JP2019186516A - 光学センサおよびその形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 遮光層の開口を充填する高分子材料層を有する光学センサを提供する。【解決手段】 基板の上に配置された光学層と、前記光学層の上に配置され、前記光学層を部分的に露出させる第１の開口を含む遮光層と、前記第１の開口を充填し、その上面は、前記遮光層の上面より高い高分子材料層と、前記遮光層と前記高分子材料層の上に配置された接着層と、前記接着層の上に配置された表面構成要素を含む光学センサ。【選択図】 図３Ｄ

Description

本発明は、光学センサ技術に関するものであり、特に、遮光層の開口を充填する高分子材料層を有する光学センサに関するものである。

カラー画像のシーンを撮像するために、光学センサは、広帯域スペクトルの光線に敏感でなければならない。光学センサは、シーンから反射された光に反応し、その光の強度を電子信号に変換することができる。電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサまたは相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサなどの光学センサは、一般的に、入射光を電子信号に変換する光電変換領域を有する。また、光学センサは、イメージセンサ電子信号を伝送および処理する論理回路を有する。

現在、光学センサは多くの領域で広く用いられ、例えば、光センサ、近接センサ、光飛行時間（ｔｉｍｅ-ｏｆ-ｆｌｉｇｈｔ； ＴＯＦ）カメラ、分光器、モノのインターネット（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ； ＩＯＴ）に用いられるスマートセンサ、および先進運転支援システム（ａｄｖａｎｃｅｄ ｄｒｉｖｅｒ ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍｓ； ＡＤＡＳ）のセンサなどの装置にも広く用いられる。

現存する光学センサは、それらの用途に適しているが、あらゆる局面において十分ではない。従って、光学センサは、なお克服すべきである問題がある。

遮光層の開口を充填する高分子材料層を有する光学センサおよびその形成方法を提供する。

いくつかの光学センサでは、遮光層は、光学層の上に配置される。遮光層は、光学層を部分的に露出させる少なくとも１つの開口を含み、光は、遮光層にブロックされることなく、開口によって光学層に伝送されることができる。しかしながら、接着層によって表面構成要素が遮光層に付着されたとき、接着層と遮光層との間に気泡が発生し、開口の角部に気泡が混入し易くなる可能性がある。その結果、その後に行われる熱処理の後に接着層が膨潤し、光学センサの光屈折率に影響を与え、光学センサの画質が劣化する。

本発明の実施形態によれば、遮光層の開口には高分子材料層が充填され、高分子材料層の上面は、遮光層の上面より高い。即ち、高分子材料層は、遮光層から突出しており、複数の流路（即ち、通気孔）が高分子材料層の突出部の間に形成される。従って、接着層によって遮光層に表面構成要素を付着させると、空気流路を通して空気を排出することができる。従って、表面構成要素は、遮光層の間に任意の気泡が混入されることなく、遮光層に緊密に付着され、光学センサの画質向上に寄与することができる。

本開示のいくつかの実施形態では、光学センサが提供される。光学センサは、基板の上に配置された光学層と、光学層の上に配置され、光学層を部分的に露出させる第１の開口を含む遮光層を含む。光学センサは、第１の開口を充填する高分子材料層も含み、高分子材料層の上面は、遮光層の上面より高い。光学センサは、遮光層と高分子材料層の上に配置された接着層と、接着層の上に配置された表面構成要素を更に含む。

本開示のいくつかの実施形態では、光学センサが提供される。光学センサは、基板の上に配置された光学層と、光学層の上に配置され、光学層を部分的に露出させる第１の開口のアレイおよび第２の開口のアレイを含む遮光層を含む。光学センサは、第１の開口のアレイを充填する第１の高分子材料部分と、第２の開口のアレイを充填する第２の高分子材料部分も含む。光学センサは、遮光層と、第１の高分子材料層と、第２の高分子材料層の上に配置された接着層を更に含み、接着層は、第１の高分子材料部分と第２の高分子材料部分の間に延伸する。また、光学センサは、接着層の上に配置された表面構成要素を含む。

本開示のいくつかの実施形態では、光学センサを形成する方法が提供される。前記方法は、光学層を基板の上に形成するステップと、光学層の上に、光学層を部分的に露出させる第１の開口と第２の開口を含む遮光層を形成するステップを含む。前記方法は、光学層の上に、第１の開口を充填する第１の部分と第２の開口を充填する第２の部分を有し、第１の部分と第２の部分は、遮光層の上面から突出し、第１の部分と第２の部分は、その間に空間を有する高分子材料層を形成するステップも含む。前記方法は、遮光層と高分子材料層の上に接着層を塗布するステップと、接着層を用いて高分子材料層に表面構成要素を付着させるステップを更に含む。

本発明によれば、遮光層の開口を充填する高分子材料層を有する光学センサおよびその形成方法を提供することができる。

図１Ａは、比較例の光学センサの順次形成のプロセスを示す断面図である。 図１Ｂは、比較例の光学センサの順次形成のプロセスを示す断面図である。 図２Ａは、図１Ａに示された比較例の光学センサの例示的な順次形成のプロセスの上面図であり、図１Ａは、図２Ａのライン１−１’に沿った断面図である。 図２Ｂは、図１Ｂに示された比較例の光学センサの例示的な順次形成のプロセスの上面図であり、図１Ｂは、図２Ｂのライン１−１’に沿った比較例の光学センサの断面図である。 図３Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る光学センサの例示的な順次形成のプロセスを示す断面図である。 図３Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る光学センサの例示的な順次形成のプロセスを示す断面図である。 図３Ｃは、本開示のいくつかの実施形態に係る光学センサの例示的な順次形成のプロセスを示す断面図である。 図３Ｄは、本開示のいくつかの実施形態に係る光学センサの例示的な順次形成のプロセスを示す断面図である。 図４Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る光学センサの例示的な順次形成のプロセスを示す断面図である。 図４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る光学センサの例示的な順次形成のプロセスを示す断面図である。 図５Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る図３Ａの断面図に対応する上面図であり、図３Ａは、図５Ａのライン３−３’に沿った断面図である。 図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る図３Ｂの断面図に対応する上面図であり、図３Ｂは、図５Ｂのライン３−３’に沿った断面図である。 図６は、本開示のいくつかの実施形態に係る図４Ａの断面図に対応する上面図であり、図４Ａは、図６のライン４−４’に沿った断面図である。 図７Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る光学センサの上面図である。 図７Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る光学センサの上面図である。 図７Ｃは、本開示のいくつかの実施形態に係る光学センサの上面図である。 図７Ｄは、本開示のいくつかの実施形態に係る光学センサの上面図である。 図７Ｅは、本開示のいくつかの実施形態に係る光学センサの上面図である。 図７Ｆは、本開示のいくつかの実施形態に係る光学センサの上面図である。

上述の説明では、本発明を実施するベストモードを開示している。この説明は、本発明の一般原理を例示する目的のものであり、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）。

図１Ａ〜図１Ｂは、比較例の光学センサ１００の例示的な順次形成のプロセスを示す断面図である。図２Ａ〜図２Ｂは、図１Ａ〜図１Ｂに示された比較例の光学センサ１００の例示的な順次形成のプロセスの上面図であり、図１Ａは、図２Ａのライン１−１’に沿った断面図である。図１Ｂは、図２Ｂのライン１−１’に沿った比較例の光学センサ１００の断面図である。

図１Ａおよび図２Ａに示されるように、光学層１０３は、基板１０１の上に配置され、遮光層１０５は、光学層１０３の上に配置される。遮光層１０５は、光学層１０３を部分的に露出させる複数の開口１０７を有する。開口１０７は互いに分離されている。即ち、図２Ａに示すように、各開口１０７は、遮光層１０５によって囲まれている。

次いで、図１Ｂおよび図２Ｂに示されるように、表面構成要素１１３は、接着層１１１によって遮光層１０５に取り付けられている。各開口１０７は遮光層１０５で囲まれているため、接着層１１１と遮光層１０５との間に複数の気泡１０９が発生して、開口１０７の角部に溜まる。その結果、後続して熱処理が行われた後、接着層１１１が膨潤し、光学センサ１００の光屈折率が影響を受け（例えば、期待値から外れる）、光学センサ１００の画質が低下する。

図３Ａ〜図３Ｄは、本開示のいくつかの実施形態に係る光学センサ２００ａの例示的な順次形成のプロセスを示す断面図である。図５Ａ〜図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る図３Ａ〜図３Ｂの断面図に対応する上面図であり、図３Ａは、図５Ａのライン３−３’に沿った断面図であり、図３Ｂは、図５Ｂのライン３−３’に沿った断面図である。

図３Ａに示すように、光学層１０３は、基板１０１の上に形成され、基板１０１は、複数の光電変換領域１０２を有する。いくつかの実施形態では、基板１０１は、半導体基板、例えば、シリコンウエハまたはチップであることができ、各光電変換領域１０２は、フォトダイオード（ＰＤ）などの光電変換素子を含むことができる。図３Ａは、２つの光電変換領域１０２のみを示しているが、留意すべきことは、基板１０１内に形成される光電変換領域１０２の数に制限はなく、光電変換領域１０２は周辺回路領域（図示せず）によって囲まれていることである。

光電変換領域１０２は、基板１０１の面に形成される。いくつかの実施形態では、後続して形成される光学センサ２００ａに必要な各種の配線および電子回路の配線層（図示せず）は、基板１０１の反対面に形成される。

いくつかの実施形態では、光学層１０３は、その中にいくつかの導電層と誘電体層（層間誘電体（ＩＬＤ）層、金属間誘電体（ＩＭＤ）層など）を有する材料の構造であることができ、光学層１０３の導電層は、後続して形成される光学センサ２００ａに必要な配線構造を有する。また、光学層１０３は、光が通過することができるいくつかの開口（ａｐｅｒｔｕｒｅ）と、光の透過をブロックするのに用いられるいくつかの遮光層とを含むことができる。

図３Ａおよび図５Ａに示すように、遮光層１０５が光学層１０３の上に形成されている。図１Ａおよび図２Ａと同様に、遮光層１０５は、光学層１０３を部分的に露出させる複数の開口１０７を有する。開口１０７は、互いに分離されている。即ち、図５Ａに示すように、各開口１０７は、遮光層１０５によって囲まれている。

具体的に言えば、各開口１０７は、基板１０１内の１つの光電変換領域１０２に個別に位置合わせされている。いくつかの実施形態では、遮光層１０５は、後続して形成される光学センサ２００ａに照射される斜入射光によって生じるクロストークを低減または防止するために用いられ、光学センサ２００ａの感度を向上させることができる。

いくつかの実施形態では、光電変換領域１０２を囲む周辺回路領域では、光学層１０３は、どの開口１０７によっても露出されない場合がある。このような場合、後続して遮光層１０５の上に形成される高分子材料層１１５は、周辺回路領域の端部まで延伸することができる。

続いて図３Ａおよび図５Ａに示すように、高分子材料層１１５は、光学層１０３の上に形成され、開口１０７を充填する。留意すべきことは、高分子材料層１１５の上面は、遮光層１０５の上面よりも高いことである。即ち、高分子材料層１１５は、遮光層１０５の上面から突出している。

いくつかの実施形態では、高分子材料層１１５は有機高分子（流動性のフォトレジストなど）で形成されることができる。高分子材料層１１５は蒸着法またはコーティング法によって形成され、続いてパターニングプロセスで形成される。パターニングプロセスは、フォトリソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを含む。

また、有機高分子からなる高分子材料層１１５は、フルスペクトル光または特定の波長の光を透過させる。高分子材料層１１５が全波長範囲の光（即ち、フルスペクトル光）を透過させるように設計されている場合、高分子材料層１１５は、透明有機高分子からなることができる。高分子材料層１１５が特定の波長領域の光を透過させるように設計されている場合、高分子材料層１１５は、装置要件に応じて、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、青色カラーフィルタ、シアンカラーフィルタ、マゼンタカラーフィルタ、黄色カラーフィルタ、または赤外線（ＩＲ）パスフィルタからなることができる。

いくつかの他の実施形態では、高分子材料層１１５が光を透過させるように設計されていない場合、高分子材料層１１５は、非透明有機高分子からなってもよい。開口１０７は、光電変換領域１０２と位置合わせされているため、開口１０７を充填する高分子材料層１１５の部分も光電変換領域１０２と位置合わせされる。

具体的に言えば、高分子材料層１１５は、遮光層１０５内の異なる開口１０７を充填するいくつかの個別の突出部を有する。高分子材料層１１５の任意の２つ突出部は、互いに分離され、それらの間に空間１１９を有する。いくつかの実施形態では、高分子材料層１１５は、遮光層１０５に更に延伸する個別の突出部を有する。図３Ａに示されるように、高分子材料層１１５の突出部は、間隔を開けたＴ字形断面を有する。

具体的に言えば、高分子材料層１１５の突出部は、遮光層１０５上に延伸し、高分子材料層１１５で充填された開口１０７に近い遮光層１０５の部分が、高分子材料層１１５で覆われることになる。具体的に言えば、図３Ａに示すように、高分子材料層１１５は、第１のＴ字形断面Ｔ_１および第２のＴ字形断面Ｔ_２を有し、第１のＴ字形断面Ｔ_１は、第２のＴ字形断面Ｔ_２から分離されている。即ち、第１のＴ字形断面Ｔ_１および第２のＴ字形断面Ｔ_２は、高分子材料層１１５の２つの分離された部分である。

いくつかの実施形態では、図５Ａの上面図において、第１のＴ字形断面Ｔ_１は第１の中心Ｃ_１を有し、第２のＴ字形断面Ｔ_２は第２の中心Ｃ_２を有する。第１の中心Ｃ_１と第２の中心Ｃ_２は、それらの間に第１の距離Ａを有する。また、第１のＴ字形断面Ｔ_１および第２のＴ字形断面Ｔ_２は、それらの間に第２の距離Ｂを有する。第２の距離Ｂは、第１のＴ字形断面Ｔ_１と第２のＴ字形断面Ｔ_２との間の最短距離である。いくつかの実施形態では、第２の距離Ｂと第１の距離Ａの比は、約１５％〜約８５％の範囲にある。第２の距離Ｂと第１の距離Ａの比が約１５％より小さい、または約８５％より大きい場合、遮光層１０５と後続して形成される接着層との間に混入した気泡が効果的に排出されない可能性がある。

しかしながら、いくつかの他の実施形態では、遮光層１０５は、高分子材料層１１５で覆われず、遮光層１０５と高分子材料層１１５が互いに重ならなくてもよい。

また、図５Ａに示されるように、高分子材料層１１５の各突出部は、１つの開口１０７を充填する。しかしながら、他の実施形態では、高分子材料層１１５の各突出部は、１つ以上の開口１０７を充填することができ、高分子材料層１１５の突出部の配置は、実際のプロセス要件に従って調整することができる。

また、光学層１０３は、高分子材料層１１５と遮光層１０５で完全に覆われている。また、遮光層１０５は厚さｔ_１を有し、高分子材料層１１５は厚さｔ_２を有する。いくつかの実施形態では、厚さｔ_２は少なくとも厚さｔ_１より大きく、厚さｔ_２は厚さｔ_１の約１．５倍より小さい。例えば、厚さｔ_１は約１．５μｍ、厚さｔ_２は約２μｍである。

再度図３Ａに示すように、遮光層１０５および高分子材料層１１５を覆うように親水性膜１１７を選択的に形成することができる。具体的に言えば、親水性膜１１７は、遮光層１０５および高分子材料層１１５にコンフォーマルに形成され、親水性膜１１７は、空間１１９内にまで延伸している。いくつかの実施形態では、親水性膜１１７は無機材料で形成されている。いくつかの他の実施形態では、親水性膜１１７は有機材料からなることができる。

親水性膜１１７と後続して形成される接着層１１１との間の接触角（図３Ｂに示されるように）は、高分子材料層１１５と接着層１１１との接触角より小さく、親水性膜１１７と接着層１１１との間の接触角は、遮光層１０５と接着層１１１との接触角より小さい。従って、親水性膜１１７を形成することにより、接着層１１１を、均一に広げることができ、親水性膜１１７に付着した不純物を容易に除去することができる。

図５Ａに示すように、高分子材料層１１５は、いくつかの突出部を有し、高分子材料層１１５の突出部の間の空間１１９は、複数の流路（即ち、通気孔）を共に形成する。流路Ｘ_１およびＸ_２はＸ軸に平行であり、流路Ｙ_１、Ｙ_２およびＹ_３はＹ軸に平行である。

いくつかの実施形態では、高分子材料層１１５の突出部は同様の長方形の形状を有する。図５Ａは、１２個の高分子材料層１１５の突出部しか示していないが、留意すべきことは、高分子材料層１１５の突出部の数に制限はないことである。図を簡略化するために、親水性膜１１７は図５Ａには示されていない。

次いで、図３Ｂおよび図５Ｂに示すように、複数の接着剤液滴１１０が遮光層１０５および高分子材料層１１５の上に塗布される。いくつかの実施形態では、接着剤液滴１１０は透明な接着剤であることができる。

次いで、図３Ｃに示すように、接着剤液滴１１０の上に表面構成要素１１３が配置され、接着剤液滴１１０は接着層１１１に結合される。いくつかの実施形態では、表面構成要素１１３は部分的に透明または完全に透明である。例えば、表面構成要素１１３が全波長範囲の光（即ち、フルスペクトル光）を透過させるように設計されている場合、表面構成要素１１３は完全に透明であってもよい。表面構成要素１１３が特定の波長範囲の光を透過させるように設計されている場合、表面構成要素１１３は部分的に透明であってもよく、例えば、表面構成要素１１３は紫外線（ＵＶ）／赤外線（ＩＲ）カットフィルタ、ＵＶ／ＩＲパスフィルタ、または狭帯域パスフィルタ（例えば、８５０ｎｍまたは９４０ｎｍの波長の光を透過させることができる）を含んでいてもよい。表面構成要素１１３は、これを限定するものではないが、ガラス、プラスチック、アクリル、サファイア、またはそれらの組み合わせを含む任意の適切な材料であることができる。表面構成要素１１３の材料は、その光学的現象に応じて選ぶことができる。また、表面構成要素１１３は、単層であっても複数層であってもよい。

図３Ｄに示すように、表面構成要素１１３を配置した後、表面構成要素１１３に均一に力１２０を加え、接着層１１１と遮光層１０５との間に混入した気泡が空間１１９を通って除去され、空間１１９が接着層１１１によって完全に充填されることになる。留意すべきことは、接着層１１１と遮光層１０５との間に混入した気泡は、図５Ａの上面図に示された流路Ｘ_１、Ｘ_２、Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３を通って除去されることができることである。力１２０が加えられると、表面構成要素１１３は、接着層１１１によって高分子材料層１１５に緊密に付着され、光学センサ２００ａが完成する。

また、いくつかの実施形態では、高分子材料層１１５は、接着層１１１と遮光層１０５で囲まれる。接着層１１１は、高分子材料層１１５の突出部の間の空間１１９内に延伸するため、高分子材料層１１５の上面は、接着層１１１の最底面よりも高い。

光学センサ２００ａでは、接着層１１１は親水性膜１１７によって遮光層１０５と高分子材料層１１５から分離され、接着層１１１の底面は遮光層１０５の上面よりも高い。いくつかの他の実施形態では、親水性膜１１７が光学センサ２００ａ内に形成されていない場合、接着層の底面は、遮光層１０５の上面と接触している。

図４Ａ〜図４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による光学センサ２００ｂの例示的な順次形成プロセスを示す断面図である。図６は、本開示のいくつかの実施形態による図４Ａの断面図に対応する上面図である。図４Ａは、図６のライン４−４’に沿った断面図である。

光学センサ２００ｂの構成要素は、図３Ｄに示された光学センサ２００ａの構成要素と同様であり、簡略化するために、ここでは繰り返されない。光学センサ２００ａと光学センサ２００ｂとの順次形成プロセスの違いは、接着層１１１の形成方法である。図３Ａに続き、図４Ａおよび図６に示されるように、接着材料１１０’が毛細管作用（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ａｃｔｉｏｎ）によって基板１０１の端部から、遮光層１０５と高分子材料層１１５と表面構成要素１１３との間に塗布される。

具体的に言えば、接着材料１１０’は、外力の助けなく、Ｘ軸に沿って親水性膜１１７と表面構成要素１１３との間を流れる。接着材料１１０’がＸ軸に沿って流れ、親水性膜１１７と表面構成要素１１３との間に接着層１１１を形成するとき、接着材料１１０’（または後続して形成される接着層１１１）と遮光層１０５の間に混入した気泡は、空間１１９を通って除去されることができ、空間１１９は、接着層１１１で完全に充填されることができる。

留意すべきことは、接着材料１１０’と遮光層１０５との間に混入した気泡は、図６の上面図に示された流路Ｘ_１、Ｘ_２、Ｙ_１、Ｙ_２、およびＹ_３を通って除去されることができることである。その結果、図４Ｂに示されるように、光学センサ２００ｂが完了する。また、接着材料１１０’の流れ方向はＸ軸に限定されない。いくつかの他の実施形態では、接着材料１１０’を、基板１０１の任意の縁部から提供することができ、且つ接着材料１１０’を、任意の方向に沿って流れるように調整することができる。

図７Ａは、本開示のいくつかの実施形態による光学センサ２００ｃの上面図である。光学センサ２００ｃの構成要素は、図３Ｄに示された光学センサ２００ａの構成要素と同様であり、簡略化するためにここでは繰り返されない。光学センサ２００ａと光学センサ２００ｃとの違いは、高分子材料層１１５の突出部の形状が上面から見えるということである。

図７Ａに示すように、高分子材料層１１５の突出部は同様の円形形状を有する。また、高分子材料層１１５は、遮光層１０５のどの部分も覆わない。従って、図７Ａの上面図から見た高分子材料層１１５の各突出部の面積は、遮光層１０５の各開口１０７の面積と同じである。

図７Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による光学センサ２００ｄの上面図である。光学センサ２００ｄの構成要素は、図３Ｄに示された光学センサ２００ａの構成要素と同様であり、簡略化のためここでは繰り返されない。光学センサ２００ａと光学センサ２００ｄとの違いは、高分子材料層１１５の突出部の形状が上面から見えることである。

図７Ｂに示すように、高分子材料層１１５の突出部は同様の円形形状を有する。いくつかの他の実施形態では、光学センサにおける高分子材料層１１５の各突出部の形状は、同様でなくてもよい。

図７Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による光学センサ２００ｅの上面図である。光学センサ２００ｅの構成要素は、図３Ｄに示された光学センサ２００ａの構成要素と同様であり、簡略化のためここでは繰り返されない。光学センサ２００ａと光学センサ２００ｄとの違いは、高分子材料層１１５の突出部の配置が上面から見えるということである。

図７Ｃの上面図に示すように、Ｙ軸に沿った同じ列の高分子材料層１１５の突出部は、互いに接続されている。具体的に言えば、互いに平行に配置された４つの矩形部分の高分子材料層１１５があり、４つの矩形の部分のいずれも遮光層１０５の端部まで延伸していない。その結果、Ｙ軸に平行な流路Ｙ_１、Ｙ_２、およびＹ_３は、高分子材料層１１５の４つの矩形部分の間に形成される。

図７Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による光学センサ２００ｆの上面図である。光学センサ２００ｆの構成要素は、図３Ｄに示された光学センサ２００ａの構成要素と同様であり、簡略化のためここでは繰り返されない。光学センサ２００ａと光学センサ２００ｆとの違いは、高分子材料層１１５の突出部の配置が上面から見えるということである。

図７Ｄの上面図に示すように、Ｘ軸に沿った同じ行の高分子材料層１１５の突出部は、互いに接続されている。具体的に言えば、互いに平行に配置された３つの矩形部分の高分子材料層１１５があり、３つの矩形の部分のいずれも遮光層１０５の端部まで延伸していない。その結果、Ｘ軸に平行な流路Ｘ_１およびＸ_２は、高分子材料層１１５の３つの矩形部分の間に形成される。

図７Ｅは、本開示のいくつかの実施形態による光学センサ２００ｇの上面図である。光学センサ２００ｇの構成要素は、図３Ｄに示された光学センサ２００ａの構成要素と同様であり、簡略化のためここでは繰り返されない。光学センサ２００ａと光学センサ２００ｇとの違いは、高分子材料層１１５の突出部の配置が上面から見えるということである。

図７Ｅの上面図に示すように、同じ斜め方向にある高分子材料層１１５の突出部は、互いに接続されている。いくつかの実施形態では、斜め方向はＸ軸の正方向から時計回りに約２２．５〜６７．５度の角度を有する。具体的に言えば、互いに平行に配置された６つの矩形部分の高分子材料層１１５がある。その結果、互いに平行な複数の流路Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３、Ｄ_４、およびＤ_５は、高分子材料層１１５の６つの矩形部の間に形成される。

図７Ｆは、本開示のいくつかの実施形態による光学センサ２００ｈの上面図である。光学センサ２００ｈの構成要素は、図３Ｄに示された光学センサ２００ａの構成要素と同様であり、簡略化のためここでは繰り返されない。光学センサ２００ａと光学センサ２００ｈとの違いは、高分子材料層１１５の突出部の配置が上面から見えるということである。

図７Ｆの上面図に示すように、同じ斜め方向にある高分子材料層１１５の突出部は、互いに接続されている。いくつかの実施形態では、斜め方向はＸ軸の正方向から逆時計回りに約２２．５〜６７．５度の角度を有する。具体的に言えば、互いに平行に配置された６つの矩形部分の高分子材料層１１５がある。その結果、互いに平行な複数の流路Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３、Ｄ_４、およびＤ_５は、高分子材料層１１５の６つの矩形部の間に形成される。

いくつかの光学センサでは、遮光層が光学層の上に配置される。遮光層は、光学層を部分的に露出させる少なくとも一つの開口を含み、光は、遮光層にブロックされることなく、開口によって光学層に伝送されることができる。しかしながら、接着層によって表面構成要素が遮光層に付着されたとき、接着層と遮光層との間に気泡が発生し、開口の角部に気泡が混入し易くなる可能性がある。その結果、その後に行われる熱処理の後に接着層が膨潤し、光学センサの光屈折率に影響を与え、光学センサの画質が劣化する。

本発明の実施形態によれば、遮光層の開口には高分子材料層が充填され、高分子材料層の上面は、遮光層の上面より高い。即ち、高分子材料層は、遮光層から突出しており、複数の流路（即ち、通気孔）が高分子材料層の突出部の間に形成される。従って、接着層によって遮光層に表面構成要素を付着させると、空気流路を通して空気を排出することができる。従って、表面構成要素は、遮光層の間に任意の気泡が混入されることなく、遮光層に緊密に付着され、光学センサの画質向上に寄与することができる。

以上、当業者が本開示の態様をより理解できるように幾つかの実施の形態特徴を概説した。上記実施の形態は、他のプロセスおよび構造を設計又は改変するための基礎となり得る。本開示の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、等価な構成を含み、本開示の精神および範囲を逸脱せずに、ここで種々の変更、代替、および改変も含む。

１００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ、２００ｅ、２００ｆ，２００ｇ、２００ｈ…光学センサ
１０１…基板
１０２…光電変換領域
１０３…光学層
１０５…遮光層
１０７…開口
１０９…気泡
１１０…接着剤液滴
１１０’…接着材料
１１１…接着層
１１３…表面構成要素
１１５…高分子材料層
１１７…親水性膜
１１９…空間
１２０…力
Ａ…第１の距離
Ｂ…第２の距離
Ｃ_１…第１の中心
Ｃ_２…第２の中心
Ｔ_１…第１のＴ字形断面
Ｔ_２…第２のＴ字形断面
ｔ_１、ｔ_２…厚さ
Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３、Ｄ_４、Ｄ_５、Ｘ_１、Ｘ_２、Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３…流路

Claims (11)

1. 基板の上に配置された光学層と、
   前記光学層の上に配置され、前記光学層を部分的に露出させる第１の開口を含む遮光層と、
   前記第１の開口を充填し、その上面は、前記遮光層の上面より高い高分子材料層と、
   前記遮光層と前記高分子材料層の上に配置された接着層と、
   前記接着層の上に配置された表面構成要素を含む光学センサ。
2. 前記遮光層の一部は、前記高分子材料層で覆われ、前記高分子材料層は、前記接着層と前記遮光層で囲まれ、
   前記光学層は、前記高分子材料層と前記遮光層で完全に覆われる請求項１に記載の光学センサ。
3. 前記高分子材料層は、上面から見て矩形の形状または円形の形状を有し、前記高分子材料層の厚さは、前記遮光層の厚さの１．５倍より小さく、
   前記高分子材料層の前記上面は、前記接着層の底面より高い請求項１または請求項２に記載の光学センサ。
4. 前記遮光層と前記高分子材料層を覆う親水性膜を更に含み、前記接着層は、前記親水性膜によって前記遮光層と前記高分子材料層から分離されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光学センサ。
5. 前記基板に配置された光電変換領域を更に含み、
   前記高分子材料層は、透明有機高分子、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、青色カラーフィルタ、シアンカラーフィルタ、マゼンタカラーフィルタ、黄色カラーフィルタ、または赤外線（ＩＲ）パスフィルタからなり、前記高分子材料層は、前記光電変換領域と位置合わせされ、
   前記接着層は、透明であり、前記表面構成要素は、部分的に透明または完全に透明である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光学センサ。
6. 基板の上に配置された光学層と、
   前記光学層の上に配置され、前記光学層を部分的に露出させる第１の開口のアレイおよび第２の開口のアレイを含む遮光層と、
   前記第１の開口のアレイを充填する第１の高分子材料部分と、
   前記第２の開口のアレイを充填する第２の高分子材料部分と、
   前記遮光層、前記第１の高分子材料部分、および前記第２の高分子材料部分の上に配置され、前記第１の高分子材料部分と第２の高分子材料部分の間に延伸する接着層と、
   前記接着層の上に配置された表面構成要素を含む光学センサ。
7. 前記第１の高分子材料部分は、前記第２の高分子材料部分と平行であり、前記第１の高分子材料部分と前記第２の高分子材料部分は、前記基板の縁部の方向に沿って配置される請求項６に記載の光学センサ。
8. 前記第１の高分子材料部分と前記第２の高分子材料部分は、前記遮光層上に延伸し、
   前記第１の高分子材料部分は、第１のＴ字形断面を有し、前記第２の高分子材料部分は、第２のＴ字形断面を有し、前記第１のＴ字形断面は、前記第２のＴ字形断面から分離され、
   前記第１のＴ字形断面は、上面図において第１の中心を有し、前記第２のＴ字形断面は前記上面図において第２の中心を有し、前記第１の中心と前記第２の中心は、それらの間に第１の距離を有し、
   前記第１のＴ字形断面および前記第２のＴ字形断面は、それらの間に第２の距離を有し、第２の距離と第１の距離の比は、約１５％〜約８５％の範囲にある請求項６または請求項７に記載の光学センサ。
9. 光学層を基板の上に形成するステップと、
   前記光学層の上に、前記光学層を部分的に露出させる第１の開口と第２の開口を含む遮光層を形成するステップと、
   前記光学層の上に高分子材料層を形成するステップであって、前記高分子材料層は、前記第１の開口を充填する第１の部分と前記第２の開口を充填する第２の部分を有し、前記第１の部分と前記第２の部分は、前記遮光層の上面から突出し、前記第１の部分と前記第２の部分は、その間に空間を有するステップと、
   前記遮光層と前記高分子材料層の上に接着層を塗布するステップと、
   前記接着層を用いて前記高分子材料層に表面構成要素を付着させるステップを含む光学センサを形成する方法。
10. 前記高分子材料層は、前記遮光層の上に延伸し、
    前記基板は、その中に光電変換領域を有し、前記高分子材料層は、フルスペクトル光または特定の波長範囲の光に対して透明であり、前記高分子材料層は、前記光電変換領域と位置合わせされ、
    前記接着層は、毛細管作用によって前記基板の端部から、前記遮光層と、前記高分子材料層と、前記表面構成要素との間に塗布され、前記接着層と前記遮光層との間に混入した気泡が空間を通って除去される請求項９に記載の光学センサを形成する方法。
11. 前記接着層を塗布する前に、前記遮光層と前記高分子材料層を覆う親水性膜を形成するステップと、
    前記接着層と前記遮光層との間に混入した気泡が空間を通って除去されるように、前記表面構成要素に均一に力を加えるステップを更に含む請求項９に記載の光学センサを形成する方法。

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