KR20140029933A - 렌즈리스 이미지 센서 - Google Patents

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KR20140029933A
KR20140029933A KR1020120096416A KR20120096416A KR20140029933A KR 20140029933 A KR20140029933 A KR 20140029933A KR 1020120096416 A KR1020120096416 A KR 1020120096416A KR 20120096416 A KR20120096416 A KR 20120096416A KR 20140029933 A KR20140029933 A KR 20140029933A
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trench
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임수환
양윤희
김도환
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에스케이하이닉스 주식회사
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Abstract

본 기술은 광학적 크로스토크를 방지함과 동시에 집광효율을 증가시킬 수 있는 렌즈리스 이미지 센서를 제공하기 위한 것으로, 복수의 단위픽셀영역을 갖는 기판; 상기 단위픽셀영역에 대응하여 상기 기판에 형성된 수광부; 상기 기판상에 형성된 컬러필터; 상기 단위픽셀영역 경계지역에 대응하여 상기 컬러필터에 형성된 트렌치; 및 상기 트렌치 내부에 형성된 가이드를 포함하는 렌즈리스 이미지 센서를 제공한다.

Description

렌즈리스 이미지 센서{LENSLESS IMAGE SENSORE}
본 발명은 반도체 장치 제조 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 렌즈리스 이미지 센서에 관한 것이다.
최근, 컴퓨터 산업과 통신 산업의 발달로 디지털 카메라, 캠코더, PCS, 감시용 카메라 등과 같은 이미지 센서의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 이미지 센서는 외부의 빛(이하, 입사광)을 전기적인 신호로 변환하는 수광부와 수광부에 빛을 집중시키는 마이크로렌즈를 포함한다.
하지만, 종래기술에 따른 이미지 센서는 입사광이 마이크로렌즈를 통과하는 과정에서 회절현상(diffraction)이 발생하여 광학적 크로스토크(optical crosstalk)가 발생함과 동시에 집광효율이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 마이크로렌즈에 의하여 이미지 센서의 특성이 열화되는 문제점이 발생한다.
마이크로렌즈에서의 회절현상에 기인한 이미지 센서의 특성열화는 집적도가 증가할수록 더욱더 심화된다.
본 발명의 실시예는 이미지 센서의 광학적 크로스토크를 방지함과 동시에 집광효율을 증가시킬 수 있는 렌즈리스 이미지 센서를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서는 복수의 단위픽셀영역을 갖는 기판; 상기 단위픽셀영역에 대응하여 상기 기판에 형성된 수광부; 상기 기판상에 형성된 컬러필터; 상기 단위픽셀영역 경계지역에 대응하여 상기 컬러필터에 형성된 트렌치; 및 상기 트렌치 내부에 형성된 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서는 복수의 단위픽셀영역을 갖는 기판; 상기 단위픽셀영역에 대응하여 상기 기판에 형성된 수광부; 상기 기판상에 형성된 제1컬러필터; 상기 제1컬러필터 상에 형성된 렌즈형 제2컬러필터; 상기 단위픽셀영역 경계지역에 대응하여 상기 제1컬러필터에 형성된 트렌치; 및 상기 트렌치 내부에 형성된 가이드를 포함할 수 있다.
상술한 과제의 해결 수단을 바탕으로 하는 본 기술의 렌즈리스 이미지 센서는 컬러필터 사이에 형성된 트렌치 및 트렌치 내부에 형성된 가이드를 구비함으로써, 마이크로렌즈를 사용하는 이미지 센서롭다 우수한 집광효율을 구현함과 동시에 광학적 크로스토크를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서를 도시한 단면도.
도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서의 변형예를 도시한 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서의 제조방법을 도시한 공정단면도.
도 3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서를 도시한 단면도.
도 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서의 변형예를 도시한 단면도.
도 4a 및 도 4b는 단위픽셀영역의 선폭이 감소함에 따라 마이크로렌즈에 기인한 집광효율 저하를 나타낸 이미지.
도 5는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 대한 비교예에 따른 이미지 센서를 도시한 단면도.
도 6a 내지 도 6d는 도 5에 도시된 비교예에 따른 마이크로렌즈를 구비한 이미지 센서와 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서의 집광효율 및 광학적 크로스토크를 비교한 그래프.
이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다. 후술할 본 발명의 실시예들에서는 마이크로렌즈를 포함하는 이미지 센서에서 마이크로렌즈에서의 회절현상에 기인한 광학적 크로스토크를 방지함과 동시에 집광효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다. 이를 위해, 본 발명은 마이크로렌즈를 사용하지 않는 렌즈리스 이미지 센서를 제공한다.
한편, 이미지 센서는 전면조사방식(Front Side Illuminated; FSI) 이미지 센서에서 후면조사방식(Back Side Illuminated; BSI) 이미지 센서로 대체되고 있는 바, 후술하는 본 발명의 실시예들은 후면조사방식 이미지 센서에 본 발명의 기술사상을 적용한 경우를 예시하여 설명하기로 한다. 물론, 본 발명의 기술사상은 전면조사방식의 이미지 센서에도 적용할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서를 도시한 단면도이고, 도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 복수의 단위픽셀영역을 갖는 기판(101)에 각 단위픽셀영역에 대응하여 수광부(103)가 형성되어 있고, 인접한 수광부(103)는 소자분리막(102)에 의하여 분리되어 있다. 수광부(103)는 포토다이오드(Photo Diode, PD)를 포함할 수 있고, 소자분리막(102)은 STI(Shalloe Trench Isolation)를 포함할 수 있다.
기판(101)의 전면에는 층간절연막(104)이 형성되어 있고, 층간절연막(104) 내부에는 신호생성회로(105)가 형성되어 있다. 신호생성회로(105)는 수광부(103)에서 생성된 전하에 상응하는 전기신호를 생성하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 기판(101)의 전면 층간절연막(104) 내부는 신호생성회로(105)를 구성하는 트랜지스터들(미도시) 및 다층의 도전라인(미도시)을 포함할 수 있다. 트랜지스터들은 트랜스퍼 트랜지스터(transfer transistor), 리셋 트랜지스터(reset transistor), 소스 폴로워 트랜지스터(source follower transistor), 셀렉트 트랜지스터(select transistor) 및 바이어스 트랜지스터(bias transistor)를 포함할 수 있다. 또한, 다층의 도전라인은 플러그(plug)를 통해 트랜지스터 또는 도전라인 상호 간 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(101)의 후면에는 제1반사방지막(106), RGB구조의 컬러필터(107) 및 제2반사방지막(108)이 순차적으로 적층되어 있으며, RGB구조의 컬러필터(107) 사이에는 트렌치(109)가 형성되어 있다. 트렌치(109) 내부에는 광학적 크로스토크를 방지하는 가이드(Guide)가 형성되어 있다.
제1반사방지막(106) 및 제2반사방지막(108)은 입사광을 효율적으로 투과시켜 집광효율을 증가시키는 역할을 수행한다. 제1반사방지막(106) 및 제2반사방지막(108)은 투과율이 우수한 물질로 이루어진 단일막 또는 굴절률이 서로 다른 물질막을 교번 적층된 적층막을 포함할 수 있다. 이때, 굴절률이 서로 다른 물질막을 많이 교번 적층할수록 반사방지막의 투과율을 향상시킬 수 있다. 제1반사방지막(106)은 기판(101) 후면 전체를 덮는 형태를 가질 수 있다. 제2반사방지막(108)은 컬러필터(107) 상에만 형성되거나(도 1a 참조), 또는 컬러필터(107) 및 트렌치(109) 상부를 덮는 형태(도 1b 참조)로 형성될 수 있다.
RGB구조의 컬러필터(107) 사이에 트렌치(109)는 단위픽셀영역의 경계지역에 대응하여 형성되어 있으며, 컬러필터(107)의 R, G 및 B를 분리하는 형태를 갖는다. 이때, 트렌치(109) 내부에 형성된 가이드가 광학적 크로스토크를 효과적으로 방지하기 위해 트렌치(109)의 선폭(CD2)은 단위픽셀영역의 선폭(CD1) 대비 15% 이하인 것이 바람직하다. 구체적으로, 트렌치(109)의 선폭(CD2)은 단위픽셀영역의 선폭(CD1) 대비 1% 내지 15% 범위를 갖는 것이 바람직하다.
트렌치(109)의 저면은 제1반사방지막(106) 내에 위치하거나(도 1a 참조), 또는 트렌치(109)의 저면이 기판(101)으로 확장된 형태(도 1b 참조)를 가질 수 있다. 이때, 트렌치(109)의 저면은 기판(101) 내부에 위치하거나, 또는 소자분리막(102)에 접할 수 있다. 이처럼, 트렌치(109)를 기판(101)으로 확장시킨 경우에는 보다 효과적으로 광학적 크로스토크를 방지할 수 있다.
트렌치(109) 내부에 형성되는 가이드는 광학적 크로스토크를 방지함과 동시에 마이크로렌즈를 형성하지 않음에 따른 집광효율 저하를 보상해주기 위한 것으로, 컬러필터(107)보다 굴절률이 작은 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 가이드는 에어(Air)를 포함할 수 있다.
상술한 구조를 갖는 렌즈리스 이미지 센서는 컬러필터(107) 사이에 형성된 트렌치(109) 및 트렌치(109) 내부에 형성된 가이드를 구비함으로써, 마이크로렌즈를 사용하는 이미지 센서보다 우수한 집광효율을 구현함과 동시에 광학적 크로스토크를 방지할 수 있다. 이는 후술하는 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 보다 자세히 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서의 제조방법을 도시한 공정단면도이다. 여기서는, 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서 제조방법에 대한 일례를 설명하기로 한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 복수의 단위픽셀영역을 갖는 기판(11)에 소자분리막(12)에 의하여 분리된 수광부(13)를 형성한다. 이때, 수광부(13)는 단위픽셀영역에 대응하도록 형성하며, 포토다이오드를 포함할 수 있다. 소자분리막(12)은 STI(Shallow Trench Isolation)로 형성할 수 있다.
다음으로, 수광부(13)를 포함하는 기판(11) 전면에 신호생성회로(15)를 포함하는 층간절연막(14)을 형성한다. 신호생성회로(15)는 복수의 트랜지스터 및 다층의 도전라인을 포함할 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 기판(11)의 후면에 대한 그라인딩(grinding) 공정을 실시한다. 그라인딩 공정은 기판(11) 후면을 통해 수광부(13)로 입사하는 입사광의 진행경로를 감소시켜 집광효율을 증가시키기 위하여 실시한다.
다음으로, 그라인딩 공정에 의한 기판(11) 후면의 결함을 치유하기 위한 후처리를 실시한다. 후처리는 수소분위기에서 열처리를 실시하는 방법으로 진행할 수 있다.
다음으로, 기판(11) 후면에 제1반사방지막(16), 컬러필터(17) 및 제2반사방지막(18)을 순차적으로 형성한다. 제1반사방지막(16)과 제2반사방지막(18)은 동일한 물질막으로 형성할 수 있고, 컬러필터(17)는 RGB구조를 가질 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 단위픽셀영역의 경계지역에 형성된 제2반사방지막(18) 및 컬러필터(17)를 식각하여 복수의 트렌치(19)를 형성한다. 트렌치(19)를 형성하기 위한 식각공정시 제1반사방지막(16)이 일부 식각될 수도 있다. 트렌치(19)의 선폭은 단위픽셀영역의 선폭 대비 1% 내지 15% 범위를 갖도록 형성할 수 있다.
다음으로, 트렌치(19) 내부에 컬리필터(17)보다 작은 굴절률을 갖는 가이드를 형성한다. 일례로, 가이드는 에어(Air)를 포함할 수 있다. 가이드가 에어를 포함하는 경우에 실질적인 공정은 트렌치(19) 형성공정에서 완료된다.
상술한 공정과정을 통해 본 발명의 실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서를 구현할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서를 도시한 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 복수의 단위픽셀영역을 갖는 기판(201)에 각 단위픽셀영역에 대응하여 수광부(203)가 형성되어 있고, 인접한 수광부(203)는 소자분리막(202)에 의하여 분리되어 있다. 수광부(203)는 포토다이오드(Photo Diode, PD)를 포함할 수 있고, 소자분리막(202)은 STI(Shalloe Trench Isolation)를 포함할 수 있다.
기판(201)의 전면에는 층간절연막(204)이 형성되어 있고, 층간절연막(204) 내부에는 신호생성회로(205)가 형성되어 있다. 신호생성회로(205)는 수광부(203)에서 생성된 전하에 상응하는 전기신호를 생성하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 기판(201)의 전면 층간절연막(204) 내부는 신호생성회로(205)를 구성하는 트랜지스터들(미도시) 및 다층의 도전라인(미도시)을 포함할 수 있다. 트랜지스터들은 트랜스퍼 트랜지스터(transfer transistor), 리셋 트랜지스터(reset transistor), 소스 폴로워 트랜지스터(source follower transistor), 셀렉트 트랜지스터(select transistor) 및 바이어스 트랜지스터(bias transistor)를 포함할 수 있다. 또한, 다층의 도전라인은 플러그(plug)를 통해 트랜지스터 또는 도전라인 상호 간 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(201)의 후면에는 제1반사방지막(206), RGB구조의 컬러필터(209) 및 제2반사방지막(211)이 순차적으로 적층되어 있으며, RGB구조의 컬러필터(209) 사이에는 트렌치(210)가 형성되어 있다. 트렌치(210) 내부에는 광학적 크로스토크를 방지하는 가이드(Guide)가 형성되어 있다.
제1반사방지막(206) 및 제2반사방지막(211)은 입사광을 효율적으로 투과시켜 집광효율을 증가시키는 역할을 수행한다. 제1반사방지막(206) 및 제2반사방지막(211)은 투과율이 우수한 물질로 이루어진 단일막 또는 굴절률이 서로 다른 물질막을 교번 적층된 적층막을 포함할 수 있다. 이때, 굴절률이 서로 다른 물질막을 많이 교번 적층할수록 반사방지막의 투과율을 향상시킬 수 있다. 제1반사방지막(206)은 기판(201) 후면 전체를 덮는 형태를 가질 수 있다. 제2반사방지막(211)은 컬러필터(209) 상에만 형성되거나(도 3a 참조), 또는 컬러필터(209) 및 트렌치(210) 상부를 덮는 형태(도 3b 참조)로 형성될 수 있다.
RGB 구조의 컬러필터(209)는 평판형태를 갖는 제1컬러필터(207)와 렌즈형태를 갖는 제2컬러필터(208)가 적층된 적층구조를 가질 수 있다. 제2컬러필터(207)는 반구형 또는 다각형일 수 있다. 각 단위픽셀영역에서 제1컬러필터(207)와 제2컬러필터(208)는 동일한 색상(또는 동일한 물질)로 구성된다. 렌즈형태를 갖는 제2컬러필터(208)는 집광효율을 증가시킴과 동시에 광학적 크로스토크를 방지하는 역할을 수행한다.
RGB구조의 컬러필터(209)에 형성된 트렌치(210)는 단위픽셀영역의 경계지역에 대응하여 형성되어 있으며, 컬러필터(209)의 R, G 및 B를 분리하는 형태를 갖는다. 이때, 트렌치(210) 내부에 형성된 가이드가 광학적 크로스토크를 효과적으로 방지하기 위해 트렌치(210)의 선폭(CD2)은 단위픽셀영역의 선폭(CD1) 대비 15% 이하인 것이 바람직하다. 구체적으로, 트렌치(210)의 선폭(CD2)은 단위픽셀영역의 선폭(CD1) 대비 1% 내지 15% 범위를 갖는 것이 바람직하다.
트렌치(210)의 저면은 제1반사방지막(206) 내에 위치하거나(도 3a 참조), 또는 트렌치(210)의 저면이 기판(201)으로 확장된 형태(도 3b 참조)를 가질 수 있다. 이때, 트렌치(210)의 저면은 기판(201) 내부에 위치하거나, 또는 소자분리막(202)에 접할 수 있다. 이처럼, 트렌치(210)를 기판(201)으로 확장시킨 경우에는 보다 효과적으로 광학적 크로스토크를 방지할 수 있다.
트렌치(210) 내부에 형성되는 가이드는 광학적 크로스토크를 방지함과 동시에 마이크로렌즈를 형성하지 않음에 따른 집광효율 저하를 보상해주기 위한 것으로, 컬러필터(209)보다 굴절률이 작은 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 가이드는 에어(Air)를 포함할 수 있다.
상술한 구조를 갖는 렌즈리스 이미지 센서는 컬러필터(209) 사이에 형성된 트렌치(210) 및 트렌치(210) 내부에 형성된 가이드를 구비함으로써, 마이크로렌즈를 사용하는 이미지 센서보다 우수한 집광효율을 구현함과 동시에 광학적 크로스토크를 방지할 수 있다. 아울러, 렌즈형태의 제2컬러필터(208)을 구비함으로써, 보다 효과적으로 집광효율을 향상시키고, 광학적 크로스토크를 방지할 수 있다. 이는 후술하는 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 보다 자세히 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b는 단위픽셀영역의 선폭이 감소함에 따라 마이크로렌즈에 기인한 집광효율 저하를 나타낸 이미지이다.
도 4a를 참조하면, 단위픽셀영역의 선폭이 큰 경우에는 마이크로렌즈를 이용하여 수광부에 입사광을 집속시킬 수 있다. 따라서, 단위픽셀영역의 선폭이 큰 경우에는 마이크로렌즈를 적용하는 것이 바람직하다.
그러나, 도 4b를 참조하여 단위픽셀영역의 선폭이 감소한 경우를 살펴보면, 마이크로렌즈를 사용하더라도 수광부에 입사광을 집속시킬 수 없으며, 오히려 마이크로렌즈에 기인한 회절현상에 의하여 입사광이 분산되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 디자인 룰이 감소함에 따라 단위픽셀영역의 선폭이 감소할수록 마이크로렌즈를 대체할 구성이 필요하다는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 대한 비교예에 따른 이미지 센서를 도시한 단면도로, 종래기술에 따른 마이크로렌즈를 구비한 이미지 센서를 도시한 단면도이다. 그리고, 도 6a 내지 도 6d는 도 5에 도시된 비교예에 따른 마이크로렌즈를 구비한 이미지 센서와 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서의 집광효율 및 광학적 크로스토크를 비교한 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 단위픽셀영역을 갖는 기판(301)에 각 단위픽셀영역에 대응하여 수광부(303)가 형성되어 있고, 인접한 수광부(303)는 소자분리막(302)에 의하여 분리되어 있다. 기판의 전면에는 층간절연막(304)이 형성되어 있고, 층간절연막(304) 내부에는 신호생성회로(305)가 형성되어 있다. 기판(301)의 후면에는 반사방지막(306), RGB구조의 컬러필터(307) 및 마이크로렌즈(308)가 형성되어 있다.
본 발명의 제1 및 제1실시예와 비교예는 모두 동일한 단위픽셀영역 및 수광부 선폭(또는 면적)을 갖고, 입사광의 각도(즉, 입사각 θ)는 기판에 수직한 법선을 기준으로 한다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 집광효율 측면에서 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서가 비고예에 따른 이미지 센서보다 모든 입사각 범위내에서 우수한 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다. 특히, 렌즈형태의 제2컬러필터를 구비하는 본 발명의 제2실시예보다 렌즈형태의 어떠한 구조물도 구비하지 않는 본 발명의 제1실시예가 가장 우수한 집광효율을 구현하고 있음을 확인할 수 있다.
다음으로, 광학적 크로스토크 측면에서 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 렌즈리스 이미지 센서가 비교예에 따른 이미지 센서와 유사한 특성을 갖는 것을 확인할 수 있으며, 특정 입사각 범위에서는 비교예보다 우수한 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내의 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
101 : 기판 102 : 소자분리막
103 : 수광부 104 : 층간절연막
105 : 신호생성회로 106 : 제1반사방지막
107 : 컬러필터 108 : 제2반사방지막
109 : 트렌치

Claims (14)

  1. 복수의 단위픽셀영역을 갖는 기판;
    상기 단위픽셀영역에 대응하여 상기 기판에 형성된 수광부;
    상기 기판상에 형성된 컬러필터;
    상기 단위픽셀영역 경계지역에 대응하여 상기 컬러필터에 형성된 트렌치; 및
    상기 트렌치 내부에 형성된 가이드
    를 포함하는 렌즈리스 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판과 상기 컬러필터 사이에 삽입된 제1반사방지막; 및
    상기 컬러필터 상에 형성된 제2반사방지막
    을 더 포함하는 렌즈리스 이미지 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2반사방지막은 상기 컬러필터 및 상기 트렌치 상부를 덮는 형태를 갖는 렌즈리스 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 트렌치는 상기 기판으로 확장된 형태를 갖는 렌즈리스 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 컬러필터보다 작은 굴절률을 갖는 렌즈리스 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가이드는 에어(Air)를 포함하는 렌즈리스 이미지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단위픽셀영역의 선폭 대비 상기 트렌치의 선폭은 1% 내지 15% 범위를 갖는 렌즈리스 이미지 센서.
  8. 복수의 단위픽셀영역을 갖는 기판;
    상기 단위픽셀영역에 대응하여 상기 기판에 형성된 수광부;
    상기 기판상에 형성된 제1컬러필터;
    상기 제1컬러필터 상에 형성된 렌즈형 제2컬러필터;
    상기 단위픽셀영역 경계지역에 대응하여 상기 제1컬러필터에 형성된 트렌치; 및
    상기 트렌치 내부에 형성된 가이드
    를 포함하는 렌즈리스 이미지 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판과 상기 제1컬러필터 사이에 삽입된 제1반사방지막; 및
    상기 제2컬러필터 상에 형성된 제2반사방지막
    을 더 포함하는 렌즈리스 이미지 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2반사방지막은 상기 컬러필터 및 상기 트렌치 상부를 덮는 형태를 갖는 렌즈리스 이미지 센서.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 트렌치는 상기 기판으로 확장된 형태를 갖는 렌즈리스 이미지 센서.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 제1 및 제2컬러필터보다 작은 굴절률을 갖는 렌즈리스 이미지 센서.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 가이드는 에어(Air)을 포함하는 렌즈리스 이미지 센서.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 단위픽셀영역의 선폭 대비 상기 트렌치의 선폭은 1% 내지 15% 범위를 갖는 렌즈리스 이미지 센서.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9793310B2 (en) 2015-03-11 2017-10-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor devices using offset pixel patterns
US9958582B2 (en) 2014-11-28 2018-05-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor including nanostructure color filter
US10571609B2 (en) 2014-11-28 2020-02-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor including nanostructure color filter
KR20220096491A (ko) 2020-12-31 2022-07-07 한국광기술원 렌즈리스 이미징 장치 및 렌즈리스 이미징 장치의 이미지 재구성 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9958582B2 (en) 2014-11-28 2018-05-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor including nanostructure color filter
US10359549B2 (en) 2014-11-28 2019-07-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor including nanostructure color filter
US10571609B2 (en) 2014-11-28 2020-02-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor including nanostructure color filter
US9793310B2 (en) 2015-03-11 2017-10-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor devices using offset pixel patterns
KR20220096491A (ko) 2020-12-31 2022-07-07 한국광기술원 렌즈리스 이미징 장치 및 렌즈리스 이미징 장치의 이미지 재구성 방법

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