特許 6242022 イメージセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6242022

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】イメージセンサ

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20171127BHJP

   H04N 5/33 20060101ALI20171127BHJP

   H04N 5/369 20110101ALI20171127BHJP

   H04N 9/07 20060101ALI20171127BHJP

   G02B 5/20 20060101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   H01L27/146 D

   H04N5/33

   H04N5/369

   H04N9/07 A

   G02B5/20 101

【請求項の数】12

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2015-182771(P2015-182771)

(22)【出願日】2015年9月16日

(65)【公開番号】特開2016-201524(P2016-201524A)

(43)【公開日】2016年12月1日

【審査請求日】2015年9月16日

(31)【優先権主張番号】14/683,792

(32)【優先日】2015年4月10日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507296388

【氏名又は名称】采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＶｉｓＥｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100105946

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 富彦

(72)【発明者】

【氏名】黄 自維

(72)【発明者】

【氏名】林 綺涵

【審査官】 安田 雅彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１６５２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２５９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２２５６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８６８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０１２６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３７７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０３０７１０７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０３１３２０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２２７４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３４４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６２６０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６

Ｈ０４Ｎ ９／０７−０８３

Ｈ０４Ｎ ５／３３−３７８

Ｇ０２Ｂ ５／１８−２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光電変換素子を含む半導体基板、
前記半導体基板上に配置された高誘電率フィルム、
前記高誘電率フィルム上に配置されたバッファ層、
前記バッファ層の上面に配置された遮光層、
前記バッファ層の上面に配置され、第１のカラーフィルター、第２のカラーフィルター、および第３のカラーフィルターを含むカラーフィルターアレイ、および
前記カラーフィルターアレイに配置され、前記第１、第２、および第３のカラーフィルターの１つを囲む分離隔壁を含み、前記第１、第２、および第３のカラーフィルターの他の２つは互いに接触し、前記分離隔壁は、前記第１、第２、および第３のカラーフィルターの屈折率より低い屈折率を有し、
前記遮光層は、グリッド形状を有し、前記第１、第２、および第３のカラーフィルターのそれぞれの間に配置され、前記遮光層の上部は前記カラーフィルターアレイの上部より低く、前記分離隔壁は前記遮光層上に配置されるイメージセンサ。

【請求項2】

前記カラーフィルターアレイは、前記カラーフィルターアレイの繰り返し単位の１つの赤色カラーフィルター、２つの緑色カラーフィルター、および１つの青色カラーフィルターで配置され、前記分離隔壁は、前記赤色カラーフィルターを囲み、前記青色カラーフィルターは、前記緑色カラーフィルターと接触している請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項3】

前記カラーフィルターアレイは、前記カラーフィルターアレイの繰り返し単位の１つの赤色カラーフィルター、２つの緑色カラーフィルター、および１つの青色カラーフィルターで配置され、前記分離隔壁は、前記青色カラーフィルターを囲み、前記赤色カラーフィルターは、前記緑色カラーフィルターと接触している請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項4】

複数の光電変換素子を含む半導体基板、
前記半導体基板上に配置された高誘電率フィルム、
前記高誘電率フィルム上に配置されたバッファ層、
前記バッファ層の上面に配置された遮光層、
前記バッファ層の上面に配置され、第１のカラーフィルター、第２のカラーフィルター、第３のカラーフィルター、および第４のカラーフィルターを含むカラーフィルターアレイ、および
前記カラーフィルターアレイに配置され、前記第１、第２、第３、および第４のカラーフィルターの１つを囲む分離隔壁を含み、前記分離隔壁は、前記第１、第２、第３、および第４のカラーフィルターの屈折率より低い屈折率を有し、
前記遮光層は、グリッド形状を有し、前記第１、第２、第３、および第４のカラーフィルターのそれぞれの間に配置され、前記遮光層の上部は前記カラーフィルターアレイの上部より低く、前記分離隔壁は前記遮光層上に配置され、
前記カラーフィルターアレイは、前記カラーフィルターアレイの繰り返し単位の１つの赤色カラーフィルター、１つの第１の緑色カラーフィルター、１つの第２の緑色カラーフィルター、および１つの青色カラーフィルターで配置され、前記分離隔壁は、前記第１の緑色カラーフィルターを囲み、前記第２の緑色カラーフィルターは、前記赤色および青色カラーフィルターと接触しているイメージセンサ。

【請求項5】

前記カラーフィルターアレイ上に配置されたマイクロレンズ構造を更に含む請求項１〜請求項４のいずれかの１項に記載のイメージセンサ。

【請求項6】

複数の光電変換素子を含む半導体基板、
前記半導体基板上に配置された高誘電率フィルム、
前記高誘電率フィルム上に配置されたバッファ層、
前記バッファ層の上面に配置された遮光層、
前記バッファ層の上面に配置され、第１のカラーフィルター、第２のカラーフィルター、第３のカラーフィルター、および赤外線フィルターを含むフィルターアレイ、および
前記フィルターアレイに配置され、前記第１、第２、および第３のカラーフィルター、ならびに赤外線フィルターの１つを囲む分離隔壁を含み、前記第１、第２、および第３のカラーフィルター、ならびに赤外線フィルターの少なくとも２つは互いに接触し、前記分離隔壁は、前記第１、第２、および第３のカラーフィルターの屈折率より低く、且つ前記赤外線フィルターの屈折率より低い屈折率を有し、
前記遮光層は、グリッド形状を有し、前記第１、第２、および第３のカラーフィルター、ならびに赤外線フィルターとの間に配置され、前記遮光層の上部は前記カラーフィルターアレイの上部より低く、前記分離隔壁は前記遮光層上に配置されるイメージセンサ。

【請求項7】

前記フィルターアレイは、赤色カラーフィルター、緑色カラーフィルター、青色カラーフィルター、および赤外線フィルターを含み、前記分離隔壁は、前記赤色カラーフィルターを囲み、前記緑色カラーフィルターは、前記青色カラーフィルターおよび赤外線フィルターと接触している請求項６に記載のイメージセンサ。

【請求項8】

前記フィルターアレイは、赤色カラーフィルター、緑色カラーフィルター、青色カラーフィルター、赤外線フィルターを含み、前記分離隔壁は、前記青色カラーフィルターを囲み、前記緑色カラーフィルターは、前記赤色カラーフィルターおよび赤外線フィルターと接触している請求項６に記載のイメージセンサ。

【請求項9】

前記フィルターアレイは、赤色カラーフィルター、緑色カラーフィルター、青色カラーフィルター、および赤外線カラーフィルターを含み、前記分離隔壁は、赤外線フィルターを囲み、前記緑色カラーフィルターは、前記赤色および青色カラーフィルターと接触している請求項６に記載のイメージセンサ。

【請求項10】

前記フィルターアレイに配置された追加の分離隔壁を更に含み、前記フィルターアレイは、赤色カラーフィルター、緑色カラーフィルター、青色カラーフィルター、および赤外線フィルターを含み、前記分離隔壁および前記追加の分離隔壁は、前記赤色および青色カラーフィルターをそれぞれ囲み、前記赤外線フィルターは、前記緑色カラーフィルターと接触している請求項６に記載のイメージセンサ。

【請求項11】

前記フィルターアレイ上に配置されたマイクロレンズ構造を更に含む請求項６〜請求項１０のいずれかの１項に記載のイメージセンサ。

【請求項12】

前記フィルターアレイは、前記フィルターアレイの繰り返し単位の８つの緑色カラーフィルター、４つの赤外線フィルター、２つの赤色カラーフィルター、および２つの青色カラーフィルターで配置されるかまたは、前記フィルターアレイの繰り返し単位の８つの緑色カラーフィルター、４つの青色カラーフィルター、２つの赤色カラーフィルター、および２つの赤外線フィルターで配置される請求項６〜請求項１１のいずれか１項に記載のイメージセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イメージセンサに関し、特に、フィルターアレイに分離隔壁（ｉｓｏｌａｔｅｄ ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）を有するイメージセンサに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、イメージセンサは、各種の画像取り込み装置、例えば、ビデオカメラ、デジタルカメラなどに広く用いられている。イメージセンサ、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサまたは相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサは、入射光を電気信号に変換する光電変換器を有する。イメージセンサは、画素アレイを有し、各画素は、１つの光電変換装置を有する。イメージセンサは、電気信号を送信し処理する論理回路も有する。

【0003】

また、イメージセンサは、通常、カラー画像を発生するカラーフィルター層を有する。カラーフィルター層は、二次元的に配置された光電変換装置の受光表面上に積層された、赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）、および緑色（Ｇ）セグメントの原色カラーフィルター含むことができる。カラーフィルター層は、各カラーセグメントが１つの光電変換装置に対応する所定のパターンを有する。

【0004】

いくつかの例では、赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）、および緑色（Ｇ）セグメントは、一緒に連結されて、連結したカラーフィルター層を形成する。連結したカラーフィルター層の赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）、および緑色（Ｇ）セグメントは、それぞれ異なる量子効率（ＱＥ）を有する。いくつかの他の例では、グリッド構造は、赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）、および緑色（Ｇ）セグメントとの間に配置され、不連続なカラーフィルター層を形成する。不連続なカラーフィルター層の赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）、および緑色（Ｇ）セグメントも、それぞれ異なる量子効率（ＱＥ）を有する。

【0005】

イメージセンサの品質は、多くの特性、例えば、ダイナミックレンジ、感度、応答性、均一性などによって示される。対象物の画像がイメージセンサを用いて高照度と低照度間の転送で撮像されるとき、ダイナミックレンジは特に重要である。高ダイナミックレンジアプリケーション用にイメージセンサの画素の量子効率（ＱＥ）を向上させる必要がある。

【発明の概要】

【0006】

本発明の実施形態では、イメージセンサは、フィルターアレイに配置された分離隔壁を有し、分離隔壁はフィルターアレイのフィルター素子の１種を囲む。これにより、分離隔壁によって囲まれたフィルター素子の１種に対応するイメージセンサの画素の量子効率（ＱＥ）は、向上される。従って、本発明のイメージセンサは、高ダイナミックレンジアプリケーションに適している。

【0007】

いくつかの実施形態では、イメージセンサが提供される。イメージセンサは、複数の光電変換素子を含む半導体基板を含む。イメージセンサは、半導体基板上に配置されたカラーフィルターアレイも含む。カラーフィルターアレイは、第１のカラーフィルター、第２のカラーフィルター、および第３のカラーフィルターを含む。イメージセンサは、カラーフィルターアレイに配置された分離隔壁を更に含み、分離隔壁は、第１、第２、および第３のカラーフィルターの１つを囲む。分離隔壁は、第１、第２、および第３のカラーフィルターの屈折率より低い屈折率を有する。

【0008】

いくつかの他の実施形態では、イメージセンサが提供される。イメージセンサは、複数の光電変換素子を含む半導体基板を含む。イメージセンサは、半導体基板上に配置されたフィルターアレイも含む。フィルターアレイは、第１のカラーフィルター、第２のカラーフィルター、第３のカラーフィルター、および赤外線フィルターを含む。イメージセンサは、フィルターアレイに配置された分離隔壁を更に含み、分離隔壁は、第１、第２、第３のカラーフィルター、および赤外線フィルターの１つを囲む。分離隔壁は、第１、第２、および第３のカラーフィルターの屈折率より低く、且つまた赤外線フィルターの屈折率より低い屈折率を有する。

【0009】

詳細な説明は、添付の図面と併せて以下の実施形態に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】いくつかの実施形態に係る、イメージセンサのカラーフィルターアレイの部分的な平面図を示している。

【図1B】いくつかの実施形態に係る、図１Ａのライン１−１’に沿ったイメージセンサの部分的な断面図を示している。

【図1C】いくつかの実施形態に係る、図１Ａ〜図１Ｂに示されたイメージセンサのＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ画素のＱＥ対波長曲線と、Ｒ画素の比較曲線のグラフを示している。

【図2A】いくつかの実施形態に係る、イメージセンサのカラーフィルターアレイの部分的な平面図を示している。

【図2B】いくつかの実施形態に係る、図２Ａのライン２−２’に沿ったイメージセンサの部分的な断面図を示している。

【図2C】いくつかの実施形態に係る、図２Ａ〜図２Ｂに示されたイメージセンサのＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ画素のＱＥ対波長曲線と、Ｂ画素の比較曲線のグラフを示している。

【図3A】いくつかの実施形態に係る、イメージセンサのカラーフィルターアレイの部分的な平面図を示している。

【図3B】いくつかの実施形態に係る、図３Ａのライン３−３’に沿ったイメージセンサの部分的な断面図を示している。

【図3C】いくつかの実施形態に係る、図３Ａ〜図３Ｂに示されたイメージセンサのＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ画素のＱＥ対波長曲線と、Ｇ１画素の比較曲線のグラフを示している。

【図4A】いくつかの実施形態に係る、イメージセンサのフィルターアレイの繰り返し単位の種々の部分的な平面図を示している。

【図4B】いくつかの実施形態に係る、イメージセンサのフィルターアレイの繰り返し単位の種々の部分的な平面図を示している。

【図4C】いくつかの実施形態に係る、イメージセンサのフィルターアレイの繰り返し単位の種々の部分的な平面図を示している。

【図4D】いくつかの実施形態に係る、イメージセンサのフィルターアレイの繰り返し単位の種々の部分的な平面図を示している。

【図4E】いくつかの実施形態に係る、イメージセンサのフィルターアレイの繰り返し単位の種々の部分的な平面図を示している。

【図5A】いくつかの他の実施形態に係る、イメージセンサのフィルターアレイの繰り返し単位の種々の部分的な平面図を示している。

【図5B】いくつかの他の実施形態に係る、イメージセンサのフィルターアレイの繰り返し単位の種々の部分的な平面図を示している。

【図5C】いくつかの他の実施形態に係る、イメージセンサのフィルターアレイの繰り返し単位の種々の部分的な平面図を示している。

【図5D】いくつかの他の実施形態に係る、イメージセンサのフィルターアレイの繰り返し単位の種々の部分的な平面図を示している。

【図5E】いくつかの他の実施形態に係る、イメージセンサのフィルターアレイの繰り返し単位の種々の部分的な平面図を示している。

【図6】フィルターアレイに配置される隔壁がないイメージセンサのＲ、Ｇ１、Ｂ、ＩＲ画素のＱＥ対波長曲線のグラフを示している。

【図7】いくつかの実施形態に係る、図４Ｃのライン７−７’に沿ったイメージセンサの部分的な断面図を示している。

【図8】いくつかの実施形態に係る、図４Ｄのライン８−８’に沿ったイメージセンサの部分的な断面図を示している。

【図9】いくつかの他の実施形態に係る、イメージセンサの部分的な断面図を示している。

【図10】いくつかの他の実施形態に係る、イメージセンサの部分的な断面図を示している。

【図11】いくつかの他の実施形態に係る、イメージセンサの部分的な断面図を示している。

【発明を実施するための形態】

【0011】

添付の図面とともに以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解できる。
以下の説明は、本発明を実施するベストモードが開示されている。この説明は、本発明の一般原理を例示する目的のためのもので本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の請求の範囲を参考にして決定される。

【0012】

図１Ａは、いくつかの実施形態に係る、イメージセンサのカラーフィルターアレイ１２０の部分的な平面図が示されている。いくつかの実施形態では、カラーフィルターアレイ１２０は、カラーフィルターアレイ１２０の繰り返し単位１２０Ｕの１つの赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、２つの緑色（Ｇ１、Ｇ２）カラーフィルター１１３−２、１１３−４、および１つの青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３で配置される。いくつかの実施形態では、分離隔壁１１５は、カラーフィルターアレイ１２０に配置され、繰り返し単位１２０Ｕの赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１を囲む。青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３は、２つの緑色カラーフィルター１１３‐２と１１３−４と接触している。図１Ａに示されるように、上面図からは、カラーフィルターアレイ１２０の分離隔壁１１５は、互いに連結されていない。

【0013】

図１Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図１Ａに示されたライン１−１’に沿ったイメージセンサ１００の部分的な断面図を示している。いくつかの実施形態では、イメージセンサ１００は、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサ（ＣＩＳ）である。イメージセンサ１００は、半導体基板１０１、例えば、シリコンウエハまたはチップを含む。半導体基板１０１は、複数の光電変換素子１０３、例えば、フォトダイオードを含む。イメージセンサ１００は、画素アレイに配置された複数の画素を有する。各光電変換素子１０３は、１つの各画素に配置される。また、光電変換素子１０３は、互いに分離されている。図１Ｂは、３つの画素を示しているが、実際にはイメージセンサ１００は、数百万以上の画素を有する。イメージセンサ１００の画素は、領域およびピッチで同じ大きさを有する。例えば、図１Ｂに示されるＲ、Ｇ１、Ｂ画素の領域は同じ大きさであり、Ｒ、Ｇ１、Ｂ画素のピッチＡ、Ｂ、Ｃは同等である。

【0014】

半導体基板１０１の裏面は、通常、その上に形成された光電変換素子１０３を有する。半導体基板１０１の表面は、通常、種々の配線の配線層（図１Ｂに示されていない）およびその上に形成されたイメージセンサ１００に必要な電子回路を有する。いくつかの実施形態では、イメージセンサ１００は、裏面照射型（ＢＳＩ）イメージセンサである。ＢＳＩイメージセンサでは、その上に形成された光電変換素子１０３を有する半導体基板１０１の裏面は、イメージセンサ１００の受光面に近い。その上に形成された配線層を有する半導体基板１０１の表面は、イメージセンサ１００の受光面から遠い。

【0015】

いくつかの他の実施形態では、イメージセンサ１００は、表面照射型（ＦＳＩ）イメージセンサである。ＦＳＩイメージセンサでは、その上に形成された配線層を有する半導体基板１０１の表面は、イメージセンサ１００の受光面に近い。その上に形成された光電変換素子を有する半導体基板１０１の裏面は、イメージセンサ１００の受光面から遠い。

【0016】

図１Ｂに示されるように、いくつかの実施形態では、イメージセンサ１００は、半導体基板１０１上に形成され、光電変換素子１０３をカバーする高誘電率（ｈｉｇｈ−ｋ）フィルム１０５を更に含む。ｈｉｇｈ−ｋフィルム１０５は、堆積プロセスによって、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化タンタルハフニウム（ＨｆＴａＯ）、酸化チタンハフニウム（ＨｆＴｉＯ）、酸化ジルコニウムハフニウム（ＨｆＺｒＯ）、タンタル五酸化物（Ｔａ_２Ｏ_５）、またはその他の好適なｈｉｇｈ−ｋ誘電材料で形成されることができる。ｈｉｇｈ−ｋフィルム１０５は、高屈折率および光吸収能を有する。いくつかの実施形態では、ｈｉｇｈ−ｋフィルム１０５上に形成されたバッファ層１０７も含む。バッファ層１０７は、堆積プロセスによって、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、またはその他の好適なｈｉｇｈ−ｋ誘電材料で形成されることができる。

【0017】

いくつかの実施形態では、イメージセンサ１００は、バッファ層１０７上、且つカラーフィルターアレイ１２０の下方に形成された遮光層１０９を含む。遮光層１０９は、イメージセンサ１００の画素間に配置された複数の遮光隔壁１０９Ｐを含む。上面図からは、遮光隔壁１０９Ｐは、グリッド構造を構成する。いくつかの実施形態では、遮光層１０９は、金属からできており、遮光隔壁１０９Ｐは、金属グリッドとも呼ぶことができる。

【0018】

いくつかの実施形態では、イメージセンサ１００は、バッファ層１０７上に形成されたパッシベーション層１１１を更に含む。パッシベーション層１１１は、遮光層１０９もカバーし、平坦上面を有する。パッシベーション層１１１は、堆積プロセスによって、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、およびその他の好適な絶縁材料で形成されることができる。

【0019】

いくつかの実施形態では、図１Ａに示されたカラーフィルターアレイ１２０は、パッシベーション層１１１の平坦上面上に形成される。カラーフィルターアレイ１２０は、色が異なる第１のカラーフィルター、第２のカラーフィルター、および第３のカラーフィルターを含み、半導体基板１０１の上方に配置される。例えば、第１、第２、および第３のカラーフィルターは、それぞれ赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、緑色（Ｇ１またはＧ２）カラーフィルター１１３−２または１１３−４、および青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３である。図１Ａに示された緑色（Ｇ１、Ｇ２）カラーフィルター１１３−２および１１３−４は、同じ色である。記号Ｇ１とＧ２は、緑色カラーフィルター１１３−２と１１３−４の異なる位置をラベル表示するのに用いられる。図１Ｂに示されるように、カラーフィルターアレイ１２０の各カラーフィルターは、イメージセンサ１００の１つのそれぞれの画素に配置される。

【0020】

図１Ａと図１Ｂに示されるように、いくつかの実施形態では、分離隔壁１１５は、カラーフィルターアレイ１２０に配置され、赤色カラーフィルター１１３−１を囲む。分離隔壁１１５は、カラーフィルターアレイ１２０の赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、緑色（Ｇ１、Ｇ２）カラーフィルター１１３−２と１１３−４、および青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３の屈折率より低い屈折率を有する。いくつかの実施形態では、分離隔壁１１５は、約１．３〜約１．５の屈折率を有する酸化ケイ素でできている。赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、緑色（Ｇ１、Ｇ２）カラーフィルター１１３−２と１１３−４、および青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３は、これに限定されるものではないが、約１．６〜約１．９の屈折率を有する。

【0021】

図１Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図１Ａ〜図１Ｂに示されたイメージセンサ１００のＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ画素のＱＥ対波長曲線Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂのグラフを示している。図１Ｃは、Ｒ画素の比較曲線Ｒ０も示している。比較曲線Ｒ０は、赤色カラーフィルターを囲む分離隔壁がないイメージセンサのＲ画素から得られる。曲線Ｒは、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１を囲む分離隔壁１１５があるイメージセンサ１００のＲ画素から得られる。図１Ｃに示されるように、曲線ＲのＱＥは、比較曲線Ｒ０のＱＥより高い。これは、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１を囲む分離隔壁１１５がイメージセンサ１００のＲ画素のＱＥを向上させることができることを意味する。赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１の屈折率より低い屈折率を有する分離隔壁１１５は、分離隔壁１１５と赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３‐１との間のインターフェースに全反射構造を構成することができる。従って、いくつかの実施形態に対応して、イメージセンサ１００のＲ画素のＱＥピーク調整（ｐｅａｋ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ）は、高ダイナミックレンジアプリケーション、例えば監視アプリケーションを実現している。

【0022】

また、図１Ｂに示されるように、分離隔壁１１５を形成する材料は、イメージセンサ１００の周辺領域１００Ｐのパッシベーション層１１１上にも形成され、延長部１１５Ｐとなる。周辺領域１００Ｐは、イメージセンサ１００のアクティブ領域１００Ａを囲む。アクティブ領域１００Ａは、その中に配置される光電変換素子１０３を有する。いくつかの実施形態では、分離隔壁１１５および延長部１１５Ｐは、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、緑色（Ｇ１、Ｇ２）カラーフィルター１１３−２と１１３−４、および青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３と同じ高さである。

【0023】

また、図１Ａと図１Ｂに示されるように、１つの分離隔壁１１５は、完全に１つの画素の中に配置される。従って、１つの分離隔壁１１５と分離隔壁１１５によって囲まれた１つのカラーフィルターとを合わせた領域は、分離隔壁１１５によって囲まれていない他の１つのカラーフィルターの領域と同じである。例えば、１つの分離隔壁１１５と１つの赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１とを合わせた領域は、１つの緑色（Ｇ１またはＧ２）カラーフィルター１１３−２もしくは１１３−４、または青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３の領域と同じである。

【0024】

図１Ｂに示すように、イメージセンサ１００は、カラーフィルターアレイ１２０上に配置されたマイクロレンズ構造１１７を更に含む。マイクロレンズ構造１１７は、複数のマイクロレンズ素子１１７ＭＬを含む。各マイクロレンズ素子１１７ＭＬは、カラーフィルターアレイ１２０の１つの各カラーフィルターに対応する。

【0025】

図２Ａは、いくつかの実施形態に係る、イメージセンサのカラーフィルターアレイ１２０の部分的な平面図を示している。図２Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図２Ａに示されたライン２−２’に沿ったイメージセンサ１００の部分的な断面図である。図２Ａ〜図２Ｂの実施形態では、分離隔壁１１５は、カラーフィルターアレイ１２０に配置され、繰り返し単位１２０Ｕの青色カラーフィルター１１３−３を囲む。赤色カラーフィルター１１３−１は、２つの緑色カラーフィルター１１３‐２と１１３−４と接触している。図２Ａに示されるように、上面図からは、カラーフィルターアレイ１２０の分離隔壁１１５は、互いに連結されていない。図２Ｂの実施形態に示されたイメージセンサ１００の他の素子は、図１Ｂと同じであることができる。

【0026】

図２Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図２Ａ〜図２Ｂに示されたイメージセンサのＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ画素のＱＥ対波長曲線と、Ｂ画素の比較曲線のグラフを示している。図２Ｃは、Ｂ画素の比較曲線Ｂ０も示している。比較曲線Ｂ０は、青色カラーフィルターを囲む分離隔壁がないイメージセンサのＢ画素から得られる。曲線Ｂは、青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３を囲む分離隔壁１１５があるイメージセンサ１００のＢ画素から得られる。図２Ｃに示されるように、曲線ＢのＱＥは、比較曲線Ｂ０のＱＥより高い。これは、青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３を囲む分離隔壁１１５がイメージセンサ１００のＢ画素のＱＥを向上させることができることを意味する。青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３の屈折率より低い屈折率を有する分離隔壁１１５は、分離隔壁１１５と青色（Ｂ）カラーフィルター１１３‐３との間のインターフェースに全反射構造を構成することができる。従って、いくつかの実施形態に対応して、イメージセンサ１００のＢ画素のＱＥピーク調整は、高ダイナミックレンジアプリケーションを実現している。

【0027】

図３Ａは、いくつかの実施形態に係る、イメージセンサのカラーフィルターアレイ１２０の部分的な平面図を示している。図３Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図３Ａに示されたライン３−３’に沿ったイメージセンサ１００の部分的な断面図である。図３Ａ〜図３Ｂの実施形態では、分離隔壁１１５は、カラーフィルターアレイ１２０に配置され、２つの緑色（Ｇ１、Ｇ２）カラーフィルター１１３−２と１１３−４の１つを囲む。例えば、分離隔壁１１５は、繰り返し単位１２０Ｕの緑色（Ｇ１）カラーフィルター１１３−２を囲む。もう１つの緑色（Ｇ２）カラーフィルター１１３−４は、赤色カラーフィルター１１３‐２１と青色カラーフィルター１１３−３と接触している。図３Ａに示されるように、上面図からは、カラーフィルターアレイ１２０の分離隔壁１１５は、互いに連結されていない。図３Ｂの実施形態に示されたイメージセンサ１００の他の素子は、図１Ｂと同じであることができる。

【0028】

図３Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図３Ａ〜図３Ｂに示されたイメージセンサのＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ画素のＱＥ対波長曲線と、Ｂ画素の比較曲線のグラフを示している。図３Ｃは、Ｇ１画素の比較曲線Ｇ１０も示している。比較曲線Ｇ１０は、Ｇ１カラーフィルターを囲む分離隔壁がないイメージセンサのＧ１画素から得られる。曲線Ｇ１は、緑色（Ｇ１）カラーフィルター１１３−２を囲む分離隔壁１１５があるイメージセンサ１００のＧ１画素から得られる。図３Ｃに示されるように、曲線Ｇ１のＱＥは、比較曲線Ｇ１０のＱＥより高い。これは、緑色（Ｇ１）カラーフィルター１１３−２を囲む分離隔壁１１５がイメージセンサ１００のＧ１画素のＱＥを向上させることができることを意味する。緑色（Ｇ１）カラーフィルター１１３−２の屈折率より低い屈折率を有する分離隔壁１１５は、分離隔壁１１５と緑色（Ｇ１）カラーフィルター１１３‐２との間のインターフェースに全反射構造を構成することができる。従って、いくつかの実施形態に対応して、イメージセンサ１００のＧ１画素のＱＥピーク調整は、高ダイナミックレンジアプリケーションを実現している。

【0029】

いくつかの実施形態では、カラーフィルターアレイ１２０の赤色、緑色、青色カラーフィルターアレイは、図１Ａ、２Ａ、および３Ａと異なる種々のパターンで配置されることができる。いくつかの他の実施形態では、カラーフィルターアレイ１２０は、白色（Ｗ）カラーフィルター（図示されていない）を更に含むことができる。赤色、緑色、青色カラーフィルターと白色（Ｗ）カラーフィルターは、種々のパターンで配置されることができる。また、分離隔壁は、カラーフィルターアレイのカラーフィルターの１種を囲む。

【0030】

図４Ａ〜図４Ｅは、いくつかの実施形態に係る、イメージセンサのフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕの部分的な平面図を示している。フィルターアレイ１３０は、色の異なる第１のカラーフィルター、第２のカラーフィルター、および第３のカラーフィルターを含み、赤外線（ＩＲ）フィルターを更に含む。いくつかの実施形態では、フィルターアレイ１３０は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕの８つの緑色（Ｇ１とＧ２）カラーフィルター１１３−２と１１３−４、４つの赤外線（ＩＲ）フィルター１１３−５、２つの赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、および２つの青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３で配置される。図４Ａに示されるように、いくつかの実施形態では、２つの分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、２つの赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１を囲む。緑色（Ｇ１またはＧ２）カラーフィルター１１３−２または１１３−４は、青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３と赤外線（ＩＲ）フィルター１１３−５と接触している。

【0031】

図４Ｂに示されるように、いくつかの実施形態では、２つの分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、２つの青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３を囲む。緑色（Ｇ１またはＧ２）カラーフィルター１１３−２または１１３−４は、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１と赤外線（ＩＲ）フィルター１１３−５と接触している。

【0032】

図４Ｃに示されるように、いくつかの実施形態では、４つの分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、４つの赤外線（ＩＲ）フィルター１１３−５を囲む。緑色（Ｇ１またはＧ２）カラーフィルター１１３−２または１１３−４は、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１と青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３と接触している。

【0033】

図４Ｄに示されるように、いくつかの実施形態では、２つの分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、２つの赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１を囲む。また、２つの追加の分離隔壁１１５’は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、２つの青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３を囲む。赤外線（ＩＲ）フィルター１１３−５は、緑色（Ｇ１またはＧ２）カラーフィルター１１３−２または１１３−４と接触している。

【0034】

図４Ｅに示されるように、いくつかの実施形態では、４つの分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、４つの緑色（Ｇ１）カラーフィルター１１３−２を囲む。いくつかの他の実施形態では、４つの分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、４つの緑色（Ｇ２）カラーフィルター１１３−４を囲む。

【0035】

図４Ａ〜図４Ｅに示されるように、上面図からは、カラーフィルターアレイ１２０の分離隔壁１１５または追加の分離隔壁１１５’を加えた分離隔壁１１５は、互いに連結されていない。

【0036】

また、図４Ａ〜図４Ｅの分離隔壁１１５および追加の分離隔壁１１５’は、同じ材料でできており、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ１、Ｇ２）、および青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−１、１１３−２、１１３−４、１１３−３の屈折率より低く、且つまた赤外線（ＩＲ）フィルター１１３−５の屈折率より低い、同じ屈折率を有する。従って、図４Ａに示されたフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕを含むイメージセンサでは、イメージセンサのＲ画素のＱＥが向上される。図４Ｂに示されたフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕを含むイメージセンサでは、イメージセンサのＢ画素のＱＥが向上される。図４Ｃに示されたフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕを含むイメージセンサでは、イメージセンサのＩＲ画素のＱＥが向上される。図４Ｄに示されたフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕを含むイメージセンサでは、イメージセンサのＲ画素のＱＥとＢ画素のＱＥの両者が向上される。図４Ｅに示されたフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕを含むイメージセンサでは、イメージセンサのＧ１画素のＱＥが向上される。

【0037】

図５Ａ〜図５Ｅは、いくつかの実施形態に係る、イメージセンサのフィルターアレイの繰り返し単位１３０Ｕの部分的な平面図を示している。フィルターアレイ１３０は、色の異なる第１のカラーフィルター、第２のカラーフィルター、および第３のカラーフィルターを含み、赤外線（ＩＲ）フィルターを更に含む。いくつかの実施形態では、フィルターアレイ１３０は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕの８つの緑色（Ｇ１とＧ２）カラーフィルター１１３−２と１１３−４、４つの青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３、２つの赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、および２つの赤外線（ＩＲ）カラーフィルター１１３−５で配置される。図５Ａに示されるように、いくつかの実施形態では、２つの分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、２つの赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１を囲む。緑色（Ｇ１またはＧ２）カラーフィルター１１３−２または１１３−４は、青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３と赤外線（ＩＲ）フィルター１１３−５と接触している。

【0038】

図５Ｂに示されるように、いくつかの実施形態では、４つの分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、４つの青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３を囲む。緑色（Ｇ１またはＧ２）カラーフィルター１１３−２または１１３−４は、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１と赤外線（ＩＲ）フィルター１１３−５と接触している。

【0039】

図５Ｃに示されるように、いくつかの実施形態では、２つの分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、２つの赤外線（ＩＲ）フィルター１１３−５を囲む。緑色（Ｇ１またはＧ２）カラーフィルター１１３−２または１１３−４は、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１と青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３と接触している。

【0040】

図５Ｄに示されるように、いくつかの実施形態では、２つの分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、２つの赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１を囲む。また、４つの追加の分離隔壁１１５’は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、４つの青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３を囲む。赤外線（ＩＲ）フィルター１１３−５は、緑色（Ｇ１またはＧ２）カラーフィルター１１３−２または１１３−４と接触している。

【0041】

図５Ｅに示されるように、いくつかの実施形態では、４つの分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、４つの緑色（Ｇ１）カラーフィルター１１３−２を囲む。いくつかの他の実施形態では、４つの分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕに配置され、４つの緑色（Ｇ２）カラーフィルター１１３−４を囲む。

【0042】

図５Ａ〜図５Ｅに示されるように、上面図からは、カラーフィルターアレイ１２０の分離隔壁１１５または追加の分離隔壁１１５’を加えた分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０にグリッド構造を構成していない。

【0043】

また、図５Ａ〜図５Ｅの分離隔壁１１５および追加の分離隔壁１１５’は、同じ材料でできており、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ１、Ｇ２）、および青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−１、１１３−２、１１３−４、１１３−３の屈折率より低く、且つまた赤外線（ＩＲ）フィルター１１３−５の屈折率より低い、同じ屈折率を有する。従って、図５Ａに示されたフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕを含むイメージセンサでは、イメージセンサのＲ画素のＱＥが向上される。図５Ｂに示されたフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕを含むイメージセンサでは、イメージセンサのＢ画素のＱＥが向上される。図５Ｃに示されたフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕを含むイメージセンサでは、イメージセンサのＩＲ画素のＱＥが向上される。図５Ｄに示されたフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕを含むイメージセンサでは、イメージセンサのＲ画素のＱＥとＢ画素のＱＥの両者が向上される。図５Ｅに示されたフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕを含むイメージセンサでは、イメージセンサのＧ１画素のＱＥが向上される。

【0044】

図６は、フィルターアレイに配置される隔壁がないイメージセンサのＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲ画素のＱＥ対波長曲線Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲのグラフを示している。いくつかの実施形態では、イメージセンサは、図４Ａ〜図４Ｃに示されたフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕを含み、図５Ａ〜５Ｃ、および５Ｅは、図６に示された曲線Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲのＱＥピークをそれぞれ向上させることができる。いくつかの他の実施形態では、図４Ａ〜図４Ｃおよび図４Ｅ、ならびに図５Ａ〜図５Ｃおよび図５Ｅに示されたフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕを含むイメージセンサは、図６に示された曲線Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲのＱＥピークをそれぞれ向上させることができる。いくつかの他の実施形態では、図４Ｄおよび図５Ｄに示されたフィルターアレイ１３０の繰り返し単位１３０Ｕを含むイメージセンサは、図６に示された曲線ＲおよびＢのＱＥピークの両者を向上させることができる。

【0045】

図７は、いくつかの実施形態に係る、図４Ｃのライン７−７’に沿ったイメージセンサ１００の部分的な断面図を示している。いくつかの実施形態では、分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０に配置され、ＩＲフィルター１１３−５を囲む。図４Ｃと図７に示されるように、各分離隔壁１１５は、１つのＩＲ画素に完全に配置される。従って、１つの分離隔壁１１５と１つのＩＲフィルター１１３−５とを合わせた領域は、分離隔壁１１５によって囲まれていない他の１つのカラーフィルター、例えば、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、緑色（Ｇ１またはＧ２）カラーフィルター１１３−２または１１３−４、または青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３の領域と同じである。フィルターアレイ１３０を除く図７に示されたイメージセンサ１００の構成要素は、図１Ｂと同じであることができる。

【0046】

図８は、いくつかの実施形態に係る、図４Ｄのライン８−８’に沿ったイメージセンサ１００の部分的な断面図を示している。いくつかの実施形態では、分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０に配置され、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１を囲む。また、追加の分離隔壁１１５は、フィルターアレイ１３０に配置され、青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３を囲む。各分離隔壁１１５は、１つのＲ画素に完全に配置される。また、各分離隔壁１１５’は、１つのＢ画素に完全に配置される。従って、１つの分離隔壁１１５と１つの赤色（Ｒ）フィルター１１３−１とを合わせた領域と、１つの分離隔壁１１５’と１つの青色（Ｂ）フィルター１１３−３とを合わせた領域と、分離隔壁１１５と追加の分離隔壁１１５’によって囲まれていない他の１つのフィルター、例えば赤外線（ＩＲ）カラーフィルター１１３−５、または緑色（Ｇ１またはＧ２）カラーフィルター１１３−２または１１３−４の領域とは同じである。フィルターアレイ１３０を除く図８に示されたイメージセンサ１００の構成要素は、図１Ｂと同じであることができる。

【0047】

図９は、いくつかの他の実施形態に係る、イメージセンサ１００の部分的な断面図を示している。いくつかの実施形態では、分離隔壁１１５の材料は、マイクロレンズ構造１１７の材料と同じである。実施形態では、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、緑色（Ｇ１またはＧ２）カラーフィルター１１３−２または１１３−４、および青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３をパッシベーション層１１１に形成したあと、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１を囲むように間隙がＲ画素に形成される。マイクロレンズ構造１１７の材料がＲ画素の間隙内に充填され、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１を囲む分離隔壁１１５を形成する。また、マイクロレンズ構造１１７の材料は、イメージセンサ１００の周辺領域１００Ｐのパッシベーション層１１１上にも形成され、延長部１１５Ｐを形成する。分離隔壁１１５および延長部１１５Ｐの材料を除く図９に示されたイメージセンサ１００の構成要素は、図１Ｂと同じであることができる。この実施形態では、分離隔壁１１５は、酸化ケイ素の屈折率より高く、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、緑色（Ｇ１、Ｇ２）カラーフィルター１１３−２と１１３−４、および青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３の屈折率より低い屈折率を有する。例えば、酸化ケイ素の屈折率は、約１．３〜約１．４であり、図９に示された分離隔壁１１５は、約１．４〜約１．５の屈折率を有する。

【0048】

図１０は、いくつかの他の実施形態に係る、イメージセンサ１００の部分的な断面図を示している。いくつかの実施形態では、イメージセンサ１００は、バッファ層１０７上に形成された遮光層１０９を有する。遮光層１０９は、イメージセンサ１００の画素間に配置された複数の遮光隔壁１０９Ｐを含む。上面図からは、遮光隔壁１０９Ｐは、グリッド構造を構成する。各赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、緑色（Ｇ１、Ｇ２）カラーフィルター１１３−２と１１３−４、および青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３は、遮光隔壁１０９Ｐ間の間隙内にそれぞれ充填され、バッファ層１０７上に配置される。いくつかの実施形態では、遮光層１０９は、グリッドの形状を有し、図１Ａ、図２Ａ、および図３Ａに示された赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、緑色（Ｇ１、Ｇ２）カラーフィルター１１３−２と１１３−４、および青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３の間に配置される。従って、遮光層１０９とカラーフィルターアレイ１２０は、バッファ層１０７の上面上に配置される。いくつかの他の実施形態では、遮光層１０９は、グリッドの形状を有し、図４Ａ〜４Ｅおよび図５Ａ〜５Ｅに示された赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、緑色（Ｇ１、Ｇ２）カラーフィルター１１３−２と１１３−４、青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３、および赤外線（ＩＲ）フィルター１１３−５の間に配置される。従って、遮光層１０９とフィルターアレイ１３０は、バッファ層１０７の上面に配置される。

【0049】

図１０に示されるように、遮光層１０９の上部は、カラーフィルターアレイ１２０の上部より低い。いくつかの実施形態では、分離隔壁１１５は、マイクロレンズ構造１１７の材料と同じ材料でできており、遮光層１０９上に配置されて、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１を囲む。マイクロレンズ構造１１７の材料は、延長部１１５Ｐとなる、イメージセンサ１００の周辺領域１００Ｐの遮光層１０９上にも形成される。

【0050】

図１１は、いくつかの他の実施形態に係る、イメージセンサ１００の部分的な断面図を示している。いくつかの実施形態では、分離隔壁１１５は、酸化ケイ素の屈折率より低い屈折率を有する、低い屈折率（ｎ）でできている。例えば、酸化ケイ素の屈折率は、約１．３〜約１．４であり、分離隔壁１１５は、約１．２〜約１．３の屈折率を有する。低い屈折率（ｎ）の材料は、遮光隔壁１０９Ｐ上の間隙内に充填されて、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１を囲み、分離隔壁１１５が形成される。また、マイクロレンズ構造１１７の材料は、イメージセンサ１００の周辺領域１００Ｐの遮光層１０９の上に形成され、延長部１１５Ｐとなる。分離隔壁１１５の材料を除く図１１に示されたイメージセンサ１００の構成要素は、図１０と同じであることができる。

【0051】

いくつかの実施形態では、図９〜図１１に示されたカラーフィルターアレイ１２０は、図４Ａ〜４Ｅおよび図５Ａ〜５Ｅに示されたフィルターアレイ１３０と代替されることができる。分離隔壁１１５または追加の分離隔壁１１５’は、マイクロレンズ構造１１７と同じ材料、または酸化ケイ素の屈折率より低い屈折率を有する低い屈折率（ｎ）の材料で形成されることができる。また、分離隔壁１１５と追加の分離隔壁１１５’を形成する材料は、遮光層１０９の間隙を充填し、赤色（Ｒ）カラーフィルター１１３−１、緑色（Ｇ１、Ｇ２）カラーフィルター１１３−２と１１３−４、青色（Ｂ）カラーフィルター１１３−３、および赤外線（ＩＲ）フィルター１１３−５の１種または２種を囲むことができる。

【0052】

本発明のいくつかの実施形態に基づき、分離隔壁は、カラーフィルターアレイまたはフィルターアレイに配置され、カラーフィルターアレイまたはフィルターアレイのフィルター素子の１種を囲む。いくつかの実施形態では、カラーフィルターアレイは、各種のパターンで配置されることができる第１、第２、第３のカラーフィルター、例えば、赤色、緑色、および青色カラーフィルターを含む。従って、分離隔壁は、カラーフィルターアレイに配置されて赤色、もしくは緑色、または青色カラーフィルターを囲む。いくつかの実施形態では、フィルターアレイは、各種のパターンで配置されることができる第１、第２、および第３のカラーフィルター、ならびに赤外線フィルター、例えば赤色、緑色、および青色カラーフィルター、ならびにＩＲフィルターを含むことができる。従って、分離隔壁は、カラーフィルターアレイに配置され、赤色、もしくは緑色、または青色カラーフィルターを囲む。

【0053】

本発明の実施形態では、上面図からは、カラーフィルターアレイまたはフィルターアレイの分離隔壁は、グリッド構造を構成していない。従って、カラーフィルターアレイまたはフィルターアレイの分離隔壁の形状は、グリッドの形状でない。また、イメージセンサは、画素アレイに配置された複数の画素を有する。各分離隔壁は、イメージセンサの１つの画素に個別に配置され、隣接の画素に延伸されない。また、イメージセンサの各画素は、領域で同じ大きさを有する。従って、１つの分離隔壁の領域と分離隔壁によって囲まれた１つのフィルター素子の領域とを合わせた領域は、分離隔壁によって囲まれていない他の１つのフィルター素子の領域と同じである。

【0054】

本発明の実施形態では、分離隔壁は、カラーフィルターアレイとフィルターアレイのフィルター素子の屈折率より低い屈折率を有する。従って、分離隔壁によって囲まれたフィルター素子の１種に対応するイメージセンサの素子のＱＥが向上される。従って、本発明の実施形態では、カラーフィルターアレイまたはフィルターアレイの分離隔壁は、高ダイナミックレンジアプリケーションおよびカスタマイズしたアプリケーション用にＱＥを調整し、イメージセンサの画素の特定の種類のＱＥを向上させることができる。また、本発明のイメージセンサは、ＢＳＩまたはＦＳＩイメージセンサに用いられることもできる。

【0055】

本発明は、実施例の方法及び望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。逆に、当業者には自明の種々の変更及び同様の配置をカバーするものである。よって、添付の請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。

【符号の説明】

【0056】

１２０ カラーフィルターアレイ
１２０Ｕ カラーフィルターアレイ１２０の繰り返し単位
１１３−１ 赤色（Ｒ）カラーフィルター
１１３−２ 緑色（Ｇ１）カラーフィルター
１１３−４ 緑色（Ｇ２）カラーフィルター
１１３−３ 青色（Ｂ）カラーフィルター
１１５ 分離隔壁
１００ イメージセンサ
１０１ 半導体基板
１０３ 光電変換素子
１０５ 高誘電率（ｈｉｇｈ−ｋ）フィルム
１０７ バッファ層
１０９ 遮光層
１０９Ｐ 遮光隔壁
１１１ パッシベーション層
１１５Ｐ 延長部
１００Ｐ イメージセンサの周辺領域
１１７ マイクロレンズ構造
１１７ＭＬ マイクロレンズ素子
１３０ カラーフィルターアレイ
１３０Ｕ フィルターアレイ１３０の繰り返し単位
１１３−５ 赤外線（ＩＲ）カラーフィルター

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】