KR102125154B1 - 이미징 시스템들에 대한 근적외선 스펙트럼 응답을 확장하는 시스템 및 방법 - Google Patents
이미징 시스템들에 대한 근적외선 스펙트럼 응답을 확장하는 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
하나의 혁신은 광을 전류로 변환하는 센서 화소들 (401a-d) 의 어레이를 갖는 IR 센서 (400) 를 포함하고, 어레이의 각각의 센서 화소는, 광검출기 영역 (404, 412), 광검출기 영역으로 광을 포커싱하도록 구성된 렌즈 (402) 로서, 렌즈는 광검출기 영역에 인접하여 광이 렌즈를 통해 그리고 광검출기 영역으로 전파하는, 상기 렌즈, 기판 (421) 으로서, 기판과 렌즈 사이에 광검출기 영역이 배치되고, 기판에 형성된 하나 이상의 트랜지스터들 (410) 을 갖는 상기 기판을 포함한다. 센서는 또한, 반사 구조들 (408) 로서, 기판의 적어도 일부와 광검출기 영역의 적어도 일부 사이에 위치되고 그리고 광검출기 영역의 적어도 일부가 하나 이상의 반사 구조들과 렌즈 사이에 있도록 위치된, 상기 반사 구조들을 포함하며, 하나 이상의 반사 구조들은 광검출기 영역의 적어도 일부를 통과한 광을 광검출기 영역으로 반사하도록 구성된다.
Description
이 개시물은 일반적으로 사진 및/또는 다른 이미지 캡처 디바이스들에서 근적외선 광 또는 신호들에 대한 개선된 또는 확장된 스펙트럼 응답을 제공하는 것에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 이 개시물은 이미지 센서에서 근적외선 광 또는 신호를 검출하거나 수신하기 위해 광검출기 또는 포토다이오드의 능력들을 개선 또는 확장하는 것에 관한 것이다.
이미징 장비의 다양한 구성들은 다양한 목적들을 위해 근적외선 (NIR) 또는 장파장 광 또는 신호들을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 인간-머신 인터페이스 (human-machine interfaces; HMI) 는, 움직임 또는 다른 커맨드들, 예를 들어 제스처 제어를 통신하기 위해 NIR 또는 IR 광 또는 신호들을 활용할 수도 있다. 머신 "비전" 시스템들은 NIR 또는 장파장 광을 사용하여, 머신 또는 컴퓨터가 장면 또는 이벤트를 "보거나(see)" 또는 그렇지 않으면 광학적으로 장면 또는 이벤트를 뷰잉(view) 할 수도 있다. 많은 경우들에서, 하나 이상의 NIR 센서들은 NIR 신호들을 센싱할 수도 있으며, 예를 들어 후방 조명 (back-side illuminated; BSI) 센서는 NIR 신호들을 검출할 수 있다. 기술에서의 발전이 컴퓨터들 및 다른 머신들의 사이즈 감소를 유도함에 따라, 이러한 디바이스들에 사용된 NIR 센서들이 또한 더 작아질 수도 있다. 하지만, 일부 이미지 센서들은 예를 들어, NIR 신호들의 더 긴 파장으로 인하여, 물리적으로 NIR 신호를 충분히 실현하는 것이 불가능할 수도 있다. 따라서, 이러한 센서들이 이미징 시스템에서 NIR 신호들을 보다 충분히 실현하도록 하는 시스템들 및 방법들이 이롭게 될 것이다.
발명의 시스템들, 방법들, 및 디바이스들은 각각 몇몇 양태들을 가지며, 이들 중 단 하나만이 유일하게 그 바람직한 속성들을 담당하지 않는다. 후속하는 청구항들에 의해 표현되는 것으로서 발명의 범위를 제한하지 않으면서, 이제 일부 특징들이 간단히 논의될 것이다. 이 논의를 고려한 후, 그리고 특히 "상세한 설명" 이라는 제목의 섹션을 읽은 후, 이 발명의 다양한 실시형태들의 특징들이 어떻게 이점들을 제공하는지를 이해할 것이다.
이 개시물에 기재된 청구물의 하나의 혁신적인 양태는, 이미지를 캡처하기 위한 IR 센서 장치에서 구현될 수 있으며, 이 장치는 광을 전류로 변환하도록 구성된 센서 화소들의 어레이를 포함한다. 센서 화소들의 어레이의 각각의 센서 화소는, 광을 전류로 변환하도록 구성된 광검출기 영역, 및 렌즈로서, 렌즈에 입사하는 광을, 광검출기 영역에 포커싱하도록 구성되고, 입사광이 렌즈를 통해 그리고 광검출기 영역으로 전파하도록 광검출기 영역에 인접하여 위치되는, 상기 렌즈를 포함한다. 각각의 센서 화소는, 기판으로서, 광검출기 영역이 기판과 렌즈 사이에 있도록 배치되고, 기판에 형성된 하나 이상의 트랜지스터들을 갖는, 상기 기판, 및 하나 이상의 반사 구조들로서, 기판의 적어도 일부와 광검출기 영역의 적어도 일부 사이에 위치되고 그리고 광검출기 영역의 적어도 일부가 하나 이상의 반사 구조들과 렌즈 사이에 있도록 위치되며, 광검출기 영역으로 광검출기 영역의 적어도 일부를 통과한 광을 반사하도록 구성된, 상기 하나 이상의 반사 구조들을 포함한다.
이 개시물에 기재된 청구물의 또 다른 혁신적인 양태는 또한, 센서 화소들의 어레이를 갖는 IR 센서를 통해 이미지를 캡처하기 위한 방법에서 구현될 수 있다. 방법은, 센서 화소들의 어레이의 화소의 광검출기 영역 상으로, 렌즈를 통해, 광을 포커싱하는 단계 및 광검출기 영역을 통해 광을 전류로 변환하는 단계를 포함한다. 방법은, 광검출기 영역의 적어도 일부를 통해 전파하는 광을 하나 이상의 반사 구조들을 경유하여 광검출기 영역으로 반사하는 단계를 더 포함하고, 광을 광검출기 영역으로 반사하는 단계는, 광검출기 영역 내에서 광이 이동하는 거리를 증가시킨다.
이 개시물에 기재된 청구물의 또 다른 혁신적인 양태는 또한, 이미지를 캡처하는 IR 센서를 제조하기 위한 방법에서 구현될 수 있으며, IR 센서는 센서 화소들의 어레이를 포함한다. 방법은 광을 전류로 변환하도록 구성된 광검출기 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 방법은 광검출기 영역 상으로 렌즈에 입사하는 광을 포커싱하도록 구성된 상기 렌즈를 형성하는 단계를 더 포함하고, 렌즈는 입사광이 렌즈를 통해 그리고 광검출기 영역으로 전파하도록 광검출기 영역에 인접하여 위치된다. 방법은 또한, 광검출기 영역이 기판과 렌즈 사이에 있도록 배치된 상기 기판을 형성하는 단계를 포함하고, 기판은 기판에 형성된 하나 이상의 트랜지스터들을 갖는다. 방법은 또한, 기판의 적어도 일부와 광검출기 영역의 적어도 일부 사이에 배치되고 그리고 광검출기 영역의 적어도 일부가 하나 이상의 반사 구조들과 렌즈 사이에 있도록 배치된 상기 하나 이상의 반사 구조들을 형성하는 단계를 더 포함하고, 하나 이상의 반사 구조들은 광검출기 영역으로 광검출기 영역의 적어도 일부를 통과한 광을 반사하도록 구성된다.
위에 언급된 양태들 뿐만 아니라 본 기술의 다른 특징들, 양태들 및 이점들이 이제 첨부 도면들을 참조하여, 다양한 실시형태들과 연계하여 기재될 것이다. 하지만, 예시된 실시형태들은 단지 예들일 뿐이고 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 문맥이 달리 지시하지 않으면, 도면들 전체에 걸쳐, 유사한 부호들은 통상적으로 유사한 컴포넌트들을 식별한다. 다음의 도들의 상대적 치수들은 일정 비율로 묘사되지 않을 수도 있음을 유의한다.
도 1 은 예시적인 구현에 따른, 장면, 이미지 캡처 디바이스, 및 장면에서 그리고 이미지 캡처 디바이스의 시야 내에서 다양한 타겟 오브젝트들을 도시하는 다이어그램이다.
도 2 는 NIR 센서를 사용하는 이미지 캡처 디바이스의 일 실시형태의 일 예를 도시하는 블록 다이어그램이다.
도 3a 및 도 3b 는 각각, NIR 영역 내에서 파장들을 갖는 신호들을 실현하기 위해 개개의 디바이스들에 대한 NIR 파장 영역 및 연관된 능력을 강조하는, 전방 조명 (FSI) 디바이스 (도 3a) 및 후방 조명 (BSI) 이미지 센서 (도 3b) 의 스펙트럼 응답들을 표시하는 그래프를 포함한다.
도 4 는 광이 광검출기 영역을 통해 다시 반사하게 하고 BSI 이미지 센서의 스펙트럼 응답을 개선하기 위해 금속 리플렉터들을 통합한 3D 적층형 BIS 센서 (4 개의 화소들을 포함) 의 횡단면의 실시형태를 나타낸다.
도 5a 는 광이 광검출기 영역을 통해 다시 반사하게 하고 BSI 이미지 센서의 스펙트럼 응답을 개선하기 위해 반사 그레이팅을 추가로 통합한 도 4 의 3D 적층형 BSI 센서의 실시형태의 도시이다.
도 5b 는 단일 주기적 반사 그레이팅을 포함한 도 5a 의 3D 적층형 BSI 센서의 실시형태의 도시이다.
도 5c 는 상이한 형상을 갖는 양-주기적 반사 그레이팅을 포함한 도 5a 의 3D 적층형 BSI 센서의 실시형태의 도시이다.
도 5d 는 상이한 양-주기적 레이아웃을 갖는 양-주기적 반사 그레이팅을 포함한 도 5a 의 3D 적층형 BSI 센서의 또 다른 실시형태의 도시이다.
도 6a 내지 도 6d 는 도 4 및 도 5 의 공유 화소 BSI 센서의 4 개의 하향식 뷰들을 포함한다.
도 7 은 일부 실시형태들에 따른, BSI 이미지 센서를 제조하는 방법의 예를 도시하는 플로우챠트이다.
도 8 은 일부 실시형태들에 따른, IR 센서를 통해 이미지를 캡처하는 방법의 예를 도시하는 플로우챠트이다.
도 1 은 예시적인 구현에 따른, 장면, 이미지 캡처 디바이스, 및 장면에서 그리고 이미지 캡처 디바이스의 시야 내에서 다양한 타겟 오브젝트들을 도시하는 다이어그램이다.
도 2 는 NIR 센서를 사용하는 이미지 캡처 디바이스의 일 실시형태의 일 예를 도시하는 블록 다이어그램이다.
도 3a 및 도 3b 는 각각, NIR 영역 내에서 파장들을 갖는 신호들을 실현하기 위해 개개의 디바이스들에 대한 NIR 파장 영역 및 연관된 능력을 강조하는, 전방 조명 (FSI) 디바이스 (도 3a) 및 후방 조명 (BSI) 이미지 센서 (도 3b) 의 스펙트럼 응답들을 표시하는 그래프를 포함한다.
도 4 는 광이 광검출기 영역을 통해 다시 반사하게 하고 BSI 이미지 센서의 스펙트럼 응답을 개선하기 위해 금속 리플렉터들을 통합한 3D 적층형 BIS 센서 (4 개의 화소들을 포함) 의 횡단면의 실시형태를 나타낸다.
도 5a 는 광이 광검출기 영역을 통해 다시 반사하게 하고 BSI 이미지 센서의 스펙트럼 응답을 개선하기 위해 반사 그레이팅을 추가로 통합한 도 4 의 3D 적층형 BSI 센서의 실시형태의 도시이다.
도 5b 는 단일 주기적 반사 그레이팅을 포함한 도 5a 의 3D 적층형 BSI 센서의 실시형태의 도시이다.
도 5c 는 상이한 형상을 갖는 양-주기적 반사 그레이팅을 포함한 도 5a 의 3D 적층형 BSI 센서의 실시형태의 도시이다.
도 5d 는 상이한 양-주기적 레이아웃을 갖는 양-주기적 반사 그레이팅을 포함한 도 5a 의 3D 적층형 BSI 센서의 또 다른 실시형태의 도시이다.
도 6a 내지 도 6d 는 도 4 및 도 5 의 공유 화소 BSI 센서의 4 개의 하향식 뷰들을 포함한다.
도 7 은 일부 실시형태들에 따른, BSI 이미지 센서를 제조하는 방법의 예를 도시하는 플로우챠트이다.
도 8 은 일부 실시형태들에 따른, IR 센서를 통해 이미지를 캡처하는 방법의 예를 도시하는 플로우챠트이다.
이하, 신규 시스템들, 장치들 및 방법들의 다양한 양태들이 첨부 도면들을 참조하여 더 충분히 기재된다. 하지만, 이 개시물은 많은 상이한 형태들로 구현될 수도 있고 이 개시물 전체에 걸쳐 제시되는 임의의 특정 구조 또는 기능에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이들 양태들은 이 개시물이 철저하고 완전하게 될 수 있도록 제공되며, 이 개시물의 범위를 당업자에게 충분히 전달할 수도 있다. 개시물의 범위는, 발명의 임의의 다른 양태와 관계없이 구현되든 그 양태와 조합되든, 본 명세서에 개시된 시스템들, 장치들, 및 방법들의 양태들을 커버하도록 의도된다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 임의의 수의 양태들을 사용하여 장치가 구현될 수도 있고 또는 방법이 예측될 수도 있다. 부가적으로, 본 명세서에 기재된 것들을 포함한 발명의 실시형태들의 범위는, 본 명세서에 기술된 실시형태들의 다양한 양태들 이외에 또는 그 양태들에 부가하여 다른 구조, 기능, 또는 구조 및 기능을 사용하여 예측되는 그러한 장치 또는 방법을 커버하도록 의도된다. 본 명세서에 개시된 임의의 양태는 청구항의 하나 이상의 엘리먼트들에 의해 구현될 수도 있음을 이해해야 한다.
특정 양태들이 본 명세서에 기재되지만, 이들 양태들의 많은 변형들 및 치환들은 개시물의 범위 내에 포함된다. 바람직한 양태들의 일부 이익들 및 이점들이 언급되지만, 개시물의 범위는 특정 이익들, 용도들, 또는 목적들에 제한되도록 의도되지 않는다. 오히려, 개시물의 양태들은 다양한 이미징 및 사진 기술들, 시스템 구성들, 컴퓨터의 시스템들, 플래시 시스템들, 및 노출 결정 시스템들에 넓게 적용가능하도록 의도된다. 상세한 설명 및 도면들은 제한하기 보다는 오히려, 발명의 실시형태들의 개시물의 예시적인 것으로 의도된다.
일부 실시형태들에서, 기재된 이미징 시스템들은 가시 범위 또는 근적외선 ("NIR") 또는 장파장 광 (예를 들어, 적외선 ("IR") 등) 내에서 광을 검출할 수도 있다. 기재의 명료함을 위해, "NIR 광" 은 NIR 광 보다 더 긴 파장을 가지거나 NIR 범위 내의 파장을 갖는 임의의 광을 지칭할 것이다.
도 1 은 예시적인 구현에 따른, 장면, 이미지 캡처 디바이스, 및 이미지 캡처 디바이스의 시야 내에서 그리고 장면에서의 다양한 타겟 오브젝트들을 도시하는 다이어그램이다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 이미지 캡처 디바이스 ("카메라")(102) 는 근적외선 ("NIR") 센서 (104) 및 "인공 NIR 광원 ("NIR 소스")(105), 예를 들어 플래시 광원 또는 카메라 (102) 상의 또는 카메라 (102) 에 커플링된 또 다른 인공 광원을 포함할 수도 있다. NIR 소스 (105) 는 제 1 NIR 소스로서 지칭될 수도 있다. 카메라 (102) 의 시야 ("FOV") 는 부시 (bush)(108a), 사람 (108b), 및 나무 (108c) 를 포함한, 타겟 오브젝트들 (108a-c) 을 포함할 수도 있다. 장면 (100) 은 카메라 (102) 와는 독립적인 외부 NIR 소스 (110), 예를 들어 카메라 (102) 상에 있을 수 없는 인공 광원 또는 자연 광원 (태양) 을 더 포함할 수도 있다. 반사 광 (106a-c) 은 각각 타겟 오브젝트들 (108a-c) 에 반사된 NIR 광의 경로들을 나타낸다. 방출 광 (112a) 은 외부 NIR 소스 (110) 로부터 방출된 NIR 광의 경로들을 나타낸다. 방출 광 (112b) 은 NIR 소스 (105) 로부터 방출된 광의 일부 경로들을 나타낸다.
NIR 센서 (104) 는 예를 들어 이 도면에는 나타내지 않은 카메라 (102) 의 옵틱스 (optics) 를 통해 NIR 광 (또는 NIR 신호들) 을 센싱하고, 이에 따라 센싱된 NIR 광에 기초하여 카메라 (102) 의 FOV 의 이미지를 캡처할 수도 있다. NIR 센서 (104) 에 의해 센싱된 NIR 광은, NIR 소스 (105) 로부터 방출되고 타겟 오브젝트들 (108a-c) 로부터 반사되었던 반사 광 (106a-c), 외부 NIR 소스 (110) 로부터의 방출 광 (112a) 및/또는 NIR 소스 (105) 로부터의 방출 광 (112b), 또는 반사 광 (106a-c) 과 방출광 (112a 및 112b) 양자의 조합을 포함할 수도 있다. 환언하면, NIR 센서 (104) 는 외부 NIR 소스 (110) 및 NIR 소스 (105) 로부터 방출된 방출 광 (112a 및 112b) 을 직접 또는 카메라 (102) 의 FOV 내에서 타겟 오브젝트들 (108a-c) 에 반사된 후에 흡수할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NIR 소스 (105) 의 방출광 (112) 은 카메라 (102) 가 NIR 센서 (104) 를 사용하여 이미지를 캡처하는데 사용될 때 방출 광 (112a) 을 방출하는, 플래시일 수도 있다. 다른 실시형태들에서, NIR 소스 (105) 는 NIR 센서 (104) 센싱 주기의 지속기간 동안 일정한 조명을 제공할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NIR 센서 (104) 및 NIR 소스 (105) 는 함께 동작하도록 구성되는 2 개의 컴포넌트들일 수도 있고 단일 컴포넌트에 통합될 수도 있다. NIR 센서 (104) 는 흡수된 광에 기초하여 FOV 의 이미지를 생성하도록 구성될 수도 있다. NIR 센서 (104) 는 하기에서 더 상세하게 기재될 바와 같이 (본 명세서에서 화소들로 지칭될 수도 있는) 하나 이상의 센싱 엘리먼트들을 포함할 수도 있다.
NIR 소스 (105) 로서, 외부 NIR 소스 (110) 가 카메라 (102) 와 관계없이 (예를 들어, 일정하게 조명된 소스, 예를 들어 태양으로서) 기능할 수도 있고 또는 카메라 (102) 에 의존하여 (예를 들어, 외부 플래시로서) 기능할 수도 있다. 예를 들어, 외부 NIR 소스 (110) 는 카메라 (102) 의 FOV 내에 또는 카메라 (102) 의 FOV 의 일부에서 방출 광 (112) 을 일정하게 방출하는 옥외 광을 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 카메라 (102) 는 포맷 (디지털 필름 등) 또는 타입 (비디오 카메라, 스틸 카메라, 웹 카메라 등) 에 관계없이 스틸 또는 움직이는 이미지를 캡처하는 것이 가능한 디바이스를 포함할 수도 있다. 카메라 (102) 는 NIR 센서 (104) 로부터 수신된 하나 이상의 신호들에 기초하여 타겟 장면 또는 타겟 오브젝트 (즉, 타겟 장면에서의 오브젝트) 에 대한 거리 또는 이들의 심도를 결정할 수도 있다. 기재의 명료함을 위해, "타겟 오브젝트" 는 카메라가 포커싱되는 주제가 되는 맥락에서 타겟 오브젝트 및 타겟 장면의 양자 모두를 지칭할 것이다.
발출 광 (112) 은 NIR 소스 (105) 로부터의 경로 광을 나타내고 외부 NIR 소스 (110) 는 NIR 소스 (105) 및 외부 NIR 소스 (110) 으로부터 타겟 오브젝트들 (108a-c) 로 전파할 수도 있다. 도 1 의 실시형태는 카메라 (102) 의 FOV 내에서 타겟 오브젝트들 (108a-c) 로부터의 반사 광 (106a-c) 을 수신하는 NIR 센서 (104) 를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 타겟 오브젝트들 (108a-c) 은 카메라 (102) 로부터 다양한 심도들로 있을 수도 있다. 하지만, 일부 실시형태들에서, 타겟 오브젝트들 (108a-c) 은 카메라 (102) 로부터 단일 심도로 있을 수도 있다. 타겟 오브젝트들 (108a-c) 은 각각 타겟 오브젝트들 (108a-c) 에 반사하는 NIR 광을 나타내는 반사 광 (106a-c) 을 반사한다.
도 2 는 NIR 센서를 사용한 이미지 캡처 디바이스의 일 실시형태의 예를 도시하는 블록 다이어그램이다. 도 2 는 옵틱스 (215), 플래시 (또는 다른 광원)(216) 에, 그리고 카메라 (102) 를 동작하기 위한 모듈들에 링크된 이미지 프로세서 (220) 를 포함한 컴포넌트들의 세트를 갖는 카메라 (102) 의 일부 실시형태들의 예의 하이 레벨 블록 다이어그램을 도시한다. 이미지 프로세서 (220) 는 또한, 작업 메모리 (205), 메모리 (230), 및 디바이스 프로세서 (250) 와 통신할 수도 있으며, 이는 결국 전자 저장 모듈 ("스토리지")(210) 및 디스플레이 (225)(예를 들어, 전자 또는 터치스크린 디스플레이) 과 통신할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 단일 프로세서는 도 2 에 도시된 바와 같이 2 개의 별도의 프로세서들 대신 이미지 프로세서 (220) 및 디바이스 프로세서 (250) 양자 모두를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들은 3 개 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있다, 일부 실시형태들에서, 위에 기재된 컴포넌트들의 일부는 카메라 (102) 에 포함되지 않을 수도 있고 또는 위에 기재되지 않은 부가 컴포넌트들이 카메라 (102) 에 포함될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 위에 기재된 또는 카메라 (102) 에 포함된 것으로 기재된 컴포넌트들의 하나 이상은 조합될 수도 있고 또는 카메라 (102) 의 임의의 다른 컴포넌트에 통합될 수도 있다.
카메라 (102) 는 셀폰, 디지털 카메라, 테블릿 카메라, 개인용 디지털 보조기, 랩탑 컴퓨터, 개인용 카메라, 액션 카메라, 탑재형 카메라, 접속형 카메라, 웨어러블 디바이스, 자동차, 드론 등일 수도 있고 또는 이들의 부분일 수도 있다. 카메라 (102) 는 또한 정지식 컴퓨팅 디바이스 또는 심도 센싱이 이롭게 되는 임의의 다른 디바이스일 수도 있다. 복수의 어플리케이션들이 카메라 (102) 상에서 사용자에 이용가능할 수도 있다. 이러한 어플리케이션들은 전형적인 사진 또는 비디오 어플리케이션들, 높은 동적 범위 이미징, 파노라마 사진 및 비디오, 또는 3D 이미지들 또는 3D 비디오와 같은 입체 이미징을 포함할 수도 있다.
도 2 를 여전히 참조하면, 카메라 (102) 는 타겟 오브젝트들 및/또는 장면들을 캡처하기 위한 옵틱스/렌즈 ("옵틱스")(215) 를 포함한다. 옵틱스 (215) 는 적어도 하나의 센서 및 적어도 하나의 센서 상으로 카메라 (102) 의 FOV (예를 들어, 옵틱스 (215) 의 FOV) 로부터 수신된 광을 포커싱하는 적어도 하나의 광학 이미징 컴포넌트를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 센서는 CMOS 또는 CCD 센서, 예컨대 도 1 과 관련하여 기재된 NIR 센서 (104) 를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 카메라 (102) 는 하나 보다 많은 옵틱스 (215) 또는 옵틱스 (215) 내에서 하나 보다 많은 센서를 포함할 수도 있다. 옵틱스 (215) 는 이미지 프로세서 (220) 에 캡처된 이미지를 송신하도록 이미지 프로세서 (220) 에 커플링될 수도 있다. 이 실시형태에서, 옵틱스 (215) 로의 그리고 옵틱스 (215) 로부터의 신호들은 이미지 프로세서 (220) 를 통해 통신된다.
카메라 (102) 는 플래시 (216) 를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 카메라 (102) 는 적어도 하나의 플래시 (216) 를 포함할 수도 있다. 플래시 (216) 는, 예를 들어 플래시 블럽 (blub), 리플렉터, 기하학적 광 패턴 생성기, LED 플래시, 또는 NIR 광원 (예컨대, 도 1 에 언급된 바와 같은 NIR 소스 (105)) 를 포함할 수도 있다. 이미지 프로세서 (220) 는 플래시를 제어하기 위해 플래시 (216) 로부터 신호들을 수신하고 플래시 (216) 로 신호들을 송신하도록 구성될 수 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 이미지 프로세서 (220) 는 메모리 (230) 및 작업 메모리 (205) 에 접속된다. 예시된 실시형태에서, 메모리 (230) 는 캡처 제어 모듈 (235), 심도 결정 모듈 (240), 및 오퍼레이팅 시스템 (245) 을 저장하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서는 부가 모듈들이 포함될 수도 있고, 또는 일부 실시형태들에서는 더 적은 모듈들이 포함될 수도 있다. 이러한 모듈들은 다양한 이미지 프로세싱 및 디바이스 관리 태스크들을 수행하도록 이미지 프로세서 (220) 를 구성하는 명령들을 포함할 수도 있다. 작업 메모리 (205) 는 메모리 (230) 의 모듈들 중 하나 이상에 포함된 기능들 또는 프로세서 명령들의 작업 세트를 저장하도록 이미지 프로세서 (220) 에 의해 사용될 수도 있다. 작업 메모리 (205) 는 카메라의 동작 동안 생성된 동적 데이터 (예를 들어, 하나 이상의 타겟 오브젝트 심도 측정들 등) 을 저장하도록 이미지 프로세서 (220) 에 의해 사용될 수도 있다. 외부 디바이스들 또는 하드웨어 대한 부가 모듈들 또는 접속들이 이 도면에는 나타나 있지 않을 수도 있지만, 이들은 다른 노출 및 포커스 조정 그리고 추정 옵션들 또는 동작들을 제공하기 위해 존재할 수도 있다.
위에 언급된 바와 같이, 이미지 프로세서 (220) 는 메모리 (230) 에 저장된 몇몇 모듈들로 구성될 수도 있고 또는 이들과 협력하여 동작할 수도 있다. 캡처 제어 모듈 (235) 은 카메라 (102) 의 전체 이미지 캡처 기능들을 제어하는 명령들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 캡처 제어 모듈 (235) 은 옵틱스 (215) 를 사용하여 타겟 오브젝트의 원 (raw) 이미지 데이터를 캡처하도록 이미지 프로세서 (220) 를 구성하는 명령들을 포함할 수도 있다. 캡처 제어 모듈 (235) 은 또한 원 이미지 데이터를 캡처할 때 플래시 (216) 를 활성화하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 캡처 제어 모듈 (235) 은 캡처된 원 이미지 데이터를 전자 저장 모듈 (210) 에 저장하도록 또는 캡처된 이미지 데이터를 디스플레이 (225) 상에 디스플레이하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 캡처 제어 모듈 (235) 은 캡처된 원 이미지 데이터가 작업 메모리 (205) 에 저장되도록 지시한다. 일부 실시형태들에서, 캡처 제어 모듈 (235) 은 메모리 (230) 에서의 다른 모듈들의 하나 이상, 예를 들어 심도 결정 모듈 (240) 을 호출하여, 옵틱스 (215) 에 의해 캡처된 이미지들에 대해 심도 결정 기법을 수행하고 심도 맵 또는 심도 정보를 이미지 프로세서 (220) 에 출력할 수도 있다.
심도 결정 모듈 (240) 은 캡처된 이미지 데이터에 대해 심도 결정, 심도 매칭, 또는 심도 매핑 기법들을 수행하도록 이미지 프로세서 (220) 를 구성하는 명령들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 옵틱스 (215) 는 타겟 오브젝트들의 뷰를 캡처할 수도 있다 (도 2). 심도 결정 모듈 (240) 은 옵틱스 (215) 의 타겟 오브젝트(들)(108) 에 대해 심도 결정 동작을 수행하도록 이미지 프로세서 (220) 를 구성할 수도 있다. 심도 결정 모듈은 디스패리티 (disparity) 매칭, 또는 임의의 다른 심도 결정 동작을 포함할 수도 있다.
도 2 를 여전히 참조하면, 오퍼레이팅 시스템 (245) 은 카메라 (102) 의 프로세싱 리소스들 및 작업 메모리 (205) 를 관리하도록 이미지 프로세서 (220) 를 구성할 수도 있다. 예를 들어, 오퍼레이팅 시스템 (245) 은 옵틱스 (215) 및 플래시 (216) 와 같은 하드웨어 리소스들을 관리하기 위해 디바이스 드라이버들을 포함할 수도 있다. 이에 따라, 일부 실시형태들에서, 위에 그리고 하기에 논의된 프로세싱 모듈에 포함된 명령들은 이러한 하드웨어 리소스들과 직접 상호작용하는 것이 아니라, 대신 오퍼레이팅 시스템 (245) 에 위치된 표준 서브루틴들 또는 API들을 통해 이러한 하드웨어와 상호작용할 수도 있다. 그 후 오퍼레이팅 시스템 (245) 내의 명령들은 이러한 하드웨어 컴포넌트들과 직접 상호작용할 수도 있다. 오퍼레이팅 시스템 (245) 은 추가로 디바이스 프로세서 (250) 와 정보를 공유하도록 이미지 프로세서 (220) 를 구성할 수도 있다. 오퍼레이팅 시스템 (245) 은 또한, 카메라 (102) 의 다양한 프로세싱 모듈들 사이에서 정보 및 리소스들의 공유를 허용하는 명령들을 포함할 수도 있다.
디바이스 프로세서 (250) 는 캡처된 이미지 또는 캡처된 이미지의 프리뷰를 사용자에게 디스플레이하기 위해 디스플레이 (225) 를 제어하도록 구성될 수도 있다. 디스플레이 (225) 는 카메라 (102) 외부에 있을 수도 있고 또는 카메라 (102) 의 부분일 수도 있다. 디스플레이 (225) 는 또한, 이미지를 캡처하기 전에 사용을 위해 프리뷰 이미지를 디스플레이하는 뷰 파인더를 제공하도록 구성될 수도 있고, 또는 메모리에 저장된 캡처된 이미지 또는 사용자에 의해 최근에 캡처된 이미지를 디스플레이하도록 구성될 수도 있다. 디스플레이 (225) 는 패널 디스플레이, 예를 들어 LCD 스크린, LED 스크린, 또는 다른 디스플레이 기술들을 포함할 수도 있고, 터치 감지 기술들을 구현할 수도 있다. 디바이스 프로세서 (250) 는 또한 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 (225) 는 또한 터치 스크린이도록 구성될 수도 있고, 따라서 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성될 수도 있다. 사용자는 디바이스 프로세서 (250) 가 심도 결정 모듈 (240) 에 제공할 수도 있는 정보를 입력하기 위해 디스플레이 (225) 를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 사용자는 디스플레이 (225) 상에서 또는 디스플레이 (225) 에 나타낸 FOV 로부터 타겟 오브젝트를 선택하기 위해 디스플레이 (225) 를 사용할 수도 있다. 디바이스 프로세서 (250) 는 그 입력을 수신하고, 그것을 심도 결정 동작들에 대해 특정 오브젝트들을 선택하기 위해 입력을 사용할 수도 있는 심도 결정 모듈 (240) 에 제공할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 디바이스 프로세서 (250) 는 메모리 (230) 에서의 프로세싱 모듈들의 하나 이상을 제어하도록 또는 메모리 (230) 에서의 프로세싱 모듈들의 하나 이상으로부터 입력들을 수신하도록 구성될 수도 있다. 디바이스 프로세서 (250) 는 전자 저장 모듈 (210) 에 데이터를 기입할 수도 있으며, 예를 들어 데이터는 캡처된 이미지들을 나타낸다. 전자 저장 모듈 (210) 이 전형적인 디스크 디바이스로서 그래픽으로 나타나 있지만, 일부 실시형태들에서, 전자 저장 모듈 (210) 은 임의의 저장 매체 디바이스로서 구성될 수도 있다. 예를 들어, 전자 저장 모듈 (210) 은 디스크 드라이브, 예컨대 플로피 디스크 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 광학 디스크 드라이브 또는 자기 광학 디스크 드라이브, 또는 고체 상태 메모리, 예컨대 플래시 메모리, RAM, ROM, 및/또는 EEPROM 을 포함할 수도 있다. 전자 저장 모듈 (210) 은 또한 다수의 메모리 유닛들을 포함할 수도 있고, 메모리 유닛들 중 어느 하나는 카메라 (102) 내에 있도록 구성될 수도 있고, 또는 카메라 (102) 외부에 있을 수도 있다. 예를 들어, 전자 저장 모듈 (210) 은 카메라 (102) 에 저장된 시스템 프로그램 명령들을 포함하는 ROM 메모리를 포함할 수도 있다. 전자 저장 모듈 (210) 은 또한, 카메라로부터 제거가능할 수도 있는 캡처된 이미지들을 저장하도록 구성된 메모리 카드들 또는 고속 메모리들을 포함할 수도 있다.
도 2 는 (다른 컴포넌트들 중에서) 디바이스 프로세서 (250), 이미지 프로세서 (220), 및 전자 저장 모듈 (210) 을 포함하도록 별도의 컴포넌트들을 갖는 카메라 (102) 를 도시하지만, 일부 실시형태들에서, 이러한 별도의 컴포넌트들은 특정 설계 목적들을 달성하기 위해 다양한 방식들로 결합될 수도 있다. 예를 들어, 대안의 실시형태에서, 메모리 컴포넌트들 (예를 들어, 전자 저장 모듈 (210) 또는 작업 메모리 (205) 또는 메모리 (230)) 은 비용을 절약하고 성능을 개선하기 위해 프로세서 컴포넌트들 (예를 들어, 이미지 프로세서 (220) 및/또는 디바이스 프로세서 (250)) 과 결합될 수도 있다.
부가적으로, 도 2 는 몇몇 프로세싱 모듈들을 포함하는 메모리 (230) 및 작업 메모리 (205) 를 포함하는 별도의 메모리를 포함한, 다수의 메모리 컴포넌트들을 도시하지만, 일부 실시형태들에서, 상이한 메모리 아키텍처들이 활용될 수도 있다. 예를 들어, 설계는 메모리 (230) 에 포함된 모듈들을 구현하는 프로세서 명령들의 저장을 위해 ROM 또는 정적 RAM 메모리를 활용할 수도 있다. 프로세서 명령들은 이미지 프로세서 (220) 에 의한 실행을 용이하게 하기 위해 RAM 에 로딩될 수도 있다. 예를 들어, 작업 메모리 (205) 는 이미지 프로세서 (220) 에 의한 실행 전에 작업 메모리 (205) 에 로딩된 명령들을 갖는, RAM 메모리를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 모듈들의 하나 이상은 메모리 (230) 에 저장된 소프트웨어일 수도 있고, 또는 소프트웨어 컴포넌트들과 결합된 하드웨어 시스템을 포함할 수도 있다. 게다가, 이미지 프로세서 (220) 및 디바이스 프로세서 (250) 중 하나와 위에 연관된 기능들은, 위에서 기재되지 않았더라도, 이미지 프로세서 (220) 및 디바이스 프로세서 (250) 의 다른 하나, 또는 이미지 프로세서 (220) 및 디바이스 프로세서 (250) 양자 모두에 의해 수행될 수도 있다.
도 3a 및 도 3b 는 각각 NIR 영역 내의 파장들을 갖는 신호들을 실현하기 위해 개개의 디바이스들에 대한 NIR 파장 영역 및 연관된 능력을 강조하는, 전방 조명 (FSI) 디바이스 (도 3a) 및 후방 조명 (BSI) 이미지 센서 (도 3b) 의 스펙트럼 응답을 표시하는 그래프를 포함한다. 도 3a 및 도 3b 는 NIR 영역들 (305 및 355) 내의 파장들을 갖는 신호들을 실현하기 위해 개개의 디바이스들에 대한 NIR 파장 영역 및 연관된 능력을 강조한다. 스펙트럼 응답은 광에 대한 포토다이오드의 노출에 응답하여 포토다이오드에 의해 생성된 전류의 비에 의해 특징화될 수 있다. 스펙트럼 응답은 또한, y 축을 따라 도 3a 및 도 3b 에 도시된 그래프들에 나타낸 바와 같이, 양자 효율로서 표현될 수도 있다.
특히, 도 3a 는 수신된 파장에 대해, 적색 광 (310), 녹색 광 (315), 및 청색 광 (320) 의 각각에 대한, FSI 디바이스의 양자 효율의 일 예를 도시하는 그래프 (300) 이다. 다양한 실시형태들에서, FSI 디바이스의 두께는 달라질 수도 있다. 그래프 (300) 의 x 축을 따라서는 400 나노미터 (nm) 부터 1100 nm 까지의 수신 파장이다. y 축을 따라서는 수신된 광이 실현되는 FSI 디바이스의 센서의 양자 효율이다. 수신 광과 관련하여 용어 "실현된" 은, 수신 광을 수신 광의 파장에 대응하는 전류로 변환하기 위한 센서의 능력에 대응할 수도 있다. 예를 들어, 센서가 광을 전류로 변환할 때 수신 광의 전체 파장을 활용하는 것이 가능하지 않은 경우, 센서는 수신 광을 완전히 실현하는 것이 가능하지 않을 수도 있다. 그래프 (300) 는 또한, 근적외선 ("NIR") 광 영역 (305) 을 표시하는, 대략 760nm 에서 대략 960nm 까지의 윈도우를 나타낸다.
그래프 (300) 로 나타낸 바와 같이, 광은 600 nm 아래에서 50% 보다 큰 효율로 수신되지만, 수신 광의 파장이 증가함에 따라 (그래프 (300) 의 x 축을 따라 우측으로 이동하면서), FSI 디바이스들의 양자 효율이 감소한다. 하기에서 더 논의될 바와 같이, 이것은 NIR 광의 파장에 관한 FSI 디바이스의 광검출기 영역의 두께에 기인할 수도 있다.
도 3b 는 수신된 파장에 대해, 적색 광 (370), 녹색 광 (365), 및 청색 광 (360) 의 각각에 대한 후방 조명 ("BSI") 디바이스 (또는 센서) 의 양자 효율의 예를 도시하는 그래프 (350) 이다. 다양한 실시형태들에서, BSI 디바이스의 두께는 달라질 수도 있다. 그래프 (350) 의 x 축을 따라서는 400 nm 부터 1100 nm 까지의 수신 신호의 파장이다. y 축을 따라서는 수신 광이 전류로 변환되는 BSI 센서의 센서의 양자 효율이다. 그래프 (350) 는 또한, NIR 광 영역 (355) 을 표시하는, 대략 760 nm 부터 대략 960 nm 까지의 윈도우를 나타낸다.
그래프 (350) 에 도시된 바와 같이, 광은 600 nm 아래에서 50% 보다 큰 효율로 수신되지만, 수신 광의 파장이 증가함에 따라 (그래프 (350) 의 x 축을 따라 우측으로 이동하면서), BSI 센서의 양자 효율이 감소한다. 하기에서 더 논의될 바와 같이, 이것은 NIR 광의 파장에 관한 BIS 센서의 광검출기 영역의 두께에 기인할 수도 있다.
도 3a 및 도 3b 를 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, NIR 영역들 (305 및 355) 로 나타낸 NIR 영역 내에서, FSI 디바이스는 일반적으로 수신 광을 전류로 변환하는데 더 효율적이다. NIR 영역 (305) 내에서, FSI 디바이스는 대략 30% 의 최대 효율을 갖는 한편, BSI 센서는 NIR 영역 (355) 에서 최대 대략 20% 이다. 하지만, FSI 디바이스가 BSI 이미지 센서보다 더 높은 NIR (및 더 큰 파장) 양자 효율들을 제공할 수도 있지만, FSI 는 3D 적층형 센서 (및 유사한) 기술 및 프랙티스들과 호환가능하지 않을 수도 있고, 따라서 (예를 들어, 사이즈 제약들 등으로 인해) 일부 어플리케이션들에서는 적절한 대체 BSI 이미지 센서들이 아닐 수도 있다. 수신 광을 전류로 변환하는 그 효율성의 결여에 관한 FSI 및 BSI 디바이스들의 거동은 화소 사이즈와는 독립적이다.
도 4 는 광이 광검출기 영역을 통해 다시 반사하게 하고 BSI 이미지 센서의 스펙트럼 응답을 개선하도록 금속 리플렉터들을 통합한 3D 스택형 BSI 센서 (4 개의 화소들을 포함) 의 횡단면의 실시형태를 나타낸다. BSI 센서는 모바일 어플리케이션들에서 효율적으로 기능하는 캠팩트형 심도 센싱 카메라를 형성할 수도 있다. BSI 센서 (400) 의 횡단면은 4 개의 센서 화소들 (401a, 401b, 401c 및 401d) 을 나타낸다. 명료함을 위해, 단지 화소 (401a) 의 구조만이 도시되고, 센서 화소들 (401a-d) 의 각각은 유사한 구조를 갖는다. 화소 (401a) 는 마이크로렌즈 (402) 및 n 타입 광검출기 영역 (광검출기 영역)(404), 금속 리플렉터 (408), 전송 게이트 (410), p 타입 광검출기 영역 (412), 3 개의 로우들의 금속 상호접속들/층들 (414), 화소 신호 크로스토크를 억제하도록 구성된 광검출기 격리 영역 (416), 및 전송 게이트 (410) 및 금속 상호접속들/층들 (414) 및 금속 리플렉터 (408) 가 배치되는 기판 부분 (421) 을 포함한다. BSI 센서는 광검출기 영역 (404) 과 기판 부분 (421) 사이에 고굴절률 필름을 포함한다. 고굴절률 필름은 광의 적어도 일부가 광검출기 영역 (404) 으로부터 기판 부분 (421) 까지 전파하는 것을 방지하도록 구성될 수도 있다. BSI 센서는 또한, 광이 마이크로렌즈 (402) 로부터 반사방지층 (403) 을 통해 광검출기 영역 (404) 으로 통과하게 하도록 구성되고, 적어도 일부 광이 광검출기 영역 (404) 으로부터 마이크로렌즈 (402) 까지 전파하는 것을 방지하는, 반사방지층 (403) 을 포함할 수도 있다. 광검출기 격리 영역 (416) 은 화소 신호 크로스토크를 억제한다. 일부 실시형태들에서, BSI 센서 (400) 의 이웃하는 화소들은 기판 부분과, 리셋 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 및 증폭 트랜지스터 (이 도면에는 도시되지 않음) 중 하나 이상을 공유할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 금속 상호접속들/층들 (414) 및 금속 리플렉터 (408) 는 리셋, 선택, 및 증폭 트랜지스터들의 하나 이상의 부분들을 포함할 수도 있다. 도 4 에서, 광 (예를 들어, NIR 광) 은 도면의 상부로부터 광검출기 영역 (404) 에 진입한다.
화소들 (401a 및 401c) 에 대한 BSI 센서 (400) 의 예에서 도시된 바와 같이, 광 (406) 은 광 (406) 을 포커싱하고 광검출기 영역 (404) 을 통해 전파하도록 광을 지향시키는, 마이크로렌즈 (402) 를 통과할 수도 있다. 광검출기 영역 (404) 은 광 (406) 의 적어도 일부를 전류로 변환할 수도 있다. 나타낸 BSI 센서 (400) 의 예에 대하여, 각각의 화소의 광검출기 영역 (404) 은 실리콘으로 형성될 수도 있고 3 마이크로 두께 미만일 수도 있다. NIR 이상의 범위의 파장을 갖는 광 (406) 은, 광검출기 영역 (404) 의 두께를 초과하는 투과 심도 (penetration depth) 를 가질 수도 있다. 예를 들어, 실리콘으로의 광의 투과 심도는 5 마이크론을 넘을 수도 있다. 따라서, 광검출기 영역 (404) 이 실리콘으로 형성되고 3 마이크론 미만의 두께를 가질 때, 광검출기 영역 (404) 은 광 (406) 을 효과적으로 변환할 수 없을 수도 있다. 예를 들어, 광 (406) 으로부터의 전체 에너지가 전류로 변환되지 않을 수도 있다. 따라서, 광검출기 영역 (404) 은, 광 (406) 의 일부가 전류로 변환되지 않으면서 광검출기 영역 (404) 을 통과할 수도 있을 때 (NIR 이상의 파장 범위에 있을 때), 모든 광 (406) 을 전류로 변환하기에 너무 얇을 수도 있다. 이와 같이, 전류로 변환되지 않은 광 (406) 에서의 에너지의 일부는 전류로 변환되지 않으면서 BSI 센서의 기판을 투과하는 것을 계속할 때 분실될 수 있다.
도 4 에 도시된 바와 같이, BIS 센서의 기판 (421) 은 다수의 금속 상호접속들 또는 금속층들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 금속 리플렉터 ("M1")(408) 및 금속 상호접속들/층들 ("M2-M4")(414) 은, BSI 센서 (400) 내부에 와이어링 또는 트랜지스터를 포함할 수도 있다. 금속 리플렉터 (408) 및 금속 상호접속들/층들 (414) 은 BSI 센서 (400) 의 기판 내에서 다양한 깊이들로 위치될 수도 있다. 금속 상호접속들 또는 금속층들은 전력 공급부, 접지, 클록, 및 비디오 신호 라인들 등으로서 작용할 수도 있다.
도 4 에 나타낸 바와 같이, 금속 리플렉터 (408) 는 (광검출기 영역 (404) 에 가장 근접하는) 최상부 금속층일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 금속 리플렉터 (408) 는 M2-M4 금속 상호접속들/층들 (414) 보다 더 넓다. 이것은 금속 리플렉터 (M1)(408) 가 광검출기 영역 (404) 을 통해 다시, 전류로 변환되지 않으면서 광검출기 영역 (404) 을 통과하는, 광 (406) 을 반사하도록 구성될 수도 있다. 금속 리플렉터 (408) 는 광검출기 영역 (404) 에 인접하여 위치될 수도 있고 도 4 에 도시된 다른 금속 상호접속들/층들 (414) 과 비교하여 광검출기 영역 (404) 에 가장 근접할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 금속 리플렉터 (408) 는 하나 이상의 금속층들을 포함한다. 또한, 다른 금속 상호접속들/층들 (414) 에 비해, 금속 리플렉터 (408) 와 광검출기 영역 (40) 사이에 더 적은 컴포넌트들이 있을 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 금속 리플렉터 (408) 는 금속 리플렉터 (408) 에 의해 반사된 광의 양을 증가시키기 위해 다른 금속 상호접속들/층들 (414) 보다 더 넓도록 구성된다. 이것은 BSI 센서의 기판 (421) 내에서 다른 컴포넌트들로의 반사 또는 이 컴포넌트들에 의한 흡수로 인해 분실되는 광 (406) 의 양을 최소화할 수도 있다.
(도 4 에 도시된 바와 같은) 일부 실시형태들에서, 금속 리플렉터 (408) 는 BSI 이미지 센서의 각각의 화소에 대해 광검출기 영역 (404) 과 동일한 폭 또는 실질적으로 동일한 폭일 수도 있다. 예를 들어, 금속 리플렉터 (408) 는 화소의 광검출기 영역 (404) 만큼의 폭의 95 % 이상일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 금속 리플렉터 (408) 는 화소의 광검출기 영역 (404) 만큼의 폭의 90 % 이상일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 금속 리플렉터 (408) 는 화소의 광검출기 영역 (404) 만큼의 폭의 85 % 이상일 수도 있다. 부가적으로, 금속 리플렉터 (408) 는 가능한 광검출기 영역 (404) 에 근접하여 위치되어, BSI 센서 (400) 의 기판 내에서 분실되는 광 (406) 을 추가로 감소시킬 수도 있다. 일부 실시형태들에서, BSI 센서 (400) 의 기판이 낮은 굴절을 갖는 재료 (예를 들어, 대략 1.4 의 굴절률을 갖는 유리) 로 형성될 때, 광검출기 영역 (404) 과 금속 리플렉터 (408) 사이의 거리는 최소 패널티로 증가될 수도 있다. 하지만, 일부 실시형태들에서, 금속 리플렉터 (408) 가 광검출기 영역 (404) 내에 형성되지 않을 수도 있는데, 이는 금속 리플렉터 (408) 가 광검출기 영역 (404) 의 실리콘 재료보다 더 낮은 용융점을 갖기 때문이다. 따라서, 금속 리플렉터 (408) 는, 광검출기 영역 (404) 내에 임베딩되는 경우, 광검출기 영역 (404) 을 오염시킬 수도 있다.
광검출기 영역 (404) 을 통해 다시 광 (406) 을 반사하는 것은, 광검출기 영역 (404) 이 광 (406) 의 파장에 관계없이 전력으로 변환된 광 (406) 의 양을 증가시키도록 할 수도 있다 (예를 들어, 제 2 시간 동안 광검출기 영역을 통과하는 광이 흡수되도록 광 (406) 이 광검출기 영역 (404) 의 두께 보다 2 배 작은 투과 심도를 갖는 경우). 따라서, 광 (406) 이 5 마이크론의 실리콘 광검출기들로의 투과 심도를 갖는 NIR 광을 포함할 수도 있는 경우, 실리콘 광검출기가 3 마이크론의 두께를 가질 때, 금속 리플렉터 (408) 는 광검출기 영역 (404) 을 통해 NIR 광을 다시 반사할 수도 있다. 이 예에서, 다시 광검출기 영역을 통한 광 (406) 의 이러한 반사는, 광검출기 영역 (404) 이 광검출기 영역 (404) 을 통한 제 1 패스 상에서 전류로 변환되지 않았던 광 (406) 의 나머지 양을, 그것이 광검출기 영역 (404) 을 통해 2 마이크론의 거리를 이동할 때, 전류로 변환하도록 할 수도 있다. 따라서, 금속 리플렉터 (408) 는 효과적으로 광검출기 영역 (404) 의 두께를 두배로 만든다. 광 (406) 을 전류로 변환하는 광검출기 영역 (404) 에 대한 능력은 BSI 센서 (400) 의 양자 효율을 증가시킨다.
도 5a 는 광이 광검출기 영역을 통해 다시 반사하게 하고 BSI 이미지 센서의 스펙트럼 응답을 개선하기 위해 반사 그레이팅을 추가로 통합한 도 4 의 3D 스택형 BSI 센서의 실시형태의 도시이다. 도 5a 에 나타낸 BSI 센서 (500) 는 도 4 와 관련하여 나타내고 논의된 것과 동일한 많은 컴포넌트들을 포함할 수도 있으며, 그러한 컴포넌트들은 여기에서 다시 논의될 필요는 없다. 도 5a 에 도시된 예에서, 반사 구조들은 BSI 센서 (500) 의 기판 (521) 에 근접하여 그리고 기판 (521) 에 인접하는 광검출기 영역 (504) 내에 위치된 반사 "그레이팅" (518) 이다. 일부 실시형태들에서, 그레이팅 (518) 은 주기적으로 배열되는 구조들의 세트들일 수도 있고, 그 일부 예들이 도 5b, 도 5c 및 도 5d 에 도시되어 있다. 일부 실시형태들에서, 구조들은 랜덤으로 배열되고, 그러한 구조들은 주기적으로 배열되는 구조들과 비교하여 상이한 반사 특성들을 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 그레이팅들 (518) 은 실리콘 이산화물 재료로 형성된다. 그레이팅 (518) 은 반사광이 BSI 센서 (500) 의 이웃하는 화소들에 영향을 미치거나 이 화소들과 인터페이스하는 것을 야기시키지 않으면서 BSI 센서 (500) 의 광검출기 영역 (504) 내에서 광 (506) 을 반사할 수도 있다. 예를 들어, 반사 구조 (금속 리플렉터 (508) 가 광 (506) 이 광검출기 영역 (504) 을 통해 그 외부로 통과한 후 기판 (521) 내에 배치될 때, 금속 리플렉터 (508) 에 반사하는 광은 이웃하는 공유된 화소들의 기판 영역들 사이에서 물리적 배리어들 또는 디바이더들의 결여로 인해 이웃하는 광검출기 영역 (504) 으로 반사할 수도 있다. 광검출기 격리 영역들 (516) 을 사용하여 광검출기 영역들 (504) 을 분할하거나 분리하면, 제 1 광검출기 영역 (504a) 내에 위치된 반사 구조 (예를 들어, 그레이팅 (518)) 에 반사하는 광이 제 1 광검출기 영역 (504a) 에 인접한 제 2 광검출기 영역 (504b) 으로 전파하게 될 기회들을 낮춘다.
일부 실시형태들에서, 광검출기 격리 영역들 (516) 은 반사 그레이팅들 (518) 과 동일한 재료(들) 을 포함할 수도 있고, 그레이팅들 (518) 은 금속 리플렉터들 (508 및 514) 과 유사한 재료로 형성되거나 코팅될 수도 있다. 예를 들어, 그레이팅 (518) 은 은, 구리, 금, 알루미늄, 백금, 로듐, 및 크롬 중 하나 이상을 포함할 수도 있다 (예를 들어, 이들로 형성되거나 이들에 의해 코팅될 수도 있다). 이들 재료들의 각각은 NIR 파장 범위 내에서 또는 그 범위 위에서 광의 60% 이상을 반사할 수도 있다. 부가적으로, BSI 센서 (500) 제조 프로세스는 이미 이 재료들을 사용할 수도 있어서, 그레이팅 (518) 의 형태에 이 재료들을 부가하기 위해 프로세스에 명목상의 비용만이 있을 수도 있다. 따라서, BSI 센서의 제조 프로세스는 그레이팅들 (518) 의 구축을 각각의 광검출기 영역 (504) 에 통합할 수도 있다. 대안으로 또는 부가적으로, BSI 센서의 제조 프로세스는 각각의 광검출기 영역 (504) 에 또는 광검출기 영역 (504) 아래의 각각의 기판 (521) 에 금속 리플렉터 (508) 의 구축을 통합하도록 수정될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, BSI 센서의 구축은 기판 (521) 내의 광검출기 영역 (504) 아래 금속 리플렉터의 구축 및 각각의 광검출기 영역 (504) 으로의 그레이팅들 (518) 중 어느 하나 또는 양자 모두의 구축을 통합하도록 수정될 수도 있다. 기존 구축 프로세스 및 기존 화소의 물리적 설계의 그러한 레버리징 및 제조는, 금속 리플렉터 (408) 또는 그레이팅들 (518) 의 구축이 기존 구축 프로세스 단계들에 통합될 수도 있기 때문에, 부가 층들 없이 (예를 들어, 부가 마스크층 없이) 논의된 BSI 센서의 수정을 허용할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, BSI 센서 (500) 는 마이크로렌즈 (502) 와 광검출기 영역들 (504) 사이에 나타낸 반사방지층 (503) 을 포함한다. 반사방지층 (503) 은 광이 마이크로렌즈 (502) 를 통해 그리고 반사방지층 (503) 을 통해 전파할 수도 있지만 광이 광검출기 영역 (504) 으로부터 마이크로렌즈 (502) 로 반사방지층 (503) 을 통과하지 않도록 (또는 광의 최소 양만이 통과하도록) 형성될 수도 있다. 그러한 수정들은 BSI 센서 화소들의 양자 효율의 분해능의 증가 및 이러한 화소들의 심도 맵 코딩 정확성, 거리 범위, 및 비선형성의 증가들을 제공한다.
금속 리플렉터 (508) 와 유사하게, 그레이팅들 (518) 은 광 (506) 이 광검출기 영역 (504) 내에서 반사하게 할 수도 있다. 그레이팅 (518) 은 입사광, 특히 장파장의 광을, 전하 수집 효율을 강화하도록 그레이팅 공동 (인접 그레이팅들 사이에 형성된 공동) 내부에 더 우수하게 한정할 수도 있다. 따라서, 인접한 그레이팅들은 광 (506) 이 그레이팅 공동 내에서 서로 반사하게 하여, 광검출기 영역 (504) 내에서 광 (506) 의 경로를 확장할 수도 있다.
그레이팅들의 스페이싱 (예를 들어, 이웃하는 그레이팅들 사이의 거리) 은 일반적으로 브래그 굴절 법칙 (Bragg Diffraction Law), nλ = 2d sinθ 를 따른다. 예를 들어, 800 nm 파장을 갖는 IR 신호에 대해, 연속적인 그레이팅들 사이의 거리 (d) 는 대략 0.4 마이크론일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 그레이팅들은 0.2 와 0.4 마이크론 사이로 이격된다. 부가적으로 또는 대안으로, 그레이팅들의 사이즈는 광검출기 영역에 의해 흡수되고 있는 광 또는 신호의 파장에 적어도 부분적으로 기초하여 조정될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 그레이팅들의 스페이싱, 사이즈, 및/또는 형상은 광검출기 영역 전체에 걸쳐 일관되지 않는다. 일부 실시형태들에서, 도 5a 에 나타낸 바와 같이, 그레이팅들 (518) 은 반사 금속 리플렉터들 (508) 과 조합하여 사용될 수도 있다. 도 5b 내지 도 5d 에 도시된 실시형태들은 그레이팅들 (518) 의 상부 상에 성막된 고굴절률 필름 (524) 을 포함하는 예들을 나타낸다. 고굴절률 필름 (524) 은 이웃하는 그레이팅들 (518) 에 대해 형성된 그레이팅 공동들 내에서 광의 트랩핑을 개선하는 것을 제공할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 고굴절률 필름 (524) 은 유리보다 높은 (예를 들어, 1.4 보다 큰) 굴절률을 갖는 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 고굴절률 필름 (524) 은 특히 Si3N4, HfO2, 또는 Ta2O5 중 하나를 포함할 수도 있다.
도 5b 는 단일 주기 반사 그레이팅을 포함하는 도 5a 의 3D 스택형 BSI 센서의 실시형태의 도시이다. 단일 주기적 그레이팅 (518b) 은 높이 및 폭을 가지며, 광검출기 영역 (504) 의 길이를 따라 연장하는 하나 이상의 구조들을 포함할 수도 있다. 이 예에서 "단일 주기" 는, 그레이팅들 (518) 이 도 5b 에서의 광검출기 영역 (504)(Si-검출기) 의 폭을 따라 광검출기 영역 (504) 의 단일 축을 따르는 주기적인 것을 나타낸다. 단일 주기적 그레이팅 (518b) 에 의하면, 이웃하는 그레이팅들 사이의 갭들 또는 스페이스들 (520a) 은, 예를 들어 도 5a 및 도 5b 의 배향에 대해 페이지로 확장하는, 단일 주기적 그레이팅 (518b) 의 평면의 단 하나의 축에만 존재할 수도 있다. 거리 (522a) 는 광검출기 영역 (504) 의 폭에 걸쳐 주기적 축을 따르는 단일 주기적 그레이팅 (518b) 의 폭에 대응한다. 거리 (522b) 는 광검출기 영역 (504) 의 높이를 따르는 단일 주기적 그레이팅 (518b) 의 높이에 대응한다.
도 5c 는 상이한 형상을 갖는 양-주기적 반사 그레이팅을 포함하는 도 5a 의 3D 적층형 BSI 센서의 실시형태의 도시이다. 도 5c 에 도시된 양-주기적 그레이팅 (518c) 은 광검출기 영역 (504) 내에서 어레이로 배열되는, 높이, 폭, 및 길이를 갖는 복수의 구조들을 포함할 수도 있다. "양-주기적" 은 광검출기 영역 (504) 의 2 개의 축들을 따라 (예를 들어, 도 5c 에서 광검출기 영역 (504)(Si-검출기) 의 폭 및 심도를 따라) 주기적인 그레이팅들에 관해서이다. 양-주기적 그레이팅들 (518c) 에 의하면, 갭들 (520a 및 520b) 은 도 5c 에 나타낸 바와 같이, 그레이팅 (518) 의 평면의 양 축들에 존재할 수도 있다. 예를 들어, 갭들 (520a) 은 도 5c 에 나타낸 바와 같이 광검출기 영역 (504) 의 폭을 따라 갭들 또는 스페이스들을 포함할 수도 있는 한편, 갭들 (520b) 은 페이지로 이들이 확장하기 때문에 개별 그레이팅들 (518) 을 분할하는 갭들 또는 스페이스들을 포함할 수도 있다. 갭들 (520a 및 520b) 은 동일한 거리를 가질 수도 있고 또는 상이한 거리들일 수도 있다. 도 5c 는 도 5a, 도 5b, 및 도 5d 에서와 같은 직사각형 또는 입방체 형상 대신 원통 형상을 갖는 것으로 양-주기적 그레이팅 (518c) 을 도시하지만, 일부 예들에서, 양-주기적 그레이팅 (518c) 은 직사각형 구조들, 정사각형 구조들, 또는 상이한 형상의 구조들을 포함할 수도 있다. 거리 (522a) 는 광검출기 영역 (504) 의 폭에 걸쳐 주기적 축을 따라 양-주기적 그레이팅 (518c) 의 폭에 대응한다. 거리 (522b) 는 광검출기 영역 (504) 의 높이를 따라 양-주기적 그레이팅 (518c) 의 높이에 대응한다. 일부 실시형태들에서, 양-주기적 그레이팅 (518c) 에서의 그레이팅 구조들의 각각은 광검출기 영역 (504) 내에서 동일한 평면에 위치될 수도 있는 한편, 다른 실시형태들에서, 그레이팅 (518) 은 광검출기 영역 (504)(도시되지 않음) 내에서 다양한 평면들에 위치될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 양-주기적 그레이팅 (518c) 은 상이한 치수들을 가질 수도 있고 또는 상이한 반사 재료들로 이루어질 수도 있다.
도 5d 는 상이한 양-주기적 레이아웃을 갖는 양-주기적 반사 그레이팅을 포함한 도 5a 의 3D 스택형 BSI 센서의 또 다른 실시형태의 도시이다. 양-주기적 그레이팅 (518d) 은, 광검출기 영역 (504) 내에서 어레이로 배열되는, 높이, 폭, 및 길이를 갖는 복수의 구조들을 포함할 수도 있으며, 여기서 그레이팅들의 교번 로우들은 "체커보드" 타입 구조를 형성하도록 오프셋된다. 양-주기는 그레이팅들이 광검출기 영역 (504) 의 2 개의 축들을 따라 (예를 들어, 도 5d 에서, 광검출기 영역 (504)(Si-검출기) 의 폭 및 심도를 따라) 주기적인 것을 제안할 수도 있다. 양-주기적 그레이팅 (518d) 에 의하면, 갭들 (520a 및 520b) 는 도 5d 에 나타낸 바와 같이, 반사 그레이팅 구조 (518) 의 평면의 양 축들에 존재할 수도 있다. 예를 들어, 갭들 (520a) 은 도 5d 에 나타낸 바와 같이 광검출기 영역 (504) 의 폭을 따라 갭들 또는 스페이스들을 포함할 수도 있는 한편, 갭들 (520b) 은 이들이 페이지로 확장하기 때문에 개별 그레이팅들을 분리하는 갭들 도는 스페이스들을 포함할 수도 있다. 갭들 (520a 및 520b) 은 동일한 거리를 가질 수도 있고 또는 상이한 거리들일 수도 있다. 거리 (522a) 는 광검출기 영역 (504) 의 폭에 걸쳐 주기적 축을 따라 각각의 양-주기적 그레이팅 (518d) 의 폭에 대응한다. 도 5d 는 또한 도 5a 및 도 5b 에서와 같은 입방체 또는 직사각형 형상을 갖는 것으로 그레이팅 (518) 을 도시한다. 일부 실시형태들에서, 양-주기적 그레이팅 (518d) 의 그레이팅들의 각각은 광검출기 영역 (504) 내에서 동일한 평면에 배치될 수도 있는 한편, 다른 실시형태들에서, 양-주기적 그레이팅 (518d) 의 그레이팅들은 광검출기 영역 (504)(도시되지 않음) 내에서 다양한 평면들에 배치될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 양-주기적 그레이팅 (518d) 은 상이한 치수들을 가질 수도 있고 또는 상이한 반사 재료들로 형성될 수도 있다.
위에 기재된 제조 프로세스에서는, 도 4 내지 도 5d 에 나타낸 구조들을 갖는 BSI 디바이스들이 FEOL (front end of line) 프로세스들을 통해 형성될 수도 있다. 예를 들어, FEOL 프로세스는 BEOL (back end of line) 프로세스들 까지의 BSI 디바이스의 모든 제조 프로세스들을 포함할 수도 있다. FEOL 프로세스들은 반도체 재료 상에 또는 이 재료로부터 형성되는 개별 디바이스들을 형성하는 것을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 광검출기 영역 (404 및 504), 광검출기 격리 영역들 (416 및 516), 및 그레이팅 (518) 은 FEOL 프로세스들 동안 형성될 수도 있다. FEOL 프로세스들과 그레이팅 (518) 의 형성을 통합하면 그레이팅 (518) 의 형성을 간략화하고 광검출기들에서 그러한 구조들을 통합하는 전체 비용을 감소시킬 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 얕은 트렌치 격리 (STI) 또는 유사한 프로세스들이 광검출기 영역들 (504) 과 같은, 반도체 재료로부터 또는 그 상에 형성된 디바이스들을 격리하는데 사용될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 광검출기들은 주입 격리를 사용하여, 예를 들어 p+ 격리를 사용하여 격리될 수도 있다.
BEOL 프로세스들은 와이어링 및/또는 금속층들로 FEOL 프로세스들 동안 형성된 구조들 및 디바이스들을 접속하는 것을 수반할 수도 있다. 예를 들어, 도 4 및 도 5 에 나타낸 바와 같이, BEOL 프로세스들은 금속층들 (M1, M2, M3, 및 M4) 및 이들이 위치되는 기판을 형성하는 것을 수반할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 반사방지 및 마이크로렌즈 층들은 FEOL 및 BEOL 프로세스들이 완료된 후 적용된다. 고굴절률 필름 (524) 은, 고굴절률 필름 (524) 이 광검출기 (404/504) 재료와 금속층들 영역의 기판 사이에 위치될 수도 있기 때문에, FEOL 또는 BEOL 프로세스들 중 어느 하나 동안 형성될 수도 있다. 위에 언급된 바와 같이, 그레이팅 (518) 은 단일 주기 또는 양-주기적 중 어느 하나를 형성하기 위해 동일한 형성 절차를 사용한다.
도 6a 내지 도 6d 는 도 4 및 도 5 의 공유 화소들 BSI 센서의 4 개의 하향식 뷰들을 포함한다. 나타낸 바와 같이 도 6a 내지 도 6d 는 마이크로렌즈 (402)(도 4) 를 포함하지 않는다. 도 6a 내지 도 6d 의 각각은 2x2 화소 어레이 및 연관된 공유 트랜지스터 영역들을 나타낸다. 실리콘 광검출기 영역들 (광검출기 영역들)(604) 을 투과하는 NIR 광은, 광검출기 영역들 (604) 을 투과하는 것을 계속하기 때문에 결국 분실될 수도 있고 또는 소멸될 수도 있다.
도 6a 는 금속 리플렉터 (408)(도 4) 또는 그레이팅 (518)(도 5) 중 어느 것도 없는 2x2 화소 어레이를 나타낸다. 도 6b 는 금속 리플렉터 (408) 만을 갖는 2x2 화소 어레이를 나타낸다. 도 6c 는 그레이팅 (518) 만을 갖는 2x2 화소 어레이를 나타낸다. 도 6d 는 금속 리플렉터 (408) 및 그레이팅 (518) 양자 모두를 갖는 2x2 화소 어레이를 나타낸다. 도 6a 내지 도 6d 의 각각은 또한 공유된 리셋 및 소스/팔로워 증폭기들을 나타낸다. 이들 도면들에서, BSI 센서에 진입하는 광은 페이지 내부로부터 생길 수도 있다.
도 6a 는 전송 게이트들 (610)(도 4 의 전송 게이트 (410) 에 대응), 광검출기 (또는 활성 또는 화소 트랜지스터) 영역들 (604)(도 4 의 광검출기 영역 (404) 에 대응), 콘택들 (620)(정사각형이 n+ 콘택인 동안, 그라운드 바운싱을 방지하도록 (예를 들어, 고체 그라운드를 방지하는) p+ 기판 타이 (다이아몬드)) 를 포함하는, 2x2 화소 아키텍처를 나타낸다. 콘택들 (620) 은 BSI 이미지 센서의 상이한 층들 사이에 콘택의 지점들을 포함할 수도 있다. 각각의 2x2 화소 아키텍처 아래의 수평 영역들은 위의 2x2 구조에 의해 공유되는 트랜지스터들 및 연관된 컴포넌트들을 포함한다. 도 6b 는 광검출기 영역들 (604) 의 각각에 대해 부가된 금속 리플렉터들 (608)(금속 리플렉터들 (508) 에 대응) 을 갖는 도 6a 의 2x2 화소 아키텍처를 나타낸다. 위에 논의된 바와 같이, 금속 리플렉터들 (608) 은 광검출기 영역 (604) 과 실질적으로 동일한 사이즈가 되도록 형성될 수도 있다. 환언하면, 금속 리플렉터들 (608) 은 센서 화소와 동일한 또는 실질적으로 동일한 횡단면 면적을 가질 수도 있다. 따라서, 리플렉터 (608) 의 면적은 도 6b 에서 보여지는 바와 같이 광검출기 영역 (604) 의 면적보다 더 작을 수도 있다. 도 6b 에 나타낸 바와 같이, 금속 리플렉터들 (608) 은 또한 화소들의 각각의 전송 게이트들 (또는 폴리게이트 영역)(610) 과 오버랩한다. 하지만, 일부 실시형태들에서, 금속 리플렉터들 (608) 은 화소들의 각각의 전송 게이트들 (610) 과 오버랩하지 않을 수도 있다.
도 6c 는 광검출기 영역들 (604) 의 각각에 대해 그레이팅들 (그레이팅 (618) 에 대응) 의 부가된 어레이를 갖는 도 6a 의 2x2 화소 아키텍처를 포함한다. 나타낸 바와 같이, 그레이팅들 (618) 의 어레이는 광검출기 영역 (604) 의 실질적으로 모든 부분들을 커버하도록 구성될 수도 있다. 여기에 나타내지는 않았지만, 그레이팅들 (618) 의 어레이는 커버된 광검출기 영역 (604) 의 더 많거나 적은 면적을 갖도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 그레이팅들 (618) 의 어레이는 임의의 다른 형상을 포함할 수도 있고 또는 복수의 형상들을 포함할 수도 있다. 부가적으로, 이 도면에는 나타내지 않았지만, 반사 그레이팅 구조들의 어레이는 화소들의 전송 게이트들 (610) 과 오버랩하도록 구성될 수도 있다. 도 6d 는 도 6b 의 부가된 금속 리플렉터들 (608) 및 도 6c 의 그레이팅들 (618) 의 어레이를 갖는 도 6a 의 2x2 화소 아키텍처를 포함한다. 나타낸 바와 같이, 금속 리플렉터들 (608) 및 그레이팅들 (618) 의 어레이는 나타낸 바와 같이 실질적으로 전체 광검출기 영역 (604) 을 커버하도록 구성될 수도 있다. 도 6c 및 도 6d 나타내지는 않았지만, 고굴절률 필름이 광검출기 영역 (604) 에 의해 나타낸 STI 영역 및 그레이팅들 (618) 을 오버랩할 수도 있다.
도 7 은 일부 실시형태들에 따른, BSI 이미지 센서를 제조하는 방법의 예를 도시하는 플로우챠트이다. 방법 (700) 은 블록 (702) 에서 시작하고 블록 (704) 로 진행한다. 블록 (704) 에서, BSI 이미지 센서의 제조 방법 (700) 은 활성 영역을 갖는 하나 이상의 광검출기 영역들을 형성한다. 예를 들어, 하나 이상의 광검출기 영역들은 도 4 의 광검출기 영역 (404) 에 대응할 수도 있다. 방법 (700) 은 그 후 블록 (706) 으로 진행하며, 여기서 리플렉터 공동들 내에 광을 한정하도록 구성된 하나 이상의 리플렉터 구조들을 형성한다. 리플렉터 구조들은 하나 이상의 그레이팅 구조들 (518)(도 5) 를 포함할 수도 있고, 리플렉터 공동들은 그레이팅 구조들 (518) 사이의 스페이스들, 예를 들어 갭들 (520) 일 수도 있다. 방법 (700) 은 그 후 블록 (708) 으로 진행하며, 여기서 광검출기 영역의 컴포넌트들을 상호접속하도록 구성된 하나 이상의 금속 구조들을 형성한다. 이러한 하나 이상의 금속 구조들은 전송 게이트들, 금속층들 (414), 금속 리플렉터 (408) 등과 같은, 기판 부분 (421)(도 4) 내에 형성되는 금속 컴포넌트들 중 임의의 것을 포함할 수도 있다. 이러한 하나 이상의 구조들이 형성되면, 방법 (700) 은 블록 (710) 으로 진행하며, 여기서 하나 이상의 금속 구조들이, 기판 부분 (421) 에 대응할 수도 있는, 유전체 재료 영역으로 서로 격리된다. 방법 (700) 은 블록 (712) 로 진행하며, 여기서 반사방지층이 금속 구조들 반대쪽의 광검출기 영역의 에지 상에 형성된다. 반사방지층은 도 4 의 반사방지층 (403) 에 대응할 수도 있다. 그 후 방법 (700) 은 블록 (714) 으로 진행하며, 여기서 하나 이상의 마이크로렌즈가 형성되며 하나 이상의 광검출기 영역들로 더 많은 광을 집광하도록 구성된다. 마이크로렌즈는 도 4 의 마이크로렌즈 (402) 에 대응할 수도 있다. 하나 이상의 마이크로렌즈를 형성한 후, 방법 (700) 은 블록 (716) 에서 종료한다. 위에 나타낸 방법 (700) 의 블록들은 임의의 순서로 수행될 수도 있다. 대안으로, 방법 (700) 은 여기에 나타내지 않은 부가 블록들을 포함할 수도 있고 또는 여기에 나타낸 블록들을 배제할 수도 있다.
도 8 은 일부 실시형태들에 따른 IR 센서를 통해 이미지를 캡처하는 방법의 예를 도시하는 플로우챠트이다. 방법 (800) 은 블록 (802) 에서 시작하고 블록 (804) 로 진행한다. 블록 (804) 에서, 방법 (800) 은 수신된 광을 화소의 광검출기 영역에 포커싱한다. 광검출기 영역은 위의 도 4 의 광검출기 영역 (404) 에 대응할 수도 있고, 화소는 이웃한 광검출기 영역들 (404) 및 금속 상호접속들로부터 격리되는, 광검출기 영역 (404) 및 임의의 연관된 기판 및 상호접속들을 포함하는 구조에 대응할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 광은 도 4 의 마이크로렌즈 (402) 를 통해 포커싱된다. 방법 (800) 은 그 후 블록 (806) 으로 진행하고, 여기서 방법 (800) 은 광검출기 영역을 통해 수신된 광을 전류로 변환한다. 방법 (800) 은 그 후 블록 (808) 로 진행하고, 여기서 수신된 광의 경로 길이는 하나 이상의 리플렉터 구조들의 어레이를 경유하여 광검출기 영역의 적어도 일부를 통해 증가된다. 일부 실시형태들에서, 리플렉터 구조들은 그레이팅들 (518)(도 5) 에 대응할 수도 있다. 경로 길이를 증가시키면 광검출기 영역이 수신된 광의 더 큰 양을 전류로 변환하도록 할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 리플렉터 구조들은 금속 리플렉터 (508) 와 결합될 수도 있다. 방법 (800) 은 그 후 블록 (810) 에서 종료한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "결정하는 것" 은 매우 다양한 액션들을 포괄한다. 예를 들어, "결정하는 것" 은 계산하는 것, 산출하는 것, 프로세싱하는 것, 도출하는 것, 조사하는 것, 룩업 (예를 들어, 테이블, 데이터베이스 또는 또 다른 데이터 구조에서의 룩업) 하는 것, 확인하는 것 등을 포함할 수도 있다. 또한, "결정하는 것" 은 수신하는 것 (예를 들어, 정보를 수신하는 것), 액세스하는 것 (예를 들어, 메모리에서의 데이터에 액세스하는 것) 등을 포함할 수도 있다. 또한, "결정하는 것" 은 해결하는 것, 선택하는 것, 선정하는 것, 확립하는 것 등을 포함할 수도 있다. 추가로, 본 명세서에서 사용된 바와 같이 "채널 폭" 은 소정의 양태들에서 대역폭을 포괄할 수도 있고 또는 대역폭으로서 또한 지칭될 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 아이템들의 리스트 "중 적어도 하나" 는 단일 멤버들을 포함한, 그러한 아이템들의 임의의 조합을 지칭한다. 일 예로서, "a, b, 또는 c 중 적어도 하나" 는 a, b, c, a-b, a-c, b-c, 및 a-b-c 를 커버하도록 의도된다.
위에 기재된 방법들의 다양한 동작들은 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들), 회로들, 및/또는 모듈(들) 과 같은, 동작들을 수행할 수 있는 임의의 적절한 수단에 의해 수행될 수도 있다. 일반적으로, 도들에 도시된 임의의 동작들은 동작들을 수행할 수 있는 대응 기능 수단에 의해 수행될 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 인터페이스는 2 이상의 디바이스들을 함께 접속하도록 구성된 하드웨어 또는 소프트웨어를 지칭할 수도 있다. 예를 들어, 인터페이스는 버스 또는 프로세서의 부분일 수도 있고 디바이스들 사이에서 정보 또는 데이터의 통신을 허용하도록 구성될 수도 있다. 인터페이스는 칩 또는 다른 디바이스로 통합될 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 인터페이스는 또 다른 디바이스에서 디바이스로부터 정보 또는 통신들을 수신하도록 구성된 수신기를 포함할 수도 있다. (예를 들어, 프로세서 또는 버스의) 인터페이스는 프론트 엔드 또는 다른 디바이스에 의해 프로세싱된 정보 또는 데이터를 수신할 수도 있고 또는 수신된 정보를 프로세싱할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 인터페이스는 정보 또는 데이터를 다른 디바이스에 송신 또는 통신하도록 구성된 송신기를 포함할 수도 있다. 따라서, 인터페이스는 정보 또는 데이터를 송신할 수도 있고 또는 (예를 들어, 버스를 통해) 송신을 위해 출력하기 위한 정보 또는 데이터를 준비할 수도 있다.
본 개시물과 관련하여 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 집적 회로 (ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이 신호 (FPGA) 또는 다른 프로그램가능 로직 디바이스 (PLD), 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들 또는 본 명세서에 기재된 기능들을 수행하도록 설계된 그 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로서일 수도 있지만, 대안으로, 프로세서는 임의의 상업적으로 이용가능한 프로세서, 제어기, 마이크로제어기 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들어 DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 협력하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그러한 구성으로서 구현될 수도 있다.
하나 이상의 양태들에서, 기재된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 그 임의의 조합에서 구현될 수도 있다. 소프트웨어에서 구현되는 경우, 기능들은 컴퓨터 판독가능 매체 상에서 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나 이를 통해 송신될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체들은 일 장소에서 다른 곳으로 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함한 통신 매체들 또는 컴퓨터 저장 매체들의 양자 모두를 포함한다. 저장 매체들은 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체들일 수도 있다. 한정이 아닌 예시로서, 그러한 컴퓨터 판독가능 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장, 자기 디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 반송하거나 저장하기 위해 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속은 컴퓨터 판독가능 매체로 적절히 지칭된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는, 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피 디스크 및 블루레이 디스크를 포함하고, 여기서 디스크 (disk) 들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하는 한편, 디스크 (disc) 들은 데이터를 레이저에 의해 광학적으로 재생한다. 따라서, 일부 양태들에서, 컴퓨터 판독가능 매체는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 (예를 들어, 유형의 매체들) 을 포함할 수도 있다.
본 명세서에 개시된 방법들은 기재된 방법들을 달성하기 위한 하나 이상의 단계들 또는 액션들을 포함한다. 방법 단계들 및/또는 액션들은 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않으면서 서로 상호교환될 수도 있다. 환언하면, 단계들 또는 액션들의 특정 순서는 특정되지 않으면, 특정 단계들 및/또는 액션들의 순서 및/또는 사용은 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않으면서 수정될 수도 있다.
기재된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 그 임의의 조합에서 구현될 수도 있다. 소프트웨어에서 구현되는 경우, 기능들은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 하나 이상의 명령들로서 저장될 수도 있다. 저장 매체들은 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체들일 수도 있다. 한정이 아닌 예시로서, 그러한 컴퓨터 판독가능 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장, 자기 디스크 저장, 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 반송하거나 저장하기 위해 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 명세서에서 사용된 바와 같이, 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는, 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피 디스크 및 블루레이® 디스크를 포함하고, 여기서 디스크 (disk) 들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하는 한편, 디스크 (disc) 들은 데이터를 레이저에 의해 광학적으로 재생한다.
이와 같이, 소정의 양태들은 본 명세서에 제시된 동작들을 수행하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 그러한 프로그램 제품은 그 상에 저장된 (및/또는 인코딩된) 명령들을 포함할 수도 있고, 명령들은 본 명세서에 기재된 동작들을 수행하도록 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행가능하다. 소정의 양태들에 대해, 컴퓨터 프로그램 제품은 패키징 재료를 포함할 수도 있다.
추가로, 본 명세서에 기재된 방법들 및 기법들을 수행하기 위한 모듈들 및/또는 다른 적절한 수단은 적용가능한 대로 사용자 단말기 및/또는 기지국에 의해 다운로드될 수 있고 및/또는 그렇지 않으면 획득될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 그러한 디바이스는 본 명세서에 기재된 방법들을 수행하기 위한 수단의 전송을 용이하기 위해 서버에 커플링될 수 있다. 반복하여, 본 명세서에 기재된 다양한 방법들은 저장 수단 (예를 들어, RAM, ROM, 물리 저장 매체, 예컨대 컴팩트 디스크 (CD) 또는 플로피 디스크 등) 을 통해 제공될 수 있어서, 사용자 단말기 및/또는 기지국은 디바이스에 저장 수단을 커플링하거나 제공할 시 다양한 방법들을 획득할 수 있다. 게다가, 디바이스에 본 명세서에 기재된 다양한 방법들 및 기법들을 제공하기 위한 임의의 다른 기법이 활용될 수 있다.
청구항들은 위에 예시된 정밀한 구성 및 컴포넌트들에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 다양한 수정들, 변경들 및 변형들이 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않으면서 위에 기재된 방법들 및 장치의 배열, 동작 및 상세들에서 이루어질 수도 있다.
상술한 것은 본 개시물의 양태들로 지향되지만, 개시물의 다른 그리고 추가 양태들이 그 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 창안될 수도 있고, 그 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.
Claims (30)
- 이미지를 캡처하기 위한 IR 센서 장치 (500) 로서,
광을 전류로 변환하도록 구성된 센서 화소들의 어레이를 포함하고,
상기 센서 화소들의 어레이의 각각의 센서 화소는,
상기 광을 전류로 변환하도록 구성된 광검출기 영역 (504);
렌즈 (502) 로서, 상기 렌즈에 입사하는 광 (506) 을, 상기 광검출기 영역으로 포커싱하도록 구성되고, 입사광이 상기 렌즈를 통해 그리고 상기 광검출기 영역으로 전파하도록 상기 광검출기 영역에 인접하여 위치되는, 상기 렌즈; 및
기판 (521) 으로서, 상기 광검출기 영역이 상기 기판과 상기 렌즈 사이에 있도록 배치되고, 상기 기판에 형성된 하나 이상의 트랜지스터들 (510) 을 갖는, 상기 기판을 포함하고,
상기 센서 화소들의 어레이의 각각의 센서 화소는,
하나 이상의 반사 구조들 (518) 로서, 상기 광검출기 영역의 일부가 상기 하나 이상의 반사 구조들과 상기 렌즈 사이에 있도록 상기 광검출기 영역 내에 위치되며, 상기 광검출기 영역의 적어도 상기 일부를 통과한 상기 광을 상기 광검출기 영역 내에서 반사하도록 구성된, 상기 하나 이상의 반사 구조들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지를 캡처하기 위한 IR 센서 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 반사 구조들 (518) 은 반사 구조들의 어레이를 포함하는, 이미지를 캡처하기 위한 IR 센서 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 반사 구조들의 어레이는 상기 광을 반사하는 복수의 표면들을 갖는 그레이팅 (grating) 을 포함하는, 이미지를 캡처하기 위한 IR 센서 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 반사 구조들의 어레이는 상기 광검출기 영역에 걸쳐 연장하는 길이를 각각 갖는 복수의 구조들을 포함하고, 상기 반사 구조들의 어레이는 인접 반사 구조들 사이에 배치된 갭들을 더 포함하는, 이미지를 캡처하기 위한 IR 센서 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 반사 구조들의 어레이는 양-주기적 2 차원 어레이로 배열된 구조들을 포함하는, 이미지를 캡처하기 위한 IR 센서 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 반사 구조들의 어레이는 주기적 2 차원 어레이로 배열된 구조들을 포함하는, 이미지를 캡처하기 위한 IR 센서 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 반사 구조들의 어레이는 상기 기판에 인접한 상기 광검출기 영역의 에지를 따라 위치되는, 이미지를 캡처하기 위한 IR 센서 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 센서 화소들의 어레이의 각각의 센서 화소는 상기 렌즈와 상기 광검출기 영역 사이에 배치된 반사방지층을 더 포함하는, 이미지를 캡처하기 위한 IR 센서 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 센서 화소들의 어레이의 각각의 센서 화소는 상기 기판 내에 배치되고 상기 광검출기 영역을 통해 전파하는 상기 광을 상기 광검출기 영역으로 다시 반사하도록 정렬된 표면을 갖는 리플렉터를 더 포함하는, 이미지를 캡처하기 위한 IR 센서 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 광검출기 영역의 적어도 상기 일부를 통해 전파하는 상기 광을 굴절 필름 (524) 을 경유하여 상기 광검출기 영역을 통해 다시 굴절시키도록 구성된 굴절층을 더 포함하고, 상기 굴절 필름 (524) 은 상기 기판보다 더 높은 굴절률을 갖고, 상기 굴절 필름 (524) 은 상기 기판과 상기 하나 이상의 반사 구조들 사이에 및 상기 반사 구조들의 상부에 위치되는, 이미지를 캡처하기 위한 IR 센서 장치. - 센서 화소들의 어레이를 갖는 IR 센서로 이미지를 캡처하기 위한 방법으로서,
상기 센서 화소들의 어레이의 화소의 광검출기 영역 상으로, 렌즈를 통해, 광을 포커싱하는 단계 (804);
상기 광검출기 영역을 통해 상기 광을 전류로 변환하는 단계 (806); 및
상기 광검출기 영역의 적어도 일부를 통해 전파하는 상기 광을 상기 화소의 상기 광검출기 영역 내에 위치된 하나 이상의 반사 구조들을 경유하여 상기 광검출기 영역으로 반사하는 단계를 포함하고,
상기 광을 상기 광검출기 영역으로 반사하는 단계는, 상기 광검출기 영역 내에서 상기 광이 이동하는 거리를 증가시키는 (808), 센서 화소들의 어레이를 갖는 IR 센서로 이미지를 캡처하기 위한 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 하나 이상의 반사 구조들은 상기 광검출기 영역 내에 배치된 반사 구조들의 어레이를 포함하는, 센서 화소들의 어레이를 갖는 IR 센서로 이미지를 캡처하기 위한 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 반사 구조들의 어레이는 상기 광을 반사하는 복수의 표면들을 갖는 그레이팅을 포함하는, 센서 화소들의 어레이를 갖는 IR 센서로 이미지를 캡처하기 위한 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 렌즈와 상기 광검출기 영역 사이에 배치된 반사방지층 (503) 을 통해 상기 광검출기 영역으로부터 상기 렌즈로의 광을 방지하는 단계를 더 포함하는, 센서 화소들의 어레이를 갖는 IR 센서로 이미지를 캡처하기 위한 방법. - 이미지를 캡처하는 IR 센서 장치 (500) 의 센서 화소를 제조하기 위한 방법으로서,
상기 IR 센서 장치는 상기 센서 화소들의 어레이를 포함하고, 상기 방법은,
광을 전류로 변환하도록 구성된 광검출기 영역 (504) 을 형성하는 단계;
상기 광검출기 영역으로 렌즈 (502) 에 입사하는 상기 광을 포커싱하도록 구성된 상기 렌즈를 형성하는 단계로서, 상기 렌즈는 입사광이 상기 렌즈를 통해 그리고 상기 광검출기 영역으로 전파하도록 상기 광검출기 영역에 인접하여 위치되는, 상기 렌즈를 형성하는 단계; 및
상기 광검출기 영역이 기판 (521) 과 상기 렌즈 사이에 있도록 배치된 상기 기판을 형성하는 단계로서, 상기 기판은 상기 기판에 형성된 하나 이상의 트랜지스터들 (510) 을 갖는, 상기 기판을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 방법은 상기 광검출기 영역의 적어도 일부가 하나 이상의 반사 구조들(518) 과 상기 렌즈 사이에 있도록 상기 광검출기 영역 내에 위치된 상기 하나 이상의 반사 구조들을 형성하는 단계로서, 상기 하나 이상의 반사 구조들은 상기 광검출기 영역 내에서 상기 광검출기 영역의 적어도 상기 일부를 통과한 상기 광을 반사하도록 구성되는, 상기 하나 이상의 반사 구조들을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지를 캡처하는 IR 센서의 센서 화소를 제조하기 위한 방법. - 삭제
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| WO2020150938A1 (zh) * | 2019-01-23 | 2020-07-30 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 光电传感器及其制备方法 |
| US11268849B2 (en) * | 2019-04-22 | 2022-03-08 | Applied Materials Israel Ltd. | Sensing unit having photon to electron converter and a method |
| CN110211981B (zh) * | 2019-06-12 | 2021-11-30 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| US11276716B2 (en) | 2019-12-17 | 2022-03-15 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Image sensor with improved near-infrared (NIR) radiation phase-detection autofocus (PDAF) performance |
| FR3114189A1 (fr) * | 2020-09-11 | 2022-03-18 | Stmicroelectronics (Crolles 2) Sas | Dispositif électronique comprenant une région semiconductrice photosensible et procédé de fabrication correspondant |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060068586A1 (en) | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Bedabrata Pain | Method for implementation of back-illuminated CMOS or CCD imagers |
| JP2008153361A (ja) | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Hitachi Ltd | 固体撮像素子、光検出器及びこれを用いた認証装置 |
| US20120313205A1 (en) | 2011-06-10 | 2012-12-13 | Homayoon Haddad | Photosensitive Imagers Having Defined Textures for Light Trapping and Associated Methods |
| JP2013030626A (ja) | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Sony Corp | 固体撮像素子および撮像システム |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5364989B2 (ja) | 2007-10-02 | 2013-12-11 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびカメラ |
| US7982177B2 (en) | 2008-01-31 | 2011-07-19 | Omnivision Technologies, Inc. | Frontside illuminated image sensor comprising a complex-shaped reflector |
| JP5121764B2 (ja) * | 2009-03-24 | 2013-01-16 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| WO2010118418A2 (en) * | 2009-04-10 | 2010-10-14 | Lightwave Power, Inc. | Planar plasmonic device for light reflection, diffusion and guiding |
| US8389921B2 (en) | 2010-04-30 | 2013-03-05 | Omnivision Technologies, Inc. | Image sensor having array of pixels and metal reflectors with widths scaled based on distance from center of the array |
| JP2012064824A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Toshiba Corp | 固体撮像素子、その製造方法、カメラ |
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| JP2013098503A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-20 | Toshiba Corp | 固体撮像素子 |
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| US9105546B2 (en) * | 2012-09-19 | 2015-08-11 | Semiconductor Components Industries, Llc | Imaging systems with backside illuminated near infrared imaging pixels |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060068586A1 (en) | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Bedabrata Pain | Method for implementation of back-illuminated CMOS or CCD imagers |
| JP2008153361A (ja) | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Hitachi Ltd | 固体撮像素子、光検出器及びこれを用いた認証装置 |
| US20120313205A1 (en) | 2011-06-10 | 2012-12-13 | Homayoon Haddad | Photosensitive Imagers Having Defined Textures for Light Trapping and Associated Methods |
| JP2013030626A (ja) | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Sony Corp | 固体撮像素子および撮像システム |
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