(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】2022-10-28
(45)【発行日】2022-11-08
(54)【発明の名称】固体撮像素子
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20221031BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 D
H01L27/146 A
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2020197265
(22)【出願日】2020-11-27
(65)【公開番号】P2021180299
(43)【公開日】2021-11-18
【審査請求日】2020-11-27
(31)【優先権主張番号】16/872,605
(32)【優先日】2020-05-12
(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】林 綺涵
【審査官】脇水 佳弘
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／０７３３２１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１３－５１０４２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１３４７８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－８８４５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００２７８２９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２７／１４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の領域と、前記第１の領域を囲む第２の領域とを有する固体撮像素子であって、複数の光電変換素子を有する基板、
前記基板上に配置され、前記複数の光電変換素子に対応する複数のカラーフィルタセグメントを含むカラーフィルタ層、および
前記カラーフィルタ層の上に配置され、導波路パーティショングリッドと、前記導波路パーティショングリッドの空間内の導波路材料と、前記導波路パーティショングリッドおよび前記導波路材料上の反射防止膜とを含む光導波路層を含み、
前記導波路パーティショングリッドの上部の幅は、前記導波路パーティショングリッドの底部の幅よりも大きく、
前記導波路パーティショングリッドは、前記第１の領域の第１の導波路部と、前記第２の領域の前記第１の導波路部に対応する第２の導波路部とを有し、
前記複数のカラーフィルタセグメントは、赤、緑、及び青のうち少なくとも１つの色のカラーフィルタセグメントを含み、
前記第２の領域の前記複数のカラーフィルタセグメントにそれぞれ対応する前記導波路材料の上面は、前記第２の領域の前記複数のカラーフィルタセグメントと同じ色である、前記第１の領域の前記複数のカラーフィルタセグメントにそれぞれ対応する前記導波路材料の上面より小さい固体撮像素子。
【請求項2】
前記第２の導波路部の上部の第２の導波路幅は、前記第１の導波路部の上部の第１の導波路幅より大きく、且つ前記第２の導波路幅と前記第１の導波路幅との比は、１．０５～１．３である請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項3】
前記複数のカラーフィルタセグメントは、複数の赤色カラーフィルタセグメントと、複数の緑色カラーフィルタセグメントおよび／または青色カラーフィルタセグメントとを含み、前記第１の導波路部および前記第２の導波路部は、前記複数の赤色カラーフィルタセグメントに対応する空間を囲み、且つ前記第２の領域では、前記複数の赤色カラーフィルタセグメントのそれぞれに対応する前記導波路材料の上面は、前記複数の緑色カラーフィルタセグメントおよび／または青色カラーフィルタセグメントのそれぞれに対応する導波路材料の上面よりも小さい請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項4】
前記複数の光電変換素子は、複数の正常画素と、前記複数の正常画素に囲まれた複数の位相検出オートフォーカス画素とに配置され、前記複数の位相検出オートフォーカス画素のそれぞれは、前記複数の光電変換素子の少なくとも２つに対応し、
前記複数の正常画素のそれぞれは、前記複数の光電変換素子の１つに対応する請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項5】
第１の領域と、前記第１の領域を囲む第２の領域とを有する固体撮像素子であって、複数の光電変換素子を有する基板、
前記基板上に配置され、前記複数の光電変換素子に対応する複数のカラーフィルタセグメントを含むカラーフィルタ層、および
前記カラーフィルタ層の上に配置され、導波路パーティショングリッドと、前記導波路パーティショングリッドの空間内の導波路材料と、前記導波路パーティショングリッドおよび前記導波路材料上の反射防止膜とを含む光導波路層を含み、
前記導波路パーティショングリッドの上部の幅は、前記導波路パーティショングリッドの底部の幅よりも大きく、
前記複数の光電変換素子は、複数の正常画素と、前記複数の正常画素に囲まれた複数の位相検出オートフォーカス画素とに配置され、
前記複数の位相検出オートフォーカス画素のそれぞれは、前記複数の光電変換素子の少なくとも２つに対応し、
前記複数の正常画素のそれぞれは、前記複数の光電変換素子の１つに対応し、
前記カラーフィルタ層は、前記複数のカラーフィルタセグメントの間に配置された金属グリッドをさらに含み、
前記金属グリッドは、前記第１の領域内に第１の金属部を有し、前記第２の領域内に前記第１の金属部に対応する第２の金属部を有し、
前記第２の金属部の第２の金属幅は、前記第１の金属部の第１の金属幅より大きく、
前記第２の金属幅と前記第１の金属幅の比は、１．２～１．７５の範囲内である固体撮像素子。
【請求項6】
前記第１の金属部および前記第２の金属部は、前記複数の位相検出オートフォーカス画素の１つと、前記複数の位相検出オートフォーカス画素の１つを囲む前記複数の正常画素との間の空間に対応し、前記複数のカラーフィルタセグメントは、前記正常画素の前記第２の金属部の一部を覆う請求項５に記載の固体撮像素子。
【請求項7】
前記第１の金属部および前記第２の金属部は、前記複数の位相検出オートフォーカス画素の１つと、前記複数の位相検出オートフォーカス画素の１つを囲む前記複数の正常画素との間の空間に対応し、前記カラーフィルタ層は、前記複数のカラーフィルタセグメントの間と、前記金属グリッド上に配置されたカラーフィルタパーティショングリッドをさらに含み、
前記カラーフィルタパーティショングリッドは、前記第２の金属部の前記第２の金属幅よりも小さいグリッド幅を有する請求項５に記載の固体撮像素子。
【請求項8】
前記導波路パーティショングリッドは、前記第１の領域内の第１の導波路部と、前記第２の領域内の前記第１の導波路部に対応する第２の導波路部とを有し、且つ前記第２の導波路部の上部の第２の導波路幅は、前記第１の導波路部の上部の第１の導波路幅よりも大きい請求項４に記載の固体撮像素子。
【請求項9】
第１の領域と、前記第１の領域を囲む第２の領域とを有する固体撮像素子であって、複数の光電変換素子を有する基板、
前記基板上に配置され、前記複数の光電変換素子に対応する複数のカラーフィルタセグメントを含むカラーフィルタ層、および
前記カラーフィルタ層の上に配置され、導波路パーティショングリッドと、前記導波路パーティショングリッドの空間内の導波路材料と、前記導波路パーティショングリッドおよび前記導波路材料上の反射防止膜とを含む光導波路層を含み、
前記導波路パーティショングリッドの上部の幅は、前記導波路パーティショングリッドの底部の幅よりも大きく、
前記複数の光電変換素子は、複数の正常画素と、前記複数の正常画素に囲まれた複数の位相検出オートフォーカス画素とに配置され、
前記複数の位相検出オートフォーカス画素のそれぞれは、前記複数の光電変換素子の少なくとも２つに対応し、
前記複数の正常画素のそれぞれは、前記複数の光電変換素子の１つに対応し、
前記導波路パーティショングリッドは、前記第１の領域内の第１の導波路部と、前記第２の領域内の前記第１の導波路部に対応する第２の導波路部とを有し、且つ前記第２の導波路部の上部の第２の導波路幅は、前記第１の導波路部の上部の第１の導波路幅よりも大きく、
前記第１の導波路部および前記第２の導波路部は、前記複数の位相検出オートフォーカス画素の１つと、前記複数の位相検出オートフォーカス画素の１つを囲む前記複数の正常画素との間の空間に対応し、
前記カラーフィルタ層は、前記複数のカラーフィルタセグメントの間に配置されたカラーフィルタパーティショングリッドをさらに含み、
前記複数の光電変換素子は、前記複数の正常画素によって前記複数の位相検出オートフォーカス画素から分離された複数の追加の正常画素にさらに配置され、且つ前記複数の正常画素の１つに対応する前記導波路材料の上面は、前記第２の領域内の前記複数の追加の正常画素の１つに対応する前記導波路材料の上面よりも小さい固体撮像素子。
【請求項10】
第１の領域と、前記第１の領域を囲む第２の領域とを有する固体撮像素子であって、複数の光電変換素子を有する基板、
前記基板上に配置され、前記複数の光電変換素子に対応する複数のカラーフィルタセグメントを含むカラーフィルタ層、および
前記カラーフィルタ層の上に配置され、導波路パーティショングリッドと、前記導波路パーティショングリッドの空間内の導波路材料と、前記導波路パーティショングリッドおよび前記導波路材料上の反射防止膜とを含む光導波路層を含み、
前記導波路パーティショングリッドの上部の幅は、前記導波路パーティショングリッドの底部の幅よりも大きく、
前記複数の光電変換素子は、複数の正常画素と、前記複数の正常画素に囲まれた複数の位相検出オートフォーカス画素とに配置され、
前記複数の位相検出オートフォーカス画素のそれぞれは、前記複数の光電変換素子の少なくとも２つに対応し、
前記複数の正常画素のそれぞれは、前記複数の光電変換素子の１つに対応し、
前記カラーフィルタ層は、前記カラーフィルタセグメントの間に配置されたカラーフィルタパーティショングリッドをさらに含み、
前記カラーフィルタパーティショングリッドは、前記第１の領域内に第１のカラー部を有し、前記第２の領域内に前記第１のカラー部に対応する第２のカラー部を有し、
前記第２のカラー部の底部の第２のカラー幅は、前記第１のカラー部の底部の第１のカラー幅よりも小さい固体撮像素子。
【請求項11】
前記第１のカラー部および前記第２のカラー部は、前記複数の位相検出オートフォーカス画素の１つと、前記複数の位相検出オートフォーカス画素の１つを囲む前記複数の正常画素との間の空間に対応し、前記第２のカラー部によって囲まれた前記複数のカラーフィルタセグメントの１つの底面は、前記第１のカラー部によって囲まれた前記複数のカラーフィルタセグメントのもう１つの底面よりも大きい請求項１０に記載の固体撮像素子。
【請求項12】
前記導波路パーティショングリッドは、前記第１の領域内の第１の導波路部と、前記第２の領域内の前記第１の導波路部に対応する第２の導波路部とを有し、且つ前記第１の導波路部の上部の第１の導波路幅は、前記第２の導波路部の上部の第２の導波路幅よりも大きく、前記第１の導波路部によって囲まれた前記導波路材料の上面は、前記第２の導波路部によって囲まれた前記導波路材料の上面よりも小さい請求項４に記載の固体撮像素子。
【請求項13】
空間内の前記導波路材料は、長方形、三角形、弧形、またはそれらの組み合わせを含むプロファイルを有する請求項１に記載の固体撮像素子。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像素子に関するものであり、特に、可変幅を有する導波路パーティショングリッドを含む固体撮像素子に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサおよび相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサなどの固体撮像素子は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどのさまざまな撮像装置に広く用いられている。これらの固体撮像素子では、光検出部が複数の画素のそれぞれに形成されており、信号電荷が光検出部で受光した光量に応じて発生する。また、光検出部で発生した信号電荷は、伝送されて増幅され、これにより画像信号を得る。
【0003】
近年、画素数を増加させて高解像度の画像を提供するために、ＣＭＯＳイメージセンサに代表される固体撮像素子の画素サイズを小さくする傾向にある。しかしながら、画素サイズの縮小が進む一方で、固体撮像素子の設計および製造には依然として様々な課題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
可変幅を有する導波路パーティショングリッドを含む固体撮像素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
固体撮像素子のエッジ領域または周辺領域内（または近傍）では、固体撮像素子に照射される入射光は、斜めになる可能性があり、且つ光電変換素子の感度は、異なるカラーフィルタセグメントの異なる屈折率により、不均一になる可能性がある。本発明の実施形態では、固体撮像素子は、異なるグリッド幅を有する導波路パーティショングリッドを含み、これにより、固体撮像素子のエッジ領域または周辺領域内の画素感度の均一性を高めることができる。
【0006】
いくつかの実施形態によれば、第１の領域と、第１の領域を囲む第２の領域とを有する固体撮像素子が提供される。固体撮像素子は、複数の光電変換素子を有する基板を含む。固体撮像素子は、基板上に配置されたカラーフィルタ層も含む。カラーフィルタ層は、複数の光電変換素子に対応する複数のカラーフィルタセグメントを含む。本発明の固体撮像素子は、カラーフィルタ層の上に光導波路層をさらに含む。光導波路層は、導波路パーティショングリッドと、導波路パーティショングリッドの空間内の導波路材料と、導波路パーティショングリッドおよび導波路材料上の反射防止膜とを含む。導波路パーティショングリッドの上部の幅は、導波路パーティショングリッドの底部の幅よりも大きい。
【発明の効果】
【0007】
本発明のよれば、固体撮像素子のエッジ領域または周辺領域内の画素感度の均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本発明は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を通じて、より完全に理解することができる。業界標準の慣行に従って、さまざまな特徴が縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。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、任意に増加または減少されることがある。
【発明を実施するための形態】
【0009】
次の開示では、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、複数の要素および複数の配列の特定の実施形態が以下に述べられる。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、下記の開示の第２の特徴の上方、または上への第１の特徴の形成は、第１と第２の特徴が直接接触で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の特徴が直接接触でないように、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。
【0010】
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ることがあることを理解されたい。
【0011】
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の関係を別の（複数の）要素と（複数の）特徴で記述するための説明を簡潔に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。
【0012】
本開示では、「約」、「およそ」、および「実質的に」という用語は、一般的に、所定値の＋／－２０％を意味し、より一般的に、所定値の＋／－１０％を意味し、より一般的に、所定値の＋／－５％を意味し、より一般的に、所定値の＋／－３％を意味し、より一般的に、所定値の＋／－２％を意味し、より一般的に、所定値の＋／－１％を意味し、さらにより一般的に、所定値の＋／－０．５％を意味する。本開示の所定値は、近似値である。即ち、「約」、「およそ」、および「実質的に」という用語の具体的な説明がないとき、所定値は、「約」、「およそ」、および「実質的に」の意味を含む。
【0013】
特に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的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。
【0014】
また、本開示は、複数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、複数の以下に討論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。
【0015】
固体撮像素子では、入射光は、画素アレイの中央領域に放射される入射光の法線角度よりも大きい斜めの角度で、画素アレイのエッジ（周辺領域）に放射される。入射光の角度は、固体撮像素子の受光面の法線から決定される。例えば、画素アレイのエッジ（周辺領域）に照射される入射光の傾斜角度は、約＋／－２０度から約＋／－４０度であることができ、画素アレイの中央領域に照射される入射光の法線角度は、約０度であることができる。
【0016】
固体撮像装置は、受光ユニットに入射する光の方向により、大きく２つのグループに分類される。１つは、読み取り回路の配線層が形成されている基板の表面に入射する受光する表面照射型（ＦＳＩ）撮像素子である。もう１つは、配線層が形成されていない基板の裏面に入射する光を受光する裏面照射型（ＢＳＩ）撮像素子である。カラー画像を撮像するために、ＦＳＩおよびＢＳＩ撮像素子にカラーフィルタが提供される。ＦＳＩおよびＢＳＩ撮像素子は、通常、画素間の光を遮断して混色を防ぐ遮光グリッド構造を有する。
【0017】
図１は、本発明の実施形態による固体撮像素子１００を示す上面図である。図１に示すように、領域ＲＯＩ－1は固体撮像素子１００の中央領域を表し、領域ＲＯＩ－３は固体撮像素子１００のエッジ領域（周辺領域）を表し、領域ＲＯＩ－２は領域ＲＯＩ－１と領域ＲＯＩ－３との間の領域を表している。図１は、固体撮像素子１００の領域ＲＯＩ－１、領域ＲＯＩ－２、および領域ＲＯＩ－３の相対位置を示している。領域ＲＯＩ－１、領域ＲＯＩ－２、および領域ＲＯＩ－３の相対位置は、以下の図においても適用され得ることに留意すべきである。
【0018】
図２Ａは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子２００の領域ＲＯＩ―１を示す部分平面図である。図２Ｂは、本発明の実施形態による固体撮像素子２００の領域ＲＯＩ－２を示す部分平面図である。図２Ｃは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子２００の領域ＲＯＩ－３を示す部分平面図である。図３Ａは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子２００の領域ＲＯＩ－１を示す部分断面図である。図３Ｂは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子２００の領域ＲＯＩ－２を示す部分断面図である。図３Ｃは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子の領域ＲＯＩ－３を示す部分断面図である。
【0019】
この実施形態では、図３Ａは、図２Ａに示された線Ａ－Ａ’または線Ｂ－Ｂ’に沿った固体撮像素子２００の領域ＲＯＩ－１の断面図であることができる。同様に、図３Ｂは、図２Ｂに示された線Ｃ－Ｃ’または線Ｄ－Ｄ’に沿った固体撮像素子２００の領域ＲＯＩ－２の断面図であることができ、同様に、図３Ｃは、図２Ｃに示された線Ｅ－Ｅ’または線Ｆ－Ｆ’に沿った固体撮像素子２００の領域ＲＯＩ－３の断面図であることができる。図２Ａ～図３Ｃの領域ＲＯＩ－１、領域ＲＯＩ－２、および領域ＲＯＩ－３の相対的な位置は、図１を参照することもできる。図２Ａ～図３Ｃでは、簡潔にするために、固体撮像素子２００のいくつかの構成要素が省略されてもよいことに留意すべきである。
【0020】
いくつかの本実施形態では、固体撮像素子２００は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサまたは電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサで形成されることができるが、本開示はそれに限定されない。図２に示すように、図３Ａから図３Ｃを参照すると、固体撮像デバイス２００は、例えば、ウェハまたはチップであり得る基板１０１を含むが、本開示はそれに限定されない。図３Ａ～３Ｃに示されるように、固体撮像素子２００は、例えばウェハやチップなどの基板１０１を含むが、本開示はそれに限定されない。基板１０１は、表面１０１Ｆと、表面１０１Ｆの反対側の裏面１０１Ｂとを有する。複数の光電変換素子１０３（例えば、フォトダイオード）が基板１０１に形成されることができる。
【0021】
図３Ａ～図３Ｃに示すように、基板１０１は、複数の光電変換素子１０３を有する。基板１０１内の光電変換素子１０３は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）領域またはディープトレンチアイソレーション領域などの分離構造（図示せず）によって互いに分離されることができる。分離構造は、エッチングプロセスを用いて、基板１０１にトレンチを形成し、トレンチを絶縁材料または誘電体材料で充填して形成されることができる。本実施形態の固体撮像素子の図は、いくつかの画素を示しているが、実際には、固体撮像素子は、画素アレイに数百万以上の画素を有する。
【0022】
いくつかの本実施形態では、光電変換素子１０３が基板１０１の裏面１０１ｂに形成され、配線層１０５が基板１０１の表面１０１ｆに形成されているが、本実施形態はそれに限定されない。配線層１０５は、複数の誘電体層に埋め込まれた複数の導電線およびビアを含む相互接続構造でもよく、固体撮像装置２００に必要な様々な電気回路をさらに含むことができる。入射光は、裏面１０１Ｂ側に照射され、光電変換素子１０３で受光される。図３Ａ～図３Ｃに示される固体撮像素子２００は、裏面照射型（ＢＳＩ）撮像素子と称されるが、本実施形態はそれに限定されない。他の実施形態では、固体撮像素子２００は、表面照射型（ＦＳＩ）撮像装置であることができる。図３Ａ～図３Ｃに示される基板１０１および配線層１０５は、ＦＳＩ撮像素子では、反転されればよい。ＦＳＩ撮像素子では、入射光は、表面１０１Ｆ側に照射され、配線層１０５を通過した後、基板１０１の裏面１０１Ｂに形成された光電変換素子１０３で受光される。
【0023】
図３Ａ～図３Ｃに示されるように、いくつかの本実施形態では、固体撮像素子２００は、基板１０１の裏面１０１Ｂに形成され、光電変換素子１０３を覆う高誘電率（高κ）膜１０７を含むこともできる。高κ膜１０７の材料は、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ハフニウムタンタル（ＨｆＴａＯ）、酸化ハフニウムチタン（ＨｆＴｉＯ）、酸化ハフニウムジルコニウム（ＨｆＺｒＯ）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、他の好適な高κ膜誘電体材料のいずれか一種、またはそれらの２種以上を組み合わせたものを含むことができるが、本実施形態はそれらに限定されない。高κ膜１０７は、堆積プロセスにより形成されてもよい。堆積プロセスは、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、または他の堆積技術である。高κ膜１０７は、高屈折率および光吸収能力を有することができる。
【0024】
いくつかの本実施形態では、固体撮像素子２００は、高κ膜１０７上に形成されたバッファ層１０９をさらに含むことができる。バッファ層１０９の材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、他の適切な絶縁材料のいずれか一種、またはそれらの２種以上を組み合わせたものを含むことができるが、本開示はそれに限定されない。バッファ層１０９は、堆積プロセスによって形成されてもよい。堆積プロセスは、例えば、スピンオンコーティング、化学気相成長、流動性化学気相堆積（ＦＣＶＤ）、プラズマ強化化学気相堆積、物理気相堆積（ＰＶＤ）、または別の堆積技術である。
【0025】
図３Ａ～図３Ｃに示すように、固体撮像素子２００は、基板１０１上および光電変換素子１０３の上方に配置されたカラーフィルタ層１２０を含む。より詳細には、カラーフィルタ層１２０は、図３Ａ～図３Ｃに示されるように、バッファ層１０９上に形成された金属グリッド１１１を含むが、本実施形態はそれに限定されない。本実施形態では、金属グリッド１１１の材料は、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、金属窒化物（例えば、窒化チタン（ＴｉＮ））、他の適切な材料のいずれか一種、またはそれらの２種以上を組み合わせたものを含むことができるが、本実施形態は、それに限定されない。金属グリッド１１１は、バッファ層１０９上に金属層を堆積させ、次いでフォトリソグラフィおよびエッチングプロセスを用いて金属層をパターニングしてグリッド構造によって形成できるが、本実施形態はそれに限定されない。
【0026】
図３Ａ～図３Ｃに示すように、カラーフィルタ層１２０は、カラーフィルタパーティショングリッド（ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｇｒｉｄ）１１３Ｂおよび複数のカラーフィルタセグメント１１５も含む。カラーフィルタセグメント１１５は、光電変換素子１０３に対応し、カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂは、カラーフィルタセグメント１１５の間、および金属グリッド１１１上に配置される。本実施形態では、金属グリッド１１１、カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂ、およびカラーフィルタセグメント１１５は、総称してカラーフィルタ層１２０と呼ばれることがある。特に、カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂは、金属グリッド１１１の少なくとも一部の上に形成されて覆うことができ、カラーフィルタセグメント１１５は、カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂのそれぞれの空間に配置されることができる。カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂの材料は、約１．０～約１．９９の範囲の低屈折率を有する透明な誘電体材料を含むことができ、カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂの屈折率は、カラーフィルタセグメント１１５の屈折率より低くてもよいが、本実施形態はそれに限定されない。各カラーフィルタセグメント１１５は、１つのそれぞれの光電変換素子１０３に対応することができるが、本開示はそれに限定されない。
【0027】
さらに、いくつかの本実施形態では、カラーフィルタセグメント１１５は、図３Ａ～図３Ｃに示すように、適切な配置で配列された赤色（Ｒ）カラーフィルタセグメント１１５Ｒおよび緑色（Ｇ）／青色（Ｂ）カラーフィルタセグメント１１５ＧＢを含むことができる。他の実施形態では、カラーフィルタセグメント１１５は、適切な配置で赤色、緑色、および青色のカラーフィルタセグメントと共に配列された白（Ｗ）または他のカラーフィルタセグメントをさらに含むことができる。カラーフィルタセグメント１１５は、カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂの上面と同じ高さの上面を有することができるが、本開示はそれに限定されない。
【0028】
図３Ａ～図３Ｂに示されるように、固体撮像素子２００は、カラーフィルタ層１２０の上に光導波路層１３０をさらに含む。図３Ａ～図３Ｃに示されるように、光導波路層１３０は、導波路パーティショングリッド１２３Ａと、導波路パーティショングリッド１２３Ａの空間内（および光電変換素子１０３の上方）に配置された導波路材料（導波路コア部）１２１と、導波路パーティショングリッド１２３Ａおよび導波路材料１２１上の反射防止膜１２３Ｂとを含む。より詳細には、図３Ａ～図３Ｃに示すように、導波路パーティショングリッド１２３Ａは、カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂに対応するように配置され、導波路材料１２１および導波路パーティショングリッド１２３Ａは同一平面上の上面を有し、反射防止膜１２３Ｂは同一平面上の上面に配置されることができるが、本実施形態はそれに限定されない。
【0029】
本実施形態では、導波路パーティショングリッド１２３ａの材料は、約１．０～約１．９９の範囲の低屈折率を有する透明な誘電体材料を含むことができ、導波路材料１２１の材料は、導波路パーティショングリッド１２３Ａの屈折率よりも高い屈折率を有する他の透明な誘電体材料を含むことができるが、本実施形態はそれに限定されない。本実施形態では、導波路材料１２１の屈折率は、約１．１～約２．０の範囲である。本実施形態では、導波路パーティショングリッド１２３Ａおよび反射防止膜１２３Ｂは、同じ材料で作られ、同じプロセスステップで一緒に形成されることができるが、本実施形態はそれに限定されない。他の実施形態では、導波路パーティショングリッド１２３Ａおよび反射防止膜１２３Ｂは、異なるプロセスステップで形成されてもよい。
【0030】
本実施形態では、導波路パーティショングリッド１２３Ａの上部の幅は、導波路パーティショングリッド１２３Ａの底部の幅よりも大きくてもよい。即ち、図３Ａ～図３Ｃに示された固体撮像素子２００の断面図では、導波路パーティショングリッド１２３Ａは、複数の台形として形成されることができるが、本実施形態はそれに限定されない。なお、導波路パーティショングリッド１２３Ａの上部及び底部について、基板１０１、カラーフィルタ層１２０、及び光導波路層１３０の積層方向で、底部は上部よりも基板１０１に近い方に位置している。そして、導波路パーティショングリッド１２３Ａの上部及び底部の幅は、基板１０１、カラーフィルタ層１２０、及び光導波路層１３０の積層方向に対して垂直な方向の長さに相当する。また、以下の説明において、「上部」及び「底部」について、上部は、基板１０１、カラーフィルタ層１２０、及び光導波路層１３０の積層方向で、底部よりも遠い方の部分を示し、底部は、当該積層方向で、上部よりも近い方の部分を示している。また、「幅」は、基板１０１、カラーフィルタ層１２０、及び光導波路層１３０の積層方向に対して垂直な方向の長さに相当する。
【0031】
いくつかの本実施形態では、導波路パーティショングリッド１２３Ａは、図２Ａおよび図３Ａに示されるように、領域ＲＯＩ－１内の第１の導波路部１２３Ａ１と、図２Ｂおよび図３Ｂ（または図２Ｃおよび図３Ｃ）に示されるように、領域ＲＯＩ－２（または領域ＲＯＩ－３）内の第１の導波路部１２３Ａ１に対応する第２の導波路部１２３Ａ２（または１２３Ａ２’）とを有する。さらに、第２の導波路部１２３Ａ２（または１２３Ａ２’）の上部の第２の導波路幅ＷＷ２（またはＷＷ２’）は、第１の導波路部１２３Ａ１の上部の第１の導波路幅ＷＷ１よりも大きい。この実施形態では、第２の導波路部１２３Ａ２’の上部の第２の導波路幅ＷＷ２’は、第２の導波路部１２３Ａ２の上部の第２の導波路幅ＷＷ２よりも大きい。即ち、領域ＲＯＩ－２（即ち、固体撮像素子２００の中央領域とエッジ領域との間）内の第２の導波路部１２３Ａ２の上部の第２の導波路幅ＷＷ２、または領域ＲＯＩ－３（即ち、固体撮像素子２００のエッジ領域）内の第２の導波路部１２３Ａ２’の上部の第２の導波路幅ＷＷ２’は、領域ＲＯＩ－１（即ち、固体撮像素子２００の中央領域）内の第１の導波路部１２３Ａ１の上部の第１の導波路幅ＷＷ１よりも大きい。
【0032】
図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、および図３Ｂに示されるように、例えば、第１の導波路部１２３Ａ１の上部の第１の導波路幅ＷＷ１は、約０．１５μｍ～約０．２２μｍの範囲であってもよく、第２の導波路部１２３Ａ２の上部の第２の導波路幅ＷＷ２は、約０．１７μｍ～約０．２４μｍの範囲であってもよいが、本実施形態はそれに限定されない。同様に、図２Ｃおよび図３Ｃに示されるように、第２の導波路部１２３Ａ２’の上部の第２の導波路幅ＷＷ２’は、約０．１９μｍ～約０．２６μｍの範囲であってもよいが、本実施形態はそれに限定されない。いくつかの本実施形態では、第２の導波路部１２３Ａ２（または１２３Ａ２’）の上部の第２の導波路幅ＷＷ２（またはＷＷ２’）と第１の導波路部１２３Ａ１の上部の第１の導波路幅ＷＷ１との比（ＷＷ２／ＷＷ１またはＷＷ２’／ＷＷ１）は、約１．０５～約１．３であってもよいが、本実施形態はそれに限定されない。
【0033】
さらに、図２Ａ～図２Ｃおよび図３Ａ～図３Ｃに示される実施形態では、領域ＲＯＩ－１内の第１の導波路部１２３Ａ１および領域ＲＯＩ－２（または領域ＲＯＩ－３）内の第２の導波路部１２３Ａ２（または１２３Ａ２’）は、赤色カラーフィルタセグメント１１５Ｒに対応する空間を囲む。図２Ａ～図２Ｃに示すように、第２の導波路部１２３Ａ２（または１２３Ａ２’）の上部の第２の導波路幅ＷＷ２（またはＷＷ２’）は、第１の導波路部１２３Ａ１の上部の第１の導波路幅ＷＷ１より大きいため、領域ＲＯＩ－２（即ち、固体撮像素子２００の中央領域とエッジ領域との間）または領域ＲＯＩ－３（即ち、固体撮像素子２００のエッジ領域）内の赤色カラーフィルタセグメント１１５Ｒのそれぞれに対応する導波路材料１２１の上面１２１Ｒは、領域ＲＯＩ－１（即ち、固体撮像素子２００の中央領域）内の赤色カラーフィルタセグメント１１５Ｒのそれぞれに対応する導波路材料１２１の上面１２１Ｒよりも小さい。図２Ｂおよび図２Ｃに示されるように、赤色カラーフィルタセグメント１１５Ｒのそれぞれに対応する導波路材料１２１の上面１２１Ｒは、領域ＲＯＩ－２または領域ＲＯＩ－３内の緑色／青色カラーフィルタセグメント１１５ＧＢのそれぞれに対応する導波路材料１２１の上面１２１ＧＢよりも小さい。
【0034】
いくつかの本実施形態では、領域ＲＯＩ－２（即ち、固体撮像素子２００の中央領域とエッジ領域との間）または領域ＲＯＩ－３（即ち、固体撮像素子２００のエッジ領域）内の導波路パーティショングリッド１２３Ａの位置は、カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂの位置に対して、方向Ｄにシフト距離がシフトされる。ここでは、方向Ｄは、カラーフィルタ層１２０の上面と平行な平面上にある水平方向である。シフト距離は、固体撮像素子２００の領域ＲＯＩ－２または領域ＲＯＩ－３内の感度、チャネル分離、または他の性能に基づいて調整されることができる。本実施形態では、導波路パーティショングリッド１２３Ａのシフト距離は一定であることができるが、本実施形態はそれに限定されない。他の実施形態では、導波路パーティショングリッド１２３ａのシフト距離は可変であることができる。
【0035】
本実施形態によれば、領域ＲＯＩ－２または領域ＲＯＩ－３内の導波路パーティショングリッド１２３Ａの位置がシフトして固体撮像素子２００に照射した斜め入射光は、カラーフィルタセグメント１１５に導入され、光電変換素子１０３の中央領域近傍の位置に到達することができる。従って、固体撮像素子２００のエッジ領域（周辺領域）内（または近傍）の感度を高めることができる。
【0036】
さらに、より高い屈折率により、赤色カラーフィルタセグメント１１５Ｒは、領域ＲＯＩ－２（即ち、固体撮像素子２００の中央領域とエッジ領域との間）または領域ＲＯＩ－３（即ち、固体撮像素子２００のエッジ領域）内の緑色／青色カラーフィルタセグメント１１５ＧＢよりも高い感度を有することができる。本実施形態では、第２の導波路部１２３Ａ２（または１２３Ａ２’）の上部の第２の導波路幅ＷＷ２（またはＷＷ２’）は、第１の導波路部１２３Ａ１の上部の第１の導波路幅ＷＷ１より大きくなるよう設定されており、これにより、カラーフィルタセグメント１１５の感度の差を低減できる。従って、固体撮像素子２００のエッジ領域（周辺領域）内（または近傍）の感度の均一性を高めることができる。
【0037】
図４Ａは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子３００の領域ＲＯＩ－１を示す部分断面図である。図４Ｂは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子３００の領域ＲＯＩ－３を示す部分断面図である。図４Ａおよび図４Ｂの領域ＲＯＩ－１および領域ＲＯＩ－３の相対的な位置は、図１を参照してもよい。図４Ａおよび図４Ｂでは、簡潔にするために、固体撮像素子３００のいくつかの構成要素が省略されてもよいことに留意すべきである。
【0038】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、いくつかの本実施形態では、固体撮像素子３００の光電変換素子１０３は、複数の正常画素Ｐと、正常画素Ｐで囲まれた複数の位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦとで配置されることができる。いくつかの本実施形態では、位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦのそれぞれは、少なくとも２つの光電変換素子１０３に対応することができ、正常画素Ｐのそれぞれは、光電変換素子１０３の１つに対応することができるが、本実施形態はそれに限定されない。
【0039】
本実施形態では、金属グリッド１１１は、固体撮像素子３００の異なる領域において異なる幅を有する。例えば、図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、金属グリッド１１１は、領域ＲＯＩ－１（即ち、固体撮像素子３００の中央領域）に第１の金属部１１１Ａと、領域ＲＯＩ－３（即ち、固体撮像素子３００のエッジ領域）に第１の金属部１１１Ａに対応する第２の金属部１１１Ｂとを有するが、本実施形態はそれに限定されない。他の実施形態では、金属グリッド１１１の第２の金属部１１１Ｂは、領域ＲＯＩ－２（即ち、固体撮像素子３００の中央領域とエッジ領域の間）に配置されてもよい。
【0040】
本実施形態では、金属グリッド１１１の第１の金属部１１１Ａおよび第２の金属部１１１Ｂは、位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦの１つと、対応する正常画素Ｐ（即ち、位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦを囲んでいる正常画素Ｐ）との間の空間に対応する。さらに、第２の金属部１１１Ｂの第２の金属幅ＭＷ２は、第１の金属部１１１Ａの第１の金属幅ＭＷ１よりも大きい。より詳細には、図４Ｂに示されるように、金属グリッド１１１の第２の金属部１１１Ｂは、領域ＲＯＩ－３内の正常画素Ｐに対応するカラーフィルタセグメント１１５の下に部分的に配置されることができる。即ち、図４Ｂに示されるように、カラーフィルタセグメント１１５は、正常画素Ｐにおける金属グリッド１１１の第２の金属部１１１Ｂの一部を覆うことができる。代わりに、図４Ａに示されるように、金属グリッド１１１の第１の金属部１１１Ａは、領域ＲＯＩ－１内のカラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂによって完全に覆われてもよい。
【0041】
いくつかの本実施形態では、第２の金属部１１１Ｂの第２の金属幅ＭＷ２と第１の金属部１１１Ａの第１の金属幅ＭＷ１との比（ＭＷ２／ＭＷ１）は、約１．２～約１．７５とすることができるが、本開示はそれに限定されない。
【0042】
領域ＲＯＩ－３（または領域ＲＯＩ－２）内の位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦを囲む正常画素Ｐは、他の正常画素Ｐよりも高い感度を有するため、領域ＲＯＩ－３（または領域ＲＯＩ－２）の感度は、不均衡である可能性がある。本実施形態では、第２の金属部１１１Ｂの第２の金属幅ＭＷ２は、第１の金属部１１１Ａの第１の金属幅ＭＷ１よりも大きく設定されるため、正常画素Ｐの感度の差を、減少できる。従って、固体撮像素子３００のエッジ領域（周辺領域）内（または近傍）の感度の均一性を高めることができる。
【0043】
いくつかの本実施形態では、図４Ｂに示されるように、領域ＲＯＩ－３では、カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂはグリッド幅ＣＷを有し、グリッド幅ＣＷは、第２の金属部１１１Ｂの第２の金属幅ＭＷ２より小さいことができるが、本実施形態はそれに限定されない。
【0044】
図５Ａは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子４００の領域ＲＯＩ－１を示す部分断面図である。図５Ｂは、本発明の実施形態による固体撮像素子４００の領域ＲＯＩ－３を示す部分断面図である。図５Ａおよび図５Ｂの領域ＲＯＩ－１および領域ＲＯＩ－３の相対的な位置は、図１を参照してもよい。図５Ａおよび図５Ｂでは、簡潔にするために、固体撮像素子４００のいくつかの構成要素が省略されてもよいことに留意すべきである。
【0045】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、いくつかの本実施形態では、固体撮像素子４００の光電変換素子１０３は、複数の正常画素Ｐと、正常画素Ｐで囲まれた複数の位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦとで配置されることができる。同様に、位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦのそれぞれは、少なくとも２つの光電変換素子１０３に対応することができ、正常画素Ｐのそれぞれは、光電変換素子１０３の１つに対応することができるが、本実施形態はそれに限定されない。
【0046】
図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、いくつかの本実施形態では、固体撮像素子４００の光電変換素子１０３は、複数の追加の正常画素Ｐ１にさらに配置されてもよく、追加の正常画素Ｐ１は、正常画素Ｐによって位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦから分離される。
【0047】
本実施形態では、導波路パーティショングリッド１２３Ａは、固体撮像素子４００の異なる領域において異なる幅を有する。例えば、図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、導波路パーティショングリッド１２３Ａは、領域ＲＯＩ－１（即ち、固体撮像素子４００の中央領域）に第１の金属部１２３Ａ１と、領域ＲＯＩ－３（即ち、固体撮像素子４００のエッジ領域）に第１の導波路部１２３Ａ１に対応する第２の導波路部１２３Ａ２とを有するが、本実施形態はそれに限定されない。他の実施形態では、導波路パーティショングリッド１２３Ａの第２の導波路部１２３Ａ２は、領域ＲＯＩ－２（即ち、固体撮像素子４００の中央領域とエッジ領域の間）に配置されてもよい。
【0048】
本実施形態では、導波路パーティショングリッド１２３Ａの第１の導波路部１２３Ａ１および第２の導波路部１２３Ａ２は、位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦの１つと、対応する正常画素Ｐ（即ち、位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦを囲んでいる正常画素Ｐ）との間の空間に対応する。さらに、第２の導波路部１２３Ａ２の上部の第２の導波路幅ＷＷ２は、第１の導波路部１２３Ａ１の上部の第１の導波路幅ＷＷ１よりも大きい。
【0049】
いくつかの本実施形態では、図５Ｂに示されるように、正常画素Ｐの１つに対応する導波路材料１２１の上面１２１Ａは、領域ＲＯＩ－３（または領域ＲＯＩ－２）の追加の正常画素Ｐ１の１つに対応する導波路材料１２１の上面１２１Ｂよりも小さいが、本実施形態はそれに限定されない。
【0050】
領域ＲＯＩ－３（または領域ＲＯＩ－２）内の位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦを囲む正常画素Ｐは、他の正常画素Ｐ（例えば、追加の正常画素Ｐ１）よりも高い感度を有するため、領域ＲＯＩ－３（または領域ＲＯＩ－２）の感度は、不均衡である可能性がある。本実施形態では、第２の導波路部１２３Ａ２の上部の第２の導波路幅ＷＷ２は、第１の導波路部１２３Ａ１の上部の第1の導波路幅ＷＷ１よりも大きくなるように設定されるため、正常画素Ｐの感度の差を、減少できる。従って、固体撮像素子４００のエッジ領域（周辺領域）内（または近傍）の感度の均一性を高めることができる。
【0051】
本実施形態では、図５Ｂに示されるように、導波路パーティショングリッド１２３Ａは、領域ＲＯＩ－３（即ち、固体撮像素子４００のエッジ領域）内の追加の正常画素Ｐ１の１つに対応する第３の導波路部１２３Ａ３を有することができる。また、第２の導波路部１２３Ａ２の上部の第２の導波路幅ＷＷ２は、第３の導波路部１２３Ａ３の上部の第３の導波路幅ＷＷ３よりも大きいが、本実施形態はそれに限定されない。
【0052】
図６Ａは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子５００の領域ＲＯＩ－１を示す部分断面図である。図６Ｂは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子の領域ＲＯＩ－３を示す部分断面図である。図６Ａおよび図６Ｂの領域ＲＯＩ－１および領域ＲＯＩ－３の相対的な位置は、図１を参照してもよい。図６Ａおよび図６Ｂでは、簡潔にするために、固体撮像素子５００のいくつかの構成要素が省略されてもよいことに留意すべきである。
【0053】
図６Ａおよび図６Ｂに示すように、いくつかの本実施形態では、固体撮像素子５００の光電変換素子１０３は、複数の正常画素Ｐと、正常画素Ｐで囲まれた複数の位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦとで配置されることができる。同様に、位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦのそれぞれは、少なくとも２つの光電変換素子１０３に対応することができ、正常画素Ｐのそれぞれは、光電変換素子１０３の１つに対応することができるが、本実施形態はそれに限定されない。
【0054】
本実施形態では、カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂは、固体撮像素子５００の異なる領域において異なる幅を有する。例えば、図６Ａおよび図６Ｂに示されるように、カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂは、領域ＲＯＩ－１（即ち、固体撮像素子５００の中央領域）に第１のカラー部１１３Ｂ１と、領域ＲＯＩ－３（即ち、固体撮像素子５００のエッジ領域）に第１のカラー部１１３Ｂ１に対応する第２のカラー部１１３Ｂ２とを有するが、本実施形態はそれに限定されない。他の実施形態では、カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂの第２のカラー部１１３Ｂ２は、領域ＲＯＩ－２（即ち、固体撮像素子５００の中央領域とエッジ領域の間）に配置されてもよい。
【0055】
本実施形態では、カラーフィルタパーティショングリッド１１３Ｂの第１のカラー部１１３Ｂ１および第２のカラー部１１３Ｂ２は、位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦの１つと、対応する正常画素Ｐ（即ち、位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦを囲んでいる通常画素Ｐ）との間の空間に対応する。さらに、第２のカラー部１１３ｂ２の底部の第２のカラー幅ＣＷ２は、第１のカラー部１１３ｂ１の下面の第１のカラー幅ＣＷ１よりも小さい。
【0056】
図６Ａおよび図６Ｂに示された実施形態では、第２のカラー部１１３Ｂ２で囲まれたカラーフィルタセグメント１１５の１つの底面１１５Ｂ２（領域ＲＯＩ－３または領域ＲＯＩ－２の位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦに対応する）は、第１のカラー部１１３Ｂ１で囲まれたカラーフィルタセグメント１１５のもう１つの底面１１５Ｂ１（領域ＲＯＩ－１の位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦに対応する）よりも大きい。
【0057】
領域ＲＯＩ－３（または領域ＲＯＩ－２）内の位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦを囲む正常画素Ｐは、他の正常画素Ｐよりも高い感度を有するため、領域ＲＯＩ－３（または領域ＲＯＩ－２）の感度は、不均衡である可能性がある。本実施形態では、第２のカラー部１１３Ｂ２の底部の第２のカラー幅ＣＷ２は、第１のカラー部１１３Ｂ１の底部の第１のカラー幅ＣＷ１よりも小さく設定されるため、正常画素Ｐの感度の差を減少できる。従って、固体撮像素子５００のエッジ領域（周辺領域）内（または近傍）の感度の均一性を高めることができる。
【0058】
図７Ａは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子６００の領域ＲＯＩ－１を示す部分断面図である。図７Ｂは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子６００の領域ＲＯＩ－３を示す部分断面図である。図７Ａおよび図７Ｂの領域ＲＯＩ－１および領域ＲＯＩ－３の相対的な位置は、図１を参照してもよい。図７Ａおよび図７Ｂでは、簡潔にするために、固体撮像素子６００のいくつかの構成要素が省略されてもよいことに留意すべきである。
【0059】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、いくつかの本実施形態では、固体撮像素子６００の光電変換素子１０３は、複数の正常画素Ｐと、正常画素Ｐで囲まれた複数の位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦとで配置されることができる。同様に、位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦのそれぞれは、少なくとも２つの光電変換素子１０３に対応することができ、正常画素Ｐのそれぞれは、光電変換素子１０３の１つに対応することができるが、本実施形態はそれに限定されない。
【0060】
本実施形態では、導波路パーティショングリッド１２３Ａは、固体撮像素子６００の異なる領域において異なる幅を有する。例えば、図７Ａおよび図７Ｂに示されるように、導波路パーティショングリッド１２３Ａは、領域ＲＯＩ－１（即ち、固体撮像素子６００の中央領域）に第１の金属部１２３Ａ１と、領域ＲＯＩ－３（即ち、固体撮像素子６００のエッジ領域）に第１の導波路部１２３Ａ１に対応する第２の導波路部１２３Ａ２とを有するが、本実施形態はそれに限定されない。他の実施形態では、導波路パーティショングリッド１２３Ａの第２の導波路部１２３Ａ２は、領域ＲＯＩ－２（即ち、固体撮像素子６００の中央領域とエッジ領域の間）に配置されてもよい。
【0061】
本実施形態では、導波路パーティショングリッド１２３Ａの第１の導波路部１２３Ａ１および第２の導波路部１２３Ａ２は、位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦの１つと、対応する正常画素Ｐ（即ち、位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦを囲んでいる正常画素Ｐ）との間の空間に対応する。さらに、第１の導波路部１２３Ａ１の上部の第１の導波路幅ＷＷ１は、第２の導波路部１２３Ａ２の上部の第２の導波路幅ＷＷ２よりも大きい。
【0062】
図７Ａおよび図７Ｂに示されるように、他の実施形態では、第１の導波路部１２３Ａ１で囲まれた導波路部材１２１の上面１２１Ａ１（領域ＲＯＩ－１の位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦに対応する）は、第２の導波路部１２３Ａ２で囲まれた導波路材料１２１の上面１２１Ａ２（領域ＲＯＩ－３または領域ＲＯＩ－２の位相検出オートフォーカス画素ＰＤＡＦに対応する）よりも小さい。
【0063】
本実施形態では、第１の導波路部１２３Ａ１の上部の第１の導波路幅ＷＷ１は、第２の導波路部１２３Ａ２の上部の第２の導波路幅ＷＷ２よりも大きくなるように設定されるため、固体撮像素子６００の感度の均一性を高めることができる。
【0064】
図８Ａは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子７００を示す部分断面図である。図８Ｂは、いくつかの本実施形態による固体撮像素子８００を示す部分断面図である。図８Ａおよび図８Ｂでは、簡潔にするために、固体撮像素子７００または固体撮像素子８００のいくつかの構成要素が省略されてもよいことに留意すべきである。
【0065】
図８Ａに示すように、空間内の導波路材料１２１のプロファイルは、三角形の形状であってもよく、図８Ｂに示すように、空間内の導波路材料１２１のプロファイルは、円弧の形状であってもよいが、本実施形態はそれらに限定されるものではない。いくつかの本実施形態では、空間内の導波路材料１２１は、長方形、三角形、その他の多角形、円弧、またはそれらの組み合わせを含むプロファイルを有していてもよい。
【0066】
要約すると、本開示の実施形態によれば、固体撮像素子のいくつかの構成要素の幅を調整することにより、カラーフィルタセグメントの感度の差は減少されることができる。従って、固体撮像素子のエッジ領域または周辺領域内（または近傍）の感度の均一性を高めることができる。
【0067】
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、いくつかの本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。
【0068】
本明細書全体にわたる特徴、利点、または同様の言語への言及は、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言語は、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、ならびに類似の言語の議論は、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。
【0069】
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ることができる。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】
【0070】
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００ 固体撮像素子
１０１ 基板
１０１Ｂ 裏面
１０１Ｆ 表面
１０３ 光電変換素子
１０５ 配線層
１０７ 高誘電率（高κ）膜
１０９ バッファ層
１１１ 金属グリッド
１１１Ａ 第1の金属部
１１１Ｂ 第2の金属部
１１３Ｂ カラーフィルタパーティショングリッド
１１３Ｂ１ 第1のカラー部
１１３Ｂ２ 第２のカラー部
１１５ カラーフィルタセグメント
１１５ＧＢ 緑色／青色カラーフィルタセグメント
１１５Ｒ 赤色カラーフィルタセグメント
１２０ カラーフィルタ層
１２１ 導波路材料
１２１ＧＢ 導波路材料の上面
１２１Ｒ 導波路材料の上面
１２３Ａ 導波路パーティショングリッド
１２３Ａ１ 第１の導波路部
１２３Ａ２、１２３Ａ２’ 第２の導波路部
１２３Ａ３ 第３の導波路部
１２３Ｂ 反射防止膜
１３０ 光導波路層
Ａ－Ａ’、Ｂ－Ｂ’、Ｃ－Ｃ’、Ｄ－Ｄ’、Ｅ－Ｅ’、Ｆ－Ｆ’ 断面図
ＣＷ グリッド幅
ＣＷ１ 第１のカラー幅
ＣＷ２ 第２のカラー幅
Ｄ 方向
ＭＷ１ 第１の金属幅
ＭＷ２ 第２の金属幅
Ｐ 正常画素
Ｐ１ 追加の正常画素
ＰＤＡＦ 位相検出オートフォーカス画素
ＲＯＩ－１、ＲＯＩ－２、ＲＯＩ－３ 領域
ＷＷ１ 第１の導波路幅
ＷＷ２、ＷＷ２’ 第２の導波路幅
ＷＷ３ 第３の導波路幅
１０１ 基板
１０１Ｂ 裏面
１０１Ｆ 表面
１０３ 光電変換素子
１０５ 配線層
１０７ 高誘電率（高κ）膜
１０９ バッファ層
１１１ 金属グリッド
１１１Ａ 第1の金属部
１１１Ｂ 第2の金属部
１１３Ｂ カラーフィルタパーティショングリッド
１１３Ｂ１ 第1のカラー部
１１３Ｂ２ 第２のカラー部
１１５ カラーフィルタセグメント
１１５ＧＢ 緑色／青色カラーフィルタセグメント
１１５Ｒ 赤色カラーフィルタセグメント
１２０ カラーフィルタ層
１２１ 導波路材料
１２１ＧＢ 導波路材料の上面
１２１Ｒ 導波路材料の上面
１２３Ａ 導波路パーティショングリッド
１２３Ａ１ 第１の導波路部
１２３Ａ２、１２３Ａ２’ 第２の導波路部
１２３Ａ３ 第３の導波路部
１２３Ｂ 反射防止膜
１３０ 光導波路層
Ａ－Ａ’、Ｂ－Ｂ’、Ｃ－Ｃ’、Ｄ－Ｄ’、Ｅ－Ｅ’、Ｆ－Ｆ’ 断面図
ＣＷ グリッド幅
ＣＷ１ 第１のカラー幅
ＣＷ２ 第２のカラー幅
Ｄ 方向
ＭＷ１ 第１の金属幅
ＭＷ２ 第２の金属幅
Ｐ 正常画素
Ｐ１ 追加の正常画素
ＰＤＡＦ 位相検出オートフォーカス画素
ＲＯＩ－１、ＲＯＩ－２、ＲＯＩ－３ 領域
ＷＷ１ 第１の導波路幅
ＷＷ２、ＷＷ２’ 第２の導波路幅
ＷＷ３ 第３の導波路幅
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】