JP6198860B2 - イメージセンサ - Google Patents

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Description

本発明は、イメージセンサに関し、特に、フィルターユニットおよびフィルターユニットを囲むグリッド構造を有するイメージセンサに関するものである。
通常、デジタルカメラは、イメージセンサを用いて光を検知して、画像信号を生成するため、デジタルカメラによって撮影された画像は、画像信号に従って生成されることができる。
デジタルカメラの継続的な発展に伴い、高品質の画像信号がますます必要とされている。裏面照射(BSI)技術を用いたイメージセンサは、光をフォトダイオードに導く光パイプ構造を有する。イメージセンサは、高い感光性と画像品質を有する。
イメージセンサは、それらの意図された目的に一般に適っているが、全ての面において十分に満たしているわけではない。従って、イメージセンサを向上させる解決法を提供することが望ましい。
本発明は、イメージセンサによって生成されたイメージセンサの品質を向上させるイメージセンサを提供する。
本発明は、検知層、複数のフィルターユニット、およびグリッド構造を含む画像センサを提供する。フィルターユニットは、検知層上に配置される。グリッド構造は、検知層上に配置され、各フィルターユニットを囲む。グリッド構造は、検知層上に配置され、且つ2つの隣接するフィルターユニットとの間に配置された第1の隔壁、および第1の隔壁上に配置され、2つの隣接するフィルターユニットとの間に配置された第2の隔壁を含む。第1の隔壁の屈折率は、第2の隔壁の屈折率より小さい。
本発明は、検知層、複数のフィルターユニット、およびグリッド構造を含む画像センサを提供する。フィルターユニットは、検知層上に配置される。グリッド構造は、検知層上に配置され、各フィルターユニットを囲む。グリッド構造は、検知層上に配置され、且つ2つの隣接するフィルターユニットとの間に配置された第1の隔壁、および第1の隔壁上に配置され、2つの隣接するフィルターユニットとの間に配置された第2の隔壁を含む。
また、第1の隔壁の断面と第2の隔壁の断面は、長方形または台形であり、断面は、検知層に垂直であり、且つ検知層に平行する横方向にある。第1の隔壁の幅は、第2の隔壁の幅より大きく、幅は、検知層に平行する横方向で測定される。
従って、イメージセンサのグリッド構造により、イメージセンサの光クロストークが低減される。また、グリッド構造に入る光線の部分は、フィルターユニットに導かれるため、検知ユニットの信号強度が向上する。従って、イメージセンサの画像品質が向上する。
添付の図面とともに以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解できる。
本発明の第1の実施形態に係る、イメージセンサの概略図である。 図1のラインAAに沿った断面図である。 図3Aは、時間領域有限差分法(FDTD)シミュレーション法を用いたイメージセンサの断面の520nmでの電界分布図である。図3Bは、同じ時間領域有限差分法(FDTD)シミュレーション法を用いた従来のイメージセンサの断面の520nmでの電界分布図である。 本発明のイメージセンサおよび従来のイメージセンサの量子効率(QE)スペクトル図である。 本発明の第2の実施形態に係る、イメージセンサの概略図である。 本発明の第3の実施形態に係る、イメージセンサの概略図である。 本発明の第4の実施形態に係る、イメージセンサの概略図である。 本発明の第5の実施形態に係る、イメージセンサの概略図である。 本発明の第6の実施形態に係る、イメージセンサの概略図である。
次の開示は、その開示の異なる特徴を実施するための、多くの異なる実施の形態または実施例を提供することがわかる。本開示を簡素化するために、複数の要素および複数の配列の特定の実施例が以下に述べられる。例えば、本説明の第2の特徴の上方の、または第2の特徴上の第1の特徴の形成は、続いて、特徴が直接接触で形成される複数の実施形態を含むことができ、且つ前記特徴が直接接触でないように、付加的な特徴が前記第1と第2の特徴間に形成された複数の実施形態を含むこともできる。
また、本開示は、種々の実施例において、参照番号および/または文字を繰り返し用いている。この反復は、簡素化と明確さの目的のためであって、種々の実施の形態および/または議論された構成との間の関係を規定するものではない。また、図の形状、大きさ、または厚さは、説明を明確にするために縮尺通りに描かれない、または簡易化される可能性もある。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る、イメージセンサの概略図である。図2は、図1のラインAAに沿った断面図である。イメージセンサ1は、画像を撮像するように構成される。イメージセンサ1は、撮像装置、例えばデジタルカメラなどに用いられることができる。いくつかの実施形態では、イメージセンサ1は、相補型金属酸化物半導体(CMOS)センサである。いくつかの実施形態では、イメージセンサは、裏面照射(BSI)CMOSセンサである。
イメージセンサ1は、検知層10、フィルターユニット20、マイクロレンズ30、およびグリッド構造40を含む。検知層10は、基準面P1に沿って延伸する。検知層10は、入射光を検出し、検知層10を照射する光に従って画像信号を生成するように構成される。
検知層10は、以下の構成要素の全てを含むことができるが、検知層10の目的が達成されるならば、以下の構成要素の全てを含まなくてもよい。検知層10は、基板11、検知ユニット12、反射防止層13を含む。いくつかの実施形態では、検知層10は、他の任意の層(図に示されていない)を更に含む。
検知ユニット12は、基板11に配置される。検知ユニット12は、基準面P1で検知アレイに配列される。いくつかの実施形態では、検知ユニット12は、フォトダイオードである。各検知ユニット12は、光を検出し、検知ユニット12を照射する光の強度に従って強度信号を生成するように構成される。画像信号は、強度信号によって形成される。
反射防止層13は、基板11上に配置される。反射防止層13は、検知ユニット12に伝送される光の反射を減少するように構成される。いくつかの実施形態では、反射防止層13は検知層10に平行する。
フィルターユニット20は、検知層10の反射防止層13上に配置される。フィルターユニット20は、基準面P1に平行する平面上のフィルターアレイに配列される。各フィルターユニット20は、検知ユニット12の中の1つの上に配置される。
各フィルターユニット20は、所定の波長範囲の光を通過させる。いくつかの実施形態では、フィルターユニット20は、カラーフィルターユニットである。フィルターユニット20は、赤色フィルターユニット20a、緑色フィルターユニット20b、および青色フィルターユニット20cを含む。赤色フィルターユニット20a、緑色フィルターユニット20b、および青色フィルターユニット20cは、フィルターアレイに交互に配列される。
赤色フィルターユニット20aは、620nm〜750nm(赤色)の範囲の波長の光を検知ユニット12に通過させる。緑色フィルターユニット20bは、495nm〜570nm(緑色)の範囲の波長の光を検知ユニット12に通過させる。青色フィルターユニット20cは、476nm〜495nm(青色)の範囲の波長の光を検知ユニット12に通過させる。
各マイクロレンズ30は、フィルターユニット20の中の1つの上に配置される。マイクロレンズ30は、基準面P1に平行する平面上のマイクロレンズアレイに配列される。マイクロレンズ30は、検知ユニット12に光を集光するように構成される。
グリッド構造40は、各フィルターユニット20に接続されてフィルター構造を囲む。また、グリッド構造40は、検知層10上に配置され、基準面P1に平行する。グリッド構造40は、フィルターユニット20の光を検知ユニット12に向けて反射するように構成される。
いくつかの実施形態では、グリッド構造40の屈折率は、フィルターユニット20の屈折率より低いため、フィルターユニット20とグリッド構造40は、光パイプ構造を形成して光を検出ユニット12に導く。いくつかの実施形態では、グリッド構造40の屈折率は、約1.2〜約1.5の範囲にある。フィルターユニット20の屈折率は、約1.7〜約3.2の範囲にある。
グリッド構造40は、互いに積層された隔壁の少なくとも2つの層を含む。この実施形態では、グリッド構造40は、隔壁41、42、および43の3層を含む。隔壁41、42、および43は、2つの隣接するフィルターユニット20の間に配置される。隔壁41は検知層10上に配置され、隔壁42は隔壁41上に配置され、隔壁43は隔壁42上に配置される。
隔壁41は、検知層10の反対側に上面411を有する。上面411は、隔壁42と2つの隣接するフィルターユニット20によってカバーされる。いくつかの実施形態では、上面411は、隔壁42と2つの隣接するフィルターユニット20と接触する。
隔壁42は、隔壁41の反対側に上面421を有する。上面421は、隔壁43と2つの隣接するフィルターユニット20によってカバーされる。いくつかの実施形態では、上面421は、隔壁43と2つの隣接するフィルターユニット20と接触する。
隔壁43は、隔壁42の反対側に上面431を有する。この実施形態では、隔壁43の上面431(またはグリッド構造40)とフィルターユニット20の上面21は、基準面P1に平行する同じ平面上にある。隔壁43(またはグリッド構造40)の上面431は、マイクロレンズ30によってカバーされる。マイクロレンズ30の縁部は、隔壁43(またはグリッド構造40)の上面431と接触している。
隔壁41、42、および43の断面は、長方形または台形である。この実施形態では、隔壁41、42、および43の断面は、長方形である。隔壁41、42、および43の断面は、検知層10に垂直し、且つ検知層10に平行する横方向D1にある。
また、隔壁41の断面の面積は、隔壁42の断面の面積より大きい。隔壁42の第2の断面の面積は、隔壁43の断面の面積より大きい。
この実施形態では、隔壁41の幅W1は、隔壁42の幅W2より大きい。隔壁42の幅W2は、隔壁43の幅W3より大きい。幅W1、W2と、W3は、検知層10に平行する横方向D1で測定される。
いくつかの実施形態では、幅W1は、約150nmから約200nmの範囲にある。幅W2は、約100nmから約150nmの範囲にある。幅W3は、約50nmから約100nmの範囲にある。いくつかの実施形態では、幅W1は、幅W2の約1.1〜2倍である。いくつかの実施形態では、幅W2は、幅W3の約1.1〜2倍である。
いくつかの実施形態では、隔壁41、42、および43の屈折率は同じである。いくつかの実施形態では、隔壁41、42、および43の屈折率は、約1.2〜約1.5の範囲にある。
隔壁41の屈折率は、隔壁42の屈折率より小さい。隔壁42の屈折率は、隔壁43の屈折率より小さい。言い換えれば、隔壁41、42、および43(またはグリッド構造40)の屈折率は、マイクロレンズ30から検知層10に徐々に減少される。
いくつかの実施形態では、隔壁41の屈折率は、約1.2〜約1.35の範囲にある。隔壁42の屈折率は、約1.25〜約1.45の範囲にある。隔壁43の屈折率は、約1.35〜約1.5の範囲にある。また、隔壁43の屈折率は、フィルターユニット20の屈折率より小さい。
いくつかの実施形態では、フィルターユニット20とグリッド構造40は、以下の公式:
Ncf × Dcf = ΣNeffm × Dmに従う。Ncfは、フィルターユニット20の有効屈折率であり、Dcfは、フィルターユニット20の厚さであり、Neffmは、隔壁41、42、および43の中の1つの有効屈折率であり、且つDmは、隔壁41、42、および43の中の1つの厚さである。フィルターユニット20とグリッド構造40が記述した公式に従ったとき、フィルターユニット20の導波路効果とフィルターユニット20を通過する光の量は、向上する。
図1に示されるように、光線B1がイメージセンサ1を照射したとき、光線B1は、マイクロレンズ30とフィルターユニット20から検知ユニット12に通過する。光線B1は、マイクロレンズ30によって集光される。各フィルターユニット20は、所定の波長範囲の光線B1を通過させる。各検知ユニット12は、検知ユニット12を照射する光線B1の強度に従って強度信号を生成し、画像信号は、強度信号によって形成される。
いくつかの実施形態では、例えば、フィルターユニット20bを通過する光線B2は、フィルターユニット20bの下方の隣接する検知ユニット20aに向けて伝送されることができる。しかしながら、グリッド構造40の構造および/または屈折率により、光線B2は、グリッド構造40の隔壁42によって反射される。
また、フィルターユニット20aを通過する光線B3は、フィルターユニット20bの下方の隣接する検知ユニット20bに向けて伝送されることができる。グリッド構造40の構造および/または屈折率により、光線B3は、隔壁41の上面411によって反射される。従って、イメージセンサ1の光クロストークが低減されるため、イメージセンサ1の画像品質が向上する。
また、光線B4は、グリッド構造40に入ることができる。隔壁41、42、および43の構造および/または屈折率により、光線B4の一部は、隔壁42の上面421によって反射されることができ、フィルターユニット20b内に導かれる。光線B4の一部は、隔壁41の上面411によって反射されることができ、フィルターユニット20b内に導かれる。
従って、フィルターユニット20から検知ユニット12に通過する光の量が増加され、検知ユニット12の信号強度が向上する。また、グリッド構造40による光漏れが軽減され、フィルターユニット20の導波路効果とフィルターユニット20を通過する光の量が向上する。従って、イメージセンサ1の画像品質が向上する。
図3Aと図3Bに示されるように、電界強度は、図3Bの従来の画像センサに対応する領域に比べ、緑色フィルターユニット20bと検知ユニット12bの領域でより目立っている。また、赤色フィルターユニット20aと検知ユニット12aの領域での電場分布は、減少されるため、イメージセンサ1の光クロストークが低減される。
図4に示されるように、本発明のイメージセンサ1の感光性と光クロストークは、量子効率(QE)スペクトルに従って大幅に向上する。イメージセンサ1のQE R−peakは、従来のイメージセンサに比べ、約8%増加され、イメージセンサ1のQE G−peakは、従来のイメージセンサに比べ、約2%増加される。また、イメージセンサ1の光クロストークは、従来のイメージセンサに比べ、535nmの波長において約5%減少される。本発明のイメージセンサ1の信号対雑音比(SNR)10は、従来のイメージセンサに比べ、約4Lux向上する。
図5は、本発明の第2の実施形態に係る、イメージセンサ1の概略図である。この実施形態では、グリッド構造40は、2層の隔壁41と42を含む。隔壁42(またはグリッド構造40)の上面421は、2つの隣接するフィルターユニット20の上面21と離間している。言い換えれば、第2の隔壁の上面421は、隣接のフィルターユニット20と完全に接触している。
図6は、本発明の第3の実施形態に係る、イメージセンサ1の概略図である。この実施形態では、グリッド構造40は、1つ以上のカバー要素を更に含む。いくつかの実施形態では、グリッド構造40は、第1のカバー要素44と第2のカバー要素45を含む。
第1のカバー要素44は、隔壁41、42、および43との間に配置され、フィルターユニット20の1つは第1のカバー要素44に隣接する。この実施形態では、第1のカバー要素44は、隔壁41、42、および43と第2のカバー要素45との間に配置される。第1のカバー要素44は、検知層10に対して傾斜した第1のカバー面441を含む。いくつかの実施形態では、第1のカバー面441は、平面である。第1のカバー面441と検知層10との間の角度は、約70度から約95度の範囲にある。
第2のカバー要素45は、第1のカバー要素44と第2のカバー要素45に隣接した第1のユニット20の1つとの間に配置される。この実施形態では、第2のカバー要素45は、フィルターユニット20と第1のカバー要素44に接触している。第2のカバー要素45は、検知層10に対して傾斜した第2のカバー面451を含む。いくつかの実施形態では、第2のカバー面は、平面である。
第2のカバー面451と検知層10との間の角度は、約60度から約90度の範囲にある。いくつかの実施形態では、検知層10に対する第2のカバー面451の傾斜は、検知層10に対する第1のカバー面441の傾斜より大きい。
第1のカバー要素44の屈折率は、隔壁41の屈折率より小さい。第2のカバー要素45の屈折率は、第1のカバー要素44の屈折率より小さい。例えば、第1のカバー要素44の屈折率は、約1.25〜約1.32の範囲にある。第2のカバー要素45の屈折率は、約1.2〜約1.27の範囲にある。
いくつかの実施形態では、第2のカバー要素45は省かれる。第1のカバー要素44は、フィルターユニット20と接触している。
カバー要素44と45の構造により、グリッド構造40による光漏れが軽減され、フィルターユニット20の導波路効果とフィルターユニット20を通過する光の量が向上する。従って、イメージセンサ1の画像品質が向上する。
図7は、本発明の第4の実施形態に係る、イメージセンサ1の概略図である。この実施形態では、隔壁41、42、および43の断面は、台形である。隔壁41は、フィルターユニット20と接触している2つの側面412を有する。側面412は、検知層10に対して傾斜している。いくつかの実施形態では、側面412は、平面である。側面412は、隔壁41の中心に対して対称である。
隔壁42は、フィルターユニット20と接触している2つの側面422を有する。側面422は、検知層10に対して傾斜している。いくつかの実施形態では、側面422は、平面である。側面422は、隔壁42の中心に対して対称である。
隔壁43は、フィルターユニット20と接触している2つの側面432を有する。側面432は、検知層10に対して傾斜している。いくつかの実施形態では、側面432は、平面である。側面432は、隔壁43の中心に対して対称である。
検知層10に対する側面412の傾斜は、検知層10に対する側面422の傾斜より大きい。検知層10に対する側面422の傾斜は、検知層10に対する側面432の傾斜より大きい。
例えば、側面412の延伸と検知層10との間の角度は、約50度から約70度の範囲にある。側面422の延伸と検知層10との間の角度は、約60度から約80度の範囲にある。側面432の延伸と検知層10との間の角度は、約70度から約90度の範囲にある。
隔壁41、42、および43の構造と傾斜により、グリッド構造40による光漏れが軽減され、フィルターユニット20の導波路効果とフィルターユニット20を通過する光の量が向上する。従って、イメージセンサ1の画像品質が向上する。
図8は、本発明の第5の実施形態に係る、イメージセンサ1の概略図である。この実施形態では、隔壁41の幅W1は、隔壁42の幅W2と等しい。隔壁42の幅W2は、隔壁43の幅W3と等しい。また、隔壁41の屈折率は、隔壁42の屈折率より小さい。隔壁42の屈折率は、隔壁43の屈折率より小さい。
隔壁41、42、および43の幅と屈折率により、グリッド構造40による光漏れが軽減され、フィルターユニット20の導波路効果とフィルターユニット20を通過する光の量が向上する。従って、イメージセンサ1の画像品質が向上する。
図9は、本発明の第6の実施形態に係る、イメージセンサ1の概略図である。各フィルターユニット20は、互いに積層される複数の部分を含む。この実施形態では、各フィルターユニット20は、下部22と上部23を含む。下部22は、検知層10上に配置され、上部23は、下部22上に配置される。
隔壁41、42、および43の屈折率は、上部23の屈折率より小さい。上部23の屈折率は、下部22の屈折率より小さい。言い換えれば、フィルターユニット20の屈折率は、検知層10からマイクロレンズ30に徐々に減少される。いくつかの実施形態では、上部23の屈折率は、約1.7〜約2.5の範囲にある。下部22の屈折率は、約2.5〜約3.2の範囲にある。
いくつかの実施形態では、フィルターユニット20とグリッド構造40は、以下の公式:
ΣNcfn × Dcfn =ΣNeffm × Dmに従う。Ncfnは、フィルターユニット20の部分の中の1つの有効屈折率であり、Dcfnは、部分22と23の1つの厚さであり、Neffmは、隔壁41、42、および43の中の1つの有効屈折率であり、且つDmは、隔壁41、42、および43の中の1つの厚さである。フィルターユニット20とグリッド構造40が記述した公式に従ったとき、フィルターユニット20の導波路効果とフィルターユニット20を通過する光の量は、向上する。
フィルターユニット20とグリッド構造40の構造と屈折率により、グリッド構造40による光漏れが軽減され、フィルターユニット20の導波路効果とフィルターユニット20を通過する光の量が向上する。従って、イメージセンサ1の画像品質が向上する。
従って、イメージセンサのグリッド構造により、イメージセンサの光クロストークが低減される。また、グリッド構造に入る光線の部分は、フィルターユニットに導かれるため、検知ユニットの信号強度が向上する。従って、イメージセンサの画像品質が向上する。
上述の特徴は、本発明の特徴は、特定の実施形態に限定されるものでなく、1つ以上の本発明の実施形態に好適な方式で組み合わせ、変更、または代替されることができる。
本発明は、実施例の方法及び望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。逆に、当業者には自明の種々の変更及び同様の配置をカバーするものである。よって、添付の請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。
1 イメージセンサ
10 検知層
11 基板
12 検知ユニット
13 反射防止層
20 フィルターユニット
20a 赤色フィルターユニット
20b 緑色フィルターユニット
20c 青色フィルターユニット
21 上面
22 下部
23 上部
30 マイクロレンズ
40 グリッド構造
41、42、43 隔壁
411、421、431 上面
412、422、432 側面
44 第1のカバー要素
441 第1のカバー面
45 第2のカバー要素
451 第2のカバー面
B1、B2、B3、B4 光線
D1 横方向
P1 基準面
W1、W2、W3 幅

Claims (5)

  1. 検知層、
    前記検知層上に配置された複数のフィルターユニット、および
    前記検知層上に配置され、各前記フィルターユニットを囲むグリッド構造を含み、前記グリッド構造は、
    前記検知層上に配置され、2つの隣接するフィルターユニットの間に配置された第1の隔壁、および
    前記第1の隔壁上に配置され、前記2つの隣接するフィルターユニットの間に配置された第2の隔壁を含み、
    前記第1の隔壁の第1の屈折率は、前記第2の隔壁の第2の屈折率より小さく、前記第1の隔壁の第1の断面と前記第2の隔壁の第2の断面は、長方形であり、
    前記第1の隔壁の第1の幅は、前記第2の隔壁の第2の幅より大きく、前記第1の幅と前記第2の幅は、前記検知層に平行な横方向で測定される、
    イメージセンサ。
  2. 検知層、
    前記検知層上に配置された複数のフィルターユニット、および
    前記検知層上に配置され、各前記フィルターユニットを囲むグリッド構造を含み、前記グリッド構造は、
    前記検知層上に配置され、2つの隣接するフィルターユニットの間に配置された第1の隔壁、および
    前記第1の隔壁上に配置され、前記2つの隣接するフィルターユニットの間に配置された第2の隔壁を含み、
    前記第1の隔壁の第1の屈折率は、前記第2の隔壁の第2の屈折率より小さく、
    前記第1の隔壁は、2つの隣接するフィルターユニットの中の1つと接触し、前記検知層に対して傾斜した第1の側面を有し、前記第2の隔壁は、2つの隣接するフィルターユニットの中の1つと接触し、前記検知層に対して傾斜した第2の側面を有し、検知層に対する第1の側面の第1の傾斜は、検知層に対する第2の側面の第2の傾斜より大きい、イメージセンサ。
  3. 前記第1の隔壁は、前記検知層から隔てられ、かつ前記第2の隔壁と前記2つの隣接するフィルターユニットによって覆われた第1の上面を有し、前記第2の隔壁は、前記第1の隔壁から隔てられ、かつ前記2つの隣接するフィルターユニットによって覆われた第2の上面を有する請求項1に記載のイメージセンサ。
  4. 検知層、
    前記検知層上に配置された複数のフィルターユニット、および
    前記検知層上に配置され、各前記フィルターユニットを囲むグリッド構造を含み、前記グリッド構造は、
    前記検知層上に配置され、2つの隣接するフィルターユニットの間に配置された第1の隔壁と、
    前記第1の隔壁上に配置され、前記2つの隣接するフィルターユニットの間に配置された第2の隔壁と、
    前記第1の隔壁と前記2つの隣接するフィルターユニットの中の1つとの間に配置され、且つ前記第2の隔壁と前記2つの隣接するフィルターユニットの中の1つとの間に配置された第1のカバー要素と、
    前記第1のカバー要素と前記2つの隣接するフィルターユニットの中の1つとの間に配置された第2のカバー要素と、を含み、
    前記第1の隔壁の第1の屈折率は、前記第2の隔壁の第2の屈折率より小さく、
    前記第1のカバー要素の屈折率は、前記第1の屈折率より小さく、前記第2のカバー要素の屈折率は、前記第1のカバー要素の屈折率より小さい、イメージセンサ。
  5. 各マイクロレンズは、前記フィルターユニットの中の1つの上にそれぞれ配置された複数のマイクロレンズを更に含み、前記検知層は検知アレイに配列された複数の検知ユニットを含み、各前記フィルターユニットは前記検知ユニットの1つ上に配置される請求項1に記載のイメージセンサ。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3050831B1 (fr) * 2016-04-29 2018-04-27 Silios Technologies Dispositif d'imagerie multispectrale
WO2018155297A1 (ja) * 2017-02-27 2018-08-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 固体撮像装置
KR102498582B1 (ko) * 2018-02-26 2023-02-14 에스케이하이닉스 주식회사 파티션 패턴들을 가진 이미지 센서
CN110427854A (zh) 2018-09-28 2019-11-08 神盾股份有限公司 感测模组及其设计方法
US10686000B1 (en) * 2019-04-12 2020-06-16 Visera Technologies Company Limited Solid-state imaging device
JP2020177059A (ja) * 2019-04-16 2020-10-29 大日本印刷株式会社 レンズアレイ、撮像モジュール、撮像装置及びレンズアレイの製造方法
CN110061020B (zh) * 2019-04-25 2021-09-14 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法、工作方法
US11289523B2 (en) * 2019-09-06 2022-03-29 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor with reduced petal flare
JP2021086931A (ja) * 2019-11-28 2021-06-03 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置及び電子機器
US11329086B2 (en) * 2019-12-27 2022-05-10 Omnivision Technologies, Inc. Method and structure to improve image sensor crosstalk
JPWO2021220610A1 (ja) * 2020-04-28 2021-11-04
US11688754B2 (en) * 2020-05-06 2023-06-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Photonic device and method having increased quantum effect length
US11569285B2 (en) * 2020-05-12 2023-01-31 Visera Technologies Company Limited Solid-state imaging device having a waveguide partition grid with variable grid widths
US20220013560A1 (en) * 2020-07-07 2022-01-13 Visera Technologies Company Limited Image sensor
US20220149097A1 (en) * 2020-11-12 2022-05-12 Visera Technologies Company Limited Solid-state image sensor
WO2022202151A1 (ja) * 2021-03-26 2022-09-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置及び電子機器
WO2023068172A1 (ja) * 2021-10-20 2023-04-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置
US11410769B1 (en) 2021-12-08 2022-08-09 Vent Creativity Corporation Tactile solutions integration for patient specific treatment
JP2023112469A (ja) * 2022-02-01 2023-08-14 浜松ホトニクス株式会社 光検出器
TWI828399B (zh) * 2022-10-31 2024-01-01 力晶積成電子製造股份有限公司 影像感測器結構

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4652634B2 (ja) * 2001-08-31 2011-03-16 キヤノン株式会社 撮像装置
JP2004128201A (ja) 2002-10-02 2004-04-22 Canon Inc 固体撮像装置及び撮像システム
JP2006121065A (ja) 2004-09-24 2006-05-11 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像素子
US8202491B2 (en) * 2006-11-21 2012-06-19 Bioscale, Inc. Apparatus for analyte processing
WO2010016195A1 (ja) * 2008-08-05 2010-02-11 パナソニック株式会社 撮像用光検出装置
US8330840B2 (en) * 2009-08-06 2012-12-11 Aptina Imaging Corporation Image sensor with multilayer interference filters
JP2011040454A (ja) 2009-08-07 2011-02-24 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法および電子機器
JP5468133B2 (ja) * 2010-05-14 2014-04-09 パナソニック株式会社 固体撮像装置
JP4872024B1 (ja) * 2011-04-22 2012-02-08 パナソニック株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
JP5999750B2 (ja) * 2011-08-25 2016-09-28 ソニー株式会社 撮像素子、撮像装置及び生体撮像装置
US9123839B2 (en) * 2013-03-13 2015-09-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Image sensor with stacked grid structure
US20140339615A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 ViaEra Technologies Company Limited Bsi cmos image sensor
US20140339606A1 (en) 2013-05-16 2014-11-20 Visera Technologies Company Limited Bsi cmos image sensor
US9130077B2 (en) * 2013-08-15 2015-09-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Structure of dielectric grid with a metal pillar for semiconductor device
JP6262496B2 (ja) 2013-11-08 2018-01-17 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法

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