KR970002120B1 - 고체영상픽업장치 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

고체영상픽업장치
제1도는 본 발명의 제일실시예의 구성단면도.
제2도는 본 발명의 제일실시예의 제조과정도.
제3도는 종래의 고체현상장치의 구성단면도.
제4도는 카메라 등의 광학계 기구의 단면도.
제5도는 제4도의 기구에서의 종래의 고체현상장치의 입사광로도.
제6도는 제4도의 기구에서의 본 발명의 고체영상픽업장치의 입사광로도.
제7a도-c도는 채색필름과 마이크로렌즈의 굴절율과 관련하여 포토다이오드로부터의 굴절광을 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : N형 반도체 기판 2 : P웰층
3 : 수광부 4 : 전송부
5 : 실리콘 산화막 6 : 폴리 실리콘 전극
7 : 텅스텐 실리콘 8 : BPSG막
9 : 차광막 10a : 평탄화막
10b : 편탄화막 11 : 마이크로렌즈
본 발명은 마이크로렌즈를 가진 고체연상픽업장치에 관한 것이다.
종래의 고체영상픽업장치의 구성단면도가 제3도에 나타나 있다.
제3도에서 나타나듯이 N형 반도체 기판(1)위에 P웰 영역2의 표면부에 수광부(3)와 전송부(4)가 설치되어 있다.
이러한 상부에 실리콘 산화막(5)이 퇴적되어 있다.
이것의 상부에 폴리 실리콘 전극(6)이 설치되어 있으며 실리콘 산화막(5)이 폴리 실리콘 전극(6)위에도 퇴적되어 있다.
그 상부에는 텅스텐 실리콘(7)이 설치되어 있다.
텅스텐 실리사이드(7)의 상부에 PBSG막(8)이 퇴적되어 있고 그 상부에 차광메탈(9)이 설치되어 있어, 광선이 전송부(4)로 들어가지 못한다.
아크릴 수지 등으로된 평탄화막(10b)이 그 위에 설치되어 있다.
평탄화막에서와 거의 같은 굴절율을 가지는 투명수지로 된 상기의 평탄화막(10b)위에 마이크로렌즈(10a)가 설치되어 입사광의 이용율이 증가시킨다. 따라서 실질적 개구율이 향상된다.
제4도는 카메라 등의 광학계 기구의 구성단면도를 나타낸다.
제4도에서 참조부호(12)는 광학계 렌즈이며, 참조부호 13은 조리개, 참조부호(14)는 고체현상장치이다.
제4도에 나타나듯이 광학계 렌즈(12)가 빛을 모아서 상을 만드는 장소에 고체현상장치 14가 설치된다.
제4도(a)(b)에서 나타나듯이, 이 경우에 있어서, 상은 조리개(13)의 개구부의 크기로 나타난다.
제4도(a)에 있어서, 제5도(a)의 제4도(a)에서의 입사광로에서 나타나듯이 빛은 수광부(3)에 모아진다.
제4도(b)에서처럼 조리개가 열려진 상태에서는 제5도(b)의 제4도의 (b)에서의 입사광로에서 나타나듯이 입사광이 비스듬하기 때문에 마이크로렌즈(11)의 결상위치는 수광부로부터 벗어나 있다.
조리개(13)의 개구부분이 이와 같이 커지기 때문에 마이크로렌즈(11)에 의한 집광율은 줄어든다.
따라서 본 발명은 위에서 밝힌 종래의 기술의 고질적 결함을 제거하고 향상된 고체현상장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 비스듬한 입사광에 관하여 집광율의 감소를 제어하는 장치가 있는 고체현상장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적과 다른 목적을 달성함에 있어서, 본 발명의 제일실시예에 따른 고체현상장치는 평탄막에 설치된 마이크로렌즈와 평탄막에서 사용되는 마이크로렌즈보다 더 큰 굴절율의 투명수지를 가진다.
본 발명의 제6도의 고체영상픽업장치의 입사광로에 표시된 바와 같이 상기 구조를 가지는 고체현상장치를 사용하는 경우 수광면에 비해 입사광이 전보다 더 직각에 근접하게 된다.
본 발명은 설명하기 전에 전 도면에 있어서 같은 참조부호는 같은 부분을 나타냄을 미리 밝혀둔다.
제1도는 본 발명의 제일실시예의 구성단면도이다.
제2도는 본 발명의 제일실시예의 제조과정을 나타낸다.
제1도와 제2도에 있어서 참조부호(1)은 N형 반도체기판, 참조부호(2)는 P웰층 참조부호(3)은 수광부, 참조부호(4)는 전송부, 참조부호(5)는 실리콘 산화막, 참조부호(6)은 폴리 실리콘 전극, 참조부호(7)은 텅스텐 실리사이드, 참조부호(8)은 BPSG 필름, 참조부호(9)은 차광막, 참조부호(10a)는 마이크로렌즈재료의 굴절율보다 굴절율이 더 큰 평탄막, 참조부호(11)은 굴절율이 더 큰 마이크로렌즈를 나타낸다.
본 발명은 평탄막(10a)이 마이크로렌즈(11)보다 큰 굴절율을 가지는 재료를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
이하 제조과정이 제2도와 관련하여 설명된다.
종래의 기술에 의하면, P웰층(2)이 N형 반도체 기판(1)위에 형성된다.
수광부(3)와 전송부(4)는 P웰층(2)의 표면에 형성된다.
그뒤, 반도체 산화막(5)이 퇴적되고 폴리 실리콘 전극(6)이 형성된다.
그리고나서, 그 폴리 실리콘 전극(6)이 커버되도록 다시 실리콘 산화막(5)이 퇴적된다.
텅스텐실리사이드(7)가 앞서 말한 전극(6)의 상부에 형성된다.
BPSG막(8)이 퇴적된 뒤, 알루미늄 실리사이드막이 차광막(9)으로써 형성된다(도면 2a 참조).
폴리아미드 수지같은 높은 굴절율을 가지는 재표가 스핀코팅법으로 평탄화막 재료로써 첨가된다.
200 내지 250℃에서 약 5분 내지 10분간 가열되어 평탄막(10a)으로 형성된다(제2도b).
본 발명에 있어서 평탄막 재료는 마이크로렌즈보다 더 큰 굴절율을 가지는 이외의 다른 제한이 없다.
또한 막의 두께는 소자에 따라 다르다.
또한 스핀코팅법에 있어서 높은 굴절율의 재료가 도포막의 미리 정해진 두께를 얻기 위하여 분리재 등의 첨가량, 회수, 시간을 엄격히 제한하면서 일정한 온도와 습도에서 도포재로 덮여진다.
그리고나서 건조시키기 위하여 다시 가열된다.
표면을 완전히 평탄하게 만드는 것이 어렵기 때문에, 채색막의 평탄함을 향상시키기 위해서 스핀코팅법이 여러번 되풀이 된다.
대개 두 번의 도포가 채색막의 평탄화를 꽤 향상시킬 수 있으며, 막의 두께의 합이 평탄해진 막의 두께가 된다.
스핀코팅법외에도 표면의 평탄하지 못함을 제거하기 위한 방법으로 재료를 일정두께로 도포하고 난 뒤 평탄한 막을 제공하기 위하여 재료의 표면을 플라즈마에 의하여 부식하는 에칭백방법이 있다.
굴절율이 1 혹은 그 이상인 아크릴 수지 혹은 다른것들이 평탄막을 코팅한 것과 같은 방법으로 스핀코팅법에 의하여 렌즈재료로써 도포된다.
이것은 포토에칭 과정에 있어서 정형화 되어 있다.
스핀코팅법을 사용하는 이번 경우에는, 도포막의 미리 결정된 두께를 얻기 위하여 분리제 등의 첨가량, 회수, 시간을 엄격히 통제하는 것이 필요하다.
그런뒤에 패턴형을 만들기 위해 노광되고 현상된다.
그뒤 150 내지 160℃에서 멜팅된다.
렌즈의 이상적인 모양을 얻기 위하여 채색막의 형과 멜팅시의 온도, 시간, 습도 등을 엄격히 통제하는 것이 필요하다.
그리고나서 그것은 마이크로렌즈(11)를 형성하기 위하여 건조된다(제2도c).
위의 과정에서, 채색막과 렌즈의 재료는 수지의 열가소성을 이용하기 위하여 상용되는데, 열가소성이 있는 다른 종류의 수지, 예를 들면 굴절율 1.5의 아크릴 수지, 굴절율 1.8의 폴리아미드 수지, 굴절율 2.6의 노블래힉수지 등이 사용가능하다.
이제, X와 Y외에 부등식 1NAX와 1NBY에서의 NA와 NB의 관계에서의 채색막의 굴절율 NA와 마이크로렌즈의 굴절율 NB를 설명한 것이다.
아래 등식은 공기의 굴절율 N0와 채색막과 마이크로렌즈의 굴절율 N1와 관련하여 굴곡 γ율과 초점거리 f와의 관계에서의 광선로에 의해 성립될 것이다.
만약 초점이 포토다이오드의 표면에 있는 상에 고정된다면 아래 수학식 1은 제7도(a)에서 나타나는 대로 화소피치(picture element pitch) P, 채색막 t의 두께, 마이크로렌즈 t'의 높이와 관련하여 성립할 것이다.
γ2=(P/2)2+(γ-t')2
f=t+t'
따라서
상기 수학식 1에서, 채색막과 마이크로렌즈의 재료와 굴절율 N1은 엘리먼트 피치의 일정치에 의하여 결정되고, 예를 들면 화소가 2,700,000이고, 굴절율인 1/3N인 경우의 9.6㎛, 형성되는 렌즈는 포토다이오드의 표면에 첫점상이 있는 수학식 1을 만족시키는 t, t'값에 의하여 결정된다.
다시 말하면, 수학식 1의 조건이 만족된다면 N1값에 아무런 제한이 없다는 것이다.
그러나 상기 수학식 1의 가정이 마이크로렌즈에 수직인 보통의 입사광인 경우이고, 만약 광학렌즈의 조리개가 열려 있는 경우라면 마이크로렌즈에 일정각의 입사광이어야 한다.
제7도(b)에서 나타나듯이 포토다이오드에 관하여 광선이 각 θ의 입사광이라면, 초점의 수차 △는 아래 등식에 의한다.
여기에서
따라서
만약 포토다이오드의 오프닝 효율이 α이고 오프닝이 αP라면, 아래등식이 성립한다.
위의 등식이 성립할 때 입사광이 각 θ가 있다 하더라도, 넓은 각인 30°쯤, 또 α값의 변위에 따라서 0.25에서 0.3으로 변화되더라도 커버링 효율은 더 작아질 것이다.
결과적으로 채색막의 두께가 t, t'이고 아래 수학식 2를 만족하는 렌즈인 경우 N1값을 제한하는 것은 없다.
상기의 수학식 2에서 만약 채색막의 굴절율 N2(N2N1)을 가지면 초점의 수차 △'는 아래 수학식 3에 의하여 설명된다.
그러므로,
따라서 △'≤αP/2
만약 N0=1, N1=1.5, N2N1이 성립하고, △-△'0의 상태가 항상 유지된다면, 초점의 수차를 떨어뜨리는 것은 가능하게 된다.
상기의 설명에서 밝혀진 대로, 본 발명에 있어서의 가로 방향의 이동은 종래의 이동보다 더 작게 된다.
상세히 말하면, 본 발명의 이용에 의하여 조리개 입사광에 의한 집광율의 감소가 발생할 가능성이 없어진다.
본 발명이 실시예와 첨부된 도면에 충분히 설명되었지만 다양한 변화와 조정이 이 영역의 전문가들에게는 분명해질 것이다.
따라서 본 발명의 영역으로부터 그러한 변화와 조정이 분리되지 않는 한 그것 역기 여기에 포함되는 것이다.

Claims (3)

  1. 반도체 구조(1-9)에 형성된 감광성 소자(3)의 어레이와, 상기 반도체 구조상에 형성되는 평탄화막(10a)와 평탄화막상에 형성되는 마이크로렌즈의 어레이를 구비하고, 상기 평탄화막의 굴절율이 마이크로렌즈보다 큰 것을 특징으로 하는 영상픽업장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평탄화막(10a)는 폴리아미드 수지를 구비하고, 상기 마이크로렌즈는 아크릴 수지로 구성되는 영상픽업장치.
  3. 광감성 소자의 어레이를 구비하는 반도체 구조를 형성하는 스텝과, 스핀코팅 방법을 사용해서 상기 반도체 구조위에 폴리이미드 수지를 퇴적하는 스텝과, 평탄화막을 형성하기 위해 200~250℃에서 5~10분 동안 상기 퇴적된 폴리이미드 수지를 베이크하는 스텝과, 스핀코팅 방법을 사용해서 상기 평탄화막상에 아크릴 수지를 퇴적하는 스텝과, 상기 감광성 소자위에 배열된 위치에서 상기 퇴적된 아크릴 수지로부터 마이크로렌즈를 형성하는 스텝을 구비하는 고체영상픽업장치를 제조하는 방법.
KR1019920021416A 1991-11-15 1992-11-14 고체영상픽업장치 KR970002120B1 (ko)

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