KR20100079452A - Image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 이미지센서에 관한 것이다.Embodiments relate to an image sensor.
씨모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지센서(Image Sensor)(CIS)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자이다. Complementary Metal Oxide Silicon (CMOS) Image Sensors (CIS) are semiconductor devices that convert an optical image into an electrical signal.
씨모스 이미지센서에서 입사광(incident light)은 컬러필터 어레이를 통해 픽셀의 포토다이오드로 수광된다. 여기서, 포토다이오드의 광 감도(Sensitivity)를 높이기 위하여 광 감지부분 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 바꿔서 광 감지 부분으로 모아주는 집광기술이 등장하였는데, 이러한 기술이 바로 마이크로 렌즈 형성 기술이다. Incident light in the CMOS image sensor is received by the photodiode of the pixel through the color filter array. Here, a condensing technology that changes the path of light incident to a region other than the light sensing portion and collects it into the light sensing portion in order to increase the light sensitivity of the photodiode has emerged, and such a technique is a microlens forming technique.
이에, 종래의 씨모스 이미지센서는 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터의 3가지 칼라 필터를 포함하는, 컬러필터 어레이의 상부에 이미지센서의 광 감도를 높이기 위하여 마이크로 렌즈(Microlens)를 형성하도록 하고 있다.Accordingly, the conventional CMOS image sensor is configured to form a microlens to increase the light sensitivity of the image sensor on top of the color filter array, which includes three color filters, a red filter, a green filter, and a blue filter. .
그런데, 고해상도의 영상을 재현하기 위해서는, 픽셀의 개수가 많아야 함으로, 고해상도로 갈수록 픽셀의 크기는 점차 감소하고 있다. However, in order to reproduce a high resolution image, the number of pixels must be large, and as the resolution becomes higher, the size of the pixels gradually decreases.
이에, 소형화된 픽셀에 대응되는 마이크로 렌즈의 크기 또한 감소되어야 하지만, 마이크로 렌즈를 소형화 설계 하는 데엔 기술적인 한계가 있다. 또한, 마이크로 렌즈의 크기가 작아지게 되면 렌즈 구면 수차가 발생하여 집광 효율이 떨어지는 문제점이 있다.Accordingly, the size of the microlens corresponding to the miniaturized pixel should also be reduced, but there are technical limitations in miniaturizing the microlens. In addition, when the size of the microlenses is reduced, lens spherical aberration occurs, which causes a problem in that light collection efficiency is lowered.
실시예는, 하나의 마이크로 렌즈를 이용하여 다수개의 픽셀에 입사광을 제공할 수 있는 이미지센서를 제공한다.The embodiment provides an image sensor capable of providing incident light to a plurality of pixels using one micro lens.
실시예에 의한 이미지센서는, 마이크로 렌즈와; 상기 마이크로 렌즈를 통해 집광된 백색광을 파장에 따라 각 색깔별로 회절시키는 회절층과; 상기 회절층에서 회절된 각 색신호를 수광하는 다수개의 픽셀을 갖는 픽셀층을 포함한다.An image sensor according to the embodiment includes a micro lens; A diffraction layer diffracting the white light collected through the micro lens for each color according to the wavelength; It includes a pixel layer having a plurality of pixels for receiving each color signal diffracted in the diffraction layer.
실시예의 이미지센서에 의하면, 하나의 마이크로 렌즈를 이용하여 다수개의 픽셀에 입사광을 제공할 수 있다.According to the image sensor of the embodiment, it is possible to provide incident light to a plurality of pixels using one micro lens.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 실시예에 따른 이미지센서에 대해서 상세하게 설명한다. 다만, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, an image sensor according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the embodiments, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
또한, 실시 예를 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함 한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In addition, in describing the embodiments, each layer (film), region, pattern, or structure may be “on” or “under” a substrate, each layer (film), region, pad, or pattern. In the case of being described as being formed "in," "on" and "under" include both "directly" or "indirectly" formed. . Also, the criteria for top, bottom, or bottom of each layer will be described with reference to the drawings.
도 1은 실시예의 이미지센서의 구조도이다.1 is a structural diagram of an image sensor of an embodiment.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 이미지센서는 입사광을 집광하는 마이크로 렌즈(500)와, 소자 보호를 위한 패시베이션층(passivation layer)(400)과, 패시베이션층을 통해 전달된 백색광을 파장에 따라 각 색깔별로 회절시키는 회절층(300)과, 금속-IMD(Intermetal Dielectric)층(200)과, 회절층(300)에서 회절된 각 색신호를 수광하는 다수개의 픽셀층(100)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the image sensor of the present embodiment includes a
마이크로 렌즈(500)의 입사광은 여러 가지 색신호가 혼합된 백색광으로 집광된다.The incident light of the
회절층(300)은 마이크로 렌즈(500)를 통해 집광된 백색광을 파장별로 회절시킨다. 백색광에 포함된 다양한 색신호는 각기 고유한 파장을 가지고 있어, 회절층(300)에 통해 회절된 백색광은 색상별로 집광된다. 여기서, 회절층(300)에는 마이크로 렌즈(500)가 집광한 백색광이 수직으로 투과됨으로, 회절층(300)을 수직으로 통과하는 중심영역에는 백색광이 집광되고, 백색광을 중심으로 각 색신호의 파장에 따라 분광된 각 색신호가 방사형으로 집광될 수 있다. The
이러한 회절층(300)으로는 가는 슬릿(slit)을 다수개 배열한 형태의 회절발을 적용할 수 있다. 회절발에 백색광이 입사되면 선이 그어져 있지 않은 회절발 부위에서 일제히 여러 각도로 회절된 빛이 나온다. As the
픽셀층(100)은 회절층(300)을 통해 분광된 색신호의 집광영역에, 해당 색신호를 수광하기 위한 다수개의 R(Red)픽셀, G(Green)픽셀, B(Blue)픽셀을 포함한다. The
도 2는 각 신호의 회절각을 도시한 그래프이다. 2 is a graph showing the diffraction angle of each signal.
회절층(300)에서 회절된 색신호의 중심에는 백색광이 투과되고, 다른 색신호는 파장의 길이에 반비례하게 회절각이 벌어진다. White light is transmitted through the center of the color signal diffracted by the
색신호 중, R(Red)신호의 파장이 가장 길고, G(Green)신호의 파장은 중간 대역이며, B(Blue)신호는 파장이 가장 짧다. 따라서, 회절층(300)에 도달한 색신호 중 R신호의 회절각 r, G신호의 회절각 g, B신호의 회절각 b는, r<g<b의 관계를 갖게 된다.Among the color signals, the wavelength of the R (Red) signal is the longest, the wavelength of the G (Green) signal is the middle band, and the B (Blue) signal has the shortest wavelength. Therefore, the diffraction angle r of the R signal, the diffraction angle g of the G signal, and the diffraction angle b of the B signal among the color signals reaching the
이에 따라, 마이크로 렌즈(500)에서 집광되어 회절층(300)을 통과한 색신호는 방사형 스펙트럼을 갖게 되는데, 방사형 스펙트럼의 중심에는 회절층(300)을 수직으로 통과한 백색광이 위치하게 된다. 백색광을 중심으로 파장이 긴 R신호는 회절 각이 작아 렌즈 중심영역에 집광된다. 그리고, 파장이 짧은 B신호는 가장 큰 각도로 회절하여 렌즈의 외곽영역에 집광되고, R신호와 B신호의 중간 파장을 갖는 G신호는 R신호와 B신호의 중간영역에 집광된다.Accordingly, the color signal collected by the
픽셀층(100)은 이러한 색신호의 방사형 스펙트럼에 기초하여, 중심영역에는 R픽셀을 배열하고 최외각 영역에는 B픽셀을 배열하며, 그 중간 영역에는 G픽셀을 배열한다. 그리고, 백색광의 집광영역에는 전원라인(power line)이나, 기타 회로 구성을 위치시킬 수 있다.The
또한, 회절발의 간격을 조절 하여 회절각을 조절하면, RGB신호의 집광영역을 제어할 수 있다. 이에, 회절발의 간격 조절을 통해 픽셀의 위치를 조절하는 것도 가능하다.In addition, by adjusting the diffraction angle by adjusting the interval of the diffraction bal, it is possible to control the condensing region of the RGB signal. Therefore, it is also possible to adjust the position of the pixel by adjusting the spacing of the diffraction shots.
이상 설명한 바와 같이, 실시예에 따른 이미지센서는 회절층(300)을 이용하여, 하나의 마이크로 렌즈(500)로 다수개의 픽셀에 RGB색신호를 집광할 수 있도록 하고있다.As described above, the image sensor according to the embodiment uses the
도 3은 실시예의 이미지센서의 평면도이다.3 is a plan view of an image sensor of an embodiment.
실시예의 이미지센서는 하나의 마이크로 렌즈(500)와 회절층(300)을 이용하여 RGB색신호를 각 색상에 따라 방사형으로 집광할 수 있다. 이에, 마이크로 렌즈(500)가 집광한 R신호, G신호, B신호를 수광하기 위해 하나의 마이크로 렌즈(500)에 다수개의 R픽셀, G픽셀, B픽셀로 구성된 픽셀층(100)을 할당할 수 있다.The image sensor of the exemplary embodiment may condense the RGB color signals radially according to each color using one
따라서, 소량의 마이크로 렌즈로도 많은 양의 픽셀을 제어 할 수 있다. 또한, 픽셀의 크기가 소형화 되더라도 마이크로 렌즈는 소형화할 필요가 없고, 회절발의 두께를 조절하여 RGB신호 집광영역을 조절함으로써 픽셀의 위치 또한 조절할 수 있음으로, 소형화된 픽셀에서도 마이크로 렌즈의 집광효율을 보장할 수 있다. Therefore, even a small amount of micro lenses can control a large amount of pixels. In addition, even if the size of the pixel is miniaturized, the microlens does not need to be miniaturized, and the position of the pixel can also be adjusted by controlling the RGB signal condensing area by adjusting the thickness of the diffraction grating, thereby ensuring the condensing efficiency of the microlens even in the miniaturized pixel. can do.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although described above with reference to the embodiment is only an example and is not intended to limit the invention, those of ordinary skill in the art to which the present invention does not exemplify the above within the scope not departing from the essential characteristics of this embodiment It will be appreciated that many variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
도 1은 실시예의 이미지센서의 구조도.1 is a structural diagram of an image sensor of an embodiment;
도 2는 실시예의 이미지센서에 수광되는 RGB 색신호의 회절각을 도시한 그래프.2 is a graph showing diffraction angles of RGB color signals received by the image sensor of the embodiment;
도 3은 실시예의 이미지센서의 평면도.3 is a plan view of an image sensor of an embodiment;
Claims (7)
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| KR1020080137946A KR20100079452A (en) | 2008-12-31 | 2008-12-31 | Image sensor |
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|---|---|---|---|
| KR1020080137946A KR20100079452A (en) | 2008-12-31 | 2008-12-31 | Image sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100079452A true KR20100079452A (en) | 2010-07-08 |
Family
ID=42640546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080137946A Withdrawn KR20100079452A (en) | 2008-12-31 | 2008-12-31 | Image sensor |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20100079452A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101249475B1 (en) * | 2011-06-10 | 2013-04-01 | 한국기초과학지원연구원 | Image sensor having high resolution |
| CN104701329A (en) * | 2013-12-04 | 2015-06-10 | 联华电子股份有限公司 | Semiconductor sensing device |
| KR102025012B1 (en) * | 2018-05-08 | 2019-09-24 | 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 | Multi pixel micro lens pixel array and camera system for solving color mix and operating method thereof |
-
2008
- 2008-12-31 KR KR1020080137946A patent/KR20100079452A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101249475B1 (en) * | 2011-06-10 | 2013-04-01 | 한국기초과학지원연구원 | Image sensor having high resolution |
| CN104701329A (en) * | 2013-12-04 | 2015-06-10 | 联华电子股份有限公司 | Semiconductor sensing device |
| CN104701329B (en) * | 2013-12-04 | 2019-10-11 | 联华电子股份有限公司 | Semiconductor Sensing Device |
| KR102025012B1 (en) * | 2018-05-08 | 2019-09-24 | 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 | Multi pixel micro lens pixel array and camera system for solving color mix and operating method thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20081231 |
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| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |