KR102212138B1 - 이미지 센서의 단위 픽셀과 이를 포함하는 픽셀 어레이 - Google Patents

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Abstract

이미지 센서의 단위 픽셀과 이를 포함하는 픽셀 어레이이 제공된다. 상기 단위 픽셀은 서로 이웃하는 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드를 포함하는 제1 픽셀, 및 상기 제1 및 제2 포토 다이오드의 측면을 완전히 둘러싸고, 상기 제1 픽셀과 인접하는 다른 픽셀들과 상기 제1 픽셀을 전기적으로 분리하는 제1 DTI(Deep Trench Isolation)를 포함하고, 상기 제1 픽셀은, 상기 제1 포토 다이오드와 상기 제2 포토 다이오드 사이에 위치하고, 일측이 상기 제1 DTI와 이격되도록 형성되는 제2 DTI와, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드 상에 위치하고, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 완전히 오버랩되는 컬러 필터와, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 전기적으로 연결되는 플로팅 확산 노드를 포함하되, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드는 하나의 상기 플로팅 확산 노드를 공유한다.

Description

이미지 센서의 단위 픽셀과 이를 포함하는 픽셀 어레이{Unit pixel for image sensor and pixel array comprising the same}
본 발명은 이미지 센서의 단위 픽셀과 이를 포함하는 픽셀 어레이에 관한 것이다.
이미지 촬상 장치는 이미지 센서(image sensor)를 포함한다. 이미지 센서는 광학 정보를 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자 중 하나이다. 이러한 이미지 센서는 전하 결합형(CCD; Charge Coupled Device) 이미지 센서와 씨모스형(CMOS; Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 전기 신호로 변환된 광학 정보를 이미지 신호 처리부(Image Signal Processor; ISP)로 전송할 수 있다. 광학 정보를 전송하는 과정에서 데이터 인터페이스 장치가 이용될 수 있다.
CMOS 이미지 센서는 픽셀 어레이, 컬럼 선택 회로, 타이밍 컨트롤 회로, 로우 스캐닝 회로, 컬럼 스캐닝 회로, 기준 신호 생성기, 샘플링 회로 등을 포함할 수 있다. 픽셀 어레이는 복수의 픽셀들이 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다. 각각의 픽셀은 DTI(Deep Trench Isolation)로 둘러싸여 구분될 수 있다. 또한, 각각의 픽셀은 복수의 포토 다이오드(PD)를 포함할 수 있다. 다만, 하나의 포토 다이오드에는 인접하는 다른 포토 다이오드와의 캐리어(carrier) 교환으로 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)가 저하되는 크로스 토크(electric crosstalk) 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 복수의 포토 다이오드 사이에 DTI를 형성하여 크로스 토크 현상을 줄일 수 있다. 그러나, 각각의 포토 다이오드 사이에 DTI가 생성될 경우, 각각의 포토 다이오드마다 플로팅 확산 노드(FD)에 연결되는 컨택을 생성해야 하는 어려움이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 하나의 픽셀 내에 포함된 복수의 포토 다이오드 간의 크로스 토크 현상을 감소시키고, 플로팅 확산 노드 또는 접지를 공유할 수 있는 단위 픽셀을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 하나의 픽셀 내에 포함된 복수의 포토 다이오드 간의 크로스 토크 현상을 감소시키고, 플로팅 확산 노드 또는 접지를 공유할 수 있는 단위 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 단위 픽셀의 일 면(aspect)은, 서로 이웃하는 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드를 포함하는 제1 픽셀, 및 상기 제1 및 제2 포토 다이오드의 측면을 완전히 둘러싸고, 상기 제1 픽셀과 인접하는 다른 픽셀들과 상기 제1 픽셀을 전기적으로 분리하는 제1 DTI(Deep Trench Isolation)를 포함하고, 상기 제1 픽셀은, 상기 제1 포토 다이오드와 상기 제2 포토 다이오드 사이에 위치하고, 일측이 상기 제1 DTI와 이격되도록 형성되는 제2 DTI와, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드 상에 위치하고, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 완전히 오버랩되는 컬러 필터와, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 전기적으로 연결되는 플로팅 확산 노드를 포함하되, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드는 하나의 상기 플로팅 확산 노드를 공유한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 픽셀은, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 서로 이웃하는 제3 포토 다이오드 및 제4 포토 다이오드를 더 포함하고, 상기 제2 DTI는, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드 사이에서 제1 방향으로 배치되는 제1 부분 DTI(partial DTI)와, 상기 제3 및 제4 포토 다이오드 사이에 위치하고, 상기 제1 방향으로 배치되는 제2 부분 DTI와, 상기 제1 및 제3 포토 다이오드 사이에 위치하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되는 제3 부분 DTI와, 상기 제2 및 제4 포토 다이오드 사이에 위치하고, 상기 제2 방향으로 배치되는 제4 부분 DTI를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 내지 제4 부분 DTI는, 상기 제1 DTI 및 상기 플로팅 확산 노드와 이격되도록 배치되고, 상기 플로팅 확산 노드는 상기 제1 픽셀의 중앙에 배치되고, 상기 제1 내지 제4 포토 다이오드 모두와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 내지 제4 부분 DTI는, 상기 제1 DTI와 일체로 형성되고, 상기 제1 픽셀의 중앙에 위치하는 상기 플로팅 확산 노드와 이격되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 컬러 필터는 특정 파장의 빛만을 선택적으로 투과시킬 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 컬러 필터는, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow) 또는 사이언(Cyan)의 빛을 선택적으로 투과시킬 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 픽셀은, 상기 제2 DTI의 일측과 상기 제1 DTI 사이에 위치하고, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 전기적으로 연결되는 접지를 더 포함하고, 상기 제2 DTI의 타측과 상기 제1 DTI 사이에는 상기 플로팅 확산 노드가 배치될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 DTI의 일측은 상기 제1 DTI에 접하며, 상기 제1 DTI와 일체로 형성되고, 상기 제1 픽셀은 제1 접지 및 상기 제1 접지와 다른 제2 접지를 포함하되, 상기 제1 접지는 상기 제1 포토 다이오드와 연결되고, 상기 제2 접지는 상기 제2 포토 다이오드와 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 플로팅 확산 노드에 전기적으로 연결되는 제1 서플먼트 트랜지스터와, 상기 제1 서플먼트 트랜지스터와 다른 제2 서플먼트 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 서플먼트 트랜지스터는 리셋 제어 신호에 따라 상기 플로팅 확산 노드를 리셋하는 리셋 트랜지스터일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 서플먼트 트랜지스터는 상기 플로팅 확산 노드의 전위에 대응되는 전압 신호를 소스 단자로 출력하는 구동 트랜지스터이고, 상기 제2 서플먼트 트랜지스터는 선택 제어 신호에 따라 상기 전압 신호를 컬럼 라인으로 출력하는 선택 트랜지스터일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 단위 픽셀의 다른 면은, 서로 인접하는 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드 상부에 배치되는 픽셀 회로, 상기 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드의 외측에 형성되는 제1 DTI, 상기 제1 포토 다이오드와 상기 제2 포토 다이오드 사이에 위치하고, 상기 제1 DTI와 이격되도록 형성되는 제2 DTI, 및 상기 제1 및 제2 포토 다이오드 하부에 위치하고, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 완전히 오버랩되며, 특정 파장의 빛만을 통과시키는 컬러 필터를 포함하되, 상기 픽셀회로는, 상기 제1 포토 다이오드에 커플링되고, 상기 제1 포토 다이오드 상에 위치하는 제1 전달 트랜지스터와, 상기 제2 포토 다이오드에 커플링되고, 상기 제2 포토 다이오드 상에 위치하는 제2 전달 트랜지스터와, 상기 제1 및 제2 전달 트랜지스터에 동시에 커플링되는 플로팅 확산 노드를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 상기 컬러 필터 사이에 배치되는 반사 방지층과, 상기 컬러 필터의 일면에 접하고, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 완전히 오버랩되는 마이크로 렌즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 및 제2 DTI는 상기 제1 및 제2 포토 다이오드의 측면을 둘러싸고, 상기 컬러 필터의 상면에 접할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 픽셀 회로는 서플먼트 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 서플먼트 트랜지스터는 더미 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 구동 트랜지스터 또는 선택 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 픽셀 회로는 상기 서플먼트 트랜지스터와 상기 제1 또는 제2 전달 트랜지스터 사이에 위치하는 STI(Shallow Trench Isolation)를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 픽셀 어레이의 일 면은, 매트릭스(matrix) 형태로 배열되는 제1 픽셀, 및 상기 제1 픽셀에 인접하는 제2 픽셀을 포함하되, 상기 제1 픽셀은, 서로 이웃하는 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드와, 상기 제1 픽셀의 측면을 완전히 둘러싸고, 상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀을 전기적으로 분리하는 제1 DTI와, 상기 제1 포토 다이오드와 상기 제2 포토 다이오드 사이에 배치되고, 일측이 상기 제1 DTI와 이격되도록 형성되는 제2 DTI와, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드 상에 위치하고, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 완전히 오버랩되는 제1 컬러 필터와, 상기 제1 포토 다이오드 및 상기 제2 포토 다이오드와 전기적으로 연결되는 제1 플로팅 확산 노드와, 상기 제1 플로팅 확산 노드와 전기적으로 연결되는 제1 서플먼트 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 픽셀은, 서로 이웃하는 제3 포토 다이오드 및 제4 포토 다이오드와, 상기 제2 픽셀의 측면을 완전히 둘러싸고, 상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀을 전기적으로 분리하는 제3 DTI와, 상기 제3 포토 다이오드와 상기 제4 포토 다이오드 사이에 배치되고, 일측이 상기 제3 DTI와 이격되도록 형성되는 제4 DTI와, 상기 제3 및 제4 포토 다이오드 상에 위치하고, 상기 제3 및 제4 포토 다이오드와 완전히 오버랩되며, 상기 제1 컬러 필터와 다른 색을 갖는 제2 컬러 필터와, 상기 제3 포토 다이오드, 상기 제4 포토 다이오드 및 상기 제1 플로팅 확산 노드와 전기적으로 연결되는 제2 플로팅 확산 노드와, 상기 제2 플로팅 확산 노드와 전기적으로 연결되는 제2 서플먼트 트랜지스터를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 플로팅 확산 노드는 상기 제2 DTI의 일측과 상기 제1 DTI 사이에 배치되고, 상기 제2 플로팅 확산 노드는 상기 제4 DTI의 일측과 상기 제3 DTI 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 픽셀은 상기 제2 DTI의 타측과 상기 제1 DTI 사이에 배치되는 제1 접지를 더 포함하고, 상기 제2 픽셀은 상기 제4 DTI의 타측과 상기 제3 DTI 사이에 배치되는 제2 접지를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 서플먼트 트랜지스터는, 구동 트랜지스터 또는 선택 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 서플먼트 트랜지스터는, 더미 트랜지스터 또는 리셋 트랜지스터를 포함하되, 상기 구동 트랜지스터는 상기 제1 플로팅 확산 노드의 전위에 대응되는 전압 신호를 소스 단자로 출력하고, 상기 선택 트랜지스터는 선택 제어 신호에 따라 상기 전압 신호를 컬럼 라인으로 출력하고, 상기 리셋 트랜지스터는 리셋 제어 신호에 따라 상기 제1 및 제2 플로팅 확산 노드를 리셋할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 픽셀은, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 서로 이웃하는 제5 포토 다이오드 및 제6 포토 다이오드를 더 포함하고, 상기 제2 DTI는, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드 사이에서 제1 방향으로 배치되는 제1 부분 DTI와, 상기 제5 및 제6 포토 다이오드 사이에 위치하고, 상기 제1 방향으로 배치되는 제2 부분 DTI와, 상기 제1 및 제5 포토 다이오드 사이에 위치하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되는 제3 부분 DTI와, 상기 제2 및 제6 포토 다이오드 사이에 위치하고, 상기 제2 방향으로 배치되는 제4 부분 DTI를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 내지 제4 부분 DTI는, 상기 제1 DTI와 이격되도록 배치되고, 상기 제1 플로팅 확산 노드는 상기 제1 픽셀의 중앙에 배치되고, 상기 제1 포토 다이오드, 상기 제2 포토 다이오드, 상기 제5 포토 다이오드, 및 제6 포토 다이오드 모두와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 픽셀은, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 전기적으로 연결되는 제1 접지와, 상기 제5 및 제6 포토 다이오드와 전기적으로 연결되는 제2 접지를 더 포함하고, 상기 제1 접지는 상기 제1 부분 DTI와 상기 제1 DTI 사이에 배치되고, 상기 제2 접지는 상기 제2 부분 DTI와 상기 제1 DTI 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 픽셀은 상기 제1 픽셀의 중앙에 위치하는 접지와, 상기 제5 포토 다이오드 및 상기 제6 포토 다이오드와 전기적으로 연결되는 제3 플로팅 확산 노드를 더 포함하되, 상기 제1 내지 제4 부분 DTI는, 상기 제1 DTI와 이격되도록 배치되고, 상기 접지는 상기 제1 포토 다이오드, 상기 제2 포토 다이오드, 상기 제5 포토 다이오드, 및 제6 포토 다이오드 모두와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 플로팅 확산 노드는 상기 제1 부분 DTI와 상기 제1 DTI 사이에 배치되고, 상기 제3 플로팅 확산 노드는 상기 제2 부분 DTI와 상기 제1 DTI 사이에 배치될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 촬상 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 픽셀 어레이에 포함된 단위 픽셀에 대한 회로도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 픽셀에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 픽셀에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위 픽셀에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위 픽셀에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 어레이에 대한 회로도를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 어레이에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 B-B선을 따라 절단한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 어레이에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 픽셀 어레이에 대한 회로도를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 픽셀 어레이에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 촬상 장치의 블록도이다.
도 15은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 촬상 장치를 컴퓨팅 시스템에 응용한 예를 나타내는 블록도이다.
도 16은 도 15의 컴퓨팅 시스템에서 사용되는 인터페이스의 일 예를 나타내는 블록도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하 도 1 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 픽셀과 이를 포함하는 픽셀 어레이에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 촬상 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 촬상 장치(10)는 이미지 센서(811)와 화상신호 처리부(813)를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서(811)는 광전 변환 소자를 포함하는 픽셀들이 이차원적으로 배열되어 이루어진 액티브 픽셀 센서 어레이(Active Pixel Sensor Array; 이하, 픽셀 어레이)(810), 타이밍 발생기(timing generator)(820), 행 디코더(row decoder)(830), 행 드라이버(row driver)(840), 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler, CDS)(850), 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter, ADC)(860), 래치부(latch)(870), 열 디코더(column decoder)(880) 등을 포함한다.
픽셀 어레이(810)는 2차원적으로 배열된 다수의 단위 픽셀들을 포함한다. 다수의 단위 픽셀들은 광학 영상을 전기적인 출력 신호로 변환하는 역할을 한다. 픽셀 어레이(810)는 행 드라이버(840)로부터 행 선택 신호, 리셋 신호, 전하 전송 신호 등 다수의 구동 신호를 수신하여 구동될 수 있다. 또한, 변환된 전기적인 출력 신호는 수직 신호 라인를 통해서 상관 이중 샘플러(850)에 제공될 수 있다.
픽셀 어레이(810)는 CMOS 타입의 이미지 픽셀을 포함할 수 있다. 도면에 명확히 나타내지는 않았으나, 픽셀 어레이(810) 내에 배치된 픽셀은 베이어 패턴(Bayer pattern) 또는 체스 모자이크(chess mosaic) 형태로 배치될 수 있다. 베이어 패턴 기술을 채용하는 경우, 픽셀 어레이(810) 내의 액티브 픽셀은 각각 적색 광, 녹색광 및 청색 광을 수광하도록 배치될 수 있다. 하지만, 본 발명의 사상이 이에 제한되는 것은 아니며, 픽셀 어레이(810) 내에 배치된 복수의 액티브 픽셀에 대한 구성은 얼마든지 변형될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 몇몇 실시예에서, 픽셀 어레이(810) 내에 배치된 복수의 액티브 픽셀은 마젠타(Mg)광, 옐로우(Y)광, 사이언(Cy)광 및/또는 화이트(W)광을 수광하도록 배치될 수도 있다.
타이밍 발생기(820)는 행 디코더(830) 및 열 디코더(880)에 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 제공할 수 있다.
행 드라이버(840)는 행 디코더(830)에서 디코딩된 결과에 따라 다수의 단위 픽셀들을 구동하기 위한 다수의 구동 신호를 액티브 픽셀 센서 어레이(810)에 제공할 수 있다. 일반적으로 행렬 형태로 단위 픽셀이 배열된 경우에는 각 행별로 구동 신호를 제공할 수 있다.
상관 이중 샘플러(850)는 액티브 픽셀 센서 어레이(810)에 형성된 출력 신호를 수직 신호 라인을 통해 수신하여 유지(hold) 및 샘플링할 수 있다. 즉, 특정한 잡음 레벨(noise level)과, 상기 출력 신호에 의한 신호 레벨을 이중으로 샘플링하여, 잡음 레벨과 신호 레벨의 차이에 해당하는 차이 레벨을 출력할 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(860)는 차이 레벨에 해당하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
래치부(870)는 디지털 신호를 래치(latch)하고, 래치된 신호는 컬럼 디코더(880)에서 디코딩 결과에 따라 순차적으로 화상신호 처리부(813; Image Signal Processor; ISP)로 전송할 수 있다.
화상신호 처리부(813)는 이미지 센서(811)로부터 출력된 전기신호에 대해, 광량의 게인 보정이나 화이트 밸런스를 조정할 수 있다. 화상 신호 처리부(813)는 촬영한 화상의 노광 데이터(즉, 이미지 신호)를 수신하고, 수신된 이미지 신호에 포함된 노이즈를 보정을 통하여 제거할 수 있다.
데이터 인터페이스(801)는 이미지 센서와 화상신호 처리부의 중간 위치하며, 이미지 센서(811)로부터 전달받은 이미지 신호를 화상신호 처리부(813)에 전달할 수 있다.
도 2는 도 1의 픽셀 어레이에 포함된 단위 픽셀에 대한 회로도들이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 어레이에 포함된 단위 픽셀(예를 들어, P1)은, 복수의 포토 다이오드(Photo Diode)(121~124), 복수의 전달 트랜지스터(Transfer Transitor)(151~154), 리셋 트랜지스터(Reset Transitor)(161), 구동 트랜지스터(Drive Transitor)(162), 및 선택 트랜지스터(Select Transitor)(163)를 포함할 수 있다. 이하에서는, 도시된 것과 같이 7-트랜지스터 구조를 갖는 픽셀을 예로 들어 설명할 것이나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 앞서 설명한 것과 같이 픽셀의 구조는 이와 달리 4-트랜지스터 구조, 5-트랜지스터 구조, 6-트랜지스터 구조 등으로 얼마든지 변형될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 각각 포토다이오드(121~124)와 전달 트랜지스터(151~154)는, 화소 회로를 구성하는 1세트의 리셋 트랜지스터(161), 구동 트랜지스터(162) 및 선택 트랜지스터(163)를 공유할 수 있다.
포토 다이오드(121~124)는 외부의 광학 영상을 입력받는 수광부로, 입사되는 빛에 비례하여 광전하를 생성할 수 있다. 비록 도 2에서는 수광 소자의 예로 포토 다이오드(121~124)를 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 수광 소자의 형태는 얼마든지 변형될 수 있다.
이러한 포토 다이오드(121~124)는 전달 트랜지스터(151~154)와 접지(GND) 사이에 접속될 수 있다.
전달 트랜지스터(151~154)는 포토 다이오드(121~124)에서 발생된 광전하를 플로팅 확산(Floating Diffusion) 노드(FD)를 거쳐 구동 트랜지스터(162)의 게이트 단에 전달하는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 전달 트랜지스터(151~154)는, 드레인 단이 플로팅 확산 노드(FD)에 접속되고, 소오스 단이 포토 다이오드(121~124)에 접속되며, 게이트 단이 행 드라이버(도 1의 840)에 접속될 수 있다. 행 드라이버(도 1의 840)로부터 전달 제어신호(TG1~TG4)가 제공되면, 전달 트랜지스터(151~154)가 턴온(turn on)되어, 포토 다이오드(121~124)의 출력이 플로팅 확산 노드(FD)에 제공될 수 있다.
리셋 트랜지스터(161)는 구동 트랜지스터(162)의 게이트 단에 리셋 전압을 인가할 수 있다. 이를 위해, 리셋 트랜지스터(161)는, 드레인 단이 구동 전원단(VDD)에 접속되고, 소오스 단은 플로팅 확산 노드(FD)에 접속되며, 게이트 단이 행 드라이버(도 1의 840)에 접속될 수 있다. 행 드라이버(도 1의 840)로부터 리셋 제어 신호(RG)가 제공되면, 리셋 트랜지스터(161)가 턴온되어, 전원단(VDD)의 출력이 구동 트랜지스터(162)의 게이트 단에 제공될 수 있다. 이렇게 구동 트랜지스터(162)의 게이트 단에 전원단(VDD)의 출력이 제공될 경우, 구동 트랜지스터(162)가 완전히 턴온되어 구동 트랜지스터(162)의 출력이 리셋될 수 있다.
구동 트랜지스터(162)는 게이트 단으로 인가된 광 전하의 크기에 비례하여 소오스-드레인 전류를 발생한다. 구체적으로, 플로팅 확산 노드(FD)에는 포토 다이오드(121~124)로부터 생성된 광 전하의 크기에 비례하는 플로팅 확산 전압(VFD)이 생성되며, 이러한 플로팅 확산 전압(VFD)이 구동 트랜지스터(162)의 게이트 단에 인가됨으로써, 광 전하의 크기에 비례하는 소오스-드레인 전류가 발생될 수 있다.
이러한 동작을 위해, 구동 트랜지스터(162)는 드레인 단이 전원단(VDD)에 접속되고, 소오스 단이 선택 트랜지스터(163)의 드레인 단자에 접속되며, 게이트 단이 전달 트랜지스터(151~154)의 드레인 단과 리셋 트랜지스터(161)의 소오스 단의 공통 단인 플로팅 확산 노드(FD)에 접속될 수 있다.
선택 트랜지스터(163)는 구동 트랜지스터(162)에서 생성된 전류를 컬럼 라인(C1)에 전달할 수 있다. 이를 위해, 선택 트랜지스터(163)는 드레인 단이 구동 트랜지스터(162)의 소오스 단에 접속되고, 소오스 단이 컬럼 라인(C1)에 접속되며, 게이트 단은 로우 선택 라인(SEL)에 접속 될 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 선택 트랜지스터(163)는 로우 선택 라인(SEL)에 인가되는 선택 제어 신호에 게이팅되어 구동 트랜지스터(162)가 생성한 소오스-드레인 전류(여기서, 이는 이미지 신호일 수 있다)를 컬럼 라인(C1)에 출력할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 픽셀에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다. 도 4는 도 3의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 픽셀(1)은 매트릭스(matrix) 형태로 도 1의 픽셀 어레이(810)를 구성할 수 있다. 상기 단위 픽셀(1)은 포토 다이오드(120), 제1 DTI(Deep Trench Isolation)(135), 제2 DTI(130), STI(Shallow Trench Isolation)(107), 컬러 필터(113), 플로팅 확산 노드(160)(floating diffusion)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단위 픽셀(1)은 4개의 포토 다이오드(121~124)를 포함할 수 있다. 즉, 단위 픽셀(1)은 제1 내지 제4 포토 다이오드(121~124)를 포함할 수 있다. 상기 포토 다이오드(120)는 격자형으로 배치될 수 있으나, 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 단위 픽셀(1)은 제1 내지 제4 단위 영역(101~104)으로 구분될 수 있고, 각 단위 영역은 제2 DTI(130)로 구분될 수 있다. 각각의 단위 영역(101~104)에는 하나의 포토 다이오드(120)가 배치될 수 있다. 도면 상에는 포토 다이오드(120)가 단위 영역(101~104)의 일부에만 표시되어 있으나, 포토 다이오드(120)는 하나의 단위 영역(101~104)의 일부 또는 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 포토 다이오드(121)는 제1 단위 영역(101)에, 제2 포토 다이오드(122)는 제2 단위 영역(102)에 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 내지 제4 포토 다이오드(121~124)는 동일한 색의 컬러 필터(113)를 공유할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
제1 DTI(135)는 상기 단위 픽셀(1)의 측면을 완전히 둘러쌀 수 있다. 제1 DTI(135)은 단위 픽셀(1)의 테두리에 형성되며, 인접하는 다른 픽셀들(미도시)과의 전기적인 분리를 위해 수직으로 깊게 파인 형태를 가질 수 있다. 제1 DTI 공정(process)으로 형성된 제1 DTI(135)에는 산화물(oxide), 폴리실리콘(polysilicon) 등이 채워질 수 있다. 이러한 제1 DTI(135)는 인접하는 다른 픽셀(미도시)과의 캐리어(carrier) 교환으로 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 저하시키는 전기적 크로스 토크(electric crosstalk) 현상을 방지할 수 있다. 또한, 제1 DTI(135)의 측벽(136)은 빛의 반사율이 높은 물질로 도핑(doping)되어 단위 픽셀(1)로 입사되는 빛이 인접하는 다른 픽셀(미도시)로 투과하여 신호 대 잡음비를 저하시키는 광학적 크로스 토크(optical crosstalk) 현상을 방지할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 DTI(135)의 측벽(136)은 반사율이 높은 보론(boron)이 도핑된 폴리 실리콘막(poly silicon)으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
STI(107)은 제1 DTI(135)의 안쪽에 형성될 수 있다. 상기 STI(107)는 상기 각 픽셀 회로(미도시)의 전기적인 분리를 위해 STI(107) 공정으로 형성될 수 있고, 상기 제1 DTI(135)에 비해 얕은 깊이를 가질 수 있다.
제2 DTI(130)는 복수의 포토 다이오드(121~124) 사이에 위치하고, 상기 제1 DTI(135)와 이격되도록 형성될 수 있다. 제2 DTI(130)는 제1 내지 제4 부분 DTI(partial DTI)(131~134)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 포토 다이오드(121~124)를 포함하는 제1 픽셀(110)의 경우, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드(121, 122) 사이에서 제1 방향으로 배치되는 제1 부분 DTI(131)와, 상기 제3 및 제4 포토 다이오드(123, 124) 사이에 위치하고, 상기 제1 방향으로 배치되는 제2 부분 DTI(134)와, 상기 제1 및 제3 포토 다이오드(121, 123) 사이에 위치하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되는 제3 부분 DTI(133)와, 상기 제2 및 제4 포토 다이오드(122, 124) 사이에 위치하고, 상기 제2 방향으로 배치되는 제4 부분 DTI(132)를 포함할 수 있다. 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직할 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 부분 DTI(131~134)는 플로팅 확산 노드(160) 및 제1 DTI(135)와 이격되도록 배치될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 플로팅 확산 노드(160) 또는 제1 DTI(135)와 접하도록 형성될 수 있다.
제2 DTI(130)는 제1 DTI(135)와 동일한 공정에 의해 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 DTI(130)는 단위 픽셀(1) 내의 복수의 포토 다이오드(121~124) 간의 전기적인 분리를 위해 수직으로 깊게 파인 형태를 가질 수 있다. 제2 DTI(130)에는 산화물(oxide), 폴리실리콘(polysilicon) 등이 채워질 수 있다. 이러한 제2 DTI(130)는 인접하는 다른 포토 다이오드와의 캐리어 교환으로 신호 대 잡음비를 저하시키는 전기적 크로스 토크 현상을 방지할 수 있다. 또한, 제2 DTI(130)의 측벽(137)은 빛의 반사율이 높은 물질로 도핑되어 단위 픽셀(1)로 입사되는 빛이 인접하는 다른 포토 다이오드로 투과하여 신호 대 잡음비를 저하시키는 광학적 크로스 토크 현상을 방지할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 DTI(130)의 측벽(137)은 반사율이 높은 보론(boron)이 도핑된 폴리 실리콘막(poly silicon)으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
플로팅 확산 노드(160)는 단위 픽셀(1)의 중앙에 위치할 수 있다. 플로팅 확산 노드(160)는 제1 내지 제4 포토 다이오드(121~124) 모두와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 복수의 포토 다이오드(121~124)는 하나의 플로팅 확산 노드(160)를 공유할 수 있다. 또한, 플로팅 확산 노드(160)는 제2 DTI(130)가 형성되지 않은 영역에 배치될 수 있다. 다르게 말하자면, 제2 DTI(130)는 단위 영역(101~104) 내에서 복수의 포토 다이오드(121~124)가 플로팅 확산 노드(160)를 공유 할 수 있도록 복수의 포토 다이오드(121~124) 사이의 일부에만 배치될 수 있다.
복수의 포토 다이오드(121~124)가 플로팅 확산 노드(160)를 공유함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 픽셀(1)의 유용 면적은 증가할 수 있다. 구체적으로, 하나의 픽셀에 복수의 포토 다이오드(121~124)가 포함되는 경우, 복수의 포토 다이오드(121~124) 간의 크로스 토크를 줄이기 위해 풀 서라운드(full surround)로 DTI가 형성될 수 있다. 다만, 각 포토 다이오드(120)마다 풀 서라운드로 DTI가 형성되는 경우, 각 포토 다이오드(120)마다 플로팅 확산 노드(160)에 연결되는 컨택이 생성되어야 한다. 반면, 본 발명의 몇몇 실시예와 같이 제2 DTI(130)를 복수의 포토 다이오드(121~124) 사이의 일부에만 배치하는 경우, 제2 DTI(130)가 배치되지 않은 단위 픽셀(1)의 공간 내에 플로팅 확산 노드(160)를 배치할 수 있어, 별도의 컨택을 이용하지 않고도 복수의 포토 다이오드(121~124)가 플로팅 확산 노드(160)를 공유할 수 있다. 이를 통해, 단위 픽셀(1)의 유용 면적을 증가시킬 수 있다.
플로팅 확산 노드(160)는 전달 트랜지스터의 게이트(미도시)와 인접하여 형성될 수 있다. 상기 플로팅 확산 노드(160)는 포토 다이오드(120)에 의해 생성되는 광전하가 전달 트랜지스터(TX)를 통해 전송되어 축적되는 노드(node)이다. 플로팅 확산 노드(160)에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
도 4를 참조하면, 도 4는 도 3의 A-A선을 따라 수직으로 자른 수직 단면을 나타낸다. 상기 단위 픽셀(1)은 마이크로 렌즈(115)(micro lens), 컬러 필터(113)(color filter), 반사 방지층(111)(anti-reflection layer), 반도체 기판(미도시)이 적층되어 형성될 수 있다. 도 4에서는 대상물로부터 반사되는 빛이 입사되는 방향을 가장 상부로 정의하고 설명하기로 한다.
마이크로 렌즈(115)는 상기 단위 픽셀(1)의 하부에 상기 단위 픽셀(1)에 대응하는 위치에 형성될 수 있으며, 상기 마이크로 렌즈(115)는 집광력(light gathering power)을 높여 이미지 품질을 높이기 위해 사용될 수 있다.
컬러 필터(113)는 상기 마이크로 렌즈(115)의 하부에 형성될 수 있고, 특정 파장의 빛(예컨대, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow), 사이언(Cyan))을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 실시예에 따라, 컬러 필터(113)의 하부에는 오버 코팅 레이어(over-coating layer)라고 불리는 평탄층(미도시)이 형성될 수 있다. 실시예에 따라 상기 컬러 필터(113)는 상기 단위 픽셀(1)이 깊이 센서(depth sensor)를 구성하는 경우 생략될 수 있다. 또한, 컬러 필터(113)는 제1 내지 제4 포토 다이오드(121~124) 상에 위치하고, 상기 제1 내지 제4 포토 다이오드(121~124)와 완전히 오버랩될 수 있다. 즉, 하나의 단위 픽셀(1)은 특정 파장의 빛만을 선택적으로 투과하는 컬러 필터(113)만을 포함할 수 있다.
반사 방지층(111)은 상기 컬러 필터(113)의 하부에 형성될 수 있고, 상기 마이크로 렌즈(115) 및 상기 컬러 필터(113)를 통해 입사하는 입사광이 반사되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 반사 방지층(111)은 입사광을 효율적으로 투과시킴으로써 이미지 센서의 성능(예컨대, 수광 효율 및 광 감도)을 향상시킬 수 있다.
제1 DTI(135)는 도 3에서 설명한 바와 같이 픽셀 어레이(도 1의 810) 내에서 인접하는 복수의 단위 픽셀(1) 간의 전기적 크로스 토크 및 광학적 크로스 토크 현상을 방지할 수 있다. 제1 DTI(135)의 측벽(136)은 빛의 반사율이 높은 물질로 도핑될 수 있다.
마찬가지로, 제2 DTI(130)는 인접하는 복수의 포토 다이오드(121~124) 간의 전기적 크로스 토크 및 광학적 크로스 토크 현상을 방지할 수 있다. 제2 DTI(130)의 측벽(137)은 빛의 반사율이 높은 물질로 도핑될 수 있다.
포토 다이오드(120)는 이온 주입(ion implantation) 공정을 수행함으로써 n형 영역으로 형성될 수 있다. 상기 포토 다이오드(120)는 광전 변환 소자로서 입사광의 세기에 따라 가변되는 광전하를 생성할 수 있고, 실시예에 따라 포토 다이오드(120)가 아닌 포토 트랜지스터(photo transistor), 핀드 포토다이오드(pinned photo diode) 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 실시예에 따라, 상기 포토다이오드는 복수의 도핑 영역들이 적층된 형태로 형성될 수 있다. 이 경우 하부 도핑 영역은 n+형 이온이 주입되어 형성될 수 있고, 상부 도핑 영역은 n-형 이온이 주입되어 형성될 수 있다. 상기 포토 다이오드(120)는 높은 필팩터(fill-factor)를 얻기 위해, 상기 각각의 단위 영역(101~104) 내에서 DTI(130, 135)를 제외한 전 면적에 걸쳐 형성될 수 있다. 상기 필팩터는 단위 픽셀(1)의 면적과 수광 영역의 비율로 정의할 수 있으며, 그 값이 높을수록 수광 효율이 높다.
STI(107)는 도 3에서 설명한 바와 같이 인접하는 소자들 사이의 전기적인 분리를 위해 형성될 수 있다. 상기 STI(107)는 DTI(130, 135)보다 얕은 깊이로 형성될 수 있고, DTI(130, 135)와 접하도록 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도면에 명확하게 도시되어 있지는 않으나, 포토 다이오드(120) 하부에는 웰층(well layer; 미도시)이 존재할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 픽셀에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 동일한 사항에 대해서는 중복된 설명을 생략하고 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 픽셀(2)은 도 3을 참조하여 설명한 단위 픽셀(2)과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
단위 픽셀(2)은 포토 다이오드(120), 제1 DTI(135), 제2 DTI(130), STI(107), 플로팅 확산 노드(160)를 포함할 수 있다.
제2 DTI(130)는 복수의 포토 다이오드(121~124) 사이에 위치하고, 상기 제1 DTI(135)와 접하도록 형성될 수 있다. 또한 제2 DTI(130)는 제1 DTI(135)와 일체로 형성될 수 있다. 제1 DTI(135) 및 제2 DTI(130)는 동일한 공정으로 형성된 산화물(oxide), 폴리실리콘(polysilicon) 등이 채워질 수 있다. 이러한 제1 DTI(135)와 제2 DTI(130)는 인접하는 다른 단위 픽셀(2)(미도시) 및 복수의 포토 다이오드(121~124) 간의 전기적 크로스 토크 및 광학적 크로스 토크 현상을 방지할 수 있다.
제2 DTI(130)는 제1 내지 제4 부분 DTI(136~139)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 포토 다이오드(121~124)를 포함하는 제1 픽셀(110)의 경우, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드(121, 122) 사이에서 제1 방향으로 배치되는 제1 부분 DTI(136)와, 상기 제3 및 제4 포토 다이오드(123, 134) 사이에 위치하고, 상기 제1 방향으로 배치되는 제2 부분 DTI(139)와, 상기 제1 및 제3 포토 다이오드(121, 123) 사이에 위치하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되는 제3 부분 DTI(138)와, 상기 제2 및 제4 포토 다이오드(122, 124) 사이에 위치하고, 상기 제2 방향으로 배치되는 제4 부분 DTI(137)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 부분 DTI(136~139)는 서로 이격되어 형성될 수 있다. 이로 인해 단위 픽셀(2)의 중앙부에는 제2 DTI(130)가 형성되지 않을 수 있고, 빈 공간에는 플로팅 확산 노드(160)가 형성될 수 있다. 제1 내지 제4 부분 DTI(136~139)는 플로팅 확산 노드(160)와 이격되도록 배치될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 플로팅 확산 노드(160)와 접하도록 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위 픽셀에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 동일한 사항에 대해서는 중복된 설명을 생략하고 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위 픽셀(3)은 단위 픽셀(3) 내에 두개의 포토 다이오드(220)가 포함된 구조를 가질 수 있다. 상기 단위 픽셀(3)은 포토 다이오드(220), 제1 DTI(235), 제2 DTI(231), STI(207), 플로팅 확산 노드(260), 접지를 포함할 수 있다.
상기 단위 픽셀(3)은 서로 이웃하는 제1 포토 다이오드(221)와 제2 포토 다이오드(222)를 포함할 수 있다. 도면 상에는 포토 다이오드(220)가 단위 영역(201, 202)의 일부에만 표시되어 있으나, 포토 다이오드(220)는 하나의 단위 영역(201, 202)의 일부 또는 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 포토 다이오드(221)는 제1 단위 영역(201)에, 제2 포토 다이오드(222)는 제2 단위 영역(202)에 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 DTI(235)는 제1 및 제2 포토 다이오드(221, 222)의 측면을 완전히 둘러싸고, 상기 단위 픽셀(3)과 인접하는 다른 픽셀들과 상기 제1 픽셀(210)을 전기적으로 분리할 수 있다.
제2 DTI(231)는 상기 제1 포토 다이오드(221)와 상기 제2 포토 다이오드(222) 사이에 위치할 수 있다. 제2 DTI(231)는 양측이 상기 제1 DTI(235)와 이격되도록 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도면에 명확하게 도시하지는 않았으나, 제1 포토 다이오드(221) 및 제2 포토 다이오드(222)는 특정 파장의 빛만을 투과시키는 단일한 컬러 필터 (미도시)에 완전히 오버랩될 수 있다.
플로팅 확산 노드(260)는 제1 포토 다이오드(221) 및 제2 포토 다이오드(222)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 포토 다이오드(221, 222)는 하나의 상기 플로팅 확산 노드(260)를 공유할 수 있다. 상기 플로팅 확산 노드(260)는 상기 제2 DTI(231)의 일측과 상기 제1 DTI(235)의 사이에 배치될 수 있다.
접지(246)는 상기 제2 DTI(231)의 타측과 상기 제1 DTI(235) 사이에 위치할 수 있다. 접지(246)와 플로팅 확산 노드(260)는 마주보도록 형성될 수 있다. 접지(246)는 상기 제1 포토 다이오드(221) 및 제2 포토 다이오드(222)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 포토 다이오드(221) 및 제2 포토 다이오드(222)는 하나의 상기 플로팅 확산 노드(260)를 공유할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위 픽셀에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 동일한 사항에 대해서는 중복된 설명을 생략하고 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 7을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 픽셀(4)은 도 6을 참조하여 설명한 단위 픽셀(3)과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 단위 픽셀(4)은 포토 다이오드(220), 제1 DTI(235), 제2 DTI(232), STI(207), 플로팅 확산 노드(160), 접지를 포함할 수 있다.
제2 DTI(232)는 제1 포토 다이오드(221)와 제2 포토 다이오드(222) 사이에 위치하고, 일측이 상기 제1 DTI(235)와 접하도록 형성될 수 있다. 다만, 제2 DTI(232)의 타측은 제1 DTI(235)와 이격되도록 형성될 수 있다. 제2 DTI(232)는 제1 DTI(235)와 일체로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 DTI(235)와 제2 DTI(232)는 동일한 공정으로 형성된 산화물(oxide), 폴리실리콘(polysilicon) 등이 채워질 수 있다. 이러한 제1 DTI(235)와 제2 DTI(232)는 인접하는 다른 단위 픽셀(미도시)과 복수의 포토 다이오드(220) 간의 전기적 크로스 토크 및 광학적 크로스 토크 현상을 방지할 수 있다.
플로팅 확산 노드(260)는 제1 포토 다이오드(221) 및 제2 포토 다이오드(222)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 포토 다이오드(221) 및 제2 포토 다이오드(222)는 하나의 상기 플로팅 확산 노드(260)를 공유할 수 있다. 상기 플로팅 확산 노드(260)는 상기 제2 DTI(232)과 제1 DTI(235) 사이의 이격된 공간 상에 배치될 수 있다.
접지(247, 248)는 제1 접지(247)와 제2 접지(248)를 포함할 수 있다. 제1 접지(247)는 상기 제1 포토 다이오드(221)와 연결되고, 제2 접지(248)는 상기 제2 포토 다이오드(222)와 연결될 수 있다. 제1 접지(247)와 제2 접지(248)는 이격되도록 배치될 수 있다. 제1 접지(247)와 제2 접지(248)는 제2 DTI(232)를 기준으로 대칭이 되도록 배치될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 어레이에 대한 회로도를 나타낸 도면이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 어레이에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다. 도 10은 도 9의 B-B선을 따라 절단한 단면도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 픽셀 어레이(5)는 제1 픽셀(310)과 제2 픽셀(410)을 포함할 수 있다. 상기 제2 픽셀(410)은 제1 픽셀(310)에 인접하게 배치될 수 있고, 제1 픽셀(310)과 제2 픽셀(410)은 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다.
상기 제1 픽셀(310)은, 제1 포토 다이오드(320), 제1 DTI(335), 제2 DTI(330), 제1 컬러 필터(미도시), 제1 플로팅 확산 노드(460), 제1 서플먼트 트랜지스터(361, 365)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 픽셀(410)은, 제2 포토 다이오드(420), 제3 DTI(435), 제4 DTI(430), 제2 컬러 필터(413), 제2 플로팅 확산 노드(460), 제2 서플먼트 트랜지스터(462, 463)를 포함할 수 있다. 상기 제1 픽셀(310) 및 제2 픽셀(410)의 구조는 도 3을 참조하여 설명한 단위 픽셀(1)과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 포토 다이오드(320)는 4개의 포토 다이오드(321~324)를 포함할 수 있다. 상기 제1 포토 다이오드(320)는 격자형으로 배치될 수 있으나, 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 제1 포토 다이오드(320)는 전달 트랜지스터(351~354)와 접지(342, 343) 사이에 접속될 수 있다.
전달 트랜지스터(351~354)는 제1 포토 다이오드(320)에서 발생된 광전하를 플로팅 확산 노드(460)를 거쳐 구동 트랜지스터(462)의 게이트 단에 전달할 수 있다. 이를 위해, 전달 트랜지스터(351~354)는, 드레인 단이 플로팅 확산 노드(460)에 접속되고, 소오스 단이 포토 다이오드(320)에 접속되며, 게이트 단이 행 드라이버(도 1의 840)에 접속될 수 있다. 행 드라이버(도 1의 840)로부터 전달 제어신호(TG1A~TG1D)가 제공되면, 전달 트랜지스터(351~354)가 턴온(turn on)되어, 포토 다이오드(320)의 출력이 플로팅 확산 노드(460)에 제공될 수 있다.
마찬가지로, 제2 포토 다이오드(420)는 4개의 포토 다이오드(421~424)를 포함할 수 있다. 제2 포토 다이오드(421~424)는 전달 트랜지스터(451~454)와 접지(442, 443) 사이에 접속될 수 있다.
전달 트랜지스터(451~454)는 포토 다이오드(421~424)에서 발생된 광전하를 플로팅 확산 노드(460)를 거쳐 구동 트랜지스터(462)의 게이트 단에 전달할 수 있다.
리셋 트랜지스터(361)는 구동 트랜지스터(462)의 게이트 단에 리셋 전압을 인가할 수 있다. 행 드라이버(도 1의 840)로부터 리셋 제어 신호(RG)가 제공되면, 리셋 트랜지스터(461)가 턴온되어, 전원단(VDD)의 출력이 구동 트랜지스터(462)의 게이트 단에 제공될 수 있다. 리셋 트랜지스터(361)는 제1 픽셀(310)에 포함될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
구동 트랜지스터(462)는 게이트 단으로 인가된 광 전하의 크기에 비례하여 소오스-드레인 전류를 발생한다. 구체적으로, 플로팅 확산 노드(460)에는 제1 포토 다이오드(320) 또는 제2 포토 다이오드(420)로부터 생성된 광 전하의 크기에 비례하는 플로팅 확산 전압(VFD)이 생성되며, 이러한 플로팅 확산 전압(VFD)이 구동 트랜지스터(462)의 게이트 단에 인가됨으로써, 광 전하의 크기에 비례하는 소오스-드레인 전류가 발생될 수 있다.
선택 트랜지스터(463)는 구동 트랜지스터(462)에서 생성된 전류를 컬럼 라인(미도시)에 전달할 수 있다. 선택 트랜지스터(463)는 로우 선택 라인(SEL)에 인가되는 선택 제어 신호에 게이팅되어 구동 트랜지스터(462)가 생성한 소오스-드레인 전류(여기서, 이는 이미지 신호일 수 있다)를 컬럼 라인(미도시)에 출력할 수 있다. 상기 구동 트랜지스터(462)와 선택 트랜지스터(463)는 제2 픽셀(410)에 포함될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9를 참조하면, 제1 픽셀(310)은 4개의 포토 다이오드(321~324)를 포함할 수 있다. 상기 포토 다이오드(321~324)는 격자형으로 배치될 수 있으나, 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 DTI(335)는 상기 제1 픽셀(310)의 측면을 완전히 둘러싸고, 상기 제1 픽셀(310)과 상기 제2 픽셀(410)을 전기적으로 분리할 수 있다. 제1 DTI(335)은 제1 픽셀(310)의 테두리에 형성되며, 인접하는 다른 픽셀들(미도시)과의 전기적인 분리를 위해 수직으로 깊게 파인 형태를 가질 수 있다.
제2 DTI(330)는 상기 포토 다이오드(321~324) 사이에 배치되고, 일측이 상기 제1 DTI(335)와 이격되도록 형성될 수 있다. 제2 DTI(330)는 제1 내지 제4 부분 DTI(331~334)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 포토 다이오드(321-324)를 포함하는 제1 픽셀(310)의 경우, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드(321, 322) 사이에서 제1 방향으로 배치되는 제1 부분 DTI(331)와, 상기 제3 및 제4 포토 다이오드(323, 324) 사이에 위치하고, 상기 제1 방향으로 배치되는 제2 부분 DTI(333)와, 상기 제1 및 제3 포토 다이오드(321, 323) 사이에 위치하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되는 제3 부분 DTI(334)와, 상기 제2 및 제4 포토 다이오드(322, 324) 사이에 위치하고, 상기 제2 방향으로 배치되는 제4 부분 DTI(332)를 포함할 수 있다. 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직할 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 부분 DTI(331~334)는 플로팅 확산 노드(460) 및 제1 DTI(335)와 이격되도록 배치될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 플로팅 확산 노드(460) 또는 제1 DTI(335)와 접하도록 형성될 수 있다.
도면에 명확하게 도시하지는 않았으나, 제1 컬러 필터(미도시)는 상기 포토 다이오드(321~324) 상에 위치하고, 상기 포토 다이오드(321~324)와 완전히 오버랩될 수 있다.
제1 플로팅 확산 노드(460)는 포토 다이오드(320)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 플로팅 확산 노드(460)는 제1 픽셀(310)의 중앙에 배치될 수 있다. 전달 트랜지스터(351~354)는 제1 플로팅 확산 노드(460)와 포토 다이오드(320)를 연결할 수 있다. 구체적으로, 제1 픽셀(310)의 전달 트랜지스터(351~354)는 포토 다이오드(320) 상에 배치될 수 있다. 전달 트랜지스터(351~354)는 게이트(351A~354A)와 액티브 영역(351B~354B)으로 구성될 수 있다. 제1 플로팅 확산 노드(460)는 전달 트랜지스터(351~354)의 게이트(351A~354A)와 인접하여 형성될 수 있다. 상기 플로팅 확산 노드(460)는 포토 다이오드(321~324)에 의해 생성되는 광전하를 전달 트랜지스터(351~354)를 통해 전송할 수 있다.
제1 서플먼트 트랜지스터(361, 365)는 상기 제1 플로팅 확산 노드(460)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 서플먼트 트랜지스터(361, 365)는 상기 전달 트랜지스터(351~354)와 STI (307)에 의해 분리되어 형성될 수 있다. 상기 제1 서플먼트 트랜지스터(361, 365)는 더미 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 구동 트랜지스터 및 선택 트랜지스터 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 제1 서플먼트 트랜지스터(361, 365)는 리셋 트랜지스터(361)일 수 있다.
접지(342, 343)는 상기 단위 픽셀(1)의 동작에 필요한 접지 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 접지(342, 343)는 상기 포토 다이오드(320)의 일측단에 접지 전압을 공급할 수 있다. 접지(342, 343)는 제1 DTI(335)와 제2 DTI(330) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 접지(342)는 제1 포토 다이오드(321)와 제2 포토 다이오드(322)에 연결되고, 제2 접지(343)는 제3 포토 다이오드(323)와 제4 포토 다이오드(324)에 연결될 수 있다.
P-WELL 영역(351B~354B, 361B)은 상기 제1 서플먼트 트랜지스터(361, 365)의 게이트(361A) 및 전달 트랜지스터 게이트(351A~354A)의 주변에 형성될 수 있다. P-WELL 영역(351B~354B, 361B)에는 n++로 도핑된 영역(미도시)이 형성될 수 있고, 상기 n++로 도핑된 영역(미도시)은 상기 제1 서플먼트 트랜지스터(361, 365)의 소스(source) 단자 또는 드레인(drain) 단자로서의 역할을 할 수 있다. 즉, P-WELL 영역(351B~354B, 361B)은 상기 n++로 도핑된 영역(미도시)을 전기적으로 절연시킬 수 있다.
제2 픽셀(410)은 앞에서 설명한 제1 픽셀(310)과 실질적으로 동일한 구조를 포함할 수 있다. 제2 픽셀(410)은 4개의 포토 다이오드(421~424)를 포함할 수 있다. 상기 포토 다이오드(321~324)는 격자형으로 배치될 수 있으나, 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 DTI(435)는 상기 제2 픽셀(410)의 측면을 완전히 둘러싸고, 상기 제2 픽셀(410)과 상기 제1 픽셀(310)을 전기적으로 분리할 수 있다.
제4 DTI(430)는 상기 포토 다이오드(421~424) 사이에 배치되고, 일측이 상기 제3 DTI(435)와 이격되도록 형성될 수 있다.
제2 컬러 필터(413)는 상기 포토 다이오드(421~424) 상에 위치하고, 상기 포토 다이오드(421~424)와 완전히 오버랩될 수 있다. 도 10에 도시된 제2 컬러 필터(413)는 상기 제1 컬러 필터(미도시)와 다른 색을 가질 수 있다.
제2 플로팅 확산 노드(460)는 제2 픽셀(410)의 중앙에 배치될 수 있다.
전달 트랜지스터(451~454)는 제2 플로팅 확산 노드(460)와 포토 다이오드(421~424)를 연결할 수 있다.
제2 서플먼트 트랜지스터(462, 463)는 상기 제2 플로팅 확산 노드(460)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 서플먼트 트랜지스터(462, 463)는, 구동 트랜지스터 또는 리셋 트랜지스터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 구동 트랜지스터(462)는 상기 제2 플로팅 확산 노드(460)의 전위에 대응되는 전압 신호를 소스 단자로 출력할 수 있다. 상기 구동 트랜지스터(462)는 제3 DTI(435)와 제4 DTI(430) 사이에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
선택 트랜지스터(463)는 선택 제어 신호에 따라 상기 전압 신호를 컬럼 라인(미도시)으로 출력할 수 있다. 상기 선택 트랜지스터(463)는 제3 DTI(435)와 제4 DTI(430) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로 선택 트랜지스터(463)는 제2 부분 DTI(432)와 제3 DTI(435) 사이에 배치되고, 구동 트랜지스터(462)는 제4 부분 DTI(434)와 제3 DTI(435) 사이에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
접지(442, 443)는 제3 DTI(435)와 제4 DTI(430) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로 제1 접지(442)는 제1 부분 DTI(431)와 제3 DTI(435) 사이에 배치되고, 제2 접지(443)는 제3 부분 DTI(433)와 제3 DTI(435) 사이에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10을 참조하면, 도 10은 도 9의 B-B선을 따라 수직으로 자른 수직 단면을 나타낸다. 픽셀 어레이(5)는 마이크로 렌즈(415), 컬러 필터(413), 반사 방지층(411), 반도체 기판(414)이 적층되어 형성될 수 있다. 상기 반도체 기판(414)은 DTI(435), 에픽택셜층(427)(epitaxial layer), 포토 다이오드(423, 424), 웰층(405)(well layer), STI(407), 서플먼트 트랜지스터의 게이트(462A, 463A), 전달 트랜지스터의 게이트(453A, 454A) 및 플로팅 확산 노드(460)을 포함할 수 있다. 도 10에서는 대상물로부터 반사되는 빛이 입사되는 방향을 가장 하부로 정의하며, 상기 단위 픽셀에 포함되는 트랜지스터들이 NMOS 트랜지스터로 가정하고 설명하기로 한다.
마이크로 렌즈(415)는 상기 단위 픽셀의 하부에 상기 단위 픽셀에 대응하는 위치에 형성될 수 있으며, 상기 마이크로 렌즈(415)는 집광력(light gathering power)을 높여 이미지 품질을 높이기 위해 사용될 수 있다.
컬러 필터(413)는 상기 마이크로 렌즈(415)의 상부에 형성될 수 있고, 특정 파장의 빛(예컨대, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow), 사이언(Cyan))을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 실시예에 따라, 컬러 필터(413)의 하부에는 오버 코팅 레이어(over-coating layer)라고 불리는 평탄층(미도시)이 형성될 수 있다. 실시예에 따라 상기 컬러 필터(413)는 상기 단위 픽셀이 깊이 센서(depth sensor)를 구성하는 경우 생략될 수 있다.
반사 방지층(411)은 상기 컬러 필터(413)의 상부에 형성될 수 있고, 상기 마이크로 렌즈(415) 및 상기 컬러 필터(413)를 통해 입사하는 입사광이 반사되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 반사 방지층(411)은 입사광을 효율적으로 투과시킴으로써 이미지 센서의 성능(예컨대, 수광 효율 및 광 감도)을 향상시킬 수 있다.
DTI(435)는 도 3에서 설명한 바와 같이 인접하는 픽셀(미도시)과의 관계에서 전기적 크로스 토크 및 광학적 크로스 토크 현상을 방지할 수 있다. DTI(435)의 측벽(436)은 빛의 반사율이 높은 물질로 도핑(doping)될 수 있다.
에픽택셜층(427)은 p형 벌크(bulk) 실리콘 기판 상에 형성되는 p형 에피택셜 층일 수 있다.
포토 다이오드(423, 424)는 이온 주입(ion implantation) 공정을 수행함으로써 상기 에피택셜층(427)내에 n형 영역으로 형성될 수 있다. 상기 포토 다이오드(423, 424)는 광전 변환 소자로서 입사광의 세기에 따라 가변되는 광전하를 생성할 수 있고, 실시예에 따라 포토 다이오드(423, 424)가 아닌 포토 트랜지스터(photo transistor), 핀드 포토다이오드(pinned photo diode) 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
웰층(405)은 상기 포토 다이오드(423, 424)의 상부에 형성될 수 있고, 상부의 트랜지스터들과 상기 포토 다이오드(423, 424)를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 또한, 서플먼트 트랜지스터의 게이트(462A, 463A)와 인접하여 n++로 도핑되는 영역(미도시)은 서플먼트 트랜지스터(462, 463)의 소스 및 드레인 단자로 동작할 수 있다. 반도체 기판(414)의 상부에는 다층의 도전 라인들(미도시)이 포함될 수 있으며, 다층의 도전 라인(미도시)들은 예를 들어, 구리, 알루미늄과 같은 금속 물질을 포함하는 도전 물질을 패터닝하는 방식으로 형성될 수 있다.
STI(407)는 인접하는 소자들 사이의 전기적인 분리를 위해 형성될 수 있다.
서플먼트 트랜지스터의 게이트(462A, 463A) 및 전달 트랜지스터의 게이트(453A, 454A)는 각각 대응하는 게이트 절연막(457) 상부에 형성될 수 있다. 상기 게이트 절연막(457)은 SiO2, SiON, SiN, Al2O3, Si3N4, GexOyNz, GexSiyOz 또는 고유전율 물질일 수 있고, 고유전율 물질은 HfO2, ZrO2, Al2O3, Ta2O5, 하프늄 실리케이트, 지르코늄 실리케이트 또는 이들의 조합 등을 원자층 증착법으로 형성된 것일 수 있다. 특히, 상기 전달 트랜지스터의 게이트(453A, 454A)는 포토 다이오드(423, 424)가 반도체 기판(414)의 중간에 형성된 것에 대응하여 식각 공정으로 형성될 수 있다. 실시예에 따라 상기 전달 트랜지스터의 게이트(453A, 454A)는 상기 포토 다이오드(423, 424)의 상부 경계면 깊이 이상 또는 이하로 형성될 수 있다.
플로팅 확산 노드(460)은 상기 전달 트랜지스터의 게이트(453A, 454A)와 인접하여 형성될 수 있고, 포토 다이오드(423, 424)와의 사이에 에픽택셜층(427)이 형성되어 전기적으로 절연될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 어레이에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 동일한 사항에 대해서는 중복된 설명을 생략하고 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 어레이(6)는 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한 픽셀 어레이(5)와 실질적으로 동일하다.
상기 픽셀 어레이(6)는 제3 픽셀(312)과 제4 픽셀(412)을 포함한다.
제3 픽셀(312)은 상기 제3 픽셀(312)의 중앙에 위치하는 접지(346)와, 제3 포토 다이오드(323) 및 제4 포토 다이오드(324)와 전기적으로 연결되는 제3 플로팅 확산 노드(362)를 더 포함할 수 있다.
제2 DTI(330)에 포함된 제1 내지 제4 부분 DTI(331~334)는, 상기 제1 DTI(335)와 이격되도록 배치될 수 있다. 상기 접지(346)는 제1 내지 제4 포토 다이오드(320) 모두와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 플로팅 확산 노드(360)는 제1 부분 DTI(331)와 제1 DTI(335) 사이에 배치될 수 있다. 제1 플로팅 확산 노드(360)는 전달 트랜지스터(351, 352)를 이용하여 제1 포토 다이오드(321) 및 제2 포토 다이오드(322)와 전기적으로 연결될 수 있다.
마찬가지로, 제3 플로팅 확산 노드(362)는 제2 부분 DTI(333)와 제1 DTI(335) 사이에 배치될 수 있다. 제3 플로팅 확산 노드(362)는 전달 트랜지스터(353, 354)를 이용하여 제3 포토 다이오드(323) 및 제4 포토 다이오드()324와 전기적으로 연결될 수 있다.
제4 픽셀(412)은 제3 픽셀(312)과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 픽셀 어레이(5)에 대한 회로도를 나타낸 도면이다. 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 픽셀 어레이(5)에 대한 레이아웃을 나타낸 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 동일한 사항에 대해서는 중복된 설명을 생략하고 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 픽셀 어레이(7)는 단위 픽셀 내에 두개의 포토 다이오드가 포함된 구조를 가지는 제1 픽셀(510)과 제2 픽셀(610)을 포함할 수 있다. 상기 제1 픽셀(510)과 제2 픽셀(610)은 도 6을 참조하여 설명한 단위 픽셀(3)과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
상기 제1 픽셀(510)은, 제1 포토 다이오드(521, 522), 제1 DTI(535), 제2 DTI(531), 제1 컬러 필터(미도시), 제1 플로팅 확산 노드(660), 제1 서플먼트 트랜지스터(551, 552)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 픽셀(610)은, 제2 포토 다이오드(621, 622), 제3 DTI(635), 제4 DTI(631), 제2 컬러 필터(413), 제2 플로팅 확산 노드(660), 제2 서플먼트 트랜지스터(662, 663)를 포함할 수 있다.
제1 포토 다이오드(521, 522)는 2개의 포토 다이오드(521, 522)를 포함할 수 있다. 제1 포토 다이오드(521, 522)는 전달 트랜지스터(551, 552)와 접지(542) 사이에 접속될 수 있다.
마찬가지로, 제2 포토 다이오드(621, 622)는 2개의 포토 다이오드(621, 622)를 포함할 수 있다. 제2 포토 다이오드(621, 622)는 전달 트랜지스터(651, 652)와 접지(642) 사이에 접속될 수 있다.
전달 트랜지스터(651, 652)는 제1 및 제2 포토 다이오드(521, 522, 621, 622)에서 발생된 광전하를 플로팅 확산 노드(660)를 거쳐 구동 트랜지스터 (662)의 게이트 단에 전달할 수 있다.
리셋 트랜지스터(561)는 구동 트랜지스터(662)의 게이트 단에 리셋 전압을 인가할 수 있다. 행 드라이버(도 1의 840)로부터 리셋 제어 신호(RG)가 제공되면, 리셋 트랜지스터(561)가 턴온되어, 전원단(VDD)의 출력이 구동 트랜지스터(662)의 게이트 단에 제공될 수 있다. 리셋 트랜지스터(561)는 제1 픽셀(510)에 포함될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
구동 트랜지스터(662)는 게이트 단으로 인가된 광 전하의 크기에 비례하여 소오스-드레인 전류를 발생한다. 선택 트랜지스터(663)는 구동 트랜지스터(662)에서 생성된 전류를 컬럼 라인(미도시)에 전달할 수 있다. 상기 구동 트랜지스터(662)와 선택 트랜지스터(663)는 제2 픽셀(610)에 포함될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 DTI(535)는 상기 제1 픽셀(510) 및 제2 픽셀(610)의 측면을 완전히 둘러싸고, 상기 제1 픽셀(510)과 상기 제2 픽셀(610)을 전기적으로 분리할 수 있다.
제2 DTI(531)는 상기 포토 다이오드(521, 522) 사이에 배치되고, 일측 또는 양측이 상기 제1 DTI(535)와 이격되도록 형성될 수 있다. 제2 DTI(531)와 제1 DTI(535)의 이격된 공간에는 플로팅 확산 노드(660) 또는 접지(542)가 배치될 수 있다. 제2 DTI(531)는 플로팅 확산 노드(660)와 이격되도록 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 DTI(531)는 플로팅 확산 노드(660)와 접하도록 형성될 수 있다. 상기 제1 픽셀(510)은 상기 제2 픽셀(610)과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
앞에서 설명한 픽셀 어레이(5~7)의 각각의 픽셀에 포함된 복수의 포토 다이오드는 플로팅 확산 노드를 공유할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 픽셀 어레이의 단위 픽셀의 유용 면적은 증가할 수 있다. 구체적으로, 하나의 픽셀에 복수의 포토 다이오드가 포함되는 경우, 복수의 포토 다이오드 간의 크로스 토크를 줄이기 위해 풀 서라운드(full surround)로 DTI가 형성될 수 있다. 다만, 각 포토 다이오드마다 풀 서라운드로 DTI가 형성되는 경우, 각 포토 다이오드마다 플로팅 확산 노드에 연결되는 컨택이 생성되어야 한다. 반면, 본 발명의 몇몇 실시예와 같이 DTI를 복수의 포토 다이오드사이의 일부에만 배치하는 경우, DTI가 배치되지 않은 단위 픽셀 내에 플로팅 확산 노드를 배치할 수 있어, 별도의 컨택을 이용하지 않고도 복수의 포토 다이오드가 플로팅 확산 노드를 공유할 수 있다. 이를 통해, 단위 픽셀의 유용 면적을 증가시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 촬상 장치의 블록도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 촬상 장치 (900)는 렌즈(910), 이미지 센서(920), 모터부(930), 및 엔진부(940)를 포함할 수 있다. 여기서, 이미지 센서(920)는 앞서 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 단위 픽셀(1~4) 또는 픽셀 어레이(5~7)를 포함할 수 있다.
렌즈(910)는, 이미지 센서(920)의 수광 영역으로 입사광을 집광시킨다. 이미지 센서(920)는 렌즈(910)를 통하여 입사된 광에 기초하여 베이어 패턴(Bayer pattern)의 RGB 데이터(RGB)를 생성할 수 있다. 이미지 센서(920)는 클럭 신호 (CLK)에 기초하여 RGB 데이터(RGB)를 제공할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 이미지 센서(920)는 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 및/또는 CSI(Camera Serial Interface)를 통하여 엔진부(940)와 인터페이싱할 수 있다.
모터부(930)는 엔진부(940)로부터 수신된 제어 신호(CTRL)에 응답하여 렌즈 (910)의 포커스를 조절하거나, 셔터링(Shuttering)을 수행할 수 있다. 엔진부(940)는 이미지 센서(920) 및 모터부(930)를 제어할 수 있다. 또한, 엔진부(940)는 이미지 센서(920)로부터 수신된 RGB 데이터(RGB)에 기초하여 휘도 성분, 상기 휘도 성분과 청색성분의 차, 및 상기 휘도 성분과 적색 성분의 차를 포함하는 YUV 데이터(YUV)를 생성하거나, 압축 데이터, 예를 들어 JPEG(Joint Photography Experts Group) 데이터를 생성할 수 있다.
엔진부(940)는 호스트/어플리케이션(950)에 연결될 수 있으며, 엔진부(940)는 마스터 클럭(MCLK)에 기초하여YUV 데이터(YUV) 또는 JPEG 데이터를 호스트/어플리케이션(950)에 제공할 수 있다. 또한, 엔진부(940)는 SPI(Serial Peripheral Interface) 및/또는 I2C(Inter Integrated Circuit)를 통하여 호스트/어플리케이션(950)과 인터페이싱할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 촬상 장치를 컴퓨팅 시스템에 응용한 예를 나타내는 블록도이다.
도 15를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은, 프로세서(1010), 메모리 장치 (1020), 저장 장치(1030), 입출력 장치(1040), 파워 서플라이(1050), 및 이미지 센서(1060)를 포함할 수 있다.
여기서, 이미지 센서(1060)로는 앞서 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 단위 픽셀(1~4) 또는 픽셀 어레이(5~7)가 사용될 수 있다. 한편, 도 15에는 도시되지 않았지만, 컴퓨팅 시스템(1000)은 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 또는 다른 전자 기기들과 통신할 수 있는 포트(port)들을 더 포함할 수 있다.
프로세서(1010)는 특정 계산들 또는 태스크(task)들을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(1010)는 마이크로프로세서(micro-processor), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)일 수 있다.
프로세서(1010)는 어드레스 버스(address bus), 제어 버스(control bus) 및 데이터 버스(data bus)를 통하여 메모리 장치(1020), 저장 장치(1030) 및 입출력 장치(1040)와 통신을 수행할 수 있다.
실시예에 따라, 프로세서(1010)는 주변 구성요소 상호 연결(Peripheral Component Interconnect; PCI) 버스와 같은 확장 버스에도 연결될 수 있다.
메모리 장치(1020)는 컴퓨팅 시스템(1000)의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다.
예를 들어, 메모리 장치(1020)는 DRAM, 모바일 DRAM, SRAM, PRAM, FRAM, RRAM 및/또는 MRAM으로 구현될 수 있다. 저장 장치(1030)는 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive(SSD)), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive(HDD)), CD-ROM 등을 포함할 수 있다.
입출력 장치(1040)는 키보드, 키패드, 마우스 등과 같은 입력 수단, 및 프린터와 디스플레이 등과 같은 출력수단을 포함할 수 있다. 파워 서플라이(1050)는 전자 기기(1000)의 동작에 필요한 동작 전압을 공급할 수 있다.
이미지 센서(1060)는 버스들 또는 다른 통신 링크를 통해서 프로세서(1010)와 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 이미지 센서(1060)는 프로세서(1010)와 함께 하나의 칩에 집적될 수도 있고, 서로 다른칩에 각각 집적될 수도 있다.
여기서, 컴퓨팅 시스템(1000)은 이미지 센서를 이용하는 모든 컴퓨팅 시스템으로 해석되어야 할 것이다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(1000)은 디지털 카메라, 이동 전화기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 스마트폰(Smart Phone), 태블릿 PC 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(1000)은, UMPC (Ultra Mobile PC), 워크스테이션, 넷북(net-book), 포터블(portable) 컴퓨터, 무선 전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), e-북(e-book), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 블랙박스(black box), 3차원 수상기(3-dimensional television), 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등을 포함할 수도 있다.
도 16은 도 15의 컴퓨팅 시스템에서 사용되는 인터페이스의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 16을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1100)은 MIPI 인터페이스를 사용 또는 지원할 수 있는 데이터 처리 장치로 구현될 수 있고, 어플리케이션 프로세서(1110), 이미지 센서(1140) 및 디스플레이(1150) 등을 포함할 수 있다.
어플리케이션 프로세서(1110)의 CSI 호스트(1112)는 카메라 시리얼 인터페이스(Camera Serial Interface; CSI)를 통하여 이미지 센서(1140)의 CSI 장치(1141)와 시리얼 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, CSI 호스트(1112)는 디시리얼라이저(DES)를 포함할 수 있고, CSI 장치(1141)는 시리얼라이저(SER)를 포함할 수 있다. 어플리케이션 프로세서 (1110)의 DSI 호스트(1111)는 디스플레이 시리얼 인터페이스(Display Serial Interface; DSI)를 통하여 디스플레이(1150)의 DSI 장치(1151)와 시리얼 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, DSI 호스트(1111)는 시리얼라이저(SER)를 포함할 수 있고, DSI 장치(1151)는 디시리얼라이저(DES)를 포함할 수 있다. 나아가, 컴퓨팅 시스템 (1100)은 어플리케이션 프로세서(1110)와 통신을 수행할 수 있는 알에프(Radio Frequency; RF) 칩(1160)을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(1100)의 PHY(1113)와 RF 칩(1160)의 PHY(1161)는 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) DigRF에 따라 데이터 송수신을 수행할 수 있다.
또한, 어플리케이션 프로세서(1110)는 PHY(1161)의 MIPI DigRF에 따른 데이터 송수신을 제어하는 DigRF MASTER(1114)를 더 포함할 수 있다. 한편, 컴퓨팅 시스템(1100)은 지피에스(Global Positioning System; GPS)(1120), 스토리지(1170), 마이크(1180), 디램(Dynamic Random Access Memory; DRAM)(1185) 및 스피커(1190)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 시스템(1100)은 초광대역(Ultra WideBand; UWB)(1210), 무선 랜(Wireless Local Area Network; WLAN)(1220) 및 와이맥스(Worldwide Interoperability for Microwave Access; WIMAX)(1230) 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 다만, 이러한 컴퓨팅 시스템(1100)의 구조 및 인터페이스는 하나의 예시로서 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
120 : 포토 다이오드 130 : 제2 DTI
135 : 제1 DTI 133 : 컬러 필터
160 : 플로팅 확산 노드

Claims (10)

  1. 제1 DTI(Deep Trench Isolation);
    제1 픽셀;
    제1 영역과 제2 영역; 및
    제3 영역과 제4 영역을 포함하되,
    상기 제1 픽셀은,
    제1 포토 다이오드와,
    제2 포토다이오드와,
    상기 제1 포토 다이오드와 상기 제2 포토 다이오드 사이에 위치하며, 상기 제1 DTI와 분리된 제2 DTI와,
    상기 제1 및 제2 포토 다이오드들 상에 위치하고, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 완전히 오버랩되는 컬러 필터와,
    상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 전기적으로 연결되는 플로팅 확산 노드(floating diffusion node)를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 포토 다이오드는 상기 플로팅 확산 노드를 공유하고,
    상기 제1 영역 및 제2 영역은 상기 제2 DTI에 의해 정의되고,
    상기 제1 포토 다이오드는 상기 제1 영역 내에 배치되며, 상기 제2 포토 다이오드는 상기 제2 영역 내에 배치되고,
    상기 제1 픽셀은 제3 포토 다이오드와 제4 포토 다이오드를 더 포함하고,
    상기 제3 영역과 상기 제4 영역은 상기 제2 DTI에 의해 정의되고,
    상기 제3 포토 다이오드는 상기 제3 영역 내에 배치되고, 상기 제4 포토 다이오드는 상기 제4 영역 내에 배치되고,
    상기 제2 DTI는,
    상기 제1 및 제2 포토 다이오드 사이에 제1 방향으로 배치된 제1 부분 DTI와,
    상기 제3 및 제4 포토 다이오드 사이에 상기 제1 방향으로 위치하는 제2 부분 DTI와,
    상기 제1 및 제3 포토 다이오드 사이에 위치하고 제2 방향으로 배치된 제3 부분 DTI와,
    상기 제2 및 제4 포토 다이오드 사이에 위치하고 상기 제2 방향으로 배치된 제4 부분 DTI를 더 포함하고,
    상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직인 단위 픽셀.
  2. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 제1 내지 제4 부분 DTI는 상기 제1 DTI 및 상기 플로팅 확산 노드와 분리되고,
    상기 플로팅 확산 노드는 상기 제1 픽셀의 중앙에 배치되고, 상기 모든 제1 내지 제4 포토 다이오드와 전기적으로 연결되는 단위 픽셀.
  3. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 제1 내지 제4 부분 DTI는 상기 제1 픽셀의 중앙에 위치하는 상기 플로팅 확산 노드와 분리되는 단위 픽셀.
  4. 제1 DTI;
    제1 픽셀; 및
    제1 영역 및 제2 영역을 포함하되,
    상기 제1 픽셀은,
    제1 포토 다이오드와,
    제2 포토 다이오드와,
    상기 제1 포토 다이오드와 상기 제2 포토 다이오드 사이에 위치하고, 상기 제1 DTI와 분리된 제2 DTI와,
    상기 제1 및 제2 포토 다이오드 상에 위치하고, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 완전히 오버랩되는 컬러 필터와,
    상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 전기적으로 연결되는 플로팅 확산 노드를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 포토 다이오드는 상기 플로팅 확산 노드를 공유하고,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 제2 DTI에 의해 정의되고,
    상기 제1 포토 다이오드는 상기 제1 영역 내에 배치되고, 상기 제2 포토 다이오드는 상기 제2 영역 내에 배치되고,
    상기 제1 픽셀은 상기 제2 DTI의 일측과 상기 제1 DTI 사이에 위치하고, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드들과 전기적으로 연결된 접지를 포함하고,
    상기 플로팅 확산 노드는 상기 제1 DTI와 상기 제2 DTI의 타측 사이에 배치된 단위 픽셀.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 상기 컬러 필터 사이에 배치된 반사 방지층(anti-reflection layer)과, 상기 컬러 필터의 제1 면과 접촉하는 마이크로 렌즈를 더 포함하고,
    상기 컬러 필터는 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 완전히 오버랩되는 단위 픽셀.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 DTI는 상기 제1 및 제2 포토 다이오드의 측벽들을 둘러싸고, 상기 컬러 필터의 상부와 접촉하는 단위 픽셀.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 컬러 필터는 특정 파장의 빛을 선택적으로 투과하도록 구성된 단위 픽셀.
  8. 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 발생하도록 구성된 타이밍 발생기(timing generator);
    행 디코더;
    아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 변환된 상기 디지털 신호를 출력하도록 구성된 아날로그 디지컬 컨버터(analog to digital converter);
    상기 디지털 신호를 래치(latch)하도록 구성된 래치부;
    열 디코더; 및
    제1 픽셀과 제2 픽셀을 포함하는 복수의 단위 픽셀들을 포함하고,
    상기 제1 픽셀은
    제1 포토 다이오드와,
    제2 포토 다이오드와,
    상기 제1 픽셀을 완전히 둘러싸고, 상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀을 전기적으로 분리하는 제1 DTI와,
    상기 제1 포토 다이오드와 상기 제2 포토 다이오드 사이에 배치되고, 상기 제1 DTI와 분리된 제2 DTI와,
    상기 제1 및 제2 포토 다이오드 상에 배치되고, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 완전히 오버랩되는 제1 컬러 필터와,
    상기 제1 및 제2 포토 다이오드와 전기적으로 연결된 제1 플로팅 확산 노드와,
    상기 제1 플로팅 확산 노드와 전기적으로 연결된 제1 서플먼트 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제2 픽셀은,
    제3 포토 다이오드와,
    제4 포토 다이오드와,
    상기 제2 픽셀을 완전히 둘러싸고, 상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀을 전기적으로 분리하는 제3 DTI와,
    상기 제3 포토 다이오드와 상기 제4 포토 다이오드
    사이에 배치되고, 상기 제3 DTI와 분리된 제4 DTI와
    상기 제3 및 제4 포토 다이오드 상에 배치되고, 상기 제3 및 제4 포토 다이오드와 완전히 오버랩되고, 상기 제1 컬러 필터와 다른 색깔을 가지는 제2 컬러 필터와,
    상기 제3 및 제4 포토 다이오드와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 플로팅 확산 노드와 전기적으로 연결된 제2 플로팅 확산 노드와,
    상기 제2 플로팅 확산 노드와 전기적으로 연결된 제2 서플먼트 트랜지스터를 포함하는 이미지 센서.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 플로팅 확산 노드는 상기 제1 DTI와 상기 제2 DTI의 일측 사이에 배치되고,
    상기 제2 플로팅 확산 노드는 상기 제3 DTI와 상기 제4 DTI의 일측에 배치된 이미지 센서.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 서플먼트 트랜지스터는 구동 트랜지스터 또는 선택 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제2 서플먼트 트랜지스터는 더미 트랜지스터(dummy transistor) 또는 리셋 트랜지스터를 포함하되,
    상기 구동 트랜지스터는 상기 제1 플로팅 확산 노드의 전위에 대응되는 전압 신호를 소스 단자로 출력하고,
    상기 선택 트랜지스터는 선택 제어 신호에 따라 상기 전압 신호를 컬럼 라인(column line)으로 출력하고,
    상기 리셋 트랜지스터는 리셋 제어 신호에 따라 상기 제1 및 제2 플로팅 확산 노드를 리셋하는 이미지 센서.
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