KR100373342B1 - Image sensor capable of preventing flowing backward of charge - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플로팅 확산영역에서 포토다이오드 영역으로 전하가 역류하는 것을 억제할 수 있는 이미지 센서에 관한 것으로, 플로팅 확산영역으로부터 이격된 상기 반도체 기판에 형성되어 공급전원전압을 인가받는 n+ 불순물 영역, 플로팅 확산영역과 상기 n+ 불순물 영역 사이의 상기 반도체 기판 상에 형성된 리셋 트랜지스터의 게이트 전극, 상기 리셋 트랜지스터와 인접한 상기 플로팅 확산영역 표면 일부를 덮으며 상기 플로팅 확산영역 보다 농도가 낮은 n- 불순물 영역, 및 상기 n+ 불순물 영역을 덮으며 그 보다 농도가 낮은 제2 도전형의 n- 불순물 영역을 포함하는 이미지 센서를 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image sensor capable of suppressing backflow of charge from a floating diffusion region to a photodiode region. A gate electrode of a reset transistor formed on the semiconductor substrate between a region and the n + impurity region, an n− impurity region covering a portion of a surface of the floating diffusion region adjacent to the reset transistor and having a lower concentration than the floating diffusion region, and the n + An image sensor including an n− impurity region of a second conductivity type covering an impurity region and having a lower concentration is provided.
Description
본 발명은 이미지 센서 제조 분야에 관한 것으로, 특히 플로팅 확산영역에서 포토다이오드 영역으로 전하가 역류하는 것을 억제할 수 있는 이미지 센서에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of image sensor manufacturing, and more particularly, to an image sensor capable of suppressing backflow of charge from a floating diffusion region to a photodiode region.
이미지 센서(image sensor)는 1차원 또는 2차원 이상의 광학 정보를 전기신호로 변환하는 장치이다. 이미지 센서의 종류는 크게 나누어 촬상관과 고체 촬상 소자로 분류된다. 촬상관은 텔레비전을 중심으로 하여 화상처리기술을 구사한 계측, 제어, 인식 등에서 널리 상용되며 응용 기술이 발전되었다. 시판되는 고체 이미지 센서는 MOS(metal-oxide-semiconductor)형과 CCD(charge coupled device)형의 2종류가 있다.An image sensor is an apparatus that converts optical information of one or two dimensions or more into an electrical signal. The types of image sensors are broadly classified into imaging tubes and solid-state imaging devices. Imaging tubes are widely used in measurement, control, and recognition using image processing technology centering on televisions, and applied technologies have been developed. There are two types of commercially available solid-state image sensors, a metal-oxide-semiconductor (MOS) type and a charge coupled device (CCD) type.
CMOS 이미지 센서는 CMOS 제조 기술을 이용하여 광학적 이미지를 전기적신호로 변환시키는 소자로서, 화소수 만큼 MOS트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하고 있다. CMOS 이미지 센서는, 종래 이미지센서로 널리 사용되고 있는 CCD 이미지센서에 비하여 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝 방식의 구현이 가능하며, 신호처리 회로를 단일칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능할 뿐만 아니라, 호환성의 CMOS 기술을 사용하므로 제조 단가를 낮출 수 있고, 전력 소모 또한 크게 낮다는 장점을 지니고 있다.CMOS image sensor is a device that converts an optical image into an electrical signal by using CMOS fabrication technology, and adopts a switching method in which MOS transistors are made by the number of pixels and the outputs are sequentially detected using the same. The CMOS image sensor is simpler to drive than the CCD image sensor, which is widely used as a conventional image sensor, and can realize various scanning methods, and can integrate a signal processing circuit into a single chip, thereby miniaturizing the product. The use of compatible CMOS technology reduces manufacturing costs and significantly lowers power consumption.
도 1은 4개의 트랜지스터와 2개의 캐패시턴스 구조로 이루어지는 CMOS 이미지센서의 단위화소를 보이는 회로도로서, 광감지 수단인 포토다이오드(PD)와 4개의 NMOS트랜지스터로 구성되는 CMOS 이미지센서의 단위화소를 보이고 있다. 4개의 NMOS트랜지스터 중 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)는 포토다이오드(PD)에서 생성된 광전하를 플로팅 확산영역(FD)으로 전송하는 신호를 전달하고, 리셋 트랜지스터(Rx)는 플로팅 확산영역(FD)을 공급전압(VDD) 레벨로 리셋시키는 신호를 전달하고, 드라이브 트랜지스터(Dx)는 소스팔로워(Source Follower)로서 역할하며, 셀렉트 트랜지스터(Sx)는 화소 데이터 인에이블(pixel data enable) 신호를 인가받아 화소 데이터 신호를 출력으로 전송하는 역할을 한다.1 is a circuit diagram showing a unit pixel of a CMOS image sensor composed of four transistors and two capacitance structures, and a unit pixel of a CMOS image sensor composed of a photodiode (PD) as an optical sensing means and four NMOS transistors. . Of the four NMOS transistors, the transfer transistor Tx transmits a signal for transferring the photocharge generated in the photodiode PD to the floating diffusion region FD, and the reset transistor Rx supplies the floating diffusion region FD. The drive transistor Dx serves as a source follower, and the select transistor Sx receives a pixel data enable signal and receives a signal to reset the voltage to the voltage V DD level. It is responsible for transmitting the data signal to the output.
이와 같이 구성된 이미지센서 단위화소에 대한 동작은 다음과 같이 이루어진다. 처음에는 리셋 트랜지스터(Rx), 트랜스퍼 트랜지스터(Tx) 및 셀렉트 트랜지스터(Sx)를 온(on)시켜 단위화소를 리셋시킨다. 이때 포토다이오드(PD)는 공핍되기 시작하여 전하축적(carrier charging)이 발생하고, 플로팅 확산영역은 공급전압( VDD)까지 전하축전된다. 그리고 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 오프시키고 셀렉트 트랜지스터(Sx)를 온시킨 다음 리셋트랜지스터(Rx)를 오프시킨다. 이와 같은 동작 상태에서 단위화소 출력단(SO)으로부터 출력전압 V1을 읽어 버퍼에 저장시키고 난 후, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 온시켜 빛의 세기에 따라 변화된 캐패시턴스 Cp의 캐리어들을 캐패시턴스 Cf로 이동시킨 다음, 다시 출력단(Out)에서 출력전압 V2를 읽어들여 V1 - V2에 대한 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변경시키므로 단위화소에 대한 한 동작주기가 완료된다.Operation of the image sensor unit pixel configured as described above is performed as follows. Initially, the unit pixel is reset by turning on the reset transistor Rx, the transfer transistor Tx, and the select transistor Sx. At this time, the photodiode PD starts to deplete to generate charge charging, and the floating diffusion region is charged to the supply voltage VDD. The transfer transistor Tx is turned off, the select transistor Sx is turned on, and the reset transistor Rx is turned off. In this operation state, after reading the output voltage V1 from the unit pixel output terminal SO and storing it in the buffer, the transfer transistor Tx is turned on to move the carriers of the capacitance Cp changed according to the light intensity to the capacitance Cf. The output voltage (V2) is read from the output terminal (Out) again and the analog data for V1-V2 is converted into digital data, so one operation cycle for the unit pixel is completed.
도 2a 종래 이미지 센서의 포토다이오드, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극, 플로팅 확산영역 및 리셋 트랜지스터의 게이트 전극 배치를 보이는 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 A-A'선을 따른 단면도로서, p형 반도체 기판(10)에 형성된 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(Tx), 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(Tx) 일단의 반도체 기판(10) 내에 형성된 포토다이오드(PD), 트랜스퍼 트랜지스터 게이트 전극(Tx) 타단의 반도체 기판(10) 내에 형성된 플로팅 확산영역(FD), 상기 플로팅 확산영역(FD)을 그 소오스로 하고 그 드레인(SD)에 공급전원전압(Vdd)을 인가받는 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(Rx) 배치와 함께 상기 포토다이오드(PD) 영역 형성을 위한 N- 불순물 이온주입 마스크(M-) 및 플로팅 확산영역(FD)을 포함한 소오스 드레인(SD) N+ 불순물 이온주입 마스크(M+)를 보이고 있다.FIG. 2A is a plan view illustrating a photodiode of a conventional image sensor, a gate electrode of a transfer transistor, a floating diffusion region, and a gate electrode of a reset transistor, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2A, and is a p-type semiconductor substrate. The semiconductor substrate 10 of the other end of the photodiode PD and the transfer transistor gate electrode Tx formed in the semiconductor substrate 10 at one end of the gate electrode Tx of the transfer transistor and the gate electrode Tx of the transfer transistor formed at 10. The floating diffusion region FD and the floating diffusion region FD formed therein as the source and the gate electrode Rx of the reset transistor to which the supply power supply voltage Vdd is applied to the drain SD. A source drain (SD) N + impurity ion implantation mask (M +) including an N- impurity ion implantation mask (M-) and a floating diffusion region (FD) for forming a diode (PD) region is formed. It is showing.
전술한 바와 같이 이루어지는 종래 이미지 센서는 리셋 트랜지스터(Rx) 및트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 통하여 전달되는 전원공급전압(Vdd)이 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(Tx)과 플로팅 확산영역(FD) 간의 기생 캐패시턴스(C1), 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(Rx)과 플로팅 확산영역(FD) 간의 기생 캐패시턴스(C2) 그리고 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(Rx)과 소스 드레인(SD) 간의 기생 캐패시턴스(C3) 등과 같은 본체 효과로 인하여 트랜스퍼 트랜지스터에 전달되는 전압의 크기가 상대적으로 감소하여 전송 효율(transfer efficiency)을 감소시키는 문제점이 있다.In the conventional image sensor configured as described above, the power supply voltage Vdd transmitted through the reset transistor Rx and the transfer transistor Tx has a parasitic capacitance between the gate electrode Tx and the floating diffusion region FD of the transfer transistor. C1), parasitic capacitance C2 between the gate electrode Rx of the reset transistor and the floating diffusion region FD, and parasitic capacitance C3 between the gate electrode Rx and the source drain SD of the reset transistor. Due to this, the magnitude of the voltage delivered to the transfer transistor is relatively reduced, thereby reducing the transfer efficiency.
또한, 전술한 바와 같이 이루어지는 종래 이미지 센서는 도 3a에 보이는 바와 같이 포토다이오드 내에 형성된 전하(30)가 트랜스퍼 트랜지스터가 온됨에 따라 도 3b에 보이는 바와 같이 플로팅 확산영역(FD)으로 전송되는데, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(Tx)이 오프되면서 도 3c에 보이는 바와 같이 플로팅 확산영역(FD)에서 포토다이오드 영역(PD)으로 역류하여, 이미지 잔상을 형성하는 문제점이 있다.In addition, in the conventional image sensor made as described above, as shown in FIG. 3A, the charge 30 formed in the photodiode is transferred to the floating diffusion region FD as shown in FIG. 3B as the transfer transistor is turned on. While the gate electrode Tx is turned off, as shown in FIG. 3C, the gate electrode Tx is turned back from the floating diffusion region FD to the photodiode region PD to form an image residual image.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 플로팅 확산영역에서 포토다이오드 영역으로 전하가 역류하는 것을 억제할 수 있는 이미지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image sensor capable of suppressing backflow of charge from a floating diffusion region to a photodiode region.
도 1은 종래 기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 단위화소 구조를 개략적으로 보이는 회로도,1 is a circuit diagram schematically showing a unit pixel structure of a conventional CMOS image sensor;
도 2a는 종래 이미지 센서의 포토다이오드, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극, 플로팅 확산영역 및 리셋 트랜지스터의 게이트 전극 배치를 보이는 평면도,2A is a plan view showing a photodiode of a conventional image sensor, a gate electrode of a transfer transistor, a floating diffusion region, and a gate electrode of a reset transistor;
도 2b는 도 2a의 A-A'선을 따른 단면도,FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2A;
도 3a 내지 도 3c는 종래 이미지 센서에서 전하이동을 보이는 개념도,3A to 3C are conceptual views showing charge transfer in a conventional image sensor;
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서의 포토다이오드, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극, 플로팅 확산영역 및 리셋 트랜지스터의 게이트 전극 배치를 보이는 평면도,4A is a plan view illustrating a photodiode of a image sensor, a gate electrode of a transfer transistor, a floating diffusion region, and a gate electrode of a reset transistor according to an embodiment of the present invention;
도 4b는 도 4a의 B-B'선을 따른 단면도,4B is a cross-sectional view along the line BB ′ of FIG. 4A;
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서에서 전하이동을 보이는 개념도,5A to 5C are conceptual views illustrating charge transfer in an image sensor according to an embodiment of the present invention;
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서의 포토다이오드, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극, 플로팅 확산영역 및 리셋 트랜지스터의 게이트 전극 배치를 보이는 평면도,6A is a plan view showing a photodiode of a image sensor, a gate electrode of a transfer transistor, a floating diffusion region, and a gate electrode of a reset transistor according to an embodiment of the present invention;
도 6b는 도 6a의 C-C'선을 따른 단면도,6B is a cross-sectional view along the line CC ′ in FIG. 6A;
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서에서 전하이동을 보이는 개념도.7A to 7C are conceptual views illustrating charge transfer in an image sensor according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 도면 부호의 설명** Description of reference numerals for the main parts of the drawings *
PD: 포토다이오드 FD: 플로팅 확산영역PD: photodiode FD: floating diffusion
Tx: 트랜스퍼 트랜지스터 Rx: 리셋 트랜지스터Tx: transfer transistor Rx: reset transistor
M+: N+ 이온주입 마스크 M-: N- 이온주입 마스크M +: N + ion implantation mask M-: N- ion implantation mask
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1 도전형의 반도체 기판에 형성된 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극; 상기 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극 일단의 상기 반도체 기판 내에 형성된 제2 도전형의 제1 불순물 영역을 포함하는 포토다이오드; 상기 트랜스퍼 트랜지스터 게이트 전극 타단의 상기 반도체 기판 내에 형성되며 상기 제1 불순물 영역 보다 농도가 높은 제2 도전형의 플로팅 확산영역; 상기 플로팅 확산영역으로부터 이격된 상기 반도체 기판에 형성되어 공급전원전압을 인가받으며 상기 제1 불순물 영역 보다 농도가 높은 제2 도전형의 제2 불순물 영역; 상기 플로팅 확산영역과 상기 제2 불순물 영역 사이의 상기 반도체 기판 상에 형성된 리셋 트랜지스터의 게이트 전극; 상기 리셋 트랜지스터와 인접한 상기 플로팅 확산영역 표면 일부를 덮으며 상기 플로팅 확산영역 보다 농도가 낮은 제2 도전형의 제3 불순물 영역; 및 상기 제2 불순물 영역 표면을 덮으며 상기 제2 불순물 영역 보다 농도가 낮은 제2 도전형의 제4 불순물 영역을 포함하는 이미지 센서를 제공한다.The present invention for achieving the above object, the gate electrode of the transfer transistor formed on the semiconductor substrate of the first conductivity type; A photodiode including a first impurity region of a second conductivity type formed in the semiconductor substrate at one end of a gate electrode of the transfer transistor; A second conductivity type floating diffusion region formed in the semiconductor substrate at the other end of the transfer transistor gate electrode and having a higher concentration than the first impurity region; A second impurity region of a second conductivity type formed in the semiconductor substrate spaced apart from the floating diffusion region and receiving a power supply voltage and having a higher concentration than the first impurity region; A gate electrode of a reset transistor formed on the semiconductor substrate between the floating diffusion region and the second impurity region; A third impurity region of a second conductivity type covering a portion of a surface of the floating diffusion region adjacent to the reset transistor and having a lower concentration than the floating diffusion region; And a fourth impurity region of a second conductivity type covering the surface of the second impurity region and having a lower concentration than the second impurity region.
본 발명은 리셋 트랜지스터 및 트랜스퍼 트랜지스터의 측면 기생 캐패시턴스를 줄임과 동시에 포토다이오드에서 플로팅 확산영역으로의 전하전송 효율을 증가시킬 수 있는 이미지 센서를 제공한다.The present invention provides an image sensor capable of reducing the side parasitic capacitance of the reset transistor and the transfer transistor and at the same time increasing the efficiency of charge transfer from the photodiode to the floating diffusion region.
이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서의 포토다이오드, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극, 플로팅 확산영역 및 리셋 트랜지스터의 게이트 전극 배치를 보이는 평면도이고 도 4b는 도 4a의 B-B'선을 따른 단면도로서, p형 반도체 기판(40)에 형성된 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(Tx), 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(Tx) 일단의 반도체 기판(40) 내에 형성된 포토다이오드(PD), 트랜스퍼 트랜지스터 게이트 전극(Tx) 타단의 반도체 기판(40) 내에 형성된 플로팅 확산영역(FD), 상기 플로팅 확산영역(FD)을 그 소오스로 하고 그 드레인(SD)에 공급전원전압(Vdd)을 인가받는 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(Rx) 배치와 함께 상기 포토다이오드(PD) 영역 형성을 위한 N- 불순물 이온주입 마스크(M-), 플로팅 확산영역(FD)을 포함한 소오스 드레인(SD) N+ 불순물 이온주입 마스크(M+) 그리고 상기공급전원전압(Vdd)이 인가되는 리셋 트랜지스터의 드레인(SD)과 플로팅 확산영역 주변의 반도체 기판 내에 N- 불순물 이온주입 마스크(M-)를 도시하고 있다.4A is a plan view illustrating a photodiode of an image sensor, a gate electrode of a transfer transistor, a floating diffusion region, and a gate electrode of a reset transistor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B is taken along a line BB ′ of FIG. 4A. As a cross-sectional view, the photodiode PD formed in the semiconductor substrate 40 of the gate electrode Tx of the transfer transistor formed in the p-type semiconductor substrate 40, the gate electrode Tx of the transfer transistor, and the transfer transistor gate electrode Tx The floating diffusion region FD formed in the semiconductor substrate 40 at the other end, the gate electrode of the reset transistor receiving the supply diffusion voltage Vdd as its source and applying the supply power supply voltage Vdd to the drain SD thereof. Source drain (SD) N + impurity including N- impurity ion implantation mask (M-) and floating diffusion region (FD) for forming the photodiode (PD) region with Rx) arrangement N- impurity ion implantation mask M- is shown in the semiconductor substrate around the floating diffusion region and the drain SD of the reset transistor to which the ion implantation mask M + and the supply power supply voltage Vdd are applied.
이러한 구조에 의해 플로팅 확산영역(FD)의 표면 중 리셋 트랜지스터(Rx)의 게이트 전극과 가까운 일부분 만이 일부가 N- 불순물 영역으로 덮여지고, 드레인(SD)은 그 전 표면이 N- 불순물 영역으로 덮여진다.With this structure, only a portion of the surface of the floating diffusion region FD close to the gate electrode of the reset transistor Rx is partially covered with the N-impurity region, and the drain SD is covered with the entire surface of the N-impurity region. Lose.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 따라 이루어지는 이미지 센서는 리셋 트랜지스터(Rx)의 게이트 전극과 플로팅 확산영역(FD) 간의 기생 캐패시턴스(C2) 그리고 리셋 트랜지스터(Rx)의 게이트 전극과 드레인(SD) 간의 기생 캐패시턴스(C3)가 상대적으로 작아져 트랜스퍼 트랜지스터에 전달되는 전압이 상대적으로 높아지고, 전송효율(transfer efficient) 향상에 기여한다.The image sensor according to the exemplary embodiment of the present invention has a parasitic capacitance C2 between the gate electrode of the reset transistor Rx and the floating diffusion region FD, and a gate electrode and the drain SD of the reset transistor Rx. The parasitic capacitance C3 is relatively small, so that the voltage delivered to the transfer transistor is relatively high, which contributes to an improvement in transfer efficiency.
즉, 도 5a에 보이는 바와 같이 포토다이오드 내에 형성된 전하(50)가 트랜스퍼 트랜지스터가 온됨에 따라 도 5b에 보이는 바와 같이 스텝 포텔셜(step potential)을 따라 플로팅 확산영역(FD)으로 보다 쉽게 전송되고, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(Tx)이 오프될 경우에도 도 5c에 보이는 바와 같이 플로팅 확산영역(FD)에서 포토다이오드 영역(PD)으로 역류하지 않게 되고, 그에 따라 이미지 잔상이 발생하지 않는다..That is, as shown in FIG. 5A, the charge 50 formed in the photodiode is more easily transferred to the floating diffusion region FD along the step potential as shown in FIG. 5B as the transfer transistor is turned on. Even when the gate electrode Tx of the transfer transistor is turned off, as shown in FIG. 5C, the back transistor does not flow back from the floating diffusion region FD to the photodiode region PD, so that an afterimage of an image does not occur.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 포토다이오드, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극, 플로팅 확산영역 및 리셋 트랜지스터의 게이트 전극 배치를 보이는 평면도이고 도 6b는 도 6a의 C-C' 선을 따른 단면도로서, p형 반도체 기판(60)에 형성된 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(Tx), 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(Tx) 일단의 반도체 기판(60) 내에 형성된 포토다이오드(PD), 트랜스퍼 트랜지스터 게이트 전극(Tx) 타단의 반도체 기판(60) 내에 형성된 플로팅 확산영역(FD), 상기 플로팅 확산영역(FD)을 그 소오스로 하고 그 드레인(SD)에 공급전원전압(Vdd)을 인가받는 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(Rx) 배치와 함께 상기 플로팅 확산영역(FD)을 포함한 소오스 드레인(SD) N+ 불순물 이온주입 마스크(M+) 그리고 포토다이오드(PD) 영역 및 상기 공급전원전압(Vdd)이 인가되는 리셋 트랜지스터의 드레인(SD)과 플로팅 확산영역 주변의 반도체 기판 내에 N- 불순물 이온주입 마스크(M-)를 도시하고 있다.6A is a plan view illustrating a photodiode of an image sensor, a gate electrode of a transfer transistor, a floating diffusion region, and a gate electrode of a reset transistor according to another exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line CC ′ of FIG. 6A. the other end of the photodiode PD formed in the semiconductor substrate 60 at one end of the gate electrode Tx of the transfer transistor formed on the p-type semiconductor substrate 60, and the transfer transistor gate electrode Tx of the transfer transistor gate electrode Tx. The floating diffusion region FD formed in the semiconductor substrate 60 of the semiconductor substrate 60 and the gate electrode Rx of the reset transistor receiving the supply power supply voltage Vdd to the drain SD of the floating diffusion region FD as a source thereof. A source drain (SD) N + impurity ion implantation mask (M +) and a photodiode (PD) region including the floating diffusion region (FD) with the arrangement and the cavity Shows an N- dopant ion implantation mask (M-) in the drain (SD) and the semiconductor substrate around the floating diffusion region of the reset transistor is applied to the power supply voltage (Vdd).
이러한 구조에 의해 플로팅 확산영역(FD) 및 드레인(SD) 각각의 전 표면이 N- 불순물 영역으로 덮여진다.By this structure, the entire surface of each of the floating diffusion region FD and the drain SD is covered with the N- impurity region.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 따라 이루어지는 이미지 센서는 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(Tx)과 플로팅 확산영역(FD) 간의 기생 캐패시턴스(C1),리셋 트랜지스터(Rx)의 게이트 전극과 플로팅 확산영역(FD) 간의 기생 캐패시턴스(C2) 그리고 리셋 트랜지스터(Rx)의 게이트 전극과 드레인(SD) 간의 기생 캐패시턴스(C3)가 상대적으로 작아져 트랜스퍼 트랜지스터에 전달되는 전압이 상대적으로 높아지고 전송효율 향상에 기여할 수 있다.The image sensor according to the exemplary embodiment of the present invention has a parasitic capacitance C1 between the gate electrode Tx and the floating diffusion region FD of the transfer transistor, and the gate electrode and floating diffusion region FD of the reset transistor Rx. The parasitic capacitance (C2) between) and the parasitic capacitance (C3) between the gate electrode and the drain (SD) of the reset transistor (Rx) are relatively small, so that the voltage delivered to the transfer transistor can be relatively high and contribute to the improvement of transmission efficiency.
즉, 도 7a에 보이는 바와 같이 포토다이오드 내에 형성된 전하(70)가 트랜스퍼 트랜지스터가 온됨에 따라 도 7b에 보이는 바와 같이 스텝 포텔셜(step potential)을 따라 플로팅 확산영역(FD)으로 보다 쉽게 전송되고, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 게이트 전극이 오프될 경우에도 도 7c에 보이는 바와 같이 플로팅 확산영역(FD)에서 포토다이오드 영역(PD)으로 역류하지 않게 되고, 그에 따라 이미지 잔상이 발생하지 않는다.That is, as shown in FIG. 7A, the charge 70 formed in the photodiode is more easily transferred to the floating diffusion region FD along the step potential as shown in FIG. 7B as the transfer transistor is turned on. Even when the gate electrode of the transfer transistor Tx is turned off, as shown in FIG. 7C, the back transistor does not flow back from the floating diffusion region FD to the photodiode region PD, so that an afterimage of an image does not occur.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극과 플로팅 확산영역 간의 기생 캐패시턴스,리셋 트랜지스터의 게이트 전극과 플로팅 확산영역 간의 기생 캐패시턴스 그리고 리셋 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 간의 기생 캐패시턴스가 상대적으로 작아져 트랜스퍼 트랜지스터에 전달되는 전압이 상대적으로 높아지고 전송효율 향상에 기여할 수 있다.According to the present invention, the parasitic capacitance between the gate electrode and the floating diffusion region of the transfer transistor, the parasitic capacitance between the gate electrode and the floating diffusion region of the reset transistor, and the parasitic capacitance between the gate electrode and the drain of the reset transistor are relatively small. The voltage delivered to the circuit becomes relatively high and may contribute to an improvement in transmission efficiency.
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