特許 6796039 イメージセンサー

(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】6796039

(24)【登録日】2020年11月17日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】イメージセンサー

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20201119BHJP

   H01L 29/786 20060101ALI20201119BHJP

   H01L 31/10 20060101ALI20201119BHJP

   H04N 5/369 20110101ALI20201119BHJP

【ＦＩ】

   H01L27/146 E

   H01L29/78 613Z

   H01L31/10 A

   H04N5/369

【請求項の数】8

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2017-145445(P2017-145445)

(22)【出願日】2017年7月27日

(65)【公開番号】特開2018-190946(P2018-190946A)

(43)【公開日】2018年11月29日

【審査請求日】2017年7月27日

【審判番号】不服2019-8687(P2019-8687/J1)

【審判請求日】2019年6月28日

(31)【優先権主張番号】15/583,569

(32)【優先日】2017年5月1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】郭 武政

(72)【発明者】

【氏名】林 國峰

(72)【発明者】

【氏名】▲呉▼ 宗霖

(72)【発明者】

【氏名】謝 錦全

【合議体】

【審判長】 辻本 泰隆

【審判官】 恩田 春香

【審判官】 西出 隆二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１１４１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３８００３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１６／１９４６２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２５８６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９０９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５０２１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５０２１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１９０１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−１０４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２９２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１１２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 ”Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｉｎ Ｍｏｄｅｒｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ＳＩＸＴＨ ＥＤＩＴＩＯＮ”，Ａｍｎｏｎ Ｙａｒｉｖ ｅｔ． ａｌ．， Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ ２００７，ｐ．１５６−１６７

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H01L27/146

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イメージセンサーであって、
互いに隣接する第一領域、および、第二領域を有する基板、および、
前記基板の前記第一領域上に設置される第一光電変換素子、
前記基板の前記第二領域中に設置され、且つ、前記基板中に埋め込まれる第二光電変換素子と、
前記第二光電変換素子上に設置される高誘電率の誘電層、および、
前記高誘電率の誘電層上に設置される透過層、を有し、
前記第一光電変換素子は、
前記基板上に形成される第一金属層と、
前記第一金属層上に形成される第一光電変換層、および、
前記第一光電変換層上に形成される第二金属層、を有し、
前記第一金属層と、前記第一光電変換層と、前記第二金属層がファブリペロー共振器を形成することを特徴とするイメージセンサー。

【請求項2】

前記第一光電変換層は、ドープ半導体層、あるいは、量子薄膜を有し、前記第一金属層、および、前記第二金属層は、独立して、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、それらの合金、あるいは、それらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。

【請求項3】

前記第一金属層の厚さは、前記第二金属層の厚さと等しい、あるいは、それより厚いことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。

【請求項4】

前記第二光電変換素子は、前記第一光電変換素子の前記第一金属層から隔てられ、前記透過層は、前記第一光電変換素子上に延伸することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。

【請求項5】

前記高誘電率の誘電層は、前記基板の前記第一領域と前記第二領域両方の上に形成されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。

【請求項6】

前記第一光電変換素子上に設置され、且つ、半導体材料、あるいは、誘電材料を有する被覆層、および、
前記第一光電変換素子上に設置されるマイクロレンズ、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。

【請求項7】

前記第一光電変換素子は、さらに、
前記第二金属層上に設置される第一追加光電変換層と、
前記第一追加光電変換層上に設置される第三金属層と、
前記第三金属層上に設置される第二追加光電変換層、および、
前記第二追加光電変換層上に設置される第四金属層、を有し、
前記第二金属層と、前記第一追加光電変換層と、前記第三金属層は、第一の別のファブリペロー共振器を形成し、前記第三金属層と、前記第二追加光電変換層と、前記第四金属層は、第二の別のファブリペロー共振器を形成することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。

【請求項8】

前記第二光電変換素子は、前記第一光電変換素子の前記第一金属層から離間し、前記第一光電変換素子の上面は、前記透過層の上面より高いことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イメージセンサーに関するものであって、特に、第一光電変換素子を有するイメージセンサーに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、イメージセンサーは、幅広く、各種イメージ捕捉装置、たとえば、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に応用されている。イメージセンサー、たとえば、電荷結合素子(ＣＣＤ)イメージセンサー、あるいは、相補型ＭＯＳ(ＣＭＯＳ)イメージセンサーは、光電子コンバータを有して、入射光を電気信号に変換する。イメージセンサーは画素アレイを有し、各画素は一光電子コンバータを有する。イメージセンサーは、さらに、ロジック回路を有して、電気信号を送信、および、処理する。

【0003】

さらに、イメージセンサーは、通常、カラーフィルター層を有して、カラーイメージを生成する。カラーフィルター層は、二次元的配置の光電子コンバータの受光表面でスタックされる赤色(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を含む。カラーフィルター層は所定パターンを有して、各カラーセグメントが一つの光電子コンバータに対応する。

【0004】

いくつかの実施形態において、赤色(Ｒ)、青色(Ｂ)、および、緑色(Ｇ)セグメントは一緒に接続されて、接続されたカラーフィルター層を形成する。接続されたカラーフィルター層の赤色(Ｒ)、青色(Ｂ)、および、緑色(Ｇ)セグメントに対応するイメージセンサーの画素は、それぞれ異なる量子効率(ＱＥ)を有する。その他のいくつかの実施形態において、グリッド構造は、赤色(Ｒ)、青色(Ｂ)、および、緑色(Ｇ)セグメント間に設置されて、不連続のカラーフィルター層を形成する。不連続のカラーフィルター層の各自赤色(Ｒ)、青色(Ｂ)、および、緑色(Ｇ)セグメントに対応するイメージセンサーの画素も、異なる量子効率(ＱＥ)を有する。

【0005】

しかし、既存のイメージセンサーは、各点で条件を満たしていない。よって、よい信号品質を有し、コストが減少できるイメージセンサーが必要とされる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、よい信号品質を有し、コストが減少できるイメージセンサーを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、イメージセンサーを提供し、互いに隣接する第一領域と第二領域を有する基板、および、基板の第一領域上に設置される第一光電変換素子を有し、第一光電変換素子は、基板上に形成される第一金属層と、第一金属層上に形成される第一光電変換層、および、第一光電変換層上に形成される第二金属層、を有する。

【0008】

本発明は、さらに、イメージセンサーを提供し、イメージセンサーは、基板と、第一光電変換素子と、第二光電変換素子と、を有する。基板は、互いに隣接する第一領域と第二領域を有する。第一光電変換素子は、基板の第一領域上に設置され、基板上に形成される第一底部金属層と、第一底部金属層上に形成され、第一厚さを有する第一光電変換層、および、第一光電変換層上に形成される第一上部金属層、を有する、第二光電変換素子は、基板の第二領域上に設置され、基板上に形成される第二底部金属層と、第二底部金属層上に形成され、第二厚さを有する第二光電変換層、および、第二光電変換層上に形成される第二上部金属層、を有し、第一厚さは、第二厚さより大きい。

【0009】

本発明が充分理解できるように、次に添付図面を参照しながら発明を説明する。

【発明の効果】

【0010】

よい信号品質を有し、コストが減少できることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

本発明は、以下の特定の実施例の説明を添付の図面と併せ読むことによってより深い理解がなされると考えられる。

【図1A】本発明のいくつかの実施形態によるイメージセンサーの上面図である。

【図1B】本発明のいくつかの実施形態によるイメージセンサーの断面図である。

【図2】いくつかの本発明の実施形態による量子効率対波長のスペクトルを示す図である。

【図3】いくつかの本発明の実施形態による信号強度対入射光の入射角の分析図である。

【図4】いくつかの本発明の実施形態による信号強度対波長の分析図である。

【図5】本発明のいくつかの実施形態による量子効率対波長のスペクトルを示す図である。

【図6】本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサーの断面図である。

【図7】本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサーの断面図である。

【図8】量子効率対波長のスペクトルを示す図である。

【図9A】本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサーの断面図である。

【図9B】本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサーの断面図である。

【図10A】本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサーの断面図である。

【図10B】本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサーの断面図である。

【図11A】本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサーの上面図である。

【図11B】本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサーの断面図である。

【図12】本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサーの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明のイメージセンサーは以下で詳細に説明される。以下の詳細な記述において、説明の目的のため、いくつかの特定の詳細と実施形態が説明されて、本発明に対する十分な理解を提供する。以下の詳細な記述において記述される特定の素子と配置が説明されて、本発明をわかりやすく説明する。理解できることは、ここで説明される実施形態は説明の目的であり、発明概念は、実施形態に限定されることなく、各種形式で具体化される。このほか、本発明をわかりやすくするため、異なる実施形態の図面は、類似、および／または、対応する番号を用いて、類似、および／または、対応する素子を表示している。しかし、異なる実施形態の図面における類似、および／または、対応する番号の使用は異なる実施形態間の任意の相互関係を意味するものではない。このほか、この明細書において、たとえば、 "第二材料層の上に設置される第一材料層"という表現は、第一材料層、および、第二材料層の直接接触を示す、あるいは、第一材料層と第二材料層間の一つ以上の中間層による非接触状態を示す。上記の状況において、第一材料層は、第二材料層と直接接触しない。

【0013】

このほか、この明細書において、相対表現が用いられる。たとえば、“低い”、“底部”、“高い”、あるいは、“上部”が用いられて、一素子ともう一つの素子の相対的な位置を説明する。理解できることは、装置が上下逆になる場合、 “低い”素子が “高い”素子になる。

【0014】

定義されない限り、ここで用いられる全ての技術、および、科学用語は、本発明が属する技術の当業者に通常理解されるものと、同意義を有する。理解すべきことは、各状況において、一般に用いられる辞書において定義される用語は、本発明の関連技術、および、本発明の背景状況一致する意味を有すると解釈されるべきであり、そのように定義されない限り、理想的な、あるいは、過度に規則的な方式に解釈されるべきではない。

【0015】

記述において、相対語、たとえば、 "下部" "上部" “水平” “垂直”、“上方” “下方” “上” “下” “上部”、および、“底部”、および、それらの派生後 (たとえば、“水平に” “下方に” “上方に”等)は、討論の下、記述、あるいは、図面で示される方位に関するものと解釈されるべきである。これらの相対語は便宜のための記述であり、且つ、装置が、特定の方位で構成、あるいは、操作されなくてもよい。結合等の取り付け関連の用語である“接続”、および、 “相互接続”は、特別に記述されない限り、構造が、介在構造により、直接、あるいは、間接的にもう一つに固定される、あるいは、取り付けられる関係、および、移動できる、あるいは、柔軟性に欠ける取り付けや関係のことに言及している。

【0016】

本発明のいくつかの実施形態において、用語 "基板" は、半導体ウェハ中に形成されるデバイス、および、ウェハを覆う層を有していることを意味する。必要な全半導体素子はすでに、基板上に形成されている。しかし、図面を簡単にするため、基板は平坦面で表示されている。用語 “基板表面”は、半導体ウェハ上の最上部の露出層、たとえば、シリコン表面、および、絶縁層、および／または、冶金線(metallurgy lines)を含むことを意味する。本発明のいくつかの実施形態において、用語 "基板" は、透明基板中に形成される装置、および、透明基板を覆う層を含むことを意味する。必要とされる全トランジスタ素子はすでに基板上に形成されている。しかし、図面を簡単にするため、基板は平坦面として表される。用語 “基板 表面”は、透明基板上の最上の露出層、たとえば、絶縁層、および／または、冶金線を含むことを意味する。

【0017】

本発明の実施形態は、同時に、カラーフィルター、および、フォトダイオードとして機能する第一光電変換素子を用いる。これにより、カラーフィルターとフォトダイオードは、イメージセンサー中に別々に形成される必要がない。これにより、イメージセンサー中に形成される素子の数量が減少し、コストも減少する。このほか、第一光電変換素子の使用のため、本発明のいくつかの実施形態において、本発明は、画素間のクロストークを減少、あるいは、防止する。これにより、信号品質が改善される。本発明のいくつかの実施形態において、本発明のイメージセンサーの斜方光源パフォーマンスも改善される。

【0018】

実施形態のこの記述は、添付図面とのつながりで読み取られることを目的としており、明細書全体の一部としてみなされる。図面は縮尺比で描かれていない。このほか、図面を簡潔にするため、構造とデバイスは概略的に示されている。

【0019】

図１Ａは、本発明のいくつかの実施形態によるイメージセンサーの上面図で、図１Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による図１Ａの線１Ｂ−１Ｂに沿ったイメージセンサーの断面図である。図１Ａ〜図１Ｂを参照すると、イメージセンサー１００は基板１０２を有する。図１Ａに示されるように、基板１０２は、画素アレイ１０４を有する。図１Ａ〜図１Ｂに示されるように、基板１０２は、第一領域１０６-１、第二領域１０６-２、第三領域１０６-３、および、第四領域１０６-４を有する。本発明のいくつかの実施形態において、第一領域１０６-１はＩＲ画素領域であり、第二領域１０６-２、第三領域１０６-３、および、第四領域１０６-４は、選択的ＩＲカット(ＳＩＲ)画素領域である。図１Ｂに示されるように、第一領域１０６-１は、第二領域１０６-２に隣接する。

【0020】

理解できることは、ここでは、第一、第二、第三等の用語が用いられて、各種素子、コンポーネント、領域、層、部分、および／または、セクションを記述しているが、これらの素子、コンポーネント、領域、層、部分、および／または、セクションはこれらの用語により限定されないことである。これらの用語は単に、一つの素子、コンポーネント、領域、層、部分、あるいは、セクションを、別の素子、コンポーネント、領域、層、部分、あるいは、セクションから区別するために用いられる。よって、以下で討論される第一の素子、コンポーネント、領域、層、部分、あるいは、セクションは、本発明の教示を逸脱しない条件下で、第二の素子、コンポーネント、領域、層、部分、あるいは、セクションと称することができる。

【0021】

図１Ｂは、基板１０２の第一領域１０６-１(たとえば、ＩＲ画素領域)、および、第二領域１０６-２(たとえば、ＳＩＲ画素領域)を示す。本発明のいくつかの実施形態において、第三領域１０６-３と第四領域１０６-４の構造は、第二領域１０６-２と同じである。よって、図を簡潔にするため、第一領域１０６-１と第二領域１０６-２だけが示されている。

【0022】

本発明のいくつかの実施形態において、基板１０２は、バルク半導体基板、たとえば、半導体ウェハである。たとえば、基板１０２は、シリコンウェハである。基板１０２は、シリコン、あるいは、別の元素半導体材料、たとえば、ゲルマニウムを有する。その他のいくつかの実施形態において、基板１０２は、化合物半導体を有する。化合物半導体は、ガリウムヒ素、炭化ケイ素、ヒ化インジウム、リン化インジウム、その他の適切な材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。

【0023】

いくつかの実施形態において、基板１０２は、シリコンオンインシュレータ(ＳＯＩ)基板を含む。ＳＯＩ基板は、ＳＩＭＯＸ(separation by implantation of oxygen)プロセス、ウェハボンディングプロセス、別の適用される方法、あるいは、それらの組み合わせを用いて製造される。いくつかの実施形態において、基板１０２は、未ドープ基板である。

【0024】

本発明のいくつかの実施形態において、図１Ｂを参照すると、イメージセンサー１００は、第一画素Ｐ-１、たとえば、ＩＲ画素を有する。このほか、イメージセンサー１００は、第一画素Ｐ-２、たとえば、選択的ＩＲカット(ＳＩＲ)画素を有する。

【0025】

図１Ｂに示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、第一画素Ｐ-１は、基板１０２の第一領域１０６-１、および、基板１０２の第一領域１０６-１上に設置される第一光電変換素子１０８を有する。本発明のいくつかの実施形態において、図１Ｂに示されるように、第一光電変換素子１０８は、基板１０２の第一領域１０６-１上に設置される第一金属層１１０、第一金属層１１０上に設置される第一光電変換層１１２、および、第一光電変換層１１２上に設置される第二金属層１１４を有する。

【0026】

本発明のいくつかの実施形態において、第一金属層１１０の材料は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、それらの合金、任意のその他の適切な導電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、第一金属層１１０は、化学気相蒸着(ＣＶＤ)、スパッタリング、耐熱蒸着、電子ビーム蒸着、あるいは、別の適用される方法を用いて蒸着される。本発明のいくつかの実施形態において、化学気相蒸着は、これに限定されないが、低圧化学気相蒸着(ＬＰＣＶＤ)、低温化学気相蒸着(ＬＴＣＶＤ)、高速熱化学気相蒸着(ＲＴＣＶＤ)、プラズマ助長化学気相蒸着(ＰＥＣＶＤ)、原子層堆積(ＡＬＤ)、あるいは、任意のその他の適切な方法を含む。

【0027】

本発明のいくつかの実施形態において、第一光電変換層１１２の材料は、ドープ半導体層、量子薄膜、あるいは、別の光電変換材料を含む。本発明のいくつかの実施形態において、ドープ半導体層の材料は、シリコン、あるいは、別の元素半導体材料、たとえば、ゲルマニウムを含む。その他のいくつかの実施形態において、ドープ半導体層は化合物半導体を有する。化合物半導体は、ガリウムヒ素、炭化ケイ素、ヒ化インジウム、リン化インジウム、その他の適切な材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。

【0028】

本発明のいくつかの実施形態において、ドープ半導体層は、エピタキシャル成長工程、たとえば、有機金属化学気相蒸着(ＭＯＣＶＤ)、有機金属気相成長(ＭＯＶＰＥ)、プラズマ助長化学気相蒸着(ＰＥＣＶＤ)、遠隔プラズマ化学気相成長法(ＲＰ-ＣＶＤ)、分子線エピタキシー法(ＭＢＥ)、ハイドライド気相成長(ＨＶＰＥ)、液相エピタキシャル成長(ＬＰＥ)、クロライドＶＰＥ(Ｃｌ-ＶＰＥ)、あるいは、任意のその他の適切な方法により形成される。

【0029】

本発明のいくつかの実施形態において、ドープ半導体層はＰ型半導体層である。ドープ半導体層を蒸着するときＰ型半導体層は、ボラン(BH₃)、あるいは、三臭化ホウ素(BBr₃)を反応ガスに加えて、原位置（in-situ）ドーピングを実行することにより形成される。あるいは、まず、未ドープ半導体層が蒸着され、その後、未ドープ半導体層が、ボロンイオン、あるいは、インジウムイオンによりイオン注入される。

【0030】

その他のいくつかの実施形態において、ドープ半導体シリコン層はＮ型半導体層である。ドープ半導体層を蒸着するとき、Ｎ型半導体層は、ホスフィン(PH₃)、あるいは、アルシン(AsH₃)を反応ガスに加えて、原位置（iｎ-ｓiｔｕ）ドーピングを実行することにより形成される。あるいは、まず、未ドープ半導体層が蒸着され、その後、未ドープ半導体層が、リンイオン、あるいは、ヒ素イオンによりイオン注入される。

【0031】

本発明のいくつかの実施形態において、量子薄膜は、量子ドットと混合される有機層、あるいは、量子ドットと混合される無機層を有する。本発明のいくつかの実施形態において、量子ドットの材料は、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＢＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＡｂ、ＧａＮ、Ｇａｐ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ｉｎＡｓ、ｉｎＮ、ｉｎＰ、ｉｎＳｂ、任意のその他の適切な量子ドット材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。有機層は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、任意のその他の適切な有機材料、あるいは、それらの組み合わせを有する。

【0032】

本発明のいくつかの実施形態において、第二金属層１１４の材料は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、それらの合金、任意のその他の適切な導電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、第二金属層１１４は、化学気相蒸着、スパッタリング、耐熱蒸着、電子ビーム蒸着、あるいは、別の適用される方法を用いて蒸着される。本発明のいくつかの実施形態において、化学気相蒸着は、これに限定されないが、低圧化学気相蒸着、低温化学気相蒸着、高速熱化学気相蒸着、プラズマ助長化学気相蒸着、原子層堆積、あるいは、任意のその他の適切な方法を含む。

【0033】

本発明のいくつかの実施形態において、図１Ｂに示されるように、第一画素Ｐ-１は、さらに、第二金属層１１４上に設置される第一透過層１１６Ａを有する。第一透過層１１６Ａの材料は、これに限定されないが、有機透明材、誘電材料、半導体材料、たとえば、シリコン、任意のその他の適切な透明材、あるいは、それらの組み合わせを含む。本発明のいくつかの実施形態において、誘電材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、任意のその他の適切な誘電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。

【0034】

本発明のいくつかの実施形態において、第一透過層１１６Ａは、化学気相蒸着、あるいは、スピンオンコートにより形成される。化学気相蒸着は、これに限定されないが、低圧化学気相蒸着、低温化学気相蒸着、高速熱化学気相蒸着、プラズマ助長化学気相蒸着、原子層堆積、あるいは、任意のその他の適切な方法を含む。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。その他のいくつかの実施形態において、第一画素Ｐ-１は、第一透過層を有さない。

【0035】

本発明のいくつかの実施形態において、図１Ｂに示されるように、第一画素Ｐ-１は、さらに、第一透過層１１６Ａ、および／または、第一光電変換素子１０８上に設置される第一マイクロレンズ１１８Ａを有する。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。その他のいくつかの実施形態において、第一画素Ｐ-１は、第一マイクロレンズを有さない。

【0036】

図１Ｂを参照すると、第一光電変換素子１０８の第一光電変換層１１２は、第一画素Ｐ-１のフォトダイオードとして機能する。これにより、第一光電変換層１１２はＩＲ光を検出する。その他のいくつかの実施形態において、第一光電変換層１１２は、赤色光線、緑色光線、あるいは、青色光線を検出する。このほか、第一光電変換素子１０８は、二個の金属層１１０、１１４、および、二個の金属層１１０、１１４間に設置される一個の第一光電変換層１１２を有するので、第一光電変換素子１０８は、ファブリペロー共振器として機能する。これにより、第一光電変換素子１０８は、特定波長の光線を選択的に検出する。これにより、第一光電変換素子１０８はカラーフィルターとなる。このほか、検出される光線の波長は、第一光電変換素子１０８の第一光電変換層１１２の厚さを微調整することにより変化する。

【0037】

これにより、本発明の実施形態は、同時に、カラーフィルターとフォトダイオードとして作用する第一光電変換素子１０８を利用する。これにより、本発明のいくつかの実施形態において、カラーフィルター、および、フォトダイオードは、別々に、イメージセンサー１００中に形成される必要がない。これにより、イメージセンサー１００中に形成される素子の数量が減少し、製造コストが減少する。

【0038】

本発明のいくつかの実施形態において、図１Ｂに示されるように、第一金属層１１０の厚さＴ１は、第二金属層１１４の厚さＴ３より大きい。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。 その他のいくつかの実施形態において、第一金属層１１０の厚さは、第二金属層１１４の厚さＴ３とほぼ等しい。

【0039】

本発明のいくつかの実施形態において、第一金属層１１０の厚さＴ１は、約５０ｎｍ〜２００ｎｍ、たとえば、約１００ｎｍ〜１５０ｎｍである。本発明のいくつかの実施形態において、第一光電変換層１１２の厚さＴ２は、約１０ｎｍ〜２００ｎｍ、たとえば、約７０ｎｍ〜１５０ｎｍである。本発明のいくつかの実施形態において、第二金属層１１４の厚さＴ３は、約３０ｎｍ〜１００ｎｍ、たとえば、約５５ｎｍ〜７０ｎｍである。

【0040】

用語 “約”は、通常、定められた値の＋／−２０％、更に通常は、定められた値の＋／− １０％、更に通常は、定められた値の＋／− ５％、更に通常は、定められた値の＋／− ３％、更に通常は、定められた値の＋／− ２％ 、更に通常は、定められた値の＋／− １％、および、もっと更に通常は、定められた値の＋／− ０．５％ であることを意味する。本発明の定められた値は概略値である。特定の記述がないとき、定められた値は“約”の意味を含む。

【0041】

本発明のいくつかの実施形態において、図１Ｂに示されるように、第一画素Ｐ-２は、基板１０２の第二領域１０６-２、および、基板１０２の第二領域１０６-２中に設置される第二光電変換素子１２０を有する。第二光電変換素子１２０は、基板１０２に埋め込まれる。本発明のいくつかの実施形態において、第一画素Ｐ-２は、さらに、基板１０２、あるいは、第二光電変換素子１２０上に設置される高誘電率の誘電層１２２、および、高誘電率の誘電層１２２上に設置される第二透過層１１６Ｂを有する。

【0042】

本発明のいくつかの実施形態において、第二光電変換素子１２０は、イオン注入により形成される。たとえば、第二光電変換素子１２０がＮ型であるとき、第二光電変換素子１２０の所定領域はリンイオン、あるいは、ヒ素イオンが注入されて、第二光電変換素子１２０を形成する。その他のいくつかの実施形態において、第二光電変換素子１２０がＰ型であるとき、第二光電変換素子１２０の所定領域は、ボロンイオン、インジウムイオン、あるいは、二フッ化ボロンイオン(ＢＦ₂⁺)が注入されて、第二光電変換素子１２０を形成する。

【0043】

本発明のいくつかの実施形態において、高誘電率の誘電層１２２の材料は、これに限定されないが、高誘電率材、任意のその他の適切な高誘電率の誘電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。高誘電率材は、これに限定されないが、金属酸化物、金属窒化物、金属シリサイド、遷移金属酸化物、遷移金属窒化物、遷移金属シリサイド、遷移金属酸窒化物、金属アルミン酸塩、ケイ酸ジルコニウム、アルミン酸ジルコニウムを含む。たとえば、高誘電率材の材料は、これに限定されないが、ＬａＯ、ＡｌＯ、ＺｒＯ、ＴｉＯ、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｙ₂Ｏ₃、ＳｒＴｉＯ₃(ＳＴＯ)、ＢａＴｉＯ₃(ＢＴＯ)、ＢａＺｒＯ、ＨｆＯ₂、ＨｆＯ₃、ＨｆＺｒＯ、ＨｆＬａＯ、ＨｆＳｉＯ、ＨｆＳｉＯＮ、ＬａＳｉＯ、ＡｌＳｉＯ、ＨｆＴａＯ、ＨｆＴｉＯ、ＨｆＴａＴｉＯ、ＨｆＡｌＯＮ、 (Ｂａ、Ｓｒ)ＴｉＯ₃(ＢＳＴ)、Ａｌ₂Ｏ₃、任意のその他の適切な高誘電率の誘電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。高誘電率の誘電層１２２は、化学気相蒸着、あるいは、スピンオンコートにより形成される。化学気相蒸着は、これに限定されないが、低圧化学気相蒸着(ＬＰＣＶＤ)、低温化学気相蒸着(ＬＴＣＶＤ)、高速熱化学気相蒸着(ＲＴＣＶＤ)、プラズマ助長化学気相蒸着(ＰＥＣＶＤ)、原子層堆積(ＡＬＤ)、あるいは、任意のその他の適切な方法を含む。

【0044】

本発明のいくつかの実施形態において、第二透過層１１６Ｂの材料は、これに限定されないが、有機透明材、誘電材料、半導体材料、たとえば、シリコン、任意のその他の適切な透明材、あるいは、それらの組み合わせを含む。本発明のいくつかの実施形態において、誘電材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、任意のその他の適切な誘電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。本発明のいくつかの実施形態において、第二透過層１１６Ｂは、化学気相蒸着、あるいは、スピンオンコートにより形成される。化学気相蒸着は、これに限定されないが、低圧化学気相蒸着、低温化学気相蒸着、高速熱化学気相蒸着、プラズマ助長化学気相蒸着、原子層堆積、あるいは、任意のその他の適切な方法を含む。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。その他のいくつかの実施形態において、第一画素Ｐ-２は、第二透過層を有さない。

【0045】

本発明のいくつかの実施形態において、図１Ｂに示されるように、第一透過層１１６Ａ、および、第二透過層１１６Ｂは単一の透過層である。この単一の透過層は、第一光電変換素子１０８、および、高誘電率の誘電層１２２上に延伸する。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。その他のいくつかの実施形態において、この単一透過層は、第一光電変換素子１０８上に延伸しない。

【0046】

本発明のいくつかの実施形態において、第一画素Ｐ-２は、さらに、第二透過層１１６Ｂ上に設置される第二マイクロレンズ１１８Ｂを有する。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。その他のいくつかの実施形態において、第一画素Ｐ-２は、第二マイクロレンズを有さない。

【0047】

本発明のいくつかの実施形態において、図１Ｂに示されるように、第一画素Ｐ-２の第二光電変換素子１２０は、第一画素Ｐ-１の第一光電変換素子１０８の第一金属層１１０と接触しない。つまり、第一画素Ｐ-２の第二光電変換素子１２０は、第一画素Ｐ-１の第一光電変換素子１０８の第一金属層１１０から隔てられている。第二光電変換素子１２０が第一光電変換素子１０８の第一金属層１１０に接触しないので、いくつかの本発明の実施形態は、第一画素Ｐ-１と第一画素Ｐ-２間のクロストークを減少、あるいは、防止する。これにより、信号品質が改善される。

【0048】

図２は、量子効率対波長のスペクトルを示す図である。特に、本発明のいくつかの実施形態において、実線により示されるスペクトルは、Ｐ-１(１０６-１)のイメージセンサーにより得られるスペクトルを示す。このほか、破線により示されるスペクトルは、従来のイメージセンサーにより得られるスペクトルを示す。図２に示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、イメージセンサーにより得られる信号は、従来のイメージセンサーにより得られる信号より良く、且つ、クリアーである。

【0049】

このほか、いくつかの本発明の実施形態は、第一画素Ｐ-１と第一画素Ｐ-２間のクロストークを減少、あるいは、防止するので、いくつかの本発明の実施形態のイメージセンサー１００は、第一画素Ｐ-１と第一画素Ｐ-２間に、隔離構造を必要としない。よって、製造コストが減少するとともに、イメージセンサー１００の構造安定性が改善される。

【0050】

このほか、第一光電変換素子１０８は、入射光の入射角による信号の影響を減少させる。図３は、信号強度対入射光の入射角の分析図である。特に、本発明のＰ-１(１０６-１)のいくつかの実施形態において、実線により示される信号は、イメージセンサーにより得られる信号を表す。このほか、破線により示される信号は、従来のイメージセンサーにより得られる信号を表す。図３に示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、入射光の入射角が、３０度から-３０度で変化するとき、イメージセンサーにより得られる信号強度は、実質的に、変化しない。対照的に、従来のイメージセンサーにより得られる信号は、入射光の入射角が、３０度から-３０度で変化するとき、変化が激しい。これにより、本発明のいくつかの実施形態において、本発明のイメージセンサー１００の斜方光源パフォーマンスが改善される。

【0051】

図４は、本発明のＰ-１(１０６-１)のいくつかの実施形態による信号強度対波長の分析図である。特に、本発明のいくつかの実施形態において、実線により示される信号は、入射光の入射角が０度であるときのイメージセンサーにより得られる信号 を示す。このほか、本発明のいくつかの実施形態において、破線により示される信号は、入射光の入射角が３０度であるときのイメージセンサーにより得られる信号を表す。図４に示されるように、入射光の入射角が０度であるときのイメージセンサーにより得られる信号は、入射光の入射角が３０度であるときのイメージセンサーにより得られる信号と実質上、重複する。これにより、本発明のいくつかの実施形態において、本発明のイメージセンサー１００の斜方光源パフォーマンスが改善される。

【0052】

図５は、いくつかの本発明の実施形態による量子効率(ＱＥ)対波長のスペクトルを示す図である。特に、実線により示されるスペクトルは、いくつかの本発明の実施形態の第一画素Ｐ-１により得られるスペクトルを示す。このほか、破線により示されるスペクトルは、第一画素Ｐ-２により検出されるスペクトル、および、第一画素Ｐ-１により検出されるスペクトルにより引き出される。よって、破線により示されるスペクトルは、選択的ＩＲカット(ＳＩＲ)信号を示す。

【0053】

本発明のいくつかの実施形態において、本発明の実施形態のイメージセンサー１００は、光線感知デバイス、近接センサー装置、飛行時間(ＴＯＦ)装置、スペクトロメータ、モノのインターネット(ＩｏＴ)装置、あるいは、任意のその他の適切な装置に応用される。

【0054】

図６は、本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサー６００の断面図である。注意すべきことは、半導体装置に対応する同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、類似する参照符号により示されることである。いくつかの実施形態において、類似する参照符号により示される同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、同意義を有するものであり、簡潔にするために、繰り返さない。

【0055】

図６の実施形態と図１Ｂの実施形態間の差異は、高誘電率の誘電層１２２が、第一領域１０６-１上に延伸するとともに、基板１０２と第一光電変換素子１０８間に設置されることである。つまり、第一画素Ｐ-１は、さらに、第一領域１０６-１、および、基板１０２と第一光電変換素子１０８間に設置される高誘電率の誘電層１２２の一部を有する。

【0056】

このほか、本発明のいくつかの実施形態において、図６に示されるように、透過層１１６は、第一領域１０６-１上に延伸しない。つまり、本発明のいくつかの実施形態において、図６に示されるように、第一画素Ｐ-１は、透過層を含まない。

【0057】

本発明のいくつかの実施形態において、図６に示されるように、第一光電変換素子１０８の上面１２４は、透過層１１６の第二透過層１１６Ｂの上面１２６より高い。本発明のいくつかの実施形態において、図６に示されるように、第一マイクロレンズ１１８Ａは、第二マイクロレンズ１１８Ｂより高い位置に設置される。

【0058】

図７は、本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサー７００の断面図である。注意すべきことは、半導体装置に対応する同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、類似する参照符号により示されることである。いくつかの実施形態において、類似する参照符号により示される同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、同意義を有するものであり、簡潔にするために、繰り返さない。

【0059】

図７の実施形態と図１Ｂの実施形態間の差異は、第一画素Ｐ-１が、さらに、第一光電変換素子１０８上に設置される被覆層１２８を有することである。本発明のいくつかの実施形態において、図７に示されるように、被覆層１２８が、第一光電変換素子１０８と第一透過層１１６Ａ間に設置される。本発明のいくつかの実施形態において、被覆層１２８は、スペクトル中の望まれないピーク、たとえば、青色ピークを抑制するのに用いられる。

【0060】

被覆層１２８の材料は、半導体材料、誘電材料、任意のその他の適切な材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。半導体材料は、シリコン、あるいは、別の元素半導体材料、たとえば、ゲルマニウムを含む。その他のいくつかの実施形態において、半導体材料は化合物半導体を含む。化合物半導体は、ガリウムヒ素、炭化ケイ素、ヒ化インジウム、リン化インジウム、その他の適切な材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。本発明のいくつかの実施形態において、半導体材料は、エピタキシャル成長工程、たとえば、有機金属化学気相蒸着(ＭＯＣＶＤ)、有機金属気相成長(ＭＯＶＰＥ)、プラズマ助長化学気相蒸着(ＰＥＣＶＤ)、遠隔プラズマ化学気相成長法(ＲＰ-ＣＶＤ)、分子線エピタキシー法(ＭＢＥ)、ハイドライド気相成長(ＨＶＰＥ)、液相エピタキシャル成長(ＬＰＥ)、クロライドＶＰＥ(Ｃｌ-ＶＰＥ)、あるいは、任意のその他の適切な方法により形成される。

【0061】

誘電材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、任意のその他の適切な誘電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。本発明のいくつかの実施形態において、誘電材料は、化学気相蒸着、あるいは、スピンオンコートにより形成される。化学気相蒸着は、これに限定されないが、低圧化学気相蒸着(ＬＰＣＶＤ)、低温化学気相蒸着(ＬＴＣＶＤ)、高速熱化学気相蒸着(ＲＴＣＶＤ)、プラズマ助長化学気相蒸着(ＰＥＣＶＤ)、原子層堆積(ＡＬＤ)、あるいは、任意のその他の適切な方法を含む。

【0062】

図８は、被覆層がない装置により生成される量子効率対波長のスペクトルを示す図である。図８に示されるように、いくつかの状況において、望まれないピーク、たとえば、図８に示される青色ピークＢＰが検出される。本発明のいくつかの実施形態において、被覆層１２８は、スペクトル中の望まれないピークを減少、あるいは、抑制する。よって、被覆層１２８を形成することにより、信号品質が改善される。

【0063】

図９Ａは、本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサー９００Ａの断面図である。注意すべきことは、半導体装置に対応する同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、類似する参照符号により示されることである。いくつかの実施形態において、類似する参照符号により示される同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、同意義を有するものであり、簡潔にするために、繰り返さない。

【0064】

図９Ａの実施形態と図１Ｂの実施形態間の差異は、第一光電変換素子１０８が、さらに、第二金属層１１４上に設置される第一追加層１３０、および、第一追加層１３０上に設置される第三金属層１３２を有することである。

【0065】

本発明のいくつかの実施形態において、第一追加層１３０の材料は、ドープ半導体層、量子薄膜、未ドープ半導体層、誘電層、あるいは、別の光電変換材料を含む。本発明のいくつかの実施形態において、ドープ、あるいは、未ドープ半導体層の材料は、シリコン、あるいは、別の元素半導体材料、たとえば、ゲルマニウムを含む。その他のいくつかの実施形態において、ドープ、あるいは、未ドープ半導体層は、化合物半導体を含む。化合物半導体は、ガリウムヒ素、炭化ケイ素、ヒ化インジウム、リン化インジウム、その他の適切な材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。

【0066】

本発明のいくつかの実施形態において、ドープ、あるいは、未ドープ半導体層は、エピタキシャル成長工程、たとえば、有機金属化学気相蒸着(ＭＯＣＶＤ)、有機金属気相成長(ＭＯＶＰＥ)、プラズマ助長化学気相蒸着(ＰＥＣＶＤ)、遠隔プラズマ化学気相成長法(ＲＰ-ＣＶＤ)、分子線エピタキシー法(ＭＢＥ)、ハイドライド気相成長(ＨＶＰＥ)、液相エピタキシャル成長(ＬＰＥ)、クロライドＶＰＥ(Ｃｌ-ＶＰＥ)、あるいは、任意のその他の適切な方法により形成される。

【0067】

本発明のいくつかの実施形態において、量子薄膜は、量子ドットと混合される有機層、あるいは、量子ドットと混合される無機層を有する。本発明のいくつかの実施形態において、量子ドットの材料は、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＢＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＡｂ、ＧａＮ、Ｇａｐ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ｉｎＡｓ、ｉｎＮ、ｉｎＰ、ｉｎＳｂ、任意のその他の適切な量子ドット材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。本発明のいくつかの実施形態において、量子薄膜は、スピンオンコート、あるいは、任意のその他の適用される方法により形成される。

【0068】

本発明のいくつかの実施形態において、誘電層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、任意のその他の適切な誘電層、あるいは、それらの組み合わせを含む。本発明のいくつかの実施形態において、誘電層は、化学気相蒸着、あるいは、スピンオンコートにより形成される。化学気相蒸着は、これに限定されないが、低圧化学気相蒸着、低温化学気相蒸着、高速熱化学気相蒸着、プラズマ助長化学気相蒸着、原子層堆積、あるいは、任意のその他の適切な方法を含む。

【0069】

本発明のいくつかの実施形態において、第一追加層１３０は、第一追加光電変換層とも称される。

【0070】

本発明のいくつかの実施形態において、第三金属層１３２の材料は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、それらの合金、任意のその他の適切な導電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、第三金属層１３２は、化学気相蒸着、スパッタリング、耐熱蒸着、電子ビーム蒸着、あるいは、別の適用される方法を用いて蒸着される。本発明のいくつかの実施形態において、化学気相蒸着は、これに限定されないが、低圧化学気相蒸着、低温化学気相蒸着、高速熱化学気相蒸着、プラズマ助長化学気相蒸着、原子層堆積、あるいは、任意のその他の適切な方法を含む。

【0071】

本発明のいくつかの実施形態において、第二金属層１１４、第一追加層１３０、および、第三金属層１３２は、第一光電変換素子１０８中に、別のファブリペロー共振器を形成する。これにより、信号品質がさらに改善される。

【0072】

本発明のいくつかの実施形態において、図９Ａに示されるように、第一光電変換素子１０８において、第一光電変換層１１２だけが、パッド１３４に電気的に接続されるとともに、信号を送信するのに用いられる。

【0073】

図９Ｂは、本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサー９００Ｂの断面図である。注意すべきことは、半導体装置に対応する同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、類似する参照符号により示されることである。いくつかの実施形態において、類似する参照符号により示される同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、同意義を有するものであり、簡潔にするために、繰り返さない。

【0074】

図９Ｂの実施形態と図９Ａの実施形間の差異は、第一光電変換素子１０８において、第一光電変換層１１２と第一追加層１３０両方が、パッド１３４に電気的に接続されるとともに、信号を送信するのに用いられることである。

【0075】

図１０Ａは、本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサー１０００Ａの断面図である。注意すべきことは、半導体装置に対応する同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、類似する参照符号により示されることである。いくつかの実施形態において、類似する参照符号により示される同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、同意義を有するものであり、簡潔にするために、繰り返さない。

【0076】

図１０Ａの実施形態と図９Ａ、図９Ｂの実施形態間の差異は、第一光電変換素子１０８が、さらに、第三金属層１３２上に設置される第二追加層１３６、および、第二追加層１３６上に設置される第四金属層１３８を有することである。

【0077】

本発明のいくつかの実施形態において、第二追加層１３６の材料は、ドープ半導体層、量子薄膜、未ドープ半導体層、誘電層、あるいは、別の光電変換材料を含む。本発明のいくつかの実施形態において、ドープ、あるいは、未ドープ半導体層の材料は、シリコン、あるいは、別の元素半導体材料、たとえば、ゲルマニウムを含む。その他のいくつかの実施形態において、ドープ、あるいは、未ドープ半導体層は、化合物半導体を含む。化合物半導体は、ガリウムヒ素、炭化ケイ素、ヒ化インジウム、リン化インジウム、その他の適切な材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。

【0078】

本発明のいくつかの実施形態において、ドープ、あるいは、未ドープ半導体層は、エピタキシャル成長工程、たとえば、有機金属化学気相蒸着(ＭＯＣＶＤ)、有機金属気相成長(ＭＯＶＰＥ)、プラズマ助長化学気相蒸着(ＰＥＣＶＤ)、遠隔プラズマ化学気相成長法(ＲＰ-ＣＶＤ)、分子線エピタキシー法(ＭＢＥ)、ハイドライド気相成長(ＨＶＰＥ)、液相エピタキシャル成長(ＬＰＥ)、クロライドＶＰＥ(Ｃｌ-ＶＰＥ)、あるいは、任意のその他の適切な方法により形成される。

【0079】

本発明のいくつかの実施形態において、量子薄膜は、量子ドットと混合される有機層、あるいは、量子ドットと混合される無機層を有する。本発明のいくつかの実施形態において、量子ドットの材料は、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＢＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＡｂ、ＧａＮ、Ｇａｐ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ｉｎＡｓ、ｉｎＮ、ｉｎＰ、ｉｎＳｂ、任意のその他の適切な量子ドット材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。本発明のいくつかの実施形態において、量子薄膜は、スピンオンコート、あるいは、任意のその他の適用される方法により形成される。

【0080】

本発明のいくつかの実施形態において、誘電層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、任意のその他の適切な誘電層、あるいは、それらの組み合わせを含む。本発明のいくつかの実施形態において、誘電層は、化学気相蒸着、あるいは、スピンオンコートにより形成される。化学気相蒸着は、これに限定されないが、低圧化学気相蒸着、低温化学気相蒸着、高速熱化学気相蒸着、プラズマ助長化学気相蒸着、原子層堆積、あるいは、任意のその他の適切な方法を含む。

【0081】

本発明のいくつかの実施形態において、第二追加層１３６は、第二追加光電変換層とも称される。

【0082】

本発明のいくつかの実施形態において、第四金属層１３８の材料は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、それらの合金、任意のその他の適切な導電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、第四金属層１３８は、化学気相蒸着、スパッタリング、耐熱蒸着、電子ビーム蒸着、あるいは、別の適用される方法を用いて蒸着される。本発明のいくつかの実施形態において、化学気相蒸着は、これに限定されないが、低圧化学気相蒸着、低温化学気相蒸着、高速熱化学気相蒸着、プラズマ助長化学気相蒸着、原子層堆積、あるいは、任意のその他の適切な方法を含む。

【0083】

本発明のいくつかの実施形態において、第三金属層１３２、第二追加層１３６、および、第四金属層１３８は、第一光電変換素子１０８中に、別のファブリペロー共振器を形成する。これにより、信号品質がさらに改善される。

【0084】

本発明のいくつかの実施形態において、図１０Ａに示されるように、第一光電変換素子１０８において、第一光電変換層１１２だけが、パッド１３４に電気的に接続されるとともに、信号を送信するのに用いられる。

【0085】

図１０Ｂは、本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサー１０００Ｂの断面図である。注意すべきことは、半導体装置に対応する同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、類似する参照符号により示されることである。いくつかの実施形態において、類似する参照符号により示される同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は同意義を有するものであり、簡潔にするために、繰り返さない。

【0086】

図１０Ｂの実施形態と図１０Ａの実施形態間の差異は、第一光電変換素子１０８において、第一光電変換層１１２、第一追加層１３０、および、第二追加層１３６全てが、パッド１３４に電気的に接続されるとともに、信号を送信するのに用いられることである。

【0087】

図１１Ａは、本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサー１１００の上面図である。図１１Ｂは、本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサー１１００の断面図である。注意すべきことは、半導体装置に対応する同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、類似する参照符号により示されることである。いくつかの実施形態において、類似する参照符号により示される同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、同意義を有するものであり、簡潔にするために、繰り返さない。

【0088】

図１１Ａと図１１Ｂを参照すると、イメージセンサー１１００は、基板３０２を有する。図１１Ａに示されるように、基板３０２は、赤外線(ＩＲ)画素領域３０６-１、赤色(Ｒ)画素領域３０６-２、緑色(Ｇ)画素領域３０６-３、および、青色(Ｂ)画素領域３０６-４を含む画素アレイ３０４を有する。図１１Ｂに示されるように、青色(Ｂ)画素領域３０６-４は、緑色(Ｇ)画素領域３０６-３に隣接する。緑色(Ｇ)画素領域３０６-３は、赤色(Ｒ)画素領域３０６-２に隣接する。赤色(Ｒ)画素領域３０６-２は、赤外線(ＩＲ)画素領域３０６-１に隣接する。

【0089】

図１１Ｂは、基板３０２の赤外線(ＩＲ)画素領域３０６-１、赤色(Ｒ)画素領域３０６-２、緑色(Ｇ)画素領域３０６-３、および、青色(Ｂ)画素領域３０６-４を示す。本発明のいくつかの実施形態において、基板３０２はキャリア基板である。本発明のいくつかの実施形態において、基板３０２は、これに限定されないが、ガラス基板、セラミック基板、プラスチック基板、あるいは、任意のその他の適切な透明基板を含む。本発明のいくつかの実施形態において、基板３０２は絶縁基板である。

【0090】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂを参照すると、イメージセンサー１１００は、ＩＲ画素Ｐ-ＩＲ、および、赤色画素Ｐ-Ｒを有する。このほか、イメージセンサー１１００は、さらに、緑色画素Ｐ-Ｇと青色画素Ｐ-Ｂを有する。

【0091】

図１１Ｂに示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、ＩＲ画素Ｐ-ＩＲは、基板３０２の赤外線(ＩＲ)画素領域３０６-１、および、基板３０２の上面３０３Ｔ上に設置されるとともに、赤外線(ＩＲ)画素領域３０６-１上に設置される第一光電変換素子３０８Ａを有する。

【0092】

図１１Ｂに示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、ＩＲ画素Ｐ-ＩＲは、さらに、第一光電変換素子３０８Ａ上に設置される第一マイクロレンズ３１８Ａを有する。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。その他のいくつかの実施形態において、ＩＲ画素Ｐ-ＩＲは、マイクロレンズを有さない。

【0093】

図１１Ｂに示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、第一光電変換素子３０８Ａは、基板３０２の赤外線(ＩＲ)画素領域３０６-１上に設置される第一底部金属層３１０Ａ、第一底部金属層３１０Ａ上に設置される第一光電変換層３１２Ａ、および、第一光電変換層３１２Ａ上に設置される第一上部金属層３１４Ａを有する。本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第一光電変換層３１２Ａは第一厚さＡ１を有する。

【0094】

本発明のいくつかの実施形態において、第一底部金属層３１０Ａの材料と形成方法は、上述の第一金属層１１０と同じか、あるいは、類似する。本発明のいくつかの実施形態において、第一光電変換層３１２Ａの材料と形成方法は、上述の第一光電変換層１１２と同じか、あるいは、類似する。本発明のいくつかの実施形態において、第一上部金属層３１４Ａの材料と形成方法は、上述の第二金属層１１４と同じ、あるいは、類似する。

【0095】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第一底部金属層３１０Ａの厚さは、第一上部金属層３１４Ａの厚さにほぼ等しい。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。その他のいくつかの実施形態において、第一底部金属層３１０Ａの厚さは、第一上部金属層３１４Ａの厚さより大きい。

【0096】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第一光電変換素子３０８Ａの第一底部金属層３１０Ａは、電線３４０Ａにより、導電パッド３４２Ａに電気的に接続される。本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、導電パッド３４２Ａは、基板３０２の下面３０３Ｂ上に設置され、電線３４０Ａは基板３０２中に設置される。

【0097】

本発明のいくつかの実施形態において、電線３４０Ａと導電パッド３４２Ａの材料は、独立して、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、それらの合金、任意のその他の適切な導電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。

【0098】

図１１Ｂに示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、赤色画素Ｐ-Ｒは、基板３０２の赤色(Ｒ)画素領域３０６-２、および、基板３０２の上面３０３Ｔ上に設置されるとともに、赤色(Ｒ)画素領域３０６-２上に設置される第二光電変換素子３０８Ｂを有する。

【0099】

図１１Ｂに示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、赤色画素Ｐ-Ｒは、さらに、第二光電変換素子３０８Ｂ上に設置される第二マイクロレンズ３１８Ｂを有する。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。その他のいくつかの実施形態において、赤色画素Ｐ-Ｒは、マイクロレンズを有さない。

【0100】

図１１Ｂに示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、第二光電変換素子３０８Ｂは、基板３０２の赤色(Ｒ)画素領域３０６-２上に設置される第二底部金属層３１０Ｂ、第二底部金属層３１０Ｂ上に設置される第二光電変換層３１２Ｂ、および、第二光電変換層３１２Ｂ上に設置される第二上部金属層３１４Ｂを有する。本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第二光電変換層３１２Ｂは、第二厚さＡ２を有する。

【0101】

本発明のいくつかの実施形態において、第二底部金属層３１０Ｂの材料と形成方法は、上記の第一金属層１１０と同じか、あるいは、類似する。本発明のいくつかの実施形態において、第二光電変換層３１２Ｂの材料と形成方法は、上述の第一光電変換層１１２と同じか、あるいは、類似する。本発明のいくつかの実施形態において、第二上部金属層３１４Ｂの材料と形成方法は、上述の第二金属層１１４と同じか、あるいは、類似する。

【0102】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第二底部金属層３１０Ｂの厚さは第二上部金属層３１４Ｂの厚さにほぼ等しい。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。その他のいくつかの実施形態において、第二底部金属層３１０Ｂの厚さは、第二上部金属層３１４Ｂの厚さより大きい。

【0103】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第二光電変換素子３０８Ｂの第二底部金属層３１０Ｂは、電線３４０Ｂにより、導電パッド３４２Ｂに電気的に接続される。本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、導電パッド３４２Ｂは、基板３０２の下面３０３Ｂ上に設置され、電線３４０Ｂは基板３０２上に設置される。

【0104】

本発明のいくつかの実施形態において、電線３４０Ｂと導電パッド３４２Ｂの材料は、独立して、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、それらの合金、任意のその他の適切な導電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。

【0105】

本発明のいくつかの実施形態において、第一光電変換層３１２Ａの第一厚さＡ１は、第二光電変換層３１２Ｂの第二厚さＡ２より大きい。

【0106】

本発明のいくつかの実施形態において、第一光電変換素子３０８Ａと３０８Ｂは、それぞれ、二個の金属層、および、二個の金属層間に設置される一個の光電変換層を有するので、第一光電変換素子３０８Ａと３０８Ｂは、それぞれ、ファブリペロー共振器として機能する。これにより、第一光電変換素子３０８Ａと３０８Ｂ は、選択的に、特定波長の光線を検出する。このほか、検出される光線の波長は、第一光電変換素子３０８Ａと３０８Ｂの光電変換層の厚さを微調整することにより変化する。これにより、本発明のいくつかの実施形態において、第二厚さＡ２より大きい第一厚さＡ１を有することにより、ＩＲ画素Ｐ-ＩＲの第一光電変換素子３０８Ａは、選択的に、赤外線(ＩＲ)光線を検出し、赤色画素Ｐ-Ｒの第二光電変換素子３０８Ｂは、選択的に、赤色光線を検出し、カラーフィルターを用いない。これにより、製造コストが減少する。

【0107】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第一光電変換素子３０８Ａの第一上部金属層３１４Ａの上面は、第二光電変換素子３０８Ｂの第二上部金属層３１４Ｂの上面より高い。

【0108】

図１１Ｂに示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、緑色画素Ｐ-Ｇは、基板３０２の緑色(Ｇ)画素領域３０６-３、および、基板３０２の上面３０３Ｔ上に設置されるとともに、緑色(Ｇ)画素領域３０６-３上に設置される第三光電変換素子３０８Ｃ、を有する。

【0109】

図１１Ｂに示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、緑色画素Ｐ-Ｇは、さらに、第三光電変換素子３０８Ｃ上に設置される第三マイクロレンズ３１８Ｃを有する。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。その他のいくつかの実施形態において、緑色画素Ｐ-Ｇはマイクロレンズを有さない。

【0110】

図１１Ｂに示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、第三光電変換素子３０８Ｃは、基板３０２の緑色(Ｇ)画素領域３０６-３上に設置される第三底部金属層３１０Ｃ、第三底部金属層３１０Ｃ上に設置される第三光電変換層３１２Ｃ、および、第三光電変換層３１２Ｃ上に設置される第三上部金属層３１４Ｃを有する。本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第三光電変換層３１２Ｃは第三厚さＡ３を有する。

【0111】

本発明のいくつかの実施形態において、第三底部金属層３１０Ｃの材料と形成方法は、上述の第一金属層１１０と同じか、あるいは類似する。本発明のいくつかの実施形態において、第三光電変換層３１２Ｃの材料と形成方法は、上述の第一光電変換層１１２と同じか、あるいは、類似する。本発明のいくつかの実施形態において、第三上部金属層３１４Ｃの材料と形成方法は、上述の第二金属層１１４と同じか、あるいは、類似する。

【0112】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第三底部金属層３１０Ｃの厚さは、第三上部金属層３１４Ｃの厚さとほぼ等しい。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。その他のいくつかの実施形態において、第三底部金属層３１０Ｃの厚さは、第三上部金属層３１４Ｃの厚さより大きい。

【0113】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第三光電変換素子３０８Ｃの第三底部金属層３１０Ｃは、電線３４０Ｃにより、導電パッド３４２Ｃに電気的に接続される。本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、導電パッド３４２Ｃは、基板３０２の下面３０３Ｂ上に設置され、電線３４０Ｃは基板３０２上に設置される。

【0114】

本発明のいくつかの実施形態において、電線３４０Ｃと導電パッド３４２Ｃの材料は、独立して、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、それらの合金、任意のその他の適切な導電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。

【0115】

本発明のいくつかの実施形態において、第二光電変換層３１２Ｂの第二厚さＡ２は、第三光電変換層３１２Ｃの第三厚さＡ３より大きい。

【0116】

本発明のいくつかの実施形態において、第一光電変換素子３０８Ｂと３０８Ｃは、それぞれ、二個の金属層、および、二個の金属層間に設置される一個の光電変換層を有するので、第一光電変換素子３０８Ｂと３０８Ｃは、それぞれ、ファブリペロー共振器として機能する。これにより、第一光電変換素子３０８Ｂと３０８Ｃは、選択的に、特定波長の光線を検出する。このほか、検出される光線の波長は、第一光電変換素子３０８Ｂと３０８Ｃの光電変換層の厚さを微調整することにより変化する。これにより、本発明のいくつかの実施形態において、第三厚さＡ３より大きい第二厚さＡ２を有することにより、赤色画素Ｐ-Ｒの第二光電変換素子３０８Ｂは、選択的に、赤色光線を検出するとともに、緑色画素Ｐ-Ｇの第三光電変換素子３０８Ｃは、カラーフィルターを用いずに、選択的に、緑色光線を検出する。これにより、製造コストが減少する。

【0117】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第二光電変換素子３０８Ｂの第二上部金属層３１４Ｂの上面は、第三光電変換素子３０８Ｃの第三上部金属層３１４Ｃの上面より高い。

【0118】

図１１Ｂに示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、青色画素Ｐ-Ｂは、基板３０２の一部の青色(Ｂ)画素領域３０６-４、および、基板３０２の上面３０３Ｔ上に設置されるとともに、青色(Ｂ)画素領域３０６-４上に設置される第四光電変換素子３０８Ｄを有する。

【0119】

図１１Ｂに示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、青色画素Ｐ-Ｂは、さらに、第四光電変換素子３０８Ｄ上に設置される第四マイクロレンズ３１８Ｄを有する。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。その他のいくつかの実施形態において、青色画素Ｐ-Ｂは、マイクロレンズを有さない。

【0120】

図１１Ｂに示されるように、本発明のいくつかの実施形態において、第四光電変換素子３０８Ｄは、基板３０２の青色(Ｂ)画素領域３０６-４上に設置される第四底部金属層３１０Ｄ、第四底部金属層３１０Ｄ上に設置される第四光電変換層３１２Ｄ、および、第四光電変換層３１２Ｄ上に設置される第四上部金属層３１４Ｄを有する。本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第四光電変換層３１２Ｄは、第四厚さＡ４を有する。

【0121】

本発明のいくつかの実施形態において、第四底部金属層３１０Ｄの材料と形成方法は、上述の第一金属層１１０と同じか、あるいは、類似する。本発明のいくつかの実施形態において、第四光電変換層３１２Ｄの材料と形成方法は、上述の第一光電変換層１１２と同じか、あるいは、類似する。本発明のいくつかの実施形態において、第四上部金属層３１４Ｄの材料と形成方法は、上述の第二金属層１１４と同じか、あるいは、類似する。

【0122】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第四底部金属層３１０Ｄの厚さは、第四上部金属層３１４Ｄの厚さとほぼ等しい。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。その他のいくつかの実施形態において、第四底部金属層３１０Ｄの厚さは、第四上部金属層３１４Ｄの厚さより大きい。

【0123】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第四光電変換素子３０８Ｄの第四底部金属層３１０Ｄは、電線３４０Ｄにより、導電パッド３４２Ｄに電気的に接続される。本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、導電パッド３４２Ｄは、基板３０２の下面３０３Ｂ上に設置され、電線３４０Ｄは基板３０２中に設置される。

【0124】

本発明のいくつかの実施形態において、電線３４０Ｄと導電パッド３４２Ｄの材料は、独立して、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、それらの合金、任意のその他の適切な導電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。

【0125】

本発明のいくつかの実施形態において、第三光電変換層３１２Ｃの第三厚さＡ３は、第四光電変換層３１２Ｄの第四厚さＡ４より大きい。

【0126】

本発明のいくつかの実施形態において、第一光電変換素子３０８Ｃと３０８Ｄは、それぞれ、二個の金属層、および、二個の金属層間に設置される一個の光電変換層を有するので、第一光電変換素子３０８Ｃと３０８Ｄは、それぞれ、ファブリペロー共振器として機能する。これにより、第一光電変換素子３０８Ｃと３０８Ｄは、選択的に、特定波長の光線を検出する。このほか、検出される光線の波長は、第一光電変換素子３０８Ｃと３０８Ｄの光電変換層の厚さを微調整することにより変化する。これにより、本発明のいくつかの実施形態において、第四厚さＡ４より大きい第三厚さＡ３を有することにより、緑色画素Ｐ-Ｇの第三光電変換素子３０８Ｃは、選択的に、緑色光線を検出するとともに、青色画素Ｐ-Ｂの第四光電変換素子３０８Ｄは、カラーフィルターを用いずに、選択的に、青色光線を検出する。

【0127】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、第三光電変換素子３０８Ｃの第三上部金属層３１４Ｃの上面は、第四光電変換素子３０８Ｄの第四上部金属層３１４Ｄの上面より高い。

【0128】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、イメージセンサー１１００は、さらに、第一光電変換素子３０８Ａ、第二光電変換素子３０８Ｂ、第三光電変換素子３０８Ｃ、および、第四光電変換素子３０８Ｄの側壁に隣接するように設置される複数の隔離素子３４４を有する。

【0129】

本発明のいくつかの実施形態において、図１１Ｂに示されるように、これらの隔離素子３４４中の一つの隔離素子３４４は、第一光電変換素子３０８Ａと第二光電変換素子３０８Ｂ間に設置される。このほか、別の隔離素子３４４は、第二光電変換素子３０８Ｂと第三光電変換素子３０８Ｃ間に設置される。このほか、その他の隔離素子３４４は、第三光電変換素子３０８Ｃと第四光電変換素子３０８Ｄ間に設置される。

【0130】

本発明のいくつかの実施形態において、隔離素子３４４の材料は、これに限定されないが、絶縁誘電材料、絶縁ポリマー材、ドープ半導体材料、任意のその他の適切な絶縁材、あるいは、それらの組み合わせを含む。

【0131】

本発明のいくつかの実施形態において、絶縁誘電材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、任意のその他の適切な誘電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。本発明のいくつかの実施形態において、ドープ半導体材料はシリコンを含み、且つ、第一光電変換層３１２Ａ、第二光電変換層３１２Ｂ、第三光電変換層３１２Ｃ、および／または、第四光電変換層３１２Ｄと異なる導電タイプを有する。

【0132】

図１２は、本発明のその他のいくつかの実施形態によるイメージセンサー１２００の断面図である。注意すべきことは、 半導体装置に対応する同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、類似する参照符号により示されることである。いくつかの実施形態において、類似する参照符号により示される同一、あるいは、類似素子、あるいは、層は、同意義を有するものであり、簡潔にするために、繰り返さない。

【0133】

図１２の実施形態と図１１Ｂの実施形態間の差異は、第二光電変換素子３０８Ｂが、さらに、第二光電変換層３１２Ｂと第二上部金属層３１４Ｂ間に設置される透過層３１６Ｂを有することである。本発明のいくつかの実施形態において、第一透過層３１６Ｂの材料は、これに限定されないが、有機透明材、誘電材料、半導体材料、たとえば、シリコン、任意のその他の適切な透明材、あるいは、それらの組み合わせを含む。本発明のいくつかの実施形態において、誘電材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、任意のその他の適切な誘電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。

【0134】

このほか、本発明のいくつかの実施形態において、第三光電変換素子３０８Ｃは、さらに、第三光電変換層３１２Ｃと第三上部金属層３１４Ｃ間に設置される透過層３１６Ｃを有する。本発明のいくつかの実施形態において、第一透過層３１６Ｃの材料は、これに限定されないが、有機透明材、誘電材料、半導体材料、たとえば、シリコン、任意のその他の適切な透明材、あるいは、それらの組み合わせを含む。本発明のいくつかの実施形態において、誘電材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、任意のその他の適切な誘電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。

【0135】

このほか、本発明のいくつかの実施形態において、第四光電変換素子３０８Ｄは、さらに、第四光電変換層３１２Ｄと第四上部金属層３１４Ｄ間に設置される透過層３１６Ｄを有する。本発明のいくつかの実施形態において、第一透過層３１６Ｄの材料は、これに限定されないが、有機透明材、誘電材料、半導体材料、たとえば、シリコン、任意のその他の適切な透明材、あるいは、それらの組み合わせを含む。本発明のいくつかの実施形態において、誘電材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、任意のその他の適切な誘電材料、あるいは、それらの組み合わせを含む。

【0136】

本発明のいくつかの実施形態において、図１２に示されるように、第一光電変換素子３０８Ａの第一上部金属層３１４Ａの上面は、第二光電変換素子３０８Ｂの第二上部金属層３１４Ｂの上面、第三光電変換素子３０８Ｃの第三上部金属層３１４Ｃの上面、および、第四光電変換素子３０８Ｄの第四上部金属層３１４Ｄの上面と実質上、同一平面である。

【0137】

総合すると、いくつかの本発明の実施形態は、同時に、カラーフィルター、および、フォトダイオードとして機能する第一光電変換素子を利用する。これにより、カラーフィルター、および、フォトダイオードは、イメージセンサー中で別々に形成される必要がない。これにより、イメージセンサー中に形成される素子の数量が減少し、コストも減少する。このほか、第一光電変換素子の使用のため、いくつかの本発明の実施形態は、画素間のクロストークを減少、あるいは、防止する。これにより、信号品質が改善される。本発明のいくつかの実施形態において、イメージセンサーの斜方光源パフォーマンスも改善される。

【0138】

注意すべきことは、上述の素子サイズ、素子パラメータ、および、素子形状は、本発明の制限ではないことである。当業者なら、これらの設定や値を調整して、異なる要求を満たすことができる。理解できることは、本発明のイメージセンサー、および、その製造方法は、図１Ａ〜図１２の構成に限定されない。本発明は、単に、図１Ａ〜図１２の任意の一つ以上の実施形態の任意の一つ以上の特徴を有する。つまり、図面に示される特徴の全てが、本発明のイメージセンサー、および、その製造方法で実施されるのではない。

【0139】

いくつかの本発明の実施形態、および、それらの長所が詳細に記述されているが、添付の請求項により定義される本発明の精神と範囲から脱しない条件下で、様々な変更、置き換え、および、改変を行うことができることを理解されたい。たとえば、当業者により容易に理解できることは、本発明の範囲を脱しない範囲で、記述される多くの特徴、機能、プロセス、および、材料を変更できることである。さらに、本願の範囲は、明細書に記述されるプロセス、機器、製造、物質の組成、手段、方法、および、操作の特定の実施形態に限定されない。当業者が本発明の開示からすぐに理解できることは、ここで記述される対応する実施形態と実質上、同じ機能を実行する、あるいは、実質上、同じ結果を達成する、既存、あるいは、後に発展する、プロセス、機器、製造、物質の組成、手段、方法、あるいは、操作が本発明に従って用いることができることである。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなプロセス、機器、製造、物質の組成物、手段、方法、あるいは、操作を含む。

【符号の説明】

【0140】

１００、６００、７００、９００、１０００、１１００、１２００…イメージセンサー
１０２…基板１０２
１０４…画素アレイ
１０６…領域
１０８…第一光電変換素子
１１４…第二金属層
１１６…透過層
１１８…マイクロレンズ
１２０…第二光電変換素子
１２２…誘電層
１２４…上面
１２６…上面
１２８…被覆層
１３０…第一追加層
１３２…第三金属層
１３４…パッド
１３６…第二追加層
１３８…第四金属層
３０２…基板
３０４…画素アレイ
３０６…画素領域
３０８…光電変換素子
３１０…底部金属層
３１２…光電変換層
３１４…上部金属層
３１６…透過層
３１８…マイクロレンズ
３４０…電線
３４２…導電パッド
Ｔ…厚さ
Ｐ…画素

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12】