KR100465540B1 - 노치 필터를 갖는 이미지센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칼라 필터의 분광영역이 오버랩되는 부분을 최소화하기에 적합한 이미지센서를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 기판 상에 형성된 다수의 포토다이오드; 상기 포토다이오드 상부에 형성된 적, 녹, 청 칼라 필터; 및 상기 청색 칼라 필터 하부에 굴절율이 2.01인 PE-질화막과 굴절율이 1.488인 산화막이 교번하여 10번 적층되어 형성되며, 녹색 및 적색을 차단하기 위한 노치 필터를 포함하는 이미지센서를 제공한다.
Description
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로 특히, 칼라 구현 능력을 향상시킬 수 있는 이미지센서에 관한 것이다.
이미지센서는 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체소자로서, 전하결합소자(Charge Coupled Device; 이하 CCD라 함)와 CMOS(Complementary MOS; 이하 CMOS라 함) 이미지센서로 이루어진다.이 중, CCD는 개개의 MOS 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자인 반면, CMOS 이미지센서는 제어회로(Control circuit) 및 신호처리회로(Signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소 수만큼 MOS트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.
이러한 다양한 이미지센서를 제조함에 있어서, 이미지센서의 감광도(Photo sensitivity)를 증가시키기 위한 노력들이 진행되고 있으며, 그 중 하나가 집광기술이다.예컨대, CMOS 이미지센서는 빛을 감지하는 포토다이오드와 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 CMOS 로직회로 부분으로 구성되며, 광감도를 높이기 위해서는 전체 이미지센서 면적에서 포토다이오드의 면적이 차지하는 비율(이를 통상 Fill Factor"라 한다)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있다.
이미지센서는 적,녹,청(Red, Green, Blue)의 칼라 필터 어레이(Colour Filter Array; 이하 CFA라 함)를 구비함으로써 각각의 색상을 혼합하여 색상을 구현하도록 한다.
도 1은 종래기술에 따른 이미지 센서를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면 종래의 이미지센서는, 기판(10) 상에 다수의 포토다이오드(11)가 배치되어 있으며, 그 상부에 절연막(12)이 형성되어 있고, 절연막(12) 상의 포토다이오드(11)와 오버랩되지 않은 영역 즉, 포토다이오드(11)에 접하는 영역에 게이트전극(13)이 배치되어 있으며, 게이트전극(13)으로 빛이 입사되는 것을 차단하기 위한 광차단막(16)이 게이트전극(13) 상부에 오버랩되도록 배치되어 있으며, 게이트전극(13)과 광차단막(14) 사이에 보호막(15)이 형성되어 있으며, 보호막(15) 상에 적, 녹, 청 칼라 필터(16a, 16b, 16c)가 각각 포토다이오드(11)와 오버랩되도록 배치되어 있으며, 적, 녹, 청 칼라 필터(16a, 16b, 16c) 상에 OCM(Over Coating Material) 등의 평탄화층(17)이 배치되어 있으며, 평탄화층(17) 상에 적, 녹 청 칼라 필터(16a, 16b, 16c)와 각각 오버랩되는 마이크로 렌즈(18)가 배치되어 있다.
전술한 이미지센서의 칼라 특성은 R,G,B 칼라 물질막을 사용하여 구현한 것으로 R,G,B 각각의 필터 특성은 이상적인 컷오프(Cutoff) 특성과는 거리가 있고,서로의 분광영역이 근원적으로 오버랩되는 부분이 존재하게 된다. 이는 칼라 처리 단계에서 순수 칼라 성분을 줄이는 역할을 하게 되고, 칼라 신호대잡음비에 영향을 주어 동적영역(Dynamic range)의 감소를 초래하게 된다.
도 2는 종래의 이미지센서의 각 색상의 파장에 따른 투과 특성 즉, 분광특성을 도시한 그래프인 바, 도 2에 도시된 바와 같이 특히, 전술한 분광영역이 오버랩되는 특성은 주로 청색(B)과 녹색(G)에서 두드러지게 나타나는 바, 전술한 분광영역이 오버랩되는 영역을 줄이는 것이 이미지센서의 칼라 재현성을 향상시키는 것이라 할 수 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 칼라 필터의 분광영역이 오버랩되는 부분을 최소화하기에 적합한 이미지센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 이미지 센서를 도시한 단면도,
도 2는 종래의 이미지센서의 각 색상의 파장에 따른 분광특성을 도시한 그래프,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 노치 필터를 도시한 단면도,
도 5는 노치 필터의 분광특성을 도시한 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 이미지센서의 분광특성을 도시한 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
30 : 기판 31 : 포토다이오드
32 : 절연막 33 : 게이트전극
34 : 광차단막 35 : 보호막
37 : 평탄화층 36a, 36b, 36c : 칼라 필터
38 : 마이크로 렌즈
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판 상에 형성된 다수의 포토다이오드; 상기 포토다이오드 상부에 형성된 적, 녹, 청 칼라 필터; 및 상기 청색 칼라 필터 하부에 굴절율이 2.01인 PE-질화막과 굴절율이 1.488인 산화막이 교번하여 10번 적층되어 형성되며, 녹색 및 적색을 차단하기 위한 노치 필터를 포함하는 이미지센서를 제공한다.
본 발명은, 청색 칼라 필터 하부에 노치 필터(Notch filter)를 디자인함으로써, 순수 신호 성분의 비율을 증가시켜 이미지 센서의 칼라 구현 능력을 향상시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 노치 필터를 도시한 단면도이며, 도 5는 노치 필터의 분광특성을 도시한 그래프이며, 도 6은 본 발명에 따른 이미지센서의 분광특성을 도시한 그래프로서, 상기한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.도 3을 참조하면, 기판(30) 상에 다수의 포토다이오드(31)가 배치되어 있으며, 그 상부에 절연막(32)이 형성되어 있다. 절연막(32) 상의 포토다이오드(31)와 오버랩되지 않은 영역 즉, 포토다이오드(31)에 접하는 영역에 게이트전극(33)이 배치되어 있으며, 게이트전극(33)으로 빛이 입사되는 것을 차단하기 위한 광차단막(36)이 게이트전극(33) 상부에 오버랩되도록 배치되어 있다.게이트전극(33)과 광차단막(34) 사이에 보호막(35)이 형성되어 있으며, 보호막(35) 상에 녹, 청, 적 칼라 필터(36a, 36b, 36c)이 각각 포토다이오드(31)와 오버랩되도록 배치되어 있으며, 녹, 청, 적 칼라 필터(36a, 36b, 36c) 상에 평탄화층(37)이 배치되어 있으며, 평탄화층(37) 상에 녹, 청, 적 칼라 필터(36a, 36b, 36c)와 각각 오버랩되는 마이크로 렌즈(38)가 배치되어 있다.청색 칼라 필터(36b) 하부에 평탄화층(37)을 매개로 노치 필터(39)가 개재되어 있는 바, 노치 필터(39)는 밴드패스 필터의 일종으로 특수한 파장의 빛을 차단하는 특징이 있다.도 4를 참조하면, 노치필터(39)는 PE-질화막(39a)과 산화막(39b)이 적층되어 이루는 쌍을 포함하는 것으로 서로 교번하여 적층되어 있다.
따라서, 굴절율이 2.01인 PE-질화막(39a)과 굴절율이 1.488인 산화막(39b)이 적층되어 도 5에 도시된 바와 같은 분광특성을 나타낸다. 실험상 PE-질화막(39a)과 산화막(39b)의 두께를 각각 0.0622㎛(±10%)와 0.085㎛(±10%)으로 하며, 이들이 이루는 쌍이 10층일 때 가장 효과적인 분광특성을 나타내는 바, 0.5㎛ 기준파장의 QWRS(Quarter Wavelength Reflector Stack)이다.
도 6을 참조하면, 전술한 본 발명의 일실시예에서 사용한 노치 필터에 의해 분광특성이 개선되어 G와 B의 분광영역이 오버랩되는 부분을 최소화할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 일실시예에서는 마이크로렌즈가 볼록 형상인 것을 그 일예로 하였으나, 오목 형상인 경우에도 적용이 가능하다.
전술한 본 발명은, 청색 칼라 필터 하부에 노치 필터를 추가 배치함으로써, 청색과 녹색의 분광특성상 오버랩되는 부분을 최소화하여 순수 신호 성분의 비율을 증가시켜 이미지 센서의 칼라 구현 능력을 향상시킬 수 있음을 실시예를 통해 알아 보았다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명은, 이미지센서의 칼라 구현 능력을 향상시킬 수 있어, 궁극적으로 이미지센서의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 탁월한 효과를 기대할 수 있다.
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- 기판 상에 형성된 다수의 포토다이오드;상기 포토다이오드 상부에 형성된 적, 녹, 청 칼라 필터; 및상기 청색 칼라 필터 하부에 굴절율이 2.01인 PE-질화막과 굴절율이 1.488인 산화막이 교번하여 10번 적층되어 형성되며, 녹색 및 적색을 차단하기 위한 노치 필터를 포함하는 이미지센서.
- 제 4 항에 있어서,상기 PE-질화막과 상기 산화막의 두께는 각각 0.0622㎛(±10%)와 0.085㎛(±10%)인 것을 특징으로 하는 이미지센서.
- 제 4 항에 있어서,상기 적, 녹, 청 칼라필터 상에 형성된 마이크로렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
- 제 6 항에 있어서,상기 마이크로렌즈는 볼록 또는 오목 형상인 것을 특징으로 하는 이미지센서.
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| KR960012541A (ko) * | 1994-09-23 | 1996-04-20 | 김광호 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| JPH10150177A (ja) * | 1996-11-18 | 1998-06-02 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
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