KR100339432B1 - 고체 촬상 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 V-H 인터페이스 부분의 구조를 달리하여 전하 전송 효율을 높일 수 있도록한 고체 촬상 소자에 관한 것으로, 복수개의 포토 다이오드 영역이 규칙적으로 배열 구성되고, 각 포토 다이오드 영역들의 사이에 구성되어 광전 변환된 전하를 수직 방향으로 전송하기 위한 수직 전하 전송 영역, 수직 전송된 전하를 다시 수평 전송하는 수평 전하 전송 영역 그리고 상기 수직, 수평 전하 전송 영역들상에 반복적으로 구성되는 폴리 게이트들을 포함하고 구성되고,상기 수직 전하 전송 영역과 수평 전하 전송 영역의 인터페이스 부분의 중앙에는 제 3 폴리 게이트가, 그 일측에는 그와 평행한 방향으로 일부 오버랩되는 제 2 폴리 게이트, 그 타측에는 수평 전하 전송 영역상의 제 1,2 폴리 게이트가 연장되어 제 3 폴리 게이트에 일부 오버랩된다.
Description
본 발명은 고체 촬상 소자에 관한 것으로, 특히 V-H 인터페이스 부분의 구조를 달리하여 전하 전송 효율을 높일 수 있도록한 고체 촬상 소자에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 고체 촬상 소자에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술의 고체 촬상 소자의 V-H 인터페이스 영역의 레이 아웃도이고, 도 2는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 구조 단면도이다.
도 1은 VCCD(Virtical Charge Coupled Device) 영역(10)과 HCCD(Horizontal Charge Coupled Device)영역(20)과의 인터페이스 영역의 구조를 나타낸 것이다.
고체 촬상 소자는 복수개의 광전 변환 영역(PhotoDiode;PD)(1)이 규칙적으로 배열 구성되고, 각 광전 변환 영역(1)들의 사이에 광전 변환된 전하를 수직 방향으로 전송하기 위한 수직 전하 전송 영역(2)이 구성되고, 수직 전송된 전하를 다시 수평 전송하여 플로우팅 디퓨전 영역에서 센싱되도록 하는 수평 전하 전송 영역(5)으로 크게 구성된다.
상기 수직 전하 전송 영역(2)상에는 서로 전기적으로 분리되고 일부가 오버랩되는 제 1,2 폴리 게이트(3)(4)가 반복적으로 구성된다.
상기 제 1,2 폴리 게이트(3)(4)에는 4 페이즈(phase)의 수직 전하 전송 클럭이 인가된다.
그리고 수평 전하 전송 영역(5)상에는 서로 전기적으로 분리되고 일부가 오버랩되는 제 1,2 폴리 게이트(6)(7)가 반복적으로 구성되어 2 페이즈(phase)수평 전하 전송 클럭이 인가된다.
도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 단면 구조를 나타낸 것으로, V-H 인터페이스 영역에서 상기 제 1,2 폴리 게이트(3)(4)(6,7번도 동일 구조)가 먼저 BCCD 영역상에 제 1 폴리 게이트(3)가 형성되고 일부가 오버랩되어 제 2 폴리 게이트들(4)이 형성되는 것을 알 수 있다.
이와 같이 구성되어 광전 변환 영역(1)들에서 영상 전하가 생성되면 제 1,2 폴리 게이트(3)(4)들에 인가되는 전하 전송 클럭에 위해 수직 전하 전송 영역(2)을 통하여 수직 방향으로 전송된다.
그리고 수직 전하 전송 영역(2)을 통하여 전송된 전하는 다시 수평 전하 전송 영역(5)상의 제 1,2 폴리 게이트(6)(7)들에 인가되는 전하 전송 클럭에 의해 수평 방향으로 전송되어 플로우팅 디퓨전 영역으로 이동된다.
상기 수직 전하 전송 영역의 포화 레벨(saturation level)을 키우기 위해서는 수직 전하 전송 영역을 구성하는 BCCD(Buried CCD)영역을 크게 형성하여야 하나 소자의 고화소 추세에서 보면 이는 한계가 있다.
그러므로 수직 전하 전송 영역에서의 포화 레벨을 높이기 위해서는 다른 방법이 제시되어야 한다.
이와 같은 종래 기술의 고체 촬상 소자는 다음과 같은 문제가 있다.
수직 전하 전송 영역의 포화 레벨을 크게 하기 위해서는 BCCD 영역을 넓게 형성하여야 하나 V-H 인터페이스 구조상 이는 어렵다.
즉, HCCD의 제 2 폴리 게이트나 제 1 폴리 게이트가 BCCD 영역 전체를 커버할 수 없어 전하 전송이 어렵게 되기 때문이다.
도 1에서 보면 수직 전하 전송 영역의 끝단에 위치되는 HCCD 영역상의 제2 폴리 게이트를 확장시켜 구성하였으나 이는 한계가 있다.
그 이유는 HCCD 영역상의 제 1,2 폴리 게이트와 VCCD 영역상의 제 1,2 폴리 게이트가 전기적으로 분리 구성되어야 하기 때문에 공정 마진이 확보되지 않기 때문이다.
그렇기 때문에 기본적으로 도 1의 ⓐ부분에서와 같이 V-H 인터페이스 부분에서는 일정 크기의 이격 거리를 가져야한다.
이와 같은 이격 거리는 폴리 게이트들의 패터닝 공정에서 확보되어야 하는 최소 공정 마진이다.
이와 같이 종래 기술의 고체 촬상 소자는 수직 전하 전송 영역의 포화 레벨을 크게 하지 못하여 전하 전송 효율이 저하된다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 고체 촬상 소자의 문제를 해결하기 위한 것으로, V-H 인터페이스 부분의 구조를 달리하여 전하 전송 효율을 높일 수 있도록한 고체 촬상 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술의 고체 촬상 소자의 V-H 인터페이스 영역의 레이 아웃도
도 2는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 구조 단면도
도 3은 본 발명에 따른 고체 촬상 소자의 V-H 인터페이스 영역의 레이 아웃도
도 4는 본 발명에 따른 고체 촬상 소자의 V-H 인터페이스 영역의 레이 아웃도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
31. 포토 다이오드 영역 32. 수직 전하 전송 영역
33. 제 1 폴리 게이트 34. 제 2 폴리 게이트
35. 제 3 폴리 게이트 36. 수평 전하 전송 영역
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고체 촬상 소자는 복수개의 포토 다이오드 영역이 규칙적으로 배열 구성되고, 각 포토 다이오드 영역들의 사이에 구성되어 광전 변환된 전하를 수직 방향으로 전송하기 위한 수직 전하 전송 영역, 수직 전송된 전하를 다시 수평 전송하는 수평 전하 전송 영역 그리고 상기 수직, 수평 전하 전송 영역들상에 반복적으로 구성되는 폴리 게이트들을 포함하고 구성되고,상기 수직 전하 전송 영역과 수평 전하 전송 영역의 인터페이스 부분의 중앙에는 제 3 폴리 게이트가, 그 일측에는 그와 평행한 방향으로 일부 오버랩되는 제 2 폴리 게이트, 그 타측에는 수평 전하 전송 영역상의 제 1,2 폴리 게이트가 연장되어 제 3 폴리 게이트에 일부 오버랩되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 고체 촬상 소자에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 고체 촬상 소자의 V-H 인터페이스 영역의 레이 아웃도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고체 촬상 소자의 V-H 인터페이스 영역의 레이 아웃도이다.
본 발명에 따른 고체 촬상 소자는 V-H 인터페이스 부분에 제 1,2 폴리 게이트와는 별도의 제 3 폴리 게이트를 형성하여 수직 전하 전송 영역의 크기를 최대한 확장시킬 수 있도록한 것이다.도 3은 포토 다이오드 영역(31)을 포함하는 수직 전하 전송 영역 형성 영역(40)과 수평 전하 전송 영역 형성 영역(30)의 인터페이스 부분을 중심으로 하여 도시한 것이다.
그 구조는 복수개의 포토 다이오드 영역(PhotoDiode;PD)(31)이 규칙적으로 배열 구성되고, 각 포토 다이오드 영역(31)들의 사이에 광전 변환된 전하를 수직 방향으로 전송하기 위한 수직 전하 전송 영역(32)이 구성되고, 수직 전송된 전하를 다시 수평 전송하여 플로우팅 디퓨전 영역에서 센싱되도록 하는 수평 전하 전송 영역(36)으로 크게 구성된다.
그리고 상기 수직 전하 전송 영역(32)상에는 서로 전기적으로 분리되고 일부가 오버랩되는 제 1,2 폴리 게이트(33)(34)가 반복적으로 구성된다.
상기 수직 전하 전송 영역(32)상의 제 1,2 폴리 게이트(33)(34)에는 4 페이즈(phase)의 수직 전하 전송 클럭이 인가된다.
그리고 수평 전하 전송 영역(36)상에는 서로 전기적으로 분리되고 일부가 오버랩되는 제 1,2 폴리 게이트(33)(34)가 반복적으로 구성되어 2 페이즈(phase)의 수평 전하 전송 클럭이 인가된다.
그리고 V-H 인터페이스 부분에서의 상세 구성은 최소한 HCCD 영역상의 제 1 폴리 게이트(33) + 제 2 폴리 게이트(34)의 크기의 너비를 갖는 수직 전하 전송 영역(32)이 수평 전하 전송 영역(36)에 접하여 구성되고 인터페이스 부분의 중앙에는 제 3 폴리 게이트(35)가 구성된다.
그리고 제 3 폴리 게이트(35)의 일측 즉 포토다이오드 영역쪽에는 제 3 폴리 게이트(35)와 일부가 오버랩되는 제 2 폴리 게이트(34)가 구성되고, 제 3 폴리 게이트(35)의 HCCD쪽에는 HCCD영역상의 제 1,2 폴리 게이트(33)(34)가 연장되어 제 3 폴리 게이트(35)와 오버랩되어 구성된다.
도 4는 도 3의 B-B'선에 따른 단면 구성을 나타낸 것으로, V-H 인터페이스 부분의 중앙에는 제 3 폴리 게이트(35)가 구성되고, 제 3 폴리 게이트(35)의 일측에는 제 2 폴리 게이트(34) 그리고 타측에는 제 1,2 폴리 게이트(33)(34)가 구성된다.여기서, 수평 전하 전송 영역(36)상측의 제 1 폴리 게이트(33)들과 수직 전하 전송 영역(32) 상측의 제 1 폴리 게이트(34)들은 동일 공정으로 형성되고, 수평 전하 전송 영역(36)상측의 제 2 폴리 게이트(34)들과 수직 전하 전송 영역(32) 상측의 제 2 폴리 게이트(34)들은 동일 공정으로 형성된다.그리고 이와 같은 제 1,2 폴리 게이트(33)(34)들과는 별도로 제 3 폴리 게이트(35)의 형성 공정이 진행된다.즉, 별도의 공정으로 형성되는 제 3 폴리 게이트(35)에 의해 각각 수직 전하 전송 영역(32) 상측의 제 1,2 폴리 게이트(33)(34)들과 수평 전하 전송 영역(36) 상측의 제 1,2 폴리 게이트(33)(34)들이 직접 오버랩되지 않아도 되므로 폴리 게이트들의 형성 공정시에 공정 마진이 충분히 획보된다.
이와 같은 본 발명에 따른 고체 촬상 소자는 V-H 인터페이스 영역에 제 1,2 폴리 게이트를 형성하기 전에 제 3 폴리 게이트를 형성하여 VCCD 영역을 넓게 형성하여도 제 3 폴리 게이트에 오버랩되는 제 1,2 폴리 게이트에 의해 전하가 모두 전송되므로 전하 전송 효율을 높일 수 있다.
이와 같이 구성되어 포토 다이오드 영역(31)들에서 영상 전하가 생성되면 제1,2 폴리 게이트(33)(34)들에 인가되는 전하 전송 클럭에 위해 수직 전하 전송 영역(32)을 통하여 수직 방향으로 전송된다.
그리고 수직 전하 전송 영역(32)을 통하여 전송된 전하는 다시 수평 전하 전송 영역(36)상의 제 1,2 폴리 게이트(33)(34)들에 인가되는 전하 전송 클럭에 의해 수평 방향으로 전송되어 플로우팅 디퓨전 영역으로 이동된다.
여기서, V-H 인터페이스 영역에서의 전하 이동은 제 3 폴리 게이트에 의해 더 원활해지고, 제 3 폴리 게이트에 의해 수직 전하 전송 영역을 더 넓게 형성할 수 있으므로 수직 전하 전송 영역의 포화 레벨을 높일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 고체 촬상 소자는 수직 전하 전송 영역의 포화 레벨을 크게 할 수 있어 소자의 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 공정 마진을 충분히 확보하고 블루밍,스미어 등의 특성을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (2)
- 복수개의 포토 다이오드 영역이 규칙적으로 배열 구성되고, 각 포토 다이오드 영역들의 사이에 구성되어 광전 변환된 전하를 수직 방향으로 전송하기 위한 수직 전하 전송 영역, 수직 전송된 전하를 다시 수평 전송하는 수평 전하 전송 영역 그리고 상기 수직, 수평 전하 전송 영역들상에 반복적으로 구성되는 폴리 게이트들을 포함하고 구성되고,상기 수직 전하 전송 영역과 수평 전하 전송 영역의 인터페이스 부분의 중앙에는 제 3 폴리 게이트가, 그 일측에는 그와 평행한 방향으로 일부 오버랩되는 제 2 폴리 게이트, 그 타측에는 수평 전하 전송 영역상의 제 1,2 폴리 게이트가 연장되어 제 3 폴리 게이트에 일부 오버랩되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
- 제 1 항에 있어서, 수직 전하 전송 영역은 최소한 수평 전하 전송 영역상의 제 1 폴리 게이트 + 제 2 폴리 게이트 크기의 너비를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
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| KR1019990057965A KR100339432B1 (ko) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | 고체 촬상 소자 |
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1999
- 1999-12-15 KR KR1019990057965A patent/KR100339432B1/ko not_active IP Right Cessation
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