JP2019186544A - Image sensor and method of manufacturing image sensor - Google Patents

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Abstract

To provide an image sensor and a method of manufacturing the image sensor.SOLUTION: An image sensor 100 includes a block layer including an absorption layer and a transparent layer, a lens element 110 located in a bottom portion of the block layer, and a sensing element 140 located to face the lens element 110.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

以下、イメージセンサ及びその製造方法に関する技術が提供される。   Hereinafter, techniques relating to an image sensor and a manufacturing method thereof are provided.

イメージセンサは、被写体の映像を撮像するための装置として、被写体の映像情報を含む光信号を電気的な信号に変換し得る。イメージセンサは様々な電子機器に含まれ、例えば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサとCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサが幅広く用いられている。   The image sensor can convert an optical signal including video information of an object into an electrical signal as an apparatus for capturing an image of the object. Image sensors are included in various electronic devices. For example, CCD (Charge Coupled Device) image sensors and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensors are widely used.

CMOSイメージセンサは、光電変換素子と複数のトランジスタを含む複数のピクセルを含む。光電変換素子によって光電変換された信号は、複数のトランジスタにより処理されて出力され、ピクセルで出力されたピクセル信号に基づいてイメージデータを生成する。各ピクセルは、特定の色又は特定の波長範囲の光を光電変換し、それによる信号を出力し得る。   The CMOS image sensor includes a plurality of pixels including a photoelectric conversion element and a plurality of transistors. A signal photoelectrically converted by the photoelectric conversion element is processed and output by a plurality of transistors, and image data is generated based on the pixel signal output from the pixel. Each pixel can photoelectrically convert light of a specific color or a specific wavelength range and output a signal thereby.

一実施形態に係るイメージセンサの目的は、光学クロストークを防止し、製造時に視野角を調整することにある。   An object of an image sensor according to an embodiment is to prevent optical crosstalk and adjust the viewing angle during manufacturing.

一実施形態に係るイメージセンサは、吸収層及び透明層を含み、外部から受信された光を前記吸収層及び前記透明層に形成された開口部を介して通過させるブロックレイヤと、前記光を検出エレメントに伝達するレンズエレメントとを含む。   An image sensor according to an embodiment includes an absorption layer and a transparent layer, and detects light from a block layer that allows light received from the outside to pass through an opening formed in the absorption layer and the transparent layer. And a lens element that transmits to the element.

前記検出エレメントは、前記レンズエレメントから離隔され、前記開口部及び前記レンズエレメントを通過した光を受信し得る。   The detection element may be spaced apart from the lens element and receive light that has passed through the opening and the lens element.

前記レンズエレメントは、前記光を屈折させて前記検出エレメント上に焦点を形成し得る。   The lens element may refract the light to form a focal point on the detection element.

前記ブロックレイヤは、前記検出エレメントから前記レンズエレメントの焦点距離だけ離隔され得る。   The block layer may be separated from the detection element by a focal length of the lens element.

前記イメージセンサは、光を通過させる透明基板をさらに含み得る。   The image sensor may further include a transparent substrate that allows light to pass through.

前記開口部は、前記ブロックレイヤで前記レンズエレメントの配置に対して整列されるように形成され得る。   The opening may be formed to be aligned with the arrangement of the lens elements at the block layer.

前記イメージセンサは、前記ブロックレイヤと検出エレメントとの間の間隔を保持するスペーサをさらに含み得る。   The image sensor may further include a spacer that maintains a distance between the block layer and the detection element.

前記ブロックレイヤで前記吸収層及び前記透明層が交番に配置され得る。   The absorption layer and the transparent layer may be alternately arranged in the block layer.

前記吸収層は、前記レンズエレメントに対応する地点を中心にする円形領域に形成された絞りを含み得る。   The absorption layer may include a stop formed in a circular area centered on a point corresponding to the lens element.

前記吸収層は、前記レンズエレメントに対応する地点を中心にして形成された第1直径の絞りを含み、前記ブロックレイヤは、前記第1直径と異なる第2直径の絞りが形成された異なる吸収層をさらに含み得る。   The absorbing layer includes a first diameter stop formed around a point corresponding to the lens element, and the block layer has a different absorbing layer formed with a second diameter stop different from the first diameter. May further be included.

前記ブロックレイヤは、前記ブロックレイヤの一面から他の一面まで前記開口部の直径が次第に変わり得る。   In the block layer, the diameter of the opening may gradually change from one surface of the block layer to another surface.

前記透明層は、予め定められた波長帯域の光を透過させ得る。   The transparent layer can transmit light in a predetermined wavelength band.

前記ブロックレイヤは、予め定められた視野角に基づいて決定された高さを有し得る。   The block layer may have a height that is determined based on a predetermined viewing angle.

前記ブロックレイヤは、予め定められた視野角(FOV:field of view)に基づいて決定された個数の吸収層が積層され得る。   The block layer may include a number of absorption layers determined based on a predetermined field of view (FOV).

前記開口部の直径は予め定められた光量に基づき、前記ブロックレイヤは、前記予め定められた光量に基づいて決定された焦点距離だけ検出エレメントから離隔され得る。   The diameter of the opening may be based on a predetermined amount of light, and the block layer may be separated from the detection element by a focal length determined based on the predetermined amount of light.

前記透明層は、光を通過させる透明ポリマーを含み得る。   The transparent layer may include a transparent polymer that transmits light.

前記吸収層は、光を吸収するブラックマトリックス物質を含み得る。   The absorption layer may include a black matrix material that absorbs light.

前記ブロックレイヤは複数の吸収層を含み、前記複数の吸収層のそれぞれに形成される円形絞りは、前記ブロックレイヤ上に配置された透明基板及び前記透明層の屈折率と予め定められた視野角とに基づいて決定された直径を有し得る。   The block layer includes a plurality of absorption layers, and a circular diaphragm formed in each of the plurality of absorption layers includes a transparent substrate disposed on the block layer, a refractive index of the transparent layer, and a predetermined viewing angle. And having a diameter determined based on

前記レンズエレメント及び検出エレメントは、平面アレイパターンに配置され、   The lens element and the detection element are arranged in a planar array pattern,

前記吸収層は、前記平面アレイパターンに対して整列して形成された絞りを含み得る。   The absorbing layer may include a stop formed in alignment with the planar array pattern.

前記透明基板は、前記ブロックレイヤの第1側に配置され、前記レンズエレメントは、前記第1側の反対側である前記ブロックレイヤの第2側に配置され得る。   The transparent substrate may be disposed on a first side of the block layer, and the lens element may be disposed on a second side of the block layer opposite to the first side.

一実施形態に係るイメージセンサの製造方法は、透明基板を提供するステップと、吸収層及び透明層を含むブロックレイヤを提供するステップと、前記ブロックレイヤに開口部が形成されたパターンに応じてレンズエレメントを提供するステップとを含む。   An image sensor manufacturing method according to an embodiment includes a step of providing a transparent substrate, a step of providing a block layer including an absorption layer and a transparent layer, and a lens according to a pattern in which an opening is formed in the block layer. Providing an element.

他の一実施形態に係るイメージセンサ製造方法は、透明基板上に透明層及び吸収層を含むブロックレイヤを配置するステップと、前記ブロックレイヤに形成された開口部のパターンに対応するレンズエレメントを提供するステップとを含む。   An image sensor manufacturing method according to another embodiment provides a step of disposing a block layer including a transparent layer and an absorption layer on a transparent substrate, and a lens element corresponding to a pattern of openings formed in the block layer. Including the step of.

前記ブロックレイヤを配置するステップは、不透明ポリマーで前記透明基板をコーティングするステップと、前記不透明ポリマーの複数の部分上に前記パターンからなるマスクを配置するステップと、前記マスクのパターンに応じて露出された前記不透明ポリマーに紫外線を照射するステップと、前記マスクでカバーされた前記不透明ポリマーの前記複数の部分を除去するステップと、残りの不透明ポリマー間及び前記残りの不透明ポリマー上にネガ型フォトレジストを含む透明層をコーティングするステップと、前記透明層を紫外線に露出させるステップとを含み得る。   The step of disposing the block layer comprises: coating the transparent substrate with an opaque polymer; disposing a mask comprising the pattern on a plurality of portions of the opaque polymer; and exposing the block layer according to the pattern of the mask. Irradiating the opaque polymer with ultraviolet light, removing the portions of the opaque polymer covered by the mask, and applying a negative photoresist between and on the remaining opaque polymer. Coating a transparent layer comprising and exposing the transparent layer to ultraviolet light.

親水処理を行うことによって前記残りの不透明ポリマーと前記透明層との間の結合を強めるステップをさらに含み得る。   The method may further include a step of strengthening a bond between the remaining opaque polymer and the transparent layer by performing a hydrophilic treatment.

前記マスクは、格子パターンからなる円形マスクを含み得る。   The mask may include a circular mask made of a lattice pattern.

前記吸収層は、ネガ型フォトレジストを含み得る。   The absorption layer may include a negative photoresist.

前記レンズエレメントを提供するステップは、前記ブロックレイヤ上にポジ型フォトレジストを含む熱可塑性ポリマーレイヤをコーティングするステップと、前記熱可塑性ポリマーレイヤの複数の部分上に前記パターンからなるマスクを配置するステップと、前記マスクの前記パターンに応じて前記熱可塑性ポリマーレイヤを紫外線に露出させるステップと、紫外線に露出された前記熱可塑性ポリマーレイヤを現像液によって溶解させて、前記熱可塑性ポリマーレイヤをパターニングするステップと、前記パターニングされた熱可塑性ポリマーレイヤに疎水性コーティングを適用するステップと、前記疎水性コーティングされた熱可塑性ポリマーレイヤを加熱して球形レンズを形成するステップとを含み得る。   Providing the lens element comprises: coating a thermoplastic polymer layer including a positive photoresist on the block layer; and disposing a mask comprising the pattern on a plurality of portions of the thermoplastic polymer layer. Exposing the thermoplastic polymer layer to ultraviolet light in accordance with the pattern of the mask; and patterning the thermoplastic polymer layer by dissolving the thermoplastic polymer layer exposed to ultraviolet light with a developer. And applying a hydrophobic coating to the patterned thermoplastic polymer layer and heating the hydrophobic coated thermoplastic polymer layer to form a spherical lens.

前記熱可塑性ポリマーレイヤは、熱によって変形可能な透明素材を含み得る。   The thermoplastic polymer layer may include a transparent material that can be deformed by heat.

一実施形態に係るイメージセンサは、交番に共にスタックされる吸収層及び透明層を含むブロックレイヤと、レンズエレメントに光を伝達するため前記透明層及び前記吸収層に形成される開口部と、前記レンズエレメントから離隔され、前記レンズエレメントから光を受信するように構成される検出エレメントとを含む。   An image sensor according to an embodiment includes a block layer including an absorption layer and a transparent layer that are alternately stacked together, an opening formed in the transparent layer and the absorption layer to transmit light to a lens element, A detection element spaced from the lens element and configured to receive light from the lens element.

前記開口部の直径は、前記ブロックレイヤの両面間で次第に変化し得る。   The diameter of the opening may gradually change between both sides of the block layer.

前記開口部は、前記吸収層のそれぞれで円形絞りを含み、前記円形絞りの直径は、視野角と前記ブロックレイヤ上に配置された透明基板及び前記透明層の屈折率とに基づく。   The opening includes a circular stop in each of the absorption layers, and the diameter of the circular stop is based on a viewing angle and a refractive index of the transparent substrate and the transparent layer disposed on the block layer.

前記検出エレメント及び前記ブロックレイヤの外郭境界に位置するスペーサをさらに含み、前記スペーサは、前記ブロックレイヤ及び前記検出エレメントの間に前記レンズエレメントの焦点距離と実質的に同じ間隔を保持するように構成され得る。   The spacer further includes a spacer positioned at an outer boundary between the detection element and the block layer, and the spacer is configured to maintain a substantially same distance as a focal length of the lens element between the block layer and the detection element. Can be done.

一実施形態に係るイメージセンサは、吸収層と透明層を含むブロックレイヤを介して光学クロストークを低減し、製造の際に視野角を調整することができ、より薄く具現することができる。   An image sensor according to an embodiment can reduce optical crosstalk through a block layer including an absorption layer and a transparent layer, can adjust a viewing angle during manufacturing, and can be made thinner.

一実施形態に係るイメージセンサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image sensor which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るブロックレイヤ及びレンズエレメントを示す図である。It is a figure which shows the block layer and lens element which concern on one Embodiment. 一実施形態に係るブロックレイヤ及びレンズエレメントの断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the block layer and lens element which concern on one Embodiment. 一実施形態に係るイメージセンサが有する視野角を説明する図である。It is a figure explaining the viewing angle which the image sensor concerning one embodiment has. 一実施形態に係るブロックレイヤの開口部によって決定される視野角を説明する図である。It is a figure explaining the viewing angle determined by the opening part of the block layer which concerns on one Embodiment. 他の一実施形態に係るブロックレイヤの開口部によって決定される視野角を説明する図である。It is a figure explaining the viewing angle determined by the opening part of the block layer which concerns on other one Embodiment. 一実施形態に係るイメージセンサの製造方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the manufacturing method of the image sensor which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るブロックレイヤの提供方法を説明する図である。It is a figure explaining the provision method of the block layer which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るレンズエレメントの提供方法を説明する図である。It is a figure explaining the provision method of the lens element which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るレンズエレメントがブロックレイヤの一面に集積された構造が走査電子顕微鏡によって撮影されたイメージを示す。3 shows an image of a structure in which lens elements according to an embodiment are integrated on one surface of a block layer, taken by a scanning electron microscope. 一実施形態に係るレンズエレメントがブロックレイヤの一面に集積された構造が光学顕微鏡によって撮影されたイメージを示す。3 shows an image of a structure in which lens elements according to an embodiment are integrated on one surface of a block layer, taken by an optical microscope. 一実施形態に係るブロックレイヤに含まれる吸収層の数による光の透過率を示す図である。It is a figure which shows the light transmittance by the number of the absorption layers contained in the block layer which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るイメージセンサの上面及びの側面が共焦点レーザー走査顕微鏡(confocal laser scanning microscope)によって撮影されたイメージを示す。1 illustrates an image taken by a confocal laser scanning microscope of an upper surface and side surfaces of an image sensor according to an embodiment. 一実施形態に係るイメージセンサの強度プロフィール(intensity profile)を示す図である。It is a figure which shows the intensity | strength profile (intensity profile) of the image sensor which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るイメージセンサを介して撮影されたイメージを示す。3 shows an image taken through an image sensor according to an embodiment. 一実施形態に係るイメージセンサの視野角が測定された結果を示す。The result by which the viewing angle of the image sensor concerning one embodiment was measured is shown. 一実施形態に係るブロックレイヤがMTF(modulation transfer function)に及ぼす影響を説明する図である。It is a figure explaining the influence which the block layer which concerns on one Embodiment has on MTF (modulation transfer function). 一実施形態に係るブロックレイヤがMTFに及ぼす影響を説明する図である。It is a figure explaining the influence which the block layer concerning one Embodiment exerts on MTF.

下記で説明する実施形態は様々な変更が加えられることができる。特許出願の範囲がこのような実施形態によって制限も限定もされることはない。各図面に提示された同じ参照符号は同じ部材を示す。   Various modifications can be made to the embodiments described below. The scope of the patent application is not limited or limited by such embodiments. The same reference numerals provided in each drawing denote the same members.

本明細書で開示されている特定の構造的又は機能的な説明は単に実施形態を説明するための目的として例示されたものであり、実施形態は様々な異なる形態で実施され、本明細書に説明された実施形態に限定されることはない。   The specific structural or functional descriptions disclosed herein are merely exemplary for the purpose of illustrating the embodiments, which may be implemented in a variety of different forms and are described herein. It is not limited to the described embodiments.

本明細書で用いた用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられるものであって、本発明を限定しようとする意図はない。単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味をもたない限り複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、1つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。   The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. An expression used in the singular encompasses the expression of the plural, unless it has a clearly different meaning in the context. In this specification, terms such as “including” or “having” indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. It should be understood as not excluding the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof.

異なる定義がされない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含むここで用いる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。   Unless defined differently, all terms used herein, including technical or scientific terms, are the same as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this embodiment belongs. Has meaning. Commonly used predefined terms should be construed as having a meaning consistent with the meaning possessed in the context of the related art and are ideal or excessive unless explicitly defined herein. It is not interpreted as a formal meaning.

また、添付図面を参照して説明することにおいて、図面符号に関係なく同じ構成要素は同じ参照符号を付与し、これに対する重複する説明は省略する。実施形態の説明において関連する公知技術に対する具体的な説明が実施形態の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。   Further, in the description with reference to the accompanying drawings, the same constituent elements are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof is omitted. In the description of the embodiment, when it is determined that a specific description of a related known technique unnecessarily obscure the gist of the embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

図1は、一実施形態に係るイメージセンサの構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an image sensor according to an embodiment.

イメージセンサ100は、被写体の映像を撮像するための装置を示す。一実施形態によれば、イメージセンサ100は、レンズエレメント110、ブロックレイヤ120、透明基板130、検出エレメント140、スペーサ150、及びカメラチップ190を含む。   The image sensor 100 represents an apparatus for capturing an image of a subject. According to one embodiment, the image sensor 100 includes a lens element 110, a block layer 120, a transparent substrate 130, a detection element 140, a spacer 150, and a camera chip 190.

レンズエレメント110は、外部から受信される光を屈折させるエレメントであって、集光を行う。レンズエレメント110は、光を屈折させて検出エレメント140上に焦点を形成する。例えば、レンズエレメント110の一面は、突出した部分を有し、他面は平たい面を有する。例えば、レンズエレメント110は、一面がふっくらした形状を有するマイクロレンズであり得るが、これに限定されることはない。レンズエレメント110で突出した部分を有する一面は球面の形状(spherical shape)、非球面の形状(aspherical shape)、凹レンズ(concave lens)及びフレネル形状(fresnel shape)などに形成される。ただし、これに限定されず、レンズエレメント110は凹レンズで具現されてもよい。   The lens element 110 is an element that refracts light received from the outside and collects light. The lens element 110 refracts light to form a focal point on the detection element 140. For example, one surface of the lens element 110 has a protruding portion, and the other surface has a flat surface. For example, the lens element 110 may be a microlens having a full surface, but is not limited thereto. One surface having a protruding portion of the lens element 110 is formed into a spherical shape, an aspherical shape, a concave lens, a Fresnel shape, or the like. However, the present invention is not limited to this, and the lens element 110 may be embodied as a concave lens.

レンズエレメント110の集合はレンズアレイと示す。例えば、レンズアレイは、平面アレイパターン(例えば、格子パターン)に沿って配置された複数のレンズエレメントを含む。   A set of lens elements 110 is denoted as a lens array. For example, the lens array includes a plurality of lens elements arranged along a planar array pattern (eg, a lattice pattern).

ブロックレイヤ120は光を遮断するレイヤを示す。ブロックレイヤ120は、透明層及びパターン(例えば、ホールパターン)が形成された吸収層を含む。ブロックレイヤ120は、吸収層のパターンによって形成される開口部を含む。ブロックレイヤ120は、外部から受信される光を開口部を介してのみレンズエレメント110へ伝達し得る。ブロックレイヤ120に含まれる吸収層及び透明層について、下記の図2及び図3を参照して詳細に説明する。   The block layer 120 indicates a layer that blocks light. The block layer 120 includes an absorption layer in which a transparent layer and a pattern (for example, a hole pattern) are formed. The block layer 120 includes an opening formed by the pattern of the absorption layer. The block layer 120 can transmit light received from the outside to the lens element 110 only through the opening. The absorption layer and the transparent layer included in the block layer 120 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 below.

透明基板130は、光を通過させ得る透明な基板を示す。透明基板130は、ブロックレイヤ120の上部に配置される。ただし、透明基板130の配置はこれに限定されず、透明基板130は、ブロックレイヤ120上に配置されたレンズエレメント110上に配置されてもよい。例えば、透明基板130は、ガラスウェハーを含むが、透明基板130の種類がこれに限定されることはない。   The transparent substrate 130 indicates a transparent substrate that can transmit light. The transparent substrate 130 is disposed on the block layer 120. However, the arrangement of the transparent substrate 130 is not limited to this, and the transparent substrate 130 may be arranged on the lens element 110 arranged on the block layer 120. For example, the transparent substrate 130 includes a glass wafer, but the type of the transparent substrate 130 is not limited to this.

検出エレメント140は、レンズエレメント110から離隔され、ブロックレイヤ120の開口部及びレンズエレメント110を通過した光を受信する。検出エレメント140は、透明基板130及びブロックレイヤ120の開口部を通過した光がレンズエレメント110によって集光された光を受信する。検出エレメント140は、受信された光の強度を指示する信号を出力する。例えば、検出エレメント140は、任意の色チャネルに対応する光を検出し、該当の色の強度を指示する信号を出力する。色チャネルは、可視領域のうちの一部領域に対応する色を示すチャネルとして、例えば、赤色チャネル、緑色チャネル、及び青色チャネルを含む。個々の検出エレメント140は、赤色チャネル、緑色チャネル、及び青色チャネルのうち1つの色チャネルに対応する光を検出する。ただし、検出エレメント140が検出できる波長はこれに限定されず、設計に応じて検出エレメント140は、赤外線又は紫外線も検出できる。   The detection element 140 is separated from the lens element 110 and receives light that has passed through the opening of the block layer 120 and the lens element 110. The detection element 140 receives the light collected by the lens element 110 from the light that has passed through the openings of the transparent substrate 130 and the block layer 120. The detection element 140 outputs a signal indicating the intensity of the received light. For example, the detection element 140 detects light corresponding to an arbitrary color channel and outputs a signal indicating the intensity of the corresponding color. The color channel includes, for example, a red channel, a green channel, and a blue channel as channels indicating colors corresponding to a part of the visible region. Each detection element 140 detects light corresponding to one color channel of the red channel, the green channel, and the blue channel. However, the wavelength that can be detected by the detection element 140 is not limited to this, and the detection element 140 can also detect infrared rays or ultraviolet rays depending on the design.

検出エレメント140の集合はセンサアレイと示し、例えば、センサアレイは、平面アレイパターン(例えば、格子パターンなど)に沿って配置された複数の検出エレメントを含む。センサアレイは、赤色を検出する検出エレメント140、緑色を検出する検出エレメント140、及び青色を検出する検出エレメント140を含んでもよく、センサアレイは3つの色を区別して検出される。   The set of detection elements 140 is referred to as a sensor array. For example, the sensor array includes a plurality of detection elements arranged along a planar array pattern (eg, a lattice pattern). The sensor array may include a detection element 140 that detects red, a detection element 140 that detects green, and a detection element 140 that detects blue. The sensor array is detected by distinguishing three colors.

スペーサ150は、ブロックレイヤ120と検出エレメント140との間の間隔を保持する。例えば、スペーサ150は、ブロックレイヤ120及び検出エレメント140を支持する。図1において、スペーサ150がセンサアレイの外郭境界に沿って配置されるものと示され、スペーサ150は、ブロックレイヤ120の外郭境界を支持する。   The spacer 150 maintains a distance between the block layer 120 and the detection element 140. For example, the spacer 150 supports the block layer 120 and the detection element 140. In FIG. 1, the spacer 150 is shown as being disposed along the outer boundary of the sensor array, and the spacer 150 supports the outer boundary of the block layer 120.

カメラチップ190は、センサアレイが具現されるチップを示す。カメラチップ190は、例えば、ウェハーレベルに具現されてもよい。   The camera chip 190 is a chip on which a sensor array is implemented. The camera chip 190 may be embodied at a wafer level, for example.

一実施形態によれば、レンズエレメント110、ブロックレイヤ120、透明基板130、検出エレメント140、スペーサ150、及びカメラチップ190は、集積工程を介して結合される。   According to one embodiment, the lens element 110, the block layer 120, the transparent substrate 130, the detection element 140, the spacer 150, and the camera chip 190 are combined through an integration process.

図2は、一実施形態に係るブロックレイヤ及びレンズエレメントを示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a block layer and a lens element according to an embodiment.

ブロックレイヤ220は、吸収層221及び透明層222を含む。ブロックレイヤ220は、外部から受信された光を吸収層221及び透明層222に形成された開口部229を介して通過させる。例えば、ブロックレイヤ220は、開口部229を介して外部から受信された光をレンズエレメント210に提供する。   The block layer 220 includes an absorption layer 221 and a transparent layer 222. The block layer 220 allows light received from the outside to pass through the opening 229 formed in the absorption layer 221 and the transparent layer 222. For example, the block layer 220 provides the lens element 210 with light received from the outside through the opening 229.

吸収層221は、光を吸収するレイヤとして、例えば、光吸収層に示してもよい。吸収層221は、光を吸収するブラックマトリックス物質を含む。ブラックマトリックス物質は、例えば、Black SU−8を含む。ただし、吸収層221の材質はこれに限定されず、吸収層221は、光を吸収するネガ型フォトレジスト(negative photoresist)を含んでもよい。吸収層221は、レンズエレメント210の配置に応じて、吸収層221でレンズエレメント210に対応する地点を中心にする円形の領域に形成された絞りを含む。吸収層221は、平面アレイパターンに対して整列して形成された絞りを含む。   The absorption layer 221 may be shown as a light absorption layer, for example, as a layer that absorbs light. The absorption layer 221 includes a black matrix material that absorbs light. The black matrix material includes, for example, Black SU-8. However, the material of the absorption layer 221 is not limited to this, and the absorption layer 221 may include a negative photoresist that absorbs light. The absorption layer 221 includes a stop formed in a circular region centered on a point corresponding to the lens element 210 in the absorption layer 221 according to the arrangement of the lens element 210. The absorption layer 221 includes a stop formed in alignment with the planar array pattern.

透明層222は、光を通過させるレイヤを示す。透明層222は、光を通過させる透明ポリマーを含む。透明ポリマーは、例えば、SU−8を含んでもよい。ただし、透明層222の材質はこれに限定されず、透明層222は光を通過させるネガ型フォトレジストを含んでもよい。更なる例として、透明層222は、予め定められた波長帯域の光を透過させ得る。例えば、透明層222は、可視光線帯域の光のみを透過させてもよい。   The transparent layer 222 indicates a layer that transmits light. The transparent layer 222 includes a transparent polymer that transmits light. The transparent polymer may include, for example, SU-8. However, the material of the transparent layer 222 is not limited to this, and the transparent layer 222 may include a negative photoresist that transmits light. As a further example, the transparent layer 222 may transmit light in a predetermined wavelength band. For example, the transparent layer 222 may transmit only light in the visible light band.

ブロックレイヤ220は、吸収層221及び透明層222が交番に配置された構造によって開口部229を形成する。ブロックレイヤ220でレンズエレメント210が配置される一面の反対面に対応するレイヤは、吸収層221である。ただし、吸収層221の配置はこれに限定されず、吸収層221は、レンズエレメント210が配置される一面と同じ面に配置されてもよい。   The block layer 220 forms the opening 229 with a structure in which the absorption layer 221 and the transparent layer 222 are alternately arranged. The layer corresponding to the opposite surface of the block layer 220 on which the lens element 210 is disposed is the absorption layer 221. However, the arrangement of the absorption layer 221 is not limited to this, and the absorption layer 221 may be arranged on the same surface as the surface on which the lens element 210 is arranged.

吸収層221には格子パターンに沿って円形絞りが形成される。例えば、ブロックレイヤ220が複数の吸収層を含んでいる場合、複数の吸収層の絞りは開口部229を形成する。開口部229は、ブロックレイヤ220で光を通過させる部分を示す。開口部229は、ブロックレイヤ220でレンズエレメント210の配置に対して整列するように形成される。開口部229は、下記の図3を参照して説明する。   A circular diaphragm is formed in the absorption layer 221 along the lattice pattern. For example, when the block layer 220 includes a plurality of absorption layers, the apertures of the plurality of absorption layers form the openings 229. The opening 229 indicates a portion through which light passes through the block layer 220. The opening 229 is formed to align with the arrangement of the lens element 210 in the block layer 220. The opening 229 will be described with reference to FIG.

レンズエレメント210は、外部から受信された光を検出エレメントに伝達する。例えば、レンズエレメント210は、ブロックレイヤ220の下部に配置され、開口部229から提供された光を通過させる。レンズエレメント210は、レンズエレメント210の一面に突出した部分を有し、突出した部分が検出エレメントに向かい合うよう配置される。例えば、レンズエレメント210は、開口部229から提供された光を、該当の開口部229に対応する検出エレメントに伝達する。ただし、上述した構造は単なる例示であって、これに限定されることはない。例えば、レンズエレメント210がブロックレイヤ220の下部に配置すると限定せず、レンズエレメント210は、ブロックレイヤ220の上部に配置されたり、上部及び下部の両方に配置されたりしてもよい。また、レンズエレメント210の突出した部分が検出エレメントに向かい合っている代わりに、平たい部分が検出エレメントに向かい合うように配置されてもよい。レンズエレメント210は、一面に突出した部分の代わりに凹んだ部分を有してもよい。   The lens element 210 transmits light received from the outside to the detection element. For example, the lens element 210 is disposed below the block layer 220 and allows light provided from the opening 229 to pass therethrough. The lens element 210 has a protruding portion on one surface of the lens element 210, and the protruding portion is arranged to face the detection element. For example, the lens element 210 transmits light provided from the opening 229 to the detection element corresponding to the corresponding opening 229. However, the above-described structure is merely an example, and the present invention is not limited to this. For example, the lens element 210 is not limited to be disposed below the block layer 220, and the lens element 210 may be disposed above the block layer 220 or may be disposed both above and below the block layer 220. Further, instead of the protruding portion of the lens element 210 facing the detection element, the flat portion may be arranged to face the detection element. The lens element 210 may have a recessed portion instead of a portion protruding on one surface.

一実施形態に係るブロックレイヤ220に形成されたパターン(例えば、ホールパターン)は、ブロックレイヤ220で任意の開口部229を通過した光を該当の開口部229に対応する検出エレメントに伝達し、該当の光が他の検出エレメントに向かうことを防止する。したがって、上述したホールパターンを有するブロックレイヤ220は、光学クロストークを低減し得る。また、ホールパターンの直径及びブロックレイヤ220の高さなどに応じて、イメージセンサの広視野角が設計され得る。   The pattern (for example, hole pattern) formed on the block layer 220 according to an embodiment transmits light that has passed through an arbitrary opening 229 in the block layer 220 to a detection element corresponding to the corresponding opening 229, and Is prevented from going to other detection elements. Therefore, the block layer 220 having the hole pattern described above can reduce optical crosstalk. Further, the wide viewing angle of the image sensor can be designed according to the diameter of the hole pattern, the height of the block layer 220, and the like.

図3は、一実施形態に係るブロックレイヤ及びレンズエレメントの断面を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a cross section of a block layer and a lens element according to an embodiment.

一実施形態に係るイメージセンサは、開口部329が形成されたブロックレイヤ320及びブロックレイヤ320の下部に配置されたレンズエレメント310を含む。図3に示すように、ブロックレイヤ320は、吸収層321及び透明層322が交番に積層された構造である。個々の吸収層321が円形絞りを含むことができ、円形絞りは、透明層322と同じ材質で満たされてもよい。   The image sensor according to an embodiment includes a block layer 320 in which an opening 329 is formed and a lens element 310 disposed under the block layer 320. As shown in FIG. 3, the block layer 320 has a structure in which an absorption layer 321 and a transparent layer 322 are alternately stacked. Each absorbing layer 321 may include a circular aperture, which may be filled with the same material as the transparent layer 322.

吸収層321で絞りが形成された領域は光を通過させ、絞りが形成されていない残りの領域は光を吸収する。任意の吸収層321の絞りを通過した光は、次の透明層322を通過する。次の透明層322を通過した光は、次の吸収層の絞りを通過する。したがって、複数の吸収層それぞれの絞りが、外部から受信された光を通過させる、円柱形態の開口部329を形成する。   The region where the diaphragm is formed in the absorption layer 321 transmits light, and the remaining region where the diaphragm is not formed absorbs light. The light that has passed through the diaphragm of the arbitrary absorption layer 321 passes through the next transparent layer 322. The light that has passed through the next transparent layer 322 passes through the stop of the next absorption layer. Therefore, the apertures of each of the plurality of absorption layers form a cylindrical opening 329 that allows light received from the outside to pass therethrough.

開口部329を通過した光は、レンズエレメント310に提供される。レンズエレメント310は、開口部329を通過した光を集光し、検出エレメントに伝達し得る。   The light that has passed through the opening 329 is provided to the lens element 310. The lens element 310 can collect the light that has passed through the opening 329 and transmit it to the detection element.

図4は、一実施形態に係るイメージセンサが有する視野角を説明する図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating the viewing angle of the image sensor according to the embodiment.

ブロックレイヤ420は、予め定められた視野角に基づいて決定された高さ(height)Hを有する。例えば、イメージセンサの視野角は、外部から受信された光が検出エレメントに到達できる、透明基板430に対する最大入射角θを示す。透明基板430に入射した光は、透明基板430及び透明層422の屈折率に応じて屈折される。例えば、図4において、光が透明基板430に対してθの角度で入射した状況を仮定する。ブロックレイヤ420で吸収層421が光を吸収するため、開口部によって光がブロックレイヤ420を通過可能な最大角度θが決定される。例えば、外部から受信された光がブロックレイヤ420を通過可能な最大角度θは、ブロックレイヤ420に形成された開口部の直径及び開口部の高さに応じて決定される。開口部の高さは、ブロックレイヤ420の高さHに対応する。 The block layer 420 has a height H determined based on a predetermined viewing angle. For example, the viewing angle of the image sensor indicates the maximum incident angle θ 1 with respect to the transparent substrate 430 at which light received from the outside can reach the detection element. The light incident on the transparent substrate 430 is refracted according to the refractive indexes of the transparent substrate 430 and the transparent layer 422. For example, in FIG. 4, it is assumed that light is incident on the transparent substrate 430 at an angle θ 1 . The absorption layer 421 at block layer 420 absorbs light, the light by opening up the angle theta 2 which can pass through the block layer 420 is determined. For example, the maximum angle θ 2 at which light received from the outside can pass through the block layer 420 is determined according to the diameter of the opening formed in the block layer 420 and the height of the opening. The height of the opening corresponds to the height H of the block layer 420.

例えば、イメージセンサで、ブロックレイヤ420の高さH、θ、及びθの関係は下記の表1のように示すことができる。 For example, in the image sensor, the relationship between the height H, θ 2 , and θ 1 of the block layer 420 can be shown as in Table 1 below.

例えば、表1によれば、ブロックレイヤ420の高さHが110μmであるとき、イメージセンサの視野角は約70°に示される。   For example, according to Table 1, when the height H of the block layer 420 is 110 μm, the viewing angle of the image sensor is about 70 °.

ただし、ブロックレイヤ420の構成は上述したように限定されない。ブロックレイヤ420は、予め定められた視野角に基づいて決定された個数(number)の吸収層421が積層される。例えば、予め定められた視野角に基づいてブロックレイヤ420の高さが決定され、ブロックレイヤ420の高さ及び吸収層421間の間隔により積層される吸収層421の個数が決定される。吸収層421間の間隔は、透明層422の厚さに対応する。   However, the configuration of the block layer 420 is not limited as described above. The block layer 420 includes a number of absorption layers 421 determined based on a predetermined viewing angle. For example, the height of the block layer 420 is determined based on a predetermined viewing angle, and the number of absorption layers 421 to be stacked is determined by the height of the block layer 420 and the interval between the absorption layers 421. The interval between the absorption layers 421 corresponds to the thickness of the transparent layer 422.

図5は、一実施形態に係るブロックレイヤの開口部によって決定される視野角について説明する図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating the viewing angle determined by the opening of the block layer according to an embodiment.

吸収層521は、レンズエレメント510に対応する地点を中心にして形成された第1直径D1の絞りを含む。ブロックレイヤ520は、第1直径D1と異なる第2直径D2の絞りが形成された異なる吸収層522をさらに含む。更なる吸収層523は、第2直径D2と異なる第3直径D3の絞りを含む。第1直径D1、第2直径D2、及び第3直径D3は、次第に増加したり減少したりする値を有する。例えば、ブロックレイヤ520は、ブロックレイヤ520の一面から他の一面まで開口部529の直径が次第に変わる構造である。ブロックレイヤ520で吸収層の個数は、説明されたものに限定されることはない。   The absorption layer 521 includes a stop having a first diameter D1 formed around a point corresponding to the lens element 510. The block layer 520 further includes a different absorbing layer 522 formed with a diaphragm having a second diameter D2 different from the first diameter D1. The further absorbent layer 523 includes a stop with a third diameter D3 different from the second diameter D2. The first diameter D1, the second diameter D2, and the third diameter D3 have values that gradually increase or decrease. For example, the block layer 520 has a structure in which the diameter of the opening 529 gradually changes from one surface of the block layer 520 to the other surface. The number of absorption layers in the block layer 520 is not limited to that described.

図4では、開口部529の直径が一定であることを例示しているが、図5は、開口部529の直径が増加する例示を示す。図5では、レンズエレメント510に近い吸収層から遠い吸収層まで、各吸収層に形成される絞りの直径が次第に増加する。開口部529の直径が次第に増加すれば、開口部529によって光がブロックレイヤ520を通過可能な最大角度θが増加する。ここで、開口部529の直径が増加する程度は、透明基板530及び透明層の屈折率及び所望する視野角θ(以下、予め定められた視野角)に基づいて決定される。予め定められた視野角θで透明基板530に入射した光が屈折された後、該当の光がブロックレイヤ520に入射する角度に応じて、開口部529の直径が増加する程度が決定される。開口部529の直径が増加する程度は、ブロックレイヤ520を通過可能な最大角度θに対応する。したがって、ブロックレイヤ520に含まれた複数の吸収層のそれぞれに形成される円形絞りは、透明基板530及び透明層の屈折率と予め定められた視野角θとに基づいて決定された直径を有する。 FIG. 4 illustrates that the diameter of the opening 529 is constant, but FIG. 5 illustrates an example in which the diameter of the opening 529 increases. In FIG. 5, the diameter of the diaphragm formed in each absorption layer gradually increases from the absorption layer close to the lens element 510 to the absorption layer far from the lens element 510. As the diameter of the opening 529 gradually increases, the maximum angle θ 2 at which light can pass through the block layer 520 is increased by the opening 529. Here, the degree to which the diameter of the opening 529 increases is determined based on the refractive indexes of the transparent substrate 530 and the transparent layer and a desired viewing angle θ 1 (hereinafter, a predetermined viewing angle). After the light incident on the transparent substrate 530 is refracted at a predetermined viewing angle θ 1 , the degree to which the diameter of the opening 529 increases is determined according to the angle at which the corresponding light enters the block layer 520. . The degree to which the diameter of the opening 529 increases corresponds to the maximum angle θ 2 that can pass through the block layer 520. Accordingly, the circular diaphragm formed in each of the plurality of absorption layers included in the block layer 520 has a diameter determined based on the refractive indexes of the transparent substrate 530 and the transparent layer and a predetermined viewing angle θ 1. Have.

また、ブロックレイヤ520は、検出エレメント540からレンズエレメント510の焦点距離だけ離隔される。例えば、ブロックレイヤ520は、図5に示すように、レンズエレメント510を基準として検出エレメント540の反対側に配置される。ただし、ブロックレイヤ520の配置はこれに限定されず、ブロックレイヤ520は、レンズエレメント510を基準として検出エレメント540と同じ側に配置され得る。   Further, the block layer 520 is separated from the detection element 540 by the focal length of the lens element 510. For example, the block layer 520 is disposed on the opposite side of the detection element 540 with respect to the lens element 510 as shown in FIG. However, the arrangement of the block layer 520 is not limited to this, and the block layer 520 can be arranged on the same side as the detection element 540 with the lens element 510 as a reference.

例えば、ブロックレイヤ520は、予め定められた光量に基づいて決定された開口部直径を有し、予め定められた光量に基づいて決定された焦点距離だけ検出エレメント540から離隔される。   For example, the block layer 520 has an opening diameter determined based on a predetermined amount of light, and is separated from the detection element 540 by a focal length determined based on the predetermined amount of light.

図5では、開口部529の直径が次第に増加することを例示しているが、以下の図6では反対の例示を説明する。   FIG. 5 illustrates that the diameter of the opening 529 gradually increases, but FIG. 6 below illustrates an opposite example.

図6は、他の一実施形態に係るブロックレイヤの開口部によって決定される視野角を説明する図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating the viewing angle determined by the opening of the block layer according to another embodiment.

ブロックレイヤ620は、レンズエレメント610を基準にして第1直径D1の絞りを含む第1吸収層621、第2直径D2の絞りを含む第2吸収層622、及び第3直径の絞りを含む第3吸収層623を含む。第1直径D1、第2直径D2、及び第3直径D3は次第に減少する。例えば、ブロックレイヤ620は、ブロックレイヤ620の一面から他の一面まで開口部629の直径が次第に減少する構造である。開口部629の直径が次第に減少する構造によって、イメージセンサは遠くにある物体をより円満に観察することができる。   The block layer 620 is based on the lens element 610, and includes a first absorption layer 621 including a stop having a first diameter D1, a second absorption layer 622 including a stop having a second diameter D2, and a third including a stop having a third diameter. An absorption layer 623 is included. The first diameter D1, the second diameter D2, and the third diameter D3 gradually decrease. For example, the block layer 620 has a structure in which the diameter of the opening 629 gradually decreases from one surface of the block layer 620 to the other surface. Due to the structure in which the diameter of the opening 629 gradually decreases, the image sensor can observe a distant object more fully.

図7は、一実施形態に係るイメージセンサの製造方法を説明するフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart illustrating a method for manufacturing an image sensor according to an embodiment.

一実施形態によれば、イメージセンサは、透明基板からブロックレイヤ、レンズエレメント、及び検出エレメントの順に積層される。   According to one embodiment, the image sensor is stacked in the order of a transparent substrate, a block layer, a lens element, and a detection element.

まず、ステップS710において、透明基板が提供される。上述したように透明基板は、ガラスウェハーであってもよいが、これに限定されることはない。   First, in step S710, a transparent substrate is provided. As described above, the transparent substrate may be a glass wafer, but is not limited thereto.

そして、ステップS720において、吸収層及び透明層を含むブロックレイヤが提供される。例えば、ブロックレイヤは、透明基板上に提供される。上述したように吸収層及び透明層が交番に積層され、このようなブロックレイヤの形成は下記の図8を参照して説明する。   In step S720, a block layer including an absorption layer and a transparent layer is provided. For example, the block layer is provided on a transparent substrate. As described above, the absorption layer and the transparent layer are alternately laminated, and the formation of such a block layer will be described with reference to FIG.

次に、ステップS730において、ブロックレイヤに開口部が形成されたパターンに応じてレンズエレメントが提供される。例えば、レンズエレメントは、ブロックレイヤ上に提供される。以下、図9を参照してレンズエレメントとしてマイクロレンズアレイを提供する方法について説明する。   Next, in step S730, a lens element is provided according to a pattern in which an opening is formed in the block layer. For example, the lens element is provided on the block layer. Hereinafter, a method of providing a microlens array as a lens element will be described with reference to FIG.

図8は、一実施形態に係るブロックレイヤの提供方法を説明する図である。   FIG. 8 is a diagram for explaining a block layer providing method according to an embodiment.

まず、ステップS821において、透明基板上に吸収層が提供される。例えば、吸収層として黒色ポリマー(例えば、Black SU−8)がコーティングされる。   First, in step S821, an absorption layer is provided on a transparent substrate. For example, a black polymer (for example, Black SU-8) is coated as an absorption layer.

そして、ステップS822において、マスクが吸収層上に配置される。マスクは、吸収層上に平面アレイパターンで配置される。例えば、円形マスクが格子パターンに沿って配置される。吸収層上に配置されたマスクを介して紫外線が照射される。吸収層でマスクを除いた部分が紫外線に露出される。吸収層は、ネガ型フォトレジストから構成されてもよい。フォトレジストは、様々なプロセスで用いられる感光性素材を示し、表面上にパターニングされたコーティングを形成する。   In step S822, a mask is disposed on the absorption layer. The mask is arranged in a planar array pattern on the absorbing layer. For example, a circular mask is arranged along the lattice pattern. Ultraviolet rays are irradiated through a mask disposed on the absorption layer. The portion of the absorption layer excluding the mask is exposed to ultraviolet rays. The absorption layer may be composed of a negative photoresist. Photoresist represents a photosensitive material used in various processes and forms a patterned coating on the surface.

次に、ステップS823において、紫外線露出によってパターニングされた吸収層が現像液によって現像される。現像液と呼ばれる溶剤が表面に塗布される。ネガ型フォトレジストで紫外線に露出された部分は、現像液に対して不溶性である。ネガ型フォトレジストで露出されていない部分は、フォトレジスト現像液によって溶解される。したがって、図8に示すように、吸収層でマスク形態に対応する部分が溶解して除去される。   Next, in step S823, the absorption layer patterned by ultraviolet exposure is developed with a developer. A solvent called a developer is applied to the surface. The portion of the negative photoresist exposed to ultraviolet light is insoluble in the developer. The portion not exposed by the negative photoresist is dissolved by the photoresist developer. Therefore, as shown in FIG. 8, the portion corresponding to the mask form in the absorption layer is dissolved and removed.

そして、ステップS824において、パターンが形成された吸収層上に透明層がコーティングされる。パターニングされた吸収層上にコーティングされた透明層にブロックレイヤは紫外線に露出される。透明層もネガ型フォトレジストから構成されてもよく、紫外線に露出された部分は、現像液に対して不溶性である。マスクなしに紫外線に露出されたため、コーティングされた透明層の全体が固定され得る。   In step S824, a transparent layer is coated on the absorption layer on which the pattern is formed. The block layer is exposed to ultraviolet light on the transparent layer coated on the patterned absorption layer. The transparent layer may also be composed of a negative photoresist, and the portion exposed to ultraviolet light is insoluble in the developer. Due to the exposure to UV light without a mask, the entire coated transparent layer can be fixed.

次に、ステップS825において、親水処理(Hydrophile process)が透明層に対して適用される。親水処理によって、透明層及び吸収層間の結合力が増加する。親水処理は、例えば、酸素プラズマ処理であり得る。   Next, in step S825, a hydrophilic process is applied to the transparent layer. By the hydrophilic treatment, the bonding strength between the transparent layer and the absorbing layer is increased. The hydrophilic treatment can be, for example, an oxygen plasma treatment.

そして、ステップS826において、上述したステップS821〜S825が繰り返されることにより、複数のレイヤ(例えば、N個のレイヤ)が積層される。ここで、Nは2以上の整数である。吸収層及び透明層が交番に積層される。上述したステップS821〜S825が繰り返される間、吸収層のそれぞれに形成されるパターン間にアライメントが保持される。したがって、個々の吸収層に形成された絞りの集合は開口部に対応する。   In step S826, a plurality of layers (for example, N layers) are stacked by repeating steps S821 to S825 described above. Here, N is an integer of 2 or more. Absorbing layers and transparent layers are alternately laminated. While steps S821 to S825 described above are repeated, alignment is maintained between the patterns formed on each of the absorption layers. Therefore, a set of stops formed in each absorption layer corresponds to the opening.

図9は、一実施形態に係るレンズエレメントの提供方法を説明する図である。   FIG. 9 is a diagram for explaining a lens element providing method according to an embodiment.

まず、ステップS931において、ブロックレイヤ上に熱可塑性ポリマーが提供される。熱可塑性ポリマーは、レンズを製造するための透明な材質として、熱によって変形可能な材質を示す。例えば、熱可塑性ポリマーはAZ9260を示してもよい。   First, in step S931, a thermoplastic polymer is provided on the block layer. The thermoplastic polymer indicates a material that can be deformed by heat as a transparent material for manufacturing a lens. For example, the thermoplastic polymer may exhibit AZ9260.

そして、ステップS932において、吸収層に形成された平面アレイパターンに対して整列されたパターンのマスクが熱可塑性ポリマー上に配置される。熱可塑性ポリマー上にマスクを配置して、熱可塑性ポリマーは紫外線に露出される。   Then, in step S932, a mask having a pattern aligned with the planar array pattern formed on the absorbing layer is disposed on the thermoplastic polymer. With the mask placed on the thermoplastic polymer, the thermoplastic polymer is exposed to ultraviolet light.

次に、ステップS933において、紫外線露出によってパターニングされた熱可塑性ポリマーが現像液によって現像される。熱可塑性ポリマーは、ポジ型フォトレジストであってもよく、ポジ型フォトレジストで露出された部分はフォトレジスト現像液によって溶解される。ポジ型フォトレジストで露出されていない部分は現象液に不溶性である。したがって、図9に示すように、コーティングされた熱可塑性ポリマーのうち、マスク形態に対応する部分が紫外線露出の後に保持される。マスクが円形マスクである場合、熱可塑性ポリマーは、平面アレイパターンに沿って円柱形態に保持される。   Next, in step S933, the thermoplastic polymer patterned by ultraviolet exposure is developed with a developer. The thermoplastic polymer may be a positive photoresist, and a portion exposed by the positive photoresist is dissolved by a photoresist developer. The portion not exposed by the positive photoresist is insoluble in the phenomenon solution. Accordingly, as shown in FIG. 9, the portion of the coated thermoplastic polymer corresponding to the mask form is retained after UV exposure. If the mask is a circular mask, the thermoplastic polymer is held in a cylindrical form along the planar array pattern.

そして、ステップS934において、熱可塑性ポリマーがパターニングされた構造物の上に疎水性コーティング901(例えば、Fluorocarbon nanofilm coating)が適用される。疎水性コーティング901によって熱可塑性ポリマーの凝集力が増加する。   Then, in step S934, a hydrophobic coating 901 (eg, Fluorocarbon nanofilm coating) is applied over the structure patterned with the thermoplastic polymer. The hydrophobic coating 901 increases the cohesive strength of the thermoplastic polymer.

次に、ステップS935において、熱リフロー工程を介してマイクロレンズアレイの形状が製造される。上述したステップS934で適用された疎水性コーティング901により熱可塑性ポリマーの凝集力が増加するため、熱可塑性ポリマーは球状に凝集される。   Next, in step S935, the shape of the microlens array is manufactured through a thermal reflow process. Since the cohesive force of the thermoplastic polymer is increased by the hydrophobic coating 901 applied in step S934 described above, the thermoplastic polymer is aggregated spherically.

ただし、一実施形態に係るイメージセンサの製造は上述した図7〜図9に限定されず、設計に応じて変更され得る。また、図7〜図9を参照して説明した製造工程の各ステップの順は上述したものに限定されず、一部の工程が省略されたり、追加されたりしてもよい。   However, manufacture of the image sensor which concerns on one Embodiment is not limited to FIG. 7-9 mentioned above, It can change according to a design. Moreover, the order of each step of the manufacturing process described with reference to FIGS. 7 to 9 is not limited to that described above, and some processes may be omitted or added.

図10は、一実施形態に係るレンズエレメントがブロックレイヤの一面に集積された構造が走査電子顕微鏡によって撮影されたイメージを示す。図10は、走査電子顕微鏡によって撮影されたレンズエレメントを示す。図10に示すように、レンズエレメントは、ブロックレイヤの下部に格子パターンに沿って球形に一定に形成される。   FIG. 10 shows an image of a structure in which lens elements according to an embodiment are integrated on one surface of a block layer, taken by a scanning electron microscope. FIG. 10 shows a lens element taken by a scanning electron microscope. As shown in FIG. 10, the lens element is formed in a spherical shape along the lattice pattern below the block layer.

図11は、一実施形態に係るレンズエレメントがブロックレイヤの一面に集積された構造が光学顕微鏡によって撮影されたイメージを示す。図11は、光学顕微鏡によって撮影されたレンズエレメントを示す。図11に示すように、レンズエレメントの焦点が均一に形成され、白点に示されている。   FIG. 11 shows an image of a structure in which lens elements according to an embodiment are integrated on one surface of a block layer, taken by an optical microscope. FIG. 11 shows a lens element photographed by an optical microscope. As shown in FIG. 11, the focal points of the lens elements are uniformly formed and are indicated by white dots.

図12は、一実施形態に係るブロックレイヤに含まれる吸収層の数による光の透過率を示す図である。図12は、ブロックレイヤに含まれる吸収層の個数が増加するほど、ブロックレイヤを通過する光の透過度が減少する結果を示す。例えば、4.5μmの吸収層がコーティングされた場合、1つのレイヤでは約40〜50%の光が透過する。2つのレイヤでは約10%の光が透過する。4つのレイヤでは可視光領域の光がほとんど透過しない。   FIG. 12 is a diagram illustrating the light transmittance according to the number of absorption layers included in the block layer according to the embodiment. FIG. 12 shows a result that the transmittance of light passing through the block layer decreases as the number of absorption layers included in the block layer increases. For example, when a 4.5 μm absorption layer is coated, about 40 to 50% of light is transmitted in one layer. Approximately 10% of the light is transmitted through the two layers. The four layers hardly transmit light in the visible light region.

図13は、一実施形態に係るイメージセンサの上面及びの側面が共焦点レーザー走査顕微鏡によって撮影されたイメージを示す。図13は、レンズアレイのない構造1310、ブロックレイヤのない構造1320、及びレンズアレイ及びブロックレイヤを有する構造1330に対して撮影されたイメージをそれぞれ示す。   FIG. 13 shows an image obtained by photographing a top surface and a side surface of an image sensor according to an embodiment with a confocal laser scanning microscope. FIG. 13 shows images taken for a structure 1310 without a lens array, a structure 1320 without a block layer, and a structure 1330 having a lens array and a block layer, respectively.

共焦点レーザー走査顕微鏡によって撮影されたレンズアレイのない構造1310では、光の経路がフォーカシングされない形状を示す。共焦点レーザー走査顕微鏡によって撮影されたブロックレイヤのない構造1320では、光が遮断されない形状を示す。   A structure 1310 without a lens array photographed by a confocal laser scanning microscope shows a shape in which the light path is not focused. A structure 1320 without a block layer photographed by a confocal laser scanning microscope shows a shape in which light is not blocked.

一実施形態に係るイメージセンサは、レンズアレイ及びブロックレイヤを有する構造1330として、光の経路がフォーカスされながらも、開口部を除いた残りの部分で光が遮断される形状を示す。   The image sensor according to the embodiment has a structure 1330 having a lens array and a block layer, and has a shape in which light is blocked in the remaining portion except the opening while the light path is focused.

図14は、一実施形態に係るイメージセンサの強度プロフィールを示す図である。図14は、図13に示す各構造に対する強度プロフィールを比較した結果を示す。一実施形態に係るイメージセンサは、ブロックレイヤのない構造に比べて光を約60%程度有効に遮断できる。また、焦点面においても、一実施形態に係るイメージセンサは均一な光量を示す。均一な光量は、レンズが均一に製造されていることを示す。   FIG. 14 is a diagram illustrating an intensity profile of an image sensor according to an embodiment. FIG. 14 shows the result of comparing the intensity profiles for each structure shown in FIG. The image sensor according to one embodiment can effectively block light by about 60% compared to a structure without a block layer. Also in the focal plane, the image sensor according to the embodiment shows a uniform amount of light. A uniform amount of light indicates that the lens is manufactured uniformly.

図15は、一実施形態に係るイメージセンサを介して撮影されたイメージを示す。   FIG. 15 shows an image taken through an image sensor according to an embodiment.

イメージセンサが上段のオリジナルイメージを撮影した結果は、下段のイメージのように示されている。一実施形態に係るイメージセンサは、ブロックレイヤを介してクロストークが防止されながら鮮明な複数の分割映像を取得できる。   The result of the image sensor shooting the original image on the upper row is shown as the lower image. The image sensor according to an embodiment can acquire a plurality of clear divided images while preventing crosstalk through the block layer.

図16は、一実施形態に係るイメージセンサの視野角が測定された結果を示す。   FIG. 16 shows a result of measuring the viewing angle of the image sensor according to the embodiment.

一実施形態に係るイメージセンサが対象オブジェクトイメージを撮影したとき、イメージセンサによって撮影されたイメージにオブジェクトが充満しているように観測される距離、及び対象オブジェクトイメージの長さからイメージセンサの視野角が測定される。図16に示されたイメージセンサの視野角は約70°に示される。   When the image sensor according to an embodiment captures a target object image, the viewing angle of the image sensor is calculated from the distance observed as if the object is filled with the image captured by the image sensor and the length of the target object image. Is measured. The viewing angle of the image sensor shown in FIG. 16 is about 70 °.

図17及び図18は、一実施形態に係るブロックレイヤがMTF(modulation transfer function、変調伝達関数)に及ぼす影響を説明する図である。   FIGS. 17 and 18 are diagrams for explaining the influence of a block layer according to an embodiment on an MTF (Modulation Transfer Function).

図17は、ブロックレイヤのない構造1710に対するMTF測定イメージ及びブロックレイヤを有する構造1720に対するMTF測定イメージを示す。ブロックレイヤのない構造1710に対するMTF測定イメージは、シャープネスクォリティーは低いが、ブロックレイヤを有する構造1720は、高いシャープネスを示す。図18に示すように、ブロックレイヤを有する構造のイメージセンサに対してMTFが測定可能である。   FIG. 17 shows an MTF measurement image for structure 1710 without a block layer and an MTF measurement image for structure 1720 with a block layer. The MTF measurement image for the structure 1710 without the block layer has a low sharpness quality, whereas the structure 1720 with the block layer shows a high sharpness. As shown in FIG. 18, MTF can be measured for an image sensor having a block layer structure.

一実施形態に係るイメージセンサは、モバイル用デジタルカメラなどの超薄型カメラ応用製品に搭載される。また、イメージセンサは、内視鏡カメラ、ドローンなどの超小型光学映像装備に適用される。   An image sensor according to an embodiment is mounted on an ultra-thin camera application product such as a mobile digital camera. The image sensor is applied to ultra-small optical image equipment such as an endoscope camera and a drone.

一実施形態に係るイメージセンサは、光学クロストークを防止するための吸収層がレンズエレメントを基準にして検出エレメントの反対側に配置され、レンズエレメントと検出エレメントとの間の空いた空間はスペーサによって保持される。したがって、一実施形態に係るイメージセンサは薄く具現される。   In an image sensor according to an embodiment, an absorption layer for preventing optical crosstalk is disposed on the opposite side of the detection element with respect to the lens element, and a vacant space between the lens element and the detection element is formed by a spacer. Retained. Accordingly, the image sensor according to the embodiment is thinly implemented.

一実施形態に係るイメージセンサは、吸収層と透明層を含むブロックレイヤを介して光学クロストークを低減し、製造時に視野角が調整される。   An image sensor according to an embodiment reduces optical crosstalk through a block layer including an absorption layer and a transparent layer, and the viewing angle is adjusted during manufacturing.

一実施形態に係るイメージセンサでブロックレイヤの下面にレンズエレメントが配置されてもよい。レンズエレメントの上面にブロックレイヤが配置されるため、光学クロストークが低減され得る。また、イメージセンサでブロックレイヤの上面に透明基板が配置される。ブロックレイヤの上面に透明基板が配置されるため、受信される光が屈折されて視野角が効率よく拡大される可能性がある。透明層の厚さ、吸収層が積層される個数によってイメージセンサの視野角が調整され得る。また、個々の吸収層に形成される絞りの広さ又は直径の異なる吸収層と、異なる広さ又は直径を有するよう設計することで、イメージセンサの視野角が決定される。   A lens element may be disposed on the lower surface of the block layer in the image sensor according to an embodiment. Since the block layer is disposed on the upper surface of the lens element, optical crosstalk can be reduced. Further, a transparent substrate is arranged on the upper surface of the block layer by the image sensor. Since the transparent substrate is disposed on the upper surface of the block layer, the received light may be refracted and the viewing angle may be efficiently expanded. The viewing angle of the image sensor can be adjusted according to the thickness of the transparent layer and the number of absorption layers stacked. In addition, the viewing angle of the image sensor is determined by designing the absorption layers with different widths or diameters of the diaphragms formed in the individual absorption layers and having different widths or diameters.

一実施形態に係るイメージセンサは、半導体に集積されて超薄型カメラで使用される。また、積層された吸収層に形成された絞りの広さ及びレンズエレメントのf値(f number)の設計に応じて、イメージセンサにより受信される光量が調整され得る。   An image sensor according to an embodiment is integrated in a semiconductor and used in an ultra thin camera. Further, the amount of light received by the image sensor can be adjusted according to the size of the diaphragm formed in the laminated absorption layer and the design of the f value (f number) of the lens element.

一実施形態に係るイメージセンサを製造する方法は、紫外線パターニングが可能な材料を使用し、精密なイメージセンサを製造できる。また、イメージセンサを製造する方法は、超薄型のレンズを製造することができる。吸収層に形成される絞りの直径を個々の吸収層ごとに相違させ、光が入ってくる視野角を調整することができる。スペーサの高さ及びレンズエレメントの曲率による焦点距離も設計に応じて変更できる。   The method for manufacturing an image sensor according to an embodiment can manufacture a precise image sensor using a material capable of ultraviolet patterning. Further, the method for manufacturing the image sensor can manufacture an ultra-thin lens. The diameter of the diaphragm formed in the absorption layer can be made different for each absorption layer, and the viewing angle through which light enters can be adjusted. The focal length due to the height of the spacer and the curvature of the lens element can also be changed according to the design.

一実施形態に係るイメージセンサは、センサアレイに含まれた個々の検出エレメントに光を提供するブロックレイヤ及びレンズエレメントの設計を介して個々の検出エレメントに対する視野角が調整される。イメージセンサは、複数の検出エレメントを用いて複数の分割映像を取得できる。イメージセンサは、上述したブロックレイヤなどの設計に応じる視野角の調整によって、調整された重畳度を有する分割映像を取得できる。イメージセンサは、高画質の超薄型カメラ用にMTFを改善したり、3次元カメラ用に3D深度情報を抽出したりすることができる。   In an image sensor according to an embodiment, a viewing angle with respect to each detection element is adjusted through a design of a block layer and a lens element that provide light to each detection element included in the sensor array. The image sensor can acquire a plurality of divided images using a plurality of detection elements. The image sensor can acquire a divided image having the adjusted degree of superimposition by adjusting the viewing angle according to the design of the block layer or the like described above. The image sensor can improve the MTF for a high-quality ultra-thin camera or extract 3D depth information for a three-dimensional camera.

上述した装置は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、又はハードウェア構成要素及びソフトウェア構成要素の組み合せで具現される。例えば、本実施形態で説明した装置及び構成要素は、例えば、プロセッサ、コントローラ、ALU(arithmetic logic unit)、デジタル信号プロセッサ(digital signal processor)、マイクロコンピュータ、FPA(field programmable array)、PLU(programmable logic unit)、マイクロプロセッサー、又は命令(instruction)を実行して応答する異なる装置のように、1つ以上の汎用コンピュータ又は特殊目的コンピュータを用いて具現される。処理装置は、オペレーティングシステム(OS)及びオペレーティングシステム上で実行される1つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行する。また、処理装置は、ソフトウェアの実行に応答してデータをアクセス、格納、操作、処理、及び生成する。理解の便宜のために、処理装置は1つが使用されるものとして説明する場合もあるが、当技術分野で通常の知識を有する者は、処理装置が複数の処理要素(processing element)及び/又は複数類型の処理要素を含むことが把握する。例えば、処理装置は、複数のプロセッサ又は1つのプロセッサ及び1つのコントローラを含む。また、並列プロセッサ(parallel processor)のような、他の処理構成も可能である。   The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, or a combination of hardware and software components. For example, the apparatus and components described in this embodiment include, for example, a processor, a controller, an ALU (arithmetic logic unit), a digital signal processor (digital signal processor), a microcomputer, an FPA (field programmable array), and a PLU (programmable logarithm). It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as units, microprocessors, or different devices that execute and respond to instructions. The processing device executes an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device also accesses, stores, manipulates, processes, and generates data in response to software execution. For convenience of understanding, one processing device may be described as being used, but those having ordinary skill in the art may recognize that a processing device may have multiple processing elements and / or It is understood that multiple types of processing elements are included. For example, the processing device includes a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

ソフトウェアはコンピュータプログラム、コード、命令、又はそのうちの一つ以上の組合せを含み、希望の通りに動作するよう処理装置を構成したり、独立的又は結合的に処理装置に命令したりすることができる。ソフトウェア及び/又はデータは、処理装置によって解釈されたり処理装置に命令又はデータを提供したりするために、いずれかの類型の機械、構成要素、物理的装置、仮想装置、コンピュータ格納媒体又は装置、又は送信される信号波に永久的又は一時的に具体化することができる。ソフトウェアはネットワークに連結されたコンピュータシステム上に分散され、分散した方法で格納されたり実行されたりし得る。ソフトウェア及びデータは一つ以上のコンピュータで読出し可能な記録媒体に格納され得る。   Software includes computer programs, code, instructions, or a combination of one or more of them, and can configure a processor to operate as desired, or can instruct a processor independently or in combination . Software and / or data may be interpreted by the processing device or provide instructions or data to the processing device, any type of machine, component, physical device, virtual device, computer storage medium or device, Alternatively, it can be embodied permanently or temporarily in the transmitted signal wave. Software is distributed over computer systems coupled to a network and may be stored and executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

本実施形態による方法は、様々なコンピュータ手段を介して実施されるプログラム命令の形態で具現され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組み合せて含む。記録媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー(登録商標)ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、CD−ROM、DVDのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、及びROM、RAM、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含む。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行される高級言語コードを含む。ハードウェア装置は、本発明に示す動作を実行するために1つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成してもよく、その逆も同様である。   The method according to the present embodiment is embodied in the form of program instructions executed via various computer means and recorded on a computer-readable recording medium. The recording medium includes program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The recording medium and the program instructions may be specially designed and configured for the purpose of the present invention, and may be known and usable by those skilled in the art having computer software technology. . Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy (registered trademark) disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-opticals such as floppy disks. Media and hardware devices specially configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language code generated by a compiler but also high-level language code executed by a computer using an interpreter or the like. A hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations illustrated in the present invention, and vice versa.

上述したように実施形態を限定された図面によって説明したが、当技術分野で通常の知識を有する者であれば、上記の説明に基づいて様々な技術的な修正及び変形を適用することができる。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順で実行されてもよいし、及び/又は説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法と異なる形態で結合又は組み合わせられてもよいし、他の構成要素又は均等物によって置き換え又は置換されたとしても適切な結果を達成することができる。   Although the embodiments have been described with reference to the limited drawings as described above, various technical modifications and variations can be applied based on the above description as long as the person has ordinary knowledge in the art. . For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described system, structure, apparatus, circuit, etc. may be combined or differently configured from the described method. Appropriate results can be achieved even if they are combined and replaced or replaced by other components or equivalents.

したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。   Therefore, the scope of the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but is defined by the claims and equivalents of the claims.

100:イメージセンサ
110:レンズエレメント
120:ブロックレイヤ
130:透明基板
140:検出エレメント
150:スペーサ
190:カメラチップ
100: Image sensor 110: Lens element 120: Block layer 130: Transparent substrate 140: Detection element 150: Spacer 190: Camera chip

Claims (32)

イメージセンサにおいて、
吸収層及び透明層を含み、外部から受信された光を前記吸収層及び前記透明層に形成された開口部を介して通過させるブロックレイヤと、
前記光を検出エレメントに伝達するレンズエレメントと、
を含むイメージセンサ。
In the image sensor,
A block layer including an absorption layer and a transparent layer, and allowing light received from the outside to pass through an opening formed in the absorption layer and the transparent layer;
A lens element that transmits the light to the detection element;
Including image sensor.
前記検出エレメントは、前記レンズエレメントから離隔され、前記開口部及び前記レンズエレメントを通過した光を受信する、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, wherein the detection element is separated from the lens element and receives light that has passed through the opening and the lens element. 前記レンズエレメントは、前記光を屈折させて前記検出エレメント上に焦点を形成する、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, wherein the lens element refracts the light to form a focal point on the detection element. 前記ブロックレイヤは、前記検出エレメントから前記レンズエレメントの焦点距離だけ離隔される、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, wherein the block layer is separated from the detection element by a focal length of the lens element. 前記イメージセンサは、光を通過させる透明基板をさらに含む、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, further comprising a transparent substrate that allows light to pass through. 前記開口部は、前記ブロックレイヤで前記レンズエレメントの配置に対して整列されるように形成される、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, wherein the opening is formed to be aligned with respect to the arrangement of the lens elements in the block layer. 前記イメージセンサは、前記ブロックレイヤと前記検出エレメントとの間の間隔を保持するスペーサをさらに含む、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, further comprising a spacer that maintains a distance between the block layer and the detection element. 前記ブロックレイヤで前記吸収層及び前記透明層が交番に配置される、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, wherein the absorption layer and the transparent layer are alternately arranged in the block layer. 前記吸収層は、前記レンズエレメントに対応する地点を中心にする円形領域に形成された絞りを含む、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, wherein the absorption layer includes a diaphragm formed in a circular region centered on a point corresponding to the lens element. 前記吸収層は、前記レンズエレメントに対応する地点を中心にして形成された第1直径の絞りを含み、
前記ブロックレイヤは、前記第1直径と異なる第2直径の絞りが形成された異なる吸収層をさらに含む、請求項1に記載のイメージセンサ。
The absorbing layer includes a first diameter stop formed around a point corresponding to the lens element;
The image sensor according to claim 1, wherein the block layer further includes a different absorption layer in which a diaphragm having a second diameter different from the first diameter is formed.
前記ブロックレイヤは、前記ブロックレイヤの一面から他の一面まで前記開口部の直径が次第に変わる、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, wherein the diameter of the opening gradually changes from one surface of the block layer to another surface of the block layer. 前記透明層は、予め定められた波長帯域の光を透過させる、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, wherein the transparent layer transmits light in a predetermined wavelength band. 前記ブロックレイヤは、予め定められた視野角に基づいて決定された高さを有する、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, wherein the block layer has a height determined based on a predetermined viewing angle. 前記ブロックレイヤは、予め定められた視野角(FOV)に基づいて決定された個数の吸収層が積層される、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, wherein the block layer includes a number of absorption layers determined based on a predetermined viewing angle (FOV). 前記開口部の直径は予め定められた光量に基づき、
前記ブロックレイヤは、前記予め定められた光量に基づいて決定された焦点距離だけ前記検出エレメントから離隔される、請求項1に記載のイメージセンサ。
The diameter of the opening is based on a predetermined amount of light,
The image sensor according to claim 1, wherein the block layer is separated from the detection element by a focal length determined based on the predetermined light amount.
前記透明層は、光を通過させる透明ポリマーを含む、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, wherein the transparent layer includes a transparent polymer that transmits light. 前記吸収層は、光を吸収するブラックマトリックス物質を含む、請求項1に記載のイメージセンサ。   The image sensor according to claim 1, wherein the absorption layer includes a black matrix material that absorbs light. 前記ブロックレイヤは複数の吸収層を含み、
前記複数の吸収層のそれぞれに形成される円形絞りは、前記ブロックレイヤ上に配置された透明基板及び前記透明層の屈折率と予め定められた視野角とに基づいて決定された直径を有する、請求項1に記載のイメージセンサ。
The block layer includes a plurality of absorption layers,
The circular diaphragm formed in each of the plurality of absorption layers has a diameter determined based on a transparent substrate disposed on the block layer and a refractive index of the transparent layer and a predetermined viewing angle. The image sensor according to claim 1.
前記レンズエレメント及び前記検出エレメントは、平面アレイパターンに配置され、
前記吸収層は、前記平面アレイパターンに対して整列して形成された絞りを含む、請求項1に記載のイメージセンサ。
The lens element and the detection element are arranged in a planar array pattern,
The image sensor according to claim 1, wherein the absorption layer includes a diaphragm formed in alignment with the planar array pattern.
前記透明基板は、前記ブロックレイヤの第1側に配置され、
前記レンズエレメントは、前記第1側の反対側である前記ブロックレイヤの第2側に配置される、請求項5に記載のイメージセンサ。
The transparent substrate is disposed on a first side of the block layer;
The image sensor according to claim 5, wherein the lens element is disposed on a second side of the block layer that is opposite to the first side.
イメージセンサの製造方法において、
透明基板を提供するステップと、
吸収層及び透明層を含むブロックレイヤを提供するステップと、
前記ブロックレイヤに開口部が形成されたパターンに応じてレンズエレメントを提供するステップと、
を含むイメージセンサの製造方法。
In the manufacturing method of the image sensor,
Providing a transparent substrate;
Providing a block layer including an absorbent layer and a transparent layer;
Providing a lens element according to a pattern in which an opening is formed in the block layer;
Of manufacturing an image sensor.
イメージセンサ製造方法において、
透明基板上に透明層及び吸収層を含むブロックレイヤを配置するステップと、
前記ブロックレイヤに形成された開口部のパターンに対応するレンズエレメントを提供するステップと、
を含む、イメージセンサ製造方法。
In the image sensor manufacturing method,
Disposing a block layer including a transparent layer and an absorption layer on a transparent substrate;
Providing a lens element corresponding to a pattern of openings formed in the block layer;
An image sensor manufacturing method comprising:
前記ブロックレイヤを配置するステップは、
不透明ポリマーで前記透明基板をコーティングするステップと、
前記不透明ポリマーの複数の部分上に前記パターンからなるマスクを配置するステップと、
前記マスクのパターンに応じて露出された前記不透明ポリマーに紫外線を照射するステップと、
前記マスクでカバーされた前記不透明ポリマーの前記複数の部分を除去するステップと、
残りの不透明ポリマー間及び前記残りの不透明ポリマー上にネガ型フォトレジストを含む透明層をコーティングするステップと、
前記透明層を紫外線に露出させるステップと、
を含む、請求項22に記載のイメージセンサ製造方法。
The step of arranging the block layer includes:
Coating the transparent substrate with an opaque polymer;
Disposing a mask comprising the pattern on a plurality of portions of the opaque polymer;
Irradiating the opaque polymer exposed according to the pattern of the mask with ultraviolet rays;
Removing the portions of the opaque polymer covered by the mask;
Coating a transparent layer comprising a negative photoresist between and on the remaining opaque polymer;
Exposing the transparent layer to ultraviolet light;
The image sensor manufacturing method according to claim 22, comprising:
親水処理を行うことによって前記残りの不透明ポリマーと前記透明層との間の結合を強めるステップをさらに含む、請求項23に記載のイメージセンサ製造方法。   The image sensor manufacturing method according to claim 23, further comprising a step of strengthening a bond between the remaining opaque polymer and the transparent layer by performing a hydrophilic treatment. 前記マスクは、格子パターンからなる円形マスクを含む、請求項23に記載のイメージセンサ製造方法。   The image sensor manufacturing method according to claim 23, wherein the mask includes a circular mask made of a lattice pattern. 前記吸収層は、ネガ型フォトレジストを含む、請求項23に記載のイメージセンサ製造方法。   The image sensor manufacturing method according to claim 23, wherein the absorption layer includes a negative photoresist. 前記レンズエレメントを提供するステップは、
前記ブロックレイヤ上にポジ型フォトレジストを含む熱可塑性ポリマーレイヤをコーティングするステップと、
前記熱可塑性ポリマーレイヤの複数の部分上に前記パターンからなるマスクを配置するステップと、
前記マスクの前記パターンに応じて前記熱可塑性ポリマーレイヤを紫外線に露出させるステップと、
紫外線に露出された前記熱可塑性ポリマーレイヤの部分を現像液によって溶解させて、前記熱可塑性ポリマーレイヤをパターニングするステップと、
前記パターニングされた熱可塑性ポリマーレイヤに疎水性コーティングを適用するステップと、
前記疎水性コーティングされた熱可塑性ポリマーレイヤを加熱して球形レンズを形成するステップと、
を含む、請求項22に記載のイメージセンサ製造方法。
Providing the lens element comprises:
Coating a thermoplastic polymer layer comprising a positive photoresist on the block layer;
Disposing a mask comprising the pattern on a plurality of portions of the thermoplastic polymer layer;
Exposing the thermoplastic polymer layer to ultraviolet light in accordance with the pattern of the mask;
Dissolving a portion of the thermoplastic polymer layer exposed to ultraviolet light with a developer to pattern the thermoplastic polymer layer;
Applying a hydrophobic coating to the patterned thermoplastic polymer layer;
Heating the hydrophobically coated thermoplastic polymer layer to form a spherical lens;
The image sensor manufacturing method according to claim 22, comprising:
前記熱可塑性ポリマーレイヤは、熱によって変形可能な透明素材を含む、請求項27に記載のイメージセンサ製造方法。   The image sensor manufacturing method according to claim 27, wherein the thermoplastic polymer layer includes a transparent material that is deformable by heat. イメージセンサにおいて、
交番に共にスタックされる吸収層及び透明層を含むブロックレイヤと、
レンズエレメントに光を伝達するため前記透明層及び前記吸収層に形成される開口部と、
前記レンズエレメントから離隔され、前記レンズエレメントから光を受信するように構成される検出エレメントと、
を含むイメージセンサ。
In the image sensor,
A block layer including an absorbent layer and a transparent layer stacked together in alternating;
An opening formed in the transparent layer and the absorbing layer to transmit light to the lens element;
A detection element spaced from the lens element and configured to receive light from the lens element;
Including image sensor.
前記開口部の直径は、前記ブロックレイヤの両面間で次第に変化する、請求項29に記載のイメージセンサ。   30. The image sensor according to claim 29, wherein a diameter of the opening gradually changes between both surfaces of the block layer. 前記開口部は、前記吸収層のそれぞれで円形絞りを含み、
前記円形絞りの直径は、視野角と前記ブロックレイヤ上に配置された透明基板及び前記透明層の屈折率とに基づく、請求項29に記載のイメージセンサ。
The opening includes a circular aperture in each of the absorbing layers;
30. The image sensor according to claim 29, wherein the diameter of the circular aperture is based on a viewing angle, a transparent substrate disposed on the block layer, and a refractive index of the transparent layer.
前記検出エレメント及び前記ブロックレイヤの外郭境界に位置するスペーサをさらに含み、
前記スペーサは、前記ブロックレイヤ及び前記検出エレメントの間に前記レンズエレメントの焦点距離と実質的に同じ間隔を保持するように構成される、請求項29に記載のイメージセンサ。
A spacer located at an outer boundary of the detection element and the block layer;
30. The image sensor of claim 29, wherein the spacer is configured to maintain substantially the same spacing as the focal length of the lens element between the block layer and the detection element.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11030724B2 (en) 2018-09-13 2021-06-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for restoring image
KR102429987B1 (en) * 2020-01-06 2022-08-05 엘아이지넥스원 주식회사 Micro lens array and Image sensor module including the same and Manufacturing method thereof
KR102457628B1 (en) * 2020-08-20 2022-10-24 한국과학기술원 Lens structure and manufacturing method thereof
CN117497551B (en) * 2023-12-25 2024-04-30 合肥晶合集成电路股份有限公司 Image sensor and method for manufacturing the same

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0645569A (en) * 1992-05-22 1994-02-18 Matsushita Electron Corp Solid-state image pick-up device and its manufacturing method
JP2002368235A (en) * 2001-03-21 2002-12-20 Canon Inc Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2009524263A (en) * 2006-01-23 2009-06-25 フラウンホッファー−ゲゼルシャフト・ツァー・フォデラング・デル・アンゲワンテン・フォーシュング・エー.ファウ. Image detection system and method of manufacturing the same
JP2010118397A (en) * 2008-11-11 2010-05-27 Oki Semiconductor Co Ltd Camera module and process of manufacturing the same
WO2014042178A1 (en) * 2012-09-11 2014-03-20 コニカミノルタ株式会社 Lens array, lens array laminate, and imaging device
JP2015173474A (en) * 2015-04-30 2015-10-01 セイコーエプソン株式会社 Imaging apparatus
JP2018046040A (en) * 2016-09-12 2018-03-22 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state image pickup device, manufacturing method thereof, and electronic apparatus

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5514888A (en) * 1992-05-22 1996-05-07 Matsushita Electronics Corp. On-chip screen type solid state image sensor and manufacturing method thereof
US7829965B2 (en) * 2005-05-18 2010-11-09 International Business Machines Corporation Touching microlens structure for a pixel sensor and method of fabrication
KR100649031B1 (en) * 2005-06-27 2006-11-27 동부일렉트로닉스 주식회사 Method for manufacturing of cmos image sensor
JP5147226B2 (en) * 2006-12-15 2013-02-20 株式会社日立製作所 Solid-state image sensor, photodetector, and authentication device using the same
JP5076679B2 (en) * 2007-06-28 2012-11-21 ソニー株式会社 Solid-state imaging device and camera module
KR100896876B1 (en) * 2007-11-16 2009-05-12 주식회사 동부하이텍 Image sensor and method for manufacturing thereof
KR100982270B1 (en) * 2008-08-08 2010-09-15 삼성전기주식회사 Camera module of method for manufacuturing the same
JP6055270B2 (en) * 2012-10-26 2016-12-27 キヤノン株式会社 Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and camera

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0645569A (en) * 1992-05-22 1994-02-18 Matsushita Electron Corp Solid-state image pick-up device and its manufacturing method
JP2002368235A (en) * 2001-03-21 2002-12-20 Canon Inc Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2009524263A (en) * 2006-01-23 2009-06-25 フラウンホッファー−ゲゼルシャフト・ツァー・フォデラング・デル・アンゲワンテン・フォーシュング・エー.ファウ. Image detection system and method of manufacturing the same
JP2010118397A (en) * 2008-11-11 2010-05-27 Oki Semiconductor Co Ltd Camera module and process of manufacturing the same
WO2014042178A1 (en) * 2012-09-11 2014-03-20 コニカミノルタ株式会社 Lens array, lens array laminate, and imaging device
JP2015173474A (en) * 2015-04-30 2015-10-01 セイコーエプソン株式会社 Imaging apparatus
JP2018046040A (en) * 2016-09-12 2018-03-22 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state image pickup device, manufacturing method thereof, and electronic apparatus

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