KR960006204B1 - Contact image sensor and the manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 종래의 광학계의 시스템 구성도.1 is a system configuration diagram of a conventional optical system.
제 2 도는 종래의 밀착형 이미지센서의 구조도.2 is a structural diagram of a conventional close-type image sensor.
제 3 도는 종래의 밀착형 이미지센서의 제조 공정도.3 is a manufacturing process diagram of a conventional close-type image sensor.
제 4 도는 본 발명의 밀착형 이미지센서의 구조도.4 is a structural diagram of a close-type image sensor of the present invention.
제 5 도는 본 발명의 밀착형 이미지센서의 제조 공정도.5 is a manufacturing process diagram of the contact type image sensor of the present invention.
제 6 도는 본 발명의 밀착헝 이미지센서를 적용한 광학계 시스템 구성도.6 is a schematic diagram of an optical system to which the image sensor of the present invention is applied.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 문서 2 : 광원1: document 2: light source
3 : 자기접속렌즈 4 : 센서3: magnetic connection lens 4: sensor
5 : 하부전극 6, 15 : 투명전극5: lower electrode 6, 15: transparent electrode
7, 7a : 절연막 7b : 드레쉬홀7, 7a: insulating film 7b: dress hole
8 : 활성층 9, 16 : 상부전극8 active layer 9, 16 upper electrode
10 : 발광층 11 : 게이트전극10 light emitting layer 11 gate electrode
12 : 게이트절연막 13 : a-Si : H층12 gate insulating film 13 a-Si layer H
14 : n+a-Si : H층 17 : 드레인소오스전극14: n + a-Si: H layer 17: drain source electrode
18 : 박막트랜지스터절연막.18: thin film transistor insulating film.
본 발명은 밀착형 이미지센서(Contact Image Sensor·CIS)에 관한 것으로서, 특히 전계발광부와 포토센서 및 광반사부를 동일기판상에 형성하여 자기접속렌즈(Self focusing leans) 없이도 광학계 시스템을 구성할 수 있게 한 완전 밀착형 이미지센서의 구조 및 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact image sensor (CIS), and in particular, an electroluminescent unit, a photo sensor, and a light reflecting unit may be formed on the same substrate to configure an optical system without self focusing leans. It relates to a structure and a manufacturing method of a fully close image sensor.
일반적으로 광학계 시스템은 제 1 도와 같이, 포토센서의 광소오스로 동작하는 광원부(2)와, 자기접속렌즈(3)와, 기판에 접속시킨 센서(4)와, 상기 광원부(2)에서 방출된 빛을 읽는 문서(1)로 구성된다. 상기와 같은 광학계 시스템은 광원부(2)에서 방출되는 빛을 문서(1)에 비춰서 자기접속렌즈(3)에 반사시킨다. 자기접속렌즈(3)는 마이크로니들홀(Micro niddle hole)로 형성된 어레이로 각 포토센서(4)에 광을 집적시켜서 보내주고, 포토센서(4)는 상기 자기접속렌즈(3)를 통해서 입사된 광(빛)의 량에 따라서 온/오프를 결정한다.이때 Glll급에서는 16그레이레벨(Gray Level), GIV급에서는 64그레이레벨을 줄 수 있게 되어야 하고, 칼라화를 위해서는 각각의 3배가 되어야 한다.In general, the optical system includes a light source unit 2 operating as a light source of a photosensor, a magnetic connecting lens 3, a sensor 4 connected to a substrate, and a light source unit 2 emitted from the light source unit 2, as in the first diagram. It consists of a document (1) that reads light. The optical system as described above reflects the light emitted from the light source unit 2 to the magnetic connection lens 3 in the light of the document 1. The magnetic connection lens 3 is an array formed by micro niddle holes and transmits the light to each photo sensor 4 in an integrated manner. The photo sensor 4 is incident through the magnetic connection lens 3. On / off is decided according to the amount of light (light), and it should be able to give 16 gray levels in Glll class and 64 gray levels in GIV class, and triple each for colorization. .
상기 그레이레벨은 포토센서(4)의 특성에 의해 좌우되는데 포토센서(4)의 광암전류(Photo dark current)비도 커야 하고 그에 못지 않게 정밀도(Unformity)가 좋아야만 높은 그레이레벨로 사용할 수 있게 된다. 즉, 전체 암전류에서 광전류(Photo current) 사이를 잘라주어야 그레이레벨을 만들 수 있는데 광-암전류비가 작거나 정밀도가 나쁘면 스텝으로 나눌 수가 없어서 그레이레벨을 줄 수 없게 된다.The gray level depends on the characteristics of the photosensor 4, the photo dark current ratio of the photosensor 4 should also be large and equally good (Unformity) can be used as a high gray level. That is, the gray level can be made by cutting between photo currents in the total dark current. If the light-to-dark current ratio is small or the precision is poor, the gray level cannot be given because it cannot be divided into steps.
따라서 현재까지 알려진 포토 이미지센서는 제 2 도와 같은 구조로서 제 3 도와 같은 제조공정에 의해서 제조하였는데, 이를 설명하기로 하겠다.Therefore, the photo image sensor known to date has been manufactured by the same manufacturing process as the 3rd degree as the structure of the 2nd degree, and will be demonstrated.
그라스기판을 세척하고 게이트전극(11)과 게이트절연막(12)을 형성시킨 다음 비정질실리콘 a-Si H층(13)과 n+a-Si. H층(14)을 연속 증착하고, 박막트랜지스터(TFT)를 형성한 후 드레인소오스전극(l7)을 형성한다. 이어서 박막트랜지스터절연막(18)을 형성하고 포토다이오드의 a-Si H층을 증착한다음 투명전극(15)을 증착한다. 그리고 상기 투명전극(15)과 포토다이오드 패턴을 형성하고 상부전극(16)을 형성하여서 된 것이다.The glass substrate is washed, the gate electrode 11 and the gate insulating film 12 are formed, and then the amorphous silicon a-Si H layer 13 and n + a-Si. The H layer 14 is continuously deposited, the thin film transistor TFT is formed, and then the drain source electrode 17 is formed. Next, a thin film transistor insulating film 18 is formed, a-Si H layer of the photodiode is deposited, and then the transparent electrode 15 is deposited. The transparent electrode 15 and the photodiode pattern are formed, and the upper electrode 16 is formed.
그러나 상기와 같은 포토이미지센서(4)는 별도의 광원(2)과 자기접속렌즈(3)를 별도로 구성하여야만 광학계 시스템을 구성할 수 있기 때문에 시스템 자체의 구성이 복잡하고 부피가 커지기 때문에 컴팩트한 시스템구성이 어렵고, 생산원가가 고가이며 완전 밀착형 이미지센서를 구현시킬 수 없는 문제점을 가지고 있었다.However, since the optical image system can be configured only by separately configuring the light source 2 and the magnetic connection lens 3 as described above, the system itself is complicated and bulky. It was difficult to construct, costly to produce, and had a problem in that it was impossible to realize a completely close image sensor.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자, 광원의 역할을 하는 전계발광소자와, 원고로부터 반사되는 광을 감지하는 포토센서부와, 상기 전계발광소자로부터의 광을 원고로 반사시키는 광반사부를 동일기판상에 형성한 완전 밀착형 이미지센서를 제공할 수 있게 하므로서 광학계 시스템을 컴팩트하게 구현할수 있게 한 것에 목적을 둔 것이다.The present invention, in order to solve the above problems, an electroluminescent element serving as a light source, a photosensor unit for detecting the light reflected from the original, and the light reflection to reflect the light from the electroluminescent element to the original It is an object of the present invention to provide an optical system in a compact manner by providing a fully-closed image sensor formed on the same substrate.
상기와 같은 목적을 가진 본 발명의 구조는, 기판의 일부분에 하부전극과 제 1 절연층과 발광층과 제 2 절연충 및 상부전극을 순차적으로 형성하여 광원역할을 수행하는 전계발광소자부와, 상기 기판의 전계발광소자부의 대향되는 다른 일부분에 하부전극과 활성층과 투명전극과 제 1 절연층 및 상부전극을 순차적으로 형성하여 원고로부터 반사되는 광을 감지하는 포토센서부와, 상기 전계발광소자 부근의 포토센서부를 경사지게 형성하고 상기 경사부위에 포토센서부의 상부전극을 연장하여 상기 전계발광소자로부터의 광을 원고로 반사시키는 광반사부를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.The structure of the present invention having the above object, an electroluminescent device portion for performing a role as a light source by sequentially forming a lower electrode, a first insulating layer, a light emitting layer, a second insulating worm and an upper electrode on a portion of the substrate; A photo sensor unit for sensing light reflected from an original by sequentially forming a lower electrode, an active layer, a transparent electrode, a first insulating layer, and an upper electrode on an opposite portion of the electroluminescent element of the substrate; It is characterized in that the photosensor portion is formed to be inclined and to extend the upper electrode of the photosensor portion on the inclined portion to have a light reflecting portion for reflecting light from the electroluminescent element to the original.
그리고 상기와 같은 목적을 가진 본 발명의 완전 밀착형 이미지센서의 제조방법은, 기판위에 하부전극을 형성한 후 두부분으로 분리되게 함과 아울러 양측으로 경사지게 에칭하는 하부전극형성공정과, 상기 하부전극 일측면위에 활성층을 형성한 후 경사지게 에칭하는 활성층형성공정과, 상기 활성층위에 투명전극을 형성한 후 경사지게 에칭하는 투명전극형성공정과, 상기 하부전극위와 활성층의 경사면과 투명전극위에 제 1 절연층을 형성하되 상기 투명전극위에 드레쉬홀을 갗도록 형성하는 제 1 절연층위에 발광층과 제 2 절연층을 형성하는 공정과, 상기 제 2 절연층위와 상기 제 1 절연층 및 드레쉬홀에 상부전극을 형성하는 공정으로 제조함을 특징으로 한다.In addition, the manufacturing method of the fully-closed type image sensor of the present invention having the above object, after forming the lower electrode on the substrate is separated into two parts and the lower electrode forming step of etching inclined to both sides, and the lower electrode An active layer forming process of forming an active layer on the side surface and then etching it obliquely, a transparent electrode forming process of forming a transparent electrode on the active layer and then etching it obliquely, and forming a first insulating layer on the inclined surface and the transparent electrode of the lower electrode and the active layer Forming a light emitting layer and a second insulating layer on the first insulating layer to form a drain hole on the transparent electrode; and forming an upper electrode on the second insulating layer, the first insulating layer, and the dress hole. Characterized in that manufactured.
상기와 같은 본 발명을 실시예의 첨부도면에 따라서 상세히 설명하기로 하면 다음과 같다.When the present invention as described above will be described in detail according to the accompanying drawings of the embodiment as follows.
우선 본 발명의 제조공정을 제 4 도 및 제 5 도에 따라서 설명한다.First, the manufacturing process of this invention is demonstrated according to FIG. 4 and FIG.
(a)와 같이 기판(20) 위에 하부전극(5)을 두부분으로 분리되게 함과 아울러 양측으로 경사지게 에칭하는 하부전극형성공정을 수행한다. 그후 상기 하부전극(5) 일측면위에 (b)와 같이 활성층(8)을 형성한 다음 경사지게 에칭하여 포트센서의 활성층형성공정을 수행한다. 이어서 상기 활성층(8) 위에 (c)와 같이 투명전극(6)을 형성한 후 경사지게 에칭하는 투명전극형성공정을 갖게 한다.As shown in (a), the lower electrode 5 is separated into two parts on the substrate 20, and a lower electrode forming process of etching inclined to both sides is performed. Thereafter, the active layer 8 is formed on one side of the lower electrode 5 as shown in (b) and then etched obliquely to perform the active layer forming process of the port sensor. Subsequently, the transparent electrode 6 is formed on the active layer 8 as shown in (c), and then a transparent electrode forming process of etching obliquely is performed.
그리고 (d)와 같이 상기 하부전극(5)의 일측면과 경사면과, 활성층(8)의 경사면과, 투명전극경사면과 상부에, 드레쉬홀(7b)을 갖도록 제 1 절연층(7)을 형성시킨다.In addition, as shown in (d), the first insulating layer 7 is formed on the one side surface and the inclined surface of the lower electrode 5, the inclined surface of the active layer 8, the transparent electrode inclined surface and the upper portion to have a drain hole 7b. Let's do it.
그다음 상기 하부전극(5)의 다른 일측면위에 제 1 절연층(7) 위에 (e)와 같이 발광층(10)과 제 2 절연층(7a)을 형성시킨다.Then, the light emitting layer 10 and the second insulating layer 7a are formed on the other side of the lower electrode 5 as shown in (e) on the first insulating layer 7.
상기 제 2 절연층(7a)와 제 1 절연층(7) 및 드레쉬홀(7b)에 (f)와 같이 상부전극(9)을 형성한 다음 최종보호막을 형성하여서 제조하는 것이다.The upper electrode 9 is formed in the second insulating layer 7a, the first insulating layer 7, and the dress hole 7b as shown in (f), and then a final protective film is formed.
상기와 같이 제조한 본 발명의 완전 밀착형 이미지센서의 구조는 제 4 도의 (f)와 같은 구조를 갖게 되고 이를 광학계 시스템에 적용한 예는 제 6 도와 같이 구성되는데 이를 상기 제 4 도의 (f)와 제 6 도에 따라서 설명한다.The structure of the fully-closed type image sensor of the present invention manufactured as described above has a structure as shown in FIG. 4 (f), and an example of applying the same to the optical system is configured as shown in FIG. It demonstrates according to FIG.
본 발명의 구조는 기간(20) 위에 양측으로 경사지게 형성한 하부전극(5)과 상기 하부전극(5)의 일측면 제 1 절연층(7)과 발광층(10)과 제 2 절연층(7a) 그리고 상부전극(9)을 형성하여 광원의 역할을 하는 전계발광소자부를 구성한다.According to the structure of the present invention, the lower electrode 5 which is formed to be inclined to both sides over the period 20 and the first insulating layer 7, the light emitting layer 10 and the second insulating layer 7a on one side of the lower electrode 5 is formed. An upper electrode 9 is formed to form an electroluminescent element portion that serves as a light source.
그리고 상기 하부전극(5)의 타측면에 경사지게 형성한 활성층(8)과 투명전극(6)를 구성하고 상기 제 1 절연층(7)을 연장되게 상기 하부전극(5)과 활성층(8) 및 투명전극(6)의 경사면과 상기 투명전극(6) 위에 드레쉬홀(7b)를 갖도록 형성하여 원고로부터 반사되는 광을 감지하는 포토센서부를 구성한다. 또한 상기 제 1 절연층(7)의 일측 경사면과 드레쉬홀(7b) 측에 상부전극(9)을 형성하여 상기 전계발광소자부에서 발생되는 광을 원고로 반사시키는 광반사부를 구성하여서 완전 밀착형 이미지센서를 얻게 한다. 상기와 같은 완전 밀착형 이미지센서를 제 6 도와 같이 광학계시스템에 설치하게 되면 발광층(10)에서 발생된 광은 점선과 같이 상부전극(9)의 경사면에서 원고로 반사되고, 원고(1)에서 반사된 광은 다시 포토센서부에서 감지하게 하므로서 동일 기판상에서 전계발광소자부와 반사부 및 포토센서부를 구성할 수 있게 된 것이다.The lower electrode 5 and the active layer 8 and the active layer 8 and the transparent electrode 6 are formed to be inclined on the other side of the lower electrode 5, and the first insulating layer 7 is extended. A photo sensor unit is formed on the inclined surface of the transparent electrode 6 and on the transparent electrode 6 so as to have a dress hole 7b to sense light reflected from the original. In addition, an upper electrode 9 is formed on one side of the first insulating layer 7 and the side of the dress hole 7b to form a light reflecting part for reflecting light generated from the electroluminescent element part to a document, thereby being completely in contact with each other. Get an image sensor. When the above-described fully-contact type image sensor is installed in the optical system as shown in FIG. 6, light generated from the light emitting layer 10 is reflected on the inclined surface of the upper electrode 9 as a dotted line, and then reflected on the original 1. Since the light is detected by the photosensor unit again, the electroluminescent device unit, the reflector and the photosensor unit can be configured on the same substrate.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 밀착형 이미지센서를 이용한 광학계 시스템의 작용효과를 설명하기로 한다.The operational effects of the optical system using the contact type image sensor of the present invention made as described above will be described.
전계발광부의 상부전극(9)과 하부전극(5)에 의해서 발생되는 발광층(10)의 광을 발생시켜서 광원의 역할을 한다. 상기 발광층(10)에서 발생되는 광은 경사지게 형성된 상부전극(9)의 광반사부를 거쳐 반사되어 문서(1)에 전달된다.The light emitted from the light emitting layer 10 generated by the upper electrode 9 and the lower electrode 5 of the electroluminescent part serves as a light source. The light generated in the light emitting layer 10 is reflected through the light reflecting portion of the upper electrode 9 which is formed to be inclined and transmitted to the document 1.
상기 문서(1)에 전달된 광은 문서의 흑백에 따라 온(흡수)/오프(반사)하여 투명전극(6)에 전달되므로서 투명전극(6)에 전달된 광은 센서의 활성층(8)에서 검출하여 읽게 되므로 포토센서의 역할을 하게 된다.The light transmitted to the document 1 is transmitted to the transparent electrode 6 by being turned on (absorbed) / off (reflected) according to the black and white of the document, so that the light transmitted to the transparent electrode 6 is transferred to the active layer 8 of the sensor. It detects and reads from, thus acting as a photosensor.
즉, 상기에서 발광층(10)은 광원의 역할을 감당하고, 상부전극(9)은 렌즈의 역할을 하며, 투명전극(6)과 활성층(8)에서 포토센서의 역할를 하게 된다. 따라서 본 발명은 종전과 같이 별도의 광원(2)과 렌즈(3)를 취부하지 않아도 제 6 도와 같이 동일 기판상에 전계발광소자부와 반사부 및 포토센서부를 형성할 수 있게된 완전 밀착형 이미지센서로서 광학계를 구성할 수 있게 된다.That is, the light emitting layer 10 serves as a light source, the upper electrode 9 serves as a lens, and serves as a photosensor in the transparent electrode 6 and the active layer 8. Therefore, in the present invention, the electroluminescent element portion, the reflecting portion, and the photo sensor portion can be formed on the same substrate as in the sixth diagram without the need of attaching the separate light source 2 and the lens 3 as before. The optical system can be configured as a sensor.
이와같이 본 발명은 별도의 광원이나 렌즈를 구성하지 않아도 동일 기판상에 완전 밀착한 센서를 형성할수 있게 되어, 이를 광학계 이용할 경우 광학계 자체의 크기를 매우 컴팩트하게 구현할 수 있고 이에 따른 생산원가를 절감시킬 수 있게 된 것이다.As such, the present invention can form a sensor that is completely in contact with the same substrate without configuring a separate light source or a lens, and when the optical system is used, the size of the optical system itself can be very compact and the production cost can be reduced accordingly. It is.
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