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審決分類 審判 訂正 ただし書き2号誤記又は誤訳の訂正 訂正する H01L
管理番号 1339395
審判番号 訂正2018-390015  
総通号数 222 
発行国 日本国特許庁(JP) 
公報種別 特許審決公報 
発行日 2018-06-29 
種別 訂正の審決 
審判請求日 2018-01-19 
確定日 2018-04-12 
訂正明細書 有 
事件の表示 特許第6243498号に関する訂正審判事件について、次のとおり審決する。 
結論 特許第6243498号の明細書を本件審判請求書に添付された訂正明細書のとおり訂正することを認める。 
理由 第1 手続の経緯
本件訂正審判に係る特許第6243498号(以下「本件特許」という。)は,平成28年(2016年)9月23日(パリ条約による優先権主張 2016年6月6日,アメリカ合衆国)を出願日とする特願2016-185256号の請求項1?11に係る発明について,平成29年11月17日に特許権の設定登録がされ,平成30年1月19日付けで本件訂正審判の請求がされ,同年2月8日付けで手続補正指令がされ,同年2月15日付けで手数料補正書が提出されたものである。

第2 請求の趣旨
本件訂正審判の請求の趣旨は「特許第6243498号の明細書を本件審判請求書に添付した訂正明細書のとおり訂正することを認める,との審決を求める。」というものである。

第3 訂正の内容
本件訂正審判の請求に係る訂正の内容は,以下の訂正事項1のとおりである。(下線は審判請求人が訂正箇所を示すために付したものである。)

訂正事項1
本件特許の明細書(以下,「本件特許明細書」という。)の段落【0015】に記載の「図1に示されるように,1つの実施形態では,カラーパターン110上に配置されたループの屈折率(n)は,撮像装置100の中心部から撮像装置100のエッジ部に減少されることができる。」を「図1に示されるように,1つの実施形態では,カラーパターン110上に配置されたループの屈折率(n)は,撮像装置100の中心部から撮像装置100のエッジ部に増加することができる。」に訂正する。

第4 当審の判断
1 訂正の目的について
本件特許明細書の段落【0015】には,「1つの実施形態では,第1のループ116aは,約1.4?1.7の屈折率を有することができ,第2のループ116bは,約1.7?2.0の屈折率を有することができ,第3のループ116cは,約2.0?2.5の屈折率を有することができる。」と記載されている。また,図1を参酌すると,撮像装置100の中心部から撮像装置100のエッジ部に向かって,第1のループ116a,第2のループ116b,第3のループ116cの順に配置されている。各ループの屈折率の範囲の大小を比較すると,撮像装置100の中心部から撮像装置100のエッジ部に向かって屈折率が「増加する」ように配置されている。
さらに,ループが集光素子として機能することから,撮像素子100の中心部に集光するためには,撮像装置100の中心部から撮像装置100のエッジの部分に向かって,ループの屈折率が増加することが光工学的に合理的な解釈である。
そうすると,当該記載からは、「カラーパターン110上に配置されたループの屈折率(n)は,撮像装置100の中心部から撮像装置100のエッジ部に増加することができる。」と解するのが相当であり、本件特許明細書の段落【0015】段落の「減少する」という記載はこれに相反しており、誤記と解するのが相当である。
したがって,訂正事項1は,特許法第126条第1項ただし書第2号に規定する誤記又は誤訳の訂正を目的とするものである。

2 新規事項について
本件特許明細書の段落【0015】には,「1つの実施形態では,第1のループ116aは,約1.4?1.7の屈折率を有することができ,第2のループ116bは,約1.7?2.0の屈折率を有することができ,第3のループ116cは,約2.0?2.5の屈折率を有することができる。」と記載され,また,図1を参酌すると,撮像装置100の中心部から撮像装置100のエッジ部に向かって,第1のループ116a,第2のループ116b,第3のループ116cの順に配置されていることから,撮像装置100の中心部から撮像装置100のエッジ部に向かって屈折率が「増加する」ことは,本件特許明細書に記載されていた技術的事項であり,新規事項の追加には当たらず,特許法第126条第5項の規定に適合するものである。

3 実質上特許請求の範囲を拡張し,または変更するものであるか否かについて
訂正事項1は,本件特許明細書の誤記を訂正するものであり,実質上特許請求の範囲を拡張し,または変更するものではなく,特許法第126条第6項の規定に適合するものである。

4 独立特許要件について
本件訂正後の特許請求の範囲の請求項1?11に記載されている事項により特定される発明は,特許出願の際独立して特許を受ける事ができない理由を発見することはできない。したがって,訂正事項1は,特許法第126条第7項の規定に適合する。

第5 むすび
以上のとおりであるから,本件訂正審判の請求は,特許法第126条第1項ただし書第2号に掲げる事項を目的とするものであって,かつ,同条第5項ないし第7項の規定に適合する。
よって,結論のとおり審決する。
 
発明の名称 (54)【発明の名称】
撮像装置
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像装置に関し、特に、向上された量子効率を有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
撮像装置は、デジタルカメラ、携帯電話、およびおもちゃを含む多くの光電機器に必要な構成要素である。従来の撮像装置は、電荷結合素子(CCD)イメージセンサ、および相補性金属酸化膜半導体(CMOS)イメージセンサを含む。
【0003】
撮像装置は、通常、画素セルの平面アレイを含み、各画素セルは、フォトゲート、光導電体、または光電荷を蓄積するドープ領域を有するフォトダイオードを含む。赤色(R)、緑色(G)、または青色(B)などの異なる色の染料の周期性パターンは、画素セルの平面アレイ上に重ねられる。このパターンはカラーフィルターアレイ(CFA)として知られる。複数の方形または円形のマイクロレンズがカラーフィルターアレイ上に選択的に重ねられ、光を各画素セルの1つの電荷蓄積領域に集光させる。マイクロレンズの使用は、イメージセンサの光感度を著しく改善させることができる。
【0004】
しかしながら、マイクロレンズを通過した入射光は、画素の感光素子の深部領域に集光されることができないため、撮像装置の画素セルの量子効率は、制限されることになり、マイクロレンズの使用で増加されることができない。従って、画素セルの量子効率は制限され、画素セルの感度も制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従って、撮像装置の量子効率と感度を改善した撮像装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【0006】
例示的な撮像装置は、半導体基板、不動態層、および集光素子を含む。半導体基板は、感光素子を含み、不動態層は、半導体基板上に配置される。集光素子は、不動態層上に配置され、第1、第2、および第3のループを含む。第1のループは、第1の幅を有する。第2のループは、第1のループを囲み、第1の幅より小さい第2の幅を有する。第3のループは、第1と第2のループを囲み、第2の幅より小さい第3の幅を有する。集光素子は、感光素子と位置整合し、第1、第2、および第3のループは異なる屈折率を含む。
【0007】
詳細な説明は、添付の図面と併せて以下の実施形態に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
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。
【図1】 本発明の実施形態に係る、撮像装置を示す断面概略図である。
【図2】 図1の撮像装置の電場のシミュレーション画像を示している。
【図3】 図1の撮像装置を示す上面概略図である。
【図4】 本発明の他の実施形態に係る、撮像装置を示す断面概略図である。
【図5】 図4の撮像装置を示す上面概略図である。
【図6】 本発明の更に他の実施形態に係る、撮像装置を示す断面概略図である。
【図7】 図6の撮像装置の電場のシミュレーション画像を示している。
【図8】 図6の撮像装置を示す上面概略図である。
【図9】 本発明の他の実施形態に係る、撮像装置を示す断面概略図である。
【図10】 図9の撮像装置を示す上面概略図である。
【図11】 本発明の更に他の実施形態に係る、撮像装置を示す断面概略図である。
【図12】 図11の撮像装置を示す上面概略図である。
【図13】 本発明の更に他の実施形態に係る、撮像装置を示す断面概略図である。
【図14】 図13の撮像装置を示す上面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下の説明は、本発明を実施するベストモードが開示されている。この説明は、本発明の一般原理を例示する目的のためのもので本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の請求の範囲を参考にして決定される。
【0010】
図1は、例示的な撮像装置100を示す断面概略図である。撮像装置100は、その中に形成された感光素子104を有する半導体基板102、半導体基板102上のその中に形成された複数の遮光金属108を有する不動態層106、不動態層106上のカラーパターン110、およびカラーパターン110上の集光素子116を含む。
【0011】
図1に示されるように、半導体基板102は、例えば、シリコン基板であることができ、感光素子104は、例えば、半導体基板102に形成されたフォトダイオードであることができる。不動態層106は、例えば、感光素子104と外部回路(図示されていない)との間の相互接続構造を形成する誘電材料(図示されていない)と導電素子(図示されていない)を含む単一層または複合層であることができるが、しかし、その中に感光素子を含まない。不動態層106に形成された遮光金属108は、半導体基板102上の感光素子104をカバーしていない箇所で半導体基板102上にそれぞれ形成されるため、感光素子104の領域以外の画素の領域を遮光する遮光領域を画定し、且つ感光素子104の領域を露出する開口領域を画定する。
【0012】
また、図1に示されるように、不動態層106上のカラーパターン110も感光素子104上に形成され、感光素子と位置整合する。カラーパターン110上の集光素子116は、感光素子104上に形成され、入射光を感光素子104に集光し、伝送する。1つの実施形態では、カラーパターン110は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、および白色(W)からなるグループから選択された同じ色、または異なる色の感光性カラーレジストを含むことができ、例えば、スピンコーティング、およびフォトリソグラフィープロセスによって形成されることができる。
【0013】
図1に示されるように、集光素子116は、カラーパターン110上に配置された複数のループを含むことができる。複数のループは、異なる屈折率と幅、および同じ高さを有する。1つの実施形態では、集光素子116は、図1に示されるように、カラーパターン110上に個別に形成された3つのループを含むことができ、図1に示された3つのループは、異なる屈折率(n)と幅、および同じ高さを含む。図1に示された集光素子116のループの数は、説明のためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【0014】
図1に示されるように、1つの実施形態では、カラーパターン110上に配置されたループの幅は、撮像装置100の中心部から撮像装置100のエッジ部に減少されることができる。従って、集光素子116は、第1の幅W1を有する第1のループ116a、第1のループ116aを囲み、第1の幅W1より小さい第2の幅W2を有する第2のループ116b、および第1のループ116aと第2のループ116bを囲み、第2の幅W2より小さい第3の幅W3を有する第3のループ116cを含むことができる。第1、第2、および第3のループ116a、116b、116cは、約100?500nmの同じ高さを有することができる。
【0015】
図1に示されるように、1つの実施形態では、カラーパターン110上に配置されたループの屈折率(n)は、撮像装置100の中心部から撮像装置100のエッジ部に増加することができる。1つの実施形態では、第1のループ116aは、約1.4?1.7の屈折率を有することができ、第2のループ116bは、約1.7?2.0の屈折率を有することができ、第3のループ116cは、約2.0?2.5の屈折率を有することができる。1つの実施形態では、第1のループ116aは、ケイ素酸化物(SiO_(2))、フッ化バリウム(BaF_(2))、またはフッ化カルシウム(CaF_(2))などの材料を含むことができ、第2のループ116bは、酸化マグネシウム(MgO)、またはベリリア(BeO)などの材料を含むことができ、第3のループ116cは、酸化ハフニウム(HfO_(2))、酸化タンタル(Ta_(2)O_(5))、または酸化チタン(TiO_(2))などの材料を含むことができる。
【0016】
1つの実施形態では、図1に示された集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116b、および第3のループ116cは、カラーパターン110上に個別に形成された同心円状のループである。集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116b、および第3のループ116cは、入射光を感光素子104に集光し、伝送できるフレネルゾーンプレートを形成し、第1のループ116aの第1の幅W1(図1を参照)、第2のループ116bの第2の幅W2(図1を参照)、第3のループ116cの第3の幅W3(図1を参照)、および第1、第2と第3のループ116c、116b、116c間のピッチが適切に設計され、フレネルゾーンプレートとして集光素子116を形成する。
【0017】
図2は、図1の撮像装置100の電場のシミュレーション画像を示している。図2に示された電場のシミュレーション画像は、時間領域差分(FDTD)シミュレーション法によって、図1の撮像装置100をテストすることによって作成される。図2に示されるように、時間領域差分(FDTD)シミュレーション法によってテストされた撮像装置100のいくつかの構成要素は、シミュレーションを容易にするために省かれ、撮像装置100は、感光素子104、不動態層106、および集光素子116の第1と第2のループ116aと116bなど、いくつかの構成要素だけを用いる。図2の電場のシミュレーション画像に示されるように、撮像装置100の集光素子116の形成により、集光素子116を通過する強い電場を有する入射光Aは、感光素子104の深部(例えば、感光素子104の上面から約0.8μmの深さ)に集光されるため、より多くの入射光が集光され、感光素子104の深部に届くことができる。また、集光素子116を通過して感光素子104と不動態層106間のインターフェースに届く強い電場を有する入射光Aのスポットサイズは、約0.25μmのスポットサイズを有する。従って、感光素子104の量子効率は、改善されることができ、撮像装置100の感度も改善されることができる。また、第1と第2のループ116a、116bは、約300nmの高さを有し、数マイクロレンズの高さを有する従来のマイクロレンズ(図示されていない)より少ない高さにすることができ、図1?図2に示された集光素子116を有する撮像装置100は、従来のマイクロレンズを用いて形成されることができる縦サイズと比べ、減少された縦サイズが提供されることもでき、よりコンパクトな撮像装置が形成されることができる。
【0018】
図3は、図1の撮像装置100を示す上面概略図であり、図1の撮像装置100の断面概略図は、図3のライン1-1に沿って描かれている。簡易化のために、撮像装置100のカラーパターン110、および集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cだけが考察用に図3に示されている。
【0019】
図3に示されるように、集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cは、カラーパターン110上に個別に形成された同心円状のループとして提供される。また、集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cは、上面から見て円形のループであることができるが、これに限定するものではない。しかしながら、集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cの構成は、図1および図3に示されたこれらによって限定されるものではない。他の実施形態では、他の例示的な撮像装置の集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cは、他の構造、例えば多角形形状を有することができる。
【0020】
図4は、他の例示的な撮像装置100を示す断面概略図である。図4に示された撮像装置100の構成要素は、緩衝層118が集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cの間のカラーパターン110上に更に配置されている以外は、図1に示された構成要素と同様である。
【0021】
図4に示されるように、緩衝層118は、約1.2?1.7の屈折率を有する。1つの実施形態では、緩衝層118は、フッ化マグネシウム(MgF_(2))、フッ化ナトリウム(NaF)、またはフッ化ストロンチウム(SrF_(2))などの材料を含むことができる。緩衝層118の上面は、集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cの上面の下にある。しかしながら、他の実施形態では、緩衝層118の上面は、集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cの上面と同じ高さ、またはその上にあってもよい。
【0022】
従って、撮像装置100の緩衝層118の形成により、集光素子116を通過して、集光素子116と下方のカラーパターン110間のインターフェースに届く入射光(図示されていない)によって生じる反射および散乱は、減少されるか、または更にはなくなることもできる。つまり、入射光は、従来のマイクロレンズによって集光されることができる部分に比べ、感光素子104のより深部に集光されることができるため、より多くの光が集光されて感光素子104に届くことができる。従って、感光素子104の量子効率は、改善されることができ、撮像装置100の感度も改善されることができる。また、図4に示された集光素子116を有する撮像装置100も従来のマイクロレンズを用いて形成されることができる縦サイズに比べ、減少された縦サイズを提供することができる。
【0023】
また、図5は、図4の撮像装置100を示す上面概略図であり、図4の撮像装置100の断面概略図は、図5のライン4-4に沿って描かれている。簡易化の目的ために、撮像装置100の緩衝層118、および集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cだけが考察用に図5に示されている。
【0024】
図5に示されるように、集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cは、カラーパターン110上に個別に形成された同心円状のループとして提供される。また、集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cは、上面から見て円形のループであることができるが、これに限定するものではない。しかしながら、集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cの構成は、図4および図5に示されたこれらによって限定されるものではない。他の実施形態では、他の例示的な撮像装置の集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cは、他の構造、例えば多角形形状を有することができる。
【0025】
図6は、他の撮像装置100を示す断面概略図である。図6に示された撮像装置100の構成要素は、集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cのそれぞれが、ここでは内側サブ層から外側サブ層の順に減少する異なる屈折率の複数のサブ層を含むということ以外は、図1に示された構成要素と同様である。
【0026】
図6に示されるように、第1のループ116aは、内側サブ層(例えば、サブ層116a1)から外側サブ層(例えば、サブ層116a3)の順に減少する異なる屈折率の3つのサブ層116a1?116a3を有することができる。同様に、第2のループ116bは、内側サブ層(例えば、サブ層116b1)から外側サブ層(例えば、サブ層116b3)の順に減少する異なる屈折率の3つのサブ層116b1?116b3を有することができ、第3のループ116cは、内側サブ層(例えば、サブ層116c1)から外側サブ層(例えば、サブ層116c3)の順に減少する異なる屈折率の3つのサブ層116c1?116c3を有することができる。
【0027】
図6に示されるように、第1のループ116aのサブ層116a1?116a3は、同じ幅と同じ高さを有することができ、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3は、同じ幅と同じ高さを有することができ、且つ第3のループ116cのサブ層116c1?116c3は、同じ幅と同じ高さを有することができる。第1のループ116a、第2のループ116b、第3のループ116cの幅、および第1、第2と、第3のループ116a、116b、116c間のピッチは、適切に設計され、フレネルゾーンプレートとして集光素子116を形成する。
【0028】
実施形態では、第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の内側サブ層(例えば、サブ層116a1、116b1、および116c1)は、約2.0?2.5の範囲にある同じ屈折率を有することができ、第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の中間サブ層(例えば、サブ層116a2、116b2、および116c2)は、約1.7?2.0の範囲にある同じ屈折率を有することができ、且つ第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の外側サブ層(例えば、サブ層116a3、116b3、および116c3)は、約1.4?1.7の同じ屈折率を有することができる。
【0029】
1つの実施形態では、第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の内側サブ層(例えば、サブ層116a1、116b1、および116c1)は、酸化ハフニウム(HfO_(2))、酸化タンタル(Ta_(2)O_(5))、または酸化チタン(TiO_(2))などの材料を含むことができ、第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の中間サブ層(例えば、サブ層116a2、116b2、および116c2)は、酸化マグネシウム(MgO)、またはベリリア(BeO)などの材料を含むことができ、第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の外側サブ層(例えば、サブ層116a3、116b3、および116c3)は、ケイ素酸化物(SiO_(2))、フッ化バリウム(BaF_(2))、またはフッ化カルシウム(CaF_(2))などの材料を含むことができる。
【0030】
図7は、図6の撮像装置100の電場のシミュレーション画像を示している。図7の電場シミュレーションイメージは、時間領域差分(FDTD)シミュレーション法によって、図6の撮像装置100をテストすることによって作成される。図7に示されるように、時間領域差分(FDTD)シミュレーション法によってテストされた撮像装置100のいくつかの構成要素は、シミュレーションを容易にするために省かれ、撮像装置100は、感光素子104、不動態層106、集光素子116の第1のループ116aの内側サブ層16a1と中間サブ層116a2、および第2のループ116bの内側サブ層16b1と中間サブ層116b2など、いくつかの構成要素だけを用いる。図7の電場のシミュレーション画像に示されるように、撮像装置100の集光素子116の形成により、集光素子116を通過する強い電場を有する入射光Bは、感光素子104の深部(例えば、感光素子104の上面から約1μmの深さ)に集光されるため、より多くの入射光が集光されることができ、感光素子104の深部に届くことができる。また、集光素子116を通過して感光素子104と不動態層106間のインターフェースに届く強い電場を有する入射光Bのスポットサイズは、約0.25μmのスポットサイズを有する。従って、感光素子104の量子効率は、改善されることができ、撮像装置100の感度も改善されることができる。また、第1と第2のループ116a、116bは、約300nmの高さを有し、数マイクロレンズの高さを有する従来のマイクロレンズ(図示されていない)より少ない高さにすることができ、図6?図7に示された集光素子116を有する撮像装置100は、従来のマイクロレンズを用いて形成されることができる縦サイズと比べ、減少された縦サイズが提供されることもでき、よりコンパクトな撮像装置が形成されることができる。
【0031】
図8は、図6の撮像装置100を示す上面概略図であり、図6の撮像装置100の断面概略図は、図8のライン6-6に沿って描かれている。簡易化のために、撮像装置100のカラーパターン110、および集光素子116だけが考察用に図8に示されている。
【0032】
図8に示されるように、集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3は、カラーパターン110上に個別に形成された同心円状のループとして提供される。また、集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3は、上面から見て円形のループであることができるが、これに限定するものではない。他の実施形態では、集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3の構成は、図1および図3に示されたこれらによって限定されるものではない。他の実施形態では、他の例示的な撮像装置の集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cは、他の構造、例えば多角形形状を有することができる。
【0033】
図9は、他の例示的な撮像装置100を示す断面概略図である。図9に示された撮像装置100の構成要素は、緩衝層118が集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cの間のカラーパターン110上に更に配置されている以外は、図6に示された構成要素と同様である。
【0034】
図9に示されるように、緩衝層118は、約1.2?1.7の屈折率を有する。1つの実施形態では、緩衝層118は、フッ化マグネシウム(MgF2)、フッ化ナトリウム(NaF)、またはフッ化ストロンチウム(SrF2)などの材料を含むことができる。緩衝層118の上面は、集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3の上面の下にある。しかしながら、他の実施形態では、緩衝層118の上面は、集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3の上面と同じ高さ、またはその上にあってもよい。
【0035】
従って、撮像装置100の緩衝層118の形成により、集光素子116を通過して、集光素子116と下方のカラーパターン110間のインターフェースに届く入射光(図示されていない)の反射および散乱は、減少されるか、または更にはなくなることもできる。つまり、入射光は、従来のマイクロレンズによって集光されることができる部分に比べ、感光素子104のより深部に集光されることができるため、より多くの光が集光されて感光素子104に届くことができる。従って、感光素子104の量子効率は、改善されることができ、撮像装置100の感度も改善されることができる。また、図9に示された集光素子116を有する撮像装置100も従来のマイクロレンズを用いて形成されることができる縦サイズに比べ、減少された縦サイズを提供することができる。
【0036】
また、図10は、図9の撮像装置100を示す上面概略図であり、図9の撮像装置100の断面概略図は、図10のライン9-9に沿って描かれている。簡易化の目的ために、撮像装置100の緩衝層118、および集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cだけが考察用に図10に示されている。
【0037】
図10に示されるように、集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3は、カラーパターン110上に個別に形成された同心円状のループとして提供される。また、集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3は、上面から見て円形のループであることができるが、これに限定するものではない。他の実施形態では、他の例示的な撮像装置の集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3は、他の構造、例えば多角形形状を有することができる。
【0038】
図11は、他の例示的な撮像装置100を示す断面概略図である。図11に示された撮像装置100の構成要素は、集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cのそれぞれが、ここでは内側サブ層から外側サブ層に減少する異なる屈折率と異なる高さの複数のサブ層を含むということ以外は、図6に示された構成要素と同様である。
【0039】
図11に示されるように、第1のループ116aは、内側サブ層(例えば、サブ層116a1)から外側サブ層(例えば、サブ層116a3)の順に減少する異なる屈折率と異なる高さの3つのサブ層116a1?116a3を有することができる。同様に、第2のループ116bは、内側サブ層(例えば、サブ層116b1)から外側サブ層(例えば、サブ層116b3)の順に減少する異なる屈折率と異なる高さの3つのサブ層116b1?116b3を有することができ、第3のループ116cは、内側サブ層(例えば、サブ層116c1)から外側サブ層(例えば、サブ層116c3)の順に減少する異なる屈折率と異なる高さの3つのサブ層116c1?116c3を有することができる。
【0040】
図11に示されるように、第1のループ116aのサブ層116a1?116a3は、同じ幅を有することができ、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3は、同じ幅を有することができ、且つ第3のループ116cのサブ層116c1?116c3は、同じ幅を有することができる。第1のループ116a、第2のループ116b、第3のループ116cの幅、および第1、第2と、第3のループ116a、116b、116c間のピッチは、適切に設計され、フレネルゾーンプレートとして集光素子116を形成する。
【0041】
実施形態では、第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の内側サブ層(例えば、サブ層116a1、116b1、および116c1)は、約2.0?2.5の屈折率を有することができ、第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の中間サブ層(例えば、サブ層116a2、116b2、および116c2)は、約1.7?2.0の屈折率を有することができ、且つ第1、第2と、第3のループ116c、116b、116cのサブ層の外側サブ層(例えば、サブ層116a3、116b3、および116c3)は、約1.4?1.7の屈折率を有することができる。
【0042】
1つの実施形態では、第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の内側サブ層(例えば、サブ層116a1、116b1、および116c1)は、酸化ハフニウム(HfO_(2))、酸化タンタル(Ta_(2)O_(5))、または酸化チタン(TiO_(2))などの材料を含むことができ、第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の中間サブ層(例えば、サブ層116a2、116b2、および116c2)は、酸化マグネシウム(MgO)、またはベリリア(BeO)などの材料を含むことができ、第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の外側サブ層(例えば、サブ層116a3、116b3、および116c3)は、ケイ素酸化物(SiO_(2))、フッ化バリウム(BaF_(2))、またはフッ化カルシウム(CaF_(2))などの材料を含むことができる。
【0043】
1つの実施形態では、第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の内側サブ層(例えば、サブ層116a1、116b1、および116c1)は、約600?800nmの高さを有することができ、第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の中間サブ層(例えば、サブ層116a2、116b2、および116c2)は、約400?600nmの高さを有することができ、且つ第1、第2と、第3のループ116a、116b、116cのサブ層の外側サブ層(例えば、サブ層116a3、116b3、および116c3)は、約200?400nmの高さを有することができる。
【0044】
従って、撮像装置100の集光素子116の形成により、集光素子116を通過する入射光(図示されていない)は、従来のマイクロレンズを用いて集光されることができる部分に比べ、感光素子104のより深部に集光されることができ、より多くの入射光が集光されて感光素子104に届くことができる。従って、感光素子104の量子効率は、改善されることができ、撮像装置100の感度も改善されることができる。また、図11に示された集光素子116を有する撮像装置100も従来のマイクロレンズを用いて形成されることができる縦サイズに比べ、減少された縦サイズを提供することができる。
【0045】
図12は、図11の撮像装置を示す上面概略図であり、図11の撮像装置100の断面概略図は、図12のライン11-11に沿って描かれている。簡易化のために、撮像装置100のカラーパターン110、および集光素子116だけが考察用に図12に示されている。
【0046】
図12に示されるように、集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3は、カラーパターン110上に個別に形成された同心円状のループとして提供される。また、集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3は、上面から見て円形のループであることができるが、これに限定するものではない。他の実施形態では、他の例示的な撮像装置の集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3は、他の構造、例えば多角形形状を有することができる。
【0047】
図13は、他の例示的な撮像装置100を示す断面概略図である。図13に示された撮像装置100の構成要素は、緩衝層118が集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cの間のカラーパターン110上に更に配置されている以外は、図11に示された構成要素と同様である。
【0048】
図13に示されるように、緩衝層118は、約1.2?1.7の屈折率を有する。1つの実施形態では、緩衝層118は、フッ化マグネシウム(MgF2)、フッ化ナトリウム(NaF)、またはフッ化ストロンチウム(SrF2)などの材料を含むことができる。緩衝層118の上面は、集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3の上面の下にある。しかしながら、他の実施形態では、緩衝層118の上面は、集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3の上面と同じ高さ、またはその上にあってもよい。
【0049】
従って、撮像装置100の緩衝層118の形成により、集光素子116を通過して、集光素子116と下方のカラーパターン110間のインターフェースに届く入射光(図示されていない)の反射および散乱は、減少されるか、または更にはなくなることもできる。つまり、入射光は、従来のマイクロレンズによって集光されることができる部分に比べ、感光素子104のより深部に集光されることができるため、より多くの光が集光されて感光素子104に届くことができる。従って、感光素子104の量子効率は、改善されることができ、撮像装置100の感度も改善されることができる。
【0050】
また、図14は、図13の撮像装置100を示す上面概略図であり、図13の撮像装置100の断面概略図は、図14のライン13-13に沿って描かれている。簡易化の目的ために、撮像装置100の緩衝層118、および集光素子116の第1のループ116a、第2のループ116bと、第3のループ116cだけが考察用に図14に示されている。
【0051】
図14に示されるように、集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3は、カラーパターン110上に個別に形成された同心円状のループとして提供される。また、集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3は、上面から見て円形のループであることができるが、これに限定するものではない。他の実施形態では、他の例示的な撮像装置の集光素子116の第1のループ116aのサブ層116a1?116a3、第2のループ116bのサブ層116b1?116b3と、第3のループ116cのサブ層116c1?116c3は、他の構造、例えば多角形形状を有することができる。
【0052】
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】
【0053】
100 撮像装置
102 半導体基板
104 感光素子
106 不動態層
108 遮光金属
110 カラーパターン
116 集光素子
116a 第1のループ
116b 第2のループ
116c 第3のループ
116a1 サブ層
116b1 サブ層
116c1 サブ層
116a2 サブ層
116b2 サブ層
116c2 サブ層
116a3 サブ層
116b3 サブ層
116c3 サブ層
118 緩衝層
W1 幅
W2 幅
W3 幅
A 入射光
B 入射光
 
訂正の要旨 審決(決定)の【理由】欄参照。
審理終結日 2018-03-19 
結審通知日 2018-03-22 
審決日 2018-04-03 
出願番号 特願2016-185256(P2016-185256)
審決分類 P 1 41・ 852- Y (H01L)
最終処分 成立  
前審関与審査官 小池 英敏鈴木 肇今井 聖和  
特許庁審判長 飯田 清司
特許庁審判官 加藤 浩一
大嶋 洋一
登録日 2017-11-17 
登録番号 特許第6243498号(P6243498)
発明の名称 撮像装置  
代理人 磯野 富彦  
代理人 磯野 富彦  
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