KR20090002090A - 반도체 나노결정을 이용한 적층형 이미지 센서 - Google Patents

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KR20090002090A
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장은주
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Abstract

본 발명은 반도체 나노결정으로 이루어지는 광전변환막과 상기 광전변환막의 상하에 형성되는 한쌍의 전극을 포함하는 광전변환층이 반도체 기판상에 투명절연막을 사이에 두고 3층 이상 적층되며, 상기 광전변환층은 각각 서로 다른 파장대의 에너지 밴드갭을 가지고 그보다 큰 에너지의 빛을 흡수하는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이미지 센서는 광전변환층을 다층 구조로 적층하고 광전변환층의 광전변환물질로 반도체 나노결정을 사용함으로써, 해상도 및 감도가 우수하고 소자의 소형화가 가능하여 디지털 카메라, 비디오 카메라, 웹카메라, 카메라폰 등에 다양하게 응용될 수 있다.
반도체 나노결정, 이미지 센서, 광전변환소자, 색분리성, 해상도, 고화소, 적층형 광전변환층

Description

반도체 나노결정을 이용한 적층형 이미지 센서{Multi-Layer Type Image Sensor Using Semiconductor Nanocrystal}
도 1은 종래의 이미지 센서에 대한 개략 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 이미지 센서의 구조 및 동작을 설명하기 위한 단위 픽셀의 개략 단면도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
100 : 종래 이미지 센서
110 : 기판 120 : 광전변환소자
130 : 칼라 필터
130R, 130G, 130B : 적색, 녹색, 청색의 칼라필터
140 : 보호막 150 : 마이크로렌즈 160, 170, 180 : 픽셀
210 : 기판 211 : 절연막
212 : 제1 광전변환층 전극 213 : 제1 광전변환막
214 : 공통전극 215 : 절연층
216 : 제2 광전변환층 전극 217 : 제2 광전변환막
218 : 공통전극, 219 : 절연층
220 : 제3 광전변환층 전극 221 : 제3 광전변환막
222 : 공통전극
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 각각의 특정 파장대를 흡수하는 반도체 나노결정층을 적층하여 칼라 필터(color filter)와 포토 다이오드(photo diode)를 일체화한 구조를 가지는 적층형 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지 센서란 외부에서 전달되는 빛을 받아 이미지를 재현하는 장치로서, 최근 디지털 혁명이 급속도로 진행됨에 따라 휴대전화 카메라나 DSC(Digital Still Camera) 등에서 널리 사용되고 있다.
통상적인 이미지 센서는 픽셀 어레이, 즉 이차원적으로 매트릭스 형태로 배열된 복수개의 픽셀로 이루어지며, 각 픽셀은 입사되는 빛(photon)에 의해 신호전하를 발생하는 포토 다이오드와 상기 포토 다이오드에서 발생한 신호전하를 이송 및 출력하기 위한 소자를 포함한다. 신호전하의 이송 및 출력방식에 따라 이미지 센서는 크게 전하결합소자(CCD)형 이미지 센서와 상보성 금속산화물반도체(CMOS)형 이미지 센서의 두 종류로 나뉜다.
또한 통상의 이미지 센서는, 상기 픽셀 어레이의 상부에 외부에서 입사되는 자연광을 특정파장을 가지는 빛으로 분해하는 칼라 필터층이 형성되어 있다. 상기 칼라 필터는 자연광을 빛의 3원색으로 분해하는 RGB(red-green-blue)형 칼라필터 및 자연광을 CYGM(cyan, yellow, green, magenta)의 4색으로 분리하는 보색형 칼라 필터 등이 있다.
도 1은 종래 이미지 센서의 구조를 도시한 개략 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 이미지 센서(100)는 반도체 기판(110) 상에 광전변환소자(120)가 형성되며, 광전변환소자(120) 상부에는 칼라 필터 층(130)이 형성되고 그 상부에는 보호막(140)과 마이크로렌즈(150)가 구비된다. 그러나 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 픽셀(160, 170, 180)마다 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 칼라 필터(130R, 130G, 130B)를 구비하여야 하고, 각각의 픽셀(160, 170, 180)은 R, G, B 각각의 파장 영역의 빛 밖에 수광(受光)할 수 없는 구조로 되어 있다. 또한 광전변환소자의 재질로는 주로 벌크(bulk) 형태의 결정 실리콘(c-Si) 또는 비정질 실리콘(a-Si)이 사용되고 있으나 여기에는 해상도에 한계가 있는 단점이 있다.
따라서, 종래 형태의 이미지 센서에서는 빛의 이용 효율이 낮고, 색상의 해상도도 떨어지며, 칼라 필터에 의한 광 손실도 발생하여, 소자의 소형화와 고화소화에 대응하기 어려운 문제점이 있어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 광전변환층을 다층 구조로 적층하고 광전변환층의 광전변환물질로 반도체 나노결정을 사용함으로써, 해상도 및 감도가 우수하고 소자의 소형화가 가능한 이미지 센서를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은,
반도체 나노결정으로 이루어지는 광전변환막과 상기 광전변환막의 상하에 형성되는 한쌍의 전극을 포함하는 광전변환층이 반도체 기판상에 투명절연막을 사이에 두고 3층 이상 적층되며, 상기 광전변환층은 각각 서로 다른 파장대의 빛을 흡수하는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서에 관계한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 이미지 센서는, 반도체 나노결정의 크기 및 조성, 형태 등을 조절함으로써 흡광 및 수광 특성을 용이하게 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 이미지 센서는, 광전변환층을 적층 형태로 구성하고 반도체 나노결정이 칼라 필터의 역할을 수행함으로써 소자를 소형화할 수 있는 특징이 있다.
이하에서 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 적층형 이미지 센서는 반도체 나노결정으로 이 루어지는 광전변환막과 상기 광전변환막의 상하에 형성되는 한쌍의 전극을 포함하는 광전변환층이 반도체 기판상에 투명절연막을 사이에 두고 3층 이상 적층되며;
상기 광전변환막은 각각 서로 다른 파장대의 에너지 밴드갭을 가지고 그보다 큰 에너지의 빛을 흡수하는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 적층형 이미지 센서의 구조 및 작용을 설명하기 위한 단위 픽셀의 개략 단면도이다. 도 2를 참조하면, 반도체 기판(210)의 표면에는 절연층(211)이 적층되며 상기 절연층(211)의 내부에는 전하 이송 수단이 매설되게 된다(도시하지 않았음).
상기 절연층(211)의 상부에는 제1 광전변환층 전극(212)이 적층되고, 상기 제1 광전변환층 전극(212) 상부에는 제1 광전변환막(213)이 형성되며, 상기 제1 광전변환막(213)의 상부에는 상기 제1 광전변환층 전극(212)에 대응하는 투명한 공통 전극(214)이 적층된다.
이때, 상기 제1 광전변환막(213)에 빛(photon)이 입사되면 전자-정공쌍이 발생되고 전자는 제1 광전변환층 전극(212)을 통하여 전하 운송 수단으로 이송되고, 정공은 공통 전극(214)을 통하여 외부로 빠져 나간다. 상기 공통 전극(214)은 접지되어 있으며 제1 광전변환막(213)의 표면전위를 고정하는 역할을 하게 된다.
상기 공통전극(214)의 상부에는 투명한 절연층(215)이 적층되며, 상기 절연층(215)의 상부에는 제2 광전변환층 전극(216)이 적층되고, 상기 제2 광전변환층 전극(216) 상부에는 제2 광전변환막(217)이 형성되며, 상기 제2 광전변환막(217)의 상부에는 상기 제2 광전변환층 전극(216)에 대응하는 투명한 공통 전극(218)이 적 층된다.
또 다시 상기 공통전극(218)의 상부에는 투명한 절연층(219)이 적층되며, 상기 절연층(219)의 상부에는 제3 광전변환층 전극(220)이 적층되고, 상기 제3 광전변환층 전극(220) 상부에는 제3 광전변환막(221)이 형성되며, 상기 제3 광전변환막(221)의 상부에는 상기 제3 광전변환층 전극(220)에 대응하는 투명한 공통 전극(222)이 적층된다.
본 발명에 따른 상기 광전변환막(213, 217, 221)은 반도체 나노결정으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 반도체 나노결정은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 물질로 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되어 있는데, 이렇게 작은 크기의 물질은 단위 부피 당 표면적이 넓어 대부분의 원자들이 표면에 존재하게 되고, 양자 제한(quantum confinement) 효과 등을 나타나게 되어, 벌크 물질 자체의 고유한 특성과는 다른 독특한 전기적, 자기적, 광학적, 화학적, 기계적 특성을 가지게 된다. 예를 들면, 반도체 나노결정의 크기, 형태, 조성을 조절하여 에너지 밴드갭을 다양하게 조절하는 것이 가능한데, 에너지 밴드갭 이상의 에너지를 가지는 빛을 흡수하여 반도체 나노결정 내에서 전하와 정공이 만들어져 전류가 흐르거나 에너지 밴드갭에 해당하는 빛을 방출하게 되는 고유한 특성을 나타내게 된다.
상기 광전변환막은 각각 적색 영역보다 짧은 파장을 흡수하는 층과, 녹색 영역 보다 짧은 파장을 흡수하는 층과, 청색 영역 보다 짧은 파장을 흡수하는 층으로 구성된다.
상기 광전변환막은 적색 영역보다 짧은 파장을 흡수하는 층은 650nm 보다 짧 은 파장의 빛을 흡수하고, 녹색 영역보다 짧은 파장을 흡수하는 층은 540nm 보다 짧은 파장의 빛을 흡수하고, 청색 영역보다 짧은 파장을 흡수하는 층은 490nm보다 짧은 파장의 빛을 흡수하는 층으로 구성된다.
상기 광전변환막은 흡수하는 에너지의 영역이 상대적으로 높은 에너지의 파장을 흡수하는 층 아래에 낮은 에너지의 파장을 흡수하는 층으로 구성된다.
본원발명에 의한 이미지 센서는 적색, 녹색, 청색 외에 다른 영역의 에너지 밴드갭을 가지고 그보다 큰 에너지의 빛을 흡수하는 광전변환막을 추가로 포함할 수 있다. 이 경우 상기 광전변환막은 650nm 에서 540nm 사이에 해당하는 에너지 밴드갭을 가지고 그보다 큰 에너지의 빛을 흡수하는 층과, 540nm에서 490nm 사이에 해당하는 에너지 밴드갭을 가지고 그보다 큰 에너지의 빛을 흡수하는 층을 포함할 수 있다.
상기 광전변환막은 반도체 나노결정의 형태, 크기 또는 조성을 각각 또는 복합적으로 조절하여 빛의 흡수 영역을 조절할 수 있다.
상기 반도체 나노결정의 형태는 구형, 정사면체(tetrahedron), 원통형, 막대형(rod), 삼각형, 원판형(disk), 트리포드(tripod), 테트라포드(tetrapod), 큐브(cube), 박스(box), 스타(star), 튜브(tube) 등 다양한 형태를 지닐 수 있다.
상기 반도체 나노결정의 크기는 제1 광전변환막(213)의 경우 2 ~ 20nm, 제2 광전변환막(217)의 경우 2 ~ 20nm, 제3 광전변환막(221)의 경우 2 ~ 20nm인 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 반도체 나노결정을 구성하는 물질로는 II-VI족, III-V 족, Ⅳ-Ⅵ족, Ⅳ족 반도체 화합물과 그 혼합물로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다.
상기 II-VI족 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe 등의 이원소 화합물 또는 CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe 등의 삼원소 화합물 또는 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고,
상기 III-V족 화합물 반도체는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 등의 이원소 화합물 또는 GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP, AlGaN, AlGaP, AlGaAs, AlGaSb, InGaN, InGaP, InGaAs, InGaSb, AlInN, AlInP, AlInAs, AlInSb 등의 삼원소 화합물 또는 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고,
상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 등의 이원소 화합물 또는 SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 등의 삼원소 화합물 또는 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고, 상기 IV족 화합물은 Si, Ge 등의 단일 원소 화합 물 또는 SiC, SiGe 등의 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 예로 들 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.
또한 상기 반도체 나노결정은 코어 둘레에 오버 코팅을 더 포함하는 코어-쉘 구조의 나노결정일 수 있고, 이 때, 상기 오버 코팅물질은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 화합물 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 재료로 구성될 수 있다.
상기 II-VI족 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe 등의 이원소 화합물 또는 CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe 등의 삼원소 화합물 또는 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질일 수 있다. 상기 III-V족 화합물 반도체는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 등의 이원소 화합물 또는 GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP, AlGaN, AlGaP, AlGaAs, AlGaSb, InGaN, InGaP, InGaAs, InGaSb, AlInN, AlInP, AlInAs, AlInSb 등의 삼원소 화합물 또는 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질일 수 있다. 상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 등의 이원소 화합물 또는 SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 등의 삼원소 화합물 또는 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고, 상기 IV족 화합물은 Si, Ge 등의 단일 원소 화합물 또는 SiC, SiGe 등의 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
이러한 반도체 나노결정은 각기 고유한 에너지 밴드갭을 가지며, 에너지 밴드갭 이상의 에너지를 가지는 빛을 흡수하여 전류를 생성시키는 특성을 가진다.
본 발명의 상기 반도체 나노결정은 각각 해당 원소를 포함하는 전구체 물질을 사용하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려져 있는 통상의 방법을 이용하여 합성할 수 있다. 이때 사용되는 전구체의 농도, 반응 온도, 계면활성제의 종류 등을 조절함으로서 반도체 나노결정의 형태를 조절할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 상기 광전변환막(213, 217, 221)은 습식공정(wet process)에 의하여 간편하게 코팅할 수 있는 장점이 있다. 예를 들어 상기 반도체 나노결정을 톨루엔, 헥산 등과 같은 적절한 용매에 용해시켜 드롭 캐스팅(drop casting), 스핀 코팅(spin cating), 딥 코팅(dip coating), 분무 코팅(spray coating), 흐름 코팅(flow coating) 또는 스크린 인쇄(screen printing) 등의 방법에 의하여 광전변환막을 형성할 수 있다.
이때 상기 광전변환막(213, 217, 221)의 두께는 2nm ~ 1μm 인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 투명전극(212, 214, 216, 218, 220, 222)의 재료로는 SnO2, TiO2 , InO2 , ITO 등을 사용할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 투명전극은 일반적인 코팅 방법, 예를 들어 스프레잉, 스핀 코팅, 딥핑, 프린팅, 닥터블레이딩, 스퍼터링 등의 방법을 이용하거나 또는 전기영동법을 이용하여 코팅될 수 있다. 전극과 전극 사이에는 SiO2 등의 투명 재료를 사용하여 층간 절연층(211, 215, 219)을 형성한다.
이하에서 본 발명에 따른 이미지 센서(200)의 동작을 설명한다.
공통 전극(222) 위에 구비되어 있는 마이크로렌즈(도시하지 않았음)를 통하여 입사한 빛이 상기 제3 광전변환막(221)에 도달하면 청색(B) 파장대 영역의 빛은 상기 제3 광전변환막(221)에 의하여 흡수되어 이에 상당하는 전자-정공쌍이 발생되고, 전자는 제3 광전변환층 전극(220)을 통하여 전하 운송 수단으로 이송되고, 정공은 공통 전극(2222)을 통하여 외부로 빠져 나간다. 한편 나머지 파장대의 빛은 제3 광전변환막(221)을 통과하여 제2 광전변환막(217)에 도달한다.
이어서 상기 제2 광전변환막(217)에 도달한 빛 중 녹색(G) 파장대 영역의 빛이 제2광전변환막(217)에서 흡수되어 이에 상당하는 광전류를 발생시키게 되며, 나머지 적색(R) 영역의 빛은 제1 광전변환막(213)에서 흡수되어 이에 상당하는 광전류를 발생시키게 된다.
이상에서와 같이 본 발명의 이미지 센서는 반도체 나노결정이 포토디텍터(photo detector)와 칼라 필터의 역할을 동시에 수행함으로써 픽셀의 사이 즈(size) 감소로 고해상도 구현이 가능하게 된다.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 이미지 센서는 R, G, B 영역에 해당하는 에너지 밴드갭을 가지고 그보다 큰 에너지의 빛을 흡수하는 광전변환층 외에 다른 파장대의 에너지 밴드갭을 가지고 그보다 더 큰 에너지의 빛을 흡수하는 광전변환층을 추가로 삽입하여 이미지 센서의 색분리 효율를 추가적으로 향상시킬 수 있다.
또한 상기 광전변환층은 R, G, B 대신에 C, Y, M(cyan, yellow, magenta) 영역대의 에너지 밴드갭을 가지고 그보다 큰 에너지의 빛을 흡수하는 광전변환층일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 이미지 센서는 광전변환층을 다층 구조로 적층하고 광전변환층의 광전변환물질로 반도체 나노결정을 사용함으로써, 해상도 및 감도가 우수하고 소자의 소형화가 가능하여 디지털 카메라, 비디오 카메라, 웹카메라, 카메라폰 등에 다양하게 응용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 이미지 센서는 반도체 나노결정이 포토 디텍터(photo detector)와 칼라 필터의 역할을 동시에 수행함으로써 픽셀의 크기를 줄일 수 있어 고해상도를 구현할 수 있으며, 칼라 필터를 사용하지 않아도 되므로 원가 절감 및 소자의 소형화를 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 이미지 센서는 광전변환층을 다층 구조로 적층하고, 반도체 나노결정의 크기 및 형태, 조성을 조절함으로써 흡수 파장 영역을 다양하게 조절하여 색분리 효율을 높이고 소자의 고화소화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 이미지 센서는 광전변환막을 습식공정으로 형성할 수 있어 제조 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. ⅰ)반도체 나노결정으로 이루어지는 광전변환막과 상기 광전변환막의 상하에 형성되는 한쌍의 전극을 포함하는 광전변환층이 반도체 기판상에 투명절연막을 사이에 두고 3층 이상 적층되며;
    ⅱ)상기 광전변환막은 각각 서로 다른 파장대의 에너지 밴드갭을 가지고 그보다 큰 에너지의 빛을 흡수하는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광전변환막은 각각 적색 영역보다 짧은 파장을 흡수하는 층과, 녹색 영역 보다 짧은 파장을 흡수하는 층과, 청색 영역 보다 짧은 파장을 흡수하는 층으로 구성된 적층형 이미지 센서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광전변환막이 적색 영역보다 짧은 파장을 흡수하는 층은 650nm보다 짧은 파장의 빛을 흡수하고, 녹색 영역보다 짧은 파장을 흡수하는 층은 540nm보다 짧은 파장의 빛을 흡수하고, 청색 영역보다 짧은 파장을 흡수하는 층은 490nm보다 짧은 파장의 빛을 흡수하는 층으로 구성된 적층형 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광전변환막은 흡수하는 에너지의 영역이 상대적으로 높은 에너지의 파장을 흡수하는 층 아래에 낮은 에너지의 파장을 흡수하는 층으로 구성된 적층형 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이미지 센서는 적색, 녹색, 청색 외에 다른 영역의 에너지 밴드갭을 가지고 그보다 큰 에너지의 빛을 흡수하는 광전변환막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서
  6. 제5항에 있어서, 상기 광전변환막은 650nm 에서 540nm 사이에 해당하는 에너지 밴드갭을 가지고 그보다 큰 에너지의 빛을 흡수하는 층과, 540nm에서 490nm 사이에 해당하는 에너지 밴드갭을 가지고 그보다 큰 에너지의 빛을 흡수하는 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전변환막은 반도체 나노결정의 형태, 크기 또는 조성을 각각 또는 복합적으로 조절하여 빛의 흡수 영역을 조절하는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  8. 제7항에 있어서, 상기 반도체 나노결정은 구형, 정사면체(tetrahedron), 원통형, 막대형(rod), 삼각형, 원판형(disk), 트리포드(tripod), 테트라포드(tetrapod), 큐브(cube), 박스(box), 스타(star), 튜브(tube) 형태 단독 또는 그 혼합 형태인 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  9. 제7항에 있어서, 상기 반도체 나노결정의 크기는 제1 광전변환막의 경우 2 ~ 20nm, 제2 광전변환막의 경우 2 ~ 20nm, 제3 광전변환막의 경우 2 ~ 20nm 인 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  10. 제7항에 있어서, 상기 반도체 나노결정은 Ⅱ-Ⅵ족, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅳ-Ⅵ족, IV족 화합물 반도체와 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe 등의 이원소 화합물 또는 CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe 등의 삼원소 화합물 또는 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고, 상기 III-V족 화합물 반도체는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 등의 이원소 화합물 또는 GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 등의 삼원소 화합물 또는 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고, 상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 등의 이원소 화합물 또는 SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 등의 삼원소 화합물 또는 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고, 상기 IV족 화합물은 Si, Ge 등의 단일 원소 화합물 또는 SiC, SiGe 등의 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질인 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 반도체 나노결정은 오버 코팅을 더 포함하고, 상기 오버 코팅물질은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 화합물 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 물질인 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe 등의 이원소 화합물, 또는 CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe 등의 삼원소 화합물, 또는 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고, 상기 III-V족 화합물 반도체는 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 등의 이원소 화합물, 또는 GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 등의 삼원소 화합물, 또는 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고, 상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 등의 이원소 화합물 또는 SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 등의 삼원소 화합물 또는 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 등의 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질이고, 상기 IV족 화합물은 Si, Ge 등의 단일 원소 화합물 또는 SiC, SiGe 등의 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 물질인 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전변환막은 두께가 2nm 내지 1μm인 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
  15. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전변환막은 드롭 캐스팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 분무 코팅, 흐름 코팅 또는 스크린 인쇄 중 어느 하나의 방법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 이미지 센서.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110097047A (ko) * 2010-02-24 2011-08-31 삼성전자주식회사 적층형 이미지 센서
KR20170007079A (ko) * 2015-07-08 2017-01-18 삼성전자주식회사 나노 구조 컬러 필터를 채용한 이미지 센서의 제조 방법

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