KR20220032096A - 이미지 센서 픽셀 - Google Patents

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KR20220032096A
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photodetector
photodetectors
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KR1020227004642A
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카밀레 듀뿌아롱
벤자민 바우티넌
Original Assignee
이쏘그
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Abstract

본 발명은 CMOS 지지체(3) 및 적어도 2개의 유기 광검출기들 (10A,10B,12A,12B,14A,14B,16A,16B)를 포함하는 픽셀에 관한 것으로, 여기서 동일한 렌즈(18)는 상기 유기 광검출기와 수직으로 정렬되어 있다.

Description

이미지 센서 픽셀
본 특허 출원은 프랑스 특허출원 FR19/08251의 우선권을 주장하며, 그 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명은 이미지 센서 또는 전자 화상장치에 관한 것이다.
이미지 센서는 현재 많은 분야, 특히 전자 장치에서 사용되고 있다. 이미지 센서는 특히 인간-기계 인터페이스 애플리케이션 또는 이미지 캡처 애플리케이션에 존재한다. 이러한 이미지 센서의 사용 분야는, 특히 예를 들어 스마트폰, 자동차, 드론, 로봇 공학, 가상현실 시스템 또는 확장(augmented) 현실 시스템이다.
특정 애플리케이션에서, 동일한 전자 장치가 상이한 유형의 복수의 이미지 센서를 가질 수 있다. 따라서 이러한 장치는 예를 들어 제1 컬러 이미지 센서, 제2 적외선 이미지 센서, 장치에 대한 장면, 또는 피사체의 다른 지점 등의 거리를 추정할 수 있는 제3 이미지 센서를 포함할 수 있다.
동일한 장치에 탑재된 이러한 다수의 이미지 센서는 본질적으로 그러한 장치의 소형화에 대한 현재의 제약과 거의 호환성이 없다.
기존 이미지 센서의 개선이 필요하다.
일 실시형태는 공지된 이미지 센서의 단점의 전부 또는 일부를 극복한다.
일 실시형태는 다음을 포함하는 픽셀을 제공한다:
CMOS 지지체와;
적어도 2개의 유기 광검출기들을 포함하고,
여기서 동일한 렌즈는 상기 유기 광검출기들과 수직으로 정렬되어 있다.
일 실시형태는 설명된 것과 같은 복수의 픽셀을 포함하는 이미지 센서를 제공한다.
일 실시형태는 다음 단계를 포함하는 이러한 픽셀 또는 이미지 센서를 제조하는 방법을 제공한다:
CMOS 지지체를 제공하는 단계와;
픽셀당 적어도 2개의 유기 광검출기들을 형성하는 단계와;
각 픽셀의 유기 광검출기와 수직으로 정렬되어 동일한 렌즈를 형성하는 단계.
일 실시형태에 따르면, 상기 유기 광검출기들은 동일 평면에 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 유기 광검출기들은 유전체에 의해 서로 분리된다.
일 실시형태에 따르면, 각 유기 광검출기는 CMOS 지지체의 표면에 형성된 다른 유기 광검출기들의 제1 전극과 분리된 제1 전극을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 각각의 제1 전극은 판독 회로에 결합되고, 바람직하게는 접속되며, 각각의 판독 회로는 바람직하게는 CMOS 지지체에 형성된 3개의 트랜지스터들을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 유기 광검출기들은 비행 시간(time of flight)에 따라 거리를 추정할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 설명된 바와 같은 픽셀 또는 센서는 다음과 같이 동작할 수 있다:
적외선 스펙트럼의 일부에서;
구조화된 광에서;
하이 다이내믹 레인지(HDR, High Dynamic Range) 이미지에서; 및/또는
배경 억제와 함께.
일 실시형태에 따르면, 각 픽셀은 렌즈 아래에 가시 스펙트럼 및 적외선 스펙트럼의 주파수 범위의 전자파를 통과시키는 컬러 필터를 더 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 설명된 바와 같은 센서는 컬러 이미지를 캡처할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 각 픽셀은 정확히 다음을 포함한다:
제1 유기 광검출기와;
제2 유기 광검출기.
일 실시형태에 따르면, 픽셀마다 제1 유기 광검출기와 제2 유기 광검출기는 직사각형 형상을 가지며 정사각형 내에 공동으로 내접된다.
일 실시형태에 따르면, 각 픽셀에 대해:
제1 유기 광검출기는 제2 전극에 접속되고; 그리고
제2 유기 광검출기는 제3 전극에 접속된다.
일 실시형태는 다음과 같은 센서를 제공한다:
제2 전극은 센서 픽셀들의 모든 제1 유기 광검출기들에 공통이고; 그리고
제3 전극은 센서 픽셀들의 모든 제2 유기 광검출기들에 공통이다.
본 발명의 상기 및 기타 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 특정 실시형태 및 실시 모드에 대한 다음의 비제한적인 설명에서 상세히 설명될 것이다.
도 1은 이미지 센서의 실시형태의 부분적으로 단순화된 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 이미지 센서의 부분적으로 단순화된 평면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 이미지 센서의 2개 픽셀의 판독 회로의 실시형태의 전기 회로도이다.
도 4는 도 3의 판독 회로를 갖는 이미지 센서의 동작 예에 대한 신호의 타이밍 다이어그램이다.
도 5는 도 1 및 도 2의 이미지 센서를 형성하는 방법의 실시 모드의 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
도 6은 도 1 및 도 2의 이미지 센서를 형성하는 방법의 실시 모드의 다른 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
도 7은 도 1 및 도 2의 이미지 센서를 형성하는 방법의 실시 모드의 또 다른 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
도 8은 도 1 및 도 2의 이미지 센서를 형성하는 방법의 실시 모드의 또 다른 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
도 9는 도 1 및 도 2의 이미지 센서를 형성하는 방법의 실시 모드의 또 다른 단계의 부분 단순화된 단면도이다.
도 10은 도 1 및 도 2의 이미지 센서를 형성하는 방법의 실시 모드의 또 다른 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
도 11은 도 1 및 도 2의 이미지 센서를 형성하는 방법의 실시 모드 변형의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
도 12는 도 1 및 도 2의 이미지 센서를 형성하는 방법의 실시 모드의 또 다른 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
도 13은 도 1 및 도 2의 이미지 센서를 형성하는 방법의 실시 모드의 또 다른 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
도 14는 도 1 및 2의 이미지 센서의 평면 AA를 따라 부분적으로 단순화된 단면도이다.
도 15는 도 1 및 도 2의 이미지 센서의 평면 BB를 따라 부분적으로 단순화된 단면도이다.
도 16은 이미지 센서의 다른 실시형태의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
다양한 도면에서 유사한 특징은 유사한 참조번호로 표시되었다. 특히, 다른 실시형태와 실시 모드에 공통인 구조적 및/또는 기능적 요소는 동일한 참조번호로 표시될 수 있으며, 동일한 구조, 치수 및 물질 특성을 가질 수 있다.
명료함을 위해, 설명된 실시형태와 실시 모드의 이해에 유용한 단계들 및 요소들만이 상세하게 예시되고 설명될 것이다. 특히, 이하에서 설명하는 이미지 센서의 용도에 대해서는 상세하게 설명하지 않았다.
달리 명시하지 않는 한, 함께 접속된 두 소자를 지칭할 때는 도체 이외의 중간 요소 없이 직접 접속하는 것을 의미하고, 연결된 두 소자를 지칭하는 경우에는 이 두 소자를 접속할 수 있거나 또는 하나 이상의 다른 요소를 통해 연결될 수 있음을 의미한다.
또한, 제1 일정 상태, 예를 들어 "0"으로 표시된 로우(low) 상태와 제2 일정 상태, 예를 들어 "1"로 표시된 하이(high) 상태 사이에서 교번하는 신호를 "이진 신호"라고 한다. 동일한 전자 회로의 상이한 이진 신호의 하이 상태 및 로우 상태는 다를 수 있다. 특히, 이진 신호는 하이 또는 로우 상태에서 완벽하게 일정하지 않을 수 있는 전압 또는 전류에 해당할 수 있다.
이하의 설명에서, 달리 명시되지 않는 한, "절연" 및 "도전성"이라는 용어는 각각 "전기 절연" 및 "전기 도전성"을 의미하는 것으로 간주한다.
다음의 설명에서, 용어 "앞", "뒤", "위", "아래", "좌측", "우측" 등과 같은 절대 위치를 한정하는 용어 또는 상대적인 용어를 참조할 때, "위쪽", "아래쪽", "상부", "하부" 등과 같은 용어 또는 "수평", "수직" 등과 같은 한정된 방향과 같은 용어는, 달리 표시되지 않는 한, 이는 도면의 방향 또는 정상적인 사용 위치의 이미지 센서를 나타낸다.
달리 명시하지 않은 한, 표현 "대략", "약", "실질적으로", 및 "정도"는 10% 이내, 바람직하게는 5% 이내를 의미한다.
방사선에 대한 층의 투과율은 층으로 들어가는 방사선의 세기에 대해 층에서 나오는 방사선의 세기의 비율에 해당하며, 들어오는 방사선의 광선은 층에 수직이다. 이하의 설명에서, 층 또는 필름을 통한 방사선의 투과율이 10% 미만인 경우, 층 또는 필름을 방사선에 대해 불투명하다고 일컬어진다. 이하의 설명에서, 층 또는 필름을 통한 방사선의 투과율이 10%보다 클 때, 층 또는 필름은 방사선에 대해 투명하다고 일컬어진다.
이하의 설명에서, "가시 광선"은 400 nm 내지 700 nm 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 나타내고, "적외선"은 700 nm 내지 1 mm 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 나타낸다. 적외선에서, 700 nm 내지 1.7 ㎛ 범위의 파장을 갖는 근적외선을 특히 구별할 수 있다.
이미지의 픽셀은 이미지 센서에 의해 캡처된 이미지의 단위 요소에 해당한다. 광전자 장치가 컬러 이미지 센서인 경우, 일반적으로 획득될 컬러 이미지의 각 픽셀에 대해 적어도 3개의 구성요소를 포함한다. 3개의 구성요소는 각각 실질적으로 단일 색상, 즉 130nm 미만의 파장 범위(예를 들어, 적색, 녹색 및 청색)의 광 방사선을 획득한다. 각각의 구성요소는 특히 적어도 하나의 광검출기를 포함할 수 있다.
도 1은 이미지 센서(1)의 실시형태의 부분적으로 단순화된 분해 사시도이다.
이미지 센서(1)는 동일 평면 픽셀의 어레이를 포함한다. 단순화를 위해, 이미지 센서(1)의 4개의 픽셀들(10,12,14,16)만이 도 1에 도시되었으며, 실제로 이미지 센서(1)는 더 많은 픽셀을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 이미지 센서(1)는 예를 들어 수백만, 또는 심지어 수천만 픽셀을 포함한다.
본 실시형태에 따르면, 픽셀들(10,12,14,16)은 CMOS 지지체(3)의 표면, 예를 들어 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 기술로 집적 회로(미도시)가 형성된 내부 및 상부의 실리콘 웨이퍼의 조각(piece)에 배치된다. 이러한 집적 회로는 이 예에서 이미지 센서(1)의 픽셀들(10,12,14,16)과 관련된 판독 회로의 어레이를 형성한다. 판독 회로는 각 픽셀과 관련된 판독, 어드레스 지정 및 제어 트랜지스터의 어셈블리를 의미한다.
이미지 센서(1)에서, 각 픽셀은 접미사 "A"로 표시된 제1 광검출기 및 접미사 "B"로 표시된 제2 광검출기를 포함한다. 보다 구체적으로, 도 1의 예에서:
픽셀(10)은 제1 광검출기(10A) 및 제2 광검출기(10B)를 포함하고;
픽셀(12)은 제1 광검출기(12A) 및 제2 광검출기(12B)를 포함하고;
픽셀(14)은 제1 광검출기(14A) 및 제2 광검출기(14B)를 포함하고; 및
픽셀(16)은 제1 광검출기(16A) 및 제2 광검출기(16B)를 포함한다.
광검출기들(10A,10B,12A,12B,14A,14B,16A,16B)은 유기 포토다이오드(OPD) 또는 유기 포토레지스터에 해당할 수 있다. 본 명세서의 나머지 부분에서, 이미지 센서(1)의 픽셀의 광검출기가 유기 포토다이오드에 대응하는 것으로 고려된다.
도 1의 단순화된 표현에서, 각 광검출기는 2개의 전극들 사이에 배치되거나 "샌드위치"된 활성층을 포함한다. 보다 구체적으로, 도 1에서는 유기 광검출기들(10A,10B,14A,14B,16B)의 측면만 보인다:
제1 광검출기(10A)는 제1 전극(102A)과 제2 전극(104A) 사이에 활성층(100A)으로 형성되고;
제2 광검출기(10B)는 제1 전극(102B)과 제2 전극(104B) 사이에 활성층(100B)으로 형성되고;
제1 광검출기(14A)는 제1 전극(142A)과 제2 전극(144A) 사이에 활성층(140A)으로 형성되고;
제2 광검출기(14B)는 제1 전극(142A)과 제2 전극(144B) 사이에 활성층(140B)으로 형성되고; 그리고
제2 광검출기(16B)는 제1 전극(162A)과 제2 전극(164B) 사이에 활성층(160B)으로 형성된다.
유사하게, 이미지 센서(1)에서:
제1 광검출기(12A)는 제1 전극(122A)(도 1에 도시되지 않음)과 제2 전극(124A)(도 1에 도시되지 않음) 사이에 활성층(120A)(도 1에 도시되지 않음)으로 형성되고;
제2 광검출기(12B)는 제1 전극(122B)(도 1에 도시되지 않음)과 제2 전극(124B)(도 1에 도시되지 않음) 사이에 활성층(120B)(도 1에 도시되지 않음)으로 형성되고; 및
제1 광검출기(16A)는 제1 전극(162A)(도 1에 도시되지 않음)과 제2 전극(164A)(도 1에 도시되지 않음) 사이에 활성층(160A)(도 1에 도시되지 않음)으로 형성된다.
본 명세서의 나머지 부분에서, 제1 전극은 또한 "하부 전극"이라는 표현으로 표시될 것이고, 제2 전극은 또한 "상부 전극"이라는 표현으로 표시될 것이다.
일 실시형태에 따르면, 각 유기 광검출기의 상부 전극은 애노드 전극을 형성하고, 각 유기 광검출기의 하부 전극은 캐소드 전극을 형성한다.
이미지 센서(1)의 각 픽셀의 각 광검출기의 하부 전극은 개별적으로 연결되고, 바람직하게는 CMOS 지지체(3)의 판독 회로(미도시)에 접속된다. 따라서 이미지 센서(1)의 각 광검출기는 하부 전극을 통해 개별적으로 어드레스 지정된다. 따라서, 이미지 센서(1)에서, 각 광검출기는 다른 모든 광검출기의 하부 전극과 분리된 하부 전극을 갖는다.
즉, 픽셀의 각 광검출기는 다음으로 분리된 하부 전극을 갖는다:
동일한 픽셀의 다른 광검출기로부터; 및
다른 픽셀의 다른 광검출기로부터.
여전히 이미지 센서(1)에는 모든 제1 광검출기들의 상부 전극이 서로 접속되어 있다. 유사하게, 모든 제2 광검출기들의 상부 전극은 상호 접속된다.
따라서, 도 1의 단순화된 표현에서:
제1 광검출기들(10A,12A,14A,16A)에 각각 속하는 상부 전극들(104A,124A,144A,164A)은 상호 접속되거나 제1 공통 상부 전극을 형성하고; 그리고
제1 광검출기들(10B,12B,14B,16B)에 각각 속하는 상부 전극들(104B,124B,144B,164B)은 상호 접속되거나 제1 공통 상부 전극을 형성한다.
이미지 센서(1)에서, 각 픽셀은 그 치수 때문에 마이크로렌즈(18)라고도 하는 렌즈(18)를 포함한다. 따라서, 도 1의 단순화된 표현에서, 픽셀들(10,12,14,16)은 각각 렌즈(1)를 포함한다. 따라서 각 렌즈(18)는 이미지 센서(1)의 각 픽셀의 제1 및 제2 광검출기의 전부 또는 일부를 덮는다. 보다 구체적으로, 렌즈(18)는 픽셀의 제1 및 제2 광검출기의 상부 전극을 물리적으로 덮는다.
도 2는 도 1의 이미지 센서(1)의 부분적으로 단순화된 평면도이다.
이 평면도에서, 제1 및 제2 광검출기는 직사각형으로 표시되고, 마이크로렌즈는 원으로 표시되었다.
보다 구체적으로, 도 2에서:
마이크로렌즈(18)는 픽셀(10)의 광검출기들(10A,10B)의 상부 전극들(104A,104B)을 각각 덮고;
마이크로렌즈(18)는 픽셀(12)의 광검출기들(12A,12B)의 상부 전극들(124A,124B)을 각각 덮고;
마이크로렌즈(18)는 픽셀(14)의 광검출기들(14A,14B)의 상부 전극들(144A)(144B)을 각각 덮고; 그리고
마이크로렌즈(18)는 픽셀(16)의 광검출기들(16A,16B)의 상부 전극들(164A,164B)을 각각 덮는다.
실제로, 다음 도면의 설명으로부터 나타날 전극들 사이의 간격으로 인해, 렌즈(18)는 그들이 관련된 픽셀의 각각의 전극을 완전히 덮는 것으로 간주될 수 있다.
이미지 센서(1)에서, 도 2의 평면도에서, 픽셀들은 실질적으로 정사각형 형상, 바람직하게는 정사각형 형상이다. 이미지 센서(1)의 모든 픽셀들은 바람직하게는 제조 분산액 내에서 동일한 치수를 갖는다.
이미지 센서(1)의 각 픽셀에 의해 형성되는 정사각형은, 도 2의 평면도에서, 대략 0.8 ㎛ 내지 10 ㎛ 범위, 바람직하게는 대략 0.8 ㎛ 내지 3 ㎛ 범위, 보다 바람직하게는 대략 0.8 ㎛ 내지 3 ㎛ 범위의 변의 길이를 갖는다.
일한 픽셀에 속하는 제1 광검출기 및 제2 광검출기(예를 들어, 제1 픽셀(10)의 제1 광검출기(10A) 및 제2 광검출기(10B))는 모두 직사각형 형상을 갖는다. 광검출기들은 실질적으로 동일한 치수를 가지며, 이들이 속한 픽셀에 의해 형성된 정사각형 내에 함께 내접되어 있다.
이미지 센서(1)의 각 픽셀의 각 광검출기에 의해 형성되는 직사각형은 각 픽셀에 의해 형성되는 정사각형의 변의 길이와 실질적으로 동일한 길이 및 각 픽셀에 의해 형성된 정사각형의 변 길이의 절반과 실질적으로 동일한 폭을 갖는다. 그러나 각 픽셀의 제1 광검출기와 제2 광검출기 사이에는 공간이 형성되어 각각의 하부 전극이 분리된다.
이미지 센서(1)에서, 각 마이크로렌즈(18)는 도 2의 평면도에서 그것이 속하는 픽셀에 의해 형성되는 정사각형의 변의 길이와 실질적으로 동일한 직경, 바람직하게는 동일한 직경을 갖는다. 본 실시형태에서, 각 픽셀은 마이크로렌즈(18)를 포함한다. 이미지 센서(1)의 각 마이크로렌즈(18)는 바람직하게는 그것이 덮는 광검출기들에 의해 형성된 정사각형에 대해 중심에 위치한다.
변형으로서, 각 마이크로렌즈(18)는 다른 유형의 마이크로미터 범위의 광학 요소, 특히 마이크로미터 범위의 프레넬(Fresnel) 렌즈, 마이크로미터 범위의 굴절률 구배 렌즈 또는 마이크로미터 범위의 회절 격자로 대체될 수 있다. 마이크로렌즈(18)는 초점 거리(f)가 1㎛ 내지 100㎛, 바람직하게는 1㎛ 내지 10㎛ 범위인 수렴 렌즈이다. 일 실시형태에 따르면, 모든 마이크로렌즈(18)는 실질적으로 동일하다.
마이크로렌즈(18)는 실리카, 폴리(메틸)메타크릴레이트(PMMA), 포지티브 레지스트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 시클로-올레핀 중합체(COP), 폴리디메틸실록산(PDMS)/규소, 또는 에폭시 수지로 제조될 수 있다. 마이크로렌즈(18)는 레지스트 블록의 유동에 의해 형성될 수 있다. 마이크로렌즈(18)는 PET, PEN, COP, PDMS/규소 또는 에폭시 수지의 층 상에 성형함으로써 추가로 형성될 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 2의 이미지 센서의 2개 픽셀의 판독 회로의 일 실시형태의 전기 회로도이다.
단순화를 위해, 도 3에서는 이미지 센서(1)의 두 픽셀, 예를 들어 이미지 센서(1)의 픽셀들(10,12)과 관련된 판독 회로만 고려한다. 이 예에서, 각 광검출기는 판독 회로와 관련된다. 보다 구체적으로, 도 3에서,
픽셀(10)의 제1 광검출기(10A)는 제1 판독 회로(20A)와 관련되고;
픽셀(10)의 제2 광검출기(10B)는 제2 판독 회로(20B)와 관련되고;
픽셀(12)의 제1 광검출기(12A)는 제1 판독 회로(22A)와 관련되고; 그리고
픽셀(12)의 제2 광검출기(12A)는 제2 판독 회로(22B)와 관련된다.
픽셀(10)의 제1 광검출기(10A)의 제1 판독 회로(20A)와 픽셀(10)의 제2 광검출기(10B)의 제2 판독 회로(20B)는 함께 픽셀(10)의 판독 회로(20)를 형성한다. 유사하게, 픽셀(12)의 제1 광검출기(12A)의 제1 판독 회로(22A)와 픽셀(12)의 제2 광검출기(12B)의 제2 판독 회로(22B)는 공동으로 픽셀(12)의 판독 회로(22)를 형성한다.
본 실시형태에 따르면, 각 판독 회로(20A,20B,22A,22B)는 3개의 MOS 트랜지스터들을 포함한다. 이러한 회로는 현재 그의 광검출기와 함께 "3T 센서"라는 표현으로 지정되어 있다. 특히, 도 3의 예에서, 제1 광검출기와 관련된 각 판독 회로(20A,22A)는 2개의 단자들(204,206A) 사이에서 MOS 선택 트랜지스터(202)와 직렬로 접속된 팔로워 조립 MOS 트랜지스터(200)를 포함한다. 유사하게, 여전히 도 3의 예에서, 제2 광검출기와 관련된 각 판독 회로(20B,22B)는 2개의 단자들(204,206B) 사이에서 MOS 선택 트랜지스터(202)와 직렬로 접속된 팔로워 조립 MOS 트랜지스터(200)를 포함한다.
판독 회로의 트랜지스터가 N-채널 MOS 트랜지스터인 경우, 각 단자(204)는 Vpix로 표시된 높은 기준 전위의 소스에 연결된다. 판독 회로의 트랜지스터가 P-채널 MOS 트랜지스터인 경우, 각 단자(204)는 낮은 기준 전위의 소스, 예를 들어 접지에 연결된다.
각 단자(206A)는 제1 도전성 트랙(208A)에 연결된다. 제1 도전성 트랙(208A)은 동일한 열의 모든 제1 광검출기들에 연결될 수 있다. 제1 도전성 트랙(208A)은 바람직하게는 이미지 센서(1)의 모든 제1 광검출기들에 연결된다.
유사하게, 각 단자(206B)는 제2 도전성 트랙(208B)에 연결된다. 제2 도전성 트랙(208B)은 동일한 열의 모든 제2 광검출기들에 연결될 수 있다. 제2 도전성 트랙(208B)은 바람직하게는 이미지 센서(1)의 모든 제2 광검출기들에 연결된다. 제2 도전성 트랙(208B)은 바람직하게는 제1 도전성 트랙(208A)과 분리되어 있다.
도 3의 예에서, 제1 도전성 트랙(208A)은 이미지 센서(1)의 픽셀(10, 12)의 판독 회로(20,22)의 일부를 형성하지 않는 제1 전류원(209A)에 연결된다. 유사하게, 제2 도전성 트랙(208B)은 이미지 센서(1)의 픽셀들(10,12)의 판독 회로(20,22)의 일부를 형성하지 않는 제2 전류 소스(209B)에 연결된다. 즉, 이미지 센서(1)의 전류 소스들(209A,209B)는 픽셀 및 판독 회로의 외부에 있다.
트랜지스터(202)의 게이트는 픽셀(10)의 판독 회로(20)의 경우에 픽셀(10)의 선택 신호(SEL_R1로 표시됨)를 수신하도록 의도된다. 트랜지스터(202)의 게이트는 픽셀(12)의 판독 회로(22)의 경우, 픽셀(12) 선택의 다른 신호(SEL_R2로 표시됨)를 수신하도록 의도된다.
도 3의 예에서:
픽셀(10)의 제1 광검출기(10A)와 관련된 트랜지스터(200)의 게이트는 노드(FD_1A)에 연결되고;
픽셀(10)의 제2 광검출기(10B)와 관련된 트랜지스터(200)의 게이트는 노드(FD_1B)에 연결되고;
픽셀(12)의 제1 광검출기(12A)와 관련된 트랜지스터(200)의 게이트는 노드(FD_2A)에 연결되고; 그리고
픽셀(12)의 제2 광검출기(12B)와 관련된 트랜지스터(200)의 게이트는 노드(FD_2B)에 연결된다.
각 노드(FD_1A,FD_1B,FD_2A,FD_2B)는 재설정 MOS 트랜지스터(210)에 의해 재설정 전위(Vrst)의 인가 단자에 연결되며, 이 전위는 전위(Vpix)와 동일할 수 있다. 트랜지스터(210)의 게이트는 광검출기의 재설정을 제어하기 위한 신호 RST를 수신하도록 의도되고, 특히 노드(FD_1A, FD_1B, FD_2A 또는 FD_2B)를 실질적으로 전위(Vrst)로 재설정하는 것을 가능하게 한다.
도 3의 예에서:
노드(FD_1A)는 픽셀(10)의 제1 광검출기(10A)의 캐소드 전극(102A)에 접속되고;
노드(FD_1B)는 픽셀(10)의 제2 광검출기(10B)의 캐소드 전극(102B)에 접속되고;
노드(FD_2A)는 픽셀(12)의 제1 광검출기(12A)의 캐소드 전극(122A)에 접속되고; 그리고
노드(FD_2B)는 픽셀(12)의 제2 광검출기(12B)의 캐소드 전극(122B)에 접속된다.
여전히 도 3의 예에서:
픽셀(10)의 제1 광검출기(10A)의 애노드 전극(104A)은 기준 전위(Vtop_C1)의 소스에 연결되고;
픽셀(10)의 제2 광검출기(10B)의 애노드 전극(104B)은 기준 전위(Vtop_C2)의 소스에 연결되고;
픽셀(12)의 제1 광검출기(12A)의 애노드 전극(124A)은 기준 전위(Vtop_C1)의 소스에 연결되고; 그리고
픽셀(12)의 제2 광검출기(12B)의 애노드 전극(124B)은 기준 전위(Vtop_C2)의 소스에 연결된다.
이미지 센서(1)에서, 모든 제1 광검출기들에 공통인 제1 상부 전극에 전위(Vtop_C1)가 인가된다. 모든 제2 광검출기들에 공통인 제2 상부 전극에는 전위(Vtop_C2)가 인가된다.
본 명세서의 나머지 부분에서는 다음과 같은 표기법을 임의로 사용한다.
노드(FD_1A)에 존재하는 전압에 대한 VFD_1A와;
노드(FD_1B)에 존재하는 전압에 대한 VFD_1B와;
픽셀(10)의 트랜지스터(202)의 게이트에 인가된 전압, 즉 제1 광검출기(10A)의 트랜지스터(202)의 게이트에 인가된 전압 및 제2 광검출기(10B)의 트랜지스터(202)의 게이트에 인가된 전압에 대한 VSEL_R1와;
픽셀(12)의 트랜지스터(202)의 게이트에 인가된 전압, 즉 제1 광검출기(12A)의 트랜지스터(202) 게이트에 인가된 전압 및 제2 광검출기(12B)의 트랜지스터(202) 게이트에 인가된 전압에 대한 VSEL_R2.
전압(VSEL_R1, VSEL_R2)의 인가는 각각 이진 신호로 표시된 SEL_R2 및 SEL_R1에 의해 제어된다는 것이 본 명세서의 나머지 부분에서 고려된다.
다른 유형의 센서, 예를 들어 소위 "4T" 센서가 알려져 있다. 유기 광검출기를 사용하면 트랜지스터를 절약하고 3T 센서를 사용할 수 있다.
도 4는 도 3의 판독 회로를 갖는 이미지 센서(1)의 동작 예를 나타내는 신호의 타이밍 다이어그램이다.
도 4의 타이밍 다이어그램은 보다 구체적으로 "비행 시간" 모드에서 이미지 센서(1)의 동작의 예에 대응한다. 이 동작 모드에서 이미지 센서(1)의 픽셀은 이미지 센서(1) 반대편에 배치되거나 위치한 피사체(물체, 장면, 얼굴 등)로부터 픽셀을 분리하는 거리를 추정하는 데 사용된다. 이 거리를 추정하기 위해, 본 명세서에서 설명되지 않은 관련 이미터(emitter) 시스템과 함께 피사체를 향해 광 펄스를 방출함으로써 시작된다. 이러한 광 펄스는 일반적으로 광원, 예를 들어 발광 다이오드에서 발생하는 근적외선 방사로 피사체를 간단히 조명함으로써 얻어진다. 그 다음, 광 펄스는 피사체에 의해 적어도 부분적으로 반사된 다음, 이미지 센서(1)에 의해 캡처된다. 그 다음, 광원과 피사체 사이를 왕복하는 데 광 펄스가 걸리는 시간을 계산하거나 측정한다. 이미지 센서(1)가 광원에 가깝게 위치하는 경우, 이 시간은 광 펄스가 이미지 센서(1)에서 피사체를 분리하는 거리를 이동하는 데 걸리는 시간의 약 2배에 해당한다.
도 4의 타이밍 다이어그램은 이미지 센서(1)의 동일한 픽셀의 두 광검출기들, 예를 들어 픽셀(10)의 제1 광검출기(10A)와 제2 광검출기(10B)의 전위(Vtop_C1, Vtop_C2, VFD_1A, VFD_1B) 뿐만 아니라 이진 신호들(RST, SEL_R1)의 변형의 예를 나타낸다. 도 4는 또한 이미지 센서(1)의 다른 픽셀, 예를 들어 픽셀(12)의 이진 신호들(SEL_R2)을 점선으로 도시한다. 도 4의 타이밍 다이어그램은 픽셀(10)의 판독 회로(20)의 MOS 트랜지스터가 N-채널 트랜지스터인 것을 고려하여 설정되었다.
시간 t0에서 신호(SEL_R1)는 로우 상태이므로 픽셀(10)의 트랜지스터(202)는 오프된다. 그 다음 재설정 단계가 시작된다. 이를 위해 신호(RST)는 하이 상태로 유지되어 픽셀(10)의 재설정 트랜지스터(210)가 '온'된다. 포토다이오드들(10A,10B)에 축적된 전하는 전위(Vrst)의 소스를 향해 방전된다.
전위(Vtop_C1)는 여전히 시간 t0에서 하이 레벨이다. 하이 레벨은 "내장(built-in) 전위"라고 하는 전위의 인가에 따른 전압보다 큰 전압에서 제1 광검출기(10A)의 바이어싱에 해당한다. 내장 전위는 애노드의 일 함수와 캐소드의 일 함수의 차에 해당한다. 전위(Vtop_C1)가 하이 레벨일 때, 제1 광검출기(10A)는 전하를 통합하지 않는다.
시간 t0 이후의 시간 t1 이전에는 전위(Vtop_C1)가 로우 레벨로 설정된다. 이 로우 레벨은 음의 전압, 즉 0V보다 작은 제1 광검출기(10A)의 바이어싱에 해당한다. 따라서, 이는 제1 광검출기(10A)가 광발생 전하를 통합할 수 있게 한다. 전위(Vtop_C1)에 의한 제1 광검출기(10A)의 바이어싱과 관련하여 이전에 설명된 것은 전위(Vtop_C2)에 의한 제2 광검출기(10B)의 바이어싱 동작의 설명으로 대체된다.
시간 t1에서, 측정하고자 하는 거리를 갖는 하나 또는 복수의 물체를 포함하는 장면을 향해 제1 적외선 펄스가 방출되기 시작하여(IR 광 방출), 장면의 깊이 맵을 획득할 수 있다. 제1 적외선 펄스의 지속 시간은 tON으로 표시된다. 시간 t1에서, 신호(RST)가 로우 상태로 설정되어 픽셀(10)의 재설정 트랜지스터(210)가 오프되고, 전위(Vtop_C2)가 하이 레벨로 설정된다.
전위(Vtop_C1)가 로우 레벨에 있을 때, 시간 t1에서, 이미지 센서(1)의 픽셀(10)의 제1 광검출기(10A)에서 ITA로 표시된 제1 통합 단계가 시작된다. 픽셀의 통합 단계는 픽셀이 입사 방사선의 영향으로 전하를 수집하는 단계를 지정한다.
시간 t2에서, 시간 t1에 이어 기간 tD로 표시된 시간만큼 시간 t1에서 분리되고, 장면 내의 물체 또는 측정하고자 하는 픽셀(10)까지의 거리를 갖는 물체의 점에 의한 제1 적외선 펄스의 반사로부터 발생하는 제2 적외선 펄스가 수신되기 시작한다(IR 광 수신). 따라서 기간 tD는 센서(1)까지의 물체 거리의 함수이다. CCA로 표시된 제1 전하 수집 단계가 제1 광검출기(10A)에서 시작된다. 제1 전하 수집 단계는 광검출기(10A)에서 입사광의 세기, 즉 제2 펄스의 광 세기에 비례하여 전하가 생성되는 기간에 해당한다. 제1 전하 수집 단계는 판독 회로(20A)의 노드(FD_1A)에서 전위(VFD_1A)의 레벨을 감소시킨다.
시간 t3에서, 시간 t2 이후 계속해서 기간 tON만큼 시간 간격 t1으로부터 분리된 본 예에서는 제1 적외선 펄스의 방출을 정지한다. 전위(Vtop_C1)는 동시에 하이 레벨로 설정되어 제1 통합 단계의 끝을 표시하고, 따라서 제1 전하 수집 단계의 끝을 표시한다.
동시에 전위(Vtop_C2)는 로우 레벨로 설정된다. ITB로 표시된 제2 통합 단계는 이미지 센서(1)의 픽셀(10)의 제2 광검출기(10B)에서 시간 t3에서 시작된다. 제2 광검출기(10B)가 제2 광 펄스로부터 발생하는 광을 수신하면, CCB로 표시된 제2 전하 수집 단계가 여전히 시간 t3에서 시작된다. 제2 전하 수집 단계는 판독 회로(20B)의 노드(FD_1B)에서 전위(VFD_1B)의 레벨을 감소시킨다.
시간 t3 이후, 시간 t2로부터 tON과 실질적으로 동일한 시간만큼 분리된 시간 t4에서, 제2 광 펄스는 픽셀(10)의 제2 광검출기(10B)에 의해 캡처되는 것을 정지한다. 그 다음, 제2 전하 수집 단계는 시간 t4에서 종료된다.
시간 t5에서, 시간 t4 이후에 전위(Vtop_C2)가 하이 레벨로 설정된다. 따라서, 이는 제2 통합 단계의 끝을 표시한다.
시간 t5와 시간 t6 사이에, 시간 t5 이후에, RT로 표시된 판독 단계기가 수행되며, 이 기간 동안 이미지 센서(1)의 픽셀의 포토다이오드에 의해 수집된 전하량이 측정된다. 이를 위해, 이미지 센서(1)의 픽셀 행은 예를 들어 순차적으로 판독된다. 도 4의 예에서, 신호들(SEL_R1, SEL_R2)는 이미지 센서 1의 픽셀들(10,12)을 교대로 판독하기 위해 하이 상태로 연속적으로 설정된다.
시간 t6부터 시간 t1'까지, 시간 t6 이후에 새로운 재설정 단계(RESET)가 시작된다. 신호(RST)는 픽셀(10)의 재설정 트랜지스터들(210)이 턴온(turn on)되도록 하이 상태로 설정된다. 포토다이오드(10A,10B)에 축적된 전하는 전위(Vrst)의 소스를 향해 방전된다.
제1 방출 광 펄스의 시작을 제2 수신 광 펄스의 시작을 구분하는 시간 주기(tD)는 다음 수학식(1)에 의해 계산된다.
Figure pct00001
(1)
위의 식에서, ΔVFD_1A로 표시된 양은 제1 광검출기(10A)의 통합 단계 동안 전위(VFD_1A)의 강하에 해당한다. 유사하게, ΔVFD_1B로 표시된 양은 제2 광검출기(10B)의 통합 단계 중에 전위(VFD_1B)의 강하에 해당한다.
시간 t1'에서, 제2 광 펄스의 방출에 의해 새로운 거리 추정이 시작된다. 새로운 거리 추정은 각각 시간 t2 및 t4와 유사한 시간 t2' 및 t4'를 포함한다.
이미지 센서(1)의 동작은 동일한 픽셀의 광검출기들이 비동기식 방식으로 구동되는 비행시간 모드에서의 동작의 예와 관련하여 위에서 예시되었다. 이미지 센서(1)의 장점은 다른 모드, 특히 동일한 픽셀의 광검출기들이 동기화된 방식으로 구동되는 모드에서도 동작할 수 있다는 점이다. 이미지 센서(1)는 예를 들어 글로벌 셔터 모드에서 구동될 수 있다. 즉, 이미지 센서(1)는 또한 픽셀 통합 단계의 시작과 끝이 동시인 이미지 획득 방법을 시행할 수 있다.
따라서 이미지 센서(1)의 장점은 상이한 모드에 따라 교대로 동작할 수 있다는 것이다. 이미지 센서(1)는 예를 들어 비행 시간 모드와 글로벌 셔터 이미징 모드에서 교대로 동작할 수 있다.
실시 모드에 따르면, 이미지 센서(1)의 광검출기들의 판독 회로는 다른 동작 모드, 예를 들어 이미지 센서(1)가 다음 조건에서 동작할 수 있는 모드에서 교대로 구동된다:
적외선 스펙트럼의 일부에서;
구조화된 광에서;
각 픽셀에 대해 2개의 광검출기 중 하나의 통합 시간이 다른 광검출기들의 통합 시간보다 크다는 것을 확인함으로써 하이 다이내믹 레인지 이미징(HDR, High Dynamic Range Imaging)에서; 및/또는
배경 억제와 함께.
따라서, 이미지 센서(1)에 의해 시행될 수 있는 상이한 이미징 모드가 동일한 수의 픽셀을 사용하기 때문에, 이미지 센서(1)는 해상도의 손실 없이 상이한 유형의 이미지를 형성하는 데 사용될 수 있다. 동일한 픽셀 어레이 및 판독 회로에서 복수 기능을 통합할 수 있는 이미지 센서(1)의 사용은 특히 스마트폰 설계 및 제조 제약과 같은 전자 장치의 소형화의 현재 제약에 대응할 수 있다.
도 5 내지 도 13은 이하 도 1 및 도 2의 이미지 센서(1)를 형성하는 방법의 실시 모드의 연속적인 단계들을 예시한다. 단순화를 위해, 도 5 내지 도 13과 관련하여 이하에서 설명되는 것은 이미지 센서(1)의 단일 픽셀, 예를 들어 이미지 센서(1)의 픽셀(12)의 형성을 예시한다. 그러나, 이 방법은 이미지 센서(1)과 유사한 이미지 센서의 임의의 수의 픽셀을 형성하는 것으로 확장될 수 있음을 이해해야 한다.
도 5는 도 1 및 도 2의 이미지 센서(1)를 형성하는 방법의 실시 모드의 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
이러한 실시 모드에 따르면, 특히 픽셀(12)의 판독 회로(미도시)를 포함하는 CMOS 지지체(3)를 제공함으로써 시작된다. CMOS 지지체(3)는 상부 표면(30)에서 접촉 요소들(32A,32B)을 추가로 포함한다. 접촉 요소들(32A,32B)는 도 5의 단면도에서 "T" 형상을 가지며, 여기서,
수평 부분은 CMOS 지지체(3)의 상부 표면(30)에서 연장되고; 그리고
수직 부분은 판독 회로(미도시)에 연결되거나 접속된 CMOS 지지체(3)의 하부 금속화 레벨(미도시)과 접촉하도록 CMOS 지지체(3)의 상부 표면(30)으로부터 아래쪽으로 연장된다.
접촉 요소들(32A,32B)은, 예를 들어 CMOS 지지체(3)의 상부 표면(30)(접촉 요소들(32A,32B)의 수평 부분)에서 형성된 도전성 트랙 및 도전성 트랙을 접촉하는 도전성 비아(접촉 요소들(32A,32B)의 수직 부분)으로부터 형성된다. 도전성 트랙 및 도전성 비아는 금속 물질, 예를 들어 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 및 크롬(Cr), 또는 질화티타늄(TiN)으로 이루어질 수 있다. 도전성 트랙 및 도전성 비아는 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 도전성 트랙이 다층 구조를 갖는 경우, 도전성 트랙은 절연층에 의해 분리된 도전층의 스택에 의해 형성될 수 있다. 그 다음 비아는 절연층을 가로지른다. 도전층은 위 목록으로부터의 금속 물질로 제조될 수 있고, 절연층은 규소 질화물(SiN) 또는 규소 산화물(SiO2)로 제조될 수 있다.
이 동일한 단계 중에, CMOS 지지체(3)는 그 표면(30)에 존재하는 가능한 불순물을 제거하기 위해 세정된다. 세정은 예를 들어 플라즈마에 의해 수행된다. 따라서 세정은 다음 도면과 관련하여 상세히 설명되는 일련의 연속 증착이 수행되기 전에 CMOS 지지체(3)의 만족스러운 청정도를 제공한다.
본 명세서의 나머지 부분에서, 도 6 내지 도 13과 관련하여 설명된 방법의 실시 모드는 CMOS 지지체(3)의 상부 표면(30) 위에서 동작을 수행하는 것을 독점적으로 포함한다. 따라서 도 6 내지 도 13의 CMOS 지지체(3)는 바람직하게는 방법 전체에 걸쳐 도 5와 관련하여 설명된 바와 같은 CMOS 지지체(3)와 동일하다. 단순화를 위해 CMOS 지지체(3)은 다음 도면에서 다시 자세히 설명하지 않는다.
도 6은 도 5와 관련하여 설명된 바와 같은 구조로부터 도 1 및 도 2의 이미지 센서(1)를 형성하는 방법의 실시 모드의 또 다른 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
이 단계 중에, 전자 주입 물질은 접촉 요소들(32A,32B)의 표면에 증착된다. 접촉 요소들(32A,32B)의 표면에 선택적으로 연결하는 물질은 바람직하게 자기 조립 단층(SAM)을 형성하기 위해 증착된다.
따라서 이러한 증착은 접촉 요소들(32A,32B)의 자유 상부 표면을 바람직하게 또는 단지 덮는다. 따라서 도 6에 예시된 바와 같이 다음이 형성된다:
픽셀(12)의 제1 유기 광검출기(12A)의 하부 전극(122A); 및
픽셀(12)의 제2 유기 광검출기(12B)의 하부 전극(122B).
변형으로서, 2개의 인접한 접촉 요소들 사이에 도전 경로를 생성하는 것을 피하기 위해 충분히 낮은 측면 도전성을 갖는 전자 주입 물질의 전체 플레이트 증착이 수행된다.
하부 전극들(122A,122B)은 각각 전자 주입층(EIL)과 광검출기들(12A,12B)를 형성한다. 하부 전극들(122A,122B)은 또한 광검출기들(12A,12B)의 캐소드라고도 불리운다. 하부 전극들(122A,122B)은 스핀 코팅 또는 딥 코팅에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
하부 전극들(122A,122B)을 형성하는 물질은 다음 성분을 포함하는 군으로부터 선택된다:
금속 또는 금속 합금, 예를 들어 은(Ag), 알루미늄(Al), 납(Pb), 팔라듐(Pd), 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 또는 마그네슘과 은의 합금(MgAg);
투명 도전성 산화물(TCO), 특히 인듐 주석 산화물(ITO), 알루미늄 아연 산화물(AZO), 갈륨 아연 산화물(GZO), ITO/Ag/ITO 다층, ITO/Mo/ITO 다층, AZO/Ag /AZO 다층 또는 ZnO/Ag/ZnO 다층;
폴리에틸렌이민(PEI) 중합체 또는 에톡실화 폴리에틸렌이민(PEIE), 프로폭실화 및/또는 부톡실화 중합체;
탄소, 은 및/또는 구리 나노와이어;
그래핀; 및
이들 물질 중 적어도 두 가지의 혼합물.
하부 전극들(122A,122B)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
도 7은 도 6과 관련하여 설명된 바와 같은 구조로부터 도 1 및 2의 이미지 센서(1)를 형성하는 방법의 실시형태의 또 다른 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
이 단계 중에, CMOS 지지체(3)의 상부 표면 측(30) 상에 제1 층(120)의 비선택적 증착이 수행된다. 증착은 CMOS 지지체(3)의 전체 상부 표면(30) 뿐만 아니라 접촉 요소들(32A,32B) 및 하부 전극들(122A,122B)의 자유 표면을 덮기 때문에 "전체 플레이트" 증착이라 불리운다. 제1 층(120)의 증착은 바람직하게는 스핀 코팅에 의해 수행된다.
이 실시 모드에 따르면, 제1 층(120)은 픽셀(12)의 광검출기들(12A,12B)의 미래 활성층들(120A,120B)을 형성하도록 의도된다. 픽셀(12)의 광검출기들(12A,12B)의 활성층들(120A,120B)은 바람직하게는 제1 층(120)과 동일한 조성 및 두께를 갖는다.
제1 층(120)은 소분자, 올리고머, 또는 중합체를 포함할 수 있다. 이들은 특히 양자점(quantum dots)을 포함하는 유기 또는 무기 물질일 수 있다. 제1 층(120)은 벌크 이종접합을 형성하기 위해 나노미터 규모의 적층된 층 또는 친밀한 혼합물의 형태로 양극성 반도체 물질, 또는 N-형 반도체 물질과 P-형 반도체 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 제1 층(120)의 두께는 50 nm 내지 2 ㎛ 범위, 예를 들어 300 ㎛ 정도일 수 있다.
층(120)을 형성할 수 있는 P-형 반도체 중합체의 예로는 다음과 같은 것들이 있다:
폴리(3-헥실티오펜)(P3HT);
폴리[N-9'-헵타데카닐-2,7-카바졸-alt-5,5-(4,7-디-2-티에닐-2',1',3'-벤조티아디아졸](PCDTBT);
폴리[(4,8-비스-(2-에틸헥실옥시)-벤조[1,2-b;4,5-b']디티오펜)-2,6-디일-alt-(4-(2-에틸헥사노일)-티에노[3,4-b]티오펜))-2,6-디일](PBDTTT-C);
폴리[2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌](MEH-PPV); 및
폴리[2,6-(4,4-비스-(2-에틸헥실)-4H-시클로펜타[2,1-b;3,4-b']디티오펜)-alt-4,7(2,1,3 -벤조티아디아졸)](PCPDTBT).
층(120)을 형성할 수 있는 N-형 반도체 물질의 예는 풀러렌, 특히 C60, [6,6]-페닐-C61-메틸 부타노에이트([60]PCBM), [6,6]-페닐-C71-메틸부타노에이트([70]PCBM), 페릴렌 디이미드, 산화아연(ZnO) 또는 양자점을 형성할 수 있는 나노결정이 있다.
도 8은 도 7과 관련하여 설명된 바와 같은 구조로부터 도 1 및 도 2의 이미지 센서(1)를 형성하는 방법의 실시형태의 또 다른 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
이 단계 중에, CMOS 지지체(3)의 상부 표면 측에 제2 층(124)의 비선택적 증착이 수행된다. 증착은 제1 층(120)의 전체 상부 표면을 덮기 때문에 "전체 플레이트" 증착이라고 불리운다. 제2 층(124)의 증착은 바람직하게는 스핀 코팅에 의해 수행된다.
이 실시 모드에 따르면, 제2 층(124)은 픽셀(12)의 광검출기들(12A,12B)의 미래 상부 전극들(124A,124B)을 형성하도록 의도된다. 픽셀(12)의 광검출기들(12A,12B)의 상부 전극들(124A,124B)은 제2 층(124)과 동일한 조성 및 두께를 갖는 것이 바람직하다.
제2 층(124)은 그것이 수신하는 광 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투명하다. 제2 층(124)은 투명 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(TCO), 탄소 나노튜브, 그래핀, 도전성 중합체, 금속, 또는 이들 화합물의 혼합물 또는 합금으로 제조될 수 있다. 제2 층(124)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
제2 층(124)을 형성할 수 있는 TCO의 예로는 인듐 주석 산화물(ITO), 알루미늄 아연 산화물(AZO), 갈륨 아연 산화물(GZO), 티타늄 질화물(TiN), 몰리브덴 산화물(MoO3) 및 텅스텐 산화물(WO3)이 있다. 제2 층(124)을 형성할 수 있는 도전성 중합체의 예로는 폴리(3,4)-에틸렌디옥시티오펜과 나트륨 폴리(스티렌 설포네이트) 및 PAni라고도 하는 폴리아닐린의 혼합물인 PEDOT:PSS로 알려진 중합체가 있다. 제2 층(124)을 형성할 수 있는 금속의 예로는 은, 알루미늄, 금, 구리, 니켈, 티타늄 및 크롬이다. 제2 층(124)을 형성할 수 있는 다층 구조의 예로는 다층 AZO 및 AZO/Ag/AZO 유형의 은 구조이다.
제2 층(124)의 두께는 10 nm 내지 5 ㎛, 예를 들어 30 ㎛ 정도일 수 있다. 제2 층(124)이 금속인 경우, 제2 층(124)의 두께는 20 nm 이하, 바람직하게는 10 nm 이하이다.
도 9는 도 8과 관련하여 설명된 바와 같은 구조로부터 도 1 및 도 2의 이미지 센서를 형성하는 방법의 실시 모드의 또 다른 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
이 단계 중에, 3개의 수직 개구들(340,342,244)가 CMOS 지지체(3)의 상부 표면(30) 아래로 제1 층(120) 및 제2 층(124)을 통해 형성된다. 이들 개구는 바람직하게는 예를 들어 레지스트 증착, 마스크를 통한 노출, 및 그 다음 건식 에칭, 예를 들어 반응성 이온 에칭, 또는 습식 에칭, 예를 들어 화학적 에칭에 의해 보호될 영역을 마스킹한 후 에칭에 의해 형성될 수 있다. 변형으로서, 에칭 마스크의 증착은 예를 들어 실크 스크리닝, 헬리오그래피, 나노 임프린트 또는 플렉소그래피에 의해 국소적으로 수행되고, 에칭은 예를 들어 반응성 이온 에칭에 의한 건식 에칭에 의해 수행되거나, 습식 에칭, 예를 들어 화학적 에칭에 의해 수행된다.
도 9의 예에서,
수직 개구들(340,342)은 제1 접촉 요소(32A)의 양측(각각 제1 접촉 요소(32A)의 좌측 및 우측)에 배치되고; 그리고
수직 개구들(342,344)은 제2 접촉 요소(32B)의 양측(각각 제2 접촉 요소(32B)의 좌측 및 우측)에 배치된다.
수직 개구들(340,342,344)은 이미지 센서(1)의 동일한 행에 속하는 광검출기를 분리하는 것을 목표로 한다. 개구들(340,342,344)은 예를 들어 포토리소그래피에 의해 형성된다. 변형으로서, 개구들(340,342,344)은 반응성 이온 에칭에 의해 또는 적절한 용매를 사용하는 화학적 에칭에 의해 형성된다.
따라서 도 9에 도시된 바와 같이 다음을 얻는다:
제1 접촉 요소(32A) 및 하부 전극(122A)의 자유 표면을 완전히 덮는 픽셀(12)의 제1 광검출기(12A)의 활성층(120A);
제2 접촉 요소(32B)와 하부 전극(122B)의 자유 표면을 완전히 덮는 픽셀(12)의 제2 광검출기(12B)의 활성층(120B);
활성층(120A)을 덮는 픽셀(12)의 제1 광검출기(12A)의 상부 전극(124A); 및
활성층(120B)을 덮는 픽셀(12)의 제2 광검출기(12B)의 상부 전극(124B).
따라서, 여전히 도 9의 예에서:
개구(340)는 한편으로 픽셀(12)의 제1 광검출기(12A)의 활성층(120A)과 상부 전극(124A) 사이에 개재되고, 다른 한편으로는 인접 픽셀(미도시)에 속하는 제2 광검출기의 활성층과 상부 전극 사이에 개재되고;
개구(342)는 한편으로 픽셀(12)의 제1 광검출기(12A)의 활성층(120A)과 상부 전극(124A) 사이에 개재되고, 다른 한편으로는 픽셀(12)의 제2 광검출기(12B)의 활성층(120B)과 상부 전극(124B) 사이에 개재되고; 그리고
개구(344)는 한편으로 픽셀(12)의 제2 광검출기(12B)의 활성층(120B)과 상부 전극(124B) 사이, 다른 한편으로는 픽셀(16)(도 9에 부분적으로 표시됨)의 제1 광검출기의 활성층(160A)과 상부 전극(164A) 사이에 개재된다.
상부 전극들(124A,124B)은 각각 광검출기들(12A,12B)의 정공 주입층(HIL)을 형성한다. 상부 전극들(124A,124B)은 광검출기들(12A,12B)의 애노드라고도 불리운다.
상부 전극들(124A,12B)은 도 8과 관련하여 설명된 바와 같이 층(124)과 동일한 물질로 제조되는 것이 바람직하다.
도 10은 도 9와 관련하여 설명된 바와 같은 구조로부터 도 1 및 2의 이미지 센서(1)를 형성하는 방법의 실시형태의 또 다른 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
이 단계 중에, 개구들(340,342,344)은 제3 절연층(35)으로 충전되며, 도 10에는 부분들(350,352,354)만이 도시되어 있다. 이 절연층(35)의 부분들(350,352,354)은 각각 개구들(340,342,344)을 충전한다.
제3 층(35)의 부분들(350,352,354)은 이미지 센서(1)의 동일한 행에 속하는 인접 광검출기를 전기적으로 절연시키는 것을 목표로 한다. 일 실시형태에 따르면, 제3 층(35)의 부분들(350,352,354)은 동일한 행의 광검출기들을 광학적으로 분리하기 위해 이미지 센서(1)에 의해 수신된 광을 적어도 부분적으로 흡수한다. 제3 절연층은 적어도 포토다이오드(가시광선 및 적외선)의 파장을 적어도 부분적으로 덮는 흡수성을 갖는 수지로 형성될 수 있다. 이와 같은 흑색 수지는 "흑색 수지"라고 한다. 도 10의 예에서, 부분(352)은 픽셀(12)의 제2 광검출기(12B)로부터 제1 광검출기(12A)를 전기적으로 광학적으로 절연시킨다.
제3 절연층(35)은 무기 물질, 예를 들어, 규소 산화물(SiO2) 또는 규소 질화물(SiN)로 이루어질 수 있다. 제3 절연층(35)이 규소 질화물로 이루어진 경우, 이 물질은 물리적 증기 증착(PVD) 또는 플라즈마-강화 화학 증기 증착(PECVD)에 의해 얻어지는 것이 바람직하다.
제3 절연층(35)은 플루오르화 중합체, 특히 Bellex사의 상품명 "Cytop"으로 시판되는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 파릴렌, 폴리이미드(PI), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리디메틸실록산(PDMS), 포토리소그래피 수지, 에폭시 수지, 아크릴레이트 수지, 또는 이들 화합물 중 둘 이상의 혼합물의 플루오르화 중합체로 제조될 수 있다.
변형으로서, 이 절연층(35)은 다른 무기 유전체, 특히 산화알루미늄(Al2O3)으로 제조될 수 있다. 산화알루미늄은 원자층 증착(ALD)에 의해 증착될 수 있다. 제3 절연층(35)의 최대 두께는 50 nm 내지 2 ㎛ 범위, 예를 들어 100 nm 정도일 수 있다.
그 다음, 제4 층(360)은 CMOS 지지체(3)의 상부 표면(30) 측면의 전체 구조 위에 증착된다. 제4 층(360)은 바람직하게는 광검출기의 캡슐화 전에 평면 상부 표면을 갖는 구조를 얻을 수 있는 소위 "평탄화" 층이다.
제4 평탄화층(360)은 고분자계 유전 물질로 이루어질 수 있다. 평탄화 층(360)은 변형으로서 규소 질화물(SiN)와 규소 산화물(SiO2)의 혼합물을 함유할 수 있으며, 이 혼합물은 스퍼터링, 물리적 기상 증착(PVD)) 또는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)에 의해 얻어진다.
평탄화 층(360)은 또한 플루오르화 중합체, 특히 Bellex사의 상표명 "Cytop"으로 시판되는, 폴리비닐-피롤리돈(PVP), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 파릴렌, 폴리이미드(PI), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리디메틸실록산(PDMS), 포토리소그래피 수지, 에폭시 수지, 아크릴레이트 수지, 또는 이들 화합물 중 둘 이상의 혼합물의 플루오르화 중합체로 제조될 수 있다.
도 11은 도 9와 관련하여 설명된 바와 같은 구조로부터 도 1 및 2의 이미지 센서(1)를 형성하는 방법의 실시 모드 변형의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
이 변형은 주로 개구들(340,342,344)이 제3 절연층(35)의 부분들(350,352,354)로 채워지지 않고, 바람직하게는 제4층(360)과 동일한 물질로 제조된 층(360')으로 충전된다는 점에서 도 10과 관련하여 설명된 단계와 다르다. 즉, 도 11에 예시된 변형은 제3 절연층(35)을 증착하지 않고 제4 층(360)을 직접 증착하여 제5 층(360')을 형성하는 것에 해당한다. 이 경우, 도 10과 관련하여 설명된 바와 같이 제4 층(360)에 대해 열거된 투명 물질만이 제5 층(360')을 형성할 수 있다. 특히, 제5층(360')은 흑색 수지로 형성되지 않는다.
도 11과 관련하여 설명된 변형이 방법의 실시 모드에서 유지되지 않는다는 것이 상세한 설명의 나머지 부분에서 가정된다. 그러나, 제3 층(35) 및 제4 층(360)의 부분들(350,352,354) 대신에 제5 층(360')이 형성되는 경우에 대한 다음 단계의 적응은 이하 제공된 지시를 기반으로 당업자의 능력 내에 있다.
도 12는 도 10과 관련하여 설명된 바와 같은 구조로부터 도 1 및 2의 이미지 센서(1)를 형성하는 방법에 대한 실시형태의 또 다른 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
이 단계 중에, 제6 층(370)이 CMOS 지지체(3)의 상부 표면(30) 측면의 구조물 전체에 증착된다. 제6 층(370)은 이미지 센서(1)의 유기 광검출기들을 캡슐화하는 것을 목표로 한다. 따라서 제6 층(370)은 물 또는 주위 공기에 함유된 습기에 대한 이미지 센서(1)의 광검출기들을 형성하는 유기 물질의 노출로 인한 열화를 방지할 수 있다. 도 12의 예에서, 제6 층(370)은 제4 평탄화 층(360)의 전체 자유 상부 표면을 덮는다.
제6층(370)은 원자층 증착법(ALD)에 의해 얻어진 알루미나(Al2O3), 규소 질화물(Si3N4) 또는 물리적 기상 증착법(PVD)에 의해 얻어진 규소 질화물(SiO2), 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)에 의해 얻어진 규소 질화물로 제조될 수 있다. 제6 층(370)은 변형으로서 PET, PEN, COP, 또는 CPI로 제조될 수 있다.
일 실시 모드에 따르면, 제6 층(370)은 마이크로렌즈 형성 전 구조물의 표면 상태를 더욱 개선할 수 있다.
도 13은 도 12와 관련하여 설명된 바와 같은 구조로부터 도 1 및 2의 이미지 센서(1)를 형성하는 방법의 실시형태의 또 다른 단계의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
이 단계 중에, 픽셀(12)의 마이크로렌즈(18)는 광검출기들(12A,12B)과 수직으로 정렬되어 형성된다. 도 13의 예에서, 마이크로렌즈(18)는 2개의 광검출기들(12A,12B)을 분리하는 개구(342)에 대해 실질적으로 중심에 위치한다. 다시 말해서, 마이크로렌즈(18)는 제3 절연층(35)(도 10)의 부분(352)에 대해 대략적으로 정렬된다. 따라서 이미지 센서(1)의 픽셀(12)이 얻어진다.
고려되는 물질에 따르면, 이미지 센서(1)의 층을 형성하는 방법은 예를 들어 원하는 위치에서 특히 졸-겔 형태로 유기층을 형성하는 물질의 직접 인쇄에 의해, 예를 들어 잉크젯 인쇄, 사진 그라비아, 실크 스크리닝, 플렉소그래피, 스프레이 코팅 또는 드롭 캐스팅에 의한 소위 적층 공정에 해당할 수 있다. 고려되는 물질에 따르면, 이미지 센서의 층을 형성하는 방법은 유기층을 형성하는 물질이 구조물 전체에 증착되고, 사용되지 않는 부분이 예를 들어, 포토리소그래피 또는 레이저 절제에 의해 제거되는 소위 섭트랙티브(subtractive) 방법에 해당할 수 있다. 고려되는 물질에 따르면, 전체 구조에 대한 증착은 예를 들어 액체 증착, 캐소드 스퍼터링 또는 증발에 의해 수행될 수 있다. 스핀 코팅, 분무 코팅, 헬리오그래피, 슬롯-다이 코팅, 블레이드 코팅, 플렉소그래피 또는 실크 스크리닝과 같은 방법이 특히 이용될 수 있다. 층이 금속인 경우, 금속은 예를 들어 전체 지지체에 걸쳐 증발 또는 캐소드 스퍼터링에 의해 증착되고 금속 층은 에칭에 의해 구분된다.
유리하게는, 이미지 센서의 층들 중 적어도 일부는 인쇄 기술에 의해 형성될 수 있다. 전술한 층의 물질은 액체 형태, 예를 들어 잉크젯 프린터에 의해 도전성 및 반도체 잉크 형태로 증착될 수 있다. 여기서 "액체 형태의 물질"은 또한 인쇄 기술에 의해 증착될 수 있는 겔 물질을 지칭한다. 다른 층들의 증착 사이에 어닐링 단계가 제공될 수 있지만, 어닐링 온도가 150℃를 초과하지 않는 것이 가능하고, 증착 및 가능한 어닐링은 대기압에서 수행될 수 있다.
도 14는 도 1 및 2의 이미지 센서(1)의 평면 AA(도 2)를 따라 부분적으로 단순화된 단면도이다. 단면 AA는 이미지 센서(1)의 픽셀 행에 평행한 단면 평면에 해당한다.
도 14에서는 이미지 센서(1)의 픽셀들(12,16)만이 도시되어 있다. 픽셀들(12,16)은 이미지 센서(1)의 동일한 픽셀 행에 속한다. 도 14의 예에서, 픽셀(12)의 광검출기들(12A,12B) 및 픽셀(16)의 광검출기들(16A,16B)은 서로 분리되어 있다. 따라서, 이미지 센서(1)의 동일한 행을 따라, 각 광검출기는 인접 광검출기들로부터 절연된다.
도 15는 도 1 및 도 2의 이미지 센서(1)의 평면 BB(도 2)를 따라 부분적으로 단순화된 단면도이다. 단면 평면 BB는 이미지 센서 1의 픽셀 열에 평행한 단면 평면에 해당한다.
도 15에서는 픽셀들(10,12)의 제1 광검출기들(10A,12A)만이 보인다. 도 15의 예에서:
픽셀(10)의 제1 광검출기(10A)의 하부 전극(102A)은 픽셀(12)의 제1 광검출기(12A)의 하부 전극(122A)으로부터 분리되고;
픽셀(10)의 제1 광검출기(10A)의 활성층(100A)과 픽셀(12)의 제1 광검출기(12A)의 활성층(120A)은 동일한 연속 증착에 의해 형성되고; 그리고
픽셀(10)의 제1 광검출기(10A)의 상부 전극(104A)과 픽셀(12)의 제1 광검출기(12A)의 상부 전극(124A)은 동일한 다른 연속 증착에 의해 형성된다.
즉, 이미지 센서(1)의 동일한 픽셀 열에 속하는 픽셀의 모든 제1 광검출기들은 공통 활성층과 공통 상부 전극을 갖는다. 따라서 상부 전극은 동일한 열의 픽셀의 모든 제1 광검출기들을 어드레스 지정할 수 있는 반면, 하부 전극은 각 제1 광검출기를 개별적으로 어드레스 지정할 수 있다.
유사하게, 이미지 센서(1)의 동일한 픽셀 열에 속하는 픽셀의 모든 제2 광검출기들은 동일한 픽셀의 제1 광검출기의 공통 상부 전극으로부터 분리된 이들 동일한 픽셀의 제1 광검출기들의 공통 활성층 및 공통 상부 전극, 및 또 다른 공통 상부 전극을 갖는다. 따라서 이러한 다른 공통 상부 전극은 동일한 열의 픽셀의 모든 제2 광검출기들을 어드레스 지정할 수 있는 반면, 하부 전극은 각 제2 광검출기를 개별적으로 어드레스 지정할 수 있다.
도 16은 이미지 센서(4)의 다른 실시형태의 부분적으로 단순화된 단면도이다.
도 16에 도시된 이미지 센서(4)는 도 1 및 2와 관련하여 설명된 이미지 센서(1)와 유사하다. 이미지 센서(4)는 주로 다음과 같은 점에서 이미지 센서(1)와 다르다:
이미지 센서(4)의 동일한 행 또는 동일한 열에 속하는 이미지 센서(4)의 픽셀들(10,12,14,16)(이미지 센서(1)(도 1)의 픽셀들(10,12,14,16)은 이미지 센서(1)의 두 개의 다른 행과 두 개의 다른 열에 분포되어 있고; 그리고
이미지 센서(4)의 각 픽셀들(10,12,14,16)은 마이크로렌즈(18) 아래와 보호(passivation)층(43) 위에 컬러 필터들(41R,41G,41B)을 갖는다. 도 1에서 정사각형으로 배열된 4개의 단색 픽셀들(10,12,14,16)이 도 16에서 나란히 배치된다.
보다 구체적으로, 도 16의 예에서, 이미지 센서(4)는 다음의 요소를 포함한다:
픽셀(10)의 마이크로렌즈(18)와 보호층(43) 사이에 개재된 제1 녹색 필터(41G);
픽셀(12)의 마이크로렌즈(18)와 보호층(43) 사이에 개재된 적색 필터(41R);
픽셀(14)의 마이크로렌즈(18)와 보호층(43) 사이에 개재된 제2 녹색 필터(41G); 및
픽셀(16)의 마이크로렌즈(18)와 보호층(43) 사이에 개재된 청색 필터(41B).
본 실시형태에 따르면, 이미지 센서(4)의 컬러 필터들(41R,41G,41B)은 가시 스펙트럼과 상이한 주파수 범위의 전자파로 대체되고, 적외선 스펙트럼의 전자파로 대체된다. 컬러 필터들(41R,41G,41B)는 착색된 수지 블록에 해당할 수 있다. 각 컬러 필터들(41R,41G,41B)은 예를 들어 700 nm 내지 1 mm의 파장에서 적외선으로 대체될 수 있고, 컬러 필터의 적어도 일부에 대해서는 가시광의 파장 범위로 대체될 수 있다.
획득될 컬러 이미지의 각 픽셀에 대해, 이미지 센서(4)는 다음을 포함할 수 있다:
예를 들어, 430 nm 내지 490 nm의 파장 범위에서 적외선 및 청색광으로 대체할 수 있는 컬러 필터(41B)를 갖는 적어도 하나의 픽셀(예를 들어, 픽셀(16));
예를 들어, 510 nm 내지 570 nm의 파장 범위에서 적외선 및 청색광으로 대체할 수 있는 컬러 필터(41G)를 갖는 적어도 하나의 픽셀(예를 들어, 픽셀(10,14)); 및
예를 들어, 600 nm 내지 720 nm의 파장 범위에서 적외선 및 적색광에 양보할 수 있는 컬러 필터(41R)를 갖는 적어도 하나의 픽셀(예를 들어, 픽셀 12).
도 1 및 도 2와 관련하여 설명된 이미지 센서(1)와 유사하게, 이미지 센서(4)의 각 픽셀들(10,12,14,16)은 제1 및 제2 광검출기를 갖는다. 따라서 각 픽셀은 동일한 블록(OPD)으로 도 16에 매우 대략적으로 표시된 두 개의 광검출기들을 포함한다. 보다 구체적으로, 도 16에서:
픽셀(10)은 2개의 유기 광검출기들(블록 90, OPD)을 포함하고;
픽셀(12)은 2개의 유기 광검출기들(블록 92, OPD)을 포함하고;
픽셀(14)은 2개의 유기 광검출기들(블록 94, OPD)을 포함하고; 그리고
픽셀(16)은 2개의 유기 광검출기들(블록 96, OPD)을 포함한다.
각 픽셀들(10,12,14,16)의 광검출기는 도 3과 관련하여 설명된 바와 같이 동일 평면에 있고 각각 판독 회로와 관련되어 있다. 판독 회로는 CMOS 지지체(3)의 내부 상단에 형성된다. 따라서 이미지 센서(4)는 예를 들어 적외선 및 컬러 이미지 캡처에서 비행 시간 거리 추정을 교대로 수행할 수 있다.
이와 같은 다양한 실시형태, 실시 모드 및 변형이 설명되었다. 당업자는 이러한 다양한 실시형태, 실시 모드 및 변형의 특정 특징이 조합될 수 있고 다른 변형이 당업자에게 가능할 수 있음을 이해할 것이다.
마지막으로, 설명된 실시형태, 실시 모드 및 변형의 실제 시행은 위에서 주어진 기능적 표시를 기반으로 하는 당업자의 능력 내에 있다. 특히, 이미지 센서들(1 내지 4)의 판독 회로 구동을 다른 작동 모드로 조정, 예를 들어 추가된 빛이 있거나 없는 적외선 이미지 형성, 배경 억제가 있는 이미지 형성 및 하이 다이내믹 레인지 이미지(동시 HDR) 형성은 위의 표시를 기반으로 당업자의 능력 범위 내에 있다.

Claims (15)

  1. CMOS 지지체(3)와;
    적어도 2개의 유기 광검출기들(10A,10B,12A,12B,14A,14B,16A,16B)
    을 포함하고,
    동일한 렌즈(18)가 상기 유기 광검출기들과 수직으로 정렬되어 있는
    픽셀(10,12,14,16).
  2. 제1항에 따른 복수의 픽셀들(10,12,14,16)을 포함하는 이미지 센서(1;4).
  3. 제1항에 따른 픽셀 또는 제2항에 따른 이미지 센서의 제조 방법으로서,
    CMOS 지지체(3)를 제공하는 단계와;
    픽셀당 적어도 2개의 유기 광검출기들(10A,10B,12A,12B,14A,14B,16A,16B)을 형성하는 단계와;
    상기 픽셀 또는 각 픽셀의 유기 광검출기들과 수직으로 정렬되어 있는 동일한 렌즈(18)를 형성하는 단계
    를 포함하는 픽셀 또는 이미지 센서의 제조방법.
  4. 상기 유기 광검출기들(10A,10B,12A,12B,14A,14B,16A,16B)이 동일 평면에 있는, 제1항에 따른 픽셀 또는 제2항에 따른 센서 또는 제3항에 따른 방법.
  5. 상기 유기 광검출기들(10A,10B,12A,12B,14A,14B,16A,16B)이 유전체 (35,350, 352,354; 360')에 의해 서로 분리되어 있는, 제1항 또는 제4항에 따른 픽셀, 또는 제2항 또는 제4항에 따른 센서, 또는 제3항 또는 제4항에 따른 방법.
  6. 각 유기 광검출기(10A, 10B, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A, 16B)가 CMOS 지지체 (3)의 표면(30)에 형성된, 다른 유기 광검출기들의 제1 전극들로부터 분리된, 제1 전극(102A, 102B, 122A, 122B, 142A, 142B, 162A, 162B)을 포함하는, 제1항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 따른 픽셀, 또는 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 따른 센서, 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    각 제1 전극(102A, 102B, 122A, 122B, 142A, 142B, 162A, 162B)이, 판독 회로(20A, 20B, 22A, 22B)에 결합되고, 바람직하게는 접속되며, 각 판독회로는 바람직하게는 상기 CMOS 지지체(3)에 형성된 3개의 트랜지스터들(200, 202, 210)을 포함하는 픽셀, 센서 또는 방법.
  8. 상기 유기 광검출기들(10A, 10B, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A, 16B)이 비행시간에 의해 거리를 추정할 수 있는, 제1항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 픽셀, 또는 제2항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 센서, 또는 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법.
  9. 상기 적외선 스펙트럼의 일부에서;
    구조화된 광에서;
    하이 다이내믹 레인지 명암비 이미징(HDR)에서; 및/또는
    배경 억제와 함께,
    동작할 수 있는, 제1항, 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 픽셀 또는 제2항, 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 센서.
  10. 제2항, 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 픽셀(10,12,14,16)은, 렌즈(18) 아래에, 가시 스펙트럼 및 적외선 스펙트럼의 주파수 범위에서 전자파를 통과시키는 컬러 필터(41R, 41G, 41B)를 추가로 포함하는 이미지 센서.
  11. 제10항에 있어서,
    컬러 이미지를 캡처할 수 있는 이미지 센서.
  12. 각 픽셀(10,12,14,16)은,
    제1 유기 광검출기(10A, 12A, 14A, 16A)와;
    제2 유기 광검출기(10B, 12B, 14B, 16B)
    를 정확하게 포함하는, 제1항, 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 픽셀 또는 제2항, 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 센서, 또는 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    각 픽셀(10,12,14,16)에 대해, 제1 유기 광검출기(10A,12A,14A,16A) 및 제2 유기 광검출기(10B,12B,14B,16B)는 직사각형 형상을 가지며 정사각형 내에 함께 내접되어 있는 픽셀, 센서 또는 방법.
  14. 각 픽셀(10,12,14,16)에 대해:
    상기 제1 유기 광검출기(10A, 12A, 14A, 16A)는 제2 전극(104A, 124A, 144A, 164A)에 접속되고; 그리고
    상기 제2 유기 광검출기(10B, 12B, 14B, 16B)는 제3 전극(104B, 124B, 144B, 164B)에 접속되는, 제12항 또는 제13항, 및 제6항에 따른 픽셀, 센서, 또는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 전극(104A, 124A, 144A, 164A)은 센서(1;4)의 픽셀들(10, 12, 14, 16)의 모든 제1 유기 광검출기들(10A, 12A, 14A, 16A)에 공통이고; 그리고
    상기 제3 전극(104B, 124B, 144B, 164B)은 센서(1;4)의 픽셀들(10, 12, 14, 16)의 모든 제2 유기 광검출기들(10B,12B,14B,16B)에 공통인 센서.
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