JP2023002471A - イメージセンサー - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、イメージセンサーに関する。
【解決手段】本発明の一実施形態によるイメージセンサーは、基板の上面に平行な方向に沿って配列される複数のピクセルを含み、複数のそれぞれのピクセルは、少なくとも１つのフォトダイオード、少なくとも１つのフォトダイオードの上部のカラーフィルター、及び少なくとも１つのフォトダイオードの下部のピクセル回路を有する、ピクセルアレイと、複数のピクセルからピクセル信号を獲得するロジック回路と、を含み、複数のピクセルは、赤色カラーフィルターをそれぞれ有する赤色ピクセル、緑色カラーフィルターをそれぞれ有する緑色ピクセル、及び青色カラーフィルターをそれぞれ有する青色ピクセルを含み、ピクセルアレイの中心から第１距離だけ離れた第１領域に配置される第１赤色ピクセルに含まれる第１赤色カラーフィルターの大きさは、ピクセルアレイの中心から第１距離よりも長い第２距離だけ離れた第２領域に配置される第２赤色ピクセルに含まれる第２赤色カラーフィルターの大きさよりも大きい。
【選択図】図６ｂ

Description

本発明は、イメージセンサーに関する。

イメージセンサーは、光を受け取って電気信号を生成する半導体に基づくセンサーであり、複数のピクセルを有するピクセルアレイと、ピクセルアレイを駆動し、イメージを生成するためのロジック回路などを含むことができる。複数のピクセルは、それぞれのピクセルが含むカラーフィルターの色相によって、赤色ピクセル、緑色ピクセル、青色ピクセルなどに分類されることができる。ピクセルアレイに配置されるそれぞれのピクセルの位置によって、信号の強度差が発生することがあり、これにより、イメージセンサーの性能が低下する恐れがある。

本発明の技術的思想が達成しようとする課題の一つは、ピクセルのそれぞれの位置、及び隣接した他のピクセルによる信号の強度差を最小化することができるイメージセンサーを提供することにある。

本発明の一実施形態によるイメージセンサーは、基板の上面に平行な方向に沿って配列される複数のピクセルを含み、上記複数のそれぞれのピクセルは、少なくとも１つのフォトダイオード、上記少なくとも１つのフォトダイオードの上部のカラーフィルター、及び上記少なくとも１つのフォトダイオードの下部のピクセル回路を有する、ピクセルアレイと、上記複数のピクセルからピクセル信号を獲得するロジック回路と、を含み、上記複数のピクセルは、赤色カラーフィルターをそれぞれ有する赤色ピクセル、緑色カラーフィルターをそれぞれ有する緑色ピクセル、及び青色カラーフィルターをそれぞれ有する青色ピクセルを含み、上記ピクセルアレイの中心から第１距離だけ離れた第１領域に配置される第１赤色ピクセルに含まれる第１赤色カラーフィルターの大きさは、上記ピクセルアレイの中心から上記第１距離よりも長い第２距離だけ離れた第２領域に配置される第２赤色ピクセルに含まれる第２赤色カラーフィルターの大きさよりも大きい。

本発明の一実施形態によるイメージセンサーは、複数のピクセルが配置される複数のピクセル領域を提供し、第１面、及び上記第１面と向かい合う第２面を含む基板と、上記複数のそれぞれのピクセル領域において上記第１面上に順に配置されるカラーフィルター、平坦化層、及びマイクロレンズを含む光透過部と、上記複数のそれぞれのピクセル領域において上記第２面上に配置されるピクセル回路と、を含み、上記複数のピクセルは、赤色カラーフィルターをそれぞれ有する赤色ピクセル、緑色カラーフィルターをそれぞれ有する緑色ピクセル、及び青色カラーフィルターをそれぞれ有する青色ピクセルを含み、上記赤色ピクセルのうち少なくとも１つに含まれる上記赤色カラーフィルターは、上記緑色カラーフィルター及び上記青色カラーフィルターのうち少なくとも１つよりも小さい面積を有する。

本発明の一実施形態によるイメージセンサーは、基板の上面に平行な方向に沿って配列される複数のピクセルを含み、上記複数のそれぞれのピクセルは、ＮｘＮの形態（Ｎは２以上の自然数）で配置され、かつ１つのカラーフィルターを共有する複数のサブピクセルを有する、ピクセルアレイと、上記複数のピクセルからピクセル信号を獲得するロジック回路と、を含み、上記複数のピクセルは、１つの赤色カラーフィルターを共有する複数の赤色サブピクセルをそれぞれ有する赤色ピクセル、１つの緑色カラーフィルターを共有する複数の緑色サブピクセルをそれぞれ有する緑色ピクセル、及び１つの青色カラーフィルターを共有する複数の青色サブピクセルをそれぞれ有する青色ピクセルを含み、上記複数のそれぞれのピクセルにおいて、上記カラーフィルターは上記複数のサブピクセルに対応する複数のサブフィルター領域を有し、上記赤色ピクセルのうち少なくとも１つにおいて、上記複数のサブフィルター領域のうち、上記基板の端部のうち１つに近く配置される一部のサブフィルター領域のそれぞれの面積は、上記基板の端部のうち上記１つから遠く配置される残りのサブフィルター領域のそれぞれの面積よりも小さい。

本発明の一実施形態によると、ピクセルアレイの中心からの距離に応じて、赤色ピクセルに含まれる赤色カラーフィルターの大きさを決定し、赤色ピクセルのうち少なくとも一部が、互いに異なる大きさの赤色カラーフィルターを含むことができる。これにより、緑色ピクセルに入射する入射光の一部が、隣接した赤色ピクセルの赤色カラーフィルターにより遮断及び／又は吸収される現象を最小化することができ、入射光の入射方向において赤色ピクセルに隣接した緑色ピクセルと、そうではない緑色ピクセルとの信号強度差を最小化することで、イメージセンサーの性能を改善することができる。

本発明の多様で且つ有益な利点と効果は上述の内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解されることができる。

本発明の一実施形態によるイメージセンサーを簡単に示したブロック図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを簡単に示した図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセル回路を簡単に示した図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーにおける赤色カラーフィルターの大きさを説明するためのグラフである。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーを含む電子機器を簡単に示した図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーを含む電子機器を簡単に示した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について次のとおり説明する。

図１は本発明の一実施形態によるイメージセンサーを簡単に示したブロック図である。

図１を参照すると、イメージセンサー１は、ピクセルアレイ１０とロジック回路２０などを含むことができる。

ピクセルアレイ１０は、複数の行及び複数の列に沿ってアレイの形態で配置される複数のピクセルＰＸを含むことができる。複数のそれぞれのピクセルＰＸは、光に応答して電荷を生成する少なくとも１つの光電変換素子、及び光電変換素子が生成した電荷に対応するピクセル信号を生成するピクセル回路などを含むことができる。光電変換素子は、半導体物質で形成されるフォトダイオード、及び／又は有機物質で形成される有機フォトダイオードなどを含むことができる。

一例として、ピクセル回路は、フローティングディフュージョン、伝送トランジスター、リセットトランジスター、駆動トランジスター、及び選択トランジスターなどを含むことができる。実施形態によって、ピクセルＰＸの構成は変わり得る。一例として、それぞれのピクセルＰＸは、有機物質を含む有機フォトダイオードを含んでもよく、又はデジタルピクセルで実現されてもよい。ピクセルＰＸがデジタルピクセルで実現される場合、それぞれのピクセルＰＸは、デジタルピクセル信号を出力するためのアナログ－デジタルコンバーターを含むことができる。

ロジック回路２０は、ピクセルアレイ１０を制御するための回路を含むことができる。一例として、ロジック回路２０は、ロー（row）ドライバー２１、リードアウト回路２２、カラム（column）ドライバー２３、コントロールロジック２４などを含むことができる。ロードライバー２１は、ピクセルアレイ１０をロー（ＲＯＷ）ライン単位で駆動することができる。例えば、ロードライバー２１は、ピクセル回路の伝送トランジスターを制御する伝送制御信号、リセットトランジスターを制御するリセット制御信号、選択トランジスターを制御する選択制御信号などを生成し、ピクセルアレイ１０にローライン単位で入力することができる。

リードアウト回路２２は、相関二重サンプラー（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｅｒ、ＣＤＳ）、アナログ－デジタルコンバーター（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、ＡＤＣ）などを含むことができる。相関二重サンプラーは、ピクセルＰＸとカラムラインを介して連結されることができる。相関二重サンプラーは、ロードライバー２１のローライン選択信号により選択されるローラインに連結されるピクセルＰＸから、カラムラインを介してピクセル信号を読み出すことができる。アナログ－デジタルコンバーターは、相関二重サンプラーが検出したピクセル信号をデジタルピクセル信号に変換し、カラムドライバー２３に伝達することができる。

カラムドライバー２３は、デジタルピクセル信号を一時格納することができるラッチ又はバッファー回路と増幅回路などを含むことができ、リードアウト回路２２から受信したデジタルピクセル信号を処理することができる。ロードライバー２１、リードアウト回路２２、及びカラムドライバー２３は、コントロールロジック２４により制御されることができる。コントロールロジック２４は、ロードライバー２１、リードアウト回路２２、及びカラムドライバー２３の動作タイミングを制御するためのタイミングコントローラーなどを含むことができる。

ピクセルＰＸのうち、横方向に同一位置に配置されるピクセルＰＸは、同一のカラムラインを共有することができる。一例として、縦方向に同一位置に配置されるピクセルＰＸはロードライバー２１により同時に選択され、カラムラインを介してピクセル信号を出力することができる。一実施形態において、リードアウト回路２２は、カラムラインを介して、ロードライバー２１が選択したピクセルＰＸからピクセル信号を同時に獲得することができる。ピクセル信号はリセット電圧とピクセル電圧を含むことができ、ピクセル電圧は、それぞれのピクセルＰＸで光に反応して生成された電荷がリセット電圧に反映された電圧とすることができる。

それぞれのピクセルＰＸは所定の色相を有するカラーフィルターを含むことができ、カラーフィルターの色相によって、赤色ピクセル、緑色ピクセル、青色ピクセルなどに区分されることができる。ピクセルＰＸが横方向及び縦方向に沿って配列されているため、互いに隣接した第１カラーフィルター及び第２カラーフィルターにおいて、それぞれのピクセルＰＸに進入する光の入射角によっては、第２カラーフィルターに入射する光の一部が第１カラーフィルターにより遮断されることがある。

一例として、光が入射する方向において赤色ピクセルと緑色ピクセルが隣接する場合、緑色カラーフィルターに入射する光の一部が、隣接した赤色カラーフィルターにより遮断されることがある。光の入射角が垂直ではない場合、例えば、ピクセルアレイ１０の中心から遠いほど、緑色カラーフィルターに入射する光が、隣接した赤色カラーフィルターによりさらに多く遮断される可能性がある。

本発明の一実施形態では、赤色ピクセルに含まれる赤色カラーフィルターが、赤色ピクセルのそれぞれの位置によって互いに異なる大きさを有することができる。一例として、ピクセルアレイ１０の端部に近い赤色ピクセルの赤色カラーフィルターは、ピクセルアレイ１０の中心に近い赤色ピクセルの赤色カラーフィルターに比べて相対的に小さい大きさで（大きさが小さく）形成されることができる。これにより、赤色ピクセルと隣接した緑色ピクセルに入射する光が、赤色ピクセルの赤色カラーフィルターにより遮断される現象を最小化することができ、イメージセンサー１の性能を改善することができる。

図２は本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを簡単に示した図である。

図２を参照すると、本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイ５０は、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列される複数のピクセル５１～５３を含むことができる。一例として、ピクセルアレイ５０は、赤色ピクセル５１、緑色ピクセル５２、及び青色ピクセル５３を含むことができる。赤色ピクセル５１はそれぞれ赤色カラーフィルターを含み、緑色ピクセル５２はそれぞれ緑色カラーフィルターを含み、及び青色ピクセル５３はそれぞれ青色カラーフィルターを含むことができる。

図２に示した一実施形態において、それぞれの緑色ピクセル５２は、第１方向及び第２方向において赤色ピクセル５１のうち一部及び青色ピクセル５３のうち一部と隣接することができる。したがって、光がピクセルアレイ５０に入射する方向によって、ピクセルアレイ５０の端部に近い領域では、それぞれの緑色ピクセル５２に入射すべき光の一部が、隣接した赤色ピクセル５１のうち少なくとも１つに含まれている赤色カラーフィルター、又は隣接した青色ピクセル５３のうち少なくとも１つに含まれている青色カラーフィルターにより吸収される可能性がある。

そのため、それぞれの緑色ピクセル５２に光が入射する方向、及び光の入射方向においてそれぞれの緑色ピクセル５２に隣接した他のピクセルの種類などによって、緑色ピクセル５２が出力する信号の強度差が生じる可能性がある。例えば、ピクセルアレイ５０の中心から第１方向に離れた緑色ピクセル５２は、第１方向において赤色ピクセル５１のうち一部と隣接した緑色ピクセル５２で、信号の強度が相対的に小さくなり得る。また、ピクセルアレイ５０の中心から第２方向に離れた緑色ピクセル５２は、第２方向において赤色ピクセル５１のうち一部と隣接した緑色ピクセル５２が、相対的に小さい強度の信号を出力し得る。

隣接した赤色ピクセル５１の影響により、緑色ピクセル５２で信号の強度差が発生する場合、イメージセンサーが出力するイメージの品質が低下する恐れがある。本発明の一実施形態では、緑色ピクセル５２に及ぶ影響を低減するように、その位置によって、それぞれの赤色ピクセル５１に含まれる赤色カラーフィルターの大きさを調節することができる。これにより、位置にかかわらず、緑色ピクセル５２間の信号の強度差を減少させ、イメージの品質を改善することができる。

図３は本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセル回路を簡単に示した図である。

図３を参照すると、ピクセル回路は、フォトダイオードＰＤ、伝送トランジスターＴＸ、リセットトランジスターＲＸ、駆動トランジスターＤＸ、及び選択トランジスターＳＸなどを含むことができる。ピクセル回路は、選択トランジスターＳＸに連結されるカラムラインＣＯＬを介してイメージセンサーのロジック回路と連結され、ロジック回路は、カラムラインＣＯＬを介してリセット電圧とピクセル電圧を獲得し、ピクセル信号を生成することができる。

但し、ピクセルのピクセル回路が、必ずしも図３に示したように限定されるのではなく、必要に応じて、一部素子が追加又は省略されてもよい。一例として、ピクセルの変換利得を調節するための素子がフローティングディフュージョンＦＤとリセットトランジスターＲＸとの間に追加されることができる。

リセットトランジスターＲＸがターンオンされるとフローティングディフュージョンＦＤの電圧がリセットされ、ロジック回路は、選択トランジスターＳＸをターンオンさせてリセット電圧を読み出すことができる。リセットトランジスターＲＸがターンオフされると、露出時間の間にフォトダイオードＰＤが光に露出し、電荷を生成することができる。露出時間が経過した後、伝送トランジスターＴＸがターンオンされてフォトダイオードＰＤの電荷がフローティングディフュージョンＦＤに移動すると、さらに選択トランジスターＳＸがターンオンされ、ロジック回路はピクセル電圧を獲得することができる。ロジック回路は、リセット電圧とピクセル電圧の差に対応するピクセル信号を生成することができる。

図４、図５ａ、図５ｂ、図６ａから図６ｅは、本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。

先ず、図４を参照すると、本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイ１００において、第１領域ＨＡ１と第２領域ＨＡ２を定義することができる。第１領域ＨＡ１は、ピクセルアレイ１００の中心ＣＥＮから第１方向（Ｘ軸方向）に第１距離だけ離れた領域であり、第２領域ＨＡ２は、中心ＣＥＮから第１方向に第２距離だけ離れた領域とすることができる。第１距離は第２距離よりも短く、これにより、第１領域ＨＡ１は、第２領域ＨＡ２に比べて、ピクセルアレイ１００の中心ＣＥＮに相対的により近く配置される領域とすることができる。

図５ａ及び図５ｂは、第１領域ＨＡ１と第２領域ＨＡ２のそれぞれに配置されるピクセルのうち一部を示した平面図である。第１領域ＨＡ１と第２領域ＨＡ２のそれぞれにおいて、ピクセルは第１方向と第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列されることができる。図５ａを参照すると、第１領域ＨＡ１に第１赤色ピクセルＲＰＸ１、緑色ピクセルＧＰＸ、及び青色ピクセルＢＰＸを配置することができる。図５ｂを参照すると、第２領域ＨＡ２には、第２赤色ピクセルＲＰＸ２、緑色ピクセルＧＰＸ、及び青色ピクセルＢＰＸを配置することができる。

図５ａ及び図５ｂを参照すると、それぞれのピクセルはマイクロレンズＭＬを含み、緑色ピクセルＧＰＸは緑色カラーフィルターＧＦを含み、青色ピクセルＢＰＸは青色カラーフィルターＢＦを含むことができる。一方、第１赤色ピクセルＲＰＸ１は第１赤色カラーフィルターＲＦ１を含み、第２赤色ピクセルＲＰＸ２は第２赤色カラーフィルターＲＦ２を含むことができる。ピクセルを区分するために、カラーフィルターの間には、第１方向と第２方向に延びる格子構造体１１０を形成することができる。

第２赤色カラーフィルターＲＦ２は、第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも小さい大きさを有することができる。一例として、第１方向において、第１赤色カラーフィルターＲＦ１は第１横長さＨＷ１を有し、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は第１横長さＨＷ１よりも短い第２横長さＨＷ２を有することができる。したがって、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦよりも小さい大きさを有することができる。

図６ａは、第１領域ＨＡ１において、第１方向に隣接した第１赤色ピクセルＲＰＸ１と緑色ピクセルＧＰＸの断面を示した断面図であり、図６ｂ及び図６ｃは、第２領域ＨＡ２において、第１方向に隣接した第２赤色ピクセルＲＰＸ２と緑色ピクセルＧＰＸの断面を示した断面図である。図６ａから図６ｃを参照すると、それぞれのピクセルは基板１０１内に形成されるフォトダイオードＰＤを含み、ピクセルはピクセル分離膜１０５により互いに分離されることができる。ピクセル分離膜１０５は、格子構造体１１０の下部から第１方向及び第２方向に延びてピクセルを互いに区分させ、第３方向（Ｚ軸方向）に延びることができる。図６ａから図６ｃに示した実施形態では、ピクセル分離膜１０５が基板１０１を完全に貫通する深さで形成されることを示したが、これは１つの実施形態にすぎず、ピクセル分離膜１０５の形状は多様に変形可能である。

基板１０１は互いに向かい合う第１面と第２面を含むことができる。一例として、それぞれのピクセルにおいて、第１面上には、カラーフィルターと平坦化層１３０、及びマイクロレンズＭＬなどを含む光透過部を配置することができる。一方、それぞれのピクセルにおいて、第２面上には、ピクセル回路を構成する素子１２０を形成することができる。素子１２０は配線パターン１２１により互いに連結され、素子１２０と配線パターン１２１は絶縁層１２２により覆われることができる。

図６ａ及び図６ｂを参照すると、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２は、緑色カラーフィルターＧＦに比べて相対的に大きい厚さを有することができる。したがって、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２の上面が、緑色カラーフィルターＧＦの上面よりも高く位置することができる。第１領域ＨＡ１はピクセルアレイ１００の中心ＣＥＮに相対的に近い領域であるため、図６ａに示したように、光が第３方向とほぼ類似の方向に第１赤色ピクセルＲＰＸ１と緑色ピクセルＧＰＸに入射することができる。したがって、相対的に大きい厚さを有する第１赤色カラーフィルターＲＦ１が、隣接した緑色カラーフィルターＧＦに入射する光に殆ど影響しないようにすることができる。第１赤色カラーフィルターＲＦ１は、第１方向において緑色カラーフィルターＧＦと類似の長さの第１横長さＨＷ１を有することができる。

これに対し、第２領域ＨＡ２はピクセルアレイ１００の中心ＣＥＮから相対的に遠い領域であるため、図６ｂに示したように、光が、基板１０１の第１面を基準として傾斜方向に沿って第２赤色ピクセルＲＰＸ２と緑色ピクセルＧＰＸに入射することができる。したがって、第２赤色カラーフィルターＲＦ２により、隣接した緑色カラーフィルターＧＦに入射する光のうち少なくとも一部が遮断され得る。

本発明では、図６ｂに示したように、第２赤色カラーフィルターＲＦ２を小さい大きさで形成することで、上記のような問題を解決することができる。一例として、第１方向において、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は第２横長さＨＷ２を有し、第２横長さＨＷ２は第１赤色カラーフィルターＲＦ１の第１横長さＨＷ１よりも短くすることができる。換言すると、基板１０１の第１面に平行な平面において、第２赤色カラーフィルターＲＦ２の面積が第１赤色カラーフィルターＲＦ１の面積よりも小さくすることができる。これにより、緑色ピクセルＧＰＸに入射すべき光の一部が第２赤色カラーフィルターＲＦ２により遮断されることを防止し、第２赤色ピクセルＲＰＸ２の感度を改善することができる。

一方、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２が緑色カラーフィルターＧＦに比べて相対的に大きい厚さを有するため、平坦化層１３０は、赤色カラーフィルターＲＦ１、ＲＦ２上では第１厚さを有し、緑色カラーフィルターＧＦ上では第１厚さよりも小さい第２厚さを有することができる。また、平坦化層１３０の上面は、赤色カラーフィルターＲＦ１、ＲＦ２と緑色カラーフィルターＧＦ、及び青色カラーフィルターＢＦ上で同一の高さに位置することができる。換言すると、平坦化層１３０は平らな上面を有することができる。

第１方向において、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２の長さ差ｄは、格子構造体１１０の幅の１／２と同一とすることができる。したがって、図６ｂに示したように、第２赤色カラーフィルターＲＦ２の一側で、格子構造体１１０の少なくとも一部が平坦化層１３０と直接接触することができる。但し、これは１つの実施形態にすぎず、第２領域ＨＡ２の位置によって、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２の長さ差ｄは変わり得る。一例として、第２領域ＨＡ２がピクセルアレイ１００の端部に近いほど、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２の長さ差ｄが増加することができる。この場合、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２の長さ差ｄに対応して、格子構造体１１０の大きさが増加することができる。

但し、図６ｃに示したように、緑色カラーフィルターＧＦが、第２赤色カラーフィルターＲＦ２と同一の厚さを有してもよい。換言すると、図６ｃに示した一実施形態では、ピクセルアレイ１００の全体にわたって緑色カラーフィルターＧＦと赤色カラーフィルターＲＦが実質的に同一の厚さを有することができる。したがって、平坦化層１３０が、赤色カラーフィルターＲＦ１、ＲＦ２と緑色カラーフィルターＧＦのそれぞれに対応する位置で一定の厚さを有することができる。

緑色カラーフィルターＧＦと赤色カラーフィルターＲＦが同一の厚さを有する場合にも、ピクセルＲＰＸ、ＧＰＸ、ＢＰＸのそれぞれの位置による光の入射角によって、緑色カラーフィルターＧＦに入射すべき光の一部が赤色カラーフィルターＲＦにより吸収されるという問題が発生する恐れがある。本発明の一実施形態では、図６ｃに示したように、ピクセルアレイ１００の端部に近い第２赤色カラーフィルターＲＦ２の長さを、一方向において緑色カラーフィルターＧＦよりも短く形成することで、緑色カラーフィルターＧＦに入射すべき光の一部が赤色カラーフィルターＲＦにより吸収／遮断される問題を解決することができる。例えば、上記一方向は、第２赤色カラーフィルターＲＦ２が緑色カラーフィルターＧＦと隣接する第１方向（Ｘ軸方向）とすることができる。

図６ｄは、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２をともに示した図である。図６ｄを参照すると、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２のそれぞれの上面は、平坦面と曲面を含むことができる。先ず、第１赤色カラーフィルターＲＦ１の上面は、第１平坦面ＦＳ１と第１曲面ＣＳ１を含むことができる。第１赤色カラーフィルターＲＦ１の上面は対称形状を有することができる。

次に、第２赤色カラーフィルターＲＦ２の上面は、第２平坦面ＦＳ２、第１曲面ＣＳ１、及び第２曲面ＣＳ２を有することができる。第２平坦面ＦＳ２は第１平坦面ＦＳ１に比べて相対的に短く、第２曲面ＣＳ２は第１曲面ＣＳ１に比べて相対的に短くすることができる。したがって、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は非対称形状を有することができる。一例として、第１方向において、ピクセルアレイ１００の端部により近い第２曲面ＣＳ２は、第１曲面ＣＳ１とは異なる曲率を有することができる。

図６ｄに示したように、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は第１赤色カラーフィルターＲＦ１に比べて小さい大きさを有し、これは、第２赤色カラーフィルターＲＦ２が第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも小さい体積を有するという意味で理解されることができる。又は、ピクセルアレイにピクセルが配列される方向のうち少なくとも１つにおいて、第２赤色カラーフィルターＲＦ２が第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも短い長さを有するという意味でも解釈されることができる。一方、ピクセルが形成される基板の上面に平行な平面上において、第２赤色カラーフィルターＲＦ２が第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも小さい面積を有するという意味で理解されることもできる。一例として、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は、第１赤色カラーフィルターＲＦ１以外に、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦのそれぞれよりも小さい面積を有することができる。

図５ｂに示したように、第１方向において、第２赤色ピクセルＲＰＸ２の両側には一対の緑色ピクセルＧＰＸが配置され、これにより、第２赤色カラーフィルターＲＦ２の両側に一対の緑色カラーフィルターＧＦを配置することができる。第１曲面ＣＳ１は一対の緑色カラーフィルターＧＦのうち１つに隣接し、第２曲面ＣＳ２は一対の緑色カラーフィルターＧＦのうち他の１つに隣接することができる。第１曲面ＣＳ１と隣接した、一対の緑色カラーフィルターＧＦのうち上記１つは、第１方向において第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２との間に配置されることができる。

第２赤色カラーフィルターＲＦ２の影響は、一対の緑色カラーフィルターＧＦのうち上記１つには及ばないことができる。これは、一対の緑色カラーフィルターＧＦのうち上記１つが、第２赤色カラーフィルターＲＦ２に比べて第１方向においてピクセルアレイ１００の中心ＣＥＮに近いためである。したがって、第２赤色カラーフィルターＲＦ２の大きさは、第１方向においてピクセルアレイ１００の中心ＣＥＮから遠い第２曲面ＣＳ２でのみ減少することができる。結果として、第１方向において、一対の緑色カラーフィルターのうち上記１つと第２赤色カラーフィルターＲＦ２との間の間隔は、一対の緑色カラーフィルターのうち上記の他の一つと第２赤色カラーフィルターＲＦ２との間の間隔よりも短くすることができる。

図６ｅは、第２領域ＨＡ２において、第２赤色カラーフィルターＲＦ２を第１赤色カラーフィルターＲＦ１、緑色カラーフィルターＧＦなどと同一の大きさで形成した場合に発生する現象を説明するための比較例の図である。図６ｅを参照すると、第２赤色カラーフィルターＲＦ２を第１赤色カラーフィルターＲＦ１、緑色カラーフィルターＧＦなどと同一の大きさで形成することにより、緑色ピクセルＧＰＸに入射すべき光の一部が第２赤色カラーフィルターＲＦ２により遮断され得る。図６ｅを参照して説明する上記のような問題は、光の入射角によって、第２赤色カラーフィルターＲＦ２が第１赤色カラーフィルターＲＦ１、緑色カラーフィルターＧＦと同一の厚さを有する場合にも発生する可能性がある。

これに対し、第２領域ＨＡ２において、第１方向に青色ピクセルＢＰＸと隣接した他の緑色ピクセルＧＰＸでは、図６ｅに示したような問題が発生せず、これにより、第２領域ＨＡ２に含まれる緑色ピクセルＧＰＸで信号の強度差が発生する可能性がある。本発明の一実施形態では、第１赤色カラーフィルターＲＦ１、緑色カラーフィルターＧＦなどに比べて第２赤色カラーフィルターＲＦ２を小さい大きさで形成することで、上記のような問題を解決することができる。

但し、実施形態によっては、緑色カラーフィルターＧＦに入射すべき光の一部が青色カラーフィルターＢＦにより吸収及び／又は遮断される現象が発生することもある。本発明の一実施形態では、第１領域ＨＡ１と第２領域ＨＡ２のそれぞれにおける青色カラーフィルターＢＦの大きさを互いに異ならせて形成することで、青色カラーフィルターＢＦによる光遮断現象を最小化することができる。以下、図７ａ、図７ｂ、図８ａ、及び図８ｂを参照してより詳細に説明する。

図７ａ、図７ｂ、図８ａ、及び図８ｂは、本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。

図７ａ及び図７ｂは、第１領域ＨＡ１と第２領域ＨＡ２のそれぞれに配置されるピクセルのうち一部を示した平面図である。第１領域ＨＡ１は、第２領域ＨＡ２に比べてピクセルアレイの中心により近い領域であり、ピクセルは第１方向（Ｘ軸方向）と第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列されることができる。それぞれのピクセルはマイクロレンズＭＬを含み、緑色ピクセルＧＰＸは緑色カラーフィルターＧＦを含み、青色ピクセルＢＰＸは青色カラーフィルターＢＦ１、ＢＦ２を含むことができる。

図７ａを参照すると、第１赤色ピクセルＲＰＸ１は第１赤色カラーフィルターＲＦ１を含み、第１青色ピクセルＢＰＸ１は第１青色カラーフィルターＢＦ１を含むことができる。一方、図７ｂを参照すると、第２赤色ピクセルＲＰＸ２は第２赤色カラーフィルターＲＦ２を含み、第２青色ピクセルＢＰＸ２は第２青色カラーフィルターＢＦ２を含むことができる。第２赤色カラーフィルターＲＦ２は第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも小さい大きさを有し、第２青色カラーフィルターＢＦ２は第１青色カラーフィルターＢＦ１よりも小さい大きさを有することができる。第２領域ＨＡ２において、第２赤色カラーフィルターＲＦ２及び第２青色カラーフィルターＢＦ２は緑色カラーフィルターＧＦよりも小さい大きさを有することができる。

一例として、第２赤色カラーフィルターＲＦ２と第２青色カラーフィルターＢＦ２は、第１方向において第１赤色カラーフィルターＲＦ１及び第１青色カラーフィルターＢＦ１よりも小さい長さを有することができる。図８ａを参照すると、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第１青色カラーフィルターＢＦ１は、第１方向において第１横長さＨＷ１を有するのに対し、第２赤色カラーフィルターＲＦ２と第２青色カラーフィルターＢＦ２は、第１方向において第２横長さＨＷ２を有することができる。

図８ａ及び図８ｂに示した一実施形態では、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２の長さ差ｄが第１青色カラーフィルターＢＦ１と第２青色カラーフィルターＢＦ２の長さ差ｄと同一であることを示したが、これは１つの実施形態にすぎず、変形可能である。一例として、第１青色カラーフィルターＢＦ１と第２青色カラーフィルターＢＦ２の厚さが第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２の厚さと同一である場合、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２の長さ差ｄが第１青色カラーフィルターＢＦ１と第２青色カラーフィルターＢＦ２の長さ差ｄと同一とすることができる。これに対し、第１青色カラーフィルターＢＦ１と第２青色カラーフィルターＢＦ２の厚さが第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２の厚さよりも大きくてもよく、この場合、第１青色カラーフィルターＢＦ１と第２青色カラーフィルターＢＦ２の長さ差が第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２の長さ差よりも大きくすることができる。

また、実施形態によって、赤色カラーフィルターＲＦ１、ＲＦ２、青色カラーフィルターＢＦ１、ＢＦ２、及び緑色カラーフィルターＧＦの厚さが実質的に同一であってもよい。換言すると、上述の図６ｃを参照して説明したように、カラーフィルター間の厚さ差が実質的に存在しなくてもよい。この場合、図８ｂを参照して説明したように、第２領域ＨＡ２において、第２赤色カラーフィルターＲＦ２と第２青色カラーフィルターＢＦ２は互いに実質的に同一の大きさを有し、緑色カラーフィルターＧＦよりは小さい大きさを有することができる。

図９、図１０ａ、図１０ｂ、図１１ａ、及び図１１ｂは、本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。

先ず、図９を参照すると、本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイ１００において、第１領域ＶＡ１と第２領域ＶＡ２を定義することができる。第１領域ＶＡ１は、ピクセルアレイ１００の中心ＣＥＮから第２方向（Ｙ軸方向）に第１距離だけ離れた領域であり、第２領域ＨＡ２は、中心ＣＥＮから第２方向に第２距離だけ離れた領域とすることができる。第１距離は第２距離よりも短く、これにより、第１領域ＶＡ１は、第２領域ＶＡ２に比べてピクセルアレイ１００の中心ＣＥＮに相対的により近く配置されることができる。

図１０ａ及び図１０ｂは、第１領域ＶＡ１と第２領域ＶＡ２のそれぞれに配置されるピクセルのうち一部を示した平面図である。第１領域ＶＡ１と第２領域ＶＡ２のそれぞれにおいて、ピクセルは第１方向（Ｘ軸方向）と第２方向に沿って配列されることができる。図１０ａ及び図１０ｂを参照すると、第１領域ＶＡ１に第１赤色ピクセルＲＰＸ１、緑色ピクセルＧＰＸ、青色ピクセルＢＰＸが配置され、第２領域ＶＡ２には、第２赤色ピクセルＲＰＸ２、緑色ピクセルＧＰＸ、及び青色ピクセルＢＰＸが配置されることができる。それぞれのピクセルはマイクロレンズＭＬを含み、緑色ピクセルＧＰＸは緑色カラーフィルターＧＦを含むことができる。一方、第１赤色ピクセルＲＰＸ１は第１赤色カラーフィルターＲＦ１を含み、第２赤色ピクセルＲＰＸ２は第２赤色カラーフィルターＲＦ２を含むことができる。カラーフィルターの間には、第１方向と第２方向に延びてピクセルを区分させる格子構造体１１０を形成することができる。

第１赤色カラーフィルターＲＦ１は第２赤色カラーフィルターＲＦ２よりも小さい大きさを有することができる。一例として、第２方向において、第１赤色カラーフィルターＲＦ１は第１縦長さＶＷ１を有し、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は第１縦長さＶＷ１よりも短い第２縦長さＶＷ２を有することができる。

図１１ａは第１領域ＶＡ１の一部断面を示した断面図であり、図１１ｂは第２領域ＶＡ２の一部断面を示した断面図である。ピクセルのそれぞれの構造は、上述の図６ａ及び図６ｂを参照して説明したことと類似する。一例として、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２は、緑色カラーフィルターＧＦに比べて相対的に大きい厚さを有することができる。但し、実施形態によって、第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２が緑色カラーフィルターＧＦと実質的に同一の厚さを有してもよい。

第２赤色カラーフィルターＲＦ２は第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも小さい大きさで形成されることができる。一例として、第２方向において、第２赤色カラーフィルターＲＦ２が第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも短い長さを有することができ、基板１０１の上面に平行な平面において、第２赤色カラーフィルターＲＦ２の面積が第１赤色カラーフィルターＲＦ１の面積よりも小さくすることができる。したがって、第２領域ＶＡ２で緑色ピクセルＧＰＸに入射する光の一部が第２赤色カラーフィルターＲＦ２により吸収及び／又は遮断される現象を最小化することができ、イメージセンサーが生成するイメージの品質を改善することができる。

第１赤色カラーフィルターＲＦ１と第２赤色カラーフィルターＲＦ２の形状の違いは、上述の図６ａから図６ｄを参照した説明を参照して理解されることができる。また、図８ａ及び図８ｂを参照して説明したように、第１領域ＶＡ１と第２領域ＶＡ２のそれぞれに含まれる青色カラーフィルターＢＦが互いに異なる大きさを有することができる。例えば、第２領域ＶＡ２に含まれる青色カラーフィルターＢＦが、第１領域ＶＡ１に含まれる青色カラーフィルターＢＦに比べて相対的に小さい大きさを有することができる。

図１２、図１３ａから図１３ｊは、本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。

先ず、図１２を参照すると、本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイ２００において、複数の領域Ａ１～Ａ１０を定義することができる。複数の領域Ａ１～Ａ１０は、ピクセルアレイ２００の中心ＣＥＮからの距離、及び中心ＣＥＮから分離される方向によって定義することができる。一例として、第１領域Ａ１は中心ＣＥＮに最も近い領域とすることができる。第２～第４領域Ａ２～Ａ４は、中心ＣＥＮから第１方向（Ｘ軸方向）に沿って分離される領域であり、第５～第７領域Ａ５～Ａ７は中心ＣＥＮから第２方向（Ｙ軸方向）に沿って分離される領域とすることができる。第８～第１０領域Ａ８～Ａ１０は、第１方向及び第２方向と交差する対角線方向に沿って中心ＣＥＮから分離される領域とすることができる。

図１３ａから図１３ｊは、複数の領域Ａ１～Ａ１０のそれぞれに含まれるピクセルを簡単に示した平面図である。複数の領域Ａ１～Ａ１０のそれぞれには赤色ピクセル、緑色ピクセル、及び青色ピクセルなどが配置されることができ、それぞれのピクセルはマイクロレンズＭＬを含むことができる。また、ピクセルは格子構造体２１０により分離されることができる。

先ず、図１３ａを参照すると、第１領域Ａ１には第１赤色ピクセルＲＰＸ１、緑色ピクセルＧＰＸ、及び青色ピクセルＢＰＸを配置することができる。第１赤色ピクセルＲＰＸ１は、第１領域Ａ１に含まれる他のピクセルである緑色ピクセルＧＰＸ及び青色ピクセルＢＰＸと同一の大きさのカラーフィルターを有することができる。図１３ａを参照すると、第１赤色カラーフィルターＲＦ１は、第１方向と第２方向において、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦと同一の第１横長さＨＷ１及び第１縦長さＶＷ１を有することができる。

次に、図１３ｂを参照すると、第２領域Ａ２には第２赤色ピクセルＲＰＸ２、緑色ピクセルＧＰＸ、及び青色ピクセルＢＰＸを配置することができる。第２赤色ピクセルＲＰＸ２は、第１赤色ピクセルＲＰＸ１と異なって、緑色ピクセルＧＰＸ及び青色ピクセルＢＰＸとは異なる大きさのカラーフィルターを有することができる。図１３ｂを参照すると、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は、第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも小さい大きさを有することができる。一例として、第１方向において、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦよりも小さい第２横長さＨＷ２を有することができる。これにより、第１方向において、第２赤色ピクセルＲＰＸ２とピクセルアレイ２００の端部との間に配置されている緑色ピクセルＧＰＸに入射すべき光の一部が、第２赤色カラーフィルターＲＦ２により吸収及び／又は遮断される現象を最小化することができる。

図１３ｃを参照すると、第３領域Ａ３には第３赤色ピクセルＲＰＸ３、緑色ピクセルＧＰＸ、及び青色ピクセルＢＰＸを配置することができる。第３赤色ピクセルＲＰＸ３は、第２赤色ピクセルＲＰＸ２よりも小さい大きさのカラーフィルターを有することができる。図１３ｃを参照すると、第３赤色カラーフィルターＲＦ３は、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦよりも小さい大きさを有し、一例として、第１方向において、第３赤色カラーフィルターＲＦ３は第２横長さＨＷ２よりも短い第３横長さＨＷ３を有することができる。これにより、第３赤色ピクセルＲＰＸ３の右側に配置されている緑色ピクセルＧＰＸに入射すべき光の一部が、第３赤色カラーフィルターＲＦ３により吸収及び／又は遮断される現象を最小化することができる。

図１３ｄを参照すると、第４領域Ａ４には第４赤色ピクセルＲＰＸ４、緑色ピクセルＧＰＸ、及び青色ピクセルＢＰＸを配置することができる。第４赤色ピクセルＲＰＸ４は、第３赤色ピクセルＲＰＸ３よりも小さい大きさのカラーフィルターを有することができる。図１３ｄを参照すると、第４赤色カラーフィルターＲＦ４は、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦよりも小さい大きさを有し、第１方向において、第４赤色カラーフィルターＲＦ４は第３横長さＨＷ３よりも短い第４横長さＨＷ４を有することができる。これにより、第４赤色ピクセルＲＰＸ４の右側に配置されている緑色ピクセルＧＰＸに入射すべき光の一部が、第４赤色カラーフィルターＲＦ４により吸収及び／又は遮断される現象を最小化することができる。

図１３ｂから図１３ｄを参照すると、第１方向において、ピクセルアレイ２００の端部に近い領域であるほど、赤色カラーフィルターの大きさがさらに減少することができる。また、図１３ｃ及び図１３ｄを参照すると、第３赤色カラーフィルターＲＦ３と第４赤色カラーフィルターＲＦ４の大きさが減少した分だけ、第３赤色ピクセルＲＰＸ３と第４赤色ピクセルＲＰＸ４に隣接した領域で格子構造体２１０の大きさが増加することができる。

次に、図１３ｅを参照すると、第５領域Ａ５には第５赤色ピクセルＲＰＸ５、緑色ピクセルＧＰＸ、及び青色ピクセルＢＰＸを配置することができる。第５赤色ピクセルＲＰＸ５は、緑色ピクセルＧＰＸ及び青色ピクセルＢＰＸとは異なる大きさのカラーフィルターを有することができる。図１３ｅを参照すると、第５赤色カラーフィルターＲＦ５は、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦよりも小さい大きさを有することができる。

第５領域Ａ５はピクセルアレイ２００の中心ＣＥＮから第２方向に沿って分離される領域であり、第５赤色カラーフィルターＲＦ５は、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦよりも小さい第２縦長さＶＷ２を有することができる。一例として、第５赤色カラーフィルターＲＦ５の上側端部が、第１方向に第５赤色カラーフィルターＲＦ５の両側に隣接した一対の緑色カラーフィルターＧＰＸの上側端部より下方に配置されることができる。これにより、第２方向において、第５赤色ピクセルＲＰＸ５の上に配置されている緑色ピクセルＧＰＸに入射すべき光の一部が、第５赤色カラーフィルターＲＦ５により吸収及び／又は遮断される現象を最小化することができる。

図１３ｆを参照すると、第６領域Ａ６には第６赤色ピクセルＲＰＸ６、緑色ピクセルＧＰＸ、及び青色ピクセルＢＰＸを配置することができる。第６赤色ピクセルＲＰＸ６は、第５赤色ピクセルＲＰＸ５よりも小さい大きさのカラーフィルターを有することができる。図１３ｆを参照すると、第６赤色カラーフィルターＲＦ６は、第２方向において第２縦長さＶＷ２よりも短い第３縦長さＶＷ３を有することができる。これにより、第６赤色ピクセルＲＰＸ６の上に配置されている緑色ピクセルＧＰＸに入射すべき光の一部が、第６赤色カラーフィルターＲＦ６により吸収及び／又は遮断される現象を最小化することができる。

図１３ｇを参照すると、第７領域Ａ７には第７赤色ピクセルＲＰＸ７、緑色ピクセルＧＰＸ、及び青色ピクセルＢＰＸを配置することができる。図１３ｄを参照すると、第７赤色ピクセルＲＰＸ７は、第６赤色ピクセルＲＰＸ６よりも小さい大きさのカラーフィルターを有することができる。第７赤色カラーフィルターＲＦ７は、第２方向において第３縦長さＶＷ３よりも短い第４縦長さＶＷ４を有することができる。これにより、第７赤色ピクセルＲＰＸ７の上に配置されている緑色ピクセルＧＰＸに入射すべき光の一部が、第７赤色カラーフィルターＲＦ７により吸収及び／又は遮断される現象を最小化することができる。

図１３ｅから図１３ｇを参照すると、第２方向にピクセルアレイ２００の端部に近い領域であるほど、赤色カラーフィルターの大きさがさらに減少することができる。また、図１３ｆ及び図１３ｇを参照すると、第６赤色カラーフィルターＲＦ６と第７赤色カラーフィルターＲＦ７の大きさが減少した分だけ、第６赤色ピクセルＲＰＸ６と第７赤色ピクセルＲＰＸ７に隣接した領域で格子構造体２１０の大きさが増加することができる。

次に、図１３ｈを参照すると、第８領域Ａ８には第８赤色ピクセルＲＰＸ８、緑色ピクセルＧＰＸ、及び青色ピクセルＢＰＸを配置することができる。第８赤色ピクセルＲＰＸ８は緑色ピクセルＧＰＸ及び青色ピクセルＢＰＸとは異なる大きさのカラーフィルターを有することができる。図１３ｈを参照すると、第８赤色カラーフィルターＲＦ８は、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦよりも小さい大きさを有することができる。

第８領域Ａ８は、第１方向及び第２方向と交差する対角線方向に沿ってピクセルアレイ２００の中心ＣＥＮから分離される領域とすることができる。一例として、第８領域Ａ８は、第１方向において第２領域Ａ２と同一の位置に配置され、第２方向においては第５領域Ａ５と同一の位置に配置されることができる。これにより、第８赤色カラーフィルターＲＦ８は、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦよりも小さい第２横長さＨＷ２及び第２縦長さＶＷ２を有することができる。対角線方向において、第８赤色ピクセルＲＰＸ８の右側及び上側に配置されている緑色ピクセルＧＰＸに入射すべき光の一部が、第８赤色カラーフィルターＲＦ８により吸収及び／又は遮断される現象を最小化することができる。

図１３ｉを参照すると、第９領域Ａ９には第９赤色ピクセルＲＰＸ９、緑色ピクセルＧＰＸ、及び青色ピクセルＢＰＸを配置することができる。第９赤色ピクセルＲＰＸ９は第８赤色ピクセルＲＰＸ８よりも小さい大きさのカラーフィルターを有することができる。図１３ｉを参照すると、第９赤色カラーフィルターＲＦ９は、第１方向において第２横長さＨＷ２よりも短い第３横長さＨＷ３を有し、第２方向において第２縦長さＶＷ２よりも短い第３縦長さＶＷ３を有することができる。これにより、第９赤色ピクセルＲＰＸ９の右側及び上側に配置されている緑色ピクセルＧＰＸに入射すべき光の一部が、第９赤色カラーフィルターＲＦ９により吸収及び／又は遮断される現象を最小化することができる。

図１３ｊを参照すると、第１０領域Ａ１０には第１０赤色ピクセルＲＰＸ１０、緑色ピクセルＧＰＸ、及び青色ピクセルＢＰＸを配置することができる。図１３ｊを参照すると、第１０赤色ピクセルＲＰＸ１０は第９赤色ピクセルＲＰＸ９よりも小さい大きさのカラーフィルターを有することができる。第１０赤色カラーフィルターＲＦ１０は、第１方向において第３横長さＨＷ３よりも短い第４横長さＨＷ４を有し、第２方向において第３縦長さＶＷ３よりも短い第４縦長さＶＷ４を有することができる。これにより、第１０赤色ピクセルＲＰＸ１０の右側及び上側に配置されている緑色ピクセルＧＰＸに入射すべき光の一部が、第１０赤色カラーフィルターＲＦ１０により吸収及び／又は遮断される現象を最小化することができる。

図１３ｈから図１３ｊを参照すると、第２方向にピクセルアレイ２００の角及びコーナーに近い領域であるほど、赤色カラーフィルターの大きさがさらに減少することができる。また、図１３ｉ及び図１３ｊを参照すると、第９赤色カラーフィルターＲＦ９と第１０赤色カラーフィルターＲＦ１０の大きさが減少した分だけ、第９赤色ピクセルＲＰＸ９と第１０赤色ピクセルＲＰＸ１０に隣接した領域で格子構造体２１０の大きさが増加することができる。

図１４ａから図１４ｄは、本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。

図１４ａから図１４ｄは、第１～第４領域Ａ１～Ａ４において、赤色ピクセル、及び赤色ピクセルに隣接した緑色ピクセルの断面を示した図である。図１４ａから図１４ｄを参照すると、それぞれのピクセルは基板２０１内に形成されるフォトダイオードＰＤを含み、ピクセルはピクセル分離膜２０５により互いに分離されることができる。ピクセル分離膜２０５は、格子構造体２１０の下部から第１方向及び第２方向に延びてピクセルを互いに区分させ、第３方向（Ｚ軸方向）に延びることができる。

基板２０１は互いに向かい合う第１面と第２面を含み、それぞれのピクセルにおいて、第１面上には、カラーフィルターと平坦化層２３０、及びマイクロレンズＭＬなどを含む光透過部を配置することができる。一方、それぞれのピクセルにおいて、第２面上には、ピクセル回路を構成する素子２２０と配線パターン２２１を形成することができる。素子２２０と配線パターン２２１は絶縁層２２２により覆われることができる。

図１４ａから図１４ｄを参照すると、それぞれの赤色カラーフィルターＲＦ１～ＲＦ４の大きさは、ピクセルアレイ２００の端部に近くなるほど減少することができる。第１～第４領域Ａ１～Ａ４は、第１方向に沿って中心ＣＥＮから次第に遠い位置に配置され、第２方向において同一の位置に配置されるため、赤色カラーフィルターＲＦ１～ＲＦ４の大きさが、第１方向に沿って端部に近くなるほど次第に減少することができる。

第１方向において赤色カラーフィルターＲＦ１～ＲＦ４の大きさが減少することにより、それぞれの赤色カラーフィルターＲＦ１～ＲＦ４と、隣接した緑色カラーフィルターＧＦとの間の間隔が、第１～第４領域Ａ１～Ａ４で互いに異なるようにすることができる。一例として、図１４ａを参照すると、第１領域Ａ１では、第１方向に沿って第１赤色カラーフィルターＲＦ１と緑色カラーフィルターＧＦが互いに密着することができる。これに対し、図１４ｂを参照すると、第２領域Ａ２では、第１方向に沿って第２赤色カラーフィルターＲＦ２と緑色カラーフィルターＧＦとの間に第１間隔ｄ１が存在することができる。

次に、図１４ｃを参照すると、第３領域Ａ３では、第３赤色カラーフィルターＲＦ３と緑色カラーフィルターＧＦとの間に第２間隔ｄ２が存在することができる。また、図１４ｄを参照すると、第４領域Ａ４では、第１方向に沿って第４赤色カラーフィルターＲＦ４と緑色カラーフィルターＧＦとの間に第３間隔ｄ３が存在することができる。第１間隔ｄ１は第２間隔ｄ２より小さく、第３間隔ｄ３は第２間隔ｄ２より大きくすることができる。

図１４ｂから図１４ｄに示したように、第２～第４赤色カラーフィルターＲＦ２～ＲＦ４の大きさを相対的に小さく形成することで、第２～第４赤色カラーフィルターＲＦ２～ＲＦ４に隣接した領域で格子構造体２１０の少なくとも一部が平坦化層２３０と直接接触することができる。また、第２～第４赤色カラーフィルターＲＦ２～ＲＦ４の大きさの減少に対応して、格子構造体２１０の大きさが増加することができる。

図１４ａから図１４ｄに示した実施形態では、それぞれの赤色カラーフィルターＲＦ１～ＲＦ４の厚さが緑色カラーフィルターＧＦよりも大きいことを示したが、必ずしもこのような形態に限定されるのではない。一例として、それぞれの赤色カラーフィルターＲＦ１～ＲＦ４が緑色カラーフィルターＧＦと同一の厚さを有してもよい。換言すると、赤色カラーフィルターＲＦ１～ＲＦ４が緑色カラーフィルターＧＦと同一の厚さを有し、ピクセルアレイ２００の端部に近いほどさらに小さい大きさを有することができる。

図１５は本発明の一実施形態によるイメージセンサーにおける赤色カラーフィルターの大きさを説明するためのグラフである。

図１５に示したグラフにおいて、横軸はピクセルアレイの中心からの距離を表し、縦軸は赤色カラーフィルターの大きさを表すことができる。図１５を参照すると、中心からの距離が増加するほど、換言すると、ピクセルアレイの端部に近くなるほど、赤色ピクセルに含まれる赤色カラーフィルターの大きさが減少することができる。

一実施形態において、赤色カラーフィルターの大きさは、中心から所定の基準距離内の領域では一定であり、基準距離外の領域では、中心からの距離に比例して線形に減少することができる。換言すると、ピクセルアレイの中心から基準距離内に配置されている赤色ピクセルでは、赤色カラーフィルターが同一の大きさを有することができる。上記基準距離は、ピクセルに光が入射する角度を考慮した時に、赤色カラーフィルターが、隣接した緑色カラーフィルターに入射する光に影響を与えない範囲を考慮した上で決定することができる。

図１６、図１７ａから図１７ｄは、本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。

先ず、図１６を参照すると、本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイ３００は、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列される複数のピクセル３１０、３２０、３３０を含むことができる。図１６に示した一実施形態において、複数のそれぞれのピクセル３１０、３２０、３３０は、第１方向及び第２方向のうち少なくとも１つにおいて、互いに隣接し、かつ同一の色相のカラーフィルターを共有する２つ以上のサブピクセル３１１、３２１、３３１を含むことができる。

一例として、それぞれの赤色ピクセル３１０はＮｘＮの形態（Ｎは２以上の自然数）で配置される赤色サブピクセル３１１を含み、それぞれの赤色ピクセル３１０に含まれる赤色サブピクセル３１１は１つのカラーフィルターを共有することができる。図１６に示した一実施形態において、Ｎは２とすることができる。また、それぞれの赤色サブピクセル３１１はマイクロレンズを含むことができる。それぞれのピクセル３１０、３２０、３３０において、サブピクセル３１１、３２１、３３１は１つのカラーフィルターを共有し、マイクロレンズは共有せずに１つずつ含むことができる。緑色ピクセル３２０と青色ピクセル３３０の構成は赤色ピクセル３１０と類似する。

図１７ａから図１７ｄは、図１６に示した一実施形態と同様の構造を有するピクセルアレイで選択した第１～第４領域４００～４３０を簡単に示した図である。第１～第４領域４００～４３０のそれぞれにおいて、ピクセルは複数のサブピクセルＳＰＸを含むことができる。一例として、赤色ピクセルは複数の赤色サブピクセルを有し、緑色ピクセルは複数の緑色サブピクセルを有し、青色ピクセルは複数の青色サブピクセルを有することができる。

一方、それぞれのピクセルにおいて、複数のサブピクセルＳＰＸは１つのカラーフィルターを共有し、マイクロレンズは共有しないようにすることができる。したがって、それぞれのピクセルのカラーフィルターは、複数のサブピクセルＳＰＸに対応する複数のサブフィルター領域に区分されることができる。

一例として、第１領域４００はピクセルアレイの中心から第１距離だけ分離される領域であり、第２領域４１０はピクセルアレイの中心から第１方向（Ｘ軸方向）に沿って第２距離だけ分離される領域とすることができる。第２距離は第１距離よりも大きくすることができる。

第３領域４２０はピクセルアレイの中心から第２方向（Ｙ軸方向）に沿って第３距離だけ分離される領域であり、第３距離は第１距離よりも大きくすることができる。第４領域４３０はピクセルアレイの中心から第３距離だけ分離される領域であり、第１方向及び第２方向と交差する方向、例えば、対角線方向に沿ってピクセルアレイの中心から分離されることができる。

図１７ａを参照すると、第１領域４００に配置される第１赤色ピクセルＲＰＸ１は第１赤色カラーフィルターＲＦ１を含み、第１赤色カラーフィルターＲＦ１は、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦと同一の大きさを有することができる。第１赤色カラーフィルターＲＦ１は、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦと同様に、第１方向において第１横長さＨＷ１を有し、第２方向において第１縦長さＶＷ１を有することができる。

図１７ｂを参照すると、第２領域４１０に配置される第２赤色ピクセルＲＰＸ２は第２赤色カラーフィルターＲＦ２を含み、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は、第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも小さい大きさを有することができる。上述のように、第２領域４１０は、第１方向に沿ってピクセルアレイの中心から第１領域４００より遠く配置されることができる。したがって、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は、第１方向において第１横長さＨＷ１よりも短い第２横長さＨＷ２を有することができる。一方、第２方向において、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は第１赤色カラーフィルターＲＦ１と同一の第１縦長さＶＷ１を有することができる。

第２赤色ピクセルＲＰＸ２に含まれるサブピクセルＳＰＸが第２赤色カラーフィルターＲＦ２を共有するため、サブピクセルＳＰＸのうち右側に配置されている２つのサブピクセルＳＰＸに対応するサブフィルター領域の大きさが減少することができる。したがって、第２赤色ピクセルＲＰＸ２において右側に位置した２つのサブピクセルＳＰＸに対応するサブフィルター領域のそれぞれの大きさが、第２赤色ピクセルＲＰＸ２において左側に位置した２つのサブピクセルＳＰＸに対応するサブフィルター領域のそれぞれの大きさよりも小さくすることができる。

図１７ｂに示したように、第２赤色ピクセルＲＰＸ２において、ピクセルアレイの端部のうち１つに近く位置する一部のサブフィルター領域のそれぞれの大きさは、ピクセルアレイの端部のうち上記１つから遠く位置する残りのサブフィルター領域のそれぞれの大きさよりも小さくすることができる。第２赤色ピクセルＲＰＸ２において、相対的に大きい大きさを有する一部のサブフィルター領域の個数は、相対的に小さい大きさを有する残りのサブフィルター領域の個数と同一とすることができる。これに対し、緑色ピクセルＧＰＸと青色ピクセルＢＰＸのそれぞれでは、サブピクセルＳＰＸに対応するサブフィルター領域のそれぞれが同一の大きさを有することができる。

図１７ｃを参照すると、第３領域４２０に配置される第３赤色ピクセルＲＰＸ３は第３赤色カラーフィルターＲＦ３を含み、第３赤色カラーフィルターＲＦ３は、第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも小さい大きさを有することができる。一例として、第３領域４２０は、第２方向に沿ってピクセルアレイの中心から第１領域４００より遠く配置されることができる。したがって、第３赤色カラーフィルターＲＦ３は、第２方向において第１縦長さＶＷ１よりも短い第２縦長さＶＷ２を有することができる。一方、第１方向において、第３赤色カラーフィルターＲＦ３は第１赤色カラーフィルターＲＦ１と同一の第１横長さＨＷ１を有することができる。

第３赤色ピクセルＲＰＸ３に含まれるサブピクセルＳＰＸは第３赤色カラーフィルターＲＦ３を共有し、これにより、サブピクセルＳＰＸのうち第２方向に上側に配置される２つのサブピクセルＳＰＸでのみ、サブフィルター領域のそれぞれの大きさが減少することができる。したがって、第２方向に上側に位置した２つのサブフィルター領域のそれぞれの大きさが、第２方向に下側に位置した２つのサブフィルター領域のそれぞれの大きさよりも小さくすることができる。

図１７ｄを参照すると、第４領域４３０に配置される第４赤色ピクセルＲＰＸ４は第４赤色カラーフィルターＲＦ４を含み、第４赤色カラーフィルターＲＦ４は、第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも小さい大きさを有することができる。一例として、第４領域４３０は、第１方向及び第２方向と交差する対角線方向に沿ってピクセルアレイの中心から第１領域４００より遠く配置されることができる。したがって、第４赤色カラーフィルターＲＦ４は、第１方向において第１横長さＨＷ１よりも短い第３横長さＨＷ３を有し、第２方向において第１縦長さＶＷ１よりも短い第３縦長さＶＷ３を有することができる。

第４赤色ピクセルＲＰＸ４に含まれるサブピクセルＳＰＸは第４赤色カラーフィルターＲＦ４を共有することができる。図１７ｄを参照すると、第１方向に右側で緑色ピクセルＧＰＸと接するサブピクセルＳＰＸ、及び第２方向に上側で緑色ピクセルＧＰＸと接するサブピクセルＳＰＸで、サブフィルター領域のそれぞれの大きさが減少することができる。一例として、図１７ｄに示した一実施形態では、第４赤色ピクセルＲＰＸ４のサブピクセルＳＰＸのそれぞれに含まれるサブフィルター領域の大きさが何れも異なるようにすることができる。

図１７ｂから図１７ｄを参照すると、赤色ピクセルに含まれるサブピクセルＳＰＸのうち少なくとも一部が、互いに異なる大きさのサブフィルター領域を含むことができる。また、ピクセルアレイの中心から対角線方向に分離配置される赤色ピクセルに含まれるサブピクセルＳＰＸに対応するサブフィルター領域は、何れも異なる大きさを有してもよい。一方、図１７ｂ及び図１７ｃに示した一実施形態では、相対的に小さい大きさを有するサブフィルター領域の個数が、相対的に大きい大きさを有するサブフィルター領域の個数と同一とすることができる。

図１８、図１９ａから図１９ｄは、本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイを説明するための図である。

先ず、図１８を参照すると、本発明の一実施形態によるイメージセンサーのピクセルアレイ５００は、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列される複数のピクセル５１０、５２０、５３０を含むことができる。図１８に示した一実施形態において、複数のそれぞれのピクセル５１０、５２０、５３０は、第１方向及び第２方向のうち少なくとも１つにおいて互いに隣接し、かつ同一の色相のカラーフィルターを共有する２つ以上のサブピクセル５１１、５２１、５３１を含むことができる。

一例として、それぞれの赤色ピクセル５１０は３ｘ３の形態で配置される赤色サブピクセル５１１を含み、それぞれの赤色ピクセル５１０に含まれる赤色サブピクセル５１１は１つのカラーフィルターを共有することができる。また、それぞれの赤色サブピクセル５１１はマイクロレンズを含むことができる。それぞれのピクセル５１０、５２０、５３０において、サブピクセル５１１、５２１、５３１は１つのカラーフィルターを共有し、マイクロレンズは共有せずに１つずつ含むことができる。緑色ピクセル５２０と青色ピクセル５３０の構成は赤色ピクセル５１０と類似する。

図１９ａから図１９ｄは、図１８に示した一実施形態と同様の構造を有するピクセルアレイで選択した第１～第４領域６００～６３０を簡単に示した図である。第１～第４領域６００～６３０のそれぞれにおいてピクセルは複数のサブピクセルＳＰＸを含み、それぞれのピクセルにおいて、複数のサブピクセルＳＰＸは１つのカラーフィルターを共有し、マイクロレンズは共有しないようにすることができる。

第１～第４領域６００～６３０は、上述の図１７ａから図１７ｄを参照して説明したことと類似して決定される領域とすることができる。一例として、第１領域６００はピクセルアレイの中心から第１距離だけ分離される領域であり、第２領域６１０はピクセルアレイの中心から第１方向（Ｘ軸方向）に沿って第２距離だけ分離される領域とすることができる。第２距離は第１距離よりも大きくすることができる。

第３領域６２０はピクセルアレイの中心から第２方向（Ｙ軸方向）に沿って第３距離だけ分離される領域であり、第３距離は第１距離よりも大きくすることができる。第４領域６３０はピクセルアレイの中心から第３距離だけ分離される領域であり、第１方向及び第２方向と交差する方向、例えば、対角線方向に沿ってピクセルアレイの中心から分離されることができる。

図１９ａを参照すると、第１領域６００に配置される第１赤色ピクセルＲＰＸ１は第１赤色カラーフィルターＲＦ１を含み、第１赤色カラーフィルターＲＦ１は、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦと同一の大きさを有することができる。第１赤色カラーフィルターＲＦ１は、緑色カラーフィルターＧＦ及び青色カラーフィルターＢＦと同様に、第１方向において第１横長さＨＷ１を有し、第２方向において第１縦長さＶＷ１を有することができる。

図１９ｂを参照すると、第２領域６１０に配置される第２赤色ピクセルＲＰＸ２は第２赤色カラーフィルターＲＦ２を含み、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は、第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも小さい大きさを有することができる。上述のように、第２領域６１０は、第１方向に沿ってピクセルアレイの中心から第１領域６００より遠く配置されることができる。したがって、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は、第１方向において第１横長さＨＷ１よりも短い第２横長さＨＷ２を有することができる。一方、第２方向において、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は第１赤色カラーフィルターＲＦ１と同一の第１縦長さＶＷ１を有することができる。

第２赤色ピクセルＲＰＸ２に含まれるサブピクセルＳＰＸは第２赤色カラーフィルターＲＦ２を共有し、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は、サブピクセルＳＰＸに対応するサブフィルター領域に区分されることができる。図１９ｂを参照すると、サブピクセルＳＰＸのうち右側に配置される３個のサブピクセルＳＰＸに含まれるサブフィルター領域のそれぞれの大きさが相対的により小さくすることができる。したがって、左側に位置した６個のサブピクセルＳＰＸに含まれるサブフィルター領域のそれぞれの大きさが、右側に位置した３個のサブフィルター領域のそれぞれの大きさよりも大きくすることができる。

図１９ｃを参照すると、第３領域６２０に配置される第３赤色ピクセルＲＰＸ３は第３赤色カラーフィルターＲＦ３を含み、第３赤色カラーフィルターＲＦ３は、第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも小さい大きさを有することができる。一例として、第３領域６２０は、第２方向に沿ってピクセルアレイの中心から第１領域６００より遠く配置されることができる。したがって、第３赤色カラーフィルターＲＦ３は、第２方向において第１縦長さＶＷ１よりも短い第２縦長さＶＷ２を有することができる。一方、第１方向において、第３赤色カラーフィルターＲＦ３は第１赤色カラーフィルターＲＦ１と同一の第１横長さＨＷ１を有することができる。

第３赤色ピクセルＲＰＸ３に含まれるサブピクセルＳＰＸは第３赤色カラーフィルターＲＦ３を共有し、これにより、サブピクセルＳＰＸのうち第２方向に上側に配置される３個のサブピクセルＳＰＸに含まれるサブフィルター領域のそれぞれが相対的に小さい大きさを有することができる。したがって、第２方向に上側に位置した３個のサブフィルター領域のそれぞれの面積が、第２方向に下側に位置した６個のサブフィルター領域のそれぞれの面積よりも小さくすることができる。

図１９ｄを参照すると、第４領域４３０に配置される第４赤色ピクセルＲＰＸ４は第４赤色カラーフィルターＲＦ４を含み、第４赤色カラーフィルターＲＦ４は、第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも小さい大きさを有することができる。一例として、第４領域４３０は、第１方向及び第２方向と交差する対角線方向に沿ってピクセルアレイの中心から第１領域４００より遠く配置されることができる。したがって、第４赤色カラーフィルターＲＦ４は、第１方向において第１横長さＨＷ１よりも短い第３横長さＨＷ３を有し、第２方向において第１縦長さＶＷ１よりも短い第３縦長さＶＷ３を有することができる。

第４赤色ピクセルＲＰＸ４に含まれるサブピクセルＳＰＸは第４赤色カラーフィルターＲＦ４を共有することができる。図１９ｄを参照すると、第１方向に右側で緑色ピクセルＧＰＸと接するサブピクセルＳＰＸ、及び第２方向に上側で緑色ピクセルＧＰＸと接するサブピクセルＳＰＸに含まれるサブフィルター領域のそれぞれが相対的に小さい大きさを有することができる。したがって、５個のサブピクセルＳＰＸのそれぞれのサブフィルター領域が、４個のサブピクセルＳＰＸのそれぞれのサブフィルター領域より相対的に小さい大きさを有することができる。また、対角線方向にピクセルアレイの中心から最も遠く配置されている１つのサブピクセルＳＰＸのサブフィルター領域が、最も小さい大きさを有することができる。

図１９ｂ及び図１９ｃに示した実施形態では、相対的に小さい大きさを有するサブフィルター領域の個数が、相対的に大きい大きさを有するサブフィルター領域の個数より少ない。これに対し、図１９ｄに示した一実施形態では、相対的に小さい大きさを有するサブフィルター領域の個数が、相対的に大きい大きさを有するサブフィルター領域の個数より多い。相対的に小さい大きさを有するサブフィルター領域は、第１方向及び第２方向のうち少なくとも１つにおいて緑色カラーフィルターＧＦと隣接することができる。

図２０から図２７は、本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を説明するための図である。

先ず、図２０及び図２１を参照すると、基板７０１の第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２に、複数のピクセル領域ＲＡ、ＧＡ、ＢＡを定義することができる。一例として、複数のピクセル領域ＲＡ、ＧＡ、ＢＡは、赤色ピクセル領域ＲＡ、緑色ピクセル領域ＧＡ、及び青色ピクセル領域ＢＡを含むことができる。複数のピクセル領域ＲＡ、ＧＡ、ＢＡは、第１方向（Ｘ軸方向）と第２方向（Ｙ軸方向）に沿って配列されることができる。一実施形態において、第１領域Ａ１は、複数のピクセル領域ＲＡ、ＧＡ、ＢＡが定義されるピクセルアレイの中心から第１距離に位置した領域であり、第２領域Ａ２は、複数のピクセル領域ＲＡ、ＧＡ、ＢＡが定義されるピクセルアレイの中心から第２距離に位置した領域とすることができる。第１距離は第２距離よりも短くすることができる。

複数のピクセル領域ＲＡ、ＧＡ、ＢＡは、第３方向（Ｚ軸方向）に延びるピクセル分離膜７０５により互いに分離されることができる。ピクセル分離膜７０５の間にはフォトダイオードＰＤを形成することができる。図２０及び図２１に示した一実施形態では、複数のそれぞれのピクセル領域ＲＡ、ＧＡ、ＢＡに１つのフォトダイオードＰＤが形成されることを示したが、これと異なって、複数のピクセル領域ＲＡ、ＧＡ、ＢＡのうち少なくとも１つに２つ以上のフォトダイオードＰＤが形成されてもよい。イメージセンサーは、２つ以上のフォトダイオードＰＤを用いて自動焦点機能を実現することができる。基板７０１の一面には、ピクセル回路に含まれる素子７２０、素子７２０を互いに連結するための配線パターン７２１、及び素子７２０と配線パターン７２１を覆う絶縁層７２２を形成することができる。

次に、図２２及び図２３を参照すると、格子構造体７１０が基板７０１上に形成されることができる。一例として、格子構造体７１０は、素子７２０、配線パターン７２１、及び絶縁層７２２が形成されている面の反対側面に形成されることができる。

図２２及び図２３に示したように、格子構造体７１０は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２で互いに異なる形状を有することができる。一例として、第１領域Ａ１では、赤色ピクセル領域ＲＡの右側に配置される格子構造体７１０は第１幅Ｗ１を有するのに対し、第２領域Ａ２では、赤色ピクセル領域ＲＡの右側に配置される格子構造体７１０は第１幅Ｗ１よりも大きい第２幅Ｗ２を有することができる。格子構造体７１０の幅の差は、格子構造体７１０を形成するためのマスクの差により生じさせることができる。

図２４及び図２５を参照すると、格子構造体７１０及び基板７０１上にカラーフィルターＲＦ１、ＲＦ２、ＧＦ、ＢＦを形成することができる。一実施形態において、カラーフィルターＲＦ１、ＲＦ２、ＧＦ、ＢＦはスピンコーティング工程及びパターニング工程などにより形成されることができ、赤色カラーフィルターＲＦ１、ＲＦ２は、緑色カラーフィルターＧＦに比べて相対的に大きい厚さで形成されることができる。青色カラーフィルターＢＦも緑色カラーフィルターＧＦより大きい厚さで形成されることができ、実施形態によって、青色カラーフィルターＢＦは、赤色カラーフィルターＲＦ１、ＲＦ２よりさらに大きい厚さで形成されてもよい。又は、実施形態によって、赤色カラーフィルターＲＦ１、ＲＦ２と緑色カラーフィルターＧＦが同一の厚さを有してもよい。さらに、赤色カラーフィルターＲＦ１、ＲＦ２、緑色カラーフィルターＧＦ、及び青色カラーフィルターＢＦの何れも同一の厚さを有してもよい。

一方、図２４及び図２５に示したように、第１領域Ａ１に形成される第１赤色カラーフィルターＲＦ１は、第２領域Ａ２に形成される第２赤色カラーフィルターＲＦ２よりも小さい大きさを有することができる。一例として、第１方向において、第１赤色カラーフィルターＲＦ１は第１横長さＨＷ１を有するのに対し、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は第２横長さＨＷ２を有することができる。これにより、第２領域Ａ２の緑色フィルターＧＡに第１方向に沿って斜めに入射する光が、第２赤色カラーフィルターＲＦ２により遮断及び／又は吸収される現象を最小化することができ、第２領域Ａ２に含まれる緑色ピクセルの信号の強度差を低減することができる。

図２６及び図２７を参照すると、カラーフィルターＲＦ１、ＲＦ２、ＧＦ、ＢＦ上に平坦化層７３０及びマイクロレンズＭＬを形成し、複数のピクセルＲＰＸ１、ＲＰＸ２、ＧＰＸ、ＢＰＸを形成することができる。平坦化層７３０は、複数のピクセル領域ＲＡ、ＧＡ、ＢＡのそれぞれで平らな上面を有することができる。したがって、図２７に示したように、複数のピクセル領域ＲＡ、ＧＡ、ＢＡのうち少なくとも一部で、平坦化層７３０が互いに異なる厚さを有することができる。

一方、第２領域Ａ２では、第２赤色カラーフィルターＲＦ２と緑色カラーフィルターＧＦとの間で格子構造体７１０が相対的に大幅を有し、第２赤色カラーフィルターＲＦ２は第１赤色カラーフィルターＲＦ１よりも小さい大きさを有することができる。したがって、第２赤色カラーフィルターＲＦ２と緑色カラーフィルターＧＦとの間で、格子構造体７１０の上面が平坦化層７３０と直接接触することができる。

図２８及び図２９は本発明の一実施形態によるイメージセンサーを含む電子機器を簡単に示した図である。

図２８を参照すると、電子機器１０００は、カメラモジュールグループ１１００と、アプリケーションプロセッサー１２００と、ＰＭＩＣ１３００と、外部メモリー１４００と、を含むことができる。

カメラモジュールグループ１１００は複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃを含むことができる。図面には３個のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃが配置された実施形態が示されているが、実施形態がこれに制限されるものではない。いくつかの実施形態において、カメラモジュールグループ１１００は２個のカメラモジュールのみを含むように変形されて実施されることができる。また、いくつかの実施形態において、カメラモジュールグループ１１００は、ｎ個（ｎは４以上の自然数）のカメラモジュールを含むように変形されて実施されてもよい。また、一実施形態において、カメラモジュールグループ１１００に含まれる複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃのうち少なくとも１つは、上述の図１から図２７を参照して説明した実施形態のうち１つによるイメージセンサーを含むことができる。

以下、図２９を参照して、カメラモジュール１１００ｂの詳細構成についてより具体的に説明するが、以下の説明は、実施形態によって、他のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｃにも同様に適用可能である。

図２９を参照すると、カメラモジュール１１００ｂは、プリズム１１０５と、光路折り畳み要素（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｔｈ Ｆｏｌｄｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔ、以下、「ＯＰＦＥ」）１１１０と、アクチュエーター１１３０と、イメージセンシング装置１１４０と、格納部１１５０と、を含むことができる。

プリズム１１０５は、光反射物質の反射面１１０７を含み、外部から入射される光Ｌの経路を変形させることができる。

いくつかの実施形態において、プリズム１１０５は、第１方向（Ｘ）に入射される光Ｌの経路を、第１方向（Ｘ）に垂直な第２方向（Ｙ）に変更させることができる。また、プリズム１１０５は、光反射物質の反射面１１０７を、中心軸１１０６を中心としてＡ方向に回転させるか、中心軸１１０６をＢ方向に回転させて、第１方向（Ｘ）に入射される光Ｌの経路を、垂直な第２方向（Ｙ）に変更させることができる。この際、ＯＰＦＥ１１１０も、第１方向（Ｘ）及び第２方向（Ｙ）に垂直な第３方向（Ｚ）に移動することができる。

いくつかの実施形態において、図示されたように、プリズム１１０５のＡ方向の最大回転角度は、プラス（＋）Ａ方向には１５度（ｄｅｇｒｅｅ）以下であり、マイナス（－）Ａ方向には１５度よりも大きくすることができるが、実施形態がこれに制限されるものではない。

いくつかの実施形態において、プリズム１１０５は、プラス（＋）又はマイナス（－）Ｂ方向に２０度内外、又は１０度から２０度、又は１５度から２０度の間で動くことができ、ここで、動く角度は、プラス（＋）又はマイナス（－）Ｂ方向に同一の角度で動くか、１度内外の範囲でほぼ類似の角度まで動くことができる。

いくつかの実施形態において、プリズム１１０５は、光反射物質の反射面１１０７を、中心軸１１０６の延長方向に平行な第３方向（例えば、Ｚ方向）に移動させることができる。

ＯＰＦＥ１１１０は、例えば、ｍ（ここで、ｍは自然数）個のグループからなる光学レンズを含むことができる。ｍ個のレンズは、第２方向（Ｙ）に移動し、カメラモジュール１１００ｂの光学ズーム倍率（ｏｐｔｉｃａｌ ｚｏｏｍ ｒａｔｉｏ）を変更することができる。例えば、カメラモジュール１１００ｂの基本光学ズーム倍率をＺとしたときに、ＯＰＦＥ１１１０に含まれているｍ個の光学レンズを移動させる場合、カメラモジュール１１００ｂの光学ズーム倍率は３Ｚ又は５Ｚ、又は５Ｚ以上の光学ズーム倍率に変更されることができる。

アクチュエーター１１３０は、ＯＰＦＥ１１１０又は光学レンズ（以下、光学レンズという）を特定位置に移動させることができる。例えば、アクチュエーター１１３０は、正確なセンシングのために、イメージセンサー１１４２が光学レンズの焦点距離（ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ）に位置するように光学レンズの位置を調整することができる。

イメージセンシング装置１１４０は、イメージセンサー１１４２と、制御ロジック１１４４と、メモリー１１４６と、を含むことができる。イメージセンサー１１４２は、光学レンズを介して提供される光Ｌを用いてセンシング対象のイメージをセンシングすることができる。制御ロジック１１４４は、カメラモジュール１１００ｂの全般的な動作を制御することができる。例えば、制御ロジック１１４４は、制御信号ラインＣＳＬｂを介して提供された制御信号に応じて、カメラモジュール１１００ｂの動作を制御することができる。

メモリー１１４６は、キャリブレーションデータ１１４７のような、カメラモジュール１１００ｂの動作に必要な情報を格納することができる。キャリブレーションデータ１１４７は、カメラモジュール１１００ｂが外部から提供された光Ｌを用いてイメージデータを生成するのに必要な情報を含むことができる。キャリブレーションデータ１１４７は、例えば、上述の回転度（ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｏｎ）に関する情報、焦点距離（ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ）に関する情報、光学軸（ｏｐｔｉｃａｌ ａｘｉｓ）に関する情報などを含むことができる。カメラモジュール１１００ｂが、光学レンズの位置によって焦点距離が変わるマルチステート（ｍｕｌｔｉ ｓｔａｔｅ）カメラの形態で実現される場合、キャリブレーションデータ１１４７は、光学レンズの各位置毎（又はステート毎）の焦点距離値と、オートフォーカシング（ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ）に関する情報を含むことができる。

格納部１１５０は、イメージセンサー１１４２によりセンシングされたイメージデータを格納することができる。格納部１１５０は、イメージセンシング装置１１４０の外部に配置され、イメージセンシング装置１１４０を構成するセンサーチップとスタックされた（ｓｔａｃｋｅｄ）形態で実現されることができる。いくつかの実施形態において、格納部１１５０はＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）で実現されることができるが、実施形態がこれに制限されるものではない。

図２８と図２９をともに参照すると、いくつかの実施形態において、複数のそれぞれのカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃはアクチュエーター１１３０を含むことができる。これにより、複数のそれぞれのカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃは、その内部に含まれているアクチュエーター１１３０の動作による、互いに同一又は異なるキャリブレーションデータ１１４７を含むことができる。

いくつかの実施形態において、複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃのうち１つのカメラモジュール（例えば、１１００ｂ）は、上述のプリズム１１０５とＯＰＦＥ１１１０を含む折り畳みレンズ（ｆｏｌｄｅｄ ｌｅｎｓ）の形態のカメラモジュールであり、残りのカメラモジュール（例えば、１１００ａ、１１００ｃ）は、プリズム１１０５とＯＰＦＥ１１１０が含まれていないバーチカル（ｖｅｒｔｉｃａｌ）形態のカメラモジュールとすることができるが、実施形態がこれに制限されるものではない。

いくつかの実施形態において、複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃのうち１つのカメラモジュール（例えば、１１００ｃ）は、例えば、ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙ）を用いて深度（ｄｅｐｔｈ）情報を抽出するバーチカル形態の深度カメラ（ｄｅｐｔｈ ｃａｍｅｒａ）とすることができる。この場合、アプリケーションプロセッサー１２００は、かかる深度カメラから提供されたイメージデータと、他のカメラモジュール（例えば、１１００ａ又は１１００ｂ）から提供されたイメージデータを併合（ｍｅｒｇｅ）し、３次元深度イメージ（３ｄ ｄｅｐｔｈ ｉｍａｇｅ）を生成することができる。

いくつかの実施形態において、複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃのうち少なくとも２つのカメラモジュール（例えば、１１００ａ、１１００ｂ）は、互いに異なる観測視野（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ、視野角）を有することができる。この場合、例えば、複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃのうち少なくとも２つのカメラモジュール（例えば、１１００ａ、１１００ｂ）の光学レンズが互いに異なるようにすることができるが、これに制限されるものではない。

また、いくつかの実施形態において、複数のそれぞれのカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃの視野角は互いに異なるようにすることができる。この場合、複数のそれぞれのカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃに含まれている光学レンズも互いに異なるようにすることができるが、これに制限されるものではない。

いくつかの実施形態において、複数のそれぞれのカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃは、互いに物理的に分離されて配置されることができる。すなわち、１つのイメージセンサー１１４２のセンシング領域を複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃが分割して用いるのではなく、複数のそれぞれのカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃの内部に独立したイメージセンサー１１４２を配置することができる。

さらに図２８を参照すると、アプリケーションプロセッサー１２００は、イメージ処理装置１２１０と、メモリーコントローラー１２２０と、内部メモリー１２３０と、を含むことができる。アプリケーションプロセッサー１２００は、複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃと分離されて実現されることができる。例えば、アプリケーションプロセッサー１２００と複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃは、別の半導体チップで互いに分離されて実現されることができる。

イメージ処理装置１２１０は、複数のサブイメージプロセッサー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃと、イメージ生成器１２１４と、カメラモジュールコントローラー１２１６と、を含むことができる。

イメージ処理装置１２１０は、複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃの個数に対応する個数の複数のサブイメージプロセッサー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃを含むことができる。

それぞれのカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃから生成されたイメージデータは、互いに分離されたイメージ信号ラインＩＳＬａ、ＩＳＬｂ、ＩＳＬｃを介して、対応するサブイメージプロセッサー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃに提供されることができる。例えば、カメラモジュール１１００ａから生成されたイメージデータはイメージ信号ラインＩＳＬａを介してサブイメージプロセッサー１２１２ａに提供され、カメラモジュール１１００ｂから生成されたイメージデータはイメージ信号ラインＩＳＬｂを介してサブイメージプロセッサー１２１２ｂに提供され、カメラモジュール１１００ｃから生成されたイメージデータはイメージ信号ラインＩＳＬｃを介してサブイメージプロセッサー１２１２ｃに提供されることができる。かかるイメージデータの伝送は、例えば、ＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に基づくカメラ直列インタフェース（ＣＳＩ；Ｃａｍｅｒａ Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を用いて行われることができるが、実施形態がこれに制限されるものではない。

一方、いくつかの実施形態において、１つのサブイメージプロセッサーが複数のカメラモジュールに対応するように配置されてもよい。例えば、サブイメージプロセッサー１２１２ａとサブイメージプロセッサー１２１２ｃが、図示されたように互いに分離されて実現されるのではなく１つのサブイメージプロセッサーとして統合されて実現され、カメラモジュール１１００ａとカメラモジュール１１００ｃから提供されたイメージデータは、選択素子（例えば、マルチプレクサー）などにより選択された後、統合されたサブイメージプロセッサーに提供されることができる。

それぞれのサブイメージプロセッサー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃに提供されたイメージデータは、イメージ生成器１２１４に提供されることができる。イメージ生成器１２１４は、イメージ生成情報（Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）又はモード信号（Ｍｏｄｅ Ｓｉｇｎａｌ）に応じて、それぞれのサブイメージプロセッサー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃから提供されたイメージデータを用いて出力イメージを生成することができる。

具体的に、イメージ生成器１２１４は、イメージ生成情報又はモード信号に応じて、互いに異なる視野角を有するカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃから生成されたイメージデータのうち少なくとも一部を併合（ｍｅｒｇｅ）し、出力イメージを生成することができる。また、イメージ生成器１２１４は、イメージ生成情報又はモード信号に応じて、互いに異なる視野角を有するカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃから生成されたイメージデータのうち何れか１つを選択し、出力イメージを生成することができる。

いくつかの実施形態において、イメージ生成情報はズーム信号（ｚｏｏｍ ｓｉｇｎａｌ ｏｒ ｚｏｏｍ ｆａｃｔｏｒ）を含むことができる。また、いくつかの実施形態において、モード信号は、例えば、ユーザー（ｕｓｅｒ）から選択されたモードに基づく信号とすることができる。

イメージ生成情報がズーム信号（ズームファクター）であり、それぞれのカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃが互いに異なる観測視野（視野角）を有する場合、イメージ生成器１２１４は、ズーム信号の種類によって互いに異なる動作を行うことができる。例えば、ズーム信号が第１信号である場合、カメラモジュール１１００ａから出力されたイメージデータと、カメラモジュール１１００ｃから出力されたイメージデータを併合した後、併合されたイメージ信号と、併合に使用していないカメラモジュール１１００ｂから出力されたイメージデータを用いて、出力イメージを生成することができる。ズーム信号が第１信号とは異なる第２信号である場合、イメージ生成器１２１４は、このようなイメージデータの併合を行わず、それぞれのカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃから出力されたイメージデータのうち何れか１つを選択して出力イメージを生成することができる。しかし、実施形態がこれに制限されるものではなく、必要に応じて、イメージデータを処理する方法はいくらでも変形されて実施されることができる。

いくつかの実施形態において、イメージ生成器１２１４は、複数のサブイメージプロセッサー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃのうち少なくとも１つから、露出時間が異なる複数のイメージデータを受信し、複数のイメージデータに対してＨＤＲ（ｈｉｇｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ）処理を行うことで、ダイナミックレンジが増加した、併合されたイメージデータを生成することができる。

カメラモジュールコントローラー１２１６は、それぞれのカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃに制御信号を提供することができる。カメラモジュールコントローラー１２１６から生成された制御信号は、互いに分離された制御信号ラインＣＳＬａ、ＣＳＬｂ、ＣＳＬｃを介して、対応するカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃに提供されることができる。

複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃのうち何れか１つは、ズーム信号を含むイメージ生成情報又はモード信号に応じて、マスター（ｍａｓｔｅｒ）カメラ（例えば、１１００ｂ）として指定され、残りのカメラモジュール（例えば、１１００ａ、１１００ｃ）はスレーブ（ｓｌａｖｅ）カメラとして指定されることができる。このような情報は制御信号に含まれ、互いに分離された制御信号ラインＣＳＬａ、ＣＳＬｂ、ＣＳＬｃを介して、対応するカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃに提供されることができる。

ズームファクター又は動作モード信号に応じて、マスター及びスレーブとして動作するカメラモジュールが変更されることができる。例えば、カメラモジュール１１００ａの視野角がカメラモジュール１１００ｂの視野角よりも広く、且つズームファクターが低いズーム倍率を示す場合、カメラモジュール１１００ｂがマスターとして動作し、カメラモジュール１１００ａがスレーブとして動作することができる。逆に、ズームファクターが高いズーム倍率を示す場合、カメラモジュール１１００ａがマスターとして動作し、カメラモジュール１１００ｂがスレーブとして動作することができる。

いくつかの実施形態において、カメラモジュールコントローラー１２１６からそれぞれのカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃに提供される制御信号は、シンクイネーブル（ｓｙｎｃ ｅｎａｂｌｅ）信号を含むことができる。例えば、カメラモジュール１１００ｂがマスターカメラであり、カメラモジュール１１００ａ、１１００ｃがスレーブカメラである場合、カメラモジュールコントローラー１２１６はカメラモジュール１１００ｂにシンクイネーブル信号を伝送することができる。かかるシンクイネーブル信号が提供されたカメラモジュール１１００ｂは、提供されたシンクイネーブル信号に基づいてシンク信号（ｓｙｎｃ ｓｉｇｎａｌ）を生成し、生成されたシンク信号を、シンク信号ラインＳＳＬを介してカメラモジュール１１００ａ、１１００ｃに提供することができる。カメラモジュール１１００ｂとカメラモジュール１１００ａ、１１００ｃは、このようなシンク信号に同期化され、イメージデータをアプリケーションプロセッサー１２００に伝送することができる。

いくつかの実施形態において、カメラモジュールコントローラー１２１６から複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃに提供される制御信号は、モード信号に応じたモード情報を含むことができる。かかるモード情報に基づいて、複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃは、センシング速度に関連して第１動作モード及び第２動作モードで動作することができる。

複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃは、第１動作モードで、第１速度でイメージ信号を生成（例えば、第１フレームレートのイメージ信号を生成）し、それを第１速度よりも高い第２速度でエンコード（例えば、第１フレームレートよりも高い第２フレームレートのイメージ信号をエンコード）し、エンコードされたイメージ信号をアプリケーションプロセッサー１２００に伝送することができる。この際、第２速度は第１速度の３０倍以下とすることができる。

アプリケーションプロセッサー１２００は、受信されたイメージ信号、換言すると、エンコードされたイメージ信号を、内部に備えられたメモリー１２３０又はアプリケーションプロセッサー１２００の外部のストレージ１４００に格納し、その後、メモリー１２３０又はストレージ１４００からエンコードされたイメージ信号を読み出してデコードし、デコードされたイメージ信号に基づいて生成されるイメージデータをディスプレイすることができる。例えば、イメージ処理装置１２１０の複数のサブプロセッサー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃのうち対応するサブプロセッサーがデコードを行い、また、デコードされたイメージ信号に対してイメージ処理を行うことができる。

複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃは、第２動作モードで、第１速度よりも低い第３速度でイメージ信号を生成（例えば、第１フレームレートよりも低い第３フレームレートのイメージ信号を生成）し、イメージ信号をアプリケーションプロセッサー１２００に伝送することができる。アプリケーションプロセッサー１２００に提供されるイメージ信号は、エンコードされていない信号とすることができる。アプリケーションプロセッサー１２００は、受信されるイメージ信号に対してイメージ処理を行うか、又はイメージ信号をメモリー１２３０又はストレージ１４００に格納することができる。

ＰＭＩＣ１３００は、それぞれの複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃに電力、例えば、電源電圧を供給することができる。例えば、ＰＭＩＣ１３００は、アプリケーションプロセッサー１２００の制御下で、パワー信号ラインＰＳＬａを介してカメラモジュール１１００ａに第１電力を供給し、パワー信号ラインＰＳＬｂを介してカメラモジュール１１００ｂに第２電力を供給し、パワー信号ラインＰＳＬｃを介してカメラモジュール１１００ｃに第３電力を供給することができる。

ＰＭＩＣ１３００は、アプリケーションプロセッサー１２００からの電力制御信号ＰＣＯＮに応答して、複数のそれぞれのカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃに対応する電力を生成し、また、電力のレベルを調整することができる。電力制御信号ＰＣＯＮは、複数のカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃの動作モード毎の電力調整信号を含むことができる。例えば、動作モードは低電力モード（ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｍｏｄｅ）を含むことができ、この際、電力制御信号ＰＣＯＮは、低電力モードで動作するカメラモジュール、及び設定される電力レベルに関する情報を含むことができる。複数のそれぞれのカメラモジュール１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃに提供される電力のレベルは、互いに同一であるか、又は互いに異なるようにすることができる。また、電力のレベルは動的に変更されることができる。

本発明は上述の実施形態及び添付図面により限定されず、添付の特許請求の範囲により限定される。したがって、特許請求の範囲に記載の本発明の技術的思想から外れない範囲内で、当技術分野における通常の知識を有する者による多様な形態の置換、変形、及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属するといえる。

２０：ロジック回路
５１：赤色ピクセル
５２：緑色ピクセル
５３：青色ピクセル
ＲＰＸ１：第１赤色ピクセル
ＲＰＸ２：第２赤色ピクセル
ＧＰＸ：緑色ピクセル
ＢＰＸ：青色ピクセル
ＲＦ１：第１赤色カラーフィルター
ＲＦ２：第２赤色カラーフィルター
ＧＦ：緑色カラーフィルター
ＢＦ：青色カラーフィルター
ＰＤ：フォトダイオード

Claims (20)

1. 基板の上面に平行な方向に沿って配列される複数のピクセルを含み、前記複数のそれぞれのピクセルは、少なくとも１つのフォトダイオード、前記少なくとも１つのフォトダイオードの上部のカラーフィルター、及び前記少なくとも１つのフォトダイオードの下部のピクセル回路を有する、ピクセルアレイと、
   前記複数のピクセルからピクセル信号を獲得するロジック回路と、を含み、
   前記複数のピクセルは、赤色カラーフィルターをそれぞれ有する赤色ピクセル、緑色カラーフィルターをそれぞれ有する緑色ピクセル、及び青色カラーフィルターをそれぞれ有する青色ピクセルを含み、
   前記ピクセルアレイの中心から第１距離だけ離れた第１領域に配置される第１赤色ピクセルに含まれる第１赤色カラーフィルターの大きさは、前記ピクセルアレイの中心から前記第１距離よりも長い第２距離だけ離れた第２領域に配置される第２赤色ピクセルに含まれる第２赤色カラーフィルターの大きさよりも大きい、イメージセンサー。
2. 前記第１赤色ピクセルと前記第２赤色ピクセルは、前記基板の前記上面に平行な第１方向において互いに分離されており、前記第１方向において前記第２赤色カラーフィルターは非対称形状を有する、請求項１に記載のイメージセンサー。
3. 前記第１方向において、前記第２赤色カラーフィルターの両側には一対の緑色カラーフィルターが配置され、
   前記第１方向において、前記一対の緑色カラーフィルターのうち１つと前記第１赤色カラーフィルターとの間の間隔は、前記一対の緑色カラーフィルターのうち他の１つと前記第１赤色カラーフィルターとの間の間隔とは異なる、請求項２に記載のイメージセンサー。
4. 前記第１方向において、前記一対の緑色カラーフィルターのうち前記１つは、前記第１赤色カラーフィルターと前記第２赤色カラーフィルターとの間に配置され、
   前記第１方向において、前記一対の緑色カラーフィルターのうち前記１つと前記第２赤色カラーフィルターとの間の間隔は、前記一対の緑色カラーフィルターのうち他の１つと前記第２赤色カラーフィルターとの間の間隔よりも短い、請求項３に記載のイメージセンサー。
5. 前記赤色カラーフィルターの上面は、平坦面、及び前記平坦面から延びる曲面を有する、請求項２に記載のイメージセンサー。
6. 前記基板の前記上面に平行な平面において、前記第２赤色カラーフィルターの面積は、前記第１赤色カラーフィルターの面積よりも小さい、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のイメージセンサー。
7. 前記複数のそれぞれのピクセルは、ＮｘＮの形態（Ｎは２以上の自然数）で配置される複数のサブピクセルを含み、
   前記複数のそれぞれのピクセルにおいて、前記複数のサブピクセルは１つの前記カラーフィルターを共有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のイメージセンサー。
8. 前記複数のそれぞれのピクセルにおいて、前記カラーフィルターは、前記複数のサブピクセルに対応する複数のサブフィルター領域を含み、
   前記第１赤色カラーフィルターにおいて、前記サブフィルター領域のうち少なくとも１つの大きさは、前記サブフィルター領域のうち残りのサブフィルター領域のそれぞれの大きさよりも小さい、請求項７に記載のイメージセンサー。
9. 前記緑色カラーフィルターに含まれる前記サブフィルター領域のそれぞれの大きさは、前記残りのサブフィルター領域のそれぞれの大きさと同一である、請求項８に記載のイメージセンサー。
10. 複数のピクセルが配置される複数のピクセル領域を提供し、第１面、及び前記第１面と向かい合う第２面を含む基板と、
    前記複数のそれぞれのピクセル領域において前記第１面上に順に配置されるカラーフィルター、平坦化層、及びマイクロレンズを含む光透過部と、
    前記複数のそれぞれのピクセル領域において前記第２面上に配置されるピクセル回路と、を含み、
    前記複数のピクセルは、赤色カラーフィルターをそれぞれ有する赤色ピクセル、緑色カラーフィルターをそれぞれ有する緑色ピクセル、及び青色カラーフィルターをそれぞれ有する青色ピクセルを含み、
    前記赤色ピクセルのうち少なくとも１つに含まれる前記赤色カラーフィルターは、前記緑色カラーフィルター及び前記青色カラーフィルターのうち少なくとも１つよりも小さい面積を有する、イメージセンサー。
11. 前記平坦化層は、前記赤色カラーフィルター上で第１厚さを有し、前記緑色カラーフィルター上で前記第１厚さよりも大きい第２厚さを有し、
    前記赤色カラーフィルター上における前記平坦化層の上面は、前記緑色カラーフィルター及び前記青色カラーフィルター上における前記平坦化層の上面と同一の高さに配置される、請求項１０に記載のイメージセンサー。
12. 前記赤色ピクセルは、前記基板の中心から第１距離に配置される第１赤色ピクセル、及び前記基板の中心から前記第１距離よりも短い第２距離に配置される第２赤色ピクセルを含み、
    前記第１赤色ピクセルに含まれる前記赤色カラーフィルターの面積は、前記第２赤色ピクセルに含まれる前記赤色カラーフィルターの面積よりも小さい、請求項１０又は１１に記載のイメージセンサー。
13. 前記赤色ピクセルに含まれる前記赤色カラーフィルターの面積は、前記基板の前記中心から遠くなるほど減少する、請求項１２に記載のイメージセンサー。
14. 前記赤色ピクセルに含まれる前記赤色カラーフィルターの面積は、前記基板の前記中心からの距離に応じて線形に減少する、請求項１３に記載のイメージセンサー。
15. 基板の上面に平行な方向に沿って配列される複数のピクセルを含み、前記複数のそれぞれのピクセルは、ＮｘＮの形態（Ｎは２以上の自然数）で配置され、かつ同一の色相のカラーフィルターを有する複数のサブピクセルを含む、ピクセルアレイと、
    前記複数のピクセルからピクセル信号を獲得するロジック回路と、を含み、
    前記複数のピクセルは、複数の赤色サブピクセルをそれぞれ有する赤色ピクセル、複数の緑色サブピクセルをそれぞれ有する緑色ピクセル、及び複数の青色サブピクセルをそれぞれ有する青色ピクセルを含み、
    前記複数のそれぞれのピクセルにおいて、前記カラーフィルターは、前記複数のサブピクセルに対応する複数のサブフィルター領域を有し、
    前記赤色ピクセルのうち少なくとも１つにおいて、前記複数のサブフィルター領域のうち、前記基板の端部のうち１つに近く配置される一部のサブフィルター領域のそれぞれの大きさは、前記基板の端部のうち前記１つから遠く配置される残りのサブフィルター領域のそれぞれの大きさよりも小さい、イメージセンサー。
16. 前記それぞれの緑色ピクセルにおいて、前記複数のサブフィルター領域のそれぞれの大きさは、前記残りのサブフィルター領域のそれぞれの大きさと同一である、請求項１５に記載のイメージセンサー。
17. 前記それぞれの青色ピクセルにおいて、前記複数のサブフィルター領域のそれぞれの大きさは、前記残りのサブフィルター領域のそれぞれの大きさと同一である、請求項１５又は１６に記載のイメージセンサー。
18. 前記赤色ピクセルのうち少なくとも１つに含まれる赤色カラーフィルターの大きさは、前記それぞれの緑色ピクセルに含まれる緑色カラーフィルターの大きさよりも小さい、請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載のイメージセンサー。
19. 前記一部のサブフィルター領域の個数は、前記残りのサブフィルター領域の個数と同一である、請求項１５乃至１８のいずれか一項に記載のイメージセンサー。
20. 前記一部のサブフィルター領域の個数は、前記残りのサブフィルター領域の個数よりも少ない、請求項１５乃至１８のいずれか一項に記載のイメージセンサー。

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