KR101648201B1 - 영상 센서 및 이의 제조 방법. - Google Patents
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Abstract
영상 센서 및 그 제조 방법으로, 기판 상에, 컬러 픽셀들 및 거리 픽셀들을 형성한다. 상기 거리 픽셀들 상에, 가시광 대역의 임계 장파장보다 긴 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 제1 필터를 형성한다. 상기 컬러 픽셀들 상에, 상기 가시광 대역 파장의 광을 투과시키는 제2 필터를 형성한다. 또한, 상기 제1 및 제2 필터 상부면과 이격되면서 상기 제1 및 제2 필터와 대향하게 배치되고, 적어도 가시광 대역 및 근적외선 대역 파장의 광을 투과시키고, 상기 근적외선 대역의 임계 장파장보다는 짧은 파장의 광을 투과시키는 차단 필터를 형성한다. 상기 방법에 의하면, 3차원의 입체 컬러 영상을 지원하는 센서가 형성된다.
Description
본 발명은 영상 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 동일 칩 내에서 영상 정보와 거리 정보를 제공하는 입체 컬러 영상 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 CMOS 이미지 센서는 2차원의 컬러 영상 정보를 제공한다. 한편, 3차원 거리 센서의 경우에는 3차원의 입체 정보, 즉 거리 정보를 제공한다. 상기 3차원 거리 센서는 광원으로 근적외선을 사용하기 때문에, 거리 정보 및 흑백 영상 정보만을 제공하며, 컬러 영상 정보는 제공하지 못한다.
이러한 이유로, 동일한 칩 내에서 컬러 영상 정보 및 거리 정보를 동시에 제공하는 입체 컬러 영상 센서가 요구되고 있다. 상기 입체 컬러 영상 센서를 구현하기 위해서는, 상기 입체 컬러 영상 센서의 컬러 픽셀 센서 부위와 거리 픽셀 센서 부위에 각각 입사되는 광의 파장이 달라져야 한다. 즉, 상기 입체 컬러 영상 센서를 구현하기 위해서, 컬러 픽셀 센서 부위에는 가시광선만이 입사되고, 거리 픽셀 센서 부위에는 근적외선만이 입사될 수 있도록 하여야 한다. 그러나, 동일 칩 내에 서 영역별로 서로 다른 파장의 광이 입사되도록 하는 것이 용이하지 않다.
본 발명의 일 목적은, 입체 컬러 영상 센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 입체 컬러 영상 센서의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 컬러 영상 센서는, 기판 상에 컬러 픽셀들 및 거리 픽셀들이 구비된다. 상기 거리 픽셀들 상에는, 적어도 상기 가시광 대역의 임계 장파장보다 긴 파장을 선택적으로 투과시키는 제1 필터가 구비된다. 상기 컬러 픽셀들 상에는, 가시광선 대역의 파장을 선택적으로 투과시키는 제2 필터가 구비된다. 또한, 상기 제1 및 제2 필터 상부면과 이격되면서 상기 제1 및 제2 필터와 대향하게 배치되고, 적어도 가시광 대역 및 근적외선 대역 파장의 광을 투과시키고, 상기 근적외선 대역의 임계 장파장보다는 짧은 파장의 광을 투과시키는 차단 필터가 구비된다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 기판 상에 위치하는 컬러 픽셀들 및 거리 픽셀들과, 제1 필터 및 제2 필터는 하나의 이미지 센서 칩으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 이미지 센서 칩과 이격되어 렌즈 모듈이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 차단 필터는 400 내지 900㎚의 파장만을 선택 적으로 투과시키고, 상기 제1 필터는 800㎚ 이상의 파장을 선택적으로 투과시킨다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 차단 필터는 400 내지 700㎚ 및 800 내지 900의 파장만을 선택적으로 투과시키고, 상기 제1 필터는 700㎚ 이상의 파장을 선택적으로 투과시킨다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 차단 필터는 실리콘 산화물과 티타늄 산화물이 반복 적층된 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 제1 필터는 적색 안료, 녹색 안료, 청색 안료, 자색 안료, 황색 안료 중 적어도 2개의 안료가 혼합된 포토레지스트로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 제1 필터는 스핀 온 글라스, 아크릴 수지, 폴리머 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질에, 컬러 안료 및 컬러 염료 중 적어도 하나를 혼합한 물질로 이루어 질 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 컬러 영상 센서의 제조 방법으로, 기판 상에, 컬러 픽셀들 및 거리 픽셀들을 형성한다. 상기 거리 픽셀들 상에, 가시광 대역의 임계 장파장보다 긴 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 제1 필터를 형성한다. 상기 컬러 픽셀들 상에, 상기 가시광 대역 파장의 광을 투과시키는 제2 필터를 형성한다. 상기 제1 및 제2 필터 상부면과 이격되면서 상기 제1 및 제2 필터와 대향하게 배치되고, 적어도 가시광 대역 및 근적외선 대역 파장의 광을 투과시키고, 상기 근적외선 대역의 임계 장파장보다는 짧은 파장의 광을 투과시키는 차단 필터를 형성한다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 제1 필터를 형성하기 위하여, 상기 기판 상에, 적색 안료, 녹색 안료, 청색 안료, 자색 안료, 황색 안료 중 적어도 2개의 안료를 혼합한 포토레지스트를 코팅하여 필터막을 형성한다. 다음에, 상기 코팅된 필터막을 사진 공정에 의해 패터닝한다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 제1 필터를 형성하기 위하여, 상기 기판 상에, 적색 안료, 녹색 안료, 청색 안료, 자색 안료, 황색 안료 중 적어도 2개의 안료와, 적색 염료, 녹색 염료, 청색 염료 중 적어도 1개의 염료를 혼합한 포토레지스트를 코팅하여 필터막을 형성한다. 다음에, 상기 코팅된 필터막을 사진 공정에 의해 패터닝한다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 제1 필터를 형성하기 위하여, 상기 기판 상에, 가시광 대역의 임계 장파장보다 긴 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 필터막을 형성한다. 상기 필터막 상에 식각 마스크 패턴을 형성한다. 다음에, 상기 식각 마스크 패턴을 사용하여 상기 필터막을 식각한다.
상기 필터막은 스핀 온 글라스, 아크릴 수지, 폴리머 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질에, 컬러 안료 및 컬러 염료 중 적어도 하나를 혼합한 물질을 사용하여 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 제1 필터를 형성하기 위하여, 상기 기판 상에, 가시광 대역의 임계 장파장보다 긴 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 필터막을 형성한다. 상기 필터막 상부면에 임프린트용 몰드 패턴을 접촉시키면서 압력을 가하여 필터막 패턴을 형성한다. 상기 필터막 패턴으로부터 상기 임프린트용 몰드 패 턴을 분리시킨다. 다음에, 상기 필터막 패턴들 사이의 레지듀를 제거한다.
상기 필터막은 임프린팅 레진에 컬러 안료 및 컬러 염료 중 적어도 하나를 혼합한 물질로 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 차단 필터는 서로 다른 굴절율을 갖는 무기물을 반복하여 증착시켜 형성할 수 있다.
상기 차단 필터는 실리콘 산화물과 티타늄 산화물을 반복 적층시켜 형성할 수 있다.
설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 입체 컬러 영상 센서는 3차원의 컬러 영상을 제공한다. 또한, 상기 입체 컬러 영상 센서는 간단한 공정을 통해 제조될 수 있다. 상기 입체 컬러 영상 센서는 카메라와 같은 영상 디지털 기기에 적용함으로써 실감나는 영상을 제공할 수 있다. .
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 있어서, 각 층(막), 영역, 전극, 패턴 또는 구조물들이 대상체, 기판, 각 층(막), 영역, 전극 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 영역, 전극, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 전극, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 대상체나 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 입체 컬러 영상 센서의 개략적인 구성을 나타낸다. 도 2는 도 1에 도시된 입체 컬러 영상 센서의 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 필터들의 투과 특성을 나타낸다. 도 4는 도 1에 도시된 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 이미지 센서에서의 필터 배치를 나타낸다.
도 1 및 2를 참조하면, 입체 컬러 영상 센서(100)는 컬러 픽셀 센서(110) 및 거리 픽셀 센서(120)를 포함하고, 상기 컬러 픽셀 센서(110) 및 거리 픽셀 센서(120) 상에 각각 서로 다른 필터(130, 140a)가 형성되어 있는 이미지 센서(160)를 포함한다. 또한, 상기 이미지 센서(160)에 포함되어 있는 필터들(130, 140a)과 대향하면서 상기 이미지 센서(160)와 이격되어 형성되는 차단 필터(150)를 포함한다.
먼저, 이미지 센서(160)에 대해 상세하게 설명한다.
상기 이미지 센서(160)는 센서 영역을 포함하는 기판(102) 상에 형성된다. 상기 센서 영역 내에는 컬러 픽셀 센서 영역 및 거리 픽셀 센서 영역이 혼재되어 있으며, 상기 컬러 픽셀 센서 영역과 인접하여 상기 거리 픽셀 센서 영역이 배치된다. 또한, 도시하지는 않았지만, 상기 기판(102)에는 상기 센서 영역과 별도의 위 치에 로직 회로들이 구비되는 로직 영역이 포함될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 컬러 픽셀 센서 영역의 기판(102)에는 컬러 픽셀 센서(110)들이 구비된다. 상기 컬러 픽셀 센서(110)는 가시광 신호를 입력받아 전기 신호로 변환하는 역할을 한다.
본 실시예에 따른 컬러 픽셀 센서(110)는 가시광을 인가받아 광 전하를 생성하는 제1 포토다이오드(104), 상기 제1 포토다이오드(104)에서 생성된 전하를 플로팅 확산 영역(floating diffusion region)에 운송하는 트랜스퍼 트랜지스터, 상기 플로팅 확산 영역에 저장되어 있는 전하를 주기적으로 리셋(reset) 시키는 리셋 트랜지스터, 소스 팔로워 버퍼 증폭기(source follower buffer amplifier) 역할을 하며 상기 플로팅 확산 영역에 충전된 전하에 따른 신호를 버퍼링(buffering)하는 드라이브 트랜지스터, 그리고, 픽셀을 선택하기 위한 스위치 역할을 하는 선택 트랜지스터를 포함한다. 즉, 상기 컬러 픽셀 센서 영역의 기판(102)에는, 제1 포토다이오드(104), 트랜스퍼 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터, 선택 트랜지스터가 구비되고, 상기 각 트랜지스터들을 연결시키는 배선들(108) 및 상기 각 트랜지스터들을 덮는 층간 절연막(106)이 구비된다.
또한, 상기 거리 픽셀 센서 영역의 기판(102)에는 거리 픽셀 센서(120)들이 구비된다. 상기 거리 픽셀 센서(120)는 근적외선 대역의 광을 입력받아 전기 신호로 변환하는 역할을 한다. 상기 근적외선 대역의 광은 800 내지 900㎚의 광이다. 상기 거리 픽셀 센서의 광원으로 사용하기에 가장 적합한 근적외선 광은 830 내지 870㎚의 광이다.
본 실시예에 따른 거리 픽셀 센서(120)는 근적외선 광을 인가받아 광 전하를 생성하는 제2 포토다이오드(122), 상기 제2 포토다이오드(122)에서 생성된 전하를 운송하고, 상기 전하를 증폭하는 트랜지스터들을 포함한다. 또한, 상기 트랜지스터들을 연결시키는 배선들 및 상기 각 트랜지스터들을 덮는 층간 절연막(106)이 구비된다.
상기 컬러 픽셀 센서 영역 및 거리 픽셀 센서 영역에 형성된 층간 절연막(106)의 상부면은 평탄한 것이 바람직하다. 그러나, 도시하지는 않았지만, 상기 층간 절연막(106)의 상부면은 컬러 픽셀 센서 영역 및 거리 픽셀 센서 영역에서 서로 단차를 가질 수도 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 포토다이오드(104, 122)들에 입사되는 광을 증가시키기 위하여, 상기 포토다이오드들과 대향하는 부위의 상기 층간 절연막(106)은 높은 광 투과도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 거리 픽셀 센서(120)들 상에는 적어도 가시광 대역의 임계 장파장보다 긴 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 제1 필터(140a)가 구비된다. 상기 가시광 대역의 파장은 400 내지 700㎚의 파장이다. 그러므로, 상기 제1 필터(140a)는 700㎚ 이상의 파장의 광을 투과시킨다. 상기 제1 필터(140a)는 상기 거리 픽셀 센서(120)에 형성된 층간 절연막(106) 상부면에 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 필터(140a)는 각각의 거리 픽셀 센서(120)들 상에 배치된 장파장 투과 패턴으로 이루어진다. 상기 장파장 투과 패턴은 이미지 센서에 적용할 수 있을 정도의 얇은 두께를 갖는 것이 바람직하며, 800 내지 1200㎚의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
본 실시예에서, 상기 장파장 투과 패턴은 청색, 녹색, 적색, 자색 및 노란색 안료 중 적어도 2개 컬러의 안료가 혼합된 포토레지스트 물질로 이루어진다. 상기 제1 필터(140a)는 상기 장파장 투과 패턴에 포함되는 상기 컬러 안료의 종류 및 컬러 안료의 혼합 정도에 따라 선택 투과율이 조절된다. 상기 장파장 투과 패턴에 포함되는 포토레지스트 조성은 후술하기로 한다.
또한, 상기 컬러 픽셀 센서(110)들 상에는 가시광 대역의 광을 선택적으로 투과시키는 제2 필터(130)가 구비된다. 즉, 상기 제2 필터(130)는 400 내지 700㎚의 파장을 갖는 가시광 대역의 광을 투과시킨다. 또한, 상기 제2 필터는 상기 컬러 픽셀 센서(110)에 포함되는 층간 절연막(106)의 상부면에 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 필터(130)는 각각의 컬러 픽셀 센서(110)들 상에 배치되며, 컬러 영상을 제공하기 위한 컬러 필터이다. 상기 제2 필터(130)는 적색 패턴(130a), 녹색 패턴(130b) 및 청색 패턴(130c)으로 이루어진다.
도 4에 도시된 것과 같이, 상기 제1 및 제2 필터(140a, 130)는 이미지 센서(160)의 액티브 픽셀 센서 영역 내에 서로 혼재하면서 배치된다. 또한, 상기 제1 필터(140a)는 상기 제2 필터(130)와 서로 인접하게 배치된다.
상기 제2 필터(130) 상에는 마이크로 렌즈(142)가 구비된다. 상기 마이크로 렌즈(142)는 외부로부터 입사되는 광을 집광시켜 이미지 센서 내에 투과시키는 역할을 한다.
이와같이, 상기 입체 컬러 영상 센서는 이미지 소자 및 필터 구조를 포함한다. 또한, 본 실시예의 입체 영상 센서에 포함되는 이미지 소자는 컬러 영상을 지 원하기 위한 컬러 픽셀 센서(110)와, 거리 나타내는 거리 픽셀 센서(120)가 하나의 액티브 픽셀 영역에 구현된다.
상기 이미지 센서(160)와 이격되면서 상기 이미지 센서(160)와 대향하게 배치되는 차단 필터(150)가 구비된다. 상기 차단 필터(150)는 상기 컬러 픽셀 센서(110)에는 가시광 대역의 광이 입사되고, 상기 거리 픽셀 센서(120)에는 근적외선 대역의 광이 입사될 수 있도록 하기 위하여, 외부 광 중에서 특정 파장의 광들을 차단시키는 역할을 한다. 본 실시예에서, 상기 차단 필터(150)는 가시광 대역의 임계 단파장보다는 길고, 상기 근적외선 대역의 임계 장파장보다는 짧은 파장의 광을 투과시킨다. 즉, 상기 차단 필터는 400 내지 900㎚의 광을 투과시킨다.
상기 차단 필터(150)는 서로 다른 굴절율을 갖는 막들이 서로 반복 적층된 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 상기 차단 필터(150)는 실리콘 산화물층(150a) 및 티타늄 산화물층(150b)이 반복 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 차단 필터(150)는 상기 실리콘 산화물층(150a) 및 티타늄 산화물층(150b) 각각의 두께에 따라 선택 투과율이 조절된다. 따라서, 상기 차단 필터(150)는 사용자가 원하는 특정 파장만을 투과시킬 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 상기 차단 필터(150)와 대향하여 상기 차단 필터(150) 상에는 상기 이미지 센서로 광을 집광시키기 위한 렌즈들을 포함하는 렌즈 모듈(170)이 구비된다. 상기 차단 필터(150) 및 렌즈 모듈(170)은 각각의 거치 프레임(180)에 의해 거치되어 상기 이미지 센서(160)와 이격되게 배치될 수 있다.
설명한 것과 같이, 본 실시예에서는, 컬러 픽셀 센서(110)와 거리 픽셀 센 서(120) 상에 각각 서로 다른 구성을 갖는 필터 구조가 배치된다. 이하에서는, 도 3을 참조로 하여, 각 픽셀 센서에 입사되는 광의 파장을 설명한다.
상기 거리 픽셀 센서(120)의 상부면과 대향하여, 장파장 투과 필터로 제공되는 제1 필터(140a) 및 상기 제1 필터(140a)와 이격되게 배치되는 차단 필터(150)로 구성된 제1 필터 구조가 배치된다. 따라서, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 차단 필터(150)를 통해 400 내지 900㎚의 파장을 갖는 광이 투과되고, 상기 투과된 광은 다시 제1 필터(140a)를 통해 700 내지 900㎚의 파장을 갖는 근적외선 대역의 광 만이 투과된다. 그러므로, 상기 근적외선 대역이 광이 상기 거리 픽셀 센서로 입사된다.
도 3에서, 151a는 차단 필터의 투과 특성이고, 141a는 제1 필터의 투과 특성이고, 131a는 제2 필터의 투과 특성이다.
한편, 상기 컬러 픽셀 센서(110)의 상부면과 대향하여, 컬러 필터로 제공되는 제2 필터(130) 및 상기 제2 필터(130)와 이격되게 배치되는 차단 필터(150)로 구성된 제2 필터 구조가 배치된다.
따라서, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 차단 필터(150)를 통해 400 내지 900㎚의 파장을 갖는 광이 투과되고, 상기 투과된 광은 다시 제2 필터(130)를 통해 400 내지 700㎚의 파장을 갖는 가시광 대역의 광 만이 투과된다. 그러므로, 상기 가시광 대역의 광이 상기 컬러 픽셀 센서(110)로 입사된다.
이와같이, 상기 설명한 필터 구조를 사용함으로써, 매우 인접하는 각 영역 별로 서로 다른 파장의 광이 입사되도록 할 수 있다. 또한, 상기 필터 구조를 사용 함으로써, 컬러 픽셀 센서 및 거리 픽셀 센서가 혼재하여 3차원의 컬러 영상을 나타내는 단일 칩 구조의 입체 컬러 영상 센서를 구현할 수 있다.
도 5 내지 도 9는 도 2에 도시된 입체 컬러 영상 센서를 제조하기 위한 방법을 나타내는 단면도들이다.
먼저, 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 이미지 센서를 형성한다.
도 5를 참조하면, 액티브 픽셀 센서 영역을 포함하는 기판(102)이 마련된다. 상기 액티브 픽셀 센서 영역 내에는 컬러 픽셀 센서 영역 및 거리 픽셀 센서 영역이 혼재되어 있으며, 상기 컬러 픽셀 센서 영역과 인접하여 상기 거리 픽셀 센서 영역이 배치된다.
상기 컬러 픽셀 센서 영역의 기판(102)에 컬러 픽셀 센서(110)들을 형성한다.
구체적으로, 상기 컬러 픽셀 센서 영역의 기판(102)에 불순물을 도핑하여 제1 포토다이오드(104)를 형성한다. 상기 기판에 트랜스퍼 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 소스 팔로워 버퍼 증폭기(source follower buffer amplifier) 역할을 하는 드라이브 트랜지스터, 그리고, 선택 트랜지스터를 각각 형성한다.
상기 제1 포토다이오드(104), 트랜스퍼 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터, 선택 트랜지스터를 덮는 층간 절연막(106)을 형성하고, 상기 층간 절연막(106) 내에, 상기 각 트랜지스터들과 전기적으로 연결되는 배선들(108)을 형성한다.
한편, 상기 거리 픽셀 센서 영역의 기판(102)에는 거리 픽셀 센서(120)들을 형성한다. 구체적으로, 상기 기판(102)에 근적외선 광을 인가받아 광 전하를 생성하는 제2 포토다이오드(122)를 형성한다 상기 제2 포토다이오드(122)에서 생성된 전하를 운송하고, 상기 전하를 증폭하는 트랜지스터들을 형성한다. 또한, 상기 트랜지스터들을 덮는 층간 절연막(106)을 형성한다. 상기 층간 절연막(106) 내에 상기 각 트랜지스터들과 전기적으로 연결되는 배선(108)들을 형성한다.
도시하지는 않았지만, 상기 기판(102)의 로직 영역에는 로직 회로들을 형성한다.
상기 공정들을 수행하여, 상기 컬러 픽셀 센서 영역의 기판(102)에는 컬러 픽셀 센서(110)들을 형성하고, 상기 거리 픽셀 센서 영역의 기판(102)에는 거리 픽셀 센서(120)들을 형성한다. 상기 컬러 픽셀 센서(110)들 및 거리 픽셀 센서(120)들은 서로 이웃하여 배치된다.
도 6을 참조하면, 상기 층간 절연막(106)의 상부 표면에 제1 필터를 형성하기 위한 제1 포토레지스트막(180)을 코팅한다. 상기 제1 필터는 적어도 가시광 대역보다는 긴 파장의 광을 투과시키는 장파장 필터이다. 그러므로, 제1 포토레지스트막은 가시광 대역보다는 긴 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 특성을 가져야 한다. 또한, 상기 제1 포토레지스트막은 800 내지 1200㎚의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상기 제1 포토레지스트막(180)은 바인더 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 첨가제 및 용제를 포함하며, 이에 더하여 적색 안료, 녹색 안료, 청색 안료, 자색 안료, 황색 안료 중 적어도 2개의 안료를 혼합한 안료 혼합물을 포함한다. 상기 첨가제는 가교제, 밀착 촉진제, 분산제, 계면 활성제 등을 포함한다. 상기 제1 포토레지스트막(180) 내에 포함되는 안료는 유기 안료인 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 제1 포토레지스트막은 바인더 수지 1 내지 10%, 광 중합성 화합물 1 내지 10%, 광 중합 개시제 1 내지 10%, 안료 혼합물 3 내지 20%, 첨가제 0.1 내지 5% 및 용제 45 내지 80%를 포함한다.
상기 바인더 수지는 용제에 용해될 수 있고 광 또는 열의 작용에 대한 반응성을 가지며, 하기 착색제에 대한 결착 수지의 기능을 하고 알칼리성 현상액에 용해 가능한 아크릴계 공중합체로서, 공중합체를 형성하는 단량체 단위 중에 소수성 기를 갖는 단량체를 포함하면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다.
상기 광중합성 화합물은 광 및 하기 기재된 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서 단관능성 단량체, 2관성능 단량체, 그 밖의 다관능성 단량체 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제는 아세토페논계 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 상기 아세토페논계 화합물은 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 다른 종류의 광중합 개시제를 조합하여 사용할 수도 있다. 다른 종류의 광중합 개시제로는 광을 조사함으로써 활성 라디칼을 발생하는 활성 라디칼 발생제, 증감제 등을 들 수 있다.
상기 용제는 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 착색 감광성 수지 조성물 분야에서 사용되는 각종 유기 용제를 사용할 수 있다.
상기 안료 혼합물에 포함되는 각 유기 안료는, 필요에 따라 산성기 또는 염기성기가 도입된 안료 유도체 등을 이용한 표면처리, 중합체 화합물 등에 의한 안료 표면의 그라프트 처리, 황산 미립화법(refinement) 등에 의한 미립화 처리, 또는 불순물을 제거하기 위한 유기 용매 및 물 등에 의한 세정 처리, 이온성 불순물의 이온 교환법 등에 의한 제거 처리 등으로 처리할 수 있다.
상기 안료 혼합물이 포함된 제1 포토레지스트막은 800㎚이상의 파장의 광 투과도가 80% 이상으로 높다. 또한, 상기 제1 포토레지스트막은 가시광 대역의 광 투과도가 20% 정도로 낮다.
한편, 상기 제1 포토레지스트막에 포함된 안료의 컬러 및 안료의 혼합 비율 및 안료 혼합물의 양 등에 따라 광의 투과 특성이 다소 달라지게 된다. 그러므로, 상기 안료 혼합물의 조성을 조절함으로써, 상기 제1 포토레지스트막의 투과 특성을 미세 조절할 수 있다.
일 예로, 상기 제1 포토레지스트막(180)에는 상기 적색 안료, 녹색 안료 및 청색 안료를 1: 1: 1로 혼합한 안료 혼합물이 포함될 수 있다. 다른 예로, 상기 적색 안료, 녹색 안료 및 청색 안료의 혼합비를 서로 다르게 할 수도 있다. 또 다른 예로, 상기 제1 포토레지스트막(180)에는 상기 적색 안료 및 녹색 안료를 1: 1로 혼합한 안료 혼합물을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 거리 픽셀 센서들과 대향하는 부위에만 상기 제1 포토레지스트막(180)이 남아있도록 노광 및 현상 공정을 수행한다. 이로써, 상기 거리 픽셀 센서들과 대향하는 부위에 장파장 투과 패턴들을 형성함으로써 제1 필 터(140a)를 형성한다. 이 후, 큐어링 공정을 수행하여 상기 제1 필터(140a)를 경화시킨다. 상기 제1 필터(140a)를 이루는 장파장 투과 패턴은 800 내지 1200㎚의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
도 8을 참조하면, 상기 컬러 픽셀 센서들 상에 위치하는 층간 절연막(106)의 상부 표면에 제2 필터(130)를 형성한다. 상기 제2 필터는 적색 패턴(130a), 녹색 패턴(130b) 및 청색 패턴(130c)을 포함하는 컬러 필터이다.
상기 제2 필터(130)를 형성하기 위하여, 적색의 안료를 포함하는 제2 포토레지스트막을 상기 층간 절연막(106) 상에 코팅한다. 상기 컬러 픽셀 센서들과 대향하고, 적색 파장 영역의 광이 투과되는 부위에 상기 제2 포토레지스트막이 남아있도록 사진 공정을 수행한다. 이로써, 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 적색 패턴(130a)을 형성한다.
또한, 녹색의 안료를 포함하는 제3 포토레지스트막을 상기 층간 절연막(106) 상에 코팅한다. 상기 컬러 픽셀 센서들과 대향하고, 녹색 파장 영역의 광이 투과되는 부위에 상기 제3 포토레지스트막이 남아있도록 사진 공정을 수행한다. 이로써, 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 녹색 패턴(130b)을 형성한다.
또한, 청색의 안료를 포함하는 제4 포토레지스트막을 상기 층간 절연막(106) 상에 코팅한다. 상기 제4 포토레지스트막에는 청색의 염료가 일부 포함될 수도 있다. 상기 컬러 픽셀 센서들과 대향하고, 청색 파장 영역의 광이 투과되는 부위에 상기 제4 포토레지스트막이 남아있도록 사진 공정을 수행한다. 이로써, 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 청색 패턴(130c)을 형성한다.
이로써, 적색 패턴(130a), 녹색 패턴(130b) 및 청색 패턴(130c)을 포함하는 제2 필터(130)를 완성한다. 상기 적색 패턴(130a), 녹색 패턴(130b) 및 청색 패턴(130c)을 형성하는 순서는 서로 변경될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 필터(140a, 130)를 형성하는 순서는 서로 뒤바뀔 수 있다. 즉, 상기 제2 필터(130)를 먼저 형성한 다음, 상기 제1 필터(140a)를 형성할 수도 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제2 필터(130) 상에 마이크로 렌즈(142)를 형성한다. 상기 마이크로 렌즈(142)는 포토레지스트 물질로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 필터(140a, 130) 상에 포토레지스트막을 코팅하고 노광 및 현상 공정을 통해 상기 제2 필터(130) 상에 렌즈 패턴을 형성한다. 이 후, 상기 렌즈 패턴을 약 200℃ 정도의 온도에서 열처리하여 리플로우시킴으로써 볼록한 형상을 갖는 마이크로 렌즈(142)를 형성한다.
상기 공정을 수행함으로써, 컬러 픽셀 센서 및 거리 픽셀 센서를 포함하는 이미지 센서(160)를 완성한다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 이미지 센서(160)와 별도로 차단 필터(150)를 형성한다. 상기 차단 필터(150)는 400 내지 900㎚의 파장을 갖는 광이 투과된다. 상기 차단 필터(150)는 서로 다른 굴절율을 갖는 물질층을 서로 다른 두께로 반복 적층함으로써 형성될 수 있다. 일 예로, 실리콘 산화물(150a)과 티타늄 질화물(150b)을 서로 다른 두께로 반복 적층함으로써 형성 할 수 있다.
이와같이, 상기 차단 필터(150)에 포함되는 각 물질의 굴절율, 흡광계수 및 두께 차 등을 조절함으로써, 대역의 파장이 선택적으로 투과되는 차단 필터를 형성할 수 있다. 일 예로, 스펙트라 시뮬레이션 (simulation) 시스템을 사용하여, 상기 차단 필터(150)에 포함되는 각 층의 두께 등을 결정할 수 있다.
이 후, 상기 이미지 센서(160)의 제1 및 제2 필터(140a, 130)와 대향하도록 상기 차단 필터(150)를 거치시킨다. 또한, 상기 차단 필터(150)와 대향하여 렌즈 모듈(도 1, 170)을 거치시킨다. 상기 차단 필터(150) 및 렌즈 모듈(170)은 거치 프레임(도 1, 180)에 의해 거치된다.
상기 공정을 통해, 입체 컬러 영상 센서를 완성한다.
이하에서는, 실시예 1의 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 각 필터들의 분광 특성에 대하여 실험한 것에 대해 기술한다. 특히, 차단 필터 및 제1 필터의 분광 특성에 대하여 실험한 것에 대해 기술한다.
샘플 1
상기 실시예 1에서 설명한 방법으로, 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 제1 필터용으로 사용되는 샘플 1의 포토레지스트막을 제조하였다.
구체적으로, 테스트용 유리 기판을 마련하였다. 적색 안료, 녹색 안료 및 청색 안료가 1: 1: 1로 혼합된 안료 혼합물을 포함하는 포토레지스트를 제조하였다. 상기 포토레지스트는 후지사 600 시리즈의 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터용 포토레지스트를 각각 5g씩 넣고 30분간 교반함으로써 제조하였다. 상기 제조된 포토레지스트를 코팅하고, 베이크함으로써 990㎚의 두께를 갖는 포토레지스트막을 완성하였 다.
분광 특성 측정
도 10은 샘플 1의 포토레지스트막의 분광 특성을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 샘플 1의 포토레지스트막은 850㎚이상의 파장의 광 투과도가 90% 이상으로 높았다. 상기 포토레지스트막은 700㎚ 이하의 파장의 광 투과도의 평균이 16% 정도로 나타났다. 또한, 700㎚의 파장에서의 광 투과도가 28%로 나타났다. 그러므로, 상기 샘플 1의 포토레지스트막은 실시예 1에 따른 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 제1 필터로 사용하기에 매우 적합한 것을 알 수 있었다.
샘플 2
상기 실시예 1에서 설명한 방법으로, 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 차단 필터를 제조하였다. 상기 차단 필터는 실리콘 산화물과 티타늄 질화물을 반복 증착시켜 형성하였다. 상기 반복되는 실리콘 산화물 및 티타늄 질화물의 각 층 증착 두께는 표 1에 기재되어 있다. 상기 차단 필터는 약 1930㎚의 두께를 갖는다.
<표 1>
분광 특성 측정
도 11은 샘플 2의 차단 필터의 분광 특성을 나타낸다.
도 11에 도시된 것과 같이, 상기 샘플 2의 차단 필터는 400 내지 850㎚의 파장을 갖는 광을 90% 이상 투과시켰다. 또한, 상기 900㎚ 이상의 파장을 갖는 광을 10% 이하로 투과시켰다. 이와같이, 상기 샘플 2의 차단 필터는 가시광선의 광의 임계 단파장보다는 길고, 근적외선의 임계 장파장보다는 짧은 파장의 광을 선택적으로 투과시켰다. 그러므로, 상기 샘플 2의 차단 필터는 본 발명의 실시예 1의 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 차단 필터로 사용하기에 매우 적합함을 알 수 있었다.
실시예 2
도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 입체 컬러 영상 센서를 나타내는 단면도이다.
도 12에 도시된 것과 같이, 실시예 2의 입체 컬러 영상 센서는 상기 차단 필터(150), 제1 및 제2 필터(140b, 130)의 배치 및 구성이 실시예 1과 동일하다. 또한, 각 필터들의 광 투과 특성도 실시예 1과 동일하다. 다만, 상기 제1 필터(140b)를 구성하는 장파장 투과 패턴의 물질만이 실시예 1과 차이가 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 필터(140b)를 이루는 장파장 투과 패턴은 청색, 녹색, 적색, 자색, 노란색 안료 중 적어도 2개 컬러의 안료 및 청색, 녹색 및 적색 염료 중 적어도 1개 컬러의 염료가 혼합된 포토레지스트 물질로 이루어진다. 상기 장파장 투과 패턴에 포함되는 포토레지스트 물질의 구체적인 예는 후술한다.
상기 장파장 투과 패턴에 적어도 2개 컬러의 안료 뿐 아니라, 적어도 1개 컬러의 염료가 포함됨으로써 가시광 대역의 파장의 투과율은 더욱 감소하고, 850㎚ 이상 대역의 파장의 투과율은 더욱 증가하게 된다. 특히, 700㎚에서의 파장 투과율이 감소된다.
도 13 및 도 14는 도 12에 도시된 입체 컬러 영상 센서를 제조하기 위한 방법을 나타내는 단면도들이다.
이하에서 설명하는 입체 컬러 영상 센서 제조 방법은 제1 필터를 형성하는 방법을 제외하고는 실시예 1의 제조 방법과 동일하다. 그러므로, 상기 제1 필터를 형성하는 방법에 대해서만 설명한다.
도 5를 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행하여, 상기 컬러 픽셀 센서 영역의 기판에는 컬러 픽셀 센서(110)들을 형성하고, 상기 거리 픽셀 센서 영역의 기판에는 거리 픽셀 센서(120)들을 형성한다. 상기 컬러 픽셀 센서(110)들 및 거리 픽셀 센서(120)들은 서로 이웃하여 배치된다.
다음에, 도 13을 참조하면, 상기 층간 절연막(106)의 상부 표면에 제1 필터를 형성하기 위한 제1 포토레지스트막(180a)을 코팅한다. 상기 제1 포토레지스트막은 800 내지 1200㎚의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상기 제1 포토레지스트막(180)은 바인더 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 첨가제 및 용제를 포함하며, 이에 더하여 적색 안료, 녹색 안료, 청색 안료, 자색 안료, 노란색 안료 중 적어도 2개의 안료를 혼합한 안료 혼합물과, 적색 염료, 녹색 염료 및 청색 염료 중 적어도 1개의 염료가 포함된다. 상기 첨가제는 가교제, 밀착 촉진제, 분산제, 계면 활성제 등을 포함한다.
구체적으로, 상기 제1 포토레지스트막은 바인더 수지 1 내지 10 중량%, 광 중합성 화합물 1 내지 10중량%, 광 중합 개시제 1 내지 10중량%, 안료 혼합물 및 염료 3 내지 20중량%, 첨가제 0.1 내지 5중량% 및 용제 45 내지 80중량%를 포함한 다.
상기 염료는 분산 염료(Disperse dye), 아조 메탈계 염료(Azo metal dye), 푸탈로시안계 염료(Phthalocyanine dye) 등을 사용할 수 있다.
그런데, 상기 적색 염료로써 분산 염료를 사용하는 경우, 후속 노광 시에 상기 염료가 광 분해되어 광 투과 특성이 변화될 수 있다. 반면에, 상기 적색 염료는 아조 메탈계 염료를 사용하는 경우, 후속 노광 공정을 수행하더라도 광 투과 특성의 변화가 거의 없다. 때문에, 상기 적색 염료는 아조 메탈계 염료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 노광 후의 광 투과 특성의 변화를 감소시키기 위해, 상기 청색 염료로는 푸탈로시안계 염료를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 안료 혼합물 및 염료가 포함된 제1 포토레지스트막은 800㎚이상의 파장의 광 투과도가 80% 이상으로 높다. 또한, 상기 제1 포토레지스트막은 가시광 대역의 광 투과도가 10% 정도로 낮다. 더구나, 상기 제1 포토레지스트막은 우수한 패터닝 특성을 가진다. 구체적으로, 상기 제1 포토레지스트막은 후속의 노광 공정에 의해 20㎛ 이내의 선폭을 갖는 미세 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 상기 제1 포토레지스트막에 포함된 안료의 컬러 및 안료의 혼합 비율 및 안료 혼합물의 양과, 염료의 컬러 및 염료의 혼합 비율 및 염료 혼합물의 양 등에 따라 광의 투과 특성이 다소 달라지게 된다. 그러므로, 상기 안료 혼합물의 조성을 조절함으로써, 상기 제1 포토레지스트막의 투과 특성을 미세 조절할 수 있다.
일 예로, 상기 제1 포토레지스트막(180a)은 적색 안료, 녹색 안료 및 청색 안료를 1: 1: 1로 혼합한 안료 혼합물을 포함하고, 적색 염료 및 청색 염료를 1:1로 혼합한 염료 혼합물을 포함할 수 있다. 이와는 달리, 상기 제1 포토레지스트막은 적색 안료, 녹색 안료 및 청색 안료 중 2개의 안료가 혼합된 안료 혼합물을 포함하고, 상기 안료 혼합물에 포함되어 있지 않은 컬러의 염료 혼합물을 포함할 수도 있다.
도 14를 참조하면, 상기 거리 픽셀 센서(120)들과 대향하는 부위에만 상기 제1 포토레지스트막(180a)이 남아있도록 노광 및 현상 공정을 수행한다. 이로써, 상기 거리 픽셀 센서(120)들과 대향하는 부위에 제1 필터(140b)를 형성한다. 이 후, 큐어링 공정을 수행하여 상기 제1 필터(140b)를 경화시킨다.
계속하여, 실시예 1의 도 8, 9 및 도 2를 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행함으로써, 제2 필터(130)를 포함하는 이미지 센서(160)를 형성한다. 또한, 상기 이미지 센서(160)와 대향하여 차단 필터(150) 및 렌즈 모듈을 배치시킨다.
이로써, 도 12에 도시된 입체 컬러 영상 센서를 완성한다.
이하에서는, 실시예 2의 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 제1 필터의 분광 특성에 대하여 실험한 것에 대해 기술한다.
샘플 3
상기 실시예 2에서 설명한 방법으로, 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 제1 필터용으로 사용되는 샘플 3의 포토레지스트막을 제조하였다.
구체적으로, 테스트용 유리 기판을 마련하였다. 적색 안료, 녹색 안료 및 청 색 안료가 1: 1: 1로 혼합된 안료 혼합물과, 청색 및 적색 염료가 1:1 로 혼합된 염료 혼합물을 포함하는 포토레지스트를 제조하였다. 상기 포토레지스트는 후지사 600 시리즈의 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터용 포토레지스트를 각각 5g, 아조메탈계 적색 염료인 solvent red160 0.3g, 푸탈로시안계 청색 염료인 Copper Phthalocyanine Tetrasulfonic Acid Tetrasodium Salt, 개시제 1g, 2mL의 용매에 녹아있는 0.08g의 접착제를 넣어 30분간 교반함으로써 제조하였다. 상기 제조된 포토레지스트를 코팅하고, 베이크함으로써 1112㎚의 두께를 갖는 포토레지스트막을 완성하였다.
분광 특성 측정
도 15는 샘플 3의 포토레지스트막의 분광 특성을 나타낸다.
도 15를 참조하면, 샘플 3의 포토레지스트막은 850㎚이상의 파장의 광 투과도가 91% 이상으로 높았다. 상기 포토레지스트막은 700㎚ 이하의 파장의 광 투과도의 평균이 6.4% 정도로 나타났다. 또한, 700㎚의 파장에서의 광 투과도가 21.8%로 나타났다. 그러므로, 상기 샘플 3의 포토레지스트막은 실시예 2에 따른 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 제1 필터로 사용하기에 매우 적합함을 알 수 있었다.
샘플 4
입체 컬러 영상 센서에 포함되는 제1 필터용으로 사용되는 샘플 4의 포토레지스트막을 제조하였다.
상기 샘플 4의 포토레지스트막은 상기 샘플 3의 포토레지스트막과 동일한 방법으로 제조하였다. 다만, 샘플 4의 포토레지스트막은 816㎚로 다소 얇은 두께를 갖는다.
분광 특성 측정
상기 샘플 4의 포토레지스트막의 분광 특성을 측정한 결과, 850㎚이상의 파장의 광 투과도가 91% 이상으로 높았다. 상기 제1 포토레지스트막은 700㎚ 이하의 파장의 광 투과도의 평균이 13.4% 정도로 나타났다. 또한, 700㎚의 파장에서의 광 투과도가 31.4%로 나타났다. 그러므로, 상기 샘플 3의 제1 포토레지스트막은 실시예 2에 따른 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 제1 필터로 사용하기에 매우 적합함을 알 수 있었다.
실시예 3
도 16은 본 발명의 실시예 3에 따른 입체 컬러 영상 센서를 나타내는 단면도이다.
도 16에 도시된 것과 같이, 실시예 3의 입체 컬러 영상 센서는 상기 차단 필터(150), 제1 및 제2 필터(140c, 130)의 배치 및 구성이 실시예1과 동일하다. 또한, 각 필터들의 광 투과 특성도 실시예 1과 동일하다. 다만, 상기 제1 필터(140c)를 구성하는 장파장 투과 패턴의 물질만이 실시예1과 차이가 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 필터(140c)를 이루는 장파장 투과 패턴은 스핀 온 글라스, 아크릴 수지, 폴리머 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질에, 컬러 염료들 및 컬러 안료들 중 적어도 하나를 혼합한 물질로 이루어질 수 있다.
일 예로, 상기 제1 필터(140c)를 이루는 장파장 투과 패턴은 스핀 온 글라스, 아크릴 수지, 폴리머 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질에, 청색, 녹색 및 적색 염료 중 적어도 2개의 염료를 혼합한 물질로 이루어질 수 있다.
이와는 다른 예로, 상기 제1 필터(140c)를 이루는 장파장 투과 패턴은 스핀 온 글라스, 아크릴 수지, 폴리머 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질에, 상기 청색, 녹색, 적색, 황색 및 자색 안료 중 적어도 2개의 안료를 혼합한 물질로 이루어질 수 있다.
이와는 다른 예로, 상기 제1 필터(140c)를 이루는 장파장 투과 패턴은 스핀 온 글라스, 아크릴 수지, 폴리머 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질에, 청색, 녹색 및 적색 염료 중 적어도 2개의 염료를 혼합하고, 상기 청색, 녹색, 적색, 황색 및 자색 안료 중 적어도 하나의 안료를 더 혼합한 물질로 이루어질 수 있다.
도 17 내지 도 19는 도 16에 도시된 입체 컬러 영상 센서를 제조하기 위한 방법을 나타내는 단면도들이다.
이하에서 설명하는 입체 컬러 영상 센서 제조 방법은 제1 필터를 형성하는 방법을 제외하고는 상기 실시예 1에서 설명한 것과 동일하다. 그러므로, 상기 제1 필터를 형성하는 방법에 대해서만 설명한다.
도 5를 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행하여, 상기 컬러 픽셀 센서 영역의 기판에는 컬러 픽셀 센서(110)들을 형성하고, 상기 거리 픽셀 센서 영역의 기판에는 거리 픽셀 센서(120)들을 형성한다. 상기 컬러 픽셀 센서(110)들 및 거리 픽셀 센서(120)들은 서로 이웃하여 배치된다.
다음에, 도 17을 참조하면, 상기 층간 절연막(106)의 상부 표면에 제1 필터를 형성하기 위한 필터막(182)을 형성한다. 상기 필터막(182)은 코팅 또는 테이핑 방식으로 형성할 수 있다. 상기 필터막(182)으로 사용되는 물질의 예로는 스핀 온 글라스, 아크릴 수지, 폴리머 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
상기 필터막(182)으로 사용되는 물질에는 컬러 염료들 및 컬러 안료들 중 적어도 하나가 혼합된다.
일 예로, 상기 필터막(182)에는 적색 염료, 녹색 염료 및 청색 염료 중 적어도 2개의 염료를 혼합한 염료 혼합물이 포함된다.
상기 염료는 분산 염료(Disperse dye), 아조 메탈계 염료(Azo metal dye), 푸탈로시안계 염료(Phthalocyanine dye) 등을 사용할 수 있다.
이와는 다른 예로, 상기 필터막에 적색 염료, 녹색 염료 및 청색 염료 중 적어도 2개의 염료를 혼합한 염료 혼합물이 포함되고, 이에 더하여 적색 안료, 녹색 안료, 청색 안료, 황색 안료, 자색 안료 중 적어도 1개의 안료가 포함될 수도 있다.
이와는 다른 예로, 상기 필터막(182)에는 적색 안료, 녹색 안료, 청색 안료, 황색 안료, 자색 안료 중 적어도 2개의 안료를 혼합한 안료 혼합물이 포함될 수도 있다.
구체적으로, 상기 필터막(182)은 상기 적색 염료, 녹색 염료 및 청색 염료를 1: 1: 1로 혼합한 염료 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 염료 혼합물이 포함된 필터막(182)은 800㎚이상의 파장의 광 투과도가 80% 이상으로 높다. 또한, 상기 염료 혼합물이 포함된 필터막(182)은 가시광 대역의 광 투과도가 10% 정도로 매우 낮다.
상기 염료 혼합물의 혼합 비, 상기 염료 혼합물의 양, 안료 혼합물의 혼합 비, 상기 안료 혼합물의 양을 조절함으로써, 상기 필터막(182)의 투과 특성을 조절할 수 있다.
도 18을 참조하면, 상기 필터막(182) 상에 식각 마스크 패턴(184)을 형성한다. 상기 식각 마스크 패턴(184)은 사진 공정에 의해 형성된 포토레지스트 패턴으로 이루어질 수 있다. 상기 식각 마스크 패턴(184)은 상기 거리 픽셀 센서들과 대향하는 부위를 덮는 형상을 갖는다. 상기 식각 마스크 패턴(184)을 형성하기 위한 사진 공정은 포토레지스트 코팅, 노광, 현상 및 큐어링 공정을 포함한다.
도 19를 참조하면, 상기 식각 마스크 패턴(184)에 의해 노출된 부위의 상기 필터막(182)을 식각한다. 이로써, 상기 거리 픽셀 센서들과 대향하는 부위에 제1 필터(140c)를 형성한다. 이 후, 상기 식각 마스크 패턴(184)을 제거한다.
계속하여, 실시예 1의 도 8, 9 및 도 2를 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행함으로써, 제2 필터(130)를 포함하는 이미지 센서(160)를 형성한다. 또한, 상기 이미지 센서(160)와 대향하여 상기 차단 필터(150) 및 렌즈 모듈을 배치시킨다. 이로써, 도 16에 도시된 입체 컬러 영상 센서를 완성한다.
이하에서는, 실시예 3의 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 제1 필터의 분광 특성에 대하여 실험한 것에 대해 기술한다.
샘플 5
상기 실시예 3에서 설명한 방법으로, 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 제1 필터용으로 사용되는 샘플 5의 필터막을 제조하였다.
구체적으로, 테스트용 유리 기판을 마련하였다. PMMA(Polymethyl methacrylate) 고분자에 분산 적색 염료인 DR13을 5g, 분산 노란색 염료인 DY7 12g, 청색 염료 40g을 혼합하여 필터용 물질을 제조하였다. 상기 제조된 필터용 물질을 코팅하고, 베이크함으로써 1000㎚의 두께를 갖는 샘플 5의 필터막을 완성하였다.
분광 특성 측정
샘플 5의 필터막은 850㎚이상의 파장의 광 투과도가 88.5% 이상으로 높았다. 상기 필터막은 700㎚ 이하의 파장의 광 투과도의 평균이 0.62%로 매우 낮았다. 또한, 700㎚의 파장에서 광 투과도가 3.52%로 나타났다. 그러므로, 상기 샘플 5의 필터막은 실시예 3에 따른 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 제1 필터로 사용하기에 매우 적합함을 알 수 있었다.
실시예 4
도 20은 본 발명의 실시예 4에 따른 입체 컬러 영상 센서를 나타내는 단면도이다.
도 20에 도시된 것과 같이, 실시예 4의 입체 컬러 영상 센서는 상기 차단 필터(150), 제1 및 제2 필터(140d, 130)의 배치 및 구성이 실시예1과 동일하다. 또한, 각 필터들의 광 투과 특성도 실시예1과 동일하다. 다만, 상기 제1 필터(140d)를 구성하는 장파장 투과 패턴의 물질만이 실시예 1과 차이가 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 필터(140d)를 이루는 장파장 투과 패턴은 임프린팅 레진에, 컬러 염료들 및 컬러 안료들 중 적어도 하나를 혼합한 물질로 이루어질 수 있다.
일 예로, 상기 제1 필터(140d)를 이루는 장파장 투과 패턴은 임프린팅 레진에, 청색, 녹색 및 적색 염료 중 적어도 2개의 염료를 혼합한 물질로 이루어질 수 있다.
이와는 다른 예로, 상기 제1 필터(140d)를 이루는 장파장 투과 패턴은 임프린팅 레진에, 상기 청색, 녹색 및 적색 안료 중 적어도 2개의의 안료를 혼합한 물질로 이루어질 수 있다.
이와는 다른 예로, 상기 제1 필터(140d)를 이루는 장파장 투과 패턴은 임프린팅 레진에, 청색, 녹색 및 적색 염료 중 적어도 2개의 염료를 혼합하고, 상기 청색, 녹색 및 적색 안료 중 적어도 하나의 안료를 더 혼합한 물질로 이루어질 수 있다.
도 21 내지 도 25는 도 20에 도시된 입체 컬러 영상 센서를 제조하기 위한 방법을 나타내는 단면도들이다.
이하에서 설명하는 입체 컬러 영상 센서 제조 방법은 제1 필터를 형성하는 방법을 제외하고는 상기 실시예 1에서 설명한 방법과 동일하다. 그러므로, 상기 제1 필터를 형성하는 방법에 대해서만 설명한다.
도 5를 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행하여, 상기 컬러 픽셀 센서 영역의 기판에는 컬러 픽셀 센서(110)들을 형성하고, 상기 거리 픽셀 센서 영역의 기판에는 거리 픽셀 센서(120)들을 형성한다. 상기 컬러 픽셀 센서(110)들 및 거리 픽셀 센서(120)들은 서로 이웃하여 배치된다.
다음에, 도 21을 참조하면, 상기 층간 절연막(106)의 상부 표면에 제1 필터를 형성하기 위한 필터막(186)을 형성한다. 상기 필터막(186)은 코팅 또는 테이핑 방식으로 형성할 수 있다. 상기 필터막(186)은 임프린팅 레진으로 이루어진다.
상기 필터막(186)으로 사용되는 임프린팅 레진에는 컬러 염료들 및 컬러 안료들 중 적어도 하나가 혼합될 수 있다.
일 예로, 상기 임프린팅 레진에는 적색 염료, 녹색 염료 및 청색 염료 중 적어도 2개의 염료를 혼합한 염료 혼합물이 포함된다. 또한, 선택적으로, 상기 임프린팅 레진에는 적색 안료, 녹색 안료, 청색 안료, 황색 안료, 자색 안료 중 적어도 1개의 안료가 포함될 수도 있다.
이와는 다른 예로, 상기 임프린팅 레진에는 적색 안료, 녹색 안료 및 청색 안료, 황색 안료, 자색 안료 중 적어도 2개의 안료를 혼합한 안료 혼합물이 포함된다.
구체적으로, 상기 필터막(186)에는 상기 적색 염료 및 청색 염료가 1: 1로 혼합된 염료 혼합물이 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 염료 혼합물이 포함된 필터막은 800㎚이상의 파장의 광 투과도가 80% 이상으로 높다. 또한, 상기 염료 혼합물이 포함된 필터막은 가시광 대역의 광 투과도가 10% 정도로 매우 낮다.
상기 염료 혼합물의 혼합 비, 상기 염료 혼합물의 양, 안료 혼합물의 혼합 비, 상기 안료 혼합물의 양을 조절함으로써, 상기 필터막(186)의 투과 특성을 조절할 수 있다.
도 22를 참조하면, 상기 필터막(186) 상에 임프린트용 몰드 패턴(188)을 배치시킨다. 상기 임프린트용 몰드 패턴(188)은 상기 거리 픽셀 센서 영역에 대향하는 부위에 홈(187)이 생성되어 있는 형상을 갖는다.
도 23을 참조하면, 상기 필터막(186)과 상기 임프린트용 몰드 패턴(188)을 접촉시키면서 압력을 가한다. 상기 임프린트용 몰드 패턴(188)과 필터막(186)이 접촉되면, 상기 임프린트용 몰드 패턴(188)의 홈(187) 내부에 상기 필터막(186)이 남아있게 되고, 나머지 부위의 필터막(186)은 압력에 의해 측방으로 밀려나가 대부분 제거된다.
도 24를 참조하면, 상기 필터막(186)과 상기 임프린트용 몰드 패턴(188)을 분리시킨다. 상기 임프린트용 몰드 패턴(188)을 분리시키면, 상기 임프린트용 몰드 패턴(188)의 홈(187)과 접촉된 부위에는 필터막 패턴(186a)이 형성된다. 또한, 상기 필터막 패턴(186a) 사이 부위에는 상기 필터막이 대부분 제거된 상태가 되며, 약간의 잔여 필터막(R)만이 남아있게 된다.
도 25를 참조하면, 상기 필터막 패턴(188a) 사이에 남아있는 잔여 필터막(R) 을 제거하여 제1 필터(140d)를 형성한다. 상기 잔여 필터막(R)의 제거는 에싱 공정을 통해 수행할 수 있다.
계속하여, 실시예 1의 도 8, 9 및 도 2를 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행함으로써, 제2 필터(130)를 포함하는 이미지 센서(160)를 형성한다. 또한, 상기 이미지 센서(160)와 대향하여 차단 필터(150) 및 렌즈 모듈을 배치시킨다. 이로써, 도 20에 도시된 입체 컬러 영상 센서를 완성한다.
실시예 5
도 26은 본 발명의 실시예 5에 따른 입체 컬러 영상 센서를 나타내는 단면도이다.
도 26에 도시된 것과 같이, 실시예 5의 입체 컬러 영상 센서는 상기 차단 필터(152), 제1 및 제2 필터(140e, 130)의 배치 및 구성이 실시예 1과 동일하다. 그러나, 차단 필터(152) 및 제1 필터(140e)의 광 투과 특성이 실시예 1과 차이가 있다.
또한, 실시예 5에 따른 입체 컬러 영상 센서의 차단 필터(152) 및 제1 필터(140e)는 실시예 1 내지 4의 차단 필터 및 제1 필터를 구성하는 물질과 각각 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 그러나, 상기 차단 필터(152) 및 제1 필터(140e)에 포함되는 각 물질들이 포함되는 정도 및 박막 두께에서 차이가 있다.
도 27은 본 발명의 실시예 5에 따른 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 필터들의 투과 특성을 나타낸다.
도 27에서, 151b는 차단 필터의 투과 특성이고, 141b는 제1 필터의 투과 특성이고, 131b는 제2 필터의 투과 특성이다. 도 27에 도시된 것과 같이, 상기 차단 필터는 가시광 대역의 파장 및 상기 근적외선 대역의 파장만을 투과시킨다. 즉, 상기 차단 필터는 400 내지 700㎚ 및 800 내지 900㎚의 광을 투과시킨다.
도 26 및 도 27을 참조하면, 상기 제1 필터(140e)는 상기 근적외선 대역의 임계 단파장 이상의 광을 투과시킨다. 상기 제1 필터(140e)는 700㎚ 이상의 파장을 갖는 광을 투과시킨다.
또한, 상기 제2 필터(130)는 가시광 대역의 광을 투과시킨다. 즉, 상기 제2 필터(130)는 400 내지 700㎚ 파장을 갖는 광을 투과시킨다.
이 경우, 상기 차단 필터(152) 및 제1 필터(140e)를 통과한 광은 800 내지 900㎚의 파장을 갖게된다. 상기 근적외선 파장 대역의 광은 거리 픽셀 센서로 입사됨으로써, 거리 픽셀 센서의 광원으로 사용된다.
또한, 상기 차단 필터(152) 및 제2 필터(130)를 통과한 광은 400 내지 700㎚의 파장을 갖게된다. 상기 가시광 대역의 광은 컬러 픽셀 센서(110)로 입사되어, 상기 컬러 픽셀 센서(110)의 광원으로 사용된다.
도 26에 도시된 입체 컬러 영상 센서는 실시예 1 내지 4의 입체 영상 센서를 형성하는 방법 중 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있다.
다만, 상기 제1 필터(140e)가 도 27에 도시된 것과 같은 투과 특성을 가질 수 있도록, 혼합되는 컬러 염료 또는 컬러 안료의 양을 조절하여야 한다. 또한, 상 기 차단 필터(152)가 도 27에 도시된 것과 같은 투과 특성을 가질 수 있도록, 실리콘 산화막(152a) 및 티타늄 질화막(152b)의 각 두께 및 적층되는 막의 개수를 조절하여야 한다.
이하에서는, 실시예 5의 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 차단 필터의 분광 특성에 대하여 실험한 것에 대해 기술한다.
샘플 6
상기 실시예 5에서 설명한 방법으로, 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 샘플 6의 차단 필터를 제조하였다. 상기 차단 필터는 실리콘 산화물과 티타늄 질화물을 반복 증착시켜 형성하였다. 상기 반복되는 실리콘 산화물 및 티타늄 질화물의 각 층 증착 두께는 표 2에 기재되어 있다. 상기 샘플 6의 차단 필터는 약 2993㎚의 두께를 갖는다.
분광 특성 측정
도 28은 샘플 6의 차단 필터의 분광 특성을 나타낸다.
도 28에 도시된 것과 같이, 상기 샘플 6의 차단 필터는 400 내지 700㎚의 파장을 갖는 광과 820 내지 880㎚의 파장을 갖는 광을 90% 이상 투과시켰다. 또한, 상기 700 내지 800㎚의 광 및 900㎚이상의 파장을 갖는 광을 거의 투과시키지 않았다.
그러므로, 실시예 5의 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 차단 필터로써 샘플 6의 차단 필터를 사용할 수 있다.
<표 2>
실시예 6
도 29는 본 발명의 실시예 6에 따른 입체 컬러 영상 센서를 나타내는 단면도이다.
도 29에 도시된 것과 같이, 실시예 6의 입체 컬러 영상 센서는 상기 차단 필터(154), 제1 및 제2 필터(140f, 130)의 배치 및 구성이 실시예 1과 동일하다. 그러나, 차단 필터(154) 및 제1 필터(140f)의 광 투과 특성이 실시예 1과 차이가 있다.
또한, 실시예 6에 따른 입체 컬러 영상 센서의 차단 필터(154) 및 제1 필터(140f)는 실시예 1 내지 4의 차단 필터 및 제1 필터를 구성하는 물질과 각각 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 그러나, 상기 차단 필터(154) 및 제1 필터(140f)에 포함되는 각 물질들이 포함되는 정도 및 박막의 두께에서 차이가 있다.
도 30은 본 발명의 실시예 6에 따른 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 필터들의 투과 특성을 나타낸다.
도 30에서, 151c는 차단 필터의 투과 특성이고, 141c는 제1 필터의 투과 특성이고, 131c는 제2 필터의 투과 특성이다.
도시된 것과 같이, 상기 차단 필터(154)는 가시광인 제1 대역의 파장과 상기 제1 대역의 파장보다 길면서 근적외선 대역의 임계 장파장보다는 짧은 파장을 갖고, 근적외선 대역을 모두 포함하는 대역인 제2 대역의 파장을 투과시킨다. 즉, 상기 차단 필터(154)는 400 내지 700㎚ 및 720 내지 900㎚의 광을 투과시킨다.
상기 제1 필터(140f)는 상기 근적외선 대역의 임계 단파장 이상의 광을 투과시킨다. 즉, 상기 제1 필터(140f)는 800㎚ 이상의 파장을 갖는 광을 투과시킨다.
또한, 상기 제2 필터(130)는 가시광 대역의 광을 투과시킨다. 즉, 상기 제2 필터(130)는 400 내지 700㎚ 파장을 갖는 광을 투과시킨다.
이 경우, 상기 차단 필터(154) 및 제1 필터(140f)를 통과한 광은 800 내지 900㎚의 파장을 갖게된다. 상기 근적외선 파장 대역의 광은 거리 픽셀 센서(120)로 입사됨으로써, 거리 픽셀 센서(120)의 광원으로 사용된다.
또한, 상기 차단 필터(154) 및 제2 필터(130)를 통과한 광은 400 내지 700㎚의 파장을 갖게된다. 상기 가시광 대역의 광은 컬러 픽셀 센서(110)로 입사되어, 상기 컬러 픽셀 센서(110)의 광원으로 사용된다.
도 29에 도시된 입체 컬러 영상 센서는 실시예 1 내지 4의 입체 영상 센서를 형성하는 방법 중 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있다.
다만, 상기 제1 필터(140f)가 도 30에 도시된 것과 같은 투과 특성을 가질 수 있도록, 혼합되는 컬러 염료 또는 컬러 안료의 양을 조절하여야 한다. 또한, 상기 차단 필터(14)가 도 30에 도시된 것과 같은 투과 특성을 가질 수 있도록, 실리콘 산화막(154a) 및 티타늄 질화막(154b)의 각 두께 및 적층되는 막의 개수를 조절하여야 한다.
도 31은 영상정보와 거리정보를 동시에 제공하는 입체 컬러 영상 이미지 센서가 포함된 휴대폰이다.
휴대폰 (600)은 일반적인 구성이나 기능은 통상적으로 사용하는 것과 동일하 지만, 카메라 렌즈 모듈(610)에 차단 필터가 구비되고, 상기 차단 필터와 대향하여, 영상정보와 거리정보를 동시에 제공하는 이미지 센서(620)가 내장되어 있다. 그러므로, 영상정보와 거리정보가 동시에 모니터(630)에 표시된다. 상기 휴대폰(600)을 이용하면 3차원의 컬러 영상을 수득할 수 있다.
도 32는 영상정보와 거리정보를 동시에 제공하는 입체 컬러 영상 이미지 센서를 갖는 시스템의 블록다이어그램이다.
도 32를 참조하면, 상기 시스템은 영상정보와 거리정보를 동시에 제공하는 입체 영상 이미지 센서(760)를 장착하여 서비스를 제공한다. 일 예로, 상기 시스템은 컴퓨터 시스템, 카메라 시스템, 스캐너, 네비게이션 시스템 등을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 상기 입체 영상 이미지 센서를 통해 3차원의 컬러 영상을 지원한다.
컴퓨터 시스템과 같은 프로세서 기반 시스템(700)은 버스(750)를 통해서 입출력 I/O소자(770)와 커뮤니케이션을 할 수 있는 마이크로프로세서 등과 같은 중앙처리장치(CPU)(710)를 포함한다. 버스 (750)를 통해서 플로피 디스크 드라이브(720) 및 / 또는 CD ROM 드라이브(730), 및 포트 (740), RAM(780)과 중앙처리장치는 서로 연결되어 데이터를 주고받아, 영상정보와 거리정보를 동시에 제공하는 입체 영상 이미지 센서(760)에서 데이터를 출력하여 영상 이미지 거리 데이터를 재생한다.
포트 (740)는 비디오카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 소자 등을 연결하 거나, 또 다른 시스템과 데이터를 통신할 수 있는 포트일 수 있다.
상기 설명한 것과 같이, 본 발명의 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 필터 구조를 통해, 인접한 각 영역별로 서로 다른 파장의 광이 각각 입사될 수 있도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명은 필터 구조물, 카메라 모듈과 같은 영상 소자 등에 다양하게 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 입체 컬러 영상 센서의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 입체 컬러 영상 센서의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 필터들의 투과 특성을 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 이미지 센서에서의 필터 배치를 나타낸다.
도 5 내지 도 9는 도 2에 도시된 입체 컬러 영상 센서를 제조하기 위한 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 10은 샘플 1의 제1 필터의 분광 특성을 나타낸다.
도 11은 샘플 2의 차단 필터의 분광 특성을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 입체 컬러 영상 센서를 나타내는 단면도이다.
도 13 및 도 14는 도 12에 도시된 입체 컬러 영상 센서를 제조하기 위한 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 15는 샘플 3의 제1 필터의 분광 특성을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 실시예 3에 따른 입체 컬러 영상 센서를 나타내는 단면도이다.
도 17 내지 도 19는 도 16에 도시된 입체 컬러 영상 센서를 제조하기 위한 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 20은 본 발명의 실시예 4에 따른 입체 컬러 영상 센서를 나타내는 단면도이다.
도 21 내지 도 25는 도 20에 도시된 입체 컬러 영상 센서를 제조하기 위한 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 26은 본 발명의 실시예 5에 따른 입체 컬러 영상 센서를 나타내는 단면도이다.
도 27은 본 발명의 실시예 5에 따른 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 필터들의 투과 특성을 나타낸다.
도 28은 샘플 6의 차단 필터의 분광 특성을 나타낸다.
도 29는 본 발명의 실시예 6에 따른 입체 컬러 영상 센서를 나타내는 단면도이다.
도 30은 본 발명의 실시예 6에 따른 입체 컬러 영상 센서에 포함되는 필터들의 투과 특성을 나타낸다.
도 31은 영상정보와 거리정보를 동시에 제공하는 입체 컬러 영상 이미지 센서가 포함된 휴대폰이다.
도 32는 영상정보와 거리정보를 동시에 제공하는 입체 컬러 영상 이미지 센서를 갖는 시스템의 블록다이어그램이다.
Claims (10)
- 기판 상에, 컬러 픽셀들 및 거리 픽셀들을 형성하는 단계;상기 거리 픽셀들 상에, 근적외선 대역의 임계 단파장보다 길고 상기 근적외선 대역의 임계 장파장보다 짧은 제1 파장에 대하여 상기 제1 파장보다 긴 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 제1 필터를 형성하는 단계;상기 컬러 픽셀들 상에, 가시광 대역 파장의 광을 투과시키는 제2 필터를 형성하는 단계; 및상기 제1 및 제2 필터 상부면과 이격되면서 상기 제1 및 제2 필터와 대향하게 배치되고, 상기 가시광 대역의 광을 투과시키고, 상기 근적외선 대역의 임계 장파장보다는 짧고 상기 제1 파장보다 긴 제2 파장에 대하여 상기 제2 파장보다 짧은 상기 근적외선 대역의 광을 투과시키는 차단 필터를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 센서 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 필터를 형성하는 단계는,상기 기판 상에, 적색 안료, 녹색 안료, 청색 안료, 황색 안료, 자색 안료로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 2개의 안료를 혼합한 안료 혼합물이 포함된 포토레지스트를 코팅하여 필터막을 형성하는 단계; 및상기 코팅된 필터막을 사진 공정에 의해 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 센서 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 필터를 형성하는 단계는,상기 기판 상에, 적색 안료, 녹색 안료, 청색 안료, 황색 안료, 자색 안료로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 2개의 안료를 혼합한 안료 혼합물과, 적색 염료, 녹색 염료, 청색 염료로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1개의 염료를 포함하는 포토레지스트를 코팅하여 필터막을 형성하는 단계; 및상기 코팅된 필터막을 사진 공정에 의해 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 센서 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 필터를 형성하는 단계는,상기 기판 상에, 가시광 대역의 임계 장파장보다 긴 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 필터막을 형성하는 단계;상기 필터막 상에 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및상기 식각 마스크 패턴을 이용하여 상기 필터막을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 센서 제조 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 필터막은 스핀 온 글라스, 아크릴 수지, 폴리머 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 물질에, 컬러 안료들 및 컬러 염료들 중 적어도 하나를 혼합한 물질을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 영상 센서 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 필터를 형성하는 단계는,상기 기판 상에, 가시광 대역의 임계 장파장보다 긴 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 필터막을 형성하는 단계;상기 필터막 상부면에 임프린트용 몰드 패턴을 접촉시키면서 압력을 가하여 필터막 패턴을 형성하는 단계;상기 필터막 패턴으로부터 상기 임프린트용 몰드 패턴을 분리시키는 단계; 및상기 필터막 패턴들 사이의 레지듀를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 센서 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 필터막은 임프린팅 레진에 컬러 안료들 및 컬러 염료들 중 적어도 하나를 혼합한 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 영상 센서 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 차단 필터를 형성하는 단계는,서로 다른 굴절율을 갖는 무기물을 반복 증착시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 센서 제조 방법.
- 기판 상에 구비되는 컬러 픽셀들 및 거리 픽셀들;상기 거리 픽셀들 상에 구비되고, 근적외선 대역의 임계 단파장보다 길고 상기 근적외선 대역의 임계 장파장보다 짧은 제1 파장에 대하여 상기 제1 파장보다 긴 파장을 선택적으로 투과시키는 제1 필터;상기 컬러 픽셀들 상에 구비되고, 가시광 대역의 파장을 선택적으로 투과시키는 제2 필터; 및상기 제1 및 제2 필터 상부면과 이격되면서 상기 제1 및 제2 필터와 대향하게 배치되고, 상기 가시광 대역의 광을 투과시키고, 상기 근적외선 대역의 임계 장파장보다는 짧고 상기 제1 파장보다 긴 제2 파장에 대하여 상기 제2 파장보다 짧은 상기 근적외선 대역의 광을 투과시키는 차단 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 센서.
- 제9항에 있어서, 상기 컬러 픽셀들 및 거리 픽셀들과, 제1 필터 및 제2 필터는 하나의 이미지 센서 칩으로 구현되는 것을 특징으로 하는 영상 센서.
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