特許 7109518 半導体装置

(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】

(24)【登録日】2022-07-21

(45)【発行日】2022-07-29

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20220722BHJP

   H01L 31/0232 20140101ALI20220722BHJP

【ＦＩ】

H01L27/146 D

H01L31/02 D

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020190334

(22)【出願日】2020-11-16

(65)【公開番号】P2021190681

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2020-11-16

(31)【優先権主張番号】16/892,466

(32)【優先日】2020-06-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１２，Ｄｕｓｉｎｇ Ｒｄ．１， Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ，Ｈｓｉｎ－Ｃｈｕ Ｃｉｔｙ，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】とこしえ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】王 唯科

【審査官】西出 隆二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１３５７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２５３６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１８９６１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－２２１５３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６

Ｈ０１Ｌ ３１／０２３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光電変換素子を有する基板と、
前記基板上に配置され、前記光電変換素子に対応する第１の開口部を有する第１の遮光層と、
前記第１の遮光層上に配置された光透過層と、
前記光透過層に配置され、前記第１の開口部に対応する第２の開口部を有する少なくとも１つの第２の遮光層と、
前記光透過層上に配置され、前記第２の開口部に対応する集光構造とを含み、
前記基板の底面上の前記第２の開口部の正射影は、長軸対称軸と、長軸対称軸に垂直な短軸対称軸を有し、
前記短軸対称軸は、前記基板の底面上の前記第１の開口部の正射影の中心と、前記基板の底面上の前記集光構造の正射影の中心との接続線と平行である半導体装置。

【請求項2】

光電変換素子を有する基板と、
前記基板上に配置され、前記光電変換素子に対応する第１の開口部を有する第１の遮光層と、
前記第１の遮光層上に配置された光透過層と、
前記光透過層に配置され、前記第１の開口部に対応する第２の開口部を有する少なくとも１つの第２の遮光層と、
前記光透過層上に配置され、前記第２の開口部に対応する集光構造とを含み、
前記基板の底面上の前記第２の開口部の正射影は、長軸対称軸と、長軸対称軸に垂直な短軸対称軸を有し、
前記短軸対称軸は、前記基板の底面上の前記第１の開口部の正射影の中心と、前記基板の底面上の前記集光構造の正射影の中心との接続線と重なる半導体装置。

【請求項3】

前記基板の底面上の前記集光構造の正射影は円形であり、
前記基板の底面上の前記第２の開口部の正射影は楕円形であり、
前記長軸対称軸は、前記第２の開口部の正射影の長径であり、前記短軸対称軸は、前記第２の開口部の正射影の短径である請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記基板の底面上の前記集光構造の正射影は円形であり、
前記基板の底面上の前記第２の開口部の正射影は長方形である請求項２に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記基板の底面上の前記集光構造の正射影は正方形であり、
前記基板の底面上の前記第２の開口部の正射影は長方形である請求項２に記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置に関するものであり、特に、傾斜光を受光又は集光する半導体装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体装置は、様々な用途で用いることができる。例えば、近年、光電変換素子を搭載した半導体装置が指紋認証装置、顔認証装置、虹彩認証などの生体認証装置として多用されている。生体認証装置は、人固有の身体的特性（例えば、指紋、顔、虹彩など）を用いて本人を認証し、通常、携帯機器（例えば、携帯電話、タブレット、ノートパソコンなど）で用いられる。この生体認証装置のアプリケーションは、ユーザにとって安全で利便性がある。

【0003】

しかしながら、既存の生体認証装置は、あらゆる点で満足できるものではない。例えば、ユーザは、生体認証装置内の光電変換素子の反射を簡単に見ることができる。生体認証装置は、傾斜光を受光又は集光するように設計され、生体認証装置で用いられる傾斜システムは、前述の問題を解決することができるが、クロストークを引き起こす可能性もある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、傾斜光を受光又は集光し、クロストークを防止する半導体装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示のいくつかの実施形態では、半導体装置は、光透過層に配置され、開口部を有する少なくとも１つの遮光層を含む。開口部は長軸対称軸と長軸対称軸に垂直な短軸対称軸を有し、これは傾斜光を受光又は集光し、クロストークを防止するように用いられることができるため、半導体装置の光電変換素子からの画像信号の品質を向上させることができる。

【0006】

本開示のいくつかの実施形態に従って、半導体装置が提供される。半導体装置は、光電変換素子を有する基板を含む。半導体装置は、基板上に配置され、光電変換素子に対応する第１の開口部を有する第１の遮光層も含む。半導体装置は、第１の遮光層上に配置された光透過層をさらに含む。半導体装置は、光透過層に配置され、第１の開口部に対応する第２の開口部を有する少なくとも１つの第２の遮光層を含む。半導体装置は、光透過層上に配置され、第２の開口部に対応する集光構造も含む。基板の底面上の第２の開口部の正射影は、長軸対称軸と、長軸対称軸に垂直な短軸対称軸を有する。

【0007】

いくつかの他の実施形態では、短軸対称軸は、基板の底面上の第１の開口部の正射影の中心と、基板の底面上の集光構造の正射影の中心との接続線と平行である。

【0008】

いくつかの他の実施形態では、短軸対称軸は、基板の底面上の第１の開口部の正射影の中心と、基板の底面上の集光構造の正射影の中心との接続線と重なる。

【0009】

いくつかの実施形態では、基板の底面上の集光構造の正射影は円形である。

【0010】

いくつかの実施形態では、基板の底面上の第２の開口部の正射影は楕円形である。

【0011】

いくつかの実施形態では、長軸対称軸は、第２の開口部の正射影の長径であり、短軸対称軸は、第２の開口部の正射影の短径である。

【0012】

いくつかの実施形態では、基板の底面上の第２の開口部の正射影は長方形である。

【0013】

いくつかの実施形態では、基板の底面上の集光構造の正射影は正方形である。

【0014】

いくつかの実施形態では、基板の底面上の集光構造の正射影は正方形であり、基板の底面上の第２の開口部の正射影は長方形である。

【0015】

いくつかの実施形態では、基板の底面上の第２の開口部の正射影は、多角形状である。

【0016】

いくつかの実施形態では、半導体装置は、光透過層上に配置され、第２の開口部に対応する第３の開口部を有する第３の遮光層をさらに含む。

【0017】

いくつかの実施形態では、集光構造は第３の開口部を覆う。

【0018】

いくつかの実施形態では、第３の開口部は、集光構造と同じ形状を有する。

【0019】

いくつかの実施形態では、第１の遮光層と少なくとも１つの第２の遮光層との間の距離は、少なくとも１つの第２の遮光層と第３の遮光層との間の距離とは異なる。

【0020】

いくつかの実施形態では、第１の遮光層の材料は、金属を含む。

【0021】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第２の遮光層の材料は、フォトレジスト、インク、成形化合物、はんだマスク、エポキシ樹脂またはそれらの組み合わせを含む。

【0022】

いくつかの実施形態では、集光構造は、マイクロレンズ構造、マイクロピラミッド構造、マイクロ台形構造、または屈折率分布構造を含む。

【図面の簡単な説明】

【0023】

本開示の実施形態の態様は、以下の詳細な説明および添付の図面を通じて明確に理解することができる。図面は、業界の標準的な慣行に従って、さまざまな特徴が縮尺通りに描かれておらず、説明の目的でのみ使用されている。実際、さまざまな特徴の寸法は、明確に説明できるようにするために、任意に拡大または縮小されることがある。

【図1】図１は、本開示の一実施形態による、半導体装置を示す部分断面図である。

【図2】図２は、本開示の一実施形態による、基板の底面上の第１の開口部の正射影、第２の開口部の正射影、および集光構造の正射影を示す概略図である。

【図3】図３は、本開示のもう１つの実施形態による、基板の底面上の第１の開口部の正射影、第２の開口部の正射影、および集光構造の正射影を示す概略図である。

【図4】図４は、本開示のもう１つの実施形態による、基板の底面上の第１の開口部の正射影、第２の開口部の正射影、および集光構造の正射影を示す概略図である。

【図5】図５は、本開示の一実施形態による、基板の底面上の第２の開口部の正射影を示す概略図である。

【図6】図６は、本発明のもう１つの実施形態による、半導体装置を示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下の開示では、本開示の異なる特徴を実施するために、多くの異なる実施形態または実施例を提供する。本開示を簡潔に説明するために、複数の構成および配列の複数の具体例を説明する。これらはもちろん単に例示するためであり、それに限定するという意図はない。例えば、第１の特徴において、下記の開示の第２の特徴の上に形成されるということは、第１と第２の特徴が直接接触して形成される複数の実施形態を含むことができ、且つ第１と第２の特徴が直接接触しないように、付加的な特徴が第１と第２の特徴間に形成された複数の実施形態を含むこともできる。

【0025】

例示された方法の前、間、または後に追加のステップを実施することができ、例示された方法の他の実施形態では、いくつかのステップが置き換えられるかまたは省略されてもよい。

【0026】

更に(以下の詳細な説明において)、「下の方」、「下方」、「下部」、「上の方」、「上方」、「上部」およびこれらに類する語のような、空間的に相対的な用語は、図において１つの要素または特徴と別の（複数の）要素と（複数の）特徴との関係を簡潔に説明するために用いられる。空間的に相対的な用語は、図に記載された方向に加えて、使用または操作する装置の異なる方向を包含することを意図している。装置は、他に方向づけされてもよく（９０度回転、または他の方向に）、ここで用いられる空間的に相対的な記述は、同様にそれに応じて解釈され得る。

【0027】

別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本開示が属する当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。さらに、一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈における意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されない。

【0028】

本開示は、以下の例において同じ構成要素の符号または文字を繰り返し用いる可能性がある。繰り返し用いる目的は、簡易化した、明確な説明を提供するためのもので、複数の以下に説明する実施形態および／または配置の関係を限定するものではない。

【0029】

本開示の実施形態の半導体装置は、指紋認証装置などの生体認証装置として用いられることができるが、本開示はそれに限定されない。本開示の実施形態に示される半導体装置は、要件に応じて、他の適切な装置に適用されることもできる。

【0030】

図１は、本開示の一実施形態による半導体装置１００を示す部分断面図である。簡潔にするために、図１では、半導体装置１００のいくつかの構成要素が省略されている。

【0031】

図１に示すように、半導体装置１００は、基板１０を有する。いくつかの実施形態では、基板１０の材料は、元素半導体（例えば、シリコン、ゲルマニウム）、化合物半導体（例えば、炭化タンタル（ＴａＣ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、またはリン化インジウム（ＩｎＰ））、合金半導体（例えば、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、シリコンゲルマニウムカーバイド（ＳｉＧｅＣ）、ヒ化ガリウムリン化物（ＧａＡｓＰ）、またはインジウム化ガリウムリン化物（ＧａＩｎＰ））、その他の任意の半導体、またはそれらの組み合わせを用いることができるが、本開示はこれらに限定されるものではない。

【0032】

いくつかの実施形態では、基板１０は、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板を適用することができる。例えば、基板１０は、シリコンオンインシュレータ基板またはゲルマニウムオンインシュレータ基板を用いることができるが、本開示はこれらに限定されない。いくつかの実施形態では、基板１０は、半導体ウェハ（例えば、シリコンウェハ、または任意の他の適用可能な半導体ウェハ）を用いることができる。いくつかの実施形態では、基板１０は、様々な導電的構成（例えば、導電線（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｌｉｎｅｓ）またはビア）を用いることができる。例えば、導電的構成は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、それらの合金、他の適用可能な導電性材料、またはそれらの組み合わせを用いることができるが、本開示はこれらに限定されない。

【0033】

図１に示されるように、基板１０は、複数の光電変換素子１２を有する。いくつかの実施形態では、光電変換素子１２は、イオン注入プロセスおよび／または拡散プロセスなどよって形成される。例えば、光電変換素子１２は、トランジスタ、フォトダイオード、ＰＩＮダイオード、および／または発光ダイオードを形成するように構成されることができるが、本開示はこれらに限定されない。いくつかの実施形態では、光電変換素子１２はアレイ構造を形成することができるが、本開示はこれに限定されない。

【0034】

図１に示されるように、半導体装置１００は、基板１０上に配置された第１の遮光層２１を有する。図１に示されるように、第１の遮光層２１は、それぞれの光電変換素子１２に対応する複数の第１の開口部２１Ａを有する。いくつかの他の実施形態では、第１の遮光層２１の材料は、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）などの金属を用いることができるが、本開示はこれらに限定されない。いくつかの他の実施形態では、第１の遮光層２１の材料は、フォトレジスト（例えば、黒色のフォトレジスト、または透明でない他の適用可能なフォトレジスト）、インク（例えば、黒色のインク、または透明でない他の適用可能なインク）、成形化合物（例えば、黒色の成形化合物、または透明でない他の適用可能な成形化合物）、はんだマスク（例えば、黒色のはんだマスク、または透明でない他の適用可能なはんだマスク）、（黒色）エポキシ樹脂、任意の他の適用可能な材料、またはそれらの組み合わせを用いることができる。いくつかの実施形態では、第１の遮光層２１の材料は、光硬化材料、熱硬化材料、またはそれらの組み合わせを用いることができる。

【0035】

いくつかの実施形態では、第１の遮光層２１の材料は、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、液相エピタキシー（ＬＰＥ）、またはそれらの組み合わせなどの蒸着プロセスによって基板１０上に堆積されてもよいが、本開示はこれに限定されるものではない。次に、図１に示されるように、パターン化プロセスが行なわれ、第１の遮光層２１の材料をパターン化して第１の開口部２１Ａを形成する。より詳細には、第１の遮光層２１の材料の一部が、パターン化プロセスにおいて除去され、第１の開口部２１ａを形成する。いくつかの実施形態では、パターン化プロセスは、ソフトベーク、マスク位置合わせ、露光、露光後ベーク、現像、リンス、乾燥、任意の他の適用可能なプロセス、またはこれらの組み合わせを用いることができるが、本開示はこれらに限定されるものではない。

【0036】

図１に示すように、半導体装置１００は、第１の遮光層２１の上に配置された光透過層３０を有する。より詳細には、図１に示されるように、光透過層３０は、第１の遮光層２１の第１の開口部２１Ａ内に充填され、光電変換素子１２上に配置される。いくつかの実施形態では、光透過層３０の材料は、透明フォトレジスト、ポリイミド、エポキシ樹脂、任意の他の適用可能な材料、またはそれらの組み合わせを用いることができるが、本開示はこれに限定されない。いくつかの実施形態では、光透過層３０の材料は、光硬化材料、熱硬化材料、またはそれらの組み合わせを用いることができる。例えば、スピンオンコーティングプロセスが行なわれ、光透過層３０の材料を第１の遮光層２１（第１の開口部２１Ａ内）および光電変換素子１２上にコーティングして光透過層３０を形成することができるが、本開示はこれに限定されるものではない。

【0037】

図１に示すように、半導体装置１００は、光透過層３０内に配置された少なくとも１つの第２の遮光層２３を有する。図１に示すように、第２の遮光層２３は、第１の開口部２１Ａおよび光電変換素子１２に対応する複数の第２の開口部２３Ａを有する。いくつかの実施形態では、第２の開口部２３Ａの断面積２３Ｃは、第１の開口部２１Ａの断面積２１Ｃとは異なる。例えば、第２の開口部２３Ａの断面積２３Ｃは、第１の開口部２１Ａの断面積２１Ｃよりも大きく形成することができるが、本開示はこれに限定されるものではない。

【0038】

いくつかの実施形態では、第２の遮光層２３の材料は、フォトレジスト（例えば、黒色のフォトレジスト、または透明でない他の適用可能なフォトレジスト）、インク（例えば、黒色のインク、または透明でない他の適用可能なインク）、成形化合物（例えば、黒色の成形化合物、または透明でない他の適用可能な成形化合物）、はんだマスク（例えば、黒色のはんだマスク、または透明でない他の適用可能なはんだマスク）、（黒色）エポキシ樹脂、任意の他の適用可能な材料、またはそれらの組み合わせを用いることができる。いくつかの実施形態では、第２の遮光層２３の材料は、光硬化材料、熱硬化材料、またはそれらの組み合わせを用いることができる。

【0039】

いくつかの実施形態では、光透過層３０の一部は、第２の遮光層２３を形成する前に形成される。次に、第２の遮光層２３の材料は、堆積プロセスおよびパターン化プロセスによって、光透過層３０の一部に堆積されてパターン化されることができる。堆積プロセスおよびパターン化プロセスの例は、上述した第１の遮光層２１と同様であり、ここでは説明を省略する。次いで、光透過層３０のもう一部が第２の遮光層２３上に形成されて、第２の開口部２３Ａに充填され、これにより、第２の遮光層２３が光透過層３０内に配置されるが、本開示はこれに限定されない。

【0040】

図１に示すように、半導体装置１００は、光透過層３０上に配置された複数の集光構造４０を有する。図１に示されるように、集光構造４０は、第２の開口部２３Ａ、第１の開口部２１Ａ、および光電変換素子１２に対応する。いくつかの実施形態では、集光構造４０は、マイクロレンズ構造を用いることができるが、本開示はそれに限定されない。いくつかの他の実施形態では、集光構造４０は、マイクロピラミッド（ｍｉｃｒｏ－ｐｙｒａｍｉｄ）構造、マイクロ台形（ｍｉｃｒｏ－ｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌ）構造、または屈折率分布（ｇｒａｄｉｅｎｔ－ｉｎｄｅｘ）構造を用いることができる。

【0041】

いくつかの実施形態では、半導体装置１００は傾斜システムと呼ばれる。即ち、半導体装置１００は、傾斜光（例えば、３０～５０度の入射角の光線）を受光又は集光するように用いられる。これにより、半導体装置（生体認証装置）１００内の光電変換素子１２の反射がユーザに見えにくくなる。

【0042】

また、半導体装置１００内の第２の遮光層２３の第２の開口部２３Ａの形状は、従来の半導体装置（生体認証装置）の一般的な開口部と比べ、異なる形状とされる。本開示のいくつかの実施形態では、第２の開口部２３Ａは、長軸対称軸と、長軸対称軸に垂直な短軸対称軸とを有する。これは図２を参照してより詳細に後述する。

【0043】

図２は、本開示の一実施形態による基板１０の底面１０Ｂ上の第１の開口部２１Ａの正射影２１Ｐ、第２の開口部２３Ａの正射影２３Ｐ、および集光構造４０の正射影４０Ｐを示す概略図である。図１および図２に示すように、いくつかの実施形態では、基板１０の底面１０Ｂ上の第２の開口部２３Ａの正射影２３Ｐは、長軸対称軸２３Ｌと、長軸対称軸２３Ｌに垂直な短軸対称軸２３Ｓとを有する。基板１０の底面１０Ｂ上の第２の開口部２３Ａの正射影２３Ｐは、図２に示すように例えば楕円形であるが、本開示はこれに限定されない。

【0044】

さらに、いくつかの実施形態では、短軸対称軸２３Ｓは、基板１０の底面１０Ｂ上の第１の開口部２１Ａの正射影２１Ｐの中心と、基板１０の底面１０Ｂ上の集光構造４０の正射影４０Ｐの中心との接続線Ｌと平行である。より詳細には、基板１０の底面１０Ｂ上の第２の開口部２３Ａの正射影２３Ｐの短軸対称軸２３Ｓは、接続線Ｌと重なることができる。換言すれば、短軸対称軸２３Ｓの延長線は、基板１０の底面１０Ｂ上の第１の開口部２１Ａの正射影２１Ｐの中心と、基板１０の底面１０Ｂ上の集光構造４０の正射影４０Ｐの中心とを通過する。

【0045】

図２に示されるように、いくつかの実施形態では、基板１０の底面１０Ｂ上の集光構造４０の正射影４０Ｐは円形であり、基板１０の底面１０Ｂ上の第２の開口部２３Ａの正射影２３Ｐは楕円形であり、基板１０の底面１０Ｂ上の第１の開口部２１Ａの正射影２１Ｐは円形である。即ち、長軸対称軸２３Ｌは、第２の開口部２３Ａの正射影２３Ｐの長径（ｍａｊｏｒ ａｘｉｓ）であり、短軸対称軸２３Ｓは、第２の開口部２３Ａの正射影２３Ｐの短径（ｍｉｎｏｒ ａｘｉｓ）であるが、本開示はこれに限定されない。

【0046】

図３は、本開示のもう１つの実施形態による、基板１０の底面１０Ｂ上の第１の開口部２１Ａの正射影２１’Ｐ、第２の開口部２３Ａの正射影２３’Ｐ、および集光構造４０の正射影４０’Ｐを示す概略図である。同様に、図1および図３に示すように、いくつかの実施形態では、基板１０の底面１０Ｂ上の第２の開口部２３Ａの正射影２３’Ｐは、長軸対称軸２３’Ｌと、長軸対称軸２３’Ｌに垂直な短軸対称軸２３’Ｓとを有する。

【0047】

図３に示されるように、いくつかの実施形態では、基板１０の底面１０Ｂ上の集光構造４０の正射影４０’Ｐは正方形であり、基板１０の底面１０Ｂ上の第２の開口部２３Ａの正射影２３’Ｐは長方形であり、基板１０の底面１０Ｂ上の第１の開口部２１Ａの正射影２１’Ｐは正方形であるが、本開示はこれに限定されない。

【0048】

基板１０の底面１０Ｂ上の集光構造４０の正射影は、前述の実施形態での基板１０の底面１０Ｂ上の第１の開口部２１Ａの正射影と同じ形状を有するが、本開示はこれに限定されない。図４は、本開示のもう１つの実施形態による、基板１０の底面１０Ｂ上の第１の開口部２１Ａの正射影２１’Ｐ、第２の開口部２３Ａの正射影２３’Ｐ、および集光構造４０の正射影４０’Ｐを示す概略図である。

【0049】

図４に示されるように、いくつかの実施形態では、基板１０の底面１０Ｂ上の集光構造４０の正射影４０Ｐは円形であり、基板１０の底面１０Ｂ上の第２の開口部２３Ａの正射影２３’Ｐは長方形であり、基板１０の底面１０Ｂ上の第１の開口部２１Ａの正射影２１’Ｐは正方形であるが、本開示はこれに限定されない。

【0050】

本開示のいくつかの他の実施形態では、半導体装置１００の第２の遮光層２３の第２の開口部２３Ａは、他の形状を有する。図５は、本開示の一実施形態による、基板１０の底面１０Ｂ上の第２の開口部２３Ａの正射影２３”Ｐを示す概略図である。同様に、図１および図５に示すように、いくつかの実施形態では、基板１０の底面１０Ｂ上の第２の開口部２３Ａの正射影２３”Ｐは、長軸対称軸２３”Ｌと、長軸対称軸２３”Ｌに垂直な短軸対称軸２３”Ｓとを有する。

【0051】

図５に示されるように、基板１０の底面１０Ｂ上の第２の開口部２３Ａの正射影２３”Ｐは多角形状であるが、本開示はこれに限定されない。

【0052】

本開示の実施形態における第２の遮光層２３の第２の開口部２３Ａ（または基板１０の底面１０Ｂ上の第２の開口部２３Ａの正射影）は、長軸対称軸と、長軸対称軸に垂直な短軸対称軸とを有し、これは傾斜光を受光又は集光し、クロストークを防止するように用いられ。これにより、半導体装置１００の光電変換素子１２からの画像信号の品質を向上させることができる。

【0053】

図６は、本発明のもう1つの実施形態による半導体装置１０２を示す部分断面図である。簡潔にするために、図６では、半導体装置１０２のいくつかの構成要素が省略されている。

【0054】

図６に示すように、半導体装置１０２は、図１に示される半導体装置１００と同様の構造を有する。異なる点は、図６に示された半導体装置１０２は、光透過層３０上に配置された第３の遮光層２５をさらに有することである。図６に示されるように、第３の遮光層２５は、第２の開口部２３Ａ、第１の開口部２１Ａ、および光電変換素子１２に対応する複数の第３の開口部２５Ａを有する。

【0055】

いくつかの実施形態では、第３の遮光層２５の材料は、第２の遮光層２３の材料と同様であり、第３の遮光層２５および第３の開口部２５Ａの形成方法は、上述の第２の遮光層２３および第２の開口部２３Ａの形成方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0056】

図６に示されるように、いくつかの実施形態では、集光構造４０は、第３の遮光層２５の第３の開口部２５Ａを覆う。例えば、第３の開口部２５Ａは、例えば集光構造４０と同じ形状に形成されるが、本開示はこれに限定されない。

【0057】

いくつかの実施形態では、第１の遮光層２１と第２の遮光層２３との間の距離Ｄ１は、第２の遮光層２３と第３の遮光層２５との間の距離Ｄ２とは異なるように形成されるが、本開示はこれに限定されない。いくつかの他の実施形態では、第１の遮光層２１と第２の遮光層２３との間の距離Ｄ１は、第２の遮光層２３と第３の遮光層２５との間の距離Ｄ２と同じであってもよく、これは、実際の必要性に応じて調整される。

【0058】

同様に、図６の実施形態では、半導体装置１０２の第２の遮光層２３の第２の開口部２３Ａは、長軸対称軸と、長軸対称軸に垂直な短軸対称軸とを有する。即ち、基板１０の底面１０Ｂ上の第２の開口部２３Ａの正射影は、図２に示された正射影２３Ｐ、図３と図４に示された正射影２３’Ｐ、図５に示された正射影２３”Ｐのように示されることができるが、本開示はこれらに限定されない。

【0059】

要約すると、本発明の実施形態における半導体装置の中間遮光層（例えば、第２の遮光層２３）の開口部（または基板の底面上の開口部の正射影）は、長軸対称軸と、長軸対称軸に垂直な短軸対称軸を有し、これは傾斜光を受光又は集光し、クロストークを防止するように用いられる。これにより、半導体装置の光電変換素子からの画像信号の品質を向上させることができる。

【0060】

前述の内容は、当業者が本開示の態様をよりよく理解できるように、いくつかの実施形態の特徴を概説している。当業者は、同じ目的を実行するため、および／または本明細書に導入される実施形態の同じ利点を達成するための他のプロセスおよび構造を設計または修正するための基礎として本開示を容易に使用できることを理解できるであろう。当業者はまた、そのような同等の構造が本開示の精神および範囲から逸脱せず、且つそれらは、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書で様々な変更、置換、および代替を行うことができることを理解するべきである。従って、保護の範囲は請求項を通じて決定される必要がある。さらに、本開示のいくつかの実施形態が上記に開示されているが、それらは、本開示の範囲を限定することを意図していない。

【0061】

本明細書全体にわたる特徴、利点、または同様の用語への言及は、本開示で実現され得る全ての特徴および利点が、本開示の任意の単一の実施形態で実現されるべきまたは実現され得ることを意味するのではない。むしろ、特徴および利点に言及する用語は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、利点、または特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味すると理解される。従って、本明細書全体にわたる特徴および利点、ならびに類似の用語の議論は、必ずしもそうではないが、同じ実施形態を指すことがある。

【0062】

さらに、１つまたは複数の実施形態では、本開示の説明された特徴、利点、および特性は、任意の適切な方法で組み合わせてもよい。当業者は、本明細書の説明に基づいて、特定の実施形態の１つまたは複数の特定の特徴または利点なしに本開示を実施できることを認識するであろう。他の例では、本開示の全ての実施形態に存在しない可能性がある、追加の特徴および利点が特定の実施形態において認識され得る。

【符号の説明】

【0063】

１００、１０２ 半導体装置
１０ 基板
１０Ｂ 底面
１２ 光電変換素子
２１ 第１の遮光層
２１Ａ 第１の開口部
２１Ｃ 第１の開口部の断面積
２１Ｐ、２１’Ｐ 正射影
２３ 第２の遮光層
２３Ａ 第２の開口部
２３Ｃ 第２の開口部の断面積
２３Ｌ、２３’Ｌ、２３”Ｌ 長軸対称軸
２３Ｐ、２３’Ｐ、２３”Ｐ 正射影
２３Ｓ、２３’Ｓ、２３”Ｓ 短軸対称軸
２５ 第３の遮光層
２５Ａ 第３の開口部
３０ 光透過層
４０ 集光構造
４０Ｐ、４０’Ｐ 正射影
Ｄ１ 第１の遮光層と第２の遮光層の距離
Ｄ２ 第２の遮光層と第３の遮光層の距離
Ｌ 接続線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】