(57)【要約】【課題】イメージセンサー及びその製造方法を提供する。【解決手段】前記イメージセンサーは、内部に光電素子を含む基板と、前記基板上に形成され、前記基板へ入射光が通過する開口を含むメタルシールド層と、前記メタルシールド層上に形成され、前記開口を露出させ、特定のカラーの入射光を吸収して黒色の外観を実現するカラーフィルター構造体と、前記カラーフィルター構造体上に形成されるマイクロレンズと、を含む。【選択図】図１
2019122028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のブロック領域を含む基板であって、前記ブロック領域は複数のピクセル領域を含む基板と、
前記基板内に前記複数のピクセル領域あたり１つずつ形成される複数の光電素子と、
前記基板上に形成され、前記複数のピクセル領域あたり１つずつ形成される複数のマイクロレンズとを含み、
前記複数のマイクロレンズは、それぞれの前記複数のブロック領域の中心方向にシフト（ｓｈｉｆｔ）され、
前記複数のブロック領域それぞれの前記複数のマイクロレンズのシフトされる形状はすべて同一である、ことを特徴とするイメージセンサー。
【請求項２】
前記ブロック領域の形状が正方形である、ことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項３】
前記ブロック領域の形状が長方形である、ことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項４】
前記複数のブロック領域は第１ブロック領域を含み、
前記第１ブロック領域は第１および第２ピクセル領域を含み、
前記第１ピクセル領域は前記第１ブロック領域の中心から第１距離だけ離隔して配置され、
前記第２ピクセル領域は前記第１ブロック領域の中心から前記第１距離よりも大きい第２距離だけ離隔して配置され、
前記複数のマイクロレンズは前記第１及び第２ピクセル領域にそれぞれ位置する第１および第２マイクロレンズを含み、
前記第１マイクロレンズは前記第１ブロック領域の中心方向に第１間隔だけシフトされ、
前記第２マイクロレンズは前記第１ブロック領域の中心方向に第２間隔だけシフトされ、
前記第１間隔は前記第２間隔よりも小さい、ことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項５】
前記複数のブロック領域は第２ブロック領域をさらに含み、
前記第２ブロック領域は第３ピクセル領域を含み、
前記第３ピクセル領域は前記第２ブロック領域の中心から第１距離だけ離隔して配置され、
前記複数のマイクロレンズは前記第３ピクセル領域に位置する第３マイクロレンズを含み、
前記第３マイクロレンズは前記第２ブロック領域の中心方向に前記第１間隔だけシフトされる、ことを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサー。
【請求項６】
前記基板と前記マイクロレンズとの間にカラーフィルター層をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項７】
前記複数の光電素子によって生成された電気信号を受信するコントロール回路をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項８】
前記コントロール回路は、
前記電気信号を全て利用するフルモード（ｆｕｌｌ  ｍｏｄｅ）と、
前記電気信号の一部だけを利用するビニングモード（ｂｉｎｎｉｎｇ  ｍｏｄｅ）を選択的に行う、ことを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサー。
【請求項９】
前記複数のブロック領域は、それぞれ互いに異なるカラーの光を受信する第１乃至第３カラー領域を含み、
前記コントロール回路は、
前記ビニングモードを実行するときに、前記複数のブロック領域がそれぞれ前記第１乃至第３カラー領域のうちのいずれかの出力のみを用いる、ことを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサー。
【請求項１０】
前記第１カラー領域がレッドカラー領域であり、
前記第２カラー領域がグリーンカラー領域であり、
前記第３カラー領域がブルーカラー領域である、ことを特徴とする請求項９に記載のイメージセンサー。
【請求項１１】
前記マイクロレンズ上にディスプレイパネルをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項１２】
第１および第２ブロック領域を含む基板であって、前記第１ブロック領域は第１および第２ピクセル領域を含み、前記第２ブロック領域は第３及び第４ピクセル領域を含む基板と、
前記第１乃至第４ピクセル領域内にそれぞれ形成される第１乃至第４光電素子と、
前記第１乃至第４ピクセル領域上にそれぞれ形成される第１乃至第４マイクロレンズと、を含み、
前記第１ピクセル領域と前記第１ブロック領域の中心との距離は第１距離であり、
前記第２ピクセル領域と前記第１ブロック領域の中心との距離は第２距離であり、
前記第３ピクセル領域と前記第２ブロック領域の中心との距離は前記第１距離であり、
前記第４ピクセル領域と前記第２ブロック領域の中心との距離は前記第２距離であり、
前記第１および第２マイクロレンズは前記第１ブロック領域の中心にシフトされ、
前記第３及び第４マイクロレンズは前記第２ブロック領域の中心にシフトされ、
前記第１及び第３マイクロレンズのシフト間隔は互いに同一であり、
前記第２及び第４マイクロレンズのシフト間隔は互いに同一である、ことを特徴とするイメージセンサー。
【請求項１３】
前記第１ブロック領域内のピクセル領域の数と前記第２ブロック領域内のピクセル領域の数とは互いに同一である、ことを特徴とする請求項１２に記載のイメージセンサー。
【請求項１４】
前記第１および第２ブロック領域は、互いに同じ数の行と互いに同じ数の列に整列されたピクセル領域を含む、ことを特徴とする請求項１３に記載のイメージセンサー。
【請求項１５】
前記基板と前記マイクロレンズとの間にカラーフィルター層をさらに含む、ことを特徴とする請求項１２に記載のイメージセンサー。
【請求項１６】
前記カラーフィルターはレッドカラー、ブルーカラー及びグリーンカラーのいずれかを持つ、ことを特徴とする請求項１５に記載のイメージセンサー。
【請求項１７】
第１乃至第３ブロック領域を含む基板であって、前記第１乃至第３ブロック領域はそれぞれ複数のピクセル領域を含む基板と、
前記基板内に形成され、前記第１および第２ブロック領域の間で前記第１及び第２ブロック領域が分けられるように定義する第１境界分離膜と、
前記基板内に形成され、前記第２及び第３ブロック領域の間で前記第２及び第３ブロック領域が分けられるように定義する第２境界分離膜と、
前記基板上に形成され、前記複数のピクセル領域上にそれぞれ形成される複数のマイクロレンズと、を含み、
前記複数のマイクロレンズ間の間隔は一定でなく、
前記複数のマイクロレンズのうち、前記第１および第２ブロック領域に位置したマイクロレンズは、前記第１境界分離膜を基準に互いに対称的に配置され、
前記複数のマイクロレンズのうち、前記第２及び第３ブロック領域に位置したマイクロレンズは、前記第２境界分離膜を基準に互いに対称的に配置される、ことを特徴とするイメージセンサー。
【請求項１８】
前記第１ブロック領域内の前記複数のマイクロレンズは前記第１ブロック領域の中心にシフトされ、
前記第２ブロック領域内の前記複数のマイクロレンズは前記第２ブロック領域の中心にシフトされ、
前記第３ブロック領域内の前記複数のマイクロレンズは前記第３ブロック領域の中心にシフトされる、ことを特徴とする請求項１７に記載のイメージセンサー。
【請求項１９】
前記第１乃至第３ブロック領域の前記複数のマイクロレンズのシフト形状は互いに同一である、ことを特徴とする請求項１８に記載のイメージセンサー。
【請求項２０】
前記マイクロレンズ上にディスプレイパネルをさらに含む、ことを特徴とする請求項１７に記載のイメージセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサーに係り、より詳しくは、解像度とコントラストが向上したイメージを提供するイメージセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の中でも、イメージセンサー（ｉｍａｇｅｓｅｎｓｏｒ）は、光学映像を電気信号に変換させる素子である。イメージセンサーは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）型とＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型に分類される。ＣＭＯＳ型イメージセンサーはＣＩＳ（ＣＭＯＳ  ｉｍａｇｅ  ｓｅｎｓｏｒ）と略記される。ＣＩＳは、２次元的に配列された複数のピクセルを備える。ピクセルのそれぞれはフォトダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）を含む。フォトダイオードは、入射する光を電気信号に変換する役割を果たす。
【０００３】
最近、コンピュータ産業及び通信産業の発達に伴い、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ゲーム機器、警備用カメラ、医療用マイクロカメラ、ロボットなどの様々な分野で性能が向上したイメージセンサーの需要が増大しつつある。また、半導体装置が高集積化するにつれて、イメージセンサーも高集積化しつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００９−１５２３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、マイクロレンズのシフトをブロック単位にして、解像度とコントラストが向上したイメージを提供するイメージセンサーを提供することである。
本発明が解決しようとする課題は上述した課題に制限されず、上述していない別の課題は以降の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係るイメージセンサーは、複数のブロック領域を含む基板であって、前記ブロック領域は、複数のピクセル領域を含む基板と、前記基板内に前記複数のピクセル領域あたり１つずつ形成される複数の光電素子と、前記基板上に形成され、前記複数のピクセル領域あたり１つずつ形成される複数のマイクロレンズとを含み、前記複数のマイクロレンズは、それぞれの前記複数のブロック領域の中心方向にシフト（ｓｈｉｆｔ）され、前記複数のブロック領域それぞれの前記複数のマイクロレンズのシフトされる形状はすべて同一である。
【０００７】
上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係るイメージセンサーは、第１および第２ブロック領域を含む基板であって、前記第１ブロック領域は第１および第２ピクセル領域を含み、前記第２ブロック領域は第３及び第４ピクセル領域を含む基板と、前記第１乃至第４ピクセル領域内にそれぞれ形成される第１乃至第４光電素子と、前記第１乃至第４ピクセル領域上にそれぞれ形成される第１乃至第４マイクロレンズと、を含み、前記第１ピクセル領域と前記第１ブロック領域の中心との距離は第１距離であり、前記第２ピクセル領域と前記第１ブロック領域の中心との距離は第２距離であり、前記第３ピクセル領域と前記第２ブロック領域の中心との距離は前記第１距離であり、前記第４ピクセル領域と前記第２ブロック領域の中心との距離は前記第２距離であり、前記第１および第２マイクロレンズは前記第１ブロック領域の中心にシフトされ、前記第３及び第４マイクロレンズは前記第２ブロック領域の中心にシフトされ、前記第１及び第３マイクロレンズのシフト間隔は互いに同一であり、前記第２及び第４マイクロレンズのシフト間隔は互いに同一である。
【０００８】
前記別の課題を解決するための本発明の実施形態に係るイメージセンサーは、第１乃至第３ブロック領域を含む基板であって、前記第１乃至第３ブロック領域はそれぞれ複数のピクセル領域を含む基板と、前記基板内に形成され、前記第１および第２ブロック領域の間で前記第１及び第２ブロック領域が分けられるように定義する第１境界分離膜と、前記基板内に形成され、前記第２及び第３ブロック領域の間で前記第２及び第３ブロック領域が分けられるように定義する第２境界分離膜と、前記基板上に形成され、前記複数のピクセル領域上にそれぞれ形成される複数のマイクロレンズと、を含み、前記複数のマイクロレンズ間の間隔は一定でなく、前記複数のマイクロレンズのうち、前記第１および第２ブロック領域に位置したマイクロレンズは、前記第１境界分離膜を基準に互いに対称的に配置され、前記複数のマイクロレンズのうち、前記第２及び第３ブロック領域に位置したマイクロレンズは、前記第２境界分離膜を基準に互いに対称的に配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るイメージセンサーを説明するためのブロック図である。
【図２】図１のコントロール回路を詳細に説明するためのイメージセンサーのブロック図である。
【図３】図２のピクセルアレイの等価回路図である。
【図４】図２のピクセルアレイのブロック領域及びピクセル領域の配置を説明するための平面概念図である。
【図５】本発明の実施形態に係るイメージセンサーのブロック領域を説明するための概念図である。
【図６】本発明の実施形態に係るイメージセンサーのマイクロレンズのシフトを説明するための平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ’に沿った断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るイメージセンサーのマイクロレンズのシフトを説明するための平面図である。
【図９】図８のブロック領域を含むイメージセンサーを説明するための平面図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ’に沿った断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るイメージセンサーを説明するための断面図である。
【図１２】図１１のイメージセンサーが含まれている指紋検知システムを説明するための概念斜視図である。
【図１３】図１１のイメージセンサーが含まれている指紋検知システムを説明するための分解斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るイメージセンサーを説明するためのブロック図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るイメージセンサーを説明するための概念図である。
【図１６】本発明の実施形態に係るイメージセンサーのビニングモードを説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図１乃至図１０を参照して、本発明の実施形態に係るイメージセンサーについて説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施形態に係るイメージセンサーを説明するためのブロック図である。
図１を参照すると、第１イメージセンサー１２２０は、コントロール回路２０００およびピクセルアレイ１０００を含む。
ピクセルアレイ１０００は、２次元的に配列された複数の単位ピクセルを含む。複数の単位ピクセルは、光学映像を電気的な出力信号に変換する役割を果たす。
【００１２】
コントロール回路２０００は、ピクセルアレイ１０００に接続されてピクセルアレイ１０００に入力信号を印加し、ピクセルアレイ１０００から出力信号の伝送を受ける。コントロール回路２０００はピクセルアレイ１０００の動作全般を制御する。
【００１３】
図２は図１のコントロール回路を詳細に説明するためのイメージセンサーのブロック図である。
【００１４】
図２を参照すると、コントロール回路２０００は、タイミング発生器（ｔｉｍｉｎｇ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２１００、行デコーダ（ｒｏｗ  ｄｅｃｏｄｅｒ）２２００、行ドライバ（ｒｏｗ  ｄｒｉｖｅｒ）２３００、相関二重サンプラー（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｅｒ、ＣＤＳ）２５００、アナログデジタルコンバータ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、ＡＤＣ）２６００、ラッチ部（ｌａｔｃｈ）２７００、列デコーダ（ｃｏｌｕｍｎ  ｄｅｃｏｄｅｒ）２８００を含む。
【００１５】
ピクセルアレイ１０００は、行ドライバ２３００から行選択信号、リセット信号、電荷転送信号などの複数の駆動信号を受信して駆動される。また、変換された電気的な出力信号は、垂直信号ラインを介して相関二重サンプラー２５００に提供される。
【００１６】
タイミング発生器２１００は、行デコーダ２２００及び列デコーダ２８００にタイミング（ｔｉｍｉｎｇ）信号及び制御信号を提供する。
【００１７】
行ドライバ２３００は、行デコーダ２２００でデコードされた結果に基づいて、複数の単位ピクセルを駆動するための複数の駆動信号をピクセルアレイ１０００に提供する。一般に、行列状に単位ピクセルが配列された場合には、各行別に駆動信号を提供する。
【００１８】
相関二重サンプラー２５００は、ピクセルアレイ１０００に形成された出力信号を垂直信号ラインを介して受信してホールド（ｈｏｌｄ）及びサンプリングする。すなわち、特定のノイズレベル（ｎｏｉｓｅ  ｌｅｖｅｌ）と前記出力信号による信号レベルとを二重にサンプリングして、ノイズレベルと信号レベルとの差に相当する差異レベルを出力する。
【００１９】
アナログデジタルコンバータ２６００は、差異レベルに相当するアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。
【００２０】
ラッチ部２７００は、前記デジタル信号をラッチ（ｌａｔｃｈ）し、ラッチされた信号は、列デコーダ２８００でデコードされた結果に基づいて順次映像信号処理部へ出力される。
【００２１】
図３は図２のピクセルアレイの等価回路図である。
図３を参照すると、ピクセルＰが行列状に配列され、ピクセルアレイ１０００を構成する。各ピクセルＰは、光電トランジスタ１１、フローティング拡散領域１３、電荷転送トランジスタ１５、ドライブトランジスタ１７、リセットトランジスタ１８、及び選択トランジスタ１９を含む。これらの機能については、ｉ行ピクセルＰ（ｉ，ｊ）、Ｐ（ｉ，ｊ＋１）、Ｐ（ｉ，ｊ＋２）、Ｐ（ｉ，ｊ＋３）、・・・を例として説明する。
【００２２】
光電トランジスタ１１は、入射光を吸収して光量に対応する電荷を蓄積する。光電トランジスタ１１としてフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトゲート、ピン型（ｐｉｎｎｅｄ）フォトダイオードまたはこれらの組み合わせが適用でき、図面にはフォトダイオードを例示する。
【００２３】
各光電トランジスタ１１は、蓄積された電荷をフローティング拡散領域１３へ転送する各電荷転送トランジスタ１５とカップリングされる。フローティング拡散領域（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｒｅｇｉｏｎ）１３は、電荷を電圧に転換する領域であって、寄生キャパシタンスを持っているので、電荷が累積的に貯蔵される。
【００２４】
ソースフォロワアンプとして例示するドライブトランジスタ１７は、各光電トランジスタ１１に蓄積された電荷の伝達を受けたフローティング拡散領域１３の電気的ポテンシャルの変化を増幅し、これを出力ラインＶｏｕｔへ出力する。
【００２５】
リセットトランジスタ１８は、フローティング拡散領域１３を周期的にリセットさせる。リセットトランジスタ１８は、所定のバイアス（すなわち、リセット信号）を印加するリセットライン１８ｉにより提供されるバイアスによって駆動される１つのＭＯＳトランジスタからなる。リセットライン１８ｉにより提供されるバイアスによってリセットトランジスタ１８がターン−オンされると、リセットトランジスタ１８のドレインに提供される所定の電気的ポテンシャル、例えば電源電圧ＶＤＤがフローティング拡散領域１３へ伝達される。
【００２６】
選択トランジスタ１９は、行単位で読み出すピクセルＰを選択する役割を果たす。選択トランジスタ１９は、行選択ラインＳＥＬｉにより提供されるバイアス（すなわち、行選択信号）によって駆動される１つのＭＯＳトランジスタからなる。行選択ラインＳＥＬｉにより提供されるバイアスによって選択トランジスタ１９がターンオンされると、選択トランジスタ１９のドレインに提供される所定の電気的ポテンシャル、例えば電源電圧ＶＤＤがドライブトランジスタ１７のドレイン領域へ伝達される。
【００２７】
電荷転送トランジスタ１５のバイアスを印加する伝送ライン１５ｉ、リセットトランジスタ１８にバイアスを印加するリセットライン１８ｉ、選択トランジスタ１９にバイアスを印加する行選択ラインＳＥＬｉは、行方向に実質的に互いに平行となるように延びて配列できる。
【００２８】
図４は図２のピクセルアレイのブロック領域及びピクセル領域の配置を説明するための平面概念図である。
【００２９】
図４を参照すると、ピクセルアレイ１０００は、複数のピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ７、Ｐ１０１乃至Ｐ１０７、Ｐ２０１乃至Ｐ２０７、Ｐ３０１乃至Ｐ３０７、Ｐ４０１乃至Ｐ４０７、Ｐ５０１乃至Ｐ５０７、Ｐ６０１乃至Ｐ６０７を含む。
【００３０】
複数のピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ７、Ｐ１０１乃至Ｐ１０７、Ｐ２０１乃至Ｐ２０７、Ｐ３０１乃至Ｐ３０７、Ｐ４０１乃至Ｐ４０７、Ｐ５０１乃至Ｐ５０７、Ｐ６０１乃至Ｐ６０７は、複数の行と複数の列によって定義できる。図４では７行と７列の４９個のピクセル領域のみを示したが、これは、便宜上、一部のピクセル領域だけを図示したものに過ぎず、本実施形態はこれらに限定されるものではない。すなわち、ピクセル領域の個数はいくらでも異にして適用できる。
【００３１】
複数のピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ７、Ｐ１０１乃至Ｐ１０７、Ｐ２０１乃至Ｐ２０７、Ｐ３０１乃至Ｐ３０７、Ｐ４０１乃至Ｐ４０７、Ｐ５０１乃至Ｐ５０７、Ｐ６０１乃至Ｐ６０７は、それぞれの行ごとに行信号ラインＲ１乃至Ｒ７が接続できる。それぞれの行信号ラインＲ１乃至Ｒ７は図３のＳＥＬｉである。すなわち、一つの行信号ラインＲ１乃至Ｒ７を介して、その行全体のピクセル領域に信号を印加する。
【００３２】
複数のピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ７、Ｐ１０１乃至Ｐ１０７、Ｐ２０１乃至Ｐ２０７、Ｐ３０１乃至Ｐ３０７、Ｐ４０１乃至Ｐ４０７、Ｐ５０１乃至Ｐ５０７、Ｐ６０１乃至Ｐ６０７は、それぞれの列ごとに列信号ラインＣ１乃至Ｃ７が接続できる。それぞれの列信号ラインＣ１乃至Ｃ７は図３のＶｏｕｔである。すなわち、１つの列信号ラインＣ１乃至Ｃ７を介してその列全体のピクセル領域の信号が出力される。
【００３３】
複数のピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ７、Ｐ１０１乃至Ｐ１０７、Ｐ２０１乃至Ｐ２０７、Ｐ３０１乃至Ｐ３０７、Ｐ４０１乃至Ｐ４０７、Ｐ５０１乃至Ｐ５０７、Ｐ６０１乃至Ｐ６０７は、それぞれ複数のブロック領域Ｂ１乃至Ｂ９に分類できる。すなわち、一つのブロック領域に複数のピクセル領域が含まれる。例えば、第１ブロック領域Ｂ１には、複数のピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ３、Ｐ１０１乃至Ｐ１０３、Ｐ２０１乃至Ｐ２０３が含まれる。
【００３４】
複数のブロック領域Ｂ１乃至Ｂ９は、互いに同一の大きさ及び形状を有するブロック領域を含む。例えば、第１ブロック領域Ｂ１及び第２ブロック領域Ｂ２は、互いに同一の正方形の形状及び同一の大きさを有する。それぞれのブロック領域は、同じ個数のピクセル領域を含む。
【００３５】
図４では、１つのブロック領域に９個のピクセルの領域を含み、正方形なので、ピクセル領域が３行と３列を有する。ただし、本実施形態はこれに制限されるものではない。一つのブロック領域に属するピクセル領域の個数はいくらでも変わり得る。
【００３６】
図５は本発明の実施形態の他のイメージセンサーのブロック領域を説明するための概念図である。
【００３７】
図５を参照すると、第１ブロック領域Ｂ１は、合計１２個のピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ４、Ｐ１０１乃至Ｐ１０４、Ｐ２０１乃至Ｐ２０４を含む。第１ブロック領域Ｂ１は、正方形ではなく、長方形である。このように、本発明の実施形態に係る第１イメージセンサー１２２０のブロック領域の形状は特定の目的及び必要に応じて変わる。
【００３８】
図６は本発明の実施形態に係るイメージセンサーのマイクロレンズのシフトを説明するための平面図である。他のブロックも第１ブロック領域Ｂ１と同一の構造を持つので、図６では、便宜上、第１ブロック領域Ｂ１のみを説明する。
【００３９】
図６を参照すると、それぞれのピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ３、Ｐ１０１乃至Ｐ１０３、Ｐ２０１乃至Ｐ２０３はマイクロレンズ２２０を含む。マイクロレンズ２２０は、それぞれのピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ３、Ｐ１０１乃至Ｐ１０３、Ｐ２０１乃至Ｐ２０３上に一つずつ配置できる。
【００４０】
それぞれのピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ３、Ｐ１０１乃至Ｐ１０３、Ｐ２０１乃至Ｐ２０３のマイクロレンズは、各ピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ３、Ｐ１０１乃至Ｐ１０３、Ｐ２０１乃至Ｐ２０３の中心に配置されずにシフトできる。具体的に、マイクロレンズ２２０は、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１方向に偏るように配置できる。
【００４１】
このとき、マイクロレンズ２２０のシフトされる、すなわち偏る程度は、各ピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ３、Ｐ１０１乃至Ｐ１０３、Ｐ２０１乃至Ｐ２０３の中心と第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１との距離に応じて変わる。
【００４２】
具体的に、Ｐ１０２ピクセル領域は、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１と同一の中心を有するので、Ｐ１０２ピクセルの中心からシフトされない。
【００４３】
Ｐ２、Ｐ１０１、Ｐ１０３およびＰ２０２ピクセル領域は、Ｐ１０２ピクセル領域と側面を共有するように隣接するので、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１と各ピクセル領域の中心との距離が第１距離Ｄ１であって同一である。
【００４４】
Ｐ２、Ｐ１０１、Ｐ１０３、およびＰ２０２ピクセル領域のマイクロレンズ２２０は、Ｐ１０２ピクセル領域の方向に、つまり、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１の方向に第１間隔Ｓ１だけシフトできる。
【００４５】
これとは異なり、Ｐ１、Ｐ３、Ｐ２０１及びＰ２０３ピクセル領域は、Ｐ１０２ピクセル領域と対角線方向に隣接するので、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１と各ピクセル領域の中心との距離が第２距離Ｄ２であって同一である。このとき、第２距離Ｄ２は、当然のことながら、第１距離Ｄ１に比べて大きい。
【００４６】
Ｐ１、Ｐ３、Ｐ２０１及びＰ２０３ピクセル領域のマイクロレンズ２２０は、Ｐ１０２ピクセル領域の方向に、すなわち第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１の方向に第２間隔Ｓ２だけシフトできる。このとき、第２間隔Ｓ２は第１間隔Ｓ１に比べて大きい。
【００４７】
つまり、第１ブロック領域Ｂ１の各ピクセル領域のマイクロレンズ２２０は、第１ブロック領域Ｂ１の中心と各ピクセル領域の中心との距離に応じて、シフトされる間隔が決定できる。具体的に、第１ブロック領域Ｂ１の中心と各ピクセル領域の中心との距離が大きければ大きいほど、各ピクセル領域のマイクロレンズ２２０がシフトされる間隔が大きくなる。
【００４８】
図７は図６のＡ−Ａ’に沿った断面図である。
本発明の実施形態に係る第１イメージセンサー１２２０は、基板１００、光電素子１１０、境界分離膜１３０、固定電荷層（ｆｉｘｅｄ  ｃｈａｒｇｅ  ｆｉｌｍ）１６０、反射防止膜１７０、下部平坦化膜１８０、カラーフィルター２００、側面反射防止膜１９０、上部平坦化膜２１０、マイクロレンズ２２０、保護膜２３０および絶縁構造体３００を含む。他のピクセル領域の場合、マイクロレンズ２２０の位置を除いた他の部分はＰ１０２ピクセル領域と全て同一なので、便宜上、Ｐ１０２ピクセル領域についてのみ説明する。
【００４９】
基板１００は、互いに対向する第１面１００ａと第２面１００ｂとを含む。基板１００の第１面１００ａは基板１００の前面（ｆｒｏｎｔ  ｓｉｄｅ）であり、基板の第２面１００ｂは基板１００の背面（ｂａｃｋ  ｓｉｄｅ）である。ただし、これに制限されるものではない。
【００５０】
基板１００は、例えば、Ｐ型またはＮ型バルク基板を使用し、或いはＰ型バルク基板にＰ型またはＮ型エピ層を成長させて使用し、或いはＮ型バルク基板にＰ型またはＮ型エピ層を成長させて使用する。また、基板１００は、半導体基板以外にも、有機（ｏｒｇａｎｉｃ）プラスチック基板などの基板も使用できる。
【００５１】
Ｐ１０２ピクセル領域は基板１００内に形成できる。Ｐ１０２ピクセル領域は、外部からマイクロレンズ２２０を介して入射した入射光がそれぞれ検知される領域である。Ｐ１０２ピクセル領域は、後述する境界分離膜１３０によって他のピクセル領域と分離されるように定義できる。
【００５２】
Ｐ１０２ピクセル領域の基板１００内には、それぞれ光電素子１１０、例えばフォトダイオードが形成されている。光電素子１１０は、基板１００の第１面１００ａに近接して形成できるが、これに制限されるものではない。
【００５３】
光電素子１１０は、上述した図３の光電トランジスタ１１、すなわち、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトゲート、ピン型（ｐｉｎｎｅｄ）フォトダイオードまたはこれらの組み合わせである。
【００５４】
境界分離膜１３０は基板１００内に形成できる。境界分離膜１３０は、基板１００内でＰ１０２ピクセル領域を定義する。境界分離膜１３０は、Ｐ１０２ピクセル領域それぞれの縁部に形成できる。境界分離膜１３０によって、Ｐ１０２ピクセル領域は閉じた空間として定義できる。境界分離膜１３０の平面断面形状はループ（ｌｏｏｐ）状の閉曲線である。
【００５５】
境界分離膜１３０は境界分離トレンチ１２０内に形成できる。境界分離トレンチ１２０は、基板１００内に深さ方向にエッチングされて形成できる。境界分離トレンチ１２０は、基板１００の第２面１００ｂから形成されて第１面１００ａの方向に延びる。境界分離トレンチ１２０は、基板１００の第２面１００ｂには到達しない。
【００５６】
このとき、境界分離トレンチ１２０の深さは、光電素子１１０が位置した深さよりも小さい、これは、境界分離トレンチ１２０の形成により光電素子が損傷しないようにするためである。ただし、これに制限されるものではない。
【００５７】
本発明の実施形態に係るイメージセンサーは、光電素子１１０との水平距離が十分に離れて境界分離トレンチ１２０が形成される場合、境界分離トレンチ１２０の深さが、光電素子１１０が位置した深さよりもさらに深くなることも可能である。
【００５８】
境界分離トレンチ１２０の側面は、図７に示すようにテーパー形状である。具体的に、境界分離トレンチ１２０の幅は、下方に行くほどより狭くなり、上方に行くほどより広くなる。ただし、これに制限されるものではない。
【００５９】
境界分離膜１３０は、図示するように、後述する固定電荷層１６０、及び固定電荷層１６０上に形成される反射防止膜１７０で充填できる。
【００６０】
または、境界分離膜１３０は、一つの物質で充填されてもよい。このような場合には、固定電荷層１６０と反射防止膜１７０が境界分離膜１３０上に形成できる。このとき、境界分離膜１３０は、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物及びシリコン酸化物よりも誘電率が低い低誘電率物質の少なくとも一つを含む。低誘電率物質は、例えば、ＦＯＸ（Ｆｌｏｗａｂｌｅ  Ｏｘｉｄｅ）、ＴＯＳＺ（Ｔｏｎｅｎ  ＳｉｌａＺｅｎｅ）、ＵＳＧ（Ｕｎｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  Ｇｌａｓｓ）、ＢＳＧ（Ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａ  Ｇｌａｓｓ）、ＰＳＧ（ＰｈｏｓｐｈｏＳｉｌｉｃａ  Ｇｌａｓｓ）、ＢＰＳＧ（ＢｏｒｏＰｈｏｓｐｈｏＳｉｌｉｃａ  Ｇｌａｓｓ）、ＰＥＴＥＯＳ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｙｌ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）、ＦＳＧ（Ｆｌｕｏｒｉｄｅ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）、ＣＤＯ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｄｏｐｅｄ  ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｘｉｄｅ）、キセロゲル（Ｘｅｒｏｇｅｌ）、エーロゲル（Ａｅｒｏｇｅｌ）、非晶質フッ素化炭素（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ）、ＯＳＧ（Ｏｒｇａｎｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）、パリレン（Ｐａｒｙｌｅｎｅ）、ＢＣＢ（ｂｉｓ−ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅｓ）、ＳｉＬＫ、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、多孔質ポリマー材料（ｐｏｒｏｕｓ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）またはこれらの組み合わせを含むが、これに制限されるものではない。
【００６１】
境界分離膜１３０の上面と基板１００の上面とは面一になる。ただし、本実施形態はこれに限定されるものではない。
【００６２】
固定電荷層１６０は、基板１００の第２面１００ｂ及び境界分離トレンチ１２０の表面（側面および底面）上に形成できる。固定電荷層１６０は、基板１００の第２面１００ｂの全面または一部の面に形成できる。
【００６３】
固定電荷層１６０は、ピクセル領域に形成された光電素子１１０、例えば、フォトダイオード（図３の１１）がＮ型である場合には、Ｐ＋型に形成できる。すなわち、固定電荷層１６０は、基板１００の第２面１００ｂから熱的に生成されたＥＨＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｈｏｌｅ  Ｐａｉｒ）を減らすことにより、暗電流を減少させる役割を果たす。場合に応じて、固定電荷層１６０は省略されてもよい。
【００６４】
固定電荷層１６０は、例えば、金属酸化膜または金属窒化膜を含み、前記金属は、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）およびチタン（Ｔｉ）が使用できる。また、固定電荷層１６０は、Ｌａ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、ＬｕおよびＹのうちの少なくとも一つを含むことができる。さらに、固定電荷層１６０は、ハフニウム酸窒化膜またはアルミニウム酸窒化膜で形成されてもよい。
【００６５】
固定電荷層１６０は、単一層として図示したが、互いに同じまたは異なる物質で形成された２つ以上の層が結合された積層構造であってもよい。
【００６６】
反射防止膜１７０は固定電荷層１６０上に形成できる。反射防止膜１７０は、境界分離トレンチ１２０を完全に埋める。反射防止膜１７０は、外部から入射する光の反射を防止する役割を果たす。反射防止膜１７０は、固定電荷層１６０とは屈折係数（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ）が互いに異なる物質を含む。例えば、反射防止膜１７０は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、樹脂およびこれらの組み合わせ、これらの積層物などの絶縁膜からなる。
【００６７】
固定電荷層１６０と反射防止膜１７０の２重層の構成は、前記互いに異なる屈折係数によって反射防止機能を行う。よって、基板１００の第２面１００ｂに入射する光の反射が防止できる。
【００６８】
反射防止膜１７０は、フォト工程で使用される光の波長に応じて、物質／厚さが変わる。例えば、反射防止膜１７０として、厚さ約５０乃至２００Åのシリコン酸化膜と厚さ約３００乃至５００Åのシリコン窒化膜とを積層して使用する。ただし、これに制限されるものではない。
【００６９】
下部平坦化膜１８０は、反射防止膜１７０、固定電荷層１６０及び基板１００上に形成できる。下部平坦化膜１８０は、例えば、シリコン酸化膜系の物質、シリコン窒化膜系の物質、樹脂、またはこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含む。
【００７０】
下部平坦化膜１８０は、前記非ピクセル領域内にパッド（図示せず）を形成するためのパターニング工程で基板１００が損傷するのを防止するためのバッファ膜としても使用できる。
【００７１】
下部平坦化膜１８０は、シリコン酸化膜系の物質、シリコン窒化膜系の物質、樹脂、またはこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含む。下部平坦化膜１８０には、例えば、厚さ約３０００乃至８０００Åのシリコン酸化膜を使用する。ただし、これに制限されるものではない。
【００７２】
カラーフィルター２００は下部平坦化膜１８０上に形成できる。カラーフィルター２００は、入射光の一部の波長領域を除いた残りの波長帯をフィルタリングする。例えば、ブルーカラーフィルターの場合は、青色光を除いた残りの波長帯をフィルタリングし、レッドカラーフィルターの場合は、赤色光を除いた残りの波長帯をフィルタリングする。また、グリーンカラーフィルターの場合は、緑色光を除いた残りの波長帯をフィルタリングする。
【００７３】
これにより、カラーフィルター２００を通過した光は、特定のカラーを持つ光である。カラーフィルター２００を通過した光は、下部構造を通過して光電素子１１０に到達する。光電素子１１０は、入射した特定のカラーの光によって電流を発生させる。
【００７４】
側面反射防止膜１９０は下部平坦化膜１８０上に形成できる。側面反射防止膜１９０は、下部平坦化膜１８０の一部を覆う。側面反射防止膜１９０は、境界分離膜１３０と垂直方向にオーバーラップする。すなわち、Ｐ１０２ピクセル領域の縁部に配置できる。
【００７５】
側面反射防止膜１９０はカラーフィルター２００の側面に配置できる。具体的には、カラーフィルター２００が側面反射防止膜１９０の側面と上面を覆う。すなわち、側面反射防止膜１９０の上面の高さは、カラーフィルター２００の上面の高さよりも低い。
【００７６】
側面反射防止膜１９０は、カラーフィルター２００を経る入射光が側面に反射したり散乱したりすることを防止する。すなわち、カラーフィルター２００と下部平坦化膜１８０との界面で反射したり散乱したりする光が他の検知領域へ移動しないようにする。側面反射防止膜１９０は、前述したように界面で作用するので、カラーフィルター２００の側面の一部のみをカバーする。
【００７７】
側面反射防止膜１９０は金属を含む。側面反射防止膜１９０は、例えば、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）及び銅（Ｃｕ）のうちの少なくとも一つを含む。
【００７８】
上部平坦化膜２１０は、カラーフィルター２００上に平坦に形成できる。上部平坦化膜２１０は、例えば、シリコン酸化膜系の物質、シリコン窒化膜系の物質、樹脂、またはこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含む。上部平坦化膜２１０は、単一膜として図示したが、説明の便宜のためのものに過ぎず、これに制限されるものではない。
【００７９】
図７では例示的にカラーフィルター２００の上側及び下側にそれぞれ上部平坦化膜２１０及び下部平坦化膜１８０が形成されることを示したが、これに限定されるものではない。例えば、カラーフィルター２００の下側のみに平坦化膜があることもあり、カラーフィルター２００の上側のみに平坦化膜があることもある。または、カラーフィルター２００の上側及び下側の両方に平坦化膜がないこともある。
【００８０】
マイクロレンズ２２０は上部平坦化膜２１０上に形成できる。マイクロレンズ２２０は、図示の如く、上方に突き出した凸状を有する。このようなマイクロレンズ２２０の凸状は、入射光がＰ１０２ピクセル領域に集中する役割を果たす。
【００８１】
マイクロレンズ２２０は、ＰＲ（ＰｈｏｔｏＲｅｓｉｓｔ）などの有機物質からなる。ただし、これに制限されるものではなく、マイクロレンズ２２０を無機物質で形成することもできる。有機物質でマイクロレンズ２２０を形成することは、例えば、上部平坦化膜２１０上に有機物質パターンを形成し、熱工程を行ってマイクロレンズ２２０を形成することである。前記熱工程によって有機物質パターンがマイクロレンズ２２０の形に変わる。
【００８２】
保護膜２３０は、マイクロレンズ２２０の表面に沿って一定の厚さで形成できる。保護膜２３０は無機物酸化膜である。例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、チタン酸化膜（ＴｉＯ２）、ジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ２）、ハフニウム酸化膜（ＨｆＯ２）及びこれらの積層膜、組み合わせ膜を使用する。特に、保護膜２３０として、シリコン酸化膜の一種であるＬＴＯ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｏｘｉｄｅ）を使用できる。このようにＬＴＯを使用する理由は、ＬＴＯが低温（約１００℃乃至２００℃）で製造されるので、下部膜への損傷（ｄａｍａｇｅ）を少なくできるからである。それだけではなく、ＬＴＯは、非晶質（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）であるため、表面が滑らかであって入射光の反射／屈折／散乱などを最小限に抑える。
【００８３】
マイクロレンズ２２０は、有機物質からなっているので、外部の衝撃に弱い可能性がある。よって、保護膜２３０は、マイクロレンズ２２０を外部の衝撃から保護する役割を果たす。それだけではなく、隣接するマイクロレンズ同士の間には若干の空間があり得るが、保護膜２３０はこのような空間を埋める役割を果たす。
【００８４】
隣接するマイクロレンズとマイクロレンズ２２０との間の空間を埋めれば、入射光の集光能力を向上できる。これは、隣接するマイクロレンズとマイクロレンズ２２０との間の空間に到達する入射光の反射／屈折／散乱などが減らせるからである。
【００８５】
絶縁構造体３００は基板１００の第１面１００ａ上に形成できる。すなわち、絶縁構造体３００は、基板１００の前面（ｆｒｏｎｔ  ｓｉｄｅ）に形成できる。絶縁構造体３００は、絶縁層３２０、ゲート構造体３１０及び配線構造体３３０を含む。
【００８６】
絶縁層３２０は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、低誘電率物質、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含む。絶縁層３２０は、後述するゲート構造体３１０及び配線構造体３３０を覆って囲む。すなわち、絶縁層３２０は、ゲート構造体３１０と配線構造体３３０との絶縁を担当する。
【００８７】
ゲート構造体３１０は基板１００の第１面１００ａ上に配置できる。ゲート構造体３１０は、例えば、図３の電荷転送トランジスタ１５のゲート、リセットトランジスタ１８のゲート、選択トランジスタ１９のゲート、ドライブトランジスタ１７のゲートなどである。
【００８８】
再度図６及び図７を参照すると、Ｐ１０２ピクセル領域の光電素子１１０とマイクロレンズ２２０は、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１に整列できる。Ｐ１０２ピクセル領域は、第１ブロック領域Ｂ１の中心に位置するピクセル領域であるので、マイクロレンズ２２０と光電素子１１０とが整列されるが、他のピクセル領域は、第１ブロック領域Ｂ１の中心に位置しないので、マイクロレンズ２２０が第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１の方向にシフトできる。
【００８９】
図８は本発明の実施形態に係るイメージセンサーのマイクロレンズのシフトを説明するための平面図である。
【００９０】
図８を参照すると、本発明の実施形態に係る第１イメージセンサー１２２０の第１ブロック領域Ｂ１は、合計２５個のピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ５、Ｐ１０１乃至Ｐ１０５、Ｐ２０１乃至Ｐ２０５、Ｐ３０１乃至Ｐ３０５、Ｐ４０１乃至Ｐ４０５を含む。
【００９１】
それぞれのピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ５、Ｐ１０１乃至Ｐ１０５、Ｐ２０１乃至Ｐ２０５、Ｐ３０１乃至Ｐ３０５、Ｐ４０１乃至Ｐ４０５は、マイクロレンズ２２０を含む。マイクロレンズ２２０は、それぞれのピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ５、Ｐ１０１乃至Ｐ１０５、Ｐ２０１乃至Ｐ２０５、Ｐ３０１乃至Ｐ３０５、Ｐ４０１乃至Ｐ４０５上に一つずつ配置できる。
【００９２】
それぞれのピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ５、Ｐ１０１乃至Ｐ１０５、Ｐ２０１乃至Ｐ２０５、Ｐ３０１乃至Ｐ３０５、Ｐ４０１乃至Ｐ４０５のマイクロレンズは、各ピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ５、Ｐ１０１乃至Ｐ１０５、Ｐ２０１乃至Ｐ２０５、Ｐ３０１乃至Ｐ３０５、Ｐ４０１乃至Ｐ４０５の中心に配置されずにシフトできる。具体的に、マイクロレンズ２２０は、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１の方向に偏るように配置できる。
【００９３】
このとき、マイクロレンズ２２０のシフトされる、すなわち偏る程度は、各ピクセル領域Ｐ１乃至Ｐ５、Ｐ１０１乃至Ｐ１０５、Ｐ２０１乃至Ｐ２０５、Ｐ３０１乃至Ｐ３０５、Ｐ４０１乃至Ｐ４０５の中心と第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１との距離に応じて変わる。
【００９４】
具体的に、Ｐ２０３ピクセル領域は、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１と同一の中心を持つので、Ｐ２０３ピクセルの中心からシフトされない。
【００９５】
Ｐ１０３、Ｐ２０２、Ｐ２０４及びＰ３０３ピクセル領域は、Ｐ２０３ピクセル領域と側面を共有するように隣接するので、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１と各ピクセル領域の中心との距離が第１距離Ｄ１であって同一である。
【００９６】
Ｐ１０３、Ｐ２０２、Ｐ２０４及びＰ３０３ピクセル領域のマイクロレンズ２２０は、Ｐ２０３ピクセル領域の方向に、即ち、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１の方向に第１間隔Ｓ１だけシフトできる。
【００９７】
これとは異なり、Ｐ１０２、Ｐ１０４、Ｐ３０２及びＰ３０４ピクセル領域は、Ｐ２０３ピクセル領域と対角線方向に隣接するので、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１と各ピクセル領域の中心との距離が第２距離Ｄ２であって同一であり得る。このとき、第２距離Ｄ２は、当然のことながら、第１距離Ｄ１に比べて大きい。
【００９８】
Ｐ１０２、Ｐ１０４、Ｐ３０２及びＰ３０４ピクセル領域のマイクロレンズ２２０は、Ｐ２０３ピクセル領域の方向に、即ち、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１の方向に第２間隔Ｓ２だけシフトできる。このとき、第２間隔Ｓ２は、第１間隔Ｓ１に比べて大きい。
【００９９】
Ｐ３、Ｐ２０１、Ｐ２０５及びＰ４０３ピクセル領域は、Ｐ２０３ピクセル領域と行または列の方向にオーバーラップし、それらの間に１つのピクセル領域の間隔だけ離隔しているので、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１と各ピクセル領域の中心との距離が第３距離Ｄ３であって同一である。このとき、第３距離Ｄ３は、第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２に比べて大きい。
【０１００】
Ｐ３、Ｐ２０１、Ｐ２０５及びＰ４０３ピクセル領域のマイクロレンズ２２０は、Ｐ２０３ピクセル領域の方向に、即ち、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１の方向に第３間隔Ｓ３だけシフトできる。このとき、第３間隔Ｓ３は第１間隔Ｓ１及び第２間隔Ｓ２に比べて大きい。
【０１０１】
Ｐ１、Ｐ５、Ｐ４０１及びＰ４０５ピクセル領域は、Ｐ２０３ピクセル領域と対角線方向にそれらの間に１つのピクセル領域の間隔だけ離隔しているので、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１と各ピクセル領域の中心との距離が第４距離Ｄ４であって同一である。このとき、第４距離Ｄ４は、第１距離Ｄ１、第２距離Ｄ２及び第３距離Ｄ３に比べて大きい。
【０１０２】
Ｐ１、Ｐ５、Ｐ４０１及びＰ４０５ピクセル領域のマイクロレンズ２２０は、Ｐ２０３ピクセル領域の方向に、すなわち第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１の方向に第４間隔Ｓ４だけシフトできる。このとき、第４間隔Ｓ４は第１間隔Ｓ１、第２間隔Ｓ２及び第３間隔Ｓ３に比べて大きい。
【０１０３】
この他にも、Ｐ１０１、Ｐ１０５、Ｐ３０１およびＰ３０５ピクセル領域は、第１ブロック領域Ｂ１との距離が第３距離Ｄ３より大きく且つ第４距離Ｄ４よりも小さいので、マイクロレンズ２２０ごとにシフトされる間隔が第３間隔Ｓ３よりも大きく、第４間隔Ｓ４よりも小さい。
【０１０４】
すなわち、第１ブロック領域Ｂ１の中心と各ピクセル領域の中心との距離が大きければ大きいほど、各ピクセル領域のマイクロレンズ２２０がシフトされる間隔が大きくなる。
【０１０５】
図９は図８のブロック領域を含むイメージセンサーを説明するための平面図である。
図８及び図９を参照すると、本発明の実施形態に係る第１イメージセンサー１２２０のピクセルアレイ１０００は、マイクロレンズ２２０がブロック領域単位でシフトできる。このとき、それぞれのブロック領域のマイクロレンズ２２０のシフト形状は互いに同一である。
【０１０６】
例えば、第１ブロック領域Ｂ１のマイクロレンズ２２０は、第１ブロック領域Ｂ１の中心にシフトされ、第２ブロック領域Ｂ２のマイクロレンズ２２０は、第２ブロック領域Ｂ２の中心にシフトされる。これらのマイクロレンズ２２０のシフト形状は、互いに完全に同一である。このとき、「完全に同一」は、製造工程に応じた微細な段差を含む概念である。
【０１０７】
図１０は図９のＢ−Ｂ’に沿った断面図である。
図１０を参照すると、本発明の実施形態に係る第１イメージセンサー１２２０は、マイクロレンズ２２０のブロック領域単位のシフトによって特定の対象に対するフォーカシングが向上できる。基本的に、マイクロレンズ２２０の一つは、従来ピクセル領域を基準に四方を均一に見ることができる代わりに、特定の対象に対しては少ない数のピクセル領域のみが反射された光を収集する。
【０１０８】
これに対し、本発明の実施形態に係る第１イメージセンサー１２２０は、マイクロレンズ２２０がブロック領域単位でシフトされることにより、ブロック領域の光収集領域の面積が一部減少する代わりに、ブロック領域の光収集領域内ではすべてのマイクロレンズ２２０が同一の対象に対する反射光を同時に収集する。
【０１０９】
これにより、従来のイメージセンサーでぼやける、低解像度でイメージされる対象に対しても、本発明の実施形態に係る第１イメージセンサー１２２０はより鮮明且つより高い解像度で対象をイメージ化する。
【０１１０】
図９及び図１０を参照すると、それぞれのピクセルの境界を定義する境界分離膜１３０は、各ブロック領域の境界ではブロック領域の境界を定義する。すなわち、第５ピクセル領域Ｐ５と第６ピクセル領域Ｐ６との間の第１境界分離膜１３０（Ｋ１）は、第１ブロック領域Ｂ１と第２ブロック領域Ｂ２との境界を定義する。同様に、第１０ピクセル領域Ｐ１０と第１１ピクセル領域Ｐ１１との間の第２境界分離膜１３０（Ｋ２）は、第２ブロック領域Ｂ２と第３ブロック領域Ｂ３との境界を定義する。
【０１１１】
これにより、第１境界分離膜１３０（Ｋ１）は、第１ブロック領域Ｂ１と第２ブロック領域Ｂ２との境界を定義し、第２境界分離膜１３０（Ｋ２）は、第２ブロック領域Ｂ２と第３ブロック領域Ｂ３との境界を定義する。
【０１１２】
第１ブロック領域Ｂ１のマイクロレンズ２２０と第２ブロック領域Ｂ２のマイクロレンズ２２０は、第１境界分離膜１３０（Ｋ１）を基準に対称的に配置できる。第２ブロック領域Ｂ２のマイクロレンズ２２０と第３ブロック領域Ｂ３のマイクロレンズ２２０とは、第２境界分離膜１３０（Ｋ２）を基準に対称的に配置できる。これは、第１ブロック領域Ｂ１乃至第３ブロック領域Ｂ３のマイクロレンズ２２０の配置が互いに同一であることに起因する。
【０１１３】
以下、図１、図２、図６および図１１乃至図１３を参照して、本発明の実施形態に係る第１イメージセンサー１２２０を説明する。上述した実施形態と重複する部分は簡略化又は省略する。
【０１１４】
図１１は本発明の実施形態に係るイメージセンサーを説明するための断面図である。
図１、図２、図６及び図１１を参照すると、本発明の実施形態に係る第１イメージセンサー１２２０は、メタルシールド層２０１、開口２０４及び充填膜２１１を含む。
【０１１５】
メタルシールド層２０１は下部平坦化膜１８０上に形成できる。メタルシールド層２０１は、下部平坦化膜１８０の一部を覆い、残りの一部を露出させる。これにより、開口２０４を定義できる。
【０１１６】
メタルシールド層２０１は、入射光が基板１００内の光電素子１１０に向かうことを遮断する。すなわち、メタルシールド層２０１は、開口２０４を除いた他の部分を遮断して入射光の垂直な成分のみが光電素子１１０に到達するようにする。これは、指紋検知などの物体検知において、指紋の隆線及び谷のように小さいサイズのターゲットを明確に認識するためには、垂直でない周辺の光を遮断する必要があるからである。
【０１１７】
メタルシールド層２０１は金属を含む。メタルシールド層２０１は、例えば、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）及び銅（Ｃｕ）のうちの少なくとも一つを含む。
【０１１８】
メタルシールド層２０１上には上部平坦化膜２１０が形成できる。本発明の実施形態では、上部平坦化膜２１０とメタルシールド層２０１との間にカラーフィルターがさらに形成されてもよい。
【０１１９】
メタルシールド層２０１は、開口２０４によって、図１１のような断面では互いに分離された複数の構造のように見える。しかし、メタルシールド層２０１は、平面構造では互いに接続できる。すなわち、平面構造において、開口２０４が円形であるので、メタルシールド層２０１によって開口２０４が取り囲まれる。
【０１２０】
開口２０４は、メタルシールド層２０１によって定義され、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１に整列されるように形成できる。開口２０４は光電素子１１０と整列できる。すなわち、光電素子１１０と開口２０４は、第１ブロック領域Ｂ１の中心ＢＣ１に合わせて垂直方向に整列できる。これにより、入射光の垂直成分が開口２０４を介して基板１００内の光電素子１１０に到達する。
【０１２１】
充填膜２１１は開口２０４の内部を埋める。充填膜２１１は、透明な材質で入射光が透過できる。充填膜２１１は、例えば、シリコン酸化膜系の物質、シリコン窒化膜系の物質、樹脂、またはこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含む。
【０１２２】
図１２は図１１のイメージセンサーが含まれている指紋検知システムを説明するための概念斜視図であり、図１３は図１１のイメージセンサーが含まれている指紋検知システムを説明するための分解斜視図である。
【０１２３】
図１２及び図１３を参照すると、指紋検知システム１０は、ディスプレイパネル１１００及び指紋センサー１２００を含む。図１２に示した指紋センサー１２００は、指紋の隆線（ｒｉｄｇｅ）と隆線との間の谷（ｖａｌｌｅｙ）によって反射された光を第１イメージセンサー１２２０を介して検知することにより指紋を認識する光学的方式の指紋センサーである。一実施形態において、指紋センサー１２００は、指紋によって反射された光を通過させるピンホールマスク１２１０と、ピンホールマスク１２１０を通過した光を検知して電気信号を発生する第１イメージセンサー１２２０とを含む。一実施形態において、ピンホールマスク１２１０は、ピンホールＨを介して光を通過させる一方で、ピンホールＨが形成されていない領域には光の通過が遮断されるように、不透明な材料で実現できる。また、一実施形態において、ピンホールマスク１２１０は、反射率の少ない材料で実現できる。
【０１２４】
ディスプレイパネル１１００は、様々な種類のディスプレイパネルが適用できる。一実施形態において、ディスプレイパネル１１００は、一つまたは複数のカラーを持つ光を発光してディスプレイ動作を行うＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が形成されたＯＬＥＤ層を含むＯＬＥＤディスプレイパネルである。しかし、本発明の実施形態はこれに限定される必要がない。本発明の実施形態に係る指紋検知システム１０は、一般バックライトまたはＯＬＥＤを用いてディスプレイ動作を行うＬＣＤディスプレイパネルなどの様々な種類のディスプレイパネルに該当する。または、前述したＯＬＥＤディスプレイパネル及びＬＣＤディスプレイパネルに加えて、ディスプレイパネルの光源からの光が指紋に反射されてディスプレイパネルのバックプレーン（ｂａｃｋ  ｐｌａｎｅ）の方向（または、指紋センサー１２００の方向）に伝達される場合、該当ディスプレイパネルが本発明の実施形態に係るディスプレイパネル１１００に適用できる。
【０１２５】
一方、指紋センサー１２００は、半導体チップまたは半導体パッケージとして実現されてディスプレイパネル１１００の一面に取り付けられる。一実施形態において、第１イメージセンサー１２２０は、複数の光電変換素子（例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトゲート及びピン型フォトダイオードなど）が形成された半導体層（Ｌａｙｅｒ）または半導体チップとして実現できる。一実施形態において、第１イメージセンサー１２２０は、ＣＩＳ（ＣＭＯＳ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）またはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などのイメージセンサーが実現された半導体層である。以下の説明では、第１イメージセンサー１２２０内の光電変換素子がフォトダイオードで実現されると仮定する。
【０１２６】
一実施形態において、指紋センサー１２００を実現するにあたり、第１イメージセンサー１２２０に対するパッケージング過程でピンホールマスク１２１０が第１イメージセンサー１２２０に積層できる。または、第１イメージセンサー１２２０を実現するための工程過程で、第１イメージセンサー１２２０を構成する１つ以上の層にピンホールマスク１２１０がレイヤーの形で第１イメージセンサー１２２０に積層できる。すなわち、ピンホールマスク１２１０が第１イメージセンサー１２２０に内蔵された形態で指紋センサー１２００が実現でき、ピンホールマスク１２１０が内蔵された第１イメージセンサー１２２０に対してパッケージ過程が行われる。つまり、一実施形態において、ピンホールマスク１２１０と第１イメージセンサー１２２０とは一体型に形成できる。
【０１２７】
ピンホールマスク１２１０は、光透過率及び反射率の低い材料を用いて様々な方式によって実現できる。例えば、ピンホールマスク１２１０は、光を遮断しながら反射率が低い（または吸収率が高い）特性を有するとともに、温度または湿度の変化にもその硬さ（ｈａｒｄｎｅｓｓ）が維持できる材料を用いて実現できる。一例として、シリコン素材上にＴｉＮ（Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）物質を塗布した後、ピンホールＨを形成することにより、ピンホールマスク１２１０が実現できる。または、シリコンではない他の物質、例えばブラックニッケル（Ｂｌａｃｋ  Ｎｉｋｅｌ）や陽極酸化アルミニウム（Ａｎｏｄｉｚｅｄ  Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）などの物質が、ピンホールマスク１２１０の材質になることも可能である。
【０１２８】
一実施形態において、ＯＬＥＤディスプレイパネルに備えられるＯＬＥＤ層とピンホールマスク１２１０とは、略平行に配置される。これにより、ＯＬＥＤ層内の複数のＯＬＥＤからの光が、カバーガラスに位置した指紋の方向に伝達でき、指紋によって反射された光が、ピンホールマスク１２１０内のピンホールＨによって形成される画角（Ａｎｇｌｅ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ）内でピンホールマスク１２１０へ伝達できる。これにより、本発明の実施形態に係る指紋センサーにおいて、指紋検知のために光が伝達される経路を制御するための別の光ガイド手段を備える必要はない。
【０１２９】
指紋センサー１２００は、ディスプレイパネル１１００上に接触した或いは近くに位置した指紋を検知する。本発明の実施形態に係る指紋検知システム１０において、指紋認識のための別途のボタンが搭載されることなく、スマートフォンなどのウェアラブル機器のディスプレイ上に接触した指紋が認識できる。例えば、ディスプレイパネル１１００がＯＬＥＤディスプレイパネルに該当し、ユーザーの指紋がディスプレイパネル１１００のカバーガラス（Ｃｏｖｅｒ  Ｇｌａｓｓ）上に置かれるとき、ディスプレイパネル１１００内のＯＬＥＤ層（ＯＬＥＤ  Ｌａｙｅｒ）からの光が光源になってユーザーの指紋へ伝達及び反射され、反射された光は、パネルバックプレーン（Ｐａｎｅｌ  Ｂａｃｋ  ｐｌａｎｅ）を透過してピンホールマスク１２１０を介して第１イメージセンサー１２２０へ伝達できる。
【０１３０】
第１イメージセンサー１２２０は、複数のピクセル領域を含み、それぞれのピクセル領域は、指紋の互いに異なる領域によって反射された光を検知し、検知された光に対応する電気信号を発生する。それぞれのピクセル領域は、指紋の隆線（ｒｉｄｇｅ）に反射された光に対応する電気信号を発生し、或いは隆線同士の間の谷（ｖａｌｌｅｙ）に反射された光に対応する電気信号を発生する。光が反射された指紋の形状に応じて、フォトダイオードで検知された光の量は変わり、検知された光の量に応じて、互いに異なるレベルを有する電気信号が生成できる。すなわち、複数のピクセル領域からの電気信号は、それぞれ明暗情報（または、イメージ情報）を含み、前記電気信号に対する処理動作を介して、各ピクセル領域に対応する領域が隆線であるか谷であるかが判断でき、判断された情報を組み合わせることにより、全体的な指紋イメージが構成できる。
【０１３１】
指紋検知システム１０で光学的にサンプリングされる指紋の領域が定義できる。一例として、第１イメージセンサー１２２０の複数のピクセル領域に対応して複数の指紋ピクセルＷＦＰが定義でき、それぞれの指紋ピクセルＷＦＰは、一つのピンホールＨと一つのピクセル領域によって示される被写体領域に該当する。様々な要因として、ディスプレイパネル１１００とピンホールマスク１２１０との距離、ピンホールマスク１２１０と第１イメージセンサー１２２０との距離、ピンホールマスク１２１０の厚さＴ、ピンホールＨの直径ｄ及び形態等に応じて、それぞれのピンホールＨに対応する指紋ピクセルＷＦＰの形状及びサイズが決定できる。
【０１３２】
指紋ピクセルＷＦＰそれぞれは、ピンホールマスク１２１０内の一つのピンホールＨに対応する。それぞれの指紋ピクセルＷＦＰ内で１つのピンホールＨに通過し得る光を反射する領域が含まれる。当該領域は、光学サンプリング領域（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ  Ｒｅｇｉｏｎ）として定義できる。光学サンプリング領域に応じて、第１イメージセンサー１２２０内でもこれに対応する光学検知領域（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｒｅｇｉｏｎ）が定義できる。一例として、光学検知領域はピクセル領域を含む。
【０１３３】
一方、図１３ではディスプレイパネル１１００の全体領域に対して指紋ピクセルＷＦＰが位置することを示しているが、本発明の実施形態は、これに限定される必要はない。一例として、ディスプレイパネル１１００の一部の領域に対してのみ指紋ピクセルＷＦＰが位置してもよい。これにより、ディスプレイパネル１１００の特定の領域にユーザーの指紋が位置した場合、前記指紋が検知されることも可能である。
【０１３４】
また、ピンホールマスク１２１０内の複数のピンホールＨそれぞれは、第１イメージセンサー１２２０内の複数のピクセル領域それぞれに対応する。例えば、一つのピンホールＨに対応する一つのピクセル領域は、一つのフォトダイオードを含む。または、一つのピンホールＨに対応する一つのピクセル領域は、二つ以上のフォトダイオードを含む。図１３では、一つのピクセル領域が複数のフォトダイオードを含み、また、光学検知領域内のピクセル領域が複数のフォトダイオードを含む例を示す。すなわち、第１イメージセンサー１２２０の複数のピクセルにマッピングされるようにピンホールマスク１２１０の複数のピンホールＨが形成され、光学サンプリング領域内の指紋ピクセルで反射された光がピクセル領域内の一つ以上のフォトダイオードによって検知され、複数のピクセル領域からの電気信号を処理することにより、指紋の全体イメージが再構成される。
【０１３５】
一実施形態において、指紋ピクセルＷＦＰそれぞれに対応して第１イメージセンサー１２２０内の領域が定義でき、指紋ピクセルＷＦＰそれぞれに対応する領域は複数のフォトダイオードを含む。また、ピクセル領域は、指紋ピクセルＷＦＰに対応する複数のフォトダイオードのうちの少なくとも一部を含む領域に該当する。すなわち、１つのピクセル領域は、これに対応する指紋ピクセルＷＦＰに対応する光を検知する必要があり、他の指紋ピクセルＷＦＰに対応する光がオーバーラップすることが防止される必要がある。図１３の例では、指紋ピクセルＷＦＰそれぞれに対応する領域が５ｘ５個のフォトダイオードを含み、ピクセル領域はその一部として３ｘ３個のフォトダイオードを含む例を示しており、指紋ピクセルＷＦＰそれぞれに対応する領域に対して、３ｘ３個のフォトダイオードからの電気信号に基づいて指紋イメージ（または部分指紋イメージ）が構成できる。
【０１３６】
一方、前記実施形態では、指紋検知システム１０がユーザーの指紋を検知すると説明したが、本発明の実施形態はこれに限定される必要はない。例えば、所定の物体がディスプレイパネル１１００上に位置すると、指紋センサー１２００は、前記所定の物体に反射された光を検知してその検知結果を発生する。指紋センサー１２００のそれぞれの指紋ピクセルがイメージデータを検知結果として発生する場合、指紋センサー１２００それぞれの指紋ピクセルからのイメージデータを用いて、ディスプレイパネル１１００上に位置した物体のイメージが再構成できる。
【０１３７】
本実施形態に係る第１イメージセンサー１２２０は、指紋を検知するために追加の光学レンズがマイクロレンズ上に不要である。よって、光学レンズの主光線角度（ＣＲＡ、Ｃｈｉｅｆ  Ｒａｙ  Ａｎｇｌｅ）を考慮することなく、指紋の隆線と谷との位置を鮮明且つ高解像度で検知することが重要である。
【０１３８】
これにより、第１イメージセンサー１２２０のマイクロレンズ２２０のシフトがブロック領域単位で行われ、指紋に配置された隆線及び谷の位置をより明確にイメージ化できる。
【０１３９】
以下、図１及び図１４乃至図１６を参照して、本発明の実施形態に係る第２イメージセンサー１２２１を説明する。上述した実施形態と重複する部分は簡略化または省略する。
【０１４０】
図１４は本発明の実施形態に係るイメージセンサーを説明するためのブロック図であり、図１５は本発明の実施形態に係るイメージセンサーを説明するための概念図である。図１６は本発明の実施形態に係るイメージセンサーのビニングモード（ｂｉｎｎｉｎｇ  ｍｏｄｅ）を説明するための概念図である。
【０１４１】
図１及び図１４を参照すると、本発明の実施形態に係る第２イメージセンサー１２２１のコントロール回路２０００は、フルモード（ｆｕｌｌ  ｍｏｄｅ）と電気信号の一部だけを利用するビニングモード（ｂｉｎｎｉｎｇ  ｍｏｄｅ）を選択的に行う。第２イメージセンサー１２２１のコントロール回路２０００は選択回路２４００をさらに含む。
【０１４２】
図１４及び図１５を参照すると、コントロール回路２０００の行ドライバ２３００及び選択回路２４００は、フルモードでピクセルアレイ１０００の全ピクセル領域の情報を用いてイメージ化を行う。
【０１４３】
ピクセルアレイ１０００は、ベイヤーパターン（ｂａｙｅｒ  ｐａｔｔｅｒｎ）のＲＧＢピクセル領域を含む。すなわち、ブルーピクセルＢとレッドピクセルＲとグリーンピクセルＧｂ、Ｇｒがピクセルアレイ１０００にベイヤーパターンで配置できる。
【０１４４】
ブルーピクセルＢは、カラーフィルターとしてブルーカラーフィルターを用いて、入射光のブルーカラー成分を除いた残りをフィルタリングするピクセル領域であり、レッドピクセルＲは、カラーフィルターとしてレッドカラーフィルターを用いて、入射光のレッドカラー成分を除いた残りをフィルタリングするピクセル領域である。グリーンピクセルＧｂ、Ｇｒは、カラーフィルターとしてグリーンカラーフィルターを用いて、入射光のグリーンカラー成分を除いた残りをフィルタリングするピクセル領域である。
【０１４５】
ベイヤーパターンに応じて、ピクセルアレイ１０００のブルーピクセルＢと隣接するピクセル領域はすべてグリーンピクセルＧｂ、Ｇｒであり、レッドピクセルＲと隣接するピクセル領域はすべてグリーンピクセルＧｂ、Ｇｒである。また、ブルーピクセルＢとレッドピクセルＲは対角線方向に隣接する。
【０１４６】
コントロール回路２０００は、フルモードでピクセルアレイ１０００の全ピクセル領域の情報を全て用いる。すなわち、行ドライバ２３００は、すべての行信号ラインＲ１乃至Ｒ７に信号を印加する。また、選択回路２４００は、列信号ラインＣ１乃至Ｃ７を介して全ての列の出力を受信する。
【０１４７】
選択回路２４００は、ピクセルアレイ１０００の出力を受信した後に、これを相関二重サンプラー２５００へ伝送する。
【０１４８】
図１４及び図１６を参照すると、コントロール回路２０００の行ドライバ２３００及び選択回路２４００は、ビニングモードでピクセルアレイ１０００の一部のピクセル領域の情報のみを用いてイメージ化を行うことができる。
【０１４９】
例えば、第１ブロック領域Ｂ１では、Ｐ１、Ｐ３、Ｐ２０１及びＰ２０３ピクセル領域の出力のみが用いられるので、第１ブロック領域Ｂ１全体がブルーピクセルＢとして使用できる。同様に、第２ブロック領域Ｂ２では、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ２０４及びＰ２０６ピクセル領域の出力のみが用いられるので、第２ブロック領域Ｂ２全体がグリーンピクセルＧｂとして使用できる。第５ブロック領域Ｂ５では、Ｐ３０４、Ｐ３０６、Ｐ５０４およびＰ５０６ピクセル領域の出力のみが用いられるので、第５ブロック領域Ｂ５全体がレッドピクセルＲとして使用できる。
【０１５０】
このようなビニングモードは、伝送データの量を減らしてイメージセンサーの動作速度を飛躍的に向上させる。ただし、ビニングモード中には、解像度が相対的に低くなるおそれがある。これを防止するために、本実施形態の第２イメージセンサー１２２１は、ビニングモードが行われるブロック領域単位と同じ単位でマイクロレンズ２２０のシフトを行う。
【０１５１】
これにより、本実施形態に係る第２イメージセンサー１２２１は、ビニングモードの高速転送の利点を有しながらも、解像度が低くならないイメージ化が可能である。
【０１５２】
以上、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明のその技術的思想や必須の特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施できることを理解できる。したがって、上述した実施形態は、すべての面で例示的なもので、限定的なものではないと理解すべきである。
【符号の説明】
【０１５３】
１０  指紋検知システム
１１  光電トランジスタ
１３  フローティング拡散領域
１５  電荷転送トランジスタ
１７  ドライブトランジスタ
１８  リセットトランジスタ
１９  選択トランジスタ
１００  基板
１００ａ  第１面
１００ｂ  第２面
１１０  光電素子
１２０  境界分離トレンチ
１３０  境界分離膜
１６０  固定電荷層
１７０  反射防止膜
１８０  下部平坦化膜
１９０  側面反射防止膜
２００  カラーフィルター
２０１  メタルシールド層
２０４  開口
２１０  上部平坦化膜
２１１  充填膜
２２０  マイクロレンズ
２３０  保護膜
３００  絶縁構造体
３１０  ゲート構造体
３２０  絶縁層
３３０  配線構造体
１０００  ピクセルアレイ
１１００  ディスプレイパネル
１２００  指紋センサー
１２１０  ピンホールマスク
１２２０  第１イメージセンサー
１２２１  第２イメージセンサー
２０００  コントロール回路
２１００  タイミング発生器
２２００  行デコーダ
２３００  行ドライバ
２４００  選択回路
２５００  相関二重サンプラー
２６００  アナログデジタルコンバータ
２７００  ラッチ部
２８００  列デコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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