JP4418443B2 - 半導体感光デバイス用イメージセンサー及びこれを用いたイメージセンサー処理装置。 - Google Patents

半導体感光デバイス用イメージセンサー及びこれを用いたイメージセンサー処理装置。 Download PDF

Info

Publication number
JP4418443B2
JP4418443B2 JP2006097885A JP2006097885A JP4418443B2 JP 4418443 B2 JP4418443 B2 JP 4418443B2 JP 2006097885 A JP2006097885 A JP 2006097885A JP 2006097885 A JP2006097885 A JP 2006097885A JP 4418443 B2 JP4418443 B2 JP 4418443B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
color filter
array
layer
photosensor
depth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006097885A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006332602A (ja
Inventor
信 在 姜
愿 太 崔
主 烈 高
得 熙 朴
Original Assignee
三星電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三星電機株式会社 filed Critical 三星電機株式会社
Publication of JP2006332602A publication Critical patent/JP2006332602A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4418443B2 publication Critical patent/JP4418443B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02162—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N2209/00—Details of colour television systems
    • H04N2209/04—Picture signal generators
    • H04N2209/041—Picture signal generators using solid-state devices
    • H04N2209/042—Picture signal generators using solid-state devices having a single pick-up sensor
    • H04N2209/047—Picture signal generators using solid-state devices having a single pick-up sensor using multispectral pick-up elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

本発明はビデオカメラ、デジタルカメラなどに適用されるイメージセンサー及びイメージ処理処置に関するものであり、特にオープンウィンドウ(open window)セルと単色カラーフィルター(color filter)セルが反復的に配列されるカラーフィルターアレイを利用することによって、補間の際、各画素別に多数の色相情報を利用することができるため画素のバラツキやノイズによる影響を減らすことができ、より正確な補間(Interpolation)が可能であり、これによって各画素別色相をより正確に抽出することが可能な半導体感光デバイス用イメージセンサー及びそれを用いたイメージ処理装置に関するものである。
一般的に、有無線超高速通信網による画像通信技術と、デジタルカメラのような画像入力及び認識技術の発達により、携帯電話のような移動通信端末機などにおいてデジタルカメラモジュールの採用が増大されるにつれ、デジタルカメラモジュールに適用されるイメージセンサー(image sensor)に対する研究及び開発が活発に行われている。
かかるイメージセンサーは被写体によって反射された光を感知し被写体イメージを感知するためのセンサーとして、これは製造工程技術によって大きくＣＣＤ(Charge Coupled Device、電荷結合素子)型とＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor、相補性金属酸化物半導体)型に分けられる。
上記ＣＣＤ型イミジセンサーは、光によって発生した電子をそのままゲートパルスを利用して出力部まで移動させる。これによって途中外部雑音によって電圧が変わっても電子数自体は変わらないので、雑音が出力信号に影響を与えず雑音特性が優れる。このような長所から、デジタルカメラ及びビデオカメラのような高画質が求められるマルチメディア器機で広く使用されている。
一方、ＣＭＯＳ型イメージセンサーは、光によって発生した電子を各画素内で電圧に変換した後、諸ＣＭＯＳスィッチを介して出力する。この際、雑音によって電圧信号が変わるようになり、雑音特性が劣る。しかしながら、ＣＭＯＳ型イメージセンサー（ＣＭＯＳ Image Sensor、ＣＩＳ）は、ＣＣＤに比べ製作コストが低く、電力消耗が少なく、周辺回路と集積が可能であるという長所が取り上げられるようになってから、１９９０年代後半に入ってＣＭＯ工程技術の発達及び信号処理アルゴリズムの改善が行われ、既存の短所らが克服されてきており、最近では更なる活発な研究が行われている。
このようなイメージセンサーに係わる代表的な技術としては、カラーフィルターアレイ(Color Filter Array)用ベイアパターン(Bayer Pattern)技術と各画素に全３色の感知が可能な３フォトダイオードカラーセンサー(Three photodiode color sensor)技術がある。上記ベイアパターン(Bayer Pattern)技術は現在大部分のイメージセンサーで使用されている技術であって、これはカラーフィルター(Color Filter)によって３色が分離されて各画素で光を感知する。
図１は、従来イメージ処理装置の構成図である。図１を参照すれば、従来イメージ処理処置は、マイクロレンズ１１、カラーフィルターアレイ１２、保護層１３、及びピクセルセンサーアレイ１４とを含むイメージセンサー１０と、上記イメージセンサー１０からの色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）信号に対して補間(interpolation)などの信号処理を行う信号処理部２０とを含む。
ここで、上記カラーフィルターアレイ１２は図１に示したベイアパターン(Bayer Pattern)を利用しているが、このようなベイアパターンはＣＣＤを初めとした大部分のイメージセンサーで使用している。
図２は、図１のカラーフィルターアレイのベイアパターン図である。図１及び図２を参照すれば、上記カラーフィルターアレイ１２は広く知られているベイアパターン(Bayer pattern)で配列されているが、上記ベイアパターン(Bayer pattern)は、２×２基本形態の単位セルで構成され、相互対角線に配置された２つの緑色フィルター領域(Green Filter)と別の対角線に配置された各一つずつの赤色フィルター(Red Filter)及び青色フィルター(Blue Filter)領域より成っている。ここで、緑色が他の赤色及び青色に比べ人目に敏感であるため、緑色フィルター(Green Filter)領域が二つのセルより成っている。
上記ピクセルセンサーアレイ１４は、フォトダイオード(Photodiode)によって光を受光するフォトセンサーと、上記フォトセンサーによって発生された信号を出力する信号検出部より成る。このようなフォトセンサー及び信号検出部に対する最小化技術はＣＭＯＳイメージセンサーの核心技術である。上記フォトセンサーは、一般的なＰ−Ｎ接合構造のフォトダイオードであって、これは一般ＣＭＯＳ工程との互換性が良いことからＣＭＯＳイメージセンサーで広く用いられている。このようなフォトセンサーを含むピクセルセンサーアレイの構造は図３のようである。
図３は、図１のイメージセンサーのピクセルセンサーアレイの構成図である。図１及び図３を参照すれば、上記ピクセルセンサーアレイ１４は、Ｐ＋基板(substrate)１４−１と、上記Ｐ＋基板１４−１上に成長したＰ型エピ層(p-epitaxial layer)１４−２と、上記Ｐ型エピ層１４−２に形成され、光を受光することのできる単一Ｐ−Ｎ接合構造のフォトセンサーを形成するＮ−ウェル(n-well)層１４−３と、上記エピ層１４−２の上部面から予め設定された深さに、Ｐ＋型半導体物質で形成されたＰ＋型シャロー接合層(P+shallow junction layer)１４−４から成る。ここで、上記Ｎ−ウェル(n-well)層は略０．６μｍ程の接合深さ(Junction Depth)を有する。
また、上記信号検出部は、上記フォトセンサー（ＰＳ）によって変換された信号を電圧に変換して上記信号処理部２０に出力する。
図４の（ａ）及び（ｂ）は図１の信号処理部の補間処理説明図である。図４の（ａ）及び（ｂ）を参照すれば、上記信号処理部２０による補間(Interpolation)過程は、イメージセンサー１０で用いられたカラーフィルターアレイ１２のカラーフィルターのパターンによって決まる。
図４の（ａ）を参照すれば、カラーフィルターアレイ１２での２×２配列を補間のための単位セルにすると、この際、２×２補間は下記数学式１のように行われ、任意一つの画像に対する赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の色情報（ｒｉ、ｇｉ、ｂｉ）が得られる。
［数学式１］
ｒｉ＝Ｒ
ｇｉ＝（Ｇ＋Ｇ）／２
ｂｉ＝Ｂ
ここで、ｒｉ、ｇｉ及びｂｉは補間により得られた任意画素に対するＲＧＢ色情報である。
上記数学式１に示すように、各画素のＲＧＢ色情報は補間によって得られるようになるが、この際、２×２配列で、任意の画素で緑色情報（ｇｉ）は２つの色信号に基づいて得られるが、赤色情報（ｒｉ）及び青色情報（ｂｉ）は一つの色信号のみに基づいて得られる。このような場合、赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）の信号がノイズによって歪曲されるとなると、固定パターンノイズ(Fixed Pattern Noise)のようなＣＭＯＳイメージセンサーのエラーの原因となる。即ち、赤色及び青色信号で、工程の不均一性によって、ホワイト(White)及びダーク(Dark)ノイズが大きくなるようになると、このような固定パターンノイズ(Fixed Pattern Noise)によって補間の正確度が劣ってしまう問題点がある。これはピクセル(Pixel)の大きさが小さい高密度画素の場合、より深刻に生じる。
このような短所を解消するために、高密度用イメージセンサーでは３×３補間を用いることもある。これは図４のｂを参照して説明する。
図４の（ｂ）を参照すれば、ベイアパターン(Bayer Pattern)のカラーフィルターアレイ１２で、３×３補間は下記数学式２のように行われ、これによって、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の色情報（ｒｉ、ｇｉ、ｂｉ）をそれぞれ得ることが可能である。
［数学式２］
１．赤色画素での３×３補間
ｒｉ＝Ｒ
ｇｉ＝（Ｇ＋Ｇ＋Ｇ＋Ｇ）／４
ｂｉ＝（Ｂ＋Ｂ＋Ｂ＋Ｂ）／４

２．緑色画素での３×３補間
ｒｉ＝（Ｒ＋Ｒ）／２
ｇｉ＝（Ｇ＋Ｇ＋Ｇ＋Ｇ＋Ｇ）／５
ｂｉ＝（Ｂ＋Ｂ）／２

３．青色画素での３×３補間
ｒｉ＝（Ｒ＋Ｒ＋Ｒ＋Ｒ）／４
ｇｉ＝（Ｇ＋Ｇ＋Ｇ＋Ｇ）／４
ｂｉ＝Ｂ

上記数学式２に示すように、先ず、赤色（Ｒ）画素で、緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）の情報（ｇｉ、ｂｉ）は周辺４つの色信号の平均値から得るようになるが、赤色（Ｒ）情報（ｒｉ）は一つの色信号から得ることが可能である。次に、青色（Ｂ）画素で、赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）の情報（ｒｉ、ｇｉ）は周辺４つの色信号の平均値から得られるようになるが、青色（Ｂ）情報（ｂｉ）は一つの色信号から得ることができる。このように、３×３補間は最大５つの色信号の平均値から色情報を得ることができるため、２×２補間に比べ固定パターンノイズに対する影響が少ない。しかし、一つの色信号から色情報を得る場合が存在するので、２×２補間で生じる問題点が依然として存在する。
このように、従来のイメージセンサー及びイメージ処理装置では、先述したように各画素別色相情報を一つの色信号に基づいて得られるため、このような場合、赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）の信号がノイズによって歪曲されると、固定パターンノイズ(Fixed Pattern Noise)のようなＣＭＯＳイメージセンサーのエラーが発生され、工程の不均一性によってホワイト(White)及びダーク(Dark)ノイズが大きくなるようになるとこのような固定パターンノイズ(Fixed Pattern Noise)によって補間の正確度が劣ってしまうという問題が生じる。これにより、各画素別色相情報を正確に抽出することができない問題点がある。
本発明は上記した問題点を解決するために提案されたもので、その目的はオープンウィンドウ(open window)セルと単色カラーフィルター(colorfilter)セルが反復的に配列されるカラーフィルターアレイを利用することによって、補間の際、各画素別に多数の色相情報を利用することができるため画素のバラツキやノイズによる影響を減らすことができ、より正確な補間(Interpolation)が可能であり、これによって各画素別色相をより正確に抽出することのできる半導体感光デバイス用イメージセンサー及びこれを用いたイメージ処理装置を提供することにある。
上記した本発明の目的を達成するために、本発明のイメージセンサーは、平面格子配列で形成された複数のマイクロレンズを含むレンズアレイと、上記レンズアレイの下部層に形成され、上記レンズアレイの各マイクロレンズに対向され、行列各方向に相互交番的に配列された複数のオープンウィンドウセルと複数のカラーフィルターセルを含み、上記各オープンウィンドウセルは赤色、緑色及び青色などの全光を通過させ、上記各カラーフィルターセルは予め定められた色相の光を通過させるカラーフィルターアレイと、上記カラーフィルターアレイの下部層に誘電物質から成る保護層と、上記保護層の下部層に形成され、上記複数のカラーフィルターセルそれぞれを通した第１光及び第２光を感知するそれぞれ相互異なる深さに形成された第１フォトセンサー及び第２フォトセンサーと、上記複数のオープンウィンドウセルを通した第３光及び第４光を感知するそれぞれ相互異なる深さに形成された第３フォトセンサー及び第４フォトセンサーを含むピクセルセンサーアレイを含むことを特徴とする。
また、本発明の目的を達成するために、本発明のイメージ処理装置は、平面格子配列で形成された複数のマイクロレンズを含むレンズアレイと、上記レンズアレイの下部層に形成され、上記レンズアレイの各マイクロレンズに対向され、行列各方向に相互交番的に配列された複数のオープンウィンドウセルと複数のカラーフィルターセルを含み、上記各オープンウィンドウセルは赤色、緑色及び青色などの全光を通過させ、上記各カラーフィルターセルは予め定められた色相の光を通過させるカラーフィルターアレイと、上記カラーフィルターアレイの下部層に誘電物質から成る保護層と、上記保護層の下部層に形成され、上記複数のカラーフィルターセルそれぞれを通した第１光及び第２光を感知するそれぞれ相互異なる深さに形成された第１フォトセンサー及び第２フォトセンサーと、上記複数のオープンウィンドウセルを通した第３光及び第４光を感知するそれぞれ相互異なる深さに形成された第３フォトセンサー及び第４フォトセンサーを含むピクセルセンサーアレイと、上記ピクセルアレイの第１フォトセンサー、第２フォトセンサー、第３フォトセンサー及び第４フォトセンサーによって感知された第１信号、第２信号、第３信号及び第４信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換した後、上記デジタル信号から色情報を抽出する信号処理部を具備することを特徴とする。
上記本発明のイメージセンサー及び／又はイメージ処理装置において、上記カラーフィルターアレイは、上記レンズアレイと実質的に同次元から成ることを特徴とする。
上記カラーフィルターアレイのカラーフィルターセルのカラーは、赤色、緑色、青色、黄色、マゼンタ、シアン及びエメラルドグリーンから成るグループより選択された一色であることを特徴とする。
上記ピクセルセンサーアレイは、Ｐ型半導体物質から成るベース基板と、上記ベース基板上にＰ型半導体物質で形成されたエピ層と、上記エピ層の上部面で予め設定された第１深さまで、Ｎ型半導体物質で形成された複数の第１フォトウェル領域を含み、各第１フォトウェル領域は上記エピ層とのＰ−Ｎ接合によって上記第１フォトセンサー及び第３フォトセンサーを形成する第１フォトウェル層、及び、上記エピ層の上部面から上記第１深さより深く予め設定された第２深さに、予め設定された厚さを有するＮ型半導体物質で形成された複数の第２フォトウェル領域を含み、上記複数の第２フォトウェル領域それぞれは上記複数の第１フォトウェル領域それぞれとオーバーラップされ、上記エピ層とのＰ−Ｎ接合によって上記第２フォトセンサー及び第４フォトセンサーを形成する第２フォトウェル層から成ることを特徴とする。
上記ピクセルセンサーアレイは、上記エピ層の表面欠陥を防止するために、上記エピ層の上部面から予め設定された第３深さに、Ｐ＋型半導体物質で形成されたＰ＋型シャロー接合層をさらに含むことを特徴とする。
上記ピクセルセンサーアレイの第１フォトウェル層が形成される第１深さは、略０．６μｍであることを特徴とする。
上記ピクセルセンサーアレイの第２フォトウェル層が形成される第２深さは、略２．７５μｍから略３．５μｍであることを特徴とする。
上記ピクセルセンサーアレイのＰ＋型シャロー接合層の第３深さは、略０．０１μｍないし略０．２μｍの範囲内で設定されることを特徴とする。
上記ピクセルセンサーアレイの第２深さは、上記カラーフィルターアレイのカラーフィルターセルが赤色フィルターの場合、上記カラーフィルターアレイのカラーフィルターセルが緑色フィルター又は青色フィルターの場合よりさらに浅いことを特徴とする。
また、本発明のイメージ処理装置において、上記信号処理部は、２つのオープンウィンドウセルと２つのカラーフィルターセルから成る２×２次元の単位セルを通して感知された光信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換した後、上記デジタル信号から色情報を抽出するように成ることができる。
また、上記信号処理部は、４つのオープンウィンドウセルと５つのカラーフィルターセルから成る３×３次元の単位セルを通して感知された光信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換した後、上記デジタル信号から色情報を抽出するように成ることができる。
本発明によれば、ビデオカメラ、デジタルカメラなどに適用されるイメージセンサー及びイメージ処理処置において、オープンウィンドウ(open window)セルと単色カラーフィルター(color filter)セルが反復的に配列されるカラーフィルターアレイを利用することによって、補間の際、各画素別に多数の色相情報を利用することができるため画素のバラツキやノイズによる影響を減らすことができ、より正確な補間(Interpolation)が可能であり、これによって各画素別色相をより正確に抽出することのできる半導体感光デバイス用イメージセンサー及びそれを用いたイメージ処理装置に関するものである。
即ち、従来技術対比、より少ない数のユニットセル(Unit Cell)を通して３種類の色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）情報を得ることができ、画素のバラツキやノイズによる影響を減らすことができるためより正確な補間(Interpolation)が可能であり、イメージ処理速度を向上させることが可能である。これによって、固定パターンノイズ(Fixed Pattern Noise)のようなＣＭＯＳイメージセンサーの特性を改善することができ、工程収率の主要低減要因（約３０％）であるカラーフィルターの工程を一つに収めることができ、高密度画素のイメージセンサーの歩留まりを向上させることが可能であり、イメージセンサーの製作コストを低く収めることが可能である。
以下、本発明の好ましき実施例を添付の図面を参照して詳しく説明する。本発明に参照された図面において実質的に同一な構成と機能を有した構成要素らは同一符号を使用する。
図５は、本発明によるイメージ処理装置の構成図である。図５を参照すれば、本発明のイメージ処理装置は、被写体からの光をセンシングするイメージセンサー（ＩＭＳ）と、上記イメージセンサー（ＩＭＳ）からの信号を処理する信号処理部５００を含む。
図５を参照すれば、上記イメージセンサー（ＩＭＳ）は、シリコーン半導体にそれぞれ形成されるレンズアレイ１００、カラーフィルターアレイ２００、保護層３００及びピクセルセンサーアレイ４００より成る。上記レンズアレイ１００は、平面格子配列に形成された複数のマイクロレンズを含む。ここで、各マイクロレンズは入射される光を定められた領域に集中させる。
図６は、図５のイメージセンサーのカラーフィルターアレイのパターン図である。
図５及び図６を参照すれば、上記カラーフィルターアレイ２００は、上記レンズアレイ１００の下部層に形成され、上記レンズアレイ１００の各マイクロレンズに対向され、行列の各方向に相互交番的に配列された複数のオープンウィンドウセル（Ｏ）と複数のカラーフィルターセル（Ｃ）を含み、上記各オープンウィンドウセル（Ｏ）は上記各マイクロレンズを通して入射される赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の全光を通過させ、上記各カラーフィルターセル（Ｃ）は上記各マイクロレンズを通して入射される光中、予め定められた色相の光を通過させる。
即ち、上記カラーフィルターアレイ２００は、上記複数のオープンウィンドウセル（Ｏ）と複数のカラーフィルターセル（Ｃ）がチェスパターンで配列されて成る。例えば、一つのオープンウィンドウセル（Ｏ）の上下及び左右４箇所にはカラーフィルターセル（Ｃ）が配置され、一つのオープンウィンドウセル（Ｏ）の対角線方向の４箇所にはオープンウィンドウセル（Ｏ）が配置される。
このようにチェスパターンで形成される上記カラーフィルターアレイ２００は、上記レンズアレイ１００と実質的に同次元でなり、上記レンズアレイ１００の各マイクロレンズは上記カラーフィルターアレイ２００のオープンウィンドウセル（Ｏ）又はカラーフィルターセル（Ｃ）に対向され配置される。
さらに、上記カラーフィルターアレイ２００のカラーフィルターセル（Ｃ）によるフィルターリングカラーは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）、マゼンタ(Magenta)、シアン(Cyan)及びエマラルドグリーン(Emerald Green)から成るグループより選択された一色であって、これについて図９を参照して説明する。
また、図５を参照すれば、上記保護層３００は、上記カラーフィルターアレイ２００の下部層に誘電物質で形成され、上記ピクセルセンサーアレイ４００において、上記各フォトセンサーと外部回路を連結するための回路パターンやフォトセンサーからの光を電気信号に変換する回路素子などを外部から保護する。
図７は、図５のイメージセンサーのピクセルセンサーアレイの構成図である。
図５ないし図７を参照すれば、上記ピクセルセンサーアレイ４００は上記保護層３００の下部層に形成され、上記複数のカラーフィルターセル（Ｃ）それぞれを通した第１光（ＯＰ１）及び第２光（ＯＰ２）を感知するそれぞれ相互異なる深さに形成された第１フォトセンサー（ＰＳ１）及び第２フォトセンサー（ＰＳ２）と、上記複数のオープンウィンドウセル（Ｏ）を通した第３光（ＯＰ３）及び第４光（ＯＰ４）を感知するそれぞれ相互異なる深さに形成された第３フォトセンサー（ＰＳ３）及び第４フォトセンサー（ＰＳ４）とを含む。
ここで、上記第１光（ＯＰ１）及び第２光（ＯＰ２）は上記カラーフィルターセル（Ｃ）を通過する光であり、上記第３光（ＯＰ３）は上記オープンウィンドウセル（Ｏ）を通過した光として赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の光を全て含み、上記第４光（ＯＰ４）は上記オープンウィンドウセル（Ｏ）を通過した光として赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）の光を含む。
図８は、図５のイメージセンサーのピクセルセンサーアレイのＡ部分拡大図である。
図５ないし図８を参照すれば、上記ピクセルセンサーアレイ４００は、ベース基板４１０、エピ層４２０、第１フォトウェル層４３０及び第２フォトウェル層４４０から成る。
上記ベース基板４１０は、Ｐ型半導体物質から成る。
上記エピ層４２０は、上記ベース基板４１０上にＰ型半導体物質で形成される。
上記第１フォトウェル層４３０は、上記エピ層４２０の上部面において予め設定された第１深さ（Ｄ１）まで、Ｎ型半導体物質で形成された複数の第１フォトウェル領域（ＰＷＡ１）を含み、各第１フォトウェル領域（ＰＷＡ１）は上記エピ層４２０とのＰ−Ｎ接合によって上記第１フォトセンサー（ＰＳ１）及び第３フォトセンサー（ＰＳ３）を形成するように成る。
ここで、上記第１フォトセンサー（ＰＳ１）は上記第１光を検出して第１信号（Ｓ１）を出力し、上記第２フォトセンサー（ＰＳ２）は上記第２光を検出して第２ 信号（Ｓ２）を出力し、上記第３フォトセンサー（ＰＳ３）は上記第３光を検出して第３信号（Ｓ３）を出力する。そして、上記第４フォトセンサー（ＰＳ４）は上記第４光を検出して第４信号（Ｓ４）を出力する。
上記第２フォトウェル層４４０は、上記エピ層４２０の上部面において上記第１深さ（Ｄ１）より深く予め設定された第２深さ（Ｄ２）に、予め設定された厚みを有するＮ型半導体物質で形成された複数の第２フォトウェル領域（ＰＷＡ２）を含み、上記複数の第２フォトウェル領域（ＰＷＡ２）それぞれは上記複数の第１フォトウェル領域（ＰＷＡ１）それぞれとオーバーラップされ、上記エピ層４２０とのＰ−Ｎ接合によって上記第２フォトセンサー（ＰＳ２）及び第４フォトセンサー（ＰＳ４）を形成するように成る。
このように、本発明のピクセルセンサーアレイ４００は上記第１フォトウェル層４３０及び第２フォトウェル層４４０によって、二重接合構造のフォトセンサーを含む。即ち、上記各カラーフィルターセル（Ｃ）を通した第１光及び第２ 光を感知するために上記第１フォトセンサー（ＰＳ１）及び第２フォトセンサー（ＰＳ２）が二重接合構造から成っており、また、上記各オープンウィンドウセル（Ｏ）を通した第３光及び第４光を感知するために上記第３フォトセンサー（ＰＳ３）及び第４フォトセンサー（ＰＳ４）が二重接合構造から成っている。
また、上記ピクセルセンサーアレイ４００は、上記エピ層４２０の表面結合を防止するために、上記エピ層４２０の上部面から予め設定された第３深さ（Ｄ３）に、Ｐ＋型半導体物質で形成されたＰ＋型シャロー接合層４５０をさらに含むことができる。上記Ｐ＋型シャロー接合層４５０は上記エピ層４２０が外部へ露出することを防止し、上記エピ層４２０が外部露出の際放生される漏洩電流を防止する。本発明のピクセルセンサーアレイ４００の各層を形成する半導体物質はシリコンであり得る。
一方、上記第３及び第４フォトセンサー（ＰＳ３、ＰＳ４）が形成された深さによって検出される信号に含まれた色情報が相互異なる理由は、光の波長によって半導体に吸収される深さ（半導体内部に至る深さ）が相互異なる物理的な特性によるもので、これによれば、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）及び赤色（Ｒ）がシリコン物質で吸収される深さが相互異なるようになる。例えば、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）及び赤色（Ｒ）の吸収深さの値はそれぞれ１μｍ、３μｍ、及び６μｍ程となる。
このような光波長別吸収深さの差のため、上記第１フォトウェル層４３０及び第２フォトウェル層４４０は所望の色信号を検出するために所望の色相の光の吸収深さを考慮し、上記エピ層４２０の上部表面での深さに形成される。
例えば、上記ピクセルセンサーアレイ４００の第１フォトウェル層４３０が形成される第１深さ（Ｄ１）は、浅いと青色感光性能が向上されるが、製造工程上略６μｍ程となり、これに対し、さらに深くなると赤色及び緑色光の感光性能が劣ってしまう。
上記ピクセルセンサーアレイ４００の第２フォトウェル層４４０が形成される第２深さ（Ｄ２）は、略２．７５μｍから略３．５μｍであって、その厚さは略０．７５μｍであり、これより薄いと赤色及び緑色の感光性能が劣ってしまう。
上記ピクセルセンサーアレイ４００のＰ＋型シャロー接合層４５０の第３深さ（Ｄ３）は、製造工程上略０．０１μｍないし０．２μｍの範囲内に設定される。
このように、上記カラーフィルターアレイ２００のカラーフィルターセル（Ｃ）が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のいずれか一色のフィルターから成る場合、上記カラーフィルターセル（Ｃ）を通した第１及び第２光で上記第１及び第２フォトセンサー（ＰＳ１、ＰＳ２）によって赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のいずれか一色情報のみ得ることができる。そして、上記オープンウィンドウセル（Ｏ）を通した第３及び第４光で上記第３及び第４フォトセンサー（ＰＳ３、ＰＳ４）によって赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の情報を全て得ることができる。
このような二重接合構造(Double junction structure)のフォトセンサーにおいて、上記オープンウィンドウセル（Ｃ）を通過した光は上記第３及び第４フォトセンサー（ＰＳ３、ＰＳ４）によって検出され、上記第３及び第４フォトセンサー（ＰＳ３、ＰＳ４）の各出力端子で第３及び第４信号（Ｓ３、Ｓ４）が出力されるが、上記第３信号（Ｓ３）は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の色情報を含み、上記第４信号（Ｓ４）は緑色（Ｇ）及び赤色（Ｒ）の色情報を含む。さらに、上記カラーフィルターセル（Ｃ）を通過した光は上記第１及び第２フォトセンサー（ＰＳ１、ＰＳ２）によって検出され、上記第１及び第２フォトセンサー（ＰＳ１、ＰＳ２）の各出力端子で第１及び第２信号（Ｓ１、Ｓ２）が出力されるが、上記第１信号（Ｓ１）及び第２信号（Ｓ２）は赤色（Ｒ）情報のみを含むので、一つの配線で連結され合わせられた信号に出力され得る。こうすれば、上記オープンウィンドウセル（Ｏ）を通した光を検出する二重接合フォトセンサー（ＰＳ３、ＰＳ４）は２つの信号（Ｓ３、Ｓ４）を出力し、上記カラーフィルターセル（Ｃ）を通した光を検出する二重接合フォトセンサー（ＰＳ１、ＰＳ２）は１つの信号（Ｓ１＋Ｓ２）が出力される。
図９の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、図６のカラーフィルターアレイのチェス型パターン例示図である。
図９の（ａ）は、上記カラーフィルターアレイ２００のカラーフィルターセル（Ｃ）が赤色（Ｒ）フィルターから成る場合に対するチェスパターンを示している。これによってカラーフィルターセル（Ｃ）を通して通過する赤色をＲで表し、オープンウィンドウセル（Ｏ）を通過する全光の中から赤色を除いた青色及び緑色をＢ／Ｇで表す。
図９の（ｂ）は上記カラーフィルターアレイ２００のカラーフィルターセル（Ｃ）が緑色（Ｇ）フィルターから成る場合に対するチェスパターンを示している。これによってカラーフィルターセル（Ｃ）を通して通過する緑色をＧで表示し、オープンウィンドウセル（Ｏ）を通過する全光の中から緑色を除いた青色及び赤色を Ｂ／Ｒで表す。
そして、図９の（ｃ）は上記カラーフィルターアレイ２００のカラーフィルターセル（Ｃ）が青色（Ｂ）フィルターから成る場合に対するチェスパターンを示している。これによってカラーフィルターセル（Ｃ）を通して通過する青色をＢで表示し、オープンウィンドウセル（Ｏ）を通過する全光の中から青色を除いた赤色及び緑色をＲ／Ｇで表す。
図１０ａ、図１０ｂ及び図１０ｃは、本発明のカラーフィルターアレイのカラーフィルター別感光原理説明図である。図１０ａ、図１０ｂ及び図１０ｃにおいて、上記第３フォトセンサー（ＰＳ３）及び第４フォトセンサー（ＰＳ４）は上記オープンウィンドウセル（Ｏ）を通して入射される光を検出し、上記第３フォトセンサー（ＰＳ３）は全色が吸収される深さに形成されているので、上記第３フォトセンサー（ＰＳ３）で出力される第３信号（Ｓ３）は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の全ての色相を含む。そして、上記第４フォトセンサー（ＰＳ４）は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）が吸収される深さに形成されているので、上記第４フォトセンサー（ＰＳ４）で出力される第４信号（Ｓ４）は赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）を含む。
しかしながら、カラーフィルターセル（Ｃ）を通過する光は適用されるカラーフィルターによって異なるので上記第１及び第２信号（Ｓ１、Ｓ２）も下記のように相互異なる色を含む。
図１０ａは、上記カラーフィルターアレイ２００のカラーフィルターセル（Ｃ）が赤色（Ｒ）フィルターの場合、上記ピクセルセンサーアレイ４００の第１及び第２フォトセンサー（ＰＳ１、ＰＳ２）で赤色（Ｒ）が感知できるので、上記第１及び第２信号（Ｓ１、Ｓ２）は赤色（Ｒ）を含む。
図１０ｂは、上記カラーフィルターアレイ２００のカラーフィルターセル（Ｃ）が緑色（Ｇ）フィルターの場合、上記ピクセルセンサーアレイ４００の第１及び第２フォトセンサー（ＰＳ１、ＰＳ２）で緑色（Ｇ）が感知できるので、上記第１及び第２信号（Ｓ１、Ｓ２）は緑色（Ｇ）を含む。
図１０ｃは、上記カラーフィルターアレイ２００のカラーフィルターセル（Ｃ）が青色（Ｂ）フィルターの場合、上記ピクセルセンサーアレイ４００の第１及び第２フォトセンサー（ＰＳ１、ＰＳ２）で青色（Ｂ）が感知できるので、上記第１及び第２信号（Ｓ１、Ｓ２）は青色（Ｂ）を含むことができる。
図１０ａ、図１０ｂ及び図１０ｃを参照すれば、上記ピクセルセンサーアレイの第２深さ（Ｄ２）は、上記カラーフィルターアレイのカラーフィルターセル（Ｃ）が緑色（Ｇ）フィルターまたは青色（Ｂ）フィルターの場合、上記カラーフィルターアレイのカラーフィルターセル（Ｃ）が赤色（Ｒ）フィルターの場合よりさらに浅い。先述したように、光波長が大きいほどシリコンに吸収される深さが深くなるが、緑色光及び青色光が赤色光より波長が小さいため緑色光及び青色光は赤色光より深さが浅くてもうまく検出することができるからである。
上記信号処理部５００は、上記第１光ないし第４光を検出する第１フォトセンサー（ＰＳ１）、第２フォトセンサー（ＰＳ２）、第３フォトセンサー（ＰＳ３） 及び第４フォトセンサー（ＰＳ４）からの第１信号（Ｓ１）、第２信号（Ｓ２）、第３信号（Ｓ３）及び第４信号（Ｓ４）をデジタル信号にＡ／Ｄ変換した後、上記デジタル信号を補間して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の色情報を抽出する。
このような信号処理部５００は、本発明のカラーフィルターアレイ４２０のチェスパターン(CHESS pattern)に従って２×２配列及び３×３配列の補間(Interpolation)処理を行うことができる。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、本発明による信号処理装置の補間処理説明図である。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照すれば、上記信号処理部５００は、２つのオープンウィンドウセル（Ｏ）と２つのカラーフィルターセル（Ｃ）から成る２×２次元の単位セルを通して感知された光信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換した後、上記デジタル信号から色情報を抽出することができる。
例えば、図１１（ａ）を参照すれば、上記カラーフィルターアレイ４２０のカラーフィルターセル（Ｃ）が緑色（Ｇ）の場合に、２×２配列の補間(interpolation)処理過程は下記数学式３に示すようである。
［数学式３］
ｒｉ＝（Ｒ１＋Ｒ４）／２
ｇｉ＝（Ｇ２＋Ｇ３）／２
ｂｉ＝（Ｂ１＋Ｂ４）／２

上記数学式３に示すように、任意の画素に対するＲＧＢ色情報（ｒｉ、ｇｉ、ｂｉ）はそれぞれ二つの色信号の平均値から得ることができる。ここで、オープンウィンドウセル(open window cell)領域において得ることができる情報は赤色（Ｒ）と青色（Ｂ）の色信号のみならず、緑色（Ｇ）信号を得ることができるが、緑色（Ｇ）の信号はカラーフィルターセル(color filter cell)領域においてより正確に得ることができるため、緑色は補間(interpolation)では要らない。即ち、オープンウィンドウ領域ではカラーフィルター領域で求められる色信号を除いた他の２つ色信号のみ得るようになる。
また、上記信号処理部５００は、４つのオープンウィンドウセル（Ｏ）と５つのカラーフィルターセル（Ｃ）から成る３×３次元の単位セルを通して感知された光信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換した後、上記デジタル信号から色情報を抽出することができる。
これに対して例えば、図１１（ｂ）を参照すれば、上記カラーフィルターアレイ４２０のカラーフィルターセル（Ｃ）が緑色（Ｇ）の場合に、３×３配列の補間(interpolation)処理過程は下記数学式４に示すようである。
［数学式４］
ｒｉ＝（Ｒ＋Ｒ＋Ｒ＋Ｒ＋Ｒ）／５
ｇｉ＝（Ｇ＋Ｇ＋Ｇ＋Ｇ）／４
ｂｉ＝（Ｂ＋Ｂ＋Ｂ＋Ｂ＋Ｂ）／５

上記数学式４に示すように、３×３補間処理の際、任意画素に対してＲＧＢ色情補（ｒｉ、ｇｉ、ｂｉ）は最大５つの色信号の平均から情報を得るようになる。即ち、赤色（Ｒ）と青色（Ｂ）情報は周辺の５つの色信号の平均値から得ることができ、緑色（Ｇ）情報は４色信号の平均値から得ることができる。従って、本発明のイメージセンサーでは、ベイアパターン(Bayer pattern)を利用する従来のイメージセンサーとは異なって、チェスパターン(CHESS pattern)のカラーフィルターを利用すれば、２×２配列と３×３配列の補間で全て一つの色信号から情報を得ることがなくなる。これによって、色信号または画素にノイズが発生しても、より多い色信号を利用した補間を行うのでより正確なカラー情報抽出が可能である。
以上に説明した本発明は、先述した実施例及び添付の図により限定されるものではなく特許請求の範囲によって限定され、本発明の装置は本発明の技術的思想を外れない範囲内において様々な置換、変形及び変更が可能であることが本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者にとっては明らかなことである
従来イメージ処理装置の構成図。 図１のイメージセンサーのカラーフィルターアレイのパターン図。 図１のイメージセンサーのピクセルセンサーアレイの構造図。 （ａ）及び（ｂ）は図１の信号処理部の補間処理説明図。 本発明によるイメージ処理装置の構成図。 図５のイメージセンサーのーカラーフィルタアレイのパターン図。 図５のイメージセンサーのピクセルセンサーアレイの構成図。 図５のイメージセンサーのピクセルセンサーアレイのＡ部分拡大図。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は図６のカラーフィルターアレイのチェスパターン例示図。 本発明のカラーフィルターアレイのカラーフィルター別感光原理説明図。 本発明のカラーフィルターアレイのカラーフィルター別感光原理説明図。 本発明のカラーフィルターアレイのカラーフィルター別感光原理説明図。 （ａ）及び（ｂ）本発明による信号処理装置の補間処理説明図である。
符号の説明
１００ レンズアレイ ２００ カラーフィルターアレイ
３００ 保護層 ４００ ピクセルセンサーアレイ
４１０ ベース基板 ４２０ エピ層
４３０ 第１フォトウェル層 ４４０ 第２フォトウェル層
４５０ Ｐ＋型シャロー接合層 ５００ 信号処理部
０ オープンウィンドウセル Ｃ カラーフィルターセル
ＰＷＡ１ 第１フォトウェル領域 ＰＷＡ２ 第２フォトウェル領域
ＰＳ１ 第１フォトセンサー ＰＳ２ 第２フォトセンサー
ＰＳ３ 第３フォトセンサー ＰＳ４ 第４フォトセンサー

Claims (20)

  1. 平面格子配列で形成された複数のマイクロレンズを含むレンズアレイと、
    上記レンズアレイの下部層に形成され、上記レンズアレイの各マイクロレンズに対向され、行列の各方向に相互交番的に配列された複数のオープンウィンドウセルと複数のカラーフィルターセルを含み、上記各オープンウィンドウセルは赤色、緑色及び青色などの全光を通過させ、上記各カラーフィルターセルは予め定められた色相の光を通過させるカラーフィルターアレイと、
    上記カラーフィルターアレイの下部層に誘電物質から成る保護層と、
    上記保護層の下部層に形成され、上記複数のカラーフィルターセルのそれぞれを通した第１光及び第２光を感知するそれぞれ相互異なる深さに形成された第１フォトセンサー及び第２フォトセンサーと、上記複数のオープンウィンドウセルを通した第３光及び第４光を感知するそれぞれ相互異なる深さに形成された第３フォトセンサー及び第４フォトセンサーを含むピクセルセンサーアレイと、
    を具備するイメージセンサー。
  2. 上記カラーフィルターアレイは、
    上記レンズアレイと実質的に行と列が同一の配列で成されたことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
  3. 上記カラーフィルターアレイのカラーフィルターセルのカラーは、赤色、緑色、青色、黄色、マゼンタ、シアン及びエメラルドグリーンから成るグループより選択された一色であることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサー。
  4. 上記ピクセルセンサーアレイはＰ型半導体物質から成るベース基板と、
    上記ベース基板上にＰ型半導体物質で形成されたエピ層と、
    上記エピ層の上部面から予め設定された第１深さまで、Ｎ型半導体物質で形成された複数の第１フォトウェル領域を含み、各第１フォトウェル領域は上記エピ層とのＰ−Ｎ接合によって上記第１フォトセンサー及び第３フォトセンサーを形成する第１フォトウェル層と、
    上記エピ層の上部面から上記第１深さより深く予め設定された第２深さに、予め設定された厚さを有するＮ型半導体物質で形成された複数の第２フォトウェル領域を含み、上記複数の第２フォトウェル領域それぞれは上記複数の第１フォトウェル領域それぞれとオーバーラップされ、上記エピ層とのＰ−Ｎ接合によって上記第２フォトセンサー及び第４フォトセンサーを形成する第２フォトウェル層とから成ることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
  5. 上記ピクセルセンサーアレイは、
    上記エピ層の表面欠陥を防止するために、上記第１フォトウェル層の領域内部に上記エピ層の上部面から上記第１深さより浅く予め設定された第３深さまで、Ｐ＋型半導体物質で形成されたＰ＋型シャロー接合層をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサー。
  6. 上記ピクセルセンサーアレイの第１フォトウェル層が形成される第１深さは略０．６μｍであることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサー。
  7. 上記ピクセルセンサーアレイの第２フォトウェル層が形成される第２深さは略２．７５μｍから略３．５μｍであることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサー。
  8. 上記Ｐ＋型シャロー接合層の第３深さは
    略０．０１μｍないし０．２μｍの範囲内で設定されることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサー。
  9. 上記ピクセルセンサーアレイの第２フォトウェル層が形成される第２深さは、
    上記カラーフィルターアレイのカラーフィルターセルが赤色フィルターの場合、上記カラーフィルターアレイのカラーフィルターセルが緑色フィルター又は青色フィルターの場合よりさらに浅いことを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサー。
  10. 平面格子配列で形成された複数のマイクロレンズを含むレンズアレイと、
    上記レンズアレイの下部層に形成され、上記レンズアレイの各マイクロレンズに対向され、行列の各方向に相互交番的に配列された複数のオープンウィンドウセルと複数のカラーフィルターセルを含み、上記各オープンウィンドウセルは赤色、緑色及び青色などの全光を通過させ、上記各カラーフィルターセルは予め定められた色相の光を通過させるカラーフィルターアレイと、
    上記カラーフィルターアレイの下部層に誘電物質から成る保護層と、
    上記保護層の下部層に形成され、上記複数のカラーフィルターセルそれぞれを通した第１光及び第２光を感知するそれぞれ相互異なる深さに形成された第１フォトセンサー及び第２フォトセンサーと、上記複数のオープンウィンドウセルを通した第３光及び第４光を感知するそれぞれ相互異なる深さに形成された第３フォトセンサー及び第４フォトセンサーを含むピクセルセンサーアレイと、
    上記ピクセルセンサーアレイの第１フォトセンサー、第２フォトセンサー、第３フォトセンサー及び第４フォトセンサーによって感知された第１信号、第２信号、第３信号及び第４信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換した後、上記デジタル信号から色情報を抽出する信号処理部と、
    を具備するイメージ処理装置。
  11. 上記カラーフィルターアレイは、
    上記レンズアレイと実質的に行と列が同一の配列で成されたことを特徴とする請求項１０に記載のイメージ処理装置。
  12. 上記カラーフィルターアレイのカラーフィルターセルは、
    赤色、緑色、青色、黄色、マゼンタ、シアン及びエメラルドグリーンから成るグループより選択された一色であることを特徴とする請求項１１に記載のイメージ処理装置。
  13. 上記ピクセルセンサーアレイは、
    Ｐ型半導体物質から成るベース基板と、
    上記ベース基板上にＰ型半導体物質で形成されたエピ層と、
    上記エピ層の上部面から予め設定された第１深さまで、Ｎ型半導体物質で形成された複数の第１フォトウェル領域を含み、各第１フォトウェル領域は上記エピ層とのＰ−Ｎ接合によって上記第１フォトセンサー及び第３フォトセンサーを形成する第１フォトウェル層と、
    上記エピ層の上部面から上記第１深さより深く予め設定された第２深さに、予め設定された厚さを有するＮ型半導体物質で形成された複数の第２フォトウェル領域を含み、上記複数の第２フォトウェル領域それぞれは上記複数の第１フォトウェル領域それぞれとオーバーラップされ、上記エピ層とのＰ−Ｎ接合によって上記第２フォトセンサー及び第４フォトセンサーを形成する第２フォトウェル層から成ることを特徴とする請求項１０に記載のイメージ処理装置。
  14. 上記ピクセルセンサーアレイは、
    上記エピ層の表面欠陥を防止するために、上記第１フォトウェル層の領域内部に上記エピ層の上部面から上記第１深さより浅く予め設定された第３深さまで、Ｐ＋型半導体物質で形成されたＰ＋型シャロー接合層をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のイメージ処理装置。
  15. 上記ピクセルセンサーアレイの第１フォトウェル層が形成される第１深さは、略０．６μｍであることを特徴とする請求項１３に記載のイメージ処理装置。
  16. 上記ピクセルセンサーアレイの第２フォトウェル層が形成される第２深さは、
    略２．７５μｍから略３．５μｍであることを特徴とする請求項１３に記載のイメージ処理装置。
  17. 上記ピクセルセンサーアレイのＰ＋型シャロー接合層の第３深さは、
    略０．０１μｍないし略０．２μｍの範囲内で設定されることを特徴とする請求項１４に記載のイメージ処理装置。
  18. 上記ピクセルセンサーアレイの第２深さは、
    上記カラーフィルターアレイのカラーフィルターセルが赤色フィルターの場合、上記カラーフィルターアレイのカラーフィルターセルが緑色フィルター又は青色フィルターの場合よりさらに浅いことを特徴とする請求項１３に記載のイメージ処理装置。
  19. 上記信号処理部は、
    ２つのオープンウィンドウセルと２つのカラーフィルターセルより成る２×２次元の単位セルを通して感知された光信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換した後、上記デジタル信号から色情報を抽出するよう成されたことを特徴とする請求項１３に記載のイメージ処理装置。
  20. 上記信号処理部は、
    ４つのオープンウィンドウセルと５つのカラーフィルターセルより成る３×３次元の単位セルを通して感知された光信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換した後、上記デジタル信号から色情報を抽出するよう成されたことを特徴とする請求項１３に記載のイメージ処理装置。
JP2006097885A 2005-05-25 2006-03-31 半導体感光デバイス用イメージセンサー及びこれを用いたイメージセンサー処理装置。 Expired - Fee Related JP4418443B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050044149A KR100665177B1 (ko) 2005-05-25 2005-05-25 반도체 감광 디바이스용 이미지 센서 및 이를 이용한이미지 처리 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006332602A JP2006332602A (ja) 2006-12-07
JP4418443B2 true JP4418443B2 (ja) 2010-02-17

Family

ID=37443879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006097885A Expired - Fee Related JP4418443B2 (ja) 2005-05-25 2006-03-31 半導体感光デバイス用イメージセンサー及びこれを用いたイメージセンサー処理装置。

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7348539B2 (ja)
JP (1) JP4418443B2 (ja)
KR (1) KR100665177B1 (ja)
CN (1) CN100481479C (ja)
TW (1) TWI306308B (ja)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4866656B2 (ja) * 2006-05-18 2012-02-01 富士フイルム株式会社 光電変換膜積層型カラー固体撮像装置
JP2008004753A (ja) * 2006-06-22 2008-01-10 Fujifilm Corp 固体撮像装置
US20080142685A1 (en) * 2006-12-13 2008-06-19 Gazeley William G Integrated image sensor having a color-filtering microlens, and related system and method
US8389920B2 (en) 2008-03-13 2013-03-05 Aptina Imaging Corporation Method and apparatus for breaking surface tension during a recessed color filter array process
JP5109962B2 (ja) * 2008-12-22 2012-12-26 ソニー株式会社 固体撮像装置および電子機器
CN101901818B (zh) * 2009-05-26 2013-06-05 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 影像感测器、侦测物体运动方向的装置及方法
CN102263114B (zh) * 2010-05-24 2015-06-17 博立多媒体控股有限公司 多景深感光器件、系统、景深扩展方法及光学成像系统
US9240427B2 (en) * 2011-04-28 2016-01-19 Semiconductor Components Industries, Llc CFA resist silylation for limiting color interactions and improving crosstalk
EP2725616B1 (en) * 2011-06-24 2017-07-26 Boly Media Communications (Shenzhen) Co., Ltd Multi scene depth photo sensitive device, system thereof, scene depth expanding method, and optical imaging system
GB2497084A (en) * 2011-11-29 2013-06-05 Hiok Nam Tay Image sensor array comprising two diagonal blue filters and having shallow and deep photo detector regions.
CN104205808B (zh) 2012-03-30 2020-06-05 株式会社尼康 摄像装置以及摄像元件
CN104221365B (zh) * 2012-03-30 2018-11-06 株式会社尼康 拍摄元件、摄影方法及拍摄装置
US20160242682A1 (en) * 2012-07-16 2016-08-25 Sandeep Gulati Noninvasive analyzer apparatus and method of use thereof for separating distributed probing photons emerging from a sample
CN102801984B (zh) * 2012-07-31 2016-04-20 陶霖密 彩色图像传感器及获取彩色数字图像的方法
KR20140055538A (ko) * 2012-10-31 2014-05-09 삼성전자주식회사 이미지 장치 및 이미지 처리 방법
TW201501276A (zh) * 2013-06-20 2015-01-01 Upi Semiconductor Corp 具有多個光感測器之光感測晶片及其製造方法
WO2016051594A1 (ja) * 2014-10-03 2016-04-07 オリンパス株式会社 固体撮像装置および撮像装置
JP2016134587A (ja) * 2015-01-22 2016-07-25 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び、電子機器
CN105611258A (zh) * 2015-12-18 2016-05-25 广东欧珀移动通信有限公司 图像传感器的成像方法、成像装置和电子装置
US10498947B2 (en) * 2017-10-30 2019-12-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor including light shielding layer and patterned dielectric layer
US11317068B2 (en) * 2018-11-07 2022-04-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Signal processing apparatuses and signal processing methods
US11100628B2 (en) * 2019-02-07 2021-08-24 Applied Materials, Inc. Thickness measurement of substrate using color metrology
US10812708B2 (en) * 2019-02-22 2020-10-20 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems with weathering detection pixels
CN110164895B (zh) * 2019-05-31 2021-06-01 Oppo广东移动通信有限公司 互补金属氧化物图像传感器、图像处理方法及存储介质
CN110505422B (zh) * 2019-08-20 2022-01-11 Oppo广东移动通信有限公司 一种cis和终端
WO2022199524A1 (zh) * 2021-03-25 2022-09-29 北京灵汐科技有限公司 传感器组件及电子设备
TWI829379B (zh) * 2021-10-12 2024-01-11 南韓商Ｗｉｔ有限公司 大面積監視設備
GB2627917A (en) * 2023-03-01 2024-09-11 Metahelios Ltd Optical filter arrangement

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6714243B1 (en) * 1999-03-22 2004-03-30 Biomorphic Vlsi, Inc. Color filter pattern
US6841816B2 (en) * 2002-03-20 2005-01-11 Foveon, Inc. Vertical color filter sensor group with non-sensor filter and method for fabricating such a sensor group
US6783900B2 (en) * 2002-05-13 2004-08-31 Micron Technology, Inc. Color filter imaging array and method of formation
JP2004304706A (ja) 2003-04-01 2004-10-28 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像装置およびその補間処理方法
US7372497B2 (en) * 2004-04-28 2008-05-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Effective method to improve sub-micron color filter sensitivity

Also Published As

Publication number Publication date
KR100665177B1 (ko) 2007-01-09
CN1870282A (zh) 2006-11-29
TWI306308B (en) 2009-02-11
CN100481479C (zh) 2009-04-22
KR20060122136A (ko) 2006-11-30
US7348539B2 (en) 2008-03-25
US20060266921A1 (en) 2006-11-30
JP2006332602A (ja) 2006-12-07
TW200642077A (en) 2006-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4418443B2 (ja) 半導体感光デバイス用イメージセンサー及びこれを用いたイメージセンサー処理装置。
US11114492B2 (en) Image sensor
US10032810B2 (en) Image sensor with dual layer photodiode structure
KR20170043140A (ko) 이미지 센서
US20070257998A1 (en) Imaging apparatus, imaging element, and image processing method
US20030189656A1 (en) Photoelectric conversion element and solid-state image sensing device using the same
US20180026065A1 (en) Image-sensor structures
KR20080091023A (ko) 고체 촬상 장치 및 촬상 장치
US11335718B2 (en) Cell deep trench isolation structure for near infrared improvement
US11183526B2 (en) Image sensor
US20220336508A1 (en) Image sensor, camera assembly and mobile terminal
JP4404561B2 (ja) Ｍｏｓ型カラー固体撮像装置
JP4388752B2 (ja) Ｃｃｄ型カラー固体撮像装置
KR101493012B1 (ko) 이미지 센서의 제조 방법
KR100837454B1 (ko) 고체 촬상 장치
KR100674923B1 (ko) 인접한 화소간에 출력회로를 공유하는 씨모스 이미지 센서
CN104079903A (zh) 高动态范围的彩色及灰度图像传感器
KR100701582B1 (ko) Ｃｍｏｓ 이미지센서용 적층형 포토다이오드 및 그 제조방법
US20230040060A1 (en) Image sensor
KR20160072508A (ko) 컬러 필터 어레이 및 이를 구비한 이미지 센서
US8325262B2 (en) Image sensor and method for manufacturing the same
KR100748325B1 (ko) 이미지센서
US20240214699A1 (en) Image sensing device and imaging device including the same
US20240021638A1 (en) Image sensor
KR20090034479A (ko) 이미지센서 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090706

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090714

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091014

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091104

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091127

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121204

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees