KR20190080174A - One chip image sensor for simultaneously sensing visible ray and near infrared ray and Manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 하나의 이미지 센서에서 가시광과 근적외광을 동시에 감지하여 주간 및 야간에도 주변 사물을 높은 감도로 인식할 수 있도록 하는 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an image sensor and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to an image sensor and a method of manufacturing the same that simultaneously detect visible light and near-infrared light in a single image sensor, Chip image sensor and a method of manufacturing the same.
IoT(Internet of Things), AI(Artificial Intelligence), Big data, Cloud computing 등을 기반으로 하는 지능정보시스템이 빠른 속도로 발전하고 있으며, 이에 따라 지능정보시스템의 핵심이 되는 센서의 수요가 급증하고 있다. Intelligent information systems based on Internet of Things (IOT), Artificial Intelligence (AI), Big data, and Cloud computing are rapidly developing, and the demand for sensors that are the core of intelligent information systems is rapidly increasing .
특히, 스마트폰 등의 휴대용 통신기기에 주로 사용되던 "CMOS Image Sensor"(이하, "CIS"로 약칭한다)는 자율주행차, 전기차, 연료전지차 등의 차세대 자동차, 의료용, 산업용, 보안용, 감시용, 군사용, 로봇용, Machine vision용 등으로 그 시장이 급격히 확대되고 있다. In particular, the "CMOS Image Sensor" (hereinafter abbreviated as "CIS"), which was mainly used in portable communication devices such as smart phones, is a next-generation automobile such as an autonomous vehicle, an electric vehicle and a fuel cell vehicle, The market is rapidly expanding for military, military, robot, and machine vision applications.
하지만, 실리콘(Si) 기판을 사용하는 일반적인 CIS는 약 1130nm 이상의 파장을 갖는 빛 흡수가 불가능하여 적외광 감지가 불가능하며, 이에 따라 자율주행차나 보안·감시용 등의 CIS는 야간에 보행자나 동물을 감지하기 어려운 문제점이 있었다. However, since a general CIS using a silicon (Si) substrate can not absorb light having a wavelength of about 1130 nm or more, it is impossible to detect infrared light. Accordingly, a CIS such as an autonomous vehicle, There was a problem that was difficult to detect.
한편, 현재 사용되고 있는 적외선 이미지 센서는 화합물 반도체 등의 재료를 사용하기 때문에 제작이 복잡하고 제작 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.On the other hand, the infrared image sensor currently used has a problem in that it is complicated to manufacture because it uses materials such as compound semiconductors, and it takes a lot of manufacturing cost.
본 발명은 종래 이미지 센서의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 자율주행차나 보안·감시용 등의 CIS에 있어서 하나의 이미지 센서로 가시광과 근적외광을 동시에 감지하도록 하여 주야간 연속 사용이 가능하며, 밤에도 주변 사물과 보행자를 높은 감도로 명확하게 인식할 수 있도록 하는 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to solve the problems of conventional image sensors. The object of the present invention is to provide a CIS such as an autonomous vehicle or security / surveillance, which can simultaneously detect visible light and near- The present invention provides a single chip image sensor capable of simultaneously detecting visible light and near infrared light so as to clearly recognize surrounding objects and pedestrians with high sensitivity, and a manufacturing method thereof.
본 발명의 다른 목적은 화합물 반도체 등의 고가의 재료와 제조공정을 사용하지 않고, 로직 및 신호처리부 회로를 하나의 기판에서 동시에 공유하여 사용하여 실리콘 기판을 베이스로 단일 기판 위에 집적화된 이미지 센서를 제조하여 제조 공정 및 제조 비용을 절감할 수 있는 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an image sensor integrated on a single substrate based on a silicon substrate by sharing logic and signal processing unit circuits on one substrate at the same time without using expensive materials and manufacturing processes such as compound semiconductors Which can reduce the manufacturing cost and manufacturing cost, and to provide a method of manufacturing the single chip image sensor capable of simultaneously detecting visible light and near infrared light.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서는 CMOS 이미지 센서(CIS)에 있어서, 실리콘 기판에 가시광 수광부와 NIR 수광부를 포함하는 수광부와 로직 및 신호처리부가 형성되고, 상기 실리콘 기판 상부에 적외선 차단 필터와 가시광 차단 필터가 나란히 배치되며, 상기 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터의 상부에 컬러 필터가 배치되고, 상기 컬러 필터 상부에 평탄화층이 형성되어, 평탄화층 상부에 마이크로렌즈 어레이가 배치되어 이루어진다. According to an aspect of the present invention, there is provided a single chip image sensor capable of simultaneously detecting visible light and near infrared light, the CMOS image sensor including a light receiving unit including a visible light receiving unit and a NIR light receiving unit, An infrared cutoff filter and a visible light cutoff filter are arranged side by side on the silicon substrate, a color filter is disposed on the infrared cutoff filter and the visible light cutoff filter, a planarization layer is formed on the color filter, And a microlens array is disposed on the top of the layer.
여기서, 상기 컬러 필터는 RGBW 컬러 필터로 이루어져, 이 중 RGB 필터가 적외선 차단 필터의 상부에 배치되고, W 필터가 가시광 차단 필터의 상부에 배치된다. Here, the color filter is composed of RGBW color filters, of which the RGB filters are disposed on the top of the infrared cut filter, and the W filters are disposed on the top of the visible light cut filter.
또한, 상기 NIR 수광부는 실리콘에 비해 근적외광 흡수율이 높은 화합물 반도체 또는 블랙 실리콘(Black Si) 재질로 이루어지는데, 상기 블랙 실리콘은 SF6 가스를 사용하는 RIE(Reactive Ion Etching, 반응성 이온 식각)에 의한 실리콘의 이방성 식각 또는 SF6 분위기에서 펨토초 레이저 조사에 의한 실리콘 표면 식각에 의하여 형성되어, 황(S)이 고농도로 도핑된 나노구조의 표면을 갖는 것이 바람직하다.Further, the NIR light receiving portion is made of a compound semiconductor or black silicon material having a high near infrared absorptance compared with silicon, and the black silicon is formed by RIE (Reactive Ion Etching, Reactive Ion Etching) using SF 6 gas It is preferable to have a surface of nano structure formed by anisotropic etching of silicon or silicon surface etching by femtosecond laser irradiation in SF 6 atmosphere and doped with sulfur (S) at a high concentration.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 양태에 따른 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서는 CMOS 이미지 센서(CIS)에 있어서, 실리콘 기판에 가시광 수광부와 로직 및 신호처리부가 형성되고, 상기 실리콘 기판 상부에 적외선 차단 필터와 컬러 필터가 순차적으로 적층되며, 상기 컬러 필터의 상부에 근적외광 수광부가 배치되고, 상기 근적외광 수광부의 상부에는 마이크로렌즈 어레이가 배치되어 이루어진다. According to another aspect of the present invention, there is provided a single chip image sensor capable of simultaneously detecting visible light and near infrared light, including a visible light receiving unit, a logic and a signal processing unit, An infrared cut filter and a color filter are sequentially stacked on the silicon substrate, a near infrared light receiving portion is disposed on the color filter, and a microlens array is disposed on the near infrared light receiving portion.
여기서, 상기 근적외광 수광부는 상하부에 투명전극이 형성되는 유기광전 변환층을 포함하고, 상기 유기광전 변환층은 400∼700nm의 가시광선은 선택적으로 투과하고, 그 이상의 긴 파장은 흡수하여 광전변환을 일으키는 재료로 형성되는 것이 바람직하다.Here, the near-infrared light receiving portion includes an organic photoelectric conversion layer in which transparent electrodes are formed on upper and lower portions, and the organic photoelectric conversion layer selectively transmits visible light of 400 to 700 nm, absorbs longer wavelengths, It is preferable that it is formed of a material that generates heat.
상기 유기광전 변환층은 광전지 방식 또는 광전류 방식으로 광전변환을 수행하고, 상기 유기광전 변환층의 광전변환에 의해 생성되는 전자는 컬러 필터 및 적외선 차단 필터를 관통하는 관통 배선을 통해 실리콘 기판에 구비된 전하 저장 영역)에 축적되고, 로직 및 신호처리부를 통하여 디지털 전기 신호로 변환된다.Wherein the organic photoelectric conversion layer performs photoelectric conversion by a photocell or photocurrent method, and electrons generated by photoelectric conversion of the organic photoelectric conversion layer pass through a color filter and an infrared cut- Charge storage region), and is converted into a digital electric signal through the logic and the signal processing section.
상기 로직 및 신호처리부에는 광이 입사되는 PD와 연결되는 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 드라이브 트랜지스터(Dx), 및 선택 트랜지스터(Sx)가 구비되어, 상기 PD는 직류 전압이 인가된 상태에서 광이 입사되면 전자를 생성하고, 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)는 트랜스퍼 게이트(TG)의 전위 조절에 의해 상기 PD로부터 생성된 전하의 플로팅 확산 영역(FD, floating diffusion region)으로의 운송을 제어하며, 상기 리셋 트랜지스터(Rx)는 입력 전원(Vdd)을 리셋 게이트 라인(RG)을 통해 제어하여 플로팅 확산 영역(FD)의 전위를 리셋시키고, 상기 드라이브 트렌지스터(Dx)는 소스 팔로우어(source follower) 증폭기 역할을 수행하며, 상기 선택 트랜지스터(Sx)는 선택 게이트 라인(SG)에 의해 단위 픽셀을 선택하여, 입력 전원(Vdd)이 드라이브 트랜지스터(Dx)와 선택 트랜지스터(Sx)를 거쳐서 출력 라인(OUT)으로 출력되도록 한다. The logic and signal processing unit is provided with a transfer transistor Tx, a reset transistor Rx, a drive transistor Dx and a selection transistor Sx connected to a PD through which light is incident, And the transfer transistor Tx controls the transfer of the charge generated from the PD to the floating diffusion region FD by controlling the potential of the transfer gate TG The reset transistor Rx controls the input power supply Vdd through the reset gate line RG to reset the potential of the floating diffusion region FD and the drive transistor Dx is connected to a source follower And the selection transistor Sx selects a unit pixel by the selection gate line SG so that the input power source Vdd is connected to the drive transistor Dx, And is outputted to the output line OUT through the regulator Sx.
다른 한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서 제조방법은 CMOS 이미지 센서(CIS)를 제조하는 방법에 있어서, 실리콘 기판에 가시광 수광부와 NIR 수광부를 포함하는 수광부와 로직 및 신호처리부를 형성하는 단계와; 상기 실리콘 기판 상부에 적외선 차단 필터와 가시광 차단 필터를 나란히 배치하고, 상기 적외선 차단 필터 및 가시광 차단 필터의 상부에 RGBW 컬러 필터를 배치하는 단계와; 상기 컬러 필터 상부에 평탄화층을 형성한 후, 평탄화층 상부에 마이크로렌즈 어레이를 배치하는 단계;를 포함하여 이루어진다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a CMOS image sensor (CIS) capable of simultaneously detecting visible light and near infrared light, the method comprising: forming a visible light receiving part and a NIR light receiving part Forming a light receiving portion, logic and a signal processing portion including the light receiving portion; Disposing an infrared cutoff filter and a visible light cutoff filter side by side on the silicon substrate and disposing an RGBW color filter on the infrared cutoff filter and the visible light cutoff filter; Forming a planarization layer on the color filter, and disposing a microlens array on the planarization layer.
또한, 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서 제조방법은 CMOS 이미지 센서(CIS)를 제조하는 방법에 있어서, 실리콘 기판에 가시광 수광부와 로직 및 신호처리부를 형성하는 단계와; 상기 실리콘 기판 상부에 적외선 차단 필터와 RGB 컬러 필터를 순차적으로 적층하는 단계와; 상기 컬러 필터의 상부에 유기광전 변환층의 상하부에 투명전극이 형성된 근적외광 수광부를 배치하고, 상기 근적외광 수광부의 상부에 마이크로렌즈 어레이를 배치하는 단계와; 상기 실리콘 기판의 상부에 배치되는 유기 광전 변환층은 하부 투명전극을 통하여 컬러 필터와 적외선 차단 필터 및 절연층을 관통하는 관통 배선을 통해 실리콘 기판에 형성된 전하 저장 영역에 연결하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다. A method of manufacturing a single chip image sensor capable of simultaneously detecting visible light and near infrared light includes the steps of forming a visible light receiving unit, a logic and a signal processing unit on a silicon substrate; Sequentially stacking an infrared cutoff filter and an RGB color filter on the silicon substrate; Disposing a near infrared light receiving portion having transparent electrodes on upper and lower portions of the organic photoelectric conversion layer on the color filter and disposing a microlens array on the near infrared light receiving portion; And the organic photoelectric conversion layer disposed on the silicon substrate is connected to the charge storage region formed on the silicon substrate through the lower transparent electrode through the color filter, the infrared cut filter, and the through wiring passing through the insulating layer .
본 발명에 따르면, 단일 칩 상에 가시광 이미지 센서와 근적외광(NIR) 이미지 센서를 집적할 수 있으므로 제조 원가를 절감하고 컴팩트(compact)한 장치 구성이 가능한 효과가 있다. According to the present invention, since visible light image sensors and near infrared light (NIR) image sensors can be integrated on a single chip, manufacturing cost can be reduced and a compact device configuration can be achieved.
또한, 가시광 이미지 센서와 근적외광 이미지 센서를 통하여 주·야간에 주변 사물 및 보행자 등의 사람, 동물 등을 높은 감도로 명확하게 감지할 수 있어, 자율주행 자동차의 사고 방지 및 감시·보안·군사용 등으로 광범위하게 적용할 수 있는 효과가 있다. In addition, through the visible light image sensor and the near-infrared light image sensor, it is possible to clearly detect persons and animals, such as nearby objects and pedestrians, with high sensitivity through day and night, and to prevent accident, surveillance, security, military use The present invention is applicable to a wide range of applications.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 CIS 구조도,
도 2는 본 발명에 따른 CIS 구조의 픽셀 배치의 일례를 나타내는 배치도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CIS 구조도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 픽셀 배치의 일례를 나타내는 배치도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 픽셀에 대응하는 CMOS 로직 및 신호처리부의 등가 회로도를 나타낸 것이다. 1 is a CIS structure diagram according to an embodiment of the present invention;
2 is a layout diagram showing an example of a pixel arrangement of a CIS structure according to the present invention,
3 is a CIS structure diagram according to another embodiment of the present invention,
4 is a layout diagram showing an example of a pixel arrangement according to another embodiment of the present invention,
5 is an equivalent circuit diagram of a CMOS logic and a signal processing unit corresponding to one pixel according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 CIS 구조도이고, 도 2는 픽셀(화소) 배치의 일례를 나타내는 배치도이다. 1 is a CIS structure diagram according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a layout diagram showing an example of a pixel (pixel) layout.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 CIS 구조에서는 RGB 픽셀과 IR(Infrared) 픽셀을 단일 칩 이미지 센서로 구현하여 가시광(RGB)과 근적외광(IR)의 동시 감지가 가능하도록 하고 있다. As shown in FIGS. 1 and 2, in the CIS structure according to the present invention, RGB pixels and IR (Infrared) pixels are implemented by a single chip image sensor so that visible light (RGB) and near infrared light .
이를 위해, 본 발명의 CIS 구조에서는, CMOS 공정으로 실리콘(Si) 기판(100)에 이미지 센서의 가시광 수광부(112)와 NIR 수광부(113)를 포함하는 수광부(100)와, 로직 및 신호처리부(도면에 미도시)를 형성하고, 실리콘 기판(100) 상부에 절연층(120)을 사이에 두고 적외선 차단 필터(IR cut filter)(130)와 가시광 차단 필터(visible-ray cut filter)(135)를 나란히 설치한다. 상기 가시광 수광부(112)와 NIR 수광부(113)는 PD(111)를 통해 빛을 수광하게 된다. 상기 절연층(120)에는 금속 배선(125) 및 Poly Si Gate(127)가 형성된다.To this end, in the CIS structure of the present invention, a
또한, 상기 적외선 차단 필터(130) 및 가시광 차단 필터(135)의 상부에 컬러 필터(Color filter)(140)를 배치하게 되는데, 이 컬러 필터(140)는 RGBW 컬러 필터로 RGB 픽셀은 적외선 차단 필터(130)의 상부에, W 픽셀은 가시광 차단 필터(135)의 상부에 배치되도록 한다. A
상기 컬러 필터(140)의 상부에는 평탄화층(150)이 형성되고, 이 평탄화층(150) 상부에는 마이크로렌즈 어레이(microlens array)(170)가 배치된다. 상기 마이크로렌즈 어레이(170)에 형성된 각 마이크로렌즈는 각 픽셀에 대응하는 컬러 필터(140)에 대응되게 배치된다. A
한편, 본 발명의 실시 예에서 NIR 수광부(113)는 실리콘(Si)에 비하여 근적외광 흡수율이 높은 화합물 반도체(예를 들면, Ge, GaAs, InGaAs, HgCdTe 등) 또는 블랙 실리콘(Black Si)으로 이루어질 수 있다. Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the NIR
상기 블랙 실리콘(Black Si)은 SF6 가스를 사용하는 RIE(Reactive Ion Etching, 반응성 이온 식각)에 의한 실리콘의 이방성 식각 또는 SF6 분위기에서 펨토초 레이저 조사에 의한 실리콘 표면 식각에 의하여 형성될 수 있다. 이러한 방법에 의하여 황(S)이 고농도로 도핑된 나노 구조의 표면을 갖는 블랙 실리콘(Black Si)이 형성되는데, 이러한 블랙 실리콘(Black Si)은 화합물 반도체에 비하여 저가의 공정으로 제작 가능하고, 가시광 뿐만 아니라 NIR 영역(Near-infrared, 근적외 영역)의 광 흡수율을 크게 높일 수 있다. The black silicon may be formed by anisotropic etching of silicon by RIE (Reactive Ion Etching) using SF 6 gas or silicon surface etching by femtosecond laser irradiation in an SF 6 atmosphere. In this way, black silicon (Black Si) having a surface of a nanostructure in which sulfur (S) is doped at a high concentration is formed. Such black silicon can be manufactured at a low cost compared to a compound semiconductor, In addition, the light absorption rate of the NIR region (near-infrared region) can be greatly increased.
상기의 구조로 이루어진 CIS 구조에서, 마이크로렌즈 어레이(170)와 RGBW 컬러 필터(140)를 거쳐 실리콘 기판(100)에 형성된 PD(111)에 빛이 입사되면, PD(111)에 입사된 빛의 세기에 비례하는 수의 전자가 생성되고, 생성된 전자는 일반적인 4개의 트랜지스터를 갖는 4T 구조의 CIS와 마찬가지로 신호처리 과정을 거쳐서 디지털 전기 신호로 변환된다. When light is incident on the
상기 도 1의 구조는 FSI(전면조사형) CIS의 구조를 예로 든 것이나, 이는 BSI(후면조사형) CIS에도 동일하게 적용 가능하다.The structure of FIG. 1 is an example of the structure of an FSI (front-illuminated) CIS, but it is equally applicable to a BSI (rear-illuminated) CIS.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CIS 구조도이고, 도 4는 픽셀(화소) 배치의 일례를 나타낸 배치도이다. FIG. 3 is a CIS structure diagram according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a layout diagram showing an example of a pixel (pixel) layout.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에서는 가시광을 수광하는 RGB 픽셀과 근적외광을 수광하는 IR 수광 픽셀이 적층되는 구조로 이루어져 가시광(RGB)과 근적외광(IR)을 동시에 감지하도록 구성된다. 도 3에 도시된 CIS 구조도는 도 4의 픽셀 배치를 A-A' 면으로 절단한 단면도로서, IR 수광 픽셀의 면적은 RGB 가시광 수광 픽셀 면적의 4배가 되므로, 근적외광에 대하여 높은 감도를 얻을 수 있게 된다.As shown in FIGS. 3 and 4, in another embodiment of the present invention, there is a structure in which RGB pixels for receiving visible light and IR light receiving pixels for receiving near-infrared light are stacked to form visible light (RGB) and near infrared light At the same time. 3 is a cross-sectional view of the pixel arrangement of FIG. 4 taken along the line AA ', wherein the area of the IR light receiving pixel is four times the area of the RGB light receiving pixel, so that a high sensitivity can be obtained for the near infrared light .
이를 위해, 본 발명의 CIS 구조에서는, CMOS 공정으로 실리콘(Si) 기판(100)에 이미지 센서의 가시광 수광부(112)와 로직 및 신호처리부(도면에 미도시)를 형성하고, 실리콘 기판(100) 상부에 절연층(120)을 사이에 두고 적외선 차단 필터(IR cut filter)(130)를 적층한 후, 적외선 차단 필터(130) 상부에 컬러 필터(Color filter)(140)를 배치하게 된다. 상기 컬러 필터(140)로 RGB 컬러 필터가 적용되는데, 이 RGB 컬러 필터(140)의 상부에 근적외광 수광부(160)를 배치한다. 상기 근적외광 수광부(160)는 상하부에 투명전극(161)이 형성된 유기광전 변환층(162)으로 구성되는데, 이 유기광전 변환층(162)의 상부에 위치한 투명전극(161) 상부에는 마이크로렌즈 어레이(170)가 각 픽셀에 대응되게 배치된다. 상기 절연층(120)에는 금속 배선(125) 및 Poly Si Gate(127)가 형성된다.For this, in the CIS structure of the present invention, a visible
상기 컬러 필터의 상부에 배치되는 유기 광전 변환층(162)은 하부 투명전극(161)을 통하여, 컬러 필터(140) 및 적외선 차단 필터(130) 및 절연층(120)을 관통하는 관통 배선(126)을 통해, 실리콘 기판(100)에 형성된 전하 저장 영역(charge storage area)(115)과 서로 연결된다. 상기 전하 저장 영역에 저장된 전자는 로직 및 신호처리부와 연결된다.The organic
상기 근적외광 수광부(160)를 형성하는 유기광전 변환층(162)은 파장 400∼700 nm의 가시광선은 선택적으로 투과하고, 그 이상의 긴 파장은 흡수하여 광전변환을 일으킬 수 있는 재료로 구성된다. 이러한 유기광전 변환층(162)은 광전지(photovoltaic) 방식 또는 광전류(photocurrent) 방식으로 광전 변환을 일으키게 되는데, 광전 변환에 의해 생성된 전자는 텅스텐(W) 또는 구리(Cu) 등의 재질로 이루어진 관통 배선(126)을 통하여 실리콘 기판(100)의 전하 저장 영역(115)으로 전달되어 축적된다. The organic
본 발명의 실시 예에서 상기 유기광전 변환층(162)의 상하부에는 빛이 투과할 수 있는 투명전극(161)이 형성되는데, 이러한 투명 전극 재질로 ITO, IZO, ZnO, SnO2, AZO(Al-doped zinc oxide), GZO(Gallium-doped zinc oxide) 등이 사용될 수 있다. 이때, 하부 투명전극(161)에 바이어스(bias) 전압을 걸어 유기광전 변환층(162)에서 광전 변화를 통해 생성되는 전하가 관통 배선(126)을 통해 전하 저장 영역(115)으로 이동되기 쉽게 하는 것이 바람직하다. IZO, ZnO, SnO 2 , AZO (Al-ZnO), or the like may be used as the material of the
상기 실리콘 기판(100)의 전하 저장 영역(115)에 축적된 전하는 일반적인 4T 구조의 CIS와 마찬가지로 신호처리 과정을 거쳐서 디지털 전기 신호로 변환된다.The charge accumulated in the
상기 도 3의 구조는 FSI(전면조사형) CIS의 구조를 예로 든 것이나, 이는 BSI(후면조사형) CIS에도 동일하게 적용 가능하다.The structure of FIG. 3 is an example of the structure of an FSI (front illuminated type) CIS, but it is equally applicable to a BSI (rear illuminated type) CIS.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 픽셀에 대응하는 CMOS 로직 및 신호처리부의 등가 회로도를 나타낸 것이다. 5 is an equivalent circuit diagram of a CMOS logic and a signal processing unit corresponding to one pixel according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, CMOS 로직 및 신호처리부는 하나의 픽셀 즉, 광전 변환부에 해당하는 PD(111)와, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터 (Rx), 드라이브 트랜지스터(Dx) 및 선택 트랜지스터(Sx)를 포함한다. 5, the CMOS logic and the signal processing unit include a pixel, that is, a
상기 PD(111))에 직류 전압을 인가한 상태에서 광이 입사하면, PD(111)에 전자가 생성된다. When light is incident in a state in which a DC voltage is applied to the
상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)는 트랜스퍼 게이트(TG)의 전위 조절에 의해 PD(111)로부터 생성된 전하의 플로팅 확산 영역(FD, floating diffusion region)으로의 운송을 제어한다. The transfer transistor Tx controls the transfer of charges generated from the
상기 리셋 트랜지스터(Rx)는 입력 전원(Vdd)을 리셋 게이트 라인(RG)을 통해 제어하여 플로팅 확산 영역(FD)의 전위를 리셋시킬 수 있다. The reset transistor Rx may control the input power supply Vdd through the reset gate line RG to reset the potential of the floating diffusion region FD.
상기 드라이브 트렌지스터(Dx)는 소스 팔로우어(source follower) 증폭기 역할을 수행할 수 있다. The drive transistor Dx may serve as a source follower amplifier.
상기 선택 트랜지스터(Sx)는 선택 게이트 라인(SG)에 의해 단위 픽셀을 선택할 수 있는 스위칭 소자이다. The selection transistor Sx is a switching element capable of selecting a unit pixel by the selection gate line SG.
이에 따라 입력 전원(Vdd)은 드라이브 트랜지스터(Dx)와 선택 트랜지스터(Sx)를 거쳐서 출력 라인(OUT)으로 출력될 수 있다.Accordingly, the input power supply Vdd can be output to the output line OUT through the drive transistor Dx and the selection transistor Sx.
이러한 CMOS 로직 및 회로처리부는 도 1 및 도 2의 실시 예를 기준으로 설명된 것이나, 이는 유기 광전변환층이 추가되는 도 3 및 도 4의 실시 예에도 동일한 원리로 적용될 수 있다. Such a CMOS logic and circuit processing section have been described with reference to the embodiments of FIGS. 1 and 2, but the same principles can be applied to the embodiment of FIGS. 3 and 4 in which the organic photoelectric conversion layer is added.
상기와 같이, 본 발명에서는 가시광을 감지하는 이미지 센서와 근적외광을 감지하는 이미지 센서를 하나의 칩 상에 구현하여, 하나의 CIS로 가시광과 근적외광을 동시에 감지하도록 함으로써, 낮뿐만 아니라 밤에도 주변 사물을 높은 감도로 인식할 수 있게 된다. As described above, in the present invention, an image sensor for detecting visible light and an image sensor for sensing near-infrared light are implemented on a single chip, and visible light and near infrared light are simultaneously detected by a single CIS, It becomes possible to recognize objects with high sensitivity.
한편, 상술한 본 발명의 실시 예에서 컬러 필터(140)가 원색형인 R,G,B 컬러 필터 또는 R,G,B,W 컬러 필터인 것으로 설명하였지만, 이는 보색형인 C,M,Y 컬러 필터가 적용될 수도 있다. 또한, FSI 구조의 CIS 뿐만 아니라, BSI CIS 등 다른 구조의 CIS에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있음은 당연하다.In the above embodiment of the present invention, the
이와 같이, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications within the scope of the technical idea of the present invention and equivalents of the claims defined below may be made by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. And modifications may be made.
100 : 실리콘 기판 110 : 수광부
111 : PD(Photodiode) 112 : 가시광 수광부
113 : NIR 수광부 115 : 전하 저장 영역
120 : 절연층 125 : 금속 배선
126 : 관통 배선 127 : Poly Si Gate
130 : 적외선 차단 필터 135 : 가시광 차단 필터
140 : 컬러 필터 150 : 평탄화층
160 : 근적외광 수광부 161 : 투명전극
162 : 유기광전 변환층 170 : 마이크로렌즈 어레이100: silicon substrate 110:
111: Photodiode (PD) 112: Visible light receiving part
113: NIR light receiving section 115: charge storage region
120: insulating layer 125: metal wiring
126: through wiring 127: Poly Si Gate
130: Infrared cut filter 135: Visible cut filter
140: color filter 150: planarization layer
160: near infrared light receiving unit 161: transparent electrode
162: organic photoelectric conversion layer 170: micro lens array
Claims (10)
실리콘(Si) 기판(100)에 가시광 수광부(112)와 NIR 수광부(113)를 포함하는 수광부(110)와 로직 및 신호처리부가 형성되고,
상기 실리콘 기판(100) 상부에 적외선 차단 필터(IR cut filter)(130)와 가시광 차단 필터(visible-ray cut filter)(135)가 나란히 배치되며,
상기 적외선 차단 필터(130) 및 가시광 차단 필터(135)의 상부에 컬러 필터(Color filter)(140)가 배치되고,
상기 컬러 필터(140) 상부에 평탄화층(150)이 형성되어, 평탄화층(150) 상부에 마이크로렌즈 어레이(170)가 배치되는 것을 특징으로 하는 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서.
In a CMOS image sensor (CIS)
A light receiving unit 110 including a visible light receiving unit 112 and an NIR light receiving unit 113 and a logic and signal processing unit are formed on a silicon (Si) substrate 100,
An IR cut filter 130 and a visible-ray cut filter 135 are arranged side by side on the silicon substrate 100,
A color filter 140 is disposed on the infrared cut filter 130 and the visible light cut filter 135,
A planarization layer 150 is formed on the color filter 140 and a microlens array 170 is disposed on the planarization layer 150. A single chip image sensor capable of simultaneously detecting visible light and near- .
상기 컬러 필터(140)는 RGBW 컬러 필터로 이루어져, 이 중 RGB 필터가 적외선 차단 필터(130)의 상부에 배치되고, W 필터가 가시광 차단 필터(135)의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서.
The method according to claim 1,
Wherein the color filter (140) comprises an RGBW color filter, wherein an RGB filter is disposed on an upper portion of the infrared cut filter (130), and a W filter is disposed on an upper portion of the visible light cut filter (135) Single-chip image sensor capable of simultaneous detection of near-infrared light.
상기 NIR 수광부(113)는 실리콘(Si)에 비해 근적외광 흡수율이 높은 화합물 반도체 또는 블랙 실리콘(Black Si) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서.
3. The method of claim 2,
Wherein the NIR light receiving unit (113) is made of a compound semiconductor or a black silicon material having a higher near infrared absorptance than silicon (Si), and capable of simultaneously detecting visible light and near infrared light.
상기 블랙 실리콘은,
SF6 가스를 사용하는 RIE(Reactive Ion Etching, 반응성 이온 식각)에 의한 실리콘의 이방성 식각 또는 SF6 분위기에서 펨토초 레이저 조사에 의한 실리콘 표면 식각에 의하여 형성되어, 황(S)이 고농도로 도핑된 나노구조의 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서.
3. The method of claim 2,
The black silicon may be,
Anisotropic etching of silicon by RIE (Reactive Ion Etching) using SF 6 gas or silicon surface etching by femtosecond laser irradiation in an SF 6 atmosphere, so that sulfur (S) is heavily doped nano Wherein the sensor has a surface of a structure that is capable of simultaneously detecting visible light and near infrared light.
실리콘(Si) 기판(100)에 가시광 수광부(112)와 로직 및 신호처리부가 형성되고,
상기 실리콘 기판(100) 상부에 적외선 차단 필터(IR cut filter)(130)와 컬러 필터(Color filter)(140)가 순차적으로 적층되며,
상기 컬러 필터(140)의 상부에 근적외광 수광부(160)가 배치되고,
상기 근적외광 수광부(160)의 상부에는 마이크로렌즈 어레이(170)가 배치되는 것을 특징으로 하는 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서.
In a CMOS image sensor (CIS)
A visible light receiving unit 112, a logic and a signal processing unit are formed on a silicon (Si) substrate 100,
An IR cut filter 130 and a color filter 140 are sequentially stacked on the silicon substrate 100,
A near infrared light receiving portion 160 is disposed above the color filter 140,
And a micro-lens array (170) is disposed on the near-infrared light receiving portion (160). A single chip image sensor capable of simultaneously detecting visible light and near infrared light.
상기 근적외광 수광부(160)는 상하부에 투명전극(161)이 형성되는 유기광전 변환층(162)을 포함하고,
상기 유기광전 변환층(162)은 400∼700nm의 가시광선은 선택적으로 투과하고, 그 이상의 긴 파장은 흡수하여 광전변환을 일으키는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서.
6. The method of claim 5,
The near-infrared light receiving portion 160 includes an organic photoelectric conversion layer 162 having transparent electrodes 161 formed on upper and lower portions thereof,
Wherein the organic photoelectric conversion layer (162) is formed of a material capable of selectively transmitting visible light having a wavelength of 400 to 700 nm and absorbing a longer wavelength of the visible light, thereby causing photoelectric conversion. Chip image sensor.
상기 유기광전 변환층(162)은 광전지(photovoltaic) 방식 또는 광전류(photocurrent) 방식으로 광전변환을 수행하고, 상기 유기광전 변환층(162)의 광전변환에 의해 생성되는 전자는 컬러 필터(140) 및 적외선 차단 필터(130)를 관통하는 관통 배선(126)을 통해 실리콘 기판(100)에 구비된 전하 저장 영역(115)에 축적되고, 로직 및 신호처리부를 통하여 디지털 전기 신호로 변환되는 것을 특징으로 하는 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서.
The method according to claim 6,
The organic photoelectric conversion layer 162 performs photoelectric conversion in a photovoltaic or photocurrent manner and electrons generated by the photoelectric conversion of the organic photoelectric conversion layer 162 pass through the color filter 140 and / Is stored in the charge storage region 115 provided in the silicon substrate 100 through the through wiring 126 passing through the infrared cut filter 130 and is converted into a digital electric signal through the logic and the signal processing unit A single chip image sensor capable of simultaneous detection of visible light and near infrared light.
상기 로직 및 신호처리부에는 광이 입사되는 PD(111)와 연결되는 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 드라이브 트랜지스터(Dx), 및 선택 트랜지스터(Sx)가 구비되어,
상기 PD(111)는 직류 전압이 인가된 상태에서 광이 입사되면 전자를 생성하고,
상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)는 트랜스퍼 게이트(TG)의 전위 조절에 의해 상기 PD(111)로부터 생성된 전하의 플로팅 확산 영역(FD, floating diffusion region)으로의 운송을 제어하며,
상기 리셋 트랜지스터(Rx)는 입력 전원(Vdd)을 리셋 게이트 라인(RG)을 통해 제어하여 플로팅 확산 영역(FD)의 전위를 리셋시키고,
상기 드라이브 트렌지스터(Dx)는 소스 팔로우어(source follower) 증폭기 역할을 수행하며,
상기 선택 트랜지스터(Sx)는 선택 게이트 라인(SG)에 의해 단위 픽셀을 선택하여,
입력 전원(Vdd)이 드라이브 트랜지스터(Dx)와 선택 트랜지스터(Sx)를 거쳐서 출력 라인(OUT)으로 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The logic and signal processing unit includes a transfer transistor Tx, a reset transistor Rx, a drive transistor Dx, and a selection transistor Sx, which are connected to a PD 111 through which light is incident,
The PD 111 generates electrons when light is incident in a state where a DC voltage is applied,
The transfer transistor Tx controls the transfer of charges generated from the PD 111 to a floating diffusion region FD by regulating the potential of the transfer gate TG,
The reset transistor Rx controls the input power supply Vdd through the reset gate line RG to reset the potential of the floating diffusion region FD,
The drive transistor Dx serves as a source follower amplifier,
The selection transistor Sx selects a unit pixel by the selection gate line SG,
And the input power supply Vdd is output to the output line OUT via the drive transistor Dx and the selection transistor Sx.
(a) 실리콘(Si) 기판(100)에 가시광 수광부(112)와 NIR 수광부(113)를 포함하는 수광부(110)와 로직 및 신호처리부를 형성하는 단계와;
(b) 상기 실리콘 기판(100) 상부에 적외선 차단 필터(IR cut filter)(130)와 가시광 차단 필터(visible-ray cut filter)(135)를 나란히 배치하고, 상기 적외선 차단 필터(130) 및 가시광 차단 필터(135)의 상부에 RGBW 컬러 필터(Color filter)(140)를 배치하는 단계와;
(c) 상기 컬러 필터(140) 상부에 평탄화층(150)을 형성한 후, 평탄화층(150) 상부에 마이크로렌즈 어레이(170)를 배치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서 제조방법.
A method of manufacturing a CMOS image sensor (CIS)
(a) forming a light receiving portion 110 including a visible light receiving portion 112 and an NIR light receiving portion 113, a logic and a signal processing portion on a silicon (Si) substrate 100;
(b) An IR cut filter 130 and a visible-ray cut filter 135 are arranged side by side on the silicon substrate 100, and the infrared cut filter 130 and the visible light Placing an RGBW color filter (140) on top of the blocking filter (135);
(c) forming a planarization layer (150) on the color filter (140), and disposing a microlens array (170) on the planarization layer (150) Of a single chip image sensor.
(a) 실리콘(Si) 기판(100)에 가시광 수광부(112)와 로직 및 신호처리부를 형성하는 단계와;
(b) 상기 실리콘 기판(100) 상부에 적외선 차단 필터(IR cut filter)(130)와 RGB 컬러 필터(Color filter)(140)를 순차적으로 적층하는 단계와;
(c) 상기 컬러 필터(140)의 상부에 유기광전 변환층(162)의 상하부에 투명전극(161)이 형성된 근적외광 수광부(160)를 배치하고, 상기 근적외광 수광부(160)의 상부에 마이크로렌즈 어레이(170)를 배치하는 단계와;
(d) 상기 실리콘 기판(100)의 상부에 배치되는 유기 광전 변환층(162)은 하부 투명전극(161)을 통하여 컬러 필터(140)와 적외선 차단 필터(130) 및 절연층(120)을 관통하는 관통 배선(126)을 통해 실리콘 기판(100)에 형성된 전하 저장 영역(115)에 연결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광과 근적외광의 동시 감지가 가능한 단일 칩 이미지 센서 제조방법.A method of manufacturing a CMOS image sensor (CIS)
(a) forming a visible light receiving portion 112, a logic and a signal processing portion on a silicon (Si) substrate 100;
(b) sequentially stacking an infrared cut filter (IR cut filter) 130 and an RGB color filter (140) on the silicon substrate 100;
(c) a near-infrared light receiving portion 160 having transparent electrodes 161 formed on upper and lower portions of the organic photoelectric conversion layer 162 is disposed on the color filter 140, Disposing a lens array (170);
(d) The organic photoelectric conversion layer 162 disposed on the silicon substrate 100 penetrates the color filter 140, the IR cut filter 130, and the insulating layer 120 through the lower transparent electrode 161 To the charge storage region (115) formed in the silicon substrate (100) through the through wiring (126) through which the visible light and the near infrared light are incident.
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| JP2010283271A (en) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Panasonic Corp | Solid-state imaging element and imaging device |
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| JP2016143851A (en) * | 2015-02-05 | 2016-08-08 | ソニー株式会社 | Solid state image sensor, and electronic device |
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