KR20090035910A - 티오펜 유도체를 이용한 시모스 이미지 센서 - Google Patents

티오펜 유도체를 이용한 시모스 이미지 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20090035910A
KR20090035910A KR1020070100944A KR20070100944A KR20090035910A KR 20090035910 A KR20090035910 A KR 20090035910A KR 1020070100944 A KR1020070100944 A KR 1020070100944A KR 20070100944 A KR20070100944 A KR 20070100944A KR 20090035910 A KR20090035910 A KR 20090035910A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
thiophene derivative
layer
type
image sensor
Prior art date
Application number
KR1020070100944A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101327793B1 (ko
Inventor
김규식
박상철
박영준
권오현
남정규
조혜숙
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020070100944A priority Critical patent/KR101327793B1/ko
Priority to US12/053,740 priority patent/US7816713B2/en
Publication of KR20090035910A publication Critical patent/KR20090035910A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101327793B1 publication Critical patent/KR101327793B1/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
    • 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
    • H01L27/14647Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30Devices controlled by radiation
    • H10K39/32Organic image sensors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • H10K85/341Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/342Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/655Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only sulfur as heteroatom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons

Landscapes

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

Abstract

티오펜 유도체를 이용한 시모스 이미지 센서에 관하여 개시된다. 개시된 시모스 이미지 센서는: 형성된 제1광전변환부~제3광전변환부를 구비하며, 상기 제1광전변환부는 블루광을 검출하며, 제1전극; 상기 제1전극 하부의 p형 티오펜 유도체; 및 상기 p형 티오펜 유도체 하부의 제2전극;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
티오펜 유도체; 펜타티오펜, 시모스 이미지 센서

Description

티오펜 유도체를 이용한 시모스 이미지 센서{CMOS image sensor using thiophene derivatives}
본 발명은 수직으로 형성된 시모스 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 티오펜 유도체의 p형 특성과 n형 특성을 이용한 p-n 접합체를 이용한 블루 광의 광전특성을 이용한 시모스 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지센서는 빛을 감지하여 전기적인 신호로 변환하는 광전 변환 소자이다. 일반적인 이미지센서는 반도체 기판 상에 행렬로 배열되는 복수개의 단위 화소들을 구비한다. 각각의 단위 화소는 포토 다이오드 및 트랜지스터들을 구비한다. 상기 포토 다이오드는 외부로부터 빛을 감지하여 광전하를 생성하여 저장한다. 상기 트랜지스터들은 생성된 광전하의 전하량에 따른 전기적인 신호를 출력한다.
CMOS(상보성금속산화물반도체, Complimentary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서는 광 신호를 수신하여 저장할 수 있는 포토다이오드를 포함하고, 또한 광 신호를 제어 또는 처리할 수 있는 제어소자를 사용하여 이미지를 구현할 수 있다. 제어소자는 CMOS 제조 기술을 이용하여 제조할 수 있으므로, CMOS 이미지센서는 그 제조 공정이 단순하다는 장점을 갖고, 나아가 여러 신호 처리소자와 함께 하 나의 칩(chip)으로 제조할 수 있다는 장점을 갖고 있다.
종래의 CMOS 이미지 센서는포토 다이오드 상에 특정 파장을 선택하는 컬러필터를 구비한다. 이 컬러필터는 포토 다이오드에 입사되는 광의 대략 2/3를 흡수하므로, 상기 포토 다이오드에 전달되는 광의 양이 줄어들며, 따라서 이미지 센서의 감도가 나빠질 수 있다.
미국출원 공개특허 제2005/0194653호에는 컬러필터를 사용하지 않는 CMOS 이미지 센서가 개시되어 있다. 이 공개특허에 개시된 CMOS 이미지 센서는 수직으로 형성된 포토 다이오드들로부터 전기적 신호를 출력한다.
미국출원공개 제2005/0205903호에는 컬러필터를 사용하지 않는 CMOS 이미지 센서가 개시되어 있다. 이 공개특허에 개시된 광전변환부로는 광전변환필름이 사용된다.
본 발명의 목적은 표면에 형성된 광전환부로서, 수분 및 산소에 안정한 티오펜 유도체를 사용한 CMOS 이미지 센서를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 CMOS 이미지센서는:
기판에서 소정 깊이로 수직으로 순차적으로 형성된 제1광전변환부~제3광전변환부를 구비하며,
상기 제1광전변환부는 블루광을 검출하며,
제1전극;
상기 제1전극 하부의 p형 티오펜 유도체; 및
상기 p형 티오펜 유도체 하부의 제2전극;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 p형 티오펜 유도체는, 펜타티오펜이다.
본 발명의 일 국면에 따르면, 상기 p형 티오펜 유도체 및 상기 제2전극 사이에는 n형 티오펜 유도체층가 더 형성될 수 있다.
상기 n형 티오펜 유도체층은 퍼플루오로 펜타티오펜으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 상기 제1전극과 상기 p형 티오펜 유도체 사이에는 전자블로킹층이 더 형성될 수 있다.
상기 전자블로킹층은 Ir(ppz)3: (tri(1-phenylpyrazolato)iridium: 트리(1-페닐피라졸라토)이리듐)으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2전극과 상기 n형 티오펜 유도체 사이에는 정공블로킹층이 더 형성될 수 있다.
상기 정공블로킹층은 BCP: Bathocuproine 바소큐프로인, 또는 TAZ: 3-phenyl-4-(1'-naphthyl)-5-phenyl-1,2,4-triazole 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸으로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 상기 p형 티오펜 유도체층 및 상기 n형 티오펜 유도체 층 사이에는 상기 p형 티오펜 유도체 및 상기 n형 티오펜 유도체가 공증착된 인트린식층이 더 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 티오펜 유도체를 이용한 시모스 이미지 센서는 광이 입사되며 대기와 접촉하는 블루 픽셀영역에 산소 및 수분에 안정한 티오펜 유도체를 사용하므로 안정된 시모스 이미지 센서를 구현할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직형 CMOS 이미지센서 및 그 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 티오펜 유도체를 구비한 CMOS 이미지 센서(100)의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(1) 상에는 수직으로 제1광전변환부~제3광전변환부(10, 20, 30)가 순차적으로 형성되어 있다. 제1광전변환부~제3광전변환부(10, 20, 30) 사이와, 그 상부 및 하부에는 투명한 절연층(41~44)이 형성되어 있다. 제3광전변환부(30) 하부에는 제1광전변환부~제3광전변환부(10, 20, 30)로부터의 전하를 받아서 전류의 량으로 제공하는 CMOS 회로부(50)가 형성되어 있다.
제1광전변환부(10)는 주로 파장이 짧은 블루 광을 흡수하며, 제2광전변환부(20)는 그린 광을 흡수하며, 제3광전변환부(30)는 레드 광을 흡수한다.
제1광전변환부(10)는 제1전극(13) 및 제2전극(14) 사이에 형성된 p형 티오펜 유도체층(11)과 n형 티오펜 유도체층(12)을 구비할 수 있다. p형 티오펜 유도체층(11)과 n형 티오펜 유도체층(12)는 P-N 헤테로 접합을 형성한다. 제1전극(13) 및 제2전극(14)은 광이 투과할 수 있는 전극으로 형성될 수 있다. 제1전극(13) 및 제2전극(14)은 ITO(indium tin oxide)로 이루어질 수 있으며, 또한, Au, Ag, Al 등으 로도 형성될 수 있다.
p형 티오펜 유도체층(11)은 도전성 유기물로서 대기 중에서 수분과 산소에 대해서 매우 안정한 물질이며, p형 반도체 특성을 가진다. p형 티오펜 유도체층(11)은 펜타티오펜일 수 있다.
펜타티오펜(11)의 구체적 예는 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
Figure 112007072054076-PAT00001
도 2는 펜타티오펜의 광흡수특성을 보여주는 그래프이다. 도 2를 참조하면, 펜타디오펜은 450 nm 정도의 블루 파장의 광을 흡수하며, 그린 파장의 광과 레드 파장의 광은 투과시킨다. 펜타티오펜은 광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성한다.
n형 티오펜 유도체층(12)은 도전성 유기물로서 n형 반도체 특성을 가진다. n형 티오펜 유도체층(12)은 퍼플루오로펜타티오펜(perfluoropentathiophene)일 수 있다.
퍼플루오로펜타티오펜의 구체적 예는 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.
Figure 112007072054076-PAT00002
도 3은 퍼플루오로펜티오펜의 광흡수특성을 보여주는 그래프이다. 도 3을 참조하면, 퍼플루오로펜타디오펜은 가시광을 흡수하지 않으며, 따라서, 입사된 광 중 블루파장 영역의 광은 p형 티오펜 유도체층(11)에서 흡수되며, 나머지 파장 영역의 광은 제2광전변환부(20)로 입사된다. n형 티오펜 유도체층(12)은 p형 티오펜 유도체층(11)에서 생성된 전자의 이동통로로 사용될 수 있다.
제1전극(13)에 음전압이 인가되고, 제2전극(14)에 양전압이 인가된 상태에서, 제1전극(13) 방향으로 광이 입사되면, p형 티오펜 유도체층(11)은 블루 파장의 광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 형성하며, 이 중 전자는 n형 티오펜 유도체층(12)을 거쳐서 제2전극(14)으로 이동된다.
한편, 화학식 3~5 와 같은 말단에 불소화된 알킬기를 퍼플루오로 알킬치환 펜타티오펜은 n형 티오펜 유도체이면서 블루 파장 광을 흡수하고 그린 파장 광과 레드 파장 광을 투과시키므로, n형 티오펜 유도체층으로 사용될 수 있다.
Figure 112007072054076-PAT00003
Figure 112007072054076-PAT00004
Figure 112007072054076-PAT00005
제2광전변환부(20)는 제3전극(23) 및 제4전극(24) 사이에 형성된 p형인 N,N'-dimethylquinacridone(N,N'-디메틸퀴나크리돈)(21)과 n형인 Alq3(Tris-8-hydroxyquinoline aluminum: 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄)(22)로 이루어질 수 있다.
제3전극(23) 및 제4전극(24)은 광이 투과할 수 있는 전극으로 형성될 수 있다. 제3전극(23) 및 제4전극(24)은 ITO(indium tin oxide)로 이루어질 수 있으며, 또한, Au, Ag, Al 등으로도 형성될 수 있다.
N,N'-dimethylquinacridone(N,N'-디메틸퀴나크리돈)(21)과 n형인 Alq3(Tris-8-hydroxyquinoline aluminum: 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄)(22)은 P-N 헤테로정크션을 형성한다. 제3전극(23)에 음전압을 인가하고, 제4전극(24)에 양전압을 인가한 상태에서, N,N'-디메틸퀴나크리돈(21)은 입사된 광 중 그린 광에 의해 여기되어 전자-정공 쌍을 형성하며, 이 중 전자는 Alq3(22)를 통해서 제4전극(24)으로 이동된다.
제3광전변환부(30)는 제5전극(33) 및 제6전극(34) 사이에 형성된 p형인 ZnPc(Zinc phthalocyanine: 아연 프탈로시아닌)(31)과 n형인 Alq3(Tris-8-hydroxyquinoline aluminum: 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄)(32)로 이루어질 수 있다.
제5전극(33) 및 제6전극(34)은 광이 투과할 수 있는 전극으로 형성될 수 있다.
p형 유기물 도전체인 ZnPc(31)와, n형 유기물 도전체인 Alq3(32)은 P-N 헤테로정크션을 형성한다. 제5전극(33)에 음전압을 인가하고, 제4전극(34)에 양전압을 인가한 상태에서, ZnPc(31)은 입사된 광 중 레드 광에 의해 여기되어 전자-정공 쌍을 형성하며, 이 중 전자는 Alq3(32)를 통해서 제6전극(34)으로 이동된다.
CMOS 회로부(50)는 기판(1), 예컨대 p형 실리콘 기판 상에 형성된 제1~제3신호처리 영역(S1~S3)을 구비한다.
제1신호처리영역(S1)은 블루 픽셀인 제1광전변환부(10)의 제2전극(14)과 전극배선(15)을 통해서 연결되는 불순물 영역(16)과, 그 측면의 플로팅 확산영역(51)과 리셋영역(52)을 포함한다. 불순물 영역과, 플로팅 확산영역(51)과 리셋 영역(52)은 n+형 도핑된 영역일 수 있다.
기판(1) 상에는 절연층(3)이 형성되어 있으며, 절연층(3) 상에는 p형 실리콘층(5)이 형성되어 있다. 실리콘층(5)에는 불순물 영역(16) 및 플로팅 확산영역(51) 사이에 트랜스퍼 게이트(53)가 형성되어 있으며, 불순물 영역(16), 플로팅 확산영역(51) 및 트랜스퍼 게이트(53)는 트랜스퍼 트랜지스터를 형성한다.
실리콘층(5)에서, 플로팅 확산영역(51) 및 리셋 영역(52) 사이에는 리셋 게 이트(54)가 형성되어 있으며, 플로팅 확산영역(51), 리셋 영역(52) 및 리셋 게이트(54)는 리셋 트랜지스터를 형성한다. 도 2에는 개시되어 있지 않지만 불순물 영역의 일측에는 신호처리 제어소자로서 드라이브 트랜지스터와 셀렉트 트랜지스터를 더 구비한다.
제2신호처리영역(S2) 및 제3신호처리영역(S3)의 구성은 제1신호처리영역(S1)의 구성과 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 전극배선(15)은 불순물 영역(16) 및 제2전극(14)을 전기적으로 연결하고 다른 전극들(23, 24, 33, 34)과는 절연되게 형성된다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 제2전극(14) 및 불순물 영역(16) 사이에는 비아홀이 형성되어 있으며, 상기 비아홀의 측면에는 절연성 스페이서가 형성되어 있으며, 상기 전극배선(15)은 상기 스페이서 사이를 관통하도록 형성될 수 있다. 전극배선(25, 35)도 각각 제4전극(24) 및 불순물 영역(26)과, 제6전극(34) 및 불순물 영역(36)을 연결하며, 그 구조는 전극배선(15)와 같은 구조로 형성될 수 있으며, 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 블루 픽셀의 등가 회로도이며, 이러한 등가 회로도는 CMOS 이미지 센서의 단위 픽셀인 그린 픽셀, 및 레드 픽셀에도 적용될 수 있다. 도 4를 참조하면, CMOS 이미지 센서의 블루 픽셀은 제1광전변환부(PD), 트랜스퍼 트랜지스터(transfer transistor, Tx), 리셋 트랜지스터(reset transistor, Rx), 드라이브 트랜지스터(drive transistor, Dx), 및 선택 트랜지스터(selection transistor, Sx)를 포함한다.
제1광전변환부(PD)에 직류전압을 인가한 상태에서 광을 조사하면, 그에 따라 제1광전변환부(PD)에 전자가 생성된다. 생성된 전자는 제2전극(14) 및 전극배선(15)을 타고 불순물 영역(16)에 모인다. 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)는 생성된 전하의 플로팅 확산 영역(floating diffusion region, FD)으로의 운송을 트랜스퍼 게이트 라인(TG)에 의해 제어할 수 있다. 리셋 트랜지스터(Rx)는 입력 전원(Vdd)을 리셋 게이트 라인(RG)에 의해 제어하여 플로팅 확산영역(FD)의 전위를 리셋시킬 수 있다. 드라이브 트랜지스터(Dx)는 소스 팔로우어(source follower) 증폭기 역할을 수행할 수 있다. 선택 트랜지스터(Sx)는 선택 게이트 라인(SG)에 의해 단위 픽셀을 선택할 수 있는 스위칭 소자이다. 입력 전원(Vdd)은 드라이브 트랜지스터(Dx)와 선택 트랜지스터(Sx)를 거쳐서 출력 라인(OUT)으로 출력될 수 있다.
제2신호처리영역(S2) 및 제3신호처리영역(S3)의 구성 및 작용도 제1신호처리영역(S1)의 구성 및 작용과 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서는 별도의 컬러필터나 마이크로 렌즈 없이도 구현할 수 있으므로 그 구성이 간단하고 소형으로 제작될 수 있다.
또한, 광과 접촉하는 영역의 펜타티오펜은 수분과 산소에 대해 매우 안정하므로 CMOS 이미지 센서의 안정성을 보장할 수 있다.
도 5는 본 발명의 블루 광전변환부의 다른 예를 도시한 단면도이며, 도 1의 구성과 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 블루 광전변환부(200)는 제1전극(13) 및 제2전극(14) 사이에 p형 티오펜 유도체(11)인 p형 펜타티오펜을 구비한다. 제1전극(13)에 음전압이 인가되고, 제2전극(14)에 양전압이 인가된 상태에서 제1전극 방향으로 광이 입사되면, 펜타티오펜(11)은 블루광을 흡수하여 전자와 정공으로 여기되며, 전자는 제2전극(14) 쪽으로 흐르게 되며, 따라서 블루 광전변환부의 역할을 수행하게 된다. 이렇게 n형 물질 없이 p형 펜타티오펜을 사용하는 경우, 그 제조공정은 간단해질 수 있지만, 반대로 블루 광 검출능력은 도 1의 블루 광전변환부(10)와 비교하여 감소할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 블루 광전변환부의 또 다른 예를 도시한 단면도이며, 도 1의 구성과 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 블루 광전변환부(300)는 제1전극(13) 및 제2전극(14) 사이에 순차적으로 적층된 전자블로킹층(301), p형 펜타티오펜층(11), n형 퍼플루오로펜타티오펜층(12), 정공블로킹층(302)을 구비한다. 제1전극(13)에 음전압이 인가되고, 제2전극(14)에 양전압이 인가된 상태에서 제1전극(13) 방향으로 광이 입사되면, 펜타티오펜(11)은 블루광을 흡수하여 전자와 정공으로 여기되며, 전자는 정공블로킹층(302)을 지나서 제2전극(14) 쪽으로 흐르게 되며, 따라서 블루 광전변환부의 역할을 수행하게 된다.
전자블로킹층(301)은 Ir(ppz)3: (tri(1-phenylpyrazolato)iridium: 트리(1-페닐피라졸라토)이리듐)으로 대략 10~3000 Å 두께로 형성할 수 있으며, 전자가 제1전극(11)으로 이동하는 것을 억제한다.
정공블로킹층(302)은 BCP: Bathocuproine 바소큐프로인, TAZ: 3-phenyl-4- (1'-naphthyl)-5-phenyl-1,2,4-triazole 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸 등으로 대략 10~3000 Å 두께로 형성할 수 있으며, 정공이 제2전극(12)으로 이동하는 것을 억제한다.
이러한 전자블로킹층(301) 및 정공블로킹층(302)은 도 5의 블루 광전변환부(200)에도 적용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 블루 광전변환부의 또 다른 예를 도시한 단면도이며, 도 1의 구성과 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 블루 광전변환부(400)는 제1전극(13) 및 제2전극(14) 사이에 순차적으로 적층된 전자블로킹층(401), p형 펜타티오펜층(11), 인트린식층(403), n형 퍼플루오로펜타티오펜층(12), 정공블로킹층(402)을 구비한다. 전자블로킹층(401) 및 정공블로킹층(402)는 전자블로킹층(301) 및 정공블로킹층(302)와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
인트린식층(403)은 p형 펜타티오펜 및 n형 퍼플루오로펜타티오펜을 공증착(co-depositing)한 층이다.
블루 광전변환부(400)의 p형 펜타티오펜층(11), 인트린식층(403), n형 퍼플루오로펜타티오펜층(12)은 P-I-N 구조를 형성하며, P-N 접합에 비해서 광을 흡수하여 전자-정공 쌍이 인트린식층(403)에서 형성되므로, 그 영역이 P-N 접합의 계면보다 크게 되며 따라서, 광에 대한 감도가 향상될 수 있다.
제1전극(13)에 음전압이 인가되고, 제2전극(14)에 양전압이 인가된 상태에서 제1전극(13) 방향으로 광이 입사되면, 펜타티오펜(11)과 인트린식층(403)으 펜타티오펜은 블루광을 흡수하여 전자와 정공 쌍을 형성하며, 이러한 전자-정공 쌍은 인트린식층(403)에서 다량 형성된다. 전자는 퍼플루오로펜타티오펜층(12), 정공블로킹층(402)을 지나서 제2전극(14) 쪽으로 흐르게 되며, 따라서 블루 광전변환부의 역할을 수행하게 된다.
본 발명에 따른 티오펜 유도체를 이용한 시모스 이미지 센서는 광이 입사되며 대기와 접촉하는 블루 픽셀영역에 산소 및 수분에 안정한 티오펜 유도체를 사용하므로 안정된 시모스 이미지 센서를 구현할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 티오펜 유도체를 이용한 시모스 이미지 센서는 시모스 이미지 센서 산업에 유용하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 티오펜 유도체를 구비한 CMOS 이미지 센서의 단면도이다.
도 2는 펜타티오펜의 광흡수특성을 보여주는 그래프이다.
도 3은 퍼플루오로펜티오펜의 광흡수특성을 보여주는 그래프이다.
도 4는 블루 픽셀의 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 블루 광전변환부의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 블루 광전변환부의 또 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 블루 광전변환부의 또 다른 예를 도시한 단면도이다.

Claims (11)

  1. 기판에서 소정 깊이로 수직으로 순차적으로 형성된 제1광전변환부~제3광전변환부를 구비하는 CMOS 이미지센서에 있어서,
    상기 제1광전변환부는 블루광을 검출하며,
    제1전극;
    상기 제1전극 하부의 p형 티오펜 유도체; 및
    상기 p형 티오펜 유도체 하부의 제2전극;을 구비하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 p형 티오펜 유도체는, 펜타티오펜인 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 p형 티오펜 유도체 및 상기 제2전극 사이에는 n형 티오펜 유도체층가 더 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 n형 티오펜 유도체층은 퍼플루오로 펜타티오펜으로 이루어진 것을 특징 으로 하는 이미지 센서.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 p형 티오펜 유도체 사이에는 전자블로킹층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전자블로킹층은 Ir(ppz)3: (tri(1-phenylpyrazolato)iridium: 트리(1-페닐피라졸라토)이리듐)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2전극과 상기 n형 티오펜 유도체 사이에는 정공블로킹층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 정공블로킹층은 BCP: Bathocuproine 바소큐프로인, 또는 TAZ: 3-phenyl-4-(1'-naphthyl)-5-phenyl-1,2,4-triazole 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 p형 티오펜 유도체층 및 상기 n형 티오펜 유도체 층 사이에는 상기 p형 티오펜 유도체 및 상기 n형 티오펜 유도체가 공증착된 인트린식층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 p형 티오펜 유도체층 및 상기 n형 티오펜 유도체 층 사이에는 상기 p형 티오펜 유도체 및 상기 n형 티오펜 유도체가 공증착된 인트린식 층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 p형 티오펜 유도체층 및 상기 제1전극 사이에는 전자블로킹층이 더 형성되며, 상기 p형 티오펜 유도체층 및 상기 제2전극 사이에는 정공블로킹층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서.
KR1020070100944A 2007-10-08 2007-10-08 티오펜 유도체를 이용한 시모스 이미지 센서 KR101327793B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070100944A KR101327793B1 (ko) 2007-10-08 2007-10-08 티오펜 유도체를 이용한 시모스 이미지 센서
US12/053,740 US7816713B2 (en) 2007-10-08 2008-03-24 CMOS image sensor having thiophene derivatives

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070100944A KR101327793B1 (ko) 2007-10-08 2007-10-08 티오펜 유도체를 이용한 시모스 이미지 센서

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090035910A true KR20090035910A (ko) 2009-04-13
KR101327793B1 KR101327793B1 (ko) 2013-11-11

Family

ID=40522481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070100944A KR101327793B1 (ko) 2007-10-08 2007-10-08 티오펜 유도체를 이용한 시모스 이미지 센서

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7816713B2 (ko)
KR (1) KR101327793B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130047367A (ko) * 2011-10-31 2013-05-08 삼성전자주식회사 광 다이오드
KR20180051188A (ko) * 2016-11-08 2018-05-16 삼성전자주식회사 높은 광전변환 효율과 낮은 암전류를 구현할 수 있는 이미지 센서

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101124857B1 (ko) * 2008-09-30 2012-03-27 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
KR101942423B1 (ko) * 2011-09-09 2019-04-12 삼성전자주식회사 광 다이오드
JP6045250B2 (ja) * 2012-08-10 2016-12-14 オリンパス株式会社 固体撮像装置および撮像装置
EP3278379A1 (en) 2015-03-31 2018-02-07 Sony Corporation N and p active materials for organic photoelectric conversion layers in organic photodiodes
KR102410028B1 (ko) * 2015-06-24 2022-06-15 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
CN108604592B (zh) * 2016-02-09 2022-12-16 索尼公司 半导体装置、半导体装置的制造方法、固态成像装置以及电子设备
US11211422B2 (en) * 2016-03-28 2021-12-28 Sony Corporation Solid-state image sensor and electronic apparatus
JP6890469B2 (ja) * 2016-11-01 2021-06-18 日本化薬株式会社 撮像素子用光電変換素子用材料及びそれを含む光電変換素子
CN108963015B (zh) * 2017-05-17 2021-12-10 上海耕岩智能科技有限公司 一种光侦测薄膜、器件、显示装置、光敏二极管的制备方法
FR3076082B1 (fr) * 2017-12-21 2020-01-24 Isorg Capteur d'image
CN109244259A (zh) * 2018-09-18 2019-01-18 厦门多彩光电子科技有限公司 一种qd-led封装体及其制作方法
CN109768175A (zh) * 2019-01-09 2019-05-17 泉州市康电光电科技有限公司 一种qled的新型封装方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003158254A (ja) 2001-11-22 2003-05-30 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 光導電膜および固体撮像装置
US7655961B2 (en) 2003-10-02 2010-02-02 Maxdem Incorporated Organic diodes and materials
US7541627B2 (en) 2004-03-08 2009-06-02 Foveon, Inc. Method and apparatus for improving sensitivity in vertical color CMOS image sensors
US7570292B2 (en) 2004-03-19 2009-08-04 Fujifilm Corporation Photoelectric conversion film, photoelectric conversion element, imaging element, method of applying electric field thereto and electric field-applied element
JP2006100766A (ja) * 2004-08-31 2006-04-13 Fuji Photo Film Co Ltd 光電変換素子、及び撮像素子、並びに、これらに電場を印加する方法。
JP2007059483A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Fujifilm Corp 光電変換素子、撮像素子、並びに、光電変換素子および撮像素子に電場を印加する方法
US7781757B2 (en) * 2005-08-24 2010-08-24 Sanyo Electric Co., Ltd. Organic semiconductor material, organic semiconductor element and field effect transistor using the same
JP2007081137A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Fujifilm Corp 光電変換素子及び固体撮像素子
JP2008072090A (ja) * 2006-08-14 2008-03-27 Fujifilm Corp 光電変換素子及び固体撮像素子
KR100868651B1 (ko) * 2007-05-17 2008-11-12 주식회사 동부하이텍 이미지 센서 및 그 제조방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130047367A (ko) * 2011-10-31 2013-05-08 삼성전자주식회사 광 다이오드
KR20180051188A (ko) * 2016-11-08 2018-05-16 삼성전자주식회사 높은 광전변환 효율과 낮은 암전류를 구현할 수 있는 이미지 센서
US11888016B2 (en) 2016-11-08 2024-01-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor for high photoelectric conversion efficiency and low dark current

Also Published As

Publication number Publication date
KR101327793B1 (ko) 2013-11-11
US20090090903A1 (en) 2009-04-09
US7816713B2 (en) 2010-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101327793B1 (ko) 티오펜 유도체를 이용한 시모스 이미지 센서
US10008544B2 (en) Image sensor and electronic device including the same
KR101941482B1 (ko) 이미지 센서, 이미지 센서를 포함하는 광전자 시스템 및 이미지 센서 제조 방법
US7936035B2 (en) Photoelectric conversion element, solid-state image pickup device, and manufacturing method of the photoelectric conversion element
US20090039397A1 (en) Image sensor structure
KR20090040158A (ko) 투명한 트랜지스터를 구비한 시모스 이미지 센서
KR101447113B1 (ko) 화합물 반도체 수직 적층 이미지 센서
KR102255234B1 (ko) 유기 광전 소자 및 이미지 센서
KR20170004672A (ko) 유기 광전 소자 및 이미지 센서
JP2007311647A (ja) 固体撮像素子
US9871079B2 (en) Image sensor and electronic device including the same
US11849597B2 (en) Sensors and electronic devices
US8610129B2 (en) Compound semiconductor image sensor
KR102547654B1 (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
KR20170024805A (ko) 유기 광전 소자 및 이미지 센서
KR101186296B1 (ko) 포토 다이오드 및 이를 채용한 이미지센서
KR102491504B1 (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
CN114586182B (zh) 光电转换元件、电子设备及发光装置
KR20170022773A (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161018

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171018

Year of fee payment: 5