KR20060077109A - 적외선 필터가 탑재된 이미지센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적외선 필터를 사용하면서도 제작 비용을 줄이면서 모듈의 크기를 줄일 수 있는 이미지센서를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 포토다이오드 및 마이크로렌즈를 구비하는 이미지센서 칩과, 상기 이미지센서 칩 상부에 배치된 적외선 필터부를 구비하며, 상기 적외선 필터부는 상기 이미지센서 칩에 웨이퍼 레벨의 SIP(System In Package) 방식으로 직접 접착된 것을 특징으로 하는 이미지센서를 제공한다.
또한, 본 발명은, 포토다이오드 및 마이크로렌즈를 구비하는 이미지센서 칩을 준비하는 단계; 투명 기판 상에 적외선 필터를 형성하는 단계; 상기 적외선 필터 상에 보호막을 형성하여 보호막/적외선 필터/투명 기판의 적층 구조를 갖는 적외선 필터부를 형성하는 단계; 및 상기 보호막이 상기 이미지센서 칩 방향에 위치하도록 상기 적외선 필터부를 상기 이미지센서 칩의 전면에 부착하는 단계를 포함하는 이미지센서 제조 방법을 제공한다.
SIP(System In Package), 이미지센서, 이미지센서 칩, 적외선 필터.

Description

적외선 필터가 탑재된 이미지센서{IMAGE SENSOR MOUNTING INFRA RED FILTER}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서를 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 이미지센서 칩을 보다 구체적으로 표시한 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SIP 방식이 적용된 이미지센서를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 이미지센서 제조 공정을 도시화한 플로우 챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 이미지센서 칩 20 : 적외선 필터부
200 : 투명 기판 210 : 적외선 필터
220 : 보호막
본 발명은 이미지센서에 관한 것으로 특히, 적외선(IR; Infra Red) 필터가 센서 칩과 동시에 집적된 이미지센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
CMOS 이미지센서는 현재 모바일 폰(Mobile phone), PC(Personal Computer)용 카메라(Camera) 및 전자기기 등에서 광범위하게 사용되고 있는 디바이스(Device)이다. CMO 이미지센서는 기존에 이미지센서로 사용되던 CCD(Charge Coupled Device)에 비해 구동방식이 간편하며, 신호 처리 회로(Signal Processing Circuit)를 한 칩에 집적할 수 있어서 SOC(System On Chip)이 가능하므로 모듈의 소형화를 가능하게 한다.
또한, 기존에 셋-업(Set-up)된 CMOS 기술을 호환성 있게 사용할 수 있으므로 제조 단가를 낮출 수 있는 등 많은 장점을 가지고 있다.
한편, 이미지센서는 인간의 눈으로는 보이지 않는 적외선 영역의 빛에 대해서도 반응하는 특성이 있기 때문에 그러한 영역의 눈에 보이지 않는 광선을 걸러내야 화이트밸런스 등의 화질 조정에 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 최외각 렌즈 표면에 녹색 빛을 띄는 적외선 필터를 사용한다.
한편, 최외각에 적외선 필터를 탑재하는 방식은 이미지센서 모듈 제작 비용을 크게 증가시켜 가격 경쟁력을 떨어뜨린다.
또한, 적외선 필터가 외부가 장착되므로 이미지센서 모듈의 크기를 증가시켜 그 응용 분야에 한계를 드러내게 한다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 적외선 필터를 사용하면서도 제작 비용을 줄이면서 모듈의 크기를 줄일 수 있는 이미지센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 포토다이오드 및 마이크로렌즈를 구비하는 이미지센서 칩과, 상기 이미지센서 칩 상부에 배치된 적외선 필터부를 구비하며, 상기 적외선 필터부는 상기 이미지센서 칩에 웨이퍼 레벨의 SIP(System In Package) 방식으로 직접 접착된 것을 특징으로 하는 이미지센서를 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 포토다이오드 및 마이크로렌즈를 구비하는 이미지센서 칩을 준비하는 단계; 투명 기판 상에 적외선 필터를 형성하는 단계; 상기 적외선 필터 상에 보호막을 형성하여 보호막/적외선 필터/투명 기판의 적층 구조를 갖는 적외선 필터부를 형성하는 단계; 및 상기 보호막이 상기 이미지센서 칩 방향에 위치하도록 상기 적외선 필터부를 상기 이미지센서 칩의 전면에 부착하는 단계를 포함하는 이미지센서 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 투명 기판에 IR 필터를 형성하고 이를 이미지센서 칩에 뒤집어서 직접 부착하여 웨이퍼 레벨 스캐일(Wafer level scale)로 IR 필터를 구현하여 탑재하는 웨이퍼 레벨 SIP(System In Package) 방식을 사용한다.
따라서, IR 필터를 이미지센서 칩의 외부에 장착하는 방식에 비해 그 제작 비용을 줄일 수 있으며, 이미지센서 모듈의 사이즈를 줄일 수 있다.
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 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이미지세서는 포토다이오드 및 마이크로렌즈를 구비하는 이미지센서 칩(10)과, 이미지센서 칩(10) 상부에 배치된 적외선 필터부(20)를 구비하며, 적외선 필터부(20)는 이미지센서 칩(10)에 웨이퍼 레벨의 SIP(System In Package) 방식으로 직접 접착되어 있다.
적외선 필터부(20)는, 이미지센서 칩(10)의 전면에 대향하는 적외선 필터(210)와, 적외선 필터(210) 상에 위치하는 투명 기판(200)과, 적외선 필터(210)와 이미지센서 칩(10) 사이에 배치되며, 적외선 필터(210)를 보호하기 위한 보호막(220)으로 이루어진다. 적외선 필터(210)는 1 ∼ 10개의 막으로 이루어진다..
도 2는 도 1의 이미지센서 칩을 보다 구체적으로 표시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 이미지센서 칩(10)은 하부의 포토다이오드(PD)와, 포토다이오드(PD)와 오버랩되는 상부에 배치되는 칼라필터 어레이(CFA)와, 칼라필터 어레이(CFA) 상에 배치된 마이크로렌즈(ML)로 이루어진다.
한편, 이미지센서 칩 내부에서 포토다이오드(PD)와 칼라필터 어레이(CFA)에 이미지센서의 로직 동작을 위해 필요한 복수의 금속배선 및 절연막 구조로 인한 광감도 저하와 다크 픽셀 증가 등의 문제를 해결하기 위해 이미지센서 칩을 두개의 칩으로 분리한 SIP 방식을 적용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SIP 방식이 적용된 이미지센서를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지센서는 입사되는 빛을 센싱하기 위한 센서 칩(30)과, 센서 칩(30)의 하부에 적층 구조를 이루며 센서 칩(30)을 구동하기 위한 구동 IC를 포함하는 로직 어레이 칩(40)과, 센서 칩(30)와 로직 어레이 칩(40)을 연결하기 위해 와이어(60)와, 센서 칩(30) 상부에 배치된 적외선 필터부(50)를 구비하며, 적외선 필터부(50)는 센서 칩(30)에 웨이퍼 레벨의 SIP 방식으로 직접 접착되어 있다.
상기한 구성을 갖는 이미지센서 제조 공정을 살펴본다.
도 4는 본 발명의 이미지센서 제조 공정을 도시화한 플로우 챠트이다.
먼저, 포토다이오드와 전송 게이트와 칼라필터 어레이 및 마이크로렌즈를 포함하는 이미지센서 칩(단일 구조 또는 센서 칩과 로직 어레이칩으로 분리된 구조를 포함함)을 형성하여 준비한다(S401).
이미지센서 칩이 준비되면, 접착될 적외선 필터부를 준비하는 바, 먼저 글래스 등의 투명한 재질로 이루어진 투명 기판을 준비한다.
적외선 필터 형성 전에 투명 기판을 먼저 크리닝(Cleaning)하는 것이 바람직하다. 크리닝 후 적외선 차단용 필터를 형성한다(S402).
적외선 차단용 필터는 적외선이 해당하는 파장의 빛만을 선택적으로 차단이 가능한 물질을 1층 ∼ 10층 정도의 얇은 막으로 증착하여 원하는 특성이 나오는 두 께를 선택하는 것이 바람직하다.
적외선 필터가 이미지센서 칩과 접착될 때 적외선 필터가 손상되는 것을 방지하기 위해 적외선 필터 상에 보호막을 형성한다(S403). 보호막이 형성됨에 따라 적외선 필터부가 완성된다.
적외선 필터부를 이미지센서 칩 전면에 부착시킨다(S404). 이 때, 적외선 필터부는 웨이퍼 레벨에서 SIP 방식으로 형성된다.
이 때, 이미지센서 칩 방향으로 보호막이 배치되고 투명 기판이 최 상단에 위치하도록 뒤집어서 접착한다.
접착 후 남은 적외선 필터부를 절단(Sawing)하여 제거한다.
전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 이미지센서 칩에 바로 IR 필터를 탑재함으로써, 이미지센서의 제작 비용을 감소시키고, 사이즈를 더욱 소형화할 수 있음을 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.
상술한 본 발명은, 이미지센서의 제조 비용을 줄여 가격 경쟁력을 높이며, 소형화가 가능하게 하여 집적도를 높이는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 포토다이오드 및 마이크로렌즈를 구비하는 이미지센서 칩과, 상기 이미지센서 칩 상부에 배치된 적외선 필터부를 구비하며,
    상기 적외선 필터부는 상기 이미지센서 칩에 웨이퍼 레벨의 SIP(System In Package) 방식으로 직접 접착된 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지센서 칩은,
    입사되는 빛을 센싱하기 위한 센서 칩과 상기 센서 칩의 하부에 적층 구조를 이루며 상기 센서 칩을 구동하기 위한 구동 IC를 포함하는 로직 어레이 칩으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적외선 필터부는,
    상기 이미지센서 칩의 전면에 대향하는 적외선 필터와, 상기 적외선 필터 상에 위치하는 투명 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적외선 필터는 1 내지 10개의 막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 적외선 필터와 상기 이미지센서 칩 사이에 배치되며, 상기 적외선 필터를 보호하기 위한 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  6. 포토다이오드 및 마이크로렌즈를 구비하는 이미지센서 칩을 준비하는 단계;
    투명 기판 상에 적외선 필터를 형성하는 단계;
    상기 적외선 필터 상에 보호막을 형성하여 보호막/적외선 필터/투명 기판의 적층 구조를 갖는 적외선 필터부를 형성하는 단계; 및
    상기 보호막이 상기 이미지센서 칩 방향에 위치하도록 상기 적외선 필터부를 상기 이미지센서 칩의 전면에 부착하는 단계
    를 포함하는 이미지센서 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이미지센서 칩은,
    입사되는 빛을 센싱하기 위한 센서 칩과 상기 센서 칩의 하부에 적층 구조를 이루며 상기 센서 칩을 구동하기 위한 구동 IC를 포함하는 로직 어레이 칩으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 적외선 필터는 1 내지 10개의 막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조 방법.
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