KR20230016924A - 이미지 센서, 카메라 및 전자 장치 - Google Patents

이미지 센서, 카메라 및 전자 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230016924A
KR20230016924A KR1020210098498A KR20210098498A KR20230016924A KR 20230016924 A KR20230016924 A KR 20230016924A KR 1020210098498 A KR1020210098498 A KR 1020210098498A KR 20210098498 A KR20210098498 A KR 20210098498A KR 20230016924 A KR20230016924 A KR 20230016924A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensing element
light
perovskite
image sensor
photo
Prior art date
Application number
KR1020210098498A
Other languages
English (en)
Inventor
임선정
이승준
이태연
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020210098498A priority Critical patent/KR20230016924A/ko
Priority to US17/835,090 priority patent/US20230030824A1/en
Publication of KR20230016924A publication Critical patent/KR20230016924A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14649—Infrared imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
    • H01L27/14667—Colour imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/401—Integrated devices having a three-dimensional layout, e.g. 3D ICs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses

Landscapes

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

Abstract

청색 화소, 녹색 화소 및 적색 화소를 포함한 복수의 화소를 포함하고, 상기 복수의 화소의 적어도 일부는 가시광선 파장 스펙트럼 중 적어도 일부의 광을 흡수하는 제1 페로브스카이트를 포함하는 제1 광 감지 소자, 그리고 상기 제1 광 감지 소자와 적층되어 있고 적외선 파장 스펙트럼 중 적어도 일부의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자를 포함하는 이미지 센서, 카메라 및 전자 장치에 관한 것이다.

Description

이미지 센서, 카메라 및 전자 장치{IMAGE SENSOR AND CAMERA AND ELECTRONIC DEVICE}
이미지 센서, 카메라 및 전자 장치에 관한 것이다.
카메라와 같은 영상 기기는 영상을 촬영하여 전기적 신호로 저장하는 촬상 소자를 포함하고, 촬상 소자는 입사하는 빛을 파장에 따라 분해하여 각각의 성분을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함한다.
일 구현예는 공정의 선택성을 넓히는 동시에 광학적 전기적 성능을 개선할 수 있는 이미지 센서를 제공한다.
다른 구현예는 상기 이미지 센서를 포함하는 카메라를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 이미지 센서 또는 상기 카메라를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 청색 화소, 녹색 화소 및 적색 화소를 포함한 복수의 화소를 포함하고, 상기 복수의 화소의 적어도 일부는 가시광선 파장 스펙트럼 중 적어도 일부의 광을 흡수하는 제1 페로브스카이트를 포함하는 제1 광 감지 소자, 그리고 상기 제1 광 감지 소자와 적층되어 있고 적외선 파장 스펙트럼 중 적어도 일부의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자를 포함하는 이미지 센서를 제공한다.
상기 제1 광 감지 소자는 상기 청색 화소에 포함되어 있는 청색 광 감지 소자, 상기 녹색 화소에 포함되어 있는 녹색 광 감지 소자 및 상기 적색 화소에 포함되어 있는 적색 광 감지 소자를 포함할 수 있고, 상기 청색 광 감지 소자, 상기 녹색 광 감지 소자 및 상기 적색 광 감지 소자는 기판의 표면에 대하여 수평 또는 수직 방향을 따라 배열되어 있을 수 있다.
상기 청색 광 감지 소자, 상기 녹색 광 감지 소자 및 상기 적색 광 감지 소자는 상기 기판의 표면에 대하여 수평 방향을 따라 배열되어 있을 수 있고, 상기 청색 광 감지 소자 위에 위치하는 제1 색 필터, 상기 녹색 광 감지 소자 위에 위치하는 제2 색 필터 및 상기 적색 광 감지 소자 위에 위치하는 제3 색 필터를 포함한 파장 선택 필터 층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 및 제3 색 필터는 서로 다를 수 있고, 상기 제1 색 필터는 청색 필터, 시안 필터 또는 마젠타 필터일 수 있고, 상기 제2 색 필터는 녹색 필터, 시안 필터 또는 옐로우 필터일 수 있고, 상기 제3 색 필터는 적색 필터, 옐로우 필터 또는 마젠타 필터일 수 있다.
상기 제1 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 약 650nm 초과 750nm 미만에 속할 수 있다.
상기 청색 광 감지 소자, 상기 녹색 광 감지 소자 및 상기 적색 광 감지 소자는 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향을 따라 적층되어 있을 수 있고, 상기 제1 페로브스카이트는 상기 청색 광 감지 소자에 포함되고 청색 파장 스펙트럼과 녹색 파장 스펙트럼의 경계에서 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장을 가지는 청색 페로브스카이트, 상기 녹색 광 감지 소자에 포함되고 녹색 파장 스펙트럼과 적색 파장 스펙트럼의 경계에서 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장을 가지는 녹색 페로브스카이트, 그리고 상기 적색 광 감지 소자에 포함되고 적색 파장 스펙트럼과 적외선 파장 스펙트럼의 경계에서 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장을 가지는 적색 페로브스카이트를 포함할 수 있다.
상기 청색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 약 450nm 이상 550nm 미만에 속할 수 있고, 상기 녹색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 약 550nm 내지 650nm에 속할 수 있고, 상기 적색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 약 650nm 초과 750nm 이하에 속할 수 있다.
상기 제2 광 감지 소자는 기판 내에 집적되어 있거나 기판 위에 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2 광 감지 소자는 실리콘 광 감지 소자일 수 있다.
상기 제2 광 감지 소자의 두께는 약 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
상기 제2 광 감지 소자는 상기 제1 페로브스카이트와 다른 제2 페로브스카이트를 포함할 수 있고, 상기 제2 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 약 800nm 내지 3000nm에 속할 수 있다.
상기 제2 광 감지 소자의 두께는 약 100nm 이상 1㎛ 미만일 수 있다.
상기 제1 광 감지 소자는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제1 페로브스카이트를 포함하는 제1 광전변환층을 포함할 수 있다.
상기 제1 광 감지 소자는 상기 제1 전극과 상기 제1 광전변환층 사이 및 상기 제2 전극과 상기 제1 광전변환층 사이 중 적어도 하나에 위치하는 전하 보조층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 광 감지 소자는 제3 전극과 제4 전극, 그리고 상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 위치하고 약 800nm 내지 3000nm에 속하는 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장을 가진 제2 페로브스카이트를 포함하는 제2 광전변환층을 포함할 수 있다.
상기 제2 광 감지 소자는 상기 제3 전극과 상기 제2 광전변환층 사이 및 상기 제4 전극과 상기 제2 광전변환층 사이 중 적어도 하나에 위치하는 전하 보조층을 더 포함할 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 제1 광 감지 소자의 상부에 위치하는 집광 렌즈, 그리고 상기 제2 광 감지 소자의 하부에 위치하는 CMOS 회로부를 더 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, CMOS 기판, 상기 CMOS 기판 위에 위치하는 제1 광 감지 소자, 그리고 상기 제1 광 감지 소자 위에 위치하고 청색 필터, 녹색 필터, 적색 필터, 시안 필터, 옐로우 필터 및 마젠타 필터에서 선택된 복수의 색 필터를 포함하는 파장 선택 필터 층을 포함하고, 상기 제1 광 감지 소자는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 약 700nm 내지 3000nm에 속하는 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장을 가진 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층을 포함하는 이미지 센서를 제공한다.
상기 파장 선택 필터 층은 적외선 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 CMOS 기판은 실리콘 광 감지 소자를 포함하지 않을 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 제1 광 감지 소자와 적층되어 있고 상기 제1 광 감지 소자보다 장파장 스펙트럼의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 광 감지 소자는 상기 CMOS 기판 내에 집적되어 있거나 상기 CMOS 기판 위에 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2 광 감지 소자는 실리콘 광 감지 소자이거나 상기 제1 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장보다 장파장의 컷오프 파장을 가진 제2 페로브스카이트를 포함할 수 있다.
상기 제2 광 감지 소자는 상기 기판 위에 위치하는 제3 전극과 제4 전극, 그리고 상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 위치하고 상기 제1 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장보다 장파장이고 800nm 내지 3000nm에 속하는 컷오프 파장을 가진 제2 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 이미지 센서를 포함하는 카메라를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 이미지 센서 또는 상기 카메라를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
공정의 선택성을 넓히는 동시에 광학적 전기적 성능을 개선할 수 있는 이미지 센서를 구현할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 이미지 센서의 일 예를 보여주는 사시도이고,
도 2는 도 1의 이미지 센서의 화소들의 일 예를 보여주는 평면도이고,
도 3은 도 1 및 2의 이미지 센서의 일 예를 보여주는 단면도이고,
도 4는 도 1 및 2의 이미지 센서의 일 예를 보여주는 단면도이고,
도 5는 일 구현예에 따른 이미지 센서의 또 다른 예를 보여주는 사시도이고,
도 6은 도 5의 이미지 센서의 화소들의 일 예를 보여주는 단면도이고,
도 7은 도 5의 이미지 센서의 다른 예를 보여주는 단면도이고,
도 8은 일 구현예에 따른 이미지 센서의 다른 예를 보여주는 단면도이고,
도 9는 일 구현예에 따른 이미지 센서의 다른 예를 보여주는 평면도이고,
도 10은 도 9의 이미지 센서의 일 예를 보여주는 단면도이고,
도 11은 일 구현예에 따른 전자 장치의 개략적인 다이아그램이다.
이하, 구현예에 대하여 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 실제 적용되는 구조는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 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.
도면에서 본 구현예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였다.
이하에서 ‘하부’ 및 ‘상부’ 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 위치 관계를 한정하는 것은 아니다.
이하에서 이미지 센서의 상부가 수광면(light-receiving side)으로 설명하지만, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 위치 관계를 한정하는 것은 아니다.
이하에서 ‘조합’이란 혼합 및 둘 이상의 적층 구조를 포함한다.
이하 일 구현예에 따른 이미지 센서의 일 예를 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 이미지 센서의 일 예를 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 이미지 센서의 화소들의 일 예를 보여주는 평면도이고, 도 3은 도 1 및 2의 이미지 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 이미지 센서(300)는 가시광 센서(Vis PD)와 적외광 센서(IR PD)를 포함한다. 가시광 센서(Vis PD)는 적외광 센서(IR PD)의 상부에 위치할 수 있으며, 가시광 센서(Vis PD)는 적외광 센서(IR PD)보다 빛이 입사되는 측에 가깝게 배치되어 있을 수 있다. 이에 따라 입사 광은 가시광 센서(Vis PD)를 통과하여 적외광 센서(IR PD)로 유입될 수 있다. 가시광 센서(Vis PD)와 적외광 센서(IR PD)는 광의 입사 방향을 따라 적층되어 있다. 가시광 센서(Vis PD)와 적외광 센서(IR PD)는 서로 다른 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 감지할 수 있으며, 가시광 센서(Vis PD)는 가시광선 파장 스펙트럼의 광을 감지하는 제1 광 감지 소자(250)를 포함하고 적외광 센서(IR PD)는 적외선 파장 스펙트럼의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자(150)를 포함한다.
도 2를 참고하면, 이미지 센서(300)는 가시광선 파장 스펙트럼에 속한 서로 다른 제1, 제2 및 제3 파장 스펙트럼의 광을 흡수하여 광전변환하는 복수의 화소(pixels)(200)를 포함한다. 복수의 화소(200)는 청색 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 감지하는 청색 화소(200a), 녹색 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 감지하는 녹색 화소(200b) 또는 적색 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 감지하는 적색 화소(200c)를 포함할 수 있고, 각 화소(200)는 청색 화소(200a), 녹색 화소(200b) 또는 적색 화소(200c)일 수 있다. 이미지 센서(300)는 청색 화소(200a), 녹색 화소(200b) 및 적색 화소(200c)에서 얻어진 전기적 신호를 조합하여 소정의 이미지를 얻을 수 있다. 적어도 하나의 청색 화소(200a), 적어도 하나의 녹색 화소(200b) 및 적어도 하나의 적색 화소(200c)는 하나의 화소 군(pixel group)(PG)을 이루어 행 및/또는 열을 따라 반복적으로 배열될 수 있다. 각 화소 군(PG)은 예컨대 하나의 청색 화소(200a), 둘의 녹색 화소(200b) 및 하나의 적색 화소(200c)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 도 1과 함께 참고하면, 복수의 화소(200) 중 적어도 일부는 가시광선 파장 스펙트럼 중 적어도 일부의 광을 감지하는 제1 광 감지 소자(250)와 적외선 파장 스펙트럼의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자(150)를 포함하고, 제1 광 감지 소자(250)와 제2 광 감지 소자(150)는 광의 입사 방향을 따라 적층되어 있다. 구체적으로, 각 청색 화소(200a), 녹색 화소(200b) 및 적색 화소(200c)는 광의 입사 방향을 따라 적층되어 있고 청색, 녹색 또는 적색 파장 스펙트럼의 광을 감지하는 제1 광 감지 소자(250)와 적외선 파장 스펙트럼의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자(150)를 포함한다.
도 3을 참고하면, 이미지 센서(300)는 기판(110), 제1 광 감지 소자(250), 파장 선택 필터 층(80), 제2 광 감지 소자(150), 절연층(60, 70) 및 집광 렌즈(90)를 포함한다.
기판(110)은 반도체 기판일 수 있으며, 예컨대 실리콘 기판일 수 있다. 기판(110)은 예컨대 CMOS 기판일 수 있으며 CMOS 회로부(110a)를 포함할 수 있다. 기판(110)은 전하 저장소(120a, 120b, 120c, 121) 및 전송 트랜지스터(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 전하 저장소(120a, 120b, 120c, 121)는 후술하는 제1 광 감지 소자(250) 또는 제2 광 감지 소자(150)에 전기적으로 연결되어 있고, 전하 저장소(120a, 120b, 120c)와 기판(110)의 표면은 절연층(125)에 의해 분리되어 있을 수 있다. 기판(110)의 하부 또는 상부에는 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있을 수 있다.
제1 광 감지 소자(250)는 각 화소(200a, 200b, 200c) 별로 전기적으로 분리되어 있는 광전변환다이오드(photoelectric conversion diode)일 수 있으며, 청색 화소(200a)에 포함되어 있는 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 화소(200b)에 포함되어 있는 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 화소(200c)에 포함되어 있는 적색 광 감지 소자(250c)를 포함한다. 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250c)는 기판(110)의 표면에 대하여 수평 방향(예컨대 xy 방향)을 따라 배열되어 가시광 감지 소자 어레이(array)를 형성할 수 있으며, 가시광 감지 소자 어레이는 도 1의 가시광 센서(Vis PD)일 수 있다.
청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250c)는 각각 하부 전극(251a, 251b, 251c), 상부 전극(252), 하부 전극(251a, 251b, 251c)과 상부 전극(252) 사이에 위치하는 광전변환층(253), 그리고 전하 보조층(254, 255)을 포함한다.
하부 전극(251a, 251b, 251c)과 상부 전극(252) 중 어느 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)이다. 일 예로, 하부 전극(251a, 251b, 251c)은 애노드일 수 있고 상부 전극(252)은 캐소드일 수 있다. 일 예로, 하부 전극(251a, 251b, 251c)은 캐소드일 수 있고 상부 전극(252)은 애노드일 수 있다.
하부 전극(251a, 251b, 251c)과 상부 전극(252) 중 적어도 하나는 투광 전극일 수 있고, 예컨대 하부 전극(251a, 251b, 251c)과 상부 전극(252)은 각각 투광 전극일 수 있다. 투광 전극은 투명 전극 또는 반투과 전극일 수 있다. 투명 전극은 예컨대 약 80% 이상, 약 85% 이상, 약 88% 이상, 약 90% 이상 또는 약 95% 이상의 투광율을 가질 수 있으며, 반투과 전극은 예컨대 약 10 내지 70%, 약 20 내지 60% 또는 약 30 내지 50%의 투광율을 가질 수 있다. 투명 전극 또는 반투과 전극은 예컨대 산화물 도전체, 탄소 도전체 및 금속 박막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 산화물 도전체는 예컨대 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO), 아연 주석 산화물(zinc tin oxide, ZTO), 알루미늄 주석 산화물(Aluminum tin oxide, ATO) 및 알루미늄 아연 산화물(Aluminum zinc oxide, AZO)에서 선택된 하나 이상일 수 있고, 탄소 도전체는 그래핀 및 탄소나노체에서 선택된 하나 이상일 수 있고, 금속 박막은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함한 매우 얇은 박막일 수 있다.
하부 전극(251a, 251b, 251c)은 각 청색 화소(200a), 녹색 화소(200b) 및 적색 화소(200c)마다 분리되어 있는 화소 전극(pixel electrode)일 수 있으며, 상부 전극(252)은 공통 전극(common electrode)일 수 있다. 하부 전극(251a, 251b, 251c)은 트렌치(65)를 통하여 기판(110)에 집적되어 있는 전하 저장소(120a, 120b, 120c)에 각각 전기적으로 연결되어 있을 수 있으며, 트렌치(65)는 예컨대 도전성 충전재로 채워져 있을 수 있다.
상부 전극(252)은 광이 입사되는 방향에 위치한 입사 전극일 수 있다.
광전변환층(253)은 페로브스카이트(perovskite)를 포함할 수 있으며, 페로브스카이트에 의해 흡수된 광을 전기적 신호로 변환할 수 있다.
페로브스카이트는 소정의 결정 구조를 가진 무기 또는 유무기 흡광물질일 수 있으며, 예컨대 ABX3, A2BX4, A3BX5, A4BX6, ABX4, An-1BnX3n+1 또는 L2An-1BnX3n+1 (n=2-6)로 표현되는 결정 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서 A는 예컨대 Group IA에 속한 1가의 금속 양이온(Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+ 또는 Fr+); 유기 암모늄 양이온, 유기 아미노 양이온과 같은 1가의 유기 양이온; 또는 이들의 조합일 수 있고, B는 예컨대 Group IVA, IIA, IIIA 또는 VA에 속한 금속 양이온(Pb2+, Sn2+, Ge2+, Ga2+, Sr2+, Ba2+, Ga2+, In2+, Al2+, As2+, Sb2+, Bi2+ 및 Po2+)일 수 있고, X는 산소 이온 또는 F-, Cl-, Br- 또는 I-와 같은 할라이드 음이온일 수 있고, L은 A와 다른 지방족 또는 방향족 암모늄 양이온 또는 지방족 또는 방향족 아미노 양이온일 수 있다. 유기 암모늄 양이온 또는 유기 아미노 양이온은 예컨대 메틸암모늄(methylammonium), 포름아미디늄(formamidinium) 또는 페닐암모늄(phenylammonium) 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 지방족 또는 방향족 암모늄 양이온 또는 지방족 또는 방향족 아미노 양이온은 예컨대 n-부틸암모늄(n-butyl ammonium), 2-페닐메틸암모늄(2-phenylmethylammonium) 또는 2-페닐에틸암모늄(2-phenylethylammonium) 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대 광전변환층(253)에 포함된 페로브스카이트(이하 ‘제1 페로브스카이트’라 한다)의 적어도 하나는 할라이드 음이온을 포함한 할라이드 페로브스카이트(halide perovskite)일 수 있다. 예컨대 제1 페로브스카이트는 유기 양이온과 금속 양이온을 포함하는 유무기 페로브스카이트 (organic-inorganic hybrid perovskite)일 수 있다. 예컨대 제1 페로브스카이트는 CsPbBrI2, CsPbBr2I, CsPbCl3, CsPbBr3, CsPbI3, CH3NH3PbCl3, CH3NH3PbBr3, CH3NH3PbI3, CH3NH3Pb(IxBry)3(0<x<1, 0<y<1, x+y=1), CH3NH3Pb(IxCly)3(0<x<1, 0<y<1, x+y=1), CH3NH3Pb(BrxCly)3(0<x<1, 0<y<1, x+y=1), CH3NH3Sn1xPbxBr3, CH3NH3Sn1xPbxI3, HC(NH2)2PbI3, (C4H9NH3)2PbBr4, (C6H5CH2NH3)2PbBr4, (C6H5CH2NH3)2PbI4, (C6H5C2H4NH3)2PbBr4, (C6H13NH3)2(CH3NH3)n1PbnI3n+1 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 페로브스카이트는 가시광선 파장 스펙트럼 중 적어도 일부의 광을 흡수할 수 있으며, 예컨대 가시광선 전체 파장 스펙트럼의 광을 흡수할 수 있다. 여기서 가시광선 파장 스펙트럼은 예컨대 약 380nm 이상 750nm 미만일 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 380nm 내지 730nm, 약 380nm 내지 720nm, 약 380nm 내지 710nm, 약 380nm 내지 700nm, 약 380nm 내지 680nm, 약 380nm 내지 650nm, 약 400nm 이상 750nm 미만, 약 400nm 내지 730nm, 약 400nm 내지 720nm, 약 400nm 내지 710nm, 약 400nm 내지 700nm, 약 400nm 내지 680nm 또는 약 400nm 내지 650nm 일 수 있다.
일 예로, 제1 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼은 단파장(예컨대 X선 또는 UV선 영역에 속하는 파장)으로부터 가시광선 전체 파장 스펙트럼에 걸쳐 비교적 높은 흡광도를 가질 수 있다. 페로브스카이트의 흡광 특성은 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장(cutoff wavelength)에 의해 나타낼 수 있으며, 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 흡수 스펙트럼의 말단, 즉 페로브스카이트가 흡수할 수 있는 파장 스펙트럼의 장파장 종점(end-point)일 수 있다. 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 페로브스카이트의 에너지 밴드갭(energy bandgap)에 의해 결정될 수 있으며, 제1 페로브스카이트는 가시광선 파장 스펙트럼과 매칭되는 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 예컨대 제1 페로브스카이트의 에너지 밴드갭은 약 1.8 내지 4.1eV 일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 1.9 내지 4.0eV 또는 약 2.0 내지 3.9eV 일 수 있다.
일 예로, 제1 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼은 가시광선 파장 스펙트럼을 모두 포함할 수 있으며, 제1 페로브스카이트의 컷오프 파장은 가시광선 파장 스펙트럼의 종점 또는 그보다 장파장 지점에 존재할 수 있고, 예컨대 약 700nm 내지 3000nm의 파장 스펙트럼에 속할 수 있다.
일 예로, 제1 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 가시광선 파장 스펙트럼과 적외선 파장 스펙트럼의 경계점일 수 있으며, 예컨대 약 650nm 초과 750nm 미만에 속할 수 있고, 상기 범위 내에서 약 670nm 내지 730nm, 약 680nm 내지 720nm 또는 약 690nm 내지 710nm에 속할 수 있다.
광전변환층(253)은 이러한 흡광 특성을 가지기 위하여 1종 또는 2종 이상의 제1 페로브스카이트를 포함할 수 있으며, 전술한 페로브스카이에서 선택될 수 있다.
페로브스카이트는 상기와 같이 에너지 밴드갭에 따라 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장을 결정할 수 있으므로 파장 선택성을 가질 수 있다. 이에 따라 파장 선택성 없이 단파장(약 200nm 부근) 내지 적외선 파장 스펙트럼에 걸친 넓은 파장 스펙트럼의 광을 흡수하는 실리콘과 달리, 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)은 별도의 적외선 차단 필터(infrared blocking filter) 없이도 적외선 파장 스펙트럼의 광을 배제하고 가시광선 파장 스펙트럼의 광을 흡수할 수 있다.
또한 페로브스카이트는 실리콘 대비 약 10배 이상(예컨대 약 10배 내지 1000배)의 흡광도를 가질 수 있으므로 기존의 실리콘 포토다이오드보다 높은 흡광 특성을 가질 수 있다. 예컨대 동일한 흡광도를 가지기 위하여 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)의 두께는 기존의 실리콘 포토다이오드의 두께보다 약 1/10 이하로 줄일 수 있고 이에 따라 이미지 센서(300)의 두께를 크게 줄일 수 있다. 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)은 이러한 높은 흡광도로 인하여 비교적 얇은 두께를 가질 수 있으며, 예컨대 약 100nm 내지 800nm, 약 100nm 내지 700nm, 약 100nm 내지 500nm 또는 약 300nm 내지 500nm의 두께를 가질 수 있다.
또한 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)의 굴절률은 약 3.0 이하(예컨대 CH3NH3PbI3의 굴절률: 약 2.84 @633nm)로, 실리콘의 굴절률 (약 3.88 @630nm)보다 낮을 수 있다. 이에 따라 입사각 0도를 기준으로 공기와 광전변환층(253)의 계면 반사율은 약 30% 미만, 약 28% 이하, 약 25% 이하(예컨대 약 23%)이고 공기와 실리콘의 계면 반사율은 약 35%로, 실리콘 대신 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)을 사용함으로써 광전변환층(253) 내부로 더 많은 빛을 집광할 수 있거나 별도의 반사방지막을 형성하지 않을 수 있다.
또한 페로브스카이트는 유기 광전변환물질 대비하여 전하 이동도가 약 1000배 이상(예컨대 약 1000배 내지 106배) 높으므로 상술한 높은 흡광 특성에 더하여 높은 광전변환효율 및 낮은 잔류전하(remaining charges) 특성을 가질 수 있다. 이에 따라 고속 구동 센서와 같은 고성능 이미지 센서에 효과적으로 적용할 수 있다.
또한 페로브스카이트는 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 코팅과 같은 용액 공정 또는 진공 증착, 열 증착과 같은 증착 공정을 모두 적용할 수 있으므로 공정의 제약성이 적을 수 있다.
청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250) 위에는 파장 선택 필터 층(80)이 형성되어 있다. 파장 선택 필터 층(80)은 입사되는 가시광선 파장 스펙트럼의 빛 중 소정 파장 스펙트럼의 빛을 선택적으로 투과시킬 수 있으며 가시광선 파장 스펙트럼 중 소정 파장 스펙트럼을 제외한 나머지 파장 스펙트럼의 빛을 흡수 및/또는 반사시킬 수 있다. 파장 선택 필터 층(80)은 그 하부에 위치하는 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250)에 광전변환하는 빛의 파장 선택성을 제공할 수 있다.
파장 선택 필터 층(80)은 청색 화소(200a)에 포함되어 있는 제1 색 필터(80a), 녹색 화소(200b)에 포함되어 있는 제2 색 필터(80b) 및 적색 화소(200c)에 포함되어 있는 제3 색 필터(80c)를 포함한다. 제1 색 필터(80a)는 청색 화소(200a) 내에서 청색 광 감지 소자(250a)와 중첩되어 있으며 청색 광 감지 소자(250a)의 상부에 위치할 수 있다. 제2 색 필터(80b)는 녹색 화소(200b) 내에서 녹색 광 감지 소자(250b)와 중첩되어 있으며 녹색 광 감지 소자(250b)의 상부에 위치할 수 있다. 제3 색 필터(80c)는 적색 화소(200c) 내에서 적색 광 감지 소자(250c)와 중첩되어 있으며 적색 광 감지 소자(250c)의 상부에 위치할 수 있다. 제1 색 필터(80a), 제2 색 필터(80b) 및 제3 색 필터(80c)는 서로 다를 수 있으며, 예컨대 청색 필터(blue filter), 녹색 필터(green filter), 적색 필터(red filter), 시안 필터(cyan filter), 옐로우 필터(yellow filter) 및 마젠타 필터(magenta filter)에서 선택될 수 있다.
일 예로, 제1 색 필터(80a)는 가시광선 파장 스펙트럼 중 청색 파장 스펙트럼을 포함한 소정 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있으며, 예컨대 청색 필터, 시안 필터 또는 마젠타 필터일 수 있다.
제2 색 필터(80b)는 가시광선 파장 스펙트럼 중 녹색 파장 스펙트럼을 포함한 소정 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있으며, 예컨대 녹색 필터, 시안 필터 또는 옐로우 필터일 수 있다.
제3 색 필터(80c)는 가시광선 파장 스펙트럼 중 적색 파장 스펙트럼을 포함한 소정 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있으며, 예컨대 적색 필터, 옐로우 필터 또는 마젠타 필터일 수 있다.
일 예로, 제1, 제2 및 제3 색 필터(80a, 80b, 80c)는 각각 청색 필터, 녹색 필터 및 적색 필터일 수 있다. 일 예로, 제1, 제2 및 제3 색 필터(80a, 80b, 80c)는 각각 시안 필터, 옐로우 필터 및 마젠타 필터일 수 있다.
청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250c) 내의 광전변환층(253)은 제1, 제2 및 제3 색 필터(80a, 80b, 80c)를 각각 통과한 빛을 광전변환할 수 있으며, 예컨대 청색 광 감지 소자(250a)에 포함된 광전변환층(253a)은 제1 색 필터(80a)를 통과한 청색 파장 스펙트럼의 광(또는 청색 파장 스펙트럼을 포함한 광)을 광전변환할 수 있고 녹색 광 감지 소자(250b)에 포함된 광전변환층(253b)은 제2 색 필터(80b)를 통과한 녹색 파장 스펙트럼의 광(또는 녹색 파장 스펙트럼을 포함한 광)을 광전변환할 수 있고 적색 광 감지 소자(250c)에 포함된 광전변환층(253c)은 제3 색 필터(80c)를 통과한 적색 파장 스펙트럼의 광(또는 적색 파장 스펙트럼을 포함한 광)을 광전변환할 수 있다.
청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250c) 내의 광전변환층(253)에서 광전변환에 의해 생성된 전하(정공 또는 전자)는 각각 하부 전극(251a, 251b, 251c)과 상부 전극(252)으로 이동할 수 있으며, 하부 전극(251a, 251b, 251c)으로 이동된 전하들은 전하 저장소(120a, 120b, 120c)에 모아질 수 있다.
전하 보조층(254, 255)은 하부 전극(251a, 251b, 251c)과 광전변환층(253) 사이 및 상부 전극(252)과 광전변환층(253) 사이에 각각 위치하며, 하부 전극(251a, 251b, 251c)과 광전변환층(253) 사이 및 상부 전극(252)과 광전변환층(253) 사이의 전기적 특성을 개선시킬 수 있고 예컨대 광전변환효율을 높이거나 암전류 및/또는 잔류전하를 낮출 수 있다. 전하 보조층(254, 255)은 예컨대 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 차단층 또는 이들의 조합일 수 있다. 전하 보조층(254, 255) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
제2 광 감지 소자(150)는 기판(110)의 전면에 위치할 수 있으며 각 화소(200a, 200b, 200c) 내에서 제1 광 감지 소자(250)와 적층되어 있다. 제2 광 감지 소자(150)는 도 1의 적외광 센서(IR PD)에 포함될 수 있다.
제2 광 감지 소자(150)는 제1 광 감지 소자(250)보다 장파장 스펙트럼의 광, 즉 적외선 파장 스펙트럼 중 적어도 일부의 광을 감지할 수 있다. 제2 광 감지 소자(150)는 예컨대 광전변환다이오드일 수 있으며, 하부 전극(151), 상부 전극(152), 하부 전극(151)과 상부 전극(152) 사이에 위치하는 광전변환층(153), 그리고 하부 전극(151)과 광전변환층(153) 사이 및 상부 전극(152)과 광전변환층(153) 사이에 위치하는 전하 보조층(154, 155)을 포함한다.
하부 전극(151)과 상부 전극(152) 중 어느 하나는 애노드이고 다른 하나는 캐소드일 수 있다. 예컨대 하부 전극(151)은 애노드일 수 있고 상부 전극(152)은 캐소드일 수 있다. 예컨대 하부 전극(151)은 캐소드일 수 있고 상부 전극(152)은 애노드일 수 있다. 하부 전극(151)은 예컨대 투광 전극 또는 반사 전극일 수 있다. 상부 전극(152)은 예컨대 투광 전극일 수 있으며, 투광 전극에 대한 설명은 전술한 바와 같다. 하부 전극(151)은 기판(110)에 집적되어 있는 전하 저장소(121)에 전기적으로 연결되어 있을 수 있으며, 상부 전극(152)은 파장 선택 필터 층(80)과 제1 광 감지 소자(250)를 통과한 광이 입사하는 방향에 위치한 입사 전극일 수 있다.
광전변환층(153)은 전술한 광전변환층(253)에 포함된 페로브스카이트, 즉 제1 페로브스카이트와 다른 페로브스카이트(이하 ‘제2 페로브스카이트’라 한다)를 포함할 수 있다.
제2 페로브스카이트는 적외선 파장 스펙트럼 중 적어도 일부의 광을 흡수할 수 있으며, 여기서 적외선 파장 스펙트럼은 근적외선, 단파장 적외선, 중파장 적외선 및 원적외선 파장 스펙트럼의 일부 또는 전부를 포함할 수 있으며, 예컨대 약 700nm 초과 3000nm 이하일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 700nm 초과 2500nm 이하, 약 700nm 초과 2000nm 이하, 약 700nm 초과 1800nm 이하, 약 700nm 초과 1500nm 이하, 약 750nm 내지 3000nm, 약 750nm 내지 2500nm, 약 750nm 내지 2000nm, 약 750nm 내지 1800nm, 약 750nm 내지 1500nm, 약 800nm 내지 3000nm, 약 800nm 내지 2500nm, 약 800nm 내지 2000nm, 약 800nm 내지 1800nm 또는 약 800nm 내지 1500nm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 제2 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼은 단파장(예컨대 X선 또는 UV선 영역에 속하는 파장)으로부터 적외선 파장 스펙트럼까지 비교적 높은 흡광도를 가질 수 있다. 제2 페로브스카이트는 적외선 파장 스펙트럼과 매칭되는 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.
일 예로, 제2 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 광전변환 하고자 하는 적외선 파장 스펙트럼의 종점일 수 있으며, 전술한 제1 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장보다 장파장일 수 있다. 제2 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 예컨대 약 800nm 내지 3000nm에 속할 수 있고, 상기 범위 내에서 약 800nm 내지 2500nm, 약 800nm 내지 2200nm, 약 800nm 내지 2000nm, 약 800nm 내지 1800nm, 약 800nm 내지 1500nm, 약 800nm 내지 1300nm, 약 900nm 내지 2500nm, 약 900nm 내지 2200nm, 약 900nm 내지 2000nm, 약 900nm 내지 1800nm, 약 900nm 내지 1500nm, 약 900nm 내지 1300nm, 약 1000nm 내지 2500nm, 약 1000nm 내지 2200nm, 약 1000nm 내지 2000nm, 약 1000nm 내지 1800nm, 약 1000nm 내지 1500nm 또는 약 1000nm 내지 1300nm에 속할 수 있다.
제2 페로브스카이트는 예컨대 CsSnI3, CsSnBr3, CsSnCl3, CH3NH3SnBr3, CH3NH3SnI3, HC(NH2)2SnI3 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전하 보조층(154, 155)은 하부 전극(151)과 광전변환층(153) 사이 및 상부 전극(152)과 광전변환층(153) 사이에 각각 위치하며, 하부 전극(151)과 광전변환층(153) 사이 및 상부 전극(152)과 광전변환층(153) 사이의 전기적 특성을 개선시킬 수 있고 예컨대 광전변환효율을 높이거나 암전류 및/또는 잔류전하를 낮출 수 있다. 전하 보조층(154, 155)은 예컨대 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 차단층 또는 이들의 조합일 수 있다. 전하 보조층(154, 155) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
제2 광 감지 소자(150)는 전술한 파장 선택 필터 층(80)과 제1 광 감지 소자(250)의 하부에 위치하여 파장 선택 필터 층(80)과 제1 광 감지 소자(250)를 통과한 빛을 감지할 수 있으므로, 비록 제2 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼이 단파장으로부터 적외선 파장 스펙트럼까지 걸쳐 있더라도, 가시광선 파장 스펙트럼의 광을 배제하고 적외선 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 흡수하여 광전변환할 수 있다. 예컨대 제1 광 감지 소자(250)의 적외선 파장 스펙트럼의 투과율은 약 80% 내지 100%일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 85% 내지 100%, 약 90% 내지 100%, 약 95% 내지 100%, 약 97% 내지 100%, 약 98% 내지 100% 또는 약 99% 내지 100%일 수 있다. 이러한 제2 광 감지 소자(150)에 의해 기판(110)은 별도의 실리콘 광 감지 소자를 포함하지 않을 수 있다.
전술한 바와 같이, 페로브스카이트는 실리콘 대비 약 10배 이상(예컨대 약 10배 내지 1000배)의 흡광도를 가질 수 있으므로 기존의 실리콘 포토다이오드의 두께보다 얇게 형성될 수 있으며, 제2 광 감지 소자(150)는 예컨대 약 1㎛ 미만일 수 있고 상기 범위 내에서 약 100nm 내지 1㎛ 미만, 약 200nm 내지 1㎛ 미만, 약 300nm 내지 1㎛ 미만, 약 100nm 내지 950nm, 약 200nm 내지 950nm 또는 약 300nm 내지 950nm 일 수 있다.
광전변환층(153)에서 광전변환에 의해 생성된 전하(정공 또는 전자)는 각각 하부 전극(151)과 상부 전극(152)으로 이동할 수 있으며, 하부 전극(151)으로 이동된 전하들은 전하 저장소(121)에 모아질 수 있다.
절연층(60, 70)은 제1 광 감지 소자(250)와 제2 광 감지 소자(150) 사이 및 제1 광 감지 소자(250)와 파장 선택 필터 층(80) 사이에 각각 위치한다. 절연층(60, 70)은 유기물, 무기물, 유무기물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 예컨대 산화규소 및/또는 질화규소와 같은 무기 절연 물질 또는 SiC, SiCOH, SiCO 및 SiOF와 같은 저유전율(low K) 물질로 만들어질 수 있다. 절연층(60, 70) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
집광 렌즈(90)는 제1 광 감지 소자(250) 및 파장 선택 필터 층(80)의 상부에 위치하여 입사 광의 방향을 제어하여 광을 하나의 지점으로 모을 수 있다. 집광 렌즈(90)는 예컨대 실린더 모양 또는 반구 모양일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 집광 렌즈(90)와 파장 선택 필터 층(80) 사이에는 선택적으로 평탄화 막이 개재되어 있을 수 있다.
전술한 바와 같이 본 구현예에 따른 이미지 센서(300)는 서로 다른 파장 스펙트럼의 광을 감지하는 가시광 센서와 적외광 센서가 적층되어 있는 적층형 센서일 수 있다. 이에 따라 하나의 화소 내에서 가시광선 영역의 빛과 적외선 영역의 빛을 동시에 감지하여 이미지를 구현하는 화소 내 통합 이미지 센서(in-pixel image sensor)를 구현할 수 있다. 따라서 가시광 센서와 적외광 센서를 각각 별도의 기판에 제조하는 구조와 달리, 이미지 센서(300)의 크기를 늘리지 않고 저조도 환경에서의 감도를 개선할 수 있고 흑백 명암의 상세 구분을 하는 동적 범위(dynamic range)를 넓힘으로써 3차원 이미지의 감지 능력을 효과적으로 높일 수 있다. 또한 적외광 센서는 보안용 센서, 차량용 센서 또는 생체 인식 센서 등으로 사용될 수 있으며, 전술한 가시광 센서와 적외광 센서의 적층 구조에 의해 이미지 센서와 보안용 센서, 차량용 센서 또는 생체 인식 센서의 복합 기능을 가진 복합 센서로 사용될 수 있다. 여기서 생체 인식 센서는 예컨대 홍채 센서, 거리 센서, 지문 센서 또는 혈관 분포 센서 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 일 구현예에 따른 이미지 센서의 다른 예를 설명한다.
도 4는 도 1 및 2의 이미지 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참고하면, 일 구현예에 따른 이미지 센서(300)의 일 예는 전술한 예와 마찬가지로, 기판(110), 제1 광 감지 소자(250), 파장 선택 필터 층(80), 제2 광 감지 소자(150) 및 집광 렌즈(90)를 포함한다. 제1 광 감지 소자(250)와 제2 광 감지 소자(150)는 적층되어 있으며, 제1 광 감지 소자(250)는 파장 선택 필터 층(80)을 통과한 가시광선 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 흡수하여 광전변환할 수 있고, 제2 광 감지 소자(150)는 파장 선택 필터 층(80)과 제1 광 감지 소자(250)을 통과한 적외선 파장 스펙트럼의 광을 광전변환할 수 있다.
그러나 본 예에 따른 이미지 센서(300)는 전술한 예에 따른 이미지 센서(300)와 달리 제2 광 감지 소자(150)가 기판(110) 내에 집적되어 있다. 제2 광 감지 소자(150)는 실리콘 광 감지 소자일 수 있으며, 예컨대 실리콘 포토다이오드일 수 있다. 제2 광 감지 소자(150)는 기판(110) 내에서 적외선 파장 스펙트럼의 광을 흡수할 수 있는 깊이 및 두께로 형성될 수 있다. 예컨대 제2 광 감지 소자(150)의 두께는 약 1㎛ 내지 10㎛일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 2㎛ 내지 8㎛ 또는 약 2㎛ 내지 6㎛일 수 있다.
이하 일 구현예에 따른 이미지 센서의 또 다른 예를 설명한다.
도 5는 일 구현예에 따른 이미지 센서의 또 다른 예를 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5의 이미지 센서의 화소들의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 5를 참고하면, 본 예에 따른 이미지 센서(300)는 전술한 예와 마찬가지로 가시광 센서(Vis PD)와 적외광 센서(IR PD)가 적층되어 있는 적층형 센서이다. 그러나 본 예에 따른 이미지 센서(300)는 전술한 예와 달리, 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250c)가 적층되어 있다. 즉, 제1 광 감지 소자(250)에 포함된 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b), 적색 광 감지 소자(250c)와 제2 광 감지 소자(150)가 광의 입사 방향을 따라 또는 기판(110)의 표면에 대하여 수직 방향(예컨대 z방향)으로 적층되어 있다.
도 6을 참고하면, 본 예에 따른 이미지 센서(300)는 기판(110), 제1 광 감지 소자(250), 제2 광 감지 소자(150) 및 집광 렌즈(90)를 포함한다.
기판(110)은 반도체 기판일 수 있으며, 예컨대 실리콘 기판일 수 있다. 기판(110)은 예컨대 CMOS 기판일 수 있으며 CMOS 회로부(110a)를 포함할 수 있다. 기판(110)은 전하 저장소(120a, 120b, 120c, 121) 및 전송 트랜지스터(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 기판(110)의 하부에는 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있을 수 있다.
제1 광 감지 소자(250)는 후술하는 제2 광 감지 소자(150)보다 광 입사 측에 가깝게 배치되어 있다. 제1 광 감지 소자(250)는 기판(110)의 표면에 대하여 수직 방향(예컨대 z방향)으로 적층되어 있는 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250c)를 포함한다.
청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250)는 각각 하부 전극(251a, 251b, 251c), 상부 전극(252a, 252b, 252c), 하부 전극(251a, 251b, 251c)과 상부 전극(252a, 252b, 252c) 사이에 위치하는 광전변환층(253a, 253b, 253c), 그리고 하부 전극(251a, 251b, 251c)과 광전변환층(253a, 253b, 253c) 사이 및 상부 전극(252a, 252b, 252c)과 광전변환층(253a, 253b, 253c) 사이에 위치하는 전하 보조층(254a, 254b, 254c, 255a, 255b, 255c)을 포함한다.
하부 전극(251a, 251b, 251c)과 상부 전극(252a, 252b, 252c)은 각각 투광 전극일 수 있으며, 하부 전극(251a, 251b, 251c)과 상부 전극(252a, 252b, 252c)에 대한 설명은 전술한 바와 같다. 광전변환층(253a, 253b, 253c)은 각각 전술한 바와 같이 제1 페로브스카이트를 포함할 수 있으며, 제1 페로브스카이트에 의해 흡수되는 광을 전기적 신호로 변환할 수 있다.
그러나 전술한 예와 달리, 각 광전변환층(253a, 253b, 253c)에 포함된 제1 페로브스카이트는 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 청색 광 감지 소자(250a)의 광전변환층(253a)에 포함된 제1 페로브스카이트는 청색 페로브스카이트일 수 있고, 녹색 광 감지 소자(250b)의 광전변환층(253b)에 포함된 제1 페로브스카이트는 녹색 페로브스카이트일 수 있으며, 적색 광 감지 소자(250c)의 광전변환층(253c)에 포함된 제1 페로브스카이트는 적색 페로브스카이트일 수 있다.
청색 페로브스카이트는 단파장(예컨대 X선 또는 UV선 영역에 속하는 파장)으로부터 청색 파장 스펙트럼에 걸쳐 비교적 높은 흡광도를 가질 수 있으며, 청색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 청색 파장 스펙트럼의 종점일 수 있으며 예컨대 청색 파장 스펙트럼과 녹색 파장 스펙트럼의 경계점일 수 있다. 청색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 예컨대 약 450nm 이상 550nm 미만에 속할 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 470nm 내지 530nm, 약 480nm 내지 520nm 또는 약 490nm 내지 510nm에 속할 수 있다. 청색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 페로브스카이트의 에너지 밴드갭에 의해 결정될 수 있으며, 청색 페로브스카이트는 청색 파장 스펙트럼(또는 청색 파장 스펙트럼의 종점인 컷오프 파장)과 매칭되는 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 예컨대 청색 페로브스카이트의 에너지 밴드갭은 약 2.2eV 초과 2.7eV 이하일 수 있다. 청색 페로브스카이트는 예컨대 CH3NH3PbCl3, CH3NH3Pb(Br0.6Cl0.4)3 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
녹색 페로브스카이트는 단파장(예컨대 X선 또는 UV선 영역에 속하는 파장)으로부터 녹색 파장 스펙트럼에 걸쳐 비교적 높은 흡광도를 가질 수 있으며, 녹색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 녹색 파장 스펙트럼의 종점일 수 있으며 예컨대 녹색 파장 스펙트럼과 적색 파장 스펙트럼의 경계점일 수 있다. 녹색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 예컨대 약 550nm 내지 650nm에 속할 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 570nm 내지 630nm, 약 580nm 내지 620nm 또는 약 590nm 내지 610nm에 속할 수 있다. 녹색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 페로브스카이트의 에너지 밴드갭에 의해 결정될 수 있으며, 녹색 페로브스카이트는 녹색 파장 스펙트럼(또는 녹색 파장 스펙트럼의 종점인 컷오프 파장)과 매칭되는 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 예컨대 녹색 페로브스카이트의 에너지 밴드갭은 약 1.9eV 내지 2.2eV 일 수 있다. 녹색 페로브스카이트는 예컨대 CH3NH3PbBr3, CH3NH3Pb(I0.2Br0.8)3 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
적색 페로브스카이트는 단파장(예컨대 X선 또는 UV선 영역에 속하는 파장)으로부터 적색 파장 스펙트럼에 걸쳐 비교적 높은 흡광도를 가질 수 있으며, 적색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 적색 파장 스펙트럼의 종점일 수 있으며 예컨대 적색 파장 스펙트럼과 적외선 파장 스펙트럼의 경계점일 수 있다. 적색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 예컨대 약 650nm 초과 750nm 이하에 속할 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 670nm 내지 730nm, 약 680nm 내지 720nm 또는 약 690nm 내지 710nm에 속할 수 있다. 적색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 페로브스카이트의 에너지 밴드갭에 의해 결정될 수 있으며, 적색 페로브스카이트는 적색 파장 스펙트럼(또는 적색 파장 스펙트럼의 종점인 컷오프 파장)과 매칭되는 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 예컨대 적색 페로브스카이트의 에너지 밴드갭은 약 1.6eV 이상 1.9eV 미만일 수 있다. 적색 페로브스카이트는 예컨대 CH3NH3PbI3, CH3NH3Pb(I0.6Br0.4)3 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전하 보조층(254a, 254b, 254c, 255a, 255b, 255c)은 하부 전극(251a, 251b, 251c)과 광전변환층(253a, 253b, 253c) 사이 및 상부 전극(252a, 252b, 252c)과 광전변환층(253a, 253b, 253c) 사이에 위치하여 하부 전극(251a, 251b, 251c)과 광전변환층(253a, 253b, 253c) 사이 및 상부 전극(252a, 252b, 252c)과 광전변환층(253a, 253b, 253c) 사이의 전기적 특성을 개선할 수 있고 예컨대 광전변환효율을 높이거나 암전류 및/또는 잔류전하를 낮출 수 있다. 전하 보조층(254a, 254b, 254c, 255a, 255b, 255c)은 정공수송층, 정공주입층, 전자차단층, 전자수송층, 전자주입층, 정공차단층 또는 이들의 조합일 수 있다.
청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250c)는 빛이 입사되는 방향으로부터 차례로 적층되어 있을 수 있으며, 이에 따라 청색 광 감지 소자(250a)는 가시광선 파장 스펙트럼 중 청색 파장 스펙트럼의 광에 대하여 높은 흡광도를 나타낼 수 있고 녹색 광 감지 소자(250b)는 청색 광 감지 소자(250a)를 통과한 빛 중에서 녹색 파장 스펙트럼의 광에 대하여 높은 흡광도를 나타낼 수 있고 적색 광 감지 소자(250c)는 청색 광 감지 소자(250a)와 녹색 광 감지 소자(250b)를 통과한 빛 중에서 적색 파장 스펙트럼의 광에 대하여 높은 흡광도를 나타낼 수 있다. 따라서 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250)는 별도의 파장 선택 필터 층 없이도 각각 파장 선택성을 가질 수 있다.
제2 광 감지 소자(150)는 기판(110)과 제1 광 감지 소자(250) 사이에 위치할 수 있으며, 예컨대 빛이 입사되는 방향으로부터 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b), 적색 광 감지 소자(250), 제2 광 감지 소자(150) 및 기판(110)이 배치되어 있을 수 있다.
제2 광 감지 소자(150)는 전술한 예와 마찬가지로 예컨대 적외선 파장 스펙트럼 중 적어도 일부의 광을 감지할 수 있다. 제2 광 감지 소자(150)는 예컨대 광전변환다이오드일 수 있으며, 하부 전극(151), 상부 전극(152), 하부 전극(151)과 상부 전극(152) 사이에 위치하고 제2 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(153), 그리고 전하보조층(154, 155)을 포함한다. 제2 광 감지 소자(150)에 대한 구체적인 설명은 전술한 바와 같다.
제2 광 감지 소자(150)는 전술한 제1 광 감지 소자(250)의 하부에 위치하여 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250)를 차례로 통과한 빛을 감지할 수 있으므로, 비록 제2 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼이 단파장으로부터 적외선 파장 스펙트럼까지 걸쳐 있더라도, 제1 광 감지 소자(250)에 의해 이미 흡수된 가시광선 파장 스펙트럼의 광을 배제할 수 있고 적외선 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 흡수하여 광전변환할 수 있다.
절연층(60, 70, 62)은 청색 광 감지 소자(250a)와 녹색 광 감지 소자(250b) 사이, 녹색 광 감지 소자(250b)와 적색 광 감지 소자(250c) 사이, 적색 광 감지 소자(250c)와 제2 광 감지 소자(150) 사이에 각각 위치할 수 있으며, 전하 저장소(120a, 120b, 120c, 121)를 노출하는 트렌치(65a, 65b, 65c, 66)을 가질 수 있다. 절연층(60, 70, 62) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
본 예에 따른 이미지 센서(300)는 청색, 녹색, 적색 및 적외선 파장 스펙트럼의 광을 각각 감지하는 복수의 센서가 적층되어 있는 적층형 센서일 수 있으며, 이에 따라 전술한 예에 따른 이미지 센서(300)와 비교하여 이미지 센서(300)의 크기를 더욱 줄여 소형화 이미지 센서를 구현할 수 있으며, 예컨대 동일한 크기에서 산술적으로 약 3배의 감도 향상을 구현할 수 있다.
이하 일 구현예에 따른 이미지 센서의 또 다른 예를 설명한다.
도 7은 도 5의 이미지 센서의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 7을 참고하면, 일 구현예에 따른 이미지 센서(300)의 일 예는 전술한 예와 마찬가지로, 기판(110), 제1 광 감지 소자(250), 제2 광 감지 소자(150) 및 집광 렌즈(90)를 포함한다. 제1 광 감지 소자(250)는 후술하는 제2 광 감지 소자(150)보다 광 입사 측에 가깝게 배치되어 있다. 제1 광 감지 소자(250)는 기판(110)의 표면에 대하여 수직 방향(예컨대 z방향)으로 적층되어 있는 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250c)를 포함한다.
그러나 본 예에 따른 이미지 센서(300)는 전술한 예에 따른 이미지 센서(300)와 달리 제2 광 감지 소자(150)가 기판(110) 내에 집적되어 있다. 제2 광 감지 소자(150)는 실리콘 광 감지 소자일 수 있으며, 예컨대 실리콘 포토다이오드일 수 있다. 제2 광 감지 소자(150)는 기판(110) 내에서 적외선 파장 스펙트럼의 광을 흡수할 수 있는 깊이 및 두께로 형성될 수 있다. 예컨대 제2 광 감지 소자(150)의 두께는 약 1㎛ 내지 10㎛일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 2㎛ 내지 8㎛ 또는 약 2㎛ 내지 6㎛일 수 있다.
이하 일 구현예에 따른 이미지 센서의 또 다른 예를 설명한다.
도 8은 일 구현예에 따른 이미지 센서의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 8을 참고하면, 본 예에 따른 이미지 센서(300)는 도 1 및 2에 도시된 이미지 센서(300)와 마찬가지로 가시광선 파장 스펙트럼에 속한 서로 다른 제1, 제2 및 제3 파장 스펙트럼의 광을 광전변환하는 복수의 화소(200)를 포함하고, 각 화소(200)는 청색 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 감지하는 청색 화소(200a), 녹색 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 감지하는 녹색 화소(200b) 또는 적색 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 감지하는 적색 화소(200c)일 수 있다.
이미지 센서(300)는 기판(110), 제1 광 감지 소자(250), 파장 선택 필터 층(80), 절연층(60, 70) 및 집광 렌즈(90)를 포함한다.
기판(110)은 반도체 기판일 수 있으며, 예컨대 실리콘 기판일 수 있다. 기판(110)은 예컨대 CMOS 기판일 수 있으며 CMOS 회로부(110a)를 포함할 수 있다. 기판(110)은 전하 저장소(120a, 120b, 120c, 121) 및 전송 트랜지스터(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 기판(110)의 하부 또는 상부에는 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있을 수 있다.
제1 광 감지 소자(250)는 청색 화소(200a)에 포함되어 있는 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 화소(200b)에 포함되어 있는 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 화소(200c)에 포함되어 있는 적색 광 감지 소자(250c)를 포함한다. 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250c)는 기판(110)의 표면에 대하여 수평 방향(예컨대 xy 방향)을 따라 배열되어 가시광 감지 소자 어레이를 형성할 수 있다.
청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b) 및 적색 광 감지 소자(250c)는 각각 하부 전극(251a, 251b, 251c), 상부 전극(252), 하부 전극(251a, 251b, 251c)과 상부 전극(252) 사이에 위치하는 광전변환층(253), 그리고 하부 전극(251a, 251b, 251c)과 광전변환층(253) 사이 및 상부 전극(252)과 광전변환층(253) 사이에 위치하는 전하 보조층(254, 255)를 포함하며, 하부 전극(251a, 251b, 251c), 상부 전극(252), 광전변환층(253) 및 전하 보조층(254, 255)에 대한 설명은 도 1 내지 3에서 설명한 바와 같다.
광전변환층(253)은 전술한 제1 페로브스카이트를 포함할 수 있으며, 제1, 제2 및 제3 색 필터(80a, 80b, 80c)를 각각 투과한 청색 파장 스펙트럼의 광(또는 청색 파장 스펙트럼을 포함한 광), 녹색 파장 스펙트럼의 광(또는 녹색 파장 스펙트럼을 포함한 광) 또는 적색 파장 스펙트럼의 광(또는 적색 파장 스펙트럼을 포함한 광)을 제1 페로브스카이트에서 흡수하여 가시광선 파장 파장 스펙트럼의 광을 흡수하여 전기적 신호로 변환할 수 있다.
하부 전극(251a, 251b, 251c), 상부 전극(252), 전하 보조층(254, 255), 파장 선택 필터 층(80)와 집광 렌즈(90)에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
본 예에 따른 이미지 센서(300)는 전술한 제2 광 감지 소자(150)를 구비하지 않는 단층형 이미지 센서일 수 있다. 전술한 바와 같이 페로브스카이트는 실리콘 대비 약 10배 이상(예컨대 약 10배 내지 1000배)의 흡광도를 가질 수 있으므로 기존의 단층형 실리콘 포토다이오드보다 높은 흡광 특성을 가질 수 있다. 예컨대 동일한 흡광도를 가지기 위하여 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)의 두께는 기존의 실리콘 포토다이오드의 두께보다 약 1/10 이하로 줄일 수 있고 이에 따라 단층형 이미지 센서(300)의 두께 또한 크게 줄일 수 있어 박형 이미지 센서로 효과적으로 적용될 수 있다.
제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)은 이러한 높은 흡광도로 인하여 비교적 얇은 두께를 가질 수 있으며, 예컨대 약 100nm 내지 800nm, 약 100nm 내지 700nm, 약 100nm 내지 500nm 또는 약 300nm 내지 500nm의 두께를 가질 수 있다.
페로브스카이트는 상기와 같이 에너지 밴드갭에 따라 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장을 결정할 수 있으므로 파장 선택성을 가질 수 있다. 이에 따라 파장 선택성 없이 단파장(약 200nm 부근) 내지 적외선 파장 스펙트럼에 걸쳐 넓은 파장 스펙트럼의 광을 흡수하는 실리콘과 달리, 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)은 별도의 적외선 차단 필터(infrared blocking filter) 없이도 적외선 파장 스펙트럼의 광을 배제하고 가시광선 파장 스펙트럼의 광을 흡수할 수 있다.
또한 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)의 굴절률은 약 3.0 이하(예컨대 CH3NH3PbI3의 굴절률: 약 2.84 @633nm)로, 실리콘의 굴절률 (약 3.88 @630nm)보다 크게 낮을 수 있다. 이에 따라 입사각 0도를 기준으로 공기와 광전변환층(253)의 계면 반사율은 약 30% 미만, 약 28% 이하 또는 약 25% 이하(예컨대 약 23%)이고 공기와 실리콘의 계면 반사율은 약 35%로, 실리콘 대신 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)을 사용함으로써 광전변환층(253) 내부로 더 많은 빛을 집광할 수 있거나 별도의 반사방지막을 형성하지 않을 수 있다.
또한 페로브스카이트는 유기 광전변환물질 대비하여 전하 이동도가 약 1000배 이상(예컨대 약 1000배 내지 106배) 높으므로 상술한 높은 흡광 특성에 더하여 높은 광전변환효율 및 낮은 잔류전하 특성을 가질 수 있다. 이에 따라 고속 구동 센서와 같은 고성능 이미지 센서에 효과적으로 적용할 수 있다.
또한 페로브스카이트는 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 코팅과 같은 용액 공정 또는 진공 증착, 열 증착과 같은 증착 공정을 모두 적용할 수 있으므로 공정의 제약성이 적을 수 있다.
이하 일 구현예에 따른 이미지 센서의 또 다른 예를 설명한다.
도 9는 일 구현예에 따른 이미지 센서의 다른 예를 보여주는 평면도이고, 도 10은 도 9의 이미지 센서의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 9를 참고하면, 본 예에 따른 이미지 센서(300)는 전술한 예와 마찬가지로 단층형 이미지 센서일 수 있으며, 가시광선 파장 스펙트럼에 속한 서로 다른 제1, 제2 및 제3 파장 스펙트럼의 광을 광전변환하는 복수의 화소(200)를 포함하고, 각 화소(200)는 청색 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 감지하는 청색 화소(200a), 녹색 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 감지하는 녹색 화소(200b) 또는 적색 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 감지하는 적색 화소(200c)일 수 있다.
본 예에 따른 이미지 센서(300)는 전술한 예와 달리, 복수의 화소(200)는 적외선 화소(200d)를 더 포함할 수 있다. 예컨대 하나의 청색 화소(200a), 하나의 녹색 화소(200b), 하나의 적색 화소(200c) 및 하나의 적외선 화소(200d)는 하나의 화소 군(PG)을 이루어 행 및/또는 열을 따라 반복적으로 배열될 수 있다. 적외선 화소(200d)는 적외선 파장 스펙트럼 중 적어도 일부의 광을 흡수하여 광전변환할 수 있다.
도 10을 참고하면, 일 예에 따른 이미지 센서(300)는 기판(110), 제1 광 감지 소자(250), 파장 선택 필터 층(80), 절연층(60, 70) 및 집광 렌즈(90)를 포함한다.
기판(110)은 반도체 기판일 수 있으며, 예컨대 실리콘 기판일 수 있다. 기판(110)은 예컨대 CMOS 기판일 수 있으며 CMOS 회로부(110a)를 포함할 수 있다. 기판(110)은 전하 저장소(120a, 120b, 120c, 120d) 및 전송 트랜지스터(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 기판(110)의 하부 또는 상부에는 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있을 수 있다.
제1 광 감지 소자(250)는 청색 화소(200a)에 포함되어 있는 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 화소(200b)에 포함되어 있는 녹색 광 감지 소자(250b), 적색 화소(200c)에 포함되어 있는 적색 광 감지 소자(250c) 및 적외선 화소(200d)에 포함되어 있는 적외선 광 감지 소자(250d)를 포함한다. 청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b), 적색 광 감지 소자(250c) 및 적외선 광 감지 소자(250d)는 기판(110)의 표면에 대하여 수평 방향(예컨대 xy 방향)을 따라 배열되어 어레이를 형성할 수 있다.
청색 광 감지 소자(250a), 녹색 광 감지 소자(250b), 적색 광 감지 소자(250c) 및 적외선 광 감지 소자(250d)는 각각 하부 전극(251a, 251b, 251c, 251d), 상부 전극(252), 하부 전극(251a, 251b, 251c, 251d)과 상부 전극(252) 사이에 위치하는 광전변환층(253), 그리고 하부 전극(251a, 251b, 251c, 251d)과 광전변환층(253) 사이 및 상부 전극(252)과 광전변환층(253) 사이에 위치하는 전하 보조층(254, 255)을 포함하며, 하부 전극(251a, 251b, 251c, 251d), 상부 전극(252), 광전변환층(253) 및 전하 보조층(254, 255)에 대한 설명은 도 1 내지 3에서 설명한 바와 같다.
광전변환층(253)은 전술한 제1 페로브스카이트를 포함할 수 있다. 본 예에서, 제1 페로브스카이트는 가시광선 파장 스펙트럼 내지 적외선 파장 스펙트럼에 걸친 광을 흡수할 수 있다.
일 예로, 제1 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼은 단파장(예컨대 X선 또는 UV선 영역에 속하는 파장)으로부터 적외선 파장 스펙트럼까지 비교적 높은 흡광도를 가질 수 있다. 제1 페로브스카이트는 적외선 파장 스펙트럼과 매칭되는 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.
일 예로, 제1 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 적외선 광 감지 소자(250d)에서 광전변환하고자 하는 적외선 파장 스펙트럼의 종점일 수 있으며, 예컨대 약 800nm 내지 3000nm에 속할 수 있고, 상기 범위 내에서 약 800nm 내지 2500nm, 약 800nm 내지 2200nm, 약 800nm 내지 2000nm, 약 800nm 내지 1800nm, 약 800nm 내지 1500nm, 약 800nm 내지 1300nm, 약 900nm 내지 2500nm, 약 900nm 내지 2200nm, 약 900nm 내지 2000nm, 약 900nm 내지 1800nm, 약 900nm 내지 1500nm, 약 900nm 내지 1300nm, 약 1000nm 내지 2500nm, 약 1000nm 내지 2200nm, 약 1000nm 내지 2000nm, 약 1000nm 내지 1800nm, 약 1000nm 내지 1500nm 또는 약 1000nm 내지 1300nm에 속할 수 있다.
파장 선택 필터 층(80)은 청색 화소(200a)에 포함되어 있는 제1 색 필터(80a), 녹색 화소(200b)에 포함되어 있는 제2 색 필터(80b) 및 적색 화소(200c)에 포함되어 있는 제3 색 필터(80c)를 포함할 수 있고, 추가적으로 적외선 화소(200d)에 포함되어 있는 적외선 필터(80d)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1, 제2 및 제3 색 필터(80a, 80b, 80c)는 서로 다를 수 있고, 제1 색 필터(80a)는 청색 필터, 시안 필터 또는 마젠타 필터일 수 있고, 제2 색 필터(80b)는 녹색 필터, 시안 필터 또는 옐로우 필터일 수 있고, 제3 색 필터(80c)는 적색 필터, 옐로우 필터 또는 마젠타 필터일 수 있다. 예컨대 제1, 제2 및 제3 색 필터(80a, 80b, 80c)는 각각 청색 필터, 녹색 필터 및 적색 필터 일 수 있다. 예컨대 제1, 제2 및 제3 색 필터(80a, 80b, 80c)는 각각 시안 필터, 옐로우 필터 및 마젠타 필터일 수 있다.
적외선 필터(80d)는 소정의 적외선 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있으며, 예컨대 적외선 광 감지 소자(250d)에서 광전변환하고자 하는 적외선 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 적외선 필터(80d)는 예컨대 약 700nm 초과 3000nm 이하의 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있고, 상기 범위 내에서 약 700nm 초과 2500nm 이하, 약 700nm 초과 2000nm 이하, 약 700nm 초과 1800nm 이하, 약 700nm 초과 1500nm 이하, 약 750nm 내지 3000nm, 약 750nm 내지 2500nm, 약 750nm 내지 2000nm, 약 750nm 내지 1800nm, 약 750nm 내지 1500nm, 약 800nm 내지 3000nm, 약 800nm 내지 2500nm, 약 800nm 내지 2000nm, 약 800nm 내지 1800nm 또는 약 800nm 내지 1500nm 의 파장 스펙트럼의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 예에 따른 이미지 센서(300)는 전술한 바와 같이 페로브스카이트를 포함하는 광 감지 소자를 포함함으로써 실리콘 대비 약 10배 이상(예컨대 약 10배 내지 1000배)의 흡광도를 가질 수 있으므로 기존의 단층형 실리콘 포토다이오드보다 높은 흡광 특성을 가질 수 있다. 추가적으로, 본 예에 따른 이미지 센서(300)는 적외선 화소(200d)를 추가적으로 포함함으로써 저조도 환경에서의 감도를 개선할 수 있고 흑백 명암의 상세 구분을 하는 동적 범위(dynamic range)를 넓힘으로써 3차원 이미지의 감지 능력을 효과적으로 높일 수 있다. 또한 이미지 센서(300)는 적외선 화소를 추가로 포함함으로써 보안용 센서, 차량용 센서 또는 생체 인식 센서의 기능을 구비할 수 있다.
제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)은 이러한 높은 흡광도로 인하여 비교적 얇은 두께를 가질 수 있으며, 예컨대 약 100nm 내지 800nm, 약 100nm 내지 700nm, 약 100nm 내지 500nm 또는 약 300nm 내지 500nm의 두께를 가질 수 있다.
페로브스카이트는 상기와 같이 에너지 밴드갭에 따라 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장을 결정할 수 있으므로 파장 선택성을 가질 수 있다. 이에 따라 파장 선택성 없이 단파장(약 200nm 부근) 내지 적외선 파장 스펙트럼까지 넓은 파장 스펙트럼의 광을 흡수하는 실리콘과 달리, 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)은 별도의 적외선 차단 필터 없이도 적외선 파장 스펙트럼의 광을 배제하고 가시광선 파장 스펙트럼의 광을 흡수할 수 있다.
또한 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)의 굴절률은 약 3.0 이하(예컨대 CH3NH3PbI3의 굴절률: 약 2.84 @633nm)로, 실리콘의 굴절률 (약 3.88 @630nm)보다 크게 낮을 수 있다. 이에 따라 입사각 0도를 기준으로 공기와 광전변환층(253)의 계면 반사율은 약 30% 미만, 약 28% 이하 또는 약 25% 이하(예컨대 약 23%)이고 공기와 실리콘의 계면 반사율은 약 35%로, 실리콘 대신 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층(253)을 사용함으로써 광전변환층(253) 내부로 더 많은 빛을 집광할 수 있거나 별도의 반사방지막을 형성하지 않을 수 있다.
또한 페로브스카이트는 유기 광전변환물질 대비하여 전하 이동도가 약 1000배 이상(예컨대 약 1000배 내지 106배) 높으므로 상술한 높은 흡광 특성에 더하여 높은 광전변환효율 및 낮은 잔류전하 특성을 가질 수 있다. 이에 따라 고속 구동 센서와 같은 고성능 이미지 센서에 효과적으로 적용할 수 있다.
또한 페로브스카이트는 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 코팅과 같은 용액 공정 또는 진공 증착, 열 증착과 같은 증착 공정을 모두 적용할 수 있으므로 공정의 제약성이 적을 수 있다.
추가적으로, 본 예에 따른 이미지 센서(300)는 적외선 화소를 추가적으로 포함함으로써 보안용 센서, 차량용 센서 또는 생체 인식 센서의 기능을 구비할 수 있다. 이에 따라 하나의 화소 내에서 가시광선 영역의 빛과 적외선 영역의 빛을 동시에 감지하여 이미지를 구현하는 화소 내 통합 이미지 센서(in-pixel image sensor)를 구현할 수 있다. 따라서 가시광 센서와 적외광 센서를 각각 별도의 기판에 제조하는 구조와 달리, 이미지 센서(300)의 크기를 늘리지 않고 저조도 환경에서의 감도를 개선할 수 있고 흑백 명암의 상세 구분을 하는 동적 범위를 넓힘으로써 3차원 이미지의 감지 능력을 효과적으로 높일 수 있다. 또한 적외광 센서는 보안용 센서, 차량용 센서 또는 생체 인식 센서 등으로 사용될 수 있으며, 전술한 가시광 센서와 적외광 센서의 통합 구조에 의해 이미지 센서와 보안용 센서, 차량용 센서 또는 생체 인식 센서의 복합 기능을 가진 복합 센서로 사용될 수 있다. 여기서 생체 인식 센서는 예컨대 홍채 센서, 거리 센서, 지문 센서 또는 혈관 분포 센서 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 이미지 센서는 카메라와 같은 영상 기기에 포함될 수 있으며, 그러한 이미지 센서 및/또는 카메라는 예컨대 스마트폰, 모바일 폰, 테블릿 PC, 랩탑 PC, 데스크탑 PC, 전자 책, 네비게이션 장치, TV, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), EDA(enterprise digital assistant), 웨어러블 컴퓨터, 사물 인터넷 장치(IoT), 만물 인터넷 장치(IoE), 드론(drone), 디지털 카메라, 도어락, 금고, 현금자동입출금기(ATM), 보안 장치, 의료 장치 또는 자동차 전장부품 등과 같은 다양한 전자 장치에 적용될 수 있다.
도 11은 일 구현예에 따른 전자 장치의 개략적인 다이아그램이다.
도 11을 참고하면, 전자 장치(1700)는 버스(bus)(1710)를 통해 서로 전기적으로 연결된 프로세서(1720), 메모리(1730) 및 이미지 센서(1740)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(1740)는 전술한 바와 같다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체인 메모리(1730)는 지시 프로그램을 저장할 수 있다. 프로세서(1720)는 하나 이상의 기능을 수행하기 위하여 저장된 지시 프로그램을 실행할 수 있다. 일 예로서, 프로세서(1720)는 이미지 센서(1740)에 의해 생성된 전기적 신호를 처리할 수 있다. 프로세서(1720)는 그러한 처리에 기초하여 출력(예컨대 디스플레이 인터페이스 상에 표시될 이미지)을 생성할 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.
80: 파장 선택 필터 층
90: 집광 렌즈
110: 기판
120a, 120b, 120c, 121: 전하 저장소
250: 제1 광 감지 소자
251a, 251b, 251c, 251d: 하부 전극
252a, 252b, 252c, 252d: 상부 전극,
253a, 253b, 253c, 253d: 광전변환층
150: 제2 광 감지 소자
300: 이미지 센서
1700: 전자 장치

Claims (27)

  1. 청색 화소, 녹색 화소 및 적색 화소를 포함한 복수의 화소를 포함하고,
    상기 복수의 화소의 적어도 일부는
    가시광선 파장 스펙트럼 중 적어도 일부의 광을 흡수하는 제1 페로브스카이트를 포함하는 제1 광 감지 소자, 그리고
    상기 제1 광 감지 소자와 적층되어 있고 적외선 파장 스펙트럼 중 적어도 일부의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자
    를 포함하는 이미지 센서.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 광 감지 소자는 상기 청색 화소에 포함되어 있는 청색 광 감지 소자, 상기 녹색 화소에 포함되어 있는 녹색 광 감지 소자 및 상기 적색 화소에 포함되어 있는 적색 광 감지 소자를 포함하고,
    상기 청색 광 감지 소자, 상기 녹색 광 감지 소자 및 상기 적색 광 감지 소자는 기판의 표면에 대하여 수평 또는 수직 방향을 따라 배열되어 있는 이미지 센서.
  3. 제2항에서,
    상기 청색 광 감지 소자, 상기 녹색 광 감지 소자 및 상기 적색 광 감지 소자는 상기 기판의 표면에 대하여 수평 방향을 따라 배열되어 있고,
    상기 청색 광 감지 소자 위에 위치하는 제1 색 필터, 상기 녹색 광 감지 소자 위에 위치하는 제2 색 필터 및 상기 적색 광 감지 소자 위에 위치하는 제3 색 필터를 포함한 파장 선택 필터 층을 더 포함하는 이미지 센서.
  4. 제3항에서,
    상기 제1, 제2 및 제3 색 필터는 서로 다르고,
    상기 제1 색 필터는 청색 필터, 시안 필터 또는 마젠타 필터이고,
    상기 제2 색 필터는 녹색 필터, 시안 필터 또는 옐로우 필터이고,
    상기 제3 색 필터는 적색 필터, 옐로우 필터 또는 마젠타 필터인
    이미지 센서.
  5. 제3항에서,
    상기 제1 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 650nm 초과 750nm 미만에 속하는 이미지 센서.
  6. 제2항에서,
    상기 청색 광 감지 소자, 상기 녹색 광 감지 소자 및 상기 적색 광 감지 소자는 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향을 따라 적층되어 있고,
    상기 제1 페로브스카이트는
    상기 청색 광 감지 소자에 포함되고 청색 파장 스펙트럼과 녹색 파장 스펙트럼의 경계에서 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장을 가지는 청색 페로브스카이트,
    상기 녹색 광 감지 소자에 포함되고 녹색 파장 스펙트럼과 적색 파장 스펙트럼의 경계에서 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장을 가지는 녹색 페로브스카이트, 그리고
    상기 적색 광 감지 소자에 포함되고 적색 파장 스펙트럼과 적외선 파장 스펙트럼의 경계에서 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장을 가지는 적색 페로브스카이트
    를 포함하는 이미지 센서.
  7. 제6항에서,
    상기 청색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 450nm 이상 550nm 미만에 속하고,
    상기 녹색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 550nm 내지 650nm에 속하고,
    상기 적색 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 650nm 초과 750nm 이하에 속하는
    이미지 센서.
  8. 제1항에서,
    상기 제2 광 감지 소자는 기판 내에 집적되어 있거나 기판 위에 형성되어 있는 이미지 센서.
  9. 제1항에서,
    상기 제2 광 감지 소자는 실리콘 광 감지 소자인 이미지 센서.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 광 감지 소자의 두께는 1㎛ 내지 10㎛인 이미지 센서.
  11. 제1항에서,
    상기 제2 광 감지 소자는 상기 제1 페로브스카이트와 다른 제2 페로브스카이트를 포함하고,
    상기 제2 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장은 800nm 내지 3000nm에 속하는 이미지 센서.
  12. 제11항에서,
    상기 제2 광 감지 소자의 두께는 100nm 이상 1㎛ 미만인 이미지 센서.
  13. 제1항에서,
    상기 제1 광 감지 소자는
    제1 전극과 제2 전극, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제1 페로브스카이트를 포함하는 제1 광전변환층
    을 포함하는 이미지 센서.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 광 감지 소자는 상기 제1 전극과 상기 제1 광전변환층 사이 및 상기 제2 전극과 상기 제1 광전변환층 사이 중 적어도 하나에 위치하는 전하 보조층을 더 포함하는 이미지 센서.
  15. 제1항에서,
    상기 제2 광 감지 소자는
    제3 전극과 제4 전극, 그리고
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 위치하고 800nm 내지 3000nm에 속하는 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장을 가진 제2 페로브스카이트를 포함하는 제2 광전변환층
    을 포함하는 이미지 센서.
  16. 제15항에서,
    상기 제2 광 감지 소자는 상기 제3 전극과 상기 제2 광전변환층 사이 및 상기 제4 전극과 상기 제2 광전변환층 사이 중 적어도 하나에 위치하는 전하 보조층을 더 포함하는 이미지 센서.
  17. 제1항에서,
    상기 제1 광 감지 소자의 상부에 위치하는 집광 렌즈, 그리고
    상기 제2 광 감지 소자의 하부에 위치하는 CMOS 회로부
    를 더 포함하는 이미지 센서.
  18. CMOS 기판,
    상기 CMOS 기판 위에 위치하는 제1 광 감지 소자, 그리고
    상기 제1 광 감지 소자 위에 위치하고 청색 필터, 녹색 필터, 적색 필터, 시안 필터, 옐로우 필터 및 마젠타 필터에서 선택된 복수의 색 필터를 포함하는 파장 선택 필터 층
    을 포함하고,
    상기 제1 광 감지 소자는
    제1 전극과 제2 전극, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 700nm 내지 3000nm에 속하는 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장을 가진 제1 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층
    을 포함하는 이미지 센서.
  19. 제18항에서,
    상기 파장 선택 필터 층은 적외선 필터를 더 포함하는 이미지 센서.
  20. 제19항에서,
    상기 CMOS 기판은 실리콘 광 감지 소자를 포함하지 않는 이미지 센서.
  21. 제18항에서,
    상기 제1 광 감지 소자와 적층되어 있고 상기 제1 광 감지 소자보다 장파장 스펙트럼의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자를 더 포함하는 이미지 센서.
  22. 제21항에서,
    상기 제2 광 감지 소자는 상기 CMOS 기판 내에 집적되어 있거나 상기 CMOS 기판 위에 형성되어 있는 이미지 센서.
  23. 제21항에서,
    상기 제2 광 감지 소자는 실리콘 광 감지 소자이거나 상기 제1 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장보다 장파장의 컷오프 파장을 가진 제2 페로브스카이트를 포함하는 이미지 센서.
  24. 제21항에서,
    상기 제2 광 감지 소자는
    상기 기판 위에 위치하는 제3 전극과 제4 전극, 그리고
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 위치하고 상기 제1 페로브스카이트의 흡수 스펙트럼의 컷오프 파장보다 장파장이고 800nm 내지 3000nm에 속하는 컷오프 파장을 가진 제2 페로브스카이트를 포함하는 광전변환층
    을 포함하는 이미지 센서.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 이미지 센서를 포함하는 카메라.
  26. 제25항에 따른 카메라를 포함하는 전자 장치.
  27. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자 장치.
KR1020210098498A 2021-07-27 2021-07-27 이미지 센서, 카메라 및 전자 장치 KR20230016924A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210098498A KR20230016924A (ko) 2021-07-27 2021-07-27 이미지 센서, 카메라 및 전자 장치
US17/835,090 US20230030824A1 (en) 2021-07-27 2022-06-08 Image sensor and camera and electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210098498A KR20230016924A (ko) 2021-07-27 2021-07-27 이미지 센서, 카메라 및 전자 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230016924A true KR20230016924A (ko) 2023-02-03

Family

ID=85037975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210098498A KR20230016924A (ko) 2021-07-27 2021-07-27 이미지 센서, 카메라 및 전자 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230030824A1 (ko)
KR (1) KR20230016924A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114203790B (zh) * 2021-12-10 2024-02-20 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 显示面板及其制造方法、显示终端

Also Published As

Publication number Publication date
US20230030824A1 (en) 2023-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12035548B2 (en) Image sensors and electronic devices
US8541858B2 (en) Solid state imaging device
US11683599B2 (en) Image sensors and electronic devices
US10812738B2 (en) Electronic device configured to reduce light loss of possible light image and obtain distance information of an object
US8937363B2 (en) Solid-state imaging device and electronic apparatus
KR102718277B1 (ko) 이미지 센서 및 전자 장치
KR102520573B1 (ko) 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
CN111477692B (zh) 光电二极管和有机传感器以及电子装置
US11849597B2 (en) Sensors and electronic devices
CN111697013A (zh) 传感器和包括其的电子设备
WO2017169314A1 (ja) 固体撮像素子、及び電子装置
KR20230016924A (ko) 이미지 센서, 카메라 및 전자 장치
CN113206110A (zh) 影像感测器结构
US11869909B2 (en) Image sensors and electronic devices
EP3579277B1 (en) Image sensors and electronic devices including the same
US20210280624A1 (en) Imaging systems with improved microlenses for enhanced near-infrared detection
US9628734B2 (en) Stacked image sensor
US20240079421A1 (en) Image sensor
US8921905B2 (en) Solid-state imaging device
CN114664914A (zh) 一种显示面板

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination