KR100551375B1 - 반사 방지막을 이용한 씨모스 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평탄화층과 색필터 사이에 반사 방지막을 형성하거나, 또는 색필터 자체가 반사 방지막의 조건을 갖도록 구성하여 색의 선명도를 향상시키기 위한 것으로, 이를 위한 구성은 마이크로 렌즈를 통해 투과되는 빛을 평탄화하여 투과시키는 평탄화층과, 평탄화된 빛중 색필터에 해당되는 색만을 투과시키는 색필터와, 평탄화층과 색필터 사이에서 임의의 두께와 굴절률로 코팅 형성되어 빛을 무반사로 투과시키는 반사 방지막을 포함하거나, 또는 색필터 자체가 반사 방지막의 조건을 갖도록 구성함으로써, 광 투과율을 증가시켜 이미지 센서의 효율을 증가시키며, 또한 각 필터별로 색 분리가 정밀해져 색 선명도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

반사 방지막을 이용한 씨모스 이미지 센서{CMOS IMAGE SENSOR BY USING A REFLEX PREVENTION FILM}
도 1은 종래 씨모스 이미지 센서를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 반사 방지막을 이용한 씨모스 이미지 센서를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 3개의 매질 내를 빛이 투과하도록 하는 반사 방지막을 도시한 도면이며
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 색필터 자체가 반사 방지막의 조건을 갖도록 구성된 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 마이크로 렌즈 20,40 : 평탄화층
25 : 반사 방지막 30 : 색필터
50 : 광 감지 센서 60 : 색필터 자체의 반사 방지막
본 발명은 반사 방지막을 이용한 씨모스(complementary metal-oxide semiconductor : CMOS) 이미지 센서에 관한 것으로, 평탄화층과 색필터 사이에 반사 방지막을 형성하거나, 또는 색필터 자체가 반사 방지막의 조건을 갖도록 구성하여 색의 선명도를 향상시킬 수 있도록 하는 이미지 센서에 관한 것이다.
통상적으로, CMOS 이미지 센서는 도 1에 도시된 바와 같이, 명암만으로 된 흑백 이미지로 이 흑백 이미지를 색 이미지로 만들기 위한 색필터(color filter)(30)와, 광 집적도를 향상시키기 위한 마이크로 렌즈(10)와, 그리고 평탄화층(20, 40)과, 그리고, 색필터(30)를 통과한 빛을 수광하는 광 감지 센서(50)로 구분된다.
여기서, 색필터(30)는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 빛을 사용하는 원색필터와, 각각의 보색에 해당하는 시안(Cyan), 마젠타(Magenta), 엘로우(Yellow), 청색(Green)을 이용하는 보색필터로 구분된다.
이중, 원색필터는 마이크로 렌즈(10)에서 빛을 집광하여 들어온 빛을 색필터(30)에서 선택적으로 투과시키는데, 즉 적색은 적색 파장의 빛만, 녹색은 녹색 파장의 빛만, 청색은 청색 파장의 빛을 투과시키며, 그 빛은 광 감지 센서(50)에 의해 감지된다.
그러나, 마이크로 렌즈(10) 또는 각 레이어(layer) 경계면에서 일정량의 빛이 반사되어 광 감지 센서로의 빛의 양이 줄어들어 이미지 센서의 감광도(photo sensitivity)가 줄어들고 색필터(30)는 염료가 첨가된 레지스트를 이용하는데 그 것만으로는 색 선명도를 향상하는데 한계가 있다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 평탄화층과 색필터 사이에 반사 방지막을 형성하거나, 또는 색필터 자체가 반사 방지막의 조건을 갖도록 구성하여 색의 선명도를 향상시킬 수 있도록 하는 반사 방지막을 이용한 씨모스 이미지 센서를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 관점에서 반사 방지막을 이용한 씨모스 이미지 센서는 마이크로 렌즈를 통해 투과되는 빛을 평탄화하여 투과시키는 평탄화층과, 평탄화된 빛중 색필터에 해당되는 색만을 투과시키는 색필터와, 평탄화층과 색필터 사이에서 임의의 두께와 굴절률로 코팅 형성되어 빛을 무반사로 투과시키는 반사 방지막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점에서 반사 방지막을 이용한 씨모스 이미지 센서는 이미지 센서로 입사되는 광을 집적시켜 투과시키는 마이크로 렌즈와, 마이크로 렌즈를 통해 투과되는 빛중 색필터에 해당되는 색만을 임의의 두께와 굴절률로 코팅 형성시켜 빛을 무반사로 투과시키는 색필터 자체의 반사 방지막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 방지막을 이용한 씨모스 이미지 센서를 도시한 도면으로서, 마이크로 렌즈(10)와, 평탄화층(20)과, 반사 방지막(25)과, 색필터(30)를 포함한다.
마이크로 렌즈(10)는 광 집적도를 향상시키기 위한 것으로, 입사되는 광을 집적하여 평탄화층(20)을 통해 입사되는 광을 평탄화하여 반사 방지막(25)으로 투과시킨다.
그러면, 반사 방지막(25)은 도 3에 도시된 바와 같이, 3개의 매질을 통하여 빛을 투과시키는 것으로, 3개의 매질 두께 및 굴절률의 조건, 즉 두께 d=
Figure 112005009072973-pat00001
이고, 굴절률
Figure 112005009072973-pat00002
일 경우, n0와 n1 사이의 반사율은 "0"이 되어 무반사로서 100% 투과하게 된다. 즉, 색필터(30)에서 반사되는 빛의 양을 감소시켜 집광력을 높이고, 마이크로 렌즈(10)를 통해 투과되는 빛 중 색필터(30)에 해당되는 색만을 투과시킬 수 있도록 하는 두께와 굴절률로 코딩되어 평탄화층(20)과 색필터(30) 사이에 형성되어 있다.
즉, 상술한 두께에 있어서, 색필터(30)내 적색필터에 해당되는 반사 방지막(25)의 두께를 620㎚/(4n red)로 형성하고, 녹색필터에 해당되는 반사 방지막(25)의 두께를 530㎚/(4n green)로 형성하며, 청색필터에 해당되는 반사 방지막(25)의 두께를 420㎚/(4n blue)로 형성한다.
그리고, 상술한 굴절률에 있어서, 색필터(30)내 적색필터에 해당되는 반사 방지막(25)의 굴절률을
Figure 112005009072973-pat00003
로 형성하고, 녹색필터에 해당되는 반사 방지막(25)의 굴절률을
Figure 112005009072973-pat00004
로 형성하며, 청색필터에 해당되는 반사 방지막(25)의 굴절률을
Figure 112005009072973-pat00005
로 형성한다.
다음으로, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 색필터 자체가 반사 방지막의 조건을 갖도록 구성된 도면으로서, 색필터에 반사 방지막의 조건을 포함시켜 제작한 이미지 센서이다.
즉, 마이크로 렌즈(10)는 광 집적도를 향상시키기 위한 것으로, 입사되는 광을 집적하여 색필터 자체의 반사 방지막(60)으로 투과시킨다.
그러면, 색필터 자체의 반사 방지막(60)은 마이크로 렌즈(10)를 통해 투과되는 빛중 색필터에 해당되는 색만을 두께와 굴절률로 코팅 형성시켜 빛을 무반사로 투과시킨다.
즉, 색필터 자체의 반사 방지막(60)은 각 파장에 해당되는 파장만 투과하도록 두께 및 굴절률을 형성되어 있는 것으로, 색필터 자체의 반사 방지막(60)내 적색필터에 해당되는 두께를 620㎚/(4n red)로 형성하고, 녹색필터에 해당되는 두께를 530㎚/(4n green)로 형성하며, 청색필터에 해당되는 두께를 420㎚/(4n blue)로 형성한다.
그리고, 상술한 굴절률에 있어서, 색필터 자체의 반사 방지막(60)내 적색필터에 해당되는 굴절률을
Figure 112005009072973-pat00006
로 형성하고, 녹색필터에 해당되는 굴절률을
Figure 112005009072973-pat00007
로 형성하며, 청색필터에 해당되는 굴절률을
Figure 112005009072973-pat00008
로 형성한다.
그러므로, 본 발명은 평탄화층과 색필터 사이에 반사 방지막을 형성하거나, 또는 색필터 자체가 반사 방지막의 조건을 갖도록 구성함으로써, 광 투과율을 증가시켜 이미지 센서의 효율을 증가시키며, 또한 각 필터별로 색 분리가 정밀해져 색 선명도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 씨모스(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서로서,
    마이크로 렌즈를 통해 투과되는 빛을 평탄화하여 투과시키는 평탄화층과,
    상기 평탄화된 빛중 색필터에 해당되는 색만을 투과시키는 색필터와,
    상기 평탄화층과 색필터 사이에서 임의의 두께와 굴절률로 코팅 형성되어 상기 빛을 무반사로 투과시키는 반사 방지막
    을 포함하는 반사 방지막을 이용한 씨모스 이미지 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 방지막은, 3개의 매질을 통하여 상기 빛을 투과시키는 것으로, 상기 색필터내 적색필터에 해당되는 상기 반사 방지막의 두께를 620㎚/(4n red)로 형성하고, 상기 색필터내 녹색필터에 해당되는 상기 반사 방지막의 두께를 530㎚/(4n green)로 형성하며, 상기 색필터내 청색필터에 해당되는 상기 반사 방지막의 두께를 420㎚/(4n blue)로 형성하는 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 이용한 씨모스 이미지 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 색필터내 적색필터에 해당되는 상기 반사 방지막의 굴절률을
    Figure 112005009072973-pat00009
    로 형성하고, 상기 색필터내 녹색필터에 해당되는 상기 반사 방지막의 굴절률을
    Figure 112005009072973-pat00010
    로 형성하며, 상기 색필터내 청색필터에 해당되는 상기 반사 방지막의 굴절률을
    Figure 112005009072973-pat00011
    로 형성하는 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 이용한 씨모스 이미지 센서.
  4. 씨모스 이미지 센서로서,
    상기 이미지 센서로 입사되는 광을 집적시켜 투과시키는 마이크로 렌즈와,
    상기 마이크로 렌즈를 통해 투과되는 빛중 색필터에 해당되는 색만을 임의의 두께와 굴절률로 코팅 형성시켜 상기 빛을 무반사로 투과시키는 색필터 자체의 반사 방지막
    을 포함하는 반사 방지막을 이용한 씨모스 이미지 센서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 색필터 자체의 반사 방지막은, 상기 색필터 자체의 반사 방지막내 적색필터에 해당되는 두께를 620㎚/(4n red)로 형성하고, 상기 색필터 자체의 반사 방지막내 적색필터에 해당되는 녹색필터에 해당되는 두께를 530㎚/(4n green)로 형성하며, 상기 색필터 자체의 반사 방지막내 적색필터에 해당되는 청색필터에 해당되는 두께를 420㎚/(4n blue)로 형성하는 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 이용한 씨모스 이미지 센서.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 색필터 자체의 반사 방지막내 적색필터에 해당되는 굴절률을
    Figure 112005009072973-pat00012
    로 형성하고, 녹색필터에 해당되는 굴절률을
    Figure 112005009072973-pat00013
    로 형성하며, 청색필터에 해당되는 굴절률을
    Figure 112005009072973-pat00014
    로 형성하는 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 이용한 씨모스 이미지 센서.
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