(57)【要約】 【課題】  反射構造を有するＣＩＳ構造を提供する。【解決手段】  本発明のＣＩＳ構造は、透過構造、前記透過構造を囲み、屈折率Ｎ１を有する第１の反射層と、前記第１の反射層を囲み、屈折率Ｎ２を有する第２の反射層と、前記第２の反射層を囲み、屈折率Ｎ３を有する第３の反射層と、を含み、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３である前記透過構造を囲む反射構造、および前記透過構造側に配置されたマイクロレンズを含む。【選択図】  図１Ａ
2016219770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過構造、
前記透過構造を囲み、屈折率Ｎ１を有する第１の反射層と、
前記第１の反射層を囲み、屈折率Ｎ２を有する第２の反射層と、
前記第２の反射層を囲み、屈折率Ｎ３を有する第３の反射層と、を含み、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３であり、前記透過構造を囲む反射構造、および
前記透過構造側に配置されたマイクロレンズを含むＣＩＳ構造。
【請求項２】
前記透過構造の屈折率は、第１の反射層の屈折率Ｎ１を超え、第１の反射層の屈折率Ｎ１は、１．４４〜１．５０であり、第２の反射層の屈折率Ｎ２は、１．３０〜１．４３であり、且つ第３の反射層の屈折率Ｎ３は、１．１０〜１．２９である請求項１に記載のＣＩＳ構造。
【請求項３】
前記反射構造は、前記第３の反射層を囲む第１の保護層を更に含み、前記第１の保護層と前記第２の反射層は、同じ材料で形成される請求項１に記載のＣＩＳ構造。
【請求項４】
前記反射構造は、前記第３の反射層と前記第１の保護層を囲む第２の保護層を更に含み、前記第２の保護層と前記第１の反射層は、同じ材料で形成される請求項３に記載のＣＩＳ構造。
【請求項５】
前記第３の反射層は、前記反射構造の上部に埋設され、前記上部は、前記マイクロレンズに隣接する請求項１に記載のＣＩＳ構造。
【請求項６】
前記第３の反射層は、前記反射構造の下部に埋設され、前記下部は、前記基板に隣接する請求項１に記載のＣＩＳ構造。
【請求項７】
第１の透過構造、
前記透過構造を囲み、屈折率Ｎ１を有する第１の反射層と、
前記第１の反射層を囲み、屈折率Ｎ２を有する第２の反射層と、
前記第２の反射層を囲み、屈折率Ｎ３を有する第３の反射層と、を含み、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３であり、前記透過構造を囲む反射構造、および
前記第１の透過構造上に配置された第１のマイクロレンズを含む第１のＣＩＳ構造と、
前記反射構造に直接接続された第２の透過構造と、
前記第２の透過構造に配置された第２のマイクロレンズと、を含み、前記第１のＣＩＳ構造に隣接する第２のＣＩＳ構造と、
を含むイメージセンサデバイス。
【請求項８】
前記反射構造は、前記第３の反射層を囲む第１の保護層と前記第１の保護層を囲む第２の保護層を更に含み、前記第１の保護層と前記第２の反射層は、同じ屈折率Ｎ２を有し、前記第２の保護層と前記第１の反射層は、同じ屈折率Ｎ１を有し、前記第２の透過構造は、前記第２の保護層に取り付けられる請求項７に記載のイメージセンサデバイス。
【請求項９】
第１の屈折層を形成するステップ、
前記第１の屈折層上に第２の屈折層を形成するステップ、
前記第２の屈折層上に第３の屈折層を形成するステップ、
前記第３の屈折層をエッチングし、陥凹を形成するステップ、
前記陥凹に透過構造を形成するステップ、および
前記透過構造上にマイクロレンズを配置するステップを含み、前記第３、第２、および第１の屈折層は、前記透過構造を囲み、屈折率Ｎ１、Ｎ２、およびＮ３をそれぞれ有し、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３である、ＣＩＳ構造を形成する方法。
【請求項１０】
前記第１の屈折層をエッチングして、第１のキャビティを形成し、前記第２の屈折層の部分は、前記第１のキャビティに形成されるステップ、
前記第２の屈折層をエッチングして、第２のキャビティを形成し、前記第３の屈折層の部分は、前記第２のキャビティに形成されるステップ、および
前記透過構造、前記第１の屈折層、前記第２の屈折層と、前記第３の屈折層をトリミングカットするステップを更に含む請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＩＳ構造（ＣＭＯＳイメージセンサ）に関し、特に、反射構造を有するＣＩＳ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のオプトエレクトロニクス製品、例えば、デジタルカメラ、またはイメージをキャプチャできる携帯電話は、ますます人気となり、イメージセンサデバイスの機能的な要求もそれに応じて高まってきた。イメージセンサデバイスは、光信号を受け、光信号を電気信号に変換するのに用いられる。電気信号を発生して処理した後、デジタル画像が生成される。一般的には、イメージセンサデバイスは、２つの主なタイプに分類されることができる。１つは、電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサであり、もう１つは、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）デバイスである。
【０００３】
イメージセンサデバイスは、一般的に画素アレイを含む。画素アレイの各画素は、入射する光の強度に対応する信号を生成する。従来のイメージセンサデバイスでは、カラーフィルターアレイ（透過構造）と接合されたマイクロレンズアレイは、イメージセンサデバイスの画素アレイの上方に対応して配置される。カラーフィルターアレイは、画素に特定の波長で集光させる。
【０００４】
しかしながら、マイクロレンズアレイの使用にもかかわらず、大量の入射光はフォトダイオードに効果的に導光されない可能性がある。そのため、イメージセンサデバイスの感光性が低減される可能性がある。
【発明の概要】
【０００５】
従来のイメージセンサデバイスの不具合に対処するために、本発明は、透過構造、透過構造を囲む反射構造、および透過構造側に配置されたマイクロレンズを含むＣＩＳ構造を提供する。反射構造は、透過構造を囲む第１の反射層、第１の反射層を囲む第２の反射層と、第２の反射層を囲む第３の反射層とを含む。第１、第２、および第３の反射層は、屈折率Ｎ１、Ｎ２、およびＮ３をそれぞれ有し、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３である。
【０００６】
本発明は、第１のＣＩＳ構造および第１の構造に隣接する第２のＣＩＳ構造を含むイメージセンサデバイスを更に提供し、その中の第１のＣＩＳ構造は、第１の透過構造、第１の透過構造を囲む反射構造、および第１の透過構造に配置された第１のマイクロレンズを含む。反射構造は、第１の透過構造を囲む第１の反射層、第１の反射層を囲む第２の反射層と、第２の反射層を囲む第３の反射層とを含む。第１、第２、および第３の反射層は、屈折率Ｎ１、Ｎ２、およびＮ３をそれぞれ有し、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３である。第２のＣＩＳ構造は、反射構造に直接接続された第２の透過構造、および第２の透過構造に配置された第２のマイクロレンズを含む。
【０００７】
本発明は、第１の屈折層を形成するステップ、第２の屈折層を形成し、第１の屈折層は、第２の屈折層に配置されるステップ、第３の屈折層を形成し、第２の屈折層は、第３の屈折層に配置されるステップ、第３の屈折層をエッチングし、陥凹を形成するステップ、陥凹に透過構造を形成するステップ、および透過構造上にマイクロレンズを配置するステップを含み、第３、第２、および第１の屈折層は、前記透過構造を囲み、屈折率Ｎ１、Ｎ２、およびＮ３をそれぞれ有し、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３であるＣＩＳ構造を形成する方法を更に提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係る、ＣＩＳ構造の概略図である。
【図１Ｂ】図１のＣＩＳ構造の下面図である。
【図２】マイクロレンズによってどのように光がＣＩＳ構造に入射してフォトダイオードに届くかを示す概略図である。
【図３Ａ】本発明のもう１つの実施形態に係るＣＩＳ構造の概略図である。
【図３Ｂ】本発明のもう１つの実施形態に係るＣＩＳ構造の概略図である。
【図４Ａ】本発明のもう１つの実施形態に係るＣＩＳ構造の概略図である。
【図４Ｂ】本発明のもう１つの実施形態に係るＣＩＳ構造の概略図である。
【図５Ａ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図５Ｃ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図５Ｄ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図５Ｅ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図５Ｆ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図５Ｇ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図５Ｈ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図５Ｉ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図６Ａ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図６Ｃ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図６Ｄ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図６Ｅ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図６Ｆ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図６Ｇ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図７Ａ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図７Ｂ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図７Ｃ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図７Ｄ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図７Ｅ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図８Ａ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図８Ｂ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図８Ｃ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図８Ｄ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図８Ｅ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図８Ｆ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図８Ｇ】本発明のもう１つの実施形態に係る、基板上にＣＩＳ構造を形成するステップを示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る、イメージセンサデバイスの部分的な概略図である。
【図１０Ａ】本発明の実施形態に係る、選択されたフォトダイオード上に配置されたＣＩＳ構造を示す概略図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施形態に係る、選択されたフォトダイオード上に配置されたＣＩＳ構造を示す概略図である。
【図１１Ａ】本発明のもう１つの実施形態に係る、選択されたフォトダイオード上に配置されたＣＩＳ構造を示す概略図である。
【図１１Ｂ】本発明のもう１つの実施形態に係る、選択されたフォトダイオード上に配置されたＣＩＳ構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
添付の図面とともに以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解できる。
ＣＩＳ構造の実施形態の製造および使用が以下に詳細に論じられる。しかしながら、本実施形態は、さまざまな特定の文脈において具現化され得る多くの適用可能な発明の概念を提供する。論じられる特定の実施形態は、単にパッケージ構造を製造および使用する特定の態様を例示するのみであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１０】
図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、本発明の実施形態に係るＣＩＳ構造は、マイクロレンズ１００、透過構造２００、および反射構造３００から主に構成される。反射構造３００は、透過構造２００の周囲に配置され、マイクロレンズ１００は、透過構造２００の上側に配置される（図１Ａ）。
【００１１】
図１Ａと図１Ｂに示されるように、反射構造３００は、第１の反射層３１０、第２の反射層３２０、第３の反射層３３０、第１の保護層３４０、および第２の保護層３５０を含む、５つの層を有する。この実施形態では、第１の反射層３１０は透過構造２００を囲み、第２の反射層３２０は第１の反射層３１０を囲み、第３の反射層３３０は第２の反射層３２０を囲み、第１の保護層３４０は第３の反射層３３０を囲み、且つ第２の保護層３５０は第１の保護層３４０を囲んで、同心構造を形成する。光線がマイクロレンズ１００を通過して透過構造２００へとＣＩＳ構造に入射したとき、第１、第２、および第３反射層３１０、３２０、および３３０は、透過構造２００内で光線を反射させ、制限するように用いられることができ、フォトダイオードＳによって受けられるエネルギーを向上することができる。また、第１および第２の保護層３４０と３５０は、反射構造３００によって、透過構造２００に侵入する外部光を防ぐのに用いられることができ、光のクロストーク低減を減少することができる。
【００１２】
具体的には、第１、第２、および第３の反射層３１０、３２０、および３３０は、屈折率Ｎ１、Ｎ２、およびＮ３をそれぞれ有し、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３である。この実施形態では、透過構造２００の屈折率は、第１の反射層３１０の屈折率Ｎ１を超える。第１の反射層３１０と第２の保護層３５０は、同じ材料、且つ同じ製造ステップで形成されることができる。同様に、第２の反射層３２０と第１の保護層３４０は、同じ材料、且つ同じ製造ステップで形成されることができる。
【００１３】
図２に示されるように、ＣＩＳ構造は、フォトダイオードＳを有する基板Ｂ上に配置されることができる。光線Ｌがマイクロレンズ１００を通過してＣＩＳ構造に進入したとき、透過構造２００と第１の反射層３１０との間の第１のグリッドインターフェース３０１、第１と第２の反射層３１０と３２０の間の第２のグリッドインターフェース３０２、および第２と第３の反射層３２０と３３０の間の第３のグリッドインターフェース３０３で、反射構造３００によって反射されることができる。留意すべきは、複数のグリッドインターフェースを有するＣＩＳ構造は、単一のグリッドインターフェースを有するＣＩＳ構造よりも多く光を反射することができ、透過構造２００は、より多くのエネルギーを捕捉することができることである。また、第１、第２、および第３の反射層３１０、３２０、および３３０の屈折率Ｎ１、Ｎ２、およびＮ３（Ｎ１＞Ｎ２＞Ｎ３）を超える透過構造２００の屈折率により、ほとんどの光線Ｌは、フォトダイオードＳに反射されることができる。従って、光の損失が低減され、高い感光性が得られることができる。
【００１４】
この実施形態では、透過構造２００は、カラーフィルターまたは透明フィルターを含むことができる。第１、第２、および第３の反射層３１０、３２０、および３３０、ならびに第１および第２の保護層３４０と３５０は、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯＸ）を含むことができる。屈折率Ｎ１は、１．４４〜１．５０（例えば、１．４６）であることができ、屈折率Ｎ２は、１．３０〜１．４３（例えば、１．４１）であることができ、且つ屈折率Ｎ３は、１．１０〜１．２９（例えば、１．２１）であることができる。
【００１５】
図３Ａに示されるように、もう１つの実施形態では、第３の反射層３３０は、反射構造３００の上部３０４に埋設され、上部３０４は、マイクロレンズ１００に隣接する。第１の反射層３１０と第２の保護層３５０は、屈折率Ｎ１を有し、第２の反射層３２０と第１の保護層３４０は、屈折率Ｎ２を有し、第３の反射層３３０は、屈折率Ｎ３を有し、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３を有する。図３Ｂのもう１つの実施形態では、第３の反射層３３０は、反射構造３００の下部３０５に埋設され、下部３０５は、基板Ｂに隣接する。同様に、第１の反射層３１０と第２の保護層３５０は、屈折率Ｎ１を有し、第２の反射層３２０と第１の保護層３４０は、屈折率Ｎ２を有し、第３の反射層３３０は、屈折率Ｎ３を有し、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３である。
【００１６】
図２のＣＩＳ構造は、図３Ａと図３ＢのＣＩＳ構造の光のクロストーク低減とエネルギー向上のよりよい効果を有するが、図３Ａと図３ＢのＣＩＳ構造は、簡素化されたプロセスで形成されながら、なお従来のＣＩＳ構造より、よりよい効果を有することができる。また、第３の反射層３３０の位置は、透過構造２００への光線Ｌの入射角に従って選ばれることができる。
【００１７】
反射構造は、水平方向で３層以上の反射層を有することができ、多数の反射層を有する反射構造は、少数の反射層を有する反射構造よりもよりよいパフォーマンスを有する。図４Ａに示されるように、もう１つの実施形態では、ＣＩＳ構造は、マイクロレンズ１００’、透過構造２００’、および反射構造３００’を有する。マイクロレンズ１００’は、透過構造２００’側に配置され、反射構造３００’は、透過構造２００’を囲む。反射構造３００’は、透過構造２００’を囲む第１の反射層３１０’と、第１の反射層３１０’を囲む第２の反射層３２０’と、第２の反射層３２０’を囲む第３の反射層３３０’とを含む３つの反射層を有する。第１、第２、および第３の反射層３１０’、３２０’、および３３０’は、屈折率Ｎ１、Ｎ２、およびＮ３をそれぞれ有し、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３である。図４Ａに示されるように、この実施形態のＣＩＳ構造は、３度、光を反射することができる。図４Ｂに示されるように、もう１つの実施形態では、ＣＩＳ構造は、マイクロレンズ１００”、透過構造２００”、および反射構造３００”を有する。マイクロレンズ１００”は、透過構造２００”側に配置され、反射構造３００”は、透過構造２００”を囲む。反射構造３００”は、透過構造２００”を囲む第１の反射層３１０”と、第１の反射層３１０”を囲む第２の反射層３２０”と、第２の反射構造３２０”を囲む第３の反射層３３０”と、第３の反射層３３０”を囲む第４の反射層３３１”とを含む４つの反射層を有する。第１、第２、第３、および第４の反射層３１０”、３２０”、３３０”、および３３１”は、屈折率Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、およびＮ４をそれぞれ有し、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３＞Ｎ４である。図４Ｂに示されるように、この実施形態のＣＩＳ構造は、４度、光を反射することができる。図４ＢのＣＩＳ構造は、図４ＡのＣＩＳ構造よりも多く光を反射することができるため、よりよいパフォーマンスを有する。
【００１８】
上述の実施形態に説明されたように、反射構造３００は、少なくとも３つの層を有し、透過構造２００に近い層の屈折率は、透過構造２００から離れた層の屈折率を超える。
【００１９】
図５Ａ〜図５Ｈは、基板Ｂ上にＣＩＳ構造を形成する方法が提供される。先ず、低屈折層６００（屈折率Ｎ３を有する第１の屈折層）が基板Ｂ上でフォトダイオードＳの上方に形成され（図５Ａ）、次いで、フォトダイオードＳに対応する第１のキャビティ６１０が、低屈折層６００をエッチングすることによって形成される（図５Ｂ）。次いで、中間屈折層７００（屈折率Ｎ２を有する第２の屈折層）が基板Ｂと低屈折層６００上に形成され（図５Ｃ）、次いで、第１のキャビティ６１０に対応する第２のキャビティ７１０が、中間屈折層７００をエッチングすることによって形成される（図５Ｄ）。第１のキャビティ６１０の幅Ｄ１は、第２のキャビティ７１０の幅Ｄ２を超える。
【００２０】
次に、高屈折層８００（屈折率Ｎ１を有し、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３である第３の屈折層）が基板Ｂと中間屈折層７００上に形成され（図５Ｅ）、第２のキャビティ７１０に対応する陥凹Ｒは、高屈折層８００をエッチングすることによって形成されることができる（図５Ｆ）。第２のキャビティ７１０の幅Ｄ２は、陥凹Ｒの幅Ｄを超える。次いで、透過構造２００は、陥凹Ｒに形成され（図５Ｇ）、透過構造２００、高、中間と、低屈折層８００、７００と、６００は、トリミングカットされて、同心構造を形成する。最後に、マイクロレンズ１００は、透過構造２００上に配置される（図５Ｉ）。従って、図５Ｉの２つの点線の間のアクティブ領域Ａ内の高、中間と、低屈折層８００、７００と、６００の部分は、図１Ａに示される第１、第２、および第３の反射層３１０、３２０、および３３０として形成されることができる。また、図５Ｉの点線の外の、外部の中間屈折層７００と高屈折層８００は、図１Ａに示される第１と第２の保護層３４０と３５０として形成されることができる。この実施形態では、低、中間と、高屈折層６００、７００、８００と、透過構造２００は、コーティングまたは蒸着によって形成されることができる。
【００２１】
図６Ａ〜図６Ｇに示されるように、ＣＩＳ構造を基板Ｂ上に形成する方法のもう１つの実施形態も提供される。上述の実施形態（図５Ａ〜５Ｉ）と同様に、低屈折層６００（屈折率Ｎ３を有する第１の屈折層）が基板Ｂ上でフォトダイオードＳの上方に形成され（図６Ａ）、次いで、フォトダイオードＳに対応する第１のキャビティ６１０が、低屈折層６００をエッチングすることによって形成される（図６Ｂ）。次いで、中間屈折層７００（屈折率Ｎ２を有する第２の屈折層）が基板Ｂと低屈折層６００上に形成され（図６Ｃ）、次いで、高屈折層８００（屈折率Ｎ１を有し、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３である第３の屈折層）が中間屈折層７００上に形成される（図６Ｄ）。
【００２２】
次いで、第１のキャビティ６１０に対応する陥凹Ｒが中間および高屈折層７００と８００をエッチングすることによって形成されることができ、第１のキャビティ６１０の幅Ｄ１は、陥凹Ｒの幅Ｄを超える（図６Ｅ）。次いで、透過構造２００は、陥凹Ｒに形成され（図６Ｆ）、マイクロレンズ１００は、高、中間と、低屈折層８００、７００と、６００をトリミングカットすることなく、透過構造２００（図６Ｇ）上に直接配置されることができる。従って、図６Ｇの２つの点線の間のアクティブ領域Ａ内の高、中間と、低屈折層８００、７００と、６００の部分は、図１Ａに示される第１、第２、および第３の反射層３１０、３２０、および３３０として処理されることができる。また、図６Ｇの点線の外の、外部の中間屈折層７００と高屈折層８００は、図１Ａに示される第１と第２の保護層３４０と３５０として処理されることができる。この実施形態では、低、中間と、高屈折層６００、７００、８００と、透過構造２００は、コーティングまたは蒸着によって形成されることができる。
【００２３】
図７Ａ〜図７Ｅに示されるように、ＣＩＳ構造を基板Ｂ上に形成する方法のもう１つの実施形態が更に提供される。先ず、高屈折層８００（屈折率Ｎ１を有する第３の屈折層）が基板Ｂ上でフォトダイオードＳの上方に形成され（図７Ａ）、フォトダイオードＳに対応する陥凹Ｒが、高屈折層８００をエッチングすることによって形成される（図７Ｂ）。高屈折層８００は、感光材料を含む。次いで、中間屈折層７００（屈折率Ｎ２を有する第２の屈折層）および低屈折層６００（屈折率Ｎ３を有し、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３である第１の屈折層）が露光プロセスによって形成されることができ、それらの屈折率は、露光エネルギーによって制御されることができる。
【００２４】
次いで、透過構造２００は、陥凹Ｒに形成され（図７Ｄ）、マイクロレンズ１００は、透過構造２００（図７Ｅ）上に配置される。従って、図７Ｅの２つの点線の間のアクティブ領域Ａ内の高、中間と、低屈折層８００、７００と、６００の部分は、図１Ａに示される第１、第２、および第３の反射層３１０、３２０、および３３０として処理されることができる。また、図７Ｅの点線の外の、外部の中間屈折層７００と高屈折層８００は、図１Ａに示される第１と第２の保護層３４０と３５０として適用されることができる。この実施形態では、高屈折層８００と透過構造２００は、コーティングまたは蒸着によって形成されることができる。
【００２５】
図８Ａ〜図８Ｇに示されるように、ＣＩＳ構造を基板Ｂ上に形成する方法のもう１つの実施形態も提供される。先ず、高屈折層８００（屈折率Ｎ１を有する第３の屈折層）が基板Ｂ上でフォトダイオードＳの上方に形成され（図８Ａ）、陥凹Ｒおよび第１の溝８２０が、高屈折層８００をエッチングすることによって形成される（図８Ｂ）。第１の溝８２０は、陥凹Ｒを囲む。次いで、中間屈折層７００（屈折率Ｎ２を有する第２の屈折層）は、第１の溝８２０（図８Ｃ）に形成され、陥凹Ｒを囲む第２の溝７２０は、中間屈折層７００をエッチングすることによって形成される（図８Ｄ）。
【００２６】
次に、低屈折層６００（屈折率Ｎ３を有し、且つＮ１＞Ｎ２＞Ｎ３である第１の屈折層）が第２の溝７２０に形成される（図８Ｅ）。次いで、透過構造２００は、陥凹Ｒに形成され（図８Ｆ）、マイクロレンズ１００は、透過構造２００上に配置されて（図８Ｇ）、ＣＩＳ構造を形成する。従って、図８Ｇの２つの点線の間のアクティブ領域Ａ内の高、中間と、低屈折層８００、７００と、６００の部分は、図１Ａに示される第１、第２、および第３の反射層３１０、３２０、および３３０として用いられることができる。また、図８Ｇの点線の外の、外部の中間屈折層７００と高屈折層８００は、図１Ａに示される第１と第２の保護層３４０と３５０として形成されることができる。この実施形態では、低、中間と、高屈折層６００、７００と、８００と、透過構造２００は、コーティングまたは蒸着によって形成されることができる。
【００２７】
図９は、本発明の実施形態に係る、イメージセンサデバイスの部分的な概略図である。図１Ａと図１Ｂに示された複数のＣＩＳ構造は、メインレンズＭと複数のフォトダイオードＳを有する基板Ｂとの間にマトリクスに配置される。留意すべきは、いくつかの実施形態では、図３Ａ、図３Ｂ、図４A、図４B、図６Ｇ、図７Ｅ、および図８ＧのＣＩＳ構造もイメージセンサデバイスで用いられることができることである。
【００２８】
上述のＣＩＳ構造は、１つの画素、特定色の光を受けるいくつかの画素、またはイメージセンサデバイスの全ての画素アレイ上に配置されて、特定の画素の感度を向上させることができる。図１０Ａと図１０Ｂに示されるように、この実施形態では、第１のマイクロレンズ１００Ａ、第１の透過構造２００Ａと、反射構造３００Ａを有する第１のＣＩＳ構造（図２のＣＩＳ構造と同じ）は、選ばれたフォトダイオードＳを有する特定の画素上に配置され、第２のマイクロレンズ１００Ｂと第２の透過構造２００Ｂを有する第２のＣＩＳ構造Ｃ１は、フォトダイオードＳ’を有する画素上に配置され、従来のＣＩＳ構造Ｃ２は、他のフォトダイオードを有する画素上に配置される。反射構造３００Ａは、第１、第２、および第３の反射層３１０Ａ、３２０Ａ、および３３０Ａ、ならびに第１と第２の保護層３４０Ａと３５０Ａを含む。第１の反射層３１０Ａと第２の保護層３５０Ａは、屈折率Ｎ１を有し、第２の反射層３２０Ａと第１の保護層３４０Ａは、屈折率Ｎ２を有し、第３の反射層３３０Ａは、屈折率Ｎ３を有し、Ｎ１＞Ｎ２＞Ｎ３である。従って、第１の透過構造２００Ａに入射する光線は、選ばれたフォトダイオードＳに多重反射され、特定の画素の感度が向上されることができる。
【００２９】
図１０Ｂに示されるように、第２のＣＩＳ構造Ｃ１の第２の透過構造２００Ｂは、第１のＣＩＳ構造の反射構造３００Ａに直接接続され、第２の透過構造２００Ｂに入射する光線は、右側でフォトダイオードＳに多重反射されることもできる。逆に、第２の透過構造２００Ｂに入射する光線は、もう１つ側（例えば、図１０Ｂの第２のＣＩＳ構造Ｃ１の左側）で一度反射される。また、図１０Ａに示されるように、従来のＣＩＳ構造Ｃ２は、第１のＣＩＳ構造に取り付けられていないため、従来の構造Ｃ２に対応するフォトダイオードは、単一の層によって囲まれ、従来のＣＩＳ構造Ｃ２に入射する光線は、単に一度反射される。従って、フォトダイオードに反射される光線の量は、異なるフォトダイオードに異なるＣＩＳ構造を配置することによって調整されることができる。
【００３０】
図１１Ａ〜１１Ｂは、もう１つの実施形態に係る、イメージセンサデバイスを示している。反射構造３００Ａ’は、屈折率Ｎ１を有する第１の反射層３１０Ａ’、屈折率Ｎ２を有する第２の反射層３２０Ａ’、および屈折率Ｎ３を有する第３の反射層３３０Ａ’の３層だけを有し、Ｎ１＞Ｎ２＞Ｎ３である。図１０Ａと図１０Ｂの反射構造３００Ａは、図１１Ａと図１１Ｂの反射構造３００Ａ’よりも多くの層を有するが、特定の画素の感度を向上させる機能は、両イメージセンサデバイスで得られることができる。
【００３１】
要約すると、イメージセンサデバイスおよびそのＣＩＳ構造は、本発明で提供される。異なる屈折率を有する多層反射構造では、光線がマイクロレンズを通過して光モジュールに入射したとき、反射されてフォトダイオードに導光されることでき、イメージセンサデバイスの高い感光性が得られることができる。
【００３２】
本発明は、実施例の方法及び望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。逆に、当業者には自明の種々の変更及び同様の配置をカバーするものである。よって、添付の請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。
【符号の説明】
【００３３】
１００、１００’、１００”  マイクロレンズ
２００、２００’、２００”  透過構造
３００、３００’、３００”、３００Ａ、３００Ａ’  反射構造
３１０、３１０’、３１０”、３１０Ａ、３１０Ａ’  第１の反射層
３２０、３２０’、３２０”、３２０Ａ、３２０Ａ’  第２の反射層
３３０、３３０’、３３０”、３３０Ａ、３３０Ａ’  第３の反射層
３３１”  第４の反射層
３４０、３４０Ａ  第１の保護層
３５０、３５０Ａ  第２の保護層
３０１  第１のグリッドインターフェース
３０２  第２のグリッドインターフェース
３０３  第３のグリッドインターフェース
３０４  上部
３０５  下部
Ｌ  光線
Ｂ  基板
Ｓ、Ｓ’  フォトダイオード
６００  低屈折層
６１０  第１のキャビティ
７００  中間屈折層
７１０  第２のキャビティ
Ｄ１  第１のキャビティの幅
Ｄ２  第２のキャビティの幅
８００  高屈折層
Ｄ  陥凹の幅
Ｒ  陥凹
Ａ  アクティブ領域
８２０  第１の溝
７２０  第２の溝
Ｍ  メインレンズ
１００Ａ  第１のマイクロレンズ
２００Ａ  第１の透過構造
１００Ｂ  第２のマイクロレンズ
２００Ｂ  第２の透過構造
Ｃ１  第１のＣＩＳ構造
Ｃ２  従来のＣＩＳ構造
３２０Ａ  第２の反射層
３３０Ａ  第３の反射層
３４０Ａ  第１の保護層
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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