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KR20230006680A - 이미지 센서 - Google Patents

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KR20230006680A
KR20230006680A KR1020210086573A KR20210086573A KR20230006680A KR 20230006680 A KR20230006680 A KR 20230006680A KR 1020210086573 A KR1020210086573 A KR 1020210086573A KR 20210086573 A KR20210086573 A KR 20210086573A KR 20230006680 A KR20230006680 A KR 20230006680A
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KR
South Korea
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pixel
unit pixels
compensation
disposed
grid
Prior art date
Application number
KR1020210086573A
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English (en)
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김보성
김범석
박혜연
배정민
이윤기
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삼성전자주식회사
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Publication date
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Priority to US17/671,794 priority patent/US20230005980A1/en
Priority to TW111121444A priority patent/TW202318649A/zh
Priority to JP2022095294A priority patent/JP2023008837A/ja
Priority to CN202210750098.7A priority patent/CN115566033A/zh
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는, 상면에 평행한 방향을 따라 적어도 하나의 일반 픽셀, 적어도 하나의 자동 초점 픽셀, 및 적어도 하나의 보상 픽셀을 포함하는 복수의 단위 픽셀들이 배열되는 기판, 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에서 상기 기판의 내부에 배치되는 포토 다이오드, 및 상기 복수의 단위 픽셀들 사이에 배치되는 소자 분리막을 포함하고, 상기 복수의 단위 픽셀들 각각은 그리드에 의해 서로 분리되는 컬러 필터 및 상기 컬러 필터 상에 배치되는 마이크로 렌즈를 포함하며, 상기 보상 픽셀은 상기 자동 초점 픽셀의 일 측에 배치되고, 상기 일반 픽셀에 포함된 일반 마이크로 렌즈보다 작은 보상 마이크로 렌즈를 포함하며, 상기 일반 픽셀에 포함된 일반 그리드보다 작은 보상 그리드에 의해 인접한 컬러 필터들과 분리되는 투명한 컬러 필터를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 이용하여 투명 컬러 필터로 인해 자동 초점 픽셀에 포함된 단위 픽셀들 사이에 발생하는 크로스토크를 방지할 수 있고, 자동 초점 픽셀과 인접한 보상 픽셀에서의 감도 손실을 방지할 수 있으며, 나아가 이미지 센서를 포함하는 전자기기의 화질을 개선할 수 있다.

Description

이미지 센서{IMAGE SENSOR}
본 발명은 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지 센서는 빛을 받아들여 전기 신호를 생성하는 반도체 기반의 센서로서, 복수의 단위 픽셀들을 갖는 픽셀 어레이와, 픽셀 어레이를 구동하고 이미지를 생성하기 위한 회로 등을 포함할 수 있다. 복수의 단위 픽셀들은 외부의 빛에 반응하여 전하를 생성하는 포토 다이오드 및 포토 다이오드가 생성한 전하를 전기 신호로 변환하는 픽셀 회로 등을 포함할 수 있다. 이미지 센서는 사진이나 동영상을 촬영하기 위한 카메라 이외에, 스마트폰, 태블릿 PC, 랩톱 컴퓨터, 텔레비전, 자동차 등에 폭넓게 적용될 수 있다. 최근에는 자동 초점 성능을 향상시키기 위한 연구와 함께 높은 화질을 갖는 이미지를 생성하기 위한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 과제 중 하나는, 투명 컬러 필터를 포함하는 이미지 센서의 자동 초점 픽셀에서 발생할 수 있는 크로스토크(Crosstalk)를 방지하면서 자동 초점 픽셀과 인접한 픽셀의 감도를 개선하고, 나아가 화질이 개선된 이미지를 생성하는 이미지 센서를 제공하고자 하는 데에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는, 제1 방향에서 서로 마주보는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면에 평행한 방향을 따라 적어도 하나의 일반 픽셀, 적어도 하나의 자동 초점 픽셀, 및 적어도 하나의 보상 픽셀을 포함하는 복수의 단위 픽셀들이 배열되는 기판, 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에서 상기 기판의 내부에 배치되는 포토 다이오드, 및 상기 복수의 단위 픽셀들 사이에 배치되는 소자 분리막을 포함하고, 상기 복수의 단위 픽셀들 각각은, 상기 제1 면 상에 배치되며 그리드에 의해 서로 분리되는 컬러 필터, 및 상기 컬러 필터 상에 배치되는 마이크로 렌즈를 포함하고, 상기 보상 픽셀은 상기 자동 초점 픽셀의 일 측에 배치되고, 상기 일반 픽셀에 포함된 일반 마이크로 렌즈보다 작은 보상 마이크로 렌즈를 포함하며, 상기 일반 픽셀에 포함된 일반 그리드보다 작은 보상 그리드에 의해 인접한 컬러 필터들과 분리되는 투명한 컬러 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는, 기판의 상면에 평행한 방향을 따라 배열되는 복수의 픽셀 그룹들을 포함하고, 상기 복수의 픽셀 그룹들 각각은 복수의 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이, 및 상기 복수의 단위 픽셀로부터 픽셀 신호를 획득하는 로직 회로를 포함하며, 상기 복수의 단위 픽셀들 각각은, 상기 기판의 상면에 수직한 제1 방향으로 연장되는 소자 분리막에 의해 정의되는, 자동 초점 픽셀, 보상 픽셀, 및 일반 픽셀 중 하나이고, 상기 기판의 내부에 배치되는 포토 다이오드, 상기 기판의 제1 면 상에 배치되며 그리드에 의해 서로 분리되는 컬러 필터, 및 상기 컬러 필터 상에 배치되는 마이크로 렌즈를 포함하며, 상기 보상 픽셀은 한 쌍의 단위 픽셀을 포함하는 상기 자동 초점 픽셀에서 출력되는 신호를 보상하도록 형성되고, 인접한 픽셀들에 포함된 상기 마이크로 렌즈보다 작은 보상 마이크로 렌즈, 상기 그리드보다 작은 보상 그리드, 및 투명한 컬러 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는, 제1 방향에서 서로 마주보는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면에 평행한 방향을 따라 적어도 하나의 자동 초점 픽셀, 적어도 하나의 일반 픽셀, 및 적어도 하나의 보상 픽셀을 포함하는 복수의 단위 픽셀들이 배열되는 기판, 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에서 상기 기판의 내부에 배치되는 포토 다이오드, 및 상기 복수의 단위 픽셀들 사이에 배치되는 소자 분리막을 포함하고, 상기 복수의 단위 픽셀들 각각은, 상기 제1 면 상에 배치되며 그리드에 의해 서로 분리되는 컬러 필터, 및 상기 컬러 필터 상에 배치되는 마이크로 렌즈를 포함하고, 상기 자동 초점 픽셀은 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에서 나란히 배치되는 한 쌍의 단위 픽셀을 포함하고, 상기 한 쌍의 단위 픽셀은 상기 마이크로 렌즈 및 상기 컬러 필터를 공유하며, 상기 보상 픽셀은 상기 자동 초점 픽셀에서 출력되는 신호를 보상하도록 형성되고, 상기 일반 픽셀과 상이한 구조를 가지며, 상기 제2 방향에서 상기 자동 초점 픽셀의 일 측에 배치되고, 투명한 컬러 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는, 자동 초점 픽셀과 인접하고 투명 컬러 필터를 포함하는 보상 픽셀에서 작게 형성된 마이크로 렌즈 및 그리드를 포함할 수 있다. 이에 따라, 자동 초점 픽셀에서의 크로스토크와 보상 픽셀에서의 감도를 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는, 픽셀 어레이의 중심에서 가장자리로 갈수록 작게 형성된 마이크로 렌즈 및 그리드를 포함하는 픽셀을 포함할 수 있다. 이에 따라, 크로스토크 문제와 함께 렌즈 쉐이딩을 개선할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 간단하게 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀 회로를 나타낸 회로도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함된 픽셀 그룹들을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서에 포함되는 픽셀 그룹들을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 픽셀 어레이를 설명하기 위한 평면도이다.
도 9 내지 도 12은 본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 도면들이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 픽셀 어레이를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 픽셀 어레이를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 17a 내지 도 17f는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 형성 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자 장치를 간단하게 나타낸 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 간단하게 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(1)는 픽셀 어레이(10)와 로직 회로(20) 등을 포함할 수 있다.
픽셀 어레이(10)는 복수의 행들과 복수의 열들을 따라서 어레이 형태로 배치되는 복수 개의 단위 픽셀들(PX)을 포함할 수 있다. 단위 픽셀들(PX) 각각은 빛에 응답하여 전하를 생성하는 적어도 하나의 광전 변환 소자, 및 광전 변환 소자가 생성한 전하에 대응하는 픽셀 신호를 생성하는 픽셀 회로 등을 포함할 수 있다.
광전 변환 소자는 반도체 물질로 형성되는 포토 다이오드, 및/또는 유기 물질로 형성되는 유기 포토 다이오드 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 단위 픽셀들(PX) 각각은 하나의 광전 변환 소자를 포함할 수 있으며, 단위 픽셀(PX)에 포함된 광전 변환 소자는 빛을 받아들여 전하를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 복수의 단위 픽셀들(PX)은 적어도 하나의 일반 픽셀, 적어도 하나의 자동 초점 픽셀, 및 적어도 하나의 보상 픽셀을 포함할 수 있다. 자동 초점 픽셀은 이미지 센서(1)가 자동 초점 기능을 수행하기 위한 픽셀일 수 있고, 보상 픽셀은 자동 초점 픽셀에서 발생할 수 있는 크로스토크를 방지하기 위한 픽셀일 수 있다. 한편, 일반 픽셀, 자동 초점 픽셀, 보상 픽셀 각각은 빛을 받아들여 전하를 생성하는 포토 다이오드를 포함할 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다.
실시예에 따라, 픽셀 회로는 전송 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 및 리셋 트랜지스터 등을 포함할 수 있다. 단위 픽셀들(PX) 각각이 하나의 광전 변환 소자를 갖는 경우, 단위 픽셀들(PX) 각각은 광전 변환 소자에서 생성된 전하를 처리하기 위한 픽셀 회로를 포함할 수 있다. 일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(1)에 포함된 복수의 단위 픽셀들(PX) 각각은 포토 다이오드를 포함할 수 있다. 이에 따라, 단위 픽셀들(PX) 각각에 대응하는 픽셀 회로는 전송 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 및 리셋 트랜지스터를 포함할 수 있다.
다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다. 일례로, 이미지 센서(1)에 포함된 복수의 단위 픽셀들(PX)은 픽셀 그룹 단위, 또는 그보다 작은 단위로 플로팅 확산 영역을 공유할 수 있고, 이에 따라 광전 변환 소자들 중 적어도 일부가 구동 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 및 리셋 트랜지스터 중 일부를 공유할 수 있다.
로직 회로(20)는 픽셀 어레이(10)를 제어하기 위한 회로들을 포함할 수 있다. 일례로, 로직 회로(20)는 로우 드라이버(21), 리드아웃 회로(22), 칼럼 드라이버(23), 및 컨트롤 로직(24) 등을 포함할 수 있다.
로우 드라이버(21)는 픽셀 어레이(10)를 행(row) 단위로 구동할 수 있다. 일례로, 로우 드라이버(21)는 픽셀 회로의 전송 트랜지스터를 제어하는 전송 제어 신호, 리셋 트랜지스터를 제어하는 리셋 제어 신호, 선택 트랜지스터를 제어하는 선택 제어 신호 등을 생성하여 픽셀 어레이(10)에 행 단위로 입력할 수 있다.
리드아웃 회로(22)는 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler, CDS), 아날로그-디지털 컨버터(Analog-to-Digital Converter, ADC) 등을 포함할 수 있다. 상관 이중 샘플러들은, 단위 픽셀들(PX)과 칼럼 라인들을 통해 연결될 수 있다. 상관 이중 샘플러들은 로우 드라이버(21)의 로우 라인 선택 신호에 의해 선택되는 로우 라인에 연결되는 단위 픽셀들(PX)로부터 픽셀 신호를 수신함으로써 상관 이중 샘플링을 수행할 수 있다. 픽셀 신호는 칼럼 라인들을 통해 수신될 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터는 상관 이중 샘플러가 검출한 픽셀 신호를 디지털 픽셀 신호로 변환하여 칼럼 드라이버(23)에 전달할 수 있다.
칼럼 드라이버(23)는 디지털 픽셀 신호를 임시로 저장할 수 있는 래치 또는 버퍼 회로와 증폭 회로 등을 포함할 수 있으며, 리드아웃 회로(22)로부터 수신한 디지털 픽셀 신호를 처리할 수 있다. 로우 드라이버(21), 리드아웃 회로(22) 및 칼럼 드라이버(23)는 컨트롤 로직(24)에 의해 제어될 수 있다. 컨트롤 로직(24)은 로우 드라이버(21), 리드아웃 회로(22) 및 칼럼 드라이버(23)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러 등을 포함할 수 있다.
단위 픽셀들(PX) 중에서 가로 방향으로 같은 위치에 배치되는 단위 픽셀들(PX)은 동일한 칼럼 라인을 공유할 수 있다. 일례로, 세로 방향으로 같은 위치에 배치되는 단위 픽셀들(PX)은 로우 드라이버(21)에 의해 동시에 선택되며 칼럼 라인들을 통해 픽셀 신호를 출력할 수 있다. 일 실시예에서 리드아웃 회로(22)는 칼럼 라인들을 통해 로우 드라이버(21)가 선택한 단위 픽셀들(PX)로부터 픽셀 신호를 동시에 획득할 수 있다. 픽셀 신호는 리셋 전압과 픽셀 전압을 포함할 수 있으며, 픽셀 전압은 단위 픽셀들(PX) 각각에서 빛에 반응하여 생성된 전하가 리셋 전압에 반영된 전압일 수 있다. 다만, 도 1을 참조하여 서술한 설명은 이에 한정되지 않을 수 있고, 이미지 센서는 그 외 구성들을 추가로 포함할 수 있으며 다양한 방법으로 구동될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀 회로를 나타낸 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(1)에 포함된 복수의 단위 픽셀들(PX)은 2개씩 그룹핑될 수 있다. 그룹핑된 단위 픽셀들(PX) 각각에 대응하는 픽셀 회로는 복수의 단위 픽셀들(PX)에 대응하는 포토 다이오드들(PD1, PD2)과 함께 포토 다이오드들(PD1, PD2)에서 생성된 전하를 처리하기 위한 복수의 반도체 소자들을 포함할 수 있다.　
일례로, 픽셀 회로는 제1 및 제2 포토 다이오드(PD1, PD2), 제1 및 제2 전송 트랜지스터(TX1, TX2), 리셋 트랜지스터(RX), 선택 트랜지스터(SX), 및 구동 트랜지스터(DX)를 포함할 수 있다. 픽셀 회로에 포함된 제1 및 제2 포토 다이오드(PD1, PD2)들은 플로팅 확산 영역(FD), 리셋 트랜지스터(RX), 선택 트랜지스터(SX), 및 구동 트랜지스터(DX)를 공유할 수 있다. 한편, 제1 및 제2 전송 트랜지스터들(TX1, TX2), 리셋 트랜지스터(RX), 및 선택 트랜지스터(SX)의 게이트 전극들은 구동 신호라인들(TG1, TG2, RG, SG)에 각각 연결될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 도 2에 도시된 바로 한정되지 않고, 픽셀 회로는 다양한 방법으로 설계될 수 있다. 일례로, 픽셀 회로는 단위 픽셀(PX) 단위로 포토 다이오드에서 생성된 전하를 처리하기 위한 반도체 소자들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 어느 하나의 픽셀 회로는 해당 픽셀 회로에 포함된 포토 다이오드들(PD1, PD2)에서 생성된 전하로부터 제1 전기 신호를 생성하여 제1 칼럼 라인으로 출력하고, 다른 픽셀 회로는 해당 픽셀 회로에 포함된 포토 다이오드들(PD1, PD2)에서 생성된 전하로부터 제2 전기 신호를 생성하여 제2 칼럼 라인으로 출력할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 서로 인접하여 배치되는 둘 이상의 픽셀 회로들은 하나의 제1 칼럼 라인을 공유할 수 있다. 유사하게, 서로 인접하여 배치되는 둘 이상의 다른 픽셀 회로들은 하나의 제2 칼럼 라인을 공유할 수 있다. 서로 인접하여 배치되는 픽셀 회로들은 일부의 반도체 소자를 공유할 수도 있다.
제1 및 제2 전송 트랜지스터(TX1, TX2)는 각각 제1 및 제2 전송 게이트(TG1, TG2) 및 제1 및 제2 포토 다이오드(PD1, PD2)와 연결될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 전송 트랜지스터들(TX1, TX2)은 플로팅 확산 영역(FD)을 공유할 수 있다. 제1 및 제2 포토 다이오드들(PD1, PD2)은 외부에서 입사된 빛의 양에 비례하여 전하를 생성하고 포토 다이오드들 각각에 축적할 수 있다.
제1 및 제2 전송 트랜지스터(TX1, TX2)은 제1 및 제2 포토 다이오드(PD1, PD2)에 축적된 전하를 플로팅 확산 영역(FD)으로 순차적으로 전송할 수 있다. 제1 및 제2 포토 다이오드(PD1, PD2) 중 어느 하나에서 생성된 전하를 플로팅 확산 영역(FD)으로 전송하기 위해, 제1 및 제2 전송 게이트(TG1, TG2)에는 서로 다른 신호가 인가될 수 있다. 이에 따라, 플로팅 확산 영역(FD)은 제1 및 제2 포토 다이오드(PD1, PD2) 중 어느 하나에서 생성된 전하를 축적할 수 있다.
리셋 트랜지스터(RX)는 플로팅 확산 영역(FD)에 축적된 전하를 주기적으로 리셋할 수 있다. 일례로, 리셋 트랜지스터(RX)의 전극들은 플로팅 확산 영역(FD)과 전원 전압(VDD)에 연결될 수 있다. 리셋 트랜지스터(RX)가 턴 온되면, 전원 전압(VDD)과의 전위 차이에 의해 플로팅 확산 영역(FD)에 축적되어있던 전하가 배출되어 플로팅 확산 영역(FD)이 리셋되고, 플로팅 확산 영역(FD)의 전압은 전원 전압(VDD)과 동일해질 수 있다.
구동 트랜지스터(DX)의 동작은 플로팅 확산 영역(FD)에 축적된 전하의 양에 따라 제어될 수 있다. 구동 트랜지스터(DX)는 단위 픽셀(PX) 외부에 배치되는 전류원과 조합하여 소스-팔로워 버퍼 증폭기(source follower buffer amplifier) 역할을 할 수 있다. 일례로, 플로팅 확산 영역(FD)에 전하가 축적됨에 따른 전위 변화를 증폭하고 이를 출력 라인(Vout)으로 출력할 수 있다.
선택 트랜지스터(SX)는 행 단위로 읽어낼 단위 픽셀들(PX)을 선택할 수 있다. 선택 트랜지스터(SX)가 턴 온될 때, 구동 트랜지스터(DX)에서 출력되는 전기적 신호는 선택 트랜지스터(SX)로 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(1)는 도 2에 도시된 픽셀 회로에 기초하여, 플로팅 확산 영역(FD)을 공유하는 복수의 단위 픽셀들을 포함하는 픽셀 그룹 중 적어도 하나에서 자동 초점 기능을 제공할 수 있다. 일례로, 이미지 센서(1)는 제1 포토 다이오드(PD1) 및 제2 포토 다이오드(PD2)를 이용하여 일 방향에 대하여 자동 초점 기능을 제공할 수 있다.
일례로, 로직 회로는 제1 전송 트랜지스터(TX1)가 턴 온된 후 획득한 제1 픽셀 신호와, 제2 전송 트랜지스터(TX2)가 턴 온된 후 획득한 제2 픽셀 신호를 이용하여 좌우 방향에 대하여 자동 초점 기능을 제공할 수 있다. 다만, 자동 초점 기능을 제공하는 단위 픽셀의 픽셀 회로가 반드시 도 2에 도시한 바로 한정되지는 않으며, 필요에 따라 일부 소자가 추가되거나 또는 생략될 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함된 픽셀 그룹들을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서(100-1, 100-2)에 포함된 하나의 컬러 필터 배열에 대응하는 픽셀 그룹들(PG)과 그 구성들을 도시한 도면들일 수 있다. 일례로, 하나의 컬러 필터 배열은 4개의 픽셀 그룹들(PG)에 대응할 수 있고, 제1 방향(예컨대, Z 방향)에서 픽셀 그룹들(PG) 각각은 소정의 색상을 갖는 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서(100-1, 100-2)에서, 픽셀 그룹들(PG) 각각은 2×2 형태로 배열되는 복수의 단위 픽셀들(PX)을 포함할 수 있다. 한편, 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예들에 따르면, 픽셀 그룹들(PG) 각각은 유색 컬러 필터 및 투명 컬러 필터를 포함할 수 있다. 일례로, 픽셀 그룹들(PG) 각각에서 유색 컬러 필터와 투명 컬러 필터는 제1 방향과 수직인 제2 방향(예컨대, X 방향), 및 제1 방향 및 제2 방향과 수직인 제3 방향(예컨대, Y 방향)에서 서로 교대로 배치될 수 있다.
각각의 픽셀 그룹들(PG)에 포함된 복수의 단위 픽셀들(PX)은 그 사이에 배치되는 소자 분리막(DTI)에 의해 정의될 수 있고, 소자 분리막(DTI) 상에는 그리드(GR)가 배치될 수 있다. 소자 분리막(DTI)에 의해 분리된 복수의 단위 픽셀들(PX) 각각은 포토 다이오드 및 컬러 필터(CF)의 상부에 배치되는 마이크로 렌즈(ML)를 포함할 수 있다. 마이크로 렌즈(ML)는 제1 방향에서 단위 픽셀들(PX)의 최상부에 배치되어 빛을 입사시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서(100-1, 100-2)에 포함된 복수의 단위 픽셀들(PX)은 적어도 하나의 일반 픽셀(PX1), 적어도 하나의 자동 초점 픽셀(PX2), 및 적어도 하나의 보상 픽셀(PXC)을 포함할 수 있다.
일례로, 일반 픽셀(PX1) 및 보상 픽셀(PXC)은 획득한 픽셀 신호를 이용하여 이미지를 생성하기 위한 픽셀일 수 있고, 자동 초점 픽셀(PX2)은 입사된 빛의 위상차를 이용하여 피사체의 초점을 자동으로 맞추기 위한 픽셀일 수 있다. 한편, 보상 픽셀(PXC)은 자동 초점 픽셀(PX2)에 발생할 수 있는 크로스토크(Crosstalk)를 방지하기 위한 픽셀일 수 있다.
자동 초점 픽셀(PX2)은 제2 방향 또는 제3 방향에서 나란히 배치된 한 쌍의 단위 픽셀(PX)을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 3a에 도시된 이미지 센서(100-1)는 제3 방향에서 나란히 배치된 두 개의 단위 픽셀(PX)로 구성된 자동 초점 픽셀(PX2)을 포함할 수 있다. 또한, 도 3b에 도시된 이미지 센서(100-2)는 제2 방향에서 나란히 배치된 두 개의 단위 픽셀(PX)로 구성된 자동 초점 픽셀(PX2)을 포함할 수 있다. 한편, 보상 픽셀(PXC)은 자동 초점 픽셀(PX2)에 포함된 두 개의 단위 픽셀(PX)이 배치된 방향에서 자동 초점 픽셀(PX2)의 일 측에 배치될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 자동 초점 픽셀(PX2)에 포함된 한 쌍의 단위 픽셀(PX)은 하나의 픽셀 그룹(PG)에 포함될 수 있다. 반면, 도 3b를 참조하면, 자동 초점 픽셀(PX2)에 포함된 한 쌍의 단위 픽셀(PX)은 인접한 두 개의 픽셀 그룹들(PG)에 걸쳐 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서(100-1, 100-2)에서, 픽셀 그룹들(PG) 각각은 녹색(G), 적색(R), 청색(B) 중 적어도 하나의 색상을 갖는 유색 컬러 필터(CF)와 투명한(W) 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있다. 일례로, 도 3a 및 도 3b에 도시된 이미지 센서(100-1, 100-2)는, 녹색(G), 적색(R), 청색(B), 및 투명한(W) 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있다.
한편, 이미지 센서(100-1, 100-2)는 2×2 형태로 배열되는 픽셀 그룹들(PG)마다 하나의 컬러 필터 배열을 포함할 수 있다. 일례로, 녹색(G) 컬러 필터를 포함하는 픽셀 그룹들(PG)은 적색(R) 또는 청색(B) 컬러 필터를 포함하는 픽셀 그룹들(PG)과 제2 방향 및 제3 방향에서 서로 교대로 배치될 수 있다. 다만, 자동 초점 기능을 수행하는 자동 초점 픽셀(PX2)의 경우 인접한 한 쌍의 단위 픽셀로 입사된 빛의 위상차를 이용하기 위해, 다른 단위 픽셀들(PX)과 달리 동일한 색상의 유색 컬러 필터(CF)가 인접하여 배치될 수 있다.
다시 말해, 픽셀 그룹들(PG) 중 일반 픽셀(PX1) 및 보상 픽셀(PXC)만으로 구성된 픽셀 그룹(PG)은 서로 인접하지 않는 2개의 투명한 컬러 필터(CF)와 서로 인접하지 않는 2개의 유색 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 이미지 센서(100-1, 100-2)의 컬러 필터 배열은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바로 한정되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서(100-1, 100-2)에서, 일반 픽셀(PX1)은 유색 또는 투명한 컬러 필터(CF) 상에 배치된 일반 마이크로 렌즈(ML1), 및 컬러 필터(CF)를 인접한 다른 컬러 필터(CF)와 분리하는 일반 그리드(GRN)를 포함할 수 있다. 자동 초점 픽셀(PX2)은 자동 초점 픽셀(PX2)에 포함된 한 쌍의 단위 픽셀(PX)이 공유하는 자동 초점 마이크로 렌즈(ML2), 상기 한 쌍의 단위 픽셀(PX)이 공유하는 유색 컬러 필터(CF), 및 일반 그리드(GRN)를 포함할 수 있다. 한편, 보상 픽셀(PXC)은 투명한 컬러 필터(CF) 상에 배치된 보상 마이크로 렌즈(MLC), 및 보상 그리드(GRC)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서(100-1, 100-2)는 투명한 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있다. 자동 초점 픽셀(PX2)의 일 측에 배치된 단위 픽셀(PX) 중 적어도 하나는 투명한 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있고, 자동 초점 픽셀(PX2)에 의해 수행되는 이미지 센서(100-1, 100-2)의 자동 초점 기능은 투명한 컬러 필터(CF)를 포함하는 상기 단위 픽셀(PX)의 영향을 받을 수 있다.
일례로, 자동 초점 픽셀(PX2)에 포함된 한 쌍의 단위 픽셀(PX) 중 하나의 단위 픽셀(PX) 주변에는 유색 컬러 필터(CF)를 포함하는 단위 픽셀(PX)이 배치될 수 있고, 자동 초점 픽셀(PX2)에 포함된 한 쌍의 단위 픽셀(PX) 중 다른 하나의 단위 픽셀(PX) 주변에는 투명한 컬러 필터(CF)를 포함하는 단위 픽셀(PX)이 배치될 수 있다. 이로 인해, 자동 초점 픽셀(PX2)에 포함된 한 쌍의 단위 픽셀(PX)은 비대칭인 출력을 발생시킬 수 있다. 이러한 비대칭 출력은 자동 초점 픽셀(PX2)에서 크로스토크 문제를 발생시킬 수 있고, 나아가 이미지 센서(100-1, 100-2)의 자동 초점 기능을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서(100-1, 100-2)에서, 자동 초점 픽셀(PX2)에 인접하고 투명한 컬러 필터(CF)를 포함하는 단위 픽셀(PX)을 보상 픽셀(PXC)로 형성함으로써, 상기 문제를 해결할 수 있다. 보상 픽셀(PXC)은 일반 픽셀(PX1)에 포함된 일반 마이크로 렌즈(ML1)보다 작은 크기를 갖는 보상 마이크로 렌즈(MLC)를 포함함으로써, 자동 초점 픽셀(PX2)에 포함된 한 쌍의 단위 픽셀(PX)에서 발생하는 비대칭인 출력을 보상할 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서(100-1, 100-2)는 보상 픽셀(PXC)을 포함하지 않는 경우와 비교하여 개선된 자동 초점 기능을 수행할 수 있다.
한편, 보상 픽셀(PXC)에 포함된 보상 마이크로 렌즈(MLC)는 일반 마이크로 렌즈(ML1)보다 작은 크기를 가지므로, 보상 픽셀(PXC)의 감도 손실을 수반할 수 있다. 본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서(100-1, 100-2)는 보상 픽셀(PXC)에 포함된 투명한 컬러 필터(CF)를 둘러싸는 보상 그리드(GRC)를 일반 그리드(GRN)보다 작게 형성함으로써, 픽셀의 개구부 면적을 증가시켜 감도 손실을 최소화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 3a에 도시된 이미지 센서(100-1)를 I-I` 방향으로 자른 단면도일 수 있다. 도 4를 참조하면, 이미지 센서(100-1)는 서로 마주보는 제1 면(111) 및 제2 면(112)을 포함하는 기판(110), 복수의 단위 픽셀들(PX) 각각에서 기판(110)의 내부에 배치되는 포토 다이오드(PD), 및 복수의 단위 픽셀들(PX) 사이에 배치되는 소자 분리막(DTI)을 포함할 수 있다.
일례로, 복수의 단위 픽셀들(PX)은 제1 면(111)에 평행한 방향을 따라 배열되는 적어도 하나의 일반 픽셀(PX1), 적어도 하나의 자동 초점 픽셀(PX2), 및 적어도 하나의 보상 픽셀(PXC)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100-1)에 포함된 일반 픽셀(PX1)에서, 기판(110)의 제1 면(111) 상에는 컬러 필터(CF), 광 투과층(130), 및 일반 마이크로 렌즈(ML1)가 순차적으로 배치될 수 있다. 일례로, 도 4에 도시된 이미지 센서(100-1)에서 일반 픽셀(PX1)에 포함된 컬러 필터(CF)는 청색(B)일 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다.
일반 마이크로 렌즈(ML1)를 통해 입사한 빛은 일반 픽셀(PX1)에 포함된 포토 다이오드(PD)로 입사할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100-1)의 일반 픽셀(PX1)은 각각에 대응하는 일반 마이크로 렌즈(ML1) 및 포토 다이오드(PD)를 이용하여, 이미지를 생성할 수 있다.
한편, 이미지 센서(100-1)에 포함된 자동 초점 픽셀(PX2)에서, 기판(110)의 제1 면(111) 상에는 자동 초점 픽셀(PX2)에 대응하는 컬러 필터(CF), 광 투과층(130), 및 자동 초점 마이크로 렌즈(ML2)가 순차적으로 배치될 수 있다. 일례로, 도 4에 도시된 이미지 센서(100-1)에서 자동 초점 픽셀(PX2)에 포함된 컬러 필터(CF)는 녹색(G)일 수 있고, 자동 초점 마이크로 렌즈(ML2)는 자동 초점 픽셀(PX2)과 대응하도록 제3 방향(예컨대, Y 방향)으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다.
이미지 센서(100-1)에 포함된 보상 픽셀(PXC)에서, 기판(110)의 제1 면(111) 상에는 투명한 컬러 필터(CF), 광 투과층(130), 및 보상 마이크로 렌즈(MLC)가 순차적으로 배치될 수 있다. 보상 마이크로 렌즈(MLC)는 일반 마이크로 렌즈(ML1)보다 작은 크기를 가질 수 있다. 일례로, 보상 마이크로 렌즈(MLC)는 일반 마이크로 렌즈(ML1)와 동일한 굴절률을 가지면서 작은 직경을 가질 수 있다.
도 3a 및 도 4를 함께 참조하면, 이미지 센서(100-1)에 포함된 컬러 필터(CF)는 소자 분리막(DTI) 상에 배치된 그리드(GR)에 의해 서로 분리될 수 있다. 그리드(GR)는 메탈 또는 투명 물질을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 이미지 센서(100-1)는 투명 물질을 포함하는 그리드(GR)를 일례로써 도시한 것일 수 있다.
한편, 이미지 센서(100-1)에 포함된 그리드(GR) 중 일부는 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 일례로, 이미지 센서(100-1)에서 그리드(GR)는 일반 그리드(GRN)와 보상 그리드(GRC)를 포함할 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않고, 이미지 센서(100-1)는 필요에 따라 다양한 크기를 갖는 그리드(GR)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100-1)에서, 보상 픽셀(PXC)에 포함된 투명한 컬러 필터(CF)는 보상 그리드(GRC)에 의해 인접한 다른 컬러 필터(CF)들과 분리될 수 있다. 한편, 일반 픽셀(PX1) 및 자동 초점 픽셀(PX2)에 포함된 컬러 필터(CF)는 보상 그리드(GRC)보다 크기가 큰 일반 그리드(GRN)에 의해 인접한 다른 컬러 필터(CF)들과 분리될 수 있다. 일례로, 보상 그리드(GRC)는 모든 방향에서 일반 그리드(GRN)보다 작은 길이를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100-1)에서 서로 다른 종류의 픽셀 사이에 배치된 그리드(GR)의 크기는, 인접한 두 픽셀이 포함하는 마이크로 렌즈(ML) 중 작은 마이크로 렌즈(ML)의 크기에 대응할 수 있다. 일례로, 보상 픽셀(PXC)과 일반 픽셀(PX1) 사이에 배치된 그리드(GR)는, 보상 마이크로 렌즈(MLC)와 일반 마이크로 렌즈(ML1) 중 작은 크기를 갖는 보상 마이크로 렌즈(MLC)의 크기에 대응할 수 있다. 따라서, 보상 픽셀(PXC)과 일반 픽셀(PX1) 사이에는 보상 그리드(GRC)가 배치될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다.
그리드(GR)의 크기 차이에 의해, 일반 픽셀(PX1)의 개구부는 보상 픽셀(PXC)의 개구부보다 작을 수 있다. 즉, 제1 방향과 평행한 방향에서, 일반 픽셀(PX1)에 포함된 컬러 필터(CF)는 보상 픽셀(PXC)에 포함된 컬러 필터(CF)보다 작은 길이를 가질 수 있다. 일례로, 도 4에 도시된 이미지 센서(100-1)에서, 일반 픽셀(PX1)에 포함된 컬러 필터(CF)의 길이는 L1일 수 있고, 보상 픽셀(PXC)에 포함된 컬러 필터(CF)의 길이는 L1보다 큰 Lc일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100-1)는, 보상 픽셀(PXC)의 개구부를 다른 픽셀들의 개구부보다 크게 형성함으로써 보상 마이크로 렌즈(MLC)의 크기에 의해 발생할 수 있는 감도 손실을 최소화할 수 있다.
한편, 이미지 센서(100-1)에서, 포토 다이오드(PD)의 하부에는 픽셀 회로가 배치될 수 있다. 일례로, 픽셀 회로는 배선 패턴들(170), 및 배선 패턴들(170)을 커버하는 절연층(180) 등을 포함할 수 있으며, 기판(110)의 제2 면(112) 상에 배치될 수 있다. 도 4에는 도시되어 있지 않으나, 픽셀 회로는 전송 트랜지스터를 포함하는 복수의 소자들, 및 플로팅 확산 영역을 포함할 수 있다. 픽셀 회로는 복수의 단위 픽셀들(PX)로부터 픽셀 신호를 획득하도록 동작할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서에 포함되는 픽셀 그룹들을 설명하기 위한 평면도들이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100)에서 픽셀 그룹들(PG) 각각은 녹색(G), 적색(R), 청색(B) 중 적어도 하나의 색상을 갖는 유색 컬러 필터(CF)와 투명한(W) 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(200)는 도 3a에 도시된 이미지 센서(100-1)와 마찬가지로 적어도 하나의 일반 픽셀(PX1), 적어도 하나의 자동 초점 픽셀(PX2), 적어도 하나의 보상 픽셀(PXC)을 포함하는 복수의 단위 픽셀들(PX)을 포함할 수 있고, 각각의 픽셀들은 대응하는 마이크로 렌즈(ML) 및 그리드(GR)를 포함할 수 있다.
일례로, 이미지 센서(200)에 포함된 픽셀 그룹들(PG) 각각은 서로 인접하지 않는 2개의 투명한 컬러 필터(CF)와 서로 인접하지 않는 2개의 유색 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(200)에서 유색 컬러 필터(CF)는 적색(R) 또는 청색(B) 컬러 필터와 녹색(G) 컬러 필터를 포함할 수 있다. 한편, 적색(R) 컬러 필터를 포함하는 픽셀 그룹(PG)과 청색(B) 컬러 필터를 포함하는 픽셀 그룹(PG)은 제2 방향 및 제3 방향에서 서로 교대로 배치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(300)는 도 3a에 도시된 이미지 센서(100-1)와 마찬가지로 적어도 하나의 일반 픽셀(PX1), 적어도 하나의 자동 초점 픽셀(PX2), 적어도 하나의 보상 픽셀(PXC)을 포함하는 복수의 단위 픽셀들(PX)을 포함할 수 있고, 각각의 픽셀들은 대응하는 마이크로 렌즈(ML) 및 그리드(GR)를 포함할 수 있다.
일례로, 이미지 센서(300)에 포함된 픽셀 그룹들(PG) 각각은 서로 인접하지 않는 2개의 투명한 컬러 필터(CF)와 서로 인접하지 않는 2개의 유색 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(300)에서 유색 컬러 필터(CF)는 청록색(C), 자홍색(M), 황색(Y) 중 하나일 수 있다. 일례로, 픽셀 그룹들(PG) 각각은 청록색(C) 또는 자홍색(M) 컬러 필터와 황색(Y) 컬러 필터를 포함할 수 있다. 한편, 자홍색(M) 컬러 필터를 포함하는 픽셀 그룹(PG)과 청록색(C) 컬러 필터를 포함하는 픽셀 그룹(PG)은 제2 방향 및 제3 방향에서 서로 교대로 배치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(400)는 도 3a에 도시된 이미지 센서(100-1)와 마찬가지로 적어도 하나의 일반 픽셀(PX1), 적어도 하나의 자동 초점 픽셀(PX2), 적어도 하나의 보상 픽셀(PXC)을 포함하는 복수의 단위 픽셀들(PX)을 포함할 수 있고, 각각의 픽셀들은 대응하는 마이크로 렌즈(ML) 및 그리드(GR)를 포함할 수 있다.
일례로, 이미지 센서(400)에 포함된 픽셀 그룹들(PG) 각각은 서로 인접하지 않는 2개의 투명한 컬러 필터(CF)와 서로 인접하지 않는 2개의 유색 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(400)에서 픽셀 그룹들(PG) 각각은 서로 인접하지 않는 적색(R) 컬러 필터 및 청색(B) 컬러 필터를 포함할 수 있다.
다만, 도 5 내지 도 7에 도시된 이미지 센서들(200, 300, 400)에 포함된 컬러 필터 배열은 실시예들에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다. 일례로, 이미지 센서는 다양한 패턴을 갖는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 일반 픽셀(PX1), 자동 초점 픽셀(PX2), 및 자동 초점 픽셀(PX2)의 일 측에 배치되는 보상 픽셀(PXC)을 포함하고, 보상 픽셀(PXC)이 작은 크기의 보상 마이크로 렌즈(MLC) 및 보상 그리드(GRC)를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 픽셀 어레이를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3b에 도시된 이미지 센서(100-2)는 기판의 상면에 평행한 방향을 따라 배열되는 복수의 단위 픽셀들(PX)을 포함하는 픽셀 어레이(100A), 및 복수의 단위 픽셀들(PX)로부터 픽셀 신호를 획득하는 로직 회로를 포함할 수 있다. 도 8은 도 3b에 도시된 이미지 센서(100-2)의 픽셀 어레이(100A)를 도시한 일례일 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100-2)의 픽셀 어레이(100A)에서, 복수의 단위 픽셀들(PX) 각각은 소자 분리막에 의해 정의될 수 있다. 복수의 단위 픽셀들(PX)은 2×2 배열마다 픽셀 그룹(PG)을 구성할 수 있다. 픽셀 그룹들(PG)은 2×2 배열마다 규칙적인 패턴을 갖는 컬러 필터 배열(CFA)을 갖는 컬러 필터를 포함할 수 있다.
다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다. 일례로, 자동 초점 픽셀(PX2)은 나란히 배열된 한 쌍의 단위 픽셀들(PX)을 포함하고, 한 쌍의 단위 픽셀들(PX)은 동일한 색상의 유색 컬러 필터를 포함할 수 있다. 이에 따라 컬러 필터 배열(CFA)은 일부 픽셀 그룹들(PG)에서 불규칙하게 나타날 수 있다.
한편, 복수의 단위 픽셀들(PX) 각각은 일반 픽셀(PX1), 자동 초점 픽셀(PX2), 및 보상 픽셀(PXC) 중 하나일 수 있다. 복수의 단위 픽셀들(PX) 각각은 소자 분리막 상에 배치되는 그리드(GR)에 의해 서로 분리되는 컬러 필터, 및 컬러 필터 상에 배치되는 마이크로 렌즈(ML)를 포함할 수 있다.
보상 픽셀(PXC)은 한 쌍의 단위 픽셀들(PX)을 포함하는 자동 초점 픽셀(PX2)의 일 측에 배치될 수 있고, 투명한 컬러 필터를 포함할 수 있다. 보상 픽셀(PXC)은 자동 초점 픽셀(PX2)에서 출력되는 신호를 보상하도록 형성될 수 있다. 일례로, 자동 초점 픽셀(PX2)에서 출력되는 신호는 자동 초점 기능을 수행하기 위한 신호일 수 있고, 보상 픽셀(PXC)은 비대칭 출력 신호를 보상하여 이미지 센서(100-2)의 자동 초점 기능을 개선할 수 있다.
상기 보상은 보상 픽셀(PXC)에 포함된 보상 마이크로 렌즈(MLC)에 의해 구현될 수 있으며, 보상 마이크로 렌즈(MLC)는 일반 픽셀(PX1)에 포함된 일반 마이크로 렌즈(ML1)보다 작을 수 있다. 마이크로 렌즈(ML)의 크기 차이에 의해 발생하는 보상 픽셀(PXC)에서의 감도 손실은 일반 그리드(GRN)보다 작은 보상 그리드(GRC)를 이용함으로써 개선될 수 있다.
도 3a에 도시된 이미지 센서(100-1)는 하나의 자동 초점 픽셀(PX2)이 하나의 픽셀 그룹(PG)에 대응하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다. 일례로, 이미지 센서(100-1)에 포함된 복수의 픽셀 그룹(PG) 중 적어도 하나는 자동 초점 픽셀(PX2)을 포함하지 않을 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 이미지 센서(100-2)의 픽셀 어레이(100A)와 같이, 하나의 자동 초점 픽셀(PX2)이 두 개의 픽셀 그룹(PG)에 대응할 수 있다. 다시 말해, 자동 초점 픽셀(PX2)에 포함된 한 쌍의 단위 픽셀(PX)은 인접한 두 개의 픽셀 그룹(PG) 각각에 배치될 수 있다.
도 9 내지 도 12은 본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서(500, 600)는 도 3a에 도시된 이미지 센서(100-1)와 마찬가지로 적어도 하나의 일반 픽셀(PX1), 적어도 하나의 자동 초점 픽셀(PX2), 적어도 하나의 보상 픽셀(PXC)을 포함하는 복수의 단위 픽셀들(PX)을 포함할 수 있고, 각각의 픽셀들은 대응하는 마이크로 렌즈(ML) 및 그리드(GR)를 포함할 수 있다.
이미지 센서(500, 600)에 포함된 자동 초점 픽셀(PX2)은 제1 방향(예컨대, Z 방향)에 수직한 제2 방향(예컨대, Y 방향)에서 나란히 배치되는 한 쌍의 단위 픽셀(PX)을 포함할 수 있다. 자동 초점 픽셀(PX2)에 포함된 한 쌍의 단위 픽셀(PX)은 자동 초점 마이크로 렌즈(ML2) 및 유색 컬러 필터(CF)를 공유할 수 있다.
도 9 및 도 10의 이미지 센서(500, 600)에서 유색 컬러 필터(CF)는 녹색(G) 컬러 필터로 도시되어 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있다. 또한, 컬러 필터 배열 및 복수의 단위 픽셀들(PX)의 배열 역시 도시된 바로 한정되지 않을 수 있다.
이미지 센서(500, 600)에 포함된 보상 픽셀(PXC)은 자동 초점 픽셀(PX2)의 일 측에 배치되어 자동 초점 픽셀(PX2)에서 출력되는 신호를 보상하도록 형성될 수 있다. 보상 픽셀(PXC)은 투명한(W) 컬러 필터를 포함할 수 있고, 일반 픽셀(PX1)과 상이한 구조를 가질 수 있다.
도 9를 참조하면, 이미지 센서(500)에 포함된 보상 픽셀(PXC)은 일반 픽셀(PX1)에 포함된 일반 마이크로 렌즈(ML1)보다 작은 보상 마이크로 렌즈(MLC)를 포함할 수 있다. 다만, 도 3a에 도시된 이미지 센서(100-1)와 달리, 보상 픽셀(PXC)에 포함된 그리드는 일반 픽셀(PX1)에 포함된 일반 그리드(GRN)와 동일할 수 있다.
도 11을 참조하면, 이미지 센서(600)에 포함된 보상 픽셀(PXC)은 일반 픽셀(PX1)에 포함된 일반 그리드(GRN)보다 작은 보상 그리드(GRC)를 포함할 수 있다. 다만, 도 3a에 도시된 이미지 센서(100-1)와 달리, 보상 픽셀(PXC)에 포함된 마이크로 렌즈(ML)는 일반 픽셀(PX1)에 포함된 일반 마이크로 렌즈(ML1)와 동일할 수 있다.
도 12 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서(500, 600)는 서로 마주보는 제1 면(511, 611) 및 제2 면(512, 612)을 포함하는 기판(510), 복수의 단위 픽셀들(PX) 각각에서 기판(510, 610)의 내부에 배치되는 포토 다이오드(PD), 및 복수의 단위 픽셀들(PX) 사이에 배치되는 소자 분리막(DTI)을 포함할 수 있다. 복수의 단위 픽셀들(PX)은 제1 면(511, 611)에 평행한 방향을 따라 배열되는 적어도 하나의 일반 픽셀(PX1), 적어도 하나의 자동 초점 픽셀(PX2), 및 적어도 하나의 보상 픽셀(PXC)을 포함할 수 있다.
도 10에 도시된 이미지 센서(500)에 포함된 보상 픽셀(PXC)은 일반 픽셀(PX1)에 포함된 일반 마이크로 렌즈(ML1)보다 작은 보상 마이크로 렌즈(MLC)를 포함할 수 있다. 한편, 도 11에 도시된 이미지 센서(600)에 포함된 보상 픽셀(PXC)은 일반 픽셀(PX1)에 포함된 일반 그리드(GRN)보다 작은 보상 그리드(GRC)를 포함할 수 있다. 일례로, 보상 그리드(GRC)는 모든 방향에서 일반 그리드(GRN)보다 작은 길이를 가질 수 있으며, 이에 따라 이미지 센서(600)의 보상 픽셀(PXC)은 일반 픽셀(PX1)보다 넓은 개구부를 가질 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 픽셀 어레이를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(700)는 복수의 단위 픽셀들(PX)이 배열되는 픽셀 어레이를 포함할 수 있다. 도 13에는 8×8 형태로 배열된 복수의 단위 픽셀들(PX)만이 배열되어 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않고, 픽셀 어레이는 더 많은 단위 픽셀들(PX)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(700)에서, 복수의 단위 픽셀들(PX)에 포함된 마이크로 렌즈(ML) 및 그리드(GR)는, 픽셀 어레이의 가장자리에 가까워질수록 작아질 수 있다.
일례로, 픽셀 어레이의 중심부에 배치된 단위 픽셀들(PX)에 포함된 마이크로 렌즈(MLa)는 제1 크기를 가질 수 있고, 픽셀 어레이의 중심부의 바깥쪽에 배치된 단위 픽셀들(PX)에 포함된 마이크로 렌즈(MLb)는 제1 크기보다 작은 제2 크기를 가질 수 있다. 한편, 픽셀 어레이의 가장자리에 배치된 단위 픽셀들(PX)에 포함된 마이크로 렌즈(MLc)는 제2 크기보다 작은 제3 크기를 가질 수 있다.
마찬가지로, 픽셀 어레이의 가장자리에 배치된 단위 픽셀들(PX)을 정의하는 소자 분리막(DTI) 상에 배치되는 그리드(GRc)는 그보다 내부에 배치된 단위 픽셀들(PX)을 정의하는 소자 분리막(DTI) 상에 배치되는 그리드(GRb)보다 작을 수 있다. 또한, 픽셀 어레이의 중심부에 배치된 단위 픽셀들(PX)을 정의하는 소자 분리막(DTI) 상에 배치되는 그리드(GRa)는 그보다 바깥쪽에 배치된 단위 픽셀들(PX)을 정의하는 소자 분리막(DTI) 상에 배치되는 그리드(GRb)보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(700)에서, 서로 다른 크기의 마이크로 렌즈(ML)를 포함하는 픽셀 사이에 배치된 그리드(GR)의 크기는, 인접한 두 픽셀에 포함된 마이크로 렌즈(ML) 중 작은 마이크로 렌즈(ML)의 크기에 대응할 수 있다.
한편, 이미지 센서(700)는 도 3a에 도시된 이미지 센서(100-1)와 마찬가지로 적어도 하나의 일반 픽셀(PX1), 적어도 하나의 자동 초점 픽셀(PX2), 적어도 하나의 보상 픽셀(PXC)을 포함하는 복수의 단위 픽셀들(PX)을 포함할 수 있고, 각각의 픽셀들은 대응하는 마이크로 렌즈(ML) 및 그리드(GR)를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(700)는 픽셀 어레이 전체 관점에서 마이크로 렌즈(ML)와 그리드(GR) 구조의 차이를 이용하여 생성되는 이미지에 발생하는 렌즈 쉐이딩을 개선할 수 있다. 또한, 이미지 센서(700)에 포함된 자동 초점 픽셀(PX2)의 일 측에 배치되고 투명한(W) 컬러 필터를 포함하는 보상 픽셀(PXC)은 자동 초점 픽셀(PX2)에서의 크로스토크를 방지하고 이미지 센서(700)의 자동 초점 기능을 개선할 수 있다.
도 14를 참조하면, 이미지 센서(700)의 픽셀 어레이에서 복수의 단위 픽셀들(PX) 각각의 중심축과 복수의 단위 픽셀들(PX) 각각에 포함된 마이크로 렌즈(ML)의 광축은 제1 방향(예컨대, Z 방향)에서 중첩하지 않을 수 있다. 일례로, 픽셀 어레이의 가장자리에 가까워질수록 단위 픽셀(PX)의 중심축과 마이크로 렌즈(ML)의 광축 사이의 거리는 커질 수 있다.
다만, 도 13 및 도 14에 도시된 이미지 센서(700)의 픽셀 어레이는 일 실시예에 불과할 뿐 도시된 바로 한정되지 않을 수 있다. 일례로, 이미지 센서(700)에 포함된 컬러 필터(CF)의 배열은 다양한 방법으로 설계될 수 있고, 마이크로 렌즈(ML)의 크기 및 그리드(GR)의 크기는 물론 단위 픽셀들(PX)의 형태 또한 필요에 따라 다양하게 변화할 수 있다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 픽셀 어레이를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 15 및 도 16 각각은 도 13 및 도 14에 도시된 이미지 센서(700)에 대응할 수 있다. 도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(800)는 복수의 단위 픽셀들(PX)이 배열되는 픽셀 어레이를 포함할 수 있다. 다만, 도 13 및 도 14에 도시된 이미지 센서(700)와 마찬가지로, 이미지 센서(800)의 구성 및 구조는 도시된 바로 한정되지 않을 수 있다.
이미지 센서(800)는 적어도 하나의 일반 픽셀(PX1), 적어도 하나의 자동 초점 픽셀(PX2), 적어도 하나의 보상 픽셀(PXC)을 포함하는 복수의 단위 픽셀들(PX)을 포함할 수 있고, 각각의 픽셀들은 대응하는 마이크로 렌즈(ML) 및 그리드(GR)를 포함할 수 있다. 자동 초점 픽셀(PX2)은 일 방향에서 나란히 배치된 한 쌍의 단위 픽셀(PX)을 포함할 수 있고, 보상 픽셀(PXC)은 상기 일 방향에서 자동 초점 픽셀(PX2)의 일 측에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(800)에서, 복수의 단위 픽셀들(PX)에 포함된 마이크로 렌즈(ML) 및 그리드(GR)는, 픽셀 어레이의 가장자리에 가까워질수록 작아질 수 있다. 동시에, 보상 픽셀(PXC)은 투명한(W) 컬러 필터 상에 배치된 보상 마이크로 렌즈(MLC) 및 보상 그리드(GRC)를 포함할 수 있으며, 보상 마이크로 렌즈(MLC) 및 보상 그리드(GRC) 각각은 일반 픽셀(PX1)에 포함된 일반 마이크로 렌즈(ML1) 및 일반 그리드(GRN)보다 작을 수 있다.
일례로, 픽셀 어레이의 중심부에 배치된 단위 픽셀들(PX)에 포함된 마이크로 렌즈(MLa)는 제1 크기를 가질 수 있고, 픽셀 어레이의 중심부의 바깥쪽에 배치된 단위 픽셀들(PX)에 포함된 마이크로 렌즈(MLb)는 제1 크기보다 작은 제2 크기를 가질 수 있다. 한편, 픽셀 어레이의 가장자리에 배치된 단위 픽셀들(PX)에 포함된 마이크로 렌즈(MLc)는 제2 크기보다 작은 제3 크기를 가질 수 있다.
또한, 보상 픽셀(PXC)에 포함된 마이크로 렌즈(ML) 및 그리드(GR)는 그 주변에 배치된 일반 픽셀(PX1)에 포함된 마이크로 렌즈(ML) 및 그리드(GR)보다 작을 수 있다. 일례로, 픽셀 어레이의 가장자리에 배치된 보상 픽셀(PXC)에 포함된 마이크로 렌즈(MLd)는 제3 크기를 갖는 마이크로 렌즈(MLc)보다 작을 수 있다. 마찬가지로 픽셀 어레이의 가장자리에 배치된 보상 픽셀(PXC)에 포함된 투명한 컬러 필터는, 인접한 일반 픽셀(PX1)에 포함된 그리드(GRc)보다 작은 크기를 갖는 그리드(GRd)에 의해 인접한 컬러 필터와 분리될 수 있다.
마찬가지로, 픽셀 어레이의 가장자리에 배치된 단위 픽셀들(PX)을 정의하는 소자 분리막(DTI) 상에 배치되는 그리드(GRc)는 그보다 내부에 배치된 단위 픽셀들(PX)을 정의하는 소자 분리막(DTI) 상에 배치되는 그리드(GRb)보다 작을 수 있다. 또한, 픽셀 어레이의 중심부에 배치된 단위 픽셀들(PX)을 정의하는 소자 분리막(DTI) 상에 배치되는 그리드(GRa)는 그보다 바깥쪽에 배치된 단위 픽셀들(PX)을 정의하는 소자 분리막(DTI) 상에 배치되는 그리드(GRb)보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(800)는, 도 13 및 도 14에 도시된 이미지 센서(700)와 유사하게 픽셀 어레이 전체 관점에서 마이크로 렌즈(ML)와 그리드(GR) 구조의 차이를 이용하여 생성되는 이미지에 발생하는 렌즈 쉐이딩을 개선할 수 있다. 또한, 이미지 센서(800)에 포함된 자동 초점 픽셀(PX2)의 일 측에 배치되고 투명한(W) 컬러 필터를 포함하는 보상 픽셀(PXC)은 자동 초점 픽셀(PX2)에서의 크로스토크를 방지하고 이미지 센서(800)의 자동 초점 기능을 개선할 수 있다.
도 17a 내지 도 17f는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 형성 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 17a 내지 도 17f는 도 3a에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100-1)의 제조 과정을 단계별로 나타낸 단면도들일 수 있다. 도 17a를 참조하면, 이미지 센서(100-1)는 기판(110) 상에 형성된 트렌치를 통해 소자 분리막(DTI)을 형성함으로써 제조될 수 있다.
일례로, 소자 분리막(DTI)을 형성할 공간에만 트렌치를 형성하기 위해, 기판(110)의 일면에는 마스크층이 적층될 수 있다. 마스크층이 있는 공간에서는 트렌치가 형성되지 않고, 마스크층이 없는 공간에 형성된 트렌치 내부에는 절연 물질이 채워져 소자 분리막(DTI)이 형성될 수 있다.
마스크층은 기판(110) 및 소자 분리막(DTI)의 일부와 함께 연마 공정에 의해 제거될 수 있다. 일례로, 연마 공정에 의해 제거되고 남은 기판(110)의 상면은 제2 면(112)으로 정의될 수 있다.
도 17b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(100-1)에서 연마 공정이 진행되고 남은 제2 면(112)에는 픽셀 회로가 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이 픽셀 회로는 복수의 소자들, 복수의 소자들과 연결되는 배선 패턴들(170), 및 복수의 소자들과 배선 패턴들(170)을 커버하는 절연층(180) 등을 포함할 수 있다. 일례로, 픽셀 회로는 이미지 센서(100-1)의 동작을 제어할 수 있다.
한편, 기판(110)의 제2 면(112) 반대쪽에서 기판(110) 및 소자 분리막(DTI)의 일부는 연마 공정에 의해 제거될 수 있다. 일례로, 연마 공정에 의해 제거되고 남은 기판(110)의 반대쪽 상면은 제1 면(111)으로 정의될 수 있다. 이로부터 이미지 센서(100-1)에 포함된 기판(110)의 내부 구조 및 픽셀 회로가 형성될 수 있다.
도 17c를 참조하면, 이미지 센서(100-1)에 포함된 소자 분리막(DTI)은 기판(110)의 제2 면(112) 및 제1 면(111)을 관통할 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않고, 소자 분리막(DTI) 중 적어도 하나는 서로 다른 길이를 가지도록 형성될 수 있다.
도 17d 내지 도 17f에 도시된 과정은, 도 4에서 설명한 이미지 센서(100-1)에 포함된 단위 픽셀(PX)의 상부 구조의 형성 과정일 수 있다. 일례로, 기판(110)의 제2 면(112)에서 소자 분리막(DTI) 상에 일반 그리드(GRN) 및 보상 그리드(GRC)를 형성하고, 그리드(GR) 및 제2 면(112) 상에 컬러 필터(CF)를 형성하며, 그 상면에 광 투과층(130)을 증착할 수 있다. 이어서, 단위 픽셀(PX)의 가장 바깥쪽에는 빛을 입사시키기 위한 다양한 크기의 마이크로 렌즈(ML)가 증착될 수 있고, 도 3a에 도시된 이미지 센서(100-1)가 될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않을 수 있고, 이미지 센서(100-1)의 구성 및 효과에 따라 그 제조 과정은 달라질 수 있다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자 장치를 간단하게 나타낸 도면들이다.
도 18을 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. 또한 일 실시예에서, 카메라 모듈 그룹(1100)에 포함되는 복수의 카메라 모듈(1100a, 1100b, 1100c) 중 적어도 하나는, 앞서 도 1 내지 도 17f를 참조하여 설명한 실시예들 중 하나에 따른 이미지 센서를 포함할 수 있다.
이하, 도 19를 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 19를 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 제2 방향으로 입사되는 광(L)의 경로를 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 변경시킬 수 있다. 또한, 프리즘(1105)은 광 반사 물질의 반사면(1107)을 중심축(1106)을 중심으로 A방향으로 회전시키거나, 중심축(1106)을 B방향으로 회전시켜 제2 방향으로 입사되는 광(L)의 경로를 수직인 제3 방향으로 변경시킬 수 있다. 이때, OPFE(1110)도 제2 방향 및 제3 방향과 수직인 제1 방향으로 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(1107)을 중심축(1106)의 연장 방향과 평행한 제1 방향(예를 들어, Z 방향)으로 이동할 수 있다.
OPFE(1110)는 예를 들어 m(여기서, m은 자연수)개의 그룹으로 이루어진 광학 렌즈를 포함할 수 있다. m개의 광학 렌즈는 제3 방향으로 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 Z라고 할 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 위치 별(또는 스테이트 별) 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 18과 도 19를 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 28을 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 복수의 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 전송할 수 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.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800: 이미지 센서
10, 100A: 픽셀 어레이 20: 로직 회로
21: 로우 드라이버 22: 리드아웃 회로
23: 칼럼 드라이버 24: 컨트롤 로직
PX: 단위 픽셀 PG: 픽셀 그룹
PX1: 일반 픽셀 PX2: 자동 초점 픽셀
PXC: 보상 픽셀 ML1: 일반 마이크로 렌즈
ML2: 자동 초점 마이크로 렌즈 MLC: 보상 마이크로 렌즈
GRN: 일반 그리드 GRC: 보상 그리드
DTI: 소자 분리막 CF: 컬러 필터
PD: 포토 다이오드 110: 기판
111, 112: 제1 면, 제2 면 130: 광 투과층
170: 배선 패턴들 180: 절연층
CFA: 컬러 필터 어레이

Claims (20)

  1. 제1 방향에서 서로 마주보는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면에 평행한 방향을 따라 적어도 하나의 일반 픽셀, 적어도 하나의 자동 초점 픽셀, 및 적어도 하나의 보상 픽셀을 포함하는 복수의 단위 픽셀들이 배열되는 기판;
    상기 복수의 단위 픽셀들 각각에서 상기 기판의 내부에 배치되는 포토 다이오드; 및
    상기 복수의 단위 픽셀들 사이에 배치되는 소자 분리막; 을 포함하고,
    상기 복수의 단위 픽셀들 각각은, 상기 제1 면 상에 배치되며 그리드에 의해 서로 분리되는 컬러 필터, 및 상기 컬러 필터 상에 배치되는 마이크로 렌즈를 포함하고,
    상기 보상 픽셀은 상기 자동 초점 픽셀의 일 측에 배치되고, 상기 일반 픽셀에 포함된 일반 마이크로 렌즈보다 작은 보상 마이크로 렌즈, 및 투명한 컬러 필터를 포함하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자동 초점 픽셀은 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에서 나란히 배치되는 한 쌍의 단위 픽셀을 포함하고, 상기 한 쌍의 단위 픽셀은 자동 초점 마이크로 렌즈를 공유하는 이미지 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자동 초점 픽셀에 포함된 한 쌍의 단위 픽셀은 동일한 색상의 유색 컬러 필터를 포함하는 이미지 센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 보상 픽셀은 상기 제2 방향에서 상기 자동 초점 픽셀의 일 측에 배치되는 이미지 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 방향에서 상기 자동 초점 픽셀의 타 측에 배치되는 픽셀은 유색 컬러 필터를 포함하는 상기 일반 픽셀인 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 그리드는 메탈 또는 투명 물질을 포함하는 이미지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보상 픽셀에 포함된 상기 투명한 컬러 필터는, 상기 일반 픽셀에 포함된 일반 그리드보다 작은 보상 그리드에 의해 인접한 컬러 필터들과 분리되는 이미지 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에서, 상기 일반 픽셀에 포함된 상기 컬러 필터의 길이는 상기 보상 픽셀에 포함된 상기 컬러 필터의 길이보다 작은 이미지 센서.
  9. 기판의 상면에 평행한 방향을 따라 배열되는 복수의 픽셀 그룹들을 포함하고, 상기 복수의 픽셀 그룹들 각각은 복수의 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; 및
    상기 복수의 단위 픽셀로부터 픽셀 신호를 획득하는 로직 회로; 를 포함하며,
    상기 복수의 단위 픽셀들 각각은, 상기 기판의 상면에 수직한 제1 방향으로 연장되는 소자 분리막에 의해 정의되는, 자동 초점 픽셀, 보상 픽셀, 및 일반 픽셀 중 하나이고, 상기 기판의 내부에 배치되는 포토 다이오드, 상기 기판의 제1 면 상에 배치되며 그리드에 의해 서로 분리되는 컬러 필터, 및 상기 컬러 필터 상에 배치되는 마이크로 렌즈를 포함하며,
    상기 보상 픽셀은 한 쌍의 단위 픽셀을 포함하는 상기 자동 초점 픽셀에서 출력되는 신호를 보상하도록 형성되고, 인접한 픽셀들에 포함된 상기 마이크로 렌즈보다 작은 보상 마이크로 렌즈, 및 투명한 컬러 필터를 포함하는 이미지 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 자동 초점 픽셀에 포함된 상기 한 쌍의 단위 픽셀은 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에서 나란히 배치되고, 동일한 색상의 유색 컬러 필터를 포함하는 이미지 센서.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 그룹들 각각은 2×2 형태로 배열된 복수의 단위 픽셀을 포함하고, 상기 복수의 픽셀 그룹들 중 상기 일반 픽셀 및 상기 보상 픽셀만으로 구성된 픽셀 그룹은 서로 인접하지 않는 2 개의 투명한 컬러 필터와 서로 인접하지 않는 2 개의 유색 컬러 필터를 포함하는 이미지 센서.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 단위 픽셀들에 포함된 상기 마이크로 렌즈 및 상기 그리드는, 상기 픽셀 어레이의 가장자리에 가까워질수록 작아지는 이미지 센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 자동 초점 픽셀에 포함된 상기 한 쌍의 단위 픽셀은 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에서 나란히 배치되고, 상기 보상 픽셀은 상기 제2 방향에서 상기 자동 초점 픽셀의 일 측에 배치되는 이미지 센서.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 단위 픽셀들 각각의 중심축과 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에 포함된 상기 마이크로 렌즈의 광축 사이의 거리는, 상기 픽셀 어레이의 가장자리에 가까워질수록 커지는 이미지 센서.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 보상 픽셀은 상기 보상 픽셀과 인접한 픽셀들에 포함된 상기 그리드보다 작은 보상 그리드를 포함하는 이미지 센서.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 제1 방향 및 상기 제1 방향에서 수직한 방향에서 상기 그리드의 길이는, 상기 그리드에 의해 분리되는 상기 컬러 필터 각각에 대응하는 마이크로 렌즈 중 작은 크기를 갖는 마이크로 렌즈의 크기에 대응하는 이미지 센서.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 자동 초점 픽셀에 포함된 한 쌍의 단위 픽셀은 인접한 두 개의 픽셀 그룹 각각에 배치되는 이미지 센서.
  18. 제1 방향에서 서로 마주보는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면에 평행한 방향을 따라 적어도 하나의 자동 초점 픽셀, 적어도 하나의 일반 픽셀, 및 적어도 하나의 보상 픽셀을 포함하는 복수의 단위 픽셀들이 배열되는 기판;
    상기 복수의 단위 픽셀들 각각에서 상기 기판의 내부에 배치되는 포토 다이오드; 및
    상기 복수의 단위 픽셀들 사이에 배치되는 소자 분리막; 을 포함하고,
    상기 복수의 단위 픽셀들 각각은, 상기 제1 면 상에 배치되며 그리드에 의해 서로 분리되는 컬러 필터, 및 상기 컬러 필터 상에 배치되는 마이크로 렌즈를 포함하고,
    상기 자동 초점 픽셀은 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에서 나란히 배치되는 한 쌍의 단위 픽셀을 포함하고, 상기 한 쌍의 단위 픽셀은 상기 마이크로 렌즈 및 상기 컬러 필터를 공유하며,
    상기 보상 픽셀은 상기 자동 초점 픽셀에서 출력되는 신호를 보상하도록 형성되고, 상기 일반 픽셀과 상이한 구조를 가지며, 상기 제2 방향에서 상기 자동 초점 픽셀의 일 측에 배치되고, 투명한 컬러 필터를 포함하는 이미지 센서.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 보상 픽셀은 상기 일반 픽셀에 포함된 일반 마이크로 렌즈보다 작은 보상 마이크로 렌즈를 포함하는 이미지 센서.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 보상 픽셀은 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향에 수직한 방향에서 상기 일반 픽셀에 포함된 일반 그리드보다 작은 길이를 갖는 보상 그리드를 포함하는 이미지 센서.
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