KR100287011B1 - 광다이내믹레인지와고해상도를갖는고체촬상센서장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 고체촬상센서장치는 기판표면 및 기판표면의 소정의 방향을 따라 기판표면상에 형성되는 복수의 제 1 반도체영역을 갖는 기판을 포함하며, 이 제 1 반도체영역들은 서로간에 사실상 전기적으로 절연되어 있다. 이 고체촬상센서장치는 기판표면상에 형성되어 제 1 반도체영역들에 공통으로 기준전위를 공급하는 접속부재를 구비하고 있다.
Description
본 발명은 전하결합소자(charge coupled device)와 같은 고체촬상센서장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수직전하전송부의 양단에 접속되는 수평전하전송부를 갖는 고체촬상센서장치에 관한 것이다.
이러한 유형의 고체촬상센서장치는 전하전송용 신호로서 기능하는 전하전송펄스에 따라 촬상화면(image capture) 의 복수의 주사방향 중 소망의 하나를 임의로 선택할 수 있다. 이러한 고체촬상센서장치는 일본 특개소 58-195371 호공보에 개시되어 있다.
종래의 고체촬상센서장치는 장치중앙영역내에서 광전변환 및 전하전송을 주로 수행하는 중앙장치부, 및 장치주변영역에서 전하검출을 주로 수행하는 주변장치부를 구비한다. 중앙장치부는 제 1 반도체영역을 포함하고 수직전하전송부, 및 수직전하전송부의 양단에 형성되는 제 1 및 제 2 수평전하전송부를 갖는다. 주변장치부는 제 2 반도체영역을 포함한다. 제 2 반도체영역은 접지전위와 같은 기준전위에 접속되어 있다. 일반적으로, 제 1 반도체영역 및 제 2 반도체영역은 종종 "채널 스톱퍼(channel stopper)" 로서 각각 지칭된다.
그러나, 종래의 고체촬상센서장치는 다음의 문제점들이 있다.
종래의 고체촬상센서장치에서는, 중앙장치부의 주요부로서 기능하는 반도체영역이 주변장치부의 주요부로서 기능하는 제 2 반도체영역과 물리적으로 접촉하지 않는다. 그러나, 제 1 반도체영역 및 제 2 반도체영역은 웰층(well layer) 을 통하여 서로 전기적으로 접속되어 있다.
여기서, 웰층의 전기저항은 제 1 및 제 2 반도체영역의 전기저항보다 상당히 높다.
그러므로, 제 1 반도체영역은 높은 전기저항을 갖는 웰층을 통하여 기준전위에 접속된다. 이러한 이유로, 고체촬상센서장치가 사용되는 경우, 제 1 반도체영역의 전압이 전하전송펄스에 의해 쉽게 영향을 받아서 쉽게 변동한다. 게다가, 제 1 반도체영역의 전압이 변동하면, 전하전송부에 의해 전송될 수 있는 최대 전하량으로서의 전하전송성능 및/또는 전하전송효율이 저하되는 데 그 이유는 전하전송펄스의 유효진폭이 감소하기 때문이다. 그러므로, 종래의 고체촬상센서장치는 다이내믹 레인지(dynamic range) 가 협소하고 해상도도 낮다.
따라서, 본 발명은 촬상화면의 복수의 주사방향을 임의로 선택할 수 있고, 광전변환 및 전하전송을 수행하는 중앙장치부내의 제 1 반도체영역의 전압이 안정되고, 또한, 다이내믹 레인지가 넓고 해상도가 높은 고체촬상센서장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명이 적용가능한 고체촬상센서장치는 기판표면을 가지는 기판 및 기판표면의 소정의 방향을 따라 기판표면상에 형성된 복수의 제 1 반도체영역을 포함하며, 상기 제 1 반도체영역들은 서로간에 사실상 전기적으로 절연되어 있다. 상기 고체촬상센서장치는 제 1 반도체영역들에 공통적으로 기준전위를 공급하기 위하여 기판표면상에 형성되는 접속부재를 구비한다.
도 1 은 종래의 고체촬상센서장치를 개념적으로 도시하는 상면도;
도 2 는 도 1 의 라인 A1-A2 를 따라 절단한 단면도;
도 3 은 도 1 의 라인 B1-B2 를 따라 절단한 단면도;
도 4 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고체촬상센서장치를 개념적으로 도시하는 상면도;
도 5 는 도 4 의 라인 C1-C2 를 따라 절단한 단면도;
도 6 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고체촬상센서장치를 개념적으로 도시하는 상면도;
도 7 은 도 6 의 라인 D1-D2 를 따라 절단한 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
600 : 중앙장치부 601 : 제 1 의 p+형 반도체영역
602 : 광전소자 603 : 수직전하전송부
604-1 및 604-2 : 제 1 및 제 2 수평전하전송부
605 : 광차폐막 700 : 주변장치부
701 : 제 2 의 p+형 반도체영역
702-1, 702-2, 702-3, 및 702-4 : 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전하검출부
703-1, 703-2, 703-3, 및 703-4 : 출력단자들
801 : n- 형 반도체기판 802 : p 형 웰층
803 : 전체표면 절연막 900 : 접속부재
901 : 배선부 902 및 903 : 제 1 및 제 2 접촉부
본 발명의 이해를 돕기 위해 도 1 내지 도 3 을 참조하여 종래의 고체촬상센서장치를 설명한다. 도 1 에서는, 절연막 및 전체표면 절연막이 생략되어 있다.
종래의 고체촬상센서장치는 일본 특개소 58-195371 호 공보에 개시되어 있는 것과 유사하다.
도 1 을 참조하면, 종래의 고체촬상센서장치는 소위 인터라인 전송형이고, 광전변환 및 전하전송을 수행하는 중앙장치부 (100), 및 주로 전하검출을 수행하는 주변장치부 (200) 를 구비한다.
중앙장치부 (100) 는 복수의 제 1 의 p+형 반도체영역 (101) 을 포함하고 복수의 수직전하전송부 (103), 이 수직전하전송부들 (103) 과 대응되게 배치되는 복수의 광전소자 (102), 수직전하전송부 (103) 의 양단에 형성되는 제 1 및 제 2 수평전하전송부 (104-1 및 104-2), 및 차광막 (105) 을 포함한다. 도 1 에서, 제 1 의 p+형 반도체영역들 (101), 수직전하전송부들 (103), 및 광전소자들 (102) 의 개수는 실제적인 수가 아니고, 개념적인 수이다.
차광막 (105) 은 중앙장치부 (100) 의 전체표면상에서 광전소자들 (102)을 제외하고 절연막 (도시되지 않음) 으로 형성되어야 한다. 달리 말하자면, 차광막 (105) 은 또한 주변장치부 (200) 상에 형성될 수도 있다.
주변장치부 (200) 는 제 2 의 p+형 반도체영역 (201) 을 포함한다. 제 2 의 p+형 반도체영역 (201) 에는 기준전위로서 접지전위가 공급된다. 주변장치부 (200) 는 제 1, 제 2, 제 3 , 및 제 4 전하검출부 (202-1, 202-2, 202-3, 및 202-4) 를 가지며, 이 전하검출부들은 제 1 및 제 2 수평전하전송부 (104-1 및 104-2) 의 양단, 및 이 전하검출부들의 출력신호를 출력하기 위한 출력단자들 (203-1, 203-2, 203-3, 및 203-4) 에 전기적으로 접속되어 있다.
도 2 와 도 3 을 참조하면, 종래의 고체촬상센서장치는 약 5 × 1014/cm3의 불순물 농도를 갖는 n-형 반도체기판 (301), 약 5 × 1015/cm3의 불순물 농도를 가지며 n-형 반도체기판 (301) 상에 형성되는 p 형 웰층 (302), 및 이 장치의 최상층의 전체표면상에 형성되는 전체표면 절연막 (303) 을 갖는다. n-형 반도체기판 (301), p 형 웰층 (302), 및 전체표면 절연막 (303) 각각은 중앙 및 주변장치부 (100 및 200) 양쪽에 반드시 포함된다.
또한, 이 고체촬상센서장치는 중앙장치부 (100) 의 주요부로서 기능하며 약 1 × 1018/cm3의 불순물 농도를 갖는 제 1 의 p+형 반도체영역 (101), 약 1 × 1017/cm3의 불순물 농도를 갖는 n 형 반도체영역 (103a)(수직전하전송부들 (103) 의 일부분), 약 5 × 1016/cm3의 불순물 농도를 갖는 n 형 반도체영역 (102a)(광전변환소자 (102) 의 일부분), 약 1 × 1017/cm3의 불순물 농도를 갖는 한 쌍의 n 형 반도체영역 (104a)(제 1 및 제 2 수평전하전송부 (104-1 및 104-2) 의 일부분), 예를 들어 폴리실리콘으로 이루어지는 전하전송전극 (103b)(수직전하전송부들 (103) 의 일부분) 과 한 쌍의 전하전송전극 (104b)(제 1 및 제 2 수평전하전송부 (104-1 및 104-2)의 일부분), 및 예를 들어 알루미늄막으로 구성되는 차폐막 (105) 을 갖는다. 상술된 배치는 중앙장치부 (100) 내에 포함된다. 전하전송전극들 (103b), 전하전송전극들 (104b), 및 차폐막 (105) 은 전체표면 절연막 (303) 내에 형성되어 있다.
도 2 와 도 3 에서, 제 1 의 p+형 반도체영역들 (101), n 형 반도체영역들 (102a), n 형 반도체영역들 (103a), 및 전하전송전극들 (103b) 의 개수들은 실제적인 수가 아니고, 개념적인 수이다.
또한, 이 고체촬상센서장치는 약 1 × 1018/cm3의 불순물 농도를 가지며 p 형 웰층 (302) 상에 형성되는 제 2 의 p+형 반도체영역 (201), 및 제 2 의 p+형 반도체영역 (201) 상에 형성되는 절연막 (203) 을 갖는다. 상술된 배치는 주변장치부 (200) 내에 포함된다. 제 2 의 p+형 반도체영역 (201) 은 주변장치부 (200) 의 주요부로서 기능한다.
상술된 종래의 고체촬상센서장치에서, 수직전하전송부 (103), 및 제 1 및 제 2 수평전하전송부 (104-1 및 104-2) 는 종방향 양쪽으로 전하들을 각각 전송할 수 있다. 따라서, 촬상화면의 주사방향이 수직전하전송부, 및 제 1 및 제 2 수평전하전송부에 인가된 전하전송펄스에 따라 임의로 선택될 수 있게 된다.
그러나, 도 1 내지 도 3 에 도시된 종래의 고체촬상센서장치는 다음의 문제점들을 갖는다.
도 1 내지 도 3 에 도시된 종래의 고체촬상센서장치에서, 중앙장치부 (100) 의 주요부로서 기능하는 제 1 의 p+형 반도체영역 (101) 은 주변장치부 (200) 의 주요부로서 기능하는 제 2 의 p+형 반도체영역 (201) 과 물리적으로 접촉하지 않는다. 그러나, 제 1 및 제 2 의 p+형 반도체영역 (101 및 102) 은 p 형 웰층 (302) 을 통하여 서로간에 전기적으로 접속된다.
여기서, p 형 웰층 (302) 의 전기저항은 제 1 및 제 2 의 p+형 반도체영역 (101 및 102) 의 전기저항보다 상당히 높다. 보다 구체적으로, p 형 웰층 (302) 의 전기저항 (시트저항; sheet resistance) 은 약 50 내지 100 ㏀/□ 이다. 반면에, 제 1 및 제 2 의 p+형 반도체영역 (101 및 201) 의 전기저항은 약 0.5 ㏀/□ 이다.
그러므로, 제 1 의 p+형 반도체영역 (101) 은 높은 전기저항을 갖는 p 형 웰층 (302) 을 통하여 기준전위에 접속된다. 이러한 이유로, 이 고체촬상센서장치가 사용되는 경우, 제 1 의 p+형 반도체영역 (101) 의 전압은 전하전송펄스에 의해 쉽게 영향을 받아 쉽게 변동한다. 또한, 제 1 의 p+형 반도체영역 (101) 의 전압이 변동하면, 전하전송부에 의해 전송될 수 있는 최대전하량으로서의 전하전송성능 및/또는 전하전송효율이 저하되는 데 그 이유는 전하전송펄스의 유효진폭이 감소하기 때문이다. 따라서, 종래의 고체촬상센서장치는 다이내믹 레인지가 협소하고 해상도도 낮다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
제 1 실시예
도 4 를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고체촬상센서장치는 인터라인 전송형으로, 광전변환 및 전하전송을 수행하는 중앙장치부 (600), 및 전하검출을 주로 수행하는 주변장치부 (700) 를 구비한다.
중앙장치부 (600) 는 복수의 제 1 의 p+형 반도체영역 (601) 을 포함하며, 복수의 수직전하전송부 (603), 수직전하전송부들 (603) 에 대응되게 배치되는 복수의 광전소자 (602), 수직전하전송부 (603) 의 양단에 형성되는 제 1 및 제 2 수평전하전송부 (604-1 및 604-2), 및 차광막 (605) 을 갖는다. 도 4 에서, 제 1 의 p+형 반도체영역 (601), 수직전하전송부들 (603), 및 광전소자들 (602) 의 개수는 실제적인 수가 아니고, 개념적인 수이다.
차광막 (605) 은 중앙장치부 (600) 의 전체표면상에서 광전소자들 (602)을 제외하고 절연막 (도시되지 않음) 으로 형성되어야 한다. 즉, 차광막 (605) 은 또한 주변장치부 (700) 상에 형성될 수도 있다.
주변장치부 (700) 는 제 2 의 p+형 반도체영역 (701) 을 포함한다. 제 2 의 p+형 반도체영역 (701) 에는 기준전위로서 접지전위가 공급된다. 주변장치부 (700) 는 제 1, 제 2, 제 3 , 및 제 4 전하검출부 (702-1, 702-2, 702-3, 및 702-4) 를 가지며, 이 전하검출부들은 제 1 및 제 2 수평전하전송부 (604-1 및 604-2) 의 양단, 및 이 전하검출부들의 출력신호를 출력하기 위한 출력단자들 (703-1, 703-2, 703-3, 및 703-4) 에 전기적으로 접속되어 있다.
도 5 를 참조하면, 고체촬상센서장치는 약 5 × 1014/cm3의 불순물 농도를 갖는 n-형 반도체기판 (801), 약 5 × 1015/cm3의 불순물 농도를 가지며 n-형 반도체기판 (801) 상에 형성되는 p 형 웰층 (802), 및 이 장치의 최상층의 전체표면상에 형성되는 전체표면 절연막 (803) 을 갖는다. n-형 반도체기판 (801), p 형 웰층 (802), 및 전체표면 절연막 (803) 각각은 중앙 및 주변장치부 (600 및 700) 양쪽에 반드시 포함된다.
또한, 고체촬상센서장치는 중앙장치부 (600) 의 주요부로서 기능하며 약 1 × 1018/cm3의 불순물 농도를 갖는 제 1 의 p+형 반도체영역 (601), 약 1 × 1017/cm3의 불순물 농도를 갖는 n 형 반도체영역(수직전하전송부들 (603) 의 일부분으로, 도시되지 않음)), 약 5 × 1016/cm3의 불순물 농도를 갖는 n 형 반도체영역 (광전변환소자 (602) 의 일부분으로, 도시되지 않음), 약 1 × 1017/cm3의 불순물 농도를 갖는 한 쌍의 n 형 반도체영역 (604a)(제 1 및 제 2 수평전하전송부 (604-1 및 604-2) 의 일부분), 예를 들어 폴리실리콘으로 이루어지는 전하전송전극 (603b)(수직전하전송부들 (603) 의 일부분) 과 한 쌍의 전하전송전극 (604b)(제 1 및 제 2 수평전하전송부 (604-1 및 604-2)의 일부분), 및 예를 들어 알루미늄막으로 구성되는 차폐막 (605) 을 갖는다. 상술된 배치는 중앙장치부 (600) 내에 포함된다. 전하전송전극들 (603b), 전하전송전극들 (604b), 및 차폐막 (605) 은 전체표면 절연막 (803) 내에 형성되어 있다.
도 5 에서, 제 1 의 p+형 반도체영역들 (601), 전하전송전극들 (603b) 의 개수는 실제적인 수가 아니고, 개념적인 수이다.
또한, 이 고체촬상센서장치는 약 1 × 1018/cm3의 불순물 농도를 가지며 p 형 웰층 (802) 상에 형성되는 제 2 의 p+형 반도체영역 (701), 및 이 제 2 의 p+형 반도체영역 (701) 상에 형성되는 절연막 (703) 을 갖는다. 상술된 배치는 주변장치부 (700) 내에 포함된다. 제 2 의 p+형 반도체영역 (701) 는 주변장치부 (700) 의 주요부로서 기능한다.
여기서, p 형 웰층 (802) 의 전기저항은 제 1 및 제 2 의 p+형 반도체영역 (601 및 701) 의 전기저항보다 상당히 높다. 보다 구체적으로, p 형 웰층 (802) 의 전기저항 (시트저항) 은 약 50 내지 100 ㏀/□ 이다. 반면에, 제 1 및 제 2 의 p+형 반도체영역 (601 및 701) 의 전기저항은 약 0.5 ㏀/□ 이다.
상술된 장치에서, 수직전하전송부 (603) 와 제 1 및 제 2 수평전하전송부 (604-1 및 604-2) 는 종방향 양쪽으로 전하들을 전송할 수 있다. 따라서, 촬상화면의 주사방향이 수직전하전송부와 제 1 및 제 2 수평전하전송부에 인가되는 전하전송펄스에 따라 임의로 선택될 수 있다.
제 1 실시예에 따른 고체촬상센서장치는 제 1 및 제 2 의 p+형 반도체영역 (601 및 701) 을 서로 전기적으로 접속하기 위한 접속부재 (900) 를 구비한다.
이 접속부재 (900) 는 절연막 (803) 을 통해 장치상에 형성되어 제 1 및 제 2 의 p+형 반도체영역 (601 및 701) 위에서 연장하는 한 쌍의 배선부 (901), 한 쌍의 배선부 (901) 와 제 1 의 p+형 반도체영역 (601) 사이를 각각 접속시키는 제 1 접촉부들 (902), 및 한 쌍의 배선부 (901) 와 제 2 의 p+형 반도체영역 (701) 사이를 각각 접속시키는 한 쌍의 제 2 접촉부 (903) 를 갖는다. 배선부들 (901) 과 제 1 및 제 2 접촉부 (902 및 903) 각각은 소정의 전기저항보다 높지 않은 저항을 갖는다. 소정의 전기저항은 1 ㏀/□ 인 것이 바람직하다. 상술된 전기저항을 갖도록 하기 위해, 배선부들 (901) 과 제 1 및 제 2 접촉부 (902 및 903) 는 알루미늄, 텅스텐 등으로 이루어질 수도 있다.
한 쌍의 배선부 (901) 는 중앙장치부 (600) 상에 형성되어 수직전하전송부 (603) 와 제 1 및 제 2 수평전하전송부 (604-1 및 604-2) 가 각각 서로 인접해 있는 한 쌍의 인접영역상에 배치된다. 한 쌍의 제 1 접촉부 (902) 은 한 쌍의 인접영역에서 제 1 반도체영역 (601) 에 전기적으로 각각 접속된다.
여기서, 만일 제 1 접촉부들 (902) 이 중앙장치부 (600) 내에서 광전변환소자들 (602) 근방에 형성되면, 중앙장치부 (600) 에는 어느 정도 커다란 면적이 요구된다. 중앙장치부 (600) 가, 이 중앙장치부 (600) 의 면적과는 대조적으로, 어느 정도 커다란 면적을 확보하는 경우, 광전변환소자들 (602) 또는 수직전하전송부들 (603) 의 면적은 작아진다. 광전변환소자들 (602) 또는 수직전하전송부들 (603) 의 면적이 작아지는 경우, 광전변환소자들 (602) 의 감도(sensitivity) 또는 수직전하전송부 (603) 의 전하전송성능이 저하될 수도 있다. 그러므로, 배선부들 (901) 과 접촉부들 (902) 은 수직전하전송부 (603) 와 제 1 및 제 2 수평전하전송부 (604-1 및 604-2) 사이의 접속부들에 인접하게 형성되는 것이 바람직하다.
도 5 를 참조하면, 제 2 의 p+형 반도체영역 (701) 에 접속된 배선부들 (901)(도 4 참조) 및 제 1 접촉부들 (902) 이 절연막 (803) 내에 형성되어 있다. 도 4 및 도 5 에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에서는, 제 1 의 p+형 반도체영역 (601), 및 기준전위를 갖는 제 2 의 p+형 반도체영역 (701) 이 낮은 저항을 갖는 배선부재 (900) 에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 제 1 의 p+형 반도체영역 (601) 의 전위는 전하전송전극 (603b) 에 인가되는 전하전송펄스에 의해 영향을 받지 않아 안정적이다. 제 1 의 p+형 반도체영역 (601) 의 전위가 안정하면, 전하전송성능 및/또는 전하전송효율이 저하되지 않는 데, 그 이유는 전하전송펄스의 유효진폭이 작아지지 않기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따른 고체촬상센서장치는 다이내믹 레인지가 넓어지고 해상도도 높아지게 된다.
제 2 실시예
도 6 및 도 7 을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고체촬상센서장치는 제 1 실시예를 도시하는 도 4 및 도 5 의 참조부호들로 표시된 유사한 부분들을 구비한다.
제 2 실시예에 따른 고체촬상센서장치는 제 1 및 제 2 의 p+형 반도체영역 (601 및 701) 을 서로 전기적으로 접속시키는 접속부재 (900'), 및 장치상에 형성되어 중앙 및 주변장치부 (600 및 700) 위에서 연장하는 차광막 (605') 을 구비한다.
접속부재 (900') 는 절연막 (803) 을 통해 장치상에 형성되어 제 1 및 제 2 의 p+형 반도체영역 (601 및 701) 위에서 연장하는 배선부, 이 배선부와 제 1 의 p+형 반도체영역 (601) 사이를 접속시키는 제 1 접촉부들 (904), 및 배선부와 제 2 의 p+형 반도체영역 (701) 사이를 접속시키는 제 2 접촉부들 (905) 을 갖는다.
본 실시예에서, 배선부는 차광막 (605') 으로 이루어진다.
차광막 (605') 과 제 1 및 제 2 접촉부 (904 및 905) 각각은 소정의 전기저항보다 크지 않은 전기저항을 갖는다. 소정의 전기저항은 1 ㏀/□ 인 것이 바람직하다. 상술된 전기저항을 갖도록 하기 위해, 차광막 (605') 과 제 1 및 제 2 접촉부 (904 및 905) 는 알루미늄, 텅스텐 등으로 이루어질 수도 있다.
제 1 접촉부들 (904) 는 제 1 반도체영역 (601) 에 전기적으로 접속되어 한 쌍의 인접영역에 위치되며, 이 인접영역에서 수직전하전송부 (603) 와 제 1 및 제 2 수평전하전송부 (604-1 및 604-2) 가 각각 서로 인접해 있다.
여기서, 만일 제 1 접촉부들 (904) 이 중앙장치부 (600) 내에서 광전변환소자들 (602) 근방에 형성되면, 중앙장치부 (600) 에는 어느 정도 커다란 면적이 요구된다. 중앙장치부 (600) 가, 이 중앙장치부 (600) 의 면적과는 대조적으로, 어느 정도 커다란 면적을 확보하는 경우, 광전변환소자들 (602) 또는 수직전하전송부들 (603) 의 면적은 작아진다. 광전변환소자들 (602) 또는 수직전하전송부들 (603) 의 면적이 작아지면, 광전변환소자들 (602) 의 감도 또는 수직전하전송부들 (603) 의 전하전송성능이 저하될 수도 있다. 그러므로, 접촉부들 (904) 은 수직전하전송부 (603) 와 제 1 및 제 2 수평전하전송부 (604-1 및 604-2) 사이의 접속부들에 인접하게 형성되는 것이 바람직하다.
도 7 을 참조하면, 제 2 의 p+형 반도체영역 (701) 에 접속된 차광막 (605') 및 제 1 접촉부들 (904) 은 절연막 (803) 내에 형성되어 있다. 도 6 및 도 7 에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에서는, 제 1 의 p+형 반도체영역 (601) 및 기준전위를 갖는 제 2 의 p+형 반도체영역 (701) 이 낮은 저항을 갖는 배선부재 (900') 에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 제 1 의 p+형 반도체영역 (601) 의 전위는 전하전송전극 (603b) 에 인가되는 전하전송펄스에 의해 영향을 받지 않아 안정적이다. 제 1 의 p+형 반도체영역 (601) 의 전위가 안정적이면, 전하전송성능 및/또는 전하전송효율이 저하되지 않는 데, 그 이유는 전하전송펄스의 유효진폭이 작아지지 않기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따른 고체촬상센서장치는 다이내믹 레인지가 넓어지고 해상도도 높아지게 된다.
또한, 제 2 실시예에서의 차광막 (605') 은 광을 차폐하는 기능뿐만 아니라 제 1 실시예에서의 배선부 (901) 의 기능과 유사한 기능도 갖는다. 따라서, 이 장치는 전체구조가 단순하고 용이하게 제조될 수 있다.
본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 고체촬상센서장치가 n 형 반도체기판상의 p 형 웰층에 형성된 매립채널을 갖는 전하전송부들을 구비하지만, 본 발명은 또한 p 형 반도체기판상에 형성된 매립채널을 갖는 전하전송부를 구비하는 종류의 고체촬상센서장치에도 유사하게 적용될 수 있다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 고체촬상센서장치에서는, 촬상화면의 주사방향을 임의로 선택할 수 있고, 광전변환 및 전하전송을 수행하는 중앙장치부내의 제 1 반도체영역의 전압을 안정시킬 수 있고, 또한 다이내믹 레인지가 넓어지고 해상도도 높아지게 된다.
Claims (16)
- 기판표면을 가지는 기판 및 상기 기판표면의 소정의 방향을 따라 상기 기판표면상에 형성되는 복수의 제 1 반도체영역을 포함하며 상기 제 1 반도체영역들이 서로간에 사실상 전기적으로 절연된 고체촬상센서장치로서,상기 기판표면상에 형성되어 상기 제 1 반도체영역들에 공통으로 기준전위를 공급하는 접속부재; 및상기 기판표면의 중심영역상에 형성되어 광전변환과 전하전송을 수행하는 중앙장치부와, 상기 기판표면의 주변영역상에 형성되어 전하전송을 주로 수행하는 주변장치부를 구비하되,상기 제 1 반도체영역들은 상기 중앙장치부 내에 형성되며,상기 중앙장치부는, 상기 각각의 제 1 반도체영역 사이에 형성되어 상기 소정의 방향에 수직인 수직방향을 따라 연장되는 복수의 수직전하전송부, 및 상기 각각의 수직전하전송부들의 양단에 형성되어 상기 소정의 방향에 평행한 수평방향을 따라 연장되는 한 쌍의 수평전하전송부를 구비하고,상기 주변장치부는, 상기 주변영역을 따라 형성되는 제 2 반도체영역을 구비하고, 상기 제 2 반도체영역에는 상기 기준전위가 공급되며,상기 제 1 반도체영역들은 상기 수평전하전송부들 및 상기 수직전하전송부들 중의 한 수직전하전송부에 의해 상기 제 2 반도체영역으로부터 사실상 전기적으로 절연되고,상기 접속부재는 상기 제 1 반도체영역들과 상기 제 2 반도체영역을 서로 전기적으로 접속시키는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 접속부재는 1 ㏀/□ 보다 높지 않은 전기저항을 갖는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 접속부재는 알루미늄, 텅스텐, 구리, 및 그 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 고체촬상센서장치는 인터라인 전송형과 프레임 전송형 중의 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 각각의 제 1 반도체영역을 따라 상기 기판표면상에 형성된 복수의 광전소자를 더 구비하며,상기 각각의 제 1 반도체영역은, 상기 광전소자들로부터 상기 제 1 반도체영역의 일측에 인접한 상기 수직전하전송부로의 전하이동은 허용하지만 상기 광전소자들로부터 상기 제 1 반도체영역의 대향측에 인접한 상기 수직전하전송부로의 상기 전하이동은 허용하지 않는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 접속부재는, 절연막을 통해 상기 고체촬상센서장치상에 형성되어 상기 제 1 반도체영역들 및 상기 제 2 반도체영역 위에서 연장되는 배선부, 상기 배선부와 상기 각각의 제 1 반도체영역을 서로 접속시키는 제 1 접촉부, 및 상기 배선부와 상기 제 2 반도체영역을 서로 접속시키는 제 2 접촉부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 접속부재는, 절연막을 통해 상기 고체촬상센서장치상에 형성되어 상기 제 1 및 상기 제 2 반도체영역 위에서 연장되는 한 쌍의 배선부, 상기 한 쌍의 배선부 각각과 상기 제 1 반도체영역들을 서로 접속시키는 한 쌍의 제 1 접촉부, 및 상기 한 쌍의 배선부와 상기 제 2 반도체영역을 서로 접속시키는 한 쌍의 제 2 접촉부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판표면상에 형성되어 상기 중앙장치부 및 상기 주변장치부 위에서 연장되는 차광막을 더 구비하되,상기 차광막은 전기전도성을 가지며,상기 접속부재는 절연막을 통해 상기 고체촬상센서장치상에 형성되고 상기 제 1 및 제 2 반도체영역 위에서 연장되는 배선부를 가지며,상기 차광막은 상기 배선부로서 기능하고,상기 접속부재는, 상기 수직전하전송부 및 상기 수평전하전송부 각각이 서로 인접해 있는 한 쌍의 인접영역상에서 상기 차광막과 상기 제 1 반도체영역들을 서로 접속시키는 한 쌍의 제 1 접촉부, 및 상기 한 쌍의 인접영역상에서 상기 차광막과 상기 제 2 반도체영역을 서로 접속시키는 한 쌍의 제 2 접촉부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 기판표면상에 형성되어 상기 중앙장치부 및 상기 주변장치부 위에서 연장되는 차광막을 더 구비하며, 상기 차광막은 전기 전도성을 갖고 상기 접속부재의 상기 배선부로서 기능하는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 배선부는, 상기 중앙장치부상에 형성되어 상기 각각의 수직전하전송부, 및 수평전하전송부들 중의 어느 하나가 서로 인접해 있는 인접영역상에 놓여지고,상기 제 1 접촉부들은 상기 인접영역에서 상기 제 1 반도체영역들에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 한 쌍의 배선부는 상기 중앙장치부상에 형성되어 상기 수직전하전송부 및 상기 수평전하전송부 각각이 서로 인접해 있는 한 쌍의 인접영역상에 놓여지고,상기 한 쌍의 제 1 접촉부는 상기 한 쌍의 인접영역에서 상기 제 1 반도체영역 각각에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 1 접촉부들은 상기 각각의 수직전하전송부, 및 수평전하전송부들 중의 어느 하나가 서로 인접해 있는 인접영역에서 상기 제 1 반도체영역들에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 접속부재는 상기 수직전하전송부 및 상기 수평전하전송부의 전극을 형성하는 방법을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 광전변환 및 전하전송을 수행하는 데 사용하기 위한 제 1 반도체영역을 포함하는 고체촬상센서장치로서,상기 제 1 반도체영역의 전위를 안정화시키기 위한 접속부재; 및상기 기판표면의 중심영역상에 형성되어 광전변환과 전하전송을 수행하는 중앙장치부와, 상기 기판표면의 주변영역상에 형성되어 전하전송을 주로 수행하는 주변장치부를 구비하되,상기 제 1 반도체영역들은 상기 중앙장치부 내에 형성되며,상기 중앙장치부는, 상기 각각의 제 1 반도체영역 사이에 형성되어 상기 소정의 방향에 수직인 수직방향을 따라 연장되는 복수의 수직전하전송부, 및 상기 각각의 수직전하전송부들의 양단에 형성되어 상기 소정의 방향에 평행한 수평방향을 따라 연장되는 한 쌍의 수평전하전송부를 구비하고,상기 주변장치부는, 상기 주변영역을 따라 형성되는 제 2 반도체영역을 구비하고, 상기 제 2 반도체영역에는 상기 기준전위가 공급되며,상기 제 1 반도체영역들은 상기 수평전하전송부들 및 상기 수직전하전송부들 중의 한 수직전하전송부에 의해 상기 제 2 반도체영역으로부터 사실상 전기적으로 절연되고,상기 접속부재는 상기 제 1 반도체영역들과 상기 제 2 반도체영역을 서로 전기적으로 접속시키는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 접속부재에는 상기 제 1 반도체영역에 공급될 기준전위가 공급되는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 기준전위가 공급되고 전하검출을 수행하기 위한 제 2 반도체영역을 더 구비하며, 상기 접속부재는 상기 제 1 및 상기 제 2 반도체영역을 서로 접속시키는 것을 특징으로 하는 고체촬상센서장치.
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