KR20210145405A - 이미지 센싱 장치 - Google Patents

이미지 센싱 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210145405A
KR20210145405A KR1020200062225A KR20200062225A KR20210145405A KR 20210145405 A KR20210145405 A KR 20210145405A KR 1020200062225 A KR1020200062225 A KR 1020200062225A KR 20200062225 A KR20200062225 A KR 20200062225A KR 20210145405 A KR20210145405 A KR 20210145405A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pixel
grid structure
layer
disposed
region
Prior art date
Application number
KR1020200062225A
Other languages
English (en)
Inventor
박호진
Original Assignee
에스케이하이닉스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이하이닉스 주식회사 filed Critical 에스케이하이닉스 주식회사
Priority to KR1020200062225A priority Critical patent/KR20210145405A/ko
Priority to CN202110053634.3A priority patent/CN113725239A/zh
Priority to US17/156,468 priority patent/US20210366969A1/en
Publication of KR20210145405A publication Critical patent/KR20210145405A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14629—Reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1463—Pixel isolation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센싱 장치는, 복수의 픽셀들과, 상기 복수의 픽셀들 중 서로 인접하는 픽셀들 사이에 배치되고 에어로 채워진 에어층을 포함하는 제1 그리드 구조를 포함하는 픽셀 어레이를 포함하며, 상기 픽셀 어레이는, 상기 픽셀 어레이의 중심에 위치하는 중앙 영역, 제1 사선 방향을 따라 상기 중앙 영역의 양측에 배치되는 제1 및 제2 사선 에지 영역, 및 제2 사선 방향을 따라 상기 중앙 영역의 양측에 배치되는 제3 및 제4 사선 에지 영역을 포함하고, 상기 제1 내지 제4 사선 에지 영역 중 어느 하나는 상기 픽셀의 일 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠 형태의 제1 그리드 구조를 포함할 수 있다.

Description

이미지 센싱 장치{Image Sensing Device}
본 발명은 서로 인접하게 배치되는 컬러 필터들을 포함하는 이미지 센싱 장치에 관한 것이다.
이미지 센서는 빛에 반응하는 반도체의 성질을 이용하여 이미지를 캡쳐(capture)하는 장치이다. 최근 들어, 컴퓨터 산업과 통신 산업의 발달에 따라 스마트폰, 디지털 카메라, 게임기기, 사물 인터넷(Internet of Things), 로봇, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서의 수요가 증대되고 있다.
이미지 센서는 크게 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서와, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서로 구분될 수 있다. CCD 이미지 센서는 CMOS 이미지 센서에 비해 잡음(noise)이 적고, 화질이 우수하다. 하지만, CMOS 이미지 센서는 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝(scanning) 방식으로 구현 가능하다. 또한, CMOS 이미지 센서는 신호 처리 회로를 단일 칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 용이하고 전력 소모가 매우 낮으며, CMOS 공정 기술을 호환하여 사용할 수 있어 제조 단가가 낮다. 최근에는 모바일 기기에 보다 적합한 특성으로 인하여 CMOS 이미지 센싱 장치가 많이 이용되고 있다.
본 발명의 기술적 사상은 분리형 그리드 구조물을 포함하면서도 광학 특성을 균일하게 가질 수 있는 이미지 센서를 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서에 개시되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센싱 장치는, 복수의 픽셀들과, 상기 복수의 픽셀들 중 서로 인접하는 픽셀들 사이에 배치되고 에어로 채워진 에어층을 포함하는 제1 그리드 구조를 포함하는 픽셀 어레이를 포함하며, 상기 픽셀 어레이는, 상기 픽셀 어레이의 중심에 위치하는 중앙 영역, 제1 사선 방향을 따라 상기 중앙 영역의 양측에 배치되는 제1 및 제2 사선 에지 영역, 및 제2 사선 방향을 따라 상기 중앙 영역의 양측에 배치되는 제3 및 제4 사선 에지 영역을 포함하고, 상기 제1 내지 제4 사선 에지 영역 중 어느 하나는 상기 픽셀의 일 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠 형태의 제1 그리드 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센싱 장치는, 픽셀 어레이의 서로 인접하는 픽셀들 사이에 배치되고 에어로 채워진 에어층을 포함하는 제1 그리드 구조들, 및 서로 인접하는 상기 제1 그리드 구조들 사이에 배치되어 상기 제1 그리드 구조들을 물리적으로 분리시키는 제2 그리드 구조들을 포함하며, 상기 제1 그리드 구조들은 상기 제1 그리드 구조들에 접하는 픽셀로 입사되는 주광선의 방향을 따라 상기 픽셀의 양측에 배치될 수 있다.
본 문서에 개시되는 실시 예들에 따르면, 분리형 그리드 구조의 안정성을 확보하면서도 픽셀 어레이 전체에서 광학적 균일성(optic uniformity)을 보장할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 픽셀 어레이를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a는 도 2에 도시된 픽셀 어레이로 입사되는 광의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3b는 도 2에 도시된 픽셀 어레이로 입사되는 광의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 4a는 도 2에 도시된 중앙 영역의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 중앙 영역의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4a에 표시된 제5 절단선에 따른 중앙 영역의 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4a에 표시된 제6 절단선에 따른 중앙 영역의 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 제1 수평 에지 영역의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 표시된 제7 절단선에 따른 제1 수평 에지 영역의 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 2에 도시된 제1 사선 에지 영역의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에 표시된 제8 절단선에 따른 제1 사선 에지 영역의 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 2의 픽셀 어레이에서 각 영역 별로 가변되는 제1 그리드 구조의 위치 및 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 이미지 센서(100)는 픽셀 어레이(pixel array, 110), 로우 디코더(row decoder, 120), 상관 이중 샘플러(Correlate Double Sampler; CDS, 130), 아날로그-디지털 컨버터(Analog-Digital Converter; ADC, 140), 출력 버퍼(output buffer, 150), 컬럼 디코더(column decoder, 160) 및 타이밍 컨트롤러(timing controller, 170) 를 포함할 수 있다. 여기서, 이미지 센서(100)의 각 구성은 예시적인 것에 불과하며, 필요에 따라 적어도 일부의 구성이 추가되거나 생략될 수 있다.
픽셀 어레이(110)는 2차원 매트릭스로 배열된 복수의 단위 픽셀들(Unit Pixels)을 포함할 수 있다. 복수의 단위 픽셀들은 각 단위 픽셀 단위로 또는 적어도 2이상의 단위 픽셀들이 적어도 하나의 소자를 공유하는 공유 픽셀(shared pixel) 단위로 광 신호를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 픽셀 어레이(110)는 로우 디코더(120)로부터 로우 선택 신호, 픽셀 리셋 신호 및 전송 신호 등을 포함하는 구동 신호를 수신할 수 있으며, 구동 신호에 의하여 픽셀 어레이(110)는 구동될 수 있다.
로우 디코더(120)는 타이밍 컨트롤러(170)의 제어에 따라 픽셀 어레이(110)를 구동할 수 있다. 구체적으로, 로우 디코더(120)는 픽셀 어레이(110)의 적어도 하나의 로우를 선택할 수 있다. 로우 디코더(120)는 복수의 로우들 중 적어도 하나의 로우를 선택하기 위하여 로우 선택 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 로우 디코더(120)는 선택된 적어도 하나의 로우에 대응하는 픽셀들에 대해 픽셀 리셋 신호 및 전송 신호를 순차적으로 인에이블시킬 수 있다. 이에 따라, 선택된 로우의 픽셀들 각각으로부터 생성되는 아날로그 형태의 기준 신호와 영상 신호가 순차적으로 상관 이중 샘플러(130)로 전달될 수 있다. 여기서, 기준 신호와 영상 신호는 픽셀 신호로 통칭될 수 있으며, 기준 신호는 픽셀 내 센싱 노드(즉, 플로팅 디퓨전 노드)가 리셋된 상태에 대응하는 전기 신호이고, 영상 신호는 센싱 노드에 광전하가 축적된 상태에 대응하는 전기 신호일 수 있다.
상관 이중 샘플러(130)는 픽셀 어레이(110)로부터 복수의 컬럼 라인들 각각에 제공되는 기준 신호와 영상 신호를 순차적으로 샘플링 및 홀딩(sampling and holding)할 수 있다. 즉, 상관 이중 샘플러(130)는 픽셀 어레이(110)의 컬럼들 각각에 대응하는 기준 신호와 영상 신호의 레벨을 샘플링하고 홀딩할 수 있다.
상관 이중 샘플러(130)는 타이밍 컨트롤러(170)의 제어에 따라 컬럼들 각각의 기준 신호와 영상 신호를 상관 이중 샘플링 신호로서 ADC(140)로 전달할 수 있다.
ADC(140)는 상관 이중 샘플러(130)로부터 출력되는 각각의 컬럼들에 대한 상관 이중 샘플링 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다. ADC(140)는 각각의 컬럼에 대한 상관 이중 샘플링 신호 및 타이밍 컨트롤러(170)로부터 제공되는 램프 신호(ramp signal)를 기반으로 카운팅 동작과 연산 동작을 수행함에 따라 각각의 컬럼에 해당하는 노이즈(예컨대, 각 픽셀 고유의 리셋 노이즈)가 제거된 디지털 형태의 영상 데이터를 생성할 수 있다.
ADC(140)는 픽셀 어레이(110)의 컬럼들 각각에 대응하는 복수의 컬럼 카운터들을 포함하고, 컬럼 카운터들을 이용하여 컬럼들 각각에 대응되는 상관 이중 샘플링 신호를 디지털 신호로 변환시켜 영상 데이터를 생성할 수 있다. 다른 실시예에 따라, ADC(140)는 하나의 글로벌 카운터를 포함하고, 글로벌 카운터에서 제공되는 글로벌 코드를 이용하여 컬럼들 각각에 대응되는 상관 이중 샘플링 신호를 디지털 신호로 변환시킬 수 있다.
출력 버퍼(150)는 ADC(140)에서 제공되는 각각의 컬럼 단위의 영상 데이터를 캡쳐하여 출력할 수 있다. 출력 버퍼(150)는 타이밍 컨트롤러(170)의 제어에 따라 ADC(140)에서 출력되는 영상 데이터를 일시 저장할 수 있다. 출력 버퍼(150)는 이미지 센서(100)와 연결된 다른 장치 사이의 전송(또는 처리) 속도 차이를 보상해주는 인터페이스로서 동작할 수 있다.
컬럼 디코더(160)는 타이밍 컨트롤러(170)의 제어에 따라 출력 버퍼(150)의 컬럼을 선택하고, 선택된 출력 버퍼(150)의 컬럼에 일시 저장된 영상 데이터가 순차적으로 출력될 수 있다. 구체적으로, 컬럼 디코더(160)는 타이밍 컨트롤러(170)로부터 어드레스 신호를 수신할 수 있으며, 컬럼 디코더(160)는 어드레스 신호를 기반으로 컬럼 선택 신호를 생성하여 출력 버퍼(150)의 컬럼을 선택함으로써, 선택된 출력 버퍼(150)의 컬럼으로부터 영상 데이터가 출력 신호(SO)로 출력되도록 제어할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(170)는 로우 디코더(120), ADC(140), 출력 버퍼(150) 및 컬럼 디코더(160)를 제어할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(170)는 이미지 센서(100)의 각 구성의 동작에 요구되는 클럭 신호, 타이밍 컨트롤을 위한 제어 신호, 및 로우 또는 컬럼을 선택하기 위한 어드레스 신호들을 로우 디코더(120), 컬럼 디코더(160), ADC(140) 및 출력 버퍼(150)에 제공할 수 있다. 실시예에 따라, 타이밍 컨트롤러(170)는 로직 제어회로(Logic control circuit), 위상 고정 루프(Phase Lock Loop, PLL) 회로, 타이밍 컨트롤 회로(timing control circuit) 및 통신 인터페이스 회로(communication interface circuit) 등을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 픽셀 어레이를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 픽셀 어레이(110)는 복수 개의 로우들과 복수 개의 컬럼들을 포함하는 매트릭스로 배열된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(110)는 픽셀 어레이(110) 상의 상대적인 위치에 따라 복수의 영역들로 구분될 수 있다.
픽셀 어레이(110)는 중앙 영역(CT), 제1 수평 에지 영역(HL), 제2 수평 에지 영역(HR), 제1 수직 에지 영역(VU), 제2 수직 에지 영역(VD), 및 제1 내지 제4 사선 에지 영역(DLU, DRD, DLD, DRU)을 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(110)에 포함된 각 영역은 임의의 개수에 해당하는 픽셀들을 포함할 수 있다.
중앙 영역(CT)은 픽셀 어레이(110)의 중심에 위치할 수 있다.
제1 수평 에지 영역(HL)과 제2 수평 에지 영역(HR)은 중앙 영역(CT)을 지나는 수평선을 따라 중앙 영역(CT)의 양측으로 픽셀 어레이(110)의 에지에 위치할 수 있다. 본 개시에서 픽셀 어레이(110)의 에지는 픽셀 어레이(110)의 최외곽에 위치하는 픽셀을 중심으로 일정 거리 이내에 위치한 픽셀들을 포함하는 개념일 수 있다.
제1 수직 에지 영역(VU)과 제2 수직 에지 영역(VD)은 중앙 영역(CT)을 지나는 수직선을 따라 중앙 영역(CT)의 양측으로 픽셀 어레이(110)의 에지에 위치할 수 있다.
제1 사선 에지 영역(DLU)은 중앙 영역(CT)을 지나는 제1 사선 방향(수평선이 양의 각도로 회전된 방향)을 따라 중앙 영역(CT)의 좌상측으로 픽셀 어레이(110)의 에지에 위치할 수 있다.
제2 사선 에지 영역(DRD)은 중앙 영역(CT)을 지나는 제1 사선 방향을 따라 중앙 영역(CT)의 우하측으로 픽셀 어레이(110)의 에지에 위치할 수 있다.
제3 사선 에지 영역(DLD)은 중앙 영역(CT)을 지나는 제2 사선 방향(수평선이 음의 각도로 회전된 방향)을 따라 중앙 영역(CT)의 좌하측으로 픽셀 어레이(110)의 에지에 위치할 수 있다.
제4 사선 에지 영역(DRU)은 중앙 영역(CT)을 지나는 제2 사선 방향을 따라 중앙 영역(CT)의 우상측으로 픽셀 어레이(110)의 에지에 위치할 수 있다.
도 3a는 도 2에 도시된 픽셀 어레이로 입사되는 광의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3a를 참조하면, 도 1에 도시된 이미지 센서(100)는 대물 렌즈(50)를 더 포함할 수 있다. 대물 렌즈(50)는 이미지 센서(100)의 전방에서 픽셀 어레이(110)와 피사체 사이에 배치되어 피사체로부터 입사되는 광을 집광할 수 있다. 대물 렌즈(50)는 광축을 중심으로 정렬된 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 여기서, 광축은 픽셀 어레이(110)의 중심을 통과할 수 있다.
대물 렌즈(50)를 통과한 주광선(chief ray)은 광축을 중심으로 하는 동심원 방향으로 조사될 수 있다. 도 2에서, 제1 수평 에지 영역(HL)에 대한 주광선은 중앙 영역(CT)으로부터 좌측 방향으로, 제2 수평 에지 영역(HR)에 대한 주광선은 중앙 영역(CT)으로부터 우측 방향으로, 제1 수직 에지 영역(VU)에 대한 주광선은 중앙 영역(CT)으로부터 상측 방향으로, 및 제2 수직 에지 영역(VD)에 대한 주광선은 중앙 영역(CT)으로부터 하측 방향으로 각각 조사된다. 한편, 제1 사선 에지 영역(DLU)에 대한 주광선은 중앙 영역(CT)으로부터 좌상측 방향으로, 제2 사선 에지 영역(DRD)에 대한 주광선은 중앙 영역(CT)으로부터 우하측 방향으로, 제3 사선 에지 영역(DLD)에 대한 주광선은 중앙 영역(CT)으로부터 좌하측 방향으로, 및 제4 사선 에지 영역(DRU)에 대한 주광선은 중앙 영역(CT)으로부터 우상측 방향으로 각각 조사된다.
도 3a에는 픽셀 어레이(110)를 제1 절단선(A-A')을 따라 절단한 단면이 개략적으로 도시되어 있다. 따라서, 픽셀 어레이(110)의 중앙에는 중앙 영역(CT)이 위치하고, 중앙 영역(CT)의 좌측에는 제1 수평 에지 영역(HL)이 위치하고, 중앙 영역(CT)의 우측에는 제2 수평 에지 영역(HR)이 위치할 수 있다.
중앙 영역(CT)으로 입사되는 주광선은 픽셀 어레이(110)의 상면에 대해 수직으로 입사될 수 있다. 즉, 중앙 영역(CT)으로 입사되는 주광선의 입사각은 0도(또는 0에 근사한 각도)일 수 있다.
그러나, 제1 수평 에지 영역(HL)과 제2 수평 에지 영역(HR)으로 입사되는 주광선은 픽셀 어레이(110)의 상면에 대해 비스듬하게 입사될 수 있다. 즉, 제1 수평 에지 영역(HL)과 제2 수평 에지 영역(HR)으로 입사되는 주광선의 입사각은 일정 각도(0보다 크고 90보다 작은 각도)에 해당할 수 있다. 일정 각도는 픽셀 어레이(110)의 크기, 대물 렌즈(50)의 곡률 및 대물 렌즈(50)와 픽셀 어레이(110) 간의 거리 등에 따라 달라질 수 있다.
중앙 영역(CT)과 제1 수평 에지 영역(HL) 사이의 영역으로 입사되는 주광선은 도 3a의 좌측 점선과 같이, 픽셀 어레이(110)의 상면에 대해 비스듬하게 입사될 수 있으나, 중앙 영역(CT)과 제1 수평 에지 영역(HL) 사이의 영역으로 입사되는 주광선의 입사각은 제1 수평 에지 영역(HL)으로 입사되는 주광선의 입사각보다 작을 수 있다.
중앙 영역(CT)과 제2 수평 에지 영역(HR) 사이의 영역으로 입사되는 주광선은 도 3a의 우측 점선과 같이, 픽셀 어레이(110)의 상면에 대해 비스듬하게 입사될 수 있으나, 중앙 영역(CT)과 제2 수평 에지 영역(HR) 사이의 영역으로 입사되는 주광선의 입사각은 제2 수평 에지 영역(HR)으로 입사되는 주광선의 입사각보다 작을 수 있다.
도 3a에서는 픽셀 어레이(110)를 제1 절단선(A-A')을 따라 절단한 단면을 예로 들어 설명하였으나, 픽셀 어레이(110)를 제2 절단선(B-B')을 따라 절단한 단면에 대해서도 제1 수평 에지 영역(HL)이 제1 수직 에지 영역(VU)으로 대체되고, 제2 수평 에지 영역(HR)이 제2 수직 에지 영역(VD)으로 대체된다는 점을 제외하고는 실질적으로 동일한 설명이 적용될 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3b는 도 2에 도시된 픽셀 어레이로 입사되는 광의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3b를 참조하면, 픽셀 어레이(110)를 제3 절단선(C-C')을 따라 절단한 단면이 개략적으로 도시되어 있다. 따라서, 픽셀 어레이(110)의 중앙에는 중앙 영역(CT)이 위치하고, 중앙 영역(CT)의 좌측에는 제1 사선 에지 영역(DLU)이 위치하고, 중앙 영역(CT)의 우측에는 제2 사선 에지 영역(DRD)이 위치할 수 있다.
중앙 영역(CT)으로 입사되는 주광선은 픽셀 어레이(110)의 상면에 대해 수직으로 입사될 수 있다. 즉, 중앙 영역(CT)으로 입사되는 주광선의 입사각은 0도(또는 0에 근사한 각도)일 수 있다.
그러나, 제1 사선 에지 영역(DLU)과 제2 사선 에지 영역(DRD)으로 입사되는 주광선은 픽셀 어레이(110)의 상면에 대해 비스듬하게 입사될 수 있다. 즉, 제1 사선 에지 영역(DLU)과 제2 사선 에지 영역(DRD)으로 입사되는 주광선의 입사각은 일정 각도(0보다 크고 90보다 작은 각도)에 해당할 수 있다. 일정 각도는 픽셀 어레이(110)의 크기, 대물 렌즈(50)의 곡률 및 대물 렌즈(50)와 픽셀 어레이(110) 간의 거리 등에 따라 달라질 수 있다.
중앙 영역(CT)과 제1 사선 에지 영역(DLU) 사이의 영역으로 입사되는 주광선은 도 3b의 좌측 점선과 같이, 픽셀 어레이(110)의 상면에 대해 비스듬하게 입사될 수 있으나, 중앙 영역(CT)과 제1 사선 에지 영역(DLU) 사이의 영역으로 입사되는 주광선의 입사각은 제1 사선 에지 영역(DLU)으로 입사되는 주광선의 입사각보다 작을 수 있다.
중앙 영역(CT)과 제2 사선 에지 영역(DRD) 사이의 영역으로 입사되는 주광선은 도 3b의 우측 점선과 같이, 픽셀 어레이(110)의 상면에 대해 비스듬하게 입사될 수 있으나, 중앙 영역(CT)과 제2 사선 에지 영역(DRD) 사이의 영역으로 입사되는 주광선의 입사각은 제2 사선 에지 영역(DRD)으로 입사되는 주광선의 입사각보다 작을 수 있다.
도 3b에서는 픽셀 어레이(110)를 제3 절단선(C-C')을 따라 절단한 단면을 예로 들어 설명하였으나, 픽셀 어레이(110)를 제4 절단선(D-D')을 따라 절단한 단면에 대해서도 제1 사선 에지 영역(DLU)이 제3 사선 에지 영역(DLD)으로 대체되고, 제2 사선 에지 영역(DRD)이 제4 사선 에지 영역(DRU)으로 대체된다는 점을 제외하고는 실질적으로 동일한 설명이 적용될 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 4a는 도 2에 도시된 중앙 영역의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4a를 참조하면, 중앙 영역(400A)은 도 2에 도시된 중앙 영역(CT)의 일 예이며, 본 개시에서는 설명의 편의상 중앙 영역(400A) 중 3x3 어레이의 9개의 픽셀들을 예로 들어 설명하기로 한다.
중앙 영역(400A)은 3x3의 매트릭스 형태로 배열된 9개의 픽셀들(P1~P9)을 포함할 수 있다. 여기서, 픽셀들(P1~P9)에 부여된 일련 번호는 픽셀 어레이(110) 내에서 특정 픽셀을 지칭하는 것은 아니며, 3x3의 매트릭스에서 특정 위치에 배치된 픽셀임을 나타내는 것임에 유의하여야 한다.
픽셀들(P1~P9) 각각은 인접하는 픽셀과의 광학적인 분리를 위한 구조물인 제1 그리드 구조(first grid structure, 210)를 포함할 수 있다. 제1 그리드 구조(210)는 내부에 에어로 채워진 에어층을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 제1 그리드 구조(210)는 에어층과, 금속(예컨대, 텅스텐)으로 채워진 메탈층의 이중 구조를 가질 수 있다.
제1 그리드 구조(210)는 제1 그리드 구조(210)의 상하 또는 좌우에 인접한 픽셀들에 포함되는 구성으로 정의될 수도 있고, 상하 또는 좌우로 인접하는 픽셀들을 구분 짓는 구성으로 정의될 수도 있다. 도 4a에 표시된 픽셀들(P1~P9) 각각은 광이 입사될 수 있는 수광 영역을 의미할 수 있다.
먼저, 픽셀 어레이(110)의 로우 방향으로(또는 좌우로) 서로 인접하는 픽셀들(예컨대, P1과 P2, P2과 P3 등) 사이 또는 픽셀 어레이(110)의 컬럼 방향으로(또는 상하로) 서로 인접하는 픽셀들(예컨대, P1과 P4, P4와 P7 등) 사이에는 제1 그리드 구조(210)가 배치될 수 있다. 또한, 픽셀 어레이(110)의 로우 방향 또는 컬럼 방향을 따라 제1 그리드 구조(210)가 배열될 수 있다. 제1 그리드 구조(210)는 제1 그리드 구조(210)에 접하는 픽셀의 일 변을 따라 길게 연장되는 형태를 가질 수 있다. 픽셀의 일 변을 따라 연장되는 제1 그리드 구조(210)의 길이는 해당 픽셀의 일 변의 길이 이하일 수 있다.
2x2 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들(예컨대, P1, P2, P4, P5)의 중심을 기준으로 상하좌우로 배치되는 제1 그리드 구조들(210)은 서로 접하지 않고 이격될 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 그리드 구조들(210) 각각의 길게 연장되는 방향으로 양 끝에 위치하여 대향하는 면(또는 인접하는 다른 제1 그리드 구조(210)에 가깝게 배치되는 면)은 원형 타입(circle type)의 라운드(round) 구조를 가질 수 있다. 이러한 라운드 구조는 직각 구조에 비해 제1 그리드 구조(210)에 포함된 에어층에 대해 고온으로 인해 인가되는 스트레스를 분산시켜 고온 내성을 확보하는데 유리한 구조일 수 있다. 다른 실시예에 따라, 제1 그리드 구조들(210) 각각에서 임의로 정해진 적어도 하나의 면이 원형 타입의 라운드 구조를 가질 수 있다.
중앙 영역(400A)의 로우 방향을 따라 서로 인접하는 제1 그리드 구조들(210)을 잇는 영역(이하 '제1 연장 영역'이라 함)과 중앙 영역(400A)의 컬럼 방향을 따라 서로 인접하는 제1 그리드 구조들(210)을 잇는 영역(이하 '제2 연장 영역'이라 함)을 포함하는 영역은 갭 영역(220)으로 정의될 수 있다. 갭 영역(220)에는 에어층이 배치되지 않을 수 있다. 즉, 갭 영역(220)은 중앙 영역(400A)의 로우 방향 또는 컬럼 방향을 따라 배열되고 서로 인접하는 제1 그리드 구조들(210) 사이에 배치되어 서로 인접하는 제1 그리드 구조들(210) 각각의 에어층을 물리적으로 분리할 수 있다. 일 실시예에 따라, 갭 영역(220)에는 메탈층을 포함하는 제2 그리드 구조(second grid)가 배치될 수 있다. 본 개시에서는 갭 영역(220)이 메탈층을 포함함을 전제로 갭 영역과 제2 그리드 구조를 혼용하여 기재하기로 한다.
만일 도 4a에 도시된 구조와 달리, 갭 영역(220)에도 제1 그리드 구조(210)와 동일한 구조가 연속적으로 배치되어 픽셀 어레이(110) 전체의 에어층(240)이 하나의 영역으로 연결되는 메쉬 타입(mesh type)으로 형성된다고 가정하기로 한다.
이 경우, 제1 및 제2 캡핑막(250, 260)이 얇은 막 형태로 이루어져 있으므로, 제조 공정의 한계 및 사용 환경(예컨대, 고온 조건)에 따라 제1 및 제2 캡핑막(250, 260)의 특정 부위에서 압력에 의해 터짐(popping)이 발생할 수 있는 취약 포인트(예컨대, 공정의 한계로 제1 및 제2 캡핑막(250, 260)의 두께 또는 강도가 낮은 특정 스팟)가 존재할 수 있다. 이때, 취약 포인트에 가해지는 압력은 에어층(240) 내부 공기의 온도와 부피가 증가할수록 함께 증가하게 된다. 위와 같이, 픽셀 어레이(110) 전체의 에어층(240)이 하나의 영역으로 연결되는 메쉬 타입의 경우, 픽셀 어레이(110) 전체의 에어층(240)의 부피에 해당하는 압력이 취약 포인트에 가해져 취약 포인트에서의 터짐이 쉽게 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 그리드 구조에서는 제1 그리드 구조(210)의 에어층(240)이 에어층(240)을 포함하지 않는 갭 영역(220)에 의해 일정 단위(예컨대, 단위 픽셀의 일 변 당 1개 단위)로 물리적으로 분리되므로, 픽셀 어레이(110) 전체의 에어층(240)의 부피가 아닌, 분리된 제1 그리드 구조(210) 하나의 에어층(240)의 부피에 해당하는 압력이 취약 포인트에 가해져, 취약 포인트에 가해지는 압력을 분산시킴으로써 취약 포인트에서의 터짐을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 4a에는 제5 절단선(E-E') 및 제6 절단선(F-F')이 표시되어 있는데, 도 5 및 도 6 각각에서 제5 절단선(E-E') 및 제6 절단선(F-F') 각각에 따른 단면의 실시예들을 통해 제1 그리드 구조(210)와 갭 영역(220)을 비롯한 픽셀의 구조에 대해 후술하기로 한다.
도 4a에서는 중앙 영역(400A)에 대해서 설명하였으나, 픽셀 어레이(110)에 포함된 임의의 영역은 중앙 영역(400A)의 구조에 상응할 수 있다. 다만, 후술되는 바와 같이, 픽셀 어레이(110) 내에서 상대적인 위치에 따라 특정한 영역에서는 제1 그리드 구조들(210)의 위치 또는 형태가 달라질 수 있다.
도 4b는 도 4a에 도시된 중앙 영역의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 4b를 참조하면, 갭 영역(220)에 메탈층을 포함하는 제2 그리드 구조가 배치되는 실시예에 대응하는 중앙 영역(400A)의 사시도가 도시되어 있다.
제1 그리드 구조(210)는 하부의 메탈층과 상부의 에어층이 적층된 구조를 가질 수 있다. 갭 영역(220)은 하부의 메탈층에 대응하는 제2 그리드 구조를 포함하되, 상부에 에어층이 배치되지 않아 갭 영역(220)에 인접하는 제1 그리드 구조들(210)의 에어층들을 물리적으로 분리시킬 수 있다.
도 5는 도 4a에 표시된 제5 절단선에 따른 중앙 영역의 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 4a에 표시된 제5 절단선(E-E')에 따른 단면(500)이 도시되어 있다. 즉, 제5 절단선(E-E')에 따른 단면(500)은 제5 픽셀(P5)을 중심으로 상측 및 하측에 위치한 제2 픽셀(P2)과 제8 픽셀(P8)의 일부에 대한 단면을 나타낸다. 여기서, 제5 픽셀(P5)의 단면을 중심으로 설명하나, 픽셀 어레이(110)에 포함된 다른 픽셀들 역시 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다.
제5 절단선(E-E')에 따른 단면(500)은 기판(270), 반사 방지층(275), 광전 변환 소자(280), 소자 분리막(290), 메탈층(230), 에어층(240), 제1 캡핑막(250), 제2 캡핑막(260), 컬러 필터(300), 오버 코팅층(310) 및 마이크로 렌즈(320)를 포함할 수 있다.
기판(270)은 서로 대향하는 상부면과 하부면을 포함할 수 있다. 기판(270)의 하부면과 상부면은 각각 전면(front-side)과 후면(back-side)으로 정의될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 기판(270)은 예를 들어, P형 또는 N형 벌크(bulk) 기판, P형 벌크 기판에 P형 또는 N형 에피택셜층(epitaxial layer)이 성장된 기판, 또는 N형 벌크 기판에 P형 또는 N형 에피택셜층이 성장된 기판일 수 있다.
반사 방지층(275)은 기판(270)의 상부에 배치되어, 기판(270)과 컬러 필터(300) 간의 굴절률 차이를 보상하여 기판(270)을 향해 입사되는 광의 반사율을 감소시킬 수 있다. 이를 위해 반사 방지층(275)은 기판(270)의 굴절률과 컬러 필터(300)의 굴절률 사이에 해당하는 굴절률을 가질 수 있다.
광전 변환 소자(280)는 기판(270) 내에 제5 픽셀(P5)에 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 광전 변환 소자(280)는 제5 픽셀(P5) 내부로 입사되는 광의 세기에 대응하는 광전하를 생성 및 축적할 수 있다. 광전 변환 소자(280)는 포토 다이오드(photodiode), 핀형 포토 다이오드, 포토 게이트 또는 포토 트랜지스터 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 광전 변환 소자(280)는 N형 이온을 주입하는 이온 주입(ion implantation) 공정을 통해 N형 도핑 영역으로 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 광전 변환 소자(275)는 복수의 도핑 영역들이 적층된 형태로 형성될 수 있다. 이 경우 하부 도핑 영역은 N+형 이온이 주입되어 형성될 수 있고, 상부 도핑 영역은 N-형 이온이 주입되어 형성될 수 있다. 광전 변환 소자(280)는 수광 효율을 나타내는 필 팩터(fill-factor)를 높이기 위해, 가능한 넓은 면적에 걸쳐 형성될 수 있다.
소자 분리막(290)은 서로 인접하는 픽셀들의 광전 변환 소자들(280) 사이에 배치되고, 광전 변환 소자들(280) 간의 전기적 분리 및 광학적 분리를 위해 수직으로 깊게 파인 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 소자 분리막(290)은 DTI(deep trench isolation) 공정을 통해 수직으로 깊게 파인 구조 내부에 절연 물질이 채워진 형태를 가질 수 있다.
메탈층(230)은 기판(270)의 상부에 배치될 수 있다. 메탈층(230)은 광 흡수율이 높은 금속 재질(예컨대, 텅스텐)로 구성될 수 있으며, 일 실시예에 따라 서로 다른 재질이 적층되어 형성될 수도 있다.
에어층(240)은 메탈층(230)의 상부에 배치되고, 에어층(240)의 형상은 제1 캡핑막(250)에 의해 정의될 수 있다. 에어층(240)은 굴절률이 상대적으로 작은(예컨대, 1) 에어로 채워진 영역일 수 있다.
제1 캡핑막(250)은 에어층(240)과 메탈층(230)을 전체적으로 둘러싸도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 캡핑막(250)은 에어층(240)과 메탈층(230) 각각의 측면과, 에어층(240)의 상부면에 접하여 형성될 수 있다. 따라서, 에어층(240)과 메탈층(230)은 각각 제1 캡핑막(250)에 의해 외부로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 제1 캡핑막(250)은 실리콘 산화막(SiO2)과 같은 저온산화(ULTO)막일 수 있다.
제2 캡핑막(260)은 제1 캡핑막(250)을 전체적으로 둘러싸도록 형성될 수 있다. 즉, 제2 캡핑막(260)의 일 측면은 제1 캡핑막(250)에 접하고, 타 측면은 제1 그리드 구조(210)의 외부에 접할 수 있다. 따라서, 제1 캡핑막(250)은 제2 캡핑막(260)에 의해 외부로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 제2 캡핑막(260)은 실리콘 산화 질화막(SixOyNz, 여기서 x, y, z는 자연수), 실리콘 산화막(SixOy, 여기에서 x, y는 자연수), 실리콘 질화막(SixNy, 여기에서 x, y는 자연수) 중 적어도 하나를 포함하는 절연막일 수 있다.
제2 캡핑막(260)의 두께는 제1 캡핑막(250)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이는 제1 캡핑막(250)은 에어층(240)의 형성을 위한 플라즈마 공정에서 내부 물질이 효과적으로 외부로 배출될 수 있도록 가능한 얇게 형성되고, 제2 캡핑막(250)은 에어층(240)을 포함하는 제1 그리드 구조(210)의 형태를 안정적으로 유지하는데 필요한 두께로 형성되기 때문이다.
에어층(240)의 형성을 위한 공정에 대해 설명하면, 탄소가 함유된 스핀 온 카본(SOC: Spin On Carbon)막을 포함하는 희생막이 에어층(240)에 대응하는 위치에 형성되고, 희생막을 둘러싸도록 제1 캡핑막(250)이 배치된 후, 산소, 질소, 수소 중 적어도 하나가 포함된 가스를 이용한 플라즈마 공정이 수행될 수 있다. 여기서, O2 플라즈마 공정을 예로 들면, 산소기(Oxygen Radical)(O*)가 제1 캡핑막(250)을 통해 희생막으로 유입되고, 유입된 산소기는 희생막의 탄소와 결합하여 CO 또는 CO2 를 생성한다. 생성된 CO 또는 CO2 는 제1 캡핑막(250)을 통해 밖으로 빠져나가게 된다. 이러한 과정을 통해, 희생막이 제거되고 제거된 위치에 에어층(240)이 형성될 수 있다.
다른 실시예에 따라, 제1 그리드 구조(210)에 포함되는 제1 캡핑막(250)의 하부 및 에어층(240)의 상부에 해당하는 영역에 제1 그리드 구조(210)의 형상을 유지하기 위한 지지막이 형성될 수 있다. 이러한 지지막은 광흡수 특성을 갖지 않는 절연막일 수 있다.
일 실시예에 따라, 제1 캡핑막(250)과 제2 캡핑막(260)은 서로 동일한 재질로 구성되어 서로 동일한 굴절률을 가질 수 있다.
일 실시예에 따라, 제1 캡핑막(250)과 제2 캡핑막(260)의 굴절률은 에어층(240)의 굴절률보다 높고 컬러 필터(300)의 굴절률보다 낮을 수 있다.
제1 그리드 구조(210)는 컬러 필터(300)에 입사되는 광이 다른 인접한 컬러 필터로 이동하는 것을 방지하여 광학적 크로스토크를 최소화할 수 있다.
구체적으로, 에어로 채워진 에어층(240)의 굴절률(예컨대, 1)은 컬러 필터(미도시)의 굴절률(예컨대, 1.6~1.7)과 제1 및 제2 캡핑막(250, 260)의 굴절률(예컨대, 1.4)보다 낮으므로, 에어층(240)은 반사(reflection)를 유도하여 입사광을 제5 픽셀(P5)의 내부로 반사시킬 수 있다.
만일, 다양한 입사각에 따라 에어층(240)에 의한 반사가 발생하지 않고 일부 입사광이 에어층(240) 내부로 굴절되더라도, 메탈층(230)에 의한 광 흡수가 발생하여 광학적 크로스토크 현상을 방지할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 컬러 필터(300)의 상부면의 높이는 제1 그리드 구조(210)의 높이와 동일할 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 높거나 또는 낮을 수 있다.
비록 도 5에는 제1 그리드 구조(210)가 메탈층(230)과 에어층(240)이 적층된 이중 구조를 갖는 것으로 도시되었으나, 제1 그리드 구조(210)는 메탈층(230)이 생략되고 에어층(240) 만을 포함하는 단일 구조를 가질 수도 있다.
컬러 필터(300)의 일측에 배치된 제1 그리드 구조(210)를 구성하는 제1 캡핑막(250)과 제2 캡핑막(260)은 컬러 필터(300)와 기판(270)의 사이에서 연장되어, 컬러 필터(300)의 하부에 배치될 수 있다. 또한, 컬러 필터(300)의 하부에 배치된 제1 캡핑막(250)과 제2 캡핑막(260)은 컬러 필터(300)의 타측에 배치된 제1 그리드 구조(210)를 구성하는 제1 캡핑막(250) 및 제2 캡핑막(260)과 상호 연결될 수 있다. 즉, 컬러 필터(300)에 접하는 제1 그리드 구조(210)를 구성하는 제1 캡핑막(250) 및 제2 캡핑막(260)은 컬러 필터(300) 하부에 배치되는 제1 캡핑막(250) 및 제2 캡핑막(260)과 일체로 형성될 수 있다.
따라서, 제1 그리드 구조(210)의 형상을 유지하기 위한 제1 캡핑막(250) 및 제2 캡핑막(260)은 컬러 필터(300) 하부에 제1 캡핑막(250) 및 제2 캡핑막(260)이 배치되지 않는 경우에 비해, 보다 넓은 면적에서 다른 구성(예컨대, 기판(270))과 접촉할 수 있어 제1 그리드 구조(210)의 형태 안정성이 향상될 수 있다. 또한, 제1 그리드 구조(210)의 좌우 각각의 컬러 필터(300)의 하부에 배치되는 제1 캡핑막(250) 및 제2 캡핑막(260)에 의해 발생되는 장력의 균형에 의해, 좁은 폭을 갖는 제1 그리드 구조(210)가 좌 또는 우로 기울어지는 현상이 방지될 수 있다.
아울러, 컬러 필터(300) 하부에 배치되는 제1 캡핑막(250) 및 제2 캡핑막(260)은 컬러 필터(300)와 기판(270) 간의 굴절률 차이를 보상하여 컬러 필터(300)를 통과하는 광이 효과적으로 기판(300) 내부로 입사될 수 있도록 하는 반사 방지층의 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 컬러 필터(300)와 기판(270) 사이에 별도의 반사 방지층을 구비하지 않더라도, 제1 캡핑막(250) 및 제2 캡핑막(260)이 반사 방지층의 기능을 수행함으로써, 제5 픽셀(P5)의 전체 두께가 감소될 수 있다.
컬러 필터(300)는 기판 영역(270)의 상부에 형성될 수 있고, 특정 파장 대역의 광(예컨대, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow), 사이언(Cyan) 등)을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 실시예에 따라, 컬러 필터(300)는 제5 픽셀(P5)이 깊이 픽셀(depth pixel)에 해당하는 경우 생략되거나 적외광 통과 필터로 대체될 수 있다.
오버 코팅층(310)는 컬러 필터(300)와 제1 그리드 구조(210)의 상부에 배치되어, 외부로부터 입사되는 광의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제할 수 있다. 또한, 오버 코팅층(310)는 컬러 필터(300)와 제1 그리드 구조(210) 간의 단차를 보상함으로써 마이크로 렌즈(320)가 일정한 높이를 가질 수 있도록 할 수 있다.
마이크로 렌즈(320)는 오버 코팅층(310)의 상부에 형성될 수 있고, 입사광에 대한 집광력(light gathering power)을 높여 광전 변환 소자(280)의 수광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6은 도 4a에 표시된 제6 절단선에 따른 중앙 영역의 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 4a에 표시된 제6 절단선(F-F')에 따른 단면(600)이 도시되어 있다. 즉, 제6 절단선(F-F')에 따른 단면(600)은 제5 픽셀(P5)을 중심으로 상측 및 하측에 위치한 제1 픽셀(P1)과 제9 픽셀(P9)의 일부에 대한 단면을 나타낸다. 여기서, 제5 픽셀(P5)의 단면을 중심으로 설명하나, 픽셀 어레이(110)에 포함된 다른 픽셀들 역시 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다.
제6 절단선(F-F')에 따른 단면(600)은 기판(270), 반사 방지층(275), 광전 변환 소자(280), 소자 분리막(290), 메탈층(230), 제1 캡핑막(250), 제2 캡핑막(260), 컬러 필터(300), 오버 코팅층(310) 및 마이크로 렌즈(320)를 포함할 수 있다.
제6 절단선(F-F')에 따른 단면(600)에서 확인할 수 있듯이, 갭 영역(220)은 제1 그리드 구조(210)로부터 에어층(240)이 생략된 구조를 가질 수 있다. 즉, 갭 영역(220)은 메탈층(230)을 포함하는 제2 그리드 구조로 정의될 수도 있다.
다른 실시예에 따라, 제1 그리드 구조(210)가 메탈층(230)이 생략되고 에어층(240) 만을 포함하는 단일 구조를 가지는 경우, 갭 영역(220)은 메탈층(230)을 포함하지 않을 수 있다.
갭 영역(220)의 상부에는 서로 다른 단위 픽셀들(예컨대, P2와 P1) 각각의 컬러 필터(300)의 경계가 위치할 수 있다.
도 7은 도 2에 도시된 제1 수평 에지 영역의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1 수평 에지 영역(700)은 도 2에 도시된 제1 수평 에지 영역(HL)의 일 예이며, 본 개시에서는 설명의 편의상 제1 수평 에지 영역(700) 중 3x3 어레이의 9개의 픽셀들을 예로 들어 설명하기로 한다.
제1 수평 에지 영역(700)은 3x3의 매트릭스 형태로 배열된 9개의 픽셀들(P1~P9)을 포함할 수 있다. 여기서, 픽셀들(P1~P9)에 부여된 일련 번호는 픽셀 어레이(110) 내에서 특정 픽셀을 지칭하는 것은 아니며, 3x3의 매트릭스에서 특정 위치에 배치된 픽셀임을 나타내는 것임에 유의하여야 한다.
제1 수평 에지 영역(700)은 서로 인접하는 픽셀들(P1~P9) 간의 광학적인 분리를 위한 구조물인 제1 그리드 구조(210)와 갭 영역(220)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 그리드 구조(210)와 갭 영역(220) 각각의 위치 및 구조는 도 4a에서 설명된 제1 그리드 구조(210)와 갭 영역(220) 각각의 위치 및 구조와 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3a에서 설명된 바와 같이, 제1 수평 에지 영역(700)으로 입사되는 주광선은 평면상에서 볼 때, 제1 수평 에지 영역(700)의 우측으로부터 좌측으로 진행하게 된다. 제1 수평 에지 영역(700)으로 입사되는 주광선의 방향을 제1 입사 방향으로 정의하기로 한다.
한편, 도 7에는 주광선이 진행하는 제1 입사 방향을 따라 서로 인접하는 픽셀들(P4~P6)을 절단하기 위한 제7 절단선(H-H')이 도시되어 있으며, 도 8을 참조하여 주광선의 입사 경로에 대해 설명하기로 한다.
도 8은 도 7에 표시된 제7 절단선에 따른 제1 수평 에지 영역의 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 도 7에 표시된 제7 절단선(H-H')에 따른 단면(800)이 도시되어 있다. 즉, 제7 절단선(H-H')에 따른 단면(800)은 제1 입사 방향을 따라 서로 인접하는 픽셀들(P4~P6)에 대한 단면을 나타낸다. 여기서, 픽셀들(P4~P6)의 단면을 중심으로 설명하나, 제1 수평 에지 영역(700) 내에서 제1 입사 방향을 따라 서로 인접하는 다른 픽셀들(P1~P3 또는 P7~P9) 역시 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다.
제7 절단선(H-H')에 따른 단면(800)은 기판(270), 반사 방지층(275), 광전 변환 소자(280), 소자 분리막(290), 메탈층(230), 에어층(240), 컬러 필터(300), 오버 코팅층(310) 및 마이크로 렌즈(320)를 포함할 수 있다.
단면(800)에 포함된 각 구성들 각각의 구조, 기능 및 재질은 도 5의 단면(500)을 참조하여 설명된 각 구성들 각각의 구조, 기능 및 재질과 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 다만, 도 5와는 달리, 설명의 편의상 제1 캡핑막(250)과 제2 캡핑막(260)은 도 8에서는 생략되어 있으나, 실제적으로는 제1 캡핑막(250)과 제2 캡핑막(260)이 도 5와 동일한 방식으로 포함될 수 있음에 유의하여야 한다.
단면(800)은, 마이크로 렌즈(320) 및 오버 코팅층(310)을 포함하는 제1 층, 메탈층(230), 에어층(240) 및 컬러 필터(300)를 포함하는 제2 층, 및 기판(270), 반사 방지층(275), 광전 변환 소자(280) 및 소자 분리막(290)을 포함하는 제3 층으로 구분될 수 있다.
도 5의 단면(500)에서는 제1 층, 제2 층 및 제3 층이, 제1 층에서 서로 인접하는 마이크로 렌즈들(320)의 경계를 지나는 수직선, 제2 층에서 메탈층(230) 또는 에어층(240)의 중심을 지나는 수직선, 제3 층에서 소자 분리막(290)의 중심을 지나는 수직선이 실질적으로 일치되도록 배치될 수 있다. 달리 표현하면, 제1 층, 제2 층 및 제3 층이, 마이크로 렌즈(320)의 광축(즉, 마이크로 렌즈(320)의 중심을 지나는 수직선), 컬러 필터(300)의 중심을 지나는 수직선, 광전 변환 소자(280)의 중심을 지나는 수직선이 실질적으로 일치되도록 배치될 수 있다.
그러나, 제1 수평 에지 영역(700)에서는 주광선이 제1 층의 상면에 대해 비스듬하게 입사되는 바, 제5 픽셀(P5)의 마이크로 렌즈(320)를 통과한 주광선이 제5 픽셀(P5)의 컬러 필터(300)를 통과하고, 제5 픽셀(P5)의 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있도록, 제1 층에 대해 제2 층이, 그리고 제2 층에 대해 제3 층이 쉬프트(shift)되어 배치될 수 있다. 즉, 제2 층에서 메탈층(230) 또는 에어층(240)의 중심을 지나는 수직선은 서로 인접하는 마이크로 렌즈들(320)의 경계를 지나는 수직선에 대해 주광선의 진행 방향(도 8에서 좌측 방향)을 따라 소정 거리만큼 쉬프트될 수 있다. 또한, 제3 층에서 소자 분리막(290)의 중심을 지나는 수직선이 제2 층에서 메탈층(230) 또는 에어층(240)의 중심을 지나는 수직선에 대해 주광선의 진행 방향을 따라 소정 거리만큼 쉬프트될 수 있다. 제2 층이 제1 층에 대해 쉬프트되는 거리와 제3 층이 제2 층에 대해 쉬프트되는 거리는 각각 픽셀들 간의 크로스토크(crosstalk)를 최소화하고 수광 효율을 최대화할 수 있도록 실험적으로 결정될 수 있다. 또한, 제2 층이 제1 층에 대해 쉬프트되는 거리와 제3 층이 제2 층에 대해 쉬프트되는 거리는 서로 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
제1 수평 에지 영역(700)과 중앙 영역(CT) 사이에 배치된 영역에서는 중앙 영역(CT)으로부터 제1 수평 에지 영역(700)으로 갈수록, 제2 층이 제1 층에 대해 쉬프트되는 거리와 제3 층이 제2 층에 대해 쉬프트되는 거리가 점진적으로 증가할 수 있다. 이는 중앙 영역(CT)으로부터 제1 수평 에지 영역(700)으로 갈수록 주광선의 입사각이 증가하기 때문이다.
본 개시에서 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선은 제1 광선(L1)으로부터 제3 광선(L3)까지의 범위를 갖는다고 가정하기로 한다. 여기서, 유효하게 입사된다는 것은 제5 픽셀(P5)의 광전 변환 소자(280)로 입사됨을 의미할 수 있다.
제1 광선(L1)은 컬러 필터(300), 반사 방지층(275) 및 기판(270)을 거쳐 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있다.
제2 광선(L2)은 컬러 필터(300)로 입사되고 메탈층(230)(보다 엄밀하게는 메탈층(230)을 둘러싸는 제1 및 제2 캡핑막(250, 260))에 의해 반사되어, 컬러 필터(300), 반사 방지층(275) 및 기판(270)을 거쳐 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있다.
제3 광선(L3)은 컬러 필터(300)로 입사되고 에어층(240)에 의해 반사되어, 컬러 필터(300), 반사 방지층(275) 및 기판(270)을 거쳐 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있다.
제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선 중 일측(즉, 좌측)으로 최외곽의 광선인 제3 광선(L3)은 컬러 필터(300)의 좌측에 배치된 에어층(240)에 의해 반사되어 제5 픽셀(P5)의 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있다. 또한, 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선 중 타측(즉, 우측)으로 최외곽의 광선인 제1 광선(L1)은 제5 픽셀(P5)의 마이크로 렌즈(320)를 통해 입사되고 컬러 필터(300)의 우측에 배치된 에어층(240)에 의해 정의되는 개구부를 통해 제5 픽셀(P5)의 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있다.
따라서, 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선의 범위는 주광선의 방향을 따라 제5 픽셀(P5)의 양측에 배치된 에어층들(240)에 의해 정해지는 개구부에 의해 결정될 수 있으며, 달리 표현하면 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선은 에어층(240)과 상호 작용할 수 있다. 이는 주광선의 진행 방향을 따라 에어층들(240)이 배치되기 때문이다.
도 7 및 도 8에서는 제1 수평 에지 영역(700)을 예로 들어 설명하였으나, 제2 수평 에지 영역(HR), 제1 수직 에지 영역(VU) 및 제2 수직 에지 영역(VD)에 대해서도 상이한 주광선의 방향에 따라 제2 층과 제3 층이 쉬프트되는 방향이 달라질 뿐, 실질적으로 동일한 기술적 사상이 적용될 수 있다. 즉, 제2 수평 에지 영역(HR), 제1 수직 에지 영역(VU) 및 제2 수직 에지 영역(VD)에서도 각 픽셀 내부로 유효하게 입사되는 주광선의 범위는 주광선의 방향을 따라 각 픽셀의 양측에 배치된 에어층들(240)에 의해 정해지는 개구부에 의해 결정될 수 있다.
도 9는 도 2에 도시된 제1 사선 에지 영역의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 제1 사선 에지 영역(900)은 도 2에 도시된 제1 사선 에지 영역(VLU)의 일 예이며, 본 개시에서는 설명의 편의상 제1 사선 에지 영역(900) 중 3x3 어레이의 9개의 픽셀들을 예로 들어 설명하기로 한다.
제1 사선 에지 영역(900)은 3x3의 매트릭스 형태로 배열된 9개의 픽셀들(P1~P9)을 포함할 수 있다. 여기서, 픽셀들(P1~P9)에 부여된 일련 번호는 픽셀 어레이(110) 내에서 특정 픽셀을 지칭하는 것은 아니며, 3x3의 매트릭스에서 특정 위치에 배치된 픽셀임을 나타내는 것임에 유의하여야 한다.
제1 사선 에지 영역(900)은 서로 인접하는 픽셀들(P1~P9) 간의 광학적인 분리를 위한 구조물인 제1 그리드 구조(210)와 갭 영역(220)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 그리드 구조(210)와 갭 영역(220) 각각의 구조는 도 4a에서 설명된 제1 그리드 구조(210)와 갭 영역(220) 각각의 구조와 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제1 사선 에지 영역(900)에 포함된 제1 그리드 구조(210)는 임의의 픽셀(예컨대, P5)의 좌상측 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠(또는 'L'자) 형태를 가질 수 있다. 제1 그리드 구조(210)는 인접하는 제1 그리드 구조(210)와 물리적으로 분리될 수 있다.
또한, 꺾쇠 형태를 갖는 제1 그리드 구조(210)의 전체 길이는 해당 픽셀의 위치에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 사선 에지 영역(DLU) 내에서 픽셀의 위치가 픽셀 어레이(110)의 좌상측 꼭지점에 가까워질수록 제1 그리드 구조(210)의 전체 길이가 감소될 수 있다. 이는 픽셀의 위치가 픽셀 어레이(110)의 좌상측 꼭지점에 가까워질수록 주광선의 방향이 해당 픽셀의 좌상측 꼭지점에 가까워지므로, 제1 그리드 구조(210)의 전체 길이가 감소되더라도 광학적 균일성이 유지될 수 있기 때문이다. 또한, 제1 그리드 구조(210)의 전체 길이가 감소됨에 따라 에어층(240)의 부피를 줄일 수 있게 되어 취약 포인트에서의 터짐을 더욱 방지할 수 있다.
도 3b에서 설명된 바와 같이, 제1 사선 에지 영역(900)으로 입사되는 주광선은 평면상에서 볼 때, 제1 사선 에지 영역(900)의 우하측으로부터 좌상측으로 진행하게 된다. 제1 사선 에지 영역(900)으로 입사되는 주광선의 방향을 제2 입사 방향으로 정의하기로 한다.
한편, 도 9에는 주광선이 진행하는 제2 입사 방향을 따라 서로 인접하는 픽셀들(P1, P5, P9)을 절단하기 위한 제8 절단선(I-I')이 도시되어 있으며, 도 10을 참조하여 주광선의 입사 경로에 대해 설명하기로 한다.
도 9에서는 제1 사선 에지 영역(900)에 포함된 제1 그리드 구조(210)에 대해서 설명하였으나, 제2 사선 에지 영역(DRD)의 제1 그리드 구조(210)는 각 픽셀의 우하측 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠 형태를 가질 수 있고, 제3 사선 에지 영역(DLD)의 제1 그리드 구조(210)는 각 픽셀의 좌하측 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠 형태를 가질 수 있고, 제4 사선 에지 영역(DRU)의 제1 그리드 구조(210)는 각 픽셀의 우상측 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠 형태를 가질 수 있다.
즉, 제1 내지 제4 사선 에지 영역(DLU, DRD, DLD, DRU) 중 어느 하나에 포함된 픽셀의 중앙으로부터 꺾쇠 형태의 제1 그리드 구조(210)가 둘러싸는 상기 픽셀의 꼭지점을 향하는 방향은, 픽셀 어레이(110)의 중앙 영역(CT)으로부터 제1 내지 제4 사선 에지 영역(DLU, DRD, DLD, DRU) 중 상기 픽셀이 포함된 사선 에지 영역을 향하는 방향에 대응될 수 있다.
예를 들어, 제4 사선 에지 영역(DRU)에 포함된 픽셀의 중앙으로부터 제1 그리드 구조(210)가 둘러싸는 우상측 꼭지점을 향하는 방향은, 중앙 영역(CT)으로부터 해당 픽셀이 포함된 제4 사선 에지 영역(DRU)을 향하는 방향에 대응될 수 있다.
도 10은 도 9에 표시된 제8 절단선에 따른 제1 사선 에지 영역의 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 도 9에 표시된 제8 절단선(I-I')에 따른 단면(1000)이 도시되어 있다. 즉, 제8 절단선(I-I')에 따른 단면(800)은 제2 입사 방향을 따라 서로 인접하는 픽셀들(P1, P5, P9)에 대한 단면을 나타낸다. 여기서, 픽셀들(P1, P5, P9)의 단면을 중심으로 설명하나, 제1 사선 에지 영역(900) 내에서 제2 입사 방향을 따라 서로 인접하는 다른 픽셀들(예컨대, P4, P8) 역시 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다.
제8 절단선(I-I')에 따른 단면(1000)은 기판(270), 반사 방지층(275), 광전 변환 소자(280), 소자 분리막(290), 메탈층(230), 에어층(240), 컬러 필터(300), 오버 코팅층(310) 및 마이크로 렌즈(320)를 포함할 수 있다.
단면(1000)에 포함된 각 구성들 각각의 구조, 기능 및 재질은 도 5의 단면(500)을 참조하여 설명된 각 구성들 각각의 구조, 기능 및 재질과 실질적으로 동일한 바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 다만, 도 5와는 달리, 설명의 편의상 제1 캡핑막(250)과 제2 캡핑막(260)은 도 10에서는 생략되어 있으나, 실제적으로는 제1 캡핑막(250)과 제2 캡핑막(260)이 도 5와 동일한 방식으로 포함될 수 있음에 유의하여야 한다.
단면(1000)은, 도 8에서와 마찬가지로, 제1 사선 에지 영역(900)에서는 주광선이 제1 층의 상면에 대해 비스듬하게 입사되는 바, 제5 픽셀(P5)의 마이크로 렌즈(320)를 통과한 주광선이 제5 픽셀(P5)의 컬러 필터(300)를 통과하고, 제5 픽셀(P5)의 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있도록, 제1 층에 대해 제2 층이, 그리고 제2 층에 대해 제3 층이 쉬프트되어 배치될 수 있다. 제2 층이 제1 층에 대해 쉬프트되는 거리와 제3 층이 제2 층에 대해 쉬프트되는 거리는 각각 픽셀들 간의 크로스토크를 최소화하고 수광 효율을 최대화할 수 있도록 실험적으로 결정될 수 있다. 또한, 제2 층이 제1 층에 대해 쉬프트되는 거리와 제3 층이 제2 층에 대해 쉬프트되는 거리는 서로 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
제1 사선 에지 영역(900)과 중앙 영역(CT) 사이에 배치된 영역에서는 중앙 영역(CT)으로부터 제1 사선 에지 영역(900)으로 갈수록, 제2 층이 제1 층에 대해 쉬프트되는 거리와 제3 층이 제2 층에 대해 쉬프트되는 거리가 점진적으로 증가할 수 있다. 이는 중앙 영역(CT)으로부터 제1 사선 에지 영역(900)으로 갈수록 주광선의 입사각이 증가하기 때문이다.
본 개시에서 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선은 제4 광선(L4)으로부터 제6 광선(L6)까지의 범위를 갖는다고 가정하기로 한다. 여기서, 유효하게 입사된다는 것은 제5 픽셀(P5)의 광전 변환 소자(280)로 입사됨을 의미할 수 있다.
제4 광선(L4)은 컬러 필터(300), 반사 방지층(275) 및 기판(270)을 거쳐 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있다.
제5 광선(L5)은 컬러 필터(300)로 입사되고 메탈층(230)(보다 엄밀하게는 메탈층(230)을 둘러싸는 제1 및 제2 캡핑막(250, 260))에 의해 반사되어, 컬러 필터(300), 반사 방지층(275) 및 기판(270)을 거쳐 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있다.
제6 광선(L6)은 컬러 필터(300)로 입사되고 에어층(240)에 의해 반사되어, 컬러 필터(300), 반사 방지층(275) 및 기판(270)을 거쳐 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있다.
제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선 중 일측(즉, 좌측)으로 최외곽의 광선인 제6 광선(L6)은 컬러 필터(300)의 좌측에 배치된 에어층(240)에 의해 반사되어 제5 픽셀(P5)의 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있다. 또한, 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선 중 타측(즉, 우측)으로 최외곽의 광선인 제4 광선(L4)은 제5 픽셀(P5)의 마이크로 렌즈(320)를 통해 입사되고 컬러 필터(300)의 우측에 배치된 에어층(240)에 의해 정의되는 개구부를 통해 제5 픽셀(P5)의 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있다.
따라서, 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선의 범위는 주광선의 방향을 따라 제5 픽셀(P5)의 양측에 배치된 에어층들(240)에 의해 정해지는 개구부에 의해 결정될 수 있으며, 달리 표현하면 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선은 에어층(240)과 상호 작용할 수 있다. 이는 주광선의 진행 방향을 따라 에어층들(240)이 배치되기 때문이다.
도 9 및 도 10에서는 제1 사선 에지 영역(900)을 예로 들어 설명하였으나, 제2 사선 에지 영역(DRD), 제3 사선 에지 영역(DLD) 및 제4 사선 에지 영역(DRU)에 대해서도 상이한 주광선의 방향에 따라 제2 층과 제3 층이 쉬프트되는 방향이 달라질 뿐, 실질적으로 동일한 기술적 사상이 적용될 수 있다. 즉, 제2 사선 에지 영역(DRD), 제3 사선 에지 영역(DLD) 및 제4 사선 에지 영역(DRU)에서도 각 픽셀 내부로 유효하게 입사되는 주광선의 범위는 주광선의 방향을 따라 각 픽셀의 양측에 배치된 에어층들(240)에 의해 정해지는 개구부에 의해 결정될 수 있다.
이는 사선 에지 영역들의 각 픽셀 내부로 유효하게 입사되는 주광선의 범위가 도 8에서 설명된 수평 또는 수직 에지 영역들의 각 픽셀 내부로 유효하게 입사되는 주광선의 범위와 실질적으로 동등함을 의미할 수 있다. 또한, 사선 에지 영역들과 수평 또는 수직 에지 영역들에서, 각 픽셀로 유효하게 입사되는 주광선의 범위는 각 픽셀의 마이크로 렌즈(320)로 입사되는 주광선의 범위와 실질적으로 동일하게 될 수 있다.
또한, 중앙 영역(CT)에서도 각 픽셀 내부로 유효하게 입사되는 주광선의 범위는 각 픽셀의 마이크로 렌즈(320)로 입사되는 주광선의 범위와 실질적으로 동일하며, 이는 주광선의 입사각이 0도(또는 0에 근사한 각도)에 해당하기 때문이다. 아울러, 중앙 영역(CT)에서도 각 픽셀 내부로 유효하게 입사되는 주광선의 범위는 주광선의 방향을 따라 각 픽셀의 양측에 배치된 에어층들(240)에 의해 정해지는 개구부에 의해 결정될 수 있다.
따라서, 각 픽셀의 에어층을 분리형으로 배치하면서도, 각 픽셀에 대한 주광선의 방향에 따라 에어층의 형태 및 위치를 가변함에 따라, 픽셀 어레이(110)의 전체에 걸쳐 광학적 균일성(optical uniformity)이 보장될 수 있다.
도 9와 도 10의 실시예와는 달리, 픽셀 어레이(110) 전체에 대한 제1 그리드 구조(210)의 위치 및 형태가 동일하다고 가정하기로 한다. 즉, 제1 사선 에지 영역(VLU)에서도 도 7에 도시된 제1 그리드 구조(210)가 배치된다고 가정하기로 한다.
이 경우, 제8 절단선(I-I')에 따른 단면은 도 10과 달리 에어층(240)을 포함하지 않을 수 있다.
따라서, 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선은 제4 광선(L4)으로부터 제6 광선(L6)까지의 범위가 아닌 제5 광선(L5)으로부터 제7 광선(L7)까지의 범위를 가질 수 있다.
즉, 에어층(240)이 없는 경우, 제6 광선(L6')은 제5 픽셀(P5)의 컬러 필터(300)로 입사되고 에어층(240)에 대응하는 영역을 그대로 통과하여, 제1 픽셀(P1)의 컬러 필터(300), 반사 방지층(275) 및 기판(270)을 거쳐 제1 픽셀(P1)의 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있다. 이는 제6 광선(L6')이 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선이 아닌 제1 픽셀(P1) 내부로 유효하게 입사되는 주광선이 됨을 의미한다.
한편, 에어층(240)이 없는 경우, 제7 광선(L7)은 제9 픽셀(P9)의 마이크로 렌즈(320)를 통과하여 제9 픽셀(P9)의 컬러 필터(300)로 입사되고 에어층(240)에 대응하는 영역을 그대로 통과하여, 제5 픽셀(P5)의 컬러 필터(300), 반사 방지층(275) 및 기판(270)을 거쳐 제5 픽셀(P5)의 광전 변환 소자(280)로 입사될 수 있다. 이는 제7 광선(L7)이 제9 픽셀(P9) 내부로 유효하게 입사되는 주광선이 아닌 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선이 됨을 의미한다.
즉, 이러한 비교예에 의하면, 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선의 범위는 주광선의 방향을 따라 제5 픽셀(P5)의 양측에 배치된 메탈층들(230)에 의해 정해지는 개구부에 의해 결정될 수 있으며, 달리 표현하면 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선은 메탈층(230)과 상호 작용할 수 있다. 이는 주광선의 진행 방향을 따라 에어층들(240)이 배치되지 않기 때문이다.
이러한 경우, 앞서 살펴본 바와 같이, 유효하게 입사되는 주광선의 범위는 에어층들(240)이 배치된 경우와 달라질 수 있으며, 픽셀 어레이(110)의 전체에 걸쳐 광학적 균일성이 열화될 수 있다. 픽셀 어레이(110)의 광학적 불균일성은 픽셀 어레이(110)로부터 생성되는 이미지에 대해 심각한 노이즈로 작용할 수 있다.
도 11은 도 2의 픽셀 어레이에서 각 영역 별로 가변되는 제1 그리드 구조의 위치 및 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 제1 수평 에지 영역(HL), 제1 수평 에지 영역(HL)과 제1 사선 에지 영역(DLU) 사이의 영역, 및 제1 사선 에지 영역(DLU) 각각에서의 제1 그리드 구조(210)의 위치 및 형태가 도시되어 있다. 도 11에 도시된 교차점(CP)은 제5 픽셀(P5)의 상변에 배치된 제1 그리드 구조(210)의 중심을 지나는 수평선과, 제5 픽셀(P5)의 좌변에 배치된 제1 그리드 구조(210)의 중심을 지나는 수직선의 교점에 해당할 수 있다.
먼저 도 11의 좌측의 제1 수평 에지 영역(HL)에서, 제5 픽셀(P5)의 상변에 배치된 제1 그리드 구조(210)는 교차점(CP)과 제1 거리(D1)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제5 픽셀(P5)의 좌변에 배치된 제1 그리드 구조(210)는 교차점(CP)과 제2 거리(D2)만큼 이격되어 배치될 수 있다.
다음으로 도 11의 중앙의 제1 수평 에지 영역(HL)과 제1 사선 에지 영역(DLU) 사이의 영역에서, 제5 픽셀(P5)의 상변에 배치된 제1 그리드 구조(210)는 교차점(CP)과 제3 거리(D3)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제5 픽셀(P5)의 좌변에 배치된 제1 그리드 구조(210)는 교차점(CP)과 제4 거리(D4)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 제3 거리(D3)는 제1 거리(D1)보다 작고, 제4 거리(D4)는 제2 거리(D2)보다 작을 수 있다.
제1 수평 에지 영역(HL)으로부터 제1 사선 에지 영역(DLU)으로 갈수록, 주광선의 방향이 좌측 방향으로부터 좌상측 방향으로 점진적으로 변경될 수 있다. 이 경우, 제5 픽셀(P5) 내부로 유효하게 입사되는 주광선의 범위가 주광선의 방향을 따라 제5 픽셀(P5)의 양측에 배치된 에어층들(240)에 의해 정해지는 개구부에 의해 결정될 수 있도록(즉, 광학적 균일성이 유지되도록), 제5 픽셀(P5)의 상변에 배치된 제1 그리드 구조(210)와 제5 픽셀(P5)의 좌변에 배치된 제1 그리드 구조(210)는 교차점(CP)에 가까워지도록 점진적으로 이동하여 배치될 수 있다.
일 실시예에 따라, 제5 픽셀(P5)의 상변에 배치된 제1 그리드 구조(210)와 제5 픽셀(P5)의 좌변에 배치된 제1 그리드 구조(210)는 교차점(CP)에 가까워지도록 점진적으로 이동하면서, 제5 픽셀(P5)의 상변에 배치된 제1 그리드 구조(210)의 길이와 제5 픽셀(P5)의 좌변에 배치된 제1 그리드 구조(210)의 길이는 각각 감소될 수 있다. 이는 주광선의 방향이 좌측 방향으로부터 좌상측 방향으로 점진적으로 변경됨에 따라, 주광선과 무관한 영역에 해당하는 제1 그리드 구조(210)를 생략하기 위함이다. 각 제1 그리드 구조(210)의 길이가 감소됨에 따라 각 에어층(240)의 부피를 줄일 수 있게 되어 취약 포인트에서의 터짐을 더욱 방지할 수 있다.
제1 수평 에지 영역(HL)으로부터 제1 사선 에지 영역(DLU)으로 갈수록, 제3 거리(D3)와 제4 거리(D4)는 점진적으로 줄어들게 되고, 도 11의 우측의 제1 사선 에지 영역(HL)에서는, 제5 픽셀(P5)의 상변에 배치된 제1 그리드 구조(210)와 제5 픽셀(P5)의 좌변에 배치된 제1 그리드 구조(210)가 합쳐지게 되어, 제1 그리드 구조(210)는 좌상측 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠(또는 'L'자) 형태를 가질 수 있다.
또한, 제1 그리드 구조(210)는 꺾쇠 형태를 가지도록 합쳐진 이후, 제1 사선 에지 영역(DLU) 내에서 픽셀의 위치가 픽셀 어레이(110)의 좌상측 꼭지점에 가까워질수록 제1 그리드 구조(210)의 전체 길이가 감소될 수 있다. 이는 픽셀의 위치가 픽셀 어레이(110)의 좌상측 꼭지점에 가까워질수록 주광선의 방향이 해당 픽셀의 좌상측 꼭지점에 가까워지므로, 제1 그리드 구조(210)의 전체 길이가 감소되더라도 광학적 균일성이 유지될 수 있기 때문이다. 또한, 제1 그리드 구조(210)의 전체 길이가 감소됨에 따라 에어층(240)의 부피를 줄일 수 있게 되어 취약 포인트에서의 터짐을 더욱 방지할 수 있다.
도 11에서는 제1 수평 에지 영역(HL)과 제1 사선 에지 영역(DLU) 사이의 영역에서의 제1 그리드 구조(210)의 형태 및 위치에 대해 설명하였으나, 임의의 수평 또는 수직 에지 영역과, 이의 좌우 또는 상하에 배치된 사선 에지 영역 사이의 영역에 배치되는 제1 그리드 구조(210)에 대해서도 마찬가지의 기술적 사상이 적용될 수 있다.
예를 들어, 제2 수직 에지 영역(VD)에서의 제1 그리드 구조(210)는 도 11의 제1 수평 에지 영역(HL)과 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 수직 에지 영역(VD)으로부터 제2 사선 에지 영역(DRD)으로 갈수록 각 픽셀의 하변과 우변에 배치되는 제1 그리드 구조들(210)은 점진적으로 서로 가깝게 이동하게 되며, 제2 사선 에지 영역(DRD)에서 제1 그리드 구조(210)는 우하측 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠(또는 'L'자) 형태를 가질 수 있다.
즉, 제1 수평 에지 영역(HL), 제2 수평 에지 영역(HR), 제1 수직 에지 영역(VU) 및 제2 수직 에지 영역(VD) 중 어느 하나인 제1 영역으로부터 상기 제1 영역에 인접하는 사선 에지 영역으로 갈수록, 제1 그리드 구조(210)의 위치는 상기 제1 영역에 인접하는 사선 에지 영역에 포함된 꺾쇠 형태의 제1 그리드 구조가 위치한 꼭지점에 점진적으로 가까워질 수 있다.
또한, 도 11에서는 수평 또는 수직 에지 영역으로부터 사선 에지 영역으로 갈수록 가변되는 제1 그리드 구조(210)의 형태 및 위치에 대해 설명하였으나, 중앙 영역(CT)으로부터 사선 에지 영역으로 갈수록 제1 그리드 구조(210)의 형태 및 위치가 유사하게 변경될 수 있다. 이는 점진적으로 주광선의 입사각이 커지게 되어, 각 픽셀의 내부로 유효하게 입사되는 주광선의 범위가 주광선의 방향을 따라 각 픽셀의 양측에 배치된 에어층들(240)에 의해 정해지는 개구부에 의해 결정될 수 있도록(즉, 광학적 균일성이 유지되도록) 하기 위함이다.
예를 들어, 중앙 영역(CT)에서의 제1 그리드 구조(210)는 도 11의 제1 수평 에지 영역(HL)과 실질적으로 동일할 수 있다. 중앙 영역(CT)으로부터 제3 사선 에지 영역(DLD)으로 갈수록 각 픽셀의 하변과 좌변에 배치되는 제1 그리드 구조들(210)은 점진적으로 서로 가깝게 이동하게 되며, 제3 사선 에지 영역(DLD)에서 제1 그리드 구조(210)는 좌하측 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠(또는 'L'자) 형태를 가질 수 있다.
따라서, 픽셀 어레이(110)에 포함된 임의의 픽셀을 둘러싸는 제1 그리드 구조(210)의 위치 및 형태는 상기 픽셀로 입사되는 주광선의 방향 및 입사각에 의해 결정될 수 있다.
제1 내지 제4 사선 에지 영역(DLU, DRD, DLD, DRU)은, 주광선의 방향이 제1 사선 방향 또는 제2 사선 방향에 해당하고, 주광선의 입사각이 상대적으로 큰 영역에 해당한다. 임의의 픽셀을 둘러싸는 제1 그리드 구조(210)의 위치 및 형태는, 주광선의 방향이 제1 사선 방향 또는 제2 사선 방향에 가까울수록, 그리고 주광선의 입사각이 커질수록, 제1 내지 제4 사선 에지 영역(DLU, DRD, DLD, DRU) 중 가장 가까운 사선 에지 영역의 제1 그리드 구조(210)의 위치 및 형태에 유사하도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 분리형으로 구현되는 제1 그리드 구조들(210)은 제1 그리드 구조들(210)에 접하는 픽셀로 입사되는 주광선의 방향을 따라 상기 픽셀의 양측에 배치됨으로써, 픽셀 어레이(110)의 광학적 균일성을 제공할 수 있다.
아울러, 본 개시에서는 에어층(240)을 포함하는 분리형 제1 그리드 구조(210)를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 임의의 분리형 그리드 구조에 적용될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (17)

  1. 복수의 픽셀들과, 상기 복수의 픽셀들 중 서로 인접하는 픽셀들 사이에 배치되고 에어로 채워진 에어층을 포함하는 제1 그리드 구조를 포함하는 픽셀 어레이를 포함하며,
    상기 픽셀 어레이는, 상기 픽셀 어레이의 중심에 위치하는 중앙 영역, 제1 사선 방향을 따라 상기 중앙 영역의 양측에 배치되는 제1 및 제2 사선 에지 영역, 및 제2 사선 방향을 따라 상기 중앙 영역의 양측에 배치되는 제3 및 제4 사선 에지 영역을 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 사선 에지 영역 중 어느 하나는 상기 픽셀의 일 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠 형태의 제1 그리드 구조를 포함하는 이미지 센싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 영역은, 각각이 상기 픽셀의 각 변을 따라 연장되는 복수의 제1 그리드 구조들을 포함하는 이미지 센싱 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중앙 영역은, 복수의 제1 그리드 구조들 중 서로 인접하는 제1 그리드 구조들 사이에 배치되어 상기 서로 인접하는 제1 그리드 구조들을 물리적으로 분리하는 제2 그리드 구조를 더 포함하는 이미지 센싱 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 그리드 구조는 상기 에어층을 포함하지 않는 이미지 센싱 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 중앙 영역의 상기 복수의 제1 그리드 구조들 각각의 길이는 상기 픽셀의 각 변의 길이보다 작은 이미지 센싱 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 그리드 구조는 상기 에어층을 둘러싸는 제1 캡핑막을 더 포함하는 이미지 센싱 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 캡핑막의 굴절률은 상기 에어의 굴절률보다 높고 상기 제1 그리드 구조에 접하는 컬러 필터의 굴절률보다 낮은 이미지 센싱 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 그리드 구조는 상기 제1 캡핑막을 둘러싸고 상기 제1 캡핑막보다 두께가 더 두꺼운 제2 캡핑막을 더 포함하는 이미지 센싱 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 그리드 구조는 상기 에어층의 하부에 금속으로 구성된 메탈층을 더 포함하는 이미지 센싱 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀의 중앙으로부터 상기 제1 그리드 구조가 둘러싸는 상기 픽셀의 상기 꼭지점을 향하는 방향은, 상기 중앙 영역으로부터 상기 제1 내지 제4 사선 에지 영역 중 상기 픽셀이 포함된 사선 에지 영역을 향하는 방향에 대응되는 이미지 센싱 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 사선 에지 영역은 상기 중앙 영역에 대해 좌상측 방향에 배치되고,
    상기 제1 사선 에지 영역은 상기 픽셀의 좌상측 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠 형태의 제1 그리드 구조를 포함하는 이미지 센싱 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 사선 에지 영역은 상기 중앙 영역에 대해 우하측 방향에 배치되고,
    상기 제2 사선 에지 영역은 상기 픽셀의 우하측 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠 형태의 제1 그리드 구조를 포함하는 이미지 센싱 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제3 사선 에지 영역은 상기 중앙 영역에 대해 좌하측 방향에 배치되고,
    상기 제3 사선 에지 영역은 상기 픽셀의 좌하측 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠 형태의 제1 그리드 구조를 포함하는 이미지 센싱 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제4 사선 에지 영역은 상기 중앙 영역에 대해 우상측 방향에 배치되고,
    상기 제1 사선 에지 영역은 상기 픽셀의 우상측 꼭지점을 둘러싸는 꺾쇠 형태의 제1 그리드 구조를 포함하는 이미지 센싱 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이는, 상기 중앙 영역을 지나는 수평선을 따라 상기 중앙 영역의 양측에 배치되는 제1 및 제2 수평 에지 영역, 및 상기 중앙 영역을 지나는 수직선을 따라 상기 중앙 영역의 양측에 배치되는 제1 및 제2 수직 에지 영역을 더 포함하고,
    상기 제1 및 상기 제2 수평 에지 영역과 상기 제1 및 상기 제2 수직 에지 영역 각각에 포함된 상기 제1 그리드 구조의 형태 및 위치는, 상기 중앙 영역에 포함된 상기 제1 그리드 구조의 형태 및 위치에 대응되는 이미지 센싱 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 수평 에지 영역, 상기 제2 수평 에지 영역, 상기 제1 수직 에지 영역 및 상기 제2 수직 에지 영역 중 어느 하나인 제1 영역으로부터 상기 제1 영역에 인접하는 사선 에지 영역으로 갈수록, 상기 제1 그리드 구조의 위치는 상기 제1 영역에 인접하는 사선 에지 영역에 포함된 꺾쇠 형태의 제1 그리드 구조가 위치한 꼭지점에 점진적으로 가까워지는 이미지 센싱 장치.
  17. 픽셀 어레이의 서로 인접하는 픽셀들 사이에 배치되고 에어로 채워진 에어층을 포함하는 제1 그리드 구조들; 및
    서로 인접하는 상기 제1 그리드 구조들 사이에 배치되어 상기 제1 그리드 구조들을 물리적으로 분리시키는 제2 그리드 구조들을 포함하며,
    상기 제1 그리드 구조들은 상기 제1 그리드 구조들에 접하는 픽셀로 입사되는 주광선의 방향을 따라 상기 픽셀의 양측에 배치되는 이미지 센싱 장치.
KR1020200062225A 2020-05-25 2020-05-25 이미지 센싱 장치 KR20210145405A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200062225A KR20210145405A (ko) 2020-05-25 2020-05-25 이미지 센싱 장치
CN202110053634.3A CN113725239A (zh) 2020-05-25 2021-01-15 图像感测装置
US17/156,468 US20210366969A1 (en) 2020-05-25 2021-01-22 Image sensing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200062225A KR20210145405A (ko) 2020-05-25 2020-05-25 이미지 센싱 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210145405A true KR20210145405A (ko) 2021-12-02

Family

ID=78607663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200062225A KR20210145405A (ko) 2020-05-25 2020-05-25 이미지 센싱 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210366969A1 (ko)
KR (1) KR20210145405A (ko)
CN (1) CN113725239A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220005888A (ko) * 2020-07-07 2022-01-14 삼성전자주식회사 이미지 센서
US11837618B1 (en) * 2020-08-21 2023-12-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor including a protective layer

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7214998B2 (en) * 2005-07-26 2007-05-08 United Microelectronics Corp. Complementary metal oxide semiconductor image sensor layout structure
TWI668849B (zh) * 2013-03-25 2019-08-11 新力股份有限公司 固體攝像元件、攝像裝置及電子裝置
KR102372745B1 (ko) * 2015-05-27 2022-03-11 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서 및 이를 구비하는 전자장치
KR102405058B1 (ko) * 2015-09-25 2022-06-07 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
JP2017108062A (ja) * 2015-12-11 2017-06-15 ソニー株式会社 固体撮像素子、撮像装置、および、固体撮像素子の製造方法
KR102506837B1 (ko) * 2017-11-20 2023-03-06 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 제조 방법
CN109065563A (zh) * 2018-09-28 2018-12-21 德淮半导体有限公司 图像传感器及其制造方法
KR102653348B1 (ko) * 2018-10-12 2024-04-03 삼성전자주식회사 이미지 센서

Also Published As

Publication number Publication date
US20210366969A1 (en) 2021-11-25
CN113725239A (zh) 2021-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11749698B2 (en) Image sensor
US11688752B2 (en) Image sensor
KR20210145405A (ko) 이미지 센싱 장치
US11652118B2 (en) Image sensor including air grid structure
US20230207596A1 (en) Image sensor
US20230187461A1 (en) Image sensing device
KR20210157029A (ko) 이미지 센싱 장치
KR20210024820A (ko) 이미지 센서
KR20220072275A (ko) 이미지 센서
US20220293659A1 (en) Image sensing device
KR102611172B1 (ko) 이미지 센서
US20220399392A1 (en) Image sensing device
US11849228B2 (en) Image sensing device
KR20210058129A (ko) 이미지 센서
US11515345B2 (en) Image sensor
KR20230034719A (ko) 이미지 센싱 장치
KR20210100413A (ko) 이미지 센서

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal