KR20190044510A - 복합 센서 및 전자 장치 - Google Patents

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KR20190044510A
KR20190044510A KR1020180122638A KR20180122638A KR20190044510A KR 20190044510 A KR20190044510 A KR 20190044510A KR 1020180122638 A KR1020180122638 A KR 1020180122638A KR 20180122638 A KR20180122638 A KR 20180122638A KR 20190044510 A KR20190044510 A KR 20190044510A
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infrared light
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light
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임동석
이계황
진용완
이태연
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삼성전자주식회사
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Abstract

적외선 파장 영역 내에서 제1 파장을 가진 광을 선택적으로 감지하는 제1 적외광 센서, 그리고 적외선 파장 영역 내에서 제2 파장을 가진 광을 선택적으로 감지하는 제2 적외광 센서를 포함하며, 상기 제1 적외광 센서와 상기 제2 적외광 센서는 적층되어 있는 복합 센서 및 전자 장치에 관한 것이다.

Description

복합 센서 및 전자 장치{COMBINATION SENSOR AND ELECTRONIC DEVICE}
복합 센서 및 전자 장치에 관한 것이다.
카메라와 캠코더 등에는 영상을 촬영하여 전기적 신호로 저장하는 센서를 포함한다. 근래, 센서를 생체 인식 장치로 사용하는 기술이 연구되고 있다. 생체 인식 장치는 주로 개인 인증을 목적으로 사용되었으나 최근에는 핀테크, 헬스케어, 위치기반 등의 서비스를 위한 보안 기술로 조명받고 있으며, 모바일 결제 및 컴퓨터 보안과 같은 광범위한 분야에서 사용되고 있다.
일 구현예는 크기를 늘리지 않고 감도를 개선할 수 있는 복합 센서를 제공한다.
다른 구현예는 상기 복합 센서를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 적외선 파장 영역 내의 제1 파장의 광을 감지하는 제1 적외광 센서, 그리고 적외선 파장 영역 내의 상기 제1 파장과 다른 제2 파장의 광을 감지하는 제2 적외광 센서를 포함하고, 상기 제1 적외광 센서와 상기 제2 적외광 센서는 적층되어 있는 복합 센서를 제공한다.
상기 제1 파장과 상기 제2 파장은 각각 약 750nm 내지 3000nm의 파장 영역에 속할 수 있고, 상기 제1 파장과 상기 제2 파장의 차이는 약 30nm 이상일 수 있다.
상기 제1 파장은 상기 제2 파장보다 단파장일 수 있고, 상기 제1 파장은 약 780nm 내지 900nm의 파장 영역에 속할 수 있고, 상기 제2 파장은 약 830nm 내지 1000nm의 파장 영역에 속할 수 있다.
상기 제1 파장은 약 780nm 내지 840nm에 속할 수 있고, 상기 제2 파장은 910nm 내지 970nm에 속할 수 있다.
상기 제1 적외광 센서는 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제1 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함하는 제1 광전변환층을 포함할 수 있다.
상기 제1 광전변환층에 포함된 흡광 물질은 상기 제1 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 유기물, 반도체 나노 결정 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제1 광전변환층의 상기 제1 파장에 대한 흡광도는 약 50% 이상일 수 있고, 상기 제1 광전변환층의 상기 제2 파장에 대한 투과도는 약 50% 이상일 수 있다.
상기 제2 적외광 센서는 반도체 기판에 집적되어 있을 수 있다.
상기 제2 적외광 센서는 서로 마주하는 제3 전극과 제4 전극, 그리고 상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 위치하고 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함하는 제2 광전변환층을 포함할 수 있다.
상기 제2 광전변환층에 포함된 흡광 물질은 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 유기물, 반도체 나노 결정 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제2 적외광 센서는 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함하는 제1 광전변환층을 포함할 수 있다.
상기 제1 광전변환층에 포함된 흡광 물질은 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 유기물, 반도체 나노 결정 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제1 광전변환층의 상기 제2 파장에 대한 흡광도는 약 50% 이상일 수 있고, 상기 제1 광전변환층의 상기 제1 파장에 대한 투과도는 약 50% 이상일 수 있다.
상기 제1 적외광 센서는 반도체 기판에 집적되어 있을 수 있다.
상기 제1 적외광 센서는 서로 마주하는 제3 전극과 제4 전극, 그리고 상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 위치하고 상기 제1 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함하는 제2 광전변환층을 포함할 수 있다.
상기 제2 광전변환층에 포함된 흡광 물질은 상기 제1 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 유기물, 반도체 나노 결정 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제1 적외광 센서와 상기 제2 적외광 센서 중 적어도 하나는 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제1 파장을 포함한 적외광 또는 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함하는 광전변환층을 포함할 수 있다.
상기 제1 적외광 센서와 상기 제2 적외광 센서는 상기 제1 적외광 센서의 상부 표면에 수직 방향으로 적층되어 있을 수 있고 상기 제1 적외광 센서와 상기 제2 적외광 센서는 상기 수직 방향으로 중첩되어 있을 수 있다.
상기 복합 센서는 상기 제1 파장과 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 투과시키는 듀얼 밴드패스 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 복합 센서는 복수의 화소를 포함할 수 있고, 각 화소는 상기 제1 적외광 센서와 상기 제2 적외광 센서를 포함할 수 있다.
상기 제1 적외광 센서와 상기 제2 적외광 센서는 각각 생체 인식 센서일 수 있다.
상기 제1 적외광 센서는 홍채 센서일 수 있고, 상기 제2 적외광 센서는 거리 센서일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 복수의 화소를 포함하고, 각 화소는 홍채 센서와 거리 센서를 포함하는 복합 센서를 제공한다.
상기 홍채 센서와 상기 거리 센서는 적층되어 있을 수 있고, 상기 홍채 센서는 제1 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 감지할 수 있으며, 상기 거리 센서는 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 감지할 수 있다.
상기 홍채 센서와 상기 거리 센서 중 적어도 하나는 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제1 파장을 포함한 적외광 또는 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함하는 광전변환층을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 복합 센서를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 제1 파장의 광 및 상기 제1 파장과 다른 제2 파장의 광을 조사하는 적어도 하나의 광원, 반사되어 돌아오는 상기 제1 파장의 광을 감지하는 제1 센서, 그리고 상기 제1 센서와 적층되어 있고 반사되어 돌아오는 상기 제2 파장의 광을 감지하는 제2 센서를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
상기 광원은 상기 제1 파장의 광을 조사하는 제1 광원 및 상기 제2 파장의 광을 조사하는 제2 광원을 포함할 수 있다.
상기 제1 파장의 광 및 상기 제2 파장의 광은 적외선 파장 영역에 속할 수 있다.
상기 제1 파장과 상기 제2 파장은 각각 약 750nm 내지 3000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 제1 파장과 상기 제2 파장의 차이는 약 30nm 이상일 수 있다.
상기 제1 파장은 상기 제2 파장보다 단파장일 수 있고, 상기 제1 파장은 약 780nm 내지 900nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 제2 파장은 약 830nm 내지 1000nm의 파장 영역에 속할 수 있다.
상기 제1 파장은 약 780nm 내지 840nm에 속할 수 있고 상기 제2 파장은 약 910nm 내지 970nm에 속할 수 있다.
사이즈 확장 없이 기능이 다른 복수의 센서를 포함할 수 있고 각 센서의 감도를 개선할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 복합 센서의 화소 배열을 보여주는 개략도이고,
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 자른 일 구현예에 따른 복합 센서를 보여주는 개략도이고,
도 3은 도 2의 복합 센서의 일 예에 따른 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이고,
도 4는 도 3의 복합 센서에서 제1 적외광 센서의 광전 변환층의 흡광 스펙트럼의 일 예를 보여주는 그래프이고,
도 5는 도 2의 복합 센서의 다른 예에 따른 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이고,
도 6은 도 1의 II-II 선을 따라 자른 다른 구현예에 따른 복합 센서를 보여주는 개략도이고,
도 7은 도 6의 복합 센서의 일 예에 따른 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이고,
도 8은 도 7의 복합 센서에서 제2 적외광 센서의 광전 변환층의 흡광 스펙트럼의 일 예를 보여주는 그래프이고,
도 9는 도 6의 복합 센서의 다른 예에 따른 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이고,
도 10은 전자 장치의 일 예를 보여주는 개략도이고,
도 11은 전자 장치의 일 예를 보여주는 개략도이고,
도 12 및 13은 각각 도 1의 II-II 선을 따라 자른 또 다른 구현예에 따른 복합 센서를 보여주는 개략도이고,
도 14는 일 예에 따른 전자 장치의 개략도이다.
이하, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 구현예를 상세히 설명한다. 그러나 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하 일 구현예에 따른 복합 센서를 설명한다.
일 구현예에 따른 복합 센서는 기능이 다른 복수의 센서를 포함할 수 있다. 일 예로, 기능이 다른 복수의 센서 중 적어도 하나는 생체 인식 센서일 수 있으며, 생체 인식 센서는 예컨대 홍채 센서, 거리 센서, 지문 센서, 혈관 분포 센서 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이 중, 홍채 센서(iris sensor)는 사람마다 각기 다른 홍채의 특성을 이용하여 개인 신원을 파악하는 센서로, 사용자와의 적절한 거리 내에서 센서를 통해 사용자의 눈을 촬영하고 촬영된 이미지를 처리하여 미리 저장된 이미지와 비교함으로써 홍채 인식 동작을 수행할 수 있다.
거리 센서(depth sensor)는 3차원 객체의 정보로부터 객체의 형상이나 위치를 파악하는 센서로, 사용자와의 적절한 거리 내에서 센서를 통해 객체를 촬영하고 촬영된 이미지를 처리하여 객체 형상이나 위치를 확인할 수 있다. 이러한 거리 센서는 예컨대 얼굴 인식 센서로 사용될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 복합 센서의 화소 배열을 보여주는 개략도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 자른 일 구현예에 따른 복합 센서를 보여주는 개략도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 복합 센서(300)는 복수의 화소(PX)가 행 및 열을 따라 반복적으로 배열된 매트릭스 형태의 화소 배열을 가질 수 있다. 그러나 화소 배열은 이에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
화소들 중 적어도 일부는 하나의 화소 내에 기능이 상이한 복수의 센서를 함께 포함할 수 있으며, 예컨대 각 화소(PX)는 기능이 상이한 복수의 센서를 함께 포함할 수 있다. 복수의 센서는 각각 적외선 파장 영역 중 일부 파장 영역의 광을 선택적으로 감지할 수 있으며, 여기서 적외선 파장 영역은 예컨대 근적외선 파장 영역을 포함할 수 있으며, 예컨대 약 700nm 초과 내지 3000nm 이하의 파장 영역을 포함할 수 있고 예컨대 약 700nm 초과 내지 1500nm 이하의 파장 영역을 포함할 수 있고 예컨대 약 750nm 내지 3000nm의 파장 영역을 포함할 수 있고 예컨대 약 750nm 내지 1500nm의 파장 영역을 포함할 수 있다.
복수의 센서는 예컨대 적외선 파장 영역 내에서 제1 파장(λ1)을 가진 적외선 영역의 광(이하 '적외광'이라 한다)을 감지하는 제1 적외광 센서와 적외선 파장 영역 내에서 제2 파장(λ2)을 가진 적외광을 감지하는 제2 적외광 센서를 포함할 수 있다.
제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2)은 예컨대 약 750nm 내지 3000nm의 파장 영역 내에서 서로 다를 수 있으며, 예컨대 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2)의 차이는 약 30nm 이상일 수 있고 상기 범위 내에서 약 50nm 이상일 수 있고 약 70nm 이상일 수 있고 약 80nm 이상일 수 있고 약 90nm 이상일 수 있다.
일 예로, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 하나는 약 780nm 내지 900nm의 파장 영역에 속할 수 있고, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 다른 하나는 약 830nm 내지 1000nm의 파장 영역에 속할 수 있다.
일 예로, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 하나는 약 780nm 내지 840nm의 파장 영역에 속할 수 있고, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 다른 하나는 약 910nm 내지 970nm의 파장 영역에 속할 수 있다.
일 예로, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 하나는 약 800nm 내지 830nm의 파장 영역에 속할 수 있고, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 다른 하나는 약 930nm 내지 950nm의 파장 영역에 속할 수 있다.
일 예로, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 하나는 약 805nm 내지 815nm의 파장 영역에 속할 수 있고, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 다른 하나는 약 935nm 내지 945nm의 파장 영역에 속할 수 있다.
일 예로, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 하나는 약 810nm일 수 있고, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2) 중 다른 하나는 약 940nm일 수 있다.
일 예로, 제1 파장(λ1)은 제2 파장(λ2)보다 단파장일 수 있고, 제1 파장(λ1)은 약 780nm 내지 900nm, 예컨대 약 780nm 내지 840nm, 예컨대 약 800nm 내지 830nm, 예컨대 약 805nm 내지 815nm의 파장 영역에 속할 수 있고, 제2 파장(λ2)은 약 830nm 내지 1000nm, 예컨대 약 910nm 내지 970nm, 예컨대 약 930nm 내지 950nm, 예컨대 935nm 내지 945nm의 파장 영역에 속할 수 있다. 일 예로, 제1 파장(λ1)은 약 810nm 일 수 있고 제2 파장(λ2)은 약 940nm 일 수 있다.
도 2를 참고하면, 일 구현예에 따른 복합 센서(300)는 제1 적외광 센서(100), 제2 적외광 센서(200) 및 듀얼 밴드패스 필터(dual bandpass filter)(40)를 포함한다.
듀얼 밴드패스 필터(40)는 복합 센서(300)의 전면(front side)(광 입사면(91))에 위치될 수 있으며, 제1 파장(λ1)을 포함한 적외광 및 제2 파장(λ2)을 포함한 적외광을 선택적으로 투과하고 그 외의 광은 차단 및/또는 흡수시킬 수 있다. 여기서 그 외의 광은 자외선 및 가시광선 영역의 광도 포함될 수 있다.
제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)는 적층되어 있으며, 각 화소(PX)마다 동일한 구조를 포함할 수 있다.
제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)는 각각 독립적으로 광전변환 소자(photoelectric device)이거나 포토다이오드(photodiode)와 같은 광 감지 소자일 수 있다.
일 예로, 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)는 각각 생체 인식 센서일 수 있으며, 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200) 중 하나는 홍채 센서일 수 있고 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200) 중 다른 하나는 거리 센서일 수 있다. 복합 센서(300)의 각 화소(PX)는 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)를 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 적외광 센서(100)는 홍채 센서일 수 있고 제2 적외광 센서(200)는 거리 센서일 수 있다.
도 3은 도 2의 복합 센서의 일 예에 따른 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3을 참고하면, 일 구현예에 따른 복합 센서(300)는 적층되어 있는 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200), 그리고 듀얼 밴드패스 필터(40)를 포함하고, 제1 적외광 센서(100)는 제1 파장(λ1)을 포함한 적외광을 흡수하여 광전변환하는 광전변환소자일 수 있고 제2 적외광 센서(200)는 광 감지 소자일 수 있다. 광 감지 소자는 듀얼 밴드패스 필터(40) 및 제1 적외광 센서(100)를 통과한 광, 즉 제2 파장(λ2)을 포함한 적외광을 감지할 수 있다.
제1 적외광 센서(100)는 서로 마주하는 하부 전극(31)과 상부 전극(33), 그리고 하부 전극(31)과 상부 전극(33) 사이에 위치하는 광전변환층(32)을 포함한다.
하부 전극(31)과 상부 전극(33) 중 어느 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)이다. 하부 전극(31)과 상부 전극(33)은 모두 투광 전극일 수 있으며, 투광 전극은 예컨대 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO), 인듐 아연 옥사이드(indium zinc oxide, IZO)와 같은 투명 도전체로 만들어지거나 수 나노미터 내지 수십 나노미터 두께의 얇은 두께로 형성된 금속 박막 또는 금속 산화물이 도핑된 수 나노미터 내지 수십 나노미터 두께의 얇은 두께로 형성된 단일 층 또는 복수 층의 금속 박막일 수 있다.
광전변환층(32)은 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수할 수 있다. 도 4는 도 3의 복합 센서에서 제1 적외선 센서의 광전 변환층의 흡광 스펙트럼의 일 예를 보여주는 그래프이다. 일 예로, 제1 파장(λ1)은 예컨대 약 750nm 내지 3000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 1000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 900nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 840nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 800nm 내지 830nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 805nm 내지 815nm의 파장 영역에 속할 수 있고 예컨대 약 810nm일 수 있다.
광전변환층(32)이 흡수하는 소정 영역의 적외광은 예컨대 제1 파장(λ1)을 피크로 한 흡수 스펙트럼을 나타내는 영역일 수 있으며, 예컨대 제1 파장(λ1)±150nm, 예컨대 제1 파장(λ1)±120nm, 예컨대 제1 파장(λ1)±100nm, 예컨대 제1 파장(λ1)±80nm, 예컨대 제1 파장(λ1)±70nm, 예컨대 제1 파장(λ1)±50nm의 영역일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광전변환층(32)의 제1 파장(λ1)의 광에 대한 흡광도(absorptance)는 약 50% 이상일 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 60% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 70% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 75% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 80% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 85% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 88% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 90% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 92% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 95% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 97% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 98% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 99% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 99.5% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 99.9% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 100%일 수 있다.
한편, 광전변환층(32)은 제2 파장(λ2)의 광을 실질적으로 흡수하지 않고 투과시킬 수 있다. 광전변환층(32)의 제2 파장(
Figure pat00001
2)의 광에 대한 투과도(transmittance)는 약 50% 이상일 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 60% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 70% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 75% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 80% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 85% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 88% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 90% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 92% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 95% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 97% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 98% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 99% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 99.5% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 99.9% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 100%일 수 있다.
광전변환층(32)은 약 200nm 이하의 반치폭(FWHM)을 가질 수 있다. 여기서 반치폭은 최대 흡광 지점의 반(half)에 대응하는 파장의 폭(width)으로, 반치폭이 작으면 좁은 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수하여 파장 선택성이 높은 것을 의미한다. 광전변환층(32)은 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 200nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 180nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 150nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 130nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 120nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 110nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 100nm의 반치폭을 가질 수 있다.
광전변환층(32)은 p형 반도체와 n형 반도체를 포함할 수 있으며, p형 반도체와 n형 반도체는 pn 접합(pn junction)을 형성할 수 있다.
p형 반도체와 n형 반도체 중 적어도 하나는 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함할 수 있다. p형 반도체와 n형 반도체는 각각 독립적으로 유기물, 무기물 및/또는 유무기물을 포함할 수 있다. p형 반도체와 n형 반도체 중 적어도 하나는 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하는 유기물, 퀀텀닷(quantum dot)과 같은 반도체 나노 결정 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 예로, p형 반도체와 n형 반도체 중 적어도 하나는 퀀텀닷, 퀴노이드 금속 착화합물(quinoid metal complex), 시아닌 화합물(cyanine compound), 임모늄 화합물(immonium compound), 디임모늄 화합물(diimmonium compound), 트리아릴메탄 화합물(triarylmethane compound), 디피로메텐 화합물(dipyrromethene compound), 디퀴논 화합물(diquinone compound), 나프토퀴논 화합물(naphthoquinone compound), 안트라퀴논 화합물(anthraquinone compound), 스퀘리륨 화합물(squarylium compound), 릴렌 화합물(rylene compound), 프탈로시아닌 화합물(phthalocyanine compound), 나프탈로시아닌 화합물(naphthalocyanine compound), 퍼릴렌 화합물(perylene compound), 수쿠아레인(squaraine) 화합물, 보론 디피로메텐(boron-dipyrromethene) 화합물, 니켈-디티올 착화합물(nickel-dithiol complex), 메로시아닌(merocyanine), 디케토피롤로피롤(diketopyrrolopyrroles), 크로코늄 화합물 (croconium compound), 이들의 유도체 또는 이들의 조합 중에서 선택된 제1 파장(λ1)의 적외광을 흡수하는 물질일 수 있다.
일 예로, p형 반도체는 상술한 화합물을 포함할 수 있고 n형 반도체는 예컨대 C60, C70과 같은 플러렌, 비-플러렌(non-fullerene), 티오펜, 이들의 유도체 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광전변환층(32)은 단일 층일 수도 있고 복수 층일 수도 있다. 광전변환층(32)은 예컨대 진성층(intrinsic layer, I층), p형 층/I층, I층/n형 층, p형 층/I층/n형 층, p형 층/n형 층 등 다양한 조합일 수 있다.
진성층(I층)은 p형 반도체와 n형 반도체가 약 1:100 내지 약 100:1의 부피비로 혼합되어 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 약 1:50 내지 50:1의 부피비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1:10 내지 10:1의 부피비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1:1의 부피비로 포함될 수 있다. p형 반도체와 n형 반도체가 상기 범위의 조성비를 가짐으로써 효과적인 엑시톤 생성 및 pn 접합 형성에 유리하다.
p형 층은 p형 반도체를 포함할 수 있고, n형 층은 n형 반도체를 포함할 수 있다.
광전변환층(32)은 약 1nm 내지 500nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위 내에서 예컨대 약 5nm 내지 300nm의 두께를 가질 수 있고, 예컨대 약 5nm 내지 200nm의 두께를 가질 수 있다.
광전변환층(32)은 복합 센서(300)의 전면(whole surface)에 형성될 수 있다. 이에 따라 복합 센서(300)의 전면에서 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하고 광 면적을 늘려 높은 흡광 효율을 가질 수 있다.
광전변환층(32)은 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하여 엑시톤(exciton)을 형성한 후 생성된 엑시톤을 정공과 전자로 분리하고 분리된 정공은 하부 전극(31)과 상부 전극(33) 중 하나인 애노드 측으로 이동하고 분리된 전자는 하부 전극(31)과 상부 전극(33) 중 다른 하나인 캐소드 측으로 이동하여 광전변환 효과를 낼 수 있다. 분리된 전자 및/또는 정공은 전하 저장소(230)에 모아질 수 있다.
하부 전극(31)과 광전변환층(32) 사이 및/또는 상부 전극(33)과 광전변환층(32) 사이에는 보조층(도시하지 않음)이 더 포함될 수 있다. 보조층은 전하 보조층, 흡광 보조층 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보조층은 예컨대 정공의 주입을 용이하게 하는 정공 주입층(hole injecting layer, HIL), 정공의 수송을 용이하게 하는 정공 수송층(hole transporting layer, HTL), 전자의 이동을 저지하는 전자 차단층(electron blocking layer, EBL), 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(electron injecting layer, EIL), 전자의 수송을 용이하게 하는 전자 수송층(electron transporting layer, ETL) 및 정공의 이동을 저지하는 정공 차단층(hole blocking layerm HBL)에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보조층은 예컨대 유기물, 무기물 또는 유무기물을 포함할 수 있다. 상기 유기물은 정공 또는 전자 특성을 가지는 유기 화합물일 수 있고, 상기 무기물은 예컨대 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 니켈 산화물과 같은 금속 산화물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 적외광 센서(200)는 반도체 기판(210) 내에 집적되어 있을 수 있으며 광 감지 소자일 수 있다.
반도체 기판(210)은 예컨대 실리콘 기판일 수 있으며, 제2 적외광 센서(200), 전하 저장소(230) 및 전송 트랜지스터(도시하지 않음)가 집적되어 있다.
제2 적외광 센서(200)는 광 다이오드일 수 있으며, 유입된 광을 센싱하고 센싱된 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있다. 여기서 제2 적외광 센서(200)에 유입된 광은 듀얼 밴드패스 필터(40)와 제1 적외광 센서(100)를 통과한 광으로, 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광일 수 있다. 제1 파장(λ1)을 포함하는 소정 영역의 적외광은 광전 변환층(32)에서 모두 흡수되어 제2 적외광 센서(200)에 도달하지 않을 수 있다. 이 경우 제2 적외광 센서(200)에 유입되는 광의 파장 선택성을 위한 별도의 필터가 필요하지 않다. 그러나 제1 파장(λ1)을 포함하는 소정 영역의 적외광이 광전 변환층(32)에서 모두 흡수되지 않는 경우를 대비하여 제2 적외광 센서(200)와 제1 적외광 센서(100) 사이에 필터를 추가로 구비할 수도 있다.
제2 파장(λ2)은 예컨대 약 750nm 내지 3000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 1000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 830nm 내지 1000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 910nm 내지 970nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 930nm 내지 950nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 935nm 내지 945nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 940nm일 수 있다. 전하 저장소(230)는 제1 적외광 센서(100)와 전기적으로 연결되어 있다.
제2 적외광 센서(200)의 하부 또는 상부에는 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성될 수 있다. 금속 배선 및 패드는 신호 지연을 줄이기 위하여 낮은 비저항을 가지는 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200) 사이에는 절연층(250)이 형성되어 있다. 절연층(250)은 산화규소 및/또는 질화규소와 같은 무기 절연 물질 또는 SiC, SiCOH, SiCO 및 SiOF와 같은 저유전율(low K) 물질로 만들어질 수 있다. 절연층(250)은 전하 저장소(230)를 드러내는 트렌치(85)를 가질 수 있다. 트렌치(85)는 충전재로 채워져 있을 수 있다.
듀얼 밴드패스 필터(40) 위에는 집광 렌즈(도시하지 않음)가 더 형성되어 있을 수 있다. 집광 렌즈는 입사 광의 방향을 제어하여 광을 하나의 지점으로 모을 수 있다. 집광 렌즈는 예컨대 실린더 모양 또는 반구 모양일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 구현예에 따르면, 전면에 위치된 듀얼 밴드패스 필터(40)는 입사되는 광 중 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광 및 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광 만을 선택적으로 투과할 수 있고, 투과된 광 중 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광은 광전변환 소자인 제1 적외광 센서(100)에 의해 선택적으로 흡수되고 광전 변환되어 센서의 기능을 수행할 수 있고, 제1 적외광 센서(100)를 통과한 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광은 광 감지 소자인 제2 적외광 센서(200)에 의해 감지되어 또 다른 센서의 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 별개의 기능을 수행하는 두 개의 센서를 포함함으로써 복합 센서의 기능을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 각 화소에 별개의 기능을 수행하는 두 개의 센서를 적층함으로써 크기는 그대로 유지하되 각 센서의 기능을 수행할 수 있는 화소의 개수를 2배로 늘려 감도를 크게 개선할 수 있다.
도 5는 도 2의 복합 센서의 다른 예에 따른 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 5를 참고하면, 일 구현예에 따른 복합 센서(300)는 적층되어 있는 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200), 그리고 듀얼 밴드패스 필터(40)를 포함하고, 제1 적외광 센서(100)는 제1 파장(λ1)을 포함한 적외광을 흡수하여 광전변환하는 광전변환 소자이고 제2 적외광 센서(200)는 제2 파장(λ2)을 포함한 적외광을 흡수하여 광전변환하는 광전변환 소자일 수 있다. 본 구현예에서 전술한 구현예와 중복되는 설명은 생략하며, 동일한 구성요소에 대한 설명은 전술한 구현예와 같다.
일 구현예에 따른 복합 센서(300)는 제1 적외광 센서(100), 절연층(250a), 제2 적외광 센서(200), 절연층(250b) 및 반도체 기판(210)을 포함한다.
제1 적외광 센서(100)는 전술한 구현예와 마찬가지로 서로 마주하는 하부 전극(31)과 상부 전극(33), 그리고 하부 전극(31)과 상부 전극(33) 사이에 위치하는 광전변환층(32)을 포함한다.
광전변환층(32)은 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수할 수 있으며, 제1 파장(λ1)은 예컨대 약 750nm 내지 3000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 1000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 900nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 840nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 800nm 내지 830nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 805nm 내지 815nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 810nm일 수 있다.
제2 적외광 센서(200)는 서로 마주하는 하부 전극(34)과 상부 전극(36), 그리고 하부 전극(34)과 상부 전극(36) 사이에 위치하는 광전변환층(35)을 포함한다.
하부 전극(34)과 상부 전극(36) 중 어느 하나는 애노드이고 다른 하나는 캐소드이다. 하부 전극(34)과 상부 전극(36)은 모두 투광 전극일 수 있다.
광전변환층(35)은 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수할 수 있다. 일 예로, 제2 파장(λ2)은 예컨대 약 750nm 내지 3000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 1000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 830nm 내지 1000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 910nm 내지 970nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 930nm 내지 950nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 935nm 내지 945nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 940nm일 수 있다.
광전변환층(35)이 흡수하는 소정 영역의 적외광은 제2 파장(λ2)을 피크로 한 흡수 스펙트럼을 나타내는 영역일 수 있으며, 예컨대 제2 파장(λ2)±150nm, 예컨대 제2 파장(λ2)±120nm, 예컨대 제2 파장(λ2)±100nm, 예컨대 제2 파장(λ2)±80nm, 예컨대 제2 파장(λ2)±70nm, 예컨대 제2 파장(λ2)±50nm의 영역일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광전변환층(35)은 약 200nm 이하의 반치폭(FWHM)을 가질 수 있다. 광전변환층(35)은 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 200nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 180nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 150nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 130nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 120nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 110nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 100nm의 반치폭을 가질 수 있다.
광전변환층(35)은 p형 반도체와 n형 반도체를 포함할 수 있으며, p형 반도체와 n형 반도체는 pn 접합을 형성할 수 있다. p형 반도체와 n형 반도체 중 적어도 하나는 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함할 수 있다. p형 반도체와 n형 반도체는 각각 전술한 바와 같다.
광전변환층(35)은 단일 층일 수도 있고 복수 층일 수도 있다. 광전변환층(35)은 예컨대 진성층(intrinsic layer, I층), p형 층/I층, I층/n형 층, p형 층/I층/n형 층, p형 층/n형 층 등 다양한 조합일 수 있다.
광전변환층(35)은 약 1nm 내지 500nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위 내에서 예컨대 약 5nm 내지 300nm의 두께를 가질 수 있고, 예컨대 약 5nm 내지 200nm의 두께를 가질 수 있다.
광전변환층(35)은 복합 센서(300)의 전면(whole surface)에 형성될 수 있다. 이에 따라 복합 센서(300)의 전면에서 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하고 광 면적을 늘려 높은 흡광 효율을 가질 수 있다.
광전변환층(35)은 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하여 엑시톤(exciton)을 형성한 후 생성된 엑시톤을 정공과 전자로 분리하고 분리된 정공은 하부 전극(34)과 상부 전극(36) 중 하나인 애노드 측으로 이동하고 분리된 전자는 하부 전극(34)과 상부 전극(36) 중 다른 하나인 캐소드 측으로 이동하여 광전 효과를 낼 수 있다. 분리된 전자 및/또는 정공은 전하 저장소(240)에 모아질 수 있다.
하부 전극(34)과 광전변환층(35) 사이 및/또는 상부 전극(36)과 광전변환층(35) 사이에는 보조층(도시하지 않음)이 더 포함될 수 있다. 보조층은 전하 보조층, 흡광 보조층 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
반도체 기판(210)은 실리콘 기판일 수 있으며, 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(230, 240)가 집적되어 있다. 반도체 기판(210)의 상부 또는 하부에는 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
듀얼 밴드패스 필터(40) 위에는 집광 렌즈(도시하지 않음)가 더 형성되어 있을 수 있다.
본 구현예에 따르면, 전면에 위치된 듀얼 밴드패스 필터(40)는 입사되는 광 중 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광 및 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광 만을 선택적으로 투과할 수 있고, 투과된 광 중 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광은 광전 소자인 제1 적외광 센서(100)에 의해 선택적으로 흡수되고 광전 변환되어 센서의 기능을 수행할 수 있고, 제1 적외광 센서(100)를 통과한 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광은 광전 소자인 제2 적외광 센서(200)에 의해 흡수되고 광전변환되어 또 다른 센서의 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 별개의 기능을 수행하는 두 개의 센서를 포함함으로써 복합 센서의 기능을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 각 화소에 별개의 기능을 수행하는 두 개의 센서를 적층함으로써 크기는 그대로 유지하되 각 센서의 기능을 수행할 수 있는 화소의 개수를 2배로 늘려 감도를 크게 개선할 수 있다.
이하 또 다른 구현예에 따른 복합 센서를 설명한다.
도 6은 도 1의 II-II 선을 따라 자른 다른 구현예에 따른 복합 센서(400)를 보여주는 개략도이다.
도 6을 참고하면, 본 구현예에 따른 복합 센서(400)는 전술한 구현예와 마찬가지로 제1 적외광 센서(100), 제2 적외광 센서(200) 및 듀얼 밴드패스 필터(40)를 포함한다. 그러나 본 구현예에 따른 복합 센서(400)는 전술한 구현예와 달리 제1 적외광 센서(100)가 제2 적외광 센서(200)의 하부에 위치되어 있다.
제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)는 적층되어 있으며, 각 화소(PX)마다 동일한 구조를 포함할 수 있다.
제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)는 각각 독립적으로 광전변환 소자(photoelectric device)이거나 포토다이오드(photodiode)와 같은 광 감지 소자일 수 있다.
일 예로, 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)는 각각 생체 인식 센서일 수 있으며, 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200) 중 하나는 홍채 센서일 수 있고 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200) 중 다른 하나는 거리 센서일 수 있다. 일 예로, 제1 적외광 센서(100)는 홍채 센서일 수 있고 제2 적외광 센서(200)는 거리 센서일 수 있다.
도 7은 도 6의 복합 센서의 일 예에 따른 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 7을 참고하면, 일 구현예에 따른 복합 센서(400)는 적층되어 있는 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200), 그리고 듀얼 밴드패스 필터(40)를 포함한다. 도 7을 참고하면, 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)는 서로 적층되어 있고, 예컨대 제1 적외광 센서(100)의 상부면(100U)에 실질적으로 수직하게 뻗은 수직 방향(D1)으로 적층되어 있을 수 있다. 제2 적외광 센서(200)는 제2 파장(λ2)을 포함한 적외광을 흡수하여 광전변환하는 광전변환 소자일 수 있고 제1 적외광 센서(100)는 광 감지 소자일 수 있다. 광 감지 소자는 듀얼 밴드패스 필터(40) 및 제2 적외광 센서(200)를 통과한 광, 즉 제1 파장(λ1)을 포함한 적외광을 감지할 수 있다. 본 구현예에서 전술한 구현예와 중복되는 설명은 생략하며, 동일한 구성요소에 대한 설명은 전술한 구현예와 같다.
광전변환층(35)의 제2 파장(λ2)의 광에 대한 흡광도(absorptance)는 약 50% 이상일 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 60% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 70% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 75% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 80% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 85% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 88% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 90% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 92% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 95% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 97% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 98% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 99% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 99.5% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 99.9% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 100%일 수 있다.
한편, 광전변환층(35)은 제1 파장(λ1)의 광을 실질적으로 흡수하지 않고 투과시킬 수 있다. 광전변환층(35)의 제1 파장(λ1)의 광에 대한 투과도(transmittance)는 약 50% 이상일 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 60% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 70% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 75% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 80% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 85% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 88% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 90% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 92% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 95% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 97% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 98% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 99% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 99.5% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 99.9% 이상일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 100%일 수 있다.
광전변환층(35)은 복합 센서(400)의 전면(whole surface)에 형성될 수 있다. 이에 따라 복합 센서(400)의 전면에서 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하고 광 면적을 늘려 높은 흡광 효율을 가질 수 있다.
광전변환층(35)은 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하여 엑시톤을 형성한 후 생성된 엑시톤을 정공과 전자로 분리하고 분리된 정공은 하부 전극(34)과 상부 전극(36) 중 하나인 애노드 측으로 이동하고 분리된 전자는 하부 전극(34)과 상부 전극(36) 중 다른 하나인 캐소드 측으로 이동하여 광전 효과를 낼 수 있다. 분리된 전자 및/또는 정공은 전하 저장소(240)에 모아질 수 있다.
하부 전극(34)과 광전변환층(35) 사이 및/또는 상부 전극(36)과 광전변환층(35) 사이에는 보조층(도시하지 않음)이 더 포함될 수 있다. 보조층은 전하 보조층, 흡광 보조층 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 적외광 센서(100)는 광 감지 소자일 수 있으며, 반도체 기판(210) 내에 집적되어 있을 수 있다.
반도체 기판(210)은 예컨대 실리콘 기판일 수 있으며, 제1 적외광 센서(100), 전하 저장소(240) 및 전송 트랜지스터(도시하지 않음)가 집적되어 있다.
제1 적외광 센서(100)는 광 다이오드일 수 있으며, 유입된 광을 센싱하고 센싱된 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있다. 여기서 제1 적외광 센서(100)에 유입된 광은 듀얼 밴드패스 필터(40)와 제2 적외광 센서(200)를 통과한 광으로, 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광일 수 있다. 제2 파장(λ2)을 포함하는 소정 영역의 적외광은 광전 변환층(35)에서 모두 흡수되어 제1 적외광 센서(100)에 도달하지 않을 수 있다. 이 경우 제1 적외광 센서(100)에 유입되는 광의 파장 선택성을 위한 별도의 필터가 필요하지 않다. 그러나 제2 파장(λ2)을 포함하는 소정 영역의 적외광이 광전 변환층(35)에서 모두 흡수되지 않는 경우를 대비하여 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200) 사이에 필터를 추가로 구비할 수도 있다.
제1 파장(λ1)은 예컨대 약 750nm 내지 3000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 1000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 900nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 840nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 800nm 내지 830nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 805nm 내지 815nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 약 810nm일 수 있다.
전하 저장소(240)는 제2 적외광 센서(200)와 전기적으로 연결되어 있다.
제1 적외광 센서(100)의 하부 또는 상부에는 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성될 수 있다. 금속 배선 및 패드는 신호 지연을 줄이기 위하여 낮은 비저항을 가지는 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200) 사이에는 절연층(250)이 형성되어 있다. 절연층(250)은 산화규소 및/또는 질화규소와 같은 무기 절연 물질 또는 SiC, SiCOH, SiCO 및 SiOF와 같은 저유전율(low K) 물질로 만들어질 수 있다. 절연층(250)은 전하 저장소(240)를 드러내는 트렌치(85)를 가질 수 있다. 트렌치(85)는 충전재로 채워져 있을 수 있다.
듀얼 밴드패스 필터(40) 위에는 집광 렌즈(도시하지 않음)가 더 형성되어 있을 수 있다.
본 구현예에 따르면, 전면에 위치된 듀얼 밴드패스 필터(40)는 입사되는 광 중 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광 및 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광 만을 선택적으로 투과할 수 있고, 투과된 광 중 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광은 광전 소자인 제2 적외광 센서(200)에 의해 선택적으로 흡수되고 광전 변환되어 센서의 기능을 수행할 수 있고, 제2 적외광 센서(200)를 통과한 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광은 광 감지 소자인 제1 적외광 센서(100)에 의해 감지되어 또 다른 센서의 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 별개의 기능을 수행하는 두 개의 센서를 포함함으로써 복합 센서의 기능을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 각 화소에 별개의 기능을 수행하는 두 개의 센서를 적층함으로써 크기는 그대로 유지하되 각 센서의 기능을 수행할 수 있는 화소의 개수를 2배로 늘려 감도를 크게 개선할 수 있다.
도 9는 도 6의 복합 센서의 다른 예에 따른 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 9를 참고하면, 일 구현예에 따른 복합 센서(400)는 제1 적외광 센서(100), 제1 적외광 센서(100)의 상부에 위치하는 제2 적외광 센서(200), 그리고 듀얼 밴드패스 필터(40)를 포함하고, 제1 적외광 센서(100)는 제1 파장(λ1)을 포함한 적외광을 흡수하여 광전변환하는 광전변환 소자이고 제2 적외광 센서(200)는 제2 파장(λ2)을 포함한 적외광을 흡수하여 광전변환하는 광전변환 소자일 수 있다. 본 구현예에서 전술한 구현예와 중복되는 설명은 생략하며, 동일한 구성요소에 대한 설명은 전술한 구현예와 같다.
광전변환층(35)은 복합 센서(400)의 전면(whole surface)에 형성될 수 있다. 이에 따라 복합 센서(400)의 전면에서 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하고 광 면적을 늘려 높은 흡광 효율을 가질 수 있다.
광전변환층(35)은 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하여 엑시톤(exciton)을 형성한 후 생성된 엑시톤을 정공과 전자로 분리하고 분리된 정공은 하부 전극(34)과 상부 전극(36) 중 하나인 애노드 측으로 이동하고 분리된 전자는 하부 전극(34)과 상부 전극(36) 중 다른 하나인 캐소드 측으로 이동하여 광전 효과를 낼 수 있다. 분리된 전자 및/또는 정공은 전하 저장소(240)에 모아질 수 있다.
하부 전극(34)과 광전변환층(35) 사이 및/또는 상부 전극(36)과 광전변환층(35) 사이에는 보조층(도시하지 않음)이 더 포함될 수 있다. 보조층은 전하 보조층, 흡광 보조층 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 적외광 센서(100)는 서로 마주하는 하부 전극(31)과 상부 전극(33), 그리고 하부 전극(31)과 상부 전극(33) 사이에 위치하는 광전변환층(32)을 포함한다.
광전변환층(32)은 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수할 수 있으며, 제1 파장(λ1)은 예컨대 약 750nm 내지 3000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 1000nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 900nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 780nm 내지 840nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 800nm 내지 830nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 805nm 내지 815nm의 파장 영역에 속할 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 810nm일 수 있다.
광전변환층(32)이 흡수하는 소정 영역의 적외광은 제1 파장(λ1)을 피크로 한 흡수 스펙트럼을 나타내는 영역일 수 있으며, 예컨대 제1 파장(λ1)±150nm, 예컨대 제1 파장(λ1)±120nm, 예컨대 제1 파장(λ1)±100nm, 예컨대 제1 파장(λ1)±80nm, 예컨대 제1 파장(λ1)±70nm, 예컨대 제1 파장(λ1)±50nm의 영역일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광전변환층(32)은 약 200nm 이하의 반치폭(FWHM)을 가질 수 있다. 광전변환층(32)은 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 200nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 180nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 150nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 130nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 120nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 110nm의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 50nm 내지 100nm의 반치폭을 가질 수 있다.
광전변환층(32)은 p형 반도체와 n형 반도체를 포함할 수 있으며 p형 반도체와 n형 반도체 중 적어도 하나는 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함할 수 있고, p형 반도체와 n형 반도체 중 적어도 하나는 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하는 유기물, 퀀텀닷과 같은 반도체 나노 결정 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
광전변환층(32)은 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광을 선택적으로 흡수하여 엑시톤(exciton)을 형성한 후 생성된 엑시톤을 정공과 전자로 분리하고 분리된 정공은 하부 전극(31)과 상부 전극(33) 중 하나인 애노드 측으로 이동하고 분리된 전자는 하부 전극(31)과 상부 전극(33) 중 다른 하나인 캐소드 측으로 이동하여 광전 효과를 낼 수 있다. 분리된 전자 및/또는 정공은 전하 저장소(230)에 모아질 수 있다.
하부 전극(31)과 광전변환층(32) 사이 및/또는 상부 전극(33)과 광전변환층(32) 사이에는 보조층(도시하지 않음)이 더 포함될 수 있다. 보조층은 전하 보조층, 흡광 보조층 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
반도체 기판(210)은 실리콘 기판일 수 있으며, 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(230, 240)가 집적되어 있다. 반도체 기판(210)의 상부 또는 하부에는 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
듀얼 밴드패스 필터(40) 위에는 집광 렌즈(도시하지 않음)가 더 형성되어 있을 수 있다.
본 구현예에 따르면, 전면에 위치된 듀얼 밴드패스 필터(40)는 입사되는 광 중 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광 및 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광 만을 선택적으로 투과시킬 수 있고, 투과된 광 중 제2 파장(λ2)을 포함한 소정 영역의 적외광은 광전 소자인 제2 적외광 센서(200)에 의해 선택적으로 흡수되고 광전 변환되어 센서의 기능을 수행할 수 있고, 제2 적외광 센서(200)를 통과한 제1 파장(λ1)을 포함한 소정 영역의 적외광은 광전 소자인 제1 적외광 센서(100)에 의해 흡수되고 광전변환되어 또 다른 센서의 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 별개의 기능을 수행하는 두 개의 센서를 포함함으로써 복합 센서의 기능을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 각 화소에 별개의 기능을 수행하는 두 개의 센서를 적층함으로써 크기는 그대로 유지하되 각 센서의 기능을 수행할 수 있는 화소의 개수를 2배로 늘려 감도를 크게 개선할 수 있다.
전술한 복합 센서는 다양한 전자 장치에 적용될 수 있으며, 전자 장치는 예컨대 카메라, 캠코더, 이들을 내장한 모바일 폰, 디스플레이 장치, 보안 장치 또는 의료 장치 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10은 전자 장치의 일 예를 보여주는 개략도이다.
도 10을 참고하면, 일 예에 따른 전자 장치는 제1 파장(λ1)의 광을 조사하는 광원(51), 제2 파장(λ2)의 광을 조사하는 광원(52), 제1 대상체(S1)에서 반사되는 제1 파장(λ1)의 광을 감지하는 제1 적외광 센서(100), 그리고 제2 대상체(S2)에서 반사되는 제2 파장(λ2)의 광을 감지하는 제2 적외광 센서(200)를 포함한다. 또는, 다른 일 예로, 적어도 하나의 광원(51)은 제1 파장(λ1)의 광 및 제2 파장(λ2)의 광을 조사할 수 있다.
제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)는 적층되어 있고, 각 화소에 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)를 포함할 수 있다. 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200) 상부에 듀얼 밴드패스 필터(40)를 더 포함할 수 있다. 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2)은 전술한 바와 같이 각각 적외선 파장 영역에 속하는 서로 다른 파장일 수 있으며, 구체적으로는 전술한 바와 같다. 도 10에는 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2)의 적외광을 각각 조사하는 두 개의 광원(51, 52)이 도시되어 있으나, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2)의 적외광을 모두 조사하는 하나의 광원으로 대체할 수도 있다.
제1 대상체(S1)는 예컨대 홍채(Iris)일 수 있으며 제1 적외광 센서(100)는 예컨대 홍채 센서일 수 있다. 제2 대상체(S2)는 예컨대 얼굴과 같은 3차원 형상을 가진 대상체일 수 있으며 제2 적외광 센서(200)는 얼굴 인식 센서와 같은 거리 센서일 수 있다.
광원(51)으로부터 조사된 제1 파장(λ1)의 광은 홍채와 같은 제1 대상체(S1)를 인식하고 반사되어 홍채 센서와 같은 제1 적외광 센서(100)에서 감지되어 미리 저장된 이미지와 비교함으로써 홍채 인식 동작과 같은 센싱 기능을 수행할 수 있다.
마찬가지로, 광원(52)으로부터 조사된 제2 파장(λ2)의 광은 얼굴과 같은 삼차원 형상의 제2 대상체(S2)의 복수의 지점들에서 반사되고 거리 센서와 같은 제2 적외광 센서(200)에서 감지되어 얼굴 형상 인식과 같은 센싱 기능을 수행할 수 있다.
도 11은 전자 장치의 다른 예를 보여주는 개략도이다.
도 11을 참고하면, 다른 예에 따른 전자 장치는 전술한 예와 마찬가지로 제1 파장(λ1)의 광을 조사하는 광원(51), 제2 파장(λ2)의 광을 조사하는 광원(52), 제1 대상체(S1)에서 반사되는 제1 파장(λ1)의 광을 감지하는 제1 센서(100), 그리고 제2 대상체(S2)에서 반사되는 제2 파장(λ2)의 광을 감지하는 제2 센서(200)를 포함한다. 그러나 본 예에 따른 전자 장치는 전술한 구현예와 달리 제1 센서(100)가 제2 센서(200)의 하부에 위치되어 있다.
본 예에 따른 전자 장치 또한 전술한 예에 따른 전자 장치와 마찬가지로 하나의 화소에 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)가 적층되어 위치됨으로써 각 화소에서 홍채 인식 센서 기능과 거리 센서 기능을 동시에 수행할 수 있어서 전자 장치의 크기는 그대로 유지하되 각 센서의 기능을 수행할 수 있는 화소의 개수를 2배로 늘려 감도를 크게 개선할 수 있다.
도 12는 일 예에 따른 복합 센서를 보여주는 개략도이다.
도 12를 참고하면, 일 예에 따른 복합 센서(1200)는 전술한 구현예와 마찬가지로 제1 적외광 센서(100), 제2 적외광 센서(200) 및 듀얼 밴드패스 필터(40)를 포함하고, 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)는 수직 방향(D1)으로 적층되어 있다. 제2 적외광 센서(200)는 반도체 기판(210)에 집적된 광 감지 소자를 포함하고, 제1 적외광 센서(100)는 서로 마주하는 상부 전극(1233)과 하부 전극(1231), 그리고 상부 전극(1233)과 하부 전극(1231) 사이의 광전변환층(32)을 포함한다. 제2 적외광 센서(200)는 제1 적외광 센서(100)와 광 입사면(91) 사이에 위치하고 이에 따라 제1 적외광 센서(100)가 제2 적외광 센서(200)보다 광 입사면(91)에서 멀리 위치할 수 있다.
도 13은 일 예에 따른 복합 센서를 보여주는 개략도이다.
도 13을 참고하면, 복합센서(1400)는 전술한 구현예와 마찬가지로 수직방향(D1)으로 적층되어 있는 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)를 포함하고 듀얼 밴드패스 필터(40)를 포함한다. 그러나 제1 적외광 센서(100)와 제2 적외광 센서(200)는 각각 반도체 기판(210)에 집적된 광 감지 센서일 수 있고, 이때 제1 적외광 센서(100)의 상부면(100U)은 제2 적외광 센서(200)의 상부면(200U)보다 반도체 기판(210)의 상부면(210U)에 가까울 수 있고, 제1 및 제2 적외광 센서(100, 200)는 수직으로 중첩될 수 있다.
도 14는 일 예에 따른 전자 장치의 개략도이다.
전자 장치(1500)는 전술한 복합 센서를 포함하는 어떠한 전자 장치이어도 무방하다. 도 14를 참고하면, 전자 장치(1500)는 버스(1510), 프로세서(1520), 메모리(1530) 및 센서(1540)를 포함할 수 있고, 센서(1540)는 예컨대 전술한 복합 센서일 수 있다.
이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 권리범위에 속하는 것이다.
100: 제1 적외광 센서 200: 제2 적외광 센서
300, 400: 복합 센서 40: 듀얼 밴드패스 필터
210: 반도체 기판 230, 240: 전하 저장소
250, 250a, 250b: 절연층
31, 34: 하부 전극
32, 35: 광전변환층
33, 36: 상부 전극
PX: 화소

Claims (32)

  1. 적외선 파장 영역 내의 제1 파장의 광을 감지하는 제1 적외광 센서, 그리고
    적외선 파장 영역 내의 제2 파장의 광을 감지하는 제2 적외광 센서
    를 포함하고,
    상기 제1 적외광 센서와 상기 제2 적외광 센서는 적층되어 있는 복합 센서.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 파장과 상기 제2 파장은 각각 750nm 내지 3000nm의 파장 영역에 속하고,
    상기 제1 파장과 상기 제2 파장의 차이는 30nm 이상인 복합 센서.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 파장은 상기 제2 파장보다 단파장이고,
    상기 제1 파장은 780nm 내지 900nm의 파장 영역에 속하고,
    상기 제2 파장은 830nm 내지 1000nm의 파장 영역에 속하는
    복합 센서.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 파장은 780nm 내지 840nm에 속하고,
    상기 제2 파장은 910nm 내지 970nm에 속하는
    복합 센서.
  5. 제3항에서,
    상기 제1 적외광 센서는
    서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제1 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함하는 제1 광전변환층
    을 포함하는 복합 센서.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 광전변환층에 포함된 흡광 물질은 상기 제1 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 유기물, 반도체 나노 결정 또는 이들의 조합을 포함하는 복합 센서.
  7. 제5항에서,
    상기 제1 광전변환층의 상기 제1 파장에 대한 흡광도는 50% 이상이고,
    상기 제1 광전변환층의 상기 제2 파장에 대한 투과도는 50% 이상인
    복합 센서.
  8. 제5항에서,
    상기 제2 적외광 센서는 반도체 기판에 집적되어 있는 광 감지 소자인 복합 센서.
  9. 제5항에서,
    상기 제2 적외광 센서는
    서로 마주하는 제3 전극과 제4 전극, 그리고
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 위치하고 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함하는 제2 광전변환층
    을 포함하는 복합 센서.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 광전변환층에 포함된 흡광 물질은 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 유기물, 반도체 나노 결정 또는 이들의 조합을 포함하는 복합 센서.
  11. 제3항에서,
    상기 제2 적외광 센서는
    서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함하는 제1 광전변환층
    을 포함하는 복합 센서.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 광전변환층에 포함된 흡광 물질은 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 유기물, 반도체 나노 결정 또는 이들의 조합을 포함하는 복합 센서.
  13. 제11항에서,
    상기 제1 광전변환층의 상기 제2 파장에 대한 흡광도는 50% 이상이고,
    상기 제1 광전변환층의 상기 제1 파장에 대한 투과도는 50% 이상인
    복합 센서.
  14. 제11항에서,
    상기 제1 적외광 센서는 반도체 기판에 집적되어 있는 광 감지 소자인 복합 센서.
  15. 제11항에서,
    상기 제1 적외광 센서는
    서로 마주하는 제3 전극과 제4 전극, 그리고
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 위치하고 상기 제1 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함하는 제2 광전변환층
    을 포함하는 복합 센서.
  16. 제15항에서,
    상기 제2 광전변환층에 포함된 흡광 물질은 상기 제1 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 유기물, 반도체 나노 결정 또는 이들의 조합을 포함하는 복합 센서.
  17. 제1항에서,
    상기 제1 적외광 센서와 상기 제2 적외광 센서 중 적어도 하나는
    서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제1 파장을 포함한 적외광 또는 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함하는 광전변환층
    을 포함하는 복합 센서.
  18. 제1항에서,
    상기 제1 적외광 센서와 상기 제2 적외광 센서는 상기 제1 적외광 센서의 상부 표면에 수직 방향으로 적층되어 있고,
    상기 제1 적외광 센서와 상기 제2 적외광 센서는 상기 수직 방향으로 중첩되어 있는 복합 센서.
  19. 제1항에서,
    상기 제1 파장과 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 투과시키는 듀얼 밴드패스 필터를 더 포함하는 복합 센서.
  20. 제1항에서,
    상기 복합 센서는 복수의 화소를 포함하고,
    각 화소는 상기 제1 적외광 센서와 상기 제2 적외광 센서를 포함하는 복합 센서.
  21. 제1항에서,
    상기 제1 적외광 센서와 상기 제2 적외광 센서는 각각 생체 인식 센서인 복합 센서.
  22. 제1항에서,
    상기 제1 적외광 센서는 홍채 센서이고,
    상기 제2 적외광 센서는 거리 센서인 복합 센서.
  23. 복수의 화소를 포함하고,
    각 화소는 홍채 센서와 거리 센서를 포함하는
    복합 센서.
  24. 제23항에서,
    상기 홍채 센서와 상기 거리 센서는 적층되어 있고,
    상기 홍채 센서는 제1 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 감지하며,
    상기 거리 센서는 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 감지하는
    복합 센서.
  25. 제24항에서,
    상기 홍채 센서와 상기 거리 센서 중 적어도 하나는
    서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제1 파장을 포함한 적외광 또는 상기 제2 파장을 포함한 적외광을 선택적으로 흡수하는 흡광 물질을 포함하는 광전변환층
    을 포함하는 복합 센서.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 복합 센서를 포함하는 전자 장치.
  27. 제1 파장의 광 및 상기 제1 파장과 다른 제2 파장의 광을 조사하는 적어도 하나의 광원,
    반사되어 돌아오는 상기 제1 파장의 광을 감지하는 제1 센서, 그리고
    상기 제1 센서와 적층되어 있고 반사되어 돌아오는 상기 제2 파장의 광을 감지하는 제2 센서
    를 포함하는 전자 장치.
  28. 제27항에서,
    상기 광원은 상기 제1 파장의 광을 조사하는 제1 광원 및 상기 제2 파장의 광을 조사하는 제2 광원을 포함하는 전자 장치.
  29. 제27항에서,
    상기 제1 파장의 광 및 상기 제2 파장의 광은 적외선 파장 영역에 속하는 전자 장치.
  30. 제29항에서,
    상기 제1 파장과 상기 제2 파장은 각각 750nm 내지 3000nm의 파장 영역에 속하고,
    상기 제1 파장과 상기 제2 파장의 차이는 30nm 이상인 전자 장치.
  31. 제30항에서,
    상기 제1 파장은 상기 제2 파장보다 단파장이고,
    상기 제1 파장은 780nm 내지 900nm의 파장 영역에 속하고,
    상기 제2 파장은 830nm 내지 1000nm의 파장 영역에 속하는
    전자 장치.
  32. 제30항에서,
    상기 제1 파장은 780nm 내지 840nm에 속하고,
    상기 제2 파장은 910nm 내지 970nm에 속하는
    전자 장치.







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