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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024055835
(43)【公開日】2024-04-18
(54)【発明の名称】イメージセンサ
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20240411BHJP
G02B 5/20 20060101ALN20240411BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 D
G02B5/20 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023173741
(22)【出願日】2023-10-05
(31)【優先権主張番号】10-2022-0128035
(32)【優先日】2022-10-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】金 相 勳
(72)【発明者】
【氏名】金 鐘 旭
(72)【発明者】
【氏名】鄭 熙 根
【テーマコード（参考）】
2H148
4M118
【Ｆターム（参考）】
2H148BC00
2H148BE01
2H148BE13
2H148BE14
2H148BG11
4M118AA01
4M118AB01
4M118AB03
4M118BA14
4M118CA04
4M118CA07
4M118CA09
4M118DD04
4M118EA14
4M118FA06
4M118FA27
4M118FA33
4M118GC08
4M118GC20
4M118GD04
4M118GD07
4M118HA25
(57)【要約】
【課題】乱反射が減少し、感度が改善された位相検出ピクセルを含むイメージセンサを提供する。
【解決手段】イメージ情報を生成するように構成される複数の第１ピクセル領域と位相情報を検出するように構成される複数の第２ピクセル領域とを含む基板と、基板上に配置され複数の第１ピクセル領域及び複数の第２ピクセル領域の各々に対応する複数の空間を区分するグリッドパターンと、複数の空間の内の複数の第２ピクセル領域に対応する第２空間を除いた第１空間に各々配置される複数のカラーフィルタと、第２空間に各々配置され第２空間をそれぞれ区画する複数の偏光パターンと、複数のカラーフィルタ上にそれぞれ配置される複数の第１マイクロレンズと複数の第１マイクロレンズと同じレベルで複数の第２ピクセル領域を覆うように配置される複数の第２マイクロレンズと複数の第２マイクロレンズから第２空間に延長される充填部とを含むマイクロレンズ層と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】イメージ情報を生成するように構成される複数の第１ピクセル領域と位相情報を検出するように構成される複数の第２ピクセル領域とを含む基板と、基板上に配置され複数の第１ピクセル領域及び複数の第２ピクセル領域の各々に対応する複数の空間を区分するグリッドパターンと、複数の空間の内の複数の第２ピクセル領域に対応する第２空間を除いた第１空間に各々配置される複数のカラーフィルタと、第２空間に各々配置され第２空間をそれぞれ区画する複数の偏光パターンと、複数のカラーフィルタ上にそれぞれ配置される複数の第１マイクロレンズと複数の第１マイクロレンズと同じレベルで複数の第２ピクセル領域を覆うように配置される複数の第２マイクロレンズと複数の第２マイクロレンズから第２空間に延長される充填部とを含むマイクロレンズ層と、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
イメージ情報を生成するように構成される複数の第１ピクセル領域と、位相情報を検出するように構成される複数の第２ピクセル領域と、を含む基板と、
前記基板上に配置され、前記複数の第１ピクセル領域及び前記複数の第２ピクセル領域のそれぞれに対応する複数の空間を区分するグリッドパターンと、
前記複数の空間の内の前記複数の第２ピクセル領域に対応する第２空間を除いた第１空間にそれぞれ配置される複数のカラーフィルタと、
前記第２空間にそれぞれ配置され、前記第２空間をそれぞれ区画する複数の偏光パターンと、
前記複数のカラーフィルタ上にそれぞれ配置される複数の第１マイクロレンズと、前記複数の第１マイクロレンズと同じレベルで前記複数の第２ピクセル領域を覆うように配置される複数の第２マイクロレンズと、前記複数の第２マイクロレンズから前記第２空間に延長される充填部と、を含むマイクロレンズ層と、を有することを特徴とするイメージセンサ。
前記基板上に配置され、前記複数の第１ピクセル領域及び前記複数の第２ピクセル領域のそれぞれに対応する複数の空間を区分するグリッドパターンと、
前記複数の空間の内の前記複数の第２ピクセル領域に対応する第２空間を除いた第１空間にそれぞれ配置される複数のカラーフィルタと、
前記第２空間にそれぞれ配置され、前記第２空間をそれぞれ区画する複数の偏光パターンと、
前記複数のカラーフィルタ上にそれぞれ配置される複数の第１マイクロレンズと、前記複数の第１マイクロレンズと同じレベルで前記複数の第２ピクセル領域を覆うように配置される複数の第２マイクロレンズと、前記複数の第２マイクロレンズから前記第２空間に延長される充填部と、を含むマイクロレンズ層と、を有することを特徴とするイメージセンサ。
【請求項2】
前記複数の偏光パターンは、それぞれ複数の線形パターンを含み、
前記複数の線形パターンのそれぞれの線形パターンは、等間隔に離隔して配置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。
前記複数の線形パターンのそれぞれの線形パターンは、等間隔に離隔して配置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。
【請求項3】
前記複数の線形パターンのそれぞれの線形パターンは、それぞれ第１距離の幅を有し、互いに第１距離で離隔して配置され、
前記第１距離は、２０ｎｍ～３００ｎｍであることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサ。
前記第１距離は、２０ｎｍ～３００ｎｍであることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサ。
【請求項4】
前記グリッドパターンは、前記第１距離よりも大きい第２距離の幅を有し、
前記第２距離は、前記第１距離の２倍であることを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサ。
前記第２距離は、前記第１距離の２倍であることを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサ。
【請求項5】
前記複数の第２ピクセル領域のそれぞれのピクセル領域は、それぞれ互いに隣接して配列される複数対の第２ピクセル領域を含み、
前記複数の第２マイクロレンズのそれぞれは、一対の第２ピクセル領域を覆うように配置され、
前記一対の第２ピクセル領域に配置される前記複数の偏光パターンに含まれる前記複数の線形パターンは、第１方向に整列されることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサ。
前記複数の第２マイクロレンズのそれぞれは、一対の第２ピクセル領域を覆うように配置され、
前記一対の第２ピクセル領域に配置される前記複数の偏光パターンに含まれる前記複数の線形パターンは、第１方向に整列されることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサ。
【請求項6】
前記一対の第２ピクセル領域に隣接した他の一対の第２ピクセル領域に配置される前記複数の線形パターンは、前記第１方向とは異なる第２方向に整列されることを特徴とする請求項５に記載のイメージセンサ。
【請求項7】
前記第１方向は、前記第２方向と９０度の挟角を有することを特徴とする請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項8】
前記第１方向は、前記第２方向と４５度の挟角を有することを特徴とする請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項9】
前記複数の第２ピクセル領域は、それぞれ互いに隣接して配列される複数対の第２ピクセル領域を含み、
前記複数の第２マイクロレンズのそれぞれは、正方形に配列される４個の前記第２ピクセル領域を覆うように配置され、
前記４個の第２ピクセル領域に配置される前記複数の偏光パターンに含まれる前記複数の線形パターンは、それぞれ第１方向ないし第４方向に配列され、
前記第１方向から第４方向は、順次に４５度の挟角を有することを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサ。
前記複数の第２マイクロレンズのそれぞれは、正方形に配列される４個の前記第２ピクセル領域を覆うように配置され、
前記４個の第２ピクセル領域に配置される前記複数の偏光パターンに含まれる前記複数の線形パターンは、それぞれ第１方向ないし第４方向に配列され、
前記第１方向から第４方向は、順次に４５度の挟角を有することを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサ。
【請求項10】
前記複数の偏光パターンは、前記グリッドパターンと同じ物質からなることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項11】
前記複数の偏光パターンは、タングステン、ＴｉＯ２、Ｌｏｗ－Ｋ物質、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、及びエアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）の少なくとも一つからなることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項12】
前記複数の偏光パターンは、前記グリッドパターンと同じ高さを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。
【請求項13】
前記複数の偏光パターンは、前記グリッドパターンよりも低い高さを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。
【請求項14】
イメージ情報を生成するように構成される複数の第１ピクセル領域と、位相情報を検出するように構成される複数の第２ピクセル領域と、前記複数の第２ピクセル領域の上面に対応する領域に配置される凹凸部と、を含む基板と、
前記凹凸部を埋め、前記上面を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に配置され、前記複数の第１ピクセル領域及び前記複数の第２ピクセル領域のそれぞれに対応する複数の空間を区分するグリッドパターンと、
前記複数の空間にそれぞれ配置される複数のカラーフィルタと、
前記複数のカラーフィルタの内の前記複数の第１ピクセル領域上にそれぞれ配置される複数の第１マイクロレンズと、前記複数の第１マイクロレンズと同じレベルで前記複数の第２ピクセル領域を覆うように配置される複数の第２マイクロレンズと、を含むマイクロレンズ層と、を有することを特徴とするイメージセンサ。
前記凹凸部を埋め、前記上面を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に配置され、前記複数の第１ピクセル領域及び前記複数の第２ピクセル領域のそれぞれに対応する複数の空間を区分するグリッドパターンと、
前記複数の空間にそれぞれ配置される複数のカラーフィルタと、
前記複数のカラーフィルタの内の前記複数の第１ピクセル領域上にそれぞれ配置される複数の第１マイクロレンズと、前記複数の第１マイクロレンズと同じレベルで前記複数の第２ピクセル領域を覆うように配置される複数の第２マイクロレンズと、を含むマイクロレンズ層と、を有することを特徴とするイメージセンサ。
【請求項15】
前記複数のカラーフィルタは、青色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、及び赤色カラーフィルタを含み、
前記複数の第２ピクセル領域上には、前記緑色カラーフィルタが配置されることを特徴とする請求項１４に記載のイメージセンサ。
前記複数の第２ピクセル領域上には、前記緑色カラーフィルタが配置されることを特徴とする請求項１４に記載のイメージセンサ。
【請求項16】
前記凹凸部は、所定の間隔で離隔して配置される複数の凹部を含むことを特徴とする請求項１４に記載のイメージセンサ。
【請求項17】
前記凹凸部は、前記基板の上面に５００Å～７００Åの深さで配置されることを特徴とする請求項１６に記載のイメージセンサ。
【請求項18】
前記絶縁膜は、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物、及びシリコン窒化物の内の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１４に記載のイメージセンサ。
【請求項19】
イメージ情報を生成するように構成される複数の第１ピクセル領域と、位相情報を検出するように構成される複数の第２ピクセル領域と、前記複数の第２ピクセル領域の上面に対応する領域に配置される凹凸部と、を含む基板と、
前記凹凸部を埋め、前記上面を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に配置され、前記複数の第１ピクセル領域及び前記複数の第２ピクセル領域のそれぞれに対応する複数の空間を区分するグリッドパターンと、
前記複数の空間にそれぞれ配置される複数のカラーフィルタと、
前記絶縁膜上に配置され、前記複数の空間の内の前記複数の第２ピクセル領域のそれぞれに対応する空間をそれぞれ区画する複数の偏光パターンと、
前記複数のカラーフィルタの内の前記複数の第１ピクセル領域上にそれぞれ配置される複数の第１マイクロレンズと、前記複数の第１マイクロレンズと同じレベルで前記複数の第２ピクセル領域を覆うように配置される複数の第２マイクロレンズと、を含むマイクロレンズ層と、を有することを特徴とするイメージセンサ。
前記凹凸部を埋め、前記上面を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に配置され、前記複数の第１ピクセル領域及び前記複数の第２ピクセル領域のそれぞれに対応する複数の空間を区分するグリッドパターンと、
前記複数の空間にそれぞれ配置される複数のカラーフィルタと、
前記絶縁膜上に配置され、前記複数の空間の内の前記複数の第２ピクセル領域のそれぞれに対応する空間をそれぞれ区画する複数の偏光パターンと、
前記複数のカラーフィルタの内の前記複数の第１ピクセル領域上にそれぞれ配置される複数の第１マイクロレンズと、前記複数の第１マイクロレンズと同じレベルで前記複数の第２ピクセル領域を覆うように配置される複数の第２マイクロレンズと、を含むマイクロレンズ層と、を有することを特徴とするイメージセンサ。
【請求項20】
前記複数のカラーフィルタは、青色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、及び赤色カラーフィルタを含み、
前記複数の第２ピクセル領域上には、前記緑色カラーフィルタが配置され、
前記複数の偏光パターンは、前記緑色カラーフィルタを区画することを特徴とする請求項１９に記載のイメージセンサ。
前記複数の第２ピクセル領域上には、前記緑色カラーフィルタが配置され、
前記複数の偏光パターンは、前記緑色カラーフィルタを区画することを特徴とする請求項１９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、位相検出ピクセルを備えたイメージセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
イメージを撮影して電気的信号に変換するイメージセンサは、デジタルカメラ、携帯電話用カメラ、及び携帯用カムコーダのような一般消費者用電子機器だけでなく、自動車、保安装置、及びロボットに装着されるカメラにも使用される。
【0003】
従って、日々進歩する電子機器に搭載されるイメージセンサもさらなる性能の向上が課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１７－１１８４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は上記従来のイメージセンサにおける課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、乱反射が減少し、感度が改善された位相検出ピクセルを含むイメージセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサは、イメージ情報を生成するように構成される複数の第１ピクセル領域と、位相情報を検出するように構成される複数の第２ピクセル領域と、を含む基板と、前記基板上に配置され、前記複数の第１ピクセル領域及び前記複数の第２ピクセル領域のそれぞれに対応する複数の空間を区分するグリッドパターンと、前記複数の空間の内の前記複数の第２ピクセル領域に対応する第２空間を除いた第１空間にそれぞれ配置される複数のカラーフィルタと、前記第２空間にそれぞれ配置され、前記第２空間をそれぞれ区画する複数の偏光パターンと、前記複数のカラーフィルタ上にそれぞれ配置される複数の第１マイクロレンズと、前記複数の第１マイクロレンズと同じレベルで前記複数の第２ピクセル領域を覆うように配置される複数の第２マイクロレンズと、前記複数の第２マイクロレンズから前記第２空間に延長される充填部と、を含むマイクロレンズ層と、を有することを特徴とする。
【0007】
また、上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサは、イメージ情報を生成するように構成される複数の第１ピクセル領域と、位相情報を検出するように構成される複数の第２ピクセル領域と、前記複数の第２ピクセル領域の上面に対応する領域に配置される凹凸部と、を含む基板と、前記凹凸部を埋め、前記上面を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に配置され、前記複数の第１ピクセル領域及び前記複数の第２ピクセル領域のそれぞれに対応する複数の空間を区分するグリッドパターンと、前記複数の空間にそれぞれ配置される複数のカラーフィルタと、前記複数のカラーフィルタの内の前記複数の第１ピクセル領域上にそれぞれ配置される複数の第１マイクロレンズと、前記複数の第１マイクロレンズと同じレベルで前記複数の第２ピクセル領域を覆うように配置される複数の第２マイクロレンズと、を含むマイクロレンズ層と、を有することを特徴とする。
【0008】
上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサは、イメージ情報を生成するように構成される複数の第１ピクセル領域と、位相情報を検出するように構成される複数の第２ピクセル領域と、前記複数の第２ピクセル領域の上面に対応する領域に配置される凹凸部と、を含む基板と、前記凹凸部を埋め、前記上面を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に配置され、前記複数の第１ピクセル領域及び前記複数の第２ピクセル領域のそれぞれに対応する複数の空間を区分するグリッドパターンと、前記複数の空間にそれぞれ配置される複数のカラーフィルタと、前記絶縁膜上に配置され、前記複数の空間の内の前記複数の第２ピクセル領域のそれぞれに対応する空間をそれぞれ区画する複数の偏光パターンと、前記複数のカラーフィルタの内の前記複数の第１ピクセル領域上にそれぞれ配置される複数の第１マイクロレンズと、前記複数の第１マイクロレンズと同じレベルで前記複数の第２ピクセル領域を覆うように配置される複数の第２マイクロレンズと、を含むマイクロレンズ層と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係るイメージセンサによれば、位相検出ピクセル上に偏光パターンを配置して表面の乱反射を減少させ、位相検出ピクセルの基板の表面に凹凸部を形成して表面積を増加させることで受光能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施形態によるイメージセンサの概略構成を示す平面図である。
【図6】本発明の他の実施形態によるイメージセンサの概略構成を示す平面図である。
【図10】本発明の他の実施形態によるイメージセンサを示す平面図である。
【図13】本発明の他の実施形態によるイメージセンサの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、本発明に係るイメージセンサを実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【0012】
図１は、本発明の一実施形態によるイメージセンサの概略構成を示す平面図であり、図２は、図１のＡ領域を示す拡大図であり、図３は、図１のイメージセンサのＩ－Ｉ’線に沿って切断した断面図であり、図４は、図３のＢ領域を示す拡大図である。
【0013】
図１及び図３を参照すると、本実施形態によるイメージセンサ１００は、第２チップ（１００＿２）と、第２チップ（１００＿２）上に配置される第１チップ（１００＿１）とを含み、第１チップ（１００＿１）は、複数の行及び複数の列に沿って配置される複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）を含む第１基板１１０を含む。
【0014】
複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）は、イメージ情報を生成するように構成される複数の第１ピクセル領域ＰＸ１と、位相情報を検出するように構成される第２ピクセル領域ＰＸ２とを含む。
第１ピクセル領域ＰＸ１は、『イメージセンシングピクセル（ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｐｉｘｅｌｓ）』とも言い、上記第２ピクセル領域ＰＸ２は、自動焦点機能のためのピクセルであって、『位相検出ピクセル（ｐｈａｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｐｉｘｅｌｓ）』とも言う。
本実施形態では、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）が６行６列で構成されるセルＣ１が複数個からなる場合を例に挙げて説明する。
説明の便宜上、図１には、一つのセルＣ１のみを図に示した。また、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）は、それぞれ、３行３列からなる第１～第４ピクセルアレイ（ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４）を含む場合を例に挙げて説明する。
第１ピクセル領域ＰＸ１は、『イメージセンシングピクセル（ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｐｉｘｅｌｓ）』とも言い、上記第２ピクセル領域ＰＸ２は、自動焦点機能のためのピクセルであって、『位相検出ピクセル（ｐｈａｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｐｉｘｅｌｓ）』とも言う。
本実施形態では、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）が６行６列で構成されるセルＣ１が複数個からなる場合を例に挙げて説明する。
説明の便宜上、図１には、一つのセルＣ１のみを図に示した。また、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）は、それぞれ、３行３列からなる第１～第４ピクセルアレイ（ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４）を含む場合を例に挙げて説明する。
【0015】
本実施形態において、複数の第２ピクセル領域ＰＸ２は、それぞれ互いに隣接して配列される複数対（例えば、２対）の第２ピクセル領域ＰＸ２を含む。
図１を参照すると、本実施形態に採用された第２ピクセル領域ＰＸ２は、第１方向（例えば、Ｄ１）に隣接して配列される一対の第１位相検出ピクセルＰＤＸ１と、上記一対の第１位相検出ピクセルＰＤＸ１に隣接して配置され、第１方向Ｄ１に配列される他の一対の第２位相検出ピクセル領域ＰＤＸ２とを含む。
一実施形態では、第１位相検出ピクセルＰＤＸ１及び第２位相検出ピクセル領域ＰＤＸ２が互いに隣接して配置される場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、第１位相検出ピクセルＰＤＸ１及び第２位相検出ピクセル領域ＰＤＸ２は、互いに離隔して配置されることもできる。
図１を参照すると、本実施形態に採用された第２ピクセル領域ＰＸ２は、第１方向（例えば、Ｄ１）に隣接して配列される一対の第１位相検出ピクセルＰＤＸ１と、上記一対の第１位相検出ピクセルＰＤＸ１に隣接して配置され、第１方向Ｄ１に配列される他の一対の第２位相検出ピクセル領域ＰＤＸ２とを含む。
一実施形態では、第１位相検出ピクセルＰＤＸ１及び第２位相検出ピクセル領域ＰＤＸ２が互いに隣接して配置される場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、第１位相検出ピクセルＰＤＸ１及び第２位相検出ピクセル領域ＰＤＸ２は、互いに離隔して配置されることもできる。
【0016】
本実施形態において、第１ピクセル領域ＰＸ１のための第１マイクロレンズＭＬ１は、それぞれ一つのピクセルに一つのマイクロレンズが位置するように配列されるのに対し、第２ピクセル領域ＰＸ２のための第２マイクロレンズＭＬ２は、それぞれ隣接した一対のピクセルを覆うように配列される。
このように、第２マイクロレンズＭＬ２は、第２方向には第１マイクロレンズＭＬ１の幅と同じであるものの、第１方向には第１マイクロレンズＭＬ１の２倍の幅を有する。
このように、第２マイクロレンズＭＬ２は、第２方向には第１マイクロレンズＭＬ１の幅と同じであるものの、第１方向には第１マイクロレンズＭＬ１の２倍の幅を有する。
【0017】
図３を参照すると、イメージセンサ１００は、上述したように、第１チップ（１００＿１）及び第２チップ（１００＿２）を含む。
第１チップ（１００＿１）は、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）が配列されたイメージセンサチップであり、第２チップ（１００＿２）は、ロジッグ半導体チップである。
本明細書では、狭い意味で、第１チップ（１００＿１）のみをイメージセンサと称する。
第１チップ（１００＿１）は、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）が配列されたイメージセンサチップであり、第２チップ（１００＿２）は、ロジッグ半導体チップである。
本明細書では、狭い意味で、第１チップ（１００＿１）のみをイメージセンサと称する。
【0018】
本実施形態において、第２チップ（１００＿２）は、第２基板１４０と、第２基板１４０上に配置される第２配線構造物１３０とを含む。
例えば、第２基板１４０は、Ｓｉ又はＧｅのようなＩＶ族半導体、ＳｉＧｅ又はＳｉＣのようなＩＶ－ＩＶ族化合物半導体、或いは、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、又はＩｎＰのようなＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含み得る。
第２基板１４０は、活性領域を定義する素子分離部１４３と、活性領域上に形成される第２個別素子１４６と、を含み、第２個別素子１４６は、イメージ処理のためのロジッグ回路を構成し、例えば、ソース／ドレインとして提供される不純物領域１４６ａ及びゲート構造１４６ｂを有するトランジスタ素子である。
第２配線構造物１３０は、第２絶縁層１３１と、第２絶縁層１３１内に形成されて第２個別素子１４６に接続される第２多層配線１３５を含む。
第２多層配線１３５は、互いに異なる高さレベルに位置する複数の配線層と、複数の配線層及び／又は第２個別素子１４６を電気的に接続するビアとを含む。
例えば、第２基板１４０は、Ｓｉ又はＧｅのようなＩＶ族半導体、ＳｉＧｅ又はＳｉＣのようなＩＶ－ＩＶ族化合物半導体、或いは、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、又はＩｎＰのようなＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含み得る。
第２基板１４０は、活性領域を定義する素子分離部１４３と、活性領域上に形成される第２個別素子１４６と、を含み、第２個別素子１４６は、イメージ処理のためのロジッグ回路を構成し、例えば、ソース／ドレインとして提供される不純物領域１４６ａ及びゲート構造１４６ｂを有するトランジスタ素子である。
第２配線構造物１３０は、第２絶縁層１３１と、第２絶縁層１３１内に形成されて第２個別素子１４６に接続される第２多層配線１３５を含む。
第２多層配線１３５は、互いに異なる高さレベルに位置する複数の配線層と、複数の配線層及び／又は第２個別素子１４６を電気的に接続するビアとを含む。
【0019】
第１チップ（１００＿１）は、互いに反対に位置する第１面１１０Ａ及び第２面１１０Ｂを有する第１基板１１０と、第１基板１１０の第１面１１０Ａに配置される第１配線構造物１２０とを含む。
第１基板１１０は、それぞれ、ピクセル（ＰＸ１、ＰＸ２）として提供されるピクセル領域を定義する素子分離パターン１１５と、それぞれのピクセル領域に配置される光電変換素子ＰＤとを含む。
例えば、光電変換素子ＰＤは、基板の第２面１１０Ｂから入射された光の量に比例して電荷を生成及び蓄積する。
光電変換素子ＰＤは、第１基板１１０の内部に形成される。
例えば、光電変換素子ＰＤは、フォトダイオード（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）の他に、フォトトランジスタ（ｐｈｏｔｏｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、フォトゲート（ｐｈｏｔｏ ｇａｔｅ）、埋込フォトダイオード（Ｐｉｎｎｅｄ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ：ＰＰＤ）、及びこれらの組み合わせで実現され得る。
第１基板１１０は、それぞれ、ピクセル（ＰＸ１、ＰＸ２）として提供されるピクセル領域を定義する素子分離パターン１１５と、それぞれのピクセル領域に配置される光電変換素子ＰＤとを含む。
例えば、光電変換素子ＰＤは、基板の第２面１１０Ｂから入射された光の量に比例して電荷を生成及び蓄積する。
光電変換素子ＰＤは、第１基板１１０の内部に形成される。
例えば、光電変換素子ＰＤは、フォトダイオード（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）の他に、フォトトランジスタ（ｐｈｏｔｏｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、フォトゲート（ｐｈｏｔｏ ｇａｔｅ）、埋込フォトダイオード（Ｐｉｎｎｅｄ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ：ＰＰＤ）、及びこれらの組み合わせで実現され得る。
【0020】
第１基板１１０は、光電変換素子ＰＤとともに、第１面１１０Ａに配置され、活性領域を定義する素子分離領域１１３と、活性領域上に配置されるトランスファーゲートＴＧ及びフローティングディフュージョン領域ＦＤと、活性領域上に形成される第１個別素子１１６とを含む。
トランスファーゲートＴＧは、第１基板１１０の活性領域の表面、即ち、第１面１１０Ａから第１基板１１０の内部に延長される垂直トランジスタゲート構造を有する。
フローティングディフュージョン領域ＦＤは、トランスファーゲートＴＧに隣接した活性領域内に形成される。
第１個別素子は、ソース／ドレインとして提供される不純物領域１１６ａ及びゲート構造１１６ｂを有するトランジスタを含む。
かかるトランジスタは、リセットトランジスタ（ｒｅｓｅｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、選択トランジスタ（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、及びソースフォロワトランジスタ（ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｌｌｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。
第１配線構造物１２０は、第１絶縁層１２１と、第１絶縁層１２１内に形成されて第１個別素子１１６に接続される第１多層配線１２５とを含む。
第１多層配線１２５は、互いに異なる高さレベルに位置する複数の配線層と、複数の配線層及び／又は第１個別素子１１６を電気的に接続するビアとを含む。
トランスファーゲートＴＧは、第１基板１１０の活性領域の表面、即ち、第１面１１０Ａから第１基板１１０の内部に延長される垂直トランジスタゲート構造を有する。
フローティングディフュージョン領域ＦＤは、トランスファーゲートＴＧに隣接した活性領域内に形成される。
第１個別素子は、ソース／ドレインとして提供される不純物領域１１６ａ及びゲート構造１１６ｂを有するトランジスタを含む。
かかるトランジスタは、リセットトランジスタ（ｒｅｓｅｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、選択トランジスタ（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、及びソースフォロワトランジスタ（ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｌｌｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。
第１配線構造物１２０は、第１絶縁層１２１と、第１絶縁層１２１内に形成されて第１個別素子１１６に接続される第１多層配線１２５とを含む。
第１多層配線１２５は、互いに異なる高さレベルに位置する複数の配線層と、複数の配線層及び／又は第１個別素子１１６を電気的に接続するビアとを含む。
【0021】
本実施形態によるイメージセンサ１００は、基板１１０の第２面１１０Ｂに順次に配置される絶縁膜１５１、グリッドパターン１５５、偏光パターン１５６、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）、及びマイクロレンズ層１６０を含む。
絶縁膜１５１は、第１基板１１０の第２面１１０Ｂとカラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）との間で第１基板１１０の第２面１１０Ｂを覆うように配置される。
絶縁膜１５１は、反射防止膜を含む。
一部の実施形態において、絶縁膜１５１は、平坦化膜をさらに含むことができる。
例えば、絶縁膜１５１は、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物、、及びシリコン窒化物の少なくとも一つ又は二つ以上の層を含み得る。
絶縁膜１５１は、第１基板１１０の第２面１１０Ｂとカラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）との間で第１基板１１０の第２面１１０Ｂを覆うように配置される。
絶縁膜１５１は、反射防止膜を含む。
一部の実施形態において、絶縁膜１５１は、平坦化膜をさらに含むことができる。
例えば、絶縁膜１５１は、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物、、及びシリコン窒化物の少なくとも一つ又は二つ以上の層を含み得る。
【0022】
グリッドパターン１５５は、絶縁膜１５１上に配置されてピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）を定義する。
グリッドパターン１５５は、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）を配置するための第１空間を定義する。
また、グリッドパターン１５５は、位相検出のための第２ピクセル領域ＰＸ２に対応する第２空間を提供する。
本実施形態において、第２空間は、前述したように、隣接した２個のピクセル領域ＰＸ２に該当する。
グリッドパターン１５５は、素子分離パターン１１５と垂直に重畳する。
グリッドパターン１５５は、ピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）内の光電変換素子ＰＤと垂直に重畳しないこともある。
例えば、グリッドパターン１５５は、タングステンのような金属を含む。
また、グリッドパターン１５５は、ＴｉＯ２のような高屈折率物質、低屈折率物質、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）を含んでもよく、又は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）からなってもよい。
グリッドパターン１５５は、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）を配置するための第１空間を定義する。
また、グリッドパターン１５５は、位相検出のための第２ピクセル領域ＰＸ２に対応する第２空間を提供する。
本実施形態において、第２空間は、前述したように、隣接した２個のピクセル領域ＰＸ２に該当する。
グリッドパターン１５５は、素子分離パターン１１５と垂直に重畳する。
グリッドパターン１５５は、ピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）内の光電変換素子ＰＤと垂直に重畳しないこともある。
例えば、グリッドパターン１５５は、タングステンのような金属を含む。
また、グリッドパターン１５５は、ＴｉＯ２のような高屈折率物質、低屈折率物質、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）を含んでもよく、又は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）からなってもよい。
【0023】
図２及び図３を参照すると、偏光パターン１５６は、位相検出のための第２ピクセル領域ＰＸ２に対応する第２空間にのみ配置される。
偏光パターン１５６は、絶縁膜１５１上に配置され、グリッドパターン１５５から延長して形成される。
偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５と同じ物質からなるが、これに限定するものではなく、グリッドパターン１５５とは異なる物質からなることもできる。
例えば、偏光パターン１５６は、タングステンのような金属を含む。
また、偏光パターン１５６は、ＴｉＯ２のような高屈折物質、低屈折物質、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）を含んでもよく、又は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）からなってもよい。
偏光パターン１５６は、絶縁膜１５１上に配置され、グリッドパターン１５５から延長して形成される。
偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５と同じ物質からなるが、これに限定するものではなく、グリッドパターン１５５とは異なる物質からなることもできる。
例えば、偏光パターン１５６は、タングステンのような金属を含む。
また、偏光パターン１５６は、ＴｉＯ２のような高屈折物質、低屈折物質、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）を含んでもよく、又は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）からなってもよい。
【0024】
偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５と実質的に同じレベルの高さで形成されるが、実施形態によって、偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５よりも低いレベルの高さで形成されることもできる。
例えば、偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５が同じ工程において同じ物質で形成される場合、偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５と実質的に同じレベルの高さで形成される。
これに対し、偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５が互いに異なる工程で形成される場合、偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５とは互いに異なるレベルの高さで形成され得る。
例えば、偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５が同じ工程において同じ物質で形成される場合、偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５と実質的に同じレベルの高さで形成される。
これに対し、偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５が互いに異なる工程で形成される場合、偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５とは互いに異なるレベルの高さで形成され得る。
【0025】
図３を参照すると、偏光パターン１５６は、第２ピクセル領域ＰＸ２で発生する乱反射を減少させるための複数の線形パターンを含む。
複数の線形パターンは、第２空間を覆うように配置される。
複数の線形パターンは、一方向に沿って等間隔に互いに離隔して配置され、一方向に沿って互いに平行に配置される。
偏光パターン１５６は、位相検出ピクセル（ＰＤＸ１、ＰＤＸ２）ごとに異なる方向性を有するように配置される。
例えば、図２に示したように、第１位相検出ピクセルＰＤＸ１の第１偏光パターン１５６ａは、第４方向Ｄ４に配置され、第２位相検出ピクセルＰＤＸ２の第２偏光パターン１５６ｂは、第４方向Ｄ４と直交する第５方向Ｄ５に沿って配置される。
複数の線形パターンは、幅と隔離距離が互いに同一になるように配置される。
例えば、複数の線形パターンは、それぞれ約２０ｎｍ～約３００ｎｍの幅を有し、互いに約２０ｎｍ～約３００ｎｍの隔離距離を有するように配置される。
例えば、複数の線形パターンは、それぞれ約２０ｎｍ～約１５０ｎｍの幅を有し、互いに約２０ｎｍ～約１５０ｎｍの隔離距離を有するように配置される。
また、複数の線形パターンの幅は、グリッドパターン１５５の幅の１／２になるように形成される。
複数の線形パターンは、第２空間を覆うように配置される。
複数の線形パターンは、一方向に沿って等間隔に互いに離隔して配置され、一方向に沿って互いに平行に配置される。
偏光パターン１５６は、位相検出ピクセル（ＰＤＸ１、ＰＤＸ２）ごとに異なる方向性を有するように配置される。
例えば、図２に示したように、第１位相検出ピクセルＰＤＸ１の第１偏光パターン１５６ａは、第４方向Ｄ４に配置され、第２位相検出ピクセルＰＤＸ２の第２偏光パターン１５６ｂは、第４方向Ｄ４と直交する第５方向Ｄ５に沿って配置される。
複数の線形パターンは、幅と隔離距離が互いに同一になるように配置される。
例えば、複数の線形パターンは、それぞれ約２０ｎｍ～約３００ｎｍの幅を有し、互いに約２０ｎｍ～約３００ｎｍの隔離距離を有するように配置される。
例えば、複数の線形パターンは、それぞれ約２０ｎｍ～約１５０ｎｍの幅を有し、互いに約２０ｎｍ～約１５０ｎｍの隔離距離を有するように配置される。
また、複数の線形パターンの幅は、グリッドパターン１５５の幅の１／２になるように形成される。
【0026】
カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、グリッドパターン１５５によって定義される第１空間にそれぞれ配置されて、イメージセンシングのための第１ピクセル領域ＰＸ１を提供する。
カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、青色ＢカラーフィルタＣＦ１、緑色ＧカラーフィルタＣＦ２、及び赤色ＲカラーフィルタＣＦ３を含む。
本実施形態において、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、それぞれ、一つのピクセル領域ＰＸに配置される一つの光電変換素子ＰＤと垂直に重畳する。
カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、それぞれ、互いに異なる特定の波長の光を透過させてその下に位置する光電変換素子ＰＤで特定の波長の光から電荷を生成する。
カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、図１に示したように、６行６列のノナ（Ｎｏｎａ）型パターンで配列される。
ノナ型パターンは、人間の目が最も敏感に反応する緑色フィルタＣＦ２が、全てのカラーフィルタの半分になるように配列される。
カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、青色ＢカラーフィルタＣＦ１、緑色ＧカラーフィルタＣＦ２、及び赤色ＲカラーフィルタＣＦ３を含む。
本実施形態において、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、それぞれ、一つのピクセル領域ＰＸに配置される一つの光電変換素子ＰＤと垂直に重畳する。
カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、それぞれ、互いに異なる特定の波長の光を透過させてその下に位置する光電変換素子ＰＤで特定の波長の光から電荷を生成する。
カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、図１に示したように、６行６列のノナ（Ｎｏｎａ）型パターンで配列される。
ノナ型パターンは、人間の目が最も敏感に反応する緑色フィルタＣＦ２が、全てのカラーフィルタの半分になるように配列される。
【0027】
マイクロレンズ層１６０は、第２ピクセル領域ＰＸ２上に位置する第２空間を埋める充填部ＧＰと、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）及び充填部ＧＰ上にそれぞれ配置されるマイクロレンズＭＬとを含む。
マイクロレンズＭＬは、上に凸状の形態（例えば、半球状）を有し、所定の曲率半径を有する。
マイクロレンズＭＬは、イメージセンサに入射する光の経路を変更させて光を集光することができる。
マイクロレンズＭＬは、第１及び第２ピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）にそれぞれ対応するように配置される。
マイクロレンズＭＬは、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）上にそれぞれ配置される複数の第１マイクロレンズＭＬ１と、複数の第１マイクロレンズＭＬ１と同じレベルで第２ピクセル領域ＰＸ２を覆うように配置される第２マイクロレンズＭＬ２とを含む。
前述したように、本実施形態において、第１マイクロレンズＭＬ１は、それぞれ一つの第１ピクセル領域ＰＸ１に一つのマイクロレンズが位置するように配列され、第２マイクロレンズＭＬ２は、それぞれ隣接した一対の第２ピクセル領域ＰＸ２を覆うように配列される。
マイクロレンズＭＬは、上に凸状の形態（例えば、半球状）を有し、所定の曲率半径を有する。
マイクロレンズＭＬは、イメージセンサに入射する光の経路を変更させて光を集光することができる。
マイクロレンズＭＬは、第１及び第２ピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）にそれぞれ対応するように配置される。
マイクロレンズＭＬは、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）上にそれぞれ配置される複数の第１マイクロレンズＭＬ１と、複数の第１マイクロレンズＭＬ１と同じレベルで第２ピクセル領域ＰＸ２を覆うように配置される第２マイクロレンズＭＬ２とを含む。
前述したように、本実施形態において、第１マイクロレンズＭＬ１は、それぞれ一つの第１ピクセル領域ＰＸ１に一つのマイクロレンズが位置するように配列され、第２マイクロレンズＭＬ２は、それぞれ隣接した一対の第２ピクセル領域ＰＸ２を覆うように配列される。
【0028】
本実施形態に採用される充填部ＧＰは、複数のマイクロレンズＭＬと一体化した構造を有する。
充填部ＧＰ及びマイクロレンズＭＬは、同じ工程によって形成される（図４ｄ及び図４ｅを参照）。
充填部ＧＰは、第２マイクロレンズＭＬ２の下面に位置する。
充填部ＧＰは、第２マイクロレンズＭＬ２との界面なしで連続的に形成される。
充填部ＧＰは、第１及び第２マイクロレンズ（ＭＬ１、ＭＬ２）と同じ光透過性物質からなる。
例えば、マイクロレンズ層１６０は、全ての可視光線帯域の光に対して９０％以上の光透過度を有する透明物質を含む。
例えば、マイクロレンズ層１６０は、透明樹脂を含む。
充填部ＧＰ及びマイクロレンズＭＬは、同じ工程によって形成される（図４ｄ及び図４ｅを参照）。
充填部ＧＰは、第２マイクロレンズＭＬ２の下面に位置する。
充填部ＧＰは、第２マイクロレンズＭＬ２との界面なしで連続的に形成される。
充填部ＧＰは、第１及び第２マイクロレンズ（ＭＬ１、ＭＬ２）と同じ光透過性物質からなる。
例えば、マイクロレンズ層１６０は、全ての可視光線帯域の光に対して９０％以上の光透過度を有する透明物質を含む。
例えば、マイクロレンズ層１６０は、透明樹脂を含む。
【0029】
第２ピクセル領域ＰＸ２は、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）の代わりに、第２マイクロレンズＭＬ２のための透明物質を適用して充填部ＧＰを有する。
かかる充填部ＧＰは、マイクロレンズ（ＭＬ１、ＭＬ２）と同じ透明物質で、マイクロレンズ（ＭＬ１、ＭＬ２）と同じ工程によって形成されるため、第２マイクロレンズＭＬ２及び充填部ＧＰは、界面なしで連続的に形成された一体化した構造を有する。
かかる充填部ＧＰは、マイクロレンズ（ＭＬ１、ＭＬ２）と同じ透明物質で、マイクロレンズ（ＭＬ１、ＭＬ２）と同じ工程によって形成されるため、第２マイクロレンズＭＬ２及び充填部ＧＰは、界面なしで連続的に形成された一体化した構造を有する。
【0030】
このように、位相検出のための第２ピクセル領域ＰＸ２でカラーフィルタを導入することなく、マイクロレンズＭＬと一体化した透明な充填部ＧＰを提供することで、カラーフィルタによる光損失を防止することができる。
また、充填部ＧＰは、マイクロレンズＭＬとの物理的／光学的な界面を有さないため、界面で発生する反射のような光損失を防止して、位相検出ピクセルの受光能力を大きく向上させることができる。
また、充填部ＧＰは、マイクロレンズＭＬとの物理的／光学的な界面を有さないため、界面で発生する反射のような光損失を防止して、位相検出ピクセルの受光能力を大きく向上させることができる。
【0031】
図２及び図３に示したように、本実施形態に採用された位相検出ピクセル（ＰＤＸ１、ＰＤＸ２）は、一対の位相検出ピクセル（ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ）によって共有するように構成される一つの第２マイクロレンズＭＬ２を含む。
位相検出ピクセル（ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ）によって共有された第２マイクロレンズＭＬ２は、レンズの形状及び／又は屈折率を用いて光電変換素子（ＰＤａ、ＰＤｂ）に入射される光を制御する。
第２マイクロレンズＭＬ２によって、位相検出ピクセル（ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ）は、互いに異なる位相信号を出力し、互いに異なる位相信号によって焦点を調整する。
位相検出ピクセル（ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ）によって共有された第２マイクロレンズＭＬ２は、レンズの形状及び／又は屈折率を用いて光電変換素子（ＰＤａ、ＰＤｂ）に入射される光を制御する。
第２マイクロレンズＭＬ２によって、位相検出ピクセル（ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ）は、互いに異なる位相信号を出力し、互いに異なる位相信号によって焦点を調整する。
【0032】
図５ａ～図５ｃは、本発明の実施形態による図１のイメージセンサの変形例である。
図５ａは、本発明の一実施形態によるイメージセンサ１００Ａの概略構成を示す平面図である。
図５ａを参照すると、本実施形態では、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）が８行８列で構成されたセルＣ１１が複数個含まれた場合を例に挙げて説明する。
説明の便宜上、図５ａには一つのセルＣ１１のみを示した。
また、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）は、それぞれ、４行４列からなる第１～第４ピクセルアレイ（ＰＡ１１、ＰＡ１２、ＰＡ１３、ＰＡ１４）を含む場合を例に挙げて説明する。
図５ａは、本発明の一実施形態によるイメージセンサ１００Ａの概略構成を示す平面図である。
図５ａを参照すると、本実施形態では、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）が８行８列で構成されたセルＣ１１が複数個含まれた場合を例に挙げて説明する。
説明の便宜上、図５ａには一つのセルＣ１１のみを示した。
また、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）は、それぞれ、４行４列からなる第１～第４ピクセルアレイ（ＰＡ１１、ＰＡ１２、ＰＡ１３、ＰＡ１４）を含む場合を例に挙げて説明する。
【0033】
さらに、本実施形態によるイメージセンサ１００Ａは、第１～第４位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ１１、ＰＤＸ１２、ＰＤＸ１３、ＰＤＸ１４）を備える。
これらのことを除外すると、本実施形態は、図１～図４に示したイメージセンサ１００と類似するものと理解することができる。
また、本実施形態によるイメージセンサ１００Ａの各構成要素は、特に反対の説明がない限り、図１～図４で説明されたイメージセンサ１００の同一又は類似の構成要素についての説明を参照して理解されることができる。
第１～第４位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ１１、ＰＤＸ１２、ＰＤＸ１３、ＰＤＸ１４）は、互いに異なる方向性を有する偏光パターン１５６を含む。
例えば、第１～第４位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ１１、ＰＤＸ１２、ＰＤＸ１３、ＰＤＸ１４）の偏光パターンは、それぞれ隣り合う位相検出ピクセル領域の偏光パターンと４５度の挟角を有する方向に配置される。
これらのことを除外すると、本実施形態は、図１～図４に示したイメージセンサ１００と類似するものと理解することができる。
また、本実施形態によるイメージセンサ１００Ａの各構成要素は、特に反対の説明がない限り、図１～図４で説明されたイメージセンサ１００の同一又は類似の構成要素についての説明を参照して理解されることができる。
第１～第４位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ１１、ＰＤＸ１２、ＰＤＸ１３、ＰＤＸ１４）は、互いに異なる方向性を有する偏光パターン１５６を含む。
例えば、第１～第４位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ１１、ＰＤＸ１２、ＰＤＸ１３、ＰＤＸ１４）の偏光パターンは、それぞれ隣り合う位相検出ピクセル領域の偏光パターンと４５度の挟角を有する方向に配置される。
【0034】
図５ｂは、本発明の一実施形態によるイメージセンサ１００Ｂを示す平面図である。
図５ｂを参照すると、本実施形態では、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）が３行３列で構成される一対のセル（Ｃ２１、Ｃ２２）が複数個含まれた場合を例に挙げて説明する。
説明の便宜上、図５ｂには一対のセル（Ｃ２１、Ｃ２２）のみを示した。
上述のことを除外すると、本実施形態は、図１～図４に示したイメージセンサ１００と類似するものと理解することができる。
また、本実施形態によるイメージセンサ１００Ｂの各構成要素は、特に反対の説明がない限り、図１～図４で説明したイメージセンサ１００の同一又は類似の構成要素についての説明を参照して理解することができる。
図５ｂを参照すると、本実施形態では、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）が３行３列で構成される一対のセル（Ｃ２１、Ｃ２２）が複数個含まれた場合を例に挙げて説明する。
説明の便宜上、図５ｂには一対のセル（Ｃ２１、Ｃ２２）のみを示した。
上述のことを除外すると、本実施形態は、図１～図４に示したイメージセンサ１００と類似するものと理解することができる。
また、本実施形態によるイメージセンサ１００Ｂの各構成要素は、特に反対の説明がない限り、図１～図４で説明したイメージセンサ１００の同一又は類似の構成要素についての説明を参照して理解することができる。
【0035】
第１及び第２位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ２１、ＰＤＸ２２）は、互いに異なるセルにそれぞれ配置される。
例えば、第１位相検出ピクセル領域ＰＤＸ２１は、第１セルＣ２１に配置され、第２位相検出ピクセル領域ＰＤＸ２２は、第２セルＣ２２に配置される。
第１及び第２位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ２１、ＰＤＸ２２）は、第１及び第２セル（Ｃ２１、Ｃ２２）に互いに対応する位置に配置される。
例えば、第１位相検出ピクセル領域ＰＤＸ２１は、第１セルＣ２１に配置され、第２位相検出ピクセル領域ＰＤＸ２２は、第２セルＣ２２に配置される。
第１及び第２位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ２１、ＰＤＸ２２）は、第１及び第２セル（Ｃ２１、Ｃ２２）に互いに対応する位置に配置される。
【0036】
図５ｃは、本発明の一実施形態によるイメージセンサ１００Ｃを示す平面図である。
図５ｃを参照すると、本実施形態では、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）が８行８列で構成されるセルＣ３１が複数個含まれた場合を例に挙げて説明する。
説明の便宜上、図５ｃには一つのセルＣ３１のみを示した。
また、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）は、それぞれ、４行４列からなる第１～第４ピクセルアレイ（ＰＡ３１、ＰＡ３２、ＰＡ３３、ＰＡ３４）を含む場合を例に挙げて説明する。
さらに、本実施形態によるイメージセンサ１００Ｃは、第１及び第２位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ３１、ＰＤＸ３２）を備える。
第１及び第２位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ３１、ＰＤＸ３２）は、それぞれ、正方形に配列される４個の第２ピクセル領域ＰＸ２を覆うように配置される第２マイクロレンズＭＬ２を含む。
図５ｃを参照すると、本実施形態では、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）が８行８列で構成されるセルＣ３１が複数個含まれた場合を例に挙げて説明する。
説明の便宜上、図５ｃには一つのセルＣ３１のみを示した。
また、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）は、それぞれ、４行４列からなる第１～第４ピクセルアレイ（ＰＡ３１、ＰＡ３２、ＰＡ３３、ＰＡ３４）を含む場合を例に挙げて説明する。
さらに、本実施形態によるイメージセンサ１００Ｃは、第１及び第２位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ３１、ＰＤＸ３２）を備える。
第１及び第２位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ３１、ＰＤＸ３２）は、それぞれ、正方形に配列される４個の第２ピクセル領域ＰＸ２を覆うように配置される第２マイクロレンズＭＬ２を含む。
【0037】
上述のことを除外すると、本実施形態は、図１～図４に示したイメージセンサ１００と類似するものと理解することができる。
また、本実施形態によるイメージセンサ１００Ｃの各構成要素は、特に反対の説明がない限り、図１～図４で説明したイメージセンサ１００の同一又は類似の構成要素についての説明を参照して理解することができる。
また、本実施形態によるイメージセンサ１００Ｃの各構成要素は、特に反対の説明がない限り、図１～図４で説明したイメージセンサ１００の同一又は類似の構成要素についての説明を参照して理解することができる。
【0038】
第１及び第２位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ３１、ＰＤＸ３２）にそれぞれ含まれる第４ピクセル領域ＰＸ２は、互いに異なる方向性を有する偏光パターン１５６を含む。
例えば、第１及び第２位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ３１、ＰＤＸ３２）に含まれる４個の偏光パターンは、それぞれ隣り合う位相検出ピクセル領域の偏光パターンと４５度の挟角を有する方向に配置される。
例えば、第１及び第２位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ３１、ＰＤＸ３２）に含まれる４個の偏光パターンは、それぞれ隣り合う位相検出ピクセル領域の偏光パターンと４５度の挟角を有する方向に配置される。
【0039】
図６は、本発明の他の実施形態によるイメージセンサの概略構成を示す平面図であり、図７は、図６のＣ領域を示す拡大図であり、図８は、図６のイメージセンサのＩ－Ｉ’線に沿って切断した断面図であり、図９は、図８のＤ領域を示す拡大図である。
【0040】
図６及び図７を参照すると、本実施形態のイメージセンサ１０００は、位相検出のための第２ピクセル領域ＰＸ２に凹凸部１５７が形成される。
また、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）は、それぞれ、４行４列からなる第１～第４ピクセルアレイ（ＰＡ４１、ＰＡ４２、ＰＡ４３、ＰＡ４４）を含む場合を例に挙げて説明する。
さらに、本実施形態によるイメージセンサ１０００は、第１及び第２位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ４１、ＰＤＸ４２）を備える。
なお、本実施形態のイメージセンサ１０００は、図１～図４に示したイメージセンサ１００と比較して、偏光パターンが配置されていないという相違点がある。
上述のことを除外すると、本実施形態は、図１～図４に示したイメージセンサ１００と類似するものと理解することができる。
また、本実施形態によるイメージセンサ１０００の各構成要素は、特に反対の説明がない限り、図１～図４で説明したイメージセンサ１００の同一又は類似の構成要素についての説明を参照して理解することができる。
また、複数のピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）は、それぞれ、４行４列からなる第１～第４ピクセルアレイ（ＰＡ４１、ＰＡ４２、ＰＡ４３、ＰＡ４４）を含む場合を例に挙げて説明する。
さらに、本実施形態によるイメージセンサ１０００は、第１及び第２位相検出ピクセル領域（ＰＤＸ４１、ＰＤＸ４２）を備える。
なお、本実施形態のイメージセンサ１０００は、図１～図４に示したイメージセンサ１００と比較して、偏光パターンが配置されていないという相違点がある。
上述のことを除外すると、本実施形態は、図１～図４に示したイメージセンサ１００と類似するものと理解することができる。
また、本実施形態によるイメージセンサ１０００の各構成要素は、特に反対の説明がない限り、図１～図４で説明したイメージセンサ１００の同一又は類似の構成要素についての説明を参照して理解することができる。
【0041】
図６から図９を参照すると、本実施形態によるイメージセンサ１０００は、基板１１０の第２面１１０Ｂに形成された凹凸部１５７、凹凸部１５７を埋める絶縁膜１５１、グリッドパターン１５５、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）、及びマイクロレンズ層１６０を含む。
【0042】
凹凸部１５７は、第１基板１１０の第２面１１０Ｂに所定の間隔で配置される複数の凹部を含む。
凹凸部１５７の幅Ｗ４及び深さＤＰ１は、多様に変形され得る。
凹凸部１５７は、第１基板１１０の第２面１１０Ｂに、１００ｎｍ以下の深さ、例えば、約５００Å～約７００Åの深さＤＰ１で形成される。
本実施形態では、凹凸部１５７が互いに離隔した複数の凹部からなる場合を例に挙げて説明するが、これに限定するものではなく、凹凸部１５７は、格子状及び四角錐状のように第１基板１１０の第２面１１０Ｂの表面積を増加させることができる多様な形状に形成することができる。
凹凸部１５７は、第１基板１１０の第２面１１０Ｂの表面積を増加させ、位相検出ピクセル（ＰＤＸ４１、ＰＤＸ４２）の光電変換素子（ＰＤａ、ＰＤｂ）から受光した光の光量を増加させることができる。
これによって、イメージセンサ１０００の感度が向上するようになる。
凹凸部１５７の幅Ｗ４及び深さＤＰ１は、多様に変形され得る。
凹凸部１５７は、第１基板１１０の第２面１１０Ｂに、１００ｎｍ以下の深さ、例えば、約５００Å～約７００Åの深さＤＰ１で形成される。
本実施形態では、凹凸部１５７が互いに離隔した複数の凹部からなる場合を例に挙げて説明するが、これに限定するものではなく、凹凸部１５７は、格子状及び四角錐状のように第１基板１１０の第２面１１０Ｂの表面積を増加させることができる多様な形状に形成することができる。
凹凸部１５７は、第１基板１１０の第２面１１０Ｂの表面積を増加させ、位相検出ピクセル（ＰＤＸ４１、ＰＤＸ４２）の光電変換素子（ＰＤａ、ＰＤｂ）から受光した光の光量を増加させることができる。
これによって、イメージセンサ１０００の感度が向上するようになる。
【0043】
図７及び図９を参照すると、本実施形態の位相検出ピクセル（ＰＤＸ４１、ＰＤＸ４２）は、それぞれ、一対の位相検出ピクセル（ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ）を含む。
一対の位相検出ピクセル（ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ）は、一つの第２マイクロレンズＭＬ２を共有する。
一対の位相検出ピクセル（ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ）は、一つの第２マイクロレンズＭＬ２を共有する。
【0044】
カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、グリッドパターン１５５によって定義される空間にそれぞれ配置されて、第１ピクセル領域ＰＸ１及び第２ピクセル領域ＰＸ２を提供する。
カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、青色ＢカラーフィルタＣＦ１、緑色ＧカラーフィルタＣＦ２、及び赤色ＲカラーフィルタＣＦ３を含む。
本実施形態において、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、それぞれ、一つのピクセル領域ＰＸに配置された一つの光電変換素子ＰＤと垂直に重畳する。
第２ピクセル領域ＰＸ２には、緑色ＧカラーフィルタＣＦ２が配置される。
カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、青色ＢカラーフィルタＣＦ１、緑色ＧカラーフィルタＣＦ２、及び赤色ＲカラーフィルタＣＦ３を含む。
本実施形態において、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）は、それぞれ、一つのピクセル領域ＰＸに配置された一つの光電変換素子ＰＤと垂直に重畳する。
第２ピクセル領域ＰＸ２には、緑色ＧカラーフィルタＣＦ２が配置される。
【0045】
図９を参照すると、第１基板１１０の上面１１０Ｂには、絶縁膜（１１１、１５１）が配置される。
絶縁膜（１１１、１５１）は、凹凸部１５７を埋める第１絶縁膜１１１と、第１基板１１０の上面１１０Ｂを全体的に覆う第２絶縁膜１５１とを含む。
第１絶縁膜１１１及び第２絶縁膜１５１は、同じ物質からなる。
例えば、第１絶縁膜１１１及び第２絶縁膜１５１は、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物、及びシリコン窒化物の少なくとも一つを含み得る。
絶縁膜（１１１、１５１）は、凹凸部１５７を埋める第１絶縁膜１１１と、第１基板１１０の上面１１０Ｂを全体的に覆う第２絶縁膜１５１とを含む。
第１絶縁膜１１１及び第２絶縁膜１５１は、同じ物質からなる。
例えば、第１絶縁膜１１１及び第２絶縁膜１５１は、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物、及びシリコン窒化物の少なくとも一つを含み得る。
【0046】
図１０は、本発明の他の実施形態によるイメージセンサを示す平面図であり、図１１は、図１０のイメージセンサをＩ－Ｉ’ 線に沿って切断した断面図であり、図１２は、図１１のＥ領域を示す拡大図である。
図１０～図１２を参照すると、本実施形態によるイメージセンサ１０００Ａは、基板１１０の第２面１１０Ｂに形成された凹凸部１５７、凹凸部１５７上の絶縁膜１５１、平坦化層１７０、グリッドパターン１５５、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）、及びマイクロレンズ層１６０を含む。
図１０～図１２を参照すると、本実施形態によるイメージセンサ１０００Ａは、基板１１０の第２面１１０Ｂに形成された凹凸部１５７、凹凸部１５７上の絶縁膜１５１、平坦化層１７０、グリッドパターン１５５、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）、及びマイクロレンズ層１６０を含む。
【0047】
本実施形態のイメージセンサ１０００Ａは、前述した図６～図９に示したイメージセンサ１０００と比較して、凹凸部１５７が四角錐状に形成され、絶縁膜１５１の上部に平坦化層１７０がさらに配置されているという相違点がある。
上述のことを除外すると、本実施形態は、図６～図９に示したイメージセンサ１０００と類似するものと理解することができる。
また、本実施形態によるイメージセンサ１０００Ａの各構成要素は、特に反対の説明がない限り、図６～図９で説明したイメージセンサ１０００の同一又は類似の構成要素についての説明を参照して理解することができる。
上述のことを除外すると、本実施形態は、図６～図９に示したイメージセンサ１０００と類似するものと理解することができる。
また、本実施形態によるイメージセンサ１０００Ａの各構成要素は、特に反対の説明がない限り、図６～図９で説明したイメージセンサ１０００の同一又は類似の構成要素についての説明を参照して理解することができる。
【0048】
図１０から及び図１２を参照すると、本実施形態のイメージセンサ１０００Ａの凹凸部１５７は、四角錐状に形成される。
第１基板１１０の上面１１０Ｂをウェットエッチングすると、高エッチング率の（１１１）方向の結晶面に沿ってエッチングが進行し、四角錐状の凹凸部１５７が形成される。
凹凸部１５７上には均一な厚さの絶縁膜１５１が配置される。
絶縁膜１５１上には、絶縁膜１５１の表面を平坦化するための平坦化層１７０が配置される。
平坦化層１７０の深さＤＰ２は、位相検出ピクセル（ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ）の幅の１／２以下である。
例えば、位相検出ピクセル（ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ）の幅が約０．６μｍであると、平坦化層１７０の深さＤＰ２は、約２５００Åである。
平坦化層１７０は、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物、及びシリコン窒化物の少なくとも一つを含み得る。
第１基板１１０の上面１１０Ｂをウェットエッチングすると、高エッチング率の（１１１）方向の結晶面に沿ってエッチングが進行し、四角錐状の凹凸部１５７が形成される。
凹凸部１５７上には均一な厚さの絶縁膜１５１が配置される。
絶縁膜１５１上には、絶縁膜１５１の表面を平坦化するための平坦化層１７０が配置される。
平坦化層１７０の深さＤＰ２は、位相検出ピクセル（ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ）の幅の１／２以下である。
例えば、位相検出ピクセル（ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ）の幅が約０．６μｍであると、平坦化層１７０の深さＤＰ２は、約２５００Åである。
平坦化層１７０は、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物、及びシリコン窒化物の少なくとも一つを含み得る。
【0049】
図１３は、本発明の他の実施形態によるイメージセンサの概略構成を示す断面図である。
本実施形態のイメージセンサ１００００は、前述した図１～図４のイメージセンサ１００に含まれた偏光パターン１５６と、図６～図９のイメージセンサ１０００に含まれた凹凸部１５７とをともに備える。
これによって、第２ピクセル領域ＰＸ２で発生する乱反射が減少するともに、イメージセンサ１００００の感度が向上するようになる。
本実施形態のイメージセンサ１００００は、前述した図１～図４のイメージセンサ１００に含まれた偏光パターン１５６と、図６～図９のイメージセンサ１０００に含まれた凹凸部１５７とをともに備える。
これによって、第２ピクセル領域ＰＸ２で発生する乱反射が減少するともに、イメージセンサ１００００の感度が向上するようになる。
【0050】
【0051】
先ず、図１４ａを参照すると、第１基板１１０の上面１１０Ｂをエッチングして凹凸部を形成した後、凹凸部に埋める第１絶縁膜１１１を形成する。
次に、図１４ｂを参照すると、第１チップ（１００＿１）のための第１ウェーハと、第２チップ（１００＿２）のための第２ウェーハとをボンディングした後、第１基板１１０の第２面１１０Ｂ上に絶縁膜１５１、グリッドパターン１５５、及び偏光パターン１５６を形成する。
次に、図１４ｂを参照すると、第１チップ（１００＿１）のための第１ウェーハと、第２チップ（１００＿２）のための第２ウェーハとをボンディングした後、第１基板１１０の第２面１１０Ｂ上に絶縁膜１５１、グリッドパターン１５５、及び偏光パターン１５６を形成する。
【0052】
このようなボンディング工程は、ウェーハレベル工程によって実現される。
本実施形態において、第１及び第２基板（１１０、１４０）は、ウェーハと理解される。
第１基板１１０は、第１導電型の不純物でドープされ、第２導電型の不純物を第１基板１１０内に注入して光電変換素子ＰＤを形成する。
第１基板１１０の第１面１１０Ａに素子分離領域１１３を形成し、素子分離領域１１３に所定の深さで素子分離パターン１１５を形成することで、ピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）を定義する。
例えば、素子分離パターン１１５は、ポリシリコンを含む。
イメージ信号を生成するために、第１基板１１０の第１面１１０Ｂにフローティングディフュージョン領域ＦＤ、トランスファーゲートＴＧ、及び多様なトランジスタを形成する。
第１基板１１０の第１面１１０Ｂに第１配線構造物１２０を形成して、第１チップ（１００＿１）のための第１ウェーハを製造する。
製造された第１ウェーハを、ロジッグ回路のための第２チップ（１００＿２）のための第２ウェーハ上にボンディングする。
本実施形態において、第１及び第２基板（１１０、１４０）は、ウェーハと理解される。
第１基板１１０は、第１導電型の不純物でドープされ、第２導電型の不純物を第１基板１１０内に注入して光電変換素子ＰＤを形成する。
第１基板１１０の第１面１１０Ａに素子分離領域１１３を形成し、素子分離領域１１３に所定の深さで素子分離パターン１１５を形成することで、ピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）を定義する。
例えば、素子分離パターン１１５は、ポリシリコンを含む。
イメージ信号を生成するために、第１基板１１０の第１面１１０Ｂにフローティングディフュージョン領域ＦＤ、トランスファーゲートＴＧ、及び多様なトランジスタを形成する。
第１基板１１０の第１面１１０Ｂに第１配線構造物１２０を形成して、第１チップ（１００＿１）のための第１ウェーハを製造する。
製造された第１ウェーハを、ロジッグ回路のための第２チップ（１００＿２）のための第２ウェーハ上にボンディングする。
【0053】
第１基板１１０の第１面１１０Ａをグラインディングすることで、第１基板１１０が薄化される。
薄化された第１基板１１０の第１面１１０Ａ上に素子分離パターン１１５が露出する。
絶縁膜１５１は、反射防止膜及び／又は平坦化膜を含む。
例えば、絶縁膜１５１は、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物、及びシリコン窒化物の少なくとも一つ又は二つ以上の層を含み得る。
薄化された第１基板１１０の第１面１１０Ａ上に素子分離パターン１１５が露出する。
絶縁膜１５１は、反射防止膜及び／又は平坦化膜を含む。
例えば、絶縁膜１５１は、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物、シリコン酸化物、及びシリコン窒化物の少なくとも一つ又は二つ以上の層を含み得る。
【0054】
グリッドパターン１５５は、絶縁膜１５１上に配置して第１及び第２ピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）を定義する。
グリッドパターン１５５は、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）を配置するための第１空間Ｓ１を定義する。
また、グリッドパターン１５５は、位相検出のための第２ピクセル領域ＰＸ２に対応する第２空間Ｓ２を提供する。
本実施形態において、第２空間Ｓ２は、隣接した２個のピクセル領域ＰＸ２をカバーするように提供する。
例えば、グリッドパターン１５５は、タングステンのような金属を含む。
また、偏光パターン１５６は、ＴｉＯ２のような高屈折物質、低屈折物質、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）を含んでもよく、又は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）からなってもよい。
グリッドパターン１５５は、カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）を配置するための第１空間Ｓ１を定義する。
また、グリッドパターン１５５は、位相検出のための第２ピクセル領域ＰＸ２に対応する第２空間Ｓ２を提供する。
本実施形態において、第２空間Ｓ２は、隣接した２個のピクセル領域ＰＸ２をカバーするように提供する。
例えば、グリッドパターン１５５は、タングステンのような金属を含む。
また、偏光パターン１５６は、ＴｉＯ２のような高屈折物質、低屈折物質、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）を含んでもよく、又は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）からなってもよい。
【0055】
偏光パターン１５６は、第２ピクセル領域ＰＸ２にのみ配置する。
偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５と同時に形成する。
但し、これに限定するものではなく、偏光パターン１５６及びグリッドパターン１５５のいずれか一つが先に形成してもよい。
例えば、偏光パターン１５６は、タングステンのような金属を含む。
また、偏光パターン１５６は、ＴｉＯ２のような高屈折物質、低屈折物質、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）を含んでもよく、又は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）からなってもよい。
偏光パターン１５６は、グリッドパターン１５５と同時に形成する。
但し、これに限定するものではなく、偏光パターン１５６及びグリッドパターン１５５のいずれか一つが先に形成してもよい。
例えば、偏光パターン１５６は、タングステンのような金属を含む。
また、偏光パターン１５６は、ＴｉＯ２のような高屈折物質、低屈折物質、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）を含んでもよく、又は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）からなってもよい。
【0056】
次に、図１４ｃを参照すると、第１及び第２空間（Ｓ１、Ｓ２）が充填されるように、第１カラーフィルタのためのカラーフィルタ層ＣＦＬを形成し、次いで、図１４ｄに示すようにカラーフィルタ層ＣＦＬをパターニングして該当ピクセル領域ＰＸ１の第１空間Ｓ１に第１カラーフィルタＣＦ１を形成する。
【0057】
カラーフィルタ層ＣＦＬは、第１及び第２空間（Ｓ１、Ｓ２）に充填されるように、スピンコーティングのようなコーティング工程によって形成する。
カラーフィルタ層ＣＦＬは、第１カラーフィルタのための物質であって、第１波長の光（例えば、青色光）を透過させるフィルタ物質を含む。
例えば、これらのフィルタ物質は、カラーフィルタ機能を有する染料や顔料を有する樹脂層である。
図１４ｄに示したカラーフィルタ層ＣＦＬのパターニング工程は、露光及び現像によって行われる。
このようなパターニングは、第１基板１１０の他の第１ピクセル領域ＰＸ１の第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２に位置したカラーフィルタ層ＣＦＬの部分を除去する。
カラーフィルタ層ＣＦＬは、第１カラーフィルタのための物質であって、第１波長の光（例えば、青色光）を透過させるフィルタ物質を含む。
例えば、これらのフィルタ物質は、カラーフィルタ機能を有する染料や顔料を有する樹脂層である。
図１４ｄに示したカラーフィルタ層ＣＦＬのパターニング工程は、露光及び現像によって行われる。
このようなパターニングは、第１基板１１０の他の第１ピクセル領域ＰＸ１の第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２に位置したカラーフィルタ層ＣＦＬの部分を除去する。
【0058】
次に、図１４ｅを参照すると、図４ｂ及び図４ｃで示した工程と同様に、異なる物質を用いてカラーフィルタ層をコーティングし、選択的に除去する工程を行って第２及び第３カラーフィルタ（ＣＦ２、ＣＦ３）を形成する。
本工程によって、第１ピクセル領域ＰＸ１には第２及び第３カラーフィルタ（ＣＦ２、ＣＦ３）が提供され、第２ピクセル領域ＰＸ２には第２カラーフィルタＣＦ２が提供される。
本工程によって、第１ピクセル領域ＰＸ１には第２及び第３カラーフィルタ（ＣＦ２、ＣＦ３）が提供され、第２ピクセル領域ＰＸ２には第２カラーフィルタＣＦ２が提供される。
【0059】
次に、図１４ｆを参照すると、第１～第３カラーフィルタ（ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３）上にレンズ物質層１６０Ｌを形成し、次いで、レンズ物質層１６０Ｌ上に所望のレンズ形状を有する犠牲パターンＰＭを形成する。
例えば、レンズ物質層１６０Ｌは、光透過性に優れた透明樹脂である。
レンズ物質層１６０Ｌは、実質的に平坦な上面を有するように形成する。
例えば、レンズ物質層１６０Ｌは、スピンコーティング工程によって形成する。
例えば、レンズ物質層１６０Ｌは、光透過性に優れた透明樹脂である。
レンズ物質層１６０Ｌは、実質的に平坦な上面を有するように形成する。
例えば、レンズ物質層１６０Ｌは、スピンコーティング工程によって形成する。
【0060】
犠牲パターンＰＭは、レンズ物質層１６０Ｌ上に配置し、それぞれのピクセル領域（ＰＸ１、ＰＸ２）で所望のレンズ形状を有するように加工する。
本実施形態において、第２ピクセル領域ＰＸ２上には、即ち、第２空間Ｓ２に該当する領域には２個の第２ピクセル領域ＰＸ２に渡って長いレンズ形状を有するように形成する。
犠牲パターンＰＭの形成工程は、犠牲物質層の形成後にパターニングして犠牲パターンＰＭを形成し、レンズ形状を有するようにリフロー（ｒｅｆｌｏｗ）させる方式によって形成する。
次いで、犠牲パターンＰＭとともに、レンズ物質層１６０Ｌのエッチング工程を行うことで、犠牲パターンＰＭの形状をレンズ物質層１６０Ｌに転写させる。
このようなエッチング工程は、犠牲パターンＰＭが除去されるまで行われ、点線で表示されたマイクロレンズ層１６０が形成される。
本実施形態において、第２ピクセル領域ＰＸ２上には、即ち、第２空間Ｓ２に該当する領域には２個の第２ピクセル領域ＰＸ２に渡って長いレンズ形状を有するように形成する。
犠牲パターンＰＭの形成工程は、犠牲物質層の形成後にパターニングして犠牲パターンＰＭを形成し、レンズ形状を有するようにリフロー（ｒｅｆｌｏｗ）させる方式によって形成する。
次いで、犠牲パターンＰＭとともに、レンズ物質層１６０Ｌのエッチング工程を行うことで、犠牲パターンＰＭの形状をレンズ物質層１６０Ｌに転写させる。
このようなエッチング工程は、犠牲パターンＰＭが除去されるまで行われ、点線で表示されたマイクロレンズ層１６０が形成される。
【0061】
このようなイメージセンサは、ピクセルアレイを備え、ピクセルアレイに含まれたそれぞれのピクセルは光感知素子を含む。
イメージセンサは、イメージ撮影が短時間で正確に行えるように、オートフォーカシング（ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ）機能を行うことが求められる。
以上の説明により、乱反射が減少し、感度が改善された位相検出ピクセルを含むイメージセンサを開示した。
イメージセンサは、イメージ撮影が短時間で正確に行えるように、オートフォーカシング（ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ）機能を行うことが求められる。
以上の説明により、乱反射が減少し、感度が改善された位相検出ピクセルを含むイメージセンサを開示した。
【0062】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【0063】
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１０００、１０００Ａ、１００００ イメージセンサ
１００＿１ 第１チップ
１００＿２ 第２チップ
１１０ 第１基板
１１３ 素子分離領域
１１５ 素子分離パターン
１１５Ａ 第１素子分離パターン
１１５Ｂ 第２素子分離パターン
１１６ 第１個別素子
１１６ａ 不純物領域
１１６ｂ ゲート構造
１２０ 第１配線構造物
１２１ 第１絶縁層
１２５ 第１多層配線
１３０ 第２配線構造物
１３１ 第２絶縁層
１３５ 第２多層配線
１４０ 第２基板
１４３ 素子分離部
１４６ 第２個別素子
１４６ａ 不純物領域
１４６ｂ ゲート構造
１５１ 絶縁膜
１５５ グリッドパターン
１５６、１５６ａ、１５６ｂ （第１、第２）偏光パターン
１６０ マイクロレンズ層
Ｃ２１、Ｃ２２ セル
ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３ （第１～第３）カラーフィルタ
ＦＤ フローティングディフュージョン
ＧＰ 充填部
ＭＬ、ＭＬ１、ＭＬ２ （第１、第２）マイクロレンズ
ＰＡ１１～ＰＡ１４ （第１～第４）ピクセルアレイ
ＰＤ、ＰＤａ、ＰＤｂ 光電変換素子
ＰＤＸ１、ＰＤＸ２、ＰＤＸ２１、ＰＤＸ２２、ＰＤＸ３１、ＰＤＸ３２、ＰＤＸ４１、ＰＤＸ４２ （第１、第２）位相検出ピクセル領域
ＰＤＸ１１、ＰＤＸ１２、ＰＤＸ１３、ＰＤＸ１４ （第１～第４）位相検出ピクセル領域
ＰＸ１、ＰＸ２ （第１、第２）ピクセル領域
ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ 位相検出ピクセル
ＴＧ トランスファーゲート
１００＿１ 第１チップ
１００＿２ 第２チップ
１１０ 第１基板
１１３ 素子分離領域
１１５ 素子分離パターン
１１５Ａ 第１素子分離パターン
１１５Ｂ 第２素子分離パターン
１１６ 第１個別素子
１１６ａ 不純物領域
１１６ｂ ゲート構造
１２０ 第１配線構造物
１２１ 第１絶縁層
１２５ 第１多層配線
１３０ 第２配線構造物
１３１ 第２絶縁層
１３５ 第２多層配線
１４０ 第２基板
１４３ 素子分離部
１４６ 第２個別素子
１４６ａ 不純物領域
１４６ｂ ゲート構造
１５１ 絶縁膜
１５５ グリッドパターン
１５６、１５６ａ、１５６ｂ （第１、第２）偏光パターン
１６０ マイクロレンズ層
Ｃ２１、Ｃ２２ セル
ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３ （第１～第３）カラーフィルタ
ＦＤ フローティングディフュージョン
ＧＰ 充填部
ＭＬ、ＭＬ１、ＭＬ２ （第１、第２）マイクロレンズ
ＰＡ１１～ＰＡ１４ （第１～第４）ピクセルアレイ
ＰＤ、ＰＤａ、ＰＤｂ 光電変換素子
ＰＤＸ１、ＰＤＸ２、ＰＤＸ２１、ＰＤＸ２２、ＰＤＸ３１、ＰＤＸ３２、ＰＤＸ４１、ＰＤＸ４２ （第１、第２）位相検出ピクセル領域
ＰＤＸ１１、ＰＤＸ１２、ＰＤＸ１３、ＰＤＸ１４ （第１～第４）位相検出ピクセル領域
ＰＸ１、ＰＸ２ （第１、第２）ピクセル領域
ＰＸ２ａ、ＰＸ２ｂ 位相検出ピクセル
ＴＧ トランスファーゲート
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14a】
【図14b】
【図14c】
【図14d】
【図14e】
【図14f】