KR20060077089A - 포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터 및 그를 포함한씨모스 이미지센서 - Google Patents

포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터 및 그를 포함한씨모스 이미지센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20060077089A
KR20060077089A KR1020040115879A KR20040115879A KR20060077089A KR 20060077089 A KR20060077089 A KR 20060077089A KR 1020040115879 A KR1020040115879 A KR 1020040115879A KR 20040115879 A KR20040115879 A KR 20040115879A KR 20060077089 A KR20060077089 A KR 20060077089A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photonic crystal
image sensor
color filter
light
wavelength
Prior art date
Application number
KR1020040115879A
Other languages
English (en)
Inventor
오영선
Original Assignee
매그나칩 반도체 유한회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 매그나칩 반도체 유한회사 filed Critical 매그나칩 반도체 유한회사
Priority to KR1020040115879A priority Critical patent/KR20060077089A/ko
Publication of KR20060077089A publication Critical patent/KR20060077089A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • H01L27/14621Colour filter arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645Colour imagers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685Process for coatings or optical elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 포토닉 크리스탈(Photonic crystal)을 칼라 필터로 이용하여 CMOS 이미지센서에 적용하는 것이다. 포토닉 크리스탈은 3차원의 주기성을 가진 유전물질(Dielectric)에서 포토닉 밴드 갭(Photonic band gap)이 나타나 특정 방향에서 특정 파장의 빛을 차단 혹은 통과시키는 특징으로 가진 구조체를 말한다. 물질의 유전상수(Dielectric constant)를 공간(1차원 내지 3차원)에 대해 주기적으로 변화시키면 특정 주파수 대역에서 전자기파가 전달되지 않는 포토닉 밴드 갭이 나타나게 되는데, 이는 반도체에서의 전자 밴드 갭과 유사한 개념이다.
이는 현재 CMOS 이미지센서에서 칼라필터를 대체하여 사용할 수 있으며, 적용 파장 범위가 이론적으로 적외선 ∼ 초단파 자외선까지 넓어서 현재의 컨벤셔널(Conventional)한 가시광선 영역 이외의 파장에 대한 필터링도 가능하다. 또한, 이론적으로 특정 파장에 대한 100%의 반사율 및 아주 미세한 주파수 영역(Frequency range)의 빛만을 선택적으로 반사할 수 있다.
따라서, 포토닉 크리스탈을 이용한 필터를 CMOS 이미지센서에 적용함으로써, 현재의 칼라필터를 대체할 수 있음과 동시에 현재의 칼라필터가 불가능한 파장대 및 가시광선 이외의 파장대를 필터링 한다던가 아주 미세한 범위의 파장 영역만 검출하는 범위로의 특수 목적에도 이용이 가능하다.
이미지센서, 칼라필터, 포토닉 크리스탈(Photonic crystal), 포토닉 밴드 갭(Photonic band gap).

Description

포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터 및 그를 포함한 씨모스 이미지센서{COLOR FILTER USING PHOTONIC CRYSTAL AND CMOS IMAGE SENSOR HAVING THE SAME}
도 1은 CMOS 이미지센서의 단위화소의 배열을 도시한 평면도.
도 2는 RGB 색상이 모두 나타나도록 도 1을 a-a' 방향으로 절취한 이미지센서의 단위화소를 나타내는 단면도.
도 3은 2차원 포토닉 크리스탈의 구조 및 포토닉 밴드 갭의 형성 모습을 도시한 도면.
도 4는 포토닉 크리스탈의 다차원 구조를 도시한 도면.
도 5는 종래의 칼라필터 어레이 방식과 본 발명의 칼라필터 어레이 방식을 비교 도시한 CMOS 이미지센서의 단면도.
도 6은 2차원의 포토닉 크리스탈을 이용한 필터의 예를 도시한 도면.
도 7은 1차원의 포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터 형성 공정을 개략적으로 도시한 단면도.
도 8은 특정 파장에 대한 흑백 이미지를 얻기 위한 포토닉 크리스탈 어레이 구조의 예를 도시한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
M : 메탈라인 IMD : 메탈라인 간 절연막
OCL : 오버코팅 레이어 CFA : 칼라필터 어레이
a,b,a',b',a",b" : 유전체층
본 발명은 이미지센서에 관한 것으로 특히, 포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터 및 그를 포함한 CMOS 이미지센서에 관한 것이다.
이미지센서는 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자이다. 이 중에서 전하결합소자(CCD : Charge Coupled Device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이다.
반면, CMOS(Complementary MOS; 이하 CMOS) 이미지센서는 제어회로(Control circuit) 및 신호처리회로(Signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하며, 화소 수 만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.
도 1은 CMOS 이미지센서의 단위화소의 배열을 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 빛의 3원색인 RGB의 색상을 캡쳐하기 위한 각각의 단위화 소가 격자 구조로 배치되어 있다.
도 2는 RGB 색상이 모두 나타나도록 도 1을 a-a' 방향으로 절취한 이미지센서의 단위화소를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 고농도의 P형(P++) 영역과 에피층(P-epi)이 적층된 구조를 갖는 기판(100)에 국부적으로 필드산화막(101)이 형성되어 있으며, 기판(100) 상에는 트랜스퍼 게이트(도시하지 않음)를 포함한 복수의 게이트전극이 형성되어 있으며, 예컨대, 트랜스퍼 게이트의 일측에 얼라인된 기판(100)의 표면 하부에 깊은 이온주입에 의한 N영 영역(도시하지 않음)과 기판(100)의 표면과 접하는 영역에 위치한 P형 영역(도시하지 않음)으로 이루어진 포토다이오드(102, 이하 PD라 함)가 형성되어 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 이 경우 트랜스퍼 게이트의 타측에 얼라인된 기판(100)의 표면 하부에 이온주입에 의한 고농도 N형(N+)의 플로팅 확산영역이 형성된다.
PD(102) 및 트랜스퍼 게이트가 형성된 상부에는 적층 구조를 이루는 복수의 메탈라인과 복수의 절연막이 혼합된 구조(103)가 형성되어 있다.
복수의 메탈라인은 전원라인 또는 신호라인과 단위화소 및 로직회로를 접속시키기 위한 것으로, PD(102) 이외의 영역에 빛이 입사하는 것을 방지하기 위한 쉴드의 역할을 동시에 한다.
복수의 메탈라인과 복수의 절연막이 혼합된 구조(103) 상에는 메탈라인 형성에 따른 단차 발생을 줄이기 위한 제1오버코팅 레이어(104, Over Coating Layer-1; 이하 OCL1이라 함)가 형성되어 있으며, OCL1 상에는 각 단위화소 별로 RGB 색상 구 현을 위한 칼라필터 어레이(105, Color Filter Array; 이하 CFA라 함)가 형성되어 있다.
통상의 빛의 3원색인 R(Red)G(Green)B(Blue)를 사용하나, 이외에도 보색인 옐로우(Y; Yellow), 마젠타(Magenta; Mg), 시안(Cyan; Cy)을 사용할 수 있다.
CFA(105) 상에는 CFA(105) 형성에 따라 발생된 단차를 줄여 마이크로렌즈 형성시 공정 마진 확보를 위한 제2오버코팅 레이어(106, 이하 OCL2라 함)이 형성되어 있으며, OCL2 상에는 마이크로렌즈(107, Micro-Lens; 이하 ML이라 함)가 형성되어 있다.
ML 상에는 ML이 긁히거나 파손되는 것을 방지하기 위한 보호막이 형성되며, 여기서는 보호막은 생략하였다.
따라서, 입사된 빛은 ML(107)에 의해 포커싱되어 PD(102)로 입사한다.
상기한 구조에서 알 수 있듯이, 종래의 칼라필터는 천이 금속(Transition metal)을 포함한 포토레지스트를 수광영역이 형성된 상부에 배열시킴으로써, 특정 칼라만을 통과시키도록 하였다.
그러나, 이와 같은 칼라필터는 여러 문제점을 가지고 있는데, 우선 필터 물질에 의한 오염이 그 첫번째이다. 또한, 빛의 파장 범위에 대해 투과율 또는 흡수율이 광범위(Broad)하게 분포하고 있어서 정확한 칼라 또는 파장 대의 빛을 선택적으로 통과시키지 못한다. 또한, 통과시키는 파장대의 빛에 대해서도 어느 정도 흡수를 하기 때문에 빛을 포토다이오드에서 센싱하기 전에 어느 정도 손실을 보게 된다. 또한, 기존에 이용하는 칼라(파장)가 아닌 다른 파장의 광의 투과를 위한 필터 를 위해서는 필터 물질을 바꿔야 하므로, 공정 자체가 바뀌어야 하는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 오염에 대한 문제와 광의 투과 빛 반사 특성을 개선하면서도 그 응용 부분을 확대할 수 있는 포토닉 크리스탈을 이용한 필터를 갖는 이미지센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 수광 소자와, 상기 수광 소자 상부에 배치된 필터를 구비하며, 상기 필터는 서로 다른 굴절율을 갖는 복수의 유전체가 주기적으로 배열됨으로써, 특정 파장의 빛을 통과시키는 포토닉 크리스탈을 이루는 것을 특징으로 하는 이미지센서를 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 서로 다른 칼라의 빛을 수광하는 복수의 수광 소자와, 상기 복수의 수광 소자 상부에 배치된 복수의 칼라필터를 구비하며, 상기 복수의 칼라필터는 서로 다른 굴절율을 갖는 복수의 유전체가 주기적으로 배열됨으로써, 각각 특정 파장의 빛을 통과시키는 포토닉 크리스탈을 이루는 것을 특징으로 하는 이미지센서를 제공한다.
본 발명은 포토닉 크리스탈을 이용하여 특정 파장대의 빛만을 선택적으로 필터링하기 위한 것이다. 포토닉 크리스탈은 서로 다른 유전상수를 갖는 물질을 주기적으로 조합하여 특정 파장대의 빛을 차단할 수 있는데, 물질의 구성을 바꾸지 않고 단지 공간적 조합을 변경함으로써 파장대의 선택이 가능하다.
도 3은 2차원 포토닉 크리스탈(2-dimensional photonic crystal)의 구조 및 포토닉 밴드 갭의 형성 모습을 도시한 도면으로, 포토닉 크리스탈의 기본적인 원리를 보여주고 있다.
서로 다른 유전상수를 갖는 2차원 배열에서 포토닉 크리스탈의 웨이브 벡터(Wave vector) 방향으로 빛의 통과율을 보았을 때, 특정 파장대의 빛이 금지된 영역이 존재함을 알 수 있다. 이를 포토닉 밴드 갭이라 부르는데, 이와 같은 파장의 선택성을 칼라필터에 응용하여 특정 파장대의 선택이 가능하다.
이용되는 포토닉 크리스탈의 물질이나 구조를 바꿈으로써, 파장대의 선택을 변경할 수 있다. 물질의 구조를 바꾸지 않고 물질의 종류를 바꾸거나, 반대로 물질의 종류를 바꾸지 않고 물질의 구조만을 바꿈으로써 포토닉 밴드 갭을 조절할 수 있다.
이는 공정 변경 측면에서 장점을 가지는데, 다른 파장을 선택하기 위해 물질을 바꾸지 않고 단지 구조만 바꾸면 되기 때문이다. 또한, 선택할 수 있는 파장의 범위가 가시광선 영역뿐만 아니라 적외선 ∼ 자외선 영역까지 가능하므로 일반적인 가시광선 이외의 응용에도 가능하다.
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 4는 포토닉 크리스탈의 다차원 구조를 도시한 도면이다.
포토닉 크리스탈은 구조적으로 크게 3가지 유형으로 나눌 수 있는 바, 도 4의 (a)에 도시된 1차원의 포토닉 크리스탈(Periodic in one direction)과 도 4의 (b)에 도시된 2차원의 포토닉 크리스탈(Periodic in two directions)과 도 4의 (c)에 도시된 3차원의 포토닉 크리스탈(Periodic in three directions)이 그 3가지이다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같은 1차원의 포토닉 크리스탈의 경우 서로 다른 물질을 주기적으로 쌓기만 하면 되기 때문에 그 제조가 가장 단순하다. 아울러, 2차원 및 3차원의 포토닉 크리스탈의 제조도 가능하다.
1차원의 포토닉 크리스탈의 경우, 서로 다른 유전상수(혹은 굴절율)을 가지는 둘 이상의 서로 다른 물질을 주기적으로 쌓아서 제조 할 수 있다. 이 때, 쌓인 방향 즉, 각 층의 수직 방향에 대해서 파장에 대한 포토닉 밴드 갭이 생기게 된다. 이를 칼라필터의 포토레지스트 대신 이용하면, 칼라필터와 같은 역할을 하게 된다.
이 때, 적층 구조(각 층의 두께 등)를 바꾸면 다른 파장에 대한 포토닉 밴드 갭이 나타나게 된다. 따라서, 이들을 각각 어레이로 만들면 원하는 파장에 대해 선택성을 갖는 칼라필터 어레이(Color filter array)를 얻을 수 있다. 이는 1차원의 포토닉 크리스탈 뿐만 아니라 2 및 3차원 구조의 포토닉 크리스탈에도 적용이 가능하다.
도 5는 종래의 칼라필터 어레이 방식과 본 발명의 칼라필터 어레이 방식을 비교 도시한 CMOS 이미지센서의 단면도이다.
도 5의 (a)는 포토레지스트를 이용한 칼라필터 어레이가 형성된 종래 방식의 CMOS 이미지센서이다.
도 5의 (a)를 참조하면, 포토다이오드를 포함하는 하부의 수광소자(도시하지 않음)가 배치되어 있고, 그 상부에 복수의 메탈라인(M)과 메탈라인 간 절연막(IMD, Inter-Metal Dielectric)이 형성되어 있다. 메탈라인(M) 상에는 메탈라인(M) 형성에 따라 발생된 하부의 단차를 줄이며 평탄도를 얻기 위한 오버코팅 레이어(OCL, Over-Coating Layer)가 형성되어 있다. 오버코팅 레이어(OCL) 상에는 서로 다른 파장의 빛 예컨대, RGB를 선택적으로 투과시키기 위한 칼라필터 어레이(CFA, Color Filter Array)가 형성되어 있다.
칼라필터 어레이(CFA)에 따라 각 픽셀(Pixel) 별로 투과되는 빛의 파장이 달리지는 것을 알 수 있다.
도 5의 (b)는 포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터 어레이가 형성된 본 발명의 CMOS 이미지센서이다.
도 5의 (b)를 참조하면, 포토다이오드를 포함하는 하부의 수광소자(도시하지 않음)가 배치되어 있고, 그 상부에 복수의 메탈라인(M)과 메탈라인 간 절연막(IMD)이 형성되어 있다. 메탈라인(M) 상에는 오버코팅 레이어(OCL)가 형성되어 있다. 오 버코팅 레이어(OCL) 상에는 RGB를 선택적으로 투과시키기 위한 칼라필터 어레이(CFA)가 형성되어 있다. 본 발명 또한 종래 방식과 같이 칼라필터 어레이(CFA)에 따라 각 픽셀(Pixel) 별로 투과되는 빛의 파장이 달리지는 것을 알 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 칼라필터 어레이(CFA)의 경우 각 칼라필터 별로 다른 종류의 포토레지스트를 사용해야 하나, 본 발명의 포토닉 크리스탈의 경우 a와 b의 두 종류의 물질만 이용하되 적층시 각 층의 두께 등 그 적층 구조를 다르게 함으로써, 칼라 필터링 효과를 얻을 수 있다.
도 6은 2차원의 포토닉 크리스탈을 이용한 필터의 예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 메탈라인(M)과 메탈라인 간 절연막(IMD) 및 포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터(CF)가 각각 배치되어 있다.
종래의 칼라필터의 경우 칼라필터를 포토다이오드 상부에 배열하여 색상을 선택적으로 통과시킨다. 이는 필터에 사용되는 물질이 가지는 고유한 특성, 즉 특정 파장만을 통과시키는 물질을 포토다이오드 위에 배치함으로써 칼라를 선택하는 방식이다.
반면, 포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터(CF)를 사용한 경우, 두 개의 서로 다른 굴절율 또는 유전상수를 갖는 물질을 공간적으로 다른 방법으로 조합하여 칼라필터를 적용한다. 두 물질의 공간적인 배치만을 바꾸어 파장의 선택을 바꾸는 것이 가능하다. 또한, 다른 칼라의 필터링을 원하는 경우 같은 물질을 이용하면서도 단지 이들의 두께 조합만을 변경함으로써 가능하다.
물론, 사용하는 물질의 종류를 다르게 하여서도 다른 파장대의 필터링을 할 수 있으며, 1차원 포토닉 크리스탈 뿐만 아니라 2차원 및 3차원의 포토닉 크리스탈을 적용하여 필터링을 할 수도 있다.
도 7은 1차원의 포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터 형성 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 포토다이오드 등의 수광소자 등이 형성된 상부에 복수의 메탈라인(M)과 메탈라인 간 절연막(IMD)을 형성한 다음, 메탈라인 간 절연막(IMD) 상에 오버코팅 레이어(OCL)을 형성한다.
도 7의(b)에 도시된 바와 같이, 오버코팅 레이어(OCL) 상에 제1유전체층(a)을 형성한다.
도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1유전체층(a) 상에 제2유전체층(b)을 형성한다. 제1유전체층(a)과 제2유전체층(b)은 그 유전율(또는 굴절율)이 서로 상이하고, 그 두께는 같거나 다를 수 있다.
도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 제2유전체층(b) 상에 제1유전체층(a)을 형성한다.
따라서, 제1유전체층(a)/제2유전체층(b)/제1유전체층(a)의 적층 구조를 갖는 1차원의 칼라필터(CF)를 형성한다.
원하는 파장 대에 따라 제1유전체층(a) 및 제2유전체층(b)의 두께와 이들이 적층되는 반복 주기가 변경될 수 있다.
이렇듯, 포토닉 크리스탈의 제조를 위해 사용하는 물질은 서로 다른 굴절율(유전상수)을 가지는 물질이기만 하면 되기 때문에 물질 사용의 제약에서 크게 벗어 나게 된다. 또한, 1차원의 포토닉 크리스탈의 경우 적층 구조의 조절만 하면 되기 때문에 그 제조 공정이 간단하다.
도 8은 특정 파장에 대한 흑백 이미지를 얻기 위한 포토닉 크리스탈 어레이 구조의 예를 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 메탈라인(M)과 메탈라인 간 절연막(IMD) 및 포토닉 크리스탈을 이용한 필터(F)가 각각 배치되어 있다.
여기서는, 모든 픽셀에서 필터(F)를 이루는 포토닉 크리스탈의 구조가 a/b/a/b의 적층 구조를 이루고 있다. 따라서, 모든 특정한 하나의 파장에 대해 흑백의 이미지를 얻을 수 있다.
이렇듯, 칼라피러 이외에도 다른 방면으로 포토닉 크리스탈을 이용할 수 있다. 그 예가 도 8에서와 같이 칼라필터 어레이 대신 각 어레이에 같은 파장 만을 통과시키는 포토닉 크리스탈을 배열시켜 특정 파장만 통과시키는 흑백 이미지의 어레이를 만들 수가 있다. 이 때, 포토닉 크리스탈의 구조를 조절함으로써, 특정 파장에 대한 흑백의 이미지를 얻을 수 있다.
이는 가시광선 이외의 영역에서 보다 효과적인데, 예를 들어 자외선 특정 주파수만을 검출하여 그 이미지를 나타내는 이미지센서로의 응용이다. 이는 일반적인 용도가 아닌 특수 용도 예컨대, 우주 관측 등에서 자외선 파장에 대한 이미지 등에 사용 가능하다.
또한, 레이저를 검출하는 이미지센서 경우 특정 파장 이외의 다른 파장에 대한 응답은 노이즈로 작용하기 때문에, 상기한 바와 같은 포토닉 크리스탈을 필터로 아용하여 특정 파장에 대해서만 반응할 수 있도록 하는 응용도 가능하다.
전술한 바와 같이 포토닉 크리스탈을 통해 칼라 필터링을 하게 되면, 기존의 포토레지스트를 이용하여 구현한 칼라필터에 비해 여러 장점이 있다.
우선, 물질의 공간 조합을 통한 다양한 칼라의 선택이다. 기존의 포토레지스트 이용시 다른 칼라(파장)을 필터링하기 위해서는 다른 종류의 포토레지스트를 사용해야만 하며, 이는 공정 스킴(Scheme)이 바뀌어야 한다는 단점이 있다.
그러나, 포토닉 크리스탈을 이용할 경우, 물질의 변경없이 두께 또는 배열 조합의 변경으로 이를 이룰 수 있는 장점이 있다.
또한, 굴절율이 다른 물질의 조합만으로 구성하기 때문에 기존의 CMOS 이미지센서 형성시 사용되는 물질을 이용하여 필터를 만들 수 있으므로, 새로운 물질(칼라 포토레지스트)에 의한 오염을 막을 수 있다.
또한, 기존의 칼라필터 보다 높은 파장 감도(Sensitivity)를 이룰 수 있고, 다양한 파장 범위에 대해 적용이 가능함을 실시예를 통해 알아보았다.
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.
예컨대, 상기한 본 발명의 실시예에서는 CMOS 이미지센서를 그 예로 하였으 나, 이외에도 수광부와 마이크로렌즈를 갖는 모든 이미지센서에도 적용이 가능하다.
상술한 본 발명은, 포토닉 크리스탈을 이용하여 특정 파장대의 빛만을 선택적으로 필터링할 수 있도록 함으로써, 포토레지스트 사용에 따른 오염에 의한 수율 하락을 방지하며, 공정을 단순화시켜 생산성을 높이는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 수광 소자와, 상기 수광 소자 상부에 배치된 필터를 구비하며,
    상기 필터는 서로 다른 굴절율을 갖는 복수의 유전체가 주기적으로 배열됨으로써, 특정 파장의 빛을 통과시키는 포토닉 크리스탈을 이루는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 유전체는 그 굴절율이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포토닉 크리스탈은 1차원, 2차원 또는 3차원 중 어느 하나의 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토닉 크리스탈은 적외선 내지 자외선 파장의 빛을 통과시키는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  5. 서로 다른 칼라의 빛을 수광하는 복수의 수광 소자와, 상기 복수의 수광 소자 상부에 배치된 복수의 칼라필터를 구비하며,
    상기 복수의 칼라필터는 서로 다른 굴절율을 갖는 복수의 유전체가 주기적으로 배열됨으로써, 각각 특정 파장의 빛을 통과시키는 포토닉 크리스탈을 이루는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 유전체는 그 굴절율이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 포토닉 크리스탈은 1차원, 2차원 또는 3차원 중 어느 하나의 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 수광 소자는 그들을 이루는 상기 복수의 유전체의 두께가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 이미지센서.
KR1020040115879A 2004-12-30 2004-12-30 포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터 및 그를 포함한씨모스 이미지센서 KR20060077089A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040115879A KR20060077089A (ko) 2004-12-30 2004-12-30 포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터 및 그를 포함한씨모스 이미지센서

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040115879A KR20060077089A (ko) 2004-12-30 2004-12-30 포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터 및 그를 포함한씨모스 이미지센서

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060077089A true KR20060077089A (ko) 2006-07-05

Family

ID=37169209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040115879A KR20060077089A (ko) 2004-12-30 2004-12-30 포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터 및 그를 포함한씨모스 이미지센서

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060077089A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101353778B1 (ko) * 2011-03-16 2014-01-21 가부시끼가이샤 도시바 고체 촬상 장치 및 카메라 모듈
US9035309B2 (en) 2010-02-05 2015-05-19 Samsung Electronics Co., Ltd. 3D CMOS image sensors, sensor systems including the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9035309B2 (en) 2010-02-05 2015-05-19 Samsung Electronics Co., Ltd. 3D CMOS image sensors, sensor systems including the same
KR101353778B1 (ko) * 2011-03-16 2014-01-21 가부시끼가이샤 도시바 고체 촬상 장치 및 카메라 모듈
US8896744B2 (en) 2011-03-16 2014-11-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state imaging device and camera module with IR filter having wavelength characteristics to block both IR and selected visible light band depending on detection target of pixel cells

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5318325B2 (ja) イメージセンサの製造方法
JP5247042B2 (ja) カラーフィルタアレイ及びイメージセンサー
US7701024B2 (en) Solid-state imaging device, manufactoring method thereof and camera
US8823123B2 (en) Solid-state image sensor
US11323608B2 (en) Image sensors with phase detection auto-focus pixels
EP3151056B1 (en) Colour splitter structure, method of manufacturing the same, image sensor including colour splitter structure, and optical apparatus including image sensor
KR20110130341A (ko) 가변 입사각의 복사선을 처리하기에 적합한 광학 필터 및 이 필터를 포함하는 검출기
US7504681B2 (en) Image sensor and method for fabricating the same
US20110198716A1 (en) Image sensor and method for manufacturing the same
JP7290418B2 (ja) イメージセンサー
US20190394389A1 (en) Image sensors with phase detection auto-focus pixels
US8119437B2 (en) Methods of manufacturing an image sensor
JP4435606B2 (ja) 固体撮像装置及びカメラ
JP2008177362A (ja) 固体撮像装置およびカメラ
JP2007294552A (ja) 固体撮像装置
KR102357513B1 (ko) 이미지 센서
KR20060077089A (ko) 포토닉 크리스탈을 이용한 칼라필터 및 그를 포함한씨모스 이미지센서
KR100829377B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
US20200365646A1 (en) Image sensor and fabrication method thereof
KR20060077118A (ko) 포토닉 크리스탈을 이용한 광차단층을 갖는 씨모스이미지센서
KR20070021430A (ko) 시그널 노이즈를 감소시킨 이미지센서 및 그 제조 방법
KR20030057611A (ko) 청색광에 대한 광감도를 향상시키기 위한 이미지센서
KR20060010884A (ko) 노치 필터를 갖는 이미지센서 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
WITN Withdrawal due to no request for examination