KR20180054733A - 광 분리를 이용하는 고명암비 픽셀 - Google Patents
광 분리를 이용하는 고명암비 픽셀 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180054733A KR20180054733A KR1020187010647A KR20187010647A KR20180054733A KR 20180054733 A KR20180054733 A KR 20180054733A KR 1020187010647 A KR1020187010647 A KR 1020187010647A KR 20187010647 A KR20187010647 A KR 20187010647A KR 20180054733 A KR20180054733 A KR 20180054733A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- subpixel
- pixel
- light
- sub
- group
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 title description 153
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 11
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 claims description 10
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 claims description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 5
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 claims 4
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 claims 4
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 13
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14621—Colour filter arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
- H01L27/14607—Geometry of the photosensitive area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1463—Pixel isolation structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14645—Colour imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
- H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
- H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
- H04N25/133—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements including elements passing panchromatic light, e.g. filters passing white light
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/702—SSIS architectures characterised by non-identical, non-equidistant or non-planar pixel layout
-
- H04N5/3696—
-
- H04N9/04—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
이미지 센서(16)가 중첩된 서브픽셀을 가진 픽셀(22)을 포함할 수 있다. 중첩된 서브픽셀을 가진 픽셀(22)은 타원형 또는 직사각형의 집광 영역을 가진 내측 서브픽셀(202)을 포함할 수 있다. 내측 서브픽셀은 기판에 형성될 수 있고, 하나 이상의 서브픽셀을 포함하는 서브픽셀 그룹(204)으로 직접 둘러싸여 있을 수 있다. 내측 서브픽셀(202)은 표면(216)에 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹의 집광 영역보다 덜 민감한 집광 영역을 가지고 있을 수 있다. 광이 내측 서브픽셀 그룹(202)에서 중첩된 서브픽셀 내의 외측 서브픽셀 그룹(204) 쪽으로 향하도록, 마이크로렌즈(1040)가 중첩된 서브픽셀 위에 형성될 수 있다. 단일 색의 컬러필터(1250)가 중첩된 서브픽셀 위에 형성될 수 있다. 내측 서브픽셀, 및 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹 위에 단일 컬러필터 영역(1150)을 가진 하이브리드 컬러필터가 사용될 수도 있다.
Description
본 출원은 Marko Mlinar, Ulrich Boettiger, 및 Richard Mauritzson에 의해 발명되고 2015년 9월 17일에 출원된 미국 가출원번호 제62/219985호("Methods, Devices, and Apparatus for a Pixel")에 대해 우선권을 주장한다. 본 출원은 Marko Mlinar, Ulrich Boettiger, 및 Richard Mauritzson에 의해 발명되고 2015년 10월 17일에 출원된 미국 가출원번호 제62/268623호("High Dynamic Range Pixel Using Light Separation")에 대해서도 우선권을 주장한다. 가출원은 둘 다 본 명세서에 원용되어 포함되며, 이로써 공통 주제에 대해 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 이미징 센서에 관한 것으로, 상세하게는 하나 이상의 감광 영역을 포함하는 픽셀을 구비한 이미징 센서에 관한 것이다.
셀룰러 전화기, 카메라, 및 컴퓨터와 같은 현대 전자 장치는 흔히 디지털 이미지 센서를 이용한다. 이미지 센싱 픽셀의 이차원 배열로부터 이미저(imager)(즉, 이미지 센서)가 형성될 수 있다. 각각의 픽셀은 광 센서, 예컨대 입사하는 광자(광)를 수신하고 이 광자를 전하로 변환시키는 광 다이오드를 포함할 수 있다. 종래의 이미지 픽셀 어레이는 전면 조사형 이미지 픽셀(frontside illuminated image pixel) 또는 후면 조사형 이미지 픽셀(backside illuminated image pixel)을 포함하고 있다. 이미지 픽셀은 상보형 금속 산화 반도체(complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS) 기술 또는 전하결합소자(charge-coupled device, CCD) 기술을 이용하여 반도체 기판 상에 제조된다. 이미지 센서는 기판의 전면에 형성된 트랜지스터와 같은 광 다이오드와 다른 연산 회로를 포함할 수 있다. 이미지 센싱 픽셀의 이차원 배열 내의 단일 이미지 센싱 픽셀은 단일 감광 영역, 감광 영역 위에 형성된 컬러필터, 및 컬러필터 위에 형성된 단일 돔형 마이크로렌즈를 포함한다.
전체로 보면, 이미지 센서 내의 이미지 센싱 픽셀의 배열과 연관된 컬러필터의 어레이를 컬러필터 어레이라고 한다. 많은 이미저는 수직으로 그리고 수평으로 인접한 컬러필터가 서로 다른 색을 이용하는 베이어 컬러필터 어레이(Bayer color filter array)를 사용한다. 베이어 컬러필터 어레이는 적색, 녹색, 및 청색 컬러필터를 포함한다. 이상적으로는, 적색 컬러필터를 가진 픽셀와 연관된 감광 영역이 적색 컬러필터를 통과한 광에만 노출될 것이고, 녹색 컬러필터를 가진 픽셀와 연관된 감광 영역이 녹색 컬러필터를 통과한 광에만 노출될 것이며, 청색 컬러필터를 가진 픽셀와 연관된 감광 영역이 청색 컬러필터를 통과한 광에만 노출될 것이다.
하지만, 서로 다른 색과 연관된(즉, 서로 다른 색의 컬러필터를 가진) 인접한 픽셀들 간에는 종종 바람직하지 않은 광 누화(optical cross-talk)가 존재한다. 바람직하지 않은 광 누화의 특징은 한 색의 컬러필터를 통과하면서 다른 색과 연관된 픽셀의 감광 영역을 방해하는 광에 있다. 바람직하지 않은 광 누화의 예는, 적색 컬러필터를 통과한 광이 녹색 픽셀과 연관된 감광 영역(즉, 녹색 컬러필터를 가진 픽셀)을 방해하는 경우이다. 광 누화는 종종 높은 입사각의 광과 난반사(flare) 조건에 의해 야기되며, 이미저의 출력 이미지 품질을 저하시킬 수 있다.
전기적 누화는 이미저의 성능에 부정적인 영향을 줄 수도 있다. 이상적으로는, 적색 픽셀와 연관된 감광 영역이 감광 영역에 수광되는 적색 광의 양에 대응하는 전하를 축적할 것이고, 녹색 픽셀과 연관된 감광 영역이 감광 영역에 수광되는 녹색 광의 양에 대응하는 전하를 축적할 것이며, 청색 픽셀와 연관된 감광 영역이 감광 영역에 수광되는 청색 광의 양에 대응하는 전하를 축적할 것이다.
하지만, 다른 색과 연관된 인접한 픽셀들 간에는 종종 바람직하지 않는 전기적 누화가 존재한다. 바람직하지 않는 전기적 누화의 특징은, 다른 색과 연관된 픽셀의 감광 영역(즉, 광 다이오드)에 의해 수집된 하나의 색과 연관된 픽셀의 반도체 영역에 생성되는 광생성 전하에 있다. 바람직하지 않는 전기적 누화의 예는, 적색 광에 응답하여 생성되었던 광생성 전하가 녹색 픽셀과 연관된 감광 영역(즉, 녹색 광을 수신하고 수신된 녹색 광의 양에 대응하는 전하를 생성해야 하는 감광 영역)으로 확산하면서 녹색 픽셀과 연관된 감광 영역에 의해 수집되는 경우이다. 전기적 누화는 이미저의 출력 이미지 품질을 저하시킬 수도 있다.
따라서, 이미징 디바이스를 위해 개선된 이미지 픽셀을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치를 나타낸 도면이다.
도 2a는 일 실시예에 따른, 원형의 집광면을 가진 내측 서브픽셀을 구비한 중첩된 서브픽셀의 표면을 도시한 도면이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 도 2a의 중첩된 서브픽셀을 A-A'선을 따라 자른 측단면도이다.
도 2c는 일 실시예에 따른 중첩된 서브픽셀을 도 2a의 다른 실시예의 A-A'선을 따라 자른 측단면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른, 직사각형의 집광면을 가진 내측 서브픽셀을 구비한 중첩된 서브픽셀의 표면을 도시한 도면이다.
도 3b는 일 실시예에 따른 중첩된 서브픽셀을 도 3a의 A-A'선을 따라 자른 측단면도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른, 중간 서브픽셀과 외측 서브픽셀로 둘러싸인 직사각형의 집광면을 가진 내측 서브픽셀을 구비한 중첩된 서브픽셀의 표면을 도시한 도면이다.
도 4b는 일 실시예에 따른 중첩된 서브픽셀을 도 4a의 A-A'선을 따라 자른 측단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 2개의 서브픽셀의 외측 서브픽셀 그룹으로 둘러싸인 원형의 집광면을 가진 내측 서브픽셀을 구비한 중첩된 서브픽셀의 표면을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 4개의 서브픽셀의 외측 서브픽셀 그룹으로 둘러싸인 원형의 집광면을 가진 내측 서브픽셀을 구비한 중첩된 서브픽셀의 표면을 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 중첩된 서브픽셀 위에 원형의 마이크로렌즈를 배치한 것을 도시한 도면이다.
도 8a는 일 실시예에 따른 중첩된 서브픽셀 위에 도넛형 마이크로렌즈를 배치한 것을 도시한 도면이다.
도 8b는 일 실시예에 따른, 인접한 중첩된 서브픽셀 위에 도넛형 마이크로렌즈를 번갈아 배치한 것을 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른, 그리드 배치로 배열되어 있는 내측 서브픽셀과 외측 서브픽셀 그룹을 구비한 중첩된 서브픽셀 위에 마이크로렌즈를 배치한 것을 도시한 도면이다.
도 10a는 일 실시예에 따른, 그리드 배치로 배열되어 있는 내측 서브픽셀 그룹과 외측 서브픽셀 그룹의 각각의 서브픽셀 위에 마이크로렌즈를 배치한 것을 도시한 도면이다.
도 10b는 일 실시예에 따른, 그리드 배치로 배열되어 있는 외측 서브픽셀 그룹의 서브픽셀 각각의 위에만 마이크로렌즈를 번갈아 배치한 것을 도시한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 중첩된 서브픽셀 위에 형성된 하이브리드 컬러필터를 도시한 도면이다.
도 12은 일 실시예에 따른 서로 인접하게 형성된 마이크로렌즈를 도시한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른, 2개의 층으로 형성된 다른 높이를 가진 마이크로렌즈를 도시한 도면이다.
도 14a 내지 도 14c는 일 실시예에 따른, 균일한 높이를 가진 마이크로렌즈의 2개의 층을 형성하는 데 사용될 수 있는 단계를 도시한 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른, 내측 서브픽셀 위에 클리어 필터를 구비한 하이브리드 컬러필터를 도시한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 도 1 내지 도 15의 실시예를 이용할 수 있는 이미저의 블록도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른, 원형의 집광면을 가진 내측 서브픽셀을 구비한 중첩된 서브픽셀의 표면을 도시한 도면이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 도 2a의 중첩된 서브픽셀을 A-A'선을 따라 자른 측단면도이다.
도 2c는 일 실시예에 따른 중첩된 서브픽셀을 도 2a의 다른 실시예의 A-A'선을 따라 자른 측단면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른, 직사각형의 집광면을 가진 내측 서브픽셀을 구비한 중첩된 서브픽셀의 표면을 도시한 도면이다.
도 3b는 일 실시예에 따른 중첩된 서브픽셀을 도 3a의 A-A'선을 따라 자른 측단면도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른, 중간 서브픽셀과 외측 서브픽셀로 둘러싸인 직사각형의 집광면을 가진 내측 서브픽셀을 구비한 중첩된 서브픽셀의 표면을 도시한 도면이다.
도 4b는 일 실시예에 따른 중첩된 서브픽셀을 도 4a의 A-A'선을 따라 자른 측단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 2개의 서브픽셀의 외측 서브픽셀 그룹으로 둘러싸인 원형의 집광면을 가진 내측 서브픽셀을 구비한 중첩된 서브픽셀의 표면을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 4개의 서브픽셀의 외측 서브픽셀 그룹으로 둘러싸인 원형의 집광면을 가진 내측 서브픽셀을 구비한 중첩된 서브픽셀의 표면을 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 중첩된 서브픽셀 위에 원형의 마이크로렌즈를 배치한 것을 도시한 도면이다.
도 8a는 일 실시예에 따른 중첩된 서브픽셀 위에 도넛형 마이크로렌즈를 배치한 것을 도시한 도면이다.
도 8b는 일 실시예에 따른, 인접한 중첩된 서브픽셀 위에 도넛형 마이크로렌즈를 번갈아 배치한 것을 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른, 그리드 배치로 배열되어 있는 내측 서브픽셀과 외측 서브픽셀 그룹을 구비한 중첩된 서브픽셀 위에 마이크로렌즈를 배치한 것을 도시한 도면이다.
도 10a는 일 실시예에 따른, 그리드 배치로 배열되어 있는 내측 서브픽셀 그룹과 외측 서브픽셀 그룹의 각각의 서브픽셀 위에 마이크로렌즈를 배치한 것을 도시한 도면이다.
도 10b는 일 실시예에 따른, 그리드 배치로 배열되어 있는 외측 서브픽셀 그룹의 서브픽셀 각각의 위에만 마이크로렌즈를 번갈아 배치한 것을 도시한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 중첩된 서브픽셀 위에 형성된 하이브리드 컬러필터를 도시한 도면이다.
도 12은 일 실시예에 따른 서로 인접하게 형성된 마이크로렌즈를 도시한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른, 2개의 층으로 형성된 다른 높이를 가진 마이크로렌즈를 도시한 도면이다.
도 14a 내지 도 14c는 일 실시예에 따른, 균일한 높이를 가진 마이크로렌즈의 2개의 층을 형성하는 데 사용될 수 있는 단계를 도시한 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른, 내측 서브픽셀 위에 클리어 필터를 구비한 하이브리드 컬러필터를 도시한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 도 1 내지 도 15의 실시예를 이용할 수 있는 이미저의 블록도이다.
본 발명의 실시예는 이미지 센서에 관한 것으로, 상세하게는 복수의 서브픽셀 구조를 각각 포함하는 픽셀을 가진 이미지 센서에 관한 것이다. 이러한 구체적인 세부사항 중 일부 또는 전부 없이도 본 실시예가 실시될 수 있음을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 다른 예에서는, 공지된 동작이 본 실시예를 불필요하게 모호하게 만들지 않기 위해서 상세하게 설명되지 않는다.
전자 장치, 예컨대 디지털 카메라, 컴퓨터, 셀룰러 전화, 및 다른 전자 장치 등은 이미지를 캡처하기 위해 입력 신호를 수집하는 이미지 센서를 포함하고 있다. 이미지 센서는 이미지 픽셀의 어레이를 포함할 수 있다. 이미지 센서 내의 이미지 픽셀은 입사광을 전기적 전하로 변환하는 광다이오드(photodiode)와 같은 감광 소자(photosensitive element)를 포함할 수 있다. 전기적 전하는 저장되어 이미지 신호로 변환될 수 있다. 이미지 센서는 어떠한 수의 픽셀(예를 들어, 수백 또는 수천 또는 그 이상)도 가지고 있을 수 있다. 일반적인 이미지 센서는 예를 들어, 수십만 또는 수백만 개의 픽셀(예를 들어, 메가픽셀)을 가지고 있을 수 있다. 이미지 센서는 제어 회로, 예컨대 이미징 픽셀을 동작시키기 위한 회로, 및 감광 소자에 의해 생성된 전기적 전하에 대응하는 이미지 신호를 판독하기 위한 판독 회로를 포함할 수 있다.
이미지 센서에는 멀티-광다이오드 이미지 픽셀(때로는 본 명세서에서 도넛형 광다이오드 픽셀, 도넛형 이미지 픽셀, 도넛형 픽셀, 중첩된 서브픽셀, 슈퍼-픽셀, 이미지 픽셀, 또는 픽셀이라고 함)의 하나 이상의 어레이가 제공될 수 있다. 멀티-광다이오드 이미지 픽셀은 기판에 형성되고 또한 서로 인접한 감광 소자를 포함할 수 있다. 각각의 멀티-광다이오드 이미지 픽셀은 2개, 3개, 5개, 9개, 또는 다른 임의의 적합한 수의 광다이오드를 가지고 있을 수 있다. 각각의 도넛형 픽셀 내의 복수의 광다이오드는 외측 서브픽셀 그룹과 내측 서브픽셀 그룹으로 그룹화되어 있을 수 있다. 도넛형 픽셀의 외측 서브픽셀 그룹이 내측 서브픽셀 그룹보다 입사 광에 민감한 것이 바람직할 수 있다. 외측 서브픽셀 그룹은 1개, 2개, 4개, 8개, 또는 다른 임의의 적합한 수의 서브픽셀을 포함할 수 있다. 내측 서브픽셀 그룹은 하나 이상의 서브픽셀을 포함할 수 있다. 광을 외측 서브픽셀 그룹 내의 광다이오드(들) 쪽으로 향하게 하기 위해, 하나 이상의 마이크로렌즈 또는 다른 광 가이드 구조가 멀티-서브픽셀 이미지 픽셀 위에 형성될 수 있다.
도 1은 이미지를 캡처하기 위해 이미지 센서를 이용하는 예시적인 전자 장치를 도시한 도면이다. 도 1의 전자 장치(10)는 휴대용 전자 장치, 카메라, 셀룰러 전화기, 비디오 카메라, 또는 디지털 이미지 데이터를 캡처하는 다른 이미징 디바이스일 수 있다. 카메라 모듈(12)은 입사광을 디지털 이미지 데이터로 변환하는 데 사용될 수 있다. 카메라 모듈(12)은 하나 이상의 렌즈(14)와 하나 이상의 대응하는 이미지 센서(16)를 포함할 수 있다. 이미지 캡처 동작 중, 씬으로부터의 광이 렌즈(14)에 의해 이미지 센서(16) 위로 포커싱될 수 있다. 이미지 센서(16)는 대응하는 디지털 이미지 데이터를 처리 회로(18)에 제공한다. 이미지 센서(16)는, 예를 들어 후면 조사형(backside illumination) 이미지 센서일 수 있다. 경우에 따라, 카메라 모듈(12)에는 렌즈(14)의 어레이와 대응하는 이미지 센서(16)의 어레이가 제공될 수 있다.
저장 및 처리 회로(18)와 같은 제어 회로는 하나 이상의 집적 회로(예를 들어, 이미지 처리 회로, 마이크로프로세서, 랜덤 액세스 메모리와 비휘발성 메모리 등과 같은 저장 장치)를 포함할 수 있고, 카메라 모듈(12)과는 별도인 컴포넌트 및/또는 카메라 모듈(12)의 일부(예를 들어, 이미지 센서(16)와 연관된 모듈(12) 내부에 이미지 센서(16) 또는 집적 회로를 포함하는 집적 회로의 일부를 구성하는 회로)를 구성하는 컴포넌트를 이용하여 구현될 수 있다. 카메라 모듈(12)에 의해 캡처된 이미지 데이터는 처리 회로(18)를 이용하여 처리되어 저장될 수 있다. 처리된 이미지 데이터는, 경우에 따라 처리 회로(18)에 연결된 유선 및/또는 무선 통신 경로를 이용하여 외부 설비(예를 들어, 컴퓨터 또는 다른 장치)에 제공될 수 있다. 처리 회로(18)는 이미지 센서(16)의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있다.
이미지 센서(16)는 이미지 픽셀(22)의 하나 이상의 어레이(20)를 포함할 수 있다. 상보형 금속 산화 반도체(complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS) 기술 또는 전하결합소자(charge-coupled device, CCD) 기술 또는 다른 임의의 적합한 감광 장치를 이용하여 이미지 픽셀(22)이 반도체 기판에 형성될 수 있다. 이미지 픽셀(22)은 전면 조사형(frontside illumination, FSI) 이미지 픽셀이거나 또는 후면 조사형(backside illumination, BSI) 이미지 픽셀일 수 있다. 이미지 픽셀(22)은 하나 이상의 서브픽셀을 포함할 수 있다. 이미지 픽셀(22) 내의 각각의 서브픽셀은 광다이오드나 광다이오드 영역, 그리고 광다이오드나 광다이오드 영역을 위한 판독 회로를 가지고 있을 수 있다. 소정의 서브픽셀 내의 각각의 광다이오드 또는 광다이오드 영역과 연관된 판독 회로는 전송 게이트(transfer gate), 플로팅 확산 영역(floating diffusion region), 및 리셋 게이트(reset gate)를 포함할 수 있다. 서브픽셀 사이의 격리 영역은 격리 구조가 형성된 서브픽셀 중 하나 또는 전부의 일부일 수 있다 .
도 2a는 어레이(20)의 픽셀(22) 내의 중첩된 서브픽셀(200)의 표면을 도시한 도면이다. 중첩된 서브픽셀(200)은 도 3 내지 도 6 및 도 9의 중첩된 서브픽셀에 대한 다른 실시예일 수 있다. 도 2a의 중첩된 서브픽셀(200)의 표면도를 중첩된 서브픽셀(200)의 집광 영역(light collecting area, LCA)의 도면이라고도 할 수 있다. 중첩된 서브픽셀(200)은 동일한 스펙트럼의 광을 캡처하는 데 사용되는 연관된 픽셀 회로를 구비한 광다이오드에 대응하고 있을 수 있다. 일 예로서, 중첩된 서브픽셀(200)은 광의 적색, 녹색, 청색, 청록색, 자홍색, 황색, 근적외선, 적외선 또는 다른 임의의 스펙트럼을 캡처하기 위해 사용될 수 있다. 단일의 적색, 녹색, 청색, 청록색, 자홍색, 황색, 근적외선, 적외선 또는 투명 컬러필터가 중첩된 서브픽셀(200) 위에 형성될 수 있다. 특정 실시예에서, 중첩된 서브픽셀(200) 위에 형성된 컬러필터는 유색 광을 통과시키는 영역과 투명한 영역(즉, 가시 스펙트럼 광 또는 가시 스펙트럼 밖의 전체 스펙트럼 광을 통과시키는 영역)을 가지고 있을 수 있다.
도 2a에 도시된 중첩된 서브픽셀(200)은 어레이(20)의 픽셀(22)의 서브 세트, 또는 어레이(20)의 픽셀(22) 모두에 포함될 수 있다. 도 2a의 중첩된 서브픽셀(200)은 내측 서브픽셀(202)이라고도 할 수 있는 제1 서브픽셀(202)을 포함할 수 있다. 내측 서브픽셀(202)은 외측 서브픽셀(204)이라고도 할 수 있는 제2 서브픽셀(204)로 완전히 둘러싸일 수 있다. 내측 서브픽셀(202)과 외측 서브픽셀(204)은반도체 기판과 반도체 기판 내 각각의 서브픽셀 회로에서의 n형 도핑된 광다이오드 영역(n-type doped photodiode region), 예컨대 서브픽셀(202, 204) 내의 광다이오드 영역에 연결된 중첩된 서브픽셀(200)의 전송 게이트, 플로팅 확산 영역, 및 리셋 게이트에 대응하고 있을 수 있다. 반도체 기판(도시하지 않음)은 실리콘, 또는 다른 임의의 적합한 반도체 재료로 만들어진 벌크 p형 기판일 수 있다.
내측 서브픽셀(202) 내의 광다이오드가 표면에서 둥근 모양을 가지고 있을 수 있다. 다시 말해, 내측 서브픽셀(202)의 집광 영역은 원형의 영역이다. 이 표면에서, 내측 서브픽셀(202)은 직경(S1)을 가지고 있을 수 있다. 일 예로서, 내측 서브픽셀(202) 내의 광다이오드의 직경(S1)은 1 미크론(micron)일 수 있지만, 본 실시예의 범위에서 벗어나지 않고 대안적으로 다른 임의의 크기일 수 있다. 외측 서브픽셀(204)은 표면에서 정사각형의 외측 경계와 원형의 내측 경계를 가지고 있을 수 있다. 도 2a에 도시된 외측 서브픽셀(204)의 정사각형의 외측 경계와 원형의 내측 경계로 둘러싸인 영역은 외측 서브픽셀(204)의 집광 영역에 대응하고 있을 수 있다. 표면에서의 외측 서브픽셀(204)의 원형의 내측 경계는 내측 서브픽셀(202)의 외측 경계와 모양이 유사하지만 크기가 더 클 수 있다(즉, 외측 서브픽셀(204)의 원형의 내측 경계는 직경(S1)보다 큰 직경(S1')을 가지고 있다). 도 2에 도시된 바와 같이, 외측 서브픽셀(204)의 변 중 하나의 길이가 S2이다. 일 예로서, S2는 3 미크론일 수 있지만, 본 실시예의 범위에서 벗어나지 않고 대안적으로 다른 임의의 크기일 수 있다. 길이(S2)는 바람직하게는 길이(S1)보다 크다. 도 2a에서는 외측 서브픽셀(204)이 정사각형의 외측 경계를 가진 것으로 도시되어 있지만, 대안적으로 직사각형의 외측 경계를 가지고 있을 수 있다.
내측 서브픽셀(202)과 외측 서브픽셀(204) 사이에는, 격리 영역(206)이 형성될 수 있다. 격리 영역(206)에는 픽셀(22) 또는 그 서브픽셀(202, 204)과 관련된 어떤 회로가 없을 수 있다. 격리 영역(206)은 소정의 서브픽셀 그룹 내의 개별 서브픽셀들을 서로 분리할 수 있으며, 또한 서로 다른 각각의 서브픽셀 그룹 내의 개별 서브픽셀들을 서로 분리할 수 있다. 격리 영역(206)은 상이한 유형의 격리 장치, 예컨대 트렌치 격리 구조, 도핑된 반도체 영역, 금속성의 장벽 구조, 또는 다른 임의의 적합한 격리 장치를 포함할 수 있다.
내측 서브픽셀(202)은 입사 광에 대해 더 낮은 감도를 가질 수 있으며, 외측 서브픽셀(204)에 비해 더 낮은 감도의 집광 영역을 가진다고 할 수 있다. 내측 서브픽셀(202)과 외측 서브픽셀(204)의 각각의 도핑 농도가 서로 다를 수 있거나 또는 동일할 수 있다. 일 예로서, 광에 대한 내측 서브픽셀(202)의 감도를 낮추기 위해, 내측 서브픽셀(202) 내의 광다이오드 영역의 도핑 농도가 변경될 수 있다. 하지만, 중첩된 서브픽셀(200)의 특성을 설명하고 강조하는 데 있어서 단순화를 위해, 서브픽셀(202, 204)이 동일한 도핑 농도를 가진 광다이오드를 가지고 있다고 가정할 것이다. 내측 서브픽셀(202)이 외측 서브픽셀(204)에 비해 입사 광에 대한 감도가 낮다는 것은, 내측 서브픽셀(202)의 집광 영역이 외측 서브픽셀(204)의 집광 영역에 비해 낮기 때문이다.
광이 외측 서브픽셀(204) 쪽으로 향하도록, 하나 이상의 마이크로렌즈(도 2a에는 도시하지 않음)가 도 2a의 중첩된 서브픽셀(200) 위에 형성될 수 있다. 하나 이상의 마이크로렌즈는 중첩된 서브픽셀(200) 위에 형성된 컬러필터(도 2a에는 도시하지 않음) 위에 형성될 수 있다. 광이 외측 서브픽셀(204) 쪽으로 향하도록, 하나 이상의 마이크로렌즈는 외측 서브픽셀(204) 위에만 형성될 수 있다. 하지만, 일부 실시예에서, 광을 외측 서브픽셀(204) 쪽으로 향하게 하는 하나 이상의 마이크로렌즈는 서브픽셀(202)의 집광 영역과 부분적으로 중첩할 수 있다. 광을 외측 서브픽셀(204) 쪽으로 향하게 하는 것은, 내측 서브픽셀(202)의 집광 영역의 감도에 비해 외측 서브픽셀(204)의 집광 영역의 감도를 더 높일 수 있다. 다시 말해, 중첩된 서브픽셀(200) 위에 입사된 더 많은 양의 광이 내측 서브픽셀(202)보다는 외측 서브픽셀(204) 쪽으로 향하므로, 내측 서브픽셀(202)이 외측 서브픽셀(204)에 비해 더 낮은 감도의 집광 영역을 가지고 있다고 한다.
도 2b는 중첩된 서브픽셀(200)을 도 2a의 A-A'선을 따라 자른 측단면도이다. 도 2b는 내측 서브픽셀(202)과 외측 서브픽셀(204) 사이의 격리 영역(206)을 도시하고 있다. 격리 영역(206)은 중첩된 서브픽셀(200)의 표면에 대해 수직일 수 있다. 집광 간격 동안, 중첩된 서브픽셀(200) 위에 입사하는 광(210)이 내측 서브픽셀(202)과 외측 서브픽셀(204)에 의해 흡수될 수 있다. 도 2a와 관련하여 전술한 바와 같이, 적어도 외측 서브픽셀(204)의 크기가 더 크고 또한 중첩된 서브픽셀(200) 위에 하나 이상의 마이크로렌즈가 형성되므로, 외측 서브픽셀(204)은 내측 서브픽셀(202)에 비해 더 민감한 집광 영역을 가지고 있어서 전하를 외측 서브픽셀(204) 쪽으로 향하게 한다. 외측 서브픽셀(204)이 더 민감한 집광 영역을 가지므로, 입사 광(210)에 노출된 후의 외측 서브픽셀(204)에서의 광생성 전하의 수가 입사 광(210)에 노출된 후의 내측 서브픽셀(202)에서의 광생성 전하의 수보다 클 수 있다.
외측 서브픽셀(204)에서의 광생성된 전하는 격리 영역(206)을 가로질러 그리고 내측 서브픽셀(202) 안으로 누설되거나 확산될 수 있다. 격리 영역(206)은 경계(207)에 의해 분리된 제1 영역과 제2 영역을 가지고 있을 수 있다. 격리 영역(206)에 사용된 격리 장치는 격리 영역(206)의 제1 영역과 제2 영역 중 하나 또는 양쪽에 형성될 수 있는 다양한 유형의 격리 구조, 예컨대 트렌치 격리 구조, 도핑된 반도체 영역, 및 금속성의 장벽을 포함할 수 있다. 동일한 유형의 격리 장치가 격리 영역(206)의 제1 영역과 제2 영역 양쪽에 형성되는 경우(즉, 단일 격리 장치 유형이 격리 영역(206) 안에 형성되는 경우), 영역(206) 내의 격리 장치는 연속적일 수 있다. 높이(h1)을 가진 격리 영역(206)의 제1 영역 내의 격리 장치의 유형이 높이(h2)를 가진 격리 영역(206)의 제2 영역 내의 격리 장치의 유형인 경우, 영역(206) 내의 격리 장치는 중첩된 서브픽셀(200) 내의 광다이오드의 깊이에 대해 불연속적일 수 있다.
서브픽셀의 하나의 광다이오드 영역에서 다른 서브픽셀의 다른 광다이오드 영역으로 전하가 누설되는 것을 보통 전기적 누화라고 한다. 단일 컬러필터가 중첩된 서브픽셀(200) 위에 형성되기 때문에, 내측 서브픽셀(202)과 외측 서브픽셀(204)은 동일한 색의 입사 광(210)을 수광한다. 결과적으로, 외측 서브픽셀(204)로부터 격리 영역(206)을 통해 내측 서브픽셀(202)로 확산하는 광생성 전하는, 내측 서브픽셀(202) 내의 광생성 전하가 만들어내는 동일한 색에 응답하여 생성되는 전하에 대응하고 있다. 따라서, 서브픽셀(202, 204) 내의 광다이오드 영역들 간의 전기적 누화는 동일한 색의 광을 수광하는 광다이오드 영역들 간의 누화이고, 그래서 관리 가능하다. 서브픽셀(202, 204) 내의 광다이오드들 간의 전기적 누화는 중첩된 서브픽셀(200)이 위치하는 픽셀(22)을 판독하는 동안, 또는 중첩된 서브픽셀(200)이 위치하는 픽셀(22)을 판독한 후에 설명되거나 또는 관리될 수 있다.
도 2c는 도 2a의 A-A'선을 따라 중첩된 서브픽셀(200)을 번갈아 자른 측단면도이다. 도 2c는 격리 영역(206)이 내측 서브픽셀(202)과 외측 서브픽셀(204) 사이의 영역을 점유하는 것을 도시하고 있다. 도 2b의 실시예와는 대조적으로, 격리 영역(206)이 중첩된 서브픽셀(200)의 표면에 대해 수직이 아닐 수 있다. 다시 말해, 표면(216)과 격리 영역(206) 사이의 각도(214)가 90도보다 클 수 있다. 격리 영역(206)과 표면(216) 사이의 각도(214)가 90도보다 큰 경우, 도 2c의 내측 서브픽셀(202)의 집광 표면(216)에서의 직경(S3)은 도 2c의 내측 서브픽셀(202)의 반대 표면(218)에서의 직경(S4)보다 클 수 있다. 대안적으로, 각도(214)는 90도보다 작을 수 있고, 그러면 내측 서브픽셀(202)의 직경(S3)은 내측 서브픽셀(204)의 직경(S4)보다 클 수 있다.
표면(216)과 격리 영역(206) 간의 각도(214)가 90도보다 큰지 또는 90도보다 작은지 여부는 설계 고려사항에 기초할 수 있거나 또는 특정한 제조 공정에서의 구현 제한에 기초할 수 있다. 표면(216)과 격리 영역(206) 간의 각도(214)가 90도보다 크거나 또는 90도보다 작은 경우, 내측 서브픽셀(202)과 외측 서브픽셀(204) 사이의 격리 영역(206)의 인터페이스 표면의 면적이 도 2b의 격리 영역(206)의 인터페이스 표면의 영역보다 크다.
집광 간격 동안, 중첩된 서브픽셀(200) 위에 입사하는 광(212)이 도 1의 각각의 픽셀(22) 내의 내측 서브픽셀(202)과 외측 서브픽셀(204)에 의해 흡수될 수 있다. 도 2a와 관련하여 전술한 바와 같이, 적어도 외측 서브픽셀(204)이 더 크고 또한 중첩된 서브픽셀(200) 위에 하나 이상의 마이크로렌즈로가 형성되므로, 외측 서브픽셀(204)이 내측 서브픽셀(202)에 비해 더 민감한 집광 영역을 가지고 있어서 광을 외측 서브픽셀(204) 쪽으로 향하게 하거나 또는 동등하게 내측 서브픽셀(202)로부터 먼 쪽으로 향하게 한다. 외측 서브픽셀(204)이 더 민감한 집광 영역을 가지므로, 입사 광(212)에 노출된 후의 외측 서브픽셀(204)에서의 광생성 전하의 수가 입사 광(210)에 노출된 후의 내측 서브픽셀(202)에서의 광생성 전하의 수보다 클 수 있다.
도 2b의 실시예에서와 같이, 외측 서브픽셀(204)에서의 광생성 전하가 격리 영역(206)을 통해 그리고 내측 서브픽셀(202) 안으로 누설되거나 확산될 수 있다(즉, 격리 영역(206)을 통해 외측 서브픽셀(204)과 내측 서브픽셀(202) 간에 전기적 누화가 있을 수 있다). 도 2c의 실시예의 내측 서브픽셀(202)과 외측 서브픽셀(204) 사이의 격리 영역(206)의 인터페이스 표면의 면적이 도 2b의 격리 영역(206)의 인터페이스 표면의 면적에 비해서 크기 때문에, 외측 서브픽셀(204)과 내측 서브픽셀(202) 간의 전기적 누화가 도 2b의 실시예의 전기적 누화보다 클 수 있는데, 적어도 외측 서브픽셀(204)로부터의 전하가 격리 영역(206)을 통해 내측 서브픽셀(202) 안으로 누설되거나 확산될 수 있는 영역이 더 크기 때문이다. 도 2b와 관련하여 전술한 바와 같이, 단일 컬러필터가 중첩된 서브픽셀(200) 위에 형성되는 경우, 내측 서브픽셀(202)과 외측 서브픽셀(204)은 동일한 색의 입사 광(210)을 수광한다. 따라서, 서브픽셀(202, 204) 간의 전기적 누화는 동일한 색의 광을 수광하는 서브픽셀 간의 누화이며, 그러므로 중첩된 서브픽셀(200)이 위치하는 픽셀(22)을 판독하기 전에 또는 후에 관리 가능하다.
도 3a는 어레이(20)의 픽셀(22) 내의 중첩된 서브픽셀(300)의 표면을 도시한 도면이다. 중첩된 서브픽셀(300)이 도 2, 도 4 내지 도 6, 및 도 9의 중첩된 서브픽셀에 대한 다른 실시예일 수 있다. 도 3a의 중첩된 서브픽셀(300)의 표면도를 중첩된 서브픽셀(300)의 집광 영역(LCA)의 도면이라고도 할 수 있다. 중첩된 서브픽셀(300)은 동일한 스펙트럼의 광을 캡처하는 데 사용되는 서브픽셀에 대응하고 있을 수 있다. 일 예로서, 중첩된 서브픽셀(300)은 광의 적색, 녹색, 청색, 청록색, 자홍색, 황색, 근적외선, 적외선 또는 임의의 다른 스펙트럼을 캡처하는 데 사용될 수 있다. 단일 적색, 녹색, 청색, 청록색, 자홍색, 황색, 근적외선, 적외선 또는 투명 컬러필터가 중첩된 서브픽셀(300) 위에 형성될 수 있다. 특정 실시예에서, 중첩된 서브픽셀(300) 위에 형성된 컬러필터는 유색 광을 통과시키는(즉, 가시 스펙트럼 광을 통과시키는) 영역과 투명한 다른 영역을 가지고 있을 수 있다.
도 3a에 도시된 중첩된 서브픽셀(300)은 어레이(20)의 픽셀(22)의 서브 세트 또는 또는 어레이(20)의 픽셀(22) 모두에 포함되어 있을 수 있다. 도 3a의 중첩된 서브픽셀(300)은 내측 서브픽셀(302)라고도 할 수 있는 제1 서브픽셀(302)을 포함할 수 있다. 내측 서브픽셀(302)은 외측 서브픽셀(304)이라고도 할 수 있는 제2 서브픽셀(304)로 완전히 둘러싸여 있을 수 있다. 내측 서브픽셀(302)과 외측 서브픽셀(304)은 반도체 기판 내의 n형 도핑된 광다이오드 영역 및 이 기판 내 각각의 서브픽셀 회로, 예컨대 서브픽셀(302, 304) 내의 광다이오드 영역에 연결된 중첩된 서브픽셀(300)의 전송 게이트, 플로팅 확산 영역, 및 리셋 게이트에 대응하고 있을 수 있다. 반도체 기판(도시하지 않음)은 실리콘, 또는 다른 임의의 적합한 반도체 재료로 만들어진 벌크 p형 기판일 수 있다.
내측 서브픽셀(302)은 표면에서 정사각형 모양을 가지고 있을 수 있다. 다시 말해, 내측 서브픽셀(302)의 집광 영역은 정사각형 영역이다. 일반적으로, 내측 서브픽셀(302)은 직사각형의 집광 영역을 가지고 있을 수 있다. 이 표면에서, 내측 서브픽셀(302)은 폭(S5)을 가지고 있을 수 있다. 일 예로서, 내측 서브픽셀(302)의 폭(S5)은 1 미크론일 수 있지만, 본 실시예의 범위에서 벗어나지 않고 대안적으로 다른 임의의 크기일 수 있다. 이 표면에서, 외측 서브픽셀(304)은 정사각형의 외측 경계와 정사각형의 내측 경계를 가지고 있을 수 있다. 도 3a에 도시된 외측 서브픽셀(304)의 정사각형의 외측 경계와 내측 경계로 둘러싸인 영역은 외측 서브픽셀(304)의 집광 영역에 대응하고 있을 수 있다. 이 표면에서, 외측 서브픽셀(304)의 정사각형의 내측 경계는, 내측 서브픽셀(302)의 외측 경계와 모양이 유사할 수 있지만 크기가 더 크다(즉, 외측 서브픽셀(304)의 정사각형의 내측 경계가 폭(S5)보다 큰 폭(S5)'을 가지고 있다). 도 2에 도시된 바와 같이, 외측 서브픽셀(304)의 외측 경계의 변 중 하나의 길이가 S6이다. 일 예로서, S6은 3 미크론일 수 있지만, 본 실시예의 범위에서 벗어나지 않고 대안적으로 다른 임의의 크기일 수 있다. 폭(S6)은 바람직하게는 폭(S5, S5')보다 크다. 도 3a에는 외측 서브픽셀(304)이 정사각형의 외측 경계를 가진 것으로 도시되어 있지만, 대안적으로 직사각형의 외측 경계를 가지고 있을 수 있다. 유사하게, 내측 서브픽셀(302)의 외측 경계와 외측 서브픽셀(304)의 내측 경계도 직사각형일 수 있다.
내측 서브픽셀(302)과 외측 서브픽셀(304) 중간에, 격리 영역(306)이 형성될 수 있다. 격리 영역(306)에는 픽셀(22) 또는 픽셀(22)의 서브픽셀(302, 304)과 관련된 임의의 회로가 없을 수 있다. 격리 영역(306)은 소정의 서브픽셀 그룹 내의 개별 서브픽셀을 서로 분리할 수 있으며, 또한 다른 각각의 서브픽셀 그룹 내의 개별 서브픽셀을 서로 분리할 수 있다. 격리 영역(306)은 상이한 유형의 격리 장치, 예컨대 트렌치 격리 구조, 도핑된 반도체 영역, 금속성의 장벽 구조, 또는 다른 임의의 적합한 격리 장치를 포함할 수 있다.
내측 서브픽셀(302)은, 외측 서브픽셀(304)보다 입사 광에 대해 낮은 감도를 가질 수 있고, 감도 집광 영역(또는 더 단순히, 크기)이 더 낮다고 할 수 있다. 내측 서브픽셀(302)과 외측 서브픽셀(304)의 각각의 도핑 농도가 서로 다를 수 있거나 또는 동일할 수 있다. 일 예로서, 내측 서브픽셀(302) 내의 광다이오드 영역의 도핑 농도는 광에 대한 내측 서브픽셀(302)의 감도를 낮추기 위해 바뀔 수 있다. 하지만, 중첩된 서브픽셀(300)의 특성을 설명하고 강조하는 데 있어서 단순화를 위해, 서브픽셀(302, 304)이 동일한 도핑 농도를 가진 광다이오드를 가지고 있다고 가정할 것이다. 내측 서브픽셀(302)이 외측 서브픽셀(304)에 비해 입사 광에 대해 감도가 낮다는 것은, 내측 서브픽셀(302)의 집광 영역이 외측 서브픽셀(304)의 집광 영역에 비해 낮기 때문일 수 있다. 본 실시예를 설명할 목적으로, 내측 서브픽셀(302)의 광 감도가 외측 서브픽셀(304)의 광 감도보다 낮은 것이 내측 서브픽셀(302)이 외측 서브픽셀(304)보다 크기가 작기 때문이거나 또는 더 구체적으로는 집광 영역이 작기 때문이라고 가정할 것이다.
광을 외측 서브픽셀(304) 쪽으로 향하게 하기 위해, 하나 이상의 마이크로렌즈(도 3a에는 도시하지 않음)가 도 3a의 중첩된 서브픽셀(300) 위에 형성될 수 있다. 하나 이상의 마이크로렌즈는 중첩된 서브픽셀(300) 위에 형성된 컬러필터(도 3a에는 도시하지 않음) 위에 형성될 수 있다. 광을 외측 서브픽셀(304) 쪽으로 향하게 하기 위해, 하나 이상의 마이크로렌즈는 외측 서브픽셀(304) 위에만 형성될 수 있다. 하지만, 일부 실시예에서, 광을 외측 서브픽셀(304) 쪽으로 향하게 하는 하나 이상의 마이크로렌즈는 서브픽셀(302)의 집광 영역과 부분적으로 중첩할 수 있다. 광을 외측 서브픽셀(304) 쪽으로 향하게 하는 것은, 내측 서브픽셀(302)의 집광 영역의 감도에 비해 외측 서브픽셀(304)의 집광 영역의 감도를 더 높일 수 있다. 다시 말해, 중첩된 서브픽셀(300) 위에 입사하는 더 많은 양의 광이 내측 서브픽셀(302)보다는 외측 서브픽셀(304) 쪽을 향하므로, 내측 서브픽셀(302)이 외측 서브픽셀(304)보다 낮은 감도 집광 영역을 가지고 있다고 한다.
도 3b는 중첩된 서브픽셀(300)을 도 3a의 A-A'선을 따라 자른 측단면도이다. 도 3b는 내측 서브픽셀(302)과 외측 서브픽셀(304) 사이의 격리 영역(306)을 도시하고 있다. 격리 영역(306)은 중첩된 서브픽셀(300)의 집광 표면(316)에 대해 수직일 수 있다. 격리 영역(306)이 표면(316)에 대해 수직인 경우, 격리 영역(306)과 표면(316) 사이의 각도(314)는 90도일 수 있고, 표면(316)에서 내측 서브픽셀(302)을 가로지르는 길이는 반대 표면(318)에서 내측 서브픽셀(302)을 가로지르는 길이와 동일할 수 있다. 대안적으로, 소정의 제조 공정의 설계 고려사항 또는 구현 제한사항이 격리 영역(306)과 표면(316) 간의 각도(314)가 90도보다 크거나 90도보다 작다는 결과로 이어질 수 있다. 각도(314)가 90도가 아닌 경우, 표면(316)에서 내측 서브픽셀(302)을 가로지르는 길이는 표면(318)에서 내측 서브픽셀(302)을 가로지르는 길이와 다를 수 있다.
집광 간격 동안, 중첩된 서브픽셀(300) 위에 입사하는 광(310)이 내측 서브픽셀(302)과 외측 서브픽셀(304)에 의해 흡수될 수 있다. 도 3a와 관련하여 전술한 바와 같이, 적어도 외측 서브픽셀(304)의 크기가 더 크고 또한 중첩된 서브픽셀(300) 위에 하나 이상의 마이크로렌즈가 형성되므로, 외측 서브픽셀(304)은 내측 서브픽셀(302)보다 민감한 집광 영역을 가지고 있어서 전하를 외측 서브픽셀(304) 쪽으로 향하게 하거나 또는 동등하게 내측 서브픽셀(302)로부터 먼 쪽으로 향하게 한다. 외측 서브픽셀(304)이 더 민감한 집광 영역을 가지므로, 입사 광(310)에 노출된 후의 외측 서브픽셀(304)에서의 광생성 전하의 수가 입사 광(310)에 노출된 후의 내측 서브픽셀(302)에서의 광생성 전하의 수보다 클 수 있다.
외측 광다이오드(304) 내의 광생성된 전하가 격리 영역(306)을 통해 그리고 내측 서브픽셀(302) 안으로 누설되거나 확산될 수 있다. 격리 영역(306)은 경계(307)에 의해 분리되는 제1 영역과 제2 영역을 가지고 있을 수 있다. 격리 영역(306)에 사용된 격리 장치가 격리 영역(306)의 제1 영역과 제2 영역 중 하나 또는 양쪽에 형성될 수 있는 다양한 유형의 격리 구조, 예컨대 트렌치 격리 구조, 도핑된 반도체 영역, 및 금속성의 장벽을 포함할 수 있다. 동일한 유형의 격리 장치가 격리 영역(306)의 제1 영역과 제2 영역 양쪽에 형성된 경우(즉, 단일 격리 장치 유형이 격리 영역(206) 내에 형성된 경우), 영역(306) 내의 격리 장치는 연속적일 수 있다. 높이(h3)를 가진 격리 영역(306)의 제1 영역 내의 격리 장치의 유형이 높이(h4)를 가진 격리 영역(306)의 제2 영역 내의 격리 장치의 유형과 다른 경우, 영역(306) 내의 격리 장치는 중첩된 서브픽셀(300) 내의 광다이오드의 깊이에 대해 불연속적일 수 있다.
서브픽셀의 하나의 광다이오드 영역에서 다른 서브픽셀의 다른 광다이오드 영역으로 전하가 누설되는 것을 일반적으로 전기적 누화라고 한다. 단일 컬러필터가 중첩된 서브픽셀(300) 위에 형성되므로, 내측 서브픽셀(302)과 외측 서브픽셀(304)은 동일한 색의 입사 광(310)을 수광한다. 결과적으로, 외측 광다이오드(304)로부터 격리 영역(306)을 통과하여 내측 서브픽셀(302) 안으로 확산되거나 또는 누출된 광생성 전하는 내측 광다이오드(302) 내의 생성된 광생성 전하를 생성하는 동일한 색에 응답하여 생성된 전하에 대응하고 있다. 따라서, 서브픽셀(302, 304) 내의 광다이오드 영역들 간의 전기적 누화는 동일한 색의 광을 수광하는 광다이오드들 간의 누화이며, 그래서 관리 가능하다. 서브픽셀(302, 304) 내의 광다이오드들 간의 전기적 누화는 중첩된 서브픽셀(300)이 위치하는 픽셀(22)을 판독하는 동안, 또는 중첩된 서브픽셀(300)이 위치하는 픽셀(22)을 판독한 후에 설명되거나 또는 관리될 수 있다.
외측 서브픽셀(304)에서 내측 서브픽셀(302)로 전하가 누출되거나 또는 확산되는 격리 영역(306) 인터페이스의 면적은 격리 영역(306)과 표면(316) 사이의 각도(314)에 의존할 수 있다. 각도(314)가 90도보다 작거나 또는 90도보다 큰 경우, 격리 영역(306)의 표면의 면적이 증가되고, 이는 서브픽셀(302, 304) 간의 전기적 누화의 양을 증가시키는데, 광생성 전하가 확산될 수 있는 면적(즉, 격리 영역(306)의 인터페이스 영역)이 증가하기 때문이다.
도 4a는 어레이(20)의 픽셀(22) 내의 중첩된 서브픽셀(400)의 표면을 도시한 도면이다. 중첩된 서브픽셀(400)은 도 2, 도 3, 도 5, 도 6, 및 도 9의 중첩된 서브픽셀에 대한 다른 실시예일 수 있다. 도 4a의 중첩된 서브픽셀(400)의 표면도를 중첩된 서브픽셀(400)의 집광 영역(LCA)의 도면이라고도 할 수 있다. 중첩된 서브픽셀(400)은 광의 동일한 스펙트럼을 캡처하는 데 사용되는 서브픽셀에 대응하고 있을 수 있다. 일 예로서, 중첩된 서브픽셀(400)은 광의 적색, 녹색, 청색, 청록색, 자홍색, 황색, 근적외선, 적외선 또는 다른 임의의 스펙트럼을 캡처하기 위해 사용될 수 있다. 단일 적색, 녹색, 청색, 청록색, 자홍색, 황색, 근적외선, 적외선 또는 투명 컬러필터가 중첩된 서브픽셀(400) 위에 형성될 수 있다. 특정 실시예에서, 중첩된 서브픽셀(400) 위에 형성된 컬러필터는 유색 광을 통과시키는(즉, 가시 스펙트럼 광을 통과시키는) 영역과 투명한 다른 영역을 가지고 있을 수 있다.
도 4a에 도시된 중첩된 서브픽셀(400)은 어레이(20)의 픽셀(22)의 서브 세트, 또는 어레이(20)의 픽셀(22) 모두에 포함되어 있을 수 있다. 도 4a의 중첩된 서브픽셀(400)은 내측 서브픽셀(402)이라고도 할 수 있는 제1 서브픽셀(402)을 포함할 수 있다. 내측 서브픽셀(402)은 중간 서브픽셀(404)이라고도 할 수 있는 제2 서브픽셀(404)로 완전히 둘러싸여 있을 수 있다. 중간 서브픽셀(404)은 외측 서브픽셀(406)이라고도 할 수 있는 제3 서브픽셀(406)로 완전히 둘러싸여 있을 수 있다. 내측 서브픽셀(402), 중간 서브픽셀(404), 및 외측 서브픽셀(406)은 반도체 기판 내의 n형 도핑된 광다이오드 영역 및 반도체 기판 내 각각의 서브픽셀 회로, 예컨대 서브픽셀(402-406) 내의 광다이오드 영역에 연결된 중첩된 서브픽셀(300)의 전송 게이트, 플로팅 확산 영역, 및 리셋 게이트에 대응하고 있을 수 있다. 반도체 기판(도시하지 않음)은 실리콘, 또는 다른 임의의 적합한 반도체 재료로 만들어진 벌크 p형 기판일 수 있다.
내측 서브픽셀(402) 내의 광다이오드는 표면에서 정사각형 모양을 가지고 있을 수 있다. 다시 말해, 내측 서브픽셀(402)의 집광 영역은 정사각형 영역이다. 이 표면에서, 내측 서브픽셀(402)은 폭(S7)을 가지고 있을 수 있다. 일 예로서, 내측 서브픽셀(402)의 폭(S7)은 1 미크론일 수 있지만, 본 실시예의 범위에서 벗어나지 않고 대안적으로 다른 임의의 크기일 수 있다.
중간 서브픽셀(404)은 표면에서 정사각형의 외측 경계와 정사각형의 내측 경계를 가지고 있을 수 있다. 내측 서브픽셀(402)과 중간 서브픽셀(404) 중간에, 격리 영역(412)이 형성될 수 있다. 격리 영역(412)에는 픽셀(22) 또는 그 서브픽셀(402-406)과 관련된 임의의 회로가 없을 수 있다. 격리 영역(412)은 중간 서브픽셀(404)로부터 내측 서브픽셀(402)을 분리시킬 수 있다. 격리 영역(412)은 상이한 유형의 격리 장치, 예컨대 트렌치 격리 구조, 도핑된 반도체 영역, 금속성의 장벽 구조, 또는 다른 임의의 적합한 격리 장치를 포함할 수 있다. 도 4a에 도시된, 격리 영역(412)과 중간 서브픽셀(404)의 외측 경계 사이의 영역은 중간 서브픽셀(404) 내의 광다이오드의 집광 영역에 대응하고 있을 수 있다. 도 4a에 도시된, 표면에서의 중간 서브픽셀(404)의 정사각형의 내측 경계는 내측 서브픽셀(402)의 외측 경계와 모양이 유사할 수 있지만 크기가 더 크다(즉, 중간 서브픽셀(404)의 정사각형의 내측 경계가 폭(S7)보다 큰 폭(S7')을 가지고 있다). 도 4a에 도시된 바와 같이, 중간 서브픽셀(404)의 외측 경계의 변 중 하나의 길이가 S8이다. 일 예로서, S8은 2 미크론일 수 있지만, 본 실시예의 범위에서 벗어나지 않고 대안적으로 다른 임의의 크기일 수 있다. 길이 S8은 바람직하게는 길이 S7보다 크다.
외측 서브픽셀(406)은 표면에서 정사각형의 외측 경계와 정사각형의 내측 경계를 가지고 있을 수 있다. 중간 서브픽셀(404)과 외측 서브픽셀(406) 중간에, 격리 영역(408)이 형성될 수 있다. 격리 영역(408)에는 픽셀(22) 또는 그 서브픽셀(402-406)과 관련된 임의의 회로가 없을 수 있다. 격리 영역(408)은 외측 서브픽셀(406)로부터 중간 서브픽셀(404)을 분리시킬 수 있다. 격리 영역(408)은 상이한 유형의 격리 장치, 예컨대 트렌치 격리 구조, 도핑된 반도체 영역, 금속성의 장벽 구조, 또는 다른 임의의 적합한 격리 장치를 포함할 수 있다. 도 4a의 격리 영역(408)과 외측 서브픽셀(406)의 외측 경계 사이의 영역은 외측 서브픽셀(406) 내 광다이오드의 집광 영역에 대응하고 있을 수 있다. 이 표면에서의 외측 서브픽셀(406)의 정사각형의 내측 경계는 중간 서브픽셀(404)의 외측 경계와 모양이 유사할 수 있지만 크기가 더 크다(즉, 외측 광다이오드(406)의 정사각형의 내측 경계가 폭(S8)보다 큰 폭(S8')를 가지고 있다). 도 4a에 도시된 바와 같이, 중간 서브픽셀(404)의 외측 경계의 변 중 하나의 길이가 S9이다. 일 예로서, S9는 3 미크론일 수 있지만, 본 실시예의 범위에서 벗어나지 않고 대안적으로 다른 임의의 크기일 수 있다. 이 길이(S9)는 바람직하게는 길이(S8, S7)보다 크다.
도 4a에는 외측 서브픽셀(406)이 정사각형의 외측 경계를 가지고 있다고 도시되어 있지만, 대안적으로 직사각형의 외측 경계를 가지고 있을 수 있다. 유사하게, 중간 서브픽셀(404)의 외측 경계와 내측 경계는 직사각형일 수 있으며, 내측 서브픽셀(402)의 경계도 직사각형일 수 있다.
내측 서브픽셀(402)은 중간 서브픽셀(404)과 외측 서브픽셀(406)보다 입사 광에 대해 낮은 감도를 가지고 있을 수 있으며, 중간 서브픽셀(404)과 외측 서브픽셀(406)보다 낮은 감도 집광 영역을 가지고 있다고 할 수 있다. 중간 서브픽셀(404)은 외측 서브픽셀(406)보다 입사 광에 대해 낮은 감도를 가지고 있을 수 있으며, 외측 서브픽셀(406)보다 낮은 감도 집광 영역을 가지고 있다고도 할 수 있다. 내측 서브픽셀(402), 중간 서브픽셀(404), 및 외측 서브픽셀(406)의 각각의 광다이오드 영역의 각각의 도핑 농도가 서로 다를 수 있거나 또는 동일할 수 있다. 일 예로서, 광에 대한 내측 서브픽셀(402)의 감도를 서브픽셀(404)과 서브픽셀(406)에 비해 낮추기 위해, 내측 서브픽셀(402) 내의 제1 광다이오드의 도핑 농도가 서브픽셀(404)과 서브픽셀(406) 내의 각각의 광다이오드의 도핑 농도와 다를 수 있다. 하지만, 중첩된 서브픽셀(400)의 특성을 설명하고 강조하는 데 있어서 단순화를 위해, 서브픽셀(402, 404, 406)이 동일한 도핑 농도의 광다이오드 영역을 가지고 있다고 가정할 것이다. 입사 광에 대한 내측 서브픽셀(402)의 감도가 중간 서브픽셀(404)에 비해 낮다는 것은, 내측 서브픽셀(402)의 집광 영역이 중간 서브픽셀(404)의 집광 영역보다 낮기 때문일 수 있다. 유사하게, 입사 광에 대한 중간 서브픽셀(404)의 감도가 외측 서브픽셀(406)보다 낮다는 것은, 중간 서브픽셀(404)의 집광 영역이 외측 서브픽셀(406)의 집광 영역보다 낮기 때문일 수 있다.
광이 중간 서브픽셀(404)과 외측 서브픽셀(406) 쪽으로 향하도록, 하나 이상의 마이크로렌즈(도 4a에 도시하지 않음)가 도 4a의 중첩된 서브픽셀(400) 위에 형성될 수 있다. 대안적으로, 광이 외측 서브픽셀(406) 쪽으로만 향하도록, 하나 이상의 마이크로렌즈가 도 4a의 중첩된 서브픽셀(400) 위에 형성될 수 있다.
하나 이상의 마이크로렌즈는 중첩된 서브픽셀(400) 위에 형성된 컬러필터 위에 형성될 수 있다(도 4a에 도시하지 않음). 광이 중간 서브픽셀(404)과 외측 서브픽셀(406) 쪽으로, 또는 동등하게 내측 서브픽셀(402)로부터 먼 쪽으로 향하도록, 하나 이상의 마이크로렌즈가 중간 서브픽셀(404)과 외측 서브픽셀(406) 위에만(즉, 중간 서브픽셀(404)의 내측 경계와 외측 서브픽셀(406)의 외측 경계에 의해 한정되는 영역 위에) 형성될 수 있다. 하지만, 일부 실시예에서, 광을 중간 서브픽셀(404)과 외측 서브픽셀(406) 쪽으로 향하게 하는 하나 이상의 마이크로렌즈는 내측 서브픽셀(402)의 집광 영역과 부분적으로 중첩하고 있을 수 있다. 광이 중간 서브픽셀(404)과 외측 서브픽셀(406) 쪽으로 향하면, 중간 서브픽셀(404)과 외측 서브픽셀(406)의 각각의 집광 영역의 감도가 내측 서브픽셀(402)의 집광 영역의 감도보다 높아질 수 있다. 다시 말해, 중첩된 서브픽셀(400) 위에 입사하는 더 많은 양의 광이 내측 서브픽셀(402)보다는 중간 서브픽셀(404)과 외측 서브픽셀(406) 쪽을 향하므로, 내측 서브픽셀(402)이 중간 서브픽셀(404)과 외측 서브픽셀(406)보다 낮은 감도 집광 영역을 가지고 있다고 한다.
전술한 바와 같이, 일부 실시예에서, 광이 외측 서브픽셀(406) 쪽으로만 향하도록, 중첩된 서브픽셀(400) 위에 하나 이상의 마이크로렌즈를 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 본 실시예에서, 하나 이상의 마이크로렌즈는 외측 서브픽셀(406) 위에만(즉, 외측 서브픽셀(406)의 내측 경계와 외측 서브픽셀(406)의 외측 경계에 의해 한정되는 영역 위에) 형성될 수 있다. 하지만, 일부 실시예에서, 광을 외측 서브픽셀(406) 쪽으로 향하게 하는 하나 이상의 마이크로렌즈는 중간 서브픽셀(404)의 집광 영역과 부분적으로 중첩하고 있을 수 있다. 광을 외측 서브픽셀(406) 쪽으로 향하게 하면, 외측 서브픽셀(406)의 집광 영역의 감도가 내측 서브픽셀(402)과 중간 서브픽셀(404)의 집광 영역의 감도보다 높아질 수 있다. 다시 말해, 중첩된 서브픽셀(400) 위에 입사된 더 많은 양의 광이 내측 서브픽셀(402)이나 중간 서브픽셀(404)보다는 외측 서브픽셀(406) 쪽을 향하므로, 내측 서브픽셀(402)과 중간 서브픽셀(404) 각각은 외측 서브픽셀(406)보다 낮은 감도 집광 영역을 가지고 있다고 한다.
도 4b는 중첩된 서브픽셀(400)을 도 4a의 A-A'선을 따라 자른 측단면도이다. 도 4b는 내측 서브픽셀(402)과 중간 서브픽셀(404) 사이의 제1 격리 영역(412)을 도시하고 있다. 격리 영역(412)은 중첩된 서브픽셀(400)의 집광 표면(416)에 대해 수직일 수 있다. 격리 영역(412)이 표면(416)에 대해 수직인 경우, 격리 영역(412)과 표면(416) 사이의 각도(414)가 90도일 수 있고, 표면(416)에서 내측 서브픽셀(402)을 가로지르는 길이는 반대 표면(418)에서 내측 서브픽셀(402)을 가로지르는 길이와 동일할 수 있다. 대안적으로, 특정한 제조 공정의 설계 고려사항 또는 구현 제한사항으로 인해 격리 영역(412)과 표면(416) 사이의 각도(414)가 90도보다 크거나 또는 90도보다 작을 수 있다. 각도(414)가 90도가 아닌 경우, 표면(416)에서 내측 서브픽셀(402)을 가로지르는 길이는 표면(418)에서 내측 서브픽셀(402)을 가로지르는 길이와 다를 수 있다.
격리 영역(412)은 경계에 의해 분리되는 제1 영역과 제2 영역을 가지고 있을 수 있다. 격리 영역(412)에 사용되는 격리 장치는 다양한 유형의 격리 구조, 예컨대 격리 영역(412)의 제1 영역과 제2 영역 중 하나 또는 양쪽에 형성될 수 있는 트렌치 격리 구조, 도핑된 반도체 영역, 및 금속성의 장벽을 포함할 수 있다. 동일한 유형의 격리 장치가 격리 영역(412) 중 제1 영역과 제2 영역 양쪽에 형성된 경우(즉, 단일 격리 장치 유형이 격리 영역(412) 내에 형성된 경우), 영역(412) 내의 격리 장치는 연속적일 수 있다. 높이(h5)를 가진 격리 영역(412)의 제1 영역 내의 격리 장치의 유형이 높이(h6)를 가진 격리 영역(412)의 제2 영역 내의 격리 장치의 유형과 다른 경우, 영역(412) 내의 격리 장치는 중첩된 서브픽셀(400) 내의 광다이오드의 깊이에 대해 불연속적일 수 있다. 도 4b는 중간 서브픽셀(404)과 외측 서브픽셀(406) 사이의 격리 구조(408)도 도시하고 있다. 격리 구조(408)가 중첩된 광다이오드(400)의 집광 표면(416)에 대해 수직일 수 있다. 격리 구조(408)가 표면(416)에 대해 수직인 경우, 격리 구조(408)와 표면(416) 사이의 각도(420)가 90도일 수 있고, 표면(416)에서 중간 광다이오드(404)를 가로지르는 길이가 반대 표면(418)에서 중간 광다이오드(404)를 가로지르는 길이와 동일할 수 있다. 대안적으로, 특정한 제조 공정의 설계 고려사항 또는 구현 제한사항으로 인해 격리 구조(408)와 표면(416) 사이의 각도(420)가 90도보다 크거나 또는 90도보다 작을 수 있다. 각도(420)가 90도가 아닌 경우, 표면(416)에서 중간 광다이오드(404)를 가로지르는 길이가 표면(418)에서 중간 광다이오드(404)를 가로지르는 길이와 다를 수 있다.
격리 영역(408)은 경계에 의해 분리되는 제1 영역과 제2 영역을 가지고 있을 수 있다. 격리 영역(408)에 사용되는 격리 장치는 다양한 유형의 격리 구조, 예컨대 제1 영역과 제2 영역 중 하나 또는 양쪽에 형성될 수 있는 격리 영역(408)의 트렌치 격리 구조, 도핑된 반도체 영역, 및 금속성의 장벽을 포함할 수 있다. 동일한 유형의 격리 장치가 격리 영역(408) 중 제1 영역과 제2 영역 양쪽에 형성되는 경우(즉, 단일 격리 장치 유형이 격리 영역(408) 내에 형성되는 경우), 영역(408) 내의 격리 장치가 연속적일 수 있다. 높이(h7)을 가진 격리 영역(408)의 제1 영역 내의 격리 장치의 유형이 높이(h8)를 가진 격리 영역(408)의 제2 영역 내의 격리 장치의 유형과 다른 경우, 영역(408) 내의 격리 장치는 중첩된 서브픽셀(400) 내의 광다이오드의 깊이에 대해 불연속적일 수 있다.
집광 간격 동안, 도 1의 픽셀(22) 내의 중첩된 서브픽셀(400) 위에 입사하는 광(410)이 내측 서브픽셀(402), 중간 서브픽셀(404), 및 외측 서브픽셀(406)의 각각의 광다이오드 영역에 수광될 수 있다. 도 4a와 관련하여 전술한 바와 같이, 광이 중간 서브픽셀(404) 쪽으로 향하도록, 적어도 중간 서브픽셀(404)이 더 크고 또한 중첩된 서브픽셀(400) 위에 하나 이상의 마이크로렌즈가 형성되므로, 중간 서브픽셀(404)은 내측 서브픽셀(402)보다 민감한 집광 영역을 가지고 있다. 중간 서브픽셀(404)이 더 민감한 집광 영역을 가지므로, 입사 광(410)에 노출된 후의 중간 서브픽셀(404)에서의 광생성 전하의 수가 입사 광(410)에 노출된 후의 내측 서브픽셀(402)에서의 광생성 전하의 수보다 클 수 있다.
중간 서브픽셀(404)의 광다이오드 내의 광생성된 전하가 격리 영역(412)을 통과하여 내측 서브픽셀(402)의 광다이오드 안으로 누설되거나 확산될 수 있다. 유사하게, 외측 서브픽셀(406) 내의 광생성 전하가 인터페이스 표면(408)을 통과하여 중간 서브픽셀(404) 안으로 누설되거나 확산될 수 있다. 서브픽셀의 하나의 광다이오드 영역에서 다른 서브픽셀의 다른 광다이오드 영역으로 전하가 누설되는 것을 일반적으로 전기적 누화라고 한다. 중첩된 서브픽셀(400) 위에 단일 컬러필터가 형성되므로, 내측 서브픽셀(402), 중간 서브픽셀(404), 및 외측 서브픽셀(406)은 동일한 색의 입사 광(410)을 수광한다.
결과적으로, 격리 영역(412)을 통과하여 중간 서브픽셀(404)에서부터 내측 광다이오드(402) 안으로 확산되거나 또는 누출된 광생성 전하가 내측 서브픽셀(402) 내의 광생성 전하를 생성하는 동일한 색에 응답하여 생성된 전하에 대응하고 있다. 유사하게, 격리 영역(408)을 통과하여 외측 서브픽셀(406)에서부터 중간 서브픽셀(404) 안으로 확산되거나 또는 누출된 광생성 전하가 중간 서브픽셀(404) 내의 광생성 전하를 생성하는 동일한 색에 응답하여 생성된 전하에 대응하고 있다.
따라서, 서브픽셀(402)과 서브픽셀(404) 간의 전기적 누화 및 서브픽셀(404)과 서브픽셀(406) 간의 누화는 동일한 색의 광을 수광하는 서브픽셀들 간의 누화이고, 그래서 관리 가능하다. 서브픽셀(402), 서브픽셀(404), 및 서브픽셀(406) 간의 전기적 누화는 중첩된 서브픽셀(400)이 위치하는 픽셀(22)를 판독하는 동안, 또는 중첩된 서브픽셀(400)이 위치하는 픽셀(22)을 판독한 후에 설명되거나 또는 관리될 수 있다.
전하가 중간 서브픽셀(404)에서부터 내측 서브픽셀(402)로 누설되거나 또는 확산하는 격리 영역(412)의 표면의 면적은, 격리 영역(412)과 표면(416) 사이의 각도(414)에 의존할 수 있다. 각도(414)가 90도보다 작거나 또는 90도보다 큰 경우, 격리 영역(412)의 표면의 면적이 증가되어 광다이오드(402)와 광다이오드(404) 간의 전기적 누화의 양을 증가시키는데, 광생성 전하가 확산할 수 있는 면적(즉, 격리 영역(412)의 인터페이스 영역)이 증가되기 때문이다.
유사하게, 외측 광다이오드(406)에서부터 중간 광다이오드(404)로 전하가 누설되거나 또는 확산하는 격리 영역(408)의 면적은 격리 영역(408)과 표면(416) 사이의 각도(420)에 의존할 수 있다. 각도(420)가 90도보다 작거나 또는 90도보다 큰 경우, 격리 영역(408)의 면적이 증가되어 서브픽셀(404)과 서브픽셀(406) 간의 전기적 누화의 양을 증가시키는데, 광생성 전하 확산할 수 있는 면적(즉, 격리 영역(408)의 인터페이스 영역)이 증가되기 때문이다.
도 4는 중첩된 배열의 3개의 서브픽셀 구조(402-406)를 도시하고 있지만, 3개 이상의 서브픽셀 구조가 픽셀 내에 중첩된 배열로 형성될 수 있다. 일 예로서, 최내측 서브픽셀 구조가 제2 서브픽셀 구조 내부에 중첩되는 중첩된 배열로 4개의 서브픽셀 구조가 먼저 형성될 수 있고, 이어서 제2 서브픽셀 구조가 제3 서브픽셀 구조 내부에 중첩되어 있을 수 있으며, 이어서 제3 서브픽셀 구조는 최외곽의 제4 서브픽셀 구조 내부에 중첩되어 있을 수 있다. 이런 방식으로, 어떠한 수의 서브픽셀 구조도 픽셀 내에 포함될 수 있고, 이 구조 안에는 최내측 서브픽셀 구조가 다수의 서브픽셀 구조 내부에 중첩되어 있을 수 있으며, 최외곽 픽셀 구조를 제외하고 다수의 서브픽셀 구조가 각각의 서브픽셀 구조 내부에 중첩되어 있을 수 있다.
제1 서브픽셀 구조가 제2 서브픽셀 구조 내부에 중첩되어 있다고 하는 경우, 적어도 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 서브픽셀 구조가 측면에서 제2 서브픽셀 구조로 둘러싸여 있는 것을 수반한다. 도 2를 예로 들면, 외측 서브픽셀 구조(204)가 내측 서브픽셀 구조(202)를 측면에서 둘러싸고 있다는 것을 알 수 있다. 다시 말해, 외측 서브픽셀(204)이 내측 서브픽셀(202)의 표면(216)과 표면(218)을 제외하고 내측 서브픽셀(202)을 둘러싸고 있다(즉, 외측 서브픽셀(204)이 측면에서 내측 서브픽셀(202)을 둘러싸고 있다). 제1 서브픽셀 구조가 제2 서브픽셀 구조 내부에 중첩되어 있다고 하는 경우, 또한 추가적인 픽셀 또는 서브픽셀이 제1 서브픽셀과 제2 서브픽셀 사이의 영역 중간에 형성되어 있지 않은 것을 수반한다. 다시, 도 2를 예로 들면, 서브픽셀(202, 204) 사이의 어떠한 공간에도 추가적인 픽셀이나 서브픽셀 구조가 없다는 것을 알 수 있다.
비공식적으로, 제1 서브픽셀이 제2 서브픽셀 내부에 중첩되어 있고, 이이서 제2 서브픽셀이 제3 서브픽셀 내부에 중첩되어 있는 경우(예를 들어, 도 4a에서와 같이), 제1 서브픽셀이 제3 서브픽셀 내부에 "중첩되어 있다"고 할 수 있다는 점에서, 중첩(nesting)이 전이 기능(transitive function)일 수 있다. 하지만, 공식적으로, 서브픽셀 중 하나가 측면에서 다른 서브픽셀을 둘러싸는 경우 그리고 서브픽셀들 사이의 공간에 어떠한 픽셀이나 서브픽셀 구조도 없는 경우, 2개의 서브픽셀이 중첩되어 있다고 적절하게 생각할 수 있을 것이다. 전술한 공식적인 의미에서 제1 서브픽셀이 제2 서브픽셀 내부에 중첩되어 있는 경우, 제2 서브픽셀이 제1 서브픽셀을 "직접 둘러싸고 있다"라고도 할 수 있다.
2개의 서브픽셀와 관련하여 중첩 또는 "직접 둘러싸는 것"의 공식적 정의를 설명하였지만, 서브픽셀 그룹도 다른 서브픽셀이나 서브픽셀 그룹을 직접 둘러싸고 있다고 적절하게 생각할 수 있을 것이다. 서브픽셀이 복수의 서브픽셀을 포함하는 서브픽셀 그룹으로 측면에서 둘러싸여 있는 경우 그리고 서브픽셀과 서브픽셀 그룹 사이의 어떠한 공간에도 다른 임의의 서브픽셀이나 픽셀이 없는 경우, 서브픽셀은 서브픽셀 그룹에 의해 직접 둘러싸여 있거나, 또는 서브픽셀 그룹 내부에 중첩되어 있다. 유사한 방식으로, 제1 서브픽셀 그룹이 제2 서브픽셀 그룹에 의해 직접 둘러싸여 있거나, 또는 제2 서브픽셀 그룹 내부에 중첩되어 있을 수 있다.
픽셀의 최내측 서브픽셀 구조의 집광 영역이 최내측 서브픽셀 구조가 중첩되어 있는 픽셀 내의 추가적인 서브픽셀 구조의 형상에 영향을 주거나 또는 이 형상을 결정하는 데 도움을 줄 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 내측 서브픽셀(202)의 집광 영역의 형상이 외측 서브픽셀(204)의 집광 영역의 형상을 결정한다. 구체적으로, 내측 서브픽셀(202)의 외측 경계(즉, 내측 서브픽셀(202)과 격리 영역(206) 또는 외측 서브픽셀(204)의 인터페이스)가 원형이기 때문에, 외측 서브픽셀(204)의 내측 경계도 원형을 가진다. 전술한 바와 같이, 픽셀이 임의의 개수의 중첩된 서브픽셀을 가진 경우, 최내측 서브픽셀 또는 서브픽셀 그룹의 집광 영역의 형상이 타원형, 원형(도 2에 도시한 바와 같이), 직사각형, 또는 정사각형(도 3에 도시한 바와 같이)일 수 있다. 픽셀은 중첩된 서브픽셀의 수에 있어서 제한되지 않으며, 픽셀의 최내측 서브픽셀의 집광 영역의 형상을 가지고 있을 수 있다. 다시 말해, 최내측 서브픽셀이 타원형, 원형, 직사각형, 또는 정사각형인지 여부와 무관하게, 중첩된 서브픽셀의 수를 증가시킬 수 있다. 일반적으로, 서브픽셀 그룹 또는 개별 서브픽셀이 타원 형상을 가진다고 하는 경우, 서브픽셀 그룹 또는 개별 서브픽셀이 원형이나 다른 임의의 타원 형상을 가지고 있을 수 있다. 유사하게, 서브픽셀 그룹 또는 개별 서브픽셀이 직사각형 형상을 가진다고 하는 경우, 서브픽셀 그룹 또는 개별 서브픽셀은 정사각형 모양 또는 다른 임의의 직사각형 모양을 가지고 있을 수 있다.
도 5는 어레이(20)의 픽셀(22) 내의 중첩된 서브픽셀 그룹(500)의 표면을 도시한 도면이다. 중첩된 서브픽셀 그룹(500)은 도 2 내지 도 4, 도 6, 및 도 9의 중첩된 서브픽셀 그룹에 대한 다른 실시예일 수 있다. 구체적으로, 도 5의 실시예는 도 3에 도시된 실시예와 유사할 수 있다. 도 5와 도 3a는 도 3a의 외측 서브픽셀(304)이 도 5의 외측 왼쪽 서브픽셀(504)과 외측 오른쪽 서브픽셀(506)로 분할될 수 있다는 점에서 다르다. 좌측 바깥쪽 서브픽셀(504)과 우측 바깥쪽 서브픽셀(506)이 내측 서브픽셀(502)이 중첩된 외측 서브픽셀 그룹을 형성할 수 있다. 도 3b에서 기술한 서브픽셀 구조의 설명이 도 5의 중첩된 서브픽셀(500)에도 적용 가능하며, 외측 서브픽셀(204)을 외측 왼쪽 서브픽셀(504)과 외측 오른쪽 서브픽셀(506)로 분할하는 것을 고려하는 수정이 필요하다. 이러한 필요한 수정의 예가 격리 영역(508)의 형상이다. 격리 영역(306)이 서브픽셀(302, 304) 사이에 형성되는 도 3a와 도 3b와 유사하게, 격리 영역(508)이 각각의 서브픽셀(502-506) 사이에 형성된다. 유사하게, 도 2와 도 3의 중첩된 서브픽셀(200) 위에 하나 이상의 마이크로렌즈를 배치하는 것과 관련된 설명이 도 5의 중첩된 서브픽셀(500)에도 적용 가능하며, 외측 서브픽셀(204)을 외측 왼쪽 서브픽셀(504)과 외측 오른쪽 서브픽셀(506)로 분할하는 것을 고려하는 수정이 필요하다.
일반적으로, 직사각형, 정사각형, 타원형, 또는 원형의 내측 경계를 가진 하나 이상의 외측 서브픽셀 또는 서브픽셀 그룹이 원래의 서브픽셀 또는 서브픽셀 그룹에 비해 추가적인 서브픽셀을 가진 각각의 분할된 서브픽셀 그룹으로 분할될 수 있다.
도 6은 어레이(20)의 픽셀(22) 내의 중첩된 서브픽셀(600)의 표면을 도시한 도면이다. 중첩된 서브픽셀(600)은 도 2 내지 도 5 및 도 9의 중첩된 서브픽셀에 대한 다른 실시예일 수 있다. 구체적으로, 도 6의 실시예는 도 2에 도시된 실시예와 유사할 수 있다. 도 6과 도 2a는, 도 2a의 외측 서브픽셀(204)이 4개의 서브픽셀, 즉 제1 사분면의 서브픽셀(604), 제2 사분면의 서브픽셀(606), 제3 사분면의 서브픽셀(608), 및 제4 사분면의 서브픽셀(610)으로 분할된다는 점에서 다르다. 도 2b와 도 2c에서 설명된 서브픽셀 우물 구조(sub-pixel well structure)의 설명이 도 6의 중첩된 서브픽셀(600)에도 적용 가능하며, 외측 서브픽셀(204)을 제1 사분면의 서브픽셀(604), 제2 사분면의 서브픽셀(606), 제3 사분면의 서브픽셀(608), 및 제4 사분면의 서브픽셀(610)로 분할하는 것을 고려하는 수정이 필요하다. 이런 필요한 수정의 예가 격리 영역(612)의 형상이다. 서브픽셀(202, 204) 사이에 격리 영역(206)이 형성되는 도 2a 내지 도 2c와 유사하게, 각각의 서브픽셀(602-608) 사이에는 격리 영역(612)이 생성된다. 유사하게, 도 2에서 하나 이상의 마이크로렌즈를 중첩된 서브픽셀(200) 위에 배치하는 것과 관련된 설명이 도 6의 중첩된 서브픽셀(600)에도 적용 가능하며, 외측 서브픽셀(204)을 제1 사분면의 서브픽셀(604), 제2 사분면의 서브픽셀(606), 제3 사분면의 서브픽셀(608), 및 제4 사분면의 서브픽셀(610)로 분할하는 것을 고려하는 수정이 필요하다.
도 5와 도 6은 모두 도 2의 외측 서브픽셀(204)과 같은 외측 서브픽셀이 각각의 광다이오드를 가진 복수의 서브픽셀로 어떻게 나뉘거나 또는 분할될 수 있는지를 도시하고 있다. 도 5에서, 도 2의 서브픽셀(204)은 분할되어 왼쪽 서브픽셀(504)과 오른쪽 서브픽셀(506)을 포함하는 외측 서브픽셀 그룹을 생성한다. 도 6에서, 도 2의 서브픽셀(204)은 분할되어 외측 서브픽셀 그룹을 생성하고, 외측 서브픽셀 그룹은 제1 사분면 광다이오드(604), 제2 사분면 광다이오드(606), 제3 사분면 광다이오드(608), 및 제4 사분면 광다이오드(610)를 포함한다. 하지만, 픽셀 내의 하나 이상의 서브픽셀이 어떤 방식으로도 분할되어 하나 이상의 서브픽셀을 가진 서브픽셀 그룹을 형성할 수 있다. 일 예로서, 도 2의 서브픽셀(204)은 도 5에 도시된 바와 같이 수직으로 분할되는 대신 수평으로 분할되어, 상부 서브픽셀과 하부 서브픽셀을 가진 외측 서브픽셀 그룹을 형성할 수 있다. 일반적으로, 임의의 2개의 인접한 서브픽셀 사이에는 격리 구조가 형성될 수 있다. 그러나, 본 실시예와 도 7 내지 도 11의 도면이 불필요하게 어렵지 않도록, 도 7과 도 11의 도면을 상세하게 도시하거나 설명하지 않는다.
도 7은 어레이(20)의 픽셀(22) 내의 중첩된 서브픽셀(700) 위에 원형의 마이크로렌즈를 배치한 것을 도시하고 있다. 도 7의 내측 서브픽셀(702)과 외측 서브픽셀(704)이 도 2a의 실시예에 따라 도시되었지만, 원형의 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)의 배치는 도 3내지 도 6의 서브픽셀 구성 중 어느 것과도 함께 사용될 수 있다. 원형 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)는 그 중심이 내측 서브픽셀(702)의 경계 밖에 놓일 수 있다. 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)는 그 중심이 외측 서브픽셀(704)의 영역 위에 놓일 수 있다. 도 7은 픽셀당 4개의 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)를 도시하고 있다. 중첩된 서브픽셀(700) 위에 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)를 배치하면, 광이 외측 서브픽셀(704) 쪽으로만 향하게 된다. 도 7에 도시된 바와 같이 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)를 배치하면, 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)가 전혀 형성되지 않은 배치에 비해 외측 서브픽셀(704)의 집광 영역의 감도를 높일 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)는 부분적으로 내측 서브픽셀(702)과 중첩하고 있을 수 있다. 하지만, 내측 서브픽셀(702)과 부분적으로 중첩하고 있는 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)로 인한 내측 서브픽셀(702)의 집광 영역에 대한 감도의 증가는 무시할 수 있을 것이다.
도 7은 외측 서브픽셀(704) 범위를 벗어나 연장된 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)를 도시하고 있다. 하지만, 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)를 외측 서브픽셀 범위를 벗어나 연장하는 것은, 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)의 제조에 있어서 중간 단계에 대응하고 있을 수 있다. 도 14a 내지 도 14c는 픽셀, 예컨대 픽셀(700) 위에 완성된 마이크로렌즈를 형성하는 데 필요한 단계이다. 도 14a는 제1 그룹의 마이크로렌즈(1440)가 어떻게 먼저 증착되는지를 도시하고 있다. 도 14a의 평면도(1440)는 제1 그룹의 마이크로렌즈(1440)를 대각선 패턴으로 형성할 수 있다는 것을 나타낸다. 마이크로렌즈(1440) 각각은 도 7의 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)에 대응하고 있을 수 있다. 도 14a의 측단면도(1492)는 마이크로렌즈(1440)가 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다는 것을 나타낸다.
도 14b는 제2 세트의 마이크로렌즈(1442-1)가 제1 세트의 마이크로렌즈(1440)의 대각선 패턴의 갭 중간에 어떻게 증착될 수 있는지를 나타낸다. 마이크로렌즈(1442-1)는 완전히 형성되지 않았지만, 도 14B의 도면에 증착되어 있는 것에 불과하다. 도 14b의 평면도(1494)는 제2 세트의 마이크로렌즈(1442-1)도 대각선 패턴으로 형성할 수 있다는 것을 나타낸다. 도 14b의 측단면도(1496)는 제2 세트의 마이크로렌즈(1442-1)가 도 14b의 중간 상태에서 제1 세트의 마이크로렌즈(1440)의 높이보다 큰 높이를 가질 수 있다는 것을 나타낸다. 도 14B의 측단면도(1496)에 도시된 바와 같이, 제2 세트의 마이크로렌즈(1442-1)는 제1 세트의 마이크로렌즈(1440)를 부분적으로 중첩하고 있을 수 있다.
도 14c는 도 14B의 장치가 리플로우(reflow)된 결과로서, 제1 세트의 마이크로렌즈(1440)와 완성된 제2 세트의 마이크로렌즈(1442-2)의 최종 배치와 구조를 나타낸다. 도 14c의 마이크로렌즈(1440)와 마이크로렌즈(1442-2)의 평면도(1498)는 도 14b의 평면도(1494)와 명백하게 유사한 구조를 나타내지만, 도 14c의 측단면도(1499)는 리플로우된 제2 세트의 마이크로렌즈(1442-2)가 제1 세트의 마이크로렌즈(1440)와 실질적으로 동일한 높이를 가진다는 것을 나타낸다. 도 8a는 어레이(20)의 픽셀(22) 내의 중첩된 서브픽셀(800) 위에 도넛형 마이크로렌즈를 배치한 것을 도시하고 있다. 도 8a의 내측 서브픽셀(802)과 외측 서브픽셀(804)이 도 2a의 실시예에 따라 도시되어 있지만, 도넛형 마이크로렌즈(840)가 도 3 내지 도 6의 서브픽셀 구성 중 어느 구성과도 함께 사용될 수 있다. 다시 말해, 도넛형 마이크로렌즈(840)는 복수의 중첩된 서브픽셀 그룹을 가진 픽셀과 함께 사용될 수 있으며, 중첩된 서브픽셀 그룹은 원형, 타원형, 정사각형, 또는 직사각형 표면을 가진 내측 서브픽셀을 둘러싸고 있다. 원형, 타원형, 정사각형, 또는 직사각형의 표면을 가진 내측 서브픽셀을 둘러싸는 1개, 2개, 또는 임의의 개수의 서브픽셀 그룹을 포함하는 픽셀(22)은 도넛형 마이크로렌즈(840)를 포함할 수 있다.
도 8a는 제1 내측 경계(850) 또는 제2 내측 경계(852)를 가지고 있을 수 있는 도넛형 마이크로렌즈(840)를 도시하고 있다. 특정 실시예에서, 도넛형 마이크로렌즈(840)가 제1 내측 경계(850)를 가지고 있는 경우, 도넛형 마이크로렌즈는 내측 서브픽셀(802)과 중첩하고 있지 않을 수 있다. 다시 말해, 내측 경계(850)를 가진 도넛형 마이크로렌즈(840)는 외측 서브픽셀(804) 위에만 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 도넛형 마이크로렌즈(840)가 제2 내측 경계(852)를 가진 경우, 도넛형 마이크로렌즈는 내측 서브픽셀(802)과 부분적으로 중첩하고 있을 수 있다. 도넛형 마이크로렌즈(840)가 외측 서브픽셀(804)과 중첩하기만 하는 경우(즉, 도넛형 마이크로렌즈(840)가 제2 내측 경계(852)를 가지고 있는 경우), 도넛형 마이크로렌즈(840)는 어떠한 광도 내측 서브픽셀(802) 쪽으로 향하게 하지 않으면서 광을 외측 서브픽셀(804) 쪽으로 향하게 할 수 있다. 하지만, 내측 서브픽셀(802)과 적어도 부분적으로 중첩하고 있는 마이크로렌즈(840)의 일부 위에 입사된 광(즉, 광자)이 도넛형 마이크로렌즈(840)에 의해 외측 서브픽셀(804) 쪽으로 다시 향할 수 있도록, 마이크로렌즈(840)는 대안적으로, 내측 서브픽셀(802)과 적어도 부분적으로(즉, 도넛형 마이크로렌즈(840)가 제1 내측 경계(850)를 가지는 경우) 중첩하고 있을 수 있다. 도넛형 마이크로렌즈(840)가 광을 외측 서브픽셀(804) 쪽으로만 향하게 하기 때문에, 외측 서브픽셀(804)의 집광 영역의 감도가 높아질 수 있다. 외측 서브픽셀(804)의 집광 영역의 감도가 내측 서브픽셀(802)의 집광 영역의 감도보다 클 수 있다.
도 8a의 도넛형 마이크로렌즈(840)가 외측 서브픽셀(804)의 외측 경계 범위를 벗어나 연장된 것으로 도시되어 있다(즉, 외측 서브픽셀(804) 범위를 벗어나 영역(860) 내에). 일 예로서, 도넛형 마이크로렌즈(840)의 일부가 외측 서브픽셀(804)의 외측 경계 범위를 벗어나 연장된 영역(860)에 형성되는 것으로 도시되어 있다. 복수의 중첩된 서브픽셀(800)이 어레이에 배치되는 경우, 인접하는 중첩된 서브픽셀(800)의 도넛형 마이크로렌즈(840)가 외측 서브픽셀(804)의 외측 경계 범위를 벗어나 연장된 도넛형 마이크로렌즈(840)로 인해 중첩되어 있을 수 있다.
하지만, 최외곽 서브픽셀 그룹의 경계 범위를 벗어나 연장된 마이크로렌즈(840)(이 예에서는, 외측 서브픽셀(804))이 중간의 리소그래피 단계까지만, 구체적으로는 리플로우 과정이 픽셀과 픽셀의 연관된 마이크로렌즈에 적용되기 전에 중간 리소그래피 단계까지만 처리된 픽셀에 적절할 수 있으므로, 도넛형 마이크로렌즈(840)를 외측 서브픽셀(804)의 외측 경계 범위를 벗어나 연장하는 것이, 완성된 장치에서는 눈에 띠지 않거나 또는 심지어는 없을 수 있다. 리플로우 과정이 픽셀에 적용된 후에는, 외측 경계 범위를 벗어나 마이크로렌즈를 임의로 확장하는 것이 도 8b에 도시된 바와 같이 줄어들거나 제거될 수 있다. 여기서, 마이크로렌즈(842-1, 842-2)는 이들이 각각 형성되어 있는 각각의 외측 서브픽셀(804)의 외측 경계 범위를 벗어나 연장되지 않는다.
도 8b는 외측 서브픽셀(804-1) 내부에 중첩되어 있는 내측 서브픽셀(802-1)을 가진 소정의 픽셀(도 1의 픽셀(22) 등) 위에 형성된 도넛형 마이크로렌즈(842-1)를 도시하고 있다. 도 8a와 관련하여 설명한 바와 같이, 도 8b의 도넛형 마이크로렌즈(842)가 도 2a의 실시예에 따라 도시되어 있으나, 도넛형 마이크로렌즈(842)는 도 3 내지 도 6의 서브픽셀 구성 중 어느 구성과도 함께 사용될 수 있다. 다시 말해, 도넛형 마이크로렌즈(842)가 복수의 중첩된 서브픽셀 그룹을 가진 픽셀와 함께 사용될 수 있으며, 중첩된 서브픽셀 그룹은 원형, 타원형, 정사각형, 또는 직사각형의 표면을 가진 내측 서브픽셀을 둘러싸고 있다. 원형, 타원형, 정사각형, 또는 직사각형의 표면을 가진 내측 서브픽셀을 둘러싸는 1개, 2개, 또는 임의의 개수의 서브픽셀 그룹을 포함하는 픽셀(22)은 도넛형 마이크로렌즈(842)를 포함할 수 있다.
도넛형 마이크로렌즈(842-1)는 외측 서브픽셀(804-2) 내부에 중첩되어 있고 또한 소정의 픽셀에 인접한 내측 서브픽셀(802-2)을 가진 다른 픽셀 위에 형성된 다른 도넛형 마이크로렌즈(842-2)에 인접할 수 있지만 이와 중첩하지 않는다. 인접하는 중첩된 서브픽셀(800)의 도넛형 마이크로렌즈(842)는 직접 인접할 수 있으며, 인터페이스에서 서로 접촉할 수 있다. 하지만, 중첩된 서브픽셀(800)을 가진 소정의 픽셀(22)과 연관된 도넛형 마이크로렌즈(842) 각각은, 도 8b에 도시된 바와 같이 서브픽셀(804)과 같은 최외곽 서브픽셀 또는 서브픽셀 그룹의 외측 경계 안에 포함되어 있을 수 있다.
도 9는 어레이(20)의 픽셀(22) 내의 원형의 마이크로렌즈를 중첩된 서브픽셀(900) 위에 배치한 것을 도시하고 있다. 중첩된 서브픽셀(900)은 3×3 어레이의 정사각형 이미지 픽셀을 가지고 있는 것으로 도시되어 있다. 중첩된 서브픽셀(900)의 주변 위의 8개의 정사각형 서브픽셀(904)은 내측 서브픽셀(902)을 둘러싸는 외측 서브픽셀 그룹일 수 있다. 이 방식으로 보면, 중첩된 서브픽셀을 가진 픽셀(900)을 외측 서브픽셀(304)이 8개의 구획(section)으로 또는 서브픽셀(904-1, 904-2, 904-3, 904-4, 904-5, 904-6, 904-7, 904-8)로 분할된 도 3a의 실시예의 변형이라고 볼 수 있을 것이다. 서브픽셀(904-1, 904-2, 904-3, 904-4, 904-5, 904-6, 904-7, 904-8)은 집합적으로 외측 서브픽셀 그룹(904)이라고 할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 원형의 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)가 중첩된 서브픽셀(700)의 경계 범위를 벗어나 연장되지 않는다는 것을 제외하면, 원형의 마이크로렌즈(940)를 배치하는 것은 원형의 마이크로렌즈(740-1, 740-2, 740-3, 740-4)를 중첩된 서브픽셀(700) 위에 배치하는 것과 유사할 수 있다. 4개의 원형의 마이크로렌즈(940-1, 940-2, 940-3, 940-4)는 각각 그 중심이 제2 서브픽셀 그룹 내의 영역 위에 놓일 수 있다.
마이크로렌즈(940)를 중첩된 서브픽셀(900) 위에 배치하면, 광을 외측 서브픽셀 그룹(904) 쪽으로 향하게 할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 마이크로렌즈(940)를 배치하는 것은, 마이크로렌즈(940)가 전혀 형성되지 않은 배치에 비해 외측 서브픽셀 그룹(904)의 집광 영역의 감도를 높일 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈(940)는 내측 서브픽셀(902)과 부분적으로 중첩하고 있을 수 있다.
도 10a는 중첩된 서브픽셀(1000) 위에 원형의 마이크로렌즈를 배치한 것을 도시하고 있다. 중첩된 서브픽셀(1000)은 3×3 어레이의 정사각형 이미지 픽셀을 가지고 있는 것으로 도시되어 있다. 중첩된 서브픽셀(1000)의 주변 위의 8개의 정사각형 서브픽셀(1004)은 내측 서브픽셀(1002)을 둘러싸는 외측 서브픽셀 그룹일 수 있다. 일반적으로, 외측 서브픽셀 그룹 내의 서브픽셀(1004)은 정사각형일 필요가 없을 수 있지만, 여전히 동일한 크기일 수 있다. 외측 서브픽셀 그룹 내의 서브픽셀(1004)은 각각 내측 서브픽셀(1002)과 동일한 크기를 가지고 있을 수 있다. 이 방식으로 보면, 중첩된 서브픽셀을 가진 픽셀(1000)이 외측 서브픽셀(304)이 8개의 구획, 또는 서브픽셀(1004-1, 1004-2, 1004-3, 1004-4, 1004-5, 1004-6, 1004-7, 1004-8)로 분할된 도 3a의 실시예의 변형이라고 볼 수 있을 것이다. 서브픽셀(1004-1, 1004-2, 1004-3, 1004-4, 1004-5, 1004-6, 1004-7, 1004-8)을 집합적으로 외측 서브픽셀 그룹(1004)이라고 할 수 있다. 원형의 마이크로렌즈(1040)의 배치는 각각의 서브픽셀에 대한 마이크로렌즈의 일대일 배치에 대응하고 있을 수 있다. 마이크로렌즈(1040-1, 1040-2, 1040-3, 1040-4, 1040-5, 1040-6, 1040-7, 1040-8)는 외측 서브픽셀 그룹(1004) 내의 서브픽셀(1004-1, 1004-2, 1004-3, 1004-4, 1004-5, 1004-6, 1004-7, 1004-8) 위에 각각 형성될 수 있다.
외측 그룹(1004) 내의 서브픽셀 위에 마이크로렌즈(1040)를 배치하면, 광을 외측 서브픽셀 그룹(1004) 쪽으로 향하게 할 수 있다. 구체적으로, 각각의 마이크로렌즈(1040)는 마이크로렌즈가 형성되어 있는 외측 서브픽셀 그룹(1004) 내의 각각의 서브픽셀 쪽으로만 광을 향하게 할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이 마이크로렌즈(1040)를 배치하면, 마이크로렌즈(1040)가 전혀 형성되지 않은 배치에 비해 외측 서브픽셀 그룹(1004)의 집광 영역의 감도를 높일 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 원형의 마이크로렌즈(1042)가 내측 서브픽셀(1002) 위에 형성될 수 있다. 마이크로렌즈(1042)가 최적화되어, 내측 서브픽셀(1002)의 집광 영역의 감도가 높아지는 것을 방지할 수 있다. 하지만, 도 10b에 도시된 픽셀(1050)와 같은 특정 실시예에서, 내측 서브픽셀(1002)의 집광 영역에 대한 감도를 높이는 것을 방지하기 위해 마이크로렌즈(1042)가 생략되어 있다. 특정 실시예에서, 외측 서브픽셀 그룹의 각각의 서브픽셀(1004)을 위해 제공된 개별 마이크로렌즈(1040) 대신, 도 8a의 도넛형 마이크로렌즈(840) 또는 도 8b의 도넛형 마이크로렌즈(842)가 외측 광다이오드 그룹의 서브픽셀(1004) 위에 형성될 수 있다.
도 12는 서브픽셀(1202)과 서브픽셀(1204)의 3×3 어레이 구조 위에 형성된 마이크로렌즈(1240)를 도시한 측면도(1292)이다. 여기서, 서브픽셀(1204)은 외측 서브픽셀 그룹을 형성하고, 서브픽셀(1202)은 외측 서브픽셀 그룹 내부에 중첩되어 있는 내측 서브픽셀을 형성한다. 도 12의 마이크로렌즈(1240)는 서로 중첩하지 않지만, 서로 인접하고 있다. 마이크로렌즈(1240)는 픽셀(1270) 또는 픽셀(1272) 내부에서 또는 픽셀(1270)와 픽셀(1272) 사이에서 서로 중첩하지 않는다. 마이크로렌즈(1240)가 적색 컬러필터(1250-R), 녹색 컬러필터(1250-G), 청색 컬러필터(도시되지 않음), 클리어 필터(도시되지 않음), 또는 클리어 영역과 컬러필터 영역을 포함하는 다른 임의의 적합한 컬러필터 또는 하이브리드 컬러필터와 같은 컬러필터 위에 형성될 수 있다. 도 12의 평면도(1294)는 마이크로렌즈(1240) 사이에 갭이 존재할 수 있다는 것을 나타낸다. 이러한 갭이 제거될 수 있거나, 또는 이러한 갭의 크기와 형상이 마이크로렌즈(1240)를 증착하고 형성하는 방법에 기초하여 수정될 수 있다.
도 13은 서로 중첩할 수 있는 마이크로렌즈(1340)를 도시하고 있다. 도 14c의 마이크로렌즈(1440, 1442)와 같이, 마이크로렌즈(1340)는 서로 다른 시간에 형성될 수 있다. 일 예로서, 마이크로렌즈(1340-1)의 제1 세트가 제1 시간에 형성될 수 있고, 제2 세트의 마이크로렌즈(1340-2)가 제1 시간 이후의 제2 시간에 형성될 수 있다. 도 14c의 마이크로렌즈(1440, 1442)와 달리, 마이크로렌즈(1340)는 불균일한 높이를 가지고 있을 수 있다. 구체적으로, 제2 세트의 마이크로렌즈(1340-2)는 제1 세트의 마이크로렌즈(1340-1)의 높이보다 큰 높이를 가지고 있을 수 있다. 마이크로렌즈(1340)는 서브픽셀(1302, 1304)의 3×3 어레이 위에 형성될 수 있다. 도 13의 평면도(1394)에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈(1340)는 서로 중첩할 수 있다. 구체적으로, 픽셀(1370) 내의 마이크로렌즈(1340-2)가 픽셀(1370) 내부에서 다른 마이크로렌즈(1340-1)와 중첩할 수 있으며, 이웃하는 픽셀(1372) 내부에서 다른 마이크로렌즈(1340-1)와 중첩할 수도 있다.
도 11은 중첩된 서브픽셀의 어레이(1100) 위에 형성된 하이브리드 컬러필터를 도시하고 있다. 어레이(1100)는 2개의 행과 2개의 열의 중첩된 서브픽셀을 포함할 수 있다. 어레이(1100)는 도 1의 어레이(20)의 서브 세트일 수 있다. 중첩된 서브픽셀의 제1 행은 내측 서브픽셀(1102-G1)과 외측 서브픽셀(1104-G1)의 중첩된 제1 서브픽셀, 내측 서브픽셀(1102-R)과 외측 서브픽셀(1104-R)의 중첩된 제2 서브픽셀을 포함할 수 있다. 중첩된 서브픽셀의 제2 행은 내측 서브픽셀(1102-B)과 외측 서브픽셀(1104-B)의 중첩된 제3 서브픽셀, 및 내측 서브픽셀(1102-G2)과 외측 서브픽셀(1104-G2)의 중첩된 제4 서브픽셀을 포함할 수 있다. 내측 서브픽셀(1102)과 외측 서브픽셀(1104)이 도 2a의 실시예에 대응하는 구조로서 도시되어 있지만, 도 3 내지 도 6 및 도 9 중 어떠한 중첩된 서브픽셀 실시예도 도 11에 도시된 하이브리드 컬러필터 내부에서 사용될 수 있다. 유사하게, 원형의 마이크로렌즈(1140)가 도 9의 배치와 유사한 방식으로 배열되어 있지만, 도 7, 도 8, 및 도 10에 도시된 마이크로렌즈 배치 중 어떠한 배치도 도 11에 도시된 하이브리드 컬러필터 위에 형성될 수 있다.
외측 서브픽셀(1104-G1)의 영역 위에서 투명하면서(즉, 가시 스펙트럼 광을 통과시키는 재료로 만들어진) 또한 영역(1150-G1)에서 녹색인(즉, 녹색 광만을 통과시키는 재료로 만들어진) 컬러필터가 내측 서브픽셀(1102-G1)과 외측 서브픽셀(1104-G1)의 중첩된 제1 서브픽셀 위에 형성될 수 있다.
녹색 컬러필터 영역(1150-G1)이 외측 서브픽셀(1104-G1)과 전체 내측 서브픽셀(1102-G1)의 일부 위에 형성될 수 있다. 외측 서브픽셀(1104-R)의 영역 위에서 투명하면서 또한 영역(1150-R)에서 적색인(즉, 적색 광만을 통과시키는 재료로 많들어진) 컬러필터가 내측 서브픽셀(1102-R)과 외측 서브픽셀(1104-R)의 중첩된 제2 서브픽셀 위에 형성될 수 있다. 적색 컬러필터 영역(1150-R)은 외측 서브픽셀(1104-R)과 전체 내측 서브픽셀(1102-R)의 일부 위에 형성될 수 있다.
외측 서브픽셀(1104-B)의 영역 위에서 투명하면서 또한 영역(1150-B)에서 청색인(즉, 청색 광만을 통과시키는 재료로 만들어진) 컬러필터가 내측 서브픽셀(1102-B)과 외측 서브픽셀(1104-B)의 중첩된 제2 서브픽셀 위에 형성될 수 있다. 청색 컬러필터 영역(1150-B)이 외측 서브픽셀(1104-B)과 전체 내측 서브픽셀(1102-B)의 일부 위에 형성될 수 있다. 외측 서브픽셀(1104-G2)의 영역 위에서 투명하면서 또한 영역(1150-G2)에서 녹색인 컬러필터가 내측 서브픽셀(1102-G2)과 외측 서브픽셀(1104-G2)의 중첩된 제4 서브픽셀 위에 형성될 수 있다. 녹색 컬러필터 영역(1150-G2)이 외측 서브픽셀(1104-G2)과 전체 내측 서브픽셀(1102-G2)의 일부 위에 형성될 수 있다.
어레이(1100)와 관련하여 전술한 컬러필터는 베이어 패턴으로 배열된 컬러필터 영역(1150)을 가지고 있다. 하지만, 어레이(1100) 내에서는 컬러필터 영역(1150)이 어떠한 패턴도 가지고 있을 수 있다. 컬러필터 영역(1150)이 적색, 녹색, 및 녹색 컬러필터 영역에 제한되지 않지만, 대안적으로 근적외선 파장만을 통과시키는 근적외선 영역을 포함할 수 있다. 소정의 중첩된 서브픽셀 위의 전체 컬러필터가 투명한 컬러필터일 수 있도록, 영역(1150)이 대안적으로 투명할 수 있다. 어레이(1100)의 컬러필터와 관련하여 전술한 투명한 컬러필터 영역은 대안적으로, 하이브리드 컬러필터의 컬러필터 영역(1150)과 적어도 동일한 양의 광 투과율을 나타내는 필터 영역일 수 있다. 일 예로서, 클리어 영역 대신, 하이브리드 컬러필터가 적어도 컬러필터 영역(1150) 만큼 광에 민감한(즉, 가시 스펙트럼에 대해 적어도 동일한 광 투과율을 가진) 황색 컬러필터 영역을 가지고 있을 수 있다.
도 11의 설계는 외측 서브픽셀 영역의 감도를 더 높일 수 있고, 더 많은 광(즉, 컬러 필터링된 광과는 대조적으로 전체 스펙트럼 광)을 캡처할 수 있으며, 이는 저광도 이미징 조건에서 특히 바람직할 수 있다. 추가적으로, 내측 서브픽셀(1102)로부터 먼쪽으로 광을 반사하기 위해, 서브픽셀(1102, 1104) 위의 필터 사이에 장벽이 형성될 수 있다. 이 장벽은 격리 영역(서브픽셀(1102, 1104) 사이에 형성된 격리 영역(206)과 유사함) 위에 형성될 수 있으며, 명확성을 유지하기 위해 도 11의 도면에서 장벽이 생략되어 있다. 유사하게, 동일한 컬러필터가 특정 쌍의 중첩된 서브픽셀(1102, 1104) 위에 형성되더라도, 서브픽셀(1104)과 서브픽셀(1102)의 서브픽셀 광 감도의 비율을 높이기 위해 서브픽셀(1102, 1104) 사이에는 장벽이 형성될 수도 있다.
도 15는 그 위에 클리어 필터(1550-C)가 형성되어 있는 내측 서브픽셀(1502-C)을 가진 픽셀(1500)을 도시하고 있다. 도 15a에는 3×3 픽셀(1500)이 도시되어 있지만, 도 2 내지 도 6의 픽셀 구조 중 어떤 구조도 특정한 픽셀 구조의 각각의 내측 서브픽셀 위에 형성된 클리어 필터(1550-C)와 함께 사용될 수 있다. 컬러필터(1552-F)가 외측 서브픽셀 그룹 내의 서브픽셀(1504) 위에 형성될 수 있다. 내측 서브픽셀 또는 내측 서브픽셀 그룹 위에 클리어 필터 엘리먼트를 형성함으로써 그리고 외측 서브픽셀 또는 외측 서브픽셀 그룹 위에 컬러필터 엘리먼트를 형성함으로써, 마이크로렌즈, 내측 서브픽셀, 및 외측 서브픽셀의 이전 설계 중 어떤 설계도 이러한 필터 구성과 함께 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
클리어 필터(1550-C)와 같은 클리어 필터가 광을 필터링하지 않기 때문에, 클리어 필터는 1552-F와 같은 컬러필터에 비해 단위 영역당 더 많은 광을 허용한다고 할 수 있다. 클리어 필터(1550-C)와 컬러필터(1552-F)에 의해 허용되는 광이 이들 필터로 입사된 광에 의존하지만, 클리어 필터(1550-C)는 컬러필터(1552-F) 만큼의 광을 투과한다는 것을 알 수 있다. 클리어 필터(1550-C)와 같은 클리어 필터가 또한 넓은 스펙트럼 광을 투과한다고 할 수 있는 반면, 컬러필터(1552-F)는 넓은 스펙트럼 광의 서브세트 또는 서브-스펙트럼을 투과한다고 할 수 있다. 컬러필터를 통과한 광의 스펙트럼이 클리어 필터를 통과한 넓은 스펙트럼 광의 서브-스펙트럼이기 때문에, 클리어 필터의 전송 스펙트럼은 컬러필터의 전송 스펙트럼과 다르다고 할 수 있다.
도 16은 단순화된 형태로, 이미징 디바이스(1220)를 포함하는 디지털 카메라와 같은 일반적인 프로세서 시스템(1200)을 나타낸다. 이미징 디바이스(1220)는, 도 2 내지 도 11와 관련하여 전술한 바와 같이 중첩된 서브픽셀을 구비한 픽셀을 가진, 도 1에 도시된 유형의 픽셀 어레이(1222)를 포함할 수 있다(예를 들어, 픽셀 어레이(1222)는 도 1의 픽셀 어레이(20)의 구현예일 수 있음). 프로세서 시스템(1200)은 이미징 디바이스(1200)를 포함할 수 있는 디지털 회로를 가진 예시적인 시스템이다. 제한 없이, 이러한 시스템은 컴퓨터 시스템, 스틸 또는 비디오 카메라 시스템, 스캐너, 머신 비전, 차량 내비게이션, 비디오 폰, 감시 시스템, 자동 포커스 시스템, 스타 트래커 시스템, 움직임 모델 검출 시스템, 이미지 안정화 시스템, 및 이미징 디바이스를 사용하는 다른 시스템을 포함할 수 있다.
디지털 스틸 또는 비디오 카메라 시스템일 수 있는 프로세서 시스템(1200)은, 셔터 릴리즈 버튼(1293)이 눌릴 때 이미지를 픽셀 어레이(1222)와 같은 픽셀 어레이 위로 포커싱하기 위한 렌즈(1290)와 같은 렌즈를 포함할 수 있다. 프로세서 시스템(1200)은 중앙처리장치(CPU)(1230)와 같은 중앙처리장치를 포함할 수 있다. CPU(1230)는 카메라 기능과 하나 이상의 이미지 플로우 기능을 제어하고, 버스(1234)와 같은 버스를 통해 하나 이상의 입력/출력(I/O) 장치(1232)와 통신하는 마이크로프로세서일 수 있다. 이미징 디바이스(1220)는 버스(1234)를 통해 CPU(1230)와 통신할 수도 있다. 시스템(1200)은 램(RAM)(1236) 및 착탈식 메모리(1238)를 포함할 수 있다. 착탈식 메모리(1238)은 버스(1234)를 통해 CPU(1230)와 통신하는 플래쉬 메모리를 포함할 수 있다. 이미징 디바이스(1220)는, 메모리 스토리지가 있든지 없든지 간에 단일 집적 회로 상에서 또는 다른 칩 상에서 CPU(1230)와 결합되어 있을 수 있다. 버스(1234)는 단일 버스로서 도시되어 있지만, 버스는 시스템 컴포넌트를 상호 연결하기 위해 사용되는 하나 이상의 버스 또는 브리지 또는 다른 통신 경로일 수 있다.
적어도 내측 서브픽셀과 적어도 하나의 외측 서브픽셀이나 서브픽셀 그룹을 구비한 중첩된 서브픽셀이나 중첩된 서브픽셀 그룹을 가진 픽셀을 가진 이미지 센서를 예시하는 다양한 실시예에 대해 설명하였다. 중첩된 서브픽셀을 구비한 픽셀을 가진 이미지 센서는 전자 장치 등의 이미징 시스템에 사용될 수 있다.
중첩된 서브픽셀 또는 서브픽셀 그룹을 가진 픽셀은 원형, 타원형, 정사각형, 또는 직사각형의 집광 영역을 가진 내측 서브픽셀을 포함할 수 있다. 내측 서브픽셀은 정사각형 또는 원형의 집광 영역을 가지고 있을 수 있다. 내측 서브픽셀은 기판에 형성될 수 있고, 중첩되어 있거나, 또는 외측 서브픽셀 그룹에 의해 직접 둘러싸여 있을 수 있다. 서브픽셀 그룹이 1개, 2개, 4개, 8개, 또는 다른 임의의 적합한 수의 서브픽셀을 가지고 있을 수 있다. 외측 서브픽셀 그룹은 내측 서브픽셀에 인접할 수 있다. 내측 서브픽셀은 측면으로 그리고 제1 서브픽셀 그룹으로 직접 둘러싸여 있을 수 있으며, 제1 서브픽셀 그룹은 제2 서브픽셀 그룹에 의해 직접 둘러싸여 있는 외측 경계를 가지고 있을 수 있다. 다시 말해, 하나 이상의 서브픽셀 그룹이 중첩된 서브픽셀의 내측 서브픽셀을 둘러싸고 있을 수 있다.
중첩된 서브픽셀 내의 내측 서브픽셀을 둘러싸는 하나 이상의 서브픽셀 그룹의 집광 영역은 내측 서브픽셀보다 광에 대해 높은 감도를 가지고 있을 수 있다. 다시 말해, 입사 광에 응답하여, 내측 서브픽셀에 생성되는 것보다 내측 서브픽셀을 둘러싸는 하나 이상의 서브픽셀 그룹에 더 많은 전하가 생성될 것이다. 내측 서브픽셀과 내측 서브픽셀을 측면에서 둘러싸는 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹의 집광 영역들이 서로 다른 감도를 가지고 있으면, 중첩된 서브픽셀을 이용하는 픽셀이 입사 광에 대해 고명암비(high dynamic range)의 응답을 가지도록 할 수 있다. 밝은 광 조건에서, 내측 서브픽셀(내측 서브픽셀을 둘러싸는 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹으로부터 확산되거나 또는 누출된 다수의 전하를 포함할 수 있음), 밝은 광 조건에도 불구하고 정확한 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있는 비포화형 이미지 신호(non-saturated image signal)를 제공할 수 있다. 저조도 조건에서, 더 민감한 집광 영역을 가진 외측 서브픽셀 그룹은 저조도 조건을 정확하게 표현하기에 충분한 전하를 생성할 것이다. 이러한 방식으로, 중첩된 서브픽셀은 다양한 조명 조건에서 정확한 이미지를 생성하기 위해 고명암비의 이미징 시스템에 사용될 수 있으며; 중첩된 서브픽셀 역시 종래의 다중노출 이미지 센서에 내재하는 정도의 모션 아티팩트(motion artifact), 플리커링(flickering) 및 다른 바람직하지 않은 이미지 수차(image aberration) 또는 결함을 제거하거나 줄이기 위해 사용될 수 있다.
중첩된 이미지 픽셀 내의 내측 서브픽셀과 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹은 동일한 기하학적 광학 중심(geometric optical center)을 가지고 있을 수 있다. 다시 말해, 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹이 내측 서브픽셀을 대칭적으로 둘러싸기 때문에, 내측 서브픽셀 그룹의 표면의 중심이 내측 서브픽셀을 둘러싸는 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹 각각의 표면 각각의 중심과 동일하다. 내측 서브픽셀을 둘러싸는 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹은 내측 서브픽셀의 광 감도보다 큰 각각의 광 감도를 가지고 있을 수 있다. 일 예로서, 중첩된 서브-픽셀 픽셀 위에 주어진 양의 광에 대해, 중첩된 서브픽셀의 내측 서브픽셀보다는 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹에 더 많은 광생성 전하가 생성될 것이다. 중첩된 서브-픽셀 픽셀의 내측 서브픽셀의 광 감도에 대한 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹의 광 감도의 비율이 적어도 4:1일 수 있지만, 5:1, 10:1, 어떤 중간 비율, 또는 어떤 큰 비율일 수도 있다. 다시 말해, 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹의 광 감도가 적어도 내측 서브픽셀의 광 감도보다 4배 클 수 있다. 광 감도가 소정의 서브픽셀 또는 서브픽셀 그룹에 의해 수집된 광의 양을 지칭할 수도 있으며, 서브픽셀 또는 서브픽셀 그룹의 집광 영역, 서브픽셀 또는 서브픽셀 그룹 위에 형성된 마이크로렌즈의 개수와 형상, 또는 서브픽셀이나 서브픽셀 그룹 위에 형성된 컬러필터의 유형, 또는 서브픽셀 또는 서브픽셀 그룹의 다른 속성에 의해 결정될 수 있다.
중첩된 서브픽셀의 내측 서브픽셀이 내측 서브픽셀에 직접 인접한 소정의 서브픽셀 그룹으로 둘러싸여 있을 수 있다. 소정의 서브픽셀 그룹과 내측 서브픽셀은 격리 영역에 의해 분리되어 있을 수 있다. 격리 영역의 인터페이스 표면이 내측 광다이오드의 집광 표면에 대해 수직일 수 있다. 대안적으로, 격리 영역의 인터페이스 표면이 내측 광다이오드의 집광 표면에 대해 수직이 아닐 수 있다(즉, 90도보다 크거나, 또는 90도 보다 작다). 격리 영역의 인터페이스 표면이 집광 표면에 대해 수직인 경우에 비해, 인터페이스 표면과 집광 표면 간의 각도가 90도보다 작거나 또는 90도보다 큰 경우에 격리 영역의 인터페이스 표면의 면적이 더 클 수 있다.
하나 이상의 마이크로렌즈가 중첩된 서브픽셀 위에 형성될 수 있다. 1개, 4개, 8개, 9개, 또는 다른 임의의 적합한 수의 마이크로렌즈가 중첩된 서브픽셀 위에 형성될 수 있다. 중첩된 서브픽셀 위에 형성된 하나 이상의 마이크로렌즈는, 광을 중첩된 서브픽셀 내의 외측 서브픽셀 그룹 쪽으로만 향하게 할 수 있다. 원형 마이크로렌즈는 그 중심이 외측 서브픽셀 그룹의 영역 위에 놓일 수 있다. 도넛형 마이크로렌즈의 어떠한 부분도 중첩된 서브픽셀 내의 내측 서브픽셀 위에 형성되지 않을 수 있도록, 홀을 가진 도넛형 마이크로렌즈가 형성될 수 있다.
단일 색상의 컬러필터가 소정의 중첩된 서브픽셀 위에 형성될 수 있다. 이런 방식으로, 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹에서부터 중첩된 서브픽셀의 내측 서브픽셀로 누출되는 전하가, 내측 서브픽셀 위에 입사된 광으로 인해 내측 서브픽셀에 생성된 것과 동일한 색의 광생성 전하에 대응하게 될 것이다. 특정 실시예에서, 모든 색의 가시광을 통과시키는 클리어 영역을 가진 하이브리드 컬러필터가 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹의 제1 영역 위에 형성될 수 있다. 하이브리드 컬러필터의 실시예에서, 컬러필터 영역이 중첩된 서브픽셀의 하나 이상의 외측 서브픽셀 그룹의 일부, 그리고 중첩된 서브픽셀의 내측 서브픽셀의 전체 위에 형성될 수 있다.
전술한 내용은 다른 실시예로 실시될 수 있는 본 발명의 원리의 예일 뿐이다.
Claims (20)
- 이미지 픽셀(22)로서,
제1 광감도(first light sensitivity)를 나타내는 내측 서브픽셀(1002); 및
적어도 하나의 서브픽셀을 포함하고 또한 상기 제1 광감도보다 큰 제2 광감도를 나타내는 외측 서브픽셀 그룹(1004)
을 포함하고,
상기 내측 서브픽셀(1002)은 상기 외측 서브픽셀 그룹(1004)의 내부에 중첩되어 있는, 이미지 픽셀(22). - 제1항에 있어서,
상기 내측 서브픽셀(1002)과 상기 외측 서브픽셀 그룹(1004) 위에 형성된 컬러필터(1250)
를 더 포함하는 이미지 픽셀(22). - 제2항에 있어서,
상기 컬러필터(1250)는,
상기 내측 서브픽셀, 및 상기 외측 서브픽셀 그룹의 제1 부분 위에 형성된 제1 필터링 영역(1550-C); 및
상기 외측 서브픽셀 그룹의 제1 부분과 다른, 상기 외측 서브픽셀 그룹의 제2 부분 위에 형성된 제2 필터링 영역(1552-F) - 상기 제1 필터링 영역과 상기 제2 필터링 영역은 각각 서로 다른 광 스펙트럼을 투과시킴 -
을 포함하는, 이미지 픽셀(22). - 제3항에 있어서,
상기 제2 필터링 영역(1552-F)은 컬러필터 영역을 포함하는, 이미지 픽셀(22). - 제3항에 있어서,
상기 제2 필터링 영역은 클리어 필터 영역(clear filter region)을 포함하는, 이미지 픽셀(22). - 제1항에 있어서,
상기 제2 광감도는 상기 제1 광감도보다 적어도 4배 큰, 이미지 픽셀(22). - 제1항에 있어서,
상기 외측 서브픽셀 그룹(1004)은 제1 기하학적 중심을 가지며, 상기 내측 서브픽셀(1002)은 상기 제1 기하학적 중심과 동일한 제2 기하학적 중심을 가진, 이미지 픽셀(22). - 제1항에 있어서,
상기 내측 서브픽셀(1002)은 직사각형의 집광면을 가진, 이미지 픽셀(22). - 제1항에 있어서,
상기 내측 서브픽셀(1002)은 타원형의 집광면을 가진, 이미지 픽셀(22). - 제1항에 있어서,
상기 외측 서브픽셀 그룹(1004) 내의 상기 적어도 하나의 서브픽셀은,
복수의 동일 크기의 서브픽셀을 포함하고, 상기 내측 서브픽셀(1002)은 상기 복수의 동일 크기의 서브픽셀 중 소정의 서브픽셀과 동일한 크기를 가진, 이미지 픽셀(22). - 제10항에 있어서,
상기 복수의 동일 크기의 서브픽셀은 8개의 정사각형 서브픽셀을 포함하고, 상기 내측 서브픽셀(1002)은 상기 8개의 정사각형 서브픽셀 중 소정의 서브픽셀과 동일한 크기를 가진 정사각형의 내측 서브픽셀이며, 상기 8개의 정사각형 서브픽셀은 상기 정사각형의 내측 서브픽셀에 인접하여 형성되는, 이미지 픽셀(22). - 제1항에 있어서,
상기 외측 서브픽셀 그룹(1004) 내의 상기 적어도 하나의 서브픽셀과 상기 내측 서브픽셀(1002)은 행과 열로 배열되어 있는, 이미지 픽셀(22). - 제1항에 있어서,
적어도 하나의 서브픽셀을 포함하는 추가적인 외측 서브픽셀 그룹(406) - 상기 외측 서브픽셀 그룹은 상기 추가적인 외측 서브픽셀 그룹의 내부에 중첩되어 있음 -
를 더 포함하는 이미지 픽셀(22). - 이미지 픽셀(22)로서,
내측 서브픽셀(1002);
상기 내측 서브픽셀을 직접 둘러싸는 외측 서브픽셀 그룹(1004);
상기 내측 서브픽셀, 및 상기 외측 서브픽셀 그룹의 일부 위에 형성된 컬러필터(1250); 및
상기 외측 서브픽셀 그룹 위에 형성된 적어도 하나의 마이크로렌즈(1040)
를 포함하고,
상기 외측 서브픽셀 그룹은 광에 대해 상기 내측 서브픽셀보다 높은 감도를 가진, 이미지 픽셀(22). - 제14항에 있어서,
상기 외측 서브픽셀 그룹(1004)은 제1 서브픽셀 그룹을 포함하고,
상기 이미지 픽셀은 추가적으로,
상기 제1 서브픽셀 그룹을 직접 둘러싸는 제2 서브픽셀 그룹(406)
을 포함하는, 이미지 픽셀(22). - 제14항에 있어서,
상기 내측 서브픽셀(1002)은 정사각형의 집광 영역을 가지며,
상기 외측 서브픽셀 그룹(1004)은,
상기 내측 서브픽셀 내의 상기 정사각형의 집광 영역 각각의 모서리에 인접한 4개의 집광 영역(1004-2, 1004-4, 1004-6, 1004-8); 및
상기 내측 서브픽셀 내의 상기 정사각형의 집광 영역과 대각선으로 인접한 4개의 추가 집광 영역(1004-1, 1004-3, 1004-5, 1004-7)
을 포함하는, 이미지 픽셀(22). - 제16항에 있어서,
상기 적어도 하나의 마이크로렌즈(1040)는 상기 4개의 집광 영역과 상기 4개의 추가 집광 영역 각각의 위에 각각 형성된 8개의 마이크로렌즈를 포함하는, 이미지 픽셀(22). - 제16항에 있어서,
상기 적어도 하나의 마이크로렌즈는,
각각의 중심을 가진 4개의 마이크로렌즈(1240)를 포함하고, 상기 마이크로렌즈 각각의 중심은 상기 외측 서브픽셀 그룹 위에 위치하는, 이미지 픽셀(22). - 이미지 픽셀로서,
내측 서브픽셀 그룹(1002);
상기 내측 서브픽셀 그룹을 직접 둘러싸는 외측 서브픽셀 그룹(1004); 및
상기 외측 서브픽셀 그룹 위에 형성된 적어도 하나의 마이크로렌즈(840)
를 포함하는 이미지 픽셀. - 제19항에 있어서,
상기 적어도 하나의 마이크로렌즈는,
상기 외측 서브픽셀 그룹(1004) 위에만 형성된 도넛형 마이크로렌즈(840)
를 포함하는 이미지 픽셀.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201562219985P | 2015-09-17 | 2015-09-17 | |
| US62/219,985 | 2015-09-17 | ||
| US201562268623P | 2015-12-17 | 2015-12-17 | |
| US62/268,623 | 2015-12-17 | ||
| PCT/US2016/046696 WO2017048425A1 (en) | 2015-09-17 | 2016-08-12 | High dynamic range pixel using light separation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180054733A true KR20180054733A (ko) | 2018-05-24 |
Family
ID=56801807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020187010647A KR20180054733A (ko) | 2015-09-17 | 2016-08-12 | 광 분리를 이용하는 고명암비 픽셀 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US10475832B2 (ko) |
| KR (1) | KR20180054733A (ko) |
| CN (1) | CN208093559U (ko) |
| DE (2) | DE112016004235T5 (ko) |
| TW (1) | TWM542901U (ko) |
| WO (1) | WO2017048425A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11658195B2 (en) | 2019-11-11 | 2023-05-23 | SK Hynix Inc. | Image sensor including microlenses having different shapes |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10666881B2 (en) | 2015-09-24 | 2020-05-26 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid-state image sensor and electronic device |
| JP6891119B2 (ja) * | 2015-09-24 | 2021-06-18 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子及び電子機器 |
| KR102577844B1 (ko) * | 2016-08-09 | 2023-09-15 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
| JP2019080141A (ja) * | 2017-10-24 | 2019-05-23 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置及び電子機器 |
| US10334191B1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-06-25 | Omnivision Technologies, Inc. | Pixel array with embedded split pixels for high dynamic range imaging |
| US10573678B2 (en) | 2018-05-09 | 2020-02-25 | Semiconductor Components Industries, Llc | Microlenses for high dynamic range imaging pixels |
| KR20200106589A (ko) * | 2019-03-04 | 2020-09-15 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치, 표시 장치의 제조장치 및 표시 장치의 제조방법 |
| US11289524B2 (en) | 2019-03-13 | 2022-03-29 | Semiconductor Components Industries, Llc | Microlenses for semiconductor device with single-photon avalanche diode pixels |
| CN110164895B (zh) * | 2019-05-31 | 2021-06-01 | Oppo广东移动通信有限公司 | 互补金属氧化物图像传感器、图像处理方法及存储介质 |
| KR20200141345A (ko) * | 2019-06-10 | 2020-12-18 | 삼성전자주식회사 | Af 픽셀을 포함하는 이미지 센서 |
| KR20210002966A (ko) | 2019-07-01 | 2021-01-11 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 그것의 구동 방법 |
| KR20210006043A (ko) | 2019-07-08 | 2021-01-18 | 삼성전자주식회사 | 광학적 지문 인식 기반의 지문 등록 방법 및 이를 이용한 광학적 지문 인식 방법 |
| WO2021062662A1 (zh) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | Oppo广东移动通信有限公司 | 图像传感器、摄像头组件及移动终端 |
| US11652176B2 (en) * | 2019-12-04 | 2023-05-16 | Semiconductor Components Industries, Llc | Semiconductor devices with single-photon avalanche diodes and light scattering structures with different densities |
| CN112909034A (zh) | 2019-12-04 | 2021-06-04 | 半导体元件工业有限责任公司 | 半导体器件 |
| CN112909033A (zh) | 2019-12-04 | 2021-06-04 | 半导体元件工业有限责任公司 | 半导体器件 |
| US11557635B2 (en) | 2019-12-10 | 2023-01-17 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device, mask assembly, and apparatus for manufacturing the display device |
| KR102148127B1 (ko) * | 2020-02-14 | 2020-08-26 | 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 | 상보적인 픽슬렛 구조가 적용된 카메라 시스템 |
| JP2022067391A (ja) | 2020-10-20 | 2022-05-06 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、撮像システム、移動体、半導体基板 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2790470A (en) * | 1953-01-14 | 1957-04-30 | Percy R Graham | Mortising and boring machine |
| US6218692B1 (en) * | 1999-11-23 | 2001-04-17 | Eastman Kodak Company | Color active pixel sensor with electronic shuttering, anti-blooming and low cross talk |
| US7375892B2 (en) * | 2003-10-09 | 2008-05-20 | Micron Technology, Inc. | Ellipsoidal gapless microlens array and method of fabrication |
| JP2008099073A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Sony Corp | 固体撮像装置および撮像装置 |
| JP5422362B2 (ja) * | 2009-12-15 | 2014-02-19 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| US20110175981A1 (en) * | 2010-01-19 | 2011-07-21 | Chun-Hung Lai | 3d color image sensor |
| JP5672989B2 (ja) | 2010-11-05 | 2015-02-18 | ソニー株式会社 | 撮像装置 |
| JP5967950B2 (ja) * | 2011-04-20 | 2016-08-10 | キヤノン株式会社 | 撮像素子及び撮像装置 |
| US9681059B2 (en) | 2011-12-16 | 2017-06-13 | Sony Corporation | Image-capturing device |
| WO2013094121A1 (ja) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | シャープ株式会社 | 撮像装置および電子情報機器 |
| US9711551B2 (en) * | 2015-11-09 | 2017-07-18 | Semiconductor Components Industries, Llc | Image sensors with color filter windows |
| WO2017169754A1 (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、及び電子機器 |
| US10015416B2 (en) * | 2016-05-24 | 2018-07-03 | Semiconductor Components Industries, Llc | Imaging systems with high dynamic range and phase detection pixels |
| US10033949B2 (en) * | 2016-06-16 | 2018-07-24 | Semiconductor Components Industries, Llc | Imaging systems with high dynamic range and phase detection pixels |
-
2016
- 2016-08-12 KR KR1020187010647A patent/KR20180054733A/ko not_active Application Discontinuation
- 2016-08-12 DE DE112016004235.3T patent/DE112016004235T5/de not_active Withdrawn
- 2016-08-12 CN CN201690001167.2U patent/CN208093559U/zh not_active Expired - Fee Related
- 2016-08-12 WO PCT/US2016/046696 patent/WO2017048425A1/en active Application Filing
- 2016-08-12 US US15/758,387 patent/US10475832B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2016-08-12 DE DE202016008547.7U patent/DE202016008547U1/de not_active Expired - Lifetime
- 2016-08-22 TW TW105212755U patent/TWM542901U/zh not_active IP Right Cessation
-
2019
- 2019-09-26 US US16/583,743 patent/US20200020730A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11658195B2 (en) | 2019-11-11 | 2023-05-23 | SK Hynix Inc. | Image sensor including microlenses having different shapes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20180269245A1 (en) | 2018-09-20 |
| TWM542901U (zh) | 2017-06-01 |
| DE202016008547U1 (de) | 2018-05-14 |
| CN208093559U (zh) | 2018-11-13 |
| US10475832B2 (en) | 2019-11-12 |
| US20200020730A1 (en) | 2020-01-16 |
| DE112016004235T5 (de) | 2018-07-19 |
| WO2017048425A1 (en) | 2017-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20180054733A (ko) | 광 분리를 이용하는 고명암비 픽셀 | |
| CN210200733U (zh) | 图像像素件 | |
| US10498990B2 (en) | Imaging systems with high dynamic range and phase detection pixels | |
| US9515105B2 (en) | Dual photodiode image pixels with preferential blooming path | |
| US10015416B2 (en) | Imaging systems with high dynamic range and phase detection pixels | |
| KR102437162B1 (ko) | 이미지 센서 | |
| US9786714B2 (en) | Solid-state imaging element, method for manufacturing solid-state imaging element, and electronic device | |
| JP6108172B2 (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器 | |
| US8581174B2 (en) | Image sensor with prismatic de-multiplexing | |
| JP6141024B2 (ja) | 撮像装置および撮像システム | |
| JP5845856B2 (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器 | |
| CN110581147A (zh) | 具有多光电二极管图像像素和竖直转移门的图像传感器 | |
| US9843745B2 (en) | Image sensor pixels having separated charge storage regions | |
| CN105493285A (zh) | 固态成像器件及电子设备 | |
| JP2009088255A (ja) | カラー固体撮像装置および電子情報機器 | |
| KR20090010867A (ko) | 칼라 필터 배열들 및 그것을 이용하는 이미지 센서들 | |
| CN100379008C (zh) | 影像传感器 | |
| KR100829378B1 (ko) | 이미지 센서 및 이의 제조 방법 | |
| KR100674923B1 (ko) | 인접한 화소간에 출력회로를 공유하는 씨모스 이미지 센서 | |
| JP4264249B2 (ja) | Ｍｏｓ型イメージセンサ及びデジタルカメラ | |
| KR20220072116A (ko) | 이미지 센서 | |
| JP2006323018A (ja) | 光学モジュール | |
| KR20110079338A (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| KR20090071107A (ko) | 이미지 센서 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |