KR100878696B1 - 이미지 센서 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 이미지 센서는 씨모스 회로를 포함하는 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 배치된 금속배선을 포함하는 층간 절연막; 상기 금속배선 상에 배치된 하부전극; 상기 하부전극을 포함하는 반도체 기판 상에 배치된 포토 다이오드; 상기 포토다이오드 상에 배치된 상부전극; 상기 상부전극 상에 배치된 컬러필터; 상기 컬러필터 사이에 배치된 소자분리막; 및 상기 소자분리부의 측면에 배치된 광흡수부를 포함한다.
이미지 센서, 포토다이오드, 컬러필터
Description
실시예에서는 이미지 센서 및 그 제조방법이 개시된다.
이미지 센서는 광학적 영상(Optical Image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 크게 전하결합소자(charge coupled device:CCD) 이미지 센서와 씨모스(Complementary Metal Oxide Silicon:CMOS) 이미지 센서(CIS)를 포함한다.
씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토다이오드와 모스트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.
씨모스 이미지 센서는 빛 신호를 받아서 전기신호로 바꾸어 주는 포토다이오드(Photo diode) 영역과 이 전기 신호를 처리하는 트랜지스터가 반도체 기판에 수평으로 배치되는 구조이다.
수평형 씨모스 이미지 센서에 의하면 포토다이오드와 트랜지스터가 기판 상에 상호 수평으로 인접하여 형성된다. 이에 따라, 포토다이오드 형성을 위한 추가적인 영역이 요구된다.
실시예는 씨모스 회로와 포토다이오드의 수직형 집적을 제공할 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다.
또한, 실시예는 레졀루션(Resolution)과 센서티버티(sensitivity)가 함께 개선될 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다.
또한, 실시예는 수직형의 포토다이오드를 채용하면서 크로스 토크 및 노이즈 현상을 방지할 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 이미지 센서는 씨모스 회로를 포함하는 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 배치된 금속배선을 포함하는 층간 절연막; 상기 금속배선 상에 배치된 하부전극; 상기 하부전극을 포함하는 반도체 기판 상에 배치된 포토 다이오드; 상기 포토다이오드 상에 배치된 상부전극; 상기 상부전극 상에 배치된 컬러필터; 상기 컬러필터 사이에 배치된 소자분리막; 및 상기 소자분리부의 측면에 배치된 광흡수부를 포함한다.
또한, 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법은, 반도체 기판에 씨모스 회로를 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 상에 금속배선을 포함하는 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 금속배선 상에 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극을 포함하는 반도체 기판 상에 포토 다이오드를 형성하는 단계; 상기 포토 다이오드 상에 상부전극을 형성하는 단계; 상기 상부전극의 상부에 상기 하부전극 사이 영역에 대응되도록 소자분리부를 형성하는 단계; 상기 소자분리부의 측면에 광흡수부를 형성하는 단계; 및 상기 소자분리부 사이의 상부전극 상에 컬러필터를 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서 및 그 제조방법에 의하면 트랜지스터 회로와 포토다이오드의 수직형 집적을 제공할 수 있다.
또한, 컬러필터 사이에 광흡수부가 형성되어 컬러필터로 입사되는 빛이 해당 픽셀 이외의 영역으로 입사되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라, 상기 컬러필터를 통과한 빛이 해당 포토다이오드로 입사되므로 이미지 센서의 크로스 토크 및 노이즈 발생을 방지할 수 있다.
또한, 씨모스 회로와 포토다이오드의 수직형 집적에 의해 필 팩터(fill factor)를 100%에 근접시킬 수 있다.
또한, 수직형 집적에 의해 종래기술보다 같은 픽셀 사이즈에서 높은 센서티비티(sensitivity)를 제공할 수 있다.
또한, 각 단위 픽셀은 센서티비티(sentivity)의 감소없이 보다 복잡한 회로를 구현할 수 있다.
또한, 포토다이오드의 단위픽셀을 구현함에 있어 단위 픽셀 내의 포토다이오드의 표면적을 증가시켜 광감지율을 향상시킬 수 있다.
실시예에 따른 이미지 센서 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세 히 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/위(on/over)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/위(on/over)는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 6은 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 6을 참조하여, 반도체 기판(10)은 씨모스 회로(20)를 포함한다.
상기 씨모스 회로(20)는 단위픽셀 별로 형성되고, 상부의 포토 다이오드(70)와 연결되어 수광된 광전하를 전기신호를 변환하는 트랜스퍼 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터 및 셀렉트 트랜지스터 등으로 이루어질 수 있다.
상기 반도체 기판(10) 상에는 금속배선(31)을 포함하는 층간 절연막(30)이 배치된다. 상기 층간 절연막(30)은 복수의 층으로 배치되고, 상기 금속배선(31)도 복수개로 배치될 수 있다.
상기 금속배선(31) 상에는 하부전극(40)이 배치된다. 예를 들어, 상기 하부전극(40)은 Cr, Ti, TiW 및 Ta과 같은 금속으로 형성할 수 있다.
상기 하부전극(40)은 상기 금속배선(31)이 노출되지 않도록 상기 금속배선(31) 및 층간 절연막(30) 상에 배치된다. 또한, 상기 하부전극(40)은 단위픽셀 별로 배치된 상기 금속배선(31) 상부에 배치되어 단위픽셀 별로 이격된다. 상기 하 부전극(40)은 이웃하는 하부전극과 이격되어 갭 영역(W1)을 가진다.
상기 하부전극(40)을 포함하는 층간 절연막(30) 상에 포토 다이오드(70)가 배치된다.
상기 포토 다이오드(70)는 진성층(50) 및 도전형 전도층(60)을 포함한다. 예를 들어, 상기 진성층(50)은 진성 비정질 실리콘층(intrinsic amorphous silicon)이고, 상기 제2 도전형 전도층(60)은 p형 비정질 실리콘층(p-type amorphous silicon)일 수 있다.
상기 포토 다이오드(70) 상부에는 상부전극(81)이 배치된다.
상기 상부전극(81)은 빛의 투과성이 좋고 전도성이 높은 투명전극으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부전극(81)은 ITO(indium tin oxide), CTO(cardium tin oxide), ZnO2 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 상부전극(81) 상에는 소자분리부(85)가 배치된다. 예를 들어, 상기 소자분리부(85)는 상기 상부전극(81)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 소자분리부(85)는 상기 상부전극(81) 표면에서 돌출 형성되어 상기 상부전극(81) 보다 높은 높이를 가질 수 있다. 상기 소자분리부(85)는 상기 하부전극(40)의 갭 영역(W1)에 대응되는 너비(W2)를 가지도록 상기 상부전극(81) 상에 형성될 수 있다.
상기 소자분리부(85)의 양 측면에는 광흡수부(95)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광흡수부(95)는 포토레지스트를 포함하는 유기물 또는 산화막 및 질화막을 포함하는 무기물로 형성될 수 있다. 실시예에서 상기 소자분리부(85)는 질화 막으로 형성될 수 있다. 이러한 질화막은 광흡수 성질을 가지므로 상기 질화막으로 빛이 입사되면 흡수할 수 있게 된다.
상기 소자분리부(85) 사이에는 컬러필터(100)가 배치된다.
상기 컬러필터(100)는 상기 소자분리부(85) 및 광흡수부(95)에 의하여 단위픽셀 별로 패터닝될 수 있다. 상기 컬러필터(100)는 염색된 포토레지스트를 사용하며 각각의 단위픽셀마다 하나의 컬러필터(100)가 형성되어 입사하는 빛으로부터 색을 분리해 낸다. 이러한 컬러필터(100)는 각각 다른 색상을 나타내는 것으로 레드(Red,R), 그린(Green,G) 및 블루(Blue,B)의 3가지 색으로 이루어질 수 있다.
상기 컬러필터(100)는 상기 소자분리부(85)에 의하여 단위픽셀 별로 배치될 수 있다.
또한, 상기 소자분리부(85) 양 측면에는 광흡수부(95)가 배치되어 있으므로, 상기 컬러필터(100)에 대하여 경사를 가지는 빛은 상기 광흡수부(95)로 흡수되어 이웃하는 컬러필터(100)의 포토다이오드(70)로 입사되지 않게 되므로 크로스 토크 및 노이즈가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명한다.
도 1을 참조하여, 씨모스 회로(20)가 형성된 반도체 기판(10) 상에 금속배선(31)을 포함하는 층간 절연막(30)이 형성되어 있다.
상기 반도체 기판(10) 상에는 후술되는 포토 다이오드(70)와 연결되어 수광된 광전하를 전기신호를 변환하는 트랜스퍼 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 드라이 브 트랜지스터 및 셀렉트 트랜지스터 등으로 이루어진 씨모스 회로(20)가 형성될 수 있다.
상기 씨모스 회로(20)가 형성된 반도체 기판(10) 상부에는 전원라인 또는 신호라인과의 접속을 위하여 층간 절연막(30) 및 금속배선(31)이 형성되어 있다.
상기 층간 절연막(30)은 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 층간 절연막(30)은 질화막 또는 산화막으로 형성될 수 있다.
상기 금속배선(31)은 상기 층간 절연막(20)을 관통하여 복수개로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속배선(31)은 금속, 합금 또는 살리사이드를 포함하는 다양한 전도성 물질, 즉 알루미늄, 구리, 코발트 또는 텅스텐등으로 형성될 수 있다.
상기 금속배선(31)은 포토 다이오드(70)에서 생성된 전자를 하부의 씨모스 회로(20)로 전달하는 역할을 한다.
상기 금속배선(31)을 포함하는 층간 절연막(30) 상에 하부전극(40)이 형성된다. 예를 들어, 상기 하부전극(40)은 Cr, Ti, TiW 및 Ta과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 또한 도시되지는 않았지만 상기 금속배선(31)은 상기 반도체 기판(10)의 하부에 형성된 불순물이 도핑된 영역과 접속될 수 있다.
상기 하부전극(40)은 단위픽셀 별로 배치된 금속배선(31) 상부에 각각 형성된다.
상기 하부전극(40)은 단위픽셀 별로 패터닝되어 상호 이격되어 갭 영역(W1)을 가진다. 또한, 상기 하부전극(40)은 상기 금속배선(31)으로 많은 양의 전자가 수집되도록 가능한 넓은 영역을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 하부전극(40)을 포함하는 층간 절연막(30) 상에 상기 금속배선(31)과 연결되도록 포토 다이오드(70)가 형성된다.
실시예에서는 포토 다이오드(70)는 IP 다이오드(IP diode)를 사용한다. 상기 IP 다이오드는 금속, 진성 비정질 실리콘층(intrinsic amorphous silicon), p형 비정질 실리콘층(p-type amorphous silicon)이 접합된 구조로 형성되는 것이다.
상기 IP 다이오드는 p형 실리콘층과 금속 사이에 순수한 반도체인 진성 비정질 실리콘층이 접합된 구조의 광 다이오드로서, 상기 p형과 금속 사이에 형성되는 진성 비정질 실리콘층이 모두 공핍영역이 되어 전하의 생성 및 보관에 유리하게 된다.
실시예에서는 포토다이오드로서 IP 다이오드를 사용하며 상기 다이오드의 구조는 P-I-N 또는 N-I-P, I-P 등의 구조로 형성될 수 있다.
실시예에서는 I-P 구조의 포토다이오드가 사용되는 것을 예로 하며, 진성 비정질 실리콘층은 진성층(50), 상기 p형 비정질 실리콘층은 도전형 전도층(60)이라 칭하도록 한다.
IP 다이오드를 이용한 포토다이오드를 형성하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
상기 반도체 기판(10) 상에 진성층(intrinsic layer)(50)이 형성된다. 상기 진성층(50)은 실시예에서 채용하는 I-P 다이오드의 I층의 역할을 할 수 있다.
상기 진성층(50)이 형성되기 전에 n형 비정질 실리콘층이 형성될 수도 있다.
상기 진성층(50)은 비정질 실리콘(intrinsic amorphous silicon)을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 진성층(50)은 실란가스(SiH4) 등을 이용하여 PECVD에 의해 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 진성층(50)은 상기 도전형 전도층(60)의 두께보다 약 10~1,000배 정도의 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 이는 상기 진성층(50)의 두께가 두꺼울수록 핀 다이오드의 공핍영역이 늘어나 많은 양의 광전하를 보관 및 생성하기에 유리하기 때문이다.
상기 진성층(50) 상에 도전형 전도층(60)이 형성된다. 상기 도전형 전도층(60)은 상기 진성층(50)의 형성과 연속공정으로 형성될 수 있다.
상기 도전형 전도층(60)은 실시예에서 채용하는 I-P 다이오드의 P층의 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 도전형 전도층(60)은 P 타입 도전형 전도층일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 전도층(60)은 실란가스(SiH4)에 BH3 또는 B2H6 등의 가스를 혼합하여 PECVD에 의해 P 도핑된 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 반도체 기판(10) 상에 형성된 씨모스 회로(20)와 상기 포토 다이오드(70)가 수집형 집적을 이루어 상기 포토 다이오드(70)의 필팩터를 100%에 근접시킬 수 있다.
상기 포토 다이오드(70)가 형성된 반도체 기판(10) 상부로 상부전극층(80)이 형성된다.
상기 상부전극층(80)은 빛의 투과성이 좋고 전도성이 높은 투명전극으로 형 성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부전극층(80)은 ITO(indium tin oxide), CTO(cardium tin oxide), ZnO2 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
도 2를 참조하여, 상기 상부전극층(80) 상에 포토레지스트 패턴(200)이 형성된다.
상기 포토레지스트 패턴(200)은 상기 상부전극층(80) 상에 포토레지스트막을 형성하고 리소그라피 공정에 의하여 패터닝한다. 그러면, 상기 포토레지스트 패턴(200)은 상기 하부전극(40)에 해당하는 상기 상부전극층(80)의 표면은 노출시키고, 상기 하부전극(40)의 사이에 해당하는 상기 상부전극층(80)의 표면을 가리도록 형성된다. 예를 들어, 상기 포토레지스트 패턴(200)의 너비는 상기 하부전극(40) 사이의 갭 영역(W1)과 동일한 너비를 가질 수 있다.
도 3을 참조하여, 상기 포토레지스트 패턴(200)을 마스크로 하여 상기 상부전극층(80)을 식각한다. 이때, 상기 상부전극층(80)에 대한 식각은 건식식각 공정을 이용하여 상기 상부전극층(80)이 모두 제거지되지 않도록 식각할 수 있다. 예를 들어, 상기 상부전극층(80)은 100~10000Å의 두께로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 포토레지스트 패턴(200)에 의하여 가려진 상기 상부전극층(80)은 그대로 남아있게 된다.
도 3을 참조하여, 상기 포토레지스트 패턴(200)을 제거하면 상기 상부전극(81) 및 소자분리부(85)가 형성될 수 있다.
상기 상부전극층(80)이 식각되면 상기 포토다이오드(70) 상에 상부전극(81)이 형성되고 상기 상부전극(81) 상에는 상기 상부전극(81) 보다 높은 높이로 형성 된 소자분리부(85)가 형성된다.
상기 소자분리부(85)는 이후 형성되는 컬러필터(100)를 단위픽셀 별로 분리시킬 수 있다. 또한, 상기 소자분리부(85)는 상기 컬러필터(100)를 분리시켜 상기 컬러필터(100)를 통해 상기 포토 다이오드(70)로 입사되는 광의 크로스 토크를 방지하기 위한 것이다.
실시예에서 상기 소자분리부(85)는 상기 상부전극(81)을 식각하여 형성하였으나, 상기 소자분리부(85)는 상기 상부전극(81) 상에 별도로 형성될 수 있다.
또한, 상기 소자분리부(85)는 상기 갭 영역(W1)에 대응되는 너비(W2)를 가질 수 있다.
도 4를 참조하여, 상기 소자분리부(85)를 포함하는 상부전극(81) 상에 광흡수층(90)이 형성된다.
상기 광흡수층(90)은 질화막 또는 산화막을 포함하는 무기물로 형성될 수 잇다. 또는 상기 광흡수층(90)은 포토레지스트를 포함하는 유기물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 광흡수층(90)은 광흡수 값이 큰 질화막으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 광흡수층(90)에 대하여 식각공정을 진행한다.
도 5를 참조하여, 상기 소자분리부(85) 양측면에 광흡수부(95)가 형성된다.
상기 광흡수부(95)는 상기 상부전극(81) 상에 형성된 광흡수층(90)을 건식 식각하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 광흡수부(95)는 상기 광흡수층(90)에 대하여 블랭킷 식각하여 상기 소자분리부(85)의 측면에만 형성될 수 있다.
도 6을 참조하여, 상기 소자분리부(85) 및 광흡수부(95)를 포함하는 상부전 극(81) 상에 컬러필터(100)가 형성된다.
상기 컬러필터(100)는 상기 소자분리부(85) 및 광흡수부(95)에 의하여 단위픽셀 별로 패터닝될 수 있다. 상기 컬러필터(100)는 염색된 포토레지스트를 사용하며 각각의 단위픽셀마다 하나의 컬러필터(100)가 형성되어 입사하는 빛으로부터 색을 분리해 낸다. 이러한 컬러필터(100)는 각각 다른 색상을 나타내는 것으로 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 색으로 이루어질 수 있다.
상기 컬러필터(100)는 상기 소자분리부(85) 및 광흡수부(95)에 의하여 단위픽셀 별로 분리되어 상기 하부전극(40)에 대응되는 영역에 형성될 수 있다.
따라서, 상기 컬러필터(100)를 통과하는 빛은 상기 포토 다이오드(70)로 입사되어 전자를 발생시킨 후, 상기 전자는 하부전극(40)으로 모아져 금속배선(31)에 의하여 하부의 씨모스 회로(20)로 전달될 수 있다.
예를 들어, 상기 레드 컬러필터(R)(100)에 대하여 수직으로 입사되는 빛은 하부의 해당 포토다이오드 영역(70)으로 입사되어 해당 금속배선(31)을 통해 씨모스 회로(20)로 전달될 수 있다.
이때, 상기 레드 컬러필터(R)(100)에 대하여 경사를 가지고 입사되는 빛은 인접 포토 다이오드(70) 영역 즉, 블루 컬러필터(B)(100)에 해당되는 포토 다이오드(70)로 입사되어 크로스 토크가 발생될 수 있는데, 실시예에서는 상기 컬러필터(100) 사이에 소자분리부(85) 및 광흡수부(95)가 형성되어 있으므로 크로스 토크를 방지할 수 있다.
즉, 상기 레드 컬러필터(R)(100)에 대하여 경사를 가지고 입사되는 빛은 상 기 컬러필터(100) 사이에 배치된 광흡수부(95)로 흡수되어 인접하는 블루 컬러필터(B)(100)에 해당되는 포토다이오드(70)로 입사되지 않으므로 크로스 토크 및 노이즈를 방지할 수 있는 것이다.
또한, 상기 소자분리부(85)에 대하여 수직으로 입사되는 빛은 컬러필터(100)를 거치지 않고 포토 다이오드(70)로 입사되어 전자가 되고, 상기 전자는 상기 하부전극(40)의 갭 영역(W1)으로 이동되어 이미지 센서의 동작에 영향을 주지 않게 된다.
이상에서 설명한 실시예는 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 실시예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1 내지 도 6은 실시예에 따른 이미지 센서의 제조공정을 나타내는 단면도이다.
Claims (9)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 반도체 기판에 씨모스 회로를 형성하는 단계;상기 반도체 기판 상에 금속배선을 포함하는 층간 절연막을 형성하는 단계;상기 금속배선 상에 하부전극을 형성하는 단계;상기 하부전극을 포함하는 반도체 기판 상에 포토 다이오드를 형성하는 단계;상기 포토 다이오드 상에 상부전극을 형성하는 단계;상기 상부전극의 상부에 상기 하부전극 사이 영역에 대응되도록 소자분리부를 형성하는 단계;상기 소자분리부의 측면에 광흡수부를 형성하는 단계; 및상기 소자분리부 사이의 상부전극 상에 컬러필터를 형성하는 단계를 포함하고,상기 광흡수부를 형성하는 단계는,상기 상부전극 및 소자분리부 상에 광흡수층을 형성하는 단계;상기 광흡수층을 식각하여 상기 소자분리부 측면에 광흡수부를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 삭제
- 제4항에 있어서,상기 광흡수부는 유기물 또는 무기물로 형성된 이미지 센서의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 광흡수부는 블랭킷 식각에 의하여 형성되는 이미지 센서의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 소자분리부는 상기 상부전극과 동일한 물질로 형성된 이미지 센서의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 상부전극 및 소자분리부를 형성하는 단계는,상기 포토다이오드 상에 상부전극층을 형성하는 단계;상기 상부전극층 상에 상기 하부전극에 대응되는 영역의 상기 상부전극층을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 상부전극 물질을 식각하여 상기 상부전극층의 높이를 낮추는 단계; 및상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 상부전극 및 소자분리부를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000156488A (ja) * | 1998-11-18 | 2000-06-06 | Agilent Technol Inc | 高性能画像センサアレイ |
| KR20050106932A (ko) * | 2004-05-06 | 2005-11-11 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이미지센서 및 그 제조방법 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000156488A (ja) * | 1998-11-18 | 2000-06-06 | Agilent Technol Inc | 高性能画像センサアレイ |
| KR20050106932A (ko) * | 2004-05-06 | 2005-11-11 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이미지센서 및 그 제조방법 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100936101B1 (ko) | 2007-12-27 | 2010-01-11 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| CN108428707A (zh) * | 2017-02-13 | 2018-08-21 | 富士施乐株式会社 | 发光部件、发光装置和图像形成装置 |
| CN108428707B (zh) * | 2017-02-13 | 2023-08-11 | 富士胶片商业创新有限公司 | 发光部件、发光装置和图像形成装置 |
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