KR20220144549A - 이미지 센서 - Google Patents

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KR20220144549A
KR20220144549A KR1020210051004A KR20210051004A KR20220144549A KR 20220144549 A KR20220144549 A KR 20220144549A KR 1020210051004 A KR1020210051004 A KR 1020210051004A KR 20210051004 A KR20210051004 A KR 20210051004A KR 20220144549 A KR20220144549 A KR 20220144549A
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lens
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김태한
금동민
김범석
이윤기
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삼성전자주식회사
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Abstract

이미지 센서가 제공된다. 상기 이미지 센서는, 기판 내에 배치되는 서로 다른 제1 포커스 픽셀 및 제2 포커스 픽셀, 상기 기판 내에, 제1 포커스 픽셀과 양의 제1 방향으로 인접하는 제1 인접 픽셀, 제1 인접 픽셀을 덮는 제1 마이크로 렌즈, 기판 내에, 제2 포커스 픽셀과 양의 제1 방향으로 인접하는 제2 인접 픽셀, 및 제2 인접 픽셀을 덮는 제2 마이크로 렌즈를 포함하고, 제1 포커스 픽셀과 제1 인접 픽셀 사이, 및 제2 포커스 픽셀 및 제2 인접 픽셀 사이에는 픽셀이 존재하지 않고, 제1 마이크로 렌즈의 면적은 제2 마이크로 렌즈의 면적과 다르다.

Description

이미지 센서{IMAGE SENSOR}
본 발명은 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지 센서(image sensor)는 대상물의 2차원적 또는 3차원적 이미지를 캡쳐(capture)하는 장치이다. 이미지 센서는 대상물로부터 반사되는 빛의 세기에 따라 반응하는 광전 변환 소자를 이용해 대상물의 이미지를 생성한다. 최근 CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 기술이 발전하면서, CMOS를 이용한 CMOS 이미지 센서가 널리 사용되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 포커스 픽셀에 인접한 인접 픽셀을 덮는 마이크로 렌즈의 크기 및/또는 면적을 달리하여, 인접 픽셀에서 출력되는 픽셀 신호의 세기와 노말 픽셀에서 출력되는 픽셀 신호의 세기의 차이를 보상하는 이미지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는, 기판 내에 배치되는 서로 다른 제1 포커스 픽셀 및 제2 포커스 픽셀, 상기 기판 내에, 제1 포커스 픽셀과 양의 제1 방향으로 인접하는 제1 인접 픽셀, 제1 인접 픽셀을 덮는 제1 마이크로 렌즈, 기판 내에, 제2 포커스 픽셀과 양의 제1 방향으로 인접하는 제2 인접 픽셀, 및 제2 인접 픽셀을 덮는 제2 마이크로 렌즈를 포함하고, 제1 포커스 픽셀과 제1 인접 픽셀 사이, 및 제2 포커스 픽셀 및 제2 인접 픽셀 사이에는 픽셀이 존재하지 않고, 제1 마이크로 렌즈의 면적은 제2 마이크로 렌즈의 면적과 다르다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는, 광이 입사되는 제1 면 및 제1 면과 반대되는 제2 면을 포함하는 기판, 기판 내에 픽셀 분리 패턴에 의해 서로 분리되고 양의 제1 방향으로 차례로 인접하는 제1 포커스 픽셀 및 제1 인접 픽셀, 기판 내에 픽셀 분리 패턴에 의해 서로 분리되고 양의 제1 방향으로 차례로 제2 포커스 픽셀 및 제2 인접 픽셀, 기판의 제1 면 상에, 제1 인접 픽셀을 덮는 제1 마이크로 렌즈, 기판의 제1 면 상에, 제2 인접 픽셀을 덮는 제2 마이크로 렌즈, 기판의 제1 면 상에, 제1 포커스 픽셀을 덮는 제3 마이크로 렌즈, 및 기판의 제1 면 상에, 제2 포커스 픽셀을 덮는 제4 마이크로 렌즈를 포함하고, 제1 포커스 픽셀과 제1 인접 픽셀 사이, 및 제2 포커스 픽셀 및 제2 인접 픽셀 사이에는 픽셀이 존재하지 않고, 제1 방향에서, 제1 마이크로 렌즈 및 제3 마이크로 렌즈 사이의 최소 거리는, 제2 마이크로 렌즈 및 제4 마이크로 렌즈 사이의 최소 거리와 다르다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는, 기판 내에 배치되는 서로 다른 제1 포커스 픽셀, 제2 포커스 픽셀 및 제3 포커스 픽셀, 기판 내에, 제1 포커스 픽셀과 양의 제1 방향으로 인접하는 제1 인접 픽셀, 기판 내에, 제2 포커스 픽셀과 양의 제1 방향으로 인접하는 제2 인접 픽셀, 기판 내에, 제3 포커스 픽셀과 양의 제1 방향으로 인접하는 제3 인접 픽셀, 기판 내에, 제1 포커스 픽셀, 제2 포커스 픽셀 및 제3 포커스 픽셀과 인접하지 않은 노말 픽셀, 제1 인접 픽셀을 덮는 제1 마이크로 렌즈, 제2 인접 픽셀을 덮는 제2 마이크로 렌즈, 제3 인접 픽셀을 덮는 제3 마이크로 렌즈, 및 노말 픽셀을 덮는 제4 마이크로 렌즈를 포함하고, 제1 포커스 픽셀과 제1 인접 픽셀 사이, 제2 포커스 픽셀 및 제2 인접 픽셀 사이 및 제3 포커스 픽셀 및 제3 인접 픽셀 사에는 픽셀이 존재하지 않고, 제1 마이크로 렌즈의 면적은 제2 마이크로 렌즈의 면적, 제3 마이크로 렌즈의 면적 및 제4 마이크로 렌즈의 면적과 다르다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센싱 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서의 수광 영역을 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.
도 4는 도 3의 수광 영역의 픽셀 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 제1 컨투어의 확대도이다.
도 6은 도 4의 제2 컨투어의 확대도이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 5 및 도 6의 R1 영역 내지 R4 영역을 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.
도 7e는 도 3의 R5 영역을 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.
도 8a는 R1 영역의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 8b는 R2 영역의 B-B'를 따라서 절단한 단면도이다.
도 8c는 R3 영역의 C-C'를 따라서 절단한 단면도이다.
도 8d는 R3 영역의 D-D'를 따라서 절단한 단면도이다.
도 8e는 R4 영역의 E-E'를 따라서 절단한 단면도이다.
도 9 및 도 10은 도 5 및 도 6의 R1 영역을 위한 개략적인 레이아웃도들이다.
도 11은 도 5 및 도 6의 R1 영역의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 도 3의 제1 픽셀 그룹을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 3의 제2 픽셀 그룹을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 3의 제3 픽셀 그룹을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 도 3의 수광 영역의 픽셀 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 블록도이다.
도 17은 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 18은 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 19는 멀티 카메라 모듈을 포함하는 전자 장치의 블록도이다.
도 20은 도 19의 카메라 모듈의 상세 블록도이다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센싱 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센싱 장치(1)는 이미지 센서(10) 및 이미지 신호 프로세서(20)를 포함할 수 있다.
이미지 센서(10)는 빛을 이용하여 센싱 대상의 이미지를 센싱하여, 이미지 신호(IS)를 생성할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 생성된 이미지 신호(IS)는 예를 들어, 디지털 신호일 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
이미지 신호(IS)는 이미지 신호 프로세서(20)에 제공되어 처리될 수 있다. 이미지 신호 프로세서(20)는 이미지 센서(10)의 버퍼부(17)로부터 출력된 이미지 신호(IS)를 수신하고 수신된 이미지 신호(IS)를 디스플레이에 용이하도록 가공하거나 처리할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이미지 신호 프로세서(20)는 이미지 센서(10)에서 출력된 이미지 신호(IS)에 대해 디지털 비닝을 수행할 수 있다. 이 때, 이미지 센서(10)로부터 출력된 이미지 신호(IS)는 아날로그 비닝 없이 액티브 픽셀 센서 어레이(11; APS, active pixel sensor array)로부터의 로우(raw) 이미지 신호일 수도 있고, 아날로그 비닝이 이미 수행된 이미지 신호(IS)일 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 이미지 센서(10)와 이미지 신호 프로세서(20)는 도시된 것과 같이 서로 분리되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(10)가 제1 칩에 탑재되고, 이미지 신호 프로세서(20)가 제2 칩에 탑재되어 소정의 인터페이스를 통해 서로 통신할 수 있다. 하지만, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니며, 이미지 센서(10)와 이미지 신호 프로세서(20)는 하나의 패키지, 예컨대 MCP(multi-chip package)로 구현될 수 있다.
이미지 센서(10)는, 액티브 픽셀 센서 어레이(15), 컨트롤 레지스터 블록(11), 타이밍 제너레이터(12), 로우(row) 드라이버(14), 리드 아웃 회로(16), 램프 신호 생성기(13) 및 버퍼부(17)를 포함할 수 있다.
컨트롤 레지스터 블록(11)은 이미지 센서(10)의 동작을 전체적으로 제어할 수 있다. 특히, 컨트롤 레지스터 블록(11)은 타이밍 제너레이터(12), 램프 신호 생성기(13) 및 버퍼부(17)에 직접적으로 동작 신호를 전송할 수 있다.
타이밍 제너레이터(12)는 이미지 센서(10)의 여러 구성 요소들의 동작 타이밍의 기준이 되는 신호를 발생할 수 있다. 타이밍 제너레이터(12)에서 발생된 동작 타이밍 기준 신호는 램프 신호 생성기(13), 로우 드라이버(14), 리드 아웃 회로(16) 등에 전달될 수 있다.
램프 신호 생성기(13)는 리드 아웃 회로(16)에 사용되는 램프 신호를 생성하고 전송할 수 있다. 예를 들어, 리드 아웃 회로(16)는 상관 이중 샘플러(CDS), 비교기 등을 포함할 수 있는데, 램프 신호 생성기(13)는 상관 이중 샘플러, 비교기 등에 사용되는 램프 신호를 생성하고 전송할 수 있다.
로우 드라이버(14)는 액티브 픽셀 센서 어레이(15)의 로우(row)를 선택적으로 활성화시킬 수 있다.
액티브 픽셀 센서 어레이(15)는 외부 이미지를 센싱할 수 있다. 액티브 픽셀 센서 어레이(15)는 복수의 픽셀을 포함할 수 있다.
리드 아웃 회로(16)는 액티브 픽셀 센서 어레이(15)로부터 제공받은 픽셀 신호를 샘플링하고, 이를 램프 신호와 비교한 후, 비교 결과를 바탕으로 아날로그 이미지 신호(데이터)를 디지털 이미지 신호(데이터)로 변환할 수 있다.
버퍼부(17)는 예를 들어, 래치부를 포함할 수 있다. 버퍼부(17)는 외부로 제공할 이미지 신호(IS)를 임시적으로 저장할 수 있으며, 이미지 신호(IS)를 외부 메모리 또는 외부 장치로 전송할 수 있다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 이미지 센서(10)는 적층된 제1 칩(30)과 제2 칩(40)을 포함할 수 있다. 제2 칩(40)은 예를 들어, 제1 칩(30) 상에 제3 방향(DR3)으로 적층될 수 있다.
제1 칩(30)은 센서 어레이 영역(SAR), 연결 영역(CR) 및 패드 영역(PR)을 포함할 수 있다.
센서 어레이 영역(SAR)은 도 1의 액티브 픽셀 센서 어레이(15)에 대응되는 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 어레이 영역(SAR) 내에는 2차원적으로(예를 들어, 행렬 형태로) 배열되는 복수의 픽셀들이 배치될 수 있다. 센서 어레이 영역(SAR)은 수광 영역(APS) 및 차광 영역(OB)을 포함할 수 있다. 수광 영역(APS)에는 광을 제공받아 액티브(active) 신호를 생성하는 액티브 픽셀들이 배열될 수 있다. 차광 영역(OB)에는 광이 차단되어 옵티컬 블랙(optical black) 신호를 생성하는 옵티컬 블랙 픽셀들이 배열될 수 있다. 차광 영역(OB)은 예를 들어, 수광 영역(APS)의 주변을 따라 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다.
몇몇 실시예에서, 차광 영역(OB)의 일부 내에는 광전 변환층이 형성되지 않을 수 있다. 또한 몇몇 실시예에서, 차광 영역(OB)에 인접하는 수광 영역(APS)에 더미 픽셀들이 형성될 수도 있다.
연결 영역(CR)은 센서 어레이 영역(SAR)의 주변에 형성될 수 있다. 연결 영역(CR)은 센서 어레이 영역(SAR)의 일측에 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 연결 영역(CR)에는 배선들이 형성되어, 센서 어레이 영역(SAR)의 전기적 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다.
패드 영역(PR)은 센서 어레이 영역(SAR)의 주변에 형성될 수 있다. 패드 영역(PR)은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 가장자리에 인접하여 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 패드 영역(PR)은 외부 장치 등과 접속되어, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서와 외부 장치 간의 전기적 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다.
연결 영역(CR)은 센서 어레이 영역(SAR)과 패드 영역(PR) 사이에 개재되는 것으로 도시되었으나, 예시적인 것일 뿐이다. 센서 어레이 영역(SAR), 연결 영역(CR) 및 패드 영역(PR)의 배치는 필요에 따라 다양할 수 있음은 물론이다.
제2 칩(40)은 제1 칩(30)의 하부에 배치되고, 로직 회로 영역(LC)을 포함할 수 있다. 제2 칩(40)은 제1 칩(30)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 칩(18)의 로직 회로 영역(LC)은 예를 들어, 제1 칩(30)의 패드 영역(CR)을 통해 센서 어레이 영역(SAR)과 전기적으로 연결될 수 있다.
로직 회로 영역(LC)은 센서 어레이 영역(SAR)을 구동하기 위한 복수의 소자들을 포함할 수 있다. 로직 회로 영역(LC)은 예를 들어, 도 1의 컨트롤 레지스터 블록(11), 타이밍 제너레이터(12), 램프 신호 생성기(13), 로우 드라이버(14), 리드 아웃 회로(16) 등을 포함할 수 있다.
도 3은 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서의 수광 영역을 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.
도 3을 참조하면, 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서의 수광 영역(APS)에는 복수의 포커스 픽셀들(FP1, FP2), 복수의 인접 픽셀들(AP1-AP10), 및 복수의 노말 픽셀들(NP)을 배치될 수 있다. 복수의 포커스 픽셀들(FP1, FP2), 복수의 인접 픽셀들(AP1-AP10), 및 복수의 노말 픽셀들(NP)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 포함하는 평면에서 2차원적으로(예를 들어, 행렬 형태로) 배열될 수 있다. 도 1의 액티브 픽셀 센서 어레이(15)는 수광 영역(APS)에 대응되는 영역을 포함할 수 있다.
포커스 픽셀(FP1, FP2)은 수광 영역(APS) 내 제1 방향(DR1) 및/또는 제2 방향(DR2)으로 배열될 수 있다. 제2 방향(DR2)은 제1 방향(DR1)과 교차할 수 있다.
몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서에서, 포커스 픽셀(FP1, FP2)은 예를 들어, 서로 인접한 제1 포커스 픽셀(FP1) 및 제2 포커스 픽셀(FP2)을 포함할 수 있다. 즉, 포커스 픽셀(FP1, FP2)은 하나의 노말 픽셀 또는/및 하나의 인접 픽셀의 두배에 대응되는 면적을 차지할 수 있다. 하지만 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며, 포커스 픽셀은 2개 이상의 포커스 픽셀로 구성될 수 있다.
제1 포커스 픽셀(FP1) 및 제2 포커스 픽셀(FP2) 사이에는 어느 픽셀도 배치되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 포커스 픽셀(FP1) 및 제2 포커스 픽셀(FP2)은 제1 방향(DR1)으로 인접할 수 있고, 제1 포커스 픽셀(FP1) 및 제2 포커스 픽셀(FP2) 사이에는 어느 픽셀도 배치되지 않을 수 있다. 이하의 설명에서, 두개의 구성 요소가 "인접"한다는 것은 두개의 구성 요소 사이에는 어느 구성 요소도 배치되지 않음을 의미할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 도면에 도시된 바와 달리, 제1 포커스 픽셀(FP1) 및 제2 포커스 픽셀(FP2)은 제2 방향(DR2)으로 인접할 수 있고, 제1 포커스 픽셀(FP1) 및 제2 포커스 픽셀(FP2) 사이에는 어느 픽셀도 배치되지 않을 수 있다.
포커스 픽셀(FP1, FP2)은 자동 초점(AF; auto focus) 기능을 수행할 수 있다. 제1 포커스 픽셀(FP1) 및 제2 포커스 픽셀(FP2)을 이용하여 위상 검출 AF(PDAF; Phase Detection AF) 이용하여 자동 초점 기능을 수행할 수 있다.
인접 픽셀(AP1-AP10)은 포커스 픽셀(FP1, FP2)을 둘레를 따라 배치될 수 있다. 인접 픽셀(AP1-AP10)은 포커스 픽셀(FP1, FP2)과 인접하게 배치되어, 인접 픽셀(AP1-AP10)과 포커스 픽셀(FP1, FP2) 사이에 어느 픽셀도 배치되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 인접 픽셀(AP1), 제1 포커스 픽셀(FP1), 제2 포커스 픽셀(FP2) 및 제2 인접 픽셀(AP2)은 제1 방향(DR1)으로 차례로 배열되어 이들 사이에는 어느 픽셀도 배치되지 않을 수 있다. 즉, 제1 인접 픽셀(AP1)은 제1 포커스 픽셀(FP1)과 음의 제1 방향(DR1)으로 인접할 수 있고, 제2 인접 픽셀(AP2)은 제2 포커스 픽셀(FP2)과 양의 제1 방향(DR1)으로 인접할 수 있다. 제3 인접 픽셀(AP3), 제1 포커스 픽셀(FP1) 및 제4 인접 픽셀(AP4)과, 제5 인접 픽셀(AP5), 제2 포커스 픽셀(FP2) 및 제6 인접 픽셀(AP6)은 각각 제2 방향(DR2)으로 차례로 배열되어 이들 사이에는 어느 픽셀도 배치되지 않을 수 있다. 즉, 제3 인접 픽셀(AP3) 및 제5 인접 픽셀(AP5)은 각각 제1 포커스 픽셀(FP1)과 양의 제2 방향(DR2)으로 배열될 수 있고, 제4 인접 픽셀(AP4) 및 제6 인접 픽셀(AP6)은 음의 제2 방향(DR2)으로 배열될 수 있다. 여기서 양의 방향은 도면에 도시된 화살표에 따른 방향을 의미하며, 음의 방향은 양의 방향과 반대인 방향을 의미한다. 제7 인접 픽셀(AP7)은 제1 포커스 픽셀(FP1)과 음의 제4 방향(DR4)으로 인접할 수 있고, 제8 인접 픽셀(AP8)은 제1 포커스 픽셀(FP1)과 양의 제5 방향(DR5)으로 인접할 수 있다. 제9 인접 픽셀(AP9)은 제2 포커스 픽셀(FP2)과 음의 제5 방향(DR5)으로 인접할 수 있고, 제10 인접 픽셀(AP10)은 제2 포커스 픽셀(FP2)과 양의 제4 방향(DR4)으로 인접할 수 있다. 제7 인접 픽셀(AP7)과 제1 포커스 픽셀(FP1) 사이, 제8 인접 픽셀(AP8)과 제1 포커스 픽셀(FP1) 사이, 제9 인접 픽셀(AP9)과 제2 포커스 픽셀(FP2) 사이, 및 제10 인접 픽셀(AP10)과 제2 포커스 픽셀(FP2) 사이에는 어느 픽셀도 배치되지 않을 수 있다. 양의 제4 방향(DR4)은 양의 제1 방향(DR1)과 양의 제2 방향(DR2) 사이의 대각선 방향일 수 있고, 양의 제5 방향(DR5)은 음의 제1 방향(DR1)과 양의 제2 방향(DR2) 사이의 대각선 방향일 수 있다.
노말 픽셀(NP)은 인접 픽셀(AP1-AP10)과 인접하여 배치될 수 있다. 노말 픽셀(NP)은 인접 픽셀(AP1-AP10) 및 포커스 픽셀(FP1, FP2) 외의 픽셀들을 의미할 수 있다.
도 4는 도 3의 수광 영역의 픽셀 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 각각의 제1 내지 제10 컨투어(C1-C10)는 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기 대비, 수광 영역(APS) 내 제1 내지 제10 인접 픽셀(AP1-AP10)의 위치에 따른 각각의 제1 내지 제10 인접 픽셀(AP1-AP10)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기를 나타낸다. 붉은 계열로 갈수록 픽셀 신호의 세기가 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 큼을 지시하고, 초록 계열은 픽셀 신호의 세기가 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기와 동일함을 지시하고, 푸른 계열로 갈수록 픽셀 신호의 세기가 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 작음을 지시한다.
각각의 복수의 포커스 픽셀들(FP1, FP2), 복수의 인접 픽셀들(AP1-AP10), 및 복수의 노말 픽셀들(NP)은 후술할 광전 변환층(112)을 이용하여 외부에서 입사된 빛을 감지하여 광전하를 생성할 수 있고, 이를 전압 또는 전류 신호로 변환하여 픽셀 신호로 출력할 수 있다.
포커스 픽셀(FP1, FP2) 상에는 포커스 픽셀(FP1, FP2)을 동시에 덮는 하나의 마이크로 렌즈가 배치될 수 있다. 인접 픽셀(AP1-AP10) 및 노말 픽셀(NP)에는 각각의 인접 픽셀(AP1-AP10) 및 각각의 노말 픽셀(NP)을 덮는 마이크로 렌즈가 배치될 수 있다. 포커스 픽셀(FP1, FP2)을 덮는 마이크로 렌즈의 모양 및/또는 크기는 하나의 인접 픽셀(AP1-AP10) 및/또는 하나의 노말 픽셀(NP)을 덮는 마이크로 렌즈의 모양 및/또는 크기와 다를 수 있다. 이에 따라 제1 내지 제10 컨투어(C1-C10)와 같이, 포커스 픽셀(FP1, FP2)에 인접하는 인접 픽셀(AP1-AP10)에서 출력하는 픽셀 신호는 노말 픽셀(NP)에서 출력하는 픽셀 신호와 달라질 수 있고, 포커스 픽셀(FP1, FP2)에 인접하는 인접 픽셀(AP1-AP10)에서 출력하는 픽셀 신호의 세기와 노말 픽셀(NP)에서 출력하는 픽셀 신호의 세기의 차이에 의해 이미지가 열화될 수 있다.
예를 들어, 제1 컨투어(C1)는 제1 포커스 픽셀(FP1)과 음의 제1 방향(DR1)으로 인접하는 제1 인접 픽셀(AP1)의 수광 영역(APS) 내 위치에 따른 픽셀 신호의 세기를 나타낸다. 제1 컨투어(C1)를 참조하면, 수광 영역(APS)의 중심으로부터 음의 제1 방향(DR1)으로 멀어질수록 제1 인접 픽셀(AP1)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기는 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 크고, 수광 영역(APS)의 중심으로부터 양의 제1 방향(DR1)으로 멀어질수록 제1 인접 픽셀(AP1)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기는 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 작다. 또다른 예를 들어, 제6 컨투어(C6)는 제2 포커스 픽셀(FP2)과 양의 제2 방향(DR2)으로 인접하는 제6 인접 픽셀(AP6)의 수광 영역(APS) 내 위치에 따른 픽셀 신호의 세기를 나타낸다. 제6 컨투어(C6)를 참조하면, 수광 영역(APS) 내 중심으로부터 양의 제1 방향(DR1)으로 멀어질수록 제6 인접 픽셀(AP6)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기는 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 작고, 양의 제2 방향(DR2)으로 멀어질수록 제6 인접 픽셀(AP6)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기는 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 작다.
따라서 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서는, 인접 픽셀(AP1-AP10)을 덮는 마이크로 렌즈의 크기 및/또는 면적을 조절하여, 인접 픽셀(AP1-AP10)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기와 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기의 차이를 보상할 수 있다. 이하, 도 5, 도 6, 도 7a 내지 도 7e 및 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 자세히 설명한다.
도 5는 도 4의 제1 컨투어(C1)의 확대도이고, 도 6은 도 4의 제2 컨투어(C2)의 확대도이다. 각각의 도 7a 내지 도 7d는 도 5 및 도 6의 각각의 R1 영역 내지 R4 영역을 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다. 도 7e는 도 3의 R5 영역을 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다. 도 8a는 R1 영역의 A-A'를 따라 절단한 단면도이고, 도 8b는 R2 영역의 B-B'를 따라서 절단한 단면도이고, 도 8c는 R3 영역의 C-C'를 따라서 절단한 단면도이고, 도 8d는 R3 영역의 D-D'를 따라서 절단한 단면도이고, 도 8e는 R4 영역의 E-E'를 따라서 절단한 단면도이다.
도 5, 도 6, 도 7a 내지 도 7d 및 도 8a 내지 도 8e를 참조하면, R1 영역은 제1-1 포커스 픽셀(FP11), 제1-2 포커스 픽셀(FP12), 제1-1 포커스 픽셀(FP11) 및 제1-2 포커스 픽셀(FP12)과 인접하는 제1-1 내지 제1-10 인접 픽셀(AP11-AP110), 및 노말 픽셀(NP)을 포함할 수 있다. 제1-1 포커스 픽셀(FP11) 및 제1-2 포커스 픽셀(FP12)과 제1-1 내지 제1-10 인접 픽셀(AP11-AP110) 사이에는 어느 픽셀도 배치되지 않을 수 있다. R2 영역은 제2-1 포커스 픽셀(FP21), 제2-2 포커스 픽셀(FP22), 제2-1 포커스 픽셀(FP21) 및 제2-2 포커스 픽셀(FP22)과 인접하는 제2-1 내지 제2-10 인접 픽셀(AP21-AP210), 및 노말 픽셀(NP)을 포함할 수 있다. 제2-1 포커스 픽셀(FP21), 제2-2 포커스 픽셀(FP22)과 제2-1 내지 제2-10 인접 픽셀(AP21-AP210) 사이에는 어느 픽셀도 배치되지 않을 수 있다. R3 영역은 제3-1 포커스 픽셀(FP31), 제3-2 포커스 픽셀(FP32), 제3-1 포커스 픽셀(FP31) 및 제3-2 포커스 픽셀(FP32)과 인접하는 제3-1 내지 제3-10 인접 픽셀(AP31-AP310), 및 노말 픽셀(NP)을 포함할 수 있다. 제3-1 포커스 픽셀(FP31), 제3-2 포커스 픽셀(FP32)과 제3-1 내지 제3-10 인접 픽셀(AP31-AP310) 사이에는 어느 픽셀도 배치되지 않을 수 있다. R4 영역은 제4-1 포커스 픽셀(FP41), 제4-2 포커스 픽셀(FP42), 제4-1 포커스 픽셀(FP41) 및 제4-2 포커스 픽셀(FP42)과 인접하는 제4-1 내지 제4-10 인접 픽셀(AP41-AP410), 및 노말 픽셀(NP)을 포함할 수 있다. 제4-1 포커스 픽셀(FP41), 제4-2 포커스 픽셀(FP42)과 제4-1 내지 제4-10 인접 픽셀(AP41-AP410) 사이에는 어느 픽셀도 배치되지 않을 수 있다.
몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서는, 제1 기판(110), 광전 변환층(112), 픽셀 분리 패턴(120), 제1 전자 소자(TR1), 제1 배선 구조체(IS1), 표면 절연막(140), 컬러 필터층(170), 그리드 패턴(150), 평탄화막(180) 및 마이크로 렌즈(ML11-ML110, ML21-ML210, ML31-ML310, ML41-ML410, M7, M8)를 포함한다.
제1 기판(110)은 반도체 기판일 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(110)은 벌크 실리콘 또는 SOI(silicon-on-insulator)일 수 있다. 제1 기판(110)은 실리콘 기판일 수도 있고, 또는 다른 물질, 예를 들어, 실리콘 게르마늄, 안티몬화 인듐, 납 텔루르 화합물, 인듐 비소, 인듐 인화물, 갈륨 비소 또는 안티몬화 갈륨을 포함할 수 있다. 또는, 제1 기판(110)은 베이스 기판 상에 에피층이 형성된 것일 수도 있다.
제1 기판(110)은 서로 반대되는 제1 면(110a) 및 제2 면(110b)을 포함할 수 있다. 후술되는 실시예들에서, 제1 면(110a)은 제1 기판(110)의 후면(back side)으로 지칭될 수 있고, 제2 면(110b)은 제1 기판(110)의 전면(front side)으로 지칭될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 기판(110)의 제1 면(110a)은 광이 입사되는 수광면일 수 있다. 즉, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 후면 조사형(BSI) 이미지 센서일 수 있다.
광전 변환층(112)은 제1 기판(110) 내에 형성될 수 있다. 복수의 광전 변환층(112)들은 복수의 포커스 픽셀들(FP1, FP2), 복수의 인접 픽셀들(AP1-AP10), 및 복수의 노말 픽셀들(NP)과 대응되도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 광전 변환층(112)들은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 포함하는 평면에서 2차원적으로(예를 들어, 행렬 형태로) 배열되어 각각의 복수의 포커스 픽셀들(FP1, FP2), 복수의 인접 픽셀들(AP1-AP10), 및 복수의 노말 픽셀들(NP)들 내에 배치될 수 있다. 광전 변환층(112)은 외부로부터 입사되는 광의 양에 비례하여 전하를 생성할 수 있다.
광전 변환층(112)은 제1 기판(110) 내에 불순물을 도핑하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 광전 변환층(112)은 p형인 제1 기판(110) 내에 n형 불순물이 이온 주입되어 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광전 변환층(112)은 제1 기판(110)의 표면(예를 들어, 제1 면(110a) 또는 제2 면(110b))과 교차하는 수직 방향(Z)에서 포텐셜 기울기를 가질 수 있다. 예를 들어, 광전 변환층(112)의 불순물 농도는 제2 면(110b)으로부터 제1 면(110a)을 향함에 따라 감소할 수 있다.
광전 변환층(112)은 예를 들어, 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor), 포토 게이트(photo gate), 핀드 포토 다이오드(pinned photo diode), 유기 포토 다이오드(organic photo diode), 퀀텀닷(quantum dot) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
픽셀 분리 패턴(120)은 제1 기판(110) 내에 형성될 수 있다. 픽셀 분리 패턴(120)은 제1 기판(110) 내의 복수의 포커스 픽셀(FP11, FP12, FP21, FP22, FP31, FP32, FP41, FP42), 복수의 인접 픽셀(AP11-AP110, AP21-AP210, AP31-AP310, AP41-AP410), 및 복수의 노말 픽셀(NP)을 정의할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 분리 패턴(120)은 평면적 관점에서 격자형으로 형성되어, 행렬 형태로 배열되는 각각의 포커스 픽셀(FP11, FP12, FP21, FP22, FP31, FP32, FP41, FP42), 인접 픽셀(AP11-AP110, AP21-AP210, AP31-AP310, AP41-AP410), 및 노말 픽셀(NP)을 둘러쌀 수 있다.
몇몇 실시예에서, 픽셀 분리 패턴(120)은 제1 기판(110)을 관통할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 분리 패턴(120)은 제1 기판(110)의 제2 면(110b)으로부터 제1 기판(110)의 제1 면(110a)까지 연속적으로 연장될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 픽셀 분리 패턴(120)의 폭은 제1 기판(110)의 제2 면(110b)으로부터 멀어짐에 따라 감소할 수 있다. 여기서, 폭이란, 제1 기판(110)의 표면(예를 들어, 제1 면(110a) 또는 제2 면(110b))에 평행한 방향에서의 폭을 의미한다. 이는, 픽셀 분리 패턴(120)을 형성하기 위한 식각 공정의 특성에 기인할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 분리 패턴(120)을 형성하기 위해 제1 기판(110)을 식각하는 공정은 제1 기판(110)의 제2 면(110b)에 대해 수행될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 픽셀 분리 패턴(120)은 도전 필링 패턴(122) 및 절연 스페이서막(124)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(110) 내에, 복수의 포커스 픽셀들(FP1, FP2), 복수의 인접 픽셀들(AP1-AP10), 및 복수의 노말 픽셀들(NP)을 정의하는 분리 트렌치가 형성될 수 있다. 절연 스페이서막(124)은 상기 분리 트렌치의 측면을 따라 연장될 수 있다. 도전 필링 패턴(122)은 절연 스페이서막(124) 상에 형성되어, 상기 분리 트렌치의 나머지 영역을 채울 수 있다. 절연 스페이서막(124)은 제1 기판(110)으로부터 도전 필링 패턴(122)을 전기적으로 절연할 수 있다.
도전 필링 패턴(122)은 예를 들어, 폴리 실리콘(poly Si)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 도전 필링 패턴(122)에 그라운드 전압 또는 마이너스 전압이 인가될 수 있다. 이러한 경우에, 이미지 센서의 ESD(electrostatic discharge) 멍(bruise) 불량이 효과적으로 방지될 수 있다. 여기서, ESD 멍 불량이란, ESD 등에 의해 발생된 전하들이 제1 기판(110)에 축적됨으로써 생성되는 이미지에 멍과 같은 얼룩을 발생시키는 현상을 의미한다.
절연 스페이서막(124)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 탄탈럼 산화물 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 절연 스페이서막(124)은 제1 기판(110)보다 굴절률이 낮은 저굴절률(low refractive index) 물질을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 절연 스페이서막(124)은 광전 변환층(112)으로 비스듬히 입사되는 광을 굴절 또는 반사시킴으로써 집광 효율을 향상시켜 이미지 센서의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 절연 스페이서막(124)은 입사광에 의해 특정 픽셀에서 생성된 광전하들이 랜덤 드리프트(random drift)에 의해 인접하는 픽셀으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
제1 전자 소자(TR1)는 제1 기판(110)의 제2 면(110b) 상에 형성될 수 있다. 제1 전자 소자(TR1)는 픽셀들로부터 생성된 전기적 신호를 처리하기 위한 다양한 트랜지스터들을 구성할 수 있다. 예를 들어, 제1 전자 소자(TR1)는 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 소스 팔로워 트랜지스터 또는 선택 트랜지스터 등의 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 전자 소자(TR1)는 수직형(vertical) 전송 트랜지스터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상술한 전송 트랜지스터(TG)를 포함하는 제1 전자 소자(TR1)는 그 일부가 제1 기판(110) 내로 연장될 수 있다. 이와 같은 전송 트랜지스터(TG)는 픽셀의 면적을 축소시킬 수 있어 이미지 센서의 고집적화를 가능하게 할 수 있다.
제1 배선 구조체(IS1)는 제1 기판(110)의 제2 면(110b) 상에 형성될 수 있다. 제1 배선 구조체(IS1)는 하나 또는 복수의 배선들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 배선 구조체(IS1)는 제1 배선간 절연막(130) 및 제1 배선간 절연막(130) 내의 복수의 제1 배선(132)들을 포함할 수 있다. 도면에 도시된 제1 배선 구조체(IS1)를 구성하는 배선들의 층 수 및 배치 등은 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 제1 배선(132)은 픽셀들과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 배선(132)은 제1 전자 소자(TR1)와 접속될 수 있다.
표면 절연막(140)은 제1 기판(110)의 제1 면(110a) 상에 형성될 수 있다. 표면 절연막(140)은 제1 기판(110)의 제1 면(110a)을 따라 연장될 수 있다. 표면 절연막(140)은 예를 들어, 표면 절연막(140)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 알루미늄 산화물, 하프늄 산화물 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 표면 절연막(140)은 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 표면 절연막(140)은 제1 기판(110)의 제1 면(110a) 상에 차례로 적층되는 알루미늄 산화막, 하프늄 산화막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 하프늄 산화막을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 표면 절연막(140)은 반사 방지막으로 기능하여 제1 기판(110)으로 입사되는 광의 반사를 방지할 수 있다. 이에 따라, 광전 변환층(112)의 수광률이 향상될 수 있다. 또한, 표면 절연막(140)은 평탄화막으로 기능하여, 후술되는 컬러 필터층(170) 및 마이크로 렌즈(ML11-ML110, ML21-ML210, ML31-ML310, ML41-ML410, M7, M8)를 균일한 높이로 형성할 수 있다.
컬러 필터층(170)는 제1 기판(110)의 제1 면(110a) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터층(170)는 표면 절연막(140) 상에 형성될 수 있다. 복수의 컬러 필터층(170)들은 포커스 픽셀(FP11, FP12, FP21, FP22, FP31, FP32, FP41, FP42), 인접 픽셀(AP11-AP110, AP21-AP210, AP31-AP310, AP41-AP410), 및 노말 픽셀(NP)과 대응되도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터층(170)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 포함하는 평면에서 2차원적으로(예를 들어, 행렬 형태로) 배열되어 각각의 포커스 픽셀(FP11, FP12, FP21, FP22, FP31, FP32, FP41, FP42), 인접 픽셀(AP11-AP110, AP21-AP210, AP31-AP310, AP41-AP410), 및 노말 픽셀(NP) 내에 배치될 수 있다.
컬러 필터층(170)는 다양한 컬러를 가질 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터층(170)는 적색(red) 컬러 필터, 녹색(green) 컬러 필터 및 청색(blue) 컬러 필터를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것일 뿐이고, 컬러 필터층(170)는 옐로우 필터(yellow filter), 마젠타 필터(magenta filter) 및 시안 필터(cyan filter)를 포함할 수도 있고, 화이트 필터(white filter)를 더 포함할 수도 있다.
그리드 패턴(150)은 제1 기판(110)의 제2 면(110b) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 그리드 패턴(150)은 표면 절연막(140) 상에 형성될 수 있다. 그리드 패턴(150)은 컬러 필터층(170)들 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 그리드 패턴(150)은 평면적 관점에서 격자형으로 형성되어, 행렬 형태로 배열되는 각각의 컬러 필터층(170)를 둘러쌀 수 있다. 몇몇 실시예에서, 그리드 패턴(150)은 제3 방향(DR3)에서 픽셀 분리 패턴(120)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 다만, 그리드 패턴(150)은 제1-1 포커스 픽셀(FP11)과 제1-2 포커스 픽셀(FP12) 사이, 제2-1 포커스 픽셀(FP21)과 제2-2 포커스 픽셀(FP22) 사이, 제3-1 포커스 픽셀(FP31)과 제3-2 포커스 픽셀(FP32) 사이, 및 제4-1 포커스 픽셀(FP41)과 제4-2 포커스 픽셀(FP42) 사이에는 배치되지 않는다.
몇몇 실시예에서, 그리드 패턴(150)은 제1 물질 패턴(152) 및 제2 물질 패턴(154)을 포함할 수 있다. 제1 물질 패턴(152) 및 제2 물질 패턴(154)은 표면 절연막(140) 상에 차례로 적층될 수 있다. 제1 물질 패턴(152) 및 제2 물질 패턴(154)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 물질 패턴(152)은 금속 패턴일 수 있고, 제2 물질 패턴(154)은 산화물 패턴일 수 있다. 다른 예로, 제1 물질 패턴(152)은 제1 금속 패턴일 수 있고, 제2 물질 패턴(154)은 상기 제1 금속 패턴과 다른 제2 금속 패턴일 수 있다.
상기 금속 패턴은 예를 들어, 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN), 탄탈럼(Ta), 탄탈럼 질화물(TaN), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 금속 패턴을 포함하는 제1 물질 패턴(152)은 ESD 등에 의해 발생된 전하들이 제1 기판(110)의 표면(예를 들어, 제1 면(110a))에 축적되는 것을 방지하여, ESD 멍 불량을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 산화물 패턴은 예를 들어, 티타늄 산화물, 탄탈럼 산화물, 텅스텐 산화물, 알루미늄 산화물, 구리 산화물 등의 금속 산화물, 실리콘 산화물 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 제2 물질 패턴(154)은 실리콘(Si)보다 굴절률이 낮은 저굴절률(low refractive index) 물질을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 제2 물질 패턴(154)은 광전 변환층(112)으로 비스듬히 입사되는 광을 굴절 또는 반사시킴으로써 집광 효율을 향상시켜 이미지 센서의 품질을 향상시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 표면 절연막(140) 및 그리드 패턴(150) 상에 제1 보호막(160)이 더 형성될 수 있다. 제1 보호막(160)은 표면 절연막(140)의 상면, 그리드 패턴(150)의 측면 및 상면의 프로파일을 따라 컨포멀하게 연장될 수 있다. 제1 보호막(160)은 표면 절연막(140)과 컬러 필터층(170) 사이 및 그리드 패턴(150)과 컬러 필터층(170) 사이에 개재될 수 있다.
제1 보호막(160)은 표면 절연막(140) 및 그리드 패턴(150)의 손상을 방지할 수 있다. 제1 보호막(160)은 예를 들어, 알루미늄 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
평탄화막(180)은 컬러 필터층(170) 상에 형성될 수 있다. 평탄화막(180)은 컬러 필터층(170)를 덮을 수 있다. 평탄화막(180)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
마이크로 렌즈(ML11-ML110, ML21-ML210, ML31-ML310, ML41-ML410, M7, M8)는 제1 기판(110)의 제1 면(110a) 상에 형성될 수 있다. 마이크로 렌즈(ML11-ML110, ML21-ML210, ML31-ML310, ML41-ML410, M7, M8)는 평탄화막(180) 상에 형성될 수 있다. 마이크로 렌즈(ML11-ML110, ML21-ML210, ML31-ML310, ML41-ML410, M7, M8)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 포함하는 평면에서 2차원적으로(예를 들어, 행렬 형태로) 배열될 수 있다.
마이크로 렌즈(ML11-ML110, ML21-ML210, ML31-ML310, ML41-ML410, M7, M8)는 볼록한 형상을 가지며, 소정의 곡률 반경을 가질 수 있다. 이에 따라, 마이크로 렌즈(ML11-ML110, ML21-ML210, ML31-ML310, ML41-ML410, M7, M8)는 광전 변환층(112)에 입사되는 광을 집광시킬 수 있다. 마이크로 렌즈(ML11-ML110, ML21-ML210, ML31-ML310, ML41-ML410, M7, M8)는 예를 들어, 광투과성 수지를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
각각의 제1-1 내지 제1-10 마이크로 렌즈(ML11-ML110)는 각각의 제1-1 내지 제1-10 인접 픽셀(AP11-AP110)를 덮을 수 있다. 각각의 제2-1 내지 제2-10 마이크로 렌즈(ML21-ML210)은 각각의 제2-1 내지 제2-10 인접 픽셀(AP21-AP210)를 덮을 수 있다. 각각의 제3-1 내지 제3-10 마이크로 렌즈(ML31-ML310)은 각각의 제3-1 내지 제3-10 인접 픽셀(AP31-AP310)를 덮을 수 있다. 각각의 제4-1 내지 제4-10 마이크로 렌즈(ML41-ML410)은 각각의 제4-1 내지 제4-10 인접 픽셀(AP41-AP410)를 덮을 수 있다. 제7 마이크로 렌즈(ML7)는 제1-1 및 제1-2 포커스 픽셀(FP11, FP12)을 덮을 수 있고, 제2-1 및 제2-2 포커스 픽셀(FP21, FP22)을 덮을 수 있고, 제3-1 및 제3-2 포커스 픽셀(FP31, FP32)을 덮을 수 있고, 제4-1 및 제4-2 포커스 픽셀(FP41, FP42)을 덮을 수 있다. 제8 마이크로 렌즈(ML8)는 노말 픽셀(NP)을 덮을 수 있다.
각각의 제1-1 인접 픽셀(AP11), 제2-1 인접 픽셀(AP21), 제3-1 인접 픽셀(AP31) 및 제4-1 인접 픽셀(AP41)은 각각의 제1-1 포커스 픽셀(FP11), 제2-1 포커스 픽셀(FP21), 제3-1 포커스 픽셀(FP31) 및 제4-1 포커스 픽셀(FP41)과 음의 제1 방향(DR1)으로 인접할 수 있다.
도 5 및 도 7a 내지 도 7d를 참조하면, R1 영역 내 제1-1 인접 픽셀(AP11)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기는 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 크다. R2 영역 내 제2-1 인접 픽셀(AP21)에서 출력되는 픽셀 신호의 크기는 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 크나, 제1-1 인접 픽셀(AP11)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 작다. R3 영역 내 제3-1 인접 픽셀(AP31)에서 출력되는 픽셀 신호의 크기는 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기와 실질적으로 동일하다. R4 영역 내 제4-1 인접 픽셀(AP41)에서 출력되는 픽셀 신호의 크기는 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 작다. 즉, 제1-1 인접 픽셀(AP11)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기는 제2-1 인접 픽셀(AP21)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 크고, 제2-1 인접 픽셀(AP21)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기는 제3-1 인접 픽셀(AP31)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 크고, 제3-1 인접 픽셀(AP31)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기는 제4-1 인접 픽셀(AP41)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 크다.
따라서, 제1-1 마이크로 렌즈(ML11)의 면적(S11), 제2-1 마이크로 렌즈(ML21)의 면적(S21), 제3-1 마이크로 렌즈(ML31)의 면적(S31) 및 제4-1 마이크로 렌즈(ML41)의 면적(S41)은 서로 다를 수 있다. 제1-1 마이크로 렌즈(ML11)의 면적(S11) 및 제2-1 마이크로 렌즈(ML21)의 면적(S21)은 제8 마이크로 렌즈(ML8)의 면적(S8)보다 작을 수 있고, 제1-1 마이크로 렌즈(ML11)의 면적(S11)은 제2-1 마이크로 렌즈(ML21)의 면적(S21)보다 작을 수 있다. 제3-1 마이크로 렌즈(ML31)의 면적(S31)은 제8 마이크로 렌즈(ML8)의 면적(S8)과 실질적으로 동일할 수 있다. 여기서, "동일"이란, 완전히 동일한 것뿐만 아니라 공정 상의 마진 등으로 인해 발생할 수 있는 미세한 차이를 포함하는 의미이다. 제4-1 마이크로 렌즈(ML41)의 면적(S41)은 제8 마이크로 렌즈(ML8)의 면적(S8)보다 클 수 있다. 이에 따라 제1-1 인접 픽셀(AP11) 및 제2-1 인접 픽셀(AP21)에서 출력되는 픽셀 신호가 감소될 수 있고, 제4-1 인접 픽셀(AP41)에서 출력되는 픽셀 신호가 증가될 수 있다. 따라서 제1-1 인접 픽셀(AP11), 제2-1 인접 픽셀(AP21) 및 제4-1 인접 픽셀(AP41)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기와 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 크기의 차이가 보상될 수 있다.
또한 각각의 제1-2 인접 픽셀(AP12), 제2-2 인접 픽셀(AP22), 제3-2 인접 픽셀(AP32) 및 제4-2 인접 픽셀(AP42)은 각각의 제1-2 포커스 픽셀(FP12), 제2-2 포커스 픽셀(FP22), 제3-2 포커스 픽셀(FP32) 및 제4-2 포커스 픽셀(FP42)과 양의 제1 방향(DR1)으로 인접할 수 있다.
도 6 및 도 7a 내지 도 7e를 참조하면, R1 영역 내 제1-2 인접 픽셀(AP12)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기는 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 작다. R2 영역 내 제2-2 인접 픽셀(AP22)에서 출력되는 픽셀 신호의 크기는 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 작으나, 제1-2 인접 픽셀(AP12)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다는 크다. R3 영역 내 제3-2 인접 픽셀(AP32)에서 출력되는 픽셀 신호의 크기는 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기와 실질적으로 동일하다. R4 영역 내 제4-2 인접 픽셀(AP42)에서 출력되는 픽셀 신호의 크기는 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기보다 크다.
따라서 제1-2 마이크로 렌즈(ML12)의 면적(S12) 및 제2-2 마이크로 렌즈(ML22)의 면적(S22)은 제8 마이크로 렌즈(ML8)의 면적(S8)보다 클 수 있고, 제1-2 마이크로 렌즈(ML12)의 면적(S12)은 제2-2 마이크로 렌즈(ML22)의 면적(S21)보다 클 수 있다. 제3-2 마이크로 렌즈(ML32)의 면적(S32)은 제8 마이크로 렌즈(ML8)의 면적(S8)과 실질적으로 동일할 수 있다. 제4-2 마이크로 렌즈(ML42)의 면적(S42)은 제8 마이크로 렌즈(ML8)의 면적(S8)보다 작을 수 있다. 이에 따라 제1-2 인접 픽셀(AP12) 및 제2-2 인접 픽셀(AP22)에서 출력되는 픽셀 신호가 증가될 수 있고, 제4-2 인접 픽셀(AP42)에서 출력되는 픽셀 신호가 감소될 수 있다. 따라서 제1-2 인접 픽셀(AP12), 제2-2 인접 픽셀(AP22) 및 제4-2 인접 픽셀(AP42)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기와 노말 픽셀(NP)에서 출력되는 픽셀 신호의 크기의 차이가 보상될 수 있다.
마찬가지로, 도 4의 제3 컨투어(C3)를 참조하면, 예를 들어, 제1-3 마이크로 렌즈(ML13)의 면적(S13)은 제2-3 마이크로 렌즈(ML23)의 면적(S23)보다 크고, 제2-3 마이크로 렌즈(ML23)의 면적(S23)은 제3-3 마이크로 렌즈(ML33)의 면적(S33)보다 크고, 제3-3 마이크로 렌즈(ML33)의 면적(S33)은 제4-3 마이크로 렌즈(ML43)의 면적(S43)보다 클 수 있다. 도 4의 제4 컨투어(C4)를 참조하면, 예를 들어, 제1-4 마이크로 렌즈(ML14)의 면적(S14)은 제2-4 마이크로 렌즈(ML24)의 면적(S24)보다 크고, 제2-4 마이크로 렌즈(ML24)의 면적(S24)은 제3-4 마이크로 렌즈(ML34)의 면적(S34)보다 크고, 제3-4 마이크로 렌즈(ML34)의 면적(S34)은 제4-4 마이크로 렌즈(ML44)의 면적(S44)보다 클 수 있다. 도 4의 제5 컨투어(C5)를 참조하면, 예를 들어, 제1-5 마이크로 렌즈(ML15)의 면적(S15)은 제2-5 마이크로 렌즈(ML25)의 면적(S25)보다 작고, 제2-5 마이크로 렌즈(ML25)의 면적(S25)은 제3-5 마이크로 렌즈(ML35)의 면적(S35)보다 작고, 제3-5 마이크로 렌즈(ML35)의 면적(S35)은 제4-5 마이크로 렌즈(ML45)의 면적(S45)보다 작을 수 있다. 도 4의 제6 컨투어(C6)를 참조하면, 예를 들어, 제1-6 마이크로 렌즈(ML16)의 면적(S16)은 제2-6 마이크로 렌즈(ML26)의 면적(S26)보다 작고, 제2-6 마이크로 렌즈(ML26)의 면적(S26)은 제3-6 마이크로 렌즈(ML36)의 면적(S36)보다 작고, 제3-6 마이크로 렌즈(ML36)의 면적(S36)은 제4-6 마이크로 렌즈(ML46)의 면적(S46)보다 작을 수 있다. 제1-7 마이크로 렌즈(ML17)의 면적(S17), 제2-7 마이크로 렌즈(ML27)의 면적(S27), 제3-7 마이크로 렌즈(ML37)의 면적(S37), 및 제4-7 마이크로 렌즈(ML7)의 면적(S47)은 도 4의 제7 컨투어(C7)를 참조하여 결정될 수 있다. 제1-8 마이크로 렌즈(ML18)의 면적(S18), 제2-8 마이크로 렌즈(ML28)의 면적(S28), 제3-8 마이크로 렌즈(ML38)의 면적(S38), 및 제4-8 마이크로 렌즈(ML8)의 면적(S48)은 도 4의 제8 컨투어(C8)를 참조하여 결정될 수 있다. 제1-9 마이크로 렌즈(ML19)의 면적(S19), 제2-9 마이크로 렌즈(ML29)의 면적(S29), 제3-9 마이크로 렌즈(ML39)의 면적(S39), 및 제4-9 마이크로 렌즈(ML9)의 면적(S49)은 도 4의 제9 컨투어(C9)를 참조하여 결정될 수 있다. 제1-10 마이크로 렌즈(ML110)의 면적(S110), 제2-10 마이크로 렌즈(ML210)의 면적(S210), 제3-10 마이크로 렌즈(ML310)의 면적(S310), 및 제4-10 마이크로 렌즈(ML10)의 면적(S410)은 도 4의 제10 컨투어(C10)를 참조하여 결정될 수 있다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 몇몇 실시예에서, 각각의 제1-1 내지 제1-10 마이크로 렌즈(ML11-ML110), 제2-1 내지 제2-10 마이크로 렌즈(ML21-ML210), 제3-1 내지 제3-10 마이크로 렌즈(ML31-ML310), 및 제4-1 내지 제4-10 마이크로 렌즈(ML41-ML410)는 제7 마이크로 렌즈(ML7)와 인접하는 방향으로의 폭에 따라 면적이 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(DR1)에서, 제1-1 마이크로 렌즈(ML11)의 최대 폭(W11)과 제2-1 마이크로 렌즈(ML21)의 최대 폭(W21)은 제8 마이크로 렌즈(ML8)의 최대 폭보다 작을 수 있고, 제2 방향(DR2)에서 제1-1 마이크로 렌즈(ML11)의 최대 폭(W21)과 제2-1 마이크로 렌즈(ML21)의 최대 폭(W22)은 제8 마이크로 렌즈(ML8)의 최대 폭과 실질적으로 동일할 수 있다. 제1-1 마이크로 렌즈(ML11)의 최대 폭(W11)은 제2-1 마이크로 렌즈(ML21)의 최대 폭(W21)보다 작을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 각각의 제1-1 내지 제1-10 마이크로 렌즈(ML11-ML110), 제2-1 내지 제2-10 마이크로 렌즈(ML21-ML210), 제3-1 내지 제3-10 마이크로 렌즈(ML31-ML310), 및 제4-1 내지 제4-10 마이크로 렌즈(ML41-ML410)는 제7 마이크로 렌즈(ML7)와 인접하는 방향에서 제7 마이크로 렌즈(ML7)와 이격된 최소 거리, 또는 제7 마이크로 렌즈(ML7)와 제3 방향(DR3)으로 중첩되고 제7 마이크로 렌즈(ML7)와 인접하는 방향으로의 최대 거리에 따라 면적이 달라질 수 있다.
제1 방향(DR1)에서, R1 영역 내 제1-1 마이크로 렌즈(ML11)와 제7 마이크로 렌즈(ML7)가 이격된 최소 거리(D1)는 R2 영역 내 제2-1 마이크로 렌즈(ML21)와 제7 마이크로 렌즈(ML7)가 이격된 최소 거리(D2)보다 클 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제1 방향(DR1)에서, R4 영역 내 제4-2 마이크로 렌즈(ML42)는 제7 마이크로 렌즈(ML7)와 최소 거리(D3)만큼 이격될 수 있다. 즉, R1 영역 내 제1-1 마이크로 렌즈(ML11)와 제7 마이크로 렌즈(ML7), R2 영역 내 제2-1 마이크로 렌즈(ML21)와 제7 마이크로 렌즈(ML7), 및 R4 영역 내 제4-2 마이크로 렌즈(ML42)는 제7 마이크로 렌즈(ML7)는 서로 접하지 않을 수 있다.
이 때, 제1 방향(DR1)에서, 제1-1 인접 픽셀(AP11)의 최대 폭(W11)은 제1 시작점과 제1-1 포커스 픽셀(FP11)과 인접한 제1 종료점 사이의 거리이고, 제1-1 인접 픽셀(AP11)과 제1 방향(DR1)으로 인접하는 노말 픽셀(NP)의 최대 폭은 제2 시작점과 제2 종료점 사이의 거리일 수 있다. 제2 시작점은 제1 시작점으로부터 제2 방향(DR2)으로 연장되는 제1 연장선(L1) 상에 배치될 수 있고, 제2 종료점은 제2 종료점으로부터 제2 방향(DR2)으로 연장되는 제2 연장선(L2) 상에 배치되지 않고 음의 제2 방향(DR2)으로 치우쳐 배치될 수 있다.
이에 따라 예를 들어, R1 영역 내 제1-1 마이크로 렌즈(ML11)와 제7 마이크로 렌즈(ML7) 사이, R2 영역 내 제2-1 마이크로 렌즈(ML21)와 제7 마이크로 렌즈(ML7) 사이, 및 R3 영역 내 제7 마이크로 렌즈(ML7)와 제4-2 마이크로 렌즈(ML42) 사이의 평탄화막(180)의 상면은 노출될 수 있고, 제2 보호막(185)과 접할 수 있다. 또한 R1 영역 내 제7 마이크로 렌즈(ML7)와 제1-2 마이크로 렌즈(ML12), R2 영역 내 제7 마이크로 렌즈(ML7)와 제2-2 마이크로 렌즈(ML22), 및 R4 영역 내 제4-1 마이크로 렌즈(ML41)와 제7 마이크로 렌즈(ML7)는 제3 방향(DR3)으로 중첩될 수 있다. 이에 따라 R1 영역 내 제7 마이크로 렌즈(ML7)와 제1-2 마이크로 렌즈(ML12)가 접하는 지점, R2 영역 내 제7 마이크로 렌즈(ML7)와 제2-2 마이크로 렌즈(ML22)가 접하는 지점, 및 제4-1 마이크로 렌즈(ML41)와 R4 영역 내 제7 마이크로 렌즈(ML7)가 접하는 지점은 평탄화막(180)의 상면보다 상측에 배치될 수 있다.
도 9 및 도 10은 도 5 및 도 6의 R1 영역을 위한 개략적인 레이아웃도들이다. 설명의 편의 상, 앞서 설명한 바와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 9를 참조하면, 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서에서, 각각의 제1-1 내지 제1-10 마이크로 렌즈(ML11-ML110)는 제7 마이크로 렌즈(ML7)와 인접하는 방향과 교차하는 방향으로의 폭에 따라 면적이 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(DR1)에서 제1-1 마이크로 렌즈(ML11)의 최대 폭(W11')은 제8 마이크로 렌즈(ML8)의 최대 폭과 실질적으로 동일할 수 있고, 제2 방향(DR2)에서 제1-1 마이크로 렌즈(ML11)의 최대 폭(W21')은 제8 마이크로 렌즈(ML8)의 최대 폭보다 작을 수 있다. 또한 제1-2 마이크로 렌즈(ML12)는 제1-2 마이크로 렌즈(ML12)와 제2 방향(DR2)으로 인접한 노말 픽셀들(NP)을 덮는 제8 마이크로 렌즈(ML8)와 제3 방향(DR3)으로 중첩될 수 있다.
도 10을 참조하면, 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서에서, 각각의 제1-1 내지 제1-10 마이크로 렌즈(ML11-ML110)는 제1 방향(DR1) 및/또는 제2 방향(DR2)으로의 최대 폭에 따라 면적이 달라질 수 있다. 또한 제1 마이크로 렌즈(ML11)의 음의 제1 방향(DR1)으로의 최외곽은 제1 마이크로 렌즈(ML11)와 제2 방향(DR2)으로 인접하는 노말 픽셀(NP)의 음의 제1 방향(DR1)으로의 최외곽보다 양의 제1 방향(DR1)으로 치우칠 수 있다. 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며, 도 7의 각각의 제1-1 내지 제1-10 마이크로 렌즈(ML11-ML110), 제2-1 내지 제2-10 마이크로 렌즈(ML21-ML210), 제3-1 내지 제3-10 마이크로 렌즈(ML31-ML310), 및 제4-1 내지 제4-10 마이크로 렌즈(ML41-ML410)는 각각 다양한 방법에 의해 면적이 달라질 수 있다.
도 11은 도 5 및 도 6의 R1 영역의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다. 설명의 편의 상, 앞서 설명한 바와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 11을 참조하면, 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서에서, 제1-1 마이크로 렌즈(ML11)와 제7 마이크로 렌즈(ML7) 사이의 평탄화막(180)의 상면은 평탄화막(180) 내부로 만입(180C)될 수 있다.
도 12는 도 3의 제1 픽셀 그룹을 설명하기 위한 도면이다. 도 13은 도 3의 제2 픽셀 그룹을 설명하기 위한 도면이다. 도 14는 도 3의 제3 픽셀 그룹을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 13을 참조하면, 제1 픽셀 그룹(PG1)의 픽셀들은 베이어 패턴(bayer pattern) 형태로 배열될 수 있다. 청색 컬러 필터(B)가 배치된 픽셀, 녹색 컬러 필터(G)가 배치된 픽셀 및 적색 컬러 필터(R)가 배치된 픽셀을 포함할 수 있다. 녹색 컬러 필터(G)가 배치된 픽셀은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 아닌 대각선 방향, 즉 제4 방향(DR4)을 따라 배열될 수 있다.
도 3 및 도 14를 참조하면, 제2 픽셀 그룹(PG2)의 픽셀들은 테트라 패턴(tetra pattern) 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 청색 컬러 필터(B)가 배치된 픽셀들, 녹색 컬러 필터(G)가 배치된 픽셀들 및 적색 컬러 필터(R)가 배치된 픽셀은 2x2 형태로 배열될 수 있다.
도 3 및 도 15를 참조하면, 제3 픽셀 그룹(PG3)의 픽셀들은 노나(nona pattern) 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 청색 컬러 필터(B)가 배치된 픽셀들, 녹색 컬러 필터(G)가 배치된 픽셀들 및 적색 컬러 필터(R)가 배치된 픽셀은 3x3 형태로 배열될 수 있다. 여기서 각각의 픽셀들은 앞서 설명한 복수의 포커스 픽셀들(FP1, FP2), 복수의 인접 픽셀들(AP1-AP10), 및 복수의 노말 픽셀들(NP) 중 어느 하나일 수 있고, 컬러 필터는 앞서 설명한 도 8a 내지 도 8e의 170일 수 있다. 또한 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며, 픽셀들은 청색 컬러 필터(B)가 배치된 픽셀들, 녹색 컬러 필터(G)가 배치된 픽셀들 및 적색 컬러 필터(R)가 배치된 픽셀이 4x4 형태로 배열된 헥사데카 패턴 형태로 배열될 수 있다.
도 15를 참조하면, 도 3의 수광 영역의 픽셀 신호를 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의상, 앞서 설명한 바와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 3 및 도 15를 참조하면, 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서에서, 제1 내지 제10 인접 픽셀(AP1-AP10)을 덮는 마이크로 렌즈의 면적은 제1 내지 제10 컨투어(C1-C10)에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제5 인접 픽셀(AP5)에서 출력되는 픽셀 신호의 세기는 수광 영역(APS)의 중심으로부터 양의 제2 방향(DR2)으로 멀어질수록 커지고 음의 제2 방향(DR2)으로 갈수록 작아진다. 따라서 수광 영역(APS) 내 양의 제2 방향(DR2)으로 최상부에 배치된 제5 인접 픽셀(AP5)을 덮는 마이크로 렌즈의 면적은, 수광 영역(APS) 내 음의 제2 방향(DR2)으로 최하부에 배치된 제5 인접 픽셀(AP5)을 덮는 마이크로 렌즈의 면적보다 작을 수 있다.
도 16은 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 블록도이다. 설명의 편의를 위해 도 2를 이용하여 설명한 바와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 16을 참조하면, 이미지 센서(10')는 메모리 칩(50)을 더 포함할 수 있다. 메모리 칩(50), 하부 칩(40), 및 상부 칩(30)은 제3 방향(DR3)으로 차례로 적층될 수 있다. 메모리 칩(50)은 메모리 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리 칩(50)은 DRAM, SRAM 등의 휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다. 메모리 칩(50)은 상부 칩(30) 및 하부 칩(40)으로부터 신호를 전달받아, 메모리 장치를 통하여 신호를 처리할 수 있다.
도 17은 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 설명의 편의를 위해 앞서 설명한 바와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 17을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 센서 어레이 영역(SAR), 연결 영역(CR) 및 패드 영역(PR)을 포함할 수 있다. 센서 어레이 영역(SAR), 연결 영역(CR) 및 패드 영역(PR)은 각각 도 2 및 도 16의 센서 어레이 영역(SAR), 연결 영역(CR) 및 패드 영역(PR)일 수 있다. 도 17에서는 예시적으로, 도 8a의 단면도를 센서 어레이 영역(SAR)의 단면도로 도시하였다.
몇몇 실시예에서, 제1 배선 구조체(IS1)는 센서 어레이 영역(SAR) 내의 제1 배선(132) 및 연결 영역(CR) 내의 제2 배선(134)을 포함할 수 있다. 제1 배선(132)은 센서 어레이 영역(SAR)의 픽셀들과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 배선(132)은 제1 전자 소자(TR1)와 접속될 수 있다. 제2 배선(134) 중 적어도 일부는 제1 배선(132) 중 적어도 일부와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 배선(134) 중 적어도 일부는 센서 어레이 영역(SAR)으로부터 연장될 수 있다. 이에 따라, 제2 배선(134)은 센서 어레이 영역(SAR)의 픽셀들과 전기적으로 연결될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 마이크로 렌즈(ML11, ML7, ML12) 상에 제2 보호막(185)이 더 형성될 수 있다. 제2 보호막(185)은 마이크로 렌즈(ML11, ML7, ML12)의 표면을 따라 연장될 수 있다. 제2 보호막(185)은 제1-1 마이크로 렌즈(ML11)와 제7 마이크로 렌즈(ML7) 사이의 평탄화막(170)의 상면을 따라 연장될 수 있다. 제2 보호막(185)은 앞서 설명한 마이크로 렌즈(ML11-ML110, ML21-ML210, ML31-ML310, ML41-ML410, M7, M8) 상에 배치될 수 있음은 물론이다.
제2 보호막(185)은 무기물 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 보호막(185)은 실리콘 산화물, 티타늄 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일례로, 제2 보호막(185)은 저온 산화물(LTO; low temperature oxide)을 포함할 수 있다.
제2 보호막(185)은 외부로부터 마이크로 렌즈(ML11, ML7, ML12)를 보호할 수 있다. 예를 들어, 무기물 산화물을 포함하는 제2 보호막(185)은 광투과성 수지 등의 유기물을 포함하는 마이크로 렌즈(ML11, ML7, ML12)를 덮어 보호할 수 있다. 또한, 제2 보호막(185)은 마이크로 렌즈(ML11, ML7, ML12)의 집광 효율을 향상시킴으로써 이미지 센서의 품질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 보호막(185)은 마이크로 렌즈(ML11, ML7, ML12)들 사이의 공간을 채움으로써, 마이크로 렌즈(ML11, ML7, ML12)들 사이의 공간으로 도달하는 입사광의 반사, 굴절, 산란 등을 감소시킬 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 제2 기판(210), 제2 배선 구조체(IS2), 제1 연결 구조체(350), 제2 연결 구조체(450) 및 제3 연결 구조체(550), 소자 분리 패턴(115), 차광 필터(270C) 및 제3 보호막(380)을 더 포함할 수 있다.
제2 기판(210)은 벌크 실리콘 또는 SOI(silicon-on-insulator)일 수 있다. 제2 기판(210)은 실리콘 기판일 수도 있고, 또는 다른 물질, 예를 들어, 실리콘 게르마늄, 안티몬화 인듐, 납 텔루르 화합물, 인듐 비소, 인듐 인화물, 갈륨 비소 또는 안티몬화 갈륨을 포함할 수 있다. 또는, 제2 기판(210)은 베이스 기판 상에 에피층이 형성된 것일 수도 있다.
제2 기판(210)은 서로 반대되는 제3 면(210a) 및 제4 면(210b)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 기판(210)의 제3 면(210a)은 제1 기판(110)의 제2 면(110b)과 대향될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제2 기판(210)의 제3 면(210a) 상에 제2 전자 소자(TR2)가 형성될 수 있다. 제2 전자 소자(TR2)는 센서 어레이 영역(SAR)과 전기적으로 연결되어, 센서 어레이 영역(SAR)의 각각의 픽셀들과 전기적 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 제2 전자 소자(TR2)는 도 1의 컨트롤 레지스터 블록(11), 타이밍 제너레이터(12), 램프 신호 생성기(13), 로우 드라이버(14), 리드 아웃 회로(16) 등을 구성하는 전자 소자들을 포함할 수 있다.
제2 배선 구조체(IS2)는 제2 기판(210)의 제3 면(210a) 상에 형성될 수 있다. 제2 배선 구조체(IS2)는 제1 배선 구조체(IS1)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 것처럼, 제2 배선 구조체(IS2)의 상면은 제1 배선 구조체(IS1)의 하면에 부착될 수 있다.
제2 배선 구조체(IS2)는 하나 또는 복수의 배선들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 배선 구조체(IS2)는 제2 배선간 절연막(230) 및 제2 배선간 절연막(230) 내의 복수의 배선들(232, 234, 236)을 포함할 수 있다. 도 15에서, 제2 배선 구조체(IS2)를 구성하는 배선들의 층 수 및 배치 등은 예시적인 것일 뿐이고, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 배선 구조체(IS2)의 배선들(232, 234, 236) 중 적어도 일부는 제2 전자 소자(TR2)와 접속될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 배선 구조체(IS2)는 센서 어레이 영역(SAR) 내의 제3 배선(232), 연결 영역(CR) 내의 제4 배선(234) 및 패드 영역(PR) 내의 제5 배선(236)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제4 배선(234)은 연결 영역(CR) 내의 복수의 배선들 중 최상부의 배선일 수 있고, 제5 배선(236)은 패드 영역(PR) 내의 복수의 배선들 중 최상부의 배선일 수 있다.
제1 연결 구조체(350)는 차광 영역(OB) 내에 형성될 수 있다. 제1 연결 구조체(350)는 차광 영역(OB)의 표면 절연막(140) 상에 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 연결 구조체(350)는 픽셀 분리 패턴(120)과 접촉할 수 있다. 예를 들어, 차광 영역(OB)의 제1 기판(110) 및 표면 절연막(140) 내에, 픽셀 분리 패턴(120)을 노출시키는 제1 트렌치(355t)가 형성될 수 있다. 제1 연결 구조체(350)는 제1 트렌치(355t) 내에 형성되어 차광 영역(OB) 내의 픽셀 분리 패턴(120)과 접촉할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 연결 구조체(350)는 제1 트렌치(355t)의 측면 및 하면의 프로파일을 따라 연장될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 연결 구조체(350)는 도전 필링 패턴(122)과 전기적으로 연결되어 도전 필링 패턴(122)에 그라운드 전압 또는 마이너스 전압을 인가할 수 있다. 이에 따라, ESD 등에 의해 발생된 전하들은 도전 필링 패턴(122)을 통해 제1 연결 구조체(350)로 배출될 수 있고, ESD 멍 불량이 효과적으로 방지될 수 있다.
제2 연결 구조체(450)는 연결 영역(CR) 내에 형성될 수 있다. 제2 연결 구조체(450)는 연결 영역(CR)의 표면 절연막(140) 상에 형성될 수 있다. 제2 연결 구조체(450)는 제1 기판(110)과 제2 기판(210)을 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들어, 연결 영역(CR)의 제1 기판(110), 제1 배선 구조체(IS1) 및 제2 배선 구조체(IS2)내에, 제2 배선(134) 및 제4 배선(234)을 노출시키는 제2 트렌치(455t)가 형성될 수 있다. 제2 연결 구조체(450)는 제2 트렌치(455t) 내에 형성되어 제2 배선(134)과 제4 배선(234)을 연결할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 연결 구조체(450)는 제2 트렌치(455t)의 측면 및 하면의 프로파일을 따라 연장될 수 있다.
제3 연결 구조체(550)는 패드 영역(PR) 내에 형성될 수 있다. 제3 연결 구조체(550)는 패드 영역(PR)의 표면 절연막(140) 상에 형성될 수 있다. 제3 연결 구조체(550)는 제2 기판(210)과 외부 장치 등을 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 패드 영역(PR)의 제1 기판(110), 제1 배선 구조체(IS1) 및 제2 배선 구조체(IS2) 내에, 제5 배선(236)을 노출시키는 제3 트렌치(550t)가 형성될 수 있다. 제3 연결 구조체(550)는 제3 트렌치(550t) 내에 형성되어 제5 배선(236)과 접촉할 수 있다. 또한, 패드 영역(PR)의 제1 기판(110) 내에, 제4 트렌치(555t)가 형성될 수 있다. 제3 연결 구조체(550)는 제4 트렌치(555t) 내에 형성되어 노출될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제3 연결 구조체(550)는 제3 트렌치(550t) 및 제4 트렌치(555t)의 측면 및 하면의 프로파일을 따라 연장될 수 있다.
제1 연결 구조체(350), 제2 연결 구조체(450) 및 제3 연결 구조체(550)는 각각 예를 들어, 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN), 탄탈럼(Ta), 탄탈럼 질화물(TaN), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 제1 연결 구조체(350), 제2 연결 구조체(450) 및 제3 연결 구조체(550)는 서로 동일 레벨에서 형성될 수 있다. 본 명세서에서, "동일 레벨"이라 함은 동일한 제조 공정에 의해 형성되는 것을 의미한다.
몇몇 실시예에서, 제1 연결 구조체(350) 상에, 제1 트렌치(355t)를 채우는 제1 패드(355)가 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제3 연결 구조체(550) 상에, 제4 트렌치(555t)를 채우는 제2 패드(555)가 형성될 수 있다. 제1 패드(355) 및 제2 패드(555)는 각각 예를 들어, 텅스텐(W), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 제1 패드(355) 및 제2 패드(555)는 서로 동일 레벨에서 형성될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제2 연결 구조체(450) 상에, 제2 트렌치(455t)를 채우는 제1 필링 절연막(460)이 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제3 연결 구조체(550) 상에, 제3 트렌치(550t)를 채우는 제2 필링 절연막(560)이 형성될 수 있다. 제1 필링 절연막(460) 및 제2 필링 절연막(560)은 각각 예를 들어, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 탄탈럼 산화물 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 제1 필링 절연막(460) 및 제2 필링 절연막(560)은 서로 동일 레벨에서 형성될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 보호막(160)은 제1 연결 구조체(350), 제1 패드(355), 제2 연결 구조체(450), 제3 연결 구조체(550)를 덮을 수 있다. 예를 들어, 제1 보호막(160)은 제1 연결 구조체(350), 제1 패드(355), 제2 연결 구조체(450), 제3 연결 구조체(550)의 프로파일을 따라 컨포멀하게 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 보호막(160)은 제2 패드(555)를 노출시킬 수 있다.
소자 분리 패턴(115)은 제1 기판(110) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(110) 내에 소자 분리 트렌치(115t)가 형성될 수 있다. 소자 분리 패턴(115)은 소자 분리 트렌치(115t) 내에 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소자 분리 패턴(115)은 제1 기판(110)의 제1 면(110a)으로부터 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소자 분리 패턴(115)은 제1 기판(110)의 제2 면(110b)으로부터 이격될 수 있다.
도 18은 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 설명의 편의를 위해 도 17을 이용하여 설명한 바와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 18을 참조하면, 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서에서, 픽셀 분리 패턴(120)의 폭은 제1 기판(110)의 제2 면(110b)으로부터 멀어짐에 따라 증가할 수 있다. 이는, 픽셀 분리 패턴(120)을 형성하기 위한 식각 공정의 특성에 기인할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 분리 패턴(120)을 형성하기 위해 제1 기판(110)을 식각하는 공정은 제1 기판(110)의 제1 면(110a)에 대해 수행될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 픽셀 분리 패턴(120)은 제1 기판(110)을 완전히 관통하지 않을 수 있다. 예를 들어, 픽셀 분리 패턴(120)은 제1 기판(110)의 제1 면(110a)으로부터 연장되지만, 제1 기판(210)의 제2 면(110b)까지 연장되지 않을 수 있다. 즉, 픽셀 분리 패턴(120)의 최하면은 제1 기판(110) 내에 배치될 수 있다.
도 19는 멀티 카메라 모듈을 포함하는 전자 장치의 블록도이다. 도 20은 도 19의 카메라 모듈의 상세 블록도이다.
도 19를 참조하면, 전자 장치(1000)는 카메라 모듈 그룹(1100), 애플리케이션 프로세서(1200), PMIC(1300) 및 외부 메모리(1400)를 포함할 수 있다.
카메라 모듈 그룹(1100)은 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)을 포함할 수 있다. 비록 도면에는 3개의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)이 배치된 실시예가 도시되어 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 카메라 모듈 그룹(1100)은 2개의 카메라 모듈만을 포함하도록 변형되어 실시될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 카메라 모듈 그룹(1100)은 n개(n은 4 이상의 자연수)의 카메라 모듈을 포함하도록 변형되어 실시될 수도 있다.
이하, 도 20을 참조하여, 카메라 모듈(1100b)의 상세 구성에 대해 보다 구체적으로 설명할 것이나, 이하의 설명은 실시예에 따라 다른 카메라 모듈들(1100a, 1100c)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 20을 참조하면, 카메라 모듈(1100b)은 프리즘(1105), 광학 경로 폴딩 요소(Optical Path Folding Element, 이하, ˝OPFE˝)(1110), 액츄에이터(1130), 이미지 센싱 장치(1140) 및 저장부(1150)를 포함할 수 있다.
프리즘(1105)은 광 반사 물질의 반사면(1107)을 포함하여 외부로부터 입사되는 광(L)의 경로를 변형시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 프리즘(1105)은 제1 방향(X)으로 입사되는 광(L)의 경로를 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)으로 변경시킬 수 있다. 또한, 프리즘(1105)은 광 반사 물질의 반사면(1107)을 중심축(1106)을 중심으로 A방향으로 회전시키거나, 중심축(1106)을 B방향으로 회전시켜 제1 방향(X)으로 입사되는 광(L)의 경로를 수직인 제2 방향(Y)으로 변경시킬 수 있다. 이때, OPFE(1110)도 제1 방향(X)및 제2 방향(Y)과 수직인 제3 방향(Z)로 이동할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 도시된 것과 같이, 프리즘(1105)의 A방향 최대 회전 각도는 플러스(+) A방향으로는 15도(degree)이하이고, 마이너스(-) A방향으로는 15도보다 클 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 프리즘(1105)은 플러스(+) 또는 마이너스(-) B방향으로 20도 내외, 또는 10도에서 20도, 또는 15도에서 20도 사이로 움직일 수 있고, 여기서, 움직이는 각도는 플러스(+) 또는 마이너스(-) B방향으로 동일한 각도로 움직이거나, 1도 내외의 범위로 거의 유사한 각도까지 움직일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 프리즘(1105)은 광 반사 물질의 반사면(1106)을 중심축(1106)의 연장 방향과 평행한 제3 방향(예를 들어, Z방향)으로 이동할 수 있다.
OPFE(1110)는 예를 들어 m(여기서, m은 자연수)개의 그룹으로 이루어진 광학 렌즈를 포함할 수 있다. m개의 렌즈는 제2 방향(Y)으로 이동하여 카메라 모듈(1100b)의 광학 줌 배율(optical zoom ratio)을 변경할 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(1100b)의 기본 광학 줌 배율을 Z라고할 때, OPFE(1110)에 포함된 m개의 광학 렌즈를 이동시킬 경우, 카메라 모듈(1100b)의 광학 줌 배율은 3Z 또는 5Z 또는 5Z 이상의 광학 줌 배율로 변경될 수 있다.
액츄에이터(1130)는 OPFE(1110) 또는 광학 렌즈(이하, 광학 렌즈로 지칭)를 특정 위치로 이동시킬 수 있다. 예를 들어 액츄에이터(1130)는 정확한 센싱을 위해 이미지 센서(1142)가 광학 렌즈의 초점 거리(focal length)에 위치하도록 광학 렌즈의 위치를 조정할 수 있다.
이미지 센싱 장치(1140)는 이미지 센서(1142), 제어 로직(1144) 및 메모리(1146)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(1142)는 광학 렌즈를 통해 제공되는 광(L)을 이용하여 센싱 대상의 이미지를 센싱할 수 있다. 제어 로직(1144)은 카메라 모듈(1100b)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 로직(1144)은 제어 신호 라인(CSLb)을 통해 제공된 제어 신호에 따라 카메라 모듈(1100b)의 동작을 제어할 수 있다.
메모리(1146)는 캘리브레이션 데이터(1147)와 같은 카메라 모듈(1100b)의 동작에 필요한 정보를 저장할 수 있다. 캘리브레이션 데이터(1147)는 카메라 모듈(1100b)이 외부로부터 제공된 광(L)을 이용하여 이미지 데이터를 생성하는데 필요한 정보를 포함할 수 있다. 캘리브레이션 데이터(1147)는 예를 들어, 앞서 설명한 회전도(degree of rotation)에 관한 정보, 초점 거리(focal length)에 관한 정보, 광학 축(optical axis)에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. 카메라 모듈(1100b)이 광학 렌즈의 위치에 따라 초점 거리가 변하는 멀티 스테이트(multi state) 카메라 형태로 구현될 경우, 캘리브레이션 데이터(1147)는 광학 렌즈의 각 위치별(또는 스테이트별) 초점 거리 값과 오토 포커싱(auto focusing)과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
저장부(1150)는 이미지 센서(1142)를 통해 센싱된 이미지 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(1150)는 이미지 센싱 장치(1140)의 외부에 배치될 수 있으며, 이미지 센싱 장치(1140)를 구성하는 센서 칩과 스택된(stacked) 형태로 구현될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 저장부(1150)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)으로 구현될 수 있으나 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 19 및 도 20을 함께 참조하면, 몇몇 실시예에서, 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 각각은 액추에이터(1130)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 각각은 그 내부에 포함된 액추에이터(1130)의 동작에 따른 서로 동일하거나 서로 다른 캘리브레이션 데이터(1147)를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 중 하나의 카메라 모듈(예를 들어, 1100b)은 앞서 설명한 프리즘(1105)과 OPFE(1110)를 포함하는 폴디드 렌즈(folded lens) 형태의 카메라 모듈이고, 나머지 카메라 모듈들(예를 들어, 1100a, 1100c)은 프리즘(1105)과 OPFE(1110)가 포함되지 않은 버티칼(vertical) 형태의 카메라 모듈일 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 중 하나의 카메라 모듈(예를 들어, 1100c)은 예를 들어, IR(Infrared Ray)을 이용하여 깊이(depth) 정보를 추출하는 버티컬 형태의 깊이 카메라(depth camera)일 수 있다. 이 경우, 애플리케이션 프로세서(1200)는 이러한 깊이 카메라로부터 제공받은 이미지 데이터와 다른 카메라 모듈(예를 들어, 1100a 또는 1100b)로부터 제공받은 이미지 데이터를 병합(merge)하여 3차원 깊이 이미지(3D depth image)를 생성할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 중 적어도 두 개의 카메라 모듈(예를 들어, 1100a, 1100b)은 서로 다른 관측 시야(Field of View, 시야각)를 가질 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 중 적어도 두 개의 카메라 모듈(예를 들어, 1100a, 1100b)의 광학 렌즈가 서로 다를 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 몇몇 실시예에서, 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 각각의 시야각은 서로 다를 수 있다. 이 경우, 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 각각에 포함된 광학 렌즈 역시 서로 다를 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 각각은 서로 물리적으로 분리되어 배치될 수 있다. 즉, 하나의 이미지 센서(1142)의 센싱 영역을 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)이 분할하여 사용하는 것이 아니라, 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 각각의 내부에 독립적인 이미지 센서(1142)가 배치될 수 있다.
다시 도 19를 참조하면, 애플리케이션 프로세서(1200)는 이미지 처리 장치(1210), 메모리 컨트롤러(1220), 내부 메모리(1230)를 포함할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(1200)는 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)과 분리되어 구현될 수 있다. 예를 들어, 애플리케이션 프로세서(1200)와 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)은 별도의 반도체 칩으로 서로 분리되어 구현될 수 있다.
이미지 처리 장치(1210)는 복수의 서브 이미지 프로세서(1212a, 1212b, 1212c), 이미지 생성기(1214) 및 카메라 모듈 컨트롤러(1216)를 포함할 수 있다.
이미지 처리 장치(1210)는 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)의 개수에 대응하는 개수의 복수의 서브 이미지 프로세서(1212a, 1212b, 1212c)를 포함할 수 있다.
각각의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)로부터 생성된 이미지 데이터는 서로 분리된 이미지 신호 라인(ISLa, ISLb, ISLc)를 통해 대응되는 서브 이미지 프로세서(1212a, 1212b, 1212c)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(1100a)로부터 생성된 이미지 데이터는 이미지 신호 라인(ISLa)을 통해 서브 이미지 프로세서(1212a)에 제공되고, 카메라 모듈(1100b)로부터 생성된 이미지 데이터는 이미지 신호 라인(ISLb)을 통해 서브 이미지 프로세서(1212b)에 제공되고, 카메라 모듈(1100c)로부터 생성된 이미지 데이터는 이미지 신호 라인(ISLc)을 통해 서브 이미지 프로세서(1212c)에 제공될 수 있다. 이러한 이미지 데이터 전송은 예를 들어, MIPI(Mobile Industry Processor Interface)에 기반한 카메라 직렬 인터페이스(CSI; Camera Serial Interface)를 이용하여 수행될 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 몇몇 실시예에서, 하나의 서브 이미지 프로세서가 복수의의 카메라 모듈에 대응되도록 배치될 수도 있다. 예를 들어, 서브 이미지 프로세서(1212a)와 서브 이미지 프로세서(1212c)가 도시된 것처럼 서로 분리되어 구현되는 것이 아니라 하나의 서브 이미지 프로세서로 통합되어 구현되고, 카메라 모듈(1100a)과 카메라 모듈(1100c)로부터 제공된 이미지 데이터는 선택 소자(예를 들어, 멀티플렉서) 등을 통해 선택된 후, 통합된 서브 이미지 프로세서에 제공될 수 있다.
각각의 서브 이미지 프로세서(1212a, 1212b, 1212c)에 제공된 이미지 데이터는 이미지 생성기(1214)에 제공될 수 있다. 이미지 생성기(1214)는 이미지 생성 정보(Generating Information) 또는 모드 신호(Mode Signal)에 따라 각각의 서브 이미지 프로세서(1212a, 1212b, 1212c)로부터 제공된 이미지 데이터를 이용하여 출력 이미지를 생성할 수 있다.
구체적으로, 이미지 생성기(1214)는 이미지 생성 정보 또는 모드 신호에 따라, 서로 다른 시야각을 갖는 카메라 모듈들(1100a, 1100b, 1100c)로부터 생성된 이미지 데이터 중 적어도 일부를 병합(merge)하여 출력 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 이미지 생성기(1214)는 이미지 생성 정보 또는 모드 신호에 따라, 서로 다른 시야각을 갖는 카메라 모듈들(1100a, 1100b, 1100c)로부터 생성된 이미지 데이터 중 어느 하나를 선택하여 출력 이미지를 생성할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이미지 생성 정보는 줌 신호(zoom signal or zoom factor)를 포함할 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 모드 신호는 예를 들어, 유저(user)로부터 선택된 모드에 기초한 신호일 수 있다.
이미지 생성 정보가 줌 신호(줌 팩터)이고, 각각의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)이 서로 다른 관측 시야(시야각)를 갖는 경우, 이미지 생성기(1214)는 줌 신호의 종류에 따라 서로 다른 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 줌 신호가 제1 신호일 경우, 카메라 모듈(1100a)로부터 출력된 이미지 데이터와 카메라 모듈(1100c)로부터 출력된 이미지 데이터를 병합한 후, 병합된 이미지 신호와 병합에 사용하지 않은 카메라 모듈(1100b)로부터 출력된 이미지 데이터를 이용하여, 출력 이미지를 생성할 수 있다. 만약, 줌 신호가 제1 신호와 다른 제2 신호일 경우, 이미지 생성기(1214)는 이러한 이미지 데이터 병합을 수행하지 않고, 각각의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)로부터 출력된 이미지 데이터 중 어느 하나를 선택하여 출력 이미지를 생성할 수 있다. 하지만 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 이미지 데이터를 처리하는 방법은 얼마든지 변형되어 실시될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이미지 생성기(1214)는 복수의 서브 이미지 프로세서(1212a, 1212b, 1212c) 중 적어도 하나로부터 노출 시간이 상이한 복수의 이미지 데이터를 수신하고, 복수의 이미지 데이터에 대하여 HDR(high dynamic range) 처리를 수행함으로서, 다이나믹 레인지가 증가된 병합된 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
카메라 모듈 컨트롤러(1216)는 각각의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)에 제어 신호를 제공할 수 있다. 카메라 모듈 컨트롤러(1216)로부터 생성된 제어 신호는 서로 분리된 제어 신호 라인(CSLa, CSLb, CSLc)를 통해 대응되는 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)에 제공될 수 있다.
복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 중 어느 하나는 줌 신호를 포함하는 이미지 생성 정보 또는 모드 신호에 따라 마스터(master) 카메라(예를 들어, 1100b)로 지정되고, 나머지 카메라 모듈들(예를 들어, 1100a, 1100c)은 슬레이브(slave) 카메라로 지정될 수 있다. 이러한 정보는 제어 신호에 포함되어, 서로 분리된 제어 신호 라인(CSLa, CSLb, CSLc)를 통해 대응되는 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)에 제공될 수 있다.
줌 팩터 또는 동작 모드 신호에 따라 마스터 및 슬레이브로서 동작하는 카메라 모듈이 변경될 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(1100a)의 시야각이 카메라 모듈(1100b)의 시야각보다 넓고, 줌 팩터가 낮은 줌 배율을 나타낼 경우, 카메라 모듈(1100b)이 마스터로서 동작하고, 카메라 모듈(1100a)이 슬레이브로서 동작할 수 있다. 반대로, 줌 팩터가 높은 줌 배율을 나타낼 경우, 카메라 모듈(1100a)이 마스터로서 동작하고, 카메라 모듈(1100b)이 슬레이브로서 동작할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 카메라 모듈 컨트롤러(1216)로부터 각각의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)에 제공되는 제어 신호는 싱크 인에이블 신호(sync enable) 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(1100b)이 마스터 카메라이고, 카메라 모듈들(1100a, 1100c)이 슬레이브 카메라인 경우, 카메라 모듈 컨트롤러(1216)는 카메라 모듈(1100b)에 싱크 인에이블 신호를 전송할 수 있다. 이러한 싱크 인에이블 신호를 제공받은 카메라 모듈(1100b)은 제공받은 싱크 인에이블 신호를 기초로 싱크 신호(sync signal)를 생성하고, 생성된 싱크 신호를 싱크 신호 라인(SSL)을 통해 카메라 모듈들(1100a, 1100c)에 제공할 수 있다. 카메라 모듈(1100b)과 카메라 모듈들(1100a, 1100c)은 이러한 싱크 신호에 동기화되어 이미지 데이터를 애플리케이션 프로세서(1200)에 전송할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 카메라 모듈 컨트롤러(1216)로부터 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)에 제공되는 제어 신호는 모드 신호에 따른 모드 정보를 포함할 수 있다. 이러한 모드 정보에 기초하여 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)은 센싱 속도와 관련하여 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드로 동작할 수 있다.
복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)은 제1 동작 모드에서, 제1 속도로 이미지 신호를 생성(예를 들어, 제1 프레임 레이트의 이미지 신호를 생성)하여 이를 제1 속도보다 높은 제2 속도로 인코딩(예를 들어, 제1 프레임 레이트보다 높은 제2 프레임 레이트의 이미지 신호를 인코딩)하고, 인코딩된 이미지 신호를 애플리케이션 프로세서(1200)에 전송할 수 있다. 이때, 제2 속도는 제1 속도의 30배 이하일 수 있다.
애플리케이션 프로세서(1200)는 수신된 이미지 신호, 다시 말해서 인코딩된 이미지 신호를 내부에 구비되는 메모리(1230) 또는 애플리케이션 프로세서(1200) 외부의 스토리지(1400)에 저장하고, 이후, 메모리(1230) 또는 스토리지(1400)로부터 인코딩된 이미지 신호를 독출하여 디코딩하고, 디코딩된 이미지 신호에 기초하여 생성되는 이미지 데이터를 디스플레이할 수 있다. 예컨대 이미지 처리 장치(1210)의 복수의 서브 프로세서들(1212a, 1212b, 1212c) 중 대응하는 서브 프로세서가 디코딩을 수행할 수 있으며, 또한 디코딩된 이미지 신호에 대하여 이미지 처리를 수행할 수 있다.
복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)은 제2 동작 모드에서, 제1 속도보다 낮은 제3 속도로 이미지 신호를 생성(예를 들어, 제1 프레임 레이트보다 낮은 제3 프레임 레이트의 이미지 신호를 생성)하고, 이미지 신호를 애플리케이션 프로세서(1200)에 전송할수 있다. 애플리케이션 프로세서(1200)에 제공되는 이미지 신호는 인코딩되지 않은 신호일 수 있다. 애플리케이션 프로세서(1200)는 수신되는 이미지 신호에 대하여 이미지 처리를 수행하거나 또는 이미지 신호를 메모리(1230) 또는 스토리지(1400)에 저장할 수 있다.
PMIC(1300)는 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 각각에 전력, 예컨대 전원 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, PMIC(1300)는 애플리케이션 프로세서(1200)의 제어 하에, 파워 신호 라인(PSLa)을 통해 카메라 모듈(1100a)에 제1 전력을 공급하고, 파워 신호 라인(PSLb)을 통해 카메라 모듈(1100b)에 제2 전력을 공급하고, 파워 신호 라인(PSLc)을 통해 카메라 모듈(1100c)에 제3 전력을 공급할 수 있다.
PMIC(1300)는 애플리케이션 프로세서(1200)로부터의 전력 제어 신호(PCON)에 응답하여, 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 각각에 대응하는 전력을 생성하고, 또한 전력의 레벨을 조정할 수 있다. 전력 제어 신호(PCON)는 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c)의 동작 모드 별 전력 조정 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작 모드는 저전력 모드(low power mode)를 포함할 수 있으며, 이때, 전력 제어 신호(PCON)는 저전력 모드로 동작하는 카메라 모듈 및 설정되는 전력 레벨에 대한 정보를 포함할 수 있다. 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 각각에 제공되는 전력들의 레벨은 서로 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있다. 또한, 전력의 레벨은 동적으로 변경될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
FP1, FP2: 제1 및 제2 포커스 픽셀
AP1-AP10: 제1 내지 제10 인접 픽셀
NP: 노말 픽셀
ML11-ML110, ML21-ML210, ML31-ML310, ML41-ML410, M7, M8: 마이크로 렌즈

Claims (20)

  1. 기판 내에 배치되는 서로 다른 제1 포커스 픽셀 및 제2 포커스 픽셀;
    상기 기판 내에, 상기 제1 포커스 픽셀과 양의 제1 방향으로 인접하는 제1 인접 픽셀;
    상기 제1 인접 픽셀을 덮는 제1 마이크로 렌즈;
    상기 기판 내에, 상기 제2 포커스 픽셀과 상기 양의 제1 방향으로 인접하는 제2 인접 픽셀; 및
    상기 제2 인접 픽셀을 덮는 제2 마이크로 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 포커스 픽셀과 상기 제1 인접 픽셀 사이, 및 상기 제2 포커스 픽셀 및 상기 제2 인접 픽셀 사이에는 픽셀이 존재하지 않고,
    상기 제1 마이크로 렌즈의 면적은 상기 제2 마이크로 렌즈의 면적과 다른 이미지 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 방향에서 상기 제1 마이크로 렌즈의 최대 폭은 제1 폭이고,
    상기 제1 방향에서 상기 제2 마이크로 렌즈의 최대 폭은 제2 폭이고,
    상기 제1 폭은 상기 제2 폭과 다른 이미지 센서.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 상기 제1 마이크로 렌즈의 최대 폭은 제3 폭이고,
    상기 제2 방향에서 상기 마이크로 렌즈의 최대 폭은 제4 폭이고,
    상기 제3 폭은 상기 제4 폭과 다른 이미지 센서.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 내에, 상기 제1 인접 픽셀과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 인접하고, 상기 제1 포커스 픽셀과 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 인접하지 않는 제1 노말 픽셀과,
    상기 제1 노말 픽셀을 덮는 제7 마이크로 렌즈를 더 포함하고,
    상기 제1 방향에서 상기 제1 마이크로 렌즈의 최대 폭은 제1 시작점과 제1 종료점 사이의 거리이고
    상기 제1 방향에서 상기 제7 마이크로 렌즈의 최대 폭은 제2 시작점과 제2 종료점 사이의 거리이고,
    상기 제1 종료점은 상기 제1 포커스 픽셀과 반대되고,
    상기 제2 시작점은 상기 제1 시작점과 상기 제2 방향으로 반대되고 상기 제1 시작점으로부터 상기 제2 방향으로 연장되는 제1 연장선 상에 배치되고,
    상기 제2 종료점은 상기 제1 종료점과 상기 제2 방향으로 반대되고 상기 제1 종료점으로부터 상기 제2 방향으로 연장되는 제2 연장선 상에 배치되지 않는 이미지 센서.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 내에, 상기 제1 포커스 픽셀과 상기 제1 방향과 교차하는 양의 제2 방향으로 인접하는 제3 인접 픽셀과,
    상기 제3 인접 픽셀을 덮는 제3 마이크로 렌즈와,
    상기 기판 내에, 상기 제2 포커스 픽셀과 상기 양의 제2 방향으로 인접하는 제4 인접 픽셀과,
    상기 제4 인접 픽셀을 덮는 제4 마이크로 렌즈를 더 포함하고,
    상기 제1 포커스 픽셀과 상기 제3 인접 픽셀 사이, 및 상기 제2 포커스 픽셀 및 상기 제4 인접 픽셀 사이에는 픽셀이 존재하지 않고,
    상기 제3 마이크로 렌즈의 면적은 상기 제4 마이크로 렌즈의 면적과 다른 이미지 센서.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 내에, 상기 제1 인접 픽셀에 의해 상기 제1 포커스 픽셀과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되는 제1 노말 픽셀과,
    상기 제1 노말 픽셀을 덮는 제7 마이크로 렌즈를 더 포함하고,
    상기 제1 마이크로 렌즈의 면적은 상기 제7 마이크로 렌즈의 면적과 같은 이미지 센서.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 내에, 상기 제1 인접 픽셀에 의해 상기 제1 포커스 픽셀과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되는 제1 노말 픽셀과,
    상기 제1 노말 픽셀을 덮는 제7 마이크로 렌즈를 더 포함하고,
    상기 제1 마이크로 렌즈의 면적은 상기 제7 마이크로 렌즈의 면적보다 큰 이미지 센서.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 내에, 상기 제1 인접 픽셀에 의해 상기 제1 포커스 픽셀과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되는 제1 노말 픽셀과,
    상기 제1 노말 픽셀을 덮는 제7 마이크로 렌즈를 더 포함하고,
    상기 제1 마이크로 렌즈의 면적은 상기 제7 마이크로 렌즈의 면적보다 작은 이미지 센서.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 포커스 픽셀은 서로 인접한 제1-1 포커스 픽셀 및 제1-2 포커스 픽셀을 포함하고,
    상기 제2 포커스 픽셀은 서로 인접한 제2-1 포커스 픽셀 및 상기 제2-2 포커스 픽셀을 포함하고,
    상기 제1-1 포커스 픽셀과 제1-2 포커스 픽셀 사이, 및 상기 제2-1 포커스 픽셀과 상기 제2-2 포커스 픽셀 사이에는 픽셀이 존재하지 않고,
    상기 제1 인접 픽셀과 상기 제1 포커스 픽셀 사이, 및 상기 제2 인접 픽셀과 상기 제2 포커스 픽셀 사이의 상기 기판 상에 배치되되, 상기 제1-1 포커스 픽셀과 상기 제1-2 포커스 픽셀 사이, 및 상기 제2-1 포커스 픽셀과 상기 제2-2 포커스 픽셀 사이의 상기 기판 상에 배치되지 않는 그리드 패턴을 더 포함하는 이미지 센서.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 포커스 픽셀을 덮는 제5 마이크로 렌즈와,
    상기 제2 포커스 픽셀을 덮는 제6 마이크로 렌즈와,
    상기 제1 인접 픽셀, 상기 제2 인접 픽셀, 상기 제1 포커스 픽셀 및 상기 제2 포커스 픽셀 상에 배치된 컬러 필터층과,
    상기 컬러 필터층 및 상기 제1, 제2, 제5 및 제6 마이크로 렌즈 사이에 배치된 평탄화막을 더 포함하고,
    상기 제1 마이크로 렌즈와 상기 제5 마이크로 렌즈에 상기 평탄화막 상에서 서로 접하지 않는 이미지 센서.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈와 상기 제2 마이크로 렌즈에 의해 노출된 상기 평탄화막의 적어도 일부는 상기 평탄화막 내부로 만입된 이미지 센서.
  12. 광이 입사되는 제1 면 및 상기 제1 면과 반대되는 제2 면을 포함하는 기판;
    상기 기판 내에 픽셀 분리 패턴에 의해 서로 분리되고 양의 제1 방향으로 차례로 인접하는 제1 포커스 픽셀 및 제1 인접 픽셀;
    상기 기판 내에 상기 픽셀 분리 패턴에 의해 서로 분리되고 상기 양의 제1 방향으로 차례로 제2 포커스 픽셀 및 제2 인접 픽셀;
    상기 기판의 상기 제1 면 상에, 상기 제1 인접 픽셀을 덮는 제1 마이크로 렌즈;
    상기 기판의 상기 제1 면 상에, 상기 제2 인접 픽셀을 덮는 제2 마이크로 렌즈;
    상기 기판의 상기 제1 면 상에, 제1 포커스 픽셀을 덮는 제3 마이크로 렌즈; 및
    상기 기판의 상기 제1 면 상에, 제2 포커스 픽셀을 덮는 제4 마이크로 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 포커스 픽셀과 상기 제1 인접 픽셀 사이, 및 상기 제2 포커스 픽셀 및 상기 제2 인접 픽셀 사이에는 픽셀이 존재하지 않고,
    상기 제1 방향에서, 상기 제1 마이크로 렌즈 및 상기 제3 마이크로 렌즈 사이의 최소 거리는, 상기 제2 마이크로 렌즈 및 상기 제4 마이크로 렌즈 사이의 최소 거리와 다른 이미지 센서.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈의 면적은 상기 제2 마이크로 렌즈의 면적과 다른 이미지 센서.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 인접 픽셀, 및 상기 제1 및 제2 포커스 픽셀 상에 배치된 컬러 필터층과,
    상기 컬러 필터층과 상기 제1 내지 제4 마이크로 렌즈 사이에 배치된 평탄화막,
    상기 제1 내지 제4 마이크로 렌즈의 표면, 상기 제1 마이크로 렌즈 및 상기 제3 마이크로 렌즈 사이의 상기 평탄화막의 상면, 및 상기 상기 제2 마이크로 렌즈 및 상기 제4 마이크로 렌즈 사이의 상기 평탄화막의 상면을 따라 연장되는 보호막을 더 포함하는 이미지 센서.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈와 상기 제3 마이크로 렌즈 사이의 상기 평탄화막의 상면의 적어도 일부, 또는 상기 제2 마이크로 렌즈와 상기 제4 마이크로 렌즈 사이의 상기 평탄화막의 상면의 적어도 일부는 상기 평탄화막 내로 만입된 이미지 센서.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 기판 내에 상기 픽셀 분리 패턴에 의해 서로 분리되고 양의 제1 방향으로 차례로 인접하는 제3 포커스 픽셀 및 제3 인접 픽셀과,
    상기 기판의 상기 제1 면 상에, 제3 인접 픽셀을 덮는 제5 마이크로 렌즈와,
    상기 기판의 상기 제1 면 상에, 제3 포커스 픽셀을 덮는 제6 마이크로 렌즈를 더 포함하고,
    상기 제3 포커스 픽셀과 상기 제3 인접 픽셀 사이에는 픽셀이 존재하지 않고,
    상기 제1 방향에서, 상기 제1 마이크로 렌즈 및 상기 제3 마이크로 렌즈 사이의 최소 거리는, 상기 제3 마이크로 렌즈 및 상기 제5 마이크로 렌즈 사이의 최소 거리와 다른 이미지 센서.
  17. 기판 내에 배치되는 서로 다른 제1 포커스 픽셀, 제2 포커스 픽셀 및 제3 포커스 픽셀;
    상기 기판 내에, 상기 제1 포커스 픽셀과 양의 제1 방향으로 인접하는 제1 인접 픽셀;
    상기 기판 내에, 상기 제2 포커스 픽셀과 상기 양의 제1 방향으로 인접하는 제2 인접 픽셀;
    상기 기판 내에, 상기 제3 포커스 픽셀과 상기 양의 제1 방향으로 인접하는 제3 인접 픽셀;
    상기 기판 내에, 상기 제1 포커스 픽셀, 제2 포커스 픽셀 및 제3 포커스 픽셀과 인접하지 않은 노말 픽셀;
    상기 제1 인접 픽셀을 덮는 제1 마이크로 렌즈;
    상기 제2 인접 픽셀을 덮는 제2 마이크로 렌즈;
    상기 제3 인접 픽셀을 덮는 제3 마이크로 렌즈; 및
    상기 노말 픽셀을 덮는 제4 마이크로 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 포커스 픽셀과 상기 제1 인접 픽셀 사이, 상기 제2 포커스 픽셀 및 상기 제2 인접 픽셀 사이 및 제3 포커스 픽셀 및 상기 제3 인접 픽셀 사에는 픽셀이 존재하지 않고,
    상기 제1 마이크로 렌즈의 면적은 상기 제2 마이크로 렌즈의 면적, 상기 제3 마이크로 렌즈의 면적 및 상기 제4 마이크로 렌즈의 면적과 다른 이미지 센서.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈의 면적, 상기 제2 마이크로 렌즈의 면적 및 상기 제3 마이크로 렌즈의 면적 중 적어도 어느 하나는 상기 제4 마이크로 렌즈의 면적보다 큰 이미지 센서.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈의 면적, 상기 제2 마이크로 렌즈의 면적 및 상기 제3 마이크로 렌즈의 면적 중 적어도 어느 하나는 상기 제4 마이크로 렌즈의 면적보다 작은 이미지 센서.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 렌즈의 면적은 상기 제2 마이크로 렌즈의 면적보다 크고 상기 제3 마이크로 렌즈의 면적보다 작은 이미지 센서.
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