KR102487393B1 - 라이트 필드 모드와 컨벤셔널 모드를 갖는 이미지 센서 - Google Patents
라이트 필드 모드와 컨벤셔널 모드를 갖는 이미지 센서 Download PDFInfo
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Abstract
기판 상에 배치된 제1 렌즈들 및 지지 플레이트, 상기 지지 플레이트 상에 배치된 하부 전극 포스트들 및 상부 전극 포스트들, 상기 하부 전극 포스트들에 의해 지지되고 및 상기 제1 렌즈들 위에 수평으로 배치된 하부 전극 플레이트, 및 상기 상부 전극 포스트들에 의해 지지되고 및 상기 하부 전극 플레이트 위에 수평으로 배치된 상부 전극 플레이트를 포함하는 이미지 센서가 설명된다. 상기 상부 전극 플레이트는 상기 상부 전극 포스트들에 의해 상하로 유동할 수 있다.
Description
본 발명의 기술적 사상은 라이트 필드 모드 및 컨벤셔널 모드를 모두 갖는 이미지 센서에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지 센서 또는 디지털 카메라는 높은 해상력을 구현하는 것이 주된 연구 과제였으나, 최근 들어 라이트 필드 모드 촬영이 가능한 이미지 센서 또는 라이트 필드 카메라가 주목 받고 있다. 라이트 필드 모드는 먼저 빛이 들어오는 영역 전체를 촬영한 후, 나중에 초점을 맞추어 이미지를 얻을 수 있는 기능으로서, 이미지 센서 또는 디지털 카메라에서 다양한 기능을 구현하기 위하여 채용되는 기술이다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 라이트 필드 모드와 컨벤셔널 모드를 모두 갖는 이미지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 라이트 필드 모드와 컨벤셔널 모드를 모두 갖는 이미지 센서를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 기판 상에 배치된 제1 렌즈들 및 지지 플레이트, 상기 지지 플레이트 상에 배치된 하부 전극 포스트들 및 상부 전극 포스트들, 상기 하부 전극 포스트들에 의해 지지되고 및 상기 제1 렌즈들 위에 수평으로 배치된 하부 전극 플레이트, 및 상기 상부 전극 포스트들에 의해 지지되고 및 상기 하부 전극 플레이트 위에 수평으로 배치된 상부 전극 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 상부 전극 플레이트는 상기 상부 전극 포스트들에 의해 상하로 유동할 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 상부 전극 플레이트 상에 배치된 제2 렌즈들을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈들의 직경들은 상기 제1 렌즈들의 직경들보다 충분히 클 수 있다.
상기 기판은 픽셀 영역 및 상기 픽셀 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함할 수 있다. 상기 마이크로렌즈들은 상기 픽셀 영역 내에 배치될 수 있다. 상기 상부 전극 포스트들은 상기 주변 영역 내에 배치될 수 있다.
상기 하부 전극 포스트들은 상기 픽셀 영역 내에 배치된 내부 하부 전극 포스트들, 및 상기 주변 영역 내에 배치된 외부 하부 전극 포스트들을 포함할 수 있다.
상기 제1 렌즈들과 상기 하부 전극 플레이트 사이, 및 상기 하부 전극 플레이트와 상기 상부 전극 플레이트 사이에 에어 갭이 존재할 수 있다.
상기 상부 전극 포스트들은 MEMS 스프링을 포함할 수 있다.
상기 상부 전극 포스트들은 고정된 서포팅 포스트 및 서포팅 아암을 포함할 수 있다.
상기 서포팅 아암은 유연성 및 복원성을 가질 수 있다.
상기 서포팅 아암은 바이메탈을 포함할 수 있다.
상기 서포팅 아암은 바이모프 압전 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 픽셀 영역 및 상기 픽셀 영역을 둘러싸는 주변 영역을 가진 기판, 상기 픽셀 영역에 해당하는 상기 기판 상에 배치된 컬러 필터들 및 마이크로 렌즈들, 상기 주변 영역에 해당하는 상기 기판 상에 배치된 지지 플레이트, 상기 지지 플레이트 상에 배치된 하부 전극 포스트들 및 상부 전극 포스트들, 상기 하부 전극 포스트들 상에 수평으로 배치된 하부 전극 플레이트, 상기 상부 전극 포스트들 상에 수평으로 배치된 상부 전극 플레이트, 및 상기 상부 전극 플레이트 상에 배치된 라이트 필드 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 하부 전극 플레이트와 상기 상부 전극 플레이트의 간격을 변화시키도록 상기 상부 전극 플레이트는 유동할 수 있다.
상기 지지 플레이트는 상기 픽셀 영역 내에도 배치될 수 있다. 상기 지지 플레이트는 상기 주변 영역 내에서 프레임 모양을 갖고, 및 상기 픽셀 영역 내에서 메시 모양을 가질 수 있다.
상기 지지 플레이트는 슬릿들을 가질 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 하부 전극 플레이트 및 상기 상부 전극 플레이트는 투명한 전도체를 포함할 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 마이크로렌즈들 상의 투명한 제1 보호층 및 상기 라이트 필드 렌즈들 상의 투명한 제2 보호층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 픽셀 영역 및 상기 픽셀 영역을 둘러싸는 주변 영역을 가진 기판, 상기 기판의 상기 픽셀 영역 내에 배치된 제1 렌즈들, 상기 기판의 상기 주변 영역 내에 프레임 모양을 갖고 및 상기 픽셀 영역 내에 메시 모양을 갖도록 배치된 지지 플레이트, 상기 주변 영역 및 상기 픽셀 영역 내의 상기 지지 플레이트 상에 배치된 하부 전극 포스트들, 상기 마이크로 렌즈들 및 상기 하부 전극 포스트들 상에 수평으로 배치된 하부 전극 플레이트, 상기 주변 영역 내의 상기 지지 플레이트 상에 배치된 상부 전극 포스트들, 상기 하부 전극 플레이트 및 상기 상부 전극 포스트들 상에 수평으로 배치된 상부 전극 플레이트, 및 상기 상부 전극 플레이트 상에 배치된 제2 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈와 상기 하부 전극 플레이트 사이 및 상기 하부 전극 플레이트와 상기 상부 전극 플레이트 사이에 에어 갭이 존재할 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 픽셀 영역 내에서 네 개의 상기 제2 렌즈들의 경계부에 해당하는 위치들에 선택적으로 배치된 홀들을 더 포함할 수 있다.
상기 하부 전극 포스트들은 상기 픽셀 영역 내에서 네 개의 상기 라이트 필드 렌즈들의 경계부에 해당하는 위치에 선택적으로 형성된 내부 하부 전극 포스트들을 포함할 수 있다.
상기 홀들과 상기 내부 하부 전극 포스트들은 교번(alternating)하도록 배치될 수 있다.
상기 지지 플레이트, 상기 하부 전극 포스트들, 상기 하부 전극 플레이트, 상기 상부 전극 포스트들, 및 상기 상부 전극 플레이트는 전도체를 포함할 수 있다.
기타, 다양한 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예들에 의한 이미지 센서들은 라이트 필드 모드와 컨벤셔널 모드를 모두 가지므로 두 가지 촬영 기법에 의한 이미지 센싱 방법들이 하나의 이미지 센서로 구현될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예들에 의한 이미지 센서들은 전자적 및 기계적인 컨트롤에 의하여 라이트 필드 모드와 컨벤셔널 모드를 선택할 수 있으므로 간단하게 두 가지 촬영 기법에 의한 이미지 센싱 방법들이 구현될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예들에 의한 이미지 센서들은 마이크로렌즈들과 라이트 필드 렌즈들 사이에 에어 갭이 존재하므로 광 손실이 최소화될 수 있다.
기타 언급되지 않은 본 발명의 기술적 사상에 의한 효과들은 본문 내에서 언급될 것이다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 개념적으로 보이는 레이아웃이고, 및 도 3a 및 4a는 상기 이미지 센서를 도 2의 I-I' 방향으로 절단한 개념적인 종단면도들이고, 및 도 3b 및 3c, 및 4b 및 4c는 상기 이미지 센서의 픽셀 영역을 II-II' 및 III-III' 방향으로 절단한 개념적인 종단면도들이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 각각 도 2의 I-I' 방향으로 절단한 개념적인 종단면도들이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 개념적으로 보이는 레이아웃이고, 및 도 7a 내지 8b는 상기 이미지 센서를 각각 도 6의 IV-IV' 방향으로 절단한 개념적인 종단면도들이다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 도 6의 IV-IV' 방향을 따라 절단한 종단면도들이다.
도 10a 내지 10c 내지 도 19a 내지 19c는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 형성하는 방법을 설명하기 위하여 도 6의 IV-IV', 및 도 2의 II-II' 및 III-III' 방향을 따라 절단한 종단면도들이다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 픽셀 어레이를 가진 이미지 센서들 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치를 개략적으로 도시한 다이아그램이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 개념적으로 보이는 레이아웃이고, 및 도 3a 및 4a는 상기 이미지 센서를 도 2의 I-I' 방향으로 절단한 개념적인 종단면도들이고, 및 도 3b 및 3c, 및 4b 및 4c는 상기 이미지 센서의 픽셀 영역을 II-II' 및 III-III' 방향으로 절단한 개념적인 종단면도들이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 각각 도 2의 I-I' 방향으로 절단한 개념적인 종단면도들이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 개념적으로 보이는 레이아웃이고, 및 도 7a 내지 8b는 상기 이미지 센서를 각각 도 6의 IV-IV' 방향으로 절단한 개념적인 종단면도들이다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 도 6의 IV-IV' 방향을 따라 절단한 종단면도들이다.
도 10a 내지 10c 내지 도 19a 내지 19c는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 형성하는 방법을 설명하기 위하여 도 6의 IV-IV', 및 도 2의 II-II' 및 III-III' 방향을 따라 절단한 종단면도들이다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 픽셀 어레이를 가진 이미지 센서들 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치를 개략적으로 도시한 다이아그램이다.
본 발명의 기술적 사상의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 다양한 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 명세서에 설명된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 다양한 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명의 기술적 사상을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 '접속된(connected to)' 또는 '커플링된(coupled to)' 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 '직접 접속된(directly connected to)' 또는 '직접 커플링된(directly coupled to)'으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)', '위(above)', '상부(upper)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below)' 또는 '아래(beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓여질 수 있다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 본 발명의 기술적 사상의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예 의한 이미지 센서는 복수의 픽셀 그룹(10)들이 매트릭스 구조로 배열된 픽셀 어레이(pixel array, 100), 상관 이중 샘플러(correlated double sampler, CDS, 200), 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter, ADC, 300), 버퍼(Buffer, 400), 로우 드라이버(row driver, 500), 타이밍 제너레이터(timing generator, 600), 제어 레지스터(control register, 700), 및 램프 신호 제너레이터(ramp signal generator, 800)를 포함할 수 있다.
픽셀 어레이(100)는 매트릭스 구조로 배열된 다수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 다수의 픽셀들은 각각 광학적 이미지 정보를 전기적 이미지 신호로 변환하여 컬럼 라인들(column lines)을 통하여 상관 이중 샘플러(200)로 전송할 수 있다. 다수의 픽셀 그룹들은 로우 라인들(row lines) 중 하나 및 컬럼 라인들(column lines) 중 하나와 각각 연결될 수 있다.
상관 이중 샘플러(200)는 픽셀 어레이(100)로부터 수신된 전기적 이미지 신호들을 유지(hold) 및 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 상관 이중 샘플러(200)는 타이밍 제너레이터(600)로부터 제공된 클럭 신호에 따라 기준 전압 레벨과 수신된 전기적 이미지 신호들의 전압 레벨을 샘플링하여 그 차이에 해당하는 값을 아날로그-디지털 컨버터(300)로 전송할 수 있다.
아날로그-디지털 컨버터(300)는 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 버퍼(400)로 전송할 수 있다.
버퍼(400)는 수신된 디지털 신호를 래치(latch)하고 및 순차적으로 영상 신호 처리부 (미도시)로 출력할 수 있다. 버퍼(400)는 디지털 신호를 래치하기 위한 메모리 및 디지털 신호를 증폭하기 위한 감지 증폭기를 포함할 수 있다.
로우 드라이버(500)는 타이밍 제너레이터(600)의 신호에 따라 픽셀 어레이(100)의 다수의 픽셀들을 구동할 수 있다. 예를 들어, 로우 드라이버(500)는 다수의 로우 라인들(row lines) 중 하나의 로우 라인(row line)을 선택, 구동하기 위한 구동 신호들을 생성할 수 있다.
타이밍 제너레이터(600)는 상관 이중 샘플러(200), 아날로그-디지털 컨버터(300), 로우 드라이버(500), 및 램프 신호 제너레이터(800)를 제어하기 위한 타이밍 신호를 생성할 수 있다.
컨트롤 레지스터(700)는 버퍼(400), 타이밍 제너레이터(600), 및 램프 신호 제너레이터(800)를 컨트롤하기 위한 컨트롤 신호(들)을 생성할 수 있다.
램프 신호 제너레이터(800)는 타이밍 제너레이터(600)의 컨트롤에 따라 버퍼(400)로부터 출력되는 이미지 신호를 제어하기 위한 램프 신호를 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 개념적으로 보이는 레이아웃이고, 및 도 3a 및 4a는 상기 이미지 센서를 도 2의 I-I' 방향으로 절단한 개념적인 종단면도들이고, 및 도 3b 및 3c, 및 4b 및 4c는 상기 이미지 센서의 픽셀 영역을 II-II' 및 III-III' 방향으로 절단한 개념적인 종단면도들이다.
도 2, 3a 내지 3c, 및 4a 내지 4c를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 기판(10) 상의 중간 층(14), 컬러 필터(14), 마이크로렌즈(18), 지지 플레이트(20), 하부 전극 포스트(30), 하부 전극 플레이트(40), 상부 전극 포스트(51), 상부 전극 플레이트(60), 및 라이트 필드 렌즈(70)를 포함할 수 있다. 지지 플레이트(20) 및 상부 전극 플레이트(51)는 전원 소스(V)와 전기적으로 연결될 수 있다. 에어 갭(AG)이 마이크로렌즈(18)와 하부 전극 플레이트(40) 사이에 존재할 수 있다. 하부 전극 플레이트(40)와 상부 전극 플레이트(60) 사이에도 에어 갭(AG)이 존재할 수 있다. 픽셀 영역 내의 네 개의 라이트 필드 렌즈(70)들의 경계부에는 홀(H)이 형성될 수 있다. 상세하게, 컬러 필터(14) 및 마이크로렌즈(18)는 네 개의 라이트 필드 렌즈(70)들의 경계부에 해당하는 위치에는 형성되지 않을 수 있다.
기판(10)은 실리콘 웨이퍼, SOI (silicon on insulator) 웨이퍼, 또는 에피택셜 성장층 중 하나를 포함할 수 있다. 기판(10)은 마이크로렌즈(18) 하부에 형성된 포토다이오드(12)를 포함할 수 있다.
중간 층(14)은 다수의 절연층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 산화물 층, 실리콘 질화물 층, 및/또는 폴리이미드 층을 포함할 수 있다.
컬러 필터(14)는 각각 그린, 레드, 블루 빛들 중 하나를 선택적으로 통과시킬 수 있다. 본 발명의 기술적 사상의 응용 실시예에서, 컬러 필터(14)는 각각 그린, 레드, 블루 빛들 중 둘을 선택적으로 통과시킬 수도 있다.
마이크로렌즈(18)는 컬러 필터(14) 상에 배치(dispose)될 수 있다. 마이크로렌즈(18)는 투명한 유기물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 기판(10)은 포토다이오드(12), 컬러 필터들(16), 및 마이크로렌즈들(18)이 형성된 픽셀 영역 및 상부 전극 포스트들(51)이 형성된 주변 영역을 포함할 수 있다. 주변 영역은 픽셀 영역을 둘러쌀 수 있다.
지지 플레이트(20)는 중간 층(14) 상에 직접적으로 형성될 수 있다. 본 발명의 기술적 사상의 다른 실시예에서, 지지 플레이트(20)는 중간 층(14) 내에 매립될 수도 있다. 지지 플레이트(20)는 하부 전극 포스트(30) 및 상부 전극 포스트(51)를 지지할 수 있다. 지지 플레이트(20)는 전원 소스(V)로부터 하부 전극 플레이트(40) 및 상부 전극 플레이트(60)에 전압 및/또는 전류를 전달할 수 있다. 예를 들어, 지지 플레이트(20)는 금속을 포함할 수 있다. 지지 플레이트(20)는 열 팽창 등의 영향으로부터 유연하게 대응할 수 있도록 다수 개의 슬릿들(SL)을 가질 수 있다. 즉, 지지 플레이트(20)는 주변 영역 내에서 프레임(frame) 모양을 가질 수 있고, 및 픽셀 영역 내에서 메시(mesh) 모양을 가질 수 있다.
하부 전극 포스트(30)는 하부 전극 플레이트(40)를 물리적 및 기계적으로 지지할 수 있도록 위가 넓고 아래가 좁은 기둥(pillar or post) 모양을 가질 수 있다. 하부 전극 포스트(30)는 금속 같은 전도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 전극 포스트(30)는 지지 플레이트(20)와 하부 전극 플레이트(40)를 전기적으로 연결할 수 있다. 하부 전극 포스트(30)는 외부(outer) 하부 전극 포스트(31) 및 내부(inner) 하부 전극 포스트(32)를 포함할 수 있다. 외부 하부 전극 포스트(31)는 주변 영역, 즉 컬러 필터(14), 마이크로렌즈(18), 또는 라이트 필드 렌즈(70)가 형성된 영역의 외부 주변 내에 배치될 수 있다. 내부 하부 전극 포스트(32)는 픽셀 영역, 즉 컬러 필터(14), 마이크로렌즈(18), 또는 라이트 필드 렌즈(70)가 형성된 영역 내에 배치될 수 있다. 구체적으로, 네 개의 라이트 필드 렌즈들(70)의 경계부에 해당하는 영역들 (즉, 홀(H)) 내에 선택적으로 배치될 수 있다. 도면에는 내부 하부 전극 포스트(32)들이, 예를 들어 홀(H)들 내에, 수직 방향 및 수평 방향으로 교번(alternating)하도록 격주기로(every other point) 배치된 것으로 예시되었다.
하부 전극 플레이트(40)는 마이크로렌즈(16)들 위에(above) 수평으로 배치되도록 하부 전극 포스트(30)에 의해 지지될 수 있다. 될 수 있다. 하부 전극 플레이트(40)는 ITO (indium-tin oxide), IZO (indium-zinc oxide), ZnO (zinc oxide), 또는 기타 투명한 전도성 물질들 중 하나를 포함할 수 있다. 하부 전극 플레이트(40)는 상하 이동하지 않고 고정될 수 있다.
상부 전극 포스트(51)는 주변 영역 내에만 배치될 수 있다. 상부 전극 포스트(51)는 상부 전극 플레이트(60)를 물리적 및 기계적으로 지지할 수 있다. 상부 전극 포스트(51)는 스프링, 예를 들어, 인장 스프링(tension spring) 같은 MEMS(micro-electro-mechanical system) 스프링을 포함할 수 있다. 상부 전극 포스트(51)는 금속을 포함할 수도 있다. 따라서, 상부 전극 포스트(51)는 지지 플레이트(20)와 상부 전극 플레이트(60)를 전기적으로 연결할 수도 있다.
상부 전극 플레이트(60)는 하부 전극 플레이트(40) 위에(above) 수평으로 배치되도록 상부 전극 포스트(51)에 의해 지지될 수 있다. 상부 전극 플레이트(60)는 하부 전극 플레이트(40)처럼 ITO, IZO, ZnO, 또는 기타 투명한 전도성 물질들 중 하나를 포함할 수 있다. 상부 전극 플레이트(60)는 상하로 유동할 수 있다. (be configured to move upwardly and downwardly) 예를 들어, 하부 전극 플레이트(40)와 상부 전극 플레이트(60)의 거리 또는 간격은 상부 전극 플레이트(60)의 유동에 따라 변할 수 있다.
라이트 필드 렌즈(70)들은 상부 전극 플레이트(60) 상에 마이크로렌즈(16)들 중 일부와 수직으로 정렬되도록 각각 배치(dispose)될 수 있다. 라이트 필드 렌즈(70)들의 직경들은 마이크로렌즈(16)들의 직경들보다 적어도 8배 이상 충분히 클 수 있고, 및 투명한 유기물을 포함할 수 있다.
전원 소스(V)는 직류 전압 및/또는 직류 전류를 지지 플레이트(20), 하부 전극 포스트(30), 하부 전극 플레이트(40), 상부 전극 포스트(51), 및/또는 상부 전극 플레이트(60)로 공급할 수 있다.
하부 렌즈 보호층(25) 및 상부 렌즈 보호층(75)은 외부의 물리적 및 화학적 공격으로부터 마이크로렌즈(18) 및 라이트 필드 렌즈(70)를 각각 보호할 수 있도록 투명한 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 렌즈 보호층(25) 및 상부 렌즈 보호층(75)은 폴리이미드, 투명한 유기물, 또는 투명한 무기물을 포함할 수 있다. 본 발명의 기술적 사상의 다른 실시예에서, 하부 렌즈 보호층(25) 및/또는 상부 렌즈 보호층(75)는 생략될 수 있다.
홀(H)은 상부 전극 플레이트(60) 및 하부 전극 플레이트(40)를 수직으로 관통할 수 있다. 홀(H)을 통하여 하부 렌즈 보호층(25)의 일부가 노출될 수 있다.
다시 도 3a 내지 3c를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 의한 이미지 센서는 컨벤셔널 모드에서 동작할 수 있다. 구체적으로, 상부 전극 플레이트(60)가 바닥 상태(bottom state)를 유지할 수 있다. 예를 들어, 하부 전극 플레이트(40) 및 상부 전극 플레이트(60)에 전압이 인가되지 않았을 때, 상부 전극 플레이트(60)는 최대로 하강한 상태를 유지할 수 있다. 즉, 하부 전극 플레이트(40)와 상부 전극 플레이트(60)는 최대한 서로 근접하게 위치할 수 있다. 도면에, 하부 전극 플레이트(40)와 상부 전극 플레이트(60) 사이에 미세한 에어 갭(AG)이 존재하는 것으로 예시되었다. 즉, 하부 전극 플레이트(40)와 상부 전극 플레이트(60)는 서로 직접적으로 접촉하지 않을 수 있다. 마이크로렌즈(16)들과 라이트 필드 렌즈(70)들의 간격이 작을수록, 라이트 필드 렌즈(70)들이 이미지 센싱에 기여하는 바가 줄어들므로 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 컨벤셔널 모드로 이미지를 센싱할 수 있다.
다시 도 4a 내지 4c를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 의한 이미지 센서는 라이트 필드 모드에서 동작할 수 있다. 구체적으로, 상부 전극 플레이트(60)가 탑 상태(top state)를 유지할 수 있다. 예를 들어, 하부 전극 플레이트(40) 및 상부 전극 플레이트(60)에 동일한 극성 및 크기의 전압이 인가되었을 때, 하부 전극 플레이트(40)와 상부 전극 플레이트(60) 사이에 척력(repulsive force)이 발생할 수 있으므로 상부 전극 플레이트(60)가 상승할 수 있다. 즉, 하부 전극 플레이트(40)와 상부 전극 플레이트(60)는 서로 이격될 수 있다. 마이크로렌즈(16)들과 라이트 필드 렌즈(70)들의 간격이 클수록, 라이트 필드 렌즈(70)들이 이미지 센싱에 기여하는 바가 커지므로 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 라이트 필드 모드로 이미지를 센싱할 수 있다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 각각 도 2의 I-I' 방향으로 절단한 개념적인 종단면도들이다.
도 5a 및 5b를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 도 3a 내지 4c에 도시된 이미지 센서와 비교하여, 액추에이터를 가진 상부 전극 포스트(52)를 포함할 수 있다. 액추에이터는 전류, 유압, 또는 기압을 이용하여 상부 전극 플레이트(60)를 상승 및/또는 하강시킬 수 있다. 예를 들어, 상부 전극 포스트(52)는 전압 액추에이터, 전류 액추에이터, 또는 압전 액추에이터를 포함할 수 있다. 도 5a는 상부 전극 플레이트(60)가 상승하지 않고 바닥 상태(bottom state)를 유지하는 컨벤셔널 모드의 이미지 센서를 보이고, 및 도 5b는 상부 전극 포스트(52)에 의하여 상부 전극 플레이트(60)가 상승하여 탑 상태(top state)를 유지하는 라이트 필드 모드의 이미지 센서를 보인다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 개념적으로 보이는 레이아웃이고, 및 도 7a 내지 8b는 상기 이미지 센서를 각각 도 6의 IV-IV' 방향으로 절단한 개념적인 종단면도들이다.
도 6, 7a, 및 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 도 2 내지 5c에 도시된 이미지 센서들과 비교하여, 고정된 서포팅 포스트(54)와 서포팅 포스트(54)와 상부 전극 플레이트(60) 사이의 서포팅 아암(55)을 가진 상부 전극 포스트(53)를 포함할 수 있다. 서포팅 포스트(54)는 고정된 기둥(pillar or post) 모양을 가질 수 있다. 상세하게, 서포팅 포스트(54)는 위가 넓고 아래가 좁은 실린더(cylinder) 모양을 가질 수 있다. 서포팅 아암(55)은 스프링 강처럼 탄성을 가진 금속을 포함할 수 있다. 서포팅 포스트(54) 및 서포팅 아암(55)은 동일한 금속을 포함하여 일체형으로 형성될 수 있다. 도 7a는 상부 전극 플레이트(60)가 상승하지 않고 바닥 상태(bottom state)를 유지하는 컨벤셔널 모드의 이미지 센서를 보이고, 및 도 7b는 상부 전극 포스트(53)에 의하여 상부 전극 플레이트(60)가 상승하여 탑 상태(top state)를 유지하는 라이트 필드 모드의 이미지 센서를 보인다. 즉, 서포팅 아암(55)은 유연하게 휘어질 수 있다. 또한, 서포팅 아암(55)은 복원력을 가질 수 있다. 컨벤셔널 모드에서 상부 전극 플레이트(60) 및 하부 전극 플레이트(40)에 전압이 인가되지 않을 수 있고, 및 라이트 필드 모드에서 상부 전극 플레이트(60) 및 하부 전극 플레이트(40)에 전압이 인가되어 상부 전극 플레이트(60)와 하부 전극 플레이트(40) 사이에 서로 척력이 작용할 수 있다. 상부 전극 플레이트(60)와 하부 전극 플레이트(40)에 인가되었던 전압이 없어지면 서포팅 아암(55)의 복원력에 의해 상부 전극 플레이트(60)는 바닥 상태를 유지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 개념적으로 보이는 레이아웃이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는, 도 6에 도시된 이미지 센서와 비교하여, 고정된 서포팅 포스트(54) 및 보다 가늘고 많아진 다수 개의 서포팅 아암(55)들을 가진 상부 전극 포스트(53)를 포함할 수 있다. 서포팅 아암(55)들이 보다 가늘고 많아짐으로써, 상부 전극 플레이트(60)의 상하 이동 변위가 더 커질 수 있다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 도 6의 IV-IV' 방향을 따라 절단한 종단면도들이다.
도 9a 및 9b를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 도 6 내지 도 8에 도시된 이미지 센서들과 비교하여 고정된 서포팅 포스트(57), 및 바이메탈 소자(bi-metal device) 또는 바이모프 압전 소자(bi-morph piezoelectric device)를 가진 서포팅 아암(58)을 가진 상부 전극 포스트(56)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 서포팅 아암(58)이 바이메탈 소자를 포함하는 경우, 상대적으로 높은 열팽창률을 갖는 하부 서포팅 아암(58a) 및 상대적으로 낮은 열팽창률을 갖는 상부 서포팅 아암(58b)을 포함할 수 있다. 따라서, 서포팅 아암(58)에 전압이 인가되면, 서포팅 아암(58)은 도 9b에 도시된 것처럼 위쪽으로 휘어질 수 있다. 이때, 하부 전극 플레이트(40)와 상부 전극 플레이트(60) 사이에 척력이 더 작용할 수도 있다. 하부 서포팅 아암(58a)은 니켈/망간/철, 니켈/망간/구리, 니켈/몰리브덴/철, 구리/아연, 니켈/철/크롬, 또는 기타 다른 금속 합금을 포함할 수 있고, 및 상부 서포팅 아암(58b)은 니켈/철 또는 기타 다른 금속 합금을 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 다른 실시예에서, 서포팅 아암(58)이 바이모프 압전 소자를 포함하는 경우, 서포팅 아암(58)에 전압이 인가되면 서포팅 아암(58)은 도 9b에 도시된 것처럼 위쪽으로 휘어질 수 있다. 서포팅 아암(58)은 티탄산 바륨(barium titanate, BaTiO3), 티탄산연 (lead titanate, PbTiO3), 티탄산지르콘산연 (lead zirconate titanate (PZT); PbTiO3-PbZrO3), 또는 기타 압전 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 기술적 사상의 다른 실시예에서, 압전 소자를 포함하는 서포팅 아암(58)은 도 9a 및 9b를 참조하여 이중 층으로 형성될 수도 있고, 또는 도 7a 및 7b를 참조하여 단일층으로 형성될 수도 있다.
도 10a 내지 10c 내지 도 19a 내지 19c는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 형성하는 방법을 설명하기 위하여 도 6의 IV-IV', 및 도 2의 II-II' 및 III-III' 방향을 따라 절단한 종단면도들이다. 예시적으로, 도 6 내지 도 7b를 참조하여 설명된 이미지 센스를 형성하는 방법이 설명된다. 도 10a 내지 19a는 외부 주변 영역이 주요하게 도시되고, 및 도 10b 및 10c 내지 19b 및 19c는 픽셀 영역이 도시된다.
도 10a 내지 10c를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 형성하는 방법은 내부에 포토다이오드(12)를 가진 기판(10) 상에 중간 층(14)을 형성하고, 중간 층(14) 상에 지지 플레이트(20), 컬러 필터(14), 및 마이크로렌즈(18)를 형성하고, 및 지지 플레이트(20), 컬러 필터(14), 마이크로렌즈(18)를 덮는 하부 렌즈 보호층(25)을 형성하고, 및 하부 렌즈 보호층(25) 상에 하부 희생층(27)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 하부 렌즈 보호층(25)은 식각 공정 등, 외부의 물리적 및 화학적 공격으로부터 마이크로렌즈(18)를 보호할 수 있다. 하부 렌즈 보호층(25)은 하부 희생층(27)과 식각 선택비를 가질 수 있도록 코팅 공정을 통하여 형성된 실리콘 산화물, SOH(spin on hardmask), 또는 유기 고분자 레진을 포함할 수 있다. 하부 희생층(27)은 증착 공정 또는 코팅 공정을 통하여 형성된 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 또는 고분자 유기물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 11a 내지 11c를 참조하면, 상기 방법은 제1 식각 마스크(M1)를 형성하고, 제1 식각 공정을 수행하여 지지 플레이트(20)의 일부를 노출하는 하부 포스트 오프닝들(O1o, O1i)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 제1 식각 마스크(M1)는 유기 고분자물을 포함하는 포토레지스트 또는 무기물을 포함하는 하드 마스크를 포함할 수 있다. 제1 식각 공정은 제1 식각 마스크(M1)를 식각 마스크로 이용하여 하부 희생층(27) 및 하부 렌즈 보호층(25)을 선택적으로 제거하는 것을 포함할 수 있다. 지지 플레이트(20)는 식각 정지층으로 이용될 수 있다. 하부 포스트 오프닝들(O1o, O1i)은 픽셀 영역의 외부에 형성된 외부 하부 포스트 오프닝(O1o) 및 픽셀 영역의 내부에 형성된 내부 하부 포스트 오프닝(O1i)을 포함할 수 있다. 이후, 제1 식각 마스크(M1)는 제거될 수 있다.
도 12a 내지 12c를 참조하면, 상기 방법은 하부 포스트 오프닝들(O1o, O1i) 내에 하부 전극 포스트들(31, 32)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 하부 전극 포스트들(31, 32)은 외부 하부 전극 포스트(31) 및 내부 하부 전극 포스트(32)를 포함할 수 있다. 하부 전극 포스트들(31, 32)은 PVD(physical vapor deposition) 공정, CVD (chemical vapor deposition) 공정, 도금(plating) 공정, 또는 필링(filling) 공정을 수행하여 하부 포스트 오프닝들(O1o, O1i) 내에 금속 같은 전도체를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 CMP(chemical mechanical polishing) 공정을 수행하여 하부 전극 포스트들(31, 32) 및 하부 희생층(27)의 상면들을 평탄화하는 것을 더 포함할 수 있다.
도 13a 내지 13c를 참조하면, 상기 방법은 하부 전극 플레이트(40)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 하부 전극 플레이트(40)는 하부 희생층(27) 및 하부 전극 포스트들(31, 32) 상에 ITO (indium-tin oxide), IZO (indium-zinc oxide), ZnO (zinc oxide), 또는 기타 투명한 전극 층을 형성하고, 투명한 전극 층 상에 제2 식각 마스크(M2)를 형성하고, 및 제2 식각 공정을 수행하여 투명한 전극 층을 패터닝하는 것을 포함할 수 있다. 제2 식각 마스크(M2)는 제1 식각 마스크(M1)와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제2 식각 공정은 제2 식각 마스크(M2)를 식각 마스크로 이용하여 투명한 전극 층을 패터닝하는 것을 포함할 수 있다. 하부 희생층(27)은 식각 정지층으로 이용될 수 있다. 이후, 제2 식각 마스크(M2)는 제거될 수 있다.
도 14a 내지 14c를 참조하면, 상기 방법은 전면적으로 중간 희생층(28)을 형성하고, 제3 식각 마스크(M3)를 형성하고, 및 제3 식각 공정을 수행하여 지지 플레이트(20)를 노출하는 상부 포스트 오프닝(O2)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 중간 희생층(28)은 하부 희생층(27)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제3 식각 마스크(M3)는 제1 식각 마스크(M1) 및 제2 식각 마스크(M2)와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제3 식각 공정은 제3 식각 마스크(M3)를 식각 마스크로 이용하여 중간 희생층(28) 및 하부 희생층(27)을 선택적으로 제거하는 것을 포함할 수 있다. 하부 희생층(27)은 식각 정지층으로 이용될 수 있다. 지지 플레이트(20)는 식각 정지층으로 이용될 수 있다. 이후, 제2 식각 마스크(M2)는 제거될 수 있다.
도 15a 내지 15c를 참조하면, 상기 방법은 중간 희생층(28) 상에 전면적으로 포스트 물질 층을 형성하고, 상부 희생층(29)을 형성하고, 상부 희생층(29) 상에 제4 식각 마스크(M4)를 형성하고, 및 제4 식각 마스크(M4)를 식각 마스크로 이용하는 제4 식각 공정을 수행하여 고정된 서포팅 포스트(54) 및 서포팅 아암(55)을 갖는 상부 전극 포스트(53)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 포토다이오드(12), 컬러 필터(14), 및 마이크로렌즈(18)가 배치된 픽셀 영역에는 중간 희생층(28)이 노출될 수 있다. 포스트 물질 층, 서포팅 포스트(54), 및 서포팅 아암(55)은 탄성을 가진 금속을 포함할 수 있다. 상부 희생층(29)은 하부 희생층(27) 및/또는 중간 희생층(28)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제4 식각 마스크(M4)는 상부 전극 포스트(53)와 수직으로 정렬될 수 있고, 및 픽셀 영역을 노출시킬 수 있다. 따라서, 픽셀 영역에는 중간 희생층(28)이 노출될 수 있다. 이후, 제4 식각 마스크(M4)는 제거될 수 있다.
도 16a 내지 16c를 참조하면, 상기 방법은 전면적으로 투명한 전극 물질층(60, 60a)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 투명한 전극 물질층(60, 60a)은 픽셀 영역 상의 상부 전극 플레이트(60), 및 서포팅 포스트(53) 및 서포팅 아암(56) 상의 잉여 물질층(60a)을 포함할 수 있다.
도 17a 및 17b를 참조하면, 상기 방법은 상부 희생층(29)을 제거하고, 상부 희생층(29) 상의 잉여 물질층(60a)을 제거하고, 픽셀 영역의 상부 전극 플레이트(60) 상에 라이트 필드 렌즈(70)를 형성하고, 및 라이트 필드 렌즈(70)를 덮는 상부 렌즈 보호층(75)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 라이트 필드 렌즈(70)는 유기 고분자 레진을 포함할 수 있다. 상부 렌즈 보호층(75)은 폴리이미드, 투명한 유기물, 또는 투명한 무기물을 포함할 수 있다.
도 18a 내지 18c를 참조하면, 상기 방법은 제5 식각 마스크(M5)를 형성하고, 제5 식각 마스크를 이용하는 제5 식각 공정을 수행하여 상부 전극 플레이트(60), 중간 희생층(28), 및 하부 전극 플레이트(40)를 관통하여 하부 희생층(27)의 일부를 노출하는 식각 홀(He)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 식각 홀(He)의 바닥은 하부 희생층(27) 내에 위치할 수 있다. 이후, 제5 식각 마스크(M5)는 제거될 수 있다.
도 19a 내지 19c를 참조하면, 식각 홀(He)을 통하여 중간 희생층(28) 및 하부 희생층(27)을 제거하여 에어 갭(AG)을 가진 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명의 기술적 사상의 다른 실시예에러, 하부 렌즈 보호층(25) 및/또는 상부 렌즈 보호층(75)을 제거하는 공정이 더 수행될 수도 있다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 픽셀 어레이(100)를 가진 이미지 센서들 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치를 개략적으로 도시한 다이아그램이다.
도 20을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 픽셀 어레이(100)를 가진 이미지 센서들 중 적어도 하나를 구비한 전자 장치는 정지 영상 또는 동영상을 촬영할 수 있는 카메라를 포함할 수 있다. 전자 장치는 광학 시스템(910, 또는, 광학 렌즈), 셔터 유닛(911), 이미지 센서(900) 및 셔터 유닛(911)을 제어/구동하는 구동부(913) 및 신호 처리부(912)를 포함할 수 있다.
광학 시스템(910)은 피사체로부터의 이미지 광(입사광)을 이미지 센서(900)의 픽셀 어레이(도 1의 도면부호 '100' 참조)로 안내한다. 광학 시스템(910)은 복수의 광학 렌즈로 구성될 수 있다. 셔터 유닛(911)은 이미지 센서(900)에 대한 광 조사 기간 및 차폐 기간을 제어한다. 구동부(913)는 이미지 센서(900)의 전송 동작과 셔터 유닛(911)의 셔터 동작을 제어한다. 신호 처리부(912)는 이미지 센서(900)로부터 출력된 신호에 관해 다양한 종류의 신호 처리를 수행한다. 신호 처리 후의 이미지 신호(Dout)는 메모리 등의 저장 매체에 저장되거나, 모니터 등에 출력된다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 기판 12: 포토다이오드
14: 중간 층 16: 컬러 필터
18: 마이크로렌즈 20: 지지 플레이트
25: 하부 렌즈 보호층 27: 하부 희생층
28: 중간 희생층 29: 상부 희생층
30: 하부 전극 포스트 31: 외부 하부 전극 포스트
32: 내부 하부 전극 포스트 40: 하부 전극 플레이트
51-54: 상부 전극 포스트 56-58: 서포팅 아암
O1o, O1i: 하부 포스트 오프닝 O2: 상부 포스트 오프닝
60: 상부 전극 플레이트 70: 라이트 필드 렌즈
75: 상부 렌즈 보호층 V: 전원 소스
AG: 에어 갭 SL: 슬릿
M1-M5: 제1-제5 식각 마스크
14: 중간 층 16: 컬러 필터
18: 마이크로렌즈 20: 지지 플레이트
25: 하부 렌즈 보호층 27: 하부 희생층
28: 중간 희생층 29: 상부 희생층
30: 하부 전극 포스트 31: 외부 하부 전극 포스트
32: 내부 하부 전극 포스트 40: 하부 전극 플레이트
51-54: 상부 전극 포스트 56-58: 서포팅 아암
O1o, O1i: 하부 포스트 오프닝 O2: 상부 포스트 오프닝
60: 상부 전극 플레이트 70: 라이트 필드 렌즈
75: 상부 렌즈 보호층 V: 전원 소스
AG: 에어 갭 SL: 슬릿
M1-M5: 제1-제5 식각 마스크
Claims (20)
- 기판 상에 배치된 제1 렌즈들 및 지지 플레이트;
상기 지지 플레이트 상에 배치된 하부 전극 포스트들 및 상부 전극 포스트들;
상기 하부 전극 포스트들에 의해 지지되고 및 상기 제1 렌즈들 위에 수평으로 배치된 하부 전극 플레이트; 및
상기 상부 전극 포스트들에 의해 지지되고 및 상기 하부 전극 플레이트 위에 수평으로 배치된 상부 전극 플레이트를 포함하고,
상기 상부 전극 플레이트는 상기 상부 전극 포스트들에 의해 상하로 유동할 수 있고,
상기 기판은 픽셀 영역 및 상기 픽셀 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하고,
상기 제1 렌즈들은 상기 픽셀 영역 내에 배치되고, 및
상기 상부 전극 포스트들은 상기 주변 영역 내에 배치되는 이미지 센서.
- ◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 상부 전극 플레이트 상에 배치된 제2 렌즈들을 더 포함하고,
상기 제2 렌즈들의 직경들은 상기 제1 렌즈들의 직경들보다 큰 이미지 센서.
- 삭제
- ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 하부 전극 포스트들은:
상기 픽셀 영역 내에 배치된 내부 하부 전극 포스트들; 및
상기 주변 영역 내에 배치된 외부 하부 전극 포스트들을 포함하는 이미지 센서.
- ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈들과 상기 하부 전극 플레이트 사이, 및 상기 하부 전극 플레이트와 상기 상부 전극 플레이트 사이에 에어 갭이 존재하는 이미지 센서.
- ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 상부 전극 포스트들은 MEMS 스프링을 포함하는 이미지 센서.
- 기판 상에 배치된 제1 렌즈들 및 지지 플레이트;
상기 지지 플레이트 상에 배치된 하부 전극 포스트들 및 상부 전극 포스트들;
상기 하부 전극 포스트들에 의해 지지되고 및 상기 제1 렌즈들 위에 수평으로 배치된 하부 전극 플레이트; 및
상기 상부 전극 포스트들에 의해 지지되고 및 상기 하부 전극 플레이트 위에 수평으로 배치된 상부 전극 플레이트를 포함하고,
상기 상부 전극 플레이트는 상기 상부 전극 포스트들에 의해 상하로 유동할 수 있고,
상기 상부 전극 포스트들은 고정된 서포팅 포스트 및 서포팅 아암을 포함하는 이미지 센서.
- ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제7항에 있어서,
상기 서포팅 아암은 유연성 및 복원성을 갖는 이미지 센서.
- ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제7항에 있어서,
상기 서포팅 아암은 바이메탈을 포함하는 이미지 센서.
- ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제7항에 있어서,
상기 서포팅 아암은 바이모프 압전 소자를 포함하는 이미지 센서.
- 픽셀 영역 및 상기 픽셀 영역을 둘러싸는 주변 영역을 가진 기판;
상기 픽셀 영역에 해당하는 상기 기판 상에 배치된 컬러 필터들 및 마이크로 렌즈들;
상기 주변 영역에 해당하는 상기 기판 상에 배치된 지지 플레이트;
상기 지지 플레이트 상에 배치된 하부 전극 포스트들 및 상부 전극 포스트들;
상기 하부 전극 포스트들 상에 수평으로 배치된 하부 전극 플레이트;
상기 상부 전극 포스트들 상에 수평으로 배치된 상부 전극 플레이트; 및
상기 상부 전극 플레이트 상에 배치된 라이트 필드 렌즈들을 포함하고,
상기 하부 전극 플레이트와 상기 상부 전극 플레이트의 간격을 변화시키도록 상기 상부 전극 플레이트가 유동할 수 있고,
상기 지지 플레이트는 상기 픽셀 영역 내에도 배치되고,
상기 지지 플레이트는 상기 주변 영역 내에서 프레임 모양을 갖고, 및 상기 픽셀 영역 내에서 메시 모양을 갖는 이미지 센서.
- 삭제
- ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제11항에 있어서,
상기 지지 플레이트는 슬릿들을 갖는 이미지 센서.
- ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제11항에 있어서,
상기 하부 전극 플레이트 및 상기 상부 전극 플레이트는 투명한 전도체를 포함하는 이미지 센서.
- ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제11항에 있어서,
상기 마이크로렌즈들 상의 투명한 제1 보호층 및 상기 라이트 필드 렌즈들 상의 투명한 제2 보호층을 더 포함하는 이미지 센서.
- 픽셀 영역 및 상기 픽셀 영역을 둘러싸는 주변 영역을 가진 기판;
상기 기판의 상기 픽셀 영역 내에 배치된 제1 렌즈들;
상기 기판의 상기 주변 영역 내에 프레임 모양을 갖고 및 상기 픽셀 영역 내에 메시 모양을 갖도록 배치된 지지 플레이트;
상기 주변 영역 및 상기 픽셀 영역 내의 상기 지지 플레이트 상에 배치된 하부 전극 포스트들;
상기 제1 렌즈들 및 상기 하부 전극 포스트들 상에 수평으로 배치된 하부 전극 플레이트;
상기 주변 영역 내의 상기 지지 플레이트 상에 배치된 상부 전극 포스트들;
상기 하부 전극 플레이트 및 상기 상부 전극 포스트들 상에 수평으로 배치된 상부 전극 플레이트;
상기 상부 전극 플레이트 상에 배치된 제2 렌즈들; 및
상기 픽셀 영역 내에서 네 개의 상기 제2 렌즈들의 경계부에 해당하는 위치들에 선택적으로 배치된 홀들을 포함하고,
상기 제1 렌즈와 상기 하부 전극 플레이트 사이 및 상기 하부 전극 플레이트와 상기 상부 전극 플레이트 사이에 에어 갭이 존재하는 이미지 센서.
- 삭제
- ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제16항에 있어서,
상기 하부 전극 포스트들은 상기 픽셀 영역 내에서 네 개의 상기 라이트 필드 렌즈들의 경계부에 해당하는 위치에 선택적으로 형성된 내부 하부 전극 포스트들을 포함하는 이미지 센서.
- ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제18항에 있어서,
상기 홀들과 상기 내부 하부 전극 포스트들은 교번하도록 배치된 이미지 센서.
- 픽셀 영역 및 상기 픽셀 영역을 둘러싸는 주변 영역을 가진 기판;
상기 기판의 상기 픽셀 영역 내에 배치된 제1 렌즈들;
상기 기판의 상기 주변 영역 내에 프레임 모양을 갖고 및 상기 픽셀 영역 내에 메시 모양을 갖도록 배치된 지지 플레이트;
상기 주변 영역 및 상기 픽셀 영역 내의 상기 지지 플레이트 상에 배치된 하부 전극 포스트들;
상기 제1 렌즈들 및 상기 하부 전극 포스트들 상에 수평으로 배치된 하부 전극 플레이트;
상기 주변 영역 내의 상기 지지 플레이트 상에 배치된 상부 전극 포스트들;
상기 하부 전극 플레이트 및 상기 상부 전극 포스트들 상에 수평으로 배치된 상부 전극 플레이트; 및
상기 상부 전극 플레이트 상에 배치된 제2 렌즈들을 포함하고,
상기 제1 렌즈와 상기 하부 전극 플레이트 사이 및 상기 하부 전극 플레이트와 상기 상부 전극 플레이트 사이에 에어 갭이 존재하고,
상기 지지 플레이트, 상기 하부 전극 포스트들, 상기 하부 전극 플레이트, 상기 상부 전극 포스트들, 및 상기 상부 전극 플레이트는 전도체를 포함하는 이미지 센서.
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| KR1020160046239A KR102487393B1 (ko) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | 라이트 필드 모드와 컨벤셔널 모드를 갖는 이미지 센서 |
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