KR100205230B1 - 전하 전송 효율이 개선된 고체 촬상 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 전하전송 효율이 개선된 고체촬상소자를 개시한다. 본 발명은 광다이오드영역과, 전하전송단 및 출력부를 구비하는 고치촬상소자에 있어서, 상기 광다이오드영역과 전하전송 사이에 전송전극에 존재하며, 2층 이상의 폴리게이트들이 절연막에 의해 서로 분리되어 상기 전하전송단과 전송전극 상에 형성되되, 풀리 게이트의 상층 일부가 상기 전송전극 방향의 광다이오드 영역으로 일부 확장되도록 하는 고체촬상소자를 형성한다.
따라서, 상층의 폴리게이트에 필드쉬프트의 전압을 인가하였을 때 원래 전송전극의 하부영역 뿐만 아나라 보조 아니라 보조 전송전극의 하부영역에도 전위가 높아지도록 하여 전송전극의 반대영역 까지도 전위차의 영향을 미치게 함으로서 전하전송 효율을 증가시킨다.

Description

전하 전송 효율이 개선된 고체 촬상 소자
본 발명은 IT-CCD(Interline Transfer - Charge Coupled Device)형 고체촬상소자에 관한 것으로, 특히 필드 쉬프트(Field Shift)의 전압이 인가될 때 광다이오드영역의 전위경사를 강화시켜 전하전송 효율을 개선하도록 한 고채촬상소자에 관한 것이다.
일반적으로, CCD 고체촬상 소자는 전자총을 이용하는 촬상관에 비하여 소형 및 경량이며, 소비전력이 우수하기 때문에 비디오 및 감시용 커메라시스템 등에 폭 넓게 사용되고 있다.
그 중 IT방식의 CCD 장치는 입사된 빛의 세기에 따라 신호전하를 발생 및 축적하는 광다이오드와, 축적 전하가 하나의 필드에 쉬프트되는 동안 받아들여 전송하는 수직전송채널, 수직전송채널로부터 전송된 신호전하를 수평방향으로 전송하는 수평전송채널 및 전송되는 신호전하를 검출하는 출력부로 구성되어 있다.
이러한 구성을 갖는 CCD 장치는 반도체기판 위에 2차원으로 배열된 광다이오드에서 생성되어 축적된 광여기전하를 게이트 및 각각의 광다이오드에 대응하는 수직전송채널과 수평전송채널을 통하여 순차적으로 출력부를 이송한 다음 신호전압형태로 변화하여 화상정보를 출력시키게 된다.
이때, 광다이오드에서 수직전송채녈로 전하를 전송하기 위해서는 전송전극에 높은 전압이 인가되어야 하며, 전압인가에 의해 전하전송단 하부영역에 전위경사가 생기고 이 전위의 변화에 의해 전송단 전극의 변과 연이은 광다이오드 영역에 전위 경사가 형성됨으로서 결국, 전위변화가 광다이오드의 반대편 끝까지 영향을 미치게되어 전하를 표동시키게 되는 것이다.
그러나, 칩이 소형화되고 화소수가 작아지는 경우 수평 화소수는 감소되지만 수직 화소수는 변화가 거의 없기 때문에 단위 화소의 모양이 옆으로 긴 직사각형으로 변화된다. 예를들면, 1/3 인치(inch)의 경우 "25만 화소 9.6㎛(H) × 7.4㎛(V)"가 되며, 1/5인치(inch)의 경우에는 "18만 화소 8.1㎛(H) × 4.55㎛(V)"가 된다.
결국, 칩소형화에 따라 상대적으로 광다이오드의 수평 길이가 길어지게 되어 전송전극에 인가된 전압에 의한 전위의 변화가 전송전극의 변과 반대 방향에 있는 광다이오드 영역까지 영향을 미치지 못하게 된다.
도 1은 종래 고체촬상소자의 단위화소를 도시한 수평단면도에며, 도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 고체촬상소자의 수직단면도이다.
반도체기판(10) 상에 광다이오드영역(20, 22)이 채널스톱영역(40a)에 의해 각각 격리되도록 형성되어 있고, 각 채널스톱영역(40a)의 상부에는 수직전송채널(BCCD)을 구동시키는 펄스파의 연결도선 역할을 하는 제 1폴리게이트(60)와 제 2폴리게이트(62a) 그리고 차광막(70)이 절연막을 사이에 두고 순차적으로 적층되어 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 종래 기술에 따르면, 제 2폴리게이트의 전송전극에 필드쉬프트의 전압이 인가되는 경우 전송전극에 인가된 전압이 의한 전위의 변화가 전송전극의 변과 반대 방향에 있는 광다이오드 영역까지 영향을 미치지 못하게 되어 전송전극의 반대쪽 영역 위치 C 및 D 까지 전위차를 주기 어려워 전하전송 효율을 저하시킨다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 제 2폴리게이트의 일부를 전송전극 방향의 광다이오드 영역으로 확장하여 광다이오드 영역의 전위 경사를 강화시키도록 한 전하전송 효율이 개선된 고체촬상소자를 제공하는데 있다.
제1도는 종래 고체촬상소자의 단위화소를 도시한 수평단면도.
제2도는 제1도의 A-A'선에 따른 고체촬상소자의 수직단면도.
제3도는 본 발명에 따른 고체촬상소자의 수평단면도.
제4도는 제3도의 B-B'선에 따른 고체촬상소자의 수직단면도.
제5a도 및 5b는 제1도 및 제3도의 C점과 D점에서 보조 TG영역까지의 예상전위를 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 반도체기판 20, 22 : 광다이오드영역
40, 40a : 채널스톱영역(CS) 50 : 전송전극(TG)
60 : 제 1폴리 게이트 62, 62a : 제 2폴리 게이트
70 : 차광막 BCCD : 수직전송채널
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전하전송 효율이 개선된 고체촬상 소자는 입사된 빛을 전하로 변환하여 축적하는 광다이오드영역과, 상기 광다이오드 영역에 축적된 전하를 받아들여 전송하는 전하전송단 및 상기 전하전송단에서 보내온 신호전하를 검출하는 출력부를 구비하는 고체촬상소자에 있어서, 상기 광다이오드영역과 전하전송단 사이에 전송전극이 존재하며, 2층 이상의 폴리 게이트들이 절연막에 의해 서로 분리되어 상기 전하전송단과 전송전극 상에 형성되되, 폴리 게이트의 상층 일부가 상기 전송전극 방향의 광다이오드 영역으로 일부 확장되도록 형성하는 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전하전송 효율이 개선된 고체 촬상소자에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 고체촬상소자의 수평단면도이다.
광다이오드영역(20)과 전하전송단(수직 및 수평전송채널) 사이에는 전송전극(50)이 존재하며, 수직전송채널(BCCD) 상에는 2층 구조의 절연막에 의해 서로 분리된 제 1폴리게이트(60)와 제 2폴리게이트(62)가 형성되어 있다. 상기 제 1,2폴리게이트(60,62)는 광다이오드영역(20) 사이를 지나는 도선역할을 하는 것으로, 제 2폴리게이트(62)의 일부가 전송전극(50) 방향의 광다이오드영역(20)으로 일부 확장된 구조로 형성되어 있다.
도 4는 도 3의 B-B'선에 따른 고체촬상소자의 수직단면도이다.
반도체기판(10)상에 광다이오드영역(20, 22)이 채널스톱영역(40)에 의해 각각 격리되도록 형성되어 있고, 각 채널스톱영역(40)의 상부에는 제 1폴리게이트(60)와 제 2폴리게이트(62)가 절연막을 사이에 두고 적층되어 있다. 제 2폴리게이트(62)는 그 일부가 광다이오드영역(22) 방향으로 확장되어 있으며, 이 확장영역 아래의 채널스톱영역(40) 옆에 전송전극(50), 즉 보조 전송전극이 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 CCD 장치는 제 2폴리게이트(62)에 필드쉬프트의 전압이 인과되었을 때 제 2폴리게이트(62)의 확장영역에 의해 전송전극(50), 즉 보조 전송전극의 아래까지 전위가 높아져 전송전극(50)의 반대영역인 위치 C, D 까지 전위차의 영향을 끼치게 된다.
따라서, 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 바와 같이 종래의 CCD 장치는 위치 C, D 까지 전위차의 영향이 미치치 못하는데 반해 본 발명의 CCD 장치는 위치 C,D까지 전위차를 영향을 미치게 할수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 상층의 폴리게이트에 필드쉬프트의 전압을 인가하였을 때 원래 전송전극의 하부영역 뿐만 아니라 보조 전송전극의 하부영역에도 전위가 높아지도록 하여 전송전극의 반대영역 까지도 전위차의 영향을 미치게 함으로서 칩 소형화시에도 광다이오드 영역의 전하를 전하전송단으로 전송시키는 효율을 개선시키며 또한, 잔상(Image Lag)등을 방지할 수 있다.

Claims (1)

  1. 입사된 빛을 전하로 변환하여 축적하는 광다이오드영역과, 상기 광다이오드영역에 축적된 전하를 받아들여 전송하는 전하전송단 및 상기 전하전송단에서 보내온 신호전하를 검출하는 출력부를 구비하는 고체촬상소자에 있어서, 상기 광다이오드영역과 전하전송단 사이에 전송전극에 존재하며, 2층 이상의 폴리 게이트들이 절연막에 의해 서로 분리되어 상기 전하전송단과 전송전극 상에 형성되되, 폴리 게이트의 상층 일부가 상기 전송전극 방향의 광다이오드 영역으로 일부 확장되되록 형성된 것을 특징으로 하는 전하전송 효율이 개선된 고체촬상소자.
KR1019960020439A 1996-06-08 1996-06-08 전하 전송 효율이 개선된 고체 촬상 소자 KR100205230B1 (ko)

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