JP2022091662A - イメージセンサ - Google Patents

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Abstract

【課題】イメージセンサの遮光構造の配置を提供する。【解決手段】イメージセンサは、オートフォーカスセンサユニットのグループおよびオートフォーカスセンサユニットのグループに隣接し、そのグループを囲む隣接センサユニットを含む。隣接センサユニットのそれぞれは、オートフォーカスセンサユニットのグループに近い第１の辺と、オートフォーカスセンサユニットのグループから離れた第２の辺とを有する。イメージセンサは、更に、オートフォーカスセンサユニットのグループと隣接センサユニットとの間に配置された第１の遮光構造および第１の遮光構造から横方向に延び、１つ以上の隣接センサユニットの第１の辺および第２の辺の少なくとも１つに配置された第１の追加の遮光構造を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、イメージセンサに関するものであり、特に、イメージセンサの遮光構造の配置に関するものである。
相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサ（ＣＩＳとしても知られている）などのイメージセンサは、デジタル静止画スチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの様々な撮像装置で広く用いられている。イメージセンサの光感知部は、周囲の色の変化を検出することができ、信号電荷は、光感知部で受光される光量に応じて生成されることができる。また、光感知部で生成された信号電荷が伝送されて増幅されることにより、画像信号が得られる。
産業需要に基づき、画素サイズは縮小され続けてきた。高レベルのパフォーマンスを維持するために、位相差オートフォーカス（ＰＤＡＦ）画素の１つのグループが従来の画素に統合されることができる。このＰＤＡＦ画素のグループによって受光された光は、カラーフィルタを介して集光し、底部の感知部に集められ、装置の画像焦点が検出されることができる。画素サイズが縮小されたイメージセンサは、精度にわずかなオフセットが発生する可能性があり、装置の全体的な性能に大きな影響を与える可能性がある。従って、これらの、および関連する問題は、イメージセンサの設計および製造を通じて解決する必要がある。
イメージセンサの遮光構造の配置を提供する。
一実施形態では、イメージセンサは、オートフォーカスセンサユニットのグループを含む。隣接センサユニットは、オートフォーカスセンサユニットのグループに隣接し、そのグループを囲み、隣接センサユニットのそれぞれは、オートフォーカスセンサユニットのグループに近い第１の辺と、オートフォーカスセンサユニットのグループから離れた第２の辺とを有する。イメージセンサは、オートフォーカスセンサユニットのグループと隣接センサユニットとの間に配置された第１の遮光構造；第１の遮光構造から横方向に延び、１つ以上の隣接センサユニットの第１の辺および第２の辺の少なくとも１つに配置された第１の追加の遮光構造をさらに含む。
もう１つの実施形態では、イメージセンサは、オートフォーカスセンサユニットのグループを含む。隣接センサユニットは、オートフォーカスセンサユニットのグループに隣接し、そのグループを囲み、隣接センサユニットのそれぞれは、オートフォーカスセンサユニットのグループに近い第１の辺と、オートフォーカスセンサユニットのグループから離れた第２の辺とを有する。イメージセンサは、オートフォーカスセンサユニットのグループと隣接センサユニットとの間に配置された第１の遮光構造を含み、第１の遮光構造は、隣接センサユニットの第１の辺および第２の辺の少なくとも１つに複数の第１の拡大部分を含み、第１の拡大部分は、オートフォーカスセンサユニットのグループの中心点を中心に対称的に配置される。
本発明は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明及び例を読むことで、より完全に理解することができる。図面は、業界の標準的な慣行に従って、様々な特徴が縮尺通りに描かれていない。実際、様々な特徴の寸法は、明確に説明できるようにするために、任意に拡大または縮小されることがある。
図１は、本開示のいくつかの実施形態による、様々なセンサユニットを含むイメージセンサの上面図である。 図２Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、図１に示されたイメージセンサの断面図である。 図２Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、図１に示されたイメージセンサの断面図である。 図２Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、図１に示されたイメージセンサの断面図である。 図３Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図３Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図３Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図３Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図３Ｅは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図４Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図４Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図５Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図５Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図５Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図６Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図６Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図６Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。 図６Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による、カラーフィルタユニットおよびマイクロレンズを製造する前に図示されたイメージセンサの上面図である。
次の開示では、異なる特徴を実施するために、多くの異なる実施の形態または実施例を提供する。本開示を簡潔に説明するために、複数の要素および複数の配列の特定の実施形態が以下に述べられる。これらはもちろん単に例示するためであり、それに限定するという意図はない。例えば、下記の開示において、第１の特徴が第２の特徴の上に形成されるということは、第１と第２の特徴が直接接触して形成される複数の実施形態を含むことができ、且つ第１と第２の特徴が直接接触しないように、付加的な特徴が第１と第２の特徴間に形成される複数の実施形態を含むこともできる。
追加のステップが、例示された方法の前、間、または後に実施されてもよく、例示された方法のその他の実施形態では、いくつかのステップが置き換えられるか、または省略されてもよい。
さらに、(以下の詳細な説明において)、「下の方」、「下方」、「下部」、「上」、「上方」、「上部」およびこれらに類する語のような、空間的に相対的な用語は、図において１つの要素または特徴と、別の要素と特徴との関係を記述するための説明を簡潔にするために用いられる。空間的に相対的な用語は、図に記載された方向に加えて、使用または操作する装置の異なる方向を包含することを意図している。装置は、他に方向づけされてもよく（９０度回転、または他の方向に）、ここで用いられる空間的に相対的な記述は、同様にそれに応じて解釈され得る。
本開示では、「約」、「およそ」、および「実質的に」という用語は、一般的に、所定値の＋／－２０％を意味し、より一般的に、所定値の＋／－１０％を意味し、より一般的に、所定値の＋／－５％を意味し、より一般的に、所定値の＋／－３％を意味し、より一般的に、所定値の＋／－２％を意味し、より一般的に、所定値の＋／－１％を意味し、さらにより一般的に、所定値の＋／－０．５％を意味する。本開示の所定値は、近似値である。即ち、「約」、「およそ」、および「実質的に」という用語の具体的な説明がないとき、所定値は、「約」、「およそ」、および「実質的に」の意味を含む。
特に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈における意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されない。
本開示は、以下の実施形態において同じ構成要素の符号または文字を繰り返し用いる可能性がある。繰り返し用いる目的は、簡易化した、明確な説明を提供するためのもので、説明される様々な実施形態および／または構成の関係を限定するものではない。
遮光構造は、従来、各センサユニット（または画素）を他のセンサユニットから分離するため、カラーフィルタは、隣接するセンサユニットの影響を受けることなく、入射光を各センサユニットの所望の色に変換する。しかしながら、オートフォーカスセンサユニットのグループ（位相差オートフォーカス（ＰＤＡＦ）画素とも呼ばれる）を追加すると、同じ寸法のマイクロレンズが連続的に配置される従来のイメージセンサのサイクリング効果(cycling effect)が損なわれる可能性がある。したがって、光がイメージセンサ面の法線方向に入射しないとき（例えば、イメージセンサ面に対して傾斜した角度で入射したとき）、遮蔽効果が生じる可能性があり、オートフォーカスセンサユニットのグループに隣接する１つのセンサユニットが、オートフォーカスセンサユニットのグループに隣接する別のセンサユニットよりも少ない光を受ける可能性がある。その結果、装置間のセンサユニットが均一な感度を有しなくなる。本開示は、遮光構造を配置する革新的な方法を提供して上述の問題を解決する。本開示の遮光構造は、過剰な光をブロックすることができ、それにより、イメージセンサ間の感度の均一性を高めることができる。
図１は、本開示のいくつかの実施形態による、様々なセンサユニットを含むイメージセンサの上面図である。いくつかの実施形態では、イメージセンサは、実際には数百万のセンサユニットを含むことができる。本開示は、実際のイメージセンサの一部を表示しており、これは３つのグループに分けられることができる。中心には、４つのセンサユニットが１つのオートフォーカスセンサユニットのグループ１０４を構成している。本開示のいくつかの実施形態によれば、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４は２×２に配置されているが、本開示はそれに限定されない。いくつかの実施形態では、オートフォーカスセンサユニット１０４は、ｍ×ｎ個の光電変換素子に対応することができ、ここでのｍおよびｎは、同じまたは異なってもよい正の整数であるが、本開示はそれらに限定されない。オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４全体に配置されたマイクロレンズは１つだけであることに留意されたい。これは、そのマイクロレンズがその他のセンサユニットのそれらとは異なる寸法（底部面積、高さ、および／または曲率半径など）を有することを意味する。本開示のいくつかの実施形態によれば、光がこのグループ内の各オートフォーカスセンサユニットによって均一に受光されたとき、イメージセンサは焦点が合うことになる。しかしながら、各オートフォーカスセンサユニットが受光した光が不均一な場合、イメージセンサの焦点が合わなくなる。従って、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４は、装置全体の画像フォーカスを検出し、追跡することができる。
図１に示すように、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に直接隣接し、それを囲むセンサユニットは、隣接センサユニット１０６である。明確にするために、隣接センサユニット１０６は、隣接センサユニット１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１６０ｅ、１０６ｆ、１０６ｇ、１０６ｈ、１０６ｉ、１０６ｊ、１０６ｋ、および１０６ｌにさらに分けられる。最後に、周囲のセンサユニットは、周囲センサユニット１０８である。本開示のいくつかの実施形態によれば、隣接センサユニット１０６は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に対する軸方向に基づいてさらに分類されることができる。例えば、隣接センサユニット１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｈ、および１０６ｉは、ｘ軸ユニットであり、隣接センサユニット１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｋ、および１０６ｌは、ｙ軸ユニットであり、隣接センサユニット１０６ａ、１０６ｄ、１０６ｇ、および１０６ｊは対角ユニットである。本開示のいくつかの実施形態によれば、全ての隣接センサユニット１０６および周囲センサユニット１０８上のマイクロレンズは、同じ寸法を有する。
図２Ａ～図２Ｃは、図１に示されたイメージセンサの断面図であり、断面図は、図１の線Ａ－Ａ’を含む垂直面より得られる。図２Ａ～図２Ｃは、それぞれイメージセンサ１０、２０、および３０を示している。イメージセンサ１０、２０、および３０の違いについては、後述する。図２Ａに示すように、いくつかの実施形態では、イメージセンサ１０は、上記のように、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４、隣接センサユニット１０６、および周囲センサユニット１０８を含む。オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４、隣接センサユニット１０６、および周囲センサユニット１０８のそれぞれは、複数の感知部Ｐ、カラーフィルタユニット１０２、およびマイクロレンズ（第１のマイクロレンズ１１６および第２のマイクロレンズ１１８など）を含む。複数の感知部Ｐは、基板１００に埋め込まれてもよい。いくつかの実施形態では、基板１００は、イメージセンサ１０の全てのユニットによって共有される単一の構造であってもよい。
いくつかの実施形態では、基板１００は、例えば、ウェハまたはチップであり得るが、本開示は、それらに限定されない。いくつかの実施形態では、基板１００は、半導体基板、例えばシリコン基板であってもよい。さらに、いくつかの実施形態では、半導体基板は、ゲルマニウムを含む元素半導体、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ素化インジウム（ＩｎＡｓ）、および／またはアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）を含む化合物半導体、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金、リン化ガリウム砒素（ＧａＡｓＰ）合金、リン化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＡｓ）合金、リン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）合金、リン化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＡｓ）合金、リン化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＰ）合金、および／またはリン化ガリウムインジウム砒素（ＧａＩｎＡｓＰ）合金、或いはそれらの組み合わせを含む合金半導体であってもよい。いくつかの実施形態では、基板１０２は、シリコン基板または有機光電変換層などの光電変換基板であってもよい。
もう１つの実施形態では、基板１００は、半導体オンインシュレータ（ＳＯＩ）基板であってもよい。半導体オンインシュレータ基板は、ベースプレート、ベースプレート上に配置された埋め込み酸化物層、および埋め込み酸化物層上に配置された半導体層を含み得る。さらに、基板１００は、Ｎ型またはＰ型の導電型であってもよい。
いくつかの実施形態では、基板１００は、様々な分離素子（図示せず）を含んで活性領域を規定し、基板１００内または基板上の活性領域要素を電気的に分離する。いくつかの実施形態では、分離素子は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）素子、シリコン局所酸化（ＬＯＣＯＳ）素子、またはその他の好適な分離素子、またはその組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、分離素子の形成は、例えば、基板１００上に絶縁層を形成し、絶縁層および基板１００を選択的にエッチングして、基板１００内にトレンチを形成し、トレンチ内に豊富な窒素含有（例えば、酸窒化ケイ素）ライナーを成長させ、次いで絶縁材料（例えば、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、または酸窒化ケイ素）を堆積プロセスでトレンチ内に充填し、次いで、アニーリングプロセスをトレンチ内の絶縁材料に行い、基板１００上に平坦化プロセスを行って過剰な絶縁材料を除去し、トレンチ内の絶縁材料が基板１００の上面と同一平面になるようにする。
いくつかの実施形態では、基板１００は、例えば、イオン注入および／または拡散プロセスによって形成された様々なＰ型ドープ領域および／またはＮ型ドープ領域（図示せず）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、トランジスタ、フォトダイオードなどが、分離素子によって規定された活性領域に形成されてもよい。
上述のように、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４、隣接センサユニット１０６、および周囲センサユニット１０８のそれぞれは、基板１００内に埋め込まれた複数の感知部Ｐ上に配置されたカラーフィルタユニット１０２を含む。本開示のいくつかの実施形態によれば、隣接センサユニット１０６は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に垂直方向および横方向に隣接していてもよく、周囲センサユニット１０８は、隣接センサユニット１０６に垂直方向および横方向に隣接していてもよい。いくつかの実施形態では、カラーフィルタユニット１０２の高さは、約０．３μｍから２．０μｍの間であることができる。いくつかの実施形態では、カラーフィルタユニット１０２は、各センサユニットの要件に応じて、赤、緑、青、白、または赤外線に着色されることができ、フォトダイオードなどの下方の感知部Ｐのそれぞれは、受信した光信号を、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４、隣接センサユニット１０６、および周囲センサユニット１０８のそれぞれの電気信号に変換することができる。
図２Ａに示すように、イメージセンサ１０は、基板１００上に配置された遮光構造１１０を含む。図３Ａ～図３Ｅ、図４Ａ～図４Ｃ、図５Ａ～図５Ｄ、および図６Ａ～図６Ｄ（後述する）に示すように、遮光構造１１０は、上面から見て単一グリッド構造である。上面から見て、遮光構造１１０は、各オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４、各隣接センサユニット１０６、および各周囲センサユニット１０８を区画している。しかしながら、明確にするために、遮光構造１１０は、第１の遮光構造および第２の遮光構造（図では個別にラベル付けされていない）に分類される。本実施形態では、遮光構造１１０の第１の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４と隣接センサユニット１０６との間、および隣接センサユニット１０６と周囲センサユニット１０８との間に配置されている。いくつかの実施形態では、遮光構造１１０の第１の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４、隣接センサユニット１０６、および周囲センサユニット１０８の境界をまたがる。換言すれば、遮光構造１１０の第１の遮光構造は、任意の２つの隣接ユニット（例えば、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４と隣接センサユニット１０６、または隣接センサユニット１０６と周囲センサユニット１０８）によって共有されるように配置される。遮光構造１１０の配置は、カラーフィルタユニット１０２のうちの１つの下方にある複数の感知部Ｐのうちの１つが、受信した信号の精度に影響を及ぼす可能性がある異なる色の隣接するカラーフィルタユニット１０２からの追加の光を受光するのを防ぐことができる。本開示のいくつかの実施形態では、遮光構造１１０の高さは、約０．００５μｍから２．０００μｍの間であってもよい。いくつかの実施形態では、遮光構造１１０の材料は、不透明な金属（タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）など）、不透明な金属窒化物（窒化チタン（ＴｉＮ）など）、不透明な金属酸化物（酸化チタン（ＴｉＯ）など）、他の適切な材料、またはそれらの組み合わせを含むことができるが、本開示はそれらに限定されない。遮光構造１１０は、基板１００上に金属層を堆積し、次いでフォトリソグラフィおよびエッチングプロセスを用いて金属層をパターン化することによって形成されることができるが、本開示はそれに限定されない。
図２Ａに示すように、パーティショングリッド構造１１４は、遮光構造１１０の上に配置されている。いくつかの実施形態では、パーティショングリッド構造１１４の形状は、遮光構造１１０の形状に対応することができる。いくつかの実施形態では、パーティショングリッド構造１１４の中心線（図示せず）は、各オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４、各隣接センサユニット１０６、および各周囲センサユニット１０８の境界を規定することができる。いくつかの実施形態では、傾斜した入射光の受光に応じて、遮光構造１１０は、パーティショングリッド構造１１４の中心線から横方向に意図的に位置がずれていてもよい。同様に、続いて形成されるマイクロレンズの接合部分も、パーティショングリッド構造１１４の中心線から横方向に意図的に位置がずれていてもよい。従って、いくつかの実施形態では、遮光構造１１０は、パーティショングリッド構造１１４内に埋め込まれている。もう１つの実施形態では、遮光構造１１０は、パーティショングリッド構造１１４の境界を超えてもよい。しかしながら、本発明者は、意図的に位置合わせされない配置が、オートフォーカスセンサユニットのグループの構造によって引き起こされる遮蔽効果を十分に補償できない可能性があることを発見した。従って、本開示では、上述の問題を解決するために、後に説明する追加の遮光構造１１２が導入される。いくつかの実施形態では、パーティショングリッド構造１１４の高さは、イメージセンサ１０、２０、３０のそれぞれの設計要件に応じて、遮光構造１１０（第１の遮光構造および第２の遮光構造）の高さ以上であってもよい。本開示のいくつかの実施形態によれば、パーティショングリッド構造１１４は、カラーフィルタユニット１０２よりも低い屈折率を有することができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、パーティショングリッド構造１１４の屈折率は、約１．００から１．９９の間である。入射光がカラーフィルタ層１０２に入射したとき、パーティショングリッド構造１１４は、特定のカラーフィルタユニット１０２内の光線を分離して、光トラッピング機能として機能することができる。パーティショングリッド構造１１４の材料は、透明な誘電体材料を含んでもよい。
図２Ａに示すように、マイクロレンズは、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４、隣接センサユニット１０６、および周囲センサユニット１０８のカラーフィルタユニット１０２の上方に対応して配置されている。本開示のいくつかの実施形態では、前述のように、マイクロレンズは、第１のマイクロレンズ１１６および第２のマイクロレンズ１１８を含む。いくつかの実施形態では、各第１のマイクロレンズ１１６は、各オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に対応し、各第２のマイクロレンズ１１８は、各隣接センサユニット１０６および各周囲センサユニット１０８に対応する。いくつかの実施形態では、第１のマイクロレンズ１１６および第２のマイクロレンズ１１８は、カラーフィルタユニット１０２を介して、入射光を基板１００内の複数の感知部Ｐに集光させるように用いられる。いくつかの実施形態では、第１のマイクロレンズ１１６および第２のマイクロレンズ１１８の材料は、透明な材料であり得る。例えば、材料は、ガラス、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン、他の任意の適用可能な材料、またはそれらの組み合わせを含み得るが、本開示はそれらに限定されない。いくつかの実施形態では、第１のマイクロレンズ１１６および第２のマイクロレンズ１１８は、フォトレジストリフロー法、ホットエンボス法、任意の他の適用可能な方法、またはそれらの組み合わせによって形成され得る。いくつかの実施形態では、第１のマイクロレンズ１１６および第２のマイクロレンズ１１８を形成するステップは、スピンオンコーティングプロセス、リソグラフィプロセス、エッチングプロセス、任意の他の適用可能なプロセス、またはそれらの組み合わせを含み得るが、本開示はそれらに限定されない
上述のように、各第１のマイクロレンズ１１６は複数のセンサユニットをカバーし、各第２のマイクロレンズ１１８は単一のセンサユニットのみをカバーするため、第１のマイクロレンズ１１６は第２のマイクロレンズ１１８と異なる構造寸法を有する。例えば、第１のマイクロレンズ１１６の底部面積、高さ、および／または曲率半径は、第２のマイクロレンズ１１８の底部面積、高さ、および／または曲率半径と異なり得る。オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４を組み込む前に、イメージセンサの全表面は、サイクリング効果が生成され得る同じ寸法のマイクロレンズ（例えば、第２のマイクロレンズ１１８の寸法）のみを含む。サイクリング効果は、各センサユニットが、光の入射方向および／または角度に関係なく、均一な量の入射光を受光することができるようにする。オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４を統合することにより、イメージセンサ１０の感度が向上されることができ、焦点が合わせられた画像を検出して追跡することができる。しかしながら、第１のマイクロレンズ１１６の構造は、イメージセンサ１０のサイクリング効果を損ない、感度の均一性を低下させる可能性がある。
明確化および単純化のために、隣接センサユニット１０６のそれぞれは、第１の辺Ｓ１および第２の辺Ｓ２を含み得る。本開示のいくつかの実施形態によれば、第１の辺Ｓ１は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４と隣接センサユニット１０６との間のインターフェース（または境界）であり、第２の辺Ｓ２は、隣接センサユニット１０６と周囲センサユニット１０８との間のインターフェース（または境界）である。いくつかの実施形態では、第１の辺Ｓ１は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に近接（または隣接）し、第２の辺Ｓ２は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４から離れている（または反対側にある）。
本開示のいくつかの実施形態によれば、入射光が、例えば、右に向かって傾斜した角度で入射されたとき、オートフォーカスセンサユニットのグループの右側にある隣接センサユニット１０６は、直接照射されることができる。反対に、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の左側にある隣接センサユニット１０６は、例えば、その間に第１のマイクロレンズ１１６構造で間接的に照射されてもよい。図２Ａ～図２Ｃの実施形態では、光の入射方向に基づいて、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の右側にあり、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の前で入射光に直接面する、隣接センサユニット１０６は、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆとしてさらに見なしてもよく、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の左側にあり、水平方向でオートフォーカスセンサユニットのグループ１０４を介して光を受光する、隣接センサユニット１０６は、バックサイドセンサユニット１０６－Ｂとしてさらに見なしてもよい。上述のように、第１のマイクロレンズ１１６は、第２のマイクロレンズ１１８と異なる構造寸法を有していてもよく、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆおよびバックサイドセンサユニット１０６－Ｂより受光した光は、第１のマイクロレンズ１１６の構造に影響を受ける可能性がある。換言すれば、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆとバックサイドセンサユニット１０６－Ｂの受光量が異なるため、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆとバックサイドセンサユニット１０６－Ｂ間の受光の均一性が低下する可能性がある。
図２Ａに示すように、イメージセンサ１０の第１のマイクロレンズ１１６の高さは、隣接する第２のマイクロレンズ１１８の高さに実質的に等しい。実質的に同じ高さにおいて、第１のマイクロレンズ１１６は、より大きな底面積を有するため、第２のマイクロレンズ１１８よりも大きな曲率半径を有し得る。図２Ａに示すように、第１のマイクロレンズ１１６の両端は、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆの第２のマイクロレンズ１１８およびバックサイドセンサユニット１０６－Ｂの第２のマイクロレンズ１１８にそれぞれ隣接している。入射光がある角度で（右に傾いて）入射したとき、留意すべきことは第１のマイクロレンズ１１６の構造上の特徴により、第１のマイクロレンズ１１６とバックサイドセンサユニット１０６－Ｂ上の第２のマイクロレンズ１１８との隣接部分は、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆ上の第２のマイクロレンズ１１８と周囲センサユニット１０８上の隣接する第２のマイクロレンズ１１８の隣接部分よりも大きな表面積を提供して、光が照射される（第１のマイクロレンズ１１６と第２のマイクロレンズ１１８間のジョイントシームが、２つの隣接する第２のマイクロレンズ１１８間のジョイントシームよりも深いため）。従って、バックサイドセンサユニット１０６－Ｂによって受光された入射光１２０ｂは、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆによって受光された入射光１２０ｆよりも多くなることができる。
図２Ａに示すように、前述したように、受光の均一性の低下を克服するために、追加の遮光構造１１２が導入されている。しかしながら、明確にするために、追加の遮光構造１１２は、第１の追加の遮光構造および第２の追加の遮光構造に分類される（図では個別にラベル付けされていない）。追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆおよびバックサイドセンサユニット１０６－Ｂの第１の辺Ｓ１に配置され、遮光構造１１０の第１の遮光構造から、対応する隣接センサユニット１０６の第２の辺Ｓ２に向かって横方向に延びることができる。
本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２（第１の追加の遮光構造および第２の追加の遮光構造）は、遮光構造１１０（第１の遮光構造および第２の遮光構造）から拡大した部分として用いることができ、遮光構造１１０および追加の遮光構造１１２は、連続した構造となる。即ち、遮光構造１１０と追加の遮光構造１１２とが一体的に形成されている。いくつかの実施形態では、遮光構造１１０および追加の遮光構造１１２は、同じ材料を共有することができ、次いで、追加のコストをかけることなく、同じマスクを用いて、遮光構造１１０および追加の遮光構造１１２を同時に形成することができる。もう１つの実施形態では、追加の遮光構造１１２は、遮光構造１１０とは異なる材料を有することもでき、製造に異なるマスクが必要とされ得る。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２（第１の追加の遮光構造および第２の追加の遮光構造）は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。上述したように、実際のイメージセンサは、数百万のオートフォーカスセンサユニットのグループ１０４を含み得る。追加の遮光構造１１２の対称的な特徴は、装置表面の間においてより直観的なプロセス手順およびマスク設計を可能にする。図２Ａでは、バックサイドセンサユニット１０６－Ｂで受光した過剰な部分の光は、バックサイドセンサユニット１０６－Ｂの追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造によってブロックされることに留意されたい。従って、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆおよびバックサイドセンサユニット１０６－Ｂで受光される光量は、より均一になり得る。
図２Ｂに示すように、イメージセンサ２０の第１のマイクロレンズ１１６の高さは、隣接する第２のマイクロレンズ１１８よりも著しく高い。固定された曲率半径を用いるとき、より高い第１のマイクロレンズ１１６は、底部面積を増加させることができる。図２Ｂに示されるように、第１のマイクロレンズ１１６の両端は、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆ上の第２のマイクロレンズ１１８およびバックサイドセンサユニット１０６－Ｂ上の第２のマイクロレンズ１１８とそれぞれ重なる。第１のマイクロレンズ１１６の高さと底部の面積がより大きいことにより、留意すべきことはバックサイドセンサユニット１０６－Ｂ上の第１のマイクロレンズ１１６と第２のマイクロレンズ１１８の重なり部分は、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆ上の第２のマイクロレンズ１１８と周囲センサユニット１０８上の隣接する第２のマイクロレンズ１１８の隣接部分よりも小さい表面積を提供して、光が照射されることである。さらに、入射光１２０ｂの一部が第１のマイクロレンズ１１６によってブロックされる遮断効果が生じ、それにより、バックサイドセンサユニット１０６－Ｂで受光される入射光１２０ｂの量が減少する。従って、バックサイドセンサユニット１０６－Ｂで受光される入射光１２０ｂの最終的な光量は、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆで受光される入射光１２０ｆよりも少くなることができる。
図２Ｂに示すように、受光量の均一性の低下を克服するために、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造が、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆおよびバックサイドセンサユニット１０６－Ｂの第２の辺Ｓ２に配置され、遮光構造１１０の第１の遮光構造から、対応する隣接センサユニット１０６の第１の辺Ｓ１に向かって横方向に延びることができる。イメージセンサ２０内の追加の遮光構造１１２の特徴は、イメージセンサ１０の特徴と同様であり、繰り返しを避けるために、ここでは詳細を説明しない。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２（第１の追加の遮光構造および第２の追加の遮光構造）は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることもできる。追加の遮光構造１１２の対称的な特徴は、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆとバックサイドセンサユニット１０６－Ｂ間の受光の均一性を向上させることができる。図２Ｂでは、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆで受光された光の一部は、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆの追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造でブロックされることに留意されたい。従って、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆおよびバックサイドセンサユニット１０６－Ｂで受光される光量は、より均一であり得る。
図２Ｃに示すように、イメージセンサ１０とイメージセンサ２０の設計概念を組み合わせた代替設計がイメージセンサ３０に示されている。オートフォーカスセンサユニット１０４が強い光吸収率（感度）を有するときには、光の一部が隣接センサユニット１０６に均一に分配されることができる。上述の状況では、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆおよびバックサイドセンサユニット１０６－Ｂでの受光は、エネルギー差を調整するためにさらに制限する必要がある。図２Ｃに示すように、第１のマイクロレンズ１１６は、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆ上の第２のマイクロレンズ１１８とバックサイドセンサユニット１０６－Ｂ上の第２のマイクロレンズ１１８が重ならないように配置されており、これにより、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆおよびバックサイドセンサユニット１０６－Ｂで受光された光が実質的に均一になることができる。即ち、入射光１２０ｆおよび入射光１２０ｂは、比較的同量の表面積に照射され得る。しかしながら、第１のマイクロレンズ１１６の構造のわずかな変化は、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆとバックサイドセンサユニット１０６－Ｂ間の受光の均一性に影響を与えることにも留意されたい。例えば、第１のマイクロレンズ１１６の高さがわずかに高くなった場合、入射光１２０ｂの一部はブロックされ、バックサイドセンサユニット１０６－Ｂがフロントサイドセンサユニット１０６－Ｆよりも少量の光を受光することになる。反対に、第１のマイクロレンズ１１６の高さがわずかに低くなった場合、入射光１２０ｂは、より大きな表面積に照射され、バックサイドセンサユニット１０６－Ｂがフロントサイドセンサユニット１０６－Ｆよりも多量の光を受光することになる。従って、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆとバックサイドセンサユニット１０６－Ｂ間の受光の均一性を維持することは非常に困難である。
図２Ｃに示すように、エネルギー差と受光の均一性を維持する困難さを克服するために、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造が、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆおよびバックサイドセンサユニット１０６－Ｂの第１の辺Ｓ１と第２の辺Ｓ２の両方に配置され、遮光構造１１０の第１の遮光構造から、対応する隣接センサユニット１０６の第２の辺Ｓ２と第１の辺Ｓ１に向かって横方向に延びることができる。イメージセンサ３０内の追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造の特徴は、イメージセンサ１０および２０の特徴と同様であり、繰り返しを避けるために、ここでは詳細を説明しない。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２（第１の追加の遮光構造および第２の追加の遮光構造）は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることもできる。追加の遮光構造１１２の対称的な特徴は、フロントサイドセンサユニット１０６－Ｆとバックサイドセンサユニット１０６－Ｂ間の受光の均一性を向上させることができる。従って、イメージセンサ３０は、回路要件に応じて適切なオプションであり得る。
本開示のいくつかの実施形態によれば、図２Ａ～図２Ｃは、イメージセンサ１０、２０、および３０上に追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造を配置するための３つの異なる方法をそれぞれ示している。設計の選択は、回路要件と指定された入射光の性質によって、シミュレーション結果に基づいて決定されることができる。追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造が、各隣接センサユニット１０６の第１の辺Ｓ１および／または第２の辺Ｓ２から十分に延びていないとき、受光した過剰な光が適切にブロックされず、イメージセンサ１０、２０、および３０の感度の均一性が低いままとなる。しかしながら、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造が、各隣接センサユニット１０６の第１の辺Ｓ１および／または第２の辺Ｓ２から伸び過ぎている場合、基板１００内に埋め込まれた複数の感知部Ｐは、適切に機能する（適切に光信号を受信する）ことができない可能性があり、イメージセンサ１０、２０、および３０の全体的な性能を損なう可能性がある。従って、各隣接センサユニット１０６の総面積の特定の量は「シールド（遮光）されていない」状態に保たれる必要があり、それにより、光が基板１００内の複数の感知部Ｐで受光されることができるようになる。本開示のいくつかの実施形態では、追加の遮光構造１１２（第１の追加の遮光構造および第２の追加の遮光構造）は、各隣接センサユニット１０６の総面積の約０％から５０％の間をカバーすることができる。
図３Ａ～図３Ｅは、本開示のいくつかの実施形態による、イメージセンサの上面図であり、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４、隣接センサユニット１０６、遮光構造１１０（第１の遮光構造および第２の遮光構造）、および追加の遮光構造１１２（第１の追加の遮光構造および第２の追加の遮光構造）が示されており、カラーフィルタユニット１０２、周囲センサユニット１０８、パーティショングリッド構造１１４、およびマイクロレンズ（第１のマイクロレンズ１１６および第２のマイクロレンズ１１８）は省略されている。いくつかの実施形態では、追加の遮光構造１１２の形状（上から見たとき）は、製造上の制限の範囲内で変えることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２がオートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置され、且つカバー領域が各隣接センサユニット１０６の総面積の約０％から約５０％の間である限り、様々な形状の設計が適する。図３Ａ～図３Ｅは、追加の遮光構造１１２の形状がどのように変化することができるかのいくつかの例を示しているが、本開示はそれらに限定されない。
図３Ａ～図３Ｅに示すように、明確化および単純化のために、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造のみが示されており、各隣接センサユニット１０６の第１の辺Ｓ１からのみ、対応する隣接センサユニット１０６の第２の辺Ｓ２に向かって延びている。これらの実施形態では、図は、ｘ軸ユニットおよびｙ軸ユニット、即ち、隣接センサユニット１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｈ、１０６ｉ、１０６ｋ、および１０６ｌに焦点を当てることができる。この時点では、対角ユニットは考慮されていない。
いくつかの実施形態では、図３Ａは、長方形の形状の追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造を示している。図３Ａに示されるように、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、隣接センサユニット１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｈ、１０６ｉ、１０６ｋ、１０６ｌの第１の辺Ｓ１上の遮光構造１１０の第１の遮光構造から横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
いくつかの実施形態では、図３Ｂは、部分的な楕円形の形状の追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造を示している。図３Ｂに示されるように、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、隣接センサユニット１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｈ、１０６ｉ、１０６ｋ、１０６ｌの第１の辺Ｓ１上の遮光構造１１０の第１の遮光構造から横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
いくつかの実施形態では、図３Ｃは、２つ以上の隣接センサユニット１０６に跨った部分的な楕円形の追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造を示している。図３Ｃに示されるように、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、隣接センサユニット１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｈ、１０６ｉ、１０６ｋ、１０６ｌの第１の辺Ｓ１上の遮光構造１１０の第１の遮光構造から横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
いくつかの実施形態では、図３Ｄは、円弧形状の追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造を示している。図３Ｄに示されるように、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、隣接センサユニット１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｈ、１０６ｉ、１０６ｋ、１０６ｌの第１の辺Ｓ１上の遮光構造１１０の第１の遮光構造から横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
いくつかの実施形態では、図３Ｅは、Ｕ字形状の追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造を示している。図３Ｅに示されるように、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、隣接センサユニット１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｈ、１０６ｉ、１０６ｋ、１０６ｌの第１の辺Ｓ１上の遮光構造１１０の第１の遮光構造から横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
図４Ａ～図４Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、イメージセンサの上面図であり、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４、隣接センサユニット１０６、遮光構造１１０（第１の遮光構造および第２の遮光構造）、および追加の遮光構造１１２（第１の追加の遮光構造および第２の追加の遮光構造）が示されており、カラーフィルタユニット１０２、周囲センサユニット１０８、パーティショングリッド構造１１４、およびマイクロレンズ（第１のマイクロレンズ１１６および第２のマイクロレンズ１１８）は省略されている。いくつかの実施形態では、遮光構造１１０の第２の遮光構造は、遮光構造１１０の第１の遮光構造とは異なって配置され得る。本開示のいくつかの実施形態によれば、遮光構造１１０の第２の遮光構造は、上面からみてオートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に対角線上に隣接センサユニット１０６、即ち、隣接センサユニット１０６ａ、１０６ｄ、１０６ｇ、および１０６ｊ（対角ユニットとも呼ばれる）を囲む４辺を有する。本実施形態では、遮光構造１１０の第２の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に近い第１の角と、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４から離れた第２の角とを有する。４辺のうちの２つの辺は第１の角で交差し、４辺のうちのもう２つの辺は第２の角で交差する。
いくつかの実施形態では、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造とは異なって配置され得る。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、遮光構造１１０の第２の遮光構造から横方向に延びており、上面からみて４辺のうちの少なくとも２辺に配置されている。即ち、ｘ軸ユニットおよびｙ軸ユニットのそれぞれは、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に隣接する１辺（第１の辺Ｓ１）を有し、対角ユニットのそれぞれは、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に隣接する１角（第１の角）を有する。
いくつかの実施形態では、図４Ａは、図３Ａに記載されたイメージに基づいて設計されたイメージセンサを示している。図４Ａに示されるように、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、第１の角で交差する２つの辺に配置され、遮光構造１１０の第２の遮光構造から、遮光構造１１０の対応する第２の遮光構造の第２の角で交差するもう２つの辺に向かって横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
いくつかの実施形態では、図４Ｂは、図３Ａに記載されたイメージに基づいて設計されたイメージセンサを示している。図４Ｂに示されるように、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、第２の角で交差するもう２つの辺に配置され、遮光構造１１０の第２の遮光構造から、遮光構造１１０の対応する第２の遮光構造の第１の角で交差するもう２つの辺に向かって横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
いくつかの実施形態では、図４Ｃは、図３Ａに記載されたイメージに基づいて設計されたイメージセンサを示している。図４Ｃに示されるように、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、遮光構造１１０の第２の遮光構造の４辺に配置され、遮光構造１１０の対応する第２の遮光構造内で内側に向かって横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
図５Ａ～図５Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による、イメージセンサの上面図であり、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４、隣接センサユニット１０６、遮光構造１１０（第１の遮光構造および第２の遮光構造）、および追加の遮光構造１１２（第１の追加の遮光構造および第２の追加の遮光構造）が示されており、カラーフィルタユニット１０２、周囲センサユニット１０８、パーティショングリッド構造１１４、およびマイクロレンズ（第１のマイクロレンズ１１６および第２のマイクロレンズ１１８）は省略されている。前述のように、遮光構造１１０の第２の遮光構造は、対角ユニットを囲む４辺を有する。本実施形態では、遮光構造１１０の第２の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に近い第１の角と、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４から離れた第２の角とを有する。４辺のうちの２辺は第１の角で交差し、４辺のうちのもう２辺は第２の角で交差する。
図５Ａに示されるように、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、ｘ軸ユニットおよびｙ軸ユニットの第２の辺Ｓ２に配置され、遮光構造１１０の第１の遮光構造から対応する隣接センサユニットの第１の辺Ｓ１に向かって横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
いくつかの実施形態では、図５Ｂは、図５Ａに記載されたイメージに基づいて設計されたイメージセンサを示している。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、遮光構造１１０の第２の遮光構造から横方向に延びており、上面からみて４辺のうちの少なくとも２辺に配置されている。図５Ｂに示されるように、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、第１の角で交差する２つの辺に配置され、遮光構造１１０の第２の遮光構造から、遮光構造１１０の対応する第２の遮光構造の第２の角で交差するもう２つの辺に向かって横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
いくつかの実施形態では、図５Ｃは、図５Ａに記載されたイメージに基づいて設計されたイメージセンサを示している。図５Ｃに示されるように、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、第２の角で交差するもう２つの辺に配置され、遮光構造１１０の第２の遮光構造から、遮光構造１１０の対応する第２の遮光構造の第１の角で交差するもう２つの辺に向かって横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
いくつかの実施形態では、図５Ｄは、図５Ａに記載されたイメージに基づいて設計されたイメージセンサを示している。図５Ｄに示されるように、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、遮光構造１１０の第２の遮光構造の４辺に配置され、遮光構造１１０の対応する第２の遮光構造内で内側に向かって横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
図６Ａ～図６Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による、イメージセンサの上面図であり、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４、隣接センサユニット１０６、遮光構造１１０（第１の遮光構造および第２の遮光構造）、および追加の遮光構造１１２（第１の追加の遮光構造および第２の追加の遮光構造）が示されており、カラーフィルタユニット１０２、周囲センサユニット１０８、パーティショングリッド構造１１４、およびマイクロレンズ（第１のマイクロレンズ１１６および第２のマイクロレンズ１１８）は省略されている。前述のように、遮光構造１１０の第２の遮光構造は、対角ユニットを囲む４辺を有する。本実施形態では、遮光構造１１０の第２の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に近い第１の角と、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４から離れた第２の角とを有する。４辺のうちの２辺は第１の角で交差し、４辺のうちのもう２辺は第２の角で交差する。
図６Ａに示されるように、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、ｘ軸ユニットおよびｙ軸ユニットの第１の辺Ｓ１と第２の辺Ｓ２の両辺に配置され、遮光構造１１０の第１の遮光構造から対応する隣接センサユニットの第２の辺Ｓ２と第１の辺Ｓ１にそれぞれ向かって横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第１の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
いくつかの実施形態では、図６Ｂは、図６Ａに記載されたイメージに基づいて設計されたイメージセンサを示している。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、遮光構造１１０の第２の遮光構造から横方向に延びており、上面からみて４辺のうちの少なくとも２辺に配置されている。図６Ｂに示されるように、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、第１の角で交差する２つの辺に配置され、遮光構造１１０の第２の遮光構造から、遮光構造１１０の対応する第２の遮光構造の第２の角で交差するもう２つの辺に向かって横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
いくつかの実施形態では、図６Ｃは、図６Ａに記載されたイメージに基づいて設計されたイメージセンサを示している。図６Ｃに示されるように、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、第２の角で交差するもう２つの辺に配置され、遮光構造１１０の第２の遮光構造から、遮光構造１１０の対応する第２の遮光構造の第１の角で交差するもう２つの辺に向かって横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
いくつかの実施形態では、図６Ｄは、図６Ａに記載されたイメージに基づいて設計されたイメージセンサを示している。図６Ｄに示されるように、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、遮光構造１１０の第２の遮光構造の４辺に配置され、遮光構造１１０の対応する第２の遮光構造内で内側に向かって横方向に延びることができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、追加の遮光構造１１２の第２の追加の遮光構造は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置されることができる。
要約すると、図２Ａ～図２Ｃに示されるように、いくつかの実施形態によれば、本開示のイメージセンサは、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４；オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に隣接し、そのグループ１０４を囲む隣接センサユニット１０６を含み、隣接センサユニット１０６のそれぞれは、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に近い第１の辺Ｓ１と、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４から離れた第２の辺Ｓ２とを有する。イメージセンサは、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４と隣接センサユニット１０６との間に配置された第１の遮光構造；第１の遮光構造から横方向に延び、１つ以上の隣接センサユニット１０６の第１の辺Ｓ１および第２の辺Ｓ２の少なくとも１つに配置された第１の追加の遮光構造をさらに含む。
図２Ａ～図２Ｃに示されるように、いくつかの実施形態によれば、本開示のイメージセンサは、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４；オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に隣接し、そのグループ１０４を囲む隣接センサユニット１０６を含み、隣接センサユニット１０６のそれぞれは、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４に近い第１の辺Ｓ１と、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４から離れた第２の辺Ｓ２とを有する。イメージセンサは、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４と隣接センサユニット１０６との間に配置された第１の遮光構造をさらに含み、第１の遮光構造は、隣接センサユニット１０６の第１の辺Ｓ１および第２の辺Ｓ２の少なくとも１つに複数の第１の拡大部分を含み、第１の拡大部分は、オートフォーカスセンサユニットのグループ１０４の中心点を中心に対称的に配置される。
前述の内容は、当業者が本開示の態様をよりよく理解できるように、いくつかの実施形態の特徴を概説している。当業者は、同じ目的を実行するため、および／または本明細書に導入される実施形態の同じ利点を達成するための他のプロセスおよび構造を設計または修正するための基礎として本開示を容易に使用できることを理解できる。当業者はまた、そのような同等の構造が本開示の精神および範囲から逸脱せず、且つそれらは、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書で様々な変更、置換、および代替を行うことができることを理解するべきである。従って、保護の範囲は請求項を通じて決定される必要がある。さらに、本開示のいくつかの実施形態が上記に開示されているが、それらは、本開示の範囲を限定することを意図していない。
本明細書全体にわたる特徴、利点、または同様の用語への言及は、本開示で実現され得る全ての特徴および利点が、本開示の任意の単一の実施形態で実現されるべきまたは実現され得ることを意味するのではない。むしろ、特徴および利点に言及する用語は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、利点、または特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味すると理解される。従って、本明細書全体にわたる特徴および利点、ならびに類似の用語の議論は、必ずしもそうではないが、同じ実施形態を指すことがある。
さらに、１つまたは複数の実施形態では、本開示の説明された特徴、利点、および特性は、任意の適切な方法で組み合わせてもよい。当業者は、本明細書の説明に基づいて、特定の実施形態の１つまたは複数の特定の特徴または利点なしに本開示を実施できることを認識するであろう。他の例では、本開示の全ての実施形態に存在しない可能性がある、追加の特徴および利点が特定の実施形態において認識され得る。
１０、２０、３０ イメージセンサ
１００ 基板
１０２ カラーフィルタユニット
１０４ オートフォーカスセンサユニットのグループ
１０６ 隣接センサユニット
１０６ａ、１０６ｄ、１０６ｇ、１０６ｊ 隣接センサユニット（対角ユニット）
１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｈ、１０６ｉ 隣接センサユニット（ｘ軸ユニット）
１６０ｅ、１０６ｆ、１０６ｋ、１０６ｌ 隣接センサユニット（ｙ軸ユニット）
１０６－Ｂ バックサイドセンサユニット
１０６－Ｆ フロントサイドセンサユニット
１０８ 周囲センサユニット
１１０ 遮光構造
１１２ 追加の遮光構造
１１４ パーティショングリッド構造
１１６ 第１のマイクロレンズ
１１８ 第２のマイクロレンズ
１２０ｂ 入射光
１２０ｆ 入射光
Ａ－Ａ’ 線
Ｐ 感知部
Ｓ１ 第１の辺
Ｓ２ 第２の辺

Claims (13)

  1. オートフォーカスセンサユニットのグループ、
    前記オートフォーカスセンサユニットのグループに隣接し、そのグループを囲む隣接センサユニットであって、前記隣接センサユニットのそれぞれは、前記オートフォーカスセンサユニットのグループに近い第１の辺と、前記オートフォーカスセンサユニットのグループから離れた第２の辺とを有する前記隣接センサユニット、
    前記オートフォーカスセンサユニットのグループと前記隣接センサユニットとの間に配置された第１の遮光構造、および
    前記第１の遮光構造から横方向に延び、１つ以上の前記隣接センサユニットの前記第１の辺および前記第２の辺の少なくとも１つに配置された第１の追加の遮光構造を含むイメージセンサ。
  2. 前記オートフォーカスセンサユニットのグループおよび前記隣接センサユニットは、それぞれ、複数の感知部に配置されたカラーフィルタユニットを含み、前記カラーフィルタユニットに配置されたマイクロレンズ、および前記カラーフィルタユニットの間に配置され、前記第１の遮光構造の上に配置されたパーティショングリッド構造をさらに含み、前記第１の遮光構造は、前記パーティショングリッド構造に埋め込まれ、前記パーティショングリッド構造の高さは、前記第１の遮光構造の高さ以上であり、前記パーティショングリッド構造の屈折率は、約１．００から１．９９の間である請求項１に記載のイメージセンサ。
  3. 前記第１の追加の遮光構造は、前記オートフォーカスセンサユニットのグループの中心点を中心に対称的に配置され、前記隣接センサユニットのそれぞれの前記第１の辺に配置され、対応する前記隣接センサユニットの前記第２の辺に向かって延びる請求項１に記載のイメージセンサ。
  4. 前記第１の追加の遮光構造は、前記オートフォーカスセンサユニットのグループの中心点を中心に対称的に配置され、前記隣接センサユニットのそれぞれの前記第２の辺に配置され、対応する前記隣接センサユニットの前記第１の辺に向かって延びる請求項１に記載のイメージセンサ。
  5. 前記第１の追加の遮光構造は、前記オートフォーカスセンサユニットのグループの中心点を中心に対称的に配置され、前記隣接センサユニットのそれぞれの前記第１の辺と前記第２の辺に配置され、対応する前記隣接センサユニットの前記第２の辺と前記第１の辺に向かってそれぞれ延びる請求項１に記載のイメージセンサ。
  6. 上面からみて前記オートフォーカスセンサユニットのグループに対角線上に隣接する前記隣接センサユニットを囲む４辺を有する第２の遮光構造をさらに含み、前記第２の遮光構造は、前記オートフォーカスセンサユニットのグループに近い第１の角と、前記オートフォーカスセンサユニットのグループから離れた第２の角とを有し、前記４辺のうちの２つの辺は前記第１の角部で交差し、前記４辺のうちのもう２つの辺は前記第２の角で交差する請求項１に記載のイメージセンサ。
  7. 前記第２の遮光構造から横方向に延び、上面からみて前記４辺のうちの少なくとも２辺に配置された第２の追加の遮光構造をさらに含み、前記第２の追加の遮光構造は、前記オートフォーカスセンサユニットのグループの中心点を中心に対称的に配置され、前記第１の角で交差する２つの辺に配置され、対応する前記第２の遮光構造の前記第２の角で交差するもう２つの辺に向かって延びる請求項６に記載のイメージセンサ。
  8. 前記第２の遮光構造から横方向に延び、上面からみて前記４辺のうちの少なくとも２辺に配置された第２の追加の遮光構造をさらに含み、前記第２の追加の遮光構造は、前記オートフォーカスセンサユニットのグループの中心点を中心に対称的に配置され、前記第２の角で交差する２つの辺に配置され、対応する前記第２の遮光構造の前記第１の角で交差する２つの辺に向かって延びる請求項６に記載のイメージセンサ。
  9. 前記第２の遮光構造から横方向に延び、上面からみて前記４辺のうちの少なくとも２辺に配置された第２の追加の遮光構造をさらに含み、前記第２の追加の遮光構造は、前記オートフォーカスセンサユニットのグループの中心点を中心に対称的に配置され、前記第２の遮光構造の４辺に配置され、対応する前記第２の遮光構造内で内側に向かって延びる請求項６に記載のイメージセンサ。
  10. 前記第２の遮光構造から横方向に延び、上面からみて前記４辺のうちの少なくとも２辺に配置された第２の追加の遮光構造をさらに含み、前記隣接センサユニットのそれぞれの前記第１の追加の遮光構造および前記第２の追加の遮光構造は、上面から見て長方形、楕円形、円弧形状、またはＵ字形状である請求項６に記載のイメージセンサ。
  11. オートフォーカスセンサユニットのグループ、
    前記オートフォーカスセンサユニットのグループに隣接し、そのグループを囲む隣接センサユニットであって、前記隣接センサユニットのそれぞれは、前記オートフォーカスセンサユニットのグループに近い第１の辺と、前記オートフォーカスセンサユニットのグループから離れた第２の辺とを有する前記隣接センサユニット、および
    前記オートフォーカスセンサユニットのグループと前記隣接センサユニットとの間に配置され、前記隣接センサユニットの前記第１の辺および前記第２の辺の少なくとも１つに複数の第１の拡大部分を含み、前記複数の第１の拡大部分は、前記オートフォーカスセンサユニットのグループの中心点を中心に対称的に配置される第１の遮光構造を含むイメージセンサ。
  12. 前記オートフォーカスセンサユニットのグループおよび前記隣接センサユニットは、それぞれ、複数の感知部に配置されたカラーフィルタユニットを含み、前記カラーフィルタユニットに配置されたマイクロレンズをさらに含み、前記第１の遮光構造は、金属または不透明な金属酸化物を含み、前記隣接センサユニットのそれぞれの前記複数の第１の拡大部分は、前記隣接センサユニットのそれぞれの総面積の０％～５０％の間をカバーする請求項１１に記載のイメージセンサ。
  13. 前記マイクロレンズは、第１のマイクロレンズおよび複数の第２のマイクロレンズをさらに含み、前記第１のマイクロレンズは、前記オートフォーカスセンサユニットのグループの前記カラーフィルタユニットに配置され、前記複数の第２のマイクロレンズは、前記隣接センサユニットの前記カラーフィルタユニットに配置され、前記第１のマイクロレンズの高さは、前記複数の第２のマイクロレンズの高さ以上である請求項１２に記載のイメージセンサ。

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