용어집 (Glossary)

COMPASS(Cross-solver Optical Modeling Platform for Advanced Sensor Simulation) 문서에서 사용되는 주요 기술 용어를 정리한 용어집입니다. 알파벳순으로 정리되어 있습니다.

참고: 기술 용어는 한글(영어) 형식으로 표기합니다.

A

용어	정의	관련 항목
흡수 계수(Absorption Coefficient, $α$ )	흡수 매질 내에서 단위 거리당 빛의 세기가 감소하는 비율. 단위는 cm $^{- 1}$ 이며, 파장에 따라 달라진다. 실리콘 내 광자 흡수 프로파일 계산에 필수적이다.	비어-람베르트 법칙, 소광 계수
각 스펙트럼(Angular Spectrum)	전자기장을 서로 다른 각도로 전파하는 평면파의 중첩으로 분해하는 방법. 전파 및 회절 계산에 사용된다.	회절, 푸리에 차수

B

용어	정의	관련 항목
하부 반사 방지막(Bottom Anti-Reflection Layer, BARL)	실리콘 계면에서의 반사를 줄이고 광다이오드로의 투과율을 높이기 위해 증착하는 박막 유전체층. 목표 파장에 맞춰 두께와 굴절률을 조절한다.	프레넬 방정식, 양자 효율
베이어 패턴(Bayer Pattern) / 색 필터 배열(CFA)	이미지 센서 픽셀 위에 배치되는 가장 일반적인 색 필터 배열. 적색, 녹색, 청색 필터의 반복 패턴(RGGB, GRBG 등)을 사용한다.	색 필터 배열, 크로스토크
비어-람베르트 법칙(Beer-Lambert Law)	흡수 매질을 통과하는 빛의 세기가 지수적으로 감쇠하는 법칙: $I (z) = I_{0} e^{- α z}$ . 실리콘 내 광자 흡수 깊이 프로파일 계산의 기초가 된다.	흡수 계수, 양자 효율
블로흐 정리(Bloch's Theorem) / 플로케 정리(Floquet's Theorem)	주기 구조 내의 전자기장이 파수 벡터에 의해 결정되는 위상 변이만큼의 차이를 가지고 주기적으로 반복된다는 정리. RCWA의 이론적 기반을 형성한다.	플로케 모드, 엄밀 결합파 해석법, 주기적 경계 조건
후면 조사형(Back-Side Illumination, BSI)	빛이 금속 배선층의 반대편인 기판 뒷면으로 입사하는 센서 구조. FSI 대비 높은 개구율과 향상된 양자 효율을 제공한다.	전면 조사형, 양자 효율, 픽셀 피치
경계 조건(Boundary Conditions): 완전 정합층(PML), 주기적 경계 조건(PBC), 블로흐(Bloch)	유한한 시뮬레이션 영역의 가장자리에 적용하여 무한 또는 반무한 물리 공간을 모사하는 수학적 조건. PML은 방출파를 흡수하고, PBC는 주기성을 부여하며, 블로흐 조건은 경사 입사에서의 주기성을 처리한다.	완전 정합층, 단위 셀, 주광선 각도

C

용어	정의	관련 항목
색 필터 배열(Color Filter Array, CFA)	컬러 이미징을 위해 광다이오드 위에 배치하는 색 필터(주로 RGB)의 패턴 배열. 각 픽셀은 하나의 색만 감지하며, 디모자이킹을 통해 풀컬러 이미지를 복원한다.	베이어 패턴, 크로스토크
CMOS 이미지 센서(CMOS Image Sensor, CIS)	CMOS(상보형 금속 산화물 반도체) 기술로 제조된 이미지 센서. 광다이오드와 판독 회로가 동일 칩에 집적된다.	후면 조사형, 전면 조사형, 광다이오드
주광선 각도(Chief Ray Angle, CRA)	촬영 렌즈에서 센서 표면으로 향하는 주광선(중심광선)과 센서 법선 사이의 각도. 센서 전면에서의 위치에 따라 변하며, 특히 마이크로렌즈 오프셋 설계에 영향을 준다.	마이크로렌즈, 스넬의 법칙
쿠랑 조건(Courant Condition, CFL)	FDTD 시뮬레이션에서 공간 격자 크기에 대한 최대 허용 시간 간격을 제한하는 쿠랑-프리드리히스-레비 안정성 조건: $c Δ t \leq Δ x / \sqrt{d}$ ( $d$ 차원).	유한차분 시간영역법, 여 격자
크로스토크(Crosstalk)	한 픽셀의 빛이 인접 픽셀로 누설되는 현상으로, 공간 해상도와 색 정확도를 저하시킨다. 광학적(스택 내 전파) 또는 전기적(캐리어 확산) 원인이 있다.	깊은 트렌치 격리, 색 필터 배열, 픽셀 피치

D

용어	정의	관련 항목
깊은 트렌치 격리(Deep Trench Isolation, DTI)	인접 픽셀 사이에 식각하여 산화물로 채운 좁은 트렌치로, 광학적 및 전기적 크로스토크를 물리적으로 차단한다.	크로스토크, 후면 조사형
회절(Diffraction)	전자기파가 파장과 비슷한 크기의 장애물이나 개구부를 만날 때 휘어지고 퍼지는 현상. 서브파장 픽셀 구조 내 빛의 거동을 지배한다.	회절 차수, 회절 격자 방정식, 하위헌스 원리
회절 차수(Diffraction Order)	주기 구조에 의해 회절된 빛의 이산적인 방향을 나타내는 정수 인덱스( $m$ ). 회절 격자 방정식에 의해 결정된다.	회절 격자 방정식, 엄밀 결합파 해석법, 푸리에 차수
분산(Dispersion)	재료의 광학 특성(굴절률, 소광 계수)이 파장에 따라 달라지는 성질. 광대역 시뮬레이션에서 반드시 고려해야 한다.	굴절률, 소광 계수, 유전율

E

용어	정의	관련 항목
고유값 문제(Eigenvalue Problem)	RCWA 계산에서 각 층마다 풀어야 하는 핵심 수학 문제. 결합 행렬의 고유값과 고유벡터가 각 층 내의 전파 모드와 소멸 모드를 결정한다.	엄밀 결합파 해석법, 푸리에 차수
전자기파(Electromagnetic Wave)	맥스웰 방정식에 의해 지배되는, 결합된 전기장(E)과 자기장(H)의 자기전파 진동파. 빛은 광학 주파수 범위의 전자기파이다.	맥스웰 방정식, 포인팅 벡터
소광 계수(Extinction Coefficient, $k$ )	복소 굴절률( $\tilde{n} = n + i k$ )의 허수 부분. 주어진 파장에서 재료가 빛을 얼마나 강하게 흡수하는지를 나타낸다.	굴절률, 흡수 계수, 유전율

F

용어	정의	관련 항목
유한차분 시간영역법(Finite-Difference Time-Domain, FDTD)	여 격자(Yee grid) 위에서 맥스웰 방정식을 시간 영역에서 직접 푸는 수치 해법. 광대역 및 비선형 문제를 자연스럽게 처리한다. COMPASS의 두 가지 주요 솔버 중 하나이다.	여 격자, 쿠랑 조건, 완전 정합층
플로케 모드(Floquet Mode)	주기 구조 내에서 블로흐 파수 벡터에 의한 위상 인자와 함께 공간적으로 반복되는 특성 필드 패턴. 각 회절 차수는 하나의 플로케 모드에 대응한다.	블로흐 정리/플로케 정리, 회절 차수
푸리에 차수(Fourier Order, $N$ )	RCWA 평면파 전개에서 유지하는 푸리에 고조파의 수. $N$ 이 클수록 정확도가 높아지지만 계산 비용도 증가한다(2D에서 행렬 크기는 $(2 N + 1)^{2}$ 에 비례).	엄밀 결합파 해석법, 고유값 문제, 기브스 현상
프레넬 방정식(Fresnel Equations)	두 매질 사이의 평면 계면에서 입사각과 편광에 따른 반사 계수 및 투과 계수를 나타내는 해석적 표현식.	스넬의 법칙, TE/TM 편광, 산란 행렬
전면 조사형(Front-Side Illumination, FSI)	금속 배선층이 있는 쪽에서 빛이 입사하는 전통적인 센서 구조. 금속 배선이 입사광을 부분적으로 차단하여 개구율이 제한된다.	후면 조사형, 양자 효율

Interactive Fresnel Calculator

Explore how reflection and transmission depend on refractive indices and incidence angle.

n₁ (incident medium)Air=1.0, Glass=1.5, Water=1.33

n₂ (transmitted medium)SiO₂=1.46, Si₃N₄=2.0, Si=3.5

Angle of incidence: 0.0°

R_s (TE)

4.00%

R_p (TM)

4.00%

R_avg (unpolarized)

4.00%

Brewster Angle

56.31°

G

용어	정의	관련 항목
기브스 현상(Gibbs Phenomenon)	절단된 푸리에 급수 표현에서 급격한 불연속면 근처에 나타나는 진동성 링잉 아티팩트. RCWA에서 급격한 재료 경계를 표현할 때 수렴성을 저하시킬 수 있다.	푸리에 차수, 리의 인수분해 규칙, 엄밀 결합파 해석법
회절 격자 방정식(Grating Equation)	회절각( $θ_{m}$ )을 격자 주기( $Λ$ ), 파장( $λ$ ), 회절 차수( $m$ )와 연결하는 기본 관계식: $n_{t} \sin θ_{m} = n_{i} \sin θ_{i} + m λ / Λ$ .	회절 차수, 회절, 스넬의 법칙

H

용어	정의	관련 항목
하위헌스 원리(Huygens' Principle)	파면의 모든 점이 2차 구면파의 파원으로 작용하며, 새로운 파면은 이 2차파들의 포락선이 된다는 개념. 회절과 전파에 대한 직관적 이해를 제공한다.	회절, 각 스펙트럼

L

용어	정의	관련 항목
리의 인수분해 규칙(Li's Factorization Rules)	불연속 함수 곱의 푸리에 계수를 올바르게 계산하기 위한 규칙. RCWA에서(특히 TM 편광에 대해) 적절한 수렴을 달성하는 데 필수적이다. 1996년 리리펑(Lifeng Li)이 제안하였다.	엄밀 결합파 해석법, 푸리에 차수, 기브스 현상

M

용어	정의	관련 항목
맥스웰 방정식(Maxwell's Equations)	모든 고전 전자기 현상을 지배하는 네 개의 기본 편미분 방정식. RCWA와 FDTD 모두 이 방정식을 수치적으로 푸는 방법이다.	전자기파, 엄밀 결합파 해석법, 유한차분 시간영역법
마이크로렌즈(Microlens)	각 픽셀 위에 제작되는 작은 곡면 렌즈로, 입사광을 광다이오드에 집중시켜 양자 효율을 향상시킨다. 형상은 주로 초타원체로 모델링된다.	초타원체, 주광선 각도, 양자 효율

P

용어	정의	관련 항목
유전율(Permittivity, $ε$ )	전기장 E와 전기변위장 D를 연결하는 재료 특성. 복소 굴절률과 $ε = (n + i k)^{2}$ 의 관계에 있다.	굴절률, 소광 계수, 분산
광다이오드(Photodiode, PD)	각 픽셀 내에서 광자를 흡수하여 전자-정공 쌍(광전류)을 생성하는 감광 반도체 영역. CMOS 이미지 센서의 기본 검출 소자이다.	양자 효율, 후면 조사형, 비어-람베르트 법칙
픽셀 피치(Pixel Pitch)	인접 픽셀 간의 중심 간 거리로, 일반적으로 마이크로미터 단위로 측정된다. 공간 해상도를 결정하며 시뮬레이션의 주기적 단위 셀 크기를 설정한다.	단위 셀, 마이크로렌즈, 크로스토크
평탄화층(Planarization Layer)	색 필터 배열 위에 증착 후 연마하여 평탄한 표면을 만드는 유전체층. 마이크로렌즈 제작을 위한 균일한 기판을 제공한다.	마이크로렌즈, 색 필터 배열
완전 정합층(Perfectly Matched Layer, PML)	시뮬레이션 영역을 둘러싸는 인공 흡수 경계층으로, 최소한의 반사로 방출 전자기파를 흡수하도록 설계된다. FDTD와 RCWA 모두에서 사용된다.	경계 조건, 유한차분 시간영역법
포인팅 벡터(Poynting Vector)	전자기파의 방향성 에너지 플럭스(단위 면적당 전력)를 나타내는 벡터 $S = E \times H$ . 센서 구조 내 전력 흐름과 흡수 계산에 사용된다.	전자기파, 맥스웰 방정식, 양자 효율

Q

용어	정의	관련 항목
양자 효율(Quantum Efficiency, QE)	광다이오드에서 수집한 전하 캐리어(전자) 수와 입사 광자 수의 비율. 이미지 센서 픽셀 광학 성능의 주요 성능 지표이다.	광다이오드, 후면 조사형, 흡수 계수

R

용어	정의	관련 항목
엄밀 결합파 해석법(Rigorous Coupled-Wave Analysis, RCWA)	층상 주기 구조에 대해 맥스웰 방정식을 푸리에 공간에서 푸는 주파수 영역 수치 해법. 전자기장을 평면파 고조파로 분해하고 각 층에서 고유값 문제를 푼다. COMPASS의 두 가지 주요 솔버 중 하나이다.	푸리에 차수, 고유값 문제, 산란 행렬
굴절률(Refractive Index, $n$ )	진공에서의 빛의 속도와 매질 내 위상 속도의 비율. 복소 굴절률 $\tilde{n} = n + i k$ 의 실수 부분이다.	소광 계수, 유전율, 스넬의 법칙

S

용어	정의	관련 항목
산란 행렬(Scattering Matrix, S-Matrix)	직접 전달 행렬 방법의 지수적 오버플로 문제를 회피하면서, 다중 층의 전달 행렬을 수치적으로 안정하게 연결(cascade)하는 알고리즘. 깊은 다층 구조에 필수적이다.	엄밀 결합파 해석법, 프레넬 방정식
스넬의 법칙(Snell's Law)	서로 다른 굴절률을 가진 두 매질의 계면에서 빛의 굴절각을 지배하는 관계식: $n_{1} \sin θ_{1} = n_{2} \sin θ_{2}$ .	프레넬 방정식, 굴절률, 전반사
계단 근사(Staircase Approximation)	곡면 또는 경사면(예: 마이크로렌즈)을 RCWA 계산을 위해 평평한 수평 균일층의 적층으로 이산화하는 기법. 더 미세한 슬라이싱으로 정확도가 향상된다.	엄밀 결합파 해석법, 초타원체, 마이크로렌즈
초타원체(Superellipse)	$\| x / a \|^{p} + \| y / b \|^{p} = 1$ 로 기술되는 일반화된 타원으로, 마이크로렌즈 단면 프로파일을 매개변수화하는 데 사용된다. 지수 $p$ 가 다이아몬드형( $p < 2$ )에서 둥근 사각형( $p > 2$ )까지 형상을 제어한다.	마이크로렌즈, 계단 근사

T

용어	정의	관련 항목
TE/TM 편광(TE/TM Polarization)	층상 구조에 입사하는 빛의 두 가지 기본 편광 상태. TE(횡전기)는 전기장이 계면에 평행하고, TM(횡자기)는 자기장이 계면에 평행하다.	프레넬 방정식, 맥스웰 방정식
전반사(Total Internal Reflection, TIR)	입사각이 임계각 $θ_{c} = \arcsin (n_{2} / n_{1})$ 을 초과하고 $n_{1} > n_{2}$ 일 때 발생하는 빛의 완전 반사. 고굴절률 실리콘 내 광 포획과 관련이 있다.	스넬의 법칙, 굴절률

U

용어	정의	관련 항목
단위 셀(Unit Cell)	주기 구조의 가장 작은 반복 단위. 이미지 센서 시뮬레이션에서는 일반적으로 하나 또는 소수의 픽셀 그룹에 해당한다. RCWA의 시뮬레이션 영역을 정의한다.	픽셀 피치, 베이어 패턴, 블로흐 정리/플로케 정리

Y

용어	정의	관련 항목
여 격자(Yee Grid/Cell)	케인 여(Kane Yee, 1966)가 도입한 엇갈린(staggered) 공간 격자로, E장과 H장 성분이 공간과 시간에서 반 격자만큼 어긋나 배치된다. FDTD의 표준 이산화 방식이다.	유한차분 시간영역법, 쿠랑 조건

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