KR20130098037A - Back-side illumination image sensor including reflection metal layers and a method of generating optical charges by thereof - Google Patents

Back-side illumination image sensor including reflection metal layers and a method of generating optical charges by thereof Download PDF

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KR20130098037A
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진영구
박윤동
김원주
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삼성전자주식회사
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Abstract

PURPOSE: A backside illumination image sensor including a reflection metal layer and a photocharge generating method thereof are provided to improve the photo sensitivity of a depth sensor by reflecting incident light passing through a photoelectric conversion device and supplying the incident light to the photoelectric conversion device again through the reflection metal layer on the lower side of the photoelectric conversion device. CONSTITUTION: A pixel array (100) includes a light receiving area (102), a wire pattern area (104), and a substrate (160). The light receiving area includes a plurality of photoelectric conversion devices (120) and a P-type well layer (110). The photoelectric conversion devices generate photocharges which are changed according to the intensity of incident light reflected from an object. A first reflection metal layer (170) is formed between insulators on the lower sides of the photoelectric conversion devices. A second reflection metal layer is formed on the lower side of the first reflection metal layer and reflects the incident light.

Description

리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서 및 그의 광전하 생성 방법{Back-side illumination image sensor including reflection metal layers and a method of generating optical charges by thereof}Back-side illumination image sensor including reflection metal layers and a method of generating optical charges by approximately}

본 발명은 이미지 센서 및 그의 광전하 생성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an image sensor and a method for generating a photocharge thereof, and more particularly, to a backside illumination image sensor including a reflection metal layer.

이미지 센서는 광학적 영상을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 크게 전하 결합 소자(Charge Coupled Device: CCD)와 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor; CIS)로 구분된다.An image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, and is classified into a charge coupled device (CCD) and a CMOS image sensor (CIS).

CCD는 CMOS 이미지 센서에 비해 잡음(noise)이 적고 화질이 우수하지만, 고전압을 요구하며 공정 단가가 비싸다. CMOS 이미지 센서는 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝(scanning) 방식으로 구현 가능하다. 또한, CMOS 이미지 센서는 신호 처리 회로를 단일 칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능하며, CMOS 공정 기술을 호환하여 사용할 수 있어 제조 단가를 낮출 수 있다. 또한, CMOS 이미지 센서는 전력 소모 매우 낮아 배터리 용량이 제한적인 제품에 적용이 용이하다. CCDs have less noise and better image quality than CMOS image sensors, but require high voltages and expensive process costs. The CMOS image sensor is easy to operate and can be implemented by various scanning methods. In addition, the CMOS image sensor can integrate the signal processing circuit into a single chip, miniaturization of the product, and can be used in conjunction with the CMOS process technology can reduce the manufacturing cost. In addition, the CMOS image sensor's very low power consumption makes it easy to apply to products with limited battery capacity.

최근 들어, 컴퓨터 산업과 통신 산업의 발달에 따라 디지털 카메라, 캠코더, PCS(Personal Communication System), 게임 기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라, 로보트 등 다양한 분야에서, 이처럼 제품의 소형화, 경량화가 용이한 CMOS 이미지 센서의 수요가 증대되고 있다.Recently, with the development of the computer industry and the communication industry, in various fields such as digital cameras, camcorders, PCS (personal communication systems), gaming devices, security cameras, medical micro cameras, robots, such products are easy to miniaturize and lighten The demand for CMOS image sensors is increasing.

CMOS 이미지 센서는 외부로부터 조사되는 빛을 감지하는 포토 다이오드부와 감지된 빛을 전기적인 신호로 처리하여 데이터화하는 회로부로 구성될 수 있다. 포토 다이오드부의 수광량이 많을수록 CMOS 이미지 센서의 광감도(Photo Sensitivity) 특성이 양호해진다. The CMOS image sensor may include a photodiode unit for detecting light emitted from the outside, and a circuit unit for processing the detected light into an electrical signal to make data. The greater the light receiving amount of the photodiode, the better the photo sensitivity of the CMOS image sensor.

최근 들어 이미지 센서의 사이즈가 작아짐에 따라 이미지 센서의 감도 하락 및 포화 전자 확보가 문제가 되고 있다. 예컨대, 이미지 센서의 단위 픽셀(Pixel) 사이즈가 줄어듦에 따라 광 감지 소자의 절대 면적, 예컨대 단위 픽셀 당 광전 변환 소자의 면적이 감소하게 된다. 광전 변환 소자의 면적 감소는 이미지 센서의 감도 저하와 포화 전자 확보에 영향을 주게 되고, 이는 이미지 센서의 화질 열화 등과 같은 불량을 야기할 수 있다.Recently, as the size of an image sensor is reduced, deterioration of the sensitivity of the image sensor and securing saturated electrons have become a problem. For example, as the unit pixel size of the image sensor is reduced, the absolute area of the photosensitive device, for example, the area of the photoelectric conversion element per unit pixel is reduced. The reduction of the area of the photoelectric conversion element affects the deterioration of the sensitivity of the image sensor and securing the saturated electrons, which may cause defects such as deterioration of image quality of the image sensor.

따라서, 이미지 센서의 단위 픽셀의 사이즈 감소에 불구하고, 이미지 센서의 감도를 위한 충분한 수광량 확보를 위한 단위 픽셀의 새로운 구조가 요구된다.Therefore, despite the size reduction of the unit pixel of the image sensor, a new structure of the unit pixel for securing a sufficient amount of light received for the sensitivity of the image sensor is required.

본 발명이 이루고자 하는 과제는 이미지 센서에서, 보다 정밀한 영상을 구현하기 위해 픽셀 사이즈가 감소 됨에도 불구하고, 충분한 수광량을 확보할 수 있는 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서 및 그의 광전하 생성 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a backside illumination image sensor including a reflection metal layer capable of securing sufficient light reception amount and a photocharge generation method thereof, despite the reduction in pixel size for realizing a more precise image in an image sensor. To provide.

본 발명의 실시예에 따른 백사이드 일루미네이션 이미지 센서는 대상물로부터 반사되어 입사되는 입사광의 세기에 따라 가변되는 광전하를 생성하는 복수의 광전 변환 소자 및 상기 복수의 광전 변환 소자의 하부의 절연체 사이에 형성되어 상기 입사광을 반사하는 제1 리플렉션 메탈 층을 포함한다. The backside illumination image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention is formed between a plurality of photoelectric conversion elements for generating photocharges that vary according to the intensity of incident light reflected from an object and an insulator under the plurality of photoelectric conversion elements. And a first reflection metal layer reflecting the incident light.

실시예에 따라 상기 제1 리플렉션 메탈 하부에 형성되어 상기 입사광을 반사하는 적어도 하나 이상의 리플렉션 메탈 층을 더 포함한다.In some embodiments, the semiconductor device may further include at least one reflection metal layer formed under the first reflection metal to reflect the incident light.

실시예에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자의 상부에 형성되어 상기 입사광을 굴절시키는 마이크로 렌즈를 더 포함한다.In accordance with an embodiment, the light emitting device may further include a micro lens formed on the plurality of photoelectric conversion elements to refract the incident light.

실시예에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자 및 상기 마이크로 렌즈 사이에 형성되어 초점 거리를 조절하는 포컬 렝스 층을 더 포함한다.In accordance with an embodiment, the light emitting device may further include a focal length layer formed between the plurality of photoelectric conversion elements and the microlens to adjust a focal length.

실시예에 따라 상기 입사광의 TOF(Time Of Flight)를 측정하여 상기 대상물과의 거리를 계산하는 제어부를 더 포함한다.The control apparatus may further include a controller configured to calculate a distance from the object by measuring a time of flight (TOF) of the incident light.

본 발명의 실시예에 따른 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 광전하 생성방법은 대상물로부터 반사되어 입사되는 입사광이 픽셀 내부로 입사하는 단계, 제1 리플렉션 메탈 층이 상기 픽셀 내부로 입사된 입사광을 반사하는 단계 및 복수의 광전 변환 소자가 상기 반사된 입사광의 세기에 따라 광전하를 생성하는 단계를 포함한다.The photocharge generation method of the backside illumination image sensor according to the embodiment of the present invention comprises the steps of the incident light reflected from the object is incident to the inside of the pixel, the first reflection metal layer reflects the incident light incident into the pixel and A plurality of photoelectric conversion elements to generate a photocharge according to the intensity of the reflected incident light.

실시예에 따라 제1 리플렉션 메탈 층 하부에 형성된 적어도 하나 이상의 리플렉션 메탈 층이 상기 픽셀 내부로 입사된 입사광을 반사하는 단계를 더 포함한다.In example embodiments, the method may further include reflecting incident light incident into the pixel by at least one reflection metal layer formed under the first reflection metal layer.

실시예에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자의 상부에 형성된 마이크로 렌즈가 상기 입사광을 굴절시키는 단계를 더 포함한다.In an embodiment, the method further includes refracting the incident light by the microlens formed on the photoelectric conversion elements.

실시예에 따라 상기 복수의 광전 변환 소자 및 상기 마이크로 렌즈 사이에 형성된 포컬 렝스 층이 초점 거리를 조절하는 단계를 더 포함한다.The method may further include adjusting a focal length of the focal length layer formed between the plurality of photoelectric conversion elements and the microlens.

실시예에 따라 제어부가 상기 입사광의 TOF를 측정하여 상기 대상물과의 거리를 계산하는 단계를 더 포함한다.The method may further include calculating, by the controller, a distance from the object by measuring the TOF of the incident light.

본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 센서에 따르면, 복수의 광전 변환 소자의 하부에 리플렉션 메탈 층을 형성하여 복수의 광전 변환 소자를 통과한 입사광을 반사하여 다시 복수의 광전 변환 소자에 공급함으로써, 깊이 센서의 광감도를 높일 수 있는 효과가 있다.According to the backside illumination sensor including the reflection metal layer according to the embodiment of the present invention, a reflection metal layer is formed on the lower portion of the plurality of photoelectric conversion elements to reflect incident light passing through the plurality of photoelectric conversion elements, and thus the plurality of photoelectric conversions. By supplying to an element, there exists an effect which can raise the light sensitivity of a depth sensor.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 픽셀 어레이의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 픽셀 어레이에 포함된 리플렉션 메탈 층이 복수의 층인 경우를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 픽셀 어레이에 마이크로 렌즈 및 포컬렝스 층이 추가되는 경우를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 픽셀 어레이의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서가 포함된 반도체 시스템의 개략적인 블록도이다.1 is a cross-sectional view of a pixel array of a backside illumination image sensor including a reflection metal layer in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a case where the reflection metal layer included in the pixel array of the backside illumination image sensor shown in FIG. 1 is a plurality of layers.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a case in which a micro lens and a focal length layer are added to a pixel array of a backside illumination image sensor including a reflection metal layer according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 2.
4 is a flowchart illustrating an operation of a pixel array of a backside illumination image sensor including a reflection metal layer according to the embodiment of the present invention illustrated in FIG. 3.
5 is a block diagram of a backside illumination image sensor including a reflection metal layer according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic block diagram of a semiconductor system including a backside illumination image sensor including a reflection metal layer according to an embodiment of the present invention.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.Specific structural and functional descriptions of embodiments according to the concepts of the present invention disclosed in this specification or application are merely illustrative for the purpose of illustrating embodiments in accordance with the concepts of the present invention, The examples may be embodied in various forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein or in the application.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It should be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to specific forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first and / or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are intended to distinguish one element from another, for example, without departing from the scope of the invention in accordance with the concepts of the present invention, the first element may be termed the second element, The second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and are not construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined herein. Do not.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 픽셀 어레이(100)의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a pixel array 100 of a backside illumination image sensor including a reflection metal layer in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 픽셀 어레이(100)는 수광 영역(102), 배선 패턴 영역(104) 및 기판(160)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a pixel array 100 of a backside illumination image sensor including a reflection metal layer according to an embodiment of the present invention may include a light receiving region 102, a wiring pattern region 104, and a substrate 160. Can be.

수광 영역(102)은 복수의 광전 변환 소자(120) 및 P형 웰(110) 층을 포함할 수 있다. 복수의 광전 변환 소자(120)는 대상물로부터 반사되어 입사되는 입사광의 세기에 따라 가변되는 광전하를 생성할 수 있다. 복수의 광전 변환 소자(120)는 예컨대 포토 다이오드(photo diode), 포토트랜지스터(photo transistor), 포토게이트(photo gate), 핀드포토다이오드(pinned photo diode) 및 이들의 조합으로 구성된 소자일 수 있다. 복수의 광전 변환 소자(120)는 단위 픽셀 하나에 하나의 광전 변환 소자가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 픽셀 구조 상 하나 이상의 포토 다이오드 등으로 구성될 수 있다.The light receiving region 102 may include a plurality of photoelectric conversion elements 120 and a P-type well 110 layer. The plurality of photoelectric conversion elements 120 may generate photocharges that vary according to the intensity of incident light reflected from an object and incident. The plurality of photoelectric conversion elements 120 may be, for example, a device including a photo diode, a photo transistor, a photo gate, a pinned photo diode, and a combination thereof. The photoelectric conversion element 120 may include one photoelectric conversion element in one unit pixel, but is not limited thereto and may include one or more photodiodes in a pixel structure.

P형 웰(p-type well; 110) 층은 복수의 광전 변환 소자(120) 사이에 형성되어 각각의 광전 변환 소자들을 전기적으로 절연시킬 수 있다. 복수의 광전 변환 소자(120) 각각은 n 타입으로 도핑될 수 있으며, 따라서 복수의 광전 변환 소자(120)에 비하여 높은 포텐셜 장벽을 가지는 P형 웰 층(110)은 하나의 광전 변환 소자에서 발생된 전자들이 인접한 광전 변환 소자로 넘어가는 것을 차단할 수 있다. A p-type well 110 layer may be formed between the plurality of photoelectric conversion elements 120 to electrically insulate each photoelectric conversion element. Each of the plurality of photoelectric conversion elements 120 may be doped with n type, so that the P-type well layer 110 having a higher potential barrier than the plurality of photoelectric conversion elements 120 may be generated in one photoelectric conversion element. Electrons can be blocked from passing to adjacent photoelectric conversion elements.

배선 패턴 영역(104)은 게이트 전극(130), 메탈 층(140), 리플렉션 메탈 층(170) 및 내부 절연 층(150)을 포함할 수 있다.The wiring pattern region 104 may include a gate electrode 130, a metal layer 140, a reflection metal layer 170, and an inner insulating layer 150.

게이트 전극(130)은 예컨대 폴리 실리콘(poly silicon)으로 형성되어 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트를 구성할 수 있으며, 트랜스퍼 트랜지스터(transfer transistor)는 게이트 전극에 인가되는 트랜스퍼 신호에 응답하여 복수의 광전 변환 소자에 의해 생성된 광전하를 트랜스퍼 신호에 따라 플로팅 디퓨젼(floating diffusion) 영역으로 전송할 수 있다. 배선 패턴 영역(104)에는 트랜스퍼 트랜지스터 이외에도 리셋 트랜지스터(reset transistor), 드라이브 트랜지스터(drive transistor) 및 셀렉트 트랜지스터(select transistor)가 형성될 수 있다. 리셋 트랜지스터는 플로팅 디퓨젼 영역에 저장되어 있는 광전하를 주기적으로 리셋시킬 수 있다. 드라이브 트랜지스터는 소오스 팔로워 버퍼 증폭기 역할을 하며 플로팅 디퓨젼 영역에 충전된 광전하에 따른 신호를 버퍼링(buffering)할 수 있다. 그리고 셀렉트 트랜지스터는 단위 픽셀을 선택하기 위한 스위칭(switching) 및 어드레싱(addressing) 역할을 할 수 있다. The gate electrode 130 may be formed of, for example, poly silicon to form a gate of the transfer transistor, and the transfer transistor may be formed by a plurality of photoelectric conversion elements in response to a transfer signal applied to the gate electrode. The generated photocharges may be transferred to the floating diffusion region according to the transfer signal. In addition to the transfer transistor, the reset pattern, the drive transistor, and the select transistor may be formed in the wiring pattern region 104. The reset transistor may periodically reset the photocharges stored in the floating diffusion region. The drive transistor acts as a source follower buffer amplifier and can buffer a signal due to the photocharge charged in the floating diffusion region. The select transistor may serve as switching and addressing for selecting a unit pixel.

메탈층(140)은 복수의 광전 변환 소자(120) 사이의 P형 웰 층(110)의 하부에 형성될 수 있으며, 픽셀 어레이(100)의 센싱 동작에 필요한 전기 배선이 형성될 수 있다. 즉, 상기 각각의 트랜지스터들의 전기적인 배선을 포함할 수 있다.The metal layer 140 may be formed under the P-type well layer 110 between the photoelectric conversion elements 120, and electrical wiring necessary for sensing operation of the pixel array 100 may be formed. That is, it may include electrical wiring of the respective transistors.

제1 리플렉션 메탈 층(170)은 복수의 광전 변환 소자(120)의 하부에 형성되고, 각각의 광전 변환 소자에 상응하는 넓이를 갖거나 이와 유사한 넓이를 가질 수 있다. 깊이 센서의 광감도(Photo Sensitivity) 특성을 높이기 위해서는 복수의 광전 변환 소자(120)에 보다 많은 입사광이 집중되도록 할 필요성이 있다. 특히, 정밀한 영상을 얻기 위해 픽셀의 소형화가 이루어지는 추세에 따라, 수광 영역(102)이 배선 패턴 영역(104)의 상부에 위치하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서에서 광전 변환 소자(120)에 보다 많은 입사광을 공급할 필요성이 있다. 복수의 광전 변환 소자(120)의 하부에 형성되는 제1 리플렉션 메탈층(170)은 복수의 광전 변환 소자(120)를 통과한 입사광을 다시 복수의 광전 변환 소자(120)로 반사하여 동일한 면적의 픽셀 대비 광전 변환 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 제1 리플렉션 메탈 층(170)은 메탈 층(140)과 마찬가지로 픽셀 어레이(100)의 센싱 동작에 필요한 전기 배선이 형성될 수 있으며, 각각의 트랜지스터들의 전기적인 배선을 포함할 수 있다. The first reflection metal layer 170 may be formed under the plurality of photoelectric conversion elements 120, and may have a width corresponding to or corresponding to each photoelectric conversion element. In order to increase the photo sensitivity characteristic of the depth sensor, it is necessary to concentrate more incident light on the plurality of photoelectric conversion elements 120. In particular, according to a trend of miniaturization of pixels in order to obtain a precise image, the incident light sensor 102 may supply more incident light to the photoelectric conversion element 120 in the backside illumination image sensor positioned above the wiring pattern region 104. There is a need. The first reflection metal layer 170 formed below the plurality of photoelectric conversion elements 120 reflects the incident light passing through the plurality of photoelectric conversion elements 120 to the plurality of photoelectric conversion elements 120 to have the same area. There is an advantage to increase the photoelectric conversion efficiency compared to the pixel. Like the metal layer 140, the first reflection metal layer 170 may be formed with electrical wiring necessary for the sensing operation of the pixel array 100, and may include electrical wiring of each transistor.

내부 절연 층(150)은 게이트 전극(130), 메탈 층(140) 및 제1 리플렉션 메탈 층(170)을 전기적으로 절연시키는 역할을 수행한다. The inner insulation layer 150 serves to electrically insulate the gate electrode 130, the metal layer 140, and the first reflection metal layer 170.

기판(160)은 배선 패턴 영역(104)의 하부에 형성될 수 있고, 예컨대, 실리콘(Si) 기판이 사용될 수 있다.The substrate 160 may be formed under the wiring pattern region 104. For example, a silicon (Si) substrate may be used.

본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서는 대상물로부터 반사되어 입사되는 입사광의 광 비행 시간을 측정하여 대상물과의 거리를 계산하는 TOF(Time Of Flight) 방식으로 3차원 이미지에 대한 정보를 생성할 수 있다.The backside illumination image sensor including the reflection metal layer according to the embodiment of the present invention measures a light flight time of incident light reflected from an object and calculates a distance from the object by using a time of flight (TOF) method. Information about can be generated.

본 발명의 실시예에 따른 백사이드 일루미네이션 이미지 센서에 따르면, 복수의 광전 변환 소자의 하부에 리플렉션 메탈 층을 형성하여 복수의 광전 변환 소자를 통과한 입사광을 반사하여 다시 복수의 광전 변환 소자에 공급함으로써, 깊이 센서의 광감도를 높일 수 있는 효과가 있다.According to the backside illumination image sensor according to the embodiment of the present invention, by forming a reflection metal layer on the lower portion of the plurality of photoelectric conversion elements by reflecting the incident light passing through the plurality of photoelectric conversion elements to supply to the plurality of photoelectric conversion elements, There is an effect that can increase the light sensitivity of the depth sensor.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 픽셀 어레이(100)에 포함된 리플렉션 메탈 층(170,180)이 복수의 층인 경우(100')를 나타내는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a case in which the reflection metal layers 170 and 180 included in the pixel array 100 of the backside illumination image sensor according to the exemplary embodiment of the present invention are a plurality of layers 100 '.

도 2를 참조하면, 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 제1 리플렉션 메탈 층(170)을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 픽셀 어레이(100)에 제2 리플렉션 메탈 층(180)이 추가되었음을 알 수 있다. 도 1과 동일한 구성은 상기 도 1에서 설명한 바 이를 생략하기로 한다.2, the second reflection metal layer 180 is added to the pixel array 100 of the backside illumination image sensor including the first reflection metal layer 170 according to the exemplary embodiment of FIG. 1. Can be. The same configuration as that of FIG. 1 will be omitted as described above with reference to FIG. 1.

제1 리플렉션 메탈 층(170)은 픽셀 어레이(100')의 센싱 동작에 필요한 전기 배선이 형성될 수 있으며, 각각의 트랜지스터들의 전기적인 배선을 포함할 수 있다. 따라서, 복수의 광전 변환 소자(120)를 통과한 입사광이 리플레션 메탈 층(170)의 배선 상태에 따라 제1 리플렉션 메탈 층(170)을 통과할 수 있으며, 이는 깊이 센서의 광감도 특성의 저하로 나타날 수 있다. 이를 막기 위해 제1 리플렉션 메탈층(170)의 하부에 제2 리플렉션 메탈층(180)을 추가할 수 있으며, 제2 리플렉션 메탈 층(180)은 제1 리플렉션 메탈 층(170)과 마찬가지로 픽셀 어레이(100)의 센싱 동작에 필요한 전기 배선이 형성될 수 있으며, 각각의 트랜지스터들의 전기적인 배선을 포함할 수 있다. 리플렉션 메탈 층이 2 개인 경우 만을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 필요에 따라 3 이상의 리플렉션 메탈 층을 포함할 수 있다.The first reflection metal layer 170 may be formed with electrical wiring necessary for the sensing operation of the pixel array 100 ′, and may include electrical wiring of each transistor. Accordingly, incident light passing through the plurality of photoelectric conversion elements 120 may pass through the first reflection metal layer 170 according to the wiring state of the reflection metal layer 170, which is caused by a decrease in the light sensitivity characteristic of the depth sensor. May appear. In order to prevent this, the second reflection metal layer 180 may be added to the lower portion of the first reflection metal layer 170, and the second reflection metal layer 180 may have the same pixel array as the first reflection metal layer 170. Electrical wirings required for the sensing operation of 100 may be formed and may include electrical wirings of respective transistors. Although only the case of two reflection metal layers has been described as an example, the present invention is not limited thereto and may include three or more reflection metal layers as necessary.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층(170,180)을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 픽셀 어레이(100')에 마이크로 렌즈(190) 및 포컬렝스 층(195)이 추가되는 경우(100'')를 나타내는 블록도이다.3 illustrates the addition of a micro lens 190 and a focal length layer 195 to the pixel array 100 ′ of the backside illumination image sensor including the reflection metal layers 170 and 180 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2. Is a block diagram showing the case (100 '').

도 3을 참조하면, 도 2의 본 발명의 실시예에 따른 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 픽셀 어레이(100')에 포함된 리플렉션 메탈 층(170,180)이 복수의 층인 경우(100'')에 마이크로 렌즈(190) 및 포컬렝스 층(195)이 추가되었음을 알 수 있다. 도 2과 동일한 구성은 상기 도 2에서 설명한 바 이를 생략하기로 한다.Referring to FIG. 3, when the reflection metal layers 170 and 180 included in the pixel array 100 ′ of the backside illumination image sensor of FIG. 2 are a plurality of layers (100 ″), the microlens ( It can be seen that 190 and the focal length layer 195 have been added. The same configuration as that of FIG. 2 will be omitted as described above with reference to FIG. 2.

마이크로 렌즈(190)는 수광 영역(102)의 상부에 형성될 수 있으며, 볼록한 렌즈의 형태를 띄고 있어 굴절률에 따라 수광 영역(102)에 포함된 복수의 광전 변환 소자(120)에 입사광을 굴절시켜 집광할 수 있다. 보통 굴절률 n은 1.5의 값을 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 단위 픽셀의 구조에 따라 얼마든지 변형이 가능하다.The microlens 190 may be formed on the light receiving region 102, and may have a convex lens to deflect incident light into the plurality of photoelectric conversion elements 120 included in the light receiving region 102 according to a refractive index. It can condense. Usually, the refractive index n may have a value of 1.5, but the present invention is not limited thereto and may be modified as much as the structure of the unit pixel.

포컬 렝스 층(195)은 수광 영역(102) 및 마이크로 렌즈(190)의 사이에 형성될 수 있으며, 마이크로 렌즈(190)에 의해 굴절된 입사광의 초점 거리를 확보해 수광 영역(102)에 포함된 복수의 광전 변환 소자(120)에 보다 많은 입사광이 집중될 수 있도록 할 수 있다. 즉, 복수의 광전 변환 소자(120)에 보다 많은 입사광이 집중되도록 하려면, 높은 굴절률의 마이크로 렌즈(190)를 사용할 수도 있으나, 포컬 렝스 층(195)을 삽입하여 초점 거리를 확보함으로써, 높은 굴절률의 마이크로 렌즈(190)를 사용한 것과 동일한 효과를 가져올 수 있다.The focal length layer 195 may be formed between the light receiving region 102 and the micro lens 190, and secures a focal length of incident light refracted by the micro lens 190 to be included in the light receiving region 102. More incident light may be concentrated on the plurality of photoelectric conversion elements 120. That is, in order to concentrate more incident light on the plurality of photoelectric conversion elements 120, a high refractive index micro lens 190 may be used, but by inserting a focal length layer 195 to secure a focal length, The same effect as that of using the micro lens 190 can be obtained.

도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층(170,180)을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 픽셀 어레이(100'')의 동작을 나타내는 흐름도이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating the operation of the pixel array 100 ″ of the backside illumination image sensor including the reflection metal layers 170 and 180 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 3.

대상물로부터 반사된 빛은 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층(170,180)을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 픽셀 어레이(100'')에 입사할 수 있다(S410).Light reflected from the object may be incident on the pixel array 100 ″ of the backside illumination image sensor including the reflection metal layers 170 and 180 (S410).

마이크로 렌즈(190)는 픽셀 어레이(100'')의 가장 상부에 위치할 수 있고, 볼록한 렌즈의 형태를 띄고 있어 굴절률에 따라 수광 영역(102)에 포함된 복수의 광전 변환 소자(120)에 입사광을 굴절시킬 수 있다(S420).The microlens 190 may be positioned at the top of the pixel array 100 ″ and has a convex lens shape, and thus incident light may be incident on the plurality of photoelectric conversion elements 120 included in the light receiving region 102 according to refractive index. It may be refracted (S420).

포컬렝스 층(195)은 마이크로 렌즈(190)의 하부에 형성되어 마이크로 렌즈(190)에 의해 굴절된 입사광의 초점 거리를 확보해 수광 영역(102)에 포함된 복수의 광전 변환 소자(120)에 보다 많은 입사광이 집중될 수 있도록 할 수 있다(S430).The focal length layer 195 is formed under the microlens 190 to secure a focal length of incident light refracted by the microlens 190 to provide a plurality of photoelectric conversion elements 120 included in the light receiving region 102. More incident light may be concentrated (S430).

복수의 광전 변환 소자(120)의 하부에 형성되는 제1 리플렉션 메탈층(170)은 복수의 광전 변환 소자(120)를 통과한 입사광을 다시 복수의 광전 변환 소자(120)로 반사할 수 있다(S440).The first reflection metal layer 170 formed below the plurality of photoelectric conversion elements 120 may reflect incident light passing through the plurality of photoelectric conversion elements 120 back to the plurality of photoelectric conversion elements 120 ( S440).

제2 리플렉션 메탈층(180)은 제1 리플렉션 메탈 층(170)의 하부에 형성될 수 있고, 제1 리플렉션 메탈 층(170)의 전기적인 배선 상태로 인해 제1 리플렉션 메탈 층(170)을 통과한 입사광을 다시 복수의 광전 변환 소자(120)로 반사할 수 있다(S450).The second reflection metal layer 180 may be formed under the first reflection metal layer 170 and may pass through the first reflection metal layer 170 due to the electrical wiring state of the first reflection metal layer 170. One incident light may be reflected back to the plurality of photoelectric conversion elements 120 (S450).

복수의 광전 변환 소자(120)는 마이크로 렌즈(190) 및 포컬렝스 층(195)을 통과하고 제1 및 제2 리플렉션 메탈 층(170,180)에 의해 반사된 입사광의 세기에 따라 가변되는 광전하를 생성할 수 있다(S460).The plurality of photoelectric conversion elements 120 generate photocharges that pass through the microlens 190 and the focal length layer 195 and vary according to the intensity of incident light reflected by the first and second reflection metal layers 170 and 180. It may be (S460).

본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층(170,180)을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서는 복수의 광전 변환 소자(120)에 의해 생성된 광전하를 통해 대상물로부터 반사되어 입사되는 입사광의 광 비행 시간을 측정하여 대상물과의 거리를 계산하는 TOF 방식으로 3차원 이미지에 대한 정보를 생성할 수 있다(S470).The backside illumination image sensor including the reflection metal layers 170 and 180 according to an exemplary embodiment of the present invention measures an optical flight time of incident light reflected from an object through photoelectric charges generated by a plurality of photoelectric conversion elements 120. By using the TOF method to calculate the distance to the object can generate information about the three-dimensional image (S470).

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서(500)의 블록도이다.5 is a block diagram of a backside illumination image sensor 500 including a reflection metal layer in accordance with an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 이미지 센서(500)는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 픽셀 어레이를 포함하는 3차원 영상 신호를 얻기 위한 장치이다.The image sensor 500 illustrated in FIG. 5 is an apparatus for obtaining a 3D image signal including a pixel array including a reflection metal layer according to the embodiment of the present invention described above.

본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서(500)는 광원(520), 픽셀 어레이(540), 로우 어드레스 디코더(514), 로우 드라이버(515), 컬럼 드라이버(517), 컬럼 어드레스 디코더(518), 샘플 앤 홀드블록(550), ADC(560), 및 ISP(570, Image Signal Processor)를 포함할 수 있다.The image sensor 500 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a light source 520, a pixel array 540, a row address decoder 514, a row driver 515, a column driver 517, a column address decoder 518, It may include a sample and hold block 550, an ADC 560, and an image signal processor (ISP).

픽셀 어레이(540)는 도 1에 도시된 픽셀 어레이(100)가 다수 배열된 구조를 가질 수 있다. 픽셀 어레이(540)를 구성하는 다수의 픽셀들 각각은 로우 드라이버(515)에서 발생된 다수의 제어 신호들에 응답하여 픽셀 신호들(예컨대, 칼라 이미지 신호와 거리 신호)을 컬럼(column) 단위로 출력할 수 있다.The pixel array 540 may have a structure in which a plurality of pixel arrays 100 illustrated in FIG. 1 are arranged. Each of the plurality of pixels constituting the pixel array 540 includes pixel signals (eg, a color image signal and a distance signal) in columns in response to the plurality of control signals generated by the row driver 515. You can print

제어부(512)는 광원(520), 픽셀 어레이(540), 로우 어드레스 디코더(514), 로우 드라이버(515), 컬럼 드라이버(517), 컬럼 어드레스 디코더(518), 샘플 앤 홀드블록(550), ADC(560), ISP(570, Image Signal Processor)의 동작을 제어하기 위한 다수의 제어신호들을 출력할 수 있으며, 픽셀 어레이(540)에서 감지된 신호(칼라 이미지 신호와 거리 신호)의 출력을 위한 어드레싱(addressing) 신호들을 생성할 수 있다.The controller 512 may include a light source 520, a pixel array 540, a row address decoder 514, a row driver 515, a column driver 517, a column address decoder 518, a sample and hold block 550, A plurality of control signals for controlling the operation of the ADC 560 and the ISP (570, Image Signal Processor) may be output, and for outputting the signals (color image signal and distance signal) detected by the pixel array 540. Addressing signals may be generated.

보다 상세하게는, 제어부(512)는 픽셀 어레이(540)에 구현된 다수의 픽셀들 중에서 어느 하나의 픽셀에서 감지된 신호의 출력을 위하여 상기 어느 하나의 픽셀이 접속된 로우라인을 선택하기 위하여 로우 어드레스 디코더(514) 및 로우 드라이버(515)를 제어할 수 있다.In more detail, the controller 512 selects a row to select a row line to which any one pixel is connected for outputting a signal detected at any one of a plurality of pixels implemented in the pixel array 540. The address decoder 514 and the row driver 515 may be controlled.

또한, 제어부(512)는 어느 하나의 픽셀이 접속된 컬럼라인을 선택하기 위하여 컬럼 드라이버(517) 및 컬럼 어드레스 디코더(518)를 제어할 수 있다.In addition, the controller 512 may control the column driver 517 and the column address decoder 518 to select a column line to which any one pixel is connected.

또한, 제어부(512)는 광원(520)이 주기적으로 빛을 투사하도록 제어하고, 픽셀 어레이(540)의 픽셀 중 거리를 센싱하기 위한 복수의 광전 변환 소자(120)의 온/오프 타이밍을 제어할 수 있다.In addition, the controller 512 controls the light source 520 to periodically project light, and controls on / off timing of the plurality of photoelectric conversion elements 120 for sensing a distance among pixels of the pixel array 540. Can be.

로우 어드레스 디코더(514)는 제어부(512)에서 출력되는 로우 제어신호를 디코딩하고 디코딩된 로우 제어신호를 출력하며, 로우 드라이버(515)는 상기 로우 어드레스 디코더(514)에서 출력되는 디코딩된 로우 제어신호에 응답하여 픽셀 어레이(540)의 로우라인을 선택적으로 활성화시킨다.The row address decoder 514 decodes a row control signal output from the controller 512 and outputs a decoded row control signal, and the row driver 515 decodes a row control signal output from the row address decoder 514. In response, the rowline of the pixel array 540 is selectively activated.

컬럼 어드레스 디코더(518)는 제어부(512)에서 출력되는 컬럼 제어신호(예컨대, 어드레스 신호)를 디코딩하고 디코딩된 컬럼 제어신호를 출력하며, 컬럼 드라이버(517)는 상기 컬럼 어드레스 디코더(518)에서 출력되는 디코딩된 컬럼 제어신호에 응답하여 픽셀 어레이(540)의 컬럼라인을 선택적으로 활성화시킨다.The column address decoder 518 decodes a column control signal (eg, an address signal) output from the controller 512 and outputs the decoded column control signal, and the column driver 517 outputs the column address decoder 518. The column line of the pixel array 540 is selectively activated in response to the decoded column control signal.

샘플 앤 홀드블록(550)은 로우 드라이버(515) 및 컬럼 드라이버(517)에 의해서 선택된 픽셀에서 출력된 픽셀 신호를 샘플 앤 홀드할 수 있다. 예컨대, 상기 샘플 앤 홀드블록(552)은 픽셀 어레이(540)에 형성된 다수의 픽셀들 로우 드라이버(515) 및 컬럼 드라이버(517)에 의해서 선택된 픽셀에서 출력되는 신호들을 각각 샘플 앤 홀드할 수 있다. The sample and hold block 550 may sample and hold the pixel signal output from the pixel selected by the row driver 515 and the column driver 517. For example, the sample and hold block 552 may sample and hold signals output from a pixel selected by the plurality of pixels row driver 515 and the column driver 517 formed in the pixel array 540, respectively.

ADC(560)는 샘플 앤 홀드블록(550)에서 출력되는 신호들을 아날로그-디지털 변환하여 아날로그-디지털 변환된 픽셀 데이터를 출력할 수 있다. 이때, 상기 샘플 앤 홀드블록(550)와 상기 ADC(560)는 하나의 칩(chip)으로 구현될 수 있다.The ADC 560 may analog-digital convert the signals output from the sample and hold block 550 to output analog-digital converted pixel data. In this case, the sample and hold block 550 and the ADC 560 may be implemented as one chip.

ADC(560)는 샘플 앤 홀드블록(550)에서 출력되는 신호들을 상관 이중 샘플링(Correlated Double Sampling)하는 CDS 회로(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 ADC(560)는 상관 이중 샘플링된 신호와 램프 신호(미도시)를 비교하고 비교결과를 아날로그-디지털 변환된 픽셀 데이터로서 출력할 수 있다. The ADC 560 may further include a CDS circuit (not shown) for correlated double sampling of signals output from the sample and hold block 550, and the ADC 560 may be a correlated double sampled signal. And a ramp signal (not shown) may be compared and the comparison result may be output as analog-digital converted pixel data.

ISP(570)는 ADC(560)에서 출력된 픽셀 데이터에 기초하여 디지털 영상처리를 수행할 수 있다. ISP(570)는 또한, 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이(100)에 의해 생성된 신호를 수신하고 이를 토대로 광 비행 시간을 센싱하여 거리를 산출할 수 있다. 또한 ISP(570)는 R,G,B,Z(거리) 포맷의 베이어 신호를 보간(interpolation)하고, 보간된 신호를 이용하여 3차원 영상 신호를 생성할 수 있다. 또한, ISP(570)는 에지를 강화하는 에지 강화 기능, 의사 색 성분을 억제 하는 기능 등을 더 수행할 수 있다. The ISP 570 may perform digital image processing based on the pixel data output from the ADC 560. The ISP 570 also receives a signal generated by the pixel array 100 included in the backside illumination image sensor including the reflection metal layer according to an embodiment of the present invention, and senses the distance by sensing the optical flight time based thereon. Can be calculated. In addition, the ISP 570 may interpolate Bayer signals in R, G, B, and Z (distance) formats, and generate a 3D image signal using the interpolated signals. In addition, the ISP 570 may further perform an edge enhancement function for strengthening an edge, a function for suppressing pseudo color components, and the like.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서(500)가 포함된 반도체 시스템(600)의 개략적인 블록도이다.6 is a schematic block diagram of a semiconductor system 600 including a backside illumination image sensor 500 including a reflection metal layer in accordance with an embodiment of the present invention.

예컨대, 상기 반도체 시스템(600)은 컴퓨터 시스템(computer system), 휴대용 통신 단말기(mobile communication terminal), 카메라 시스템(camera system), 스캐너(scanner), 네비게이션 시스템(navigation system), 비디오폰(videophone), 감독 시스템(supervision system), 자동 포커스 시스템(automatic focus system), 추적 시스템(tracing system), 동작 감시 시스템(operation monitoring system), 이미지 안정화 시스템(image stabilization system) 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the semiconductor system 600 may include a computer system, a mobile communication terminal, a camera system, a scanner, a navigation system, a videophone, Supervision system, automatic focus system, tracing system, operation monitoring system, image stabilization system, etc. It is not.

도 6을 참조하면, 반도체 시스템(600)의 한 종류인 컴퓨터 시스템은 버스(610), 중앙 정보 처리 장치(CPU)(620), 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서(500) 및 메모리 장치(630)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, a computer system, a type of semiconductor system 600, includes a backside illumination image including a bus 610, a central information processing unit (CPU) 620, and a reflection metal layer according to an embodiment of the invention. It may include a sensor 500 and a memory device 630.

또한, 상기 반도체 시스템(600)은 상기 버스(610)에 접속되어 외부와 통신할 수 있는 인터페이스(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서 인터페이스는 예컨대, I/O 인터페이스일 수 있으며, 무선(wireless) 인터페이스일 수 있다.In addition, the semiconductor system 600 may further include an interface (not shown) connected to the bus 610 to communicate with the outside. The interface may be, for example, an I / O interface and may be a wireless interface.

CPU(620)는 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서(500)의 동작을 제어할 수 있는 제어 신호를 생성할 수 있으며, 상기 버스(610)를 통해 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서(500)에 제어 신호를 제공할 수 있다.The CPU 620 may generate a control signal for controlling the operation of the backside illumination image sensor 500 including the reflection metal layer according to an embodiment of the present invention. The control signal may be provided to the backside illumination image sensor 500 including the reflection metal layer according to the embodiment.

메모리 장치는(630)는 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서(500)로부터 출력되는 거리 정보 또는 거리 정보를 포함하는 3차원 영상 신호를 상기 버스(610)를 통해 제공받고, 이를 저장할 수 있다.The memory device 630 may transmit a 3D image signal including distance information or distance information output from the backside illumination image sensor 500 including the reflection metal layer according to an embodiment of the present invention through the bus 610. Can be provided and stored.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서(500)는 CPU(620) 및 메모리 장치(630) 등과 함께 집적될 수 있으며, 경우에 따라서는 디지털 신호 처리 장치(Digital Signal Processor; DSP)가 함께 집적되거나, 또는 본 발명의 실시예에 따른 리플렉션 메탈 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서(500)만 별개의 칩에 집적될 수도 있다. Meanwhile, the backside illumination image sensor 500 including the reflection metal layer according to the embodiment of the present invention may be integrated with the CPU 620 and the memory device 630, and in some cases, a digital signal processing device (Digital). The signal processor (DSP) may be integrated together, or only the backside illumination image sensor 500 including the reflection metal layer according to an embodiment of the present invention may be integrated on a separate chip.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 본 발명에 따른 온라인 광고 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드는 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 전송될 수도 있다. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like. The program code for performing the online advertising method according to the present invention may be a carrier wave ( For example, transmission via the Internet).

또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. And functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers skilled in the art to which the present invention pertains.

발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

픽셀 어레이(100)
복수의 광전 변환 소자(120)
제1 리플렉션 메탈 층(170)
제2 리플렉션 메탈 층(180)
마이크로 렌즈(190)
포컬 렝스 층(195)Pixel array (100)
A plurality of photoelectric conversion elements 120
First Reflection Metal Layer 170
Second reflection metal layer 180
Micro Lens (190)
Focal Length Layers (195)

Claims (10)

대상물로부터 반사되어 입사되는 입사광의 세기에 따라 가변되는 광전하를 생성하는 복수의 광전 변환 소자; 및
상기 복수의 광전 변환 소자의 하부의 절연체 사이에 형성되어 상기 입사광을 반사하는 제1 리플렉션 메탈(reflection metal) 층을 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서(Back-side illumination Image Sensor).A plurality of photoelectric conversion elements generating photocharges that vary according to the intensity of incident light reflected from the object and incident; And
A back-side illumination image sensor comprising a first reflection metal layer formed between insulators below the plurality of photoelectric conversion elements to reflect the incident light. 제1항에 있어서,
상기 제1 리플렉션 메탈 하부에 형성되어 상기 입사광을 반사하는 적어도 하나 이상의 제2 리플렉션 메탈 층을 더 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서.The method of claim 1,
And at least one second reflection metal layer formed under the first reflection metal to reflect the incident light. 제1항에 있어서,
상기 복수의 광전 변환 소자의 상부에 형성되어 상기 입사광을 굴절시키는 마이크로 렌즈(Micro lens)를 더 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서.The method of claim 1,
And a micro lens formed on the plurality of photoelectric conversion elements to refract the incident light. 제3항에 있어서,
상기 복수의 광전 변환 소자 및 상기 마이크로 렌즈 사이에 형성되어 초점 거리를 조절하는 포컬 렝스(Focal length) 층을 더 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서.The method of claim 3,
And a focal length layer formed between the plurality of photoelectric conversion elements and the microlens to adjust a focal length. 제1항에 있어서,
상기 입사광의 TOF(Time Of Flight)를 측정하여 상기 대상물과의 거리를 계산하는 제어부를 더 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서.The method of claim 1,
And a controller configured to measure a time of flight (TOF) of the incident light and calculate a distance from the object. 대상물로부터 반사되어 입사되는 입사광이 픽셀 내부로 입사하는 단계;
제1 리플렉션 메탈 층이 상기 픽셀 내부로 입사된 입사광을 반사하는 단계; 및
복수의 광전 변환 소자가 상기 반사된 입사광의 세기에 따라 광전하를 생성하는 단계를 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 광전하 생성방법.Incident light reflected from an object and incident to the inside of the pixel;
A first reflection metal layer reflects incident light incident into the pixel; And
And a plurality of photoelectric conversion elements to generate photocharges according to the intensity of the reflected incident light. 제6항에 있어서,
제1 리플렉션 메탈 층 하부에 형성된 적어도 하나 이상의 제2 리플렉션 메탈 층이 상기 픽셀 내부로 입사된 입사광을 반사하는 단계를 더 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 광전하 생성방법.The method according to claim 6,
And at least one second reflection metal layer formed under the first reflection metal layer to reflect incident light incident into the pixel. 제6항에 있어서,
상기 복수의 광전 변환 소자의 상부에 형성된 마이크로 렌즈가 상기 입사광을 굴절시키는 단계를 더 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 광전하 생성방법.The method according to claim 6,
And refracting the incident light by a microlens formed on the photoelectric conversion elements, the photocharge generating method of the backside illumination image sensor. 제8항에 있어서,
상기 복수의 광전 변환 소자 및 상기 마이크로 렌즈 사이에 형성된 포컬 렝스 층이 초점 거리를 조절하는 단계를 더 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 광전하 생성방법.9. The method of claim 8,
And adjusting a focal length of the focal length layer formed between the plurality of photoelectric conversion elements and the microlens. 제6항에 있어서,
제어부가 상기 입사광의 TOF를 측정하여 상기 대상물과의 거리를 계산하는 단계를 더 포함하는 백사이드 일루미네이션 이미지 센서의 광전하 생성방법.The method according to claim 6,
And a control unit calculating a distance from the object by measuring the TOF of the incident light.
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