픽셀 구조 현실성 리포트
생성일: 2026-06-06. compass.geometry.sample_pixels와 PixelStack에서 생성.
이 리포트는 최신 후면 조사형(BSI) CMOS 이미지 센서 픽셀에 대해 COMPASS가 모델링하는 구조적 현실성 요소를 문서화하고, 생성된 solver 입력에서 직접 시각화한다. 단면은 RCWA solver가 적분하는 실제 유전율 Re(eps)(x, z)를 샘플링하므로, 광학 성능 주장이 아니라 geometry evidence다.
왜 중요한가
- 후면 역피라미드 텍스처(IPA). 후면의 그라데이션 실리콘 충전율은 moth-eye 반사방지/광 트래핑 층으로 작동한다. 공개된 시뮬레이션·공정 보고서는 IPA를 깊은 DTI와 결합할 때 근적외선 QE가 크게(850 nm에서 최대 ~3배, 940 nm에서 ~5배) 증가함을 보인다.
- DTI 컨포멀 high-k 라이너. 실제 후면 DTI 트렌치는 식각된 실리콘을 패시베이션하고 음의 고정 전하를 갖는 얇은 high-k 막(Al2O3 / HfO2 / Ta2O5, 약 30-100 nm)으로 라이닝된다. 광학적으로는 실리콘과 저굴절 충전재 사이의 얇은 고굴절 링이다.
- 테이퍼 DTI 측벽. 식각된 트렌치는 깊이에 따라 좁아진다. 수직 측벽 이상화는 기판 깊은 곳의 격리 산화막을 과대 계산한다.
- 마이크로렌즈 잔류층. Reflow / etch-back은 곡면 캡 아래에 평탄한 폴리머 슬랩을 남긴다. 렌즈는 가장자리에서 두께가 0이 아니다.
기준 픽셀 vs NIR 강화 픽셀
실리콘 후면 상세
역피라미드 텍스처의 그라데이션 Re(eps)는 트렌치 충전재에서 벌크 실리콘으로 매끄러운 유효 굴절률 전이를 만들고, 픽셀 경계에서는 테이퍼 DTI 트렌치와 high-k 라이너가 보인다.
- 텍스처 높이: 0.350 um
- 텍스처 전체의 면적 평균 유효 굴절률: 표면 1.46 → 정점 방향 3.67 (단조 증가하는 graded-index 반사방지).
기능 커버리지 매트릭스
| 실제 픽셀 요소 | COMPASS 상태 | config 키 |
|---|---|---|
| Microlens superellipse profile + CRA shift | modelled | microlens.profile, microlens.shift |
| Multi-pixel shared lens (2x2 / 4x4 OCL) | modelled | microlens.sharing |
| Microlens residual base layer | modelled (new) | microlens.base_thickness |
| Per-color CF thickness + contact-angle relief | modelled | color_filter.<color>.thickness/contact_angle |
| Metal grid (W) with rounded corners | modelled | color_filter.grid |
| BARL anti-reflection multilayer | modelled | barl.layers |
| FDTI / BDTI deep trench isolation | modelled | silicon.dti.mode/depth/width |
| DTI conformal high-k passivation liner | modelled (new) | silicon.dti.liner |
| Tapered DTI sidewall (etch profile) | modelled (new) | silicon.dti.taper_angle |
| Backside inverted-pyramid light-trapping texture | modelled (new) | silicon.surface_texture |
| Photodiode collection window | modelled | silicon.photodiode |
| Composite / air-gap metal grid liner | roadmap | - |
| In-pixel light pipe / inner lens | roadmap | - |
이 픽셀 재현
bash
python scripts/run_simulation.py pixel=sample_p1p12um_nir또는 Python에서 config를 유도한다:
python
from compass.geometry.sample_pixels import derive_parameters
from compass.geometry.pixel_stack import PixelStack
cfg = derive_parameters("sample_p1p12um_nir")
stack = PixelStack({"pixel": cfg})재생성
bash
python scripts/generate_realism_report.py생성 metric은 docs/public/reports/geometry/structure-realism/structure_realism_metrics.json에 저장된다.