KR102537320B1 - 서로 다른 주기로 배열된 마이크로 렌즈들을 갖는 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

픽셀 영역 및 상기 픽셀 영역을 둘러싸는 쉴드 영역을 포함하는 이미지 센서가 설명된다. 상기 픽셀 영역은 제1 마이크로 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 쉴드 영역은 제2 마이크로 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 제1 마이크로 렌즈들은 제1 주기로 배열될 수 있다. 상기 제2 마이크로 렌즈들은 상기 제1 주기와 다른 제2 주기로 배열될 수 있다.

Description

서로 다른 주기로 배열된 마이크로 렌즈들을 갖는 이미지 센서{Image sensor Having Micro Lenses Arrayed In Different Periods With Each Other}
본 발명은 이미지 센서 및 이미지 센서를 포함하는 카메라 시스템에 관한 것으로서, 특히 서로 다른 주기로 배열된 마이크로 렌즈들을 갖는 이미지 센서 및 이미지 센서를 포함하는 카메라 시스템에 관한 것이다.
최근 정보 통신 산업 발달과 전자 기기의 디지털 화에 따라 디지털 카메라, 캠코더, 휴대폰, PCS(personal communication system), 게임기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서들이 사용 되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플레어 현상이 방지된 이미지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 픽셀 영역과 쉴드 영역 내에서 각각 서로 다른 주기로 배열된 마이크로 렌즈들을 포함하는 이미지 센서들을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이미지 센서를 포함하는 카메라 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 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 일 실시예에 의한 이미지 센서는 픽셀 영역; 및 상기 픽셀 영역을 둘러싸는 쉴드 영역을 포함할 수 있다. 상기 픽셀 영역은 제1 마이크로 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 쉴드 영역은 제2 마이크로 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 제1 마이크로 렌즈들은 제1 주기로 배열될 수 있다. 상기 제2 마이크로 렌즈들은 상기 제1 주기와 다른 제2 주기로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 제1 픽셀 영역, 및 상기 제1 픽셀 영역을 둘러싸는 쉴드 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 픽셀 영역은 기판 상에 배치된 제1 픽셀 그리드 패턴들, 상기 제1 픽셀 그리드 패턴들 사이의 공간에 형성된 제1 픽셀 컬러 필터들, 상기 제1 픽셀 컬러 필터들 상의 제1 픽셀 오버 코팅 층, 및 상기 제1 픽셀 오버 코팅 층 상에 배치된 제1 픽셀 마이크로 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 쉴드 영역은 상기 기판 상에 배치된 쉴드 층, 상기 쉴드 층 상에 배치된 주변 오버 코팅 층, 및 상기 주변 오버 코팅 층 상에 배치된 주변 마이크로 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 제1 픽셀 마이크로 렌즈들은 제1 주기로 배열될 수 있다. 상기 주변 마이크로 렌즈들은 상기 제1 주기와 다른 제2 주기로 배열될 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들은 제1 주기로 배열된 픽셀 마이크로 렌즈들과 제2 주기로 배열된 주변 마이크로 렌즈들을 포함하므로, 주변 영역 내에서 반사 회절 광에 의한 플레어 현상이 방지될 수 있다.
기타 언급되지 않은 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 효과들은 본문 내에서 언급될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 개념적인 블록 배치도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 I-I’ 선을 따라 취해진 개념적인 종단면도이다.
도 4a 내지 4d는 도 3의 이미지 센서의 유효 픽셀 영역, 더미 픽셀 영역, 픽셀 쉴드 영역, 및 로직 쉴드 영역을 개념적으로 보이는 확대한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 개념적인 확대된 상면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 개념적인 종단면도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들의 개념적인 종단면도들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 개념적인 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 개념적인 종단면도이다.
도 10은 카메라 시스템 내에서 빛의 반사 및 회절 경로에 대한 개념적인 설명도이다.
도 11은 종래 기술에 의한 이미지 센서를 포함하는 카메라 시스템에서 캡쳐된 이미지 사진이다.
도 12a는 종래 기술에 의한 이미지 센서를 포함하는 카메라 시스템에서 측정된 반사 회절 광들의 각도에 따른 광도 그래프이다.
도 12b는 본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들 중 하나를 포함하는 카메라 시스템에서 측정된 반사 회절 광들의 각도에 따른 광도 그래프이다.
도 12c는 도 12a와 도 12b에서 특히 2차 회절 광의 광도를 확대하여 비교한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들 중 하나를 포함하는 카메라 시스템에서 캡쳐된 이미지 사진이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서들 중 하나를 가진 카메라 시스템을 개략적으로 도시한 다이아그램이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 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.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 구성 요소들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
명세서 전문에 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 일 실시예에 의한 이미지 센서(100)를 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100)는 픽셀 어레이(pixel array, 110), 상관 이중 샘플러(correlated double sampler, CDS, 820), 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter, ADC, 130), 버퍼(Buffer, 140), 로우 드라이버(row driver, 150), 타이밍 제네레이터(timing generator, 160), 제어 레지스터(control register, 180), 및 램프 신호 제네레이터(ramp signal generator, 180)를 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(110)는 매트릭스 구조로 배열된 다수의 픽셀 블록들(115)을 포함할 수 있다. 픽셀 블록들(115)은 각각 광학적 이미지 정보를 전기적 이미지 신호로 변환하여 컬럼 라인들(column lines)을 통하여 상관 이중 샘플러(820)로 전송할 수 있다. 픽셀 블록들(115)은 로우 라인들(row lines) 중 하나 및 컬럼 라인들(column lines) 중 하나와 각각 연결될 수 있다. 상관 이중 샘플러(820)는 픽셀 어레이(110) 내의 픽셀 블록(115)들로부터 수신된 전기적 이미지 신호를 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 상관 이중 샘플러(820)는 타이밍 제네레이터(160)로부터 제공된 클럭 신호에 따라 기준 전압 레벨과 수신된 전기적 이미지 신호의 전압 레벨을 샘플링하여 그 차이에 해당하는 아날로그 신호를 아날로그-디지털 컨버터(130)로 전송할 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터(130)는 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 버퍼(140)로 전송할 수 있다. 버퍼(140)는 수신된 디지털 신호를 래치(latch)하고 및 순차적으로 외부의 영상 신호 처리부(image signal processor)로 출력할 수 있다. 버퍼(140)는 디지털 신호를 래치하기 위한 메모리 및 디지털 신호를 증폭하기 위한 감지 증폭기를 포함할 수 있다. 로우 드라이버(150)는 타이밍 제네레이터(160)의 신호에 따라 픽셀 어레이(110)의 픽셀 블록(115)들을 구동할 수 있다. 예를 들어, 로우 드라이버(150)는 로우 라인들(row lines) 중 하나를 선택하기 위한 선택 신호들 및/또는 구동하기 위한 구동 신호들을 생성할 수 있다. 타이밍 제네레이터(160)는 상관 이중 샘플러(820), 아날로그-디지털 컨버터(130), 로우 드라이버(150), 및 램프 신호 제네레이터(180)를 제어하기 위한 타이밍 신호를 생성할 수 있다. 컨트롤 레지스터(180)는 버퍼(140), 타이밍 제네레이터(160), 및 램프 신호 제네레이터(180)를 컨트롤하기 위한 컨트롤 신호(들)을 생성할 수 있다. 램프 신호 제네레이터(180)는 타이밍 제네레이터(160)의 컨트롤에 따라 아날로그-디지털 컨버터(130)로부터 버퍼(140)로 출력되는 이미지 신호를 제어하기 위한 램프 신호를 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100)의 개념적인 블록 배치도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100)는 픽셀 영역(10) 및 쉴드 영역(50)을 포함할 수 있다. 픽셀 영역(10)은 유효 픽셀 영역(20)(effective pixel area) 및 더미 픽셀 영역(30)(dummy pixel area)을 포함할 수 있다. 유효 픽셀 영역(20)은 이미지 센서(100)의 중앙에 사각형 형태로 배치될 수 있다. 더미 픽셀 영역(30)은 유효 픽셀 영역(20)을 둘러싸는 사각 프레임 형태로 배치될 수 있다.
쉴드 영역(50)은 픽셀 쉴드 영역(50A) 및 로직 쉴드 영역(50B)을 포함할 수 있다. 픽셀 쉴드 영역(50A)은 픽셀 영역(10)의 주변을 감싸는 사각 프레임 형태로 배치될 수 있다. 로직 쉴드 영역들(60)은 픽셀 영역(10)과 이격되도록 픽셀 영역(10) 및 픽셀 쉴드 영역(50A)을 둘러싸도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 로직 쉴드 영역(50B)은 픽셀 쉴드 영역(50A) 내/상에 배치될 수 있다. 로직 쉴드 영역(50B)은 픽셀 쉴드 영역(50A)의 변들 및/또는 코너들과 인접하는 바(bar) 또는 섬(island) 형태로 배치될 수 있다. 로직 쉴드 영역(50B)의 수평 또는 수직 길이들은 더미 픽셀 영역(30)의 수평 폭 또는 수직 폭보다 작을 수 있다.
로직 쉴드 영역(50B)들은 선택적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 로직 쉴드 영역(50B)들은 픽셀 쉴드 영역(50A)의 네 변들 중 적어도 한 곳 이상, 및 네 코너들 중 적어도 두 곳 이상에 배치될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100)의 I-I' 선을 따라 취해진 개념적인 종단면도이다. 간략하게, 이미지 센서(100A)는 유효 픽셀 영역(20) 및 더미 픽셀 영역(30)을 갖는 픽셀 영역(10), 및 픽셀 쉴드 영역(50A) 및 로직 쉴드 영역들(50B)을 갖는 쉴드 영역(50)을 포함할 수 있다.
도 4a 내지 4d는 도 3의 이미지 센서(100A)의 유효 픽셀 영역(20), 더미 픽셀 영역(30), 픽셀 쉴드 영역(50A), 및 로직 쉴드 영역(50B)을 개념적으로 보이는 확대한 도면들이다.
도 3 및 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100A)의 유효 픽셀 영역(20)은 기판(5) 내에 형성된 유효 포토다이오드들(21), 기판(5)의 상면 상에 형성된 유효 그리드 패턴들(22), 유효 컬러 필터들(25), 유효 오버 코팅 층(26), 및 유효 마이크로 렌즈들(27)을 포함할 수 있다.
도 3 및 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100A)의 더미 픽셀 영역(30)은 기판(5) 내에 형성된 더미 포토다이오드들(31), 기판(5)의 상면 상에 형성된 더미 그리드 패턴들(32), 더미 컬러 필터들(35), 더미 오버 코팅 층(36), 및 더미 마이크로 렌즈들(37)을 포함할 수 있다.
도 3, 및 4c 및 4d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100A)의 픽셀 쉴드 영역(50A)은 기판(5) 내에 형성된 주변 포토다이오드들(51), 기판(5)의 상면 상에 형성된 쉴드 층(52), 주변 컬러 필터들(55), 주변 오버 코팅 층(56), 및 주변 마이크로 렌즈들(57)을 포함할 수 있고, 및 로직 쉴드 영역(50B)은 기판(5)의 상면 상에 형성된 쉴드 층(52), 주변 컬러 필터들(55), 주변 오버 코팅 층(56), 및 주변 마이크로 렌즈들(57)을 포함할 수 있다. 로직 쉴드 영역(50B)은 주변 컬러 필터들(55)을 덮는 오버 컬러 필터(58)를 더 포함할 수 있다. 부가하여, 로직 쉴드 영역(50B)은 픽셀 쉴드 영역(50A) 내의 주변 포토다이오드들(55)을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 주변 포토다이오드들(55)은 픽셀 쉴드 영역(50A) 내에만 형성될 수 있고, 로직 쉴드 영역(50B) 내에는 형성되지 않을 수 있다.
기판(5)은 단결정 실리콘 층 또는 에피택셜 성장된 실리콘 층을 포함할 수 있다. 기판(5)의 하면 상에는 다양한 트랜지스터들(미도시) 및 금속 배선들(미도시)을 포함하는 절연층(70)이 형성될 수 있다. 절연층(70)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 같은 절연물을 포함할 수 있다.
유효 포토다이오드들(21), 더미 포토다이오드들(31), 및 주변 포토다이오드들(51)은 인(P, phosphorous) 또는 비소(As, arsenic) 같은 N-형 이온 도핑 영역들을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 유효 포토다이오드들(21), 더미 포토다이오드들(31), 및 주변 포토다이오드들(51)은 붕소(B, boron) 같은 P-형 이온 도핑 영역들을 더 포함할 수 있다.
유효 그리드 패턴들(22) 및 더미 그리드 패턴들(32)은 각각, 상면도에서 격자형 메시(mesh) 모양을 가질 수 있다. 유효 그리드 패턴들(22) 및 더미 그리드 패턴들(32)은 각각 하부 유효 그리드 패턴들(23, 33) 및 상부 유효 그리드 패턴들(24, 34)을 포함할 수 있다.
쉴드 층(52)은 평판(flat board shape or plate shape) 모양을 가질 수 있다. 쉴드 층(52)은 하부 쉴드 층(53) 및 상부 쉴드 층(54)을 포함할 수 있다. 하부 유효 그리드 패턴들(23), 하부 더미 그리드 패턴들(33), 및 하부 쉴드 층(53)은 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 질화물 같은 절연성 물질을 포함할 수 있다. 상부 유효 그리드 패턴들(24), 상부 더미 그리드 패턴들(34), 및 상부 쉴드 층(54)은 텅스텐(W) 같은 금속을 포함할 수 있다.
유효 컬러 필터들(25)은 유효 그리드 패턴들(22) 사이의 공간들 내에 채워질 수 있다. 더미 컬러 필터들(35)은 더미 그리드 패턴들(32) 사이의 공간들 내에 채워질 수 있다. 주변 컬러 필터들(55) 및 오버 컬러 필터(58)는 쉴드 층(52) 상에 형성될 수 있다. 주변 컬러 필터들(55)은 쉴드 층(52) 상에 형성되므로, 유효 컬러 필터들(25) 및 더미 컬러 필터들(35)보다 높은 레벨에 위치할 수 있다. 유효 컬러 필터들(25), 더미 컬러 필터들(35), 및 주변 컬러 필터들(55)은 각각, 레드 컬러 필터들, 그린 컬러 필터들, 및 블루 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 로직 쉴드 영역(50B) 내에서, 주변 컬러 필터들(55)은 레드 컬러 필터 및 그린 컬러 필터를 포함할 수 있고, 및 오버 컬러 필터(58)는 블루 컬러 필터를 포함할 수 있다. 동일한 컬러를 갖는 유효 컬러 필터들(25), 더미 컬러 필터들(35), 및 주변 컬러 필터들(55)은 실질적으로 동일하거나 유사한 수직 두께들을 가질 수 있다. 다른 컬러를 갖는 유효 컬러 필터들(25), 더미 컬러 필터들(35), 및 주변 컬러 필터들(55)은 서로 다른 수직 두께들을 가질 수 있다. 오버 컬러 필터(58)는 주변 컬러 필터들(55)보다 두꺼운 수직 두께를 가질 수 있다. 따라서, 오버 컬러 필터(58)는 로직 쉴드 영역(50B) 내에서, 주변 컬러 필터들(55)을 덮을 수 있다.
유효 오버 코팅 층(26), 더미 오버 코팅 층(36), 및 주변 오버 코팅 층(56)은 유효 컬러 필터들(25), 더미 컬러 필터들(35), 주변 컬러 필터들(55), 및 오버 컬러 필터(58) 상에 전면적으로 형성될 수 있다. 유효 오버 코팅 층(26), 더미 오버 코팅 층(36), 및 주변 오버 코팅 층(56)은 각각, 평탄한 상면들을 가질 수 있다. 로직 쉴드 영역(50B) 내의 오버 컬러 필터(58)가 주변 컬러 필터들(55)보다 두꺼우므로, 로직 쉴드 영역(50B) 내의 주변 오버 코팅 층(56)은 픽셀 쉴드 영역(50A) 내의 주변 오버 코팅 층(56)보다 높은 레벨에 형성될 수 있다. 유효 오버 코팅 층(26), 더미 오버 코팅 층(36), 및 주변 오버 코팅 층(56)은 고분자 물질을 포함할 수 있다.
유효 마이크로 렌즈들(27), 더미 마이크로 렌즈들(37), 및 주변 마이크로 렌즈들(57)은 각각, 유효 오버 코팅 층(26), 더미 오버 코팅 층(36), 및 주변 오버 코팅 층(56) 상에 형성될 수 있다. 유효 마이크로 렌즈들(27), 더미 마이크로 렌즈들(37), 및 주변 마이크로 렌즈들(57)은 유효 오버 코팅 층(26), 더미 오버 코팅 층(36), 및 주변 오버 코팅 층(56)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 유효 픽셀 영역(20) 내에서, 유효 마이크로 렌즈들(27)은 제1 주기(P1)로 반복적으로 나란하게(side-by-side) 배열될 수 있다. 예를 들어, 유효 마이크로 렌즈(27)의 수평 폭(예를 들어, 직경)은 제1 주기(P1)와 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 말로, 유효 픽셀 영역(20) 내에서 유효 마이크로 렌즈들(27)은 제1 피치(P1)로 반복적으로 나란하게 배열될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 더미 픽셀 영역(30) 내에서, 더미 마이크로 렌즈들(37)은 제1 주기(P1)(또는 제1 피치)로 반복적으로 나란하게 배열될 수 있다. 예를 들어, 예를 들어, 유효 픽셀 영역(20)과 가까운 더미 픽셀 영역(30)의 내부 더미 픽셀 영역(30A) 영역 내에서, 더미 마이크로 렌즈들(37)은 유효 마이크로 렌즈들(27)과 동일하게 제1 주기(P1)(또는 제1 피치)로 배열될 수 있다. 부가하여, 쉴드 영역(50)과 가까운 더미 픽셀 영역(30)의 외부 더미 픽셀 영역(30B) 내에서, 더미 마이크로 렌즈들(37)은 제1 주기(P1)와 다른 제2 주기(P2)(또는 제2 피치)로 반복적으로 배열될 수 있다. 다른 말로, 더미 픽셀 영역(30) 내에서 더미 마이크로 렌즈들(37)은 제2 피치(P2)로 반복적으로 배열될 수 있다. 예시적으로, 제2 주기(P2)는 제1 주기(P1)의 세 배인 것으로 도시되었다. 구체적으로 예를 들어, 제1 주기(P1)(또는 제1 피치)가 1㎛일 경우, 제2 주기(P2)(또는 제2 피치)는 3㎛일 수 있다.
도 4c 및 4d를 참조하면, 픽셀 쉴드 영역(50A) 및 로직 쉴드 영역(50B) 내에서, 주변 마이크로 렌즈들(57)은 제2 주기(P2)(또는 제2 피치)로 반복적으로 배열될 수 있다. 즉, 픽셀 영역(10) 내에서 유효 마이크로 렌즈들(27) 및 더미 마이크로 렌즈들(37)은 제1 주기(P1)(또는 제1 피치)로 반복적으로 배열될 수 있고, 및 쉴드 영역(50) 내에서 주변 마이크로 렌즈들(57)은 제2 주기(P2)(또는 제2 피치)로 반복적으로 배열될 수 있다.
유효 마이크로 렌즈들(27), 더미 마이크로 렌즈들(37), 및 주변 마이크로 렌즈들(57) 은 실질적으로 동일한 제원(specification)(예를 들어, 모양, 폭, 두께, 곡률, 직경, 또는 체적 등)을 가질 수 있다.
제1 주기(P1)(또는 제1 피치)로 배열된 유효 마이크로 렌즈들(27) 및 더미 마이크로 렌즈들(37)의 제1 패턴 밀도는 제2 주기(P2)(또는 제2 피치)로 배열된 더미 마이크로 렌즈들(37) 및 주변 마이크로 렌즈들(57)의 제2 패턴 밀도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 제2 주기(P2)가 제1 주기(P1)의 세 배이므로, 제1 패턴 밀도는 제2 패턴 밀도의 세 배일 수 있다. 제1 주기(P1)(또는 제1 피치)와 제2 주기(P2)(또는 제2 피치)는 2차원적으로 배열된 마이크로 렌즈들(27, 37, 57)의 주기들 또는 피치들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100A)의 개념적인 확대된 상면도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100A)는 제1 주기(P1)로 배열된 유효 마이크로 렌즈들(27)을 포함하는 유효 픽셀 영역(20), 제1 주기(P1) 및/또는 제2 주기(P2)로 배열된 더미 마이크로 렌즈들(37)을 갖는 더미 픽셀 영역(30), 제2 주기(P2)로 배열된 주변 마이크로 렌즈들(57)을 갖는 픽셀 쉴드 영역(50A) 및 로직 쉴드 영역(50B)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제2 주기(P2)는 제1 주기(P1)의 세 배일 수 있다.
구체적으로, 유효 픽셀 영역(20) 내에서, 유효 마이크로 렌즈들(27)은 수평 및 수직 방향으로 제1 주기(P1)(또는 제1 피치)로 2차원적으로 배열될 수 있다. 더미 픽셀 영역(30)의 내부 더미 픽셀 영역(30A) 내에서 더미 마이크로 렌즈들(37)은 유효 픽셀 영역(20)의 각 변들과 평행하는 방향으로 제1 주기(P1)(또는 제1 피치)로 1차원적으로 배열될 수 있고, 및 유효 픽셀 영역(20)의 각 변들과 수직하는 방향으로 제2 주기(P2)(또는 제2 피치)로 1차원적으로 배열될 수 있다. 쉴드 영역(50) 내에서, 주변 마이크로 렌즈들(57)은 유효 픽셀 영역(20) 또는 더미 픽셀 영역(30)의 각 변들과 평행하는 방향으로 제1 주기(P1)(또는 제1 피치)로 1차원적으로 배열될 수 있고, 및 유효 픽셀 영역(20) 또는 더미 픽셀 영역(30)의 각 변들과 수직하는 방향으로 제2 주기(P2)(또는 제2 피치)로 1차원적으로 배열될 수 있다.
부가하여, 더미 픽셀 영역(30) 내에서 제2 주기(P2)로 배열된 더미 마이크로 렌즈들(37) 사이에는 더미 컬러 필터들(35)이 존재할 수 있다. 픽셀 쉴드 영역(50a) 내에서 제2 주기(P2)로 배열된 주변 마이크로 렌즈들(57) 사이에는 주변 컬러 필터들(55)이 존재할 수 있다. 로직 쉴드 영역(50B) 내에서 제2 주기(P2)로 배열된 주변 마이크로 렌즈들(57) 사이에는 주변 컬러 필터들(55) 및 오버 컬러 필터들(58)이 존재할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100B)의 개념적인 종단면도이다. 도 6을 참조하면, 도 3에 도시된 이미지 센서(100A)와 비교하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100B)의 유효 포토다이오드들(21)을 가진 유효 픽셀 영역(20) 및 더미 포토다이오드들(31)을 가진 더미 픽셀 영역(30)을 포함하는 픽셀 영역(10), 및 픽셀 쉴드 영역(50A) 및 로직 쉴드 영역(50B)을 포함하는 쉴드 영역(50)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 쉴드 영역(50) 내에서 도 3에 도시된 주변 포토다이오드들(55)이 형성되지 않고 생략될 수 있다. 부가하여, 본 발명의 다른 실시예에서, 이미지 센서(100B)의 더미 픽셀 영역(30) 내에서, 더미 포토다이오드들(31)은 부분적으로 형성 또는 생략될 수 있다. 상세하게, 도 4b를 더 참조하여, 유효 픽셀 영역(20)과 가까운 내부 더미 픽셀 영역(30A) 내에는 더미 포토다이오드들(31)이 형성될 수 있고, 및 쉴드 영역(50)과 가까운 외부 더미 픽셀 영역(30B) 내에는 더미 포토다이오드들(31)이 생략될 수 있다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들(100C, 100D)의 개념적인 종단면도들이다. 도 7a를 참조하면, 도 3에 도시된 이미지 센서(100A)와 비교하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100C)는 유효 컬러 필터들(25)을 가진 유효 픽셀 영역(20) 및 더미 컬러 필터들(35)을 가진 더미 픽셀 영역(30)을 포함하는 픽셀 영역(10), 및 주변 컬러 필터들(55)을 포함하는 픽셀 쉴드 영역(50A) 및 오버 컬러 필터(58)를 포함하는 로직 쉴드 영역(50B)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 로직 쉴드 영역(50B) 내에 도 3에 도시된 주변 컬러 필터들(55)이 형성되지 않고 생략될 수 있다. 즉, 로직 쉴드 영역(50B) 내에 오버 컬러 필터(58)만이 형성될 수 있다. 도 7b를 참조하면, 도 3에 도시된 이미지 센서(100A)와 비교하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100D)는 유효 컬러 필터들(25)을 가진 유효 픽셀 영역(20) 및 더미 컬러 필터들(35)을 가진 더미 픽셀 영역(30)을 포함하는 픽셀 영역(10), 및 주변 컬러 필터들(55)을 포함하는 픽셀 쉴드 영역(50A) 및 로직 쉴드 영역(50B)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 쉴드 영역(50A) 및 로직 쉴드 영역(50B) 내에 도 3에 도시된 주변 컬러 필터들(55)이 형성되지 않고 생략될 수 있다. 로직 쉴드 영역(50B) 내에는 오버 컬러 필터(58)가 형성될 수 있다. 즉, 쉴드 영역(50) 내에서 쉴드 층(52) 상에 주변 오버 코팅 층(56)이 직접적으로 형성될 수 있고, 및 로직 쉴드 영역(50B) 내에서 쉴드 층(52) 상에 오버 컬러 필터(58) 및 오버 컬러 필터(58) 상의 주변 오버 코팅 층(56)이 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100E)의 개념적인 종단면도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100E)는 유효 픽셀 영역(20) 및 더미 픽셀 영역(30)을 포함하는 픽셀 영역(10), 및 쉴드 층(52) 상에 직접적으로 형성된 오버 코팅 층(56)을 가진 픽셀 쉴드 영역(50A) 및 로직 쉴드 영역(50)을 포함하는 쉴드 영역(50)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 쉴드 영역(50A) 및 로직 쉴드 영역(50B) 내에서 주변 컬러 필터들(55) 및 오버 컬러 필터(58)가 형성되지 않고 생략될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100F)의 개념적인 종단면도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100F)는 도 3에 도시된 이미지 센서(100A)와 비교하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100F)의 유효 포토다이오드들(21)을 가진 유효 픽셀 영역(20) 및 더미 포토다이오드들(31)을 가진 더미 픽셀 영역(30)을 포함하는 픽셀 영역(10), 및 주변 마이크로 렌즈들(57)을 포함하는 픽셀 쉴드 영역(50A) 및 로직 쉴드 영역(50B)을 포함하는 쉴드 영역(50)을 포함할 수 있다. 유효 픽셀 영역(20) 및 더미 픽셀 영역(30)은 제1 주기(P1)(또는 제1 피치)로 반복적으로 배열된 유효 마이크로 렌즈들(27) 및 더미 마이크로 렌즈들(37)을 포함할 수 있고, 픽셀 쉴드 영역(50A) 및 로직 쉴드 영역(50B)은 제2 주기(P2)(또는 제2 피치)로 반복적으로 배열된 주변 마이크로 렌즈들(57)을 포함할 수 있다. 도 6의 이미지 센서(100B)와 비교하여, 더미 픽셀 영역(30)내에서, 더미 마이크로 렌즈들(37)은 전체적으로 제1 주기(P1)(또는 제1 피치)로 반복적으로 배열될 수 있다.
도 10은 카메라 시스템(CS) 내에서 빛의 후방 산란(backscattering)을 설명하는 개념적인 도면이다. 도 10을 참조하면, 카메라 시스템(CS)은 하우징(H), 하우징(H) 내의 렌즈 모듈(LM), 적외선 필터(IR), 및 이미지 센서(IS)를 포함할 수 있다. 적외선 필터(IR)는 적외선을 필터링 할 수 있고, 및 렌즈 모듈(LM)은 다수 개의 광학 렌즈들(OL)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(L) 또는 피사체로부터 카메라 시스템(CS)의 렌즈 모듈(LM)로 입사한 빛 중, 특히 이미지 센서(IS)의 제1 주변 영역(PA1)에 조사된 빛은 마이크로 렌즈들(ML)로부터 후방 산란되어 렌즈 모듈(LM)의 광학적 렌즈들로 반사된 후, 다시 반사되어 이미지 센서(IS)의 제2 주변 영역(PA2)으로 조사될 수 있다. 제1 주변 영역(PA1)과 제2 주변 영역(PA2)은 이미지 센서(IS) 상에서 대각으로 마주보는 코너들과 가깝게 위치할 수 있다.
도 11은 종래 기술에 의한 이미지 센서를 포함하는 카메라 시스템에서 캡쳐된 이미지 사진이다. 도 10 및 11을 참조하면, 제1 주변 영역(PA1)으로 입사한 빛은 렌즈 모듈(LM)의 광학 렌즈들(OL)로 후방 산란되고, 및 다시 제2 주변 영역(PA2)으로 재입사될 수 있다. 따라서, 제2 주변 영역(PA2) 내에 플레어(F)(flare) 현상이 일어날 수 있다. 플레어(F) 현상은 특정 각도의 후방 산란 광이 가장 도미넌트한 성분인 것으로 측정되었다.
도 12a는 종래 기술에 의한 이미지 센서를 포함하는 카메라 시스템(CS)에서 측정된 후방 산란 광들의 각도에 따른 원 거리 광 강도 (far-field intensity) 그래프이고, 도 12b는 본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들(100A-100F) 중 하나를 포함하는 카메라 시스템(CS)에서 측정된 후방 산란 광들의 각도에 따른 원 거리 광 강도 그래프이고, 및 도 12c는 도 12a와 도 12b에서 도 11의 플레어(F) 현상을 일으키는 특정한 각도의 후방 산란 광의 원 거리 광 강도들을 확대하여 비교한 그래프이다. X-축들은 후방 산란된 광의 각도들이고, Y-축들은 원 거리 광 강도(far-field intensity)의 제곱 값(E2)이다.
도 12a를 참조하면, 종래 기술에 의한 이미지 센서를 포함하는 카메라 시스템(CS)에서, 약 (-) 27°의 각도를 갖는 후방 산란 광, 약 (+) 2°의 각도를 갖는 후방 산란 광, 및 약 (+) 31.5°의 각도를 갖는 후방 산란 광이 발생하는 것이 보여진다. 특히, A 영역은 도 11의 플레어(F) 현상을 일으키는 후방 산란 광을 표시한다.
도 12b를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들(100A-100F) 중 하나를 포함하는 카메라 시스템(CS)에서, 다양한 각도로 다수의 후방 산란 광들이 발생하는 것이 보여진다. 특히, B 영역을 참조하면, 도 11의 플레어(F) 현상을 일으키는 후방 산란 광의 원 거리 광 강도가 현저히 낮아진 것을 보여준다.
도 12c를 참조하면, 도 12a에 도시된 종래 기술에 의한 이미지 센서를 포함하는 카메라 시스템(CS)에서 측정된 A 영역의 후방 산란 광의 원 거리 광 강도에 비하여, 본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들(100A-100F) 중 하나를 포함하는 카메라 시스템(CS)에서 측정된 B 영역의 후방 산란 광의 원 거리 광 강도가 현저히 낮아진 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들(100A-100F) 중 하나를 포함하는 카메라 시스템(CS)에서는 도 11에 보이는 플레어(F) 현상이 없거나 무시될 수 있을 정도로 매우 약화될 수 있다. 도 12b에서, B 영역의 후방 산란 광을 제외한 후방 산란 광들은 플레어(F) 현상에 기여하지 않으므로 무시될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들(100A-100F)의 마이크로 렌즈들(27, 37, 57)의 제원, 피치, 및 주기 등에 따라 도 11의 플레어(F) 현상은 다양한 위치에 발생할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서는 마이크로 렌즈들(27, 37, 57)의 수평 폭이 약 1.12 μm 정도일 때, 더미 마이크로 렌즈들(37) 및/또는 주변 마이크로 렌즈들(57)의 주기 또는 피치가 유효 마이크로 렌즈들(27)의 주기 또는 피치보다 3배인 경우, 플레어(F) 현상이 최소로 감소되었다. 따라서, 마이크로 렌즈들(27, 37, 57)의 제원, 피치, 및 주기 등이 달라질 경우, 더미 마이크로 렌즈들(37) 및/또는 주변 마이크로 렌즈들(57)의 주기 또는 피치도 다양한 정수 배를 갖도록 설정될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들(100A-100F) 중 하나를 포함하는 카메라 시스템(CS)에서 캡쳐된 이미지 사진이다. 도 13을 참조하면, 도 11에 보여진 제2 주변 영역(PA2) 내의 플레어(F) 현상이 사라진 것이 보인다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서들(100A-100F) 중 하나를 가진 카메라 시스템(900)을 개략적으로 도시한 다이아그램이다. 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 이미지 센서들(100A-100F) 중 적어도 하나를 가진 카메라 시스템(900)은 정지 영상 또는 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라 시스템(900)은 광학 렌즈 시스템(910), 셔터 유닛(911), 이미지 센서(900) 및 셔터 유닛(911)을 제어/구동하는 구동부(913) 및 신호 처리부(912)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(100)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 이미지 센서들(100A-100F) 중 하나를 포함할 수 있다. 카메라 시스템(900)은 피사체로부터의 이미지 광(Li)(입사광)을 이미지 센서(100)의 픽셀 어레이(도 1의 참조 부호 '110' 참조)로 안내할 수 있다. 광학 렌즈 시스템(900)은 복수의 광학 렌즈들을 포함할 수 있다. 셔터 유닛(911)은 이미지 센서(100)에 대한 광 조사 기간 및 차폐 기간을 제어할 수 있다. 구동부(913)는 이미지 센서(100)의 전송 동작과 셔터 유닛(911)의 셔터 동작을 제어할 수 있다. 신호 처리부(912)는 이미지 센서(100)로부터 출력된 신호에 관해 다양한 종류의 신호 처리를 수행할 수 있다. 신호 처리 후의 이미지 신호(Dout)는 메모리 등의 저장 매체에 저장되거나, 모니터 등에 출력될 수 있다.
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.
100, 100A-100F: 이미지 센서
10: 픽셀 영역
20: 유효 픽셀 영역
21: 유효 포토다이오드
22: 유효 그리드 패턴
23: 하부 유효 그리드 패턴
24: 상부 유효 그리드 패턴
25: 유효 컬러 필터
26: 유효 오버 코팅 층
27: 유효 마이크로 렌즈
30: 더미 픽셀 영역
31: 더미 포토다이오드
32: 더미 그리드 패턴
33: 하부 더미 그리드 패턴
34: 상부 더미 그리드 패턴
35: 더미 컬러 필터
36: 더미 오버 코팅 층
37: 더미 마이크로 렌즈
30A: 내부 더미 픽셀 영역
30B: 외부 더미 픽셀 영역
50: 쉴드 영역
50A: 픽셀 쉴드 영역
50B: 로직 쉴드 영역
51: 주변 포토다이오드
52: 쉴드 층
53: 하부 쉴드 층
54: 상부 쉴드 층
55: 주변 컬러 필터
56: 주변 오버 코팅 층
57: 주변 마이크로 렌즈
58: 오버 컬러 필터
70: 절연층
CS: 카메라 시스템
H: 하우징
LM: 렌즈 모듈
IR: 적외선 필터
IS: 이미지 센서
PA1: 제1 주변 영역
PA2: 제2 주변 영역

Claims (20)

  1. 픽셀 영역; 및
    상기 픽셀 영역을 둘러싸는 쉴드 영역을 포함하고,
    상기 픽셀 영역은 제1 마이크로 렌즈들을 포함하고, 및
    상기 쉴드 영역은 제2 마이크로 렌즈들을 포함하고,
    상기 제1 마이크로 렌즈들은 제1 주기로 배열되고,
    상기 제2 마이크로 렌즈들은 상기 제1 주기와 다른 제2 주기로 배열되고, 및
    상기 제1 마이크로 렌즈들과 상기 제2 마이크로 렌즈들은 동일한 제원을 갖는 이미지 센서.
  2. 삭제
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 제1 주기는 상기 제1 마이크로 렌즈들의 수평 폭 또는 직경과 동일하고, 및
    상기 제2 주기는 상기 제2 마이크로 렌즈들의 수평 폭 또는 직경보다 큰 이미지 센서.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제3항에 있어서,
    상기 제2 주기는 상기 제1 주기의 정수 배인 이미지 센서.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 픽셀 영역 내에서 상기 제1 마이크로 렌즈들은 수평 방향 및 수직 방향으로 2차원적으로 배열되고,
    상기 쉴드 영역 내에서 상기 제2 마이크로 렌즈들은 상기 수평 방향으로 상기 제1 주기로 1차원적으로 배열되고 및 상기 수직 방향으로 상기 제2 주기로 1차원적으로 배열되는 이미지 센서.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 픽셀 영역 내에서 상기 제1 마이크로 렌즈들은 동일한 피치로 배열되고, 및
    상기 쉴드 영역 내에서 상기 제2 마이크로 렌즈들은 동일한 피치로 배열되는 이미지 센서.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 픽셀 영역 내에서 상기 제1 마이크로 렌즈들은 제1 패턴 밀도를 갖고, 및
    상기 쉴드 영역 내에서 상기 제2 마이크로 렌즈들은 제2 패턴 밀도를 갖고,
    상기 제1 패턴 밀도는 상기 제2 패턴 밀도 보다 낮은 이미지 센서.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 픽셀 영역은:
    중앙의 유효 픽셀 영역 및
    상기 유효 픽셀 영역을 둘러싸는 더미 픽셀 영역을 포함하고,
    상기 유효 픽셀 영역은:
    기판 내에 형성된 유효 포토다이오드들;
    상기 기판의 상면 상에 배치된 유효 그리드 패턴들;
    상기 유효 그리드 패턴들 사이의 공간들 내에 배치된 유효 컬러 필터들;
    상기 유효 컬러 필터들 상의 유효 오버 코팅 층; 및
    상기 유효 오버 코팅 층 상의 유효 마이크로 렌즈들을 포함하고,
    상기 더미 픽셀 영역은:
    상기 기판 내에 형성된 더미 포토다이오드들;
    상기 기판의 상기 상면 상에 배치된 더미 그리드 패턴들;
    상기 더미 그리드 패턴들 사이의 공간들 내에 배치된 더미 컬러 필터들;
    상기 더미 컬러 필터들 상의 더미 오버 코팅 층; 및
    상기 더미 오버 코팅 층 상의 더미 마이크로 렌즈들을 포함하고, 및
    상기 제1 마이크로 렌즈들은 상기 유효 마이크로 렌즈들 및 상기 더미 마이크로 렌즈들을 포함하는 이미지 센서.
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 쉴드 영역은 제1 쉴드 영역 및 상기 제1 쉴드 영역을 둘러싸는 제2 쉴드 영역을 포함하고,
    상기 제1 쉴드 영역 및 상기 제2 쉴드 영역은 각각,
    기판의 상면 상에 배치된 쉴드 층;
    상기 쉴드 층 상의 주변 오버 코팅 층; 및
    상기 주변 오버 코팅 층 상의 주변 마이크로 렌즈들을 포함하고,
    상기 제2 마이크로 렌즈들은 상기 주변 마이크로 렌즈들을 포함하는 이미지 센서.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제9항에 있어서,
    상기 제1 쉴드 영역은 상기 쉴드 층에 형성된 주변 컬러 필터들을 더 포함하고, 및
    상기 제2 쉴드 영역은 상기 쉴드 층 상에 형성된 오버 컬러 필터를 더 포함하고,
    상기 오버 컬러 필터는 상기 주변 컬러 필터들보다 두꺼운 수직 두께를 갖는 이미지 센서.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제10항에 있어서,
    상기 오버 컬러 필터는 블루 컬러 필터인 이미지 센서.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제10항에 있어서,
    상기 주변 컬러 필터들은 상기 제2 쉴드 영역 내에도 형성되고, 및
    상기 오버 컬러 필터는 상기 주변 컬러 필터들 사이에 형성되는 이미지 센서.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제9항에 있어서,
    상기 쉴드 층은 평판 모양을 갖고, 및 하부 쉴드 층 및 상부 쉴드 층을 포함하고, 및
    상기 하부 쉴드 층은 절연물을 포함하고, 및 상기 상부 쉴드 층은 금속을 포함하는 이미지 센서.
  14. 제1 픽셀 영역; 및
    상기 제1 픽셀 영역을 둘러싸는 쉴드 영역을 포함하고,
    상기 제1 픽셀 영역은:
    기판 상에 배치된 제1 픽셀 그리드 패턴들,
    상기 제1 픽셀 그리드 패턴들 사이의 공간에 형성된 제1 픽셀 컬러 필터들,
    상기 제1 픽셀 컬러 필터들 상의 제1 픽셀 오버 코팅 층,
    상기 제1 픽셀 오버 코팅 층 상에 배치된 제1 픽셀 마이크로 렌즈들을 포함하고,
    상기 쉴드 영역은:
    상기 기판 상에 배치된 쉴드 층,
    상기 쉴드 층 상에 배치된 주변 오버 코팅 층; 및
    상기 주변 오버 코팅 층 상에 배치된 주변 마이크로 렌즈들을 포함하고,
    상기 제1 픽셀 마이크로 렌즈들은 제1 주기로 배열되고, 및
    상기 주변 마이크로 렌즈들은 상기 제1 주기와 다른 제2 주기로 배열되고, 및
    상기 제1 픽셀 마이크로 렌즈들과 상기 주변 마이크로 렌즈들은 동일한 제원을 갖는 이미지 센서.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제14항에 있어서,
    상기 제1 픽셀 영역과 상기 쉴드 영역 사이에 상기 제1 픽셀 영역을 둘러싸는 제2 픽셀 영역을 포함하고,
    상기 제2 픽셀 영역은:
    상기 기판 상에 배치된 제2 픽셀 그리드 패턴들,
    상기 제2 픽셀 그리드 패턴들 사이의 공간에 형성된 제2 픽셀 컬러 필터들,
    상기 제2 픽셀 컬러 필터들 상에 형성된 제2 픽셀 오버 코팅 층, 및
    상기 제2 픽셀 오버 코팅 층 상의 제2 픽셀 마이크로 렌즈들을 포함하는 이미지 센서.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제15항에 있어서,
    상기 제2 픽셀 영역은 상기 제1 픽셀 영역과 가까운 내부 제2 픽셀 영역 및 상기 쉴드 영역과 가까운 외부 제2 픽셀 영역을 포함하고,
    상기 제2 픽셀 마이크로 렌즈들은 상기 내부 제2 픽셀 영역 내에서 상기 제1 주기로 배열되고 및 상기 외부 제2 픽셀 영역 내에서 상기 제2 주기로 배열되는 이미지 센서.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제14항에 있어서,
    상기 쉴드 영역은
    상기 제1 픽셀 영역과 가까운 제1 쉴드 영역 및 상기 제1 쉴드 영역을 둘러싸는 제2 쉴드 영역을 포함하고,
    상기 제2 쉴드 영역은 상기 쉴드 층과 상기 주변 오버 코팅 층 사이에 배치된 오버 컬러 필터를 더 포함하는 이미지 센서.
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제17항에 있어서,
    상기 제1 쉴드 영역은 상기 기판 내에 형성된 주변 포토다이오드들 및 상기 쉴드 층 상에 배치된 주변 컬러 필터들을 더 포함하는 이미지 센서.
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제14항에 있어서,
    상기 제1 픽셀 마이크로 렌즈들과 상기 주변 마이크로 렌즈들은 동일한 제원들을 갖고,
    상기 제1 픽셀 영역 내에서 상기 제1 픽셀 마이크로 렌즈의 패턴 밀도는 상기 쉴드 영역 내에서 상기 주변 마이크로 렌즈들의 패턴 밀도보다 높은 이미지 센서.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제14항에 있어서,
    상기 제2 주기는 상기 제1 주기의 정수 배인 이미지 센서.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102205893B1 (ko) * 2019-09-16 2021-01-21 세종대학교 산학협력단 형광체 및 투과체에 대한 인라인 스캐닝 홀로그래피 시스템
KR20210056754A (ko) 2019-11-11 2021-05-20 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
CN111146226A (zh) * 2019-12-30 2020-05-12 格科微电子（上海）有限公司 前照式图像传感器的形成方法及前照式图像传感器
US11631709B2 (en) * 2020-03-10 2023-04-18 Visera Technologies Company Limited Solid-state image sensor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009130215A (ja) * 2007-11-26 2009-06-11 Nikon Corp マイクロレンズ形成用マスク、及び、これにより形成される固体撮像素子

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6952228B2 (en) * 2000-10-13 2005-10-04 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus
US6638786B2 (en) 2002-10-25 2003-10-28 Hua Wei Semiconductor (Shanghai ) Co., Ltd. Image sensor having large micro-lenses at the peripheral regions
KR100659503B1 (ko) 2004-07-27 2006-12-20 삼성전자주식회사 광감도를 개선한 이미지 센서
US7329856B2 (en) * 2004-08-24 2008-02-12 Micron Technology, Inc. Image sensor having integrated infrared-filtering optical device and related method
US7608875B2 (en) 2005-11-30 2009-10-27 Aptina Imaging Corporation Method and apparatus for blocking light to peripheral circuitry of an imager device
JP2012113245A (ja) * 2010-11-26 2012-06-14 Canon Inc 表示装置
JP4728454B1 (ja) * 2011-02-07 2011-07-20 住友電気工業株式会社 レンズ部品および画像表示装置
US9405104B2 (en) * 2012-12-26 2016-08-02 GM Global Technology Operations LLC Split sub-pixel imaging chip with IR-pass filter coating applied on selected sub-pixels
US9281338B2 (en) * 2014-04-25 2016-03-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor image sensor device having back side illuminated image sensors with embedded color filters

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009130215A (ja) * 2007-11-26 2009-06-11 Nikon Corp マイクロレンズ形成用マスク、及び、これにより形成される固体撮像素子

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