KR20080012321A - 동일/대칭의 금속 차폐부 - Google Patents
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Abstract
이미지 센서는 복수의 픽셀을 가지는 유닛 셀을 포함한다; 상기 유닛 셀은, 2이상의 서브셋들을 가지는 복수의 광 검출기로서, 각 서브셋은 나머지 다른 서브셋과는 서로 다른 물리적 형상을 가지는, 상기의 2이상의 서브셋들을 가지는 복수의 광 검출기; 및 각 광 검출기와 연관된 개구를 형성하는 차광층들을 포함하며, 여기서 상기 차광층들은 상기 광 검출기에 대한 차광층들의 임의의 물리적 변형이 상기 광 검출기의 광학 응답에서 사실상 동일한 변화를 형성하도록 위치되는 상기 차광층들을 포함한다.
이미지 센서, 서브셋, 광 검출기, 차광층
Description
본 발명은 일반적으로 이미지 센서의 분야에 관한 것으로, 특히 광 차폐부의 오정렬이 개구 크기를 변화시키지 않는 이미지 센서에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 포토다이오드(20), 회로(30), 아이솔레이션(isolation)(40) 및 상호연결층(50)을 갖는 공지의 픽셀(10)이 도시된다. 상호연결층(50)은 포토다이오드(20) 및 회로(30)를 연결시키는데 필요하고 상기 픽셀 어레이(70) 내로 픽셀(10)을 연결시키는데 필요하다. [층(50a , 50b) 및 층(50b)으로 덮히지 않는 포토다이오드(20)의 경계에 의해 형성된] 개구는 상기 포토다이오드(20) 및 상호연결층(50)의 정렬에 의하여 설정된다. 상기 포토다이오드(20)를 상호연결층(50)에 상대적으로 오정렬하게 되면 개구 크기를 변화시키게 될 것이고, 그것은 픽셀 성능에 영향을 미친다.
도 2를 참조하면, 제1 픽셀(10a) 및 제2 픽셀(10b) 등과 같은 복수의 픽셀(10)로 형성된 공지의 픽셀 슈퍼셀(pixel supercell)(80)이 도시되고, 여기서 각 픽셀(10)은 포토다이오드(20)를 포함한다. 상기 픽셀 슈퍼셀(80) 내의 픽셀(10)은, 회로(30), 및 아이솔레이션(40) 및 상호연결층(50)을 공유한다. 제1 픽셀의 레이아웃이 그 구성 성분들의 공유로 인하여 제2 픽셀의 레이아웃과 다르다면, 상기 포토다이오드(20)를 상호연결층(50)에 상대적 오정렬하는 것은, (층(50a , 50b) 및 층(50b)에 의하여 덮히지 않은 포토다이오드(20)의 경계에 의해 형성된) 개구에 대해, 제1 픽셀(10a) 및 제2 픽셀(10b) 사이에서 그 크기를 다르게 변화시키게 될 것이고, 그것은 픽셀 성능에 영향을 끼친다. 이것은 2개 픽셀(10) 이상을 포함하는 픽셀 슈퍼셀(80)에 자연스럽게 연장될 것이다.
도 3을 참조하면, 제3 상호연결층(50c) 상에서 개구(90)을 형성함으로써 개구(90)에서의 변화가 제거되는 공지의 기본 픽셀(10)이 도시된다. 이 층(50c)은, 그것이 양 방향에서 갭 없이 연결되어야 하기 때문에, 제1 상호연결층(50a) 또는 제2 상호연결층(50b) 등과 같은, 임의의 다른 상호연결층들의 최상단층이다. 그것은 또한, 제어하는 개구이기 때문에, 만약 그렇지 않다면 발생하는 것보다 더 작은 개구(90)을 형성하게 되므로, 최소-크기의 개구(90)를 형성한다.
결과적으로, 제조 설계 오차 범위에 걸쳐 광학 응답을 조화시킬 필요가 있다.
본 발명은 상술한 하나 이상의 문제점들을 극복하고자 한다. 간단히 요약하면, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 이미지 센서는 복수의 픽셀을 가지는 유닛 셀을 포함하며; 상기 유닛 셀은, (a) 서로 다른 물리적 형상을 가지는 1이상의 서브셋을 가지는 복수의 광 검출기; (b) 각 광 검출기와 연관된 개구를 형성하는 차광층들을 포함하며, 여기서 상기 차광층들은 상기 광 검출기에 대한 차광층들의 임의의 물리적 변형이 상기 광 검출기의 광학 응답에서 사실상 동일한 변화를 형성하도록 위치한다.
본 발명의 이들 및 다른 측면, 목적 및 이점들은, 다음에 오는 바람직한 실시예들의 상세한 설명 및 수반되는 청구범위에 대한 검토로부터 그리고 수반되는 도면들을 참조로 하여 더욱 명백히 이해 및 인식될 것이다.
본 발명은 상기 광 차폐층들의 오-정렬로 인하여 개구 크기를 변화시키지 않는 이하의 이점을 가진다.
도 1은 공지의 이미지 센서의 상단 평면도;
도 2는 또 다른 공지의 이미지 센서의 상단 평면도;
도 3은 또 다른 공지의 이미지 센서의 상단 평면도;
도 4는 본 발명의 이미지 센서의 상단 평면도;
도 5는 본 발명의 이미지 센서의 선택적 실시예의 상단 평면도;
도 6은 본 발명의 이미지 센서의 제2 선택적 실시예의 상단 평면도;
도 7은 본 발명의 이미지 센서의 제3 선택적 실시예의 상단 평면도;
도 8은 본 발명의 이미지 센서의 제4 선택적 실시예의 상단 평면도;
도 9는 본 발명의 이미지 센서의 제5 선택적 실시예의 상단 평면도; 및
도 10은 본 발명의 이미지 센서에 대한 통상적인 시판용 실시예를 설명하기 위한 디지털 카메라이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 종래의 픽셀
10a 제1 픽셀
10b 제2 픽셀
20 포토다이오드
30 회로
40 아이솔레이션층
50 상호연결층
50a 상호연결층
50b 상호연결층
50c 상호연결층
70 픽셀 어레이
80 공지의 픽셀 슈퍼셀
90 개구
100 포토다이오드
105 아이솔레이션
115 회로
120a 제1 상호연결층
120b 제2 상호연결층
130 픽셀
130a 픽셀
130b 픽셀
140 픽셀 슈퍼셀
150 추가의 금속 소자
160 디지털 카메라
도 4를 참조하면, 본 발명의 이미지 센서(110)의 2개의 포토다이오드(100)가 도시된다. 각 포토다이오드(100)는 광에 응답하여 전하를 축적한다. 상기 포토다이오드들(100)은 동일하거나 대략 동일한 형상이다. 거기에는, 조합되어 광 차폐부를 형성하는 제1 상호연결층(120a) 및 제2 상호연결층(120b)이 있다. 바람직하게는 제1 상호연결층(120a) 및 제2 상호연결층(120b)은 정확히 광 차폐부와는 달리 다른 목적에 소용된다는 것에 주의하는 것이 유익하다. 예를 들면, 그들은, 바이어스 또는 제어 클록을 제공하기 위한; 픽셀(130)로부터 신호를 읽기 위한 수단을 제공하기 위한; 또는 픽셀(130) 또는 픽셀 슈퍼셀(그 내부에 비-동일 형상 요소들을 가지나, 상기 이미지 센서(110)에 걸쳐 반복적 패턴을 가지는 2이상의 픽셀들로서 형성됨) 내에서 국부적 상호연결을 제공하기 위한, 상호연결부로서 역할할 수 있고, 그 픽셀 슈퍼셀은 도 4에 도시되지 않으나, 도 5, 7 및 9에 도시된다. 제1 상호연결층(120a)은 한 방향으로 개구를 형성하고 제2 상호연결층(120b)은 제1 상호연결층(120a)과 수직인 방향으로 개구를 형성하도록 그렇게 위치된다. 이 실시예에서, 제1 상호연결층(120a) 및 제2 상호연결층(120b)을 서로에 대해 또는, 포토다이오드(100)를 형성하는 임의의 층들을 포함하여, 다른 층들에 대해 상대적 정렬시 개구의 크기는 변화하지 않는다. 다른 말로, 차광층들은, 포토다이오드(100)에 대하여 차광층들의 임의의 물리적 변화가 상기 포토다이오드(100)의 광학적 응답에서 대략 동일한 변화를 형성하도록, 그렇게 위치된다.
도 4를 참조하면, 아이솔레이션(105) 및 회로(115)가 도시된다. 상기 아이솔레이션(105)은 상기 포토다이오드(100) 및 회로(115)를 서로 격리시킬 수 있도록 하고, 상기 회로(115)는 상기 포토다이오드(100)의 재설정 및 판독과 관련된 기능을 제공한다.
도 5를 참조하면, 도 4의 선택적 실시예가 도시된다. 이 실시예에서, 슈퍼셀(140)은 포토다이오드(100)를 포함하는 픽셀들(130a 및130b)을 포함한다. 상기 포토다이오드(100)는 서로에 대한 거울 상들(또는 대략적 거울 상들)임에 주의하는 것이 바람직하다. 상기 포토다이오드(100)가 비록 y축을 따라 비춰지도록 도시되었으나, 상기 포토다이오드(100)는 다른 방향으로 비춰질 수 있다. 제1 상호연결층(120a) 및 제2 상호연결층(120b)은 도 4와 동일하다. 이 실시예에서, (층(120a, 120b) 및 층(120a 및 120b)에 의해 덮혀지지 않은 포토다이오드(100)의 경계에 의해 형성된) 개구는, 제1 상호연결층(120a) 및 제2 상호연결층(120b)을 서로에 대해 또는, 포토다이오드(100)를 형성하는 임의의 층들을 포함하여, 다른 층들에 대해 상대적 정렬시, 그 크기가 변화하지 않는다.
도 6을 참조하면, 제2의 선택적 실시예가 도시된다. 상기 포토다이오드(100) 및 제1 상호연결층(120a) 및 제2 상호연결층(120b)은, 제2 상호연결층(120b)이 y 방향으로의 길이가 더 짧다는 점을 제외하고는, 도 5와 동일하다. 상기 개구는 제1 상호연결층(120a) 및 포토다이오드(100)에 의해 형성된다는 것에 주의하는 것이 바람직하다.
도 7을 참조하면, 제3의 선택적 실시예가 도시된다. 이 실시예는, 상기 포토다이오드(100)가 y 축을 따라 서로에 대한 거울 상(또는 대략적 거울 상)라는 점을 제외하고는, 도 6과 동일하다. 상기 포토다이오드(100)가 비록 y축을 따라 비춰지는 것으로 도시되었으나, 상기 포토다이오드(100)는 다른 방향으로 비춰질 수 있다. 상기 개구는 도 6과 동일하게 형성됨에 주의하는 것이 바람직하다.
도 8을 참조하면, 제4의 선택적 실시예가 도시된다. 이 실시예에서, 상기 제2 상호연결층(120b) 상에는 추가의 금속 구성요소(150)가 물리적으로 존재한다. 상기 추가의 금속 구성요소(150)는 상기 개구의 일부분을 형성하는 점 외의 어떤 기능을 제공한다. 전과 마찬가지로, 제1 상호연결층(120a)은 한 방향으로 개구를 형성하고 제2 상호연결층(120b)은 수직인 방향으로 개구를 형성한다. 본 발명의 다른 실시예와 마찬가지로, 상기 개구는, 제1 상호연결층(120a) 및 제2 상호연결층(120b)을 서로에 대해 또는, 포토다이오드(100)를 형성하는 임의의 층들을 포함하여, 다른 층들에 대해 상대적 정렬시 그 크기가 변화하지 않는다.
도 9를 참조하면, 포토다이오드(100)가 y축을 따라 서로에 대해 거울 상(또는 대략적 거울 상)라는 점을 제외하고는, 도 8과 동일한 제5의 선택적 실시예가 도시된다.
도 10을 참조하면, 통상적인 상업적 실시예를 기술하기 위하여, 내부에 본 발명의 이미지 센서(110)를 가지는 디지털 카메라(160)가 도시된다.
마지막으로, 명백히 하기 위하여, 여기서 사용된 용어 "서브셋"은 1이상의 광 검출기를 포함하는 점에 주의하여야 한다.
Claims (24)
- 이미지 센서에 있어서,복수의 픽셀을 갖는 유닛 셀을 포함하며;상기 유닛 셀은:(a) 둘 이상의 서브셋(subset)을 갖는 복수의 광 검출기로서, 각 서브셋은 나머지 다른 서브셋과는 서로 다른 물리적 형상을 갖는, 상기의 복수의 광 검출기; 및(b) 각 광 검출기와 관련된 개구를 형성하는 차광층(light-shielding layer)을 포함하며,상기 차광층은 상기 광 검출기에 대한 차광층의 임의의 물리적 변형이 상기 광 검출기의 광학 응답에서의 실질적으로 동일한 변화를 형성하도록 위치되는이미지 센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 서브셋은 나머지 다른 서브셋의 거울 상인 물리적 형상을 가지는이미지 센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 차광층은 폴리실리콘 또는 상호연결 금속 중의 어느 하나로 구성되는이미지 센서.
- 제 1 항에 있어서,하나 이상의 상기 차광층의 특정한 물리적 영역은 다른 차광층과 함께 개구를 형성하도록 단독으로 배치된이미지 센서.
- 제 1 항에 있어서,하나 이상의 상기 차광층은 상기 개구를 형성하도록 단독으로 배치된이미지 센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 서브셋들 각각은 동일한 수의 광 검출기들을 포함하는이미지 센서.
- 이미지 센서에 있어서,복수의 픽셀을 갖는 유닛 셀을 포함하며;상기 유닛 셀은:(a) 둘 이상의 서브셋들의 픽셀로서, 각각의 서브셋은 나머지 다른 서브셋과는 다른 물리적 패턴 및 광 검출기를 갖는, 상기 둘 이상의 서브셋들의 픽셀들; 및(b) 각 광 검출기와 연관된 개구를 형성하는 차광층을 포함하고,상기 차광층은 상기 광 검출기들에 대한 차광층들의 임의의 물리적 변형이 상기 광 검출기들의 광학 응답에서의 실질적으로 동일한 변화를 형성하도록 위치되는이미지 센서.
- 제 7 항에 있어서,각 서브셋은 나머지 다른 서브셋의 거울 상인 물리적 형상을 갖는이미지 센서.
- 제 7 항에 있어서,상기 차광층은 폴리실리콘 또는 상호연결 금속 중의 어느 하나로 구성되는이미지 센서.
- 제 7 항에 있어서,하나 이상의 상기 차광층의 특정한 물리적 영역은 다른 차광층들과 함께 개구를 형성하도록 단독으로 배치된이미지 센서.
- 제 7 항에 있어서,상기 차광층은 상기 개구를 형성하도록 단독으로 배치된이미지 센서.
- 제 7 항에 있어서,상기 서브셋들 각각은 동일한 수의 광 검출기들을 포함하는이미지 센서.
- 카메라에 있어서,이미지 센서 및 복수의 픽셀을 갖는 유닛 셀을 포함하며;상기 유닛 셀은,(a) 둘 이상의 서브셋을 갖는 복수의 광 검출기들로서, 각각의 서브셋은 나머지 다른 서브셋과는 다른 물리적 형상을 가지는, 상기의 복수의 광 검출기들; 및(b) 각 광 검출기와 연관된 개구를 형성하는 차광층을 포함하고,상기 차광층은 상기 광 검출기들에 대한 차광층들의 임의의 물리적 변형이 상기 광 검출기들의 광학 응답에서의 실질적으로 동일한 변화를 형성하도록 위치되는카메라.
- 제 13 항에 있어서,각 서브셋은 나머지 다른 서브셋의 거울 상인 물리적 형상을 가지는카메라.
- 제 13 항에 있어서,상기 차광층들은 폴리실리콘 또는 상호연결 금속 중의 어느 하나로 구성되는카메라.
- 제 13 항에 있어서,하나 이상의 상기 차광층의 특정한 물리적 영역은 다른 차광층들과 함께 개구를 형성하도록 단독으로 배치된카메라.
- 제 13 항에 있어서,하나 이상의 상기 차광층들은 상기 개구를 형성하도록 단독으로 배치된카메라.
- 제 13 항에 있어서,상기 서브셋들 각각은 동일한 수의 광 검출기들을 포함하는카메라.
- 카메라에 있어서,이미지 센서 및 복수의 픽셀을 갖는 유닛 셀을 포함하며;상기 유닛 셀은,(a) 둘 이상의 서브셋들의 픽셀들로서, 각각의 서브셋은 나머지 다른 서브셋과는 다른 물리적 패턴 및 광 검출기를 갖는, 상기의 2이상의 서브셋들의 픽셀들; 및(b) 각 광 검출기와 연관된 개구를 형성하는 차광층을 포함하고,상기 차광층들은 상기 광 검출기들에 대한 차광층들의 임의의 물리적 변형이 상기 광 검출기들의 광학 응답에서의 실질적으로 동일한 변화를 형성하도록 위치되는카메라.
- 제 19 항에 있어서,각 서브셋은 나머지 다른 서브셋의 거울 상인 물리적 형상을 가지는카메라.
- 제 19 항에 있어서,상기 차광층들은 폴리실리콘 또는 상호연결 금속 중의 어느 하나로 구성되는카메라.
- 제 19 항에 있어서,하나 이상의 상기 차광층의 특정한 물리적 영역은 다른 차광층들과 함께 개구를 형성하도록 단독으로 배치된카메라.
- 제 19 항에 있어서,상기 차광층들은 상기 개구를 형성하도록 단독으로 배치된카메라.
- 제 20 항에 있어서,상기 서브셋들 각각은 동일한 수의 광 검출기들을 포함하는카메라.
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