JP2023081271A - 光学装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ハイブリッド吸収体を有する光学装置を提供すること。【解決手段】光学装置は、第1のフォトダイオード、第2のフォトダイオード及びハイブリッド吸収体を含む。ハイブリッド吸収体は、第1のフォトダイオード及び第2のフォトダイオードの上方に配置される。ハイブリッド吸収体は、カラーフィルタ層及び複数の金属-絶縁体-金属構造体を含む。カラーフィルタ層は、第1のフォトダイオードに配置された第1のカラーフィルタと、第2のフォトダイオードに配置された第2のカラーフィルタとを含み、第1のカラーフィルタは、第2のカラーフィルタとは異なる。複数の金属-絶縁体-金属構造体は、第1のフォトダイオードの上方に配置され、第2のフォトダイオードの上方に配置されない。【選択図】図1

Description

本開示は、光学装置に関する。より具体的には、本開示は、ハイブリッド吸収体を有する光学装置に関する。
相補型金属酸化膜半導体(CMOS)イメージセンサ(CISとも呼ばれる)の分野では、カラーフィルタ層は、特定のモザイクパターンを有する吸収体として、光がカラーフィルタ層の下に配置されたイメージセンサ(フォトダイオード)に伝播する前に、特定の波長帯域の光を吸収するために使用することができる。カラーフィルタの厚さは、光透過率に影響を与えることが理解される。例えば、フィルタリング波長範囲について、厚いカラーフィルタ層の光透過率は、薄いカラーフィルタ層の光透過率より低い。
しかしながら、厚いカラーフィルタは、より優れたCIS性能を提供することができるとしても、CISの製造実現可能性によって制限される場合がある。したがって、上記課題を解決する必要がある。
本発明は、ハイブリッド吸収体を有する光学装置を提供することを目的とする。
本開示の一態様は、光学装置を提供する。この光学装置は、第1のフォトダイオードと、第2のフォトダイオードと、ハイブリッド吸収体とを含む。ハイブリッド吸収体は、第1のフォトダイオード及び第2のフォトダイオードの上方に配置される。ハイブリッド吸収体は、カラーフィルタ層と、複数の金属-絶縁体-金属構造体とを含む。カラーフィルタ層は、第1のフォトダイオードに配置された第1のカラーフィルタと、第2のフォトダイオードに配置された第2のカラーフィルタとを含み、第1のカラーフィルタは、第2のカラーフィルタとは異なる。複数の金属-絶縁体-金属構造体は、第1のフォトダイオードの上方に配置され、第2のフォトダイオードの上方に配置されない。
本開示の幾つかの実施形態において、当該光学装置は、近赤外線吸収材料を更に含み、この近赤外線吸収材料の一部は、カラーフィルタ層と第1のフォトダイオード及び第2のフォトダイオードとの間に配置される。
本開示の幾つかの実施形態において、複数の金属-絶縁体-金属構造体は、近赤外線吸収材料内に配置される。
本開示の幾つかの実施形態において、複数の金属-絶縁体-金属構造体は、カラーフィルタ層内に配置される。
本開示の幾つかの実施形態において、当該光学装置は、カラーフィルタ層と第1のフォトダイオード及び第2のフォトダイオードとの間に配置された無損失誘電体材料を更に含み、複数の金属-絶縁体-金属構造体は、この無損失誘電体材料内に配置される。
本開示の幾つかの実施形態において、複数の金属-絶縁体-金属構造体は、半径方向距離がL1の第1の円及び半径方向距離がL2の第2の円に沿って配列され、半径方向距離L1は、半径方向距離L2とは異なる。第1の円における複数の金属-絶縁体-金属構造体の数は、4の倍数であり、第2の円における複数の金属-絶縁体-金属構造体の数は、4の倍数である。
本開示の幾つかの実施形態において、第1の円における複数の金属-絶縁体-金属構造体は、第1の円に沿って均等に配列され、第2の円における複数の金属-絶縁体-金属構造体は、第2の円に沿って均等に配列される。
本開示の幾つかの実施形態において、第1の円における複数の金属-絶縁体-金属構造体の数は、第2の円における複数の金属-絶縁体-金属構造体の数とは異なる。
本開示の幾つかの実施形態において、当該光学装置は、第1の円及び第2の円の中心に配置された追加の金属-絶縁体-金属構造体を更に含む。
本開示の幾つかの実施形態において、当該光学装置は、複数の金属-絶縁体-金属構造体に隣接して配置された複数の誘電体構造体を更に含む。複数の金属-絶縁体-金属構造体は、半径方向距離がL1の第1の円に沿って配列され、複数の誘電体構造体は、半径方向距離がL2の第2の円に沿って配列され、半径方向距離L1は、半径方向距離L2とは異なる。第1の円における複数の金属-絶縁体-金属構造体の数は、4の倍数であり、第2の円における複数の誘電体構造体の数は、4の倍数である。
本開示の幾つかの実施形態において、第1の円における複数の金属-絶縁体-金属構造体は、第1の円に沿って均等に配列され、第2の円における複数の誘電体構造体は、第2の円に沿って均等に配列される。
本開示の幾つかの実施形態において、第1の円における複数の金属-絶縁体-金属構造体の数は、第2の円における複数の誘電体構造体の数とは異なる。
本開示の幾つかの実施形態において、当該光学装置は、第1の円及び第2の円の中心に配置された追加の誘電体構造体を更に含む。
本開示の幾つかの実施形態において、当該光学装置は、第1の円及び第2の円の中心に配置された追加の金属-絶縁体-金属構造体を更に含む。
本開示の幾つかの実施形態において、当該光学装置は、第3のカラーフィルタ及び複数の誘電体構造体を更に含む。第3のカラーフィルタは、カラーフィルタ層内にある。第3のカラーフィルタは、第3のフォトダイオードに配置され、かつ第1のカラーフィルタ及び第2のカラーフィルタとは異なる。第1のフォトダイオード、第2のフォトダイオード及び第3のフォトダイオードは、それぞれ異なる波長帯域に対応する。複数の誘電体構造体は、第1のアレイに配列され、第1のカラーフィルタ及び第2のカラーフィルタ内に配置され、第3のカラーフィルタ内に配置されない。複数の金属-絶縁体-金属構造体は、第2のアレイに配列される。
本開示の幾つかの実施形態において、当該光学装置は、カラーフィルタ層と第1のフォトダイオード、第2のフォトダイオード及び第3のフォトダイオードとの間に配置された緩衝層を更に含む。
本開示の幾つかの実施形態において、複数の金属-絶縁体-金属構造体は、緩衝層内に配置される。
本開示の幾つかの実施形態において、当該光学装置は、緩衝層とカラーフィルタ層との間に配置された低屈折率層を更に含む。低屈折率層は、屈折率が1~1.8である。
本開示の幾つかの実施形態において、複数の金属-絶縁体-金属構造体は、低屈折率層内に配置される。
本開示の幾つかの実施形態において、カラーフィルタ層は、上部及び下部を含み、複数の誘電体構造体は、カラーフィルタ層の下部内に配置され、複数の金属-絶縁体-金属構造体は、カラーフィルタ層の上部内に配置される。
本開示の幾つかの実施形態において、当該光学装置は、第3のカラーフィルタ、複数の誘電体構造体及び追加の透明層を更に含む。第3のカラーフィルタは、カラーフィルタ層内にある。第3のカラーフィルタは、第3のフォトダイオードに配置され、かつ第1のカラーフィルタ及び第2のカラーフィルタとは異なる。第1のフォトダイオード、第2のフォトダイオード及び第3のフォトダイオードは、それぞれ異なる波長帯域に対応する。複数の誘電体構造体は、第1のアレイに配列され、第1のカラーフィルタ及び第2のカラーフィルタ内に配置され、第3のカラーフィルタ内に配置されない。追加の透明層は、カラーフィルタ層に配置され、複数の金属-絶縁体-金属構造体は、追加の透明層内に配置され、かつ領域内に集められる。
本開示の幾つかの実施形態において、上記領域の投影は、第1のカラーフィルタ、第2のカラーフィルタ及び第3のカラーフィルタのいずれか1つの中心にある。
本開示の態様は、添付図面を参照すると、以下の詳細な説明から最もよく理解される。様々な特徴は、当業界の標準的技法に従って、原寸大に描かれていないことに注意すべきである。実際、説明を明確にするために、様々な特徴の寸法は、任意に拡大又は縮小されている可能性がある。
図1A及び図1Bは、本開示の幾つかの実施形態に係る、非周期構造体を有するクラスターが配置された単層ハイブリッド吸収体の模式図である。 図2A及び図2Bは、本開示の幾つかの実施形態に係る、非周期構造体を有するクラスターが配置された単層ハイブリッド吸収体の模式図である。 図3A及び図3Bは、本開示の幾つかの実施形態に係る、非周期構造体を有するクラスターが配置された二層ハイブリッド吸収体の模式図である。 図4A、図4B及び図4Cは、本開示の幾つかの実施形態に係る二層ハイブリッド吸収体の模式図である。 図5A、図5B及び図5Cは、本開示の幾つかの実施形態に係る二層ハイブリッド吸収体の模式図である。 図6A及び図6Bは、本開示の幾つかの実施形態に係る二層ハイブリッド吸収体の模式図である。 図7A及び図7Cは、本開示の幾つかの実施形態に係るハイブリッド吸収体における非周期構造体を有するホモクラスターの様々な配列の模式図である。図7B及び図7Dは、それぞれ図7A及び図7Cの上面図である。 図8A及び図8Cは、本開示の幾つかの実施形態に係るハイブリッド吸収体における非周期構造体を有するホモクラスターの様々な配列の模式図である。図8B及び図8Dは、それぞれ図8A及び図8Cの上面図である。 図9A及び図9Cは、本開示の幾つかの実施形態に係るハイブリッド吸収体における非周期構造体を有するホモクラスターの様々な配列の模式図である。図9B及び図9Dは、それぞれ図9A及び図9Cの上面図である。 図10A及び図10Cは、本開示の幾つかの実施形態に係るハイブリッド吸収体における非周期構造体を有するホモクラスターの様々な配列の模式図である。図10B及び図10Dは、それぞれ図10A及び図10Cの上面図である。 図11A及び図11Cは、本開示の幾つかの実施形態に係るハイブリッド吸収体における非周期構造体を有するヘテロクラスターの様々な配列の模式図である。図11B及び図11Dは、それぞれ図11A及び図11Cの上面図である。 図12A及び図12Cは、本開示の幾つかの実施形態に係るハイブリッド吸収体における非周期構造体を有するヘテロクラスターの様々な配列の模式図である。図12B及び図12Dは、それぞれ図12A及び図12Cの上面図である。 図13A及び図13Cは、本開示の幾つかの実施形態に係るハイブリッド吸収体における非周期構造体を有するヘテロクラスターの様々な配列の模式図である。図13B及び図13Dは、それぞれ図13A及び図13Cの上面図である。 図14A及び図14Cは、本開示の幾つかの実施形態に係るハイブリッド吸収体における非周期構造体を有するヘテロクラスターの様々な配列の模式図である。図14B及び図14Dは、それぞれ図14A及び図14Cの上面図である。 図15Aは、ホモクラスターを有する単層ハイブリッド吸収体の上面図である。図15Bは、図15AにおけるA-A’線に沿う断面図である。 図16A及び図16Bは、図15Aにおける単層ハイブリッド吸収体の代替単層ハイブリッド吸収体の上面図である。 図17Aは、二層ハイブリッド吸収体の側面図である。図17B及び図17Cは、図17Aにおける第1の層及び第2の層の上面図である。 図18Aは、二層ハイブリッド吸収体の側面図である。図18B及び図18Cは、図18Aにおける第1の層及び第2の層の上面図である。 図19Aは、二層ハイブリッド吸収体の側面図である。図19B及び図19Cは、図19Aにおける第1の層及び第2の層の上面図である。 図20Aは、二層ハイブリッド吸収体の側面図である。図20B及び図20Cは、図20Aにおける第1の層及び第2の層の上面図である。
以下の開示は、提供される主題の異なる特徴を実施するための、多くの異なる実施形態又は例を提供するものである。以下、本開示を簡略化するために、構成要素及び配置構成の特定の例を説明する。もちろん、これらは、例に過ぎず、限定することを意図するものではない。例えば、以下の説明における第1の特徴部が第2の特徴部の上方又は上に形成されることは、第1の特徴部と第2の特徴部が直接的に接触して形成される実施形態を含んでもよく、第1の特徴部と第2の特徴部が直接的に接触しないように、追加の特徴部が第1の特徴部と第2の特徴部との間に形成されてもよい実施形態を含んでもよい。また、本開示は、様々な例において参照の符号及び/又は文字を繰り返してもよい。この繰り返しは、簡略化と明確を目的としており、それ自体では、説明した様々な実施形態及び/又は構成の間の関係を示すものではない。任意の要素/構成要素の数は、例示のためのものに過ぎず、本開示を限定することを意図するものではないことを理解されたい。
本明細書では、第1、第2等の用語を使用して様々な要素を説明することがあるが、これらの要素は、これらの用語によって限定されないことを理解されたい。これらの用語は、1つの要素を他の要素から区別するためにのみ使用される。例えば、実施形態の範囲を逸脱することなく、第1の要素を第2の要素と呼ぶことができ、同様に、第2の要素を第1の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用される場合、用語「及び/又は」は、1つ以上の関連する列挙された項目の任意及び全ての組み合わせを含む。
更に、「下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」等のような空間的に相対的な用語は、図示される1つの要素又は特徴部と他の要素又は特徴部との関係を容易に説明するために本明細書で使用されてもよい。空間的に相対的な用語は、図示される方向に加えて、使用中又は動作中の装置の他の方向を包含するものとして意図される。装置は、他の方向に配向され(90°又は他の配向に回転され)てもよく、本明細書で使用される空間的に相対的な記述語句は、同様にそれに応じて解釈されてもよい。
本開示の相補型金属酸化膜半導体(CMOS)イメージセンサ(CIS)用の光学装置は、小さい寸法の画素におけるCISの用途を改善するための超薄型ハイブリッド吸収体を提供する。本明細書では、ハイブリッド吸収体は、メタ吸収体と呼ばれてもよい。ハイブリッド吸収体は、カラーフィルタ層及び複数のナノ粒子を有する。ナノ粒子は、ハイブリッド吸収体内に配置された複数の金属-絶縁体-金属(MIM)構造体及び/又は複数の誘電体構造体を有する。ナノ粒子は、特定の波長帯域の光を吸収する機能を有する。光は、開示されたナノ粒子により屈折又は回折することができ、光の光路が変化することになる。ナノ粒子の異なる構造体及び材料は、異なる波長帯域に対応している。一部の波長帯域の光を吸収できるカラーフィルタ層に加えて、複数のMIM構造体及び誘電体構造体は、他の波長帯域の光も吸収することができる。ナノ粒子の位置及び配列も光透過率に影響を与えることになる。さらには、本開示の超薄型ハイブリッド吸収体は、優れたCIS性能を有し、かつCISの製造実現可能性によって制限されない。
本開示のハイブリッド吸収体は、単層で配置されてもよく、二層で配置されてもよい。単層ハイブリッド吸収体としては、複数のナノ粒子が非周期構造体であるクラスターとして共に配列される。二層ハイブリッド吸収体としては、本開示のハイブリッド吸収体は、第1の層と、この第1の層の下方に積層された第2の層とを含み、複数のナノ粒子は、第1の層又は第2の層内に配置することができ、第1の層及び/又は第2の層は、非周期構造体(ホモクラスター110a及びヘテロクラスター110bを含む)及び/又は周期構造体(第1の周期アレイ410a及び第2の周期アレイ410bを含む)である。
本明細書では、ナノ粒子は、複数のMIM構造体及び/又は複数の誘電体構造体を含むことが理解される。クラスターは、複数のMIM構造体のみを含む場合、ホモクラスターと呼ぶことができる。クラスターは、複数の誘電体構造体のみを含む場合、「ホモクラスター」とも呼ぶことができる。クラスターは、複数のMIM構造体及び複数の誘電体構造体を含む場合、「ヘテロクラスター」と呼ぶことができる。また、ホモクラスター及び/又はヘテロクラスターは、単層ハイブリッド吸収体及び二層ハイブリッド吸収体内に配置することができる。以下に説明される「クラスター」は、以下に説明されるホモクラスター110a及び/又はヘテロクラスター110bを含むことが理解される。以下、本開示のハイブリッド吸収体の様々な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。単にナノ粒子の位置と、非周期構造体(ホモクラスター110a及びヘテロクラスター110bを含む)並びに/又は周期構造体(第1の周期アレイ410a及び第2の周期アレイ410bを含む)の実際の配列とを明確に説明するために示される図1A、図1B、図2A、図2B、図3A、図3B、図4A、図4B、図4C、図5A、図5B、図5C、図6A及び図6Bのハイブリッド吸収体の模式図は、図7A、図7B、図7C、図7D、図8A、図8B、図8C、図8D、図9A、図9B、図9C、図9D、図10A、図10B、図10C、図10D、図11A、図11B、図11C、図11D、図12A、図12B、図12C、図12D、図13A、図13B、図13C、図13D、図14A、図14B、図14C及び図14Dに説明されることが理解される。
図1A、図1B、図2A及び図2Bは、本開示の幾つかの実施形態に係る、非周期構造体を有するクラスター110a及び110bが配置された単層ハイブリッド吸収体100A、100B、200A及び200Bの模式図である。単層ハイブリッド吸収体100A、100B、200A及び200Bのそれぞれは、画素に対応し、各画素は、フォトダイオードPDに対応する。各フォトダイオードPDは、単層ハイブリッド吸収体100A、100B、200A及び200Bのそれぞれの下方に配置される。図1Aにおいて、単層ハイブリッド吸収体100Aは、近赤外線吸収材料120と、近赤外線吸収材料120内に配置されたホモクラスター110aとを含む。図1Bにおいて、単層ハイブリッド吸収体100Bは、近赤外線吸収材料120と、近赤外線吸収材料120内に配置されたヘテロクラスター110bとを含む。幾つかの実施形態において、近赤外線吸収材料120は、赤外光及び/又は可視光を吸収してもよいポリマーを含む。幾つかの実施形態において、近赤外線吸収材料120は、無機材料又は有機材料で作製することができる。無機材料は、ITO、ATO、LaB及びMWO(M:アルカリ元素=(K、Tl、Rb、Cs))であることができる。有機材料は、ジイモニウム又はジチオレン色素がドープされた無色ポリイミド(CPI)、ポリアクリレート、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリスルホン(PSU)、ポリスチレン(PS)等であってもよいが、これらの媒体に限定されない。
図2Aにおいて、単層ハイブリッド吸収体200Aは、カラーフィルタ層210と、カラーフィルタ層210内に配置されたホモクラスター110aとを含む。言い換えれば、複数のMIM構造体Mは、カラーフィルタ層210内に配置される。図2Bにおいて、単層ハイブリッド吸収体200Bは、カラーフィルタ層210と、カラーフィルタ層210内に配置されたヘテロクラスター110bとを含む。ホモクラスター110aは、複数のMIM構造体Mを表し、非周期構造体を有する。ヘテロクラスター110bは、複数のMIM構造体M及び誘電体構造体Dを表し、非周期構造体を有する。幾つかの実施形態において、MIM構造体Mは、Al/SiO/Al、Cu/Al/Cu、W/Al/W又は他の適切な組み合わせであってもよい。幾つかの実施形態において、誘電体構造体Dは、SiO(アモルファスシリコン、a-Si等)又は他の適切な材料で作製されてもよい。
図3A及び図3Bは、本開示の幾つかの実施形態に係る、非周期構造体を有するクラスター110a及び110bが配置された二層ハイブリッド吸収体300A及び300Bの模式図である。二層ハイブリッド吸収体300A及び300Bのそれぞれは、画素に対応し、各画素は、フォトダイオードPDに対応する。各フォトダイオードPDは、二層ハイブリッド吸収体300A及び300Bのそれぞれの下方に配置される。図3Aにおいて、ホモクラスター110aは、近赤外線吸収材料120内に配置され、カラーフィルタ層210は、近赤外線吸収材料120の下方に配置される。図3Bにおいて、ヘテロクラスター110bは、近赤外線吸収材料120内に配置され、カラーフィルタ層210は、近赤外線吸収材料120の下方に配置される。図3A及び図3Bにおいて、カラーフィルタ層210にはナノ粒子が存在しないことに留意されたい。
図4A、図4B及び図4Cは、本開示の幾つかの実施形態に係る二層ハイブリッド吸収体400A、400B及び400Cの模式図である。二層ハイブリッド吸収体400A、400B及び400Cのそれぞれは、画素に対応し、各画素は、フォトダイオードPDに対応する。各フォトダイオードPDは、二層ハイブリッド吸収体400A、400B及び400Cのそれぞれの下方に配置される。図4A及び図4Bにおける二層ハイブリッド吸収体400A及び400Bにおいて、第1の周期アレイ410aは、第2の周期アレイ410bの上方に配置される。図4Cにおける二層ハイブリッド吸収体400Cにおいて、第1の周期アレイ410aは、第2の周期アレイ410bの下方に配置される。図1A、図1B、図2A、図2B、図3A及び図3Bにおけるホモクラスター110a及びヘテロクラスター110bは、非周期構造体であり、図4A、図4B及び図4C(以下、図5A、図5B及び図5Cにおいても同様)における第1の周期アレイ410a及び第2の周期アレイ410bは、周期アレイであることに留意されたい。図4Aにおいて、カラーフィルタ層210は、近赤外線吸収材料120の下方に配置され、第1の周期アレイ410aは、近赤外線吸収材料120内に配置され、第2の周期アレイ410bは、カラーフィルタ層210内に配置される。図4Bにおいて、近赤外線吸収材料120は、カラーフィルタ層210の下方に配置され、第1の周期アレイ410aは、カラーフィルタ層210内に配置され、第2の周期アレイ410bは、近赤外線吸収材料120内に配置される。図4Cにおいて、カラーフィルタ層210は、近赤外線吸収材料120の下方に配置され、第2の周期アレイ410bは、近赤外線吸収材料120内に配置され、第1の周期アレイ410aは、カラーフィルタ層210内に配置される。
図5A、図5B及び図5Cは、本開示の幾つかの実施形態に係る二層ハイブリッド吸収体500A、500B及び500Cの模式図である。二層ハイブリッド吸収体500A、500B及び500Cのそれぞれは、画素に対応し、各画素は、フォトダイオードPDに対応する。各フォトダイオードPDは、二層ハイブリッド吸収体500A、500B及び500Cのそれぞれの下方に配置される。図5A及び図5Bにおける二層ハイブリッド吸収体500A及び500Bにおいて、ヘテロクラスター110bは、第2の周期アレイ410bの上方に配置される。図5Aにおいて、カラーフィルタ層210は、近赤外線吸収材料120の下方に配置され、ヘテロクラスター110bは、近赤外線吸収材料120内に配置され、第2の周期アレイ410bは、カラーフィルタ層210内に配置される。図5Bにおいて、近赤外線吸収材料120は、カラーフィルタ層210の下方に配置され、ヘテロクラスター110bは、カラーフィルタ層210内に配置され、第2の周期アレイ410bは、近赤外線吸収材料120内に配置される。図5Cにおける二層ハイブリッド吸収体500Cにおいて、カラーフィルタ層210は、近赤外線吸収材料120の下方に配置され、ヘテロクラスター110bは、近赤外線吸収材料120内に配置され、第1の周期アレイ410aは、カラーフィルタ層210内に配置される。
図6A及び図6Bは、本開示の幾つかの実施形態に係る、クラスター110bがクラスター110bの上方に配置された二層ハイブリッド吸収体600A及び600Bの模式図である。二層ハイブリッド吸収体600A及び600Bのそれぞれは、画素に対応し、各画素は、フォトダイオードPDに対応する。各フォトダイオードPDは、二層ハイブリッド吸収体600A及び600Bのそれぞれの下方に配置される。図6Aにおいて、カラーフィルタ層210は、近赤外線吸収材料120の下方に配置され、カラーフィルタ層210及び近赤外線吸収材料120は、それぞれヘテロクラスター110bを有する。図6Bにおいて、近赤外線吸収材料120は、カラーフィルタ層210の下方に配置され、カラーフィルタ層210及び近赤外線吸収材料120は、それぞれヘテロクラスター110bを有する。
図7A、図7C、図8A、図8C、図9A、図9C、図10A及び図10Cは、本開示の幾つかの実施形態に係るハイブリッド吸収体100A(図1Aを参照)、200A(図2Aを参照)、300A(図3Aを参照)における非周期構造体を有するホモクラスター110aの様々な配列の模式図である。図7B、図7D、図8B、図8D、図9B、図9D、図10B及び図10Dは、それぞれ図7A、図7C、図8A、図8C、図9A、図9C、図10A及び図10Cの上面図(xy平面)である。具体的には、複数のMIM構造体Mは、半径方向距離がL1の第1の円及び半径方向距離がL2の第2の円に沿って配列される。半径方向距離L1は、半径方向距離L2とは異なる。第1の円におけるMIM構造体Mの数は、4の倍数であり、第2の円におけるMIM構造体Mの数は、4の倍数である。幾つかの実施形態において、第1の円におけるMIM構造体Mは、第1の円に沿って均等に配列され、第2の円におけるMIM構造体Mは、第2の円に沿って均等に配列される。幾つかの実施形態において、第1の円におけるMIM構造体Mの数は、第2の円におけるMIM構造体Mの数と同じであってもよく、異なってもよい。言い換えれば、幾つかの実施形態において、第1の円におけるMIM構造体Mの数は、第2の円におけるMIM構造体Mの数より少なくてもよく、多くてもよい。また、MIM構造体Mの周囲の媒体は、近赤外線吸収材料120であってもよく、カラーフィルタ層210であってもよい。以下、ホモクラスター110aの様々な配列について詳細に説明する。
ホモクラスター110a1は、図7A及び図7Bに示され、ホモクラスター110a2は、図7C及び図7Dに示される。ホモクラスター110a1とホモクラスター110a2とは、ホモクラスター110a1の半径方向距離L1が半径方向距離L2より小さく、ホモクラスター110a2の半径方向距離L1が半径方向距離L2より大きいという点で相違する。ホモクラスター110a1及びホモクラスター110a2は、それぞれ第1の円及び第2の円の中心に配置された追加のMIM構造体M(「中心MIM構造体Mc」と呼ばれる)を有することに留意されたい。また、ホモクラスター110a1及びホモクラスター110a2に示すように、第1の円におけるMIM構造体Mの数は、4であり、第2の円におけるMIM構造体Mの数も4である。
ホモクラスター110a3は、図8A及び図8Bに示され、ホモクラスター110a4は、図8C及び図8Dに示される。ホモクラスター110a1とホモクラスター110a3とは、中心MIM構造体Mcの点で相違する。ホモクラスター110a3に中心MIM構造体Mcがない。同様に、ホモクラスター110a2とホモクラスター110a4とは、中心MIM構造体Mcの点で相違する。ホモクラスター110a4に中心MIM構造体Mcがない。
ホモクラスター110a5は、図9A及び図9Bに示され、ホモクラスター110a6は、図9C及び図9Dに示される。ホモクラスター110a1とホモクラスター110a5とは、第2の円におけるMIM構造体Mの数の点で相違する。ホモクラスター110a5において、第2の円におけるMIM構造体Mの数は、8である。同様に、ホモクラスター110a2とホモクラスター110a6とは、第2の円におけるMIM構造体Mの数の点で相違する。ホモクラスター110a6において、第2の円におけるMIM構造体Mの数は、8である。
ホモクラスター110a7は、図10A及び図10Bに示され、ホモクラスター110a8は、図10C及び図10Dに示される。ホモクラスター110a5とホモクラスター110a7とは、中心MIM構造体Mcの点で相違する。ホモクラスター110a7に中心MIM構造体Mcがない。同様に、ホモクラスター110a6とホモクラスター110a8とは、中心MIM構造体Mcの点で相違する。ホモクラスター110a8に中心MIM構造体Mcがない。
図11A、図11C、図12A、図12C、図13A、図13C、図14A及び図14Cは、本開示の幾つかの実施形態に係るハイブリッド吸収体100B(図1Bを参照)、200B(図2Bを参照)、300B(図3Bを参照)、500A(図5Aを参照)、500B(図5Bを参照)、500C(図5Cを参照)、600A(図6Aを参照)、600B(図6Bを参照)における非周期構造体を有するヘテロクラスター110bの様々な配列の模式図である。図11B、図11D、図12B、図12D、図13B、図13D、図14B及び図14Dは、それぞれ図11A、図11C、図12A、図12C、図13A、図13C、図14A及び図14Cの上面図(xy平面)である。具体的には、複数の誘電体構造体Dは、複数のMIM構造体Mに隣接して配置される。MIM構造体Mは、半径方向距離がL1の第1の円に沿って配列され、誘電体構造体Dは、半径方向距離がL2の第2の円に沿って配列される。半径方向距離L1は、半径方向距離L2とは異なる。第1の円におけるMIM構造体Mの数は、4の倍数であり、第2の円における誘電体構造体Dの数は、4の倍数である。幾つかの実施形態において、第1の円におけるMIM構造体Mは、第1の円に沿って均等に配列され、第2の円における誘電体構造体Dは、第2の円に沿って均等に配列される。幾つかの実施形態において、第1の円におけるMIM構造体Mの数は、第2の円における誘電体構造体Dの数と同じであってもよく、異なってもよい。言い換えれば、幾つかの実施形態において、第1の円におけるMIM構造体Mの数は、第2の円における誘電体構造体Dの数より少なくてもよく、多くてもよい。また、MIM構造体Mの周囲の媒体は、近赤外線吸収材料120であってもよく、カラーフィルタ層210であってもよい。以下、ヘテロクラスター110bの様々な配列について詳細に説明する。
ヘテロクラスター110b1は、図11A及び図11Bに示され、ヘテロクラスター110b2は、図11C及び図11Dに示される。ヘテロクラスター110b1とヘテロクラスター110b2とは、ヘテロクラスター110b1の半径方向距離L1が半径方向距離L2より小さく、ヘテロクラスター110b2の半径方向距離L1が半径方向距離L2より大きいという点で相違する。ヘテロクラスター110b1及びヘテロクラスター110b2は、それぞれ第1の円及び第2の円の中心に配置された追加の誘電体構造体D(「中心誘電体構造体Dc」と呼ばれる)を有することに留意されたい。また、ヘテロクラスター110b1及びヘテロクラスター110b2に示すように、第1の円におけるMIM構造体Mの数は、4であり、第2の円における誘電体構造体Dの数も4である。
ヘテロクラスター110b3は、図12A及び図12Bに示され、ヘテロクラスター110b4は、図12C及び図12Dに示される。ヘテロクラスター110b1とヘテロクラスター110b3とは、中心誘電体構造体Dcの点で相違する。ヘテロクラスター110b3に誘電体構造体Dcがない。同様に、ヘテロクラスター110b2とヘテロクラスター110b4とは、中心誘電体構造体Dcの点で相違する。ヘテロクラスター110b4に中心誘電体構造体Dcがない。
ヘテロクラスター110b5は、図13A及び図13Bに示され、ヘテロクラスター110b6は、図13C及び図13Dに示される。ヘテロクラスター110b1とヘテロクラスター110b5とは、第1の円及び第2の円の中心ナノ粒子の点で相違する。ヘテロクラスター110b5及びヘテロクラスター110b6は、それぞれ第1の円及び第2の円の中心に中心MIM構造体Mcを有する。
ヘテロクラスター110b7は、図14A及び図14Bに示され、ヘテロクラスター110b8は、図14C及び図14Dに示される。ヘテロクラスター110b5とヘテロクラスター110b7とは、中心MIM構造体Mcの点で相違する。ヘテロクラスター110b7にMIM構造体Mcがない。同様に、ヘテロクラスター110b6とヘテロクラスター110b8とは、中心MIM構造体Mcの点で相違する。ヘテロクラスター110b8に中心MIM構造体Mcがない。
図15Aは、ホモクラスター110aを有する単層ハイブリッド吸収体100A1の上面図(xy平面)である。図15Bは、図15AにおけるA-A’線に沿う断面図である。ハイブリッド吸収体100A1は、カラーフィルタ層1510を含む。図15Aに示すように、カラーフィルタ層1510のモザイクパターンは、赤色カラーフィルタR、緑色カラーフィルタG、青色カラーフィルタB及び白色カラーフィルタW(G、R、B、Wパターンの1種)を含む。本明細書での白色カラーフィルタWは、透明な材料で作られる。図15Bに示すように、近赤外線吸収材料120は、カラーフィルタ層1510の下に配置され、ホモクラスター110aのMIM構造体Mは、近赤外線吸収材料120内に配置され、複数のフォトダイオードPDは、近赤外線吸収材料120の下方に配置される。赤色カラーフィルタR、緑色カラーフィルタG、青色カラーフィルタB及び白色カラーフィルタWのそれぞれは、画素に対応する。各画素は、フォトダイオードPDに対応する。他の実施形態において、図15Bにおける近赤外線吸収材料120の代わりに、無損失誘電体材料122を用いてもよい。無損失誘電体材料122は、カラーフィルタ層1510と複数のフォトダイオードPDとの間に配置される。複数のMIM構造体Mは、無損失誘電体材料122内に配置される。幾つかの実施形態において、無損失誘電体材料122は、空気であってもよい。
図15A及び図8Dに示すように、図15Aにおけるカラーフィルタ層1510の赤色フィルタ層R、緑色フィルタ層G及び青色フィルタ層Bのそれぞれの上方のMIM構造体Mの配列は、図8Dに示されるホモクラスター110a4の配列と同様である。MIM構造体Mを含むハイブリッド吸収体100A1は、ナノ粒子(MIM構造体M及び/又は誘電体構造体D等)を含まないハイブリッド吸収体と比較して、他の波長帯域の光を吸収することができ、より低い光透過率を実現することができる。言い換えれば、MIM構造体Mを含むハイブリッド吸収体100A1は、一部の特定の波長帯域の光をフィルタで除去することができるため、優れたCIS性能を有する。複数のフォトダイオードPDは、ハイブリッド吸収体100A1の下方に配置され、それぞれが異なる波長帯域に対応することが理解される。近赤外線吸収材料120の一部は、カラーフィルタ層1510と複数のフォトダイオードPDとの間に配置される。
図16A及び図16Bは、図15Aにおける単層ハイブリッド吸収体100A1の代替単層ハイブリッド吸収体100A2及び100A3の上面図(xy平面)である。ハイブリッド吸収体100A1、ハイブリッド吸収体100A2及びハイブリッド吸収体100A3は、ナノ粒子(MIM構造体M及び/又は誘電体構造体Dを含む)の点で相違する。ハイブリッド吸収体100A2は、ホモクラスター110aを含み、ハイブリッド吸収体100A3は、ヘテロクラスター110bを含む。図16Aに示すように、ハイブリッド吸収体100A2のMIM構造体Mの配列は、4×4アレイである。他の実施形態において、MIM構造体Mの配列は、n×nアレイであり、ここでn>1である。図16Bに示すように、ハイブリッド吸収体100A3のナノ粒子もアレイに配列される。しかしながら、ハイブリッド吸収体100A3は、MIM構造体M及び誘電体構造体Dを含み、誘電体構造体Dが2×2アレイの形態で配列され、MIM構造体Mが誘電体構造体Dの外側の周りに配列される。
図17Aは、二層ハイブリッド吸収体1700の側面図である。図17B及び図17Cは、図17Aにおける第1の層1710及び第2の層1720の上面図(xy平面)である。二層ハイブリッド吸収体1700は、第1の層1710と、第1の層1710の下に配置された第2の層1720とを含む。複数のフォトダイオードPDは、第2の層1720の下方に配置される。図17Bに示すように、第1の層1710は、カラーフィルタ層210(ベイヤーフィルタ等)を含む。カラーフィルタ層210は、赤色カラーフィルタR、緑色カラーフィルタG及び青色カラーフィルタBを含む。RGBは、それぞれ2×2画素アレイを含み、画素アレイの数は、本開示に限定されない。赤色カラーフィルタR、緑色カラーフィルタG及び青色カラーフィルタBのそれぞれは、画素に対応し、各画素は、1つのフォトダイオードPDに対応する。誘電体構造体Dは、周期アレイに配列される。具体的には、誘電体構造体Dは、赤色カラーフィルタR及び緑色カラーフィルタG内に配置され、青色カラーフィルタB内に配置されない。図17A及び図17Cに示すように、第2の層1720は、第1の層1710と基板1705との間にある。第2の層1720は、緩衝層1722と、緩衝層1722内に配置されたMIM構造体Mとを含む。図17Cに点線で示される赤色投影Rp、緑色投影Gp、青色投影Bpは、赤色カラーフィルタR、緑色カラーフィルタG、青色カラーフィルタBの緩衝層1722への投影を表す。MIM構造体Mは、第2の周期アレイに配列される。具体的には、MIM構造体Mは、赤色投影Rp内に配置されない。
幾つかの実施形態において、緩衝層1722は、SiOで作製される。幾つかの実施形態において、赤色カラーフィルタRは、第1のフォトダイオードPDに配置され、緑色カラーフィルタGは、第2のフォトダイオードPDに配置され、青色カラーフィルタBは、第3のフォトダイオードPDに配置され、第1のフォトダイオードPD、第2のフォトダイオードPD及び第3のフォトダイオードPDは、それぞれ異なる波長帯域に対応する。第1のフォトダイオードPD、第2のフォトダイオードPD及び第3のフォトダイオードPDは、互いに異なる。言い換えれば、図17Aに示すように、緩衝層1722は、カラーフィルタ層210(赤色カラーフィルタR、緑色カラーフィルタG及び青色カラーフィルタBを含む)と第1のフォトダイオードPD、第2のフォトダイオードPD及び第3のフォトダイオードPDとの間に配置される。幾つかの実施形態において、マイクロレンズ1730は、第1の層1710の上方に配置される。幾つかの実施形態において、赤色カラーフィルタR内に配置された誘電体構造体Dのサイズは、緑色カラーフィルタG内に配置された誘電体構造体Dのサイズと同じであってもよく、異なってもよい。幾つかの実施形態において、第1の層1710内に配置された誘電体構造体Dのサイズは、第2の層1720内に配置されたMIM構造体Mのサイズと同じであってもよく、異なってもよい。
図17Bに示される誘電体構造体Dは、青色カラーフィルタB内に配置されないことが理解される。しかしながら、誘電体構造体Dの他の配列も本開示に含まれる。例えば、誘電体構造体Dは、赤色カラーフィルタR、緑色カラーフィルタG又はこれらの組み合わせ内に配置されない。同様に、図17Cに示されるMIM構造体Mは、赤色投影Rp内に配置されない。しかしながら、MIM構造体Mの他の配列も本開示に含まれる。例えば、MIM構造体Mは、緑色投影Gp、青色投影Bp又はこれらの組み合わせ内に配置されない。
図18Aは、二層ハイブリッド吸収体1800の側面図である。図18B及び図18Cは、図18Aにおける第1の層1810及び第2の層1820の上面図(xy平面)である。二層ハイブリッド吸収体1800は、第1の層1810と、第1の層1810の下に配置された第2の層1820とを含む。複数のフォトダイオードPDは、第2の層1820の下方に配置される。第2の層1820は、第1の層1810と基板1805との間にある。二層ハイブリッド吸収体1800は、第2の層1820の下に配置された緩衝層1822を含む。図18Cに示すように、第2の層1820は、図17Bにおける第1の層1710と同様であってもよい。図18Cにおける誘電体構造体Dの他の配列は、上記図17Bにおいて説明された様々な配列と同様であってもよく、本明細書では繰り返さない。図18Bに示すように、複数のMIM構造体M(クラスター)は、追加の透明層1812内に配置され、領域内に集められる。具体的には、当該領域の投影は、青色投影Bpの中心にある。図18Aに示すように、追加の透明層1812は、カラーフィルタ層210(赤色カラーフィルタR、緑色カラーフィルタG、青色カラーフィルタBを含む)に配置される。赤色カラーフィルタR、緑色カラーフィルタG及び青色カラーフィルタBのそれぞれは、画素に対応し、各画素は、1つのフォトダイオードPDに対応する。
図18Bに示されるMIM構造体Mは、青色投影Bpに集められることが理解される。しかしながら、MIM構造体Mは、赤色投影Rp及び/又は緑色投影Gpに集められてもよい。幾つかの実施形態において、追加の透明層1812は、透明な材料で作られてもよく、追加の透明層1812の屈折率は、第1の層1810の上方に配置されたマイクロレンズ1830(図18Aを参照)の屈折率より小さくてもよく、同じであってもよい。マイクロレンズ1830の屈折率は、一般的に2より小さい。幾つかの実施形態において、追加の透明層1812の材料は、マイクロレンズ1830の材料と同じである。幾つかの実施形態において、複数のMIM構造体Mの領域の投影は、赤色カラーフィルタR、緑色カラーフィルタG及び青色カラーフィルタBのいずれか1つの中心にあってもよい。
図19Aは、二層ハイブリッド吸収体1900の側面図である。図19B及び図19Cは、図19Aにおける第1の層1910及び第2の層1920の上面図(xy平面)である。二層ハイブリッド吸収体1900は、第1の層1910と、第1の層1910の下に配置された第2の層1920とを含む。複数のフォトダイオードPDは、第2の層1920の下方に配置される。第2の層1920は、第1の層1910と基板1905との間にある。図19Bにおける第1の層1910は、図17Bの第1の層1710と同様であってもよい。図19Bにおける誘電体構造体Dの他の配列は、上記図17Bにおいて説明された様々な配列と同様であってもよく、本明細書では繰り返さない。図19Aに示すように、緩衝層1930は、第2の層1920の下に配置され、緩衝層1930の材料は、図17Aにおける緩衝層1722と同じであってもよい。二層ハイブリッド吸収体1900は、第1の層1910の下に配置された低屈折率層1922を含む。言い換えれば、低屈折率層1922は、緩衝層1930と第1の層1910のカラーフィルタ層210との間に配置される。低屈折率層1922は、暗電流を低減して、光ノイズを抑制するという機能を有する。図19Cに示すように、MIM構造体Mは、低屈折率層1922内に配置される。図19CにおけるMIM構造体Mの他の配列は、上記図17Cにおいて説明された様々な配列と同様であってもよく、本明細書では繰り返さない。幾つかの実施形態において、低屈折率層1922の屈折率は、1~1.8であり、例えば、1.2、1.4又は1.6である。
図20Aは、二層ハイブリッド吸収体2000の側面図である。図20B及び図20Cは、図20Aにおける第1の層2010及び第2の層2020の上面図(xy平面)である。複数のフォトダイオードPDは、第2の層2020の下方に配置される。図20Aにおける二層ハイブリッド吸収体2000において、カラーフィルタ層210は、上部212及び下部214を含み、複数の誘電体構造体Dは、カラーフィルタ層210の下部214内に配置され(図20Cを参照)、複数のMIM構造体Mは、カラーフィルタ層210の上部212内に配置される(図20Bを参照)。カラーフィルタ層210の上部212は、図20Bに示すように、上部赤色カラーフィルタR、上部緑色カラーフィルタG及び上部青色カラーフィルタBを含む。カラーフィルタ層210の下部214は、図20Cに示すように、下部赤色カラーフィルタR、下部緑色カラーフィルタG、下部青色カラーフィルタBを含む。図20Aに示すように、二層ハイブリッド吸収体2000は、基板2005と第2の層2020との間に緩衝層2030を更に含む。図20Aにおける緩衝層2030の材料は、図17Aにおける緩衝層1722と同じであってもよい。
図20Bにおける第1の層2010において、MIM構造体Mは、第1の周期アレイに配列され、MIM構造体Mは、上部緑色カラーフィルタG及び上部青色カラーフィルタB内に配置され、上部赤色カラーフィルタR内に配置されない。図20Cにおける第2の層2020において、誘電体構造体Dは、第2の周期アレイに配列され、誘電体構造体Dは、下部緑色カラーフィルタG及び下部赤色カラーフィルタR内に配置され、下部青色カラーフィルタB内に配置されない。図20Bに示されるMIM構造体Mは、上部赤色カラーフィルタR内に配置されないことが理解される。しかしながら、MIM構造体Mの他の配列も本開示に含まれる。例えば、MIM構造体Mは、上部緑色カラーフィルタG、上部青色カラーフィルタB又はこれらの組み合わせ内に配置されない。図20Cにおける誘電体構造体Dの他の配列は、上記図17Bにおいて説明された様々な配列と同様であってもよく、本明細書では繰り返さない。
本開示の光学装置は、小さい寸法の画素におけるCISの用途を改善するための超薄型ハイブリッド吸収体(メタ吸収体とも呼ばれる)を提供する。本開示のハイブリッド吸収体は、単層で配置されてもよく、二層(第1の層及び第1の層の下方に積層された第2の層)で配置されてもよい。ハイブリッド吸収体におけるナノ粒子(非周期構造体(ホモクラスター110a及び/又はヘテロクラスター110b)及び周期アレイを含む)が複数のMIM構造体M及び/又は複数の誘電体構造体Dを含むため、クラスターは、特定の波長帯域の光も吸収することができる。光は、開示されたナノ粒子により屈折又は回折することができ、光の光路が変化することになる。したがって、一部の波長帯域の光を吸収できるカラーフィルタ層に加えて、複数のMIM構造体及び誘電体構造体は、他の波長帯域の光を吸収することができる。また、本開示の超薄型ハイブリッド吸収体は、光透過率が低いため、優れたCIS性能を有し、かつCISの製造実現可能性によって制限されない。
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、幾つかの実施形態の特徴を概説する。当業者であれば、本明細書で紹介した実施形態の同じ目的を実施し、かつ/又は同じ利点を達成するために、他のプロセス及び構造体を設計又は変更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すべきである。また、当業者は、そのような同等の構成が本開示の精神及び範囲から逸脱しないことと、当業者が、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書において様々な変更、置換、及び修正を行うことができることとを理解すべきである。
100A、100B、100A1、100A2、100A3、200A、200B 単層ハイブリッド吸収体
110a、110a1、110a2、110a3、110a4、110a5、110a6、110a7、110a8 ホモクラスター
110b、110b1、110b2、110b3、110b4、110b5、110b6、110b7、110b8 ヘテロクラスター
120 近赤外線吸収材料
122 無損失誘電体材料
210、1510 カラーフィルタ層
212 上部
214 下部
300A、300B、400A、400B、400C、500A、500B、500C、600A、600B、1700、1800、1900m2000 二層ハイブリッド吸収体
410a 第1の周期アレイ
410b 第2の周期アレイ
1710、1810、1910、2010 第1の層
1720、1820、1920、2020 第2の層
1705、1805、1905、2005 基板
1722、1822、1930、2030 緩衝層
1730、1830 マイクロレンズ
1812 追加の透明層
1922 低屈折率層
D 誘電体構造体
Dc 中心誘電体構造体
L1 半径方向距離
L2 半径方向距離
M MIM構造体
Mc 中心MIM構造体
PD フォトダイオード
R 赤色カラーフィルタ
G 緑色カラーフィルタ
B 青色カラーフィルタ
W 白色カラーフィルタ
Rp 赤色投影
Gp 緑色投影
Bp 青色投影
上部赤色カラーフィルタ
上部緑色カラーフィルタ
上部青色カラーフィルタ
下部赤色カラーフィルタ
下部緑色カラーフィルタ
下部青色カラーフィルタ

Claims (15)

  1. 第1のフォトダイオード及び第2のフォトダイオードと、
    前記第1のフォトダイオード及び前記第2のフォトダイオードの上方に配置されたハイブリッド吸収体とを含み、
    前記ハイブリッド吸収体は、
    前記第1のフォトダイオードに配置された第1のカラーフィルタと、前記第2のフォトダイオードに配置された第2のカラーフィルタとを含み、前記第1のカラーフィルタが前記第2のカラーフィルタとは異なるカラーフィルタ層と、
    前記第1のフォトダイオードの上方に配置され、前記第2のフォトダイオードの上方に配置されない複数の金属-絶縁体-金属構造体とを含む、光学装置。
  2. 近赤外線吸収材料を更に含み、
    前記近赤外線吸収材料の一部は、前記カラーフィルタ層と前記第1のフォトダイオード及び前記第2のフォトダイオードとの間に配置され、
    前記複数の金属-絶縁体-金属構造体は、前記近赤外線吸収材料内に配置される、請求項1に記載の光学装置。
  3. 前記複数の金属-絶縁体-金属構造体は、前記カラーフィルタ層内に配置される、請求項1に記載の光学装置。
  4. 前記カラーフィルタ層と前記第1のフォトダイオード及び前記第2のフォトダイオードとの間に配置された無損失誘電体材料を更に含み、
    前記複数の金属-絶縁体-金属構造体は、前記無損失誘電体材料内に配置される、請求項1に記載の光学装置。
  5. 前記複数の金属-絶縁体-金属構造体は、半径方向距離がL1の第1の円及び半径方向距離がL2の第2の円に沿って配列され、前記半径方向距離L1は、前記半径方向距離L2とは異なり、
    前記第1の円における前記複数の金属-絶縁体-金属構造体の数は、4の倍数であり、前記第2の円における前記複数の金属-絶縁体-金属構造体の数は、4の倍数である、請求項1に記載の光学装置。
  6. 前記第1の円における前記複数の金属-絶縁体-金属構造体は、前記第1の円に沿って均等に配列され、前記第2の円における前記複数の金属-絶縁体-金属構造体は、前記第2の円に沿って均等に配列され、
    前記第1の円における前記複数の金属-絶縁体-金属構造体の数は、前記第2の円における前記複数の金属-絶縁体-金属構造体の数とは異なる、請求項5に記載の光学装置。
  7. 前記第1の円及び前記第2の円の中心に配置された追加の金属-絶縁体-金属構造体を更に含む、請求項5に記載の光学装置。
  8. 前記複数の金属-絶縁体-金属構造体に隣接して配置された複数の誘電体構造体を更に含み、
    前記複数の金属-絶縁体-金属構造体は、半径方向距離がL1の第1の円に沿って配列され、前記複数の誘電体構造体は、半径方向距離がL2の第2の円に沿って配列され、前記半径方向距離L1は、前記半径方向距離L2とは異なり、
    前記第1の円における前記複数の金属-絶縁体-金属構造体の数は、4の倍数であり、前記第2の円における前記複数の誘電体構造体の数は、4の倍数である、請求項1に記載の光学装置。
  9. 前記第1の円における前記複数の金属-絶縁体-金属構造体は、前記第1の円に沿って均等に配列され、前記第2の円における前記複数の誘電体構造体は、前記第2の円に沿って均等に配列され、
    前記第1の円における前記複数の金属-絶縁体-金属構造体の数は、前記第2の円における前記複数の誘電体構造体の数とは異なる、請求項8に記載の光学装置。
  10. 前記第1の円及び前記第2の円の中心に配置された追加の誘電体構造体又は追加の金属-絶縁体-金属構造体を更に含む、請求項8に記載の光学装置。
  11. 第3のフォトダイオードに配置され、前記第1のカラーフィルタ及び前記第2のカラーフィルタとは異なり、前記第1のフォトダイオード、前記第2のフォトダイオード及び前記第3のフォトダイオードがそれぞれ異なる波長帯域に対応する、前記カラーフィルタ層における第3のカラーフィルタと、
    第1のアレイに配列され、前記第1のカラーフィルタ及び前記第2のカラーフィルタ内に配置され、前記第3のカラーフィルタ内に配置されない複数の誘電体構造体とを更に含み、
    前記複数の金属-絶縁体-金属構造体は、第2のアレイに配列される、請求項1に記載の光学装置。
  12. 前記カラーフィルタ層と前記第1のフォトダイオード、前記第2のフォトダイオード及び前記第3のフォトダイオードとの間に配置された緩衝層を更に含み、
    前記複数の金属-絶縁体-金属構造体は、前記緩衝層内に配置される、請求項11に記載の光学装置。
  13. 前記カラーフィルタ層と前記第1のフォトダイオード、前記第2のフォトダイオード及び前記第3のフォトダイオードとの間に配置された緩衝層と、
    前記緩衝層と前記カラーフィルタ層との間に配置された低屈折率層とを更に含み、
    前記低屈折率層は、屈折率が1~1.8であり、
    前記複数の金属-絶縁体-金属構造体は、前記低屈折率層内に配置される、請求項11に記載の光学装置。
  14. 前記カラーフィルタ層は、上部及び下部を含み、前記複数の誘電体構造体は、前記カラーフィルタ層の前記下部内に配置され、前記複数の金属-絶縁体-金属構造体は、前記カラーフィルタ層の前記上部内に配置される、請求項11に記載の光学装置。
  15. 第3のフォトダイオードに配置され、前記第1のカラーフィルタ及び前記第2のカラーフィルタとは異なり、前記第1のフォトダイオード、前記第2のフォトダイオード及び前記第3のフォトダイオードがそれぞれ異なる波長帯域に対応する、前記カラーフィルタ層における第3のカラーフィルタと、
    第1のアレイに配列され、前記第1のカラーフィルタ及び前記第2のカラーフィルタ内に配置され、前記第3のカラーフィルタ内に配置されない複数の誘電体構造体と、
    前記カラーフィルタ層に配置された追加の透明層であって、前記複数の金属-絶縁体-金属構造体が前記追加の透明層内に配置され、かつ領域内に集められる追加の透明層とを更に含み、
    前記領域の投影は、前記第1のカラーフィルタ、前記第2のカラーフィルタ及び前記第3のカラーフィルタのいずれか1つの中心にある、請求項1に記載の光学装置。
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