(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子を含む基板と、
前記光電変換素子上に設置されるカラーフィルター層と、
前記カラーフィルター層と前記基板間に設置され、第一方向に沿って延伸する複数の第一遮光パーティション、および、前記第一方向に垂直な第二方向に沿って延伸する複数の第二遮光パーティションとを有する遮光層と、
を含むソリッドステート撮像装置であって、
前記第一遮光パーティションは、前記第二方向に沿って異なる高さを有し、前記第二遮光パーティションは、前記第一方向に沿って異なる高さを有し、前記第一および第二遮光パーティションの前記高さは、前記ソリッドステート撮像装置の中央から辺縁に徐々に増加し、前記第一および第二遮光パーティションは同じ幅を有し、二個の隣接する第一、または、第二遮光パーティション間の各ピッチは等しいことを特徴とするソリッドステート撮像装置。 
【請求項２】
複数の光電変換素子を含む基板と、
前記光電変換素子上に設置されるカラーフィルター層と、
前記カラーフィルター層と前記基板間に設置され、第一方向に沿って延伸する複数の第一遮光パーティション、および、前記第一方向に垂直な第二方向に沿って延伸する複数の第二遮光パーティションとを有する遮光層と、
を含むソリッドステート撮像装置であって、
前記第一遮光パーティションは、前記第二方向に沿って、異なる幅と異なる高さを有し、前記第二遮光パーティションは、前記第一方向に沿って、異なる幅と異なる高さを有し、前記第一および第二遮光パーティションの前記幅と前記高さは、前記ソリッドステート撮像装置の中央から辺縁に徐々に増加し、二個の隣接する第一、または、第二遮光パーティション間の各ピッチは等しいことを特徴とするソリッドステート撮像装置。
【請求項３】
複数の光電変換素子を含む基板と、
前記光電変換素子上に設置されるカラーフィルター層と、
前記カラーフィルター層と前記基板間に設置され、第一方向に沿って延伸する複数の第一遮光パーティション、および、前記第一方向に垂直な第二方向に沿って延伸する複数の第二遮光パーティションとを有する遮光層と、
を含むソリッドステート撮像装置であって、
前記第一遮光パーティションは、前記第二方向に沿って、異なる高さを有し、前記第二遮光パーティションは、前記第一方向に沿って、異なる高さを有し、前記第一および第二遮光パーティションの前記高さは、前記ソリッドステート撮像装置の中央から辺縁に徐々に増加し、前記第一および第二遮光パーティションは同一の幅を有し、二個の隣接する第一、または第二遮光パーティション間の各ピッチは、前記ソリッドステート撮像装置の中央から辺縁に徐々に増加することを特徴とするソリッドステート撮像装置。
【請求項４】
二個の隣接する第一遮光パーティション間の各距離は、前記ソリッドステート撮像装置の中央から辺縁にかけて非線形に増加し、二個の隣接する第二遮光パーティション間の各距離は、前記ソリッドステート撮像装置の中央から辺縁にかけて非線形に増加することを特徴とする請求項３記載のソリッドステート撮像装置。
【請求項５】
前記カラーフィルター層上に設置されるマイクロレンズ構造を更に含み、前記マイクロレンズ構造は、複数のマイクロレンズ素子を有し、前記第一方向に沿った二個の隣接するマイクロレンズ素子間の各距離は、前記ソリッドステート撮像装置の中央から辺縁にかけて非線形に増加し、前記第二方向に沿った二個の隣接するマイクロレンズ素子間の各距離は、前記ソリッドステート撮像装置の中央から辺縁にかけて非線形に増加することを特徴とする請求項４に記載のソリッドステート撮像装置。
【請求項６】
前記第二遮光パーティションの前記距離の変化は、前記マイクロレンズ素子の前記距離の変化と一致することを特徴とする請求項５に記載のソリッドステート撮像装置。
【請求項７】
前記基板は、背面、および、前記背面と反対の正面を有し、前記光電変換素子は、前記基板の背面上に形成され、入射光は、前記ソリッドステート撮像装置の中央と辺縁で、異なる角度で、背面を照射し、前記入射光は、傾斜角で、前記ソリッドステート撮像装置の前記辺縁を照射することを特徴とする請求項１乃至請求項６記載のソリッドステート撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものであって、特に、ソリッドステート撮像装置の遮光構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ソリッドステート撮像装置、たとえば、電荷結合素子 (ＣＣＤ)センサー、または、相補型ＭＯＳ (ＣＭＯＳ)センサーは、幅広く、各種画像取得装置、たとえば、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に用いられている。ソリッドステート撮像装置において、複数の画素が、シリコンチップ等の半導体基板上に配列される。各画素は、光電子トランスデューサー、たとえば、フォトダイオードを有し、フォトダイオードは、フォトダイオードにより受光された入射光の光電変換を実行することにより、信号を生成する。フォトダイオード中で生成される光電子に対応する信号電荷は、ＣＣＤ型、または、ＣＭＯＳ型読み取り回路により得られる。
【０００３】
ソリッドステート撮像装置は、受光ユニットに対する入射光線の方向の観点から、大きく二グループに分類される。ひとつは、配線層が形成される半導体基板の前側で入射光線を受光する表面照射型 (ＦＳＩ)撮像装置である。もうひとつは、配線層が形成されない半導体基板背面で入射光線を受光する裏面照射型(ＢＳＩ)撮像装置である。カラー画像を画像化するため、ＦＳＩとＢＳＩ撮像装置中にカラーフィルターが提供される。これらのＦＳＩとＢＳＩ撮像装置は、通常、遮光層を有して、画素間の光線を遮断して、感度を改善して、混色を防止する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
入射光は、主光線角 (ＣＲＡ)で、ソリッドステート撮像装置に照射する。傾斜入射光がソリッドステート撮像装置に照射するとき、ソリッドステート撮像装置は、通常の入射光より大きいＣＲＡを有する。ソリッドステート撮像装置が大きいＣＲＡの入射光を受光するとき、ソリッドステート撮像装置の隣接ピクセル間のクロストークがひどくなる。一方、ソリッドステート撮像装置のピクセル配列の辺縁では、隣接ピクセル間のクロストークは、ソリッドステート撮像装置のピクセル配列の中央よりも悪くなる。 
【０００５】
本発明は、ソリッドステート撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様によると、ソリッドステート撮像装置の各種遮光層構造設計が提供されて、傾斜入射光により生じる、また、ソリッドステート撮像装置のピクセル配列辺縁で生じる上述のクロストーク問題を減少または防止する。
【０００７】
幾つかの態様において、ソリッドステート撮像装置が提供される。ソリッドステート撮像装置は、複数の光電変換素子を含む基板を有する。ソリッドステート撮像装置は、さらに、光電変換素子上に設置されるカラーフィルター層を有する。ソリッドステート撮像装置は、さらに、カラーフィルター層と基板間に設置される遮光層を含む。遮光層は、第一方向に沿って延伸する複数の第一遮光パーティション、および、第一方向に垂直な第二方向に沿って延伸する複数の第二遮光パーティションを有する。第一遮光パーティションは、第二方向に沿って、異なる寸法を有し、第二遮光パーティションは、第一方向に沿って、異なる寸法を有する。
【０００８】
幾つかの態様において、ソリッドステート撮像装置が提供される。ソリッドステート撮像装置は、複数の光電変換素子を含む基板を有する。ソリッドステート撮像装置は、また、光電変換素子上に設置されるカラーフィルター層を有する。ソリッドステート撮像装置は、さらに、カラーフィルター層と基板間に設置される遮光層を含む。遮光層は、第一方向に沿って延伸する複数の第一遮光パーティション、および、第一方向に垂直な第二方向に沿って延伸する複数の第二遮光パーティションを有する。二個の隣接する第一遮光パーティション間の各距離は、第二方向に沿って異なり、二個の隣接する第二遮光パーティション間の各距離は、第一方向に沿って異なる。このほか、ソリッドステート撮像装置は、カラーフィルター層上に設置されるマイクロレンズ構造を含む。
【発明の効果】
【０００９】
クロストーク問題を効果的に減少、または、防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態によるソリッドステート撮像装置の断面図である。
【図２】一実施形態によるソリッドステート撮像装置１００の遮光層１０８の平面図である。
【図３】一実施形態による図２の断面線３Ｘ−３Ｘ’、または、３Ｙ−３Ｙ’  に沿ったソリッドステート撮像装置の遮光層の部分断面図である。
【図４】一実施形態によるソリッドステート撮像装置の遮光層の平面図である。
【図５】一実施形態による図４の断面線５Ｘ-５Ｘ’、または、５Ｙ-５Ｙ’に沿ったソリッドステート撮像装置の部分断面図である。
【図６】一実施形態による図２の断面線３Ｘ−３Ｘ’、または、３Ｙ−３Ｙ’ に沿ったソリッドステート撮像装置の遮光層の部分断面図である。
【図７】一実施形態による描かれた複数の同心円を示す図で、各円は、等しい幅、等しい高さ、または、等しい幅と高さを有する第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙの部分を示す。
【図８】一実施形態による図４の断面線５Ｘ”-５Ｘ-５Ｘ’、または、５Ｙ”-５Ｙ-５Ｙ’に沿ったソリッドステート撮像装置の遮光層の部分断面図である。
【図９】一実施形態による図４の断面線５Ｘ”-５Ｘ-５Ｘ’、または、５Ｙ”-５Ｙ-５Ｙ’に沿ったソリッドステート撮像装置の遮光層の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
上記及び他の目的及び本発明の特徴は、添付図面とともに以下の記載を参照することにより明らかとなる。
【００１２】
図１を参照すると、本発明の実施形態によるソリッドステート撮像装置１００の断面が示される。ソリッドステート撮像装置１００は、相補型ＭＯＳ (ＣＭＯＳ) 画像センサー、または、電荷結合素子 (ＣＣＤ)画像センサーで構成される。ソリッドステート撮像装置１００は、正面１０２Ｆと背面１０２Ｒを有する基板１０２、たとえば、半導体基板を有する。半導体基板はウェハかチップである。ソリッドステート撮像装置１００は、さらに、複数の光電変換素子１０６、たとえば、基板１０２中に形成されるフォトダイオードを含む。光電変換素子１０６はフォトダイオード１０６と称される。各フォトダイオード１０６は、ソリッドステート撮像装置１００の各画素中に設置され、フォトダイオード１０６は互いに隔離される。図１では３個の画素が示されているが、実際、ソリッドステート撮像装置１００は数百万、または、それ以上の画素を有する。
【００１３】
幾つかの実施形態において、フォトダイオード１０６が基板１０２の背面１０２Ｒ上に形成される。ソリッドステート撮像装置１００に必要な各種配線と電子回路を有する配線層１０４は、基板１０２の正面１０２Ｆ上に形成される。入射光１４０が基板１０２の背面１０２Ｒを照射し、フォトダイオード１０６により受光される。よって、図１に示されるソリッドステート撮像装置１００はＢＳＩ撮像装置と称される。
【００１４】
別の実施形態において、ソリッドステート撮像装置はＦＳＩ撮像装置である。入射光は基板正面を照射し、配線層を通過すると共に、フォトダイオードにより受光される。ＦＳＩ撮像装置を通過して、フォトダイオードに到達する入射光の経路は、ＢＳＩ撮像装置より遠いので、ＦＳＩ撮像装置の光学クロストーク効果は、ＢＳＩ撮像装置より小さい。
【００１５】
図１に示されるように、ＢＳＩ撮像装置１００において、入射光１４０は、半導体基板１０２の背面１０２Ｒを照射し、フォトダイオード１０６に到達し、半導体基板１０２の正面１０２Ｆ上に形成される配線層１０４を通過しない。よって、光学クロストークは、ＦＳＩ撮像装置よりも、ＢＳＩ撮像装置中の隣接ピクセル間で容易に発生しやすい。
【００１６】
一般に、入射光１４０は、異なる角度で、ソリッドステート撮像装置１００の中央と辺縁に照射する。入射光１４０は、傾斜入射角で、ソリッドステート撮像装置１００の辺縁に照射する。入射光１４０は、通常の入射角で、ソリッドステート撮像装置１００中央に照射する。ソリッドステート撮像装置１００が、大きい主光線角 (ＣＲＡ)で、傾斜入射光１４０を受光するとき、ソリッドステート撮像装置１００の隣接ピクセル間のクロストークがひどくなる。よって、ソリッドステート撮像装置１００において、ソリッドステート撮像装置のピクセル配列辺縁の隣接ピクセル間のクロストークは、ソリッドステート撮像装置のピクセル配列中央で発生するクロストークよりひどい。
【００１７】
本発明の実施形態によると、ソリッドステート撮像装置１００は、半導体基板１０２の背面１０２Ｒ上に形成される遮光層１０８を有し、傾斜入射光により生じるクロストーク問題、および、ソリッドステート撮像装置のピクセル配列１００辺縁で発生するクロストーク問題を減少、または、防止する。図１に示されるように、遮光層１０８の異なる部分の寸法は比例によって描かれていない。遮光層１０８の異なる部分の設計上の詳細は以下のようである。幾つかの実施形態において、遮光層１０８の材料は、高誘電率 (ｋ) 材料、たとえば、誘電率が4.2より大きい高誘電率材料である。高誘電率材料は、W, AlCu, Ta2O5 、および、遮光に適当な別の高誘電率材料から選択される。
【００１８】
ソリッドステート撮像装置１００は、また、半導体基板１０２の背面１０２Ｒ上に形成され、遮光層１０８を被覆するパッシベーション層１１０を含む。パッシベーション層１１０は平面を有する。パッシベーション層１１０の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化けい素、または、その他の適当な絶縁材を含む。ソリッドステート撮像装置１００は、さらに、パッシベーション層１１０平面上に形成されるカラーフィルター層１２０を含む。幾つかの実施形態において、カラーフィルター層１２０は、適当な配置で配置される複数のカラーフィルターコンポーネンツ、たとえば、３原色の赤(Ｒ)、緑(Ｇ)および青(Ｂ)カラーフィルターコンポーネンツを有する。別の実施形態において、カラーフィルター層１２０は、さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルターコンポーネンツが共に、適当な配置で配列された白(Ｗ)カラーフィルターコンポーネンツを有する。
【００１９】
このほか、ソリッドステート撮像装置１００は、カラーフィルター層１２０上に設置されるマイクロレンズ構造１３０を含む。マイクロレンズ構造１３０は、アレイに配列される複数のマイクロレンズ素子１３０ｍを有する。マイクロレンズ構造１３０が提供され、効果的に、入射光１４０をフォトダイオード１０６に照射する。幾つかの実施形態において、化学気相蒸着 (ＣＶＤ)薄膜酸化物 (図示しない)がさらに、マイクロレンズ構造１３０表面上に蒸着される。ＣＶＤ薄膜の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、または、それらの組み合わせである。
【００２０】
遮光層１０８は、フォトダイオード１０６間に設置される複数の遮光パーティション１０８Ｐを含む。上から見ると、遮光パーティション１０８Ｐは格子型構造を構成する。フォトダイオード１０６は格子型構造の開口中に設置され、アレイに配列される。幾つかの実施形態によると、遮光パーティション１０８Ｐの寸法、たとえば、幅と高さが調整されて、入射光の傾斜角により生じる隣接ピクセル間のクロストーク、および、ソリッドステート撮像装置のピクセル配列の辺縁で発生するクロストークを減少、または、防止する。
【００２１】
図２は、ある実施形態によるソリッドステート撮像装置１００の遮光層１０８の平面図である。遮光層１０８は、第一方向、たとえば、Ｘ軸方向に沿って延伸する複数の第一遮光パーティション１０８Ｘを含む。遮光層１０８も、第二方向、たとえば、Ｙ軸方向に沿って延伸する複数の第二遮光パーティション１０８Ｙを含む。第二方向は第一方向に垂直である。よって、第一遮光パーティション１０８Ｘは、第二遮光パーティション１０８Ｙに垂直で、格子型構造を形成する。幾つかの実施形態において、第一遮光パーティション１０８Ｘは、第二方向、つまり、Ｙ軸方向に沿って、異なる寸法を有する。第二遮光パーティション１０８Ｙも、第一方向、つまり、Ｘ軸方向に沿って、異なる寸法を有する。
【００２２】
図３は、ある実施形態による図２の断面線３Ｘ−３Ｘ’、または、３Ｙ−３Ｙ’  ソリッドステート撮像装置１００の遮光層１０８の部分断面図である。図３に示されるように、第一遮光パーティション１０８Ｘは、断面線３Ｘ−３Ｘ’に沿って、異なる幅 ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４、および、ｗ５を有する。第一遮光パーティション１０８Ｘの幅ｗ１−ｗ５は、断面線３Ｘ−３Ｘ’に沿って徐々に増加する。つまり、第一遮光パーティション１０８Ｘの幅は、遮光層１０８の中央Ｃから辺縁Ｅ (図２に示される)に徐々に増加する。幾つかの実施形態において、断面線３Ｘ−３Ｘ’に沿った第一遮光パーティション１０８Ｘ の各高さｈは等しい。つまり、第一遮光パーティション１０８Ｘの高さは、遮光層１０８の中央Ｃから辺縁Ｅと等しい。このほか、遮光層１０８の中央Ｃと辺縁Ｅは、ソリッドステート撮像装置１００の中央と辺縁に対応する。
【００２３】
さらに、断面線３Ｘ−３Ｘ’に沿った第一遮光パーティション１０８Ｘ のピッチｐ１、ｐ２、ｐ３、および、ｐ４は等しい。つまり、ソリッドステート撮像装置１００中、遮光層１０８の第一遮光パーティション１０８Ｘは、同じピッチで配置される。 
【００２４】
この実施形態において、第二遮光パーティション１０８Ｙは、第一遮光パーティション１０８Ｘと同じ方法で設計される。図３に示されるように、第二遮光パーティション１０８Ｙは、断面線３Ｙ−３Ｙ’に沿って、異なる幅 ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４、および、ｗ５を有する。第二遮光パーティション１０８Ｙの幅 ｗ１−ｗ５は、断面線３Ｙ−３Ｙ’に沿って徐々に増加する。つまり、第二遮光パーティション１０８Ｙの幅は、ソリッドステート撮像装置１００中、遮光層１０８の中央Ｃから辺縁Ｅ (図２に示される)に徐々に増加する。幾つかの実施形態において、第二遮光パーティション１０８Ｙの各高さｈは、断面線３Ｙ−３Ｙ’に沿って等しい。つまり、第二遮光パーティション１０８Ｙの高さは、ソリッドステート撮像装置１００中、遮光層１０８の中央Ｃから辺縁Ｅに等しい。
【００２５】
さらに、第二遮光パーティション１０８Ｙのピッチ ｐ１、ｐ２、ｐ３、および、ｐ４は断面線３Ｙ−３Ｙ’に沿って等しい。つまり、第二遮光パーティション１０８Ｙは、ソリッドステート撮像装置１００中、同じピッチで配置される。
【００２６】
この実施形態において、第一と第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙの幅は、ソリッドステート撮像装置１００の中央から辺縁に徐々に増加する。さらに、第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙは全て、同じ高さを有する。このほか、ソリッドステート撮像装置中、第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙは、同じピッチで配列される。
【００２７】
ソリッドステート撮像装置１００に照射する傾斜入射光は、狭い遮光パーティションより、広い遮光パーティションによりさらに効果的に遮断される。この実施形態によると、ソリッドステート撮像装置１００の辺縁で設置される広い遮光パーティションを有する遮光層１０８は、ソリッドステート撮像装置１００の辺縁に照射される傾斜入射光を効果的に遮断する。よって、傾斜入射光により生じるクロストーク問題、および、ソリッドステート撮像装置１００の辺縁で発生する重大なクロストーク問題は、この実施形態中の幅広設計の遮光層により克服される。
【００２８】
図４は、ある実施形態によるソリッドステート撮像装置１００の遮光層１０８の平面図である。図４に示されるように、遮光層１０８の第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙは同じ幅を有する。
【００２９】
図５は、ある実施形態による図４の断面線 ５Ｘ-５Ｘ’、または、５Ｙ-５Ｙ’に沿ったソリッドステート撮像装置１００の部分断面図である。図５に示されるように、断面線 ５Ｘ-５Ｘ’に沿った第一遮光パーティション１０８Ｘ の高さ ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、および、ｈ５ は、互いに異なる。第一遮光パーティション１０８Ｘの高さｈ１―ｈ５は、断面線 ５Ｘ-５Ｘ’に沿って徐々に増加する。つまり、ソリッドステート撮像装置１００中、第一遮光パーティション１０８Ｘの高さは、遮光層１０８の中央Ｃから辺縁Ｅに徐々に増加する。
【００３０】
さらに、断面線 ５Ｘ-５Ｘ’に沿った二個の隣接する第一遮光パーティション１０８Ｘ間のピッチ ｐ１、ｐ２、ｐ３、および、ｐ４は等しい。つまり、ソリッドステート撮像装置中、第一遮光パーティション１０８Ｘは同じピッチで配置される。
【００３１】
この実施形態において、第二遮光パーティション１０８Ｙは、第一遮光パーティション１０８Ｘと同じ方法で設計される。図５に示されるように、断面線５Ｙ-５Ｙ’に沿った第二遮光パーティション１０８Ｙ の高さｈ１−ｈ５は互いに異なる。第二遮光パーティション１０８Ｙの高さｈ１−ｈ５は、徐々に、断面線 ５Ｙ-５Ｙ’に沿って増加する。つまり、ソリッドステート撮像装置１００中、第二遮光パーティション１０８Ｙの高さは、遮光層１０８の中央Ｃから辺縁Ｅ (図４に示される)に徐々に増加する。
【００３２】
さらに、断面線 ５Ｙ-５Ｙ’に沿った二個の隣接する第二遮光パーティション１０８Ｙ間のピッチｐ１−ｐ４は等しい。つまり、ソリッドステート撮像装置１００中、第二遮光パーティション１０８Ｙは、同じピッチで配置される。
【００３３】
この実施形態において、第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙの高さは、ソリッドステート撮像装置１００の辺縁から中央に徐々に増加する。さらに、第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙは全て、同じ幅を有する。このほか、ソリッドステート撮像装置１００中、第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙは、同じピッチで配置される。 
【００３４】
ソリッドステート撮像装置１００に照射する傾斜入射光は、低い遮光パーティションに比べて高い遮光パーティションによりさらに効果的に遮断される。この実施形態によると、ソリッドステート撮像装置１００の辺縁に設置される高い遮光パーティションを有する遮光層１０８は、ソリッドステート撮像装置１００に照射する傾斜入射光の辺縁を効果的に遮断することができる。よって、傾斜入射光により生じるクロストーク問題、および、ソリッドステート撮像装置１００の辺縁で発生する重大なクロストーク問題は、この実施形態の遮光層の高い設計により克服される。
【００３５】
図６は、ある実施形態による図２の断面線３Ｘ−３Ｘ’、または、３Ｙ−３Ｙ’ に沿ったソリッドステート撮像装置１００の遮光層１０８の部分断面図である。図６に示されるように、第一遮光パーティション１０８Ｘの幅 ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４、および、ｗ５は互いに異なり、断面線３Ｘ−３Ｘ’に沿って徐々に増加する。さらに、第一遮光パーティション１０８Ｘの高さｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、および、ｈ５は互いに異なり、断面線３Ｘ−３Ｘ’に沿って徐々に増加する。つまり、ソリッドステート撮像装置１００中、第一遮光パーティション１０８Ｘの幅と高さは、遮光層１０８の中央Ｃから辺縁Ｅに徐々に増加する。
【００３６】
さらに、断面線３Ｘ−３Ｘ’に沿った二個の隣接する第一遮光パーティション１０８Ｘ間の、ピッチ ｐ１、ｐ２、ｐ３、および、ｐ４は等しい。つまり、ソリッドステート撮像装置１００中、第一遮光パーティション１０８Ｘは同じピッチで配置される。 
【００３７】
この実施形態において、第二遮光パーティション１０８Ｙは、第一遮光パーティション１０８Ｘと同じ方法で設計される。図６に示されるように、第二遮光パーティション１０８Ｙの幅ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４、および、ｗ５は互いに異なり、断面線３Ｙ−３Ｙ’に沿って徐々に増加する。さらに、第二遮光パーティション１０８Ｙの高さｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、および、ｈ５は互いに異なり、断面線３Ｙ−３Ｙ’に沿って徐々に増加する。つまり、ソリッドステート撮像装置１００中、第二遮光パーティション１０８Ｙの幅と高さは、遮光層１０８の中央Ｃから辺縁Ｅに徐々に増加する。
【００３８】
このほか、図２の断面線３Ｙ−３Ｙ’に沿った二個の隣接する第二遮光パーティション１０８Ｙ 間のピッチ ｐ１、ｐ２、ｐ３、および、ｐ４は等しい。つまり、ソリッドステート撮像装置１００中、第二遮光パーティション１０８Ｙは同じピッチで配置される。
【００３９】
この実施形態において、第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙの幅と高さは、ソリッドステート撮像装置１００の中央から辺縁に徐々に増加する。さらに、ソリッドステート撮像装置１００中、第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙ は同じピッチで配置される。 
【００４０】
ソリッドステート撮像装置１００に照射する傾斜入射光は、狭くて低い遮光パーティションに比べて、広くて高い遮光パーティションによりさらに効率的に遮断される。この実施形態によると、ソリッドステート撮像装置１００の辺縁に設置される広くて高い遮光パーティションを有する遮光層１０８は、ソリッドステート撮像装置１００に照射する傾斜入射光の辺縁を効率的に遮断することができる。よって、傾斜入射光により生じるクロストーク問題、および、ソリッドステート撮像装置１００の辺縁で発生する重大なクロストーク問題は、この実施形態の遮光層の幅と高さ設計によりさらに効率的に克服される。
【００４１】
幾つかの実施形態において、第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙの各ストリップは、ストリップの延伸方向に沿って、同じ幅、同じ高さ、または、同じ幅と高さを有さない。第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙの幅、高さ、または、幅と高さは、ソリッドステート撮像装置１００の中央から辺縁に徐々に増加する。図７は、ある実施形態によるソリッドステート撮像装置１００の遮光層１０８に描かれた複数の同心円を示す図である。図７の各円は、等しい幅、等しい高さ、または、等しい幅と高さを有する第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙの部分を示す。図７に示されるように、遮光層１０８の中央Ｃは、最小幅、最小高さ、または、最小幅と高さを有する。遮光層１０８の辺縁Ｅと角部分Ｐは最大幅、最大高さ、または、最大幅と最大高さを有する。
【００４２】
この実施形態によると、最大幅と最大高さの遮光パーティションを有する遮光層１０８の辺縁Ｅと角部分Ｐは、ソリッドステート撮像装置１００に照射する傾斜入射光の辺縁を効率的に遮断することができる。よって、傾斜入射光により生じるクロストーク問題、および、ソリッドステート撮像装置１００の辺縁で発生する重大なクロストーク問題は、この実施形態の遮光層１０８の設計によりさらに効率的に克服される。
【００４３】
図８は、ある実施形態による図４の断面線５Ｘ”-５Ｘ-５Ｘ’、または、５Ｙ”-５Ｙ-５Ｙ’に沿ったソリッドステート撮像装置１００の遮光層１０８の部分断面図である。図８に示されるように、第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙは、同じ高さｈと同じ幅ｗを有する。この実施形態において、二個の隣接する第一遮光パーティション１０８Ｘ間の各距離ｘ１、ｘ２、ｘ３は、断面線５Ｘ”-５Ｘ、および、断面線 ５Ｘ-５Ｘ’に沿って互いに異なる。つまり、二個の隣接する第一遮光パーティション１０８Ｘ間の各距離は、第二方向、たとえば、Ｙ軸方向に沿って互いに異なる。第二遮光パーティション１０８Ｙは、第一遮光パーティション１０８Ｘと同じ方法で設計される。この実施形態において、二個の隣接する第二遮光パーティション１０８Ｙ間の各距離 ｘ１、ｘ２、ｘ３は、断面線 ５Ｙ”-５Ｙ、および、断面線 ５Ｙ-５Ｙ’に沿って互いに異なる。つまり、二個の隣接する第二遮光パーティション１０８Ｙ間の各距離は、第一方向、たとえば、Ｘ軸方向に沿って互いに異なる。
【００４４】
よって、二個の隣接する第一遮光パーティション１０８Ｘ間の各ピッチ ｐ１、ｐ２、ｐ３は、Ｙ軸方向の第二方向に沿って互いに異なる。同様に、二個の隣接する第二遮光パーティション１０８Ｙ間の各ピッチ ｐ１、ｐ２、ｐ３は、Ｘ軸方向の第一方向に沿って互いに異なる。
【００４５】
幾つかの実施形態において、Ｙ軸方向の第二方向に沿った第一遮光パーティション１０８Ｘの距離ｘ１、ｘ２、ｘ３の変化は非線形変化、たとえば、方程式 cos (θ) =f (x)で、式中、θは、ソリッドステート撮像装置１００の画素に照射する入射光の主光線角 (ＣＲＡ)、x は、画素中の二個の隣接する第一遮光パーティション１０８Ｘ間の距離である。同様に、Ｘ軸方向の第一方向に沿った第二遮光パーティション１０８Ｙの距離ｘ１、ｘ２、ｘ３の変化も非線形変化、たとえば、方程式cos (θ) =f (x)である。
【００４６】
図１に示されるように、ソリッドステート撮像装置１００は、カラーフィルター層１２０上に設置されるマイクロレンズ構造１３０を含む。マイクロレンズ構造１３０は、アレイに配列された複数のマイクロレンズ素子１３０ｍを有する。各マイクロレンズ素子１３０ｍは、個別のフォトダイオード１０６に対応する。幾つかの実施形態において、二個の隣接するマイクロレンズ素子１３０ｍ間の各距離は、Ｘ軸方向の第一方向、および、Ｙ軸方向の第二方向に沿って互いに異なり、ソリッドステート撮像装置１００の受光効率を向上させる。
【００４７】
幾つかの実施形態において、第一および第二方向に沿ったマイクロレンズ素子１３０ｍの距離の変化は非線形変化である。傾斜入射光がソリッドステート撮像装置１００に照射するとき、マイクロレンズ素子１３０ｍの距離の変化は、傾斜入射光を、正しい画素中のフォトダイオード１０６に対応させることができる。よって、傾斜入射光により生じるソリッドステート撮像装置１００のクロストーク問題が克服される。
【００４８】
幾つかの実施形態において、第一および第二方向に沿った第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙの距離の変化が調整されて、マイクロレンズ素子１３０ｍの距離の変化と一致する。よって、傾斜入射光により生じるソリッドステート撮像装置１００のクロストーク問題が、遮光層１０８の第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙのレイアウト設計により効果的に減少、または、防止される。 
【００４９】
図９は、ある実施形態による図４の断面線５Ｘ”-５Ｘ-５Ｘ’、または、５Ｙ”-５Ｙ-５Ｙ’に沿ったソリッドステート撮像装置１００の遮光層１０８の部分断面図である。図９と図８間の差異は、第一遮光パーティション１０８Ｘが、Ｙ軸方向の第二方向に沿った異なる高さｈ１-ｈ７を有し、および、第二遮光パーティション１０８Ｙが、Ｘ軸方向の第一方向に沿って、異なる高さｈ１-ｈ７を有することである。第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙの高さは、ソリッドステート撮像装置１００の中央から辺縁に徐々に増加する。さらに、第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙは全て、同じ幅ｗを有する。このほか、第一および第二方向に沿った第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙの距離の変化は、第一および第二方向に沿ったマイクロレンズ素子１３０ｍの距離の非線形変化と一致する非線形変化である。
【００５０】
この実施形態によると、ソリッドステート撮像装置１００の辺縁で設置される高い遮光パーティションを有する遮光層１０８は、ソリッドステート撮像装置１００に照射する傾斜入射光の辺縁を効率的に遮断することができる。さらに、第一および第二方向に沿った第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙの距離の変化は、第一および第二方向に沿ったマイクロレンズ素子１３０ｍの距離の非線形変化と一致する非線形変化である。よって、傾斜入射光により生じるクロストーク問題、および、ソリッドステート撮像装置１００の辺縁で発生する重大なクロストーク問題は、この実施形態の遮光層１０８のレイアウトと高さ設計によりさらに効率的に克服される。  
【００５１】
幾つかの実施形態において、遮光層１０８の第一および第二遮光パーティション１０８Ｘと１０８Ｙは、蒸着、フォトリソグラフィ、および、エッチングプロセス、または、印画プロセスにより形成される。
【００５２】
本発明の実施形態によると、遮光層は、広い遮光パーティション、高い遮光パーティション、または、それらの組み合わせを有して、ソリッドステート撮像装置に照射される傾斜入射光により生じるクロストークを減少、または、防止する。さらに、広い遮光パーティション、高い遮光パーティション、または、それらの組み合わせが、ソリッドステート撮像装置の辺縁に設置されて、ソリッドステート撮像装置の辺縁で発生するクロストーク重大なクロストーク問題を効果的に減少、または、防止することができる。本実施形態は、ＢＳＩ撮像装置に応用して、クロストーク問題を克服する。
【００５３】
さらに、本発明の幾つかの実施形態において、遮光層の遮光パーティション のレイアウトが調整されて、マイクロレンズ素子のレイアウトと一致し、マイクロレンズ素子のレイアウトは、ソリッドステート撮像装置に照射する傾斜入射光に適合するように設計される。よって、ソリッドステート撮像装置の受光効率が向上する。さらに、ソリッドステート撮像装置に照射する傾斜入射光により生じるクロストーク問題も克服される。
【００５４】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００５５】
100〜ソリッドステート撮像装置；
102〜基板；
102F〜基板正面；
102R〜基板背面；
104〜配線層；
106〜光電変換素子；
108〜遮光層；
108P〜遮光パーティション；
108X〜第一遮光パーティション；
108Ｙ〜第二遮光パーティション；
110〜パッシベーション層；
120〜カラーフィルター層；
130〜マイクロレンズ構造；
130m〜マイクロレンズ素子；
140〜入射光；
C〜中央；
E〜辺縁；
P〜角部分；
w、w1、w2、w3、w4、w5〜遮光パーティションの幅；
h、h1、h2、h3、h4、h5、h6、h7〜遮光パーティションの高さ；
p1、p2、p3、p4〜遮光パーティションのピッチ；
x1、x2、x3〜遮光パーティション間の距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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