근적외선 센싱을 위한 컬러필터 유형의 의존성

성현준; 김윤경

doi:10.14801/jkiit.2022.20.11.93

주제분류

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저널정보

한국정보기술학회
한국정보기술학회논문지 학술저널
한국정보기술학회논문지 제20권 제11호(JKIIT, Vol.20, No.11)
2022.11 93 - 100 (8page)
DOI : 10.14801/jkiit.2022.20.11.93

저자정보

성현준 (동아대학교)
김윤경 (동아대학교)

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최근 근적외선 센싱용 CMOS 이미지 센서에 대한 수요가 높아지고 있으나, 가시광 영역의 30%밖에 미치지 못하는 낮은 근적외선 영역의 감도가 문제시 되고 있다. 본 논문에서는 적층형 포토다이오드 구조에 적합한 컬러필터 배열(CFA) 구조를 구현하여 보다 높은 근적외선 감도를 가지는 픽셀 광학 구조를 제안한다. 광학 시뮬레이션으로 다양한 컬러필터 배열구조를 검토한 결과, 1.2μm 픽셀사이즈를 가지는 NIR-RGB CFA구조에서 850nm 및 940nm파장은 각각 27% 및 19% 정규화 된 감도가 향상되었다. 또한 1.0μm 픽셀 구조에서는 850nm 파장에서 16% 정규화 된 감도가 향상되었다. 따라서 NIR-RGB CFA 구조가 어떠한 픽셀 사이즈나 구조에서도 근적외선 센싱에 적합한 구조라는 것을 확인하였다.

Recently, the demands for CMOS image sensor of near-infrared(NIR) sensing have been increasing. However, the low sensitivity of the NIR region, which is only 30% of the visible light region, has become a problem. In this paper, a pixel optical structure with high NIR sensitivity is suggested by implementing a suitable color filter array (CFA) for a stacked photodiode structure. As the results of examining various CFA structures by optical simulation, the normalized sensitivities in the 1.2μm pixel were improved by 27% and 19% in 850nm and 940 nm wavelengths, respectively. Moreover, the normalized sensitivity was increased by 16% at 850nm wavelength in the 1.0μm pixel. Therefore, the NIR-RGB CFA structure that is suitable for the NIR sensing regardless of pixel size and structure was confirmed.

#CMOS image sensor #near-infrared #color filter #stacked image sensor