KR20060122136A - 반도체 감광 디바이스용 이미지 센서 및 이를 이용한이미지 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오픈 윈도우(open window)와 단색 칼라필터(color filter)가 반복적으로 배열되는 칼라 필터 어레이를 포함하는 이미지 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 이미지 센서는, 복수의 마이크로렌즈를 포함하는 렌즈 어레이; 상기 렌즈 어레이의 하부층에 형성되고, 상기 렌즈 어레이의 각 마이크로렌즈에 대향되고, 행열 각 방향으로 서로 교번적으로 배열된 복수의 오픈 윈도우 셀과 복수의 칼라 필터 셀을 포함하는 칼라 필터 어레이; 상기 칼라 필터 어레이의 하부층에 유전물질로 형성된 보호층; 및 상기 보호층의 하부층에 형성되고, 상기 복수의 칼라 필터 셀 각각을 통한 제1 광 및 제2 광을 감지하는 제1 포토센서 및 제2 포토센서와, 상기 복수의 오픈 윈도우 셀을 통한 제3 광 및 제4 광을 감지하는 제3 포토센서 및 제4 포토센서를 포함하는 픽셀 센서 어레이를 구비하고,
또한, 본 발명은 상기 이미지 센서를 포함하는 이미지 처리 장치를 제안한다.
이미지 센서, 칼라 필터 어레이, 오픈 윈도우, 체스, 보간
Description
도 1은 종래 이미지 처리 장치의 구성도.
도 2는 도 1의 이미지 센서의 칼라 필터 어레이의 패턴도.
도 3은 도 1의 이미지 센서의 픽셀 센서 어레이의 구조도.
도 4의 (a) 및 (b)는 도 1의 신호처리부의 보간처리 설명도.
도 5는 본 발명에 따른 이미지 처리 장치의 구성도.
도 6은 도 5의 이미지 센서의 칼라 필터 어레이의 패턴도.
도 7은 도 5의 이미지 센서의 픽셀 센서 어레이의 구성도.
도 8은 도 5의 이미지 센서의 픽셀 센서 어레이의 A부분 확대도.
도 9의 (a),(b) 및 (c)는 도 6의 칼라 필터 어레이의 체스형 패턴 예시도.
도 10의 (a),(b) 및 (c)는 본 발명의 칼라 필터 어레이의 칼라필터별 감광 원리 설명도
도 11의 (a) 및 (b)은 본 발명에 따른 신호처리장치의 보간처리 설명도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 렌즈 어레이 200 : 칼라 필터 어레이
300 : 보호층 400 : 픽셀 센서 어레이
410 : 베이스 기판 420 : 에피층
430 : 제1 포토웰 층 440 : 제2 포토웰 층
450 : P+형 샐로 접합층 500 : 신호처리부
O : 오픈 윈도우 셀 C : 칼라 필터 셀
PWA1 : 제1 포토웰 영역 PWA2 : 제2 포토웰 영역
PS1 : 제1 포토센서 PS2 : 제2 포토센서
PS3 : 제3 포토센서 PS4 : 제4 포토센서
본 발명은 캠코더, 디지탈 카메라 등에 적용되는 이미지 센서 및 이미지 처리장치에 관한 것으로, 특히 오픈 윈도우(open window)와 단색 칼라필터(color filter)가 반복적으로 배열되는 칼라 필터 어레이를 이용함으로써, 보간시 각 화소별로 다수의 색상 정보를 이용할 수 있어 화소의 불량이나 노이즈에 의한 영향을 줄일 수 있어, 보다 정확한 보간(Interpolation)이 가능하며, 이에 따라 각 화소별 색상을 보다 정확하게 추출할 수 있는 반도체 감광 디바이스용 이미지 센서 및 이를 이용한 이미지 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유무선 초고속 통신망에 의한 화상통신 기술과, 디지탈 카메라와 같은 화상 입력 및 인식 기술의 발달에 따라, 휴대폰과 같은 이동 통신 단말기 등에서 디지탈 카메라 모듈의 채용이 증대되면서, 디지탈 카메라 모듈에 적용되는 이미지 센서(image sensor)에 대한 연구 및 개발이 활발해지고 있다.
이러한 이미지 센서는 피사체에 의해 반사된 광을 감지하여 피사체 이미지를 감지하기 위한 센서로서, 이는 제조 공정 기술에 따라 크게 CCD(Charge Coupled Device, 전하 결합소자)형과 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,상보성 금속산화물반도체)형으로 구분된다.
상기 CCD형 이미지센서는 빛에 의해 발생한 전자를 그대로 게이트 펄스를 이용해서 출력부까지 이동시킨다. 이에 따라 도중에 외부 잡음에 의해 전압은 달라지더라도 전자의 수 자체는 변함이 없으므로 잡음이 출력 신호에 영향을 주지 않아 잡음특성이 우수하다. 이러한 장점 때문에, 디지탈 카메라 및 캠코더와 같은 높은 화질을 요구하는 멀티미디어 기기에서 많이 사용되고 있다.
반면, CMOS형 이미지 센서는 빛에 의해 발생한 전자를 각 화소 내에서 전압으로 변환한 후에 여러 CMOS 스위치를 통해 출력한다. 이때, 잡음에 의해 전압 신호가 변하게 되고, 잡음 특성이 좋은 못하다. 그런데, CMOS형 이미지 센서(CMOS Image Sensor,CIS)는, CCD에 비해 제작비용이 저렴하고, 전력소모가 적으며, 주변회로와 집적이 가능하다는 장점이 부각되면서, 1990년대 후반에 들어 CMOS 공정 기술의 발달 및 신호 처리 알고리즘의 개선이 이루어져, 기존의 단점들이 극복되어 왔으며, 최근에는 더욱더 활발한 연구가 진행되고 있다.
이러한 이미지 센서에 관련되는 대표적인 기술로써는, 칼라 필터 어레이(Color Filter Array)용 베이어 패턴(Bayer Pattern)기술과 각 화소에 모두 3 가지 색의 감지가 가능한 3 포토다이오드 칼라 센서(Three photodiode color sensor)기술이 있다. 상기 베이어 패턴(Bayer Pattern)기술은 현재 대부분의 이미지 센서에서 사용되고 있는 기술로써, 이는 칼라 필터(Color Filter)에 의해 3색이 분리되어 각 화소에서 빛을 감지한다.
도 1은 종래 이미지 처리 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래 이미지 처리장치는, 마이크로렌즈(11), 칼라 필터 어레이(12) 및 보호층(13)를 포함하는 이미지 센서(10)와, 상기 이미지 센서(10)로부터의 색(R,G,B) 신호에 대해 보간(interpolation) 등의 신호 처리를 수행하는 신호처리부(20)를 포함한다.
여기서, 상기 칼라 필터 어레이(12)는 도 1에 도시된 베이어 패턴(Bayer Pattern)을 이용하고 있는데, 이러한 베이어 패턴은 CCD를 비롯한 대부분의 이미지 센서에서 사용하고 있다.
도 2는 도 1의 칼라 필터 어레이의 베이어 패턴도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 칼라 필터 어레이(12)는 널리 알려져 있는 베이어 패턴(Bayer pattern)으로 배열되어 있는데, 상기 베이어 패턴(Bayer pattern)은, 2x2 기본 형태의 단위 셀로 구성되어, 서로 대각선으로 배치된 두 개의 녹색필터(Green Filter) 영역과 나머지 대각선으로 배치된 각 한 개씩의 적색필터(Red Filter) 및 청색필터(Blue Filter)영역으로 구성되어 있다. 여기서, 녹색이 사람의 눈에 다른 적색 및 청색에 비해 민감하기 때문에, 녹색필터(Green Filter) 영역이 두 개의 셀로 이루어져 있다.
상기 픽셀 센서 어레이(14)는, 포토 다이오드(Photodiode)에 의해 빛을 수광하는 포토센서와, 상기 포토센서에 의해 발생된 신호를 출력하는 신호검출부로 이루어진다. 이러한 포토센서 및 신호검출부에 대한 최소화 기술은 CMOS 이미지 센서의 핵심기술이다. 상기 포토센서는, 일반적인 P-N 접합 구조의 포토다이오드로서, 이는 일반 CMOS 공정과의 호환성이 좋으므로, CMOS 이미지 센서에서 널리 사용되고 있다. 이러한 포토센서를 포함하는 픽셀 센서 어레이의 구조는 도 3에 도시된 바와 같다.
도 3은 도 1의 이미지센서의 픽셀 센서 어레이의 구성도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 픽셀 센서 어레이(14)는, P+ 기판(substrate)(14-1)과, 상기 P+ 기판(14-1)상에 성장된 P형 에피층(p-epitaxial layer)(14-2)과, 상기 P형 에피층(14-2)에 형성되어, 빛을 수광할 수 있는 단일 P-N 접합 구조의 포토센서를 형성하는 N-웰(n-well)층(14-3)과, 상기 에피층(14-2)의 상부면에서 사전에 설정된 깊이에, P+형 반도체 물질로 형성된 P+형 샐로 접합층 (P+ shallow junction layer)(14-4)으로 이루어진다. 여기서, 상기 N-웰(n-well)층은 대략 0.6um 정도의 접합깊이(Junction Depth)를 갖는다.
또한, 상기 신호검출부는, 상기 포토센서(PS)에 의해 변환된 빛의 신호를 전압으로 변환하여 상기 신호처리부(20)로 출력한다.
도 4의 (a) 및 (b)는 도 1의 신호처리부의 보간처리 설명도이다.
도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 신호처리부(20)에 의한 보간(Interpolation) 과정은, 이미지 센서(10)에서 사용된 칼라 필터 어레이(12)의 칼라 필터의 패턴에 의해 결정된다.
도 4의 (a)를 참조하면, 칼라 필터 어레이(12)에서의 2x2 배열을 보간을 위한 단위 셀로 하는 경우, 이때 2X2 보간은 하기 수학식 1과 같이 수행되어, 임의의 한 화소 대한 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 색 정보(ri,gi,bi)를 얻게 된다.
여기서, ri, gi 및 bi 는 보간을 통해 얻어진 임의 화소에 대한 RGB 색정보이다.
상기 수학식1에 보인 바와 같이, 각 화소의 RGB 색정보는 보간에 의해 얻어지게 되는데, 이때, 2X2 배열에서, 임의의 화소에서 녹색정보(gi)는 두 가지의 색신호에 기초해서 얻어지지만, 적색정보(ri) 및 청색정보(bi)는 하나의 색 신호에만 기초해서 얻어진다. 이러한 경우, 적색(R) 및 청색(B)의 신호가 노이즈에 의해 왜곡된다면, 고정 패턴 노이즈(Fixed Pattern Noise)와 같은 CMOS 이미지 센서의 에러의 원인이 된다. 즉, 적색 및 청색 신호에서, 공정의 불균일성에 의해, 화이트(White) 및 닥크(Dark) 노이즈가 커지게 되면, 이러한 고정 패턴 노이즈(Fixed Pattern Noise)에 의해 보간의 정확도가 떨어지게 되는 문제점이 있다. 이는 픽셀(Pixel) 크기가 작은 고밀도 화소의 경우에 더욱 심각하게 발생한다.
이러한 단점을 해소하기 위해, 고밀도용 이미지 센서에서는 3x3 보간을 사용하기도 한다. 이는 도 4의 (b)를 참조하여 설명한다.
도 4의 (b)를 참조하면, 베이어 패턴(Bayer Pattern)의 칼라 필터 어레이(12)에서, 3x3 보간은 하기 수학식 2와 같이 수행되며, 이에 따라, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 색정보(ri,gi,bi)를 각각 얻을 수 있다.
상기 수학식 2에서 보인 바와 같이, 먼저, 적색(R) 화소에서, 녹색(G)과 청색(B)의 정보(gi,bi)는 주변 4개의 색신호의 평균값으로부터 얻게 되지만, 적색(R) 정보(ri)는 하나의 색신호로부터 얻을 수 있다. 다음, 청색(B) 화소에서, 적색(R)과 녹색(G)의 정보(ri,gi)는 주변 4개의 색신호의 평균값으로부터 얻게 되지만, 청색(B) 정보(bi)는 하나의 색신호로부터 얻을 수 있다. 이와 같이, 3X3 보간은 최대 5개의 색신호의 평균값에서 색 정보를 얻을 수 있으므로, 2x2 보간에 비해 고정 패턴 노이즈에 대한 영향이 적다. 하지만, 하나의 색신호로부터 색정보를 얻는 경우 가 존재하므로 여전히 2X2 보간에서 발생되는 문제점이 여전히 존재한다.
이와 같이, 종래의 이미지 센서 및 이미지 처리 장치에서는, 전술한 바와 같이 각 화소별 색상 정보를 하나의 색신호에 기초해서 얻어지므로, 이러한 경우, 적색(R) 및 청색(B)의 신호가 노이즈에 의해 왜곡된다면, 고정 패턴 노이즈(Fixed Pattern Noise)와 같은 CMOS 이미지 센서의 에러가 발생되고, 공정의 불균일성에 의해, 화이트(White) 및 닥크(Dark) 노이즈가 커지게 되면, 이러한 고정 패턴 노이즈(Fixed Pattern Noise)에 의해 보간의 정확도가 떨어지게 되는 문제점이 있다. 이에 따라, 각 화소별 색상 정보를 정확하게 추출할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 오픈 윈도우(open window)와 단색 칼라필터(color filter)가 반복적으로 배열되는 칼라 필터 어레이를 이용함으로써, 보간시 각 화소별로 다수의 색상 정보를 이용할 수 있어 화소의 불량이나 노이즈에 의한 영향을 줄일 수 있어, 보다 정확한 보간(Interpolation)이 가능하며, 이에 따라 각 화소별 색상을 보다 정확하게 추출할 수 있는 반도체 감광 디바이스용 이미지 센서 및 이를 이용한 이미지 처리 장치를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 이미지센서는, 평면 격자배열로 형성된 복수의 마이크로렌즈를 포함하는 렌즈 어레이; 상기 렌즈 어레이의 하부층에 형성되고, 상기 렌즈 어레이의 각 마이크로렌즈에 대향되고, 행열 각 방향으로 서로 교번적으로 배열된 복수의 오픈 윈도우 셀과 복수의 칼라 필터 셀을 포함하고, 상기 각 오픈 윈도우 셀은 적색,녹색 및 청색 등의 모든 광을 통과시키고, 상기 각 칼라 필터 셀은 사전에 정해진 색상의 광을 통과시키는 칼라 필터 어레이; 상기 칼라 필터 어레이의 하부층에 유전물질로 형성된 보호층; 및 상기 보호층의 하부층에 형성되고, 상기 복수의 칼라 필터 셀 각각을 통한 제1 광 및 제2 광을 감지하는 제1 포토센서 및 제2 포토센서와, 상기 복수의 오픈 윈도우 셀을 통한 제3 광 및 제4 광을 감지하는 제3 포토센서 및 제4 포토센서를 포함하는 픽셀 센서 어레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 이미지 처리 장치는, 평면 격자배열로 형성된 복수의 마이크로렌즈를 포함하는 렌즈 어레이; 상기 렌즈 어레이의 하부층에 형성되고, 상기 렌즈 어레이의 각 마이크로렌즈에 대향되고, 행열 각 방향으로 서로 교번적으로 배열된 복수의 오픈 윈도우 셀과 복수의 칼라 필터 셀을 포함하고, 상기 각 오픈 윈도우 셀은 적색,녹색 및 청색 등의 모든 광을 통과시키고, 상기 각 칼라 필터 셀은 사전에 정해진 색상의 광을 통과시키는 칼라 필터 어레이; 상기 칼라 필터 어레이의 하부층에 유전물질로 형성된 보호층; 상기 보호층의 하부층에 형성되고, 상기 복수의 칼라 필터 셀 각각을 통한 제1 광 및 제 2 광을 감지하는 제1 포토센서 및 제2 포토센서와, 상기 복수의 오픈 윈도우 셀을 통한 제3 광 및 제4 광을 감지하는 제3 포토센서 및 제4 포토센서를 포함하는 픽셀 센서 어레이; 및 상기 픽셀 센서 어레이의 제1 포토센서, 제2 포토센서, 제3 포토센서 및 제4 포토센서에 의해 감지된 제1 신호, 제2 신호, 제3 신호 및 제4 신호를 디지탈 신호로 A/D변환한 후, 상기 디지탈 신호에서 색정보를 추출하는 신호처리부를 구비함을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 이미지 센서 및/또는 이미지 처리 장치에서, 상기 칼라 필터 어레이는, 상기 렌즈 어레이와 실질적으로 동일한 차원으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 칼라 필터 어레이의 칼라 필터 셀의 칼라는, 적색, 녹색, 청색, 노랑색, 선홍색, 청록색 및 선녹색으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 한가지 칼라인 것을 특징으로 한다.
상기 픽셀 센서 어레이는, P형 반도체 물질로 이루어진 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 P형 반도체 물질로 형성된 에피층; 상기 에피층의 상부면에서 사전에 설정된 제1 깊이까지, N형 반도체 물질로 형성된 복수의 제1 포토웰 영역을 포함하고, 각 제1 포토웰 영역은 상기 에피층과의 P-N 접합에 의해 상기 제1 포토센서 및 제3 포토센서를 형성하는 제1 포토웰 층; 및 상기 에피층의 상부면에서 상기 제1 깊이 보다 깊게 사전에 설정된 제2 깊이에, 사전에 설정된 두께를 갖는 N형 반도체 물질로 형성된 복수의 제2 포토웰 영역을 포함하고, 상기 복수의 제2 포토 웰 영역 각각은 상기 복수의 제1 포토웰 영역 각각과 오버랩되고, 상기 에피층과의 P-N 접합에 의해 상기 제2 포토센서 및 제4 포토센서를 형성하는 제2 포토웰 층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 픽셀 센서 어레이는, 상기 에피층의 표면결합을 방지하기 위해, 상기 에피층의 상부면에서 사전에 설정된 제3 깊이에, P+형 반도체 물질로 형성된 P+형 샐로 접합층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 픽셀 센서 어레이의 제1 포토웰 층이 형성되는 제1 깊이는, 대략 0.6μm인 것을 특징으로 한다.
상기 픽셀 센서 어레이의 제2 포토웰 층이 형성되는 제2 깊이는, 대략 2.75μm 에서 대략 3,5μm인 것을 특징으로 한다.
상기 픽셀 센서 어레이의 P+형 샐로 접합층의 제3 깊이는, 대략 0.01μm 내지 대략 0.2μm의 범위내에서 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 픽셀 센서 어레이의 제2 깊이는, 상기 칼라 필터 어레이의 칼라 필터 셀이 적색필터인 경우, 상기 칼라 필터 어레이의 칼라 필터 셀이 녹색필터 또는 청색필터인 경우보다 더 얕은 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 이미지 처리 장치에서, 상기 신호처리부는, 2개의 오픈 윈도우 셀과 2개의 칼라 필터 셀로 이루어지는 2X2 차원의 단위 셀을 통해 감지된 광신호를 디지탈 신호로 A/D변환한 후, 상기 디지탈 신호에서 색정보를 추출하도록 이루어질 수 있다.
또는, 상기 신호처리부는, 4개의 오픈 윈도우 셀과 5개의 칼라 필터 셀로 이루어지는 3X3 차원의 단위 셀을 통해 감지된 광신호를 디지탈 신호로 A/D변환한 후, 상기 디지탈 신호에서 색정보를 추출하도록 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 이미지 처리 장치의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 이미지 처리 장치는, 피사체로부터의 광을 센싱하는 이미지 센서(IMS)와, 상기 이미지 센서(IMS)로부터의 신호를 처리하는 신호처리부(500)를 포함한다.
도 5를 참조하면, 상기 이미지 센서(IMS)는, 실리콘 반도체에 각각 형성되는 렌즈 어레이(100), 칼라 필터 어레이(200), 보호층(300) 및 픽셀 센서 어레이(400)로 이루어진다. 상기 렌즈 어레이(100)는, 평면 격자배열로 형성된 복수의 마이크로렌즈(110)를 포함한다. 여기서, 각 마이크로 렌즈는 입사되는 광을 정해진 영역으로 집중시킨다.
도 6은 도 5의 이미지 센서의 칼라 필터 어레이의 패턴도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 칼라 필터 어레이(200)는, 상기 렌즈 어레이(100)의 하부층에 형성되고, 상기 렌즈 어레이(100)의 각 마이크로렌즈에 대향되고, 행열 각 방향으로 서로 교번적으로 배열된 복수의 오픈 윈도우 셀(O)과 복수의 칼라 필터 셀(C)을 포함하고, 상기 각 오픈 윈도우 셀(O)은 상기 각 마이크로 렌즈를 통해 입사되는 적색(R),녹색(G) 및 청색(B)의 모든 광을 통과시키고, 상기 각 칼라 필터 셀(C)은 상기 각 마이크로 렌즈를 통해 입사되는 광중 사전에 정해진 색상의 광을 통과시킨다.
즉, 상기 칼라 필터 어레이(200)는, 상기 복수의 오픈 윈도우 셀(O)과 복수의 칼라 필터 셀(C)이 체스 패턴으로 배열되어 이루어진다. 예를 들어, 하나의 오픈 윈도우 셀(O)의 상하 및 좌우 4곳에는 칼라 필터 셀(C)이 배치되고, 하나의 오픈 윈도우 셀(O)의 대각선 방향의 4곳에는 오픈 윈도우 셀(O)이 배치된다.
이와 같이 체스 패턴으로 형성되는 상기 칼라 필터 어레이(200)는, 상기 렌즈 어레이(100)와 실질적으로 동일한 차원으로 이루어져, 상기 렌즈 어레이(100)의 각 마이크로 렌즈는 상기 칼라 필터 어레이(200)의 오픈 윈도우 셀(O) 또는 칼라 필터 셀(C)에 대향되어 배치된다.
또한, 상기 칼라 필터 어레이(200)의 칼라 필터 셀(C)의 칼라는, 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 노랑색(Y), 선홍색(Magenta), 청록색(Cyan) 및 선녹색(Emerald Green)으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 한가지 칼라로서, 이에 대해서 도 9를 참조하여 설명한다.
또한, 도 5를 참조하면, 상기 보호층(300)은, 상기 칼라 필터 어레이(200)의 하부층에 유전물질로 형성되어, 상기 픽셀 센서 어레이(400)에서, 상기 각 포토센서와 외부 회로를 연결하기 위한 회로패턴이나 포토센서로부터의 광을 전기신호로 변환하는 회로소자 등을 외부로부터 보호한다.
도 7은 도 5의 이미지 센서의 픽셀 센서 어레이의 구성도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 픽셀 센서 어레이(400)는, 상기 보호층(300)의 하부층에 형성되고, 상기 복수의 칼라 필터 셀(C) 각각을 통한 제1 광(OP1) 및 제2 광(OP2)을 감지하는 제1 포토센서(PS1) 및 제2 포토센서(PS2)와, 상기 복수의 오픈 윈도우 셀(O)을 통한 제3 광(OP3) 및 제4 광(OP4)을 감지하는 제3 포토센서(PS3) 및 제4 포토센서(PS4)를 포함한다.
여기서, 상기 제1 광(OP1) 및 제2 광(OP2)은 상기 칼라 필터 셀(C)을 통과하는 광이고, 상기 제3 광(OP3)은 상기 오픈 윈도우 셀(O)을 통과한 광으로써, 적색(R),녹색(G) 및 청색(B)의 광을 모두 포함하고, 상기 제4 광(OP4)은 상기 오픈 윈도우 셀(O)을 통과한 광으로써, 적색(R) 및 녹색(G) 광을 포함한다.
도 8은 도 5의 이미지 센서의 픽셀 센서 어레이의 A부분 확대도이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 상기 픽셀 센서 어레이(400)는, 베이스 기판(410), 에피층(420), 제1 포토웰 층(430) 및 제2 포토웰 층(440)으로 이루어진다.
상기 베이스 기판(410)은, P형 반도체 물질로 이루어진다.
상기 에피층(420)은, 상기 베이스 기판(410) 상에 P형 반도체 물질로 형성된다.
상기 제1 포토웰 층(430)은, 상기 에피층(420)의 상부면에서 사전에 설정된 제1 깊이(D1)까지, N형 반도체 물질로 형성된 복수의 제1 포토웰 영역(PWA1)을 포함하고, 각 제1 포토웰 영역(PWA1)은 상기 에피층(420)과의 P-N 접합에 의해 상기 제1 포토센서(PS1) 및 제3 포토센서(PS3)를 형성하도록 이루어진다.
여기서, 상기 제1 포토센서(PS1)는 상기 제1 광을 검출하여 제1 신호(S1)를 출력하고, 상기 제2 포토센서(PS2)는 상기 제2 광을 검출하여 제2 신호(S2)를 출력하며, 상기 제3 포토센서(PS3)는 상기 제3 광을 검출하여 제3 신호(S3)를 출력한다. 그리고, 상기 제4 포토센서(PS4)는 상기 제4 광을 검출하여 제4 신호(S4)를 출력한다.
상기 제2 포토웰 층(440)은, 상기 에피층(420)의 상부면에서 상기 제1 깊이(D1) 보다 깊게 사전에 설정된 제2 깊이(D2)에, 사전에 설정된 두께를 갖는 N형 반도체 물질로 형성된 복수의 제2 포토웰 영역(PWA2)을 포함하고, 상기 복수의 제2 포토웰 영역(PWA2) 각각은 상기 복수의 제1 포토웰 영역(PWA1) 각각과 오버랩되고, 상기 에피층(420)과의 P-N 접합에 의해 상기 제2 포토센서(PS2) 및 제4 포토센서(PS4)를 형성하도록 이루어진다.
이와 같이, 본 발명의 픽셀 센서 어레이(400)는 상기 제1 포토웰 층(430) 및 제2 포토웰 층(440)에 의해서, 이중 접합구조의 포토센서를 포함한다. 즉, 상기 각 칼라 필터 셀(C)을 통한 제1 광 및 제2 광을 감지하기 위해서 상기 제1 포토센서 (PS1) 및 제2 포토센서(PS2)가 이중 접합 구조로 이루어져 있고, 또한, 상기 각 오픈 윈도우 셀(O)을 통한 제3 광 및 제4 광을 감지하기 위해 상기 제3 포토센서(PS3) 및 제4 포토센서(PS4)가 이중 접합구조로 이루어져 있다.
또한, 상기 픽셀 센서 어레이(400)는, 상기 에피층(420)의 표면결합을 방지하기 위해, 상기 에피층(420)의 상부면에서 사전에 설정된 제3 깊이(D3)에, P+형 반도체 물질로 형성된 P+형 샐로 접합층(450)을 더 포함할 수 있다. 상기 P+형 샐로 접합층(450)은 상기 에피층(420)이 외부로 노출되는 것을 방지하여, 상기 에피층(420)이 외부 노출시 방생되는 누설전류를 방지한다. 본 발명의 픽셀 센서 어레이(400)의 각 층을 형성하는 반도체 물질은 실리콘이 될 수 있다.
한편, 상기 제3 및 제4 포토센서(PS3,PS4)가 형성된 깊이에 따라 검출되는 신호에 포함된 색정보가 서로 다른 이유는, 광 파장에 따라 반도체에 흡수되는 깊이(반도체 내부로 도달되는 깊이)가 서로 다른 물리적인 특성에 따른 것으로, 이에 따르면, 청색(B), 녹색(G) 및 적색(R)이 실리콘 물질에서 흡수되는 깊이가 서로 다르게 된다. 예를 들면, 청색(B), 녹색(G) 및 적색(R)의 흡수 깊이 값은 각각 1μm, 3μm 및 6μm 정도 된다.
이러한 광 파장별 흡수 깊이의 차이로 인해, 상기 제1 포토웰 층(430) 및 제2 포토웰 층(440)은 원하는 색신호를 검출하기 위해서 원하는 색상의 광의 흡수깊이를 고려해서 상기 에피층(420)의 상부 표면에서의 깊이에 형성된다.
예를 들어, 상기 픽셀 센서 어레이(400)의 제1 포토웰 층(430)이 형성되는 제1 깊이(D1)는, 얕으면 청색 감광 성능이 향상되지만, 제조공정상 대략 6μm 정도 로 되고, 이에 반해 더 깊으면 적색 및 녹색광의 감광 성능이 떨어진다.
상기 픽셀 센서 어레이(400)의 제2 포토웰 층(440)이 형성되는 제2 깊이(D2)는, 대략 2.75μm 에서 대략 3,5μm로서, 그 두께는 대략 0.75μm이며, 이보다 얇으면 적색 및 녹색 감광 성능이 떨어진다.
상기 픽셀 센서 어레이(400)의 P+형 샐로 접합층(450)의 제3 깊이(D3)는, 제조 공정상 대략 0.01μm 내지 대략 0.2μm의 범위내에서 설정된다.
이와 같이, 상기 칼라 필터 어레이(200)의 칼라 필터 셀(C)이 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)중 어느 하나의 색 필터로 이루어지는 경우, 상기 칼라 필터 셀(C)을 통한 제1 및 제2 광에서 상기 제1 및 제2 포토센서(PS1,PS2)에 의해 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)중 어느 하나의 색 정보만 얻을 수 있다. 그리고, 상기 오픈 윈도우 셀(O)을 통한 제3 및 제4 광에서 상기 제3 및 제4 포토센서(PS3,PS4)에 의해 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 정보를 모두 얻을 수 있다.
이와 같은 이중 접합구조(Double junction structure)의 포토센서에 있어서, 상기 오픈 윈도우 셀(C)을 통과한 광은 상기 제3 및 제4 포토센서(PS3,PS4)에 의해 검출되고, 상기 제3 및 제4 포토센서(PS3,PS4)의 각 출력단자로 제3 및 제4 신호(S3,S4)가 출력이 되는데, 상기 제3 신호(S3)는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 색정보를 포함하고, 상기 제4 신호(S4)는 녹색(G) 및 적색(R)의 색정보를 포함한다. 또한, 상기 칼라 필터 셀(C)을 통과한 광은 상기 제1 및 제2 포토센서(PS1,PS2)에 의해 검출되고, 상기 제1 및 제2 포토센서(PS1,PS2)의 각 출력단자로 제1 및 제2 신호(S1,S2)가 출력이 되는데, 상기 제1 신호(S1) 및 제2 신호(S2)는 적색(R) 정보만을 포함하므로, 하나로 배선으로 연결되어 합쳐진 신호로 출력될 수 있다. 이렇게 하면, 상기 오픈 윈도우 셀(O)을 통한 광을 검출하는 이중 접합 포토센서(PS3,PS4)는 2개의 신호(S3,S4)를 출력하고, 상기 칼라 필터 셀(C)을 통한 광을 검출하는 이중접합 포토센서(PS1,PS2)는 1개의 신호(S1+S2)가 출력된다.
도 9의 (a),(b) 및 (c)는 도 6의 칼라 필터 어레이의 체스형 패턴 예시도이다.
도 9의 (a)는 상기 칼라 필터 어레이(200)의 칼라 필터 셀(C)이 적색(R)필터로 이루어지는 경우에 대한 체스 패턴을 보이고 있다. 이에 따라 칼라 필터 셀(C)을 통해 통과하는 적색을 R로 표시하였고, 오픈 윈도우 셀(O)을 통과하는 모든 광중에서 적색을 제외한 청색 및 녹색을 B/G로 표시하였다.
도 9의 (b)는 상기 칼라 필터 어레이(200)의 칼라 필터 셀(C)이 녹색(G)필터로 이루어지는 경우에 대한 체스 패턴을 보이고 있다. 이에 따라 칼라 필터 셀(C)을 통해 통과하는 녹색을 G로 표시하였고, 오픈 윈도우 셀(O)을 통과하는 모든 광중에서 녹색을 제외한 청색 및 적색을 B/R로 표시하였다.
그리고, 도 9의 (c)는 상기 칼라 필터 어레이(200)의 칼라 필터 셀(C)이 청색(B)필터로 이루어지는 경우에 대한 체스 패턴을 보이고 있다. 이에 따라 칼라 필터 셀(C)을 통해 통과하는 청색을 B로 표시하였고, 오픈 윈도우 셀(O)을 통과하는 모든 광중에서 청색을 제외한 적색 및 녹색을 R/G로 표시하였다.
도 10의 (a),(b) 및 (c)는 본 발명의 칼라 필터 어레이의 칼라필터별 감광 원리 설명도이다. 도 10의 (a),(b) 및 (c)에서, 상기 제3 포토센서(PS3) 및 제4 포토센서(PS4)는 상기 오픈 윈도우 셀(O)을 통해 입사되는 광을 검출하고, 상기 제3 포토센서(PS3)는 모든 색이 흡수되는 깊이에 형성되어 있으므로, 상기 제3 포토센서(PS3)에서 출력되는 제3 신호(S3)는 적색(R),녹색(G) 및 청색(B)의 모든 색상을 포함한다. 그리고, 상기 제4 포토센서(PS3)는 적색(R),녹색(G)이 흡수되는 깊이에 형성되어 있으므로, 상기 제4 포토센서(PS4)에서 출력되는 제4 신호(S4)는 적색(R) 및 녹색(G)을 포함한다.
그런데, 칼라 필터 셀(C)을 통과하는 광은 적용되는 칼라필터에 따라 다르므로 상기 제1 및 제2 신호(S1,S2)도 하기와 같이 서로 다른 색을 포함한다.
도 10의 (a)는 상기 칼라 필터 어레이(200)의 칼라 필터 셀(C)이 적색(R) 필터인 경우, 상기 픽셀 센서 어레이(400)의 제1 및 제2 포토(PS1,PS2)에서 적색(R)을 감시하므로, 상기 제1 및 제2 신호(S1,S2)는 적색(R)을 포함한다.
도 10의 (b)는 상기 칼라 필터 어레이(200)의 칼라 필터 셀(C)이 녹색(G) 필터인 경우, 상기 픽셀 센서 어레이(400)의 제1 및 제2 포토(PS1,PS2)에서 녹색(G)을 감시하므로, 상기 제1 및 제2 신호(S1,S2)는 녹색(G)을 포함한다.
도 10의 (c)는 상기 칼라 필터 어레이(200)의 칼라 필터 셀(C)이 청색(B) 필터인 경우, 상기 픽셀 센서 어레이(400)의 제1 및 제2 포토(PS1,PS2)에서 청색(B)을 감시하므로, 상기 제1 및 제2 신호(S1,S2)는 청색(B)을 포함한다.
도 10의 (a),(b) 및 (c)를 참조하면, 상기 픽셀 센서 어레이의 제2 깊이(D2)는, 상기 칼라 필터 어레이의 칼라 필터 셀(C)이 적색(R)필터인 경우, 상기 칼라 필터 어레이의 칼라 필터 셀(C)이 녹색(G)필터 또는 청색(B)필터인 경우보다 더 얕다. 전술한 바와 같이, 광 파장이 클수록 실리콘에 흡수되는 깊이가 깊어지는데, 녹색광 및 청색광이 적색광보다 파장이 작으므로, 녹색광 및 청색광은 적색광보다 깊이가 얕아도 잘 검출할 수 있기 때문이다.
상기 신호처리부(500)는, 상기 제1 광 내지 제4광을 검출하는 제1 포토센서(PS1), 제2 포토센서(PS2), 제3 포토센서(PS3) 및 제4 포토센서(PS4)로부터의 제1 신호(S1), 제2 신호(S2), 제3 신호(S3) 및 제4 신호(S4)를 디지탈 신호로 A/D변환한 후, 상기 디지탈 신호를 보간하여 적색(R),녹색(G) 및 청색(B)의 색정보를 추출한다.
이러한 신호 처리부(500)는, 본 발명의 칼라 필터 어레이(420)의 체스 패턴(CHESS pattern)에 따라 2x2 배열 및 3x3 배열의 보간(Interpolation)처리를 수행할 수 있다.
도 11의 (a) 및 (b)은 본 발명에 따른 신호처리장치의 보간처리 설명도이다.
도 11의 (a) 및 (b)을 참조하면, 상기 신호처리부(500)는, 2개의 오픈 윈도우 셀(O)과 2개의 칼라 필터 셀(C)로 이루어지는 2X2 차원의 단위 셀을 통해 감지된 광신호를 디지탈 신호로 A/D변환한 후, 상기 디지탈 신호에서 색정보를 추출할 수 있다.
예를 들어, 도 11의 (a)를 참조하면, 상기 칼라 필터 어레이(420)의 칼라 필터 셀(C)이 녹색(G)인 경우에, 2x2 배열의 보간(interpolation) 처리과정은 하기 수학식 3에 보인 바와 같다.
상기 수학식 3에 보인 바와 같이, 임의의 화소에 대한 RGB 색정보(ri, gi, bi)는 각각 두 개의 색신호의 평균값으로부터 얻을 수 있다. 여기서, 오픈 윈도우 셀(open window cell)영역에서 얻을 수 있는 정보는 적색(R)과 청색(B)의 색신호 뿐만 아니라, 녹색(G)신호를 얻을 수 있지만, 녹색(G)의 신호는 칼라 필터 셀(color filter cell)영역에서 보다 정확하게 얻을 수 있으므로, 녹색은 보간(interpolation)에서는 필요가 없다. 즉, 오픈 윈도우 영역에서는 칼라 필터 영역에서 구할 수 있는 색신호를 제외한 나머지 두 가지의 색신호만 얻게 된다.
또는, 상기 신호처리부(500)는, 4개의 오픈 윈도우 셀(O)과 5개의 칼라 필터 셀(C)로 이루어지는 3X3 차원의 단위 셀을 통해 감지된 광신호를 디지탈 신호로 A/D변환한 후, 상기 디지탈 신호에서 색정보를 추출할 수 있다.
이에 대해 예를 들면, 도 11의 (b)를 참조하면, 상기 칼라 필터 어레이(420)의 칼라 필터 셀(C)이 녹색(G)인 경우에, 3x3 배열의 보간(interpolation) 처리과정은 하기 수학식 4에 보인 바와 같다.
상기 수학식 4에 보인 바와 같이, 3X3 보간 처리시, 임의의 화소에 대해 RGB 색정보(ri, gi, bi)는 최대 5개의 색신호의 평균에서 정보를 얻게 된다. 즉, 적색(R)과 청색(B) 정보는 주변의 5개의 색신호의 평균값으로 얻을 수 있고, 녹색(G) 정보는 4개 색신호의 평균값으로 얻을 수 있다. 그러므로, 본 발명의 이미지 센서에서는, 베이어 패턴(Bayer pattern)을 이용하는 종래의 이미지 센서와는 달리, 체스 패턴(CHESS pattern)의 칼라 필터를 이용하면, 2x2 배열과 3x3 배열의 보간에서 모두 하나의 색신호에서 정보를 얻는 경우가 없게 된다. 이에 따라, 색신호 또는 화소에 노이즈가 발생하더라도, 보다 많은 색신호를 이용한 보간을 수행하므로 보다 정확한 칼라 정보 추출이 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 장치는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 캠코더, 디지탈 카메라 등에 적용되는 이미지 센서 및 이미지 처리장치에서, 오픈 윈도우(open window)와 단색 칼라필터(color filter)가 반복적으로 배열되는 칼라 필터 어레이를 이용함으로써, 보간시 각 화소별로 다수의 색상 정보를 이용할 수 있어 화소의 불량이나 노이즈에 의한 영향을 줄일 수 있어, 보다 정확한 보간(Interpolation)이 가능하며, 이에 따라 각 화소별 색상을 보다 정확하게 추출할 수 있는 반도체 감광 디바이스용 이미지 센서 및 이를 이용한 이미지 처리 장치에 관한 것이다.
즉, 종래 기술 대비, 보다 적은 수의 유니트 셀(Unit Cell)을 통해 3가지 색(R,G,B) 정보를 얻을 수 있고, 화소의 불량이나 노이즈에 의한 영향을 줄일 수 있어 보다 정확한 보간(Interpolation)이 가능하며, 이미지 처리 속도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 고정패턴 노이즈(Fixed Pattern Noise)와 같은 CMOS 이미지 센서의 특성을 개선할 수 있고, 공정 수율의 주요 저감 요인(약 30%)인, 칼라 필터의 공정을 하나로 줄일 수 있으며, 고밀도 화소의 이미지 센서의 수율을 향상시킬 수 있고, 이미지 센서의 제작비를 감소시킬 수 있다.
Claims (20)
- 평면 격자배열로 형성된 복수의 마이크로렌즈를 포함하는 렌즈 어레이;상기 렌즈 어레이의 하부층에 형성되고, 상기 렌즈 어레이의 각 마이크로렌즈에 대향되고, 행열 각 방향으로 서로 교번적으로 배열된 복수의 오픈 윈도우 셀과 복수의 칼라 필터 셀을 포함하고, 상기 각 오픈 윈도우 셀은 적색,녹색 및 청색 등의 모든 광을 통과시키고, 상기 각 칼라 필터 셀은 사전에 정해진 색상의 광을 통과시키는 칼라 필터 어레이;상기 칼라 필터 어레이의 하부층에 유전물질로 형성된 보호층; 및상기 보호층의 하부층에 형성되고, 상기 복수의 칼라 필터 셀 각각을 통한 제1 광 및 제2 광을 감지하는 제1 포토센서 및 제2 포토센서와, 상기 복수의 오픈 윈도우 셀을 통한 제3 광 및 제4 광을 감지하는 제3 포토센서 및 제4 포토센서를 포함하는 픽셀 센서 어레이를 구비하는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서, 상기 칼라 필터 어레이는상기 렌즈 어레이와 실질적으로 동일한 차원으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제2항에 있어서, 상기 칼라 필터 어레이의 칼라 필터 셀의 칼라는적색, 녹색, 청색, 노랑색, 선홍색, 청록색 및 선녹색으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 한가지 칼라인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서, 상기 픽셀 센서 어레이는,P형 반도체 물질로 이루어진 베이스 기판;상기 베이스 기판 상에 P형 반도체 물질로 형성된 에피층;상기 에피층의 상부면에서 사전에 설정된 제1 깊이까지, N형 반도체 물질로 형성된 복수의 제1 포토웰 영역을 포함하고, 각 제1 포토웰 영역은 상기 에피층과의 P-N 접합에 의해 상기 제1 포토센서 및 제3 포토센서를 형성하는 제1 포토웰 층; 및상기 에피층의 상부면에서 상기 제1 깊이 보다 깊게 사전에 설정된 제2 깊이에, 사전에 설정된 두께를 갖는 N형 반도체 물질로 형성된 복수의 제2 포토웰 영역을 포함하고, 상기 복수의 제2 포토웰 영역 각각은 상기 복수의 제1 포토웰 영역 각각과 오버랩되고, 상기 에피층과의 P-N 접합에 의해 상기 제2 포토센서 및 제4 포토센서를 형성하는 제2 포토웰 층로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제4항에 있어서, 상기 픽셀 센서 어레이는상기 에피층의 표면결합을 방지하기 위해, 상기 에피층의 상부면에서 사전에 설정된 제3 깊이에, P+형 반도체 물질로 형성된 P+형 샐로 접합층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제4항에 있어서, 상기 픽셀 센서 어레이의 제1 포토웰 층이 형성되는 제1 깊이는대략 0.6μm인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제4항에 있어서, 상기 픽셀 센서 어레이의 제2 포토웰 층이 형성되는 제2 깊이는대략 2.75μm 에서 대략 3,5μm인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제4항에 있어서, 상기 P+형 샐로 접합층의 제3 깊이는대략 0.01μm 내지 대략 0.2μm의 범위내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제4항에 있어서, 상기 픽셀 센서 어레이의 제2 포토웰 층이 형성되는 제2 깊이는상기 칼라 필터 어레이의 칼라 필터 셀이 적색필터인 경우, 상기 칼라 필터 어레이의 칼라 필터 셀이 녹색필터 또는 청색필터인 경우보다 더 얕은 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 평면 격자배열로 형성된 복수의 마이크로렌즈를 포함하는 렌즈 어레이;상기 렌즈 어레이의 하부층에 형성되고, 상기 렌즈 어레이의 각 마이크로렌즈에 대향되고, 행열 각 방향으로 서로 교번적으로 배열된 복수의 오픈 윈도우 셀과 복수의 칼라 필터 셀을 포함하고, 상기 각 오픈 윈도우 셀은 적색,녹색 및 청색 등의 모든 광을 통과시키고, 상기 각 칼라 필터 셀은 사전에 정해진 색상의 광을 통과시키는 칼라 필터 어레이;상기 칼라 필터 어레이의 하부층에 유전물질로 형성된 보호층;상기 보호층의 하부층에 형성되고, 상기 복수의 칼라 필터 셀 각각을 통한 제1 광 및 제2 광을 감지하는 제1 포토센서 및 제2 포토센서와, 상기 복수의 오픈 윈도우 셀을 통한 제3 광 및 제4 광을 감지하는 제3 포토센서 및 제4 포토센서를 포함하는 픽셀 센서 어레이; 및상기 픽셀 센서 어레이의 제1 포토센서, 제2 포토센서, 제3 포토센서 및 제4 포토센서에 의해 감지된 제1 신호, 제2 신호, 제3 신호 및 제4 신호를 디지탈 신호로 A/D변환한 후, 상기 디지탈 신호에서 색정보를 추출하는 신호처리부를 구비하는 이미지 처리 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 칼라 필터 어레이는상기 렌즈 어레이와 실질적으로 동일한 차원으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 칼라 필터 어레이의 칼라 필터 셀은적색, 녹색, 청색, 노랑색, 선홍색, 청록색 및 선녹색으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 한가지 칼라인 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 픽셀 센서 어레이는,P형 반도체 물질로 이루어진 베이스 기판;상기 베이스 기판 상에 P형 반도체 물질로 형성된 에피층;상기 에피층의 상부면에서 사전에 설정된 제1 깊이까지, N형 반도체 물질로 형성된 복수의 제1 포토웰 영역을 포함하고, 각 제1 포토웰 영역은 상기 에피층과의 P-N 접합에 의해 상기 제1 포토센서 및 제3 포토센서를 형성하는 제1 포토웰 층; 및상기 에피층의 상부면에서 상기 제1 깊이 보다 깊게 사전에 설정된 제2 깊이에, 사전에 설정된 두께를 갖는 N형 반도체 물질로 형성된 복수의 제2 포토웰 영역을 포함하고, 상기 복수의 제2 포토웰 영역 각각은 상기 복수의 제1 포토웰 영역 각각과 오버랩되고, 상기 에피층과의 P-N 접합에 의해 상기 제2 포토센서 및 제4 포토센서를 형성하는 제2 포토웰 층로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 픽셀 센서 어레이는상기 에피층의 표면결합을 방지하기 위해, 상기 에피층의 상부면에서 사전에 설정된 제3 깊이에, P+형 반도체 물질로 형성된 P+형 샐로 접합층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 픽셀 센서 어레이의 제1 포토웰 층이 형성되는 제1 깊이는대략 0.6μm인 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 픽셀 센서 어레이의 제2 포토웰 층이 형성되는 제2 깊이는대략 2.75μm 에서 대략 3,5μm인 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
- 제14항에 있어서, 상기 픽셀 센서 어레이의 P+형 샐로 접합층의 제3 깊이는대략 0.01μm 내지 대략 0.2μm의 범위내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제13항에 있어서, 상기 픽셀 센서 어레이의 제2 깊이는상기 칼라 필터 어레이의 칼라 필터 셀이 적색필터인 경우, 상기 칼라 필터 어레이의 칼라 필터 셀이 녹색필터 또는 청색필터인 경우보다 더 얕은 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 신호처리부는2개의 오픈 윈도우 셀과 2개의 칼라 필터 셀로 이루어지는 2X2 차원의 단위 셀을 통해 감지된 광신호를 디지탈 신호로 A/D변환한 후, 상기 디지탈 신호에서 색 정보를 추출하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 신호처리부는4개의 오픈 윈도우 셀과 5개의 칼라 필터 셀로 이루어지는 3X3 차원의 단위 셀을 통해 감지된 광신호를 디지탈 신호로 A/D변환한 후, 상기 디지탈 신호에서 색정보를 추출하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
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