KR100263468B1 - 고체 촬상 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각각의 영역들을 전기적으로 구분하는 채널 스톱층의 레이 아웃 구성을 달리하여 전하 전송 동작이 원활하게 이루어지도록한 고체 촬상 소자에 관한 것으로, 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 포토 다이오드 영역들과,상기 각각의 포토다이오드 영역들의 열(列)사이 사이에 구성되어 상기 포토 다이오드 영역들에서 생성된 영상 전하를 일방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역들과,상기 각각의 포토다이오드 영역들 그리고 그 영역들과 수직 전하 전송 영역들의 각 영역들 사이에 구성되고 포토다이오드 영역 전체 둘레의 어느 한 부분에서는 선택적으로 간격을 두고 형성과 비형성이 반복되는 채널 스톱층을 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 고체 촬상 소자에 관한 것으로, 특히 각각의 영역들을 전기적으로 구분하는 채널 스톱층의 레이 아웃 구성을 달리하여 전하 전송 동작이 원활하게 이루어지도록한 고체 촬상 소자에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 고체 촬상 소자에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 고체 촬상 소자의 레이 아웃도이고, 도 2a와 도 2b는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 구성도이다.
일반적으로 전하 결합 소자(CCD)는 반도체 기판에 매트릭스 형태로 배열되어 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 광전 변환 영역(PD)과, 상기 광전 변환 영역에서 생성되어진 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 복수개의 수직 전하 전송 영역(VCCD)과, 상기 수직 방향으로 전송되어진 영상 전하를 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(HCCD)과, 상기 수평 방향으로 전송되어진 영상 전하를 센싱하여 외부의 주변 회로로 출력하는 센싱 앰프를 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성을 갖는 고체 촬상 소자의 포토다오드 영역 및 수직 전하 전송 영역이 구성되는 부분의 상세 구성은 다음과 같다.
먼저, 도 2a는 각각의 포토 다이오드 영역(21)들과 수직 전하 전송 영역(VCCD)(22)들을 전기적으로 분리하는 채널 스톱층(23)을 전하가 트랜스퍼되는 부분에는 형성하지 않은 것이다.
즉, 채널 스톱층(23)을 ‘ㄷ’자 형태로 형성한 것이다.
이와 같이 채널 스톱층(23)을 구성할 경우에는 A-A'선의 포텐셜 레벨에서와 같이, 채널 스톱층(23)이 형성되지 않은 부분에서는 베리어가 낮아져 그 상측의 트랜스퍼 게이트(24)에 인가되는 전하 트랜스퍼 클럭에 의해 상기 포토다이오드 영역(21)들에서 생성된 전하가 수직 전하 전송 영역(22)으로 이동된다.
그리고 도 2b는 채널 스톱층(23)을 ‘ㅁ’자 형태로 하여 포토다이오드 영역(21)을 완전히 둘러싸도록 구성한 것이다.
이는 트랜스퍼 게이트(24)의 OFF시에 전하 오버플로우(Charge Overflow) 즉,블루밍(Blooming)현상의 발생을 줄이기 위한 것이다.
이와 같이 채널 스톱층(23)을 구성할 경우에는 포텐셜 프로파일이 B-B'선의 포텐셜 레벨을 나타낸 것과 같이 균일하게 나타난다.
이와 같은 종래 기술의 고체 촬상 소자에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.
먼저, 채널 스톱층을 도 2a에서와 같이 구성할 경우에는 트랜스퍼 게이트에 전하 트랜스퍼 클럭이 인가되지 않은 상태 즉, OFF상태에서도 포텐셜 레벨이 낮아 생성된 전하가 미리 트랜스퍼되는 Early Blooming현상이 발생하기 쉽다.
이는 화면상에 디스플레이되는 영상 화질을 저하시키게 된다.
그리고 채널 스톱층을 도 2b에서와 같이 구성할 경우에는 전하가 트랜스퍼되는 부분까지 채널 스톱층이 형성되어 이의 영향으로 트랜스퍼 게이트에 전하 트랜스퍼 클럭을 인가하여도 베리어층이 충분하게 낮아지지 않아 원활한 전하 트랜스퍼가 어렵다. 이는 Charge lag 현상의 원인이된다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 고체 촬상 소자의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 각각의 영역들을 전기적으로 구분하는 채널 스톱층의 레이 아웃 구성을 달리하여 전하 전송 동작이 원활하게 이루어지도록한 고체 촬상 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 고체 촬상 소자의 레이 아웃도
도 2a와 도 2b는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 고체 촬상 소자의 구성도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30. 포토다이오드 영역 31. 수직 전하 전송 영역
32. 채널 스톱층 33. 트랜스퍼 게이트
각각의 영역들을 전기적으로 구분하는 채널 스톱층의 레이 아웃 구성을 달리하여 전하 전송 동작이 원활하게 이루어지도록한 본 발명의 고체 촬상 소자는 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 포토 다이오드 영역들과,상기 각각의 포토다이오드 영역들의 열(列)사이 사이에 구성되어 상기 포토 다이오드 영역들에서 생성된 영상 전하를 일방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역들과,상기 각각의 포토다이오드 영역들 그리고 그 영역들과 수직 전하 전송 영역들의 각 영역들 사이에 구성되고 포토다이오드 영역 전체 둘레의 어느 한 부분에서는 선택적으로 간격을 두고 형성과 비형성이 반복되는 채널 스톱층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 고체 촬상 소자에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 고체 촬상 소자의 구성도이다.
본 발명의 고체 촬상 소자는 포토다이오드 영역에서 생성된 전하가 트랜스퍼되는 영역의 채널 스톱층을 간격을 두고 일부는 형성되고,일부는 비형성 되도록한 것이다.
먼저, 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 포토 다이오드 영역(30)들이 구성되고 상기 포토 다이오드 영역(30)들에서 생성된 영상 전하를 일방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(31)들이 각각의 포토다이오드 영역(30)들의 열(列)사이사이에 구성된다.
그리고 상기 각각의 포토다이오드 영역(31)들 그리고 그 영역들과 수직 전하 전송 영역(31)들을 전기적으로 분리하는 채널 스톱층이 각 영역들 사이에 구성된다.
이때, 상기 포토 다이오드 영역(31)의 일측상 그리고 수직 전하 전송 영역(31)상측에는 트랜스퍼 게이트(33)가 구성된다.
여기서 채널 스톱층(32)은 전하가 트랜스퍼되는 부분에서 선택적으로 간격을 두고 형성된다. 이는 베리어층을 전하의 트랜스퍼에 영향을 주지 않고 그리고 Early Blooming 현상을 발생시키지 않는 크기로 구성하기 위함이다.
이와 같은 본 발명에 따른 고체 촬상 소자는 트랜스퍼 게이트(33)의 OFF시에 트랜스퍼 게이트(33) 하측의 채널스톱 이온 주입이된 영역과 그렇지 않은 영역과의 포텐셜 베리어가 병합되어 도 3의 C-C'선의 포텐셜 프로파일에서와 같이 사인파 형태(Sinusoidal)의 파형을 갖게된다.
이는 트랜스퍼 게이트(33)의 OFF시에 발생하는 Early Blooming 현상을 억제하고 트랜스퍼 게이트(33)의 ON시에 발생하는 전하 지연 트랜스퍼(Lag)을 방지한다.
이와 같은 본 발명의 고체 촬상 소자는 포토다이오드 영역에서 생성된 전하의 트랜스퍼 동작시에 빌생하는 이상 동작을 막아 원활한 전하 트랜스퍼가 가능하게 하여 소자의 동작 특성을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (3)
- 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 포토 다이오드 영역들과,상기 각각의 포토다이오드 영역들의 열(列)사이 사이에 구성되어 상기 포토 다이오드 영역들에서 생성된 영상 전하를 일방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역들과,상기 각각의 포토다이오드 영역들 그리고 그 영역들과 수직 전하 전송 영역들의 각 영역들 사이에 구성되고 포토다이오드 영역 전체 둘레의 어느 한 부분에서는 선택적으로 간격을 두고 형성과 비형성이 반복되는 채널 스톱층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
- 제 1 항에 있어서, 채널 스톱층이 형성과 비형성이 반복되는 부분은 포토다이오드 영역의 전체 둘레에서 생성된 전하가 트랜스퍼되는 부분인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 포토 다이오드 영역의 일측의 채널 스톱층이 형성과 비형성이 반복되는 부분의 상측 그리고 수직 전하 전송 영역의 상측에 걸쳐 트랜스퍼 게이트가 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
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