KR20060077118A - Cmos image sensor having optical shield layer using photonic crystal - Google Patents
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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.The present invention is applied to a CMOS image sensor using a photonic crystal as a color filter. A photonic crystal is a structure having a characteristic of blocking or passing light of a specific wavelength in a specific direction by showing a photonic band gap in a dielectric material having a three-dimensional periodicity. Periodically changing the dielectric constant of a material over space (1 to 3 dimensions) results in a photonic band gap in which electromagnetic waves are not transmitted in a specific frequency band, a concept similar to the electron band gap in semiconductors. to be.
이는 현재 CMOS 이미지센서에서 광차단층으로 사용할 수 있으며, 이론적으로 특정 파장에 대한 100%의 반사율 및 아주 미세한 주파수 영역(Frequency range)의 빛만을 선택적으로 반사할 수 있다.It is now available as a light-blocking layer in CMOS image sensors, and theoretically can only selectively reflect light in a very fine frequency range and 100% reflectivity for specific wavelengths.
따라서, 포토닉 크리스탈을 이용한 광차단층을 CMOS 이미지센서에 적용함으로써, 현재의 칼라필터를 메탈을 적용한 광차단층을 대체할 수 있어 광 차단 특성을 높일 수 있다.Therefore, by applying the light blocking layer using the photonic crystal to the CMOS image sensor, it is possible to replace the current color filter to the light blocking layer to which the metal is applied, thereby improving light blocking characteristics.
이미지센서, 광차단층, 포토닉 크리스탈(Photonic crystal), 포토닉 밴드 갭(Photonic band gap).Image sensor, light blocking layer, photonic crystal, photonic band gap.
Description
도 1은 CMOS 이미지센서의 단위화소의 배열을 도시한 평면도.1 is a plan view showing an arrangement of unit pixels of a CMOS image sensor;
도 2는 RGB 색상이 모두 나타나도록 도 1을 a-a' 방향으로 절취한 이미지센서의 단위화소를 나타내는 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a unit pixel of an image sensor taken along the direction of a-a 'in FIG. 1 so that all RGB colors appear.
도 3은 2차원 포토닉 크리스탈의 구조 및 포토닉 밴드 갭의 형성 모습을 도시한 도면.3 is a view showing the structure of a two-dimensional photonic crystal and the formation of a photonic band gap.
도 4는 포토닉 크리스탈의 다차원 구조를 도시한 도면.4 illustrates a multidimensional structure of a photonic crystal.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 포토닉 크리스탈을 광차단층으로 이용한 CMOS 이미지센서를 도시한 단면도.
5 is a cross-sectional view of a CMOS image sensor using a photonic crystal as a light blocking layer in accordance with an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
500 : P형 기판 501 : P형 에피층500: P type substrate 501: P type epi layer
502 : 필드산화막 503 : 게이트 절연막502: field oxide film 503: gate insulating film
504 : 게이트 전도막 505 : n- 영역504: gate conductive film 505: n- region
506 : 스페이서 507 : 플로팅 확산영역
506
508 : 소스/드레인 509 : P0영역508: source / drain 509: P0 area
510 : 보더리스 콘택용 절연막 511 : 메탈라인 전 절연막510: insulating film for borderless contact 511: all insulating film
512 : 제1메탈라인 513 : 메탈라인 간 절연막512: first metal line 513: insulating film between metal lines
514 : 제2메탈라인 515 : 제1오버코팅 레이어514: second metal line 515: first overcoating layer
516 : 광차단층 517 : 제2오버코팅 레이어516: light blocking layer 517: second overcoating layer
518 : 칼라필터 어레이 519 : 제2오버코팅 레이어518: color filter array 519: second overcoating layer
520 : 마이크로렌즈
520: Micro Lens
본 발명은 이미지센서에 관한 것으로 특히, 포토닉 크리스탈을 광차단층으로 이용한 CMOS 이미지센서에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor, and more particularly, to a CMOS image sensor using a photonic crystal as a light blocking layer.
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.The image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. Among them, a charge coupled device (CCD) is a device in which charge carriers are stored and transported in capacitors while individual MOS (Metal-Oxide-Silicon) capacitors are located in close proximity to each other.
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 차 례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.On the other hand, CMOS (Complementary MOS) image sensors use CMOS technology that uses a control circuit and a signal processing circuit as peripheral circuits. It is a device that adopts a switching method that detects an output sequentially.
도 1은 CMOS 이미지센서의 단위화소의 배열을 도시한 평면도이다.1 is a plan view showing an arrangement of unit pixels of a CMOS image sensor.
도 1을 참조하면, 빛의 3원색인 RGB의 색상을 캡쳐하기 위한 각각의 단위화소가 격자 구조로 배치되어 있다. Referring to FIG. 1, each unit pixel for capturing a color of RGB which is three primary colors of light is arranged in a grid structure.
도 2는 RGB 색상이 모두 나타나도록 도 1을 a-a' 방향으로 절취한 이미지센서의 단위화소를 나타내는 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a unit pixel of an image sensor taken along the direction of a-a 'so that all RGB colors appear.
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. Referring to FIG. 2, a
PD(102) 및 트랜스퍼 게이트가 형성된 상부에는 적층 구조를 이루는 복수의 메탈라인과 복수의 절연막이 혼합된 구조(103)가 형성되어 있다.On the upper side where the
복수의 메탈라인은 전원라인 또는 신호라인과 단위화소 및 로직회로를 접속시키기 위한 것으로, PD(102) 이외의 영역에 빛이 입사하는 것을 방지하기 위한 쉴드 즉, 광차단층의 역할을 동시에 한다.
The plurality of metal lines are used to connect power lines or signal lines, unit pixels, and logic circuits, and serve as shields, that is, light blocking layers, to prevent light from being incident on regions other than the
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 구현을 위한 칼라필터 어레이(105, Color Filter Array; 이하 CFA라 함)가 형성되어 있다.On the
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.R (Red) G (Green) B (Blue), which is the three primary colors of ordinary light, is used. In addition, yellow, magenta (Mg), and cyan (Cy), which are complementary colors, may be used. .
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. On the CFA 105, a second overcoating layer 106 (hereinafter referred to as OCL2) is formed on the
ML 상에는 ML이 긁히거나 파손되는 것을 방지하기 위한 보호막이 형성되며, 여기서는 보호막은 생략하였다. A protective film is formed on the ML to prevent the ML from being scratched or broken, and the protective film is omitted here.
따라서, 입사된 빛은 ML(107)에 의해 포커싱되어 PD(102)로 입사한다. Thus, the incident light is focused by the
이미지센서에서 노이즈 발생을 억제하기 위해서는 포토다이오드를 포함하는 수광영역을 제외한 영역에서는 광이 차단되어야 한다.In order to suppress the generation of noise in the image sensor, light must be blocked in a region other than the light receiving region including the photodiode.
상기한 구조에서 알 수 있듯이, 종래의 경우 복수의 메탈라인이 광차단층으의 역할을 한다. As can be seen from the above structure, in the conventional case, a plurality of metal lines serve as a light blocking layer.
그러나, 메탈라인의 두께가 얇을 경우 하부로 메탈라인 하부로 들어가는 광을 전부 차단할 수 없으며, 광차단층으로 이용되는 메탈라인이 특정 부위에서 광차 단층이 아닌 신호 전달의 목적으로 사용된다면 광차단층의 두께나 공정 등이 제약을 받게 된다. 또한, 장시간 광 노출의 경우 광을 100% 반사하지 못하고 일부분 흡수하게 되므로 흡수된 광으로 인한 열에 의한 노이즈 발생이 우려된다.
However, when the thickness of the metal line is thin, it cannot block all the light entering the bottom of the metal line, and if the metal line used as the light blocking layer is used for the purpose of signal transmission instead of the light blocking layer at a specific portion, The process and the like will be restricted. In addition, in the case of prolonged light exposure, light may be partially absorbed rather than reflected by 100%, and thus noise may be generated due to heat due to the absorbed light.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 광차단 특성을 향상시킬 수 있는 이미지센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention proposed to solve the above problems of the prior art, an object thereof is to provide an image sensor that can improve the light blocking characteristics.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 수광 소자와, 상기 수광 소자 상부에서 상기 수광 소자를 제외한 영역으로의 광 입사를 차단하기 위해 상기 수광 소자를 제외한 모든 영역을 덮는 광차단층을 구비하며, 상기 광차단층은 서로 다른 굴절율을 갖는 복수의 유전체가 주기적으로 배열됨으로써, 특정 파장의 빛을 통과시키는 포토닉 크리스탈을 이루는 것을 특징으로 하는 이미지센서를 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention includes a light-receiving element and a light blocking layer covering all regions except the light-receiving element in order to block light incident from the upper portion of the light-receiving element to a region other than the light-receiving element. The monolayer provides an image sensor characterized in that a plurality of dielectrics having different refractive indices are arranged periodically to form a photonic crystal through which light of a specific wavelength passes.
본 발명은 포토닉 크리스탈을 이용하여 기존의 메탈 쉴드 즉, 메탈을 이용한 광차단층을 대체하기 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.The present invention is to replace the conventional metal shield, that is, light blocking layer using a metal using a photonic crystal. Photonic crystals can periodically combine materials with different dielectric constants to block light in a particular wavelength range. The wavelength range can be selected simply by changing the spatial combination without changing the composition of the material.
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.FIG. 3 is a diagram illustrating the structure of a 2-dimensional photonic crystal and the formation of a photonic band gap, showing the basic principle of the photonic crystal.
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. When light is passed in the direction of a wave vector of a photonic crystal in a two-dimensional array having different dielectric constants, it can be seen that there are regions where light is prohibited in a specific wavelength band. This is called a photonic band gap, and it is possible to select a specific wavelength band by applying the selectivity of the wavelength to the color filter.
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.By changing the material and structure of the photonic crystal used, the selection of the wavelength band can be changed. The photonic band gap can be controlled by changing the type of the material without changing the structure of the material or vice versa without changing the type of the material.
이는 공정 변경 측면에서 장점을 가지는데, 다른 파장을 선택하기 위해 물질을 바꾸지 않고 단지 구조만 바꾸면 되기 때문이다.This has advantages in terms of process change, since it is only necessary to change the structure without changing the material to select different wavelengths.
이론적으로 포토닉 크리스탈을 이용하면 특정 파장에 대해 100% 반사율을 가질 수 있어서 광 차단 효율(Light shielding efficiency)이 높을 뿐만 아니라, 장시간 빛에 노출되더라도 기존 메탈 쉴드와는 다르게 온도 상승이 적어 100% 가깝게 반사를 한다.Theoretically, photonic crystals can have 100% reflectivity for specific wavelengths, resulting in high light shielding efficiency and low temperature rises, unlike conventional metal shields, even when exposed to light for extended periods of time. Reflect.
또한, 기존의 메탈라인 상에 형성시키게 되므로 메탈라이과 기능적으로 분리가 되어 배선 설계를 보가 자유롭게 할 수 있다.
In addition, since it is formed on the existing metal line, it is functionally separated from the metal line so that the wiring design can be freely made.
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.
DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.
도 4는 포토닉 크리스탈의 다차원 구조를 도시한 도면이다.4 illustrates a multidimensional structure of a photonic crystal.
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.Photonic crystals can be largely divided into three types: the one-dimensional photonic crystal shown in (a) of FIG. 4 and the two-dimensional photonic crystal shown in (b) of FIG. There are three types of photonic crystals (Periodic in two directions) and three-dimensional photonic crystals (Periodic in three directions) shown in FIG.
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.In the case of the one-dimensional photonic crystal as shown in (a) of FIG. 4, since the different materials only need to be periodically stacked, the manufacture thereof is the simplest. In addition, the production of two- and three-dimensional photonic crystals is also possible.
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 광차단층으로 이용할 수 있다. In the case of a one-dimensional photonic crystal, two or more different materials having different dielectric constants (or refractive indices) may be periodically stacked. At this time, there is a photonic band gap with respect to the wavelength in the stacked direction, that is, the vertical direction of each layer. This can be used as a light blocking layer.
즉, 적층 구조(각 층의 두께 등)를 바꾸면 다른 파장에 대한 포토닉 밴드 갭이 나타나게 된다. 따라서, 적절한 두께와 주기를 이용하여 입사 광에 대한 100%게 가까운 쉴드 특성을 얻을 수 있다.In other words, changing the laminated structure (thickness of each layer, etc.) results in photonic band gaps for different wavelengths. Thus, shield characteristics can be obtained as close as 100% to incident light using an appropriate thickness and period.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 포토닉 크리스탈을 광차단층으로 이용한 4-트랜지스터 구조의 CMOS 이미지센서를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a CMOS image sensor having a 4-transistor structure using a photonic crystal as a light blocking layer according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 고농도의 P형(P++) 기판(500)과 P형 에피층(P-epi, 501)이 적층된 구조를 갖는 반도체층에 국부적으로 필드산화막(502)이 형성되어 있으며, 반도체층 상에는 게이트 전극과 그 측면에 얼라인되어 반도체층에 형성된 소스/드레인(508)을 포함하는 트랜스터 트랜지스터(Tx)와 리셋 트랜지스터(Rx)와 드라이브 트랜지스터(Dx)와 셀렉트 트랜지스터(Sx)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 5, a
각 트랜지스터는 게이트 전연막(503)과 게이트 전도막(504)의 적층 구조 및 그 측벽의 스페이서(506)로 이루어져 있으며, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)와 리셋 트랜지스터(Rx) 사이에 고농도 N형(n+)의 플로팅 확산영역(507)이 형성되어 있다.Each transistor is composed of a stacked structure of the
트랜스퍼 게이트의 일측에 얼라인된 반도체층 표면 하부에 깊은 이온주입에 의한 N영 영역(505, 이하 n-영역이라 함)과 반도체층 표면과 접하는 영역에 위치한 P형 영역(509, 이하 P0영역이라 함)으로 이루어진 포토다이오드(PD)가 형성되어 있다. N-zero region (505, hereinafter referred to as n-region) by deep ion implantation under the semiconductor layer surface aligned to one side of the transfer gate, and P-type region 509 (hereinafter referred to as P0 region) located in the region in contact with the semiconductor layer surface. Photodiode PD is formed.
포토다이오드(PD) 및 복수의 트랜지스터가 형성된 상부에는 보더리스 콘택용 절연막(510)이 형성되어 있다. 보더리스 콘택용 절연막(510)은 질화막 계열의 절연막이다.The insulating
보더리스 콘택용 절연막(510) 상에는 메탈라인 전 절연막(511, Pre-Metal Dielectric; 이하 PMD라 함)이 형성되어 있으며, PMD(511) 상에는 제1메탈라인(M1)이 형성되어 있으며, 제1메탈라인(M1) 상에는 메탈라인 간 절연막(513, Inter-Metal Dielectric; 이하 IMD라 함)이 형성되어 있으며, IMD(513) 상에는 제2메탈라 인(M2)이 형성되어 있으며, 제2메탈라인(M2) 상에는 복수의 메탈라인(도시하지 않음)과 제1오버코팅 레이어(515, 이하 OCL1이라 함)이 형성되어 있다.Pre-metal dielectric (hereinafter referred to as PMD) is formed on the borderless
OCL1(515) 상에는 포토다이오드(PD)를 제외한 영역으로의 광입사를 차단하기 위한 광차단층(516)이 포토다이오드(PD)를 포함한 수광영역을 제외한 모든 영역을 덮도록 형성되어 있다.On the
종래의 경우 메탈라인을 이용하여 광차단층(516)의 역할을 하도록 하였으나, 상기한 문제점으로 인해 본 발명에서는 그 제조 공정이 매우 간단한 포토닉 크리스탈을 이용한다.Conventionally, the metal line is used to act as the
포토닉 크리스탈의 경우 a와 b의 두 종류의 물질만 이용하되 적층시 각 층의 두께 등 그 적층 구조를 다르게 함으로써, 포토믹 밴드 갭을 통해 거의 100%에 가깝게 광을 반사시킬 수 있다.In the case of the photonic crystal, only two kinds of materials, a and b, are used, but the stack structure can be reflected to almost 100% through the photomic band gap by varying the stack structure such as the thickness of each layer.
이는 CMOS 공정 중 절연막으로 흔히 사용되는 질화막과 산화막의 적층 구조로도 형성이 가능하며, 메탈라인 형성 후 패시베이션(Passivation)의 역할을 위해 사용하는 질화막과 LTO(Low Temperature Oxide)의 적층 구조를 반복적으로 사용하여서도 형성할 수 있다.It is also possible to form a laminate structure of a nitride film and an oxide film commonly used as an insulating film during a CMOS process, and a laminate structure of a nitride film and a low temperature oxide (LTO) used for the role of passivation after metal line formation is repeated. It can also be used.
포토닉 크리스탈을 이용한 광차단층(516)을 사용할 경우, 두 개의 서로 다른 굴절율 또는 유전상수를 갖는 물질을 공간적으로 다른 방법으로 조합하여 형성한다. 두 물질의 공간적인 배치만을 바꾸어 파장의 선택을 바꾸는 것이 가능하다. When the
물론, 사용하는 물질의 종류를 다르게 하여서도 광차단 특성을 가질 수 있으며, 1차원 포토닉 크리스탈 뿐만 아니라 2차원 및 3차원의 포토닉 크리스탈을 적용 하여 필터링을 할 수도 있다.Of course, it is possible to have a light blocking property by changing the type of the material used, and can be filtered by applying not only 1-dimensional photonic crystal but also 2-dimensional and 3-dimensional photonic crystal.
광차단층(516) 상에는 제2오버코팅 레이어(517; 이하 OCL2라 함)가 형성되어 있으며, OCL2(517) 상에는 각 단위화소 별로 RGB 색상 구현을 위한 칼라필터 어레이(518)가 형성되어 있다.A second overcoating layer 517 (hereinafter referred to as OCL2) is formed on the
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.R (Red) G (Green) B (Blue), which is the three primary colors of ordinary light, is used. In addition, yellow, magenta (Mg), and cyan (Cy), which are complementary colors, may be used. .
칼라필터 어레이(518) 상에는 칼라필터 어레이(518) 형성에 따라 발생된 단차를 줄여 마이크로렌즈 형성시 공정 마진 확보를 위한 제3오버코팅 레이어(519, 이하 OCL3이라 함)이 형성되어 있으며, OCL3(519) 상에는 마이크로렌즈(520)가 형성되어 있다. On the
마이크로렌즈(520) 상에는 마이크로렌즈(520)가 긁히거나 파손되는 것을 방지하기 위한 보호막이 형성되며, 여기서는 보호막은 생략하였다. A protective film is formed on the
보호막으로는 열공정에 의한 마이크로렌즈(520)의 변형을 방지하기 위해 LTO를 사용한다.As the protective film, LTO is used to prevent deformation of the
이렇듯, 포토닉 크리스탈의 제조를 위해 사용하는 물질은 서로 다른 굴절율(유전상수)을 가지는 물질이기만 하면 되기 때문에 물질 사용의 제약에서 크게 벗어나게 된다. 또한, 1차원의 포토닉 크리스탈의 경우 적층 구조의 조절만 하면 되기 때문에 그 제조 공정이 간단하다.
As such, the materials used for the preparation of the photonic crystal need only be materials having different refractive indices (dielectric constants), thereby greatly deviating from the constraints of the use of the materials. In addition, in the case of the one-dimensional photonic crystal, only the adjustment of the laminated structure is required, the manufacturing process is simple.
전술한 바와 같이 본 발명은 종래의 메탈 대신 다른 물질 즉, 서로 다른 유 전율(또는 굴절율)을 갖는 유전체층을 적층함으로써, 광차단 효과를 얻는 것으로, 투명한 패키지를 해야 하는 이미지센서에 대해 특히 유효하다. 포토닉 크리스탈을 이용하여 광차단층을 형성할 경우 종래의 메탈라인 이후에 어더한 곳에서도 제조가 가능하다.As described above, the present invention obtains a light blocking effect by stacking a dielectric material having different materials, that is, different dielectric constants (or refractive indices), instead of the conventional metal, and is particularly effective for an image sensor that must be transparently packaged. When the light blocking layer is formed using a photonic crystal, it may be manufactured at any place after the conventional metal line.
또한, 종래의 패시베이션으로 사용되는 LTO 등의 구조를 변경하여 다른 물질을 포함한 몇몇 층의 추가 공정으로 광차단이 가능하므로, 간단한 공정의 추가만으로 아래층의 메탈라인 등에 설계의 여유를 줄 수 있을 뿐만 아니라, 메탈라인이 한층 줄어들게 할 수도 있다.In addition, by changing the structure of LTO and the like used in the conventional passivation it is possible to block light with the addition process of several layers including other materials, it is possible to give a design margin to the metal line of the lower layer just by adding a simple process, In addition, the metal line may be further reduced.
또한, 기존의 메탈라인 쉴드와 병행, 메탈라인 위에 포토닉 크리스탈을 이용한 광차단층을 형성함으로써, 광차단 특성을 극대화시킬 수도 있음을 실시예를 통해 알아보았다.
In addition, the present invention has been found that the light blocking layer using the photonic crystal may be formed on the metal line in parallel with the existing metal line shield, thereby maximizing the light blocking property.
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. Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
예컨대, 상기한 본 발명의 실시예에서는 CMOS 이미지센서를 그 예로 하였으나, 이외에도 수광부와 마이크로렌즈를 갖는 모든 이미지센서에도 적용이 가능하다.
For example, in the above-described embodiment of the present invention, the CMOS image sensor is taken as an example, but it is also applicable to all image sensors having the light receiving unit and the microlens.
상술한 본 발명은, 포토닉 크리스탈을 이용하여 광차단층을 구현함으로써, 광차단 효과를 극대화 시켜, 이미지센서의 성능을 향상시키는 효과가 있다.The present invention described above, by implementing a light blocking layer using a photonic crystal, to maximize the light blocking effect, there is an effect of improving the performance of the image sensor.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040115913A KR20060077118A (en) | 2004-12-30 | 2004-12-30 | Cmos image sensor having optical shield layer using photonic crystal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020040115913A KR20060077118A (en) | 2004-12-30 | 2004-12-30 | Cmos image sensor having optical shield layer using photonic crystal |
Publications (1)
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KR20060077118A true KR20060077118A (en) | 2006-07-05 |
Family
ID=37169235
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020040115913A KR20060077118A (en) | 2004-12-30 | 2004-12-30 | Cmos image sensor having optical shield layer using photonic crystal |
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KR (1) | KR20060077118A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9455290B2 (en) | 2013-11-06 | 2016-09-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor including a photonic crystal, an operating method thereof, and a data processing system including the image sensor |
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2004
- 2004-12-30 KR KR1020040115913A patent/KR20060077118A/en not_active Application Discontinuation
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US9455290B2 (en) | 2013-11-06 | 2016-09-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor including a photonic crystal, an operating method thereof, and a data processing system including the image sensor |
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