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公開番号2025009866
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2024084496
出願日2024-05-24
発明の名称イメージセンサ
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人個人,個人
主分類H10F 39/12 20250101AFI20250109BHJP()
要約【課題】イメージセンサを提供する。
【解決手段】本発明のイメージセンサは、第1のPD領域及び第1のPD領域に隣接して配置される第2のPD領域を含む基板;第1のPD領域に配置される第1面積の第1のPD;第2のPD領域に配置される第1面積より小さい第2面積の第2のPD;基板上に配置され、第1のPD領域を覆うマイクロレンズ;及び基板とマイクロレンズとの間に介在され、マイクロレンズと異なる屈折率の物質を含む光スプリッタ;を含み、光スプリッタは、第1のPD領域上から第2のPD領域上に延びうる。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
第１のＰＤ（photodiode）領域及び前記第１のＰＤ領域に隣接して配置される第２のＰＤ領域を含む基板と、
前記第１のＰＤ領域に配置される第１面積の第１のＰＤと、
前記第２のＰＤ領域に配置される前記第１面積より小さい第２面積の第２のＰＤと、
前記基板上に配置され、前記第１のＰＤ領域を覆うマイクロレンズと、
前記基板と前記マイクロレンズとの間に介在され、前記マイクロレンズと異なる屈折率の物質を含む光スプリッタと、を含み、
前記光スプリッタは、前記第１のＰＤ領域上から前記第２のＰＤ領域上に延びる、イメージセンサ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１のＰＤ領域は、中心部及び前記中心部を取り囲むエッジ部分を含み、
前記光スプリッタの前記第２のＰＤ領域上での水平面積は、前記第１のＰＤ領域の前記エッジ部分上での水平面積よりも大きい、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項３】
前記第１のＰＤ領域は、中心部及び前記中心部を取り囲むエッジ部分を含み、
前記光スプリッタの前記第１のＰＤ領域の前記中心部上での水平面積は、前記第１のＰＤ領域の前記エッジ部分上での水平面積よりも大きい、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記光スプリッタは、ＴｉＯ
２
、ＳｉＯ
２
、ＳｉＮ、及び非晶質シリコンのうち、少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項５】
前記基板の上面と平行であり、前記第１のＰＤ領域の中心部上から前記第２のＰＤ領域の中心部上に向かう方向は、第１方向と定義され、
前記基板の上面と平行であり、前記第１方向と垂直な方向は、第２方向と定義され、
前記光スプリッタは、前記第１方向に行くにつれて前記第２方向への厚さが可変である、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項６】
前記第１のＰＤ領域と前記第２のＰＤ領域を互いに分離するＤＴＩ（Deep Trench Isolation）をさらに含み、
前記光スプリッタは、垂直方向で前記ＤＴＩの少なくとも一部とオーバーラップされる、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項７】
前記マイクロレンズは、前記第１のＰＤ領域上で前記光スプリッタの少なくとも一部を露出させる開口を含み、
前記マイクロレンズは、平面視において、環（annular）状を有する、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項８】
第１のＰＤ領域と第２のＰＤ領域とが定義された基板と、
前記第１のＰＤ領域の前記基板内に配置された第１面積の第１のＰＤと、
前記第２のＰＤ領域の前記基板内に配置され、前記第１面積より小さい第２面積の第２のＰＤと、
前記基板上のカラーフィルタと、
前記基板と前記カラーフィルタとの間、または前記カラーフィルタ上に配置される光スプリッタと、を含み、
前記光スプリッタは、前記カラーフィルタと屈折率の異なる物質を含み、
前記光スプリッタは、垂直方向で前記第１のＰＤ領域の少なくとも一部及び前記第２のＰＤ領域の少なくとも一部とオーバーラップされる、イメージセンサ。
【請求項９】
前記光スプリッタは、前記カラーフィルタ上に配置される、請求項８に記載のイメージセンサ。
【請求項１０】
前記光スプリッタは、前記基板と前記カラーフィルタとの間に介在される、請求項８に記載のイメージセンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサに係り、特に、分割された(split)ＰＤ(Photo Diode)構造を有するイメージセンサに関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
イメージセンサは、光を受光して電気信号を生成する半導体ベースのセンサであって、複数のピクセルを有するピクセルアレイや、ピクセルアレイを駆動し、イメージを生成するための回路などを含みうる。複数のピクセルは、外部の光に反応して電荷を生成するＰＤや、ＰＤが生成した電荷を電気信号に変換するピクセル回路などを含みうる。イメージセンサは、写真や動画を撮影するためのカメラ以外に、スマートフォン、タブレットＰＣ、ラップトップコンピュータ、テレビ、自動車などに幅広く適用されうる。最近、イメージセンサのダイナミックレンジを改善するために、分割されたＰＤ構造を有するイメージセンサの性能を向上させるための研究が進められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の技術的思想が解決しようとする課題は、画質が改善されたイメージセンサを提供することである。
【０００４】
また、本発明の技術的思想が解決しようとする課題は、前述した課題に制限されず、他の課題は、下記記載から通常の技術者に明確に理解されうる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明の技術的思想によるイメージセンサは、第１のＰＤ領域及び前記第１のＰＤ領域に隣接して配置される第２のＰＤ領域を含む基板；前記第１のＰＤ領域に配置される第１面積の第１のＰＤ；前記第２のＰＤ領域に配置される前記第１面積より小さい第２面積の第２のＰＤ；前記基板上に配置され、前記第１のＰＤ領域を覆うマイクロレンズ；及び前記基板と前記マイクロレンズとの間に介在され、前記マイクロレンズと異なる屈折率の物質を含む光スプリッタ；を含み、前記光スプリッタは、前記第１のＰＤ領域上から前記第２のＰＤ領域上に延びうる。
【０００６】
また、本発明の技術的思想によるイメージセンサは、第１のＰＤ領域と第２のＰＤ領域が定義された基板；前記第１のＰＤ領域の前記基板内に配置された第１面積の第１のＰＤ；前記第２のＰＤ領域の前記基板内に配置され、前記第１面積より小さい第２面積の第２のＰＤ；前記基板上のカラーフィルタ；及び前記基板と前記カラーフィルタの間、または前記カラーフィルタ上に配置される光スプリッタ；を含み、前記光スプリッタは、前記カラーフィルタと屈折率の異なる物質を含み、前記光スプリッタは、垂直方向で前記第１のＰＤ領域の少なくとも一部及び前記第２のＰＤ領域の少なくとも一部とオーバーラップされうる。
【０００７】
また、本発明の技術的思想によるイメージセンサは、第１のＰＤ領域及び前記第１のＰＤ領域に隣接して配置される第２のＰＤ領域を含む基板；前記第１のＰＤ領域に配置される第１面積の第１のＰＤ；前記第２のＰＤ領域に配置される前記第１面積より小さい第２面積の第２のＰＤ；前記第１のＰＤ領域と第２のＰＤ領域を互いに分離して前記基板を貫通するＤＴＩ（deep trench isolation）；前記基板上に配置され、前記第１のＰＤ領域を覆うマイクロレンズ；前記基板と前記マイクロレンズとの間に介在されるカラーフィルタ；前記基板と前記カラーフィルタの間、または前記カラーフィルタと前記マイクロレンズとの間に介在される光スプリッタ；及び前記基板下に配置され、絶縁膜及び前記絶縁膜内の導電配線を含む配線層；を含み、前記光スプリッタは、垂直方向で前記第１のＰＤ領域の少なくとも一部及び前記第２のＰＤ領域の少なくとも一部とオーバーラップされ、前記光スプリッタは、前記マイクロレンズ及び前記カラーフィルタと異なる屈折率を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の一実施形態によるイメージセンサを含むイメージ処理装置を簡単に示すブロック構造図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサを含むイメージ処理装置を簡単に示す斜視図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサを含むイメージ処理装置を簡単に示す斜視図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサに含まれたピクセル回路を示す回路図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの図面であって、図５のＡ－Ａ’線に沿って見た断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの図面であって、図１４のＢ－Ｂ’線に沿って見た断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの図面であって、図５のＡ－Ａ’線に沿って見た断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの図面であって、図５のＡ－Ａ’線に沿って見た断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの図面であって、図１８のＣ－Ｃ’線に沿って見た断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの図面であって、図２０のＤ－Ｄ’線に沿って見た断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの図面であって、図２５のＥ－Ｅ’線に沿って見た断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの図面であって、図２７のＦ－Ｆ’線に沿って見た断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの図面であって、図２９のＧ－Ｇ’線に沿って見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図面上の同じ構成要素については、同じ参照符号を使用し、それらについての重複説明は省略する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態によるイメージセンサを含むイメージ処理装置を簡単に示すブロック構造図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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