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特開2024-98147メタ光学構造を具備するイメージセンサ、及びそれを含む電子装置
(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】P2024098147
(43)【公開日】2024-07-22
(54)【発明の名称】メタ光学構造を具備するイメージセンサ、及びそれを含む電子装置
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20240712BHJP
H04N 25/70 20230101ALI20240712BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 A
H04N25/70
H01L27/146 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024000476
(22)【出願日】2024-01-05
(31)【優先権主張番号】10-2023-0003031
(32)【優先日】2023-01-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＨＤＭＩ
(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】110000671
【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】朴 弘 圭
(72)【発明者】
【氏名】朴 賢 秀
(72)【発明者】
【氏名】車 正 浩
(72)【発明者】
【氏名】林 ▲びん▼ 愚
【テーマコード（参考）】
4M118
5C024
【Ｆターム（参考）】
4M118AA01
4M118AA10
4M118AB01
4M118BA09
4M118BA14
4M118CA02
4M118CA34
4M118FA33
4M118FC04
4M118GC07
4M118GD03
4M118GD10
4M118HA07
4M118HA35
5C024CY47
5C024EX42
5C024EX52
5C024GY31
5C024HX23
(57)【要約】
【課題】メタ光学構造を具備するイメージセンサ、及びそれを含む電子装置を提供する。
【解決手段】開示されたイメージセンサは、映像生成のための画素信号を出力するアクティブ画素センサ領域と、アクティブ画素センサ領域を取り囲む周辺部領域と、を含み、アクティブ画素センサ領域と周辺部領域は、アクティブ画素センサ領域と周辺部領域とにわたって延在する複数の画素を含むセンサ層を含み、アクティブ画素センサ領域は、センサ層と対向して配されたメタ光学構造を含み、メタ光学構造は、メタパターンを有するように配列された複数のナノ構造物、及び複数のナノ構造物間に充填された誘電体層を含み、周辺部領域は、アクティブ画素センサ領域から一体的に延在する誘電体層、及び誘電体層に溝状に設けられたクラックストッパを含むものでもある。
【選択図】図２
【解決手段】開示されたイメージセンサは、映像生成のための画素信号を出力するアクティブ画素センサ領域と、アクティブ画素センサ領域を取り囲む周辺部領域と、を含み、アクティブ画素センサ領域と周辺部領域は、アクティブ画素センサ領域と周辺部領域とにわたって延在する複数の画素を含むセンサ層を含み、アクティブ画素センサ領域は、センサ層と対向して配されたメタ光学構造を含み、メタ光学構造は、メタパターンを有するように配列された複数のナノ構造物、及び複数のナノ構造物間に充填された誘電体層を含み、周辺部領域は、アクティブ画素センサ領域から一体的に延在する誘電体層、及び誘電体層に溝状に設けられたクラックストッパを含むものでもある。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
映像生成のための画素信号を出力するアクティブ画素センサ領域と、
前記アクティブ画素センサ領域を取り囲む周辺部領域と、を含み、
前記アクティブ画素センサ領域と前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域と前記周辺部領域とにわたって延在する複数の画素を含むセンサ層を含み、
前記アクティブ画素センサ領域は、前記センサ層と対向して配されたメタ光学構造を含み、前記メタ光学構造は、メタパターンを有するように配列された複数のナノ構造物、及び前記複数のナノ構造物間に充填された誘電体層を含み、
前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域から一体的に延在する前記誘電体層、及び前記誘電体層に溝状に設けられたクラックストッパを含む、イメージセンサ。
前記アクティブ画素センサ領域を取り囲む周辺部領域と、を含み、
前記アクティブ画素センサ領域と前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域と前記周辺部領域とにわたって延在する複数の画素を含むセンサ層を含み、
前記アクティブ画素センサ領域は、前記センサ層と対向して配されたメタ光学構造を含み、前記メタ光学構造は、メタパターンを有するように配列された複数のナノ構造物、及び前記複数のナノ構造物間に充填された誘電体層を含み、
前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域から一体的に延在する前記誘電体層、及び前記誘電体層に溝状に設けられたクラックストッパを含む、イメージセンサ。
【請求項2】
前記クラックストッパと前記アクティブ画素センサ領域との間隔は、前記複数の画素それぞれの幅の１０倍以上である、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項3】
前記クラックストッパの幅は、前記複数のナノ構造物において、最も広幅を有するナノ構造物の幅と同じであるか、あるいはそれよりも広い、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項4】
前記クラックストッパの幅は、２００ｎｍ以上２μｍ以下である、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項5】
前記クラックストッパの内部が、前記複数のナノ構造物の材料と同一材料で充填されている、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項6】
前記クラックストッパの溝の底面と側壁とに、前記複数のナノ構造物の材料がコーティングされており、前記クラックストッパの溝の中心に、ボイドが存在する、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項7】
前記クラックストッパは、前記アクティブ画素センサ領域と離間して設けられ、前記アクティブ画素センサ領域の周りに沿って連続して延在している、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項8】
前記クラックストッパは、
前記アクティブ画素センサ領域と離間して設けられ、前記アクティブ画素センサ領域を取り囲むように配された第１クラックストッパと、
前記第１クラックストッパと離間して設けられ、前記第１クラックストッパを取り囲むように配された第２クラックストッパと、を含む、請求項１に記載のイメージセンサ。
前記アクティブ画素センサ領域と離間して設けられ、前記アクティブ画素センサ領域を取り囲むように配された第１クラックストッパと、
前記第１クラックストッパと離間して設けられ、前記第１クラックストッパを取り囲むように配された第２クラックストッパと、を含む、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項9】
前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域を取り囲むように配され、かつ、暗信号を出力するオプティカルブラック領域を含み、
前記クラックストッパは、前記オプティカルブラック領域内に配されている、請求項１に記載のイメージセンサ。
前記クラックストッパは、前記オプティカルブラック領域内に配されている、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項10】
前記アクティブ画素センサ領域のメタ光学構造が、前記オプティカルブラック領域の一部まで延在し、
前記オプティカルブラック領域の一部に配された前記メタ光学構造の複数のナノ構造物は、前記アクティブ画素センサ領域の周りに接するように配される、請求項９に記載のイメージセンサ。
前記オプティカルブラック領域の一部に配された前記メタ光学構造の複数のナノ構造物は、前記アクティブ画素センサ領域の周りに接するように配される、請求項９に記載のイメージセンサ。
【請求項11】
前記クラックストッパと最も近いナノ構造物と、前記クラックストッパとの間隔は、前記複数の画素それぞれの幅の１０倍以上である、請求項１０に記載のイメージセンサ。
【請求項12】
前記アクティブ画素センサ領域は、前記センサ層と前記メタ光学構造との間に配されたカラーフィルタ層をさらに含み、
前記オプティカルブラック領域は、前記センサ層と前記誘電体層との間に配された光遮断膜をさらに含む、請求項９に記載のイメージセンサ。
前記オプティカルブラック領域は、前記センサ層と前記誘電体層との間に配された光遮断膜をさらに含む、請求項９に記載のイメージセンサ。
【請求項13】
前記オプティカルブラック領域は、前記光遮断膜と前記メタ光学構造との間に配された青色カラーフィルタをさらに含む、請求項１２に記載のイメージセンサ。
【請求項14】
前記アクティブ画素センサ領域と前記オプティカルブラック領域は、前記アクティブ画素センサ領域と前記オプティカルブラック領域とにわたって延在する平坦化層をさらに含み、
前記アクティブ画素センサ領域において、前記平坦化層は、前記カラーフィルタ層と前記メタ光学構造との間に配され、前記オプティカルブラック領域において、前記平坦化層は、前記光遮断膜と前記誘電体層との間に配される、請求項１２に記載のイメージセンサ。
前記アクティブ画素センサ領域において、前記平坦化層は、前記カラーフィルタ層と前記メタ光学構造との間に配され、前記オプティカルブラック領域において、前記平坦化層は、前記光遮断膜と前記誘電体層との間に配される、請求項１２に記載のイメージセンサ。
【請求項15】
前記メタ光学構造は、複数の第１ナノ構造物を有する第１メタ光学構造層、及び前記第１メタ光学構造層上に配され、複数の第２ナノ構造物を有する第２メタ光学構造層を含み、
前記誘電体層は、前記複数の第１ナノ構造物間に充填された第１誘電体層、及び前記複数の第２ナノ構造物間に充填された第２誘電体層を含み、
前記第１誘電体層と前記第２誘電体層は、前記アクティブ画素センサ領域から前記周辺部領域に、一体的に延在する、請求項１に記載のイメージセンサ。
前記誘電体層は、前記複数の第１ナノ構造物間に充填された第１誘電体層、及び前記複数の第２ナノ構造物間に充填された第２誘電体層を含み、
前記第１誘電体層と前記第２誘電体層は、前記アクティブ画素センサ領域から前記周辺部領域に、一体的に延在する、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項16】
前記クラックストッパは、前記第１誘電体層に配された第１クラックストッパ層、及び前記第２誘電体層に配された第２クラックストッパ層を含む、請求項１５に記載のイメージセンサ。
【請求項17】
１つのクラックストッパが、前記第１誘電体層と前記第２誘電体層とにわたって連続して延在する、請求項１５に記載のイメージセンサ。
【請求項18】
前記メタ光学構造の上部表面上に配された反射防止層をさらに含み、
前記反射防止層は、前記アクティブ画素センサ領域から前記周辺部領域に、一体的に延在し、前記クラックストッパの上部表面は、前記反射防止層によって覆われている、請求項１に記載のイメージセンサ。
前記反射防止層は、前記アクティブ画素センサ領域から前記周辺部領域に、一体的に延在し、前記クラックストッパの上部表面は、前記反射防止層によって覆われている、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項19】
映像生成のための画素信号を出力する複数の画素を含むセンサ層と、
前記センサ層と対向して配され、複数のナノ構造物を含むメタ光学構造と、
前記メタ光学構造と同一層上に、前記複数のナノ構造物を取り囲むように配されたクラックストッパと、を含む、イメージセンサ。
前記センサ層と対向して配され、複数のナノ構造物を含むメタ光学構造と、
前記メタ光学構造と同一層上に、前記複数のナノ構造物を取り囲むように配されたクラックストッパと、を含む、イメージセンサ。
【請求項20】
被写体の光学像を形成するレンズアセンブリと、
前記レンズアセンブリが形成した光学像を、電気的信号に変換するイメージセンサと、を含み、
前記イメージセンサは、
映像生成のための画素信号を出力するアクティブ画素センサ領域と、
前記アクティブ画素センサ領域を取り囲む周辺部領域と、を含み、
前記アクティブ画素センサ領域と前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域と前記周辺部領域とにわたって延在する複数の画素を含むセンサ層を含み、
前記アクティブ画素センサ領域は、前記センサ層と対向して配されたメタ光学構造を含み、前記メタ光学構造は、メタパターンを有するように配列された複数のナノ構造物、及び前記複数のナノ構造物間に充填された誘電体層を含み、
前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域から一体的に延在する前記誘電体層、及び前記誘電体層に溝状に設けられたクラックストッパを含む、電子装置。
前記レンズアセンブリが形成した光学像を、電気的信号に変換するイメージセンサと、を含み、
前記イメージセンサは、
映像生成のための画素信号を出力するアクティブ画素センサ領域と、
前記アクティブ画素センサ領域を取り囲む周辺部領域と、を含み、
前記アクティブ画素センサ領域と前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域と前記周辺部領域とにわたって延在する複数の画素を含むセンサ層を含み、
前記アクティブ画素センサ領域は、前記センサ層と対向して配されたメタ光学構造を含み、前記メタ光学構造は、メタパターンを有するように配列された複数のナノ構造物、及び前記複数のナノ構造物間に充填された誘電体層を含み、
前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域から一体的に延在する前記誘電体層、及び前記誘電体層に溝状に設けられたクラックストッパを含む、電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、メタ光学構造を具備するイメージセンサ、及びそれを含む電子装置に関する。
【背景技術】
【0002】
イメージセンサは、一般的に、カラーフィルタを利用し、入射光の色を感知する。ところで、該カラーフィルタは、当該色の光を除いた残り色の光を吸収するために、光利用効率が低下されてしまう。例えば、ＲＧＢ（red-green-blue）カラーフィルタを使用する場合、入射光の１／３のみを透過させ、残り２／３は、吸収してしまうので、光利用効率が約３３％程度に過ぎない。従って、カラーディスプレイ装置やカラーイメージセンサの場合、ほとんどの光損失がカラーフィルタで生じることになる。そのような光損失を改善させるために、該イメージセンサの表面に、多様な光学構造を適用する方案が提示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明が解決しようとする課題は、メタ光学構造を具備するイメージセンサを提供することである。
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、またクラックストッパを有するイメージセンサを提供することである。
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、また該イメージセンサを含む電子装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
一実施形態によるイメージセンサは、映像生成のための画素信号を出力するアクティブ画素センサ領域と、前記アクティブ画素センサ領域を取り囲む周辺部領域と、を含み、前記アクティブ画素センサ領域と前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域と前記周辺部領域とにわたって延在する複数の画素を含むセンサ層を含み、前記アクティブ画素センサ領域は、前記センサ層と対向して配されたメタ光学構造を含み、前記メタ光学構造は、メタパターンを有するように配列された複数のナノ構造物、及び前記複数のナノ構造物間に充填された誘電体層を含み、前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域から一体的に延在する前記誘電体層、及び前記誘電体層に溝状に設けられたクラックストッパを含むものでもある。
【0007】
前記クラックストッパと前記アクティブ画素センサ領域との間隔は、例えば、前記複数の画素それぞれの幅の１０倍以上でもある。
【0008】
前記クラックストッパの幅は、前記複数のナノ構造物において、最も広幅を有するナノ構造物の幅と同じであるか、あるいはそれよりも広い。
【0009】
例えば、前記クラックストッパの幅は、２００ｎｍ以上２μｍ以下でもある。
【0010】
前記クラックストッパの内部が、前記複数のナノ構造物の材料と同一材料によって充填されうる。
【0011】
前記クラックストッパの溝の底面と側壁とに、前記複数のナノ構造物の材料がコーティングされており、前記クラックストッパの溝の中心に、ボイド（void）が残りうる。
【0012】
前記クラックストッパは、前記アクティブ画素センサ領域と離間して設けられ、前記アクティブ画素センサ領域の周りに沿って、連続して延在している。
【0013】
前記クラックストッパは、前記アクティブ画素センサ領域と離間して設けられ、前記アクティブ画素センサ領域を取り囲むように配された第１クラックストッパと、前記第１クラックストッパと離間して設けられ、前記第１クラックストッパを取り囲むように配された第２クラックストッパと、を含むものでもある。
【0014】
前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域を取り囲むように配され、かつ、暗信号を出力するオプティカルブラック領域を含み、前記クラックストッパは、前記オプティカルブラック領域内に配されうる。
【0015】
前記アクティブ画素センサ領域のメタ光学構造が、前記オプティカルブラック領域の一部まで延在し、前記オプティカルブラック領域の一部に配された前記メタ光学構造の複数のナノ構造物は、前記アクティブ画素センサ領域の周りに接するように配されうる。
【0016】
前記クラックストッパと最も近いナノ構造物と、前記クラックストッパとの間隔は、例えば、前記複数の画素それぞれの幅の１０倍以上でもある。
【0017】
前記アクティブ画素センサ領域は、前記センサ層と前記メタ光学構造との間に配されたカラーフィルタ層をさらに含み、前記オプティカルブラック領域は、前記センサ層と前記誘電体層との間に配された光遮断膜をさらに含むものでもある。
【0018】
前記オプティカルブラック領域は、前記光遮断膜と前記メタ光学構造との間に配された青色カラーフィルタをさらに含むものでもある。
【0019】
前記アクティブ画素センサ領域と前記オプティカルブラック領域は、前記アクティブ画素センサ領域と前記オプティカルブラック領域とにわたって延在する平坦化層をさらに含み、前記アクティブ画素センサ領域において、前記平坦化層は、前記カラーフィルタ層と前記メタ光学構造との間に配され、前記オプティカルブラック領域において、前記平坦化層は、前記光遮断膜と前記誘電体層との間に配されうる。
【0020】
前記平坦化層は、有機ポリマー材料によって形成された第１平坦化層、及び前記第１平坦化層上に配され、無機物材料によって形成された第２平坦化層をさらに含むものでもある。
【0021】
前記メタ光学構造は、複数の第１ナノ構造物を有する第１メタ光学構造層、及び前記第１メタ光学構造層上に配され、複数の第２ナノ構造物を有する第２メタ光学構造層を含み、前記誘電体層は、前記複数の第１ナノ構造物間に充填された第１誘電体層、及び前記複数の第２ナノ構造物間に充填された第２誘電体層を含み、前記第１誘電体層と前記第２誘電体層は、前記アクティブ画素センサ領域から前記周辺部領域に、一体的に延在する。
【0022】
前記イメージセンサは、前記第１メタ光学構造層と第２メタ光学構造層との間に配されたエッチング停止層をさらに含むものでもある。
【0023】
前記クラックストッパは、前記第１誘電体層に配された第１クラックストッパ層、及び前記第２誘電体層に配された第２クラックストッパ層を含むものでもある。
【0024】
１つのクラックストッパが、前記第１誘電体層と前記第２誘電体層とにわたって連続して延在する。
【0025】
前記イメージセンサは、前記メタ光学構造の上部表面上に配された反射防止層をさらに含み、前記反射防止層は、前記アクティブ画素センサ領域から前記周辺部領域に、一体的に延在し、前記クラックストッパの上部表面は、前記反射防止層によって覆われうる。
【0026】
また、他の実施形態によるイメージセンサは、映像生成のための画素信号を出力する複数の画素を含むセンサ層と、前記センサ層と対向して配され、複数のナノ構造物を含むメタ光学構造と、前記メタ光学構造と同一層上に、前記複数のナノ構造物を取り囲むように配されたクラックストッパと、を含むものでもある。
【0027】
他の実施形態による電子装置は、被写体の光学像を形成するレンズアセンブリと、前記レンズアセンブリが形成した光学像を、電気的信号に変換するイメージセンサと、を含み、前記イメージセンサは、映像生成のための画素信号を出力するアクティブ画素センサ領域と、前記アクティブ画素センサ領域を取り囲む周辺部領域と、を含み、前記アクティブ画素センサ領域と前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域と前記周辺部領域とにわたって延在する複数の画素を含むセンサ層を含み、前記アクティブ画素センサ領域は、前記センサ層と対向して配されたメタ光学構造を含み、前記メタ光学構造は、メタパターンを有するように配列された複数のナノ構造物、及び前記複数のナノ構造物間に充填された誘電体層を含み、前記周辺部領域は、前記アクティブ画素センサ領域から一体的に延在する前記誘電体層、及び前記誘電体層に溝状に設けられたクラックストッパを含むものでもある。
【発明の効果】
【0028】
開示された実施形態によるイメージセンサは、該イメージセンサのアクティブ画素センサ領域を取り囲むように、オプティカルブラック領域に配されたクラックストッパを含むものでもある。該クラックストッパは、メタ光学構造と同一層上に配されうる。従って、イメージセンサの製造過程において、該メタ光学構造を形成する間、該クラックストッパを共に形成することができる。本実施形態によれば、イメージセンサの製造過程において、該イメージセンサの縁にクラックが生じても、該クラックが該メタ光学構造に伝播されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】一実施形態によるイメージセンサのブロック図である。
【図2】一実施形態によるイメージセンサにおいて、互いに異なる機能を有する複数の領域の配置を例示的に示す図である。
【図4】他の実施形態によるイメージセンサにおいて、互いに異なる機能を有する複数の領域の配置を例示的に示す図である。
【図6】さらに他の実施形態によるイメージセンサの例示的な構造を概略的に示す断面図である。
【図7】さらに他の実施形態によるイメージセンサの例示的な構造を概略的に示す断面図である。
【図8】さらに他の実施形態によるイメージセンサの例示的な構造を概略的に示す断面図である。
【図9】さらに他の実施形態によるイメージセンサの例示的な構造を概略的に示す断面図である。
【図10】さらに他の実施形態によるイメージセンサの例示的な構造を概略的に示す断面図である。
【図11A】イメージセンサのアクティブ画素センサ領域の多様な画素配列を例示的に図示する図である。
【図11B】イメージセンサのアクティブ画素センサ領域の多様な画素配列を例示的に図示する図である。
【図11C】イメージセンサのアクティブ画素センサ領域の多様な画素配列を例示的に図示する図である。
【図12A】一実施形態によるイメージセンサのアクティブ画素センサ領域の構成を概略的に示す断面図である。
【図12B】一実施形態によるイメージセンサのアクティブ画素センサ領域の構成を概略的に示す断面図である。
【図15】一実施形態によるイメージセンサを含む電子装置を概略的に図示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、添付図面を参照し、メタ光学構造を具備するイメージセンサ、及びそれを含む電子装置について詳細に説明する。説明される実施形態は、単に例示的なものに過ぎず、そのような実施形態から、多様な変形が可能である。以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を称し、図面上において、各構成要素の大きさは、説明の明瞭さ及び便宜さのためにされてもいる。
【0031】
以下において、「上部」または「上」と記載された表現は、接触し、すぐに上下左右にあるものだけではなく、非接触でもって、上下左右にあるものを含むものでもある。
【0032】
第１、第２のような用語は、多様な構成要素について説明するのに使用されうるが、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。そのような用語は、構成要素の物質または構造が異なることを限定するものではない。
【0033】
単数の表現は、文脈上、明白に取り立てての意味ではない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むものでもあることを意味する。
【0034】
また、明細書に記載された「…部」、「モジュール」のような用語は、機能や動作を処理する単位を意味し、それらは、ハードウェアまたはソフトウェアによって具現されるか、あるいはハードウェアとソフトウェアとの結合によっても具現される。
【0035】
「前記」の用語、及びそれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数のいずれにも該当しうる。
【0036】
方法を構成する段階は、説明された順に遂行されなければならないという明白な言及がなければ、適切な順序によっても遂行される。また、全ての例示的な用語（例えば、「など」）の使用は、単に技術的思想について詳細に説明するためのものであり、特許請求の範囲によって限定されない以上、そのような用語により、権利範囲が限定されるものではない。
【0037】
図１は、一実施形態によるイメージセンサの概略的なブロック図である。図１を参照すれば、イメージセンサ１０００は、画素アレイ１１００、タイミングコントローラ（Ｔ／Ｃ）１０１０、ロウデコーダ１０２０及び出力回路１０３０を含むものでもある。イメージセンサ１０００は、ＣＣＤ（charge couple device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）イメージセンサでもある。
【0038】
画素アレイ１１００は、複数のロウとカラムとに沿って二次元配列された画素を含む。ロウデコーダ１０２０は、タイミングコントローラ（Ｔ／Ｃ）１０１０から出力されたロウアドレス信号に応答し、画素アレイ１１００のロウ一つを選択する。出力回路１０３０は、選択されたロウに沿って配列された複数の画素から、カラム単位で光感知信号を出力する。そのために、出力回路１０３０は、カラムデコーダとアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ：analog to digital converter）を含むものでもある。例えば、出力回路１０３０は、カラムデコーダと画素アレイ１１００との間において、カラム別にそれぞれ配された複数のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）、または、カラムデコーダの出力端に配された１つのアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）を含むものでもある。タイミングコントローラ（Ｔ／Ｃ）１０１０、ロウデコーダ１０２０及び出力回路１０３０は、１つのチップ、またはそれぞれ別個のチップに具現されうる。出力回路１０３０を介して出力された映像信号を処理するためのプロセッサが、タイミングコントローラ（Ｔ／Ｃ）１０１０、ロウデコーダ１０２０及び出力回路１０３０と共に、１つのチップに具現されもする。たとえ図１において、正方形状の画素アレイが図示されているにしても、画素アレイは、直方形のような他の適切な形態を有することもできる。
【0039】
イメージセンサ１０００は、互いに異なる機能を有する複数の領域に分けられうる。図２は、一実施形態によるイメージセンサ１０００において、互いに異なる機能を有する複数の領域の配置を例示的に示す。図２を参照すれば、イメージセンサ１０００は、映像生成のための画素信号を出力するアクティブ画素センサ領域（active pixel sensor region）１１１０、及びアクティブ画素センサ領域１１１０の周辺を取り囲むように配された周辺部領域１２００を含むものでもある。周辺部領域１２００は、複数の領域を含むものでもある。例えば、周辺部領域１２００は、アクティブ画素センサ領域１１１０の周辺を取り囲むように配され、かつ、暗信号（dark signal）を出力するように構成されたオプティカルブラック領域（optical black region）１１２０、オプティカルブラック領域１１２０の周辺を取り囲むように配され、かつ、イメージセンサ１０００内において、上下部層間の電気的連結のための配線を有する背面ビアスタック領域（back via stack region）１１３０、及び背面ビアスタック領域１１３０の周辺を取り囲むように配され、かつ、イメージセンサ１０００外部との信号入出力のためのコンタクトパッド１１４１を有するコンタクトパッド領域（contact pad region）１１４０を含むものでもある。
【0040】
アクティブ画素センサ領域１１１０は、映像生成に直接使用される信号を出力する画素が形成された領域である。アクティブ画素センサ領域１１１０は、図１に図示された画素アレイ１１００に対応しうる。アクティブ画素センサ領域１１１０は、イメージセンサ１０００の中心部に配されうる。アクティブ画素センサ領域１１１０に含まれた画素の一部または全部は、アクティブ画素センサ領域１１１０に入射する光のうち、特定波長帯域の光、すなわち、特定カラーの光を感知し、入射光に含まれたカラー成分の強度を出力することができる。アクティブ画素センサ領域１１１０は、３種類以上の画素を含むものでもあり、例えば、入射光において、緑色光成分の強度を感知する緑色画素、赤色光成分の強度を感知する赤色画素、青色光成分の強度を感知する青色画素を含むものでもある。イメージセンサ１０００は、アクティブ画素センサ領域１１１０に配された画素が出力する信号を利用し、映像を生成することができ、アクティブ画素センサ領域１１１０に含まれた画素の数が多いほど、高い解像度の映像を生成することができる。
【0041】
オプティカルブラック領域１１２０は、入射光がない状態の画素信号、すなわち、暗信号を出力する画素が形成された領域である。該暗信号は、例えば、０００、またはほとんど０００に近いＲＧＢ値を有しうる。オプティカルブラック領域１１２０は、アクティブ画素センサ領域１１１０の周辺を取り囲むように配されうる。オプティカルブラック領域１１２０は、アクティブ画素センサ領域１１１０と同様に、光を感知する画素を含むが、画素に入射する光を遮断するための光遮断膜を含む点において、アクティブ画素センサ領域１１１０と違いがある。オプティカルブラック領域１１２０に配された画素は、光の入射が遮断された状態において、画素に含まれたフォトダイオードをなす材料または画素構造によって生じるノイズ信号である暗信号を出力することができる。そのような暗信号は、アクティブ画素センサ領域１１１０から出力された画素信号のノイズ補正のための基準信号として使用されうる。
【0042】
また、オプティカルブラック領域１１２０は、アクティブ画素センサ領域１１１０を取り囲むクラックストッパ（crack stopper）１１２１をさらに含むものでもある。クラックストッパ１１２１は、オプティカルブラック領域１１２０内において、アクティブ画素センサ領域１１１０と離間して設けられ、アクティブ画素センサ領域１１１０を取り囲むように配されうる。クラックストッパ１１２１は、イメージセンサ１０００の製造過程において、イメージセンサ１０００の縁で生じうるクラックが、アクティブ画素センサ領域１１１０内に配されたメタ光学構造に伝播されることを防止することができる。そのために、クラックストッパ１１２１は、オプティカルブラック領域１１２０の上部表面の一部領域をエッチングし、溝状に形成されうる。オプティカルブラック領域１１２０は、周辺部領域１２００の一部であるので、クラックストッパ１１２１は、周辺部領域１２００内に配されるとも言える。
【0043】
背面ビアスタック領域１１３０は、イメージセンサ１０００内において、上下部層間の電気的連結のための複数の背面ビアスタック１１３１を含むものでもある。背面ビアスタック領域１１３０は、オプティカルブラック領域１１２０の周辺を取り囲むように配されうる。複数の背面ビアスタック１１３１は、背面ビアスタック領域１１３０内において、オプティカルブラック領域１１２０と離間して設けられうる。図面には、単に例示的に、２個の背面ビアスタック１１３１が図示されているが、背面ビアスタック１１３１の個数は、それに限定されるものではない。また、図面には、それぞれの背面ビアスタック１１３１が、オプティカルブラック領域１１２０の一辺と対向しながら、第１方向（すなわち、Ｘ方向）または第２方向（すなわち、Ｙ方向）に沿って長く延在しているように図示されているが、複数の背面ビアスタック１１３１が、第１方向または第２方向に沿って間隔を置いて配列されもする。
【0044】
コンタクトパッド領域１１４０は、イメージセンサ１０００と外部装置との信号入出力のための複数のコンタクトパッド１１４１を含むものでもある。コンタクトパッド領域１１４０は、背面ビアスタック領域１１３０の周辺を取り囲むように配されうる。複数のコンタクトパッド１１４１の個数と位置は、図面に図示された個数と位置とに限定されるものではなく、設計上の必要性により、多様に選択されうる。複数のコンタクトパッド１１４１は、イメージセンサ１０００内部の入出力回路と電気的に連結されうる。
【0045】
図３は、図２に図示されたイメージセンサ１０００の例示的な構造を概略的に示す断面図である。特に、図３は、図２に図示されたイメージセンサ１０００のＡ－Ａ’ラインに沿って切断されたイメージセンサ１０００の一部分に係わる断面構造を示す。図３に図示された構成要素間の大きさ比は、説明の便宜のために誇張されてもあり、実際の構成要素間の大きさ比と異なりうる。また、図３においては、説明の便宜のために、本実施形態と係わる構成要素のみが図示されており、本実施形態に係わる説明に必要ではない構成要素は、省略されている。従って、実際イメージセンサ１０００は、図３に図示されていない構成要素をさらに含むものでもある。
【0046】
図３を参照すれば、イメージセンサ１０００は、図２で説明されたように、その機能により、ＸＹ平面上で分けられた、アクティブ画素センサ領域１１１０と周辺部領域１２００とを含むものでもあり、周辺部領域１２００は、オプティカルブラック領域１１２０、背面ビアスタック領域１１３０及びコンタクトパッド領域１１４０を含むものでもある。アクティブ画素センサ領域１１１０と周辺部領域１２００、すなわち、アクティブ画素センサ領域１１１０、オプティカルブラック領域１１２０、背面ビアスタック領域１１３０及びコンタクトパッド領域１１４０は、共通して基板１１０を含むものでもある。言い換えれば、基板１１０は、アクティブ画素センサ領域１１１０、オプティカルブラック領域１１２０、背面ビアスタック領域１１３０及びコンタクトパッド領域１１４０にわたって延在しうる。基板１１０の内部及び上部表面上において、アクティブ画素センサ領域１１１０、オプティカルブラック領域１１２０、背面ビアスタック領域１１３０及びコンタクトパッド領域１１４０は、互いに異なる層構造を有しうる。例えば、それら領域は、異なる材料によって形成され、かつ／あるいは異なる形態または厚みに形成されうる。
【0047】
基板１１０は、第３方向（すなわち、Ｚ方向）に沿って積層された互いに異なる機能を遂行する複数の層を含むものでもある。例えば、基板１１０は、下部チップ１１０Ａ、下部チップ１１０Ａ上に配された上部チップ１１０Ｂ、及び上部チップ１１０Ｂ上に配されたセンサ層１１０Ｃを含むものでもある。下部チップ１１０Ａ、上部チップ１１０Ｂ及びセンサ層１１０Ｃは、アクティブ画素センサ領域１１１０及び周辺部領域１２００にわたって延在しうる。言い換えれば、下部チップ１１０Ａ、上部チップ１１０Ｂ及びセンサ層１１０Ｃは、アクティブ画素センサ領域１１１０、オプティカルブラック領域１１２０、背面ビアスタック領域１１３０及びコンタクトパッド領域１１４０にわたって延在して配されうる。下部チップ１１０Ａには、イメージセンサ１０００の駆動のためのロジック回路が配されうる。例えば、図１に図示されたタイミングコントローラ（Ｔ／Ｃ）１０１０とロウデコーダ１０２０とが、下部チップ１１０Ａ内に配され、またプロセッサが、下部チップ１１０Ａ内に配されうる。上部チップ１１０Ｂには、センサ層１１０Ｃから信号を出力するための回路が配されうる。例えば、図１に図示された出力回路１０３０が、上部チップ１１０Ｂ内に配されうる。また信号増幅のための増幅回路が、上部チップ１１０Ｂ内に配されうる。センサ層１１０Ｃには、入射光を電気的信号に変換する複数の光感知素子が配されうる。例えば、センサ層１１０Ｃは、複数のフォトダイオードを含むものでもある。
【0048】
アクティブ画素センサ領域１１１０は、基板１１０の上部表面上に配されたカラーフィルタ層１２０、カラーフィルタ層１２０を覆うように配された平坦化層１３０、及び平坦化層１３０上に配されたメタ光学構造１５０を含むものでもある。カラーフィルタ層１２０、平坦化層１３０及びメタ光学構造１５０は、第３方向に沿い、基板１１０上に順次に積層されうる。従って、メタ光学構造１５０は、平坦化層１３０を挟み、カラーフィルタ層１２０及び基板１１０、特に、基板１１０のセンサ層１１０Ｃと対向して配されうる。カラーフィルタ層１２０は、基板１１０のセンサ層１１０Ｃと、メタ光学構造１５０との間、または基板１１０のセンサ層１１０Ｃと、平坦化層１３０との間に配され、平坦化層１３０は、カラーフィルタ層１２０とメタ光学構造１５０との間に配されうる。また、アクティブ画素センサ領域１１１０は、平坦化層１３０とメタ光学構造１５０との間に配されたエッチング停止層１４０をさらに含むものでもある。また、アクティブ画素センサ領域１１１０は、メタ光学構造１５０の上部表面上に配された反射防止層１６０をさらに含むものでもある。従って、メタ光学構造１５０は、エッチング停止層１４０と反射防止層１６０との間に配されうる。
【0049】
アクティブ画素センサ領域１１１０内において、基板１１０のセンサ層１１０Ｃは、第１方向（例えば、ｘ方向）及び第２方向（例えば、ｙ方向）に沿って二次元配列された複数の画素１１１，１１２を含むものでもある。複数の画素１１１，１１２それぞれは、フォトダイオードを含むものでもある。カラーフィルタ層１２０は、第１方向及び第２方向に沿い、二次元配列された複数のカラーフィルタ１２１，１２２を含むものでもある。カラーフィルタ層１２０上に配された平坦化層１３０は、メタ光学構造１５０を形成するための平坦な表面を提供する役割が行うことができる。メタ光学構造１５０は、入射光を波長によって分離する、及び／または入射光を集光して複数の画素１１１，１１２にそれぞれ提供する役割が行うことができる。そのために、メタ光学構造１５０は、所定のメタパターンを有するように配列された複数のナノ構造物ＮＰ、及び複数のナノ構造物ＮＰ間に充填された誘電体層ＤＬを含むものでもある。ナノ構造物ＮＰは、誘電体層ＤＬの材料の屈折率より高い屈折率を有する材料を含むものでもある。センサ層１１０Ｃ、カラーフィルタ層１２０、平坦化層１３０及びメタ光学構造１５０の構成と機能とについては、後にさらに詳細に説明する。
【0050】
アクティブ画素センサ領域１１１０内の平坦化層１３０、エッチング停止層１４０、誘電体層ＤＬ及び反射防止層１６０は、アクティブ画素センサ領域１１１０から周辺部領域１２００まで、一体的に延在しうる。例えば、アクティブ画素センサ領域１１１０内の平坦化層１３０、エッチング停止層１４０、誘電体層ＤＬ及び反射防止層１６０は、アクティブ画素センサ領域１１１０から、オプティカルブラック領域１１２０、背面ビアスタック領域１１３０及びコンタクトパッド領域１１４０にわたって延在しうる。
【0051】
オプティカルブラック領域１１２０は、基板１１０、特に、センサ層１１０Ｃの上部表面上に配された光遮断膜１１２２、光遮断膜１１２２を覆うように配された平坦化層１３０、及び平坦化層１３０上に配された誘電体層ＤＬを含むものでもある。オプティカルブラック領域１１２０の平坦化層１３０と誘電体層ＤＬとは、アクティブ画素センサ領域１１１０の平坦化層１３０と誘電体層ＤＬとから、第１方向及び第２方向に沿い、一体的に延在したものである。言い換えれば、平坦化層１３０と誘電体層ＤＬとは、アクティブ画素センサ領域１１１０とオプティカルブラック領域１１２０とにわたって延在しうる。誘電体層ＤＬは、平坦化層１３０を挟み、光遮断膜１１２２及び基板１１０、特に基板１１０のセンサ層１１０Ｃと対向して配されうる。また、光遮断膜１１２２は、センサ層１１０Ｃと誘電体層ＤＬとの間、またはセンサ層１１０Ｃと平坦化層１３０との間に配され、平坦化層１３０は、光遮断膜１１２２と誘電体層ＤＬとの間に配されうる。
【0052】
また、オプティカルブラック領域１１２０は、平坦化層１３０と誘電体層ＤＬとの間に配されたエッチング停止層１４０、及び誘電体層ＤＬの上部表面上に配された反射防止層１６０をさらに含むものでもある。オプティカルブラック領域１１２０のエッチング停止層１４０と反射防止層１６０とは、アクティブ画素センサ領域１１１０のエッチング停止層１４０と反射防止層１６０とから、第１方向及び第２方向に沿い、一体的に延在したものである。言い換えれば、エッチング停止層１４０と反射防止層１６０とは、アクティブ画素センサ領域１１１０とオプティカルブラック領域１１２０とにわたって延在しうる。例えば、エッチング停止層１４０は、アクティブ画素センサ領域１１１０から始まり、オプティカルブラック領域１１２０を介して延在する層でもある。また、反射防止層１６０は、アクティブ画素センサ領域１１１０から始まり、オプティカルブラック領域１１２０を介して延在する層でもある。
【0053】
オプティカルブラック領域１１２０は、また光遮断膜１１２２上に配された青色カラーフィルタ１１２３をさらに含むものでもある。図面には、青色カラーフィルタ１１２３が、光遮断膜１１２２の上部表面上に直接配されているように図示されているが、イメージセンサ１０００の製造工程上の必要性により、光遮断膜１１２２と青色カラーフィルタ１１２３との間に層間物質がさらに配されもする。青色カラーフィルタ１１２３は、光遮断膜１１２２と誘電体層ＤＬとの間、または光遮断膜１１２２と平坦化層１３０との間に配されうる。
【0054】
光遮断膜１１２２は、オプティカルブラック領域１１２０全体にわたって配されうる。光遮断膜１１２２は、オプティカルブラック領域１１２０に入射する光を遮断し、基板１１０、特にセンサ層１１０Ｃに光が入射することを防止することができる。光遮断膜１１２２は、例えば、クロム、銅、タングステン、二酸化マンガン、カーボンブラック、グラファイトなどのように、可視光を反射させたり吸収したりする材料を含むものでもある。
【0055】
青色カラーフィルタ１１２３は、光遮断膜１１２２によって吸収されずに反射された緑色光や赤色光が、散乱を介し、アクティブ画素センサ領域１１１０内の画素１１１，１１２に入射することを防止する役割を行うことができる。一般的に、波長が相対的に短い青色光は容易に吸収され、伝播距離が相対的に短い一方、波長が相対的に長い緑色光や赤色光は、伝播距離が相対的に長いのである。従って、光遮断膜１１２２によって吸収されずに反射された緑色光や赤色光が、アクティブ画素センサ領域１１１０内の画素１１１，１１２に入射する可能性が高い。青色カラーフィルタ１１２３は、オプティカルブラック領域１１２０に入射した入射光のうち、緑色光と赤色光とを吸収することにより、光遮断膜１１２２によって吸収されていない緑色光や赤色光が、アクティブ画素センサ領域１１１０内の画素１１１，１１２に入射することを防止したり最小化させたりすることができる。
【0056】
オプティカルブラック領域１１２０内において、基板１１０のセンサ層１１０Ｃは、第１方向及び第２方向に沿い、二次元配列された複数の画素１１５を含むものでもある。光遮断膜１１２２は、複数の画素１１５を覆うように配されている。従って、オプティカルブラック領域１１２０に入射した入射光は、複数の画素１１５に逹することなく、オプティカルブラック領域１１２０内の複数の画素１１５は、暗信号を出力してしまう。
【0057】
オプティカルブラック領域１１２０内において、誘電体層ＤＬは、所定のメタパターンを有するように配列されたナノ構造物ＮＰを含まないのである。また、オプティカルブラック領域１１２０は、誘電体層ＤＬに溝状に設けられたクラックストッパ１１２１を含むものでもある。クラックストッパ１１２１は、例えば、誘電体層ＤＬの一部領域を貫通するようにエッチングすることによって形成されうる。従って、クラックストッパ１１２１は、アクティブ画素センサ領域１１１０のメタ光学構造１５０と同一層上に配され、クラックストッパ１１２１の厚みは、メタ光学構造１５０の厚みと同一でもある。また、溝形態のクラックストッパ１１２１内部は、メタ光学構造１５０のナノ構造物ＮＰの材料と同一材料によって充填されうる。
【0058】
そのようなクラックストッパ１１２１は、アクティブ画素センサ領域１１１０に、メタ光学構造１５０を形成する工程において、メタ光学構造１５０と共に、同時に形成されうる。例えば、アクティブ画素センサ領域１１１０とオプティカルブラック領域１１２０ｄとに、誘電体層ＤＬが共に同時に形成されうる。言い換えれば、アクティブ画素センサ領域１１１０の誘電体層ＤＬと、オプティカルブラック領域１１２０の誘電体層ＤＬは、一体的に形成されうる（例えば、誘電体層ＤＬが、アクティブ画素センサ領域１１１０とオプティカルブラック領域１１２０とのいずれにもある１層である）。誘電体層ＤＬが形成された後、アクティブ画素センサ領域１１１０において、メタ光学構造１５０のナノ構造物ＮＰを形成する前、誘電体層ＤＬをパターニングするとき、オプティカルブラック領域１１２０内の誘電体層ＤＬが共にエッチングされ、クラックストッパ１１２１が形成されうる。そして、アクティブ画素センサ領域１１１０から、誘電体層ＤＬのパターン内に、ナノ構造物ＮＰの材料を充填するとき、クラックストッパ１１２１の溝内部も、ナノ構造物ＮＰの材料で共に充填されうる。従って、クラックストッパ１１２１を形成するために、別途の工程が追加されない。メタ光学構造１５０とクラックストッパ１１２１とを形成した後、反射防止層１６０が形成されるために、クラックストッパ１１２１の上部表面は、誘電体層ＤＬ上の反射防止層１６０によって覆われうる。従って、クラックストッパ１１２１は、メタ光学構造１５０と同様に、エッチング停止層１４０と反射防止層１６０との間に配されうる。
【0059】
本実施形態によれば、クラックストッパ１１２１は、図２に図示されているように、アクティブ画素センサ領域１１１０の周りに沿って、途切れずに連続して延在しうる。例えば、クラックストッパ１１２１は、アクティブ画素センサ領域１１１０内のメタ光学構造１５０と同一層上において、メタ光学構造１５０の複数のナノ構造物ＮＰを取り囲むように延在しうる。従って、クラックストッパ１１２１は、第１方向及び第２方向を含む平面上において、閉ループを形成することができる。また、クラックストッパ１１２１に逹したクラックが、アクティブ画素センサ領域１１１０のメタ光学構造１５０に影響を与えることを最小化させるために、クラックストッパ１１２１は、メタ光学構造１５０の最後のナノ構造物ＮＰ、またはアクティブ画素センサ領域１１１０と、第１方向または第２方向に、所定の間隔ｄを置いて配されうる。メタ光学構造１５０の最後のナノ構造物ＮＰは、クラックストッパ１１２１に最も近いナノ構造物ＮＰに該当しうる。例えば、クラックストッパ１１２１と、メタ光学構造１５０の最後のナノ構造物ＮＰとの第１方向または第２方向の間隔ｄ、またはクラックストッパ１１２１とアクティブ画素センサ領域１１１０との第１方向または第２方向の間隔ｄは、アクティブ画素センサ領域１１１０内の画素１１１，１１２それぞれの第１方向または第２方向の幅の１０倍以上でもある。一方、第１方向または第２方向に沿うオプティカルブラック領域１１２０の全体幅は、アクティブ画素センサ領域１１１０内の画素１１１，１１２それぞれの第１方向または第２方向の幅の約２０倍以上約４０倍以下でもある。従って、クラックストッパ１１２１と、メタ光学構造１５０の最後のナノ構造物ＮＰとの第１方向または第２方向の間隔ｄ、またはクラックストッパ１１２１とアクティブ画素センサ領域１１１０との第１方向または第２方向の間隔ｄの最大限度は、アクティブ画素センサ領域１１１０内の画素１１１，１１２それぞれの第１方向または第２方向の幅の約２０倍以下または約４０倍以下でもある。
【0060】
また、クラックストッパ１１２１がクラックを遮断するために、クラックストッパ１１２１は、十分に広幅を有しうる。例えば、第１方向または第２方向へのクラックストッパ１１２１の幅ｗは、メタ光学構造１５０内の複数のナノ構造物ＮＰにおいて、最も広幅を有するナノ構造物ＮＰの第１方向または第２方向の幅と同じであるか、あるいはそれよりも広い。例えば、クラックストッパ１１２１の第１方向または第２方向の幅ｗは、約２００ｎｍ以上、または約３００ｎｍ以上または約４００ｎｍ以上でもある。なお、エッチング装備による制限を考慮し、クラックストッパ１１２１の第１方向または第２方向の幅ｗは、約２μｍ以下でもある。
【0061】
背面ビアスタック領域１１３０は、基板１１０内において、第３方向に延在する複数の背面ビアスタック１１３１を含むものでもある。例えば、複数の背面ビアスタック１１３１それぞれは、下部チップ１１０Ａ、上部チップ１１０Ｂ及びセンサ層１１０Ｃに沿って第３方向に延在し、下部チップ１１０Ａと上部チップ１１０Ｂとの回路または素子、上部チップ１１０Ｂとセンサ層１１０Ｃとの回路または素子、または下部チップ１１０Ａとセンサ層１１０Ｃとの回路または素子を電気的に連結することができる。
【0062】
また、オプティカルブラック領域１１２０の光遮断膜１１２２と青色カラーフィルタ１１２３とが、背面ビアスタック領域１１３０の一部まで延在しうる。従って、背面ビアスタック領域１１３０に傾くように入射する光が、光遮断膜１１２２と青色カラーフィルタ１１２３とを避け、オプティカルブラック領域１１２０内の画素１１５に入射することを防止することができる。
【0063】
背面ビアスタック領域１１３０は、また、青色カラーフィルタ１１２３と基板１１０とを覆う平坦化層１３０、平坦化層１３０上のエッチング停止層１４０、エッチング停止層１４０上の誘電体層ＤＬ、及び誘電体層ＤＬ上の反射防止層１６０を含むものでもある。背面ビアスタック領域１１３０の平坦化層１３０、エッチング停止層１４０、誘電体層ＤＬ及び反射防止層１６０は、アクティブ画素センサ領域１１１０から、第１方向及び第２方向に沿って、一体的に延在したものである。背面ビアスタック領域１１３０において、平坦化層１３０は、基板１１０の上部表面の一部、及び複数の背面ビアスタック１１３１の上部表面と直接接触することができる。また、背面ビアスタック領域１１３０において、誘電体層ＤＬは、所定のメタパターンを有するように配列されたナノ構造物ＮＰ及びクラックストッパ１１２１を含まない。
【0064】
コンタクトパッド領域１１４０は、基板１１０の上部表面に配された複数のコンタクトパッド１１４１を含むものでもある。複数のコンタクトパッド１１４１は、イメージセンサ１０００内部の入出力回路と電気的に連結されうる。例えば、複数のコンタクトパッド１１４１は、下部チップ１１０Ａ内、上部チップ１１０Ｂ内またはセンサ層１１０Ｃ内の回路または素子と電気的に連結されうる。複数のコンタクトパッド１１４１は、基板１１０の上部表面上にも配され、あるいは基板１１０の上部表面内部にも埋め込まれる。
【0065】
複数のコンタクトパッド１１４１を形成するために、コンタクトパッド領域１１４０において、平坦化層１３０、エッチング停止層１４０、誘電体層ＤＬ及び反射防止層１６０がエッチングされ、基板１１０の上部表面の縁が露出されうる。例えば、コンタクトパッド１１４１が形成される前、反射防止層１６０、誘電体層ＤＬ、エッチング停止層１４０、平坦化層１３０が基板１１０の縁に延在し、ここで、それらの層それぞれの縁がエッチングされ、基板１１０の上部表面が露出されうる。複数のコンタクトパッド１１４１は、露出された基板１１０の上部表面の縁に配されうる。従って、平坦化層１３０、エッチング停止層１４０、誘電体層ＤＬ及び反射防止層１６０は、コンタクトパッド領域１１４０の一部まで延在しうる。しかしながら、必ずしもそれに限定されるものではなく、コンタクトパッド領域１１４０全体において、平坦化層１３０、エッチング停止層１４０、誘電体層ＤＬ及び反射防止層１６０がエッチングされもする。その場合、平坦化層１３０、エッチング停止層１４０、誘電体層ＤＬ及び反射防止層１６０は、背面ビアスタック領域１１３０の一部まで延在もする。
【0066】
背面ビアスタック領域１１３０とコンタクトパッド領域１１４０とにおいて、センサ層１１０Ｃ内には、フォトダイオードが形成されないのである。言い換えれば、背面ビアスタック領域１１３０とコンタクトパッド領域１１４０は、光を感知する画素を含まない。図３には、背面ビアスタック領域１１３０、コンタクトパッド領域１１４０、アクティブ画素センサ領域１１１０及びオプティカルブラック領域１１２０において、基板１１０の厚み、特にセンサ層１１０Ｃの厚みがいずれも同一であるように、便宜上図示されているが、それに限定されるものではない。例えば、背面ビアスタック領域１１３０とコンタクトパッド領域１１４０途において、センサ層１１０Ｃ内にフォトダイオードがないために、背面ビアスタック領域１１３０とコンタクトパッド領域１１４０とにおけるセンサ層１１０Ｃの厚みは、アクティブ画素センサ領域１１１０とオプティカルブラック領域１１２０とにおけるセンサ層１１０Ｃの厚みよりも薄くなっていてもよい。その場合、オプティカルブラック領域１１２０と背面ビアスタック領域１１３０との間に、段差が存在しもする。
【0067】
図４は、他の実施形態によるイメージセンサにおいて、互いに異なる機能を有する複数の領域の配置を例示的に示す。また、図５は、図４に図示されたイメージセンサの例示的な構造を概略的に示す断面図である。特に、図５は、図４に図示されたイメージセンサのＢ－Ｂ’ラインに沿って切断されたイメージセンサの一部分に係わる断面構造を示す。
【0068】
図４及び図５を参照すれば、イメージセンサ１０００ａは、複数のクラックストッパ１１２４，１１２５を含むものでもある。例えば、イメージセンサ１０００ａは、オプティカルブラック領域１１２０内において、アクティブ画素センサ領域１１１０と間隔を置き、アクティブ画素センサ領域１１１０を取り囲むように配された第１クラックストッパ１１２４、及びオプティカルブラック領域１１２０内において、第１クラックストッパ１１２４と間隔を置き、第１クラックストッパ１１２４を取り囲むように配された第２クラックストッパ１１２５を含むものでもある。図４及び図５には、単に２個のクラックストッパ１１２４，１１２５が図示されているが、それに限定されるものではなく、イメージセンサ１０００ａは、３個以上のクラックストッパを含みうるのである。複数のクラックストッパ１１２４，１１２５を含むという点を除いては、イメージセンサ１０００ａの構成は、図２及び図３で説明されたイメージセンサ１０００の構成と同一であるのである。
【0069】
図６は、さらに他の実施形態によるイメージセンサの例示的な構造を概略的に示す断面図である。図６を参照すれば、イメージセンサ１０００ｂのオプティカルブラック領域１１２０の一部において、所定のメタパターンを有するように配列された複数のナノ構造物ＮＰが配列されうる。言い換えれば、アクティブ画素センサ領域１１１０のメタ光学構造１５０が、オプティカルブラック領域１１２０の一部まで延在して配されうる。従って、オプティカルブラック領域１１２０の一部内に配された複数のナノ構造物ＮＰは、アクティブ画素センサ領域１１１０内のナノ構造物ＮＰと隣接して配され、アクティブ画素センサ領域１１１０の周りに接しながら、アクティブ画素センサ領域１１１０を取り囲むように配されうる。オプティカルブラック領域１１２０内に配された複数のナノ構造物ＮＰは、アクティブ画素センサ領域１１１０の端に配された画素に光を提供し、光利用効率及び色純度向上に寄与することができる。複数のナノ構造物ＮＰがオプティカルブラック領域１１２０にさらに配されるという点を除いては、イメージセンサ１０００ｂの構成は、図２及び図３で説明されたイメージセンサ１０００の構成と同一でもある。
【0070】
オプティカルブラック領域１１２０内に、複数のナノ構造物ＮＰが配される場合、クラックストッパ１１２１は、オプティカルブラック領域１１２０内の最後のナノ構造物ＮＰと、第１方向または第２方向に所定の間隔ｄを置いて配されうる。例えば、クラックストッパ１１２１と、オプティカルブラック領域１１２０の最後のナノ構造物ＮＰとの第１方向または第２方向の間隔ｄは、アクティブ画素センサ領域１１１０内の画素１１１，１１２それぞれの第１方向または第２方向の幅の１０倍以上でもある。言い換えれば、クラックストッパ１１２１と、第１方向または第２方向に最も近いナノ構造物ＮＰと、クラックストッパ１１２１との第１方向または第２方向の間隔ｄは、アクティブ画素センサ領域１１１０内の画素１１１，１１２それぞれの第１方向または第２方向の幅の１０倍以上でもある。
【0071】
図７は、さらに他の実施形態によるイメージセンサの例示的な構造を概略的に示す断面図である。図７を参照すれば、イメージセンサ１０００ｃの平坦化層１３０は、有機ポリマー材料によって形成された第１平坦化層１３１と、第１平坦化層１３１が損傷されることを防止する第２平坦化層１３２と、を含むものでもある。第１平坦化層１３１は、有機物材料によって形成されたカラーフィルタ層１２０上に積層するのに適し、平坦な表面を形成しやすい有機ポリマー材料を含むものでもある。第２平坦化層１３２は、メタ光学構造１５０を形成する工程において、有機ポリマー材料によって形成された第１平坦化層１３１が損傷されることを防止する保護層の役割が行うことができる。そのために、第２平坦化層１３２は、無機物材料を含むものでもある。第１平坦化層１３１は、カラーフィルタ層１２０上に直接配され、第２平坦化層１３２は、第１平坦化層１３１上に直接配されうる。言い換えれば、第２平坦化層１３２は、アクティブ画素センサ領域１１１０において、第１平坦化層１３１とメタ光学構造１５０との間に配され、周辺部領域１２００において、第１平坦化層１３１と誘電体層ＤＬとの間に配されうる。第１平坦化層１３１と第２平坦化層１３２とを除いたイメージセンサ１０００ｂの構成は、図２及び図３で説明されたイメージセンサ１０００の構成と同一でもある。
【0072】
図８は、さらに他の実施形態によるイメージセンサの例示的な構造を概略的に示す断面図である。図８を参照すれば、イメージセンサ１０００ｄのアクティブ画素センサ領域１１１０のメタ光学構造１５０は、多層構造を有しうる。例えば、メタ光学構造１５０は、第２平坦化層１３２上に配された第１メタ光学構造層１５０ａ、及び第１メタ光学構造層１５０ａ上に配された第２メタ光学構造層１５０ｂを含むものでもある。第１メタ光学構造層１５０ａは、複数の第１ナノ構造物ＮＰ１、及び複数の第１ナノ構造物ＮＰ１間に充填された第１誘電体層ＤＬ１を含み、第２メタ光学構造層１５０ｂは、複数の第２ナノ構造物ＮＰ２、及び複数の第２ナノ構造物ＮＰ２間に充填された第２誘電体層ＤＬ２を含むものでもある。第１メタ光学構造層１５０ａ内の第１ナノ構造物ＮＰ１の配列と、第２メタ光学構造層１５０ｂ内の第２ナノ構造物ＮＰ２の配列とは、互いに同一でもあり、あるいは互いに異なるものでもある。縦横比が大きい１層により、ナノ構造物ＮＰを形成する場合に比べて、第１ナノ構造物ＮＰ１と第２ナノ構造物ＮＰ２とに分けて形成することにより、メタ光学構造１５０をさらに容易に作製することができる。また、メタ光学構造１５０の効率を向上させるために、第１メタ光学構造層１５０ａ内の第１ナノ構造物ＮＰ１の配列と、第２メタ光学構造層１５０ｂ内の第２ナノ構造物ＮＰ２の配列とを、異なるように設計することもできる。例えば、第１メタ光学構造層１５０ａ内の第１ナノ構造物ＮＰ１は、第２メタ光学構造層１５０ｂ内の第２ナノ構造物ＮＰ２と異なる幅、または異なる長さを有しうる。
【0073】
また、イメージセンサ１０００ｄは、第１メタ光学構造層１５０ａと第２メタ光学構造層１５０ｂとの間に、さらに配されたエッチング停止層１４１をさらに含むものでもある。その場合、第２平坦化層１３２と第１メタ光学構造層１５０ａとの間に配されたエッチング停止層１４０は、第１エッチング停止層であり、第１メタ光学構造層１５０ａと第２メタ光学構造層１５０ｂとの間に配されたエッチング停止層１４１は、第２エッチング停止層でもある。
【0074】
イメージセンサ１０００ｄのクラックストッパ１１２１も、多層構造を有しうる。例えば、アクティブ画素センサ領域１１１０の第１誘電体層ＤＬ１と第２誘電体層ＤＬ２は、アクティブ画素センサ領域１１１０から、第１方向及び第２方向に沿い、周辺部領域１２００に一体的に延在しうる。そして、クラックストッパ１１２１は、第１誘電体層ＤＬ１に配された第１クラックストッパ層１１２１ａ、及び第２誘電体層ＤＬ２に配された第２クラックストッパ層１１２１ｂを含むものでもある。第１クラックストッパ層１１２１ａと第２クラックストッパ層１１２１ｂとの間には、第２エッチング停止層１４１が配されうる。メタ光学構造１５０とクラックストッパ１１２１とが多層構造を有するという点を除いては、イメージセンサ１０００ｄの構成は、図７で説明されたイメージセンサ１０００ｃの構成と同一でもある。
【0075】
図９は、さらに他の実施形態によるイメージセンサの例示的な構造を概略的に示す断面図である。図９を参照すれば、イメージセンサ１０００ｅの反射防止層１６０は、メタ光学構造１５０上に配された第１反射防止層１６０ａ、及び第１反射防止層１６０ａ上に配された第２反射防止層１６０ｂを含むものでもある。第１反射防止層１６０ａと第２反射防止層１６０ｂとは、メタ光学構造１５０の第１構造物ＮＰ１及び第２ナノ構造物ＮＰ２の材料と、屈折率が異なる材料を含むものでもある。特に、第１反射防止層１６０ａと第２反射防止層１６０ｂとの平均屈折率は、空気の屈折率より大きく、メタ光学構造１５０の平均屈折率よりも小さい。例えば、第１反射防止層１６０ａと第２反射防止層１６０ｂとは、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４及びＡｌ２Ｏ３のうちいずれか１つの材料によって形成されうる。第１反射防止層１６０ａと第２反射防止層１６０ｂとは、同一材料によっても形成され、あるいは異なる材料によっても形成される。第２反射防止層１６０ｂの屈折率は、第１反射防止層１６０ａの屈折率よりも小さいように選択されうる。また、第２反射防止層１６０ｂの厚みは、第１反射防止層１６０ａの厚みよりも厚くなりうる。第１反射防止層１６０ａと第２反射防止層１６０ｂとは、アクティブ画素センサ領域１１１０から周辺部領域１２００まで一体的に延在しうる。
【0076】
また、図９を参照すれば、１つのクラックストッパ１１２１が、第２エッチング停止層１４１を貫通して１層に形成されもする。その場合、第１エッチング停止層１４０と反射防止層１６０との間において、１つのクラックストッパ１１２１が、第１誘電体層ＤＬ１と第２誘電体層ＤＬ２とにわたって第３方向に連続して延在しうる。前述の反射防止層１６０とクラックストッパ１１２１との構造を除いたイメージセンサ１０００ｅの構成は、図８で説明されたイメージセンサ１０００ｄの構成と同一でもある。
【0077】
図１０は、さらに他の実施形態によるイメージセンサの例示的な構造を概略的に示す断面図である。図１０を参照すれば、イメージセンサ１０００ｆのクラックストッパ１１２１の第１方向または第２方向の幅ｗが十分に広い場合には、クラックストッパ１１２１の溝内部が、後続工程で形成される層の材料で完全に充填されず、ボイドが残りもする。例えば、クラックストッパ１１２１の第１方向または第２方向の幅ｗが、約３００ｎｍより広い場合、または約４００ｎｍより広い場合には、クラックストッパ１１２１の溝の底面と側壁とに、ナノ構造物ＮＰ１，ＮＰ２の材料、及び反射防止層１６０の材料がコーティングされ、クラックストッパ１１２１の溝の中心には、ボイドが残りうる。そのようなクラックストッパ１１２１の構造を除いたイメージセンサ１０００ｆの構成は、図９で説明されたイメージセンサ１０００ｅの構成と同一でもある。
【0078】
なお、アクティブ画素センサ領域１１１０は、映像生成に直接使用される信号を出力する画素アレイでもある。アクティブ画素センサ領域１１１０は、互いに異なる波長の光を感知するように構成されうる。以下において、アクティブ画素センサ領域１１１０の構成についてさらに詳細に説明する。
【0079】
【0080】
まず、図１１Ａは、イメージセンサにおいて、一般的に採択されているベイヤーパターン（Bayer pattern）を示す。図１１Ａを参照すれば、１つの単位パターンは、４つの四分領域（quadrant region）を含み、第１四分面ないし第４四分面が、それぞれ青色画素Ｂ（右上部）、緑色画素Ｇ（左上部）、赤色画素Ｒ（左下部）、緑色画素Ｇ（右下部）にもなる。例示的に、図１１Ａは、３×４アレイ形態で二次元配列された単位パターンを示し、それぞれの単位パターンは、２×２アレイ形態で二次元配列された画素を有しうる。そのような単位パターンが、第１方向及び第２方向に沿い、二次元的に反復配列される。言い換えれば、２×２アレイ形態の単位パターン内において、一方の対角線方向に、２個の緑色画素Ｇが配され、他方の対角線方向にそれぞれ１個の青色画素Ｂと、１個の赤色画素Ｒとが配される。全体的な画素配列を見れば、複数の緑色画素Ｇと、複数の青色画素Ｂとが第１方向に沿って交互に配列される第１行と、複数の赤色画素Ｒと、複数の緑色画素Ｇとが第１方向に沿って交互に配列される第２行とが、第２方向に沿い、反復的に配列される。
【0081】
画素配列方式は、ベイヤーパターン以外にも、多様な配列方式が可能である。例えば、図１１Ｂを参照すれば、マゼンタ（magenta）画素Ｍ、シアン（cyan）画素Ｃ、イエロー（yellow）画素Ｙ及び緑色画素Ｇが、１つの単位がパターンを構成するＣＹＧＭ方式の配列も可能である。また、図１１Ｃを参照すれば、緑色画素Ｇ、赤色画素Ｒ、青色画素Ｂ及び白色画素Ｗが１つの単位パターンを構成するＲＧＢＷ方式の配列も可能である。また、図示されていないが、単位パターンが３×２アレイ形態を有することもできる。それ以外にも、画素は、イメージセンサの色特性により、多様な方式に配列されうる。以下においては、アクティブ画素センサ領域１１１０の画素配列が、ベイヤーパターンを有するものについて例示的に説明するが、動作原理は、ベイヤーパターンではなく、他形態の画素配列にも適用されうる。
【0082】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、一実施形態によるイメージセンサのアクティブ画素センサ領域１１１０の構成を概略的に示す断面図である。図１２Ａは、アクティブ画素センサ領域１１１０が、第１方向に沿って切断された断面を示し、図１２Ｂは、図１２Ａの断面とは、第２方向に異なる断面でアクティブ画素センサ領域１１１０が、第１方向に沿って切断された断面を示す。また、図１２Ａ及び図１２Ｂにおいては、基板１１０において、センサ層１１０Ｃのみを示す。
【0083】
図１２Ａ及び図１２Ｂを参照すれば、アクティブ画素センサ領域１１１０は、センサ層１１０Ｃ、センサ層１１０Ｃ上に配されたカラーフィルタ層１２０、カラーフィルタ層１２０上に配された透明な第１平坦化層１３１、第１平坦化層１３１上に配された透明な第２平坦化層１３２、及び第２平坦化層１３２上に配されたメタ光学構造１５０を含むものでもある。また、アクティブ画素センサ領域１１１０は、第２平坦化層１３２とメタ光学構造１５０との間に配されたエッチング停止層１４０をさらに含むものでもある。また、アクティブ画素センサ領域１１１０は、メタ光学構造１５０の入光面上に配された反射防止層１６０をさらに含むものでもある。エッチング停止層１４０と反射防止層１６０は、省略されもする。
【0084】
図１３は、図１２Ａ、図１２Ｂに図示されたアクティブ画素センサ領域１１１０のセンサ層１１０Ｃの構成を概略的に示す平面図である。図１３を参照すれば、センサ層１１０Ｃは、入射光を感知する複数の画素を含むものでもある。例えば、センサ層１１０Ｃは、入射光を、電気的信号に変換し、映像信号を生成する第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４を含むものでもある。第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４は、１つの単位ベイヤーパターンを形成することができる。例えば、第１画素１１１と第４画素１１４は、緑色光を感知する緑色画素であり、第２画素１１２は、青色光を感知する青色画素であり、第３画素１１３は、赤色光を感知する赤色画素でもある。
【0085】
図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１３には、４個の画素を含む１つの単位ベイヤーパターンだけが例示的に図示されているが、アクティブ画素センサ領域１１１０は、二次元配列された複数のベイヤーパターンを含むものでもある。例えば、複数の第１画素１１１と、複数の第２画素１１２とが第１方向に沿って交互配列され、第１方向に垂直な第２方向に位置が異なる断面において、第１方向に沿い、複数の第３画素１１３と、複数の第４画素１１４とが交互に配列されうる。
【0086】
一例において、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４それぞれは、１つのフォトダイオードのみを含むものでもある。言い換えれば、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４それぞれが、１つの単位光感知セルにもなる。他の例において、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４それぞれは、独立して入射光を感知する複数の光感知セルを含むものでもある。例えば、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４それぞれは、第１光感知セルＣ１、第２光感知セルＣ２、第３光感知セルＣ３及び第４光感知セルＣ４を含むものでもある。第１光感知セルＣ１、第２光感知セルＣ２、第３光感知セルＣ３及び第４光感知セルＣ４は、第１方向及び第２方向に沿って二次元配列されうる。例えば、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４それぞれにおいて、第１光感知セルＣ１、第２光感知セルＣ２、第３光感知セルＣ３及び第４光感知セルＣ４は、２×２アレイ形態に配列されうる。
【0087】
図１３には、例示的に、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４それぞれが、４個の光感知セルを含むように図示されているが、４個以上の独立した光感知セルが群集し、二次元配列されもする。例えば、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４それぞれは、３×３アレイ形態または４×４アレイ形態に群集して配列された複数の独立した光感知セルを含むものでもある。
【0088】
第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４それぞれが、複数の光感知セルを含む場合、隣接した光感知セルの出力信号間の差から、自動焦点信号を得ることができる。例えば、第１光感知セルＣ１の出力信号と、第２光感知セルＣ２の出力信号との差、第３光感知セルＣ３の出力信号と、第４光感知セルＣ４の出力信号との差、または第１光感知セルＣ１と第３光感知セルＣ３との出力信号の和と、第２光感知セルＣ２と第４光感知セルＣ４との出力信号の和との差（例えば、（Ｃ１＋Ｃ３）－（Ｃ２＋Ｃ４））から、第１方向（Ｘ方向）の自動焦点信号を生成することができる。また、第１光感知セルＣ１の出力信号と、第３光感知セルＣ３の出力信号との差、第２光感知セルＣ２の出力信号と、第４光感知セルＣ４の出力信号との差、または第１光感知セルＣ１と第２光感知セルＣ２との出力信号の和と、第３光感知セルＣ３と第４光感知セルＣ４との出力信号の和との差（例えば、（Ｃ１＋Ｃ２）－（Ｃ３＋Ｃ４））から、第２方向（Ｙ方向）の自動焦点信号を生成することができる。
【0089】
なお、一般的な映像信号は、第１光感知セルＣ１、第２光感知セルＣ２、第３光感知セルＣ３及び第４光感知セルＣ４の出力信号を合わせて得ることができる。例えば、第１画素１１１の第１光感知セルＣ１、第２光感知セルＣ２、第３光感知セルＣ３及び第４光感知セルＣ４の出力信号を合わせ、第１緑色映像信号を生成し、第２画素１１２の第１光感知セルＣ１、第２光感知セルＣ２、第３光感知セルＣ３及び第４光感知セルＣ４の出力信号を合わせ、青色映像信号を生成し、第３画素１１３の第１光感知セルＣ１、第２光感知セルＣ２、第３光感知セルＣ３及び第４光感知セルＣ４の出力信号を合わせ、赤色映像信号を生成し、第４画素１１４の第１光感知セルＣ１、第２光感知セルＣ２、第３光感知セルＣ３及び第４光感知セルＣ４の出力信号を合わせ、第２緑色映像信号を生成することができる。
【0090】
また、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４それぞれは、複数の光感知セルを電気的に分離させる分離膜ＤＴＩを含むものでもある。分離膜ＤＴＩは、例えば、ディープトレンチ（deep trench isolation）構造にも形成される。該ディープトレンチは、空気（air）、または電気的に絶縁性である材料によって充填されうる。分離膜ＤＴＩは、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４それぞれを４分割するように、第１方向及び第２方向に沿って延在しうる。分離膜ＤＴＩにより、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４それぞれの第１光感知セルＣ１、第２光感知セルＣ２、第３光感知セルＣ３及び第４光感知セルＣ４が互いに分離されうる。第１方向に延在する分離膜ＤＴＩと、第２方向に延在する分離膜ＤＴＩは、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４それぞれの中心で互いに交差しうる。
【0091】
また、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４において、隣接した画素間にも、第１方向及び第２方向に沿い、分離膜ＤＴＩが配されうる。従って、分離膜ＤＴＩにより、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４が互いに分離されうる。第１方向に延在する分離膜ＤＴＩと、第２方向（Ｙ方向）に延在する分離膜ＤＴＩは、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４を含む単位ベイヤーパターンの中心において、互いに交差しうる。
【0092】
図１４は、図１２Ａ及び図１２Ｂに図示されたカラーフィルタ層１２０の構成を概略的に示す平面図である。図１４を参照すれば、カラーフィルタ層１２０は、特定波長の光を透過させ、他の波長の光を吸収する複数のカラーフィルタを含むものでもある。例えば、カラーフィルタ層１２０は、第１波長の光を透過させ、他の波長の光を吸収する第１カラーフィルタ１２１、第１波長と異なる第２波長の光を透過させ、他の波長の光を吸収する第２カラーフィルタ１２２、第１波長及び第２波長と異なる第３波長の光を透過させ、他の波長の光を吸収する第３カラーフィルタ１２３、及び第１波長の光を透過させ、他の波長の光を吸収する第４カラーフィルタ１２４を含むものでもある。図１４には、１つの単位ベイヤーパターンだけが例示的に図示されているが、複数の第１カラーフィルタ１２１と、複数の第２カラーフィルタ１２２とが第１方向に沿って交互配列され、第１方向に垂直な第２方向に位置が異なる断面において第１方向に沿い、複数の第３カラーフィルタ１２３と、複数の第４カラーフィルタ１２４とが交互に配列されうる。
【0093】
第１カラーフィルタ１２１は、第３方向に沿い、第１画素１１１と対向するように配され、第２カラーフィルタ１２２は、第３方向に沿い、第２画素１１２と対向するように配され、第３カラーフィルタ１２３は、第３方向に沿い、第３画素１１３と対向するように配され、第４カラーフィルタ１２４は、第３方向に沿い、第４画素１１４と対向するように配されうる。それにより、第１画素１１１と第４画素１１４は、それにそれぞれ対応する第１カラーフィルタ１２１と第４カラーフィルタ１２４とを透過した第１波長の光を感知することができる。また、第２画素１１２は、対応する第２カラーフィルタ１２２を透過した第２波長の光を感知することができる。第３画素１１３は、対応する第３カラーフィルタ１２３を透過した第３波長の光を感知することができる。例えば、第１カラーフィルタ１２１と第４カラーフィルタ１２４とは、緑色光を透過させる緑色カラーフィルタであり、第２カラーフィルタ１２２は、青色光を透過させる青色カラーフィルタであり、第３カラーフィルタ１２３は、赤色光を透過させる赤色カラーフィルタでもある。
【0094】
図１４に表示された点線は、第１画素１１１、第２画素１１２、第３画素１１３及び第４画素１１４の光感知セル間の分離膜を示す。図１４に図示されているように、第１カラーフィルタ１２１、第２カラーフィルタ１２２、第３カラーフィルタ１２３及び第４カラーフィルタ１２４は、それに対応する第１画素１１１内、第２画素１１２内、第３画素１１３内及び第４画素１１４内の全ての光感知セルと第３方向に沿って対向するように配されうる。言い換えれば、第１カラーフィルタ１２１は、第１画素１１１内の全ての光感知セルをカバーし、第２カラーフィルタ１２２は、第２画素１１２内の全ての光感知セルをカバーし、第３カラーフィルタ１２３は、第３画素１１３内の全ての光感知セルをカバーし、第４カラーフィルタ１２４は、第４画素１１４内の全ての光感知セルをカバーすることができる。
【0095】
カラーフィルタ層１２０の第１カラーフィルタ１２１、第２カラーフィルタ１２２、第３カラーフィルタ１２３及び第４カラーフィルタ１２４は、例えば、有機物ポリマー材料により構成される。例えば、第１カラーフィルタ１２１、第２カラーフィルタ１２２、第３カラーフィルタ１２３及び第４カラーフィルタ１２４は、着色剤、バインダ樹脂及び高分子フォトレジストなどを含むものでもある。第１カラーフィルタ１２１及び第４カラーフィルタ１２４は、着色剤として、緑色有機染料または緑色有機顔料を含む有機カラーフィルタであり、第２カラーフィルタ１２２は、着色剤として、青色有機染料または青色有機顔料を含む有機カラーフィルタであり、第３カラーフィルタ１２３は、着色剤として、赤色有機染料または赤色有機顔料を含む有機カラーフィルタでもある。図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１４には、便宜上図示されていないが、カラーフィルタ層１２０は、第１カラーフィルタ１２１、第２カラーフィルタ１２２、第３カラーフィルタ１２３及び第４カラーフィルタ１２４の間の境界に配されたブラックマトリックスをさらに含むものでもある。該ブラックマトリックスは、例えば、カーボンブラックを含むものでもある。
【0096】
図１２Ａ及び図１２Ｂには、便宜上、カラーフィルタ層１２０が平坦な上部表面を有するように図示されているが、第１カラーフィルタ１２１、第２カラーフィルタ１２２、第３カラーフィルタ１２３及び第４カラーフィルタ１２４それぞれの上部表面は、平坦ではないものでもある。また、第１カラーフィルタ１２１、第２カラーフィルタ１２２、第３カラーフィルタ１２３及び第４カラーフィルタ１２４、及びその間のブラックマトリックスの厚みが、互いに同一ではないものでもある。カラーフィルタ層１２０上に配された第１平坦化層１３１は、その上に、メタ光学構造１５０を形成するための平坦な表面を提供する役割を行うことができる。第１平坦化層１３１は、有機物材料によって形成されたカラーフィルタ層１２０上に積層するのに適し、平坦な表面を形成しやすい有機ポリマー材料を含むものでもある。第１平坦化層１３１を形成する有機ポリマー材料は、可視光に対して透明な特性を有しうる。例えば、第１平坦化層１３１は、エポキシレジン（epoxy resin）、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート（polyacrylate）及びポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のうち少なくとも１つの有機ポリマー材料を含むものでもある。第１平坦化層１３１は、例えば、スピンコーティング（spin coating）方式でカラーフィルタ層１２０上に形成され、熱処理を介し、平らな上部表面を有するようにもなる。
【0097】
第１平坦化層１３１上には、第２平坦化層１３２がさらに配されうる。第２平坦化層１３２は、第１平坦化層１３１上に、メタ光学構造１５０を形成する工程において、有機ポリマー材料によって形成された第１平坦化層１３１が損傷されることを防止する保護層の役割を行うことができる。また、第２平坦化層１３２は、メタ光学構造１５０を形成する工程において、高温により、カラーフィルタ層１２０の金属成分が、第１平坦化層１３１を通過し、外部に露出されることを防止する拡散防止層の役割を行うことができる。そのために、第２平坦化層１３２は、無機物材料を含むものでもある。第２平坦化層１３２の無機物材料は、メタ光学構造１５０を形成するための工程温度より低い温度で形成され、可視光に対して透明な材料を含むものでもある。また、第１平坦化層１３１と第２平坦化層１３２との界面において、反射損失を低減させるために、第２平坦化層１３２の屈折率は、第１平坦化層１３１の屈折率と類似していることが有利である。例えば、第１平坦化層１３１の屈折率と、第２平坦化層１３２の屈折率との差は、第１平坦化層１３１の屈折率の±２０％以内でもある。例えば、第２平坦化層１３２は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ及びＳｉＯＮのうち少なくとも１つの無機物材料を含むものでもある。
【0098】
図１２Ａ及び図１２Ｂに図示されたメタ光学構造１５０の構成及び動作は、２０２２年１０月２７日付けで米国公開された米国特許公開公報ＵＳ２０２２／０３４４３９９Ａ１の図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ａ～図６Ｇ、図７Ａ～図７Ｇ、及び段落［００８６］～段落［０１０９］などで説明された色分離レンズアレイ（color separating lens array）の構成及び動作と同一でもある。または、図１２Ａ及び図１２Ｂに図示されたメタ光学構造１５０の構成及び動作は２０２３年１月１９日付けで米国公開された米国特許公開公報ＵＳ２０２３／００２０９８０Ａ１の図６、図７Ａ、図７Ｂ、及び段落［００７３］～段落［００８４］などで説明された平面ナノ光学マイクロレンズアレイ（planar nano-photonic microlens array）の構成及び動作と同一でもある。従って、メタ光学構造１５０の構成及び動作については、詳細な説明を省略し、米国特許公開公報ＵＳ２０２２／０３４４３９９Ａ１または米国特許公開公報ＵＳ２０２３／００２０９８０Ａ１を参照し、メタ光学構造１５０を構成することができる。
【0099】
なお、図１２Ａを参照すれば、第２平坦化層１３２とメタ光学構造１５０との間に配されたエッチング停止層１４０は、メタ光学構造１５０を形成するための工程において、メタ光学構造１５０下部層を保護する役割を行うことができる。エッチング停止層１４０は、その下にある第２平坦化層１３２に比べ、エッチングが容易ではなく、可視光に対して透明な高屈折率材料を含むものでもある。エッチング停止層１４０は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２のような材料を含むものでもある。エッチング停止層１４０の厚みは、約５ｎｍ以上約５０ｎｍ以下でもある。
【0100】
また、メタ光学構造１５０の入光面に配された反射防止層１６０は、入射光のうち、メタ光学構造１５０の上部表面で反射される光を低減させ、イメージセンサの光利用効率を改善させることができる。反射防止層１６０は、メタ光学構造１５０のナノ構造物ＮＰの材料と、屈折率が異なる材料を含むものでもある。特に、反射防止層１６０の平均屈折率は、空気の屈折率よりも大きく、メタ光学構造１５０の平均屈折率より小さい。例えば、反射防止層１６０は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４及びＡｌ２Ｏ３のうちいずれか１つの材料によって形成された１層でもある。反射防止層１６０は、約８０ｎｍ以上約１２０ｎｍ以下の厚みに形成されうる。または、反射防止層１６０は、互いに異なる誘電体材料を交互に積層して形成された多層構造を有しうる。または、反射防止層１６０は、入射光を防止するようにパターニングされた多様なパターンを含むものでもある。
【0101】
前述のイメージセンサは、向上された光利用効率を有しうる。光利用効率が向上されることにより、イメージセンサの１つの画素の大きさ、または画素内の独立した光センシングセルの大きさを小さくすることが可能である。従って、さらに高い解像度を有するイメージセンサを提供することができる。一実施形態によるイメージセンサは、多様な性能のモジュールレンズと共に、カメラモジュールを構成することができ、多様な電子装置に活用されうる。
【0102】
図１５は、イメージセンサを含む電子装置ＥＤ０１の一例を示すブロック図である。図１５を参照すれば、ネットワーク環境ＥＤ００において電子装置ＥＤ０１は、第１ネットワークＥＤ９８（近距離無線通信ネットワークなど）を介し、他の電子装置ＥＤ０２と通信するか、あるいは第２ネットワークＥＤ９９（遠距離無線通信ネットワークなど）を介し、さらに他の電子装置ＥＤ０４及び／またはサーバＥＤ０８と通信することができる。電子装置ＥＤ０１は、サーバＥＤ０８を介し、電子装置ＥＤ０４と通信することができる。電子装置ＥＤ０１は、プロセッサＥＤ２０、メモリＥＤ３０、入力装置ＥＤ５０、音響出力装置ＥＤ５５、表示装置ＥＤ６０、オーディオモジュールＥＤ７０、センサモジュールＥＤ７６、インターフェースＥＤ７７、ハプティックモジュールＥＤ７９、カメラモジュールＥＤ８０、電力管理モジュールＥＤ８８、バッテリＥＤ８９、通信モジュールＥＤ９０、加入者識別モジュールＥＤ９６及び／またはアンテナモジュールＥＤ９７を含むものでもある。電子装置ＥＤ０１には、該構成要素のうち一部（表示装置ＥＤ６０など）が省略されるか、あるいは他の構成要素が追加されうる。該構成要素のうち一部は、１つの統合された回路に具現されうる。例えば、センサモジュールＥＤ７６（指紋センサ、虹彩センサ、照度センサなど）は、表示装置ＥＤ６０（ディスプレイなど）に埋め込まれて具現されうる。
【0103】
プロセッサＥＤ２０は、ソフトウェア（プログラムＥＤ４０）など）を実行し、プロセッサＥＤ２０に連結された電子装置ＥＤ０１のうち１つ、または複数個の他の構成要素（ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素など）を制御することができ、多様なデータ処理または演算を行うことができる。データ処理または演算の一部として、プロセッサＥＤ２０は、他の構成要素（センサモジュールＥＤ７６、通信モジュールＥＤ９０など）から受信された命令及び／またはデータを、揮発性メモリＥＤ３２にロードし、揮発性メモリＥＤ３２に保存された命令及び／またはデータを処理し、結果データを、不揮発性メモリＥＤ３４に保存することができる。プロセッサＥＤ２０は、メインプロセッサＥＤ２１（中央処理装置、アプリケーションプロセッサなど）、及びそれと独立的しているか、あるいは共に運用可能な補助プロセッサＥＤ２３（グラフィック処理装置、イメージシグナルプロセッサ、センサハブプロセッサ、コミュニケーションプロセッサなど）を含むものでもある。補助プロセッサＥＤ２３は、メインプロセッサＥＤ２１より電力を少なく使用し、特化された機能を遂行することができる。
【0104】
補助プロセッサＥＤ２３は、メインプロセッサＥＤ２１がイナクティブ状態（スリープ状態）にある間、メインプロセッサＥＤ２１の代わりを行い、またはメインプロセッサＥＤ２１がアクティブ状態（アプリケーション実行状態）にある間、メインプロセッサＥＤ２１と共に、電子装置ＥＤ０１の構成要素のうち一部構成要素（表示装置ＥＤ６０、センサモジュールＥＤ７６、通信モジュールＥＤ９０など）と係わる機能及び／または状態を制御することができる。補助プロセッサＥＤ２３（イメージシグナルプロセッサ、コミュニケーションプロセッサなど）は、機能的に関連ある他の構成要素（カメラモジュールＥＤ８０、通信モジュールＥＤ９０など）の一部として具現されもする。
【0105】
メモリＥＤ３０は、電子装置ＥＤ０１の構成要素（プロセッサＥＤ２０、センサモジュールＥＤ７６など）が必要とする多様なデータを保存することができる。該データは、例えば、ソフトウェア（プログラムＥＤ４０）など）、及びそれと係わる命令に対する入力データ及び／または出力データを含むものでもある。メモリＥＤ３０は、揮発性メモリＥＤ３２及び／または不揮発性メモリＥＤ３４を含むものでもある。
【0106】
プログラムＥＤ４０は、メモリＥＤ３０にソフトウェアとして保存され、オペレーティングシステムＥＤ４２、ミドルウェアＥＤ４４及び／またはアプリケーションＥＤ４６を含むものでもある。
【0107】
入力装置ＥＤ５０は、電子装置ＥＤ０１の構成要素（プロセッサＥＤ２０など）に使用される命令及び／またはデータを、電子装置ＥＤ０１の外部（ユーザなど）から受信することができる。入力装置ＥＤ５０は、マイク、マウス、キーボード及び／またはデジタルペン（スタイラスペンなど）を含むものでもある。
【0108】
音響出力装置ＥＤ５５は、音響信号を、電子装置ＥＤ０１の外部に出力することができる。音響出力装置ＥＤ５５は、スピーカ及び／またはレシーバを含むものでもある。該スピーカは、マルチメディア再生または録音再生のように、一般的な用途で使用され、該レシーバは、着信電話を受信するために使用されうる。該レシーバは、該スピーカの一部に結合されているか、あるいは独立した別途の装置で具現されうる。
【0109】
表示装置ＥＤ６０は、電子装置ＥＤ０１の外部に情報を視覚的に提供することができる。表示装置ＥＤ６０は、ディスプレイ、ホログラム装置またはプロジェクタ、及び当該装置を制御するための制御回路を含むものでもある。表示装置ＥＤ６０は、タッチを感知するように設定されたタッチ回路（touch circuitry）、及び／またはタッチによって生じる力の強度を測定するように設定されたセンサ回路（圧力センサなど）を含むものでもある。
【0110】
オーディオモジュールＥＤ７０は、音を電気信号に変換させるか、あるいは反対に電気信号を音に変換させることができる。オーディオモジュールＥＤ７０は、入力装置ＥＤ５０を介して音を獲得するか、あるいは音響出力装置ＥＤ５５、及び／または電子装置ＥＤ０１と直接または無線で連結された他の電子装置（電子装置ＥＤ０２など）のスピーカ及び／またはヘッドホーンを介し、音を出力することができる。
【0111】
センサモジュールＥＤ７６は、電子装置ＥＤ０１の作動状態（電力、温度など）、または外部の環境状態（ユーザ状態など）を感知し、感知された状態に対応する電気信号及び／またはデータ値を生成することができる。センサモジュールＥＤ７６は、ジェスチャセンサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、マグネチックセンサ、加速度センサ、グリップセンサ、近接センサ、カラーセンサ、ＩＲ（infrared）センサ、生体センサ、温度センサ、湿度センサ及び／または照度センサを含むものでもある。
【0112】
インターフェースＥＤ７７は、電子装置ＥＤ０１が、他の電子装置（電子装置ＥＤ０２など）と直接または無線で連結されるために使用されうる１つまたは複数の指定されたプロトコルを支援することができる。インターフェースＥＤ７７は、ＨＤＭＩ（high definition multimedia interface）、ＵＳＢ（universal serial bus）インターフェース、ＳＤカードインターフェース及び／またはオーディオインターフェースを含むものでもある。
【0113】
連結端子ＥＤ７８は、電子装置ＥＤ０１が、他の電子装置（電子装置ＥＤ０２など）と物理的に連結されうるコネクタを含むものでもある。連結端子ＥＤ７８は、ＨＤＭＩコネクタ、ＵＳＢコネクタ、ＳＤカードコネクタ及び／またはオーディオコネクタ（ヘッドホーンコネクタなど）を含むものでもある。
【0114】
ハプティックモジュールＥＤ７９は、電気的信号を、ユーザが触覚または運動感覚を介して認知することができる機械的な刺激（振動、動きなど）、または電気的な刺激に変換することができる。ハプティックモジュールＥＤ７９は、モータ、圧電素子及び／または電気刺激装置を含むものでもある。
【0115】
カメラモジュールＥＤ８０は、静止画及び動画を撮影することができる。カメラモジュールＥＤ８０は、１または複数のレンズを含むレンズアセンブリ、前述の実施形態によるイメージセンサ、イメージシグナルプロセッサ及び／またはフラッシュを含むものでもある。カメラモジュールＥＤ８０に含まれたレンズアセンブリは、イメージ撮影の対象である被写体から放出される光を収集することができる。
【0116】
電力管理モジュールＥＤ８８は、電子装置ＥＤ０１に供給される電力を管理することができる。電力管理モジュールＥＤ８８は、ＰＭＩＣ（power management integrated circuit）の一部として具現されうる。
【0117】
バッテリＥＤ８９は、電子装置ＥＤ０１の構成要素に電力を供給することができる。バッテリＥＤ８９は、再充電不可能な一次電池、再充電可能な二次電池、及び／または燃料電池を含むものでもある。
【0118】
通信モジュールＥＤ９０は、電子装置ＥＤ０１と、他の電子装置（電子装置ＥＤ０２、電子装置ＥＤ０４、サーバＥＤ０８など）との直接（有線）通信チャネル及び／または無線通信チャネルの樹立、及び樹立された通信チャネルを介する通信遂行を支援することができる。通信モジュールＥＤ９０は、プロセッサＥＤ２０（アプリケーションプロセッサなど）と独立して運用され、直接通信及び／または無線通信を支援する１または複数のコミュニケーションプロセッサを含むものでもある。通信モジュールＥＤ９０は、無線通信モジュールＥＤ９２（セルラ通信モジュール、近距離無線通信モジュール、ＧＮＳＳ（global navigation satellite systemなど）通信モジュール）及び／または有線通信モジュールＥＤ９４（ＬＡＮ（local area network）通信モジュール、電力線通信モジュールなど）を含むものでもある。それら通信モジュールのうち、当該通信モジュールは、第１ネットワークＥＤ９８（ブルートゥース（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（wireless fidelity）DirectまたはＩｒＤＡ（infrared data association）のような近距離通信ネットワーク）または第２ネットワークＥＤ９９（セルラネットワーク、インターネット、またはコンピュータネットワーク（ＬＡＮ（local area network）、ＷＡＮ（wide area network）など）のような遠距離通信ネットワーク）を介し、他の電子装置と通信することができる。そのようなさまざまな種類の通信モジュールは、１つの構成要素（単一チップなど）に統合されるか、あるいは互いに別途の複数の構成要素（複数チップ）によっても具現される。無線通信モジュールＥＤ９２は、加入者識別モジュールＥＤ９６に保存された加入者情報（国際モバイル加入者識別子（ＩＭＳＩ）など）を利用し、第１ネットワークＥＤ９８及び／または第２ネットワークＥＤ９９のような通信ネットワーク内において、電子装置ＥＤ０１を確認及び認証することができる。
【0119】
アンテナモジュールＥＤ９７は、信号及び／または電力を外部（他の電子装置など）に送信したり、外部から受信したりすることができる。アンテナは、基板（ＰＣＢ（printed circuit board）など）上に形成された導電性パターンによってなる放射体を含むものでもある。アンテナモジュールＥＤ９７は、１または複数のアンテナを含むものでもある。複数のアンテナが含まれた場合、通信モジュールＥＤ９０により、複数のアンテナのうち、第１ネットワークＥＤ９８及び／または第２ネットワークＥＤ９９のような通信ネットワークで使用される通信方式に適するアンテナが選択されうる。選択されたアンテナを介し、通信モジュールＥＤ９０と、他の電子装置との間に、信号及び／または電力が送信されたり受信されたりしうる。アンテナ以外に、他の部品（ＲＦＩＤ（radio frequency identification）など）がアンテナモジュールＥＤ９７の一部として含まれうる。
【0120】
構成要素のうち一部は、周辺機器間の通信方式（バス、ＧＰＩＯ（general purpose input and output）、ＳＰＩ（serial peripheral interface）、ＭＩＰＩ（Mobile Industry Processor Interface）など）を介して互いに連結され、信号（命令、データなど）を相互交換することができる。
【0121】
命令またはデータは、第２ネットワークＥＤ９９に連結されたサーバＥＤ０８を介し、電子装置ＥＤ０１と外部の電子装置ＥＤ０４との間において、送信または受信されうる。他の電子装置ＥＤ０２，ＥＤ０４は、電子装置ＥＤ０１と同一であるか、あるいは異なる種類の装置でもある。電子装置ＥＤ０１で実行される動作の全部または一部は、他の電子装置ＥＤ０２，ＥＤ０４，ＥＤ０８のうち１つまたは複数の装置で実行されうる。例えば、電子装置ＥＤ０１が、ある機能やサービスを遂行しなければならないとき、機能またはサービスを自主的に実行させる代わりに、１または複数の他の電子装置に、その機能またはそのサービスの一部または全体を遂行するように要請することができる。要請を受信した１または複数の他の電子装置は、該要請と係わる追加機能またはサービスを実行し、その実行結果を、電子装置ＥＤ０１に伝達することができる。そのために、クラウドコンピューティング技術、分散コンピューティング技術及び／またはクライアント・サーバコンピューティング技術が利用されうる。
【0122】
図１６は、図１５の電子装置ＥＤ０１に具備されたカメラモジュールＥＤ８０を例示するブロック図である。図１６を参照すれば、カメラモジュールＥＤ８０は、レンズアセンブリ１１１０、フラッシュ１１２０、イメージセンサ１０００、イメージスタビライザ１１４０、メモリ１１５０（バッファメモリなど）及び／またはイメージシグナルプロセッサ１１６０を含むものでもある。レンズアセンブリ１１１０は、イメージ撮影の対象である被写体から放出される光を収集することができる。カメラモジュールＥＤ８０は、複数のレンズアセンブリ１１１０を含み、そのような場合、カメラモジュールＥＤ８０は、デュアルカメラ、３６０°カメラまたは球形カメラ（spherical camera）にもなる。複数のレンズアセンブリ１１１０のうち一部は、同一レンズ属性（画角、焦点距離、自動焦点、Ｆナンバー（Ｆ number）、光学ズームなど）を有するか、あるいは他のレンズ属性を有しうる。レンズアセンブリ１１１０は、広角レンズまたは望遠レンズを含むものでもある。
【0123】
フラッシュ１１２０は、被写体から放出されたり反射されたりする光を強化するために使用される光を放出することができる。フラッシュ１１２０は、可視光または赤外線光を放出することができる。フラッシュ１１２０は、１または複数の発光ダイオード（ＲＧＢ（red-green-blue） ＬＥＤ（light-emitting diode）、white ＬＥＤ、infrared ＬＥＤ、ultraviolet ＬＥＤなど）及び／またはキセノンランプ（xenon lamp）を含むものでもある。イメージセンサ１０００は、前述の実施形態によるイメージセンサでもあり、被写体から放出されたり反射されたりし、レンズアセンブリ１１１０を介して伝達された光を電気的な信号に変換することにより、被写体に対応するイメージを獲得することができる。
【0124】
イメージスタビライザ１１４０は、カメラモジュールＥＤ８０、またはそれを含む電子装置ＥＤ０１（図１５）の動きに反応し、レンズアセンブリ１１１０に含まれた１または複数個のレンズまたはイメージセンサ１０００を、特定の方向に動かすか、あるいはイメージセンサ１０００の動作特性を制御（リードアウト（read-out）タイミングの調整など）し、動きによる否定的な影響が補償されるようにすることができる。イメージスタビライザ１１４０は、カメラモジュールＥＤ８０の内部または外部に配されたジャイロセンサ（図示せず）または加速度センサ（図示せず）を利用し、カメラモジュールＥＤ８０または電子装置ＥＤ０１の動きを感知することができる。イメージスタビライザ１１４０は、光学式に具現されもする。
【0125】
メモリ１１５０は、イメージセンサ１０００を介して獲得されたイメージの一部データまたは全体データが、次のイメージ処理作業のために保存することができる。例えば、複数のイメージが高速に獲得される場合、獲得された原本データ（Bayer-patternedデータ、高解像度データなど）は、メモリ１１５０に保存され、低解像度イメージのみをディスプレイした後、選択された（ユーザ選択など）イメージの原本データが、イメージシグナルプロセッサ１１６０に伝達されるようにするのに使用されうる。メモリ１１５０は、電子装置ＥＤ０１のメモリＥＤ３０に統合されているか、あるいは独立して運用される別途のメモリによっても構成される。
【0126】
イメージシグナルプロセッサ１１６０は、イメージセンサ１０００を介して獲得されたイメージ、またはメモリ１１５０に保存されたイメージデータにつき、イメージ処理を行うことができる。イメージ処理は、デプスマップ（depth map）生成、三次元モデリング、パノラマ生成、特徴点抽出、イメージ合成及び／またはイメージ補償（ノイズ低減、解像度調整、明るさ調整、ぼかし（blurring）、シャープニング（sharpening）、ソフトニング（softening）など）を含むものでもある。イメージシグナルプロセッサ１１６０は、カメラモジュールＥＤ８０に含まれた構成要素（イメージセンサ１０００など）に対する制御（露出時間制御またはリードアウトタイミング制御など）を行うことができる。イメージシグナルプロセッサ１１６０によって処理されたイメージは、追加処理のために、メモリ１１５０にさらに保存されるか、あるいはカメラモジュールＥＤ８０の外部構成要素（メモリＥＤ３０、表示装置ＥＤ６０、電子装置ＥＤ０２、電子装置ＥＤ０４、サーバＥＤ０８など）に提供されうる。イメージシグナルプロセッサ１１６０は、プロセッサＥＤ２０に統合されるか、あるいはプロセッサＥＤ２０と独立して運用される別途のプロセッサによっても構成される。イメージシグナルプロセッサ１１６０が、プロセッサＥＤ２０と別途のプロセッサとして構成された場合、イメージシグナルプロセッサ１１６０によって処理されたイメージは、プロセッサＥＤ２０により、追加のイメージ処理を経た後、表示装置ＥＤ６０を介して表示されうる。
【0127】
また、イメージシグナルプロセッサ１１６０は、イメージセンサのそれぞれの画素内またはサブ画素内において隣接した光感知セルから独立して、２個の出力信号を受信し、２個の出力信号の差から自動焦点信号を生成することができる。イメージシグナルプロセッサ１１６０は、自動焦点信号を基に、レンズアセンブリ１１１０の焦点が、イメージセンサの表面に正確に合うように、レンズアセンブリ１１１０を制御することができる。
【0128】
電子装置ＥＤ０１は、それぞれ異なる属性または機能を有するさらなる１つまたは複数のカメラモジュールをさらに含むものでもある。そのようなカメラモジュールも、図１６のカメラモジュールＥＤ８０と類似した構成を含むものでもあり、ここに具備されるイメージセンサは、ＣＣＤ（charge couple device）センサ及び／またはＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）センサによって具現され、ＲＧＢ（red-green-blue）センサ、ＢＷ（black and white）センサ、ＩＲセンサまたはＵＶセンサのように、属性が異なるイメージセンサのうちから選択された１または複数のセンサを含むものでもある。そのような場合、複数のカメラモジュールＥＤ８０のうち一つは、広角カメラであり、他の一つは、望遠カメラでもある。類似して、複数のカメラモジュールＥＤ８０のうち一つは前面カメラであり、他の一つは、背面カメラでもある。
【0129】
前述のメタ光学構造を具備するイメージセンサ、及びそれを含む電子装置は、図面に図示された実施形態を参照して説明されたが、それらは、例示的なものに過ぎず、当該分野において一般的知識を有する者であるならば、それらから、多様な変形、及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されなければならない。権利範囲は、前述の説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それらと同等な範囲内にある全ての差異は、権利範囲に含まれたものであると解釈されなければならないのである。
【産業上の利用可能性】
【0130】
本発明の、メタ光学構造を具備するイメージセンサ、及びそれを含む電子装置は、例えば、映像処理関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【0131】
１０００ イメージセンサ
１０１０ タイミングコントローラ
１０２０ ロウデコーダ
１０３０ 出力回路
１１００ 画素アレイ
１１１０ アクティブ画素センサ領域
１１２０ オプティカルブラック領域
１１２１ クラックストッパ
１１２２ 光遮断膜
１１２３ 青色カラーフィルタ
１１３０ 背面ビアスタック領域
１１３１ 背面ビアスタック
１１４０ コンタクトパッド領域
１１４１ コンタクトパッド
１０１０ タイミングコントローラ
１０２０ ロウデコーダ
１０３０ 出力回路
１１００ 画素アレイ
１１１０ アクティブ画素センサ領域
１１２０ オプティカルブラック領域
１１２１ クラックストッパ
１１２２ 光遮断膜
１１２３ 青色カラーフィルタ
１１３０ 背面ビアスタック領域
１１３１ 背面ビアスタック
１１４０ コンタクトパッド領域
１１４１ コンタクトパッド
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
