KR20140059968A - 광 바이오 센서 및 상기 광 바이오 센서의 제조 방법 - Google Patents
광 바이오 센서 및 상기 광 바이오 센서의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 광 바이오 센서는 제1레이어와, 상기 제1레이어에 적층된 제2레이어와, 상기 광 바이오 센서의 전면으로 공급된 광 패턴을 커플링시키기 위하여 상기 제1레이어와 상기 제2레이어에 형성된 제1그레이팅 커플러와, 커플링된 광 패턴을 상기 광 바이오 센서의 후면에 구현되어 있는 광전 변환 소자로 출력하기 위하여 상기 제1레이어에 형성된 제2그레이팅 커플러를 포함한다.
Description
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 광 바이오 센서에 관한 것으로, 특히 상기 광 바이오 센서의 전면으로 공급된 광 패턴(pattern)을 커플링(coupling)시키기 위한 입력단의 그레이팅 커플러(grating coupler)와 커플링 된 광 패턴을 상기 광 바이오 센서의 후면에 형성된 광전 변환 소자로 출력하기 위한 출력단의 그레이팅 커플러를 포함하는 광 바이오 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
바이오 센서는 특정 물질에 특이적, 선택적으로 결합하여 반응할 수 있는 생체 물질(예컨대, 효소, 항원-항체, 리간드(rigand), 또는 DNA(deoxyribonucleic acid) 등)을 특정 매개체에 고정화하여 원하는 물질의 양을 빛, 전기 화학, 형광, SPR(surface plasmon resonance), FET(field-effect transistor), QCM(quartz crystal microbalance), 또는 발열 등을 통하여 측정하는 센서를 의미한다.
광 바이오 센서(optical biosensor)는 상기 바이오 센서의 한 종류이며, 빛을 이용해 바이오 물질의 상태 또는 물질의 량 등을 감지할 수 있는 센서이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 입력단의 그레이팅 커플러를 이용하여 광 바이오 센서의 전면으로 공급된 광 패턴을 커플링시키고, 출력단의 그레이팅 커플러를 이용하여 커플링 된 광 패턴을 상기 광 바이오 센서의 후면에 형성된 광전 변환 소자로 출력할 수 있는 광 바이오 센서 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 바이오 센서는 제1레이어, 상기 제1레이어에 적층된 제2레이어, 상기 광 바이오 센서의 전면으로 공급된 광 패턴을 커플링시키기 위하여 상기 제1레이어와 상기 제2레이어에 형성된 제1그레이팅 커플러(grating coupler), 및 커플링된 광 패턴을 상기 광 바이오 센서의 후면에 구현되어 있는 광전 변환 소자로 출력하기 위하여 상기 제1레이어에 형성된 제2그레이팅 커플러를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1그레이팅 커플러의 깊이와 상기 제2그레이팅 커플러의 깊이는 서로 동일하고, 상기 제1레이어의 두께는 상기 제1그레이팅 커플러의 상기 깊이와 동일할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1그레이팅 커플러에 의해 커플링된 상기 광 패턴을 이용하여 바이오 물질을 감지하기 위한 광 공진기를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 광 공진기는 링 공진기일 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 광 공진기로부터 출력된 광 패턴을 분광시키기 위한 분광기를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 분광기는, 복수의 링 공진기들을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1그레이팅 커플러는 상기 광 바이오 센서의 일측에 형성되고, 상기 제2그레이팅 커플러는 상기 광 바이오 센서의 타측에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 바이오 이미지 센서는, 상기 광전 변환 소자의 하부에 형성된 메탈 라인 레이어(metal line layer), 상기 메탈 라인 레이어의 하부에 형성된 서스테인 웨이퍼 레이어(sustain wafer layer), 및 상기 메탈 라인 레이어와 상기 서스테인 웨이퍼 레이어 사이에 형성된 상기 광 바이오 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전면으로 공급된 광 패턴을 커플링시키기 위한 제1그레이팅 커플러(grating coupler)와 커플링된 광 패턴을 후면에 구현되어 있는 광전 변환 소자로 출력하기 위한 제2그레이팅 커플러를 포함하는 광 바이오 센서의 제조 방법은, 상기 광전 변환 소자의 상부에 구현된 절연층에 제1레이어를 적층하고, 적층된 제1레이어에 상기 제2그레이팅 커플러의 패턴을 패터닝하는 단계, 상기 제2그레이팅 커플러의 상기 패턴을 절연물질로 채우고, 상기 제1레이어 위에 적층된 상기 절연물질을 연마하는 단계, 상기 제1레이어에 제2레이어를 적층하고, 상기 제1레이어와 적층된 상기 제2레이어에 제1그레이팅 커플러의 패턴을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1그레이팅 커플러의 깊이와 상기 제2그레이팅 커플러의 깊이는 서로 동일하고, 상기 제1레이어의 두께는 상기 제1그레이팅 커플러의 상기 깊이와 동일할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1레이어와 상기 제2레이어 각각은, 실리콘(Si), 실리콘 나이트 라이드(Si3N4), 또는 폴리머(polymer)로 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 절연층은, 실리카(SiO2)로 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1레이어 위에 적층된 상기 절연물질을 연마하는 단계는, 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing(CMP))를 사용하여 연마할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1레이어의 두께는 상기 제2레이어의 두께보다 두꺼울 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 바이오 센서는 상기 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법과 장치는 입력단의 그레이팅 커플러를 이용하여 광 바이오 센서의 전면으로 공급된 광 패턴을 커플링시키고, 출력단의 그레이팅 커플러를 이용하여 커플링 된 광 패턴을 직접 상기 광 바이오 센서의 후면에 형성된 CIS(CMOS image sensor)로 출력하여 처리함으로써, 바이오 물질의 감지 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 방법과 장치는 광 바이오 센서로부터 출력된 광 패턴을 CIS를 이용하여 처리함으로써, 바이오 센싱 시스템의 구조를 단순화 시키고 상기 바이오 센싱 시스템의 사이즈를 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센싱 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 바이오 이미지 센서의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 센서 어레이의 일부의 일 실시 예에 따른 단면도이다.
도 4 내지 도 9는 도 3에 도시된 바이오 센서를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 2에 도시된 바이오 센서 어레이의 일 실시 예에 따른 평면도이다.
도 11은 도 2에 도시된 센서 어레이의 일부의 다른 실시 예에 따른 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센서를 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 13은 도 1의 바이오 이미지 센서를 포함하는 시스템의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 14는 도 1의 바이오 이미지 센서를 포함하는 시스템의 다른 실시 예에 따른 블록도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센싱 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 바이오 이미지 센서의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 센서 어레이의 일부의 일 실시 예에 따른 단면도이다.
도 4 내지 도 9는 도 3에 도시된 바이오 센서를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 2에 도시된 바이오 센서 어레이의 일 실시 예에 따른 평면도이다.
도 11은 도 2에 도시된 센서 어레이의 일부의 다른 실시 예에 따른 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센서를 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 13은 도 1의 바이오 이미지 센서를 포함하는 시스템의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 14는 도 1의 바이오 이미지 센서를 포함하는 시스템의 다른 실시 예에 따른 블록도이다.
본 명세서에 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 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 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.
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.
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, 다수개의 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.
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.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센싱 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 바이오 센싱 시스템(bio sensing system; 10)은 바이오 이미지 센서(bio image sensor; 100), 이미지 신호 프로세서(image signal processor(ISP); 200), 디스플레이 유닛(display unit; 205), CPU(central processing unit; 210), 및 주변 회로(peripheral circuit; 220)를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 바이오 센싱 시스템(10)은 시스템 온 칩(system on chip; SoC)으로 구현될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 바이오 이미지 센서(100), ISP(200), 및 CPU(210)는 시스템 온 칩으로 구현될 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 바이오 이미지 센서(100)는 별개의 칩으로 구현될 수 있다.
바이오 센싱 시스템(10)은 바이오 물질, 예컨대 효소, 항원, 항체, 리간드, DNA(deoxyribonucleic acid), 또는 바이러스(birus) 등의 상태(status), 농도 또는 이의 변화를 검출하는 바이오 센서(biosensor)의 기능, 대상(object)의 컬러 (color) 정보를 획득할 수 있는 컬러 센서(color sensor)의 기능, 대상의 깊이 (depth) 정보를 획득할 수 있는 깊이 센서(depth sensor)의 기능, 및/또는 상기 대상의 동작을 감지하여 모션(motion) 정보를 획득할 수 있는 모션 센서(motion sensor)의 기능을 포함할 수 있다.
이 경우, 바이오 이미지 센서(100)는 CPU(210)로부터 전송된 모드 선택 신호 (MSEL)에 따라, 상기 바이오 센서의 기능, 상기 컬러 센서의 기능, 상기 깊이 센서의 기능, 또는 상기 모션 센서의 기능 중의 어느 하나를 선택할 수 있으며, 선택 결과에 따라 생성된 이미지 데이터(IDATA)를 ISP(200)로 전송할 수 있다.
실시 예에 따라, 바이오 이미지 센서(100)가 깊이 센서의 기능을 수행하는 경우, 바이오 이미지 센서는 TOF(time of flight) 센서를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 바이오 이미지 센서(100)가 모션 센서의 기능을 수행하는 경우, 바이오 이미지 센서는 DVS(dynamic vision sensor)를 포함할 수 있다.
ISP(200)는 이미지 데이터(IDATA)를 수신하고, 수신된 이미지 데이터(IDATA)를 처리하여 처리된 이미지 데이터(IDATA')를 생성할 수 있다. 실시 예에 따라, ISP(200)는 이미지 데이터(IDATA)를 프레임 단위로 처리 또는 구성할 수 있다.
실시 예에 따라, ISP(200)는 모드 선택 신호(MSEL)에 따라, 바이오 정보(또는 바이오 이미지)를 포함하는 이미지 데이터(IDATA), 컬러 정보(또는 컬러 이미지)를 포함하는 이미지 데이터(IDATA), 깊이 정보(또는 깊이 이미지)에 대응되는 이미지 데이터(IDATA) 또는 대상의 모션 정보(또는 모션 이미지)에 대응되는 이미지 데이터(IDATA)를 서로 다른 방식으로 처리할 수 있다.
또한, ISP(200)는 이미지 데이터(IDATA)의 명암(light and shade), 대비 (contrast), 채도(chroma) 등을 보정할 수 있다.
ISP(200)는 처리된 이미지 데이터(IDATA')를 디스플레이 유닛(205)으로 전송할 수 있다.
디스플레이 유닛(205)은 처리된 이미지 데이터(IDATA')를 디스플레이할 수 있는 모든 장치를 의미할 수 있다.
CPU(210)는 주변 회로(220)로부터 전송된 데이터를 해석하고 해석의 결과에 기초하여 모드 선택 신호(MSEL)를 생성하여 생성된 모드 선택 신호(MSEL)를 이미지 센서(100)와 ISP(200)로 전송할 수 있다.
주변 회로(220)는 바이오 센싱 시스템(10)의 상태 또는 다양한 입력들에 따라 발생한 데이터를 CPU(210)로 제공할 수 있다.
실시 예에 따라, 주변 회로(220)는 입력 인터페이스로 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 입력 인터페이스의 기능을 수행하는 주변 회로(220)는 유저의 입력에 따라 발생한 데이터를 CPU(210)로 제공할 수 있다. 상기 입력 인터페이스는 버튼, 터치 스크린, 또는 마우스 등과 같은 입력 장치일 수 있다. CPU(210)는 상기 데이터에 기초하여 모드 선택 신호(MSEL)를 생성할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 주변 회로(220)는 애플리케이션 실행 모듈로 구현될 수 있다. 이 경우, 애플리케이션 실행 모듈로 구현된 주변 회로(220)는 특정 애플리케이션의 실행을 감시하고, 감시의 결과에 따라 생성된 데이터를 CPU(210)로 전달할 수 있다. CPU(210)는 상기 데이터에 기초하여 모드 선택 신호(MSEL)를 생성할 수 있다.
예컨대, 상기 특정 애플리케이션은 사람의 건강 상태를 체크하는 애플리케이션일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1에 도시된 바이오 이미지 센서의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 바이오 이미지 센서(100)는 센서 어레이(sensor array;20), 리드아웃 회로(readout circuit;26), 타이밍 컨트롤러(timing controller;28), 포토 게이트 컨트롤러(photo gate controller;30), 로우 디코더(row decoder;32), 및 광원(light source driver;34)을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 바이오 이미지 센서(100)는 적외선 통과 필터(IR pass filter) 등을 더 포함할 수 있다.
도 2에서는 바이오 센서 어레이(20)가 TOF(time of flight) 센서와 결합된 경우를 예시적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
바이오 이미지 센서(100)는 모드 선택 신호(MSEL)에 따라, TOF(time of flight) 원리를 이용하여 대상의 깊이 정보(또는 깊이 이미지)에 대응되는 이미지 데이터(IDATA)를 얻거나 바이오 물질에 관련된 바이오 정보(또는 바이오 이미지)에 대응되는 이미지 데이터(IDATA)를 얻을 수 있다.
실시 예에 따라, 바이오 이미지 센서(100)는 모드 선택 신호(MSEL)와 무관하게 바이오 물질에 관련된 바이오 정보에 대응되는 이미지 데이터(IDATA)를 얻도록 동작할 수도 있다.
센서 어레이(20)는 바이오 센서 어레이(biosensor array; 22)와 이미지 센서 픽셀 어레이(image sensor pixel array; 24)를 포함할 수 있다.
바이오 센서 어레이(22)는 복수의 바이오 센서들을 포함할 수 있으며, 이미지 센서 픽셀 어레이(24)는 복수의 이미지 센서 픽셀들(예컨대, TOF 센서 픽셀들)을 포함할 수 있다.
도 2에서는 설명의 편의를 위하여 바이오 센서 어레이(22)와 이미지 센서 픽셀 어레이(24)를 분리하여 도시하였으나, 바이오 센서 어레이(22)와 이미지 센서 픽셀 어레이(24)는 적층 된 구조를 가질 수 있으며, 상기 구조에 대해서는 도 3 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명된다.
바이오 센서 어레이(22)의 바이오 센서들 각각은 광원(34)으로부터 공급된 광 패턴을 수신하고, 바이오 물질에 의하여 파장 특성이 변한 상기 광 패턴을 이미지 센서 픽셀 어레이(24)의 이미지 센서 픽셀들로 출력할 수 있다.
이미지 센서 픽셀 어레이(24)의 이미지 센서 픽셀들은 바이오 센서 어레이(22)로부터 출력된 광 패턴에 기초하여 픽셀 신호들을 생성하고, 생성된 픽셀 신호들을 리드아웃 회로(26)로 전송할 수 있다.
리드아웃 회로(26)는 픽셀 어레이(24)로부터 출력된 픽셀 신호들에 기초하여 이미지 데이터(IDATA)를 생성할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(28)는 CPU(210)로부터 전송된 모드 선택 신호(MSEL)에 기초하여, 이미지 센서(100)의 구성들(리드아웃 회로(26), 포토 게이트 컨트롤러(30), 로우 디코더(32), 및/또는 광원(34))을 제어할 수 있다.
포토 게이트 컨트롤러(30)는 타이밍 컨트롤러(30)의 제어에 따라 포토 게이트 컨트롤 신호들을 생성하고, 생성된 포토 게이트 컨트롤 신호들을 이미지 센서 픽셀 어레이(24)로 전송할 수 있다.
실시 예에 따라, 바이오 이미지 센서(100)는 포토 게이트 컨트롤러(30)를 포함하지 않을 수 있다.
로우 디코더(32)는 타이밍 컨트롤러(28)로부터 출력된 다수의 로우 제어 신호들, 예컨대 로우 어드레스 신호들을 디코딩(decoding)하고 디코딩 결과에 따라 이미지 센서 픽셀 어레이(24)에 포함된 특정 로우 라인를 구동시킬 수 있다. 로우 디코더(32)는 로우 라인을 구동시키기 위한 로우 드라이버(row driver)을 포함하는 개념을 의미할 수 있다.
광원(34)은 타이밍 컨트롤러(28)의 제어에 따라 광 패턴(light pattern)을 생성할 수 있다. 광원(34)은 상기 광 패턴 발생을 제어하기 위한 광원 구동기를 포함하는 개념을 의미할 수 있다.
실시 예에 따라, 바이오 이미지 센서(100)가 깊이 센서로써 동작하는 경우, 광원(34)는 바이오 이미지 센서(100)의 외부에 있는 대상으로 변조된 광 패턴, 예컨대 적외선을 방사할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 바이오 이미지 센서(100)가 바이오 센서로써 동작하는 경우, 광원(34)는 광 경로(light path), 예컨대 광 섬유(optical fiber) 등을 통하여 광 패턴을 바이오 센서 어레이(22)로 출력할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 센서 어레이의 일부의 일 실시 예에 따른 단면도이다.
설명의 편의를 위해, 센서 어레이의 일부(20-1)는 한 개의 바이오 센서(22-1)와 3개의 이미지 센서 픽셀들을 포함하는 경우를 설명한다.
도 2와 도 3을 참조하면, 센서 어레이의 일부(20-1)는 바이오 센서(22-1), 절연층(48), 및 이미지 센서 픽셀 레이어(24-1)를 포함할 수 있다.
바이오 센서(22-1)는 제1그레이팅 커플러(grating coupler;52), 바이오 센싱 영역(bio sensing region; 54), 및 제2그레이팅 커플러(56)을 포함할 수 있다.
제1그레이팅 커플러(52)는 광원(34)로부터 바이오 센서(22-1)의 전면으로 전송된 광 패턴(light pattern(LP))를 커플링시킬 수 있다.
바이오 센싱 영역(54)는 제1그레이팅 커플러(52)에 의해 커플링된 광 패턴(LP)의 파장 특성을 바이오 물질에 따라 변화시킬 수 있다.
제2그레이팅 커플러(56)는 바이오 센싱 영역(54)을 통과한 광 패턴(LP)을 바이오 센서(22-1)의 후면에 구현되어 있는 광전 변환 소자(44)로 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 제2그레이팅 커플러(56)는 바이오 센싱 영역(54)을 통과한 광 패턴(LP)을 2개 이상의 광전 변환 소자들(44)로 출력할 수 있다.
절연층(48)은 바이오 센서(22-1)와 이미지 센서 픽셀 레이어(24-1)를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 실시 예에 따라, 절연층(48)은 실리카(SiO2)로 형성될 수 있다.
이미지 센서 픽셀 레이어(24-1)는 메탈 라인 레이어(metal line layer;40), 광전 변환 소자들(예컨대, 포토 다이오드들(photo diodes(PD)); 44), 및 웰들(wells;46)을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 이미지 센서 픽셀 레이어(24-1)은 서스테인 웨어퍼 레이어(sustain wafer layer;60)를 더 포함할 수 있다.
메탈 라인 레이어(40)는 바이오 이미지 센서(100)의 동작에 필요한 전기 배선들, 즉 메탈 라인들(metal lines;42)을 포함할 수 있다.
광전 변환 소자들(44)은 바이오 센서(22-1)로부터 전송된 광 패턴들을 수신하고, 수신된 광 패턴을 전기 신호로 변환할 수 있다.
실시 예에 따라, 광전 변환 소자들(44) 각각은 포토 트랜지스터(photo transistor), 포토 게이트(photo gate), 또는 핀드포토다이오드(pinned photo diode(PPD)) 등으로 구현될 수 있다.
웰들(46) 각각은 광전 변환 소자들(44) 사이에 형성되어, 광전 변환 소자들(44) 사이를 전기적으로 절연(isolation)시킨다.
서스테인 웨이퍼 레이어(60)는 메탈 라인 레이어(40)의 하부에 지지층을 형성할 수 있다. 서스테인 웨이퍼 레이어(60)는 더미 기판(dummy substrate)을 의미할 수도 있다.
도 4 내지 도 9는 도 3에 도시된 바이오 센서를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4와 도 5를 참조하면, 제1레이어(62)는 절연층(48) 위에 적층된 후, 적층된 제1레이어(62)의 일측, 예컨대 우측에 제1그레이팅 커플러(56)의 패턴이 패터닝 될 수 있다.
도 6과 도 7을 참조하면, 제1그레이팅 커플러(56)의 패턴은 절연 물질(64)로 채워지며, 제1레이어(62)의 위에 적층된 절연물질(64)은 연마될 수 있다. 실시 예에 따라, 상기 연마는 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing(CMP))일 수 있다.
상기 연마 과정을 거치고 나면, 제1그레이팅 커플러(56)의 패턴은 절연 물질(64)로 채워져 있다.
도 8과 도 9를 참조하면, 제1레이어(62) 위에 제2레이어(66)가 적층되며, 제1레이어(62)와 적층된 제2레이어(66)에는 제2그레이팅 커플러(52)의 패턴이 패터닝될 수 있다. 제2그레이팅 커플러(52)는 제1그레이팅 커플러(56)의 타측에 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 제1레이어(62)와 제2레이어(66)는 실리콘(Si), 실리콘 나이트 라이드(Si3N4), 또는 폴리머(polymer)일 수 있으며, 제1레이어(62)의 두께는 제2레이어(66)의 두께보다 두꺼울 수 있다.
실시 예에 따라, 제1그레이팅 커플러(52)의 패턴의 깊이와 제2그레이팅 커플러(56)의 패턴의 깊이는 서로 동일 할 수 있으며, 제2그레이팅 커플러(52)의 패턴의 깊이는 제1레이어(62)의 두께와 동일할 수 있다.
도 10은 도 2에 도시된 바이오 센서 어레이의 일 실시 예에 따른 평면도이다.
도 2와 도 10을 참조하면, 바이오 센서 어레이(22)를 도 4 내지 도 9의 과정에 따라 형성한 뒤에, 도 10에 도시된 바와 같이 광 패턴(LP)의 진행 경로가 식각될 수 있다.
바이오 센서 어레이(22)는 감지 패스(sensing path; 70)와 분광기(optical spectrometer;80)를 포함할 수 있다.
감지 패스(70)는 복수의 서브 감지 패스(70-1과 70-2)를 포함할 수 있다.
제1그레이팅 커플러(52-1)를 통해 커플링 된 광 패턴(LP)은 서브 감지 패스(70-1), 예컨대 링 공진기(ring resonator)를 통과하면서 파장 특성(예컨대, 파장 대역)이 변할 수 있으며, 파장 특성이 변한 광 패턴(LP)의 일부 주파수 대역만이 서브 감지 패스(70-1)를 통과할 수 있다.
실시 예에 따라, 서브 감지 패스(70-1)는 링 공진기 이외의 광 공진기를 이용하여 구현될 수 있다.
서브 감지 패스(70-1)를 통과한 광 패턴(LP)은 분광기(80)에 포함된 복수의 파장 선택 공진기(80-1 내지 80-3), 예컨대 링 공진기들을 이용하여 서로 다른 파장 대역을 가지는 광 패턴(LP)의 성분을 각 제2그레이팅 커플러(56-1, 56-2, 또는 56-3)으로 출력할 수 있다.
각 제2그레이팅 커플러(56-1, 56-2, 또는 56-3)로 공급된 서로 다른 파장 대역을 가지는 광 패턴(LP)의 성분을 이미지 센서 픽셀 어레이(24)로 출력할 수 있다.
제1그레이팅 커플러(57-2)는 제1그레이팅 커플러(57-1)과 실질적으로 동일하며, 서브 감지 패스(70-2)는 서브 감지 패스(70-1)과 실질적으로 동일하다. 복수의 파장 선택 공진기들(80-4 내지 80-6)는 복수의 파장 선택 공진기들(80-1 내지 80-3)과 실질적으로 동일하며, 제2그레이팅 커플러들(56-4 내지 56-6)은 제2그레이팅 커플러들(56-1 내지 56-3)와 실질적을 동일하다.
도 10에 도시된 광 패턴(LP)의 광 경로는 일 실시 예에 불과하며, 광 경로의 개수는 달라질 수 있다.
도 11은 도 2에 도시된 센서 어레이의 일부의 다른 실시 예에 따른 단면도이다.
도 2와 도 11을 참조하면, 도 2에 도시된 센서 어레이의 일부(20-1)의 다른 실시 예에 따른 센서 어레이의 일부(20-1')는 서스테인 웨이퍼 레이어(60)와 메탈 라인 레이어(42) 사이에 바이오 센서(22-1)을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, BIS(back side illumination image sensor)에도 본 발명의 실시 예에 따른 바이오 센서(22-1)가 포함될 수 있다.
바이오 센서(22-1)는 BIS 제조 공정에서 메탈 라인 레이어(42)의 하부 면에 형성된 뒤, 서스테인 웨이퍼 레이어(60)로 덮힐 수 있다.
서스테인 웨이퍼 레이어(60)에 의해 바이오 센서(22-1)의 노이즈(noise)가 줄어들 수 있다.
광원(34)로부터 전송된 광 패턴(LP)은 제1그레이팅 커플러(52)에 의해 커플링된 뒤, 바이오 센싱 영역(54)을 통과하여, 제2그레이팅 커플러(56)에 의해 후면에 구현되어 있는 광전 변환 소자(44)로 출력될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센서를 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 4 내지 9 및 도 12를 참조하면, 제1레이어(62)는 절연층(48) 위에 적층된 후(S10), 적층된 제1레이어(62)의 일측, 예컨대 우측에 제1그레이팅 커플러(56)의 패턴이 패터닝 될 수 있다(S12).
제1그레이팅 커플러(56)의 패턴은 절연 물질(64)로 채워지며(S14), 제1레이어(62)의 위에 적층된 절연물질(64)은 연마될 수 있다(S16).
제1레이어(62) 위에 제2레이어(66)가 적층되며(S18), 제1레이어(62)와 적층된 제2레이어(66)에는 제2그레이팅 커플러(52)의 패턴이 패터닝될 수 있다(S20).
도 13은 도 1의 바이오 이미지 센서를 포함하는 시스템의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 1과 도 13을 참조하면, 이미지 처리 시스템(900)은 도 1의 바이오 이미지 센서(100), 프로세서(910), 메모리(920), 디스플레이 유닛(930) 및 인터페이스(940)를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 이미지 처리 시스템(1100)은 의료 장치 또는 휴대용 장치로 구현될 수 있다. 상기 휴대용 장치는 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 태블릿 (tablet) PC, PDA(personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), PMP (portable multimedia player), 또는 e-북(e-book) 등으로 구현될 수 있다.
프로세서(910)는 바이오 이미지 센서(100)의 동작을 제어하거나, 바이오 이미지 센서(100)로부터 출력된 이미지 데이터를 처리할 수 있다. 예컨대, 프로세서(910)는 바이오 이미지 센서(100)로부터 출력된 대상의 컬러 정보, 깊이 정보, 및/또는 모션 정보에 기초하여 2차원 또는 3차원 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
실시 예에 따라, 프로세서(910)는 ISP(200)를 의미할 수 있다.
메모리(920)는 프로세서(910)의 제어에 따라 버스(950)를 통하여 바이오 이미지 센서(100)의 동작을 제어하기 위한 프로그램과 프로세서(910)에서 생성된 이미지를 저장할 수 있고, 프로세서(910)는 저장된 정보를 액세스하여 상기 프로그램을 실행시킬 수 있다. 메모리(920)는 예컨대, 불휘발성 메모리(non-volatile memory)로 구현될 수 있다.
디스플레이 유닛(930)은 이미지를 프로세서(910) 또는 메모리 (920)로부터 수신하여 디스플레이, 예컨대, LCD(Liquid Crystal Display), LED 디스플레이, OLED 디스플레이, AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes) 디스플레이, 또는 플렉시블 디스플레이(flexible display)를 통하여 디스플레이할 수 있다.
인터페이스(940)는 2차원 또는 3차원 이미지를 입출력하기 위한 인터페이스로 구현될 수 있다. 실시 예에 따라, 인터페이스(940)는 무선 인터페이스로 구현될 수 있다.
도 14는 도 1의 바이오 이미지 센서를 포함하는 시스템의 다른 실시 예에 따른 블록도이다.
도 1과 도 14를 참조하면, 전자 시스템(1000)은 MIPI등록상표(mobile industry processor interface)를 사용 또는 지원할 수 있는 데이터 처리 장치, 예컨대, PDA (personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), IPTV(internet protocol television) 또는 스마트 폰(smart phone)으로 구현될 수 있다.
전자 시스템(1000)은 도 1의 바이오 이미지 센서(100), 애플리케이션 프로세서(application processor; 1010), 및 디스플레이(1050)를 포함한다.
애플리케이션 프로세서(1010)에 구현된 CSI 호스트(camera serial interface(CSI) host; 1012)는 카메라 시리얼 인터페이스를 통하여 이미지 센서 (100)의 CSI 장치(1041)와 시리얼 통신할 수 있다. 이때, 예컨대, CSI 호스트 (1012)는 디시리얼라이저(deserializer(DES))를 포함할 수 있고, CSI 장치(1041)는 시리얼라이저(serializer(SER))를 포함할 수 있다.
애플리케이션 프로세서(1010)에 구현된 DSI 호스트(1011)는 디스플레이 시리얼 인터페이스(display serial interface(DSI))를 통하여 디스플레이(1050)의 DSI 장치(1051)와 시리얼 통신할 수 있다. 이때, 예컨대, DSI 호스트(1011)는 시리얼라이저(SER)를 포함할 수 있고, DSI 장치(1051)는 디시리얼라이저(DES)를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 전자 시스템(1000)은 애플리케이션 프로세서(1010)와 통신할 수 있는 RF 칩(1060)을 더 포함할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(1010)에 포함된 PHY(PHYsical layer; 1013)와 RF 칩(1060)에 포함된 PHY(1061)는 MIPI DigRF에 따라 데이터를 주고받을 수 있다.
실시 예에 따라, 전자 시스템(1000)은 GPS(1020), 스토리지(storage; 1070), 마이크로폰(microphone(MIC); 1080), DRAM(dynamic random access memory; 1085) 및 스피커(speaker; 1090)를 더 포함할 수 있다.
전자 시스템(1000)은 Wimax(world interoperability for microwave access; 1030), WLAN(wireless lan; 1100) 및/또는 UWB(ultra wideband; 1110) 등을 이용하여 통신할 수 있다.
본 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.
10 : 바이오 센싱 시스템
22 : 바이오 센서 어레이
24 : 이미지 센서 픽셀 어레이
52, 56 : 그레이팅 커플러(grating coupler)
100 : 바이오 이미지 센서
200 : ISP(image signal processor)
210 : CPU(central processig unit)
220 : 주변회로
205 : 디스플레이 유닛
22 : 바이오 센서 어레이
24 : 이미지 센서 픽셀 어레이
52, 56 : 그레이팅 커플러(grating coupler)
100 : 바이오 이미지 센서
200 : ISP(image signal processor)
210 : CPU(central processig unit)
220 : 주변회로
205 : 디스플레이 유닛
Claims (10)
- 광 바이오 센서에 있어서,
제1레이어;
상기 제1레이어에 적층된 제2레이어;
상기 광 바이오 센서의 전면으로 공급된 광 패턴을 커플링시키기 위하여 상기 제1레이어와 상기 제2레이어에 형성된 제1그레이팅 커플러(grating coupler); 및
커플링된 광 패턴을 상기 광 바이오 센서의 후면에 구현되어 있는 광전 변환 소자로 출력하기 위하여 상기 제1레이어에 형성된 제2그레이팅 커플러를 포함하는 광 바이오 센서. - 제1항에 있어서,
상기 제1그레이팅 커플러의 깊이와 상기 제2그레이팅 커플러의 깊이는 서로 동일하고, 상기 제1레이어의 두께는 상기 제1그레이팅 커플러의 상기 깊이와 동일한 광 바이오 센서. - 제1항에 있어서,
상기 제1그레이팅 커플러에 의해 커플링된 상기 광 패턴을 이용하여 바이오 물질을 감지하기 위한 광 공진기를 더 포함하는 광 바이오 센서. - 제3항에 있어서,
상기 광 공진기는 링 공진기인 광 바이오 센서. - 제3항에 있어서,
상기 광 공진기로부터 출력된 광 패턴을 분광시키기 위한 분광기를 더 포함하는 광 바이오 센서. - 제5항에 있어서, 상기 분광기는,
복수의 링 공진기들을 포함하는 광 바이오 센서. - 제1항에 있어서,
상기 제1그레이팅 커플러는 상기 광 바이오 센서의 일측에 형성되고, 상기 제2그레이팅 커플러는 상기 광 바이오 센서의 타측에 형성되는 바이오 센서. - 상기 광전 변환 소자의 하부에 형성된 메탈 라인 레이어(metal line layer);
상기 메탈 라인 레이어의 하부에 형성된 서스테인 웨이퍼 레이어(sustain wafer layer); 및
상기 메탈 라인 레이어와 상기 서스테인 웨이퍼 레이어 사이에 형성된 상기 제1항의 광 바이오 센서를 포함하는 바이오 이미지 센서. - 전면으로 공급된 광 패턴을 커플링시키기 위한 제1그레이팅 커플러(grating coupler)와 커플링된 광 패턴을 후면에 구현되어 있는 광전 변환 소자로 출력하기 위한 제2그레이팅 커플러를 포함하는 광 바이오 센서의 제조 방법에 있어서,
상기 광전 변환 소자의 상부에 구현된 절연층에 제1레이어를 적층하고, 적층된 제1레이어에 상기 제2그레이팅 커플러의 패턴을 패터닝하는 단계;
상기 제2그레이팅 커플러의 상기 패턴을 절연물질로 채우고, 상기 제1레이어 위에 적층된 상기 절연물질을 연마하는 단계;
상기 제1레이어에 제2레이어를 적층하고, 상기 제1레이어와 적층된 상기 제2레이어에 상기 제1그레이팅 커플러의 패턴을 패터닝하는 단계를 포함하는 광 바이오 센서의 제조 방법. - 제9항에 있어서,
상기 제1그레이팅 커플러의 깊이와 상기 제2그레이팅 커플러의 깊이는 서로 동일하고, 상기 제1레이어의 두께는 상기 제1그레이팅 커플러의 상기 깊이와 동일한 광 바이오 센서의 제조 방법.
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Families Citing this family (3)
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| WO2019122426A1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-06-27 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Apparatus and method |
| CN115236782A (zh) * | 2021-04-22 | 2022-10-25 | 三星电子株式会社 | 光谱滤波器以及包括光谱滤波器的图像传感器和电子设备 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011153962A1 (en) * | 2010-06-11 | 2011-12-15 | Industrial Technology Research Institute | Apparatus for single-molecule detection |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5494833A (en) | 1994-07-14 | 1996-02-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Backside illuminated MSM device method |
| US6583399B1 (en) | 1999-11-22 | 2003-06-24 | California Institute Of Technology | Optical resonator microsphere sensor with altering Q-factor |
| US7095010B2 (en) | 2002-12-04 | 2006-08-22 | California Institute Of Technology | Silicon on insulator resonator sensors and modulators and method of operating the same |
| KR20110112126A (ko) * | 2010-04-06 | 2011-10-12 | 삼성전자주식회사 | 실리콘 기반 광변조기 |
-
2012
- 2012-11-09 KR KR1020120126486A patent/KR101977662B1/ko active IP Right Grant
-
2013
- 2013-11-05 US US14/072,118 patent/US9954134B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011153962A1 (en) * | 2010-06-11 | 2011-12-15 | Industrial Technology Research Institute | Apparatus for single-molecule detection |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Muzammil Iqbal 외 8, ‘Label-Free Biosensor Arrays Based on Silicon Ring Resonators and High-Speed Optical Scanning Instrumentation’ (IEEE Journal of selected topic in quantum electronics, 2010.03.22.) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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