KR20220098417A - 이미지 센서 - Google Patents

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KR20220098417A
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color filter
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이동규
금동민
박준성
김범석
김태한
이광희
이태성
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삼성전자주식회사
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Abstract

품질이 향상된 이미지 센서가 제공된다. 이미지 센서는, 광이 입사되는 제1 면 및 제1 면과 반대되는 제2 면을 포함하는 기판, 기판 내에, 광전 변환층을 각각 포함하는 복수의 단위 픽셀들, 기판의 제1 면 상의 복수의 컬러 필터들, 기판의 제1 면 상에, 각각의 단위 픽셀들의 수광 면적을 정의하는 그리드 패턴, 및 복수의 컬러 필터들 상에, 복수의 단위 픽셀들에 대응되는 복수의 마이크로 렌즈들을 포함하되, 복수의 단위 픽셀들은, 복수의 컬러 필터들 중 하나인 제1 컬러 필터를 공유하는 제1 픽셀 및 제2 픽셀을 포함하고, 제1 픽셀의 제1 수광 면적은 제2 픽셀의 제2 수광 면적과 다르다.

Description

이미지 센서{IMAGE SENSOR}
본 발명은 이미지 센서에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 씨모스형 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지 센서(image sensor)는 광학 정보를 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자 중 하나이다. 이러한 이미지 센서는 전하 결합형(CCD; Charge Coupled Device) 이미지 센서와 씨모스형(CMOS; Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서를 포함할 수 있다.
이미지 센서는 패키지(package) 형태로 구성될 수 있는데, 이 때 패키지는 이미지 센서를 보호하는 동시에, 이미지 센서의 수광면(photo receiving surface) 또는 센싱 영역(sensing area)에 광이 입사될 수 있는 구조로 구성될 수 있다.
최근에는 이미지 센서에 형성되는 픽셀들이 향상된 수광 효율 및 광 감도(sensitivity)를 가지도록 반도체 기판의 후면을 통하여 입사광이 조사되는 후면 조사형(BSI; backside illumination) 이미지 센서가 연구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 품질이 향상된 이미지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는, 광이 입사되는 제1 면 및 제1 면과 반대되는 제2 면을 포함하는 기판, 기판 내에, 광전 변환층을 각각 포함하는 복수의 단위 픽셀들, 기판의 제1 면 상의 복수의 컬러 필터들, 기판의 제1 면 상에, 각각의 단위 픽셀들의 수광 면적을 정의하는 그리드 패턴, 및 복수의 컬러 필터들 상에, 복수의 단위 픽셀들에 대응되는 복수의 마이크로 렌즈들을 포함하되, 복수의 단위 픽셀들은, 복수의 컬러 필터들 중 하나인 제1 컬러 필터를 공유하는 제1 픽셀 및 제2 픽셀을 포함하고, 제1 픽셀의 제1 수광 면적은 제2 픽셀의 제2 수광 면적과 다르다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는, 복수의 단위 픽셀들이 배열되는 수광 영역을 포함하는 이미지 센서로, 기판 상의 제1 컬러 필터, 복수의 단위 픽셀들 중 제1 컬러 필터를 공유하는 단위 픽셀들을 포함하는 제1 병합 픽셀, 및 제1 컬러 필터를 가로질러, 각각의 단위 픽셀들의 수광 면적을 정의하는 그리드 패턴을 포함하되, 제1 병합 픽셀은, 제1 픽셀과, 제1 픽셀보다 수광 영역의 중심으로부터 이격되는 제2 픽셀을 포함하고, 제1 픽셀의 제1 수광 면적은 제2 픽셀의 제2 수광 면적보다 작다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는, 기판 내의 복수의 단위 픽셀들, 기판 상의 제1 컬러 필터, 복수의 단위 픽셀들 중 제1 컬러 필터를 공유하는 단위 픽셀들을 포함하는 제1 병합 픽셀, 및 제1 컬러 필터를 가로질러, 각각의 단위 픽셀들의 수광 면적을 정의하는 그리드 패턴을 포함하되, 제1 병합 픽셀은, 제1 중심 픽셀과, 제1 중심 픽셀을 둘러싸는 복수의 제1 주변 픽셀들을 포함하고, 각각의 제1 주변 픽셀들의 수광 면적은 제1 중심 픽셀의 수광 면적보다 작다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 픽셀을 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 수광 영역을 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.
도 4는 도 3의 제1 영역 및 제2 영역을 설명하기 위한 예시적인 부분 레이아웃도이다.
도 5는 도 4의 A-A 및 B-B를 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 도 5의 E 영역을 설명하기 위한 확대도이다.
도 7 및 도 8은 도 3의 제1 영역 내지 제3 영역을 설명하기 위한 다양한 예시적인 부분 레이아웃도들이다.
도 9은 도 3의 제1 영역, 제2 영역 및 제4 영역을 설명하기 위한 예시적인 부분 레이아웃도이다.
도 10 및 도 11은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 수광 영역을 설명하기 위한 다양한 개략적인 레이아웃도들이다.
도 12는 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 수광 영역을 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.
도 13은 도 12의 제1 영역을 설명하기 위한 예시적인 부분 레이아웃도이다.
도 14는 도 13의 C-C를 따라 절단한 단면도이다.
도 15는 도 12의 제2 영역을 설명하기 위한 예시적인 부분 레이아웃도이다.
도 16은 도 15의 D-D를 따라 절단한 단면도이다.
도 17 내지 도 19는 도 12의 제1 영역 내지 제3 영역을 설명하기 위한 다양한 예시적인 부분 레이아웃도들이다.
도 20은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 수광 영역을 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.
도 21은 도 20의 제1 영역 및 제2 영역을 설명하기 위한 예시적인 부분 레이아웃도이다.
도 22는 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.
도 23은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
본 명세서에서, 비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하에서, 도 1 내지 도 23을 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 이미지 센서들을 설명한다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다. 도 2는 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 픽셀을 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.
도 1을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 액티브 픽셀 센서 어레이(10; APS, active pixel sensor array), 행 디코더(20; Row Decoder), 행 드라이버(30; Row Driver), 열 디코더(40; Column Cecoder), 타이밍 발생기(50; Timing Generator), 상관 이중 샘플러(60; CDS, correlated double sampler), 아날로그 디지털 컨버터(70; ADS, analog to digital converter) 및 입출력 버퍼(80; I/O Buffer)를 포함한다.
액티브 픽셀 센서 어레이(10)는 2차원적으로 배열된 복수의 단위 픽셀들을 포함하고, 광 신호를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 액티브 픽셀 센서 어레이(10)는 행 드라이버(30)로부터 픽셀 선택 신호, 리셋 신호 및 전하 전송 신호와 같은 복수의 구동 신호들에 의해 구동될 수 있다. 또한, 액티브 픽셀 센서 어레이(10)에 의해 변환된 전기적 신호는 상관 이중 샘플러(60)에 제공될 수 있다.
행 드라이버(30)는 행 디코더(20)에서 디코딩된 결과에 따라 복수의 단위 픽셀들을 구동하기 위한 다수의 구동 신호들을 액티브 픽셀 센서 어레이(10)로 제공할 수 있다. 단위 픽셀들이 행렬(matrix) 형태로 배열된 경우에는 각 행별로 구동 신호들이 제공될 수 있다.
타이밍 발생기(50)는 행 디코더(20) 및 열 디코더(40)에 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 제공할 수 있다.
상관 이중 샘플러(CDS; 60)는 액티브 픽셀 센서 어레이(10)에서 생성된 전기적 신호를 수신하여 유지(hold) 및 샘플링(sampling)할 수 있다. 상관 이중 샘플러(60)는 특정한 잡음 레벨(noise level)과 전기적 신호에 의한 신호 레벨을 이중으로 샘플링하여, 잡음 레벨과 신호 레벨의 차이에 해당하는 차이 레벨을 출력할 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC; 70)는 상관 이중 샘플러(60)에서 출력된 차이 레벨에 해당하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
입출력 버퍼(80)는 디지털 신호를 래치(latch)하고, 래치된 신호는 열 디코더(40)에서의 디코딩 결과에 따라 순차적으로 영상 신호 처리부(미도시)로 디지털 신호를 출력할 수 있다.
도 2를 참조하면, 각각의 단위 픽셀들은 광전 변환 소자(PD), 전송 트랜지스터(TG), 플로팅 확산 영역(FD; Floating Diffusion region), 리셋 트랜지스터(RG), 소스 팔로워 트랜지스터(SF) 및 선택 트랜지스터(SEL)를 포함할 수 있다.
광전 변환 소자(PD)는 외부로부터 입사되는 광의 양에 비례하여 전하를 생성할 수 있다. 광전 변환 소자(PD)는 생성되어 축적된 전하를 플로팅 확산 영역(FD)으로 전송하는 전송 트랜지스터(TG)와 커플링될 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD)은 전하를 전압으로 전환하는 영역으로, 기생 커패시턴스를 갖고 있기 때문에 전하가 누적적으로 저장될 수 있다.
전송 트랜지스터(TG)의 일단은 광전 변환 소자(PD)와 연결되고, 전송 트랜지스터(TG)의 타단은 플로팅 확산 영역(FD)과 연결될 수 있다. 전송 트랜지스터(TG)는 소정의 바이어스(예를 들어, 전송 신호(TX))에 의해 구동되는 트랜지스터로 형성될 수 있다. 즉, 전송 트랜지스터(TG)는, 광전 변환 소자(PD)로부터 생성된 전하를 전송 신호(TX)에 따라 플로팅 확산 영역(FD)으로 전송할 수 있다.
소스 팔로워 트랜지스터(SF)는 광전 변환 소자(PD)로부터 전하를 전달받은 플로팅 확산 영역(FD)의 전기적 포텐셜의 변화를 증폭하고 이를 출력 라인(VOUT)으로 출력할 수 있다. 소스 팔로워 트랜지스터(SF)가 턴온(turn-on)되면, 소스 팔로워 트랜지스터(SF)의 드레인에 제공되는 소정의 전기적 포텐셜, 예컨대 전원 전압(VDD)이 선택 트랜지스터(SEL)의 드레인 영역으로 전달될 수 있다.
선택 트랜지스터(SEL)는 행 단위로 읽어낼 단위 픽셀을 선택할 수 있다. 선택 트랜지스터(SEL)는 소정의 바이어스(예를 들어, 행 선택 신호(SX))를 인가하는 선택 라인에 의해 구동되는 트랜지스터로 이루어질 수 있다.
리셋 트랜지스터(RG)는 플로팅 확산 영역(FD)을 주기적으로 리셋시킬 수 있다. 리셋 트랜지스터(RG)는 소정의 바이어스(예를 들어, 리셋 신호(RX))를 인가하는 리셋 라인에 의해 구동되는 트랜지스터로 이루어질 수 있다. 리셋 신호(RX)에 의해 리셋 트랜지스터(RG)가 턴온되면, 리셋 트랜지스터(RG)의 드레인에 제공되는 소정의 전기적 포텐셜, 예컨대 전원 전압(VDD)이 플로팅 확산 영역(FD)으로 전달될 수 있다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 수광 영역을 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다. 도 4는 도 3의 제1 영역 및 제2 영역을 설명하기 위한 예시적인 부분 레이아웃도이다. 도 5는 도 4의 A-A 및 B-B를 따라 절단한 단면도이다. 도 6은 도 5의 E 영역을 설명하기 위한 확대도이다.
도 3을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 수광 영역(APS)을 포함한다.
수광 영역(APS) 내에는 광을 제공받아 전기적 신호를 생성하는 복수의 단위 픽셀(UP)들이 배치될 수 있다. 단위 픽셀(UP)들은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 포함하는 평면에서 2차원적으로(예를 들어, 행렬 형태로) 배열될 수 있다. 도 1의 액티브 픽셀 센서 어레이(10)는 수광 영역(APS)에 대응되는 영역을 포함할 수 있다.
수광 영역(APS)은 제1 영역(I) 내지 제4 영역(IV)을 포함할 수 있다. 제1 영역(I)은 수광 영역(APS)의 중심(CP)에 인접하는 단위 픽셀(UP)들을 포함할 수 있다. 제2 영역(II)은 수광 영역(APS)의 중심(CP)으로부터 제1 영역(I)보다 이격되는 단위 픽셀(UP)들을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제2 영역(II)은 제1 영역(I)으로부터 제1 방향(X)으로 이격될 수 있다. 제3 영역(III)은 제1 영역(I)으로부터 대각선 방향으로 이격되는 단위 픽셀(UP)들을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제2 영역(II)은 제3 영역(III)으로부터 제2 방향(Y)으로 이격될 수 있다. 제4 영역(IV)은 수광 영역(APS)의 중심(CP)으로부터 제2 영역(II)보다 이격되는 단위 픽셀(UP)들을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제4 영역(IV)은 제2 영역(II)으로부터 제1 방향(X)으로 이격될 수 있다.
각각의 단위 픽셀(UP)들은 소정의 컬러를 센싱하여 전기적 신호를 생성할 수 있다. 예시적으로, 각각의 단위 픽셀(UP)들은 제1 컬러 필터(RP), 제2 컬러 필터(GP) 및 제3 컬러 필터(BP) 중 하나의 컬러 필터를 통과하는 광을 제공받아 전기적 신호를 생성할 수 있다.
제1 컬러 필터(RP), 제2 컬러 필터(GP) 및 제3 컬러 필터(BP)는 각각 적색(red) 컬러 필터, 녹색(green) 컬러 필터 및 청색(blue) 컬러 필터를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것일 뿐이고, 제1 컬러 필터(RP), 제2 컬러 필터(GP) 및 제3 컬러 필터(BP)는 각각 옐로우 필터(yellow filter), 마젠타 필터(magenta filter) 및 시안 필터(cyan filter)를 포함할 수도 있고, 화이트 필터(white filter)를 더 포함할 수도 있다.
제1 컬러 필터(RP), 제2 컬러 필터(GP) 및 제3 컬러 필터(BP)는 서로 다른 컬러를 필터링할 수 있다. 일례로, 제1 컬러 필터(RP)는 적색 컬러 필터이고, 제2 컬러 필터(GP)는 녹색 컬러 필터이고, 제3 컬러 필터(BP)는 청색 컬러 필터일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 컬러 필터(RP), 제2 컬러 필터(GP) 및 제3 컬러 필터(BP)는 베이어(bayer) 패턴 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)이 아닌 대각선 방향을 따라 2개의 제2 컬러 필터(GP)가 배열될 수 있다. 제1 컬러 필터(RP)는 하나의 제2 컬러 필터(GP)와 제1 방향(X)을 따라 배열되고, 다른 하나의 제2 컬러 필터(GP)와 제2 방향(Y)을 따라 배열될 수 있다. 또한, 제3 컬러 필터(BP)는 하나의 제2 컬러 필터(GP)와 제2 방향(Y)을 따라 배열되고, 다른 하나의 제2 컬러 필터(GP)와 제1 방향(X)을 따라 배열될 수 있다. 제1 컬러 필터(RP)와 제3 컬러 필터(BP)는 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)이 아닌 대각선 방향을 따라 배열될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 인접하는 적어도 일부의 단위 픽셀(UP)들은 하나의 컬러 필터를 공유하는 병합 픽셀(merged pixel)을 형성할 수 있다. 예시적으로, 2x2로 배열되는 4개의 단위 픽셀(UP)들은 제1 컬러 필터(RP), 제2 컬러 필터(GP) 및 제3 컬러 필터(BP) 중 하나의 컬러 필터를 공유할 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 제1 기판(110), 광전 변환층(112), 픽셀 분리 패턴(120), 제1 전자 소자(TR1), 제1 배선 구조체(IS1), 표면 절연막(140), 컬러 필터(170), 그리드 패턴(150) 및 마이크로 렌즈(180)를 포함한다.
제1 기판(110)은 반도체 기판일 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(110)은 벌크 실리콘 또는 SOI(silicon-on-insulator)일 수 있다. 제1 기판(110)은 실리콘 기판일 수도 있고, 또는 다른 물질, 예를 들어, 실리콘 게르마늄, 안티몬화 인듐, 납 텔루르 화합물, 인듐 비소, 인듐 인화물, 갈륨 비소 또는 안티몬화 갈륨을 포함할 수 있다. 또는, 제1 기판(110)은 베이스 기판 상에 에피층이 형성된 것일 수도 있다.
제1 기판(110)은 서로 반대되는 제1 면(110a) 및 제2 면(110b)을 포함할 수 있다. 후술되는 실시예들에서, 제1 면(110a)은 제1 기판(110)의 후면(back side)으로 지칭될 수 있고, 제2 면(110b)은 제1 기판(110)의 전면(front side)으로 지칭될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 기판(110)의 제1 면(110a)은 광이 입사되는 수광면일 수 있다. 즉, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 후면 조사형(BSI) 이미지 센서일 수 있다.
광전 변환층(112)은 제1 기판(110) 내에 형성될 수 있다. 복수의 광전 변환층(112)들은 복수의 단위 픽셀(UP)들과 대응되도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 광전 변환층(112)들은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 포함하는 평면에서 2차원적으로(예를 들어, 행렬 형태로) 배열되어 각각의 단위 픽셀(UP)들 내에 배치될 수 있다. 광전 변환층(112)은 외부로부터 입사되는 광의 양에 비례하여 전하를 생성할 수 있다.
광전 변환층(112)은 제1 기판(110) 내에 불순물을 도핑하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 광전 변환층(112)은 p형인 제1 기판(110) 내에 n형 불순물이 이온 주입되어 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광전 변환층(112)은 제1 기판(110)의 표면(예를 들어, 제1 면(110a) 또는 제2 면(110b))과 교차하는 제3 방향(Z)에서 포텐셜 기울기를 가질 수 있다. 예를 들어, 광전 변환층(112)의 불순물 농도는 제2 면(110b)으로부터 제1 면(110a)을 향함에 따라 감소할 수 있다.
광전 변환층(112)은 예를 들어, 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor), 포토 게이트(photo gate), 핀드 포토 다이오드(pinned photo diode), 유기 포토 다이오드(organic photo diode), 퀀텀닷(quantum dot) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
픽셀 분리 패턴(120)은 제1 기판(110) 내에 형성될 수 있다. 픽셀 분리 패턴(120)은 제1 기판(110) 내의 복수의 단위 픽셀(UP)들을 정의할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 분리 패턴(120)은 평면적 관점에서 격자형으로 형성되어, 행렬 형태로 배열되는 각각의 단위 픽셀(UP)들을 둘러쌀 수 있다.
몇몇 실시예에서, 픽셀 분리 패턴(120)은 제1 기판(110)을 관통할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 분리 패턴(120)은 제1 기판(110)의 제2 면(110b)으로부터 제1 기판(110)의 제1 면(110a)까지 연속적으로 연장될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 픽셀 분리 패턴(120)의 폭은 제1 기판(110)의 제2 면(110b)으로부터 멀어짐에 따라 감소할 수 있다. 여기서, 폭이란, 제1 기판(110)의 표면(예를 들어, 제1 면(110a) 또는 제2 면(110b))에 평행한 방향에서의 폭을 의미한다. 이는, 픽셀 분리 패턴(120)을 형성하기 위한 식각 공정의 특성에 기인할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 분리 패턴(120)을 형성하기 위해 제1 기판(110)을 식각하는 공정은 제1 기판(110)의 제2 면(110b)에 대해 수행될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 픽셀 분리 패턴(120)은 도전 필링 패턴(122) 및 절연 스페이서막(124)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(110) 내에, 복수의 단위 픽셀(UP)들을 정의하는 분리 트렌치가 형성될 수 있다. 절연 스페이서막(124)은 상기 분리 트렌치의 측면을 따라 연장될 수 있다. 도전 필링 패턴(122)은 절연 스페이서막(124) 상에 형성되어, 상기 분리 트렌치의 나머지 영역을 채울 수 있다. 절연 스페이서막(124)은 제1 기판(110)으로부터 도전 필링 패턴(122)을 전기적으로 절연할 수 있다.
도전 필링 패턴(122)은 예를 들어, 폴리 실리콘(poly Si)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 도전 필링 패턴(122)에 그라운드 전압 또는 마이너스 전압이 인가될 수 있다. 이러한 경우에, 이미지 센서의 ESD(electrostatic discharge) 멍(bruise) 불량이 효과적으로 방지될 수 있다. 여기서, ESD 멍 불량이란, ESD 등에 의해 발생된 전하들이 제1 기판(110)에 축적됨으로써 생성되는 이미지에 멍과 같은 얼룩을 발생시키는 현상을 의미한다.
절연 스페이서막(124)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 탄탈럼 산화물 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 절연 스페이서막(124)은 제1 기판(110)보다 굴절률이 낮은 저굴절률(low refractive index) 물질을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 절연 스페이서막(124)은 광전 변환층(112)으로 비스듬히 입사되는 광을 굴절 또는 반사시킴으로써 집광 효율을 향상시켜 이미지 센서의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 절연 스페이서막(124)은 입사광에 의해 특정 단위 픽셀(UP)에서 생성된 광전하들이 랜덤 드리프트(random drift)에 의해 인접하는 단위 픽셀(UP)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
제1 전자 소자(TR1)는 제1 기판(110)의 제2 면(110b) 상에 형성될 수 있다. 제1 전자 소자(TR1)는 단위 픽셀(UP)들로부터 생성된 전기적 신호를 처리하기 위한 다양한 트랜지스터들을 구성할 수 있다. 예를 들어, 제1 전자 소자(TR1)는 도 2에 관한 설명에서 상술한 전송 트랜지스터(TG), 리셋 트랜지스터(RG), 소스 팔로워 트랜지스터(SF) 또는 선택 트랜지스터(SEL) 등의 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 전자 소자(TR1)는 수직형(vertical) 전송 트랜지스터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상술한 전송 트랜지스터(TG)를 포함하는 제1 전자 소자(TR1)는 그 일부가 제1 기판(110) 내로 연장될 수 있다. 이와 같은 전송 트랜지스터(TG)는 단위 픽셀(UP)의 면적을 축소시킬 수 있어 이미지 센서의 고집적화를 가능하게 할 수 있다.
제1 배선 구조체(IS1)는 제1 기판(110)의 제2 면(110b) 상에 형성될 수 있다. 제1 배선 구조체(IS1)는 하나 또는 복수의 배선들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 배선 구조체(IS1)는 제1 배선간 절연막(130) 및 제1 배선간 절연막(130) 내의 복수의 제1 배선(132)들을 포함할 수 있다. 도 5에서, 제1 배선 구조체(IS1)를 구성하는 배선들의 층 수 및 배치 등은 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 제1 배선(132)은 단위 픽셀(UP)들과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 배선(132)은 제1 전자 소자(TR1)와 접속될 수 있다.
표면 절연막(140)은 제1 기판(110)의 제1 면(110a) 상에 형성될 수 있다. 표면 절연막(140)은 제1 기판(110)의 제1 면(110a)을 따라 연장될 수 있다. 표면 절연막(140)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 알루미늄 산화물, 하프늄 산화물 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 표면 절연막(140)은 다중막으로 형성될 수 있다. 일례로, 표면 절연막(140)은 제1 기판(110)의 제1 면(110a) 상에 차례로 적층되는 알루미늄 산화막, 하프늄 산화막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 하프늄 산화막을 포함할 수 있다.
표면 절연막(140)은 반사 방지막으로 기능하여 제1 기판(110)으로 입사되는 광의 반사를 방지할 수 있다. 이에 따라, 광전 변환층(112)의 수광률이 향상될 수 있다. 또한, 표면 절연막(140)은 평탄화막으로 기능하여 후술되는 컬러 필터(170) 및 마이크로 렌즈(180)를 균일한 높이로 형성할 수 있다.
컬러 필터(170)는 제1 기판(110)의 제1 면(110a) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터(170)는 표면 절연막(140) 상에 형성될 수 있다. 복수의 컬러 필터(170)들은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 포함하는 평면에서 2차원적으로(예를 들어, 행렬 형태로) 배열될 수 있다. 예시적으로, 컬러 필터(170)는 도 3에 관한 설명에서 상술한 제1 컬러 필터(RP), 제2 컬러 필터(GP) 및 제3 컬러 필터(BP)를 포함할 수 있다.
제1 영역(I) 및 제2 영역(II)은 각각 복수의 컬러 필터(170)들 중 하나를 공유하는 병합 픽셀을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 영역(I)은 제1 컬러 필터(RP)를 공유하는 제1 병합 픽셀(P11~P14)을 포함할 수 있고, 제2 영역(II)은 제1 컬러 필터(RP)를 공유하는 제2 병합 픽셀(P21~P24)을 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 제1 병합 픽셀(P11~P14) 및 제2 병합 픽셀(P21~P24)은 각각 서로 다른 컬러 필터를 공유할 수도 있음은 물론이다. 다른 예로, 제1 병합 픽셀(P11~P14)은 제1 컬러 필터(RP)를 공유할 수 있고, 제2 병합 픽셀(P21~P24)은 제1 컬러 필터(RP)와 다른 제2 컬러 필터(GP) 또는 제3 컬러 필터(BP)를 공유할 수도 있다.
그리드 패턴(150)은 제1 기판(110)의 제1 면(110a) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 그리드 패턴(150)은 표면 절연막(140) 상에 형성될 수 있다. 그리드 패턴(150)은 평면적 관점에서 격자형으로 형성되어, 행렬 형태로 배열되는 각각의 단위 픽셀(UP)들을 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 그리드 패턴(150)은 제3 방향(Z)에서 픽셀 분리 패턴(120)과 중첩되도록 형성될 수 있다.
그리드 패턴(150)은 컬러 필터(170)를 가로지를 수 있다. 예를 들어, 그리드 패턴(150)은 평면적 관점에서 격자형으로 형성되어, 행렬 형태로 배열되는 각각의 컬러 필터(170)들을 둘러쌀 수 있다. 또한, 상술한 것처럼, 하나의 컬러 필터(170)는 복수의 단위 픽셀(UP)들에 공유될 수 있으므로, 그리드 패턴(150)은 하나의 컬러 필터(170) 내부를 가로지를 수 있다.
그리드 패턴(150)은 각각의 단위 픽셀(UP)들의 수광 면적을 정의할 수 있다. 본 명세서에서, 수광면 및 수광 면적이란, 제1 기판(110)의 제1 면(110a)을 향해 입사되는 광이 평면적 관점에서 그리드 패턴(150)을 통과할 수 있는 면적을 의미한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것처럼, 그리드 패턴(150)은 제1 병합 픽셀(P11~P14)의 수광 면적(S11~S14) 및 제2 병합 픽셀(P21~P24)의 수광 면적(S21~S24)을 정의할 수 있다. 그리드 패턴(150)의 폭이 증가함에 따라, 제1 병합 픽셀(P11~P14)의 수광 면적(S11~S14) 및 제2 병합 픽셀(P21~P24)의 수광 면적(S21~S24)은 감소할 수 있다.
병합 픽셀에 포함되는 단위 픽셀(UP)들의 수광 면적은 단위 픽셀(UP)이 배치되는 위치에 따라 달라질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부의 수광 면적은 수광 영역(APS)의 중심(CP)으로부터 멀어짐에 따라 감소할 수 있다. 예시적으로, 픽셀 21, 23(P21, P23)의 수광 면적(S21, S23)은 픽셀 11, 13(P11, P13)의 수광 면적(S11, S13)보다 작을 수 있다. 일례로, 픽셀 21, 23(P21, P23)의 좌측면에서 수광 면적(S21, S23)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W21)은 픽셀 11, 13(P11, P13)의 좌측면에서 수광 면적(S11, S13)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W11)보다 클 수 있다. 픽셀 21, 22(P21, P22)의 상측면에서 수광 면적(S21, P22)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W23)은 픽셀 11, 12(P11, P12)의 상측면에서 수광 면적(S11, S12)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W13)과 동일할 수 있다. 픽셀 23, 24(P23, P24)의 상측면에서 수광 면적(S23, S24)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W24)은 픽셀 13, 14(P13, P14)의 상측면에서 수광 면적(S13, S14)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W14)과 동일할 수 있다. 본 명세서에서, "동일"이란, 완전히 동일한 것뿐만 아니라 공정 상의 마진 등으로 인해 발생할 수 있는 미세한 차이를 포함하는 의미이다.
몇몇 실시예에서, 제2 병합 픽셀(P21~P24)에 포함되는 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부의 수광 면적은 수광 영역(APS)의 중심(CP)에 가까워짐에 따라 감소할 수 있다. 예시적으로, 픽셀 21, 23(P21, P23)의 수광 면적(S21, S23)은 픽셀 22, 24(P22, P24)의 수광 면적(S22, S24)보다 작을 수 있다. 일례로, 픽셀 21, 23(P21, P23)의 좌측면에서 수광 면적(S21, S23)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W21)은 픽셀 22, 24(P22, P24)의 좌측면에서 수광 면적(S22, S24)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W22)보다 클 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 병합 픽셀(P11~P24)에 포함되는 단위 픽셀(UP)들의 수광 면적은 서로 동일할 수 있다. 예시적으로, 픽셀 11(P11)의 수광 면적(S11), 픽셀 12(P12)의 수광 면적(S12), 픽셀 13(P13)의 수광 면적(S13) 및 픽셀 14(P14)의 수광 면적(S14)은 서로 동일할 수 있다. 일례로, 픽셀 11, 13(P11, P13)의 좌측면에서 수광 면적(S11, S13)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W11)은 픽셀 12, 14(P12, P14)의 좌측면에서 수광 면적(S12, S14)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W12)과 동일할 수 있다. 픽셀 11, 12(P11, P12)의 상측면에서 수광 면적(S11, S12)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W13)은 픽셀 13, 14(P13, P14)의 상측면에서 수광 면적(S13, S14)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W14)과 동일할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 그리드 패턴(150)은 제1 물질 패턴(152) 및 제2 물질 패턴(154)을 포함할 수 있다. 제1 물질 패턴(152) 및 제2 물질 패턴(154)은 표면 절연막(140) 상에 차례로 적층될 수 있다. 제1 물질 패턴(152) 및 제2 물질 패턴(154)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 물질 패턴(152)은 금속 패턴일 수 있고, 제2 물질 패턴(154)은 산화물 패턴일 수 있다. 다른 예로, 제1 물질 패턴(152)은 제1 금속 패턴일 수 있고, 제2 물질 패턴(154)은 상기 제1 금속 패턴과 다른 제2 금속 패턴일 수 있다.
상기 금속 패턴은 예를 들어, 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN), 탄탈럼(Ta), 탄탈럼 질화물(TaN), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 금속 패턴을 포함하는 제1 물질 패턴(152)은 ESD 등에 의해 발생된 전하들이 제1 기판(110)의 표면(예를 들어, 제1 면(110a))에 축적되는 것을 방지하여, ESD 멍 불량을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 산화물 패턴은 예를 들어, 티타늄 산화물, 탄탈럼 산화물, 텅스텐 산화물, 알루미늄 산화물, 구리 산화물 등의 금속 산화물, 실리콘 산화물 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 제2 물질 패턴(154)은 실리콘(Si)보다 굴절률이 낮은 저굴절률(low refractive index) 물질을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 제2 물질 패턴(154)은 광전 변환층(112)으로 비스듬히 입사되는 광을 굴절 또는 반사시킴으로써 집광 효율을 향상시켜 이미지 센서의 품질을 향상시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 그리드 패턴(150)의 높이는 컬러 필터(170)의 높이보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 표면 절연막(140)의 상면을 기준으로, 그리드 패턴(150)의 상면의 높이(H1)는 컬러 필터(170)의 상면의 높이(H2)보다 낮을 수 있다. 예시적으로, 표면 절연막(140)의 상면을 기준으로, 그리드 패턴(150)의 상면의 높이(H1)는 약 3000 Å 내지 약 5000 Å일 수 있고, 컬러 필터(170)의 상면의 높이(H2)는 약 5000 Å 내지 약 10000 Å일 수 있다. 이러한 경우에, 그리드 패턴(150)은 컬러 필터(170)들을 완전히 분리하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도시된 것처럼, 제1 컬러 필터(RP)와 제2 컬러 필터(GP)는 그리드 패턴(150)의 상면 상에서 접촉할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 컬러 필터(170)의 높이는 컬러 필터(170)의 가장자리를 향함에 따라 감소할 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 표면 절연막(140)의 상면을 기준으로, 제1 컬러 필터(RP)의 상면의 높이(H2)는 제2 컬러 필터(GP)를 향함에 따라 감소할 수 있다. 이는, 그리드 패턴(150) 상에 컬러 필터(170)를 형성하기 위한 공정의 특성에 기인할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컬러 필터(170)의 가장자리는 볼록한 곡면(170c)을 포함할 수 있다. 제1 컬러 필터(RP)의 볼록한 곡면(170c)의 높이는 제2 컬러 필터(GP)를 향함에 따라 감소할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 표면 절연막(140) 및 그리드 패턴(150) 상에 제1 보호막(160)이 더 형성될 수 있다. 제1 보호막(160)은 표면 절연막(140)의 상면, 그리드 패턴(150)의 측면 및 상면의 프로파일을 따라 컨포멀하게(conformally) 연장될 수 있다. 제1 보호막(160)은 표면 절연막(140)과 컬러 필터(170) 사이 및 그리드 패턴(150)과 컬러 필터(170) 사이에 개재될 수 있다.
제1 보호막(160)은 표면 절연막(140) 및 그리드 패턴(150)의 손상을 방지할 수 있다. 제1 보호막(160)은 예를 들어, 알루미늄 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
마이크로 렌즈(180)는 제1 기판(110)의 제1 면(110a) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 렌즈(180)는 컬러 필터(170)들 상에 형성될 수 있다. 복수의 마이크로 렌즈(180)들은 복수의 단위 픽셀(UP)들에 대응되도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 마이크로 렌즈(180)들은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 포함하는 평면에서 2차원적으로(예를 들어, 행렬 형태로) 배열될 수 있다.
마이크로 렌즈(180)는 볼록한 형상을 가지며, 소정의 곡률 반경을 가질 수 있다. 이에 따라, 마이크로 렌즈(180)는 광전 변환층(112)에 입사되는 광을 집광시킬 수 있다. 마이크로 렌즈(180)는 예를 들어, 광투과성 수지를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 마이크로 렌즈(180) 상에 제2 보호막(185)이 더 형성될 수 있다. 제2 보호막(185)은 마이크로 렌즈(180)의 표면을 따라 연장될 수 있다. 제2 보호막(185)은 무기물 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 보호막(185)은 실리콘 산화물, 티타늄 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일례로, 제2 보호막(185)은 저온 산화물(LTO; low temperature oxide)을 포함할 수 있다.
제2 보호막(185)은 외부로부터 마이크로 렌즈(180)를 보호할 수 있다. 예를 들어, 무기물 산화물을 포함하는 제2 보호막(185)은 광투과성 수지 등의 유기물을 포함하는 마이크로 렌즈(180)를 덮어 보호할 수 있다. 또한, 제2 보호막(185)은 마이크로 렌즈(180)의 집광 효율을 향상시킴으로써 이미지 센서의 품질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 보호막(185)은 마이크로 렌즈(180)들 사이의 공간을 채움으로써, 마이크로 렌즈(180)들 사이의 공간으로 도달하는 입사광의 반사, 굴절, 산란 등을 감소시킬 수 있다.
이미지 센서의 성능을 향상시키기 위해, 인접하는 복수의 단위 픽셀들이 하나의 컬러 필터를 공유하는 병합 픽셀이 이용되고 있다. 이러한 병합 픽셀은 예시적으로, 어두운 곳에서 하나의 픽셀으로 동작하여 밝은 이미지를 제공할 수 있고, 밝은 곳에서 재배치(re-mosaic)되어 세밀한 이미지를 제공할 수 있는 장점이 있다.
한편, 이미지 센서가 점점 고집적화됨에 따라, 하나의 병합 픽셀을 구성하는 각각의 단위 픽셀들의 감도(sensitivity)가 그 위치에 따라 달라지는 문제가 있다. 예시적으로, 이미지 센서를 포함하는 전자 장치에서, 외부로부터 입사되는 광은 모듈 렌즈를 통과하여 이미지 센서의 수광 영역에 도달할 수 있다. 이 때, 모듈 렌즈의 중심부를 통과하는 광량은 모듈 렌즈의 외곽부를 통과하는 광량보다 클 수 있다. 이로 인해, 하나의 병합 픽셀을 구성하는 단위 픽셀들 중 수광 영역의 중심에 인접하는 단위 픽셀의 감도는, 상기 하나의 병합 픽셀을 구성하는 단위 픽셀들 중 수광 영역의 중심으로부터 이격되는 단위 픽셀의 감도보다 클 수 있다. 이러한 감도 차이는, 병합 픽셀의 재배치(re-mosaic) 시에 생성되는 이미지의 품질을 저하시키는 원인이 된다.
그러나, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 병합 픽셀을 구성하는 단위 픽셀(UP)들의 위치에 따라 수광 면적을 달리함으로써 생성되는 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상술한 것처럼, 제2 병합 픽셀(P21~P24)에서 수광 영역(APS)의 중심(CP)에 인접하는 픽셀 21, 23(P21, P23)의 수광 면적(S21, S23)은, 수광 영역(APS)의 중심(CP)으로부터 이격되는 픽셀 22, 24(P22, P24)의 수광 면적(S22, S24)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 픽셀 21, 23(P21, P23)과 픽셀 22, 24(P22, P24) 간의 감도 차이가 저하되어 품질이 향상된 이미지 센서가 제공될 수 있다.
또한, 하나의 병합 픽셀을 구성하는 단위 픽셀들 간의 위와 같은 감도 차이는 수광 영역의 중심으로부터 멀어짐에 따라 심화될 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 병합 픽셀들의 위치에 따라 수광 면적을 달리함으로써 생성되는 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상술한 것처럼, 수광 영역(APS)의 중심(CP)으로부터 이격되는 제2 병합 픽셀(P21~P24)의 픽셀 21, 23(P21, P23)의 수광 면적(S21, S23)은, 수광 영역(APS)의 중심(CP)에 인접하는 제1 병합 픽셀(P11~P24)의 픽셀 11, 13(P11, P13)의 수광 면적(S11, S13)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 품질이 향상된 이미지 센서가 제공될 수 있다.
도 7 및 도 8은 도 3의 제1 영역 내지 제3 영역을 설명하기 위한 다양한 예시적인 부분 레이아웃도들이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 6을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 3, 도 7 및 도 8을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서, 제1 영역(I)으로부터 대각선 방향으로 이격되는 제3 영역(III)은 복수의 컬러 필터(170)들 중 하나를 공유하는 제3 병합 픽셀(P31~P34)을 포함한다.
일례로, 제3 영역(III)은 제1 컬러 필터(RP)를 공유하는 제3 병합 픽셀(P31~P34)을 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 제3 병합 픽셀(P31~P34)은 제2 컬러 필터(GP) 또는 제3 컬러 필터(BP)를 공유할 수도 있음은 물론이다. 그리드 패턴(150)은 제3 병합 픽셀(P31~P34)의 수광 면적(S31~S34)을 정의할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부의 수광 면적은 수광 영역(APS)의 중심(CP)으로부터 멀어짐에 따라 감소할 수 있다. 예시적으로, 픽셀 31, 32, 33(P31, P32, P33)의 수광 면적(S31, S32, S33)은 픽셀 11, 12, 13(P11, P12, P13)의 수광 면적(S11, S12, S13)보다 작을 수 있다.
도 7에서, 일례로, 픽셀 31, 32, 33(P31, P32, P33)의 수광 면적(S11, S12, S13)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W31, W33)은 픽셀 11, 12, 13(P11, P12, P13)의 수광 면적(S11, S12, S13)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W11, W13)보다 클 수 있다. 픽셀 33, 34(P33, P34)의 상측면에서 수광 면적(S33, S34)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W34)은 픽셀 13, 14(P13, P14)의 상측면에서 수광 면적(S13, S14)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W14)과 동일할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제3 병합 픽셀(P31~P34)에 포함되는 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부의 수광 면적은 수광 영역(APS)의 중심(CP)에 가까워짐에 따라 감소할 수 있다. 예시적으로, 픽셀 31(P31)의 수광 면적(S31)은 픽셀 32, 33(P32, P33)의 수광 면적(S32, S33)보다 작을 수 있다.
도 7에서, 일례로, 픽셀 31, 33(P31, P33)의 좌측면에서 수광 면적(S31, S33)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W31)은 픽셀 32, 34(P32, P34)의 좌측면에서 수광 면적(S32, S34)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W32)보다 클 수 있다. 픽셀 31, 32(P31, P32)의 상측면에서 수광 면적(S31, S32)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W33)은 픽셀 33, 34(P33, P34)의 좌측면에서 수광 면적(S33, S34)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W34)보다 클 수 있다.
도 8에서, 다른 예로, 픽셀 21, 23(P21, P23)과 픽셀 22, 24(P22, P24) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W22)은 픽셀 11, 13(P11, P13)과 픽셀 12, 14(P12, P14) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W12)보다 클 수 있다. 픽셀 21(P21)과 픽셀 23(P23) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W24)은 픽셀 22(P22)와 픽셀 24(P24) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W26)보다 클 수 있다.
도 8에서, 다른 예로, 픽셀 31(P31)과 픽셀 32(P32) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W32)은 픽셀 11(P11)과 픽셀 12(P12) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W12)보다 클 수 있다. 픽셀 31(P31)과 픽셀 32(P32) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W32)은 픽셀 33(P33)과 픽셀 34(P34) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W38)보다 클 수 있다. 픽셀 31(P31)과 픽셀 33(P33) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W34)은 픽셀 32(P32)와 픽셀 34(P34) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W36)보다 클 수 있다.
도 9은 도 3의 제1 영역, 제2 영역 및 제4 영역을 설명하기 위한 예시적인 부분 레이아웃도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 6을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 3 및 도 9를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서, 제2 영역(II)으로부터 제1 방향(X)으로 이격되는 제4 영역(IV)은 복수의 컬러 필터(170)들 중 하나를 공유하는 제4 병합 픽셀(P41~P44)을 포함한다.
일례로, 제4 영역(IV)은 제1 컬러 필터(RP)를 공유하는 제4 병합 픽셀(P41~P44)을 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 제4 병합 픽셀(P41~P44)은 제2 컬러 필터(GP) 또는 제3 컬러 필터(BP)를 공유할 수도 있음은 물론이다. 그리드 패턴(150)은 제4 병합 픽셀(P41~P44)의 수광 면적(S41~S44)을 정의할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부의 수광 면적은 수광 영역(APS)의 중심(CP)으로부터 멀어짐에 따라 감소할 수 있다. 예시적으로, 픽셀 41, 43(P41, P43)의 수광 면적(S41, S43)은 픽셀 21, 23(P21, P23)의 수광 면적(S21, S23)보다 작을 수 있다. 일례로, 픽셀 41, 43(P41, P43)의 좌측면에서 수광 면적(S41, S43)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W41)은 픽셀 21, 23(P21, P23)의 좌측면에서 수광 면적(S21, S23)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W21)보다 클 수 있다. 픽셀 41, 42(P41, P42)의 상측면에서 수광 면적(S41, P42)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W43)은 픽셀 21, 22(P21, P22)의 상측면에서 수광 면적(S21, S22)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W23)과 동일할 수 있다. 픽셀 43, 44(P43, P44)의 상측면에서 수광 면적(S43, S44)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W44)은 픽셀 23, 24(P23, P24)의 상측면에서 수광 면적(S23, S24)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W24)과 동일할 수 있다.
도 10 및 도 11은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 수광 영역을 설명하기 위한 다양한 개략적인 레이아웃도들이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 6을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 10을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서, 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부는 제1 포커스 픽셀(FP1)을 포함한다.
제1 포커스 픽셀(FP1)은 제1 서브 픽셀(LUP1) 및 제2 서브 픽셀(RUP1)을 포함할 수 있다. 제1 서브 픽셀(LUP1) 및 제2 서브 픽셀(RUP1)은 예시적으로, 제1 방향(X)을 따라 배열될 수 있다.
도 11을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서, 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부는 제2 포커스 픽셀(FP2)을 더 포함한다.
제2 포커스 픽셀(FP2)은 제3 서브 픽셀(LUP2) 및 제4 서브 픽셀(RUP2)을 포함할 수 있다. 제3 서브 픽셀(LUP2) 및 제4 서브 픽셀(RUP2)은 제1 방향(X)과 교차하는 제2 방향(Y)을 따라 배열될 수 있다.
제1 포커스 픽셀(FP1) 및 제2 포커스 픽셀(FP2)은 각각 자동 초점(AF; auto focus) 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 포커스 픽셀(FP1) 및 제2 포커스 픽셀(FP2)은 각각 2개의 서브 픽셀들(제1 서브 픽셀(LUP1) 및 제2 서브 픽셀(RUP1), 또는 제3 서브 픽셀(LUP2) 및 제4 서브 픽셀(RUP2))을 포함할 수 있으므로, 위상 검출 AF(PDAF; phase detection AF)를 이용하여 자동 초점 기능을 수행할 수 있다.
도 12는 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 수광 영역을 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다. 도 13은 도 12의 제1 영역을 설명하기 위한 예시적인 부분 레이아웃도이다. 도 14는 도 13의 C-C를 따라 절단한 단면도이다. 도 15는 도 12의 제2 영역을 설명하기 위한 예시적인 부분 레이아웃도이다. 도 16은 도 15의 D-D를 따라 절단한 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 6을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 12를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서, 3x3로 배열되는 9개의 단위 픽셀(UP)들은 제1 컬러 필터(RP), 제2 컬러 필터(GP) 및 제3 컬러 필터(BP) 중 하나의 컬러 필터를 공유할 수 있다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서, 제1 영역(I)은 복수의 컬러 필터(170)들 중 하나를 공유하는 제1 병합 픽셀(P11~P19)을 포함한다.
일례로, 제1 영역(I)은 제1 컬러 필터(RP)를 공유하는 제1 병합 픽셀(P11~P19)을 포함할 수 있다. 그리드 패턴(150)은 제1 병합 픽셀(P11~P19)의 수광 면적(S11~S19)을 정의할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 병합 픽셀(P11~P19)에 포함되는 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부의 수광 면적은 제1 컬러 필터(RP)의 가장자리에 가까워짐에 따라 감소할 수 있다. 예시적으로, 제1 병합 픽셀(P11~P19)은 제1 중심 픽셀(P15) 및 복수의 제1 주변 픽셀들(P11~P14, P16~P19)을 포함할 수 있다. 제1 주변 픽셀들(P11~P14, P16~P19)은 평면적 관점에서 제1 중심 픽셀(P15)을 둘러쌀 수 있다. 이 때, 제1 주변 픽셀들(P11~P14, P16~P19)의 각각의 수광 면적(S11~S14, S16~S19)은 제1 중심 픽셀(P15)의 수광 면적(S15)보다 작을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 주변 픽셀들(P11~P14, P16~P19)에 포함되는 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부의 수광 면적은 제1 컬러 필터(RP)의 꼭짓점에 가까워짐에 따라 감소할 수 있다. 예시적으로, 픽셀 11, 13, 17, 19(P11, P13, P17, P19)은 제1 컬러 필터(RP)의 꼭짓점에 인접하여 배치될 수 있고, 픽셀 12, 14, 16, 18(P12, P14, P16, P18)은 제1 컬러 필터(RP)의 꼭짓점으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 이 때, 픽셀 11, 13, 17, 19(P11, P13, P17, P19)의 각각의 수광 면적(S11, S13, S17, S19)은 픽셀 12, 14, 16, 18(P12, P14, P16, P18)의 각각의 수광 면적(S12, S14, S16, S18)보다 작을 수 있다.
일례로, 픽셀 11(P11)의 좌측면에서 수광 면적(S11)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W11)은 픽셀 12(P12)의 좌우측면에서 수광 면적(S12)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W12, W13)보다 클 수 있다. 픽셀 11(P11)과 픽셀 12(P12) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W12)은 픽셀 14(P14)와 픽셀 15(P15) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W14)보다 클 수 있다.
일례로, 픽셀 13(P13)의 상측면에서 수광 면적(S13)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W15)은 픽셀 16(P16)의 상하측면에서 수광 면적(S16)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W16, W17)보다 클 수 있다. 픽셀 13(P13)과 픽셀 16(P16) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W16)은 픽셀 12(P12)와 픽셀 15(P15) 사이의 그리드 패턴(150)의 폭(W18)보다 클 수 있다.
도 12 내지 도 16을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서, 제2 영역(II)은 복수의 컬러 필터(170)들 중 하나를 공유하는 제2 병합 픽셀(P21~P29)을 포함한다.
일례로, 제2 영역(II)은 제1 컬러 필터(RP)를 공유하는 제2 병합 픽셀(P21~P29)을 포함할 수 있다. 그리드 패턴(150)은 제2 병합 픽셀(P21~P29)의 수광 면적(S21~S29)을 정의할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제2 병합 픽셀(P21~P29)에 포함되는 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부의 수광 면적은 제1 컬러 필터(RP)의 가장자리에 가까워짐에 따라 감소할 수 있다. 예시적으로, 제2 병합 픽셀(P21~P29)은 제2 중심 픽셀(P25) 및 복수의 제2 주변 픽셀들(P21~P24, P26~P29)을 포함할 수 있다. 제2 주변 픽셀들(P21~P24, P26~P29)은 평면적 관점에서 제2 중심 픽셀(P25)을 둘러쌀 수 있다. 이 때, 제2 주변 픽셀들(P21~P24, P26~P29)의 각각의 수광 면적(S21~S24, S26~S29)은 제2 중심 픽셀(P25)의 수광 면적(S25)보다 작을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부의 수광 면적은 수광 영역(APS)의 중심(CP)으로부터 멀어짐에 따라 감소할 수 있다. 예시적으로, 픽셀 21, 27(P21, P27)의 수광 면적(S21, S27)은 픽셀 11, 17(P11, P17)의 수광 면적(S11, S17)보다 작을 수 있다. 일례로, 픽셀 21(P21)의 좌측면에서 수광 면적(S21)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W21)은 픽셀 11(P11)의 좌측면에서 수광 면적(S11)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W11)보다 클 수 있다. 예시적으로, 픽셀 22, 28(P22, P28)의 수광 면적(S22, S28)은 픽셀 12, 18(P12, P18)의 수광 면적(S12, S18)보다 작을 수 있다. 일례로, 픽셀 22(P22)의 좌측면에서 수광 면적(S22)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W22)은 픽셀 12(P12)의 좌측면에서 수광 면적(S12)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W12)보다 클 수 있다.
몇몇 실시예에서, 픽셀 22(P22)의 좌측면에서 수광 면적(S22)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W22)은 픽셀 21(P21)의 좌측면에서 수광 면적(S21)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W21)보다 작고, 픽셀 23(P23)의 좌측면에서 수광 면적(S23)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W23)보다 클 수 있다.
도 17 내지 도 19는 도 12의 제1 영역 내지 제3 영역을 설명하기 위한 다양한 예시적인 부분 레이아웃도들이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 16을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 12, 도 17 내지 도 19를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서, 제1 영역(I)으로부터 대각선 방향으로 이격되는 제3 영역(III)은 복수의 컬러 필터(170)들 중 하나를 공유하는 제3 병합 픽셀(P31~P39)을 포함한다.
일례로, 제3 영역(III)은 제1 컬러 필터(RP)를 공유하는 제3 병합 픽셀(P31~P39)을 포함할 수 있다. 그리드 패턴(150)은 제3 병합 픽셀(P31~P39)의 수광 면적(S31~S39)을 정의할 수 있다.
도 12 및 도 17을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서, 제1 병합 픽셀(P11~P19), 제2 병합 픽셀(P21~P29) 및 제3 병합 픽셀(P31~P39)은 서로 동일한 형태로 배열될 수 있다.
예시적으로, 픽셀 31, 33, 37, 39(P31, P33, P37, P39)의 수광 면적(S31, S33, S37, S39)은 각각 픽셀 11, 21(P11, P21)의 수광 면적(S11, S21)과 동일할 수 있다. 픽셀 32, 34, 36, 38(P32, P34, P36, P38)의 수광 면적(S32, S34, S36, S38)은 각각 픽셀 12, 22(P12, P22)의 수광 면적(S12, S22)과 동일할 수 있다. 픽셀 35(P35)의 수광 면적(S35)은 픽셀 15, 25(P15, P25)의 수광 면적(S15, S25)과 동일할 수 있다.
도 12 및 도 18을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서, 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부의 수광 면적은 수광 영역(APS)의 중심(CP)으로부터 멀어짐에 따라 감소할 수 있다.
예시적으로, 제2 영역(II) 및 제3 영역(III)은 모두 제1 영역(I)으로부터 제1 방향(X)으로 이격될 수 있으므로, 픽셀 21, 27, 31, 37(P21, P27, P31, P37)의 수광 면적(S21, S27, S31, S37)은 픽셀 11, 17(P11, P17)의 수광 면적(S11, S17)보다 작을 수 있다. 또한, 제2 영역(II)은 제3 영역(III)으로부터 제2 방향(Y)으로 이격될 수 있으므로, 픽셀 31, 33의 수광 면적(S31, S33)은 픽셀 21, 23(P21, P23)의 수광 면적(S21, S23)보다 작을 수 있다.
도 12 및 도 19를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서, 주변 픽셀들 중 적어도 일부의 수광 면적은 수광 영역(APS)의 중심(CP)으로부터 멀어짐에 따라 증가할 수 있다.
예시적으로, 픽셀 22, 28(P22, P28)의 수광 면적(S22, S28)은 픽셀 12, 18(P12, P18)의 수광 면적(S12, S18)보다 클 수 있다. 또한, 픽셀 36, 38(P36, P38)의 수광 면적(36, S38)은 픽셀 16, 18(P16, P18)의 수광 면적(S16, S18)보다 클 수 있다.
도 20은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 수광 영역을 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다. 도 21은 도 20의 제1 영역 및 제2 영역을 설명하기 위한 예시적인 부분 레이아웃도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 19를 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 20을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서, 4x4로 배열되는 16개의 단위 픽셀(UP)들은 제1 컬러 필터(RP), 제2 컬러 필터(GP) 및 제3 컬러 필터(BP) 중 하나의 컬러 필터를 공유할 수 있다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서, 제1 영역(I)은 복수의 컬러 필터(170)들 중 하나를 공유하는 제1 병합 픽셀(P11~P116)을 포함하고, 제2 영역(II)은 복수의 컬러 필터(170)들 중 하나를 공유하는 제2 병합 픽셀(P21~P216)을 포함한다.
일례로, 제1 영역(I)은 제1 컬러 필터(RP)를 공유하는 제1 병합 픽셀(P11~P116)을 포함할 수 있고, 제2 영역(II)은 제1 컬러 필터(RP)를 공유하는 제2 병합 픽셀(P21~P216)을 포함할 수 있다. 그리드 패턴(150)은 제1 병합 픽셀(P11~P116)의 수광 면적(S11~S116) 및 제2 병합 픽셀(P21~P216)의 수광 면적(S21~S216)을 정의할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부의 수광 면적은 수광 영역(APS)의 중심(CP)으로부터 멀어짐에 따라 감소할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 병합 픽셀(P21~P24)에 포함되는 단위 픽셀(UP)들 중 적어도 일부의 수광 면적은 수광 영역(APS)의 중심(CP)에 가까워짐에 따라 감소할 수 있다. 예시적으로, 픽셀 21, 25, 29, 213(P21, P25, P29, P213)의 수광 면적(S21, S25, S29, S213)은 픽셀 11, 15, 19, 113(P11, P15, P19, P113)의 수광 면적(S11, S15, S19, S113)보다 작을 수 있다. 일례로, 픽셀 21, 25, 29, 213(P21, P25, P29, P213)의 좌측면에서 수광 면적(S21, S25, S29, S213)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W21)은 픽셀 11, 15, 19, 113(P11, P15, P19, P113)의 좌측면에서 수광 면적(S11, S15, S19, S113)을 정의하는 그리드 패턴(150)의 폭(W11)보다 클 수 있다.
도 22는 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다. 도 23은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 6을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 22 및 도 23을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 센서 어레이 영역(SAR), 연결 영역(CR) 및 패드 영역(PR)을 포함할 수 있다.
센서 어레이 영역(SAR)은 도 1의 액티브 픽셀 센서 어레이(10)에 대응되는 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 어레이 영역(SAR) 내에는 2차원적으로(예를 들어, 행렬 형태로) 배열되는 복수의 단위 픽셀(예를 들어, 도 3의 UP)들이 배치될 수 있다.
센서 어레이 영역(SAR)은 수광 영역(APS) 및 차광 영역(OB)을 포함할 수 있다. 수광 영역(APS)에는 광을 제공받아 액티브(active) 신호를 생성하는 액티브 픽셀들이 배열될 수 있다. 차광 영역(OB)에는 광이 차단되어 옵티컬 블랙(optical black) 신호를 생성하는 옵티컬 블랙 픽셀들이 배열될 수 있다. 차광 영역(OB)은 예를 들어, 수광 영역(APS)의 주변을 따라 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다.
몇몇 실시예에서, 차광 영역(OB)의 일부 내에는 광전 변환층(112)이 형성되지 않을 수 있다. 예를 들어, 광전 변환층(112)은 수광 영역(APS)에 인접하는 차광 영역(OB)의 제1 기판(110) 내에 형성될 수 있으나, 수광 영역(APS)으로부터 이격되는 차광 영역(OB)의 제1 기판(110) 내에는 형성되지 않을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 차광 영역(OB)에 인접하는 수광 영역(APS)에 더미 픽셀들(미도시)이 형성될 수도 있다.
연결 영역(CR)은 센서 어레이 영역(SAR)의 주변에 형성될 수 있다. 연결 영역(CR)은 센서 어레이 영역(SAR)의 일측에 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 연결 영역(CR)에는 배선들이 형성되어, 센서 어레이 영역(SAR)의 전기적 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다.
패드 영역(PR)은 센서 어레이 영역(SAR)의 주변에 형성될 수 있다. 패드 영역(PR)은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 가장자리에 인접하여 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 패드 영역(PR)은 외부 장치 등과 접속되어, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서와 외부 장치 간의 전기적 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다.
연결 영역(CR)은 센서 어레이 영역(SAR)과 패드 영역(PR) 사이에 개재되는 것으로 도시되었으나, 예시적인 것일 뿐이다. 센서 어레이 영역(SAR), 연결 영역(CR) 및 패드 영역(PR)의 배치는 필요에 따라 다양할 수 있음은 물론이다.
몇몇 실시예에서, 제1 배선 구조체(IS1)는 센서 어레이 영역(SAR) 내의 제1 배선(132) 및 연결 영역(CR) 내의 제2 배선(134)을 포함할 수 있다. 제1 배선(132)은 센서 어레이 영역(SAR)의 단위 픽셀(예를 들어, 도 3의 UP)들과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 배선(132)은 제1 전자 소자(TR1)와 접속될 수 있다. 제2 배선(134) 중 적어도 일부는 제1 배선(132) 중 적어도 일부와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 배선(134) 중 적어도 일부는 센서 어레이 영역(SAR)으로부터 연장될 수 있다. 이에 따라, 제2 배선(134)은 센서 어레이 영역(SAR)의 단위 픽셀(예를 들어, 도 3의 UP)들과 전기적으로 연결될 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 제2 기판(210), 제2 배선 구조체(IS2), 제1 연결 구조체(350), 제2 연결 구조체(450), 제3 연결 구조체(550), 소자 분리 패턴(115), 차광 필터(170C) 및 제3 보호막(380)을 더 포함할 수 있다.
제2 기판(210)은 벌크 실리콘 또는 SOI(silicon-on-insulator)일 수 있다. 제2 기판(210)은 실리콘 기판일 수도 있고, 또는 다른 물질, 예를 들어, 실리콘 게르마늄, 안티몬화 인듐, 납 텔루르 화합물, 인듐 비소, 인듐 인화물, 갈륨 비소 또는 안티몬화 갈륨을 포함할 수 있다. 또는, 제2 기판(210)은 베이스 기판 상에 에피층이 형성된 것일 수도 있다.
제2 기판(210)은 서로 반대되는 제3 면(210a) 및 제4 면(210b)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 기판(210)의 제3 면(210a)은 제1 기판(110)의 제2 면(110b)과 대향될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제2 기판(210)의 제3 면(210a) 상에 제2 전자 소자(TR2)가 형성될 수 있다. 제2 전자 소자(TR2)는 센서 어레이 영역(SAR)과 전기적으로 연결되어, 센서 어레이 영역(SAR)의 각각의 단위 픽셀(예를 들어, 도 3의 UP)들과 전기적 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 제2 전자 소자(TR2)는 도 1의 행 디코더(20), 행 드라이버(30), 열 디코더(40), 타이밍 발생기(50), 상관 이중 샘플러(60), 아날로그 디지털 컨버터(70) 또는 입출력 버퍼(80)를 구성하는 전자 소자들을 포함할 수 있다.
제2 배선 구조체(IS2)는 제2 기판(210)의 제3 면(210a) 상에 형성될 수 있다. 제2 배선 구조체(IS2)는 제1 배선 구조체(IS1)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 것처럼, 제2 배선 구조체(IS2)의 상면은 제1 배선 구조체(IS1)의 하면에 부착될 수 있다.
제2 배선 구조체(IS2)는 하나 또는 복수의 배선들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 배선 구조체(IS2)는 제2 배선간 절연막(230) 및 제2 배선간 절연막(230) 내의 복수의 배선들(232, 234, 236)을 포함할 수 있다. 도 23에서, 제2 배선 구조체(IS2)를 구성하는 배선들의 층 수 및 배치 등은 예시적인 것일 뿐이며, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 배선 구조체(IS2)의 배선들(232, 234, 236) 중 적어도 일부는 제2 전자 소자(TR2)와 접속될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 배선 구조체(IS2)는 센서 어레이 영역(SAR) 내의 제3 배선(232), 연결 영역(CR) 내의 제4 배선(234) 및 패드 영역(PR) 내의 제5 배선(236)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제4 배선(234)은 연결 영역(CR) 내의 복수의 배선들 중 최상부의 배선일 수 있고, 제5 배선(236)은 패드 영역(PR) 내의 복수의 배선들 중 최상부의 배선일 수 있다.
제1 연결 구조체(350)는 차광 영역(OB) 내에 형성될 수 있다. 제1 연결 구조체(350)는 차광 영역(OB)의 표면 절연막(140) 상에 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 연결 구조체(350)는 픽셀 분리 패턴(120)과 접촉할 수 있다. 예를 들어, 차광 영역(OB)의 제1 기판(110) 및 표면 절연막(140) 내에, 픽셀 분리 패턴(120)을 노출시키는 제1 트렌치(355t)가 형성될 수 있다. 제1 연결 구조체(350)는 제1 트렌치(355t) 내에 형성되어 차광 영역(OB) 내의 픽셀 분리 패턴(120)과 접촉할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 연결 구조체(350)는 제1 트렌치(355t)의 측면 및 하면의 프로파일을 따라 연장될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 연결 구조체(350)는 도전 필링 패턴(122)과 전기적으로 연결되어 도전 필링 패턴(122)에 그라운드 전압 또는 마이너스 전압을 인가할 수 있다. 이에 따라, ESD 등에 의해 발생된 전하들은 도전 필링 패턴(122)을 통해 제1 연결 구조체(350)로 배출될 수 있고, ESD 멍 불량이 효과적으로 방지될 수 있다.
제2 연결 구조체(450)는 연결 영역(CR) 내에 형성될 수 있다. 제2 연결 구조체(450)는 연결 영역(CR)의 표면 절연막(140) 상에 형성될 수 있다. 제2 연결 구조체(450)는 제1 기판(110)과 제2 기판(210)을 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들어, 연결 영역(CR)의 제1 기판(110), 제1 배선 구조체(IS1) 및 제2 배선 구조체(IS2)내에, 제2 배선(134) 및 제4 배선(234)을 노출시키는 제2 트렌치(455t)가 형성될 수 있다. 제2 연결 구조체(450)는 제2 트렌치(455t) 내에 형성되어 제2 배선(134)과 제4 배선(234)을 연결할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 연결 구조체(450)는 제2 트렌치(455t)의 측면 및 하면의 프로파일을 따라 연장될 수 있다.
제3 연결 구조체(550)는 패드 영역(PR) 내에 형성될 수 있다. 제3 연결 구조체(550)는 패드 영역(PR)의 표면 절연막(140) 상에 형성될 수 있다. 제3 연결 구조체(550)는 제2 기판(210)과 외부 장치 등을 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 패드 영역(PR)의 제1 기판(110), 제1 배선 구조체(IS1) 및 제2 배선 구조체(IS2) 내에, 제5 배선(236)을 노출시키는 제3 트렌치(550t)가 형성될 수 있다. 제3 연결 구조체(550)는 제3 트렌치(550t) 내에 형성되어 제5 배선(236)과 접촉할 수 있다. 또한, 패드 영역(PR)의 제1 기판(110) 내에, 제4 트렌치(555t)가 형성될 수 있다. 제3 연결 구조체(550)는 제4 트렌치(555t) 내에 형성되어 노출될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제3 연결 구조체(550)는 제3 트렌치(550t) 및 제4 트렌치(555t)의 측면 및 하면의 프로파일을 따라 연장될 수 있다.
제1 연결 구조체(350), 제2 연결 구조체(450) 및 제3 연결 구조체(550)는 각각 예를 들어, 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN), 탄탈럼(Ta), 탄탈럼 질화물(TaN), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 제1 연결 구조체(350), 제2 연결 구조체(450) 및 제3 연결 구조체(550)는 서로 동일 레벨에서 형성될 수 있다. 본 명세서에서, "동일 레벨"이라 함은 동일한 제조 공정에 의해 형성되는 것을 의미한다.
몇몇 실시예에서, 제1 연결 구조체(350) 상에, 제1 트렌치(355t)를 채우는 제1 패드(355)가 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제3 연결 구조체(550) 상에, 제4 트렌치(555t)를 채우는 제2 패드(555)가 형성될 수 있다. 제1 패드(355) 및 제2 패드(555)는 각각 예를 들어, 텅스텐(W), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 제1 패드(355) 및 제2 패드(555)는 서로 동일 레벨에서 형성될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제2 연결 구조체(450) 상에, 제2 트렌치(455t)를 채우는 제1 필링 절연막(460)이 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제3 연결 구조체(550) 상에, 제3 트렌치(550t)를 채우는 제2 필링 절연막(560)이 형성될 수 있다. 제1 필링 절연막(460) 및 제2 필링 절연막(560)은 각각 예를 들어, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 탄탈럼 산화물 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 제1 필링 절연막(460) 및 제2 필링 절연막(560)은 서로 동일 레벨에서 형성될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 보호막(160)은 제1 연결 구조체(350), 제1 패드(355), 제2 연결 구조체(450), 제3 연결 구조체(550)를 덮을 수 있다. 예를 들어, 제1 보호막(160)은 제1 연결 구조체(350), 제1 패드(355), 제2 연결 구조체(450), 제3 연결 구조체(550)의 프로파일을 따라 컨포멀하게 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 보호막(160)은 제2 패드(555)를 노출시킬 수 있다.
소자 분리 패턴(115)은 제1 기판(110) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(110) 내에 소자 분리 트렌치(115t)가 형성될 수 있다. 소자 분리 패턴(115)은 소자 분리 트렌치(115t) 내에 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소자 분리 패턴(115)은 제1 기판(110)의 제1 면(110a)으로부터 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소자 분리 패턴(115)은 제1 기판(110)의 제2 면(110b)으로부터 이격될 수 있다.
도 23에서, 소자 분리 패턴(115)은 연결 영역(CR)의 제2 연결 구조체(450)의 주변 및 패드 영역(PR)의 제3 연결 구조체(550)의 주변에만 형성되는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 예를 들어, 소자 분리 패턴(115)은 차광 영역(OB)의 제1 연결 구조체(350)의 주변에도 형성될 수 있음은 물론이다.
소자 분리 패턴(115)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 알루미늄 산화물, 하프늄 산화물 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 소자 분리 패턴(115)은 표면 절연막(140)과 동일 레벨에서 형성될 수 있다.
차광 필터(170C)는 차광 영역(OB)의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 예를 들어, 차광 필터(170C)는 제1 연결 구조체(350) 및 제2 연결 구조체(450) 상에 형성될 수 있다. 차광 필터(170C)는 예를 들어, 청색(blue) 컬러 필터를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제3 보호막(380)은 차광 필터(170C) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 보호막(380)은 차광 영역(OB), 연결 영역(CR) 및 패드 영역(PR) 내의 제1 보호막(160)의 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 보호막(185)은 제3 보호막(380)의 표면을 따라 연장될 수 있다. 제3 보호막(380)은 예를 들어, 광투과성 수지를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 제3 보호막(380)은 마이크로 렌즈(180)와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제2 보호막(185) 및 제3 보호막(380)은 제2 패드(555)를 노출시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 보호막(185) 및 제3 보호막(380) 내에, 제2 패드(555)를 노출시키는 노출 개구(ER)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 패드(555)는 외부 장치 등과 접속되어, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서와 외부 장치 간의 전기적 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다. 즉, 제2 패드(555)는 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 입출력 패드일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 제1 기판 110a: 제1 면
110b: 제2 면 112: 광전 변환층
120: 픽셀 분리 패턴 122: 도전 필링 패턴
124: 절연 스페이서막 130: 제1 배선간 절연막
132: 제1 배선 140: 표면 절연막
150: 그리드 패턴 152: 제1 물질 패턴
154: 제2 물질 패턴 160: 제1 보호막
170: 컬러 필터 180: 마이크로 렌즈
185: 제2 보호막
UP: 단위 픽셀 P11~P14: 제1 병합 픽셀
P21~P24: 제2 병합 픽셀 P31~P34: 제3 병합 픽셀
P41~P44: 제4 병합 픽셀 RP: 제1 컬러 필터
GP: 제2 컬러 필터 BP: 제3 컬러 필터

Claims (10)

  1. 광이 입사되는 제1 면 및 상기 제1 면과 반대되는 제2 면을 포함하는 기판;
    상기 기판 내에, 광전 변환층을 각각 포함하는 복수의 단위 픽셀들;
    상기 기판의 상기 제1 면 상의 복수의 컬러 필터들;
    상기 기판의 상기 제1 면 상에, 각각의 상기 단위 픽셀들의 수광 면적을 정의하는 그리드 패턴; 및
    복수의 상기 컬러 필터들 상에, 복수의 상기 단위 픽셀들에 대응되는 복수의 마이크로 렌즈들을 포함하되,
    복수의 상기 단위 픽셀들은, 복수의 상기 컬러 필터들 중 하나인 제1 컬러 필터를 공유하는 제1 픽셀 및 제2 픽셀을 포함하고,
    상기 제1 픽셀의 제1 수광 면적은 상기 제2 픽셀의 상기 제2 수광 면적과 다른 이미지 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 수광 면적을 정의하는 상기 그리드 패턴의 폭은, 상기 제2 수광 면적을 정의하는 상기 그리드 패턴의 폭과 다른 이미지 센서.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 픽셀은 상기 제2 픽셀보다 상기 제1 컬러 필터의 가장자리에 인접하고,
    상기 제1 픽셀의 수광 면적은 상기 제2 픽셀의 수광 면적보다 작은 이미지 센서.
  4. 제 1항에 있어서,
    복수의 상기 단위 픽셀들이 배열되는 수광 영역을 포함하는 이미지 센서로,
    상기 제1 픽셀은 상기 제2 픽셀보다 상기 수광 영역의 중심에 인접하고,
    상기 제1 픽셀의 수광 면적은 상기 제2 픽셀의 수광 면적보다 작은 이미지 센서.
  5. 제 1항에 있어서,
    복수의 상기 단위 픽셀들은, 복수의 상기 컬러 필터들 중 다른 하나인 제2 컬러 필터를 공유하는 제3 픽셀 및 제4 픽셀을 더 포함하고,
    상기 제3 픽셀의 제3 수광 면적은 상기 제4 픽셀의 상기 제4 수광 면적과 다른 이미지 센서.
  6. 제 5항에 있어서,
    복수의 상기 단위 픽셀들이 배열되는 수광 영역을 포함하는 이미지 센서로,
    상기 제1 컬러 필터는 상기 제2 컬러 필터보다 상기 수광 영역의 중심에 인접하고,
    상기 제3 수광 면적은 상기 제1 수광 면적보다 작은 이미지 센서.
  7. 복수의 단위 픽셀들이 배열되는 수광 영역을 포함하는 이미지 센서로,
    기판 상의 제1 컬러 필터;
    복수의 상기 단위 픽셀들 중 상기 제1 컬러 필터를 공유하는 단위 픽셀들을 포함하는 제1 병합 픽셀; 및
    상기 제1 컬러 필터를 가로질러, 각각의 상기 단위 픽셀들의 수광 면적을 정의하는 그리드 패턴을 포함하되,
    상기 제1 병합 픽셀은, 제1 픽셀과, 상기 제1 픽셀보다 상기 수광 영역의 중심으로부터 이격되는 제2 픽셀을 포함하고,
    상기 제1 픽셀의 제1 수광 면적은 상기 제2 픽셀의 제2 수광 면적보다 작은 이미지 센서.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 수광 면적을 정의하는 상기 그리드 패턴의 폭은, 상기 제2 수광 면적을 정의하는 상기 그리드 패턴의 폭보다 큰 이미지 센서.
  9. 기판 내의 복수의 단위 픽셀들;
    상기 기판 상의 제1 컬러 필터;
    복수의 상기 단위 픽셀들 중 상기 제1 컬러 필터를 공유하는 단위 픽셀들을 포함하는 제1 병합 픽셀; 및
    상기 제1 컬러 필터를 가로질러, 각각의 상기 단위 픽셀들의 수광 면적을 정의하는 그리드 패턴을 포함하되,
    상기 제1 병합 픽셀은, 제1 중심 픽셀과, 상기 제1 중심 픽셀을 둘러싸는 복수의 제1 주변 픽셀들을 포함하고,
    각각의 상기 제1 주변 픽셀들의 수광 면적은 상기 제1 중심 픽셀의 수광 면적보다 작은 이미지 센서.
  10. 제 9항에 있어서,
    복수의 상기 제1 주변 픽셀들은, 제1 픽셀과, 상기 제1 픽셀보다 상기 제1 컬러 필터의 꼭짓점에 인접하는 제2 픽셀을 포함하고,
    상기 제2 픽셀의 수광 면적은 상기 제1 픽셀의 수광 면적보다 작은 이미지 센서.
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US10181490B2 (en) * 2017-04-03 2019-01-15 Omnivision Technologies, Inc. Cross talk reduction for high dynamic range image sensors
KR102523851B1 (ko) * 2018-07-31 2023-04-21 에스케이하이닉스 주식회사 더미 픽셀들을 포함하는 이미지 센싱 장치
KR102651605B1 (ko) * 2019-01-11 2024-03-27 삼성전자주식회사 이미지 센서
US10784300B1 (en) * 2019-04-16 2020-09-22 Visera Technologies Company Limited Solid-state imaging devices
TW202044566A (zh) * 2019-05-10 2020-12-01 日商索尼半導體解決方案公司 攝像元件及電子機器
US11329086B2 (en) * 2019-12-27 2022-05-10 Omnivision Technologies, Inc. Method and structure to improve image sensor crosstalk

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