KR20240049111A - 광-조정 디바이스 및 이를 사용한 솔리드-스테이트 이미지 센서 - Google Patents

광-조정 디바이스 및 이를 사용한 솔리드-스테이트 이미지 센서 Download PDF

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KR20240049111A
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카이-하오 창
천-유안 왕
신-홍 쿠오
종-루 투
포-시앙 왕
치-밍 왕
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비스에라 테크놀러지스 컴퍼니 리미티드
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Abstract

제1 영역 및 제2 영역을 갖는 광-조정 디바이스가 제공된다. 광-조정 디바이스에는 메타 구조체의 몇몇 그룹을 형성하는 기둥을 포함한다. 메타 구조체의 그룹은 제1 영역에 대응하며, 평면에서 볼 때 제1 영역 및 제2 영역은 체커보드 패턴으로 배열된다.

Description

광-조정 디바이스 및 이를 사용한 솔리드-스테이트 이미지 센서 {LIGHT-ADJUSTING DEVICE AND SOLID-STATE IMAGE SENSOR USING THE SAME}
본 개시의 실시예는 광-조정 디바이스(light-adjusting device)에 관한 것으로, 특히 체커보드(checkerboard) 패턴으로 배열된 영역을 포함하는 광-조정 디바이스 및 광-조정 디바이스를 사용한 솔리드-스테이트 이미지 센서에 관한 것이다.
솔리드-스테이트 이미지 센서(예를 들어, 전하-결합 디바이스(CCD: Charge-Coupled device) 이미지 센서, 상보형 금속-산화물 반도체(CMOS: complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서 등)는 디지털 스틸-이미지 카메라, 디지털 비디오 카메라 등과 같은 다양한 이미지-캡처 장치에 널리 사용되고 있다. 솔리드-스테이트 이미지 센서의 광 감지 부분은 각각의 픽셀에 형성될 수 있으며, 신호 전하가 광 감지 부분에서 수신되는 광량에 따라 생성될 수 있다. 또한, 광 감지 부분에서 생성된 신호 전하는 전달 및 증폭될 수 있으며, 이에 의해 이미지 신호가 획득된다.
기존의 솔리드-스테이트 이미지 센서는 일반적으로 의도한 목적에 적합했지만, 모든 면에서 완전히 만족스럽지는 않았다. 예를 들어, 적외선(IR: infrared)/근적외선(NIR: near infrared)의 양자 효율은 일반적으로 실리콘-기반 재료의 낮은 흡수로 인해 제한된다. 광 흡수를 향상시키기 위해 많은 대안 재료(예를 들어, Ge, GaAs 또는 InGaAs)가 사용되지만, 여전히 광 이용을 개선할 여지가 있다. 따라서, 추가 개선을 위해 광 수집에 기초한 일종의 방법론이 사용된다. 이러한 기술은 사물 인터넷(IoT: Internet of things) 및 감시의 애플리케이션에서 중요하다.
본 개시의 몇몇 실시예에서, 체커보드 패턴으로 배열된 영역을 포함하는 광-조정 디바이스 및 광-조정 디바이스를 사용한 솔리드-스테이트 이미지 센서가 제공된다. 광-조정 디바이스는 IR/NIR 신호를 효과적으로 향상시키고 컬러 성능의 품질을 개선할 수 있으며, 이에 의해 솔리드-스테이트 이미지 센서의 광전 변환 요소로부터의 이미지 신호의 품질을 개선할 수 있다.
본 개시의 일부 실시예에 따르면, 제1 영역 및 제2 영역을 갖는 광-조정 디바이스가 제공된다. 광-조정 디바이스는 메타 구조체의 몇몇 그룹을 형성하는 기둥들을 포함한다. 메타 구조체의 그룹은 제1 영역에 대응하고, 평면에서 볼 때(from a top view), 제1 영역 및 제2 영역은 체커보드 패턴으로 배열된다.
일부 실시예에서, 메타 구조체의 그룹은 상이한 기둥 배열을 갖는다.
일부 실시예에서, 기둥들은 제1 기둥들 및 제2 기둥들로 구분되며, 평면에서 볼 때, 각각의 제1 기둥의 단면적은 각각의 제2 기둥의 단면적보다 더 크다.
일부 실시예에서, 메타 구조체의 하나의 그룹에서, 하나의 제1 기둥 및 가장 가까운 제2 기둥이 제1 주기(period)를 규정하고, 2개의 인접한 제2 기둥이 제2 주기를 규정하고, 제1 주기는 제2 주기보다 더 크다.
일부 실시예에서, 기둥의 개수는 메타 구조체의 각각의 그룹에서 상이하다.
일부 실시예에서, 일부 기둥은 제2 영역에 대응한다.
일부 실시예에서, 제1 영역 및 제2 영역은 제1 방향으로 스태거링(staggering)된다.
일부 실시예에서, 제1 영역 및 제2 영역은 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 스태거링된다.
일부 실시예에서, 제1 영역은 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 서로 인접하며, 제2 영역은 제2 방향을 따라 서로 인접하다.
일부 실시예에서, 메타 구조체의 하나의 그룹에서 2개의 인접한 기둥 사이의 거리는 가변적이다.
본 개시의 일부 실시예에 따르면, 솔리드-스테이트 이미지 센서가 제공된다. 솔리드-스테이트 이미지 센서는 광전 변환 요소 및 광전 변환 요소 위에 배치된 컬러 필터층을 포함한다. 컬러 필터층은 컬러 필터 세그먼트 및 투명 세그먼트를 포함한다. 솔리드-스테이트 이미지 센서는 또한 컬러 필터층 위에 배치된 집광 구조체(condensing structure)를 포함한다. 솔리드-스테이트 이미지 센서는 집광 구조체 위에 배치된 광-조정 디바이스를 추가로 포함한다. 광-조정 디바이스는 제1 영역 및 제2 영역을 갖고, 메타 구조체의 몇몇 그룹을 형성하는 기둥을 포함한다. 메타 구조체의 그룹은 제1 영역에 대응하고, 평면에서 볼 때 제1 영역 및 제2 영역은 체커보드 패턴으로 배열된다.
일부 실시예에서, 제1 영역은 컬러 필터 세그먼트 상에 배치된다.
일부 실시예에서, 제1 영역은 투명 세그먼트 상에 배치된다.
일부 실시예에서, 일부 기둥은 컬러 필터 세그먼트에 대응한다.
일부 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트는 적색 컬러 필터 세그먼트, 녹색 컬러 필터 세그먼트 및 청색 컬러 필터 세그먼트를 포함하고, 일부 기둥은 적색 컬러 필터 세그먼트에 대응한다.
일부 실시예에서, 기둥은 테이퍼(taper)-인접-직사각형 배열의 상이한 크기들을 갖는 메타 구조체의 제1 그룹, 메타 구조체의 제2 그룹 및 메타 구조체의 제3 그룹을 형성하고, 청색 컬러 필터 세그먼트에 대응하는 제2 영역 중 하나는 메타 구조체의 제1 그룹 중 2개, 메타 구조체의 제2 그룹 중 하나 및 메타 구조체의 제3 그룹 중 하나에 의해 둘러싸인다.
일부 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트 및 투명 세그먼트는 제1 방향으로 스태거링된다.
일부 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트 및 투명 세그먼트는 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 스태거링된다.
일부 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트는 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 서로 인접하고, 투명 세그먼트는 제2 방향을 따라 서로 인접하다.
일부 실시예에서, 기둥은 메타 구조체의 하나의 그룹의 중심 기둥을 포함하고, 평면에서 볼 때, 중심 기둥의 단면적은 기둥의 단면적보다 더 크고, 중심 기둥은 컬러 필터 세그먼트 또는 투명 세그먼트의 중심에 대응한다.
일부 실시예에서, 집광 구조체와 광-조정 디바이스 사이의 최단 거리는 광-조정 디바이스의 두께 및 집광 구조체의 두께보다 더 크다.
본 개시는 첨부된 도면과 함께 읽을 때 다음의 상세한 설명으로부터 더 완전히 이해될 수 있다. 업계의 표준 관행에 따라, 다양한 피처가 축척에 맞게 도시되지 않는다는 점에 유의할 가치가 있다. 실제로, 논의의 명료성을 위해 다양한 피처의 치수가 임의로 증가 또는 감소될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서의 일부를 예시하는 단면도이다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예에 따른 컬러 필터층을 예시하는 부분 평면도이다.
도 3a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 3b, 도 3c, 도 3d, 도 3e, 도 3f 및 도 3g는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 4a는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서의 일부를 예시하는 단면도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서의 양자 효율 스펙트럼이다.
도 4c는 참조 예에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서의 일부를 예시하는 단면도이다.
도 4d는 도 4c에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서의 양자 효율 스펙트럼이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 도 5e 및 도 5f는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 5g는 도 5f의 메타 구조체의 하나의 그룹을 예시하는 부분 평면도이다.
도 6a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 6b, 도 6c, 도 6d 및 도 6e는 도 6a에 도시된 메타 구조체의 그룹의 확대도이다.
도 7a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 7b, 도 7c, 도 7d 및 도 7e는 도 7a에 도시된 메타 구조체의 그룹의 확대도이다.
도 8은 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층을 예시하는 부분 평면도이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 10은 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층을 예시하는 부분 평면도이다.
도 11은 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층을 예시하는 부분 평면도이다.
도 12a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 12b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 13은 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층을 예시하는 부분 평면도이다.
도 14a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 14b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 15는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층을 예시하는 부분 평면도이다.
도 16a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 16b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 17은 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층을 예시하는 부분 평면도이다.
도 18a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 18b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 19는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층을 예시하는 부분 평면도이다.
도 20a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
도 20b는 도 20a의 메타 구조체의 그룹의 확대도이다.
도 20c는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 광-조정 디바이스를 예시하는 부분 평면도이다.
이하의 개시는 제공된 주제의 상이한 피처(feature)를 구현하기 위한 많은 상이한 실시예 또는 예를 제공한다. 구성 요소 및 배열의 특정 예는 본 개시를 단순화하기 위해 아래에서 설명된다. 물론 이들은 단지 예일 뿐이며 제한하려는 의도가 아니다. 예를 들어, 이하의 설명에서 제1 피처가 제2 피처 사에 형성되는 것은 제1 피처와 제2 피처가 직접 접촉하여 형성되는 실시예를 포함할 수 있으며, 또한 제1 피처와 제2 피처 사이에 추가적인 피처가 형성될 수 있는 실시예도 포함할 수 있어, 제1 피처 및 제2 피처는 직접 접촉하지 않을 수 있다.
예시된 방법 전, 도중 또는 후에 추가 단계가 구현될 수 있으며, 일부 단계는 예시된 방법의 다른 실시예에서 대체되거나 생략될 수 있음을 이해해야 한다.
또한, 도면에 예시된 다른 요소 또는 피처에 대한 하나의 요소 또는 피처의 관계를 설명하기 위한 설명의 편의를 위해 "밑", "아래", "하위", "상에", "위에", "상위" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어가 본원에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 추가하여 사용 또는 동작 중인 디바이스의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다. 장치는 다르게 배향될 수 있고(90 도 회전 또는 다른 배향) 본원에서 사용되는 공간적으로 상대적인 설명자도 마찬가지로 그에 따라 해석될 수 있다.
본 개시에서, "약", "대략" 및 "실질적으로"라는 용어는 통상적으로 언급된 값의 +/-20%, 더욱 통상적으로 언급된 값의 +/-10%, 더욱 통상적으로 언급된 값의 +/-5%, 더욱 통상적으로 언급된 값의 +/-3%, 더욱 통상적으로 언급된 값의 +/-2%, 더욱 통상적으로 언급된 값의 +/-1%, 더욱 더 통상적으로 언급된 값의 +/-0.5%를 의미한다. 본 개시의 언급된 값은 대략적인 값이다. 즉, 용어 "약", "대략" 및 "실질적으로"에 대한 구체적인 설명이 없는 경우, 언급된 값은 "약", "대략" 또는 "실질적으로"의 의미를 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, (기술적 및 과학적 용어를 포함하여) 본원에 사용되는 모든 용어는 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 실시예에서 명시적으로 정의되지 않는 한 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않음을 이해해야 한다.
본 개시는 이하의 실시예에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 단순함과 명료함을 위한 것이며 그 자체로 논의된 다양한 실시예 및/또는 구성 사이의 관계를 지시하지는 않는다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)의 일부를 예시하는 단면도이다. 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)의 일부 구성 요소는 간결함을 위해 도 1에서 생략되었음에 유의해야 한다.
도 1을 참조하면, 일부 실시예에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 녹색광을 수신하는 데 사용될 수 있는 광전 변환 요소(11G), 적색광을 수신하는 데 사용될 수 있는 광전 변환 요소(11R) 및 IR/NIR 광을 수신하는 데 사용될 수 있는 광전 변환 요소(11I)를 포함하지만, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 예를 들어, 실제 필요에 따라 조정될 수 있는 청색광, 황색광, 백색광, 시안광 또는 마젠타광을 수광하는 데 사용되는 다른 광전 변환 요소를 포함할 수 있다.
광전 변환 요소는 반도체 기판(10)에 배치될 수 있으며, 반도체 기판(10)은 웨이퍼 또는 칩일 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판(10)은 실리콘을 포함할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 광전 변환 요소들 사이에 배치된 격리 구조체(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 격리 구조체는 얕은 트렌치 격리(STI: shallow trench isolation) 또는 깊은 트렌치 격리(DTI: deep trench isolation)를 포함할 수 있다. 격리 구조체는 에칭 프로세스에 의해 반도체 기판(10)에 형성되어 트렌치를 형성하고 트렌치를 절연 재료 또는 유전체 재료로 충진할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 일부 실시예에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 광전 변환 요소(11G) 및 광전 변환 요소(11R) 위에 배치된 IR-차단 필터(12)를 포함한다. 즉, IR-차단 필터(12)는 광전 변환 요소(11I)(IR/NIR 광을 수신하는 데 사용될 수 있음) 이외의 광전 변환 요소 위에 배치될 수 있다. IR-차단 필터(12)는 진공 광학 다층 코팅을 포함하여 가시광의 높은 투과, 적외선광의 높은 반사를 갖는 IR/NIR 광을 필터링할 수 있으며, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)의 컬러 시프트 현상을 보정하여 IR/NIR 광의 간섭을 감소시킬 수 있다. IR-차단 필터(12)는 또한 화학 작용기에 의해 흡수 대역이 결정되는 염료/안료 중합체 흡수 재료를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 일부 실시예에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 IR-차단 필터들(12) 사이에 배치된 격자 구조체(14)를 포함한다. 격자 구조체(14)는 약 1.0 내지 약 1.99 범위의 낮은 굴절률을 갖는 투명 유전체 재료를 포함할 수 있다. 격자 구조체(14)는 반도체 기판(10) 상에 유전체층을 피착한 후 포토리소그래피 및 에칭 프로세스를 사용하여 유전체층을 패터닝하여 형성될 수 있으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 일부 실시예에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 광전 변환 요소(11G, 11R 및 11I) 위에 배치된 컬러 필터층(16)을 포함한다. 일부 실시예에서, 컬러 필터층(16)은 컬러 필터 세그먼트(16G/16R) 및 투명 세그먼트(16W)를 포함한다(또는 이들로 분할된다). 보다 상세하게, 컬러 필터층(16)은 광전 변환 요소(11G)에 대응하는 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G), 광전 변환 요소(11R)에 대응하는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R) 및 광전 변환 요소(11I)에 대응하는 투명 세그먼트(16W)를 포함(또는 이들로 분할)하지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
일부 다른 실시예에서, 컬러 필터층(16)은 다른 컬러 필터 세그먼트를 갖는다(또는 이로 분할된다). 예를 들어, 컬러 필터층(16)은 청색 컬러 필터 세그먼트(16B)(아래 도면에 도시), 황색 컬러 필터 세그먼트, 시안 컬러 필터 세그먼트 또는 마젠타 컬러 필터 세그먼트를 가질 수 있지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 격자 구조체(14)는 컬러 필터 세그먼트(16G/16R/16B)와 투명 세그먼트(16W) 사이에 배치되도록 연장된다.
도 1을 참조하면, 일부 실시예에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 입사광을 집광하기 위해 컬러 필터층(16) 위에 배치된 집광 구조체(20)를 포함한다. 집광 구조체(20)는 유리, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리우레탄, 임의의 다른 적용 가능한 재료, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 집광 구조체(20)는 포토레지스트 리플로우(photoresist reflow) 방법, 핫 엠보싱(hot embossing) 방법, 임의의 다른 적용 가능한 방법 또는 이들의 조합에 의해 형성될 수 있다. 또한, 집광 구조체(20)를 형성하는 단계는 스핀 코팅(spin coating) 프로세스, 리소그래피 프로세스, 에칭 프로세스, 임의의 다른 적용 가능한 프로세스 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 집광 구조체(20)는 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G), 적색 컬러 필터 세그먼트(16R) 및 투명 세그먼트(16W)에 대응하는 마이크로-렌즈일 수 있다. 즉, 마이크로-렌즈는 또한 광전 변환 요소(11G, 11R 또는 11B)에 대응할 수 있으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 마이크로-렌즈는 m×n 어레이로 형성되며, 여기서 m 및 n은 양의 정수이다.
도 1에 도시된 실시예에서, 각각의 집광 구조체(20)는 하나의 컬러 필터 세그먼트(16G)(또는 16R)) 및/또는 하나의 광전 변환 요소(11G)(또는 11R), 또는 하나의 투명 세그먼트(16W) 및/또는 하나의 광전 변환 요소(11W)에 대응하지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 일부 다른 실시예에서, 각각의 집광 구조체(20)는 적어도 2개(즉, 2개 이상)의 컬러 필터 세그먼트 및/또는 적어도 2개(즉, 2개 이상)의 광전 변환 요소에 대응한다. 즉, 집광 구조체(20)의 개수는 도 1에 도시된 실시예에 한정되지 않으며, 실제 필요에 따라 조정될 수 있다.
집광 구조체(20)는 반-볼록(semi-convex) 렌즈 또는 볼록 렌즈를 포함할 수 있으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 집광 구조체(20)는 또한 마이크로-피라미드 구조체(예를 들어, 원뿔, 사각 피라미드 등) 또는 마이크로-사다리꼴 구조체(예를 들어, 편평한 상단의 원뿔, 잘려진 정사각형 피라미드 등)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 집광 구조체(20)는 경사-인덱스 구조체(gradient-index structure)일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 컬러 필터층(16)과 집광 구조체(20) 사이에 배치된 평탄화층(18)을 포함한다. 평탄화층(18)은 집광 구조체(20)와 동일 또는 유사한 재료를 포함할 수 있으며, 집광 구조체(20)와 동일 또는 유사한 프로세스에 의해 형성될 수 있으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 일부 실시예에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 집광 구조체(20) 위에 배치된 광-조정 디바이스(24)를 포함한다. 예를 들어, 광-조정 디바이스(24)는 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)의 컬러 라우터일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)는 집광 구조체(20)와 광-조정 디바이스(24) 사이에 배치된 스페이서층(22)을 포함한다. 즉, 광-조정 디바이스(24)는 스페이서층(22) 상에 수반되거나 장착될 수 있으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 스페이서층(22)은 투명한 유전체 재료를 포함할 수 있으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 스페이서층(22)의 두께 T22(또는 집광 구조체(20)와 광-조정 디바이스(24) 사이의 최단 거리)는 광-조정 디바이스(24)의 두께 T24 및 집광 구조체(20)의 두께 T20보다 크다. 예를 들어, 스페이서층(22)의 두께 T22는 약 100 nm 초과 및 약 2000 nm 미만일 수 있고, 광-조정 디바이스(24)의 두께 T24는 약 500 nm 이하일 수 있으나(예를 들어, 약 200 nm), 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예에 따른 컬러 필터층(16)을 예시하는 부분 평면도이다. 도 3a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 컬러 필터층(16) 및 스페이서층(22)이 또한 컬러 필터층(16)(및 스페이서층(22))과 광-조정 디바이스(24) 사이의 상대 위치를 도시하기 위해 도 3a에 도시되어 있음에 유의해야 한다.
도 2를 참조하면, 일부 실시예에서, 2개의 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 4개의 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G), 2개의 적색 컬러 필터 세그먼트(16R) 및 8개의 투명 세그먼트(16W)가 4×4 어레이를 형성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트(예를 들어, 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G) 및 적색 컬러 필터 세그먼트(16R)) 및 투명 세그먼트(16W)는 X-방향 및 X-방향에 수직인 Y-방향으로 스태거링(staggering)된다.
보다 상세하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 청색 컬러 필터 세그먼트(16B)는 서로 대각선으로 배열되고, 2개의 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G)는 서로 대각선으로 배열되며, 2개의 적색 컬러 필터 세그먼트(16R)는 서로 대각선으로 배열되며, 각각의 컬러 필터 세그먼트(예를 들어, 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G) 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R))는 4개의 측면 중 어느 한 측면 상에 하나의 투명 세그먼트(16W)에 인접하지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 3a에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 1에 도시된 스페이서층(22) 상에 배치될 수 있으며, 도 1 및 도 2에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다. 도 1 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 광-조정 디바이스(24)는 제1 영역(241) 및 제2 영역(242)을 갖고(또는 이로 분할되고), 광-조정 디바이스(24)는 메타 구조체의 몇몇 그룹(M)을 형성하는 기둥(24L)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 제1 영역(241)과 제2 영역(241)은 X-방향과 Y-방향으로 스태거링된다.
또한, 메타 구조체의 그룹(M)은 제1 영역(241)에 대응하며, 평면에서 볼 때(예를 들어, 도 3a), 제1 영역(241)과 제2 영역(242)은 체커보드(checkerboard) 패턴으로 배열된다. 예를 들어, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)은 Y-방향을 따라 배열된 3개의 기둥(24L)를 포함하지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 1, 도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 광-조정 디바이스(24)의 제1 영역(241)은 컬러 필터 세그먼트(예를 들어, 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G) 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R)) 상에 배치된다. 즉, 메타 구조체의 그룹(M)(즉, 기둥(24L))은 컬러 필터 세그먼트에 대응한다. 본 실시예에서, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)(즉, 기둥(24L))은 양방향 분할 기능을 수행하여, 컬러 필터 세그먼트(예를 들어, 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G) 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R))로 입사되는 광이 양 및 음의 X-방향으로 양측 상의 투명 세그먼트(16W)에 부분적으로 분포될 수 있다.
도 3b, 도 3c, 도 3d, 도 3e, 도 3f 및 도 3g는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 유사하게, 도 3b, 도 3c, 도 3d, 도 3e, 도 3f 또는 도 3g에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 1에 도시된 스페이서층(22) 상에 배치될 수 있고 도 1 및 도 2에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 기둥은 기둥(24L), 기둥(24M1), 기둥(24M2) 및 기둥(24S)을 포함한다(또는 이로 분할된다). 평면에서 볼 때(즉, 도 3b), 기둥(24L)의 단면적은 기둥(24M1)의 단면적보다 더 크고, 기둥(24M1)의 단면적은 기둥(24M2)의 단면적보다 더 크고, 기둥(24M2)의 단면적은 기둥(24S)의 단면적보다 더 크다. 보다 상세하게, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)에는, 기둥(24L), 기둥(24M1), 기둥(24M2) 및 기둥(24S)이 양 및 음의 X-방향에서 순차적으로 일렬로 배열된다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 기둥은 기둥(24L)과 기둥(24S)을 포함하고(또는 이로 분할되고), 평면에서 볼 때(즉, 도 3c), 기둥(24L)의 단면적은 기둥(24S)의 단면적보다 더 크다. 보다 상세하게는, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)에서, 기둥(24L)과 기둥(24S)은 양 및 음의 X-방향에서 일렬로 스태거링된다.
유사하게, 도 3b 및 도 3c에 도시된 실시예에서, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)(즉, 기둥(24L), 기둥(24M1), 기둥(24M2) 및/또는 기둥(24S))은 양방향 분할 기능을 수행하여, 컬러 필터 세그먼트(예를 들어, 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G) 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R))로 입사되는 광이 양 및 음의 X-방향으로 양 측 상의 투명 세그먼트(16W)에 부분적으로 분포될 수 있다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 기둥은 기둥(24L)과 기둥(24S)을 포함하고(또는 이로 분할되고), 평면에서 볼 때(즉, 도 3d), 기둥(24L)의 단면적은 기둥(24S)의 단면적보다 더 크다. 보다 상세하게, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)에서, 기둥(24L)과 기둥(24S)는 양 및 음의 Y-방향으로 일렬로 스태거링된다.
도 3d에 도시된 실시예에서, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)(즉, 기둥(24L) 및 기둥(24S))은 양방향 분할 기능을 수행하여, 컬러 필터 세그먼트(예를 들어, 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G) 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R))로 입사되는 광이 양 및 음의 Y-방향으로 양 측 상의 투명 세그먼트(16W)에 부분적으로 분포될 수 있다.
도 3e, 도 3f 및 도 3g에 도시된 바와 같이, 기둥은 기둥(24L)과 기둥(24S)을 포함하고(또는 이로 분할되고), 평면에서 볼 때(즉, 도 3e, 도 3f 또는 도 3g), 기둥(24L)의 단면적은 기둥(24S)의 단면적보다 더 크다. 보다 상세하게, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)에서, 기둥(24L)은 십자를 형성하도록 배열되고, 기둥(24S)은 십자를 형성하도록 배열된다.
도 3e에 도시된 실시예에서, 일부 기둥(예를 들어, 기둥(24L))은 광-조정 디바이스(24)의 제2 영역(242)에 대응한다. 즉, 일부 기둥(예를 들어, 기둥(24L))은 도 2 및 도 3e에 도시된 바와 같이 투명 세그먼트(16W)에 대응한다.
도 3f에 도시된 실시예에서. 일부 기둥(예를 들어, 기둥(24S))은 광-조정 디바이스(24)의 제1 영역(241)과 제2 영역(242) 사이의 인터페이스에 대응한다. 즉, 일부 기둥(예를 들어, 기둥(24S))은 도 2 및 도 3f에 도시된 바와 같이, 컬러 필터 세그먼트(예를 들어, 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G) 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R))와 투명 세그먼트(16W) 사이의 인터페이스에 대응한다.
도 3e, 도 3f 및 도 3g에 도시된 실시예에서, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)(즉, 기둥(24L) 및 기둥(24S))은 교차 분할 기능을 수행하여 컬러 필터 세그먼트(예를 들어, 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G) 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R))로 입사되는 광이 양 및 음의 X-방향으로 양 측 상 그리고 양 및 음의 Y-방향으로 양 측 상의 투명 세그먼트(16W)에 부분적으로 분포될 수 있다.
도 4a는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)의 일부를 예시하는 단면도이다. 유사하게, 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)의 일부 구성 요소는 간결함을 위해 도 4a에서 생략되었다.
도 4a에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)는 도 1에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)와 유사한 구조를 갖는다. 도 1에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(100)와의 주요 차이점은 도 4a에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)의 광-조정 디바이스(24)의 제1 영역(241)이 투명 세그먼트(16W) 상에 배치된다는 것이다. 또한, 도 4a에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)의 컬러 필터층(16)을 예시하는 부분 평면도는 도 2의 컬러 필터층(16)과 동일 또는 유사할 수 있다.
도 4b는 도 4a에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)의 양자 효율 스펙트럼이다. 도 4c는 참조 예에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서(103)의 일부를 예시하는 단면도이다. 도 4d는 도 4c에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(103)의 양자 효율 스펙트럼이다. 도 4a에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)와의 주요 차이점은 도 4c에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(103)는 스페이서층(22) 및 광-조정 디바이스(24)를 포함하지 않는다는 것이다.
IR/NIR 영역(예를 들어, 800 nm 근처)에서 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)의 양자 효율은 도 4b에 도시된 바와 같이 약 0.5이며, IR/NIR 영역(예를 들어, 800 nm 근처)에서 솔리드-스테이트 이미지 센서(103)의 양자 효율은 도 4d에 도시된 바와 같이 약 0.4이다. 즉, 본 개시의 실시예에 따른 IR/NIR 영역(예를 들어, 800 nm 근처)에서의 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)의 양자 효율은 참조 예의 솔리드-스테이트 이미지 센서(103)에 비해 효과적으로 개선된다. 또한, 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)의 양자 효율은 스페이서층(22)의 두께 T22를 변경함으로써 조정될 수 있다.
SNR10 값은 솔리드-스테이트 이미지 센서의 백색 픽셀이 시준된 광에 의해 조명된 후 10과 같은 신호 대 잡음비(SNR: signal-to-noise ratio)를 획득하기 위해 요구되는 밝기 인덱스이고, SNR10 값의 단위는 조도(럭스(lux))이다. 본 개시의 실시예에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)의 SNR10 값은 약 7.877이며, 참조 예의 솔리드-스테이트 이미지 센서(103)의 SNR10 값은 약 9.085이다. 즉, 본 개시의 실시예에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)는 더 낮은 조명에서 더 좋은 이미지 품질을 획득할 수 있다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 도 5e 및 도 5f는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 도 5e 및 도 5f에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 4a에 도시된 스페이서층(22) 상에 배치될 수 있고, 도 2 및 도 4a에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c에 도시된 실시예에서, 일부 기둥(24M)은 광-조정 디바이스(24)의 제2 영역(242)에 대응한다. 즉, 일부 기둥(24M)은 도 2 및 도 5a, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 컬러 필터 세그먼트(예를 들어, 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G) 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R))에 대응한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)의 기둥(24M)은 직사각형(또는 어레이)을 형성하도록 배열된다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)의 기둥(24M)은 8각형을 형성하도록 배열된다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)의 기둥(24M)은 도 5b에 도시된 메타 구조체의 그룹(M)과 상이한 다른 8각형을 형성하도록 배열된다.
도 5d, 도 5e 및 도 5f에서 메타 구조체의 각각의 그룹(M)의 기둥(24M)의 배열은 도 5a, 도 5b 및 도 5c의 메타 구조체의 각각의 그룹(M)의 기둥(24M)의 배열과 유사하다. 도 5a, 도 5b 및 도 5c의 메타 구조체의 각각의 그룹(M)의 기둥(24M)의 배열과의 주요 차이점은 중심 기둥(24H)이 도 5d, 도 5e 및 도 5f의 메타 구조체의 각각의 그룹(M)에 배치되고, 평면에서 볼 때, 중심 기둥(24H)의 단면적이 다른 기둥(24M)의 단면적보다 더 크다는 것이다.
또한, 일부 실시예에서, 중심 기둥(24H)은 (대응하는) 투명 세그먼트(16W)의 중심에 대응하지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 일부 다른 실시예에서, 중심 기둥(24H)은 (대응하는) 컬러 필터 세그먼트(예를 들어, 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G) 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R))의 중심에 대응한다.
도 5g는 도 5f의 메타 구조체의 하나의 그룹(M)을 예시하는 부분 평면도이다. 도 5g에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서 기둥(24H) 및 가장 가까운 기둥(24M)은 제1 주기 P1을 규정하고, 2개의 인접한 기둥(24M)은 제2 주기 P2를 규정하고, 제1 주기 P1은 제2 주기 P2보다 더 크다.
도 6a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 도 6a에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 4a에 도시된 스페이서층(22) 상에 배치될 수 있으며 도 2 및 도 4a에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다. 또한, 도 6a는 대응하는 청색 컬러 필터 세그먼트(16B1, 16B2), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2, 16G3, 16G4), 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2) 및 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)를 추가로 도시한다.
일부 실시예에서, 메타 구조체의 그룹은 상이한 기둥 배열을 갖는다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 기둥(24M)은 테이퍼(taper)-인접-직사각형 배열의 상이한 크기를 갖는 메타 구조체의 그룹(M1), 메타 구조체의 그룹(M2), 메타 구조체의 그룹(M3) 및 메타 구조체의 그룹(M4)을 형성한다.
도 6b, 도 6c, 도 6d 및 도 6e는 각각 도 6a에 도시된 메타 구조체의 그룹(M1), 메타 구조체의 그룹(M2), 메타 구조체의 그룹(M3) 및 메타 구조체의 그룹(M4)의 확대도이다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 메타 구조체의 그룹(M1)은 투명 세그먼트(16W1, 16W3)에 대응한다. 도 6a 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 메타 구조체의 그룹(M2)은 투명 세그먼트(16W2, 16W4, 16W7)에 대응한다(투명 세그먼트(16W2 및 16W7)에 대응하는 일부 기둥은 도 6a에 도시되지 않음). 도 6a 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 메타 구조체의 그룹(M3)은 투명 세그먼트(16W5)에 대응한다. 도 6a 및 도 6e에 도시된 바와 같이, 메타 구조체의 그룹(M4)은 투명 세그먼트(16W6, 16W8)에 대응한다.
도 6a 내지 도 6e에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 메타 구조체의 각각의 그룹은 특정 투명 세그먼트(또는 특정 투명 세그먼트들)에 대응하고 특정 기둥 배열을 가지며, 특정 기둥 배열은 특정 투명 세그먼트를 둘러싸는 컬러 필터 세그먼트에 따라 가변적이다.
이러한 실시예에서, 청색 컬러 필터 세그먼트(예를 들어, 16B2)에 대응하는 제2 영역(242) 중 하나는 메타 구조체의 2개의 그룹(M1), 메타 구조체의 하나의 그룹(M2) 및 메타 구조체의 하나의 그룹(M3)에 의해 둘러싸인다. 즉, 청색 컬러 필터 세그먼트에 대응하는 제2 영역(242)은 상이한 크기의 테이퍼-인접-직사각형 배열(taper-adjacent-rectangular arrangement)을 갖는 기둥 배열에 의해 둘러싸인다.
이 실시예에서, 일부 기둥(24M)(도 6c, 도 6d 및 도 6e에서 원으로 표시)은 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2)에 대응한다. 또한, 본 실시예에서, 메타 구조체의 그룹(M1, M2, M3 및 M4)에서 기둥(24M)의 개수는 상이하다.
도 7a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 도 7b, 도 7c, 도 7d 및 도 7e는 각각 도 7a에 도시된 메타 구조체의 그룹(M1), 메타 구조체의 그룹(M2), 메타 구조체의 그룹(M3) 및 메타 구조체의 그룹(M4)의 확대도이다.
본 실시예에서, 메타 구조체의 그룹(M1), 메타 구조체의 그룹(M2), 메타 구조체의 그룹(M3) 및 메타 구조체의 그룹(M4)에 중심 기둥(24H)이 배치되며, 평면에서 볼 때, 중심 기둥(24H)의 단면적은 다른 기둥(24M)의 단면적보다 더 크다.
또한, 본 실시예에서, 중심 기둥(24H)은 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)의 중심에 대응한다. 도 6a에 도시된 실시예와 비교하면, 도 7a에 도시된 기둥(24M)의 개수는 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2, 16G3, 16G4)에 인접한 위치에 대응하는 측면 상에서 감소되지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 8은 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층(16)을 예시하는 부분 평면도이다. 도 8에 도시된 컬러 필터층(16)은 도 2의 컬러 필터층(16)을 대체할 수 있고 도 1에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(100) 또는 도 4a에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)에 배치될 수 있다. 도 9b 및 도 9c는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 유사하게, 도 9a, 도 9b 및 도 9c에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 1에 도시된 스페이서층(22) 상에 배치될 수 있으며 도 1 및 도 8에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다.
도 8을 참조하면, 일부 실시예에서, 2개의 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 4개의 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G), 2개의 적색 컬러 필터 세그먼트(16R) 및 8개의 투명 세그먼트(16W)가 4×4 어레이를 형성한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트(예를 들어, 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G) 및 적색 컬러 필터 세그먼트(16R)) 및 투명 세그먼트(16W)는 X-방향으로 스태거링된다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트는 Y-방향(즉, X-방향에 수직)을 따라 서로 인접하고, 투명 세그먼트(16W)는 Y-방향을 따라 서로 인접한다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 동일한 컬러를 수용하기 위한 2개의 컬러 필터 세그먼트는 Y-방향을 따라 서로 인접한다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c에 도시된 바와 같이, 이러한 실시예에서, 광-조정 디바이스(24)의 제1 영역(241) 및 제2 영역(242)은 X-방향으로 스태거링된다. 또한, 이러한 실시예에서, 제1 영역(241)은 Y-방향(즉, X-방향에 수직)을 따라 서로 인접하고, 제2 영역(242)은 Y-방향을 따라 서로 인접한다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)에서 기둥의 배열은 도 3b의 메타 구조체의 각각의 그룹(M)에서 기둥의 배열과 유사하다. 메타 구조체의 각각의 그룹(M)에서, 기둥(24L), 기둥(24M1), 기둥(24M2) 및 기둥(24S)는 양 및 음의 X-방향으로 순차적으로 일렬로 배열된다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)에서 기둥의 배열은 도 3c의 메타 구조체의 각각의 그룹(M)에서 기둥의 배열과 유사하다. 즉, 메타 구조체의 각각의 그룹(M)에서, 기둥(24L)과 기둥(24S)은 양 및 음의 X-방향으로 일렬로 스태거링된다.
도 9c에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 메타 구조체의 그룹은 상이한 기둥 배열을 갖는다. 또한, 이 실시예에서, 메타 구조체의 각각의 그룹에서 기둥(24L, 24S)의 개수가 다르며, 일부 기둥은 광-조정 디바이스(24)의 제2 영역(242)에 대응한다.
도 10은 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층(16)을 예시하는 부분 평면도이다. 유사하게, 도 10에 도시된 컬러 필터층(16)은 도 2의 컬러 필터층(16)을 대체할 수 있으며, 도 1에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(100) 및 도 4a에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)에 배치될 수 있다. 또한, 도 9a, 도 9b 및 도 9c에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 1에 도시된 스페이서층(22) 상에 배치될 수 있으며, 도 1 및 도 10에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다.
도 10을 참조하면, 일부 실시예에서, 2개의 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 4개의 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G), 2개의 적색 컬러 필터 세그먼트(16R) 및 8개의 투명 세그먼트(16W)가 4×4 어레이를 형성한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트(예를 들어, 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G) 및 적색 컬러 필터 세그먼트(16R)) 및 투명 세그먼트(16W)는 X-방향으로 스태거링된다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트는 Y-방향(즉, X-방향에 수직)을 따라 서로 인접하고, 투명 세그먼트(16W)는 Y-방향을 따라 서로 인접한다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 동일한 컬러를 수용하기 위한 2개의 컬러 필터 세그먼트가 Y-방향을 따라 서로 분리되어 있다.
도 11은 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층(16)을 예시하는 부분 평면도이다. 유사하게, 도 11에 도시된 컬러 필터층(16)은 도 2의 컬러 필터층(16)을 대체할 수 있고, 도 1에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(100) 또는 도 4a에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)에 배치될 수 있다. 또한, 도 3d 및 도 5f에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 11의 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다.
도 11을 참조하면, 일부 실시예에서, 4개의 청색 컬러 필터 세그먼트(16B1, 16B2, 16B3, 16B4), 2개의 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2), 2개의 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2) 및 8개의 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)는 4×4 어레이를 형성한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트(청색 컬러 필터 세그먼트(16B1, 16B2, 16B3, 16B4), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2) 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2)) 및 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)는 X-방향과 X-방향에 수직인 Y-방향으로 스태거링된다.
또한, 이 실시예에서, 각각의 컬러 필터 세그먼트는 상이한 컬러의 컬러 필터 세그먼트와 대각선으로 배열된다. 예를 들어, 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1)는 청색 컬러 필터 세그먼트(16B1, 16B2, 16B3 또는 16B4)와 대각선으로 배열되지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 12a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 도 12a에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 4a에 도시된 스페이서층(22) 상에 배치될 수 있으며, 도 4a 및 도 11에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다. 또한, 도 12a는 대응하는 청색 컬러 필터 세그먼트(16B1, 16B2, 16B3, 16B4), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2), 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2) 및 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)를 추가로 도시한다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 메타 구조체의 그룹은 상이한 기둥 배열을 갖는다. 또한, 이 실시예에서, 일부 기둥(24M)은 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2)에 대응한다. 또한, 이 실시예에서, 기둥(24M)의 수는 메타 구조체의 각각의 그룹에서 상이하다.
도 12b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 메타 구조체의 각각의 그룹에서 기둥(24M)의 배열은 도 12a의 메타 구조체의 각각의 그룹에서 기둥의 배열과 유사하다. 이 실시예에서, 중심 기둥(24H)은 메타 구조체의 그룹에 배치되며, 평면에서 볼 때, 중심 기둥(24H)의 단면적은 다른 기둥(24M)의 단면적보다 더 크다. 또한, 이 실시예에서, 중심 기둥(24H)은 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)의 중심에 대응한다.
도 13은 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층(16)을 예시하는 부분 평면도이다. 유사하게, 도 13에 도시된 컬러 필터층(16)은 도 2의 컬러 필터층(16)을 대체할 수 있고, 도 1에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(100) 또는 도 4a에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)에 배치될 수 있다. 또한, 도 3d 및 도 5f에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 13에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다.
도 13을 참조하면, 일부 실시예에서 2개의 청색 컬러 필터 세그먼트(16B1, 16B2), 4개의 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2, 16G3, 16G4), 2개의 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2) 및 8개의 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)는 4×4 어레이를 형성한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트(청색 컬러 필터 세그먼트(16B1, 16B2), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2, 16G3, 16G4) 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2)) 및 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)는 X-방향과 X-방향에 수직인 Y-방향으로 스태거링된다.
또한, 이 실시예에서, 녹색 필터 세그먼트(16G1, 16G2, 16G3 및 16G4)는 대각선을 따라 배열되고, 다른 컬러 필터 세그먼트(청색 컬러 필터 세그먼트(16B1, 16B2) 및 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2)) 및 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)는 대각선을 대칭 축으로 하여 대칭적으로 배열되지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 14a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 도 14a에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 4a에 도시된 스페이서층(22) 상에 배치될 수 있으며 도 4a 및 도 13에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다. 또한, 도 14a는 대응하는 청색 컬러 필터 세그먼트(16B1, 16B2), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2, 16G3, 16G4), 적색 필터 세그먼트(16R1, 16R2) 및 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)를 추가로 도시한다.
도 14a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 메타 구조체의 그룹은 상이한 기둥 배열을 갖는다. 또한, 이 실시예에서, 일부 기둥(24M)은 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2)에 대응한다. 또한, 이 실시예에서, 기둥(24M)의 수는 메타 구조체의 각각의 그룹에서 상이하다.
도 14b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 메타 구조체의 각각의 그룹에서 기둥(24M)의 배열은 도 14a의 메타 구조체의 각각의 그룹에서 기둥의 배열과 유사하다. 이 실시예에서, 중심 기둥(24H)은 메타 구조체의 그룹에 배치되며, 평면에서 볼 때, 중심 기둥(24H)의 단면적은 다른 기둥(24M)의 단면적보다 더 크다. 또한, 이 실시예에서, 중심 기둥(24H)은 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)의 중심에 대응한다.
도 15는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층(16)을 예시하는 부분 평면도이다. 유사하게, 도 15에 도시된 컬러 필터층(16)은 도 2의 컬러 필터층(16)을 대체할 수 있으며, 도 1에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(100) 또는 도 4a에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)에 배치될 수 있다. 또한, 도 3d 및 도 5f에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 15에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다.
도 15를 참조하면, 일부 실시예에서, 하나의 청색 컬러 필터 세그먼트(16B1), 6개의 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2, 16G3, 16G4, 16G5, 16G6), 하나의 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1) 및 8개의 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)는 4×4 어레이를 형성한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트(청색 컬러 필터 세그먼트(16B1), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2, 16G3, 16G4, 16G5, 16G6, 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1)) 및 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)는 X-방향과 X-방향에 수직인 Y-방향으로 스태거링된다.
또한, 이 실시예에서, 녹색 필터 세그먼트(16G2, 16G3, 16G4 및 16G6)는 대각선을 따라 배열되고, 다른 컬러 필터 세그먼트(청색 컬러 필터 세그먼트(16B1), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G5) 및 적색 필터 세그먼트(16R1)) 및 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)는 대각선을 대칭 축으로 하여 대칭적으로 배열되지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 16a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 도 16a에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 4a에 도시된 스페이서층(22) 상에 배치될 수 있으며, 도 4a 및 도 15에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다. 또한, 도 16a는 대응하는 청색 컬러 필터 세그먼트(16B1), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2, 16G3, 16G4, 16G5, 16G6), 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1) 및 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)를 추가로 도시한다.
도 16a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 메타 구조체의 그룹은 상이한 기둥 배열을 갖는다. 또한, 이 실시예에서, 일부 기둥(24M)은 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1)에 대응한다. 또한, 이 실시예에서, 기둥(24M)의 수는 메타 구조체의 각각의 그룹에서 상이하다.
도 16b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 도 16b에 도시된 바와 같이, 메타 구조체의 각각의 그룹에서 기둥(24M)의 배열은 도 16a의 메타 구조체의 각각의 그룹에서 기둥의 배열과 유사하다. 이 실시예에서, 중심 기둥(24H)은 메타 구조체의 그룹에 배치되며, 평면에서 볼 때, 중심 기둥(24H)의 단면적은 다른 기둥(24M)의 단면적보다 크다. 또한, 이 실시예에서, 중심 기둥(24H)은 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)의 중심에 대응한다.
도 17은 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층(16)을 예시하는 부분 평면도이다. 유사하게, 도 17에 도시된 컬러 필터층(16)은 도 2의 컬러 필터층(16)을 대체할 수 있으며, 도 1에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(100) 또는 도 4a에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)에 배치될 수 있다. 또한, 도 3d 및 도 5f에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 17에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다.
도 17을 참조하면, 일부 실시예에서, 2개의 청색 컬러 필터 세그먼트(16B1, 16B2), 4개의 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2, 16G3, 16G4), 2개의 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2) 및 8개의 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)는 4×4 어레이를 형성한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트(청색 컬러 필터 세그먼트(16B1, 16B2), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2, 16G3, 16G4) 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2)) 및 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)는 X-방향과 X-방향에 수직인 Y-방향으로 스태거링된다.
또한, 이 실시예에서, 각각의 컬러 필터 세그먼트는 상이한 컬러의 컬러 필터 세그먼트와 대각선으로 배열된다. 예를 들어, 청색 컬러 필터 세그먼트(16B2)는 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2, 16G3 또는 16G4)와 대각선으로 배열되지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 18a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 도 18a에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 4a에 도시된 스페이서층(22) 상에 배치될 수 있고 도 4a 및 도 17에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다. 또한, 도 18a는 대응하는 청색 컬러 필터 세그먼트(16B1, 16B2), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G1, 16G2, 16G3, 16G4), 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2) 및 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)를 추가로 도시한다.
도 18a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 메타 구조체의 그룹은 상이한 기둥 배열을 갖는다. 또한, 이 실시예에서, 일부 기둥(24M)은 적색 컬러 필터 세그먼트(16R1, 16R2)에 대응한다. 또한, 이 실시예에서, 기둥(24M)의 수는 메타 구조체의 각각의 그룹에서 상이하다.
도 18b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 도 18b에 도시된 바와 같이, 메타 구조체의 각각의 그룹에서 기둥(24M)의 배열은 도 18a의 메타 구조체의 각각의 그룹에서 기둥의 배열과 유사하다. 이 실시예에서, 중심 기둥(24H)은 메타 구조체의 그룹에 배치되며, 평면에서 볼 때, 중심 기둥(24H)의 단면적은 다른 기둥(24M)의 단면적보다 더 크다. 또한, 이 실시예에서, 중심 기둥(24H)은 투명 세그먼트(16W1, 16W2, 16W3, 16W4, 16W5, 16W6, 16W7, 16W8)의 중심에 대응한다.
도 19는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 컬러 필터층(16)을 예시하는 부분 평면도이다. 유사하게, 도 19에 도시된 컬러 필터층(16)은 도 2의 컬러 필터층(16)을 대체할 수 있으며 도 1에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(100) 또는 도 4a에 도시된 솔리드-스테이트 이미지 센서(102)에 배치될 수 있다. 또한, 도 3d 및 도 5f에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 19의 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다.
도 19를 참조하면, 일부 실시예에서, 2개의 청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 4개의 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G), 2개의 적색 컬러 필터 세그먼트(16R) 및 8개의 투명 세그먼트(16W)가 4×4 어레이를 형성한다. 도 19에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 컬러 필터 세그먼트(청색 컬러 필터 세그먼트(16B), 녹색 컬러 필터 세그먼트(16G) 또는 적색 컬러 필터 세그먼트(16R)) 및 투명 세그먼트(16W)는 X-방향과 X-방향에 수직인 Y-방향으로 스태거링된다.
또한, 이 실시예에서, 녹색 필터 세그먼트(16G)는 대각선을 따라 배열되고, 다른 컬러 필터 세그먼트(청색 컬러 필터 세그먼트(16B) 및 적색 컬러 필터 세그먼트(16R)) 및 투명 세그먼트(16W)는 대각선을 대칭 축으로 하여 대칭적으로 배열된다. 또한, 2개의 청색 컬러 필터 세그먼트(16B)가 대각선으로 배열되고, 2개의 적색 컬러 필터 세그먼트(16R)가 대각선으로 배열되지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 20a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 도 20b는 도 20a의 메타 구조체의 그룹(M)의 확대도이다. 도 20c는 본 개시의 일부 다른 실시예에 따른 광-조정 디바이스(24)를 예시하는 부분 평면도이다. 도 20a 및 도 20c에 도시된 광-조정 디바이스(24)는 도 1에 도시된 스페이서층(22) 상에 배치될 수 있으며, 도 1 및 도 19에 도시된 컬러 필터층(16)에 대응할 수 있다.
일부 실시예에서, 메타 구조체의 하나의 그룹(M)에서 2개의 인접한 기둥 사이의 거리는 가변적이다. 예를 들어, 도 20a 및 도 20b에 도시된 바와 같이, 하나의 기둥(24M1)과 가장 가까운 기둥(24M2) 사이의 거리 g1은 2개의 인접한 기둥(24M1) 사이의 거리 g2(또는 g3)보다 크다. 또한, 2개의 인접한 기둥(24M1) 사이의 거리 g2와 다른 2개의 인접한 기둥(24M1) 사이의 거리 g3은 상이하다. 또한, 이 실시예에서, 일부 기둥(24H, 24L)은 광-조정 디바이스(24)의 제2 영역(242)에 대응하고, 광-조정 디바이스(24)의 제2 영역(242)은 투명 세그먼트(16W)에 대응한다.
도 20c에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 메타 구조체의 그룹(M1, M2)은 상이한 기둥 배열을 갖는다. 또한, 메타 구조체의 그룹(M1, M2)에서 기둥의 수는 상이하다.
요약하면, 본 개시에 따른 솔리드-스테이트 이미지 센서는 체커보드 패턴으로 배열된 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 광-조정 디바이스를 포함하고, 이는 투명 영역으로의 에너지를 향상시키기 위해 입사광을 분할 또는 수집할 수 있으며, 이에 의해 IR/NIR 영역에서 양자 효율을 효과적으로 개선한다. 또한, 컬러 성능의 품질도 개선될 수 있으며, 이에 의해 솔리드-스테이트 이미지 센서의 광전 변환 요소로부터의 이미지 신호의 품질을 개선할 수 있다.
상술한 내용은 본 기술 분야의 통상의 기술자가 본 개시의 양태를 더 잘 이해할 수 있도록 몇몇 실시예의 특징을 개략적으로 설명한다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 동일한 목적을 수행하고/수행하거나 본원에 소개된 실시예의 동일한 이점을 달성하기 위해 다른 프로세스 및 구조를 설계 또는 수정하기 위한 기초로서 본 개시를 쉽게 사용할 수 있음을 인식해야 한다. 또한, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 이러한 등가 구성이 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않으며, 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고도 본원에서 다양한 변화, 치환 및 변경을 이룰 수 있음을 인식해야 한다. 따라서, 보호 범위는 청구항을 통해 결정되어야 한다. 또한, 위에서 본 개시의 일부 실시예가 개시되었지만, 이는 본 개시의 범위를 제한하려고 의도된 것이 아니다.
특징, 이점 또는 유사한 언어에 대한 본 명세서 전반에 걸친 참조는 본 개시로 실현될 수 있는 모든 특징 및 이점이 본 개시의 임의의 단일 실시예에 있거나 있어야 한다는 것을 암시하지는 않는다. 오히려, 특징 및 이점을 지칭하는 언어는 실시예와 관련하여 설명된 특정의 특징, 이점 또는 특성이 본 개시의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 의미로 이해된다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 특징 및 이점에 대한 논의 및 유사한 언어는 동일한 실시예를 참조할 수 있지만, 반드시 그런 것은 아니다.
또한, 본 개시의 설명된 특징, 이점 및 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 본원의 설명에 비추어 본 개시가 특정 실시예의 특정한 특징 또는 이점 중 하나 이상 없이도 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 다른 경우에, 본 개시의 모든 실시예에 존재하지 않을 수 있는 추가 특징 및 이점이 특정 실시예에서 인식될 수 있다.

Claims (12)

  1. 제1 영역들 및 제2 영역들을 갖는 광-조정 디바이스로서,
    메타 구조체들의 몇몇 그룹을 형성하는 기둥들을 포함하고,
    상기 메타 구조체들의 그룹들은 상기 제1 영역들에 대응하고, 평면에서 볼 때(from a top view), 상기 제1 영역들 및 상기 제2 영역들은 체커보드(checkerboard) 패턴으로 배열되어 있는, 광-조정 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메타 구조체들의 그룹들은 상이한 기둥 배열들을 가지거나, 상기 기둥들의 개수가 상기 메타 구조체들의 그룹들의 각각에서 상이하고, 상기 메타 구조체들의 그룹들 중 하나의 기둥들 중 인접한 2개 사이의 거리는 가변적인, 광-조정 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기둥들은 제1 기둥들 및 제2 기둥들로 구분되며, 평면에서 볼 때, 상기 제1 기둥들의 단면적이 상기 제2 기둥들 각각의 단면적보다 더 크고, 상기 메타 구조체들의 그룹들 중 하나에서, 상기 제1 기둥들 중 하나와 상기 제2 기둥들 중 가장 가까운 하나가 제1 주기를 규정하고, 상기 제2 기둥들 중 인접한 2개가 제2 주기를 규정하고, 상기 제1 주기는 상기 제2 주기보다 더 큰, 광-조정 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역들 및 상기 제2 영역들은 제1 방향으로 스태거링(staggering)되고, 상기 제1 영역들 상기 제2 영역들은 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 스태거링되는, 광-조정 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역들 및 상기 제2 영역들은 제1 방향으로 스태거링되고, 상기 제1 영역들은 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 서로 인접하며, 상기 제2 영역들은 상기 제2 방향을 따라 서로 인접한, 광-조정 디바이스.
  6. 솔리드-스테이트 이미지 센서로서,
    광전 변환 요소들;
    상기 광전 변환 요소들 위에 배치되고, 컬러 필터 세그먼트들 및 투명 세그먼트들을 포함하는 컬러 필터층;
    상기 컬러 필터층 위에 배치된 집광 구조체들; 및
    상기 집광 구조체들 위에 배치되고 제1 영역들 및 제2 영역들을 갖는 광-조정 디바이스;를 포함하고,
    상기 광-조정 디바이스는,
    메타 구조체들의 몇몇 그룹을 형성하는 기둥들을 포함하고,
    상기 메타 구조체들의 그룹들은 상기 제1 영역들에 대응하고, 평면에서 볼 때, 상기 제1 영역들 및 상기 제2 영역들은 체커보드 패턴으로 배열되어 있는, 솔리드-스테이트 이미지 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 영역들은 상기 컬러 필터 세그먼트들 상에 배치되거나,
    상기 제1 영역들이 상기 투명 세그먼트들 상에 배치되고, 상기 기둥들 중 일부는 상기 컬러 필터 세그먼트들에 대응하는, 솔리드-스테이트 이미지 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 컬러 필터 세그먼트들은 적색 컬러 필터 세그먼트들, 녹색 컬러 필터 세그먼트들 및 청색 컬러 필터 세그먼트들을 포함하고, 상기 기둥들 중 일부는 상기 적색 컬러 필터 세그먼트들에 대응하고, 상기 기둥들은 테이퍼-인접-직사각형 배열(taper-adjacent-rectangular arrangement)의 상이한 크기들을 갖는 메타 구조체들의 제1 그룹들, 메타 구조체들의 제2 그룹들 및 메타 구조체들의 제3 그룹들을 형성하고, 상기 청색 컬러 필터 세그먼트들 중 하나에 대응하는 상기 제2 영역들 중 하나는 상기 메타 구조체들의 제1 그룹들 중 2개, 상기 메타 구조체들의 제2 그룹들 중 하나 및 상기 메타 구조체들의 제3 그룹들 중 하나에 의해 둘러싸이는, 솔리드-스테이트 이미지 센서.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 컬러 필터 세그먼트들 및 상기 투명 세그먼트들은 제1 방향으로 스태거링되고, 상기 컬러 필터 세그먼트들 및 상기 투명 세그먼트들은 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 스태거링되는, 솔리드-스테이트 이미지 센서.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 컬러 필터 세그먼트들 및 상기 투명 세그먼트들은 제1 방향으로 스태거링되고, 상기 컬러 필터 세그먼트들은 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 서로 인접하고, 상기 투명 세그먼트들은 상기 제2 방향을 따라 서로 인접한, 솔리드-스테이트 이미지 센서.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 기둥들은 상기 메타 구조체들의 그룹들 중 하나의 중심 기둥을 포함하고, 평면에서 볼 때, 상기 중심 기둥의 단면적은 다른 기둥들의 단면적보다 더 크고, 상기 중심 기둥은 상기 컬러 필터 세그먼트들 또는 상기 투명 세그먼트들 중 하나의 중심에 대응하는, 솔리드-스테이트 이미지 센서.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 집광 구조체들과 상기 광-조정 디바이스 사이의 최단 거리는 상기 광-조정 디바이스의 두께 및 상기 집광 구조체들의 두께보다 더 큰, 솔리드-스테이트 이미지 센서.
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