KR100407982B1 - 고체촬상소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고체 촬상 장치에 관한 것으로, 특히 광전 변환 영역에서 생성된 전하가 트랜스퍼되는 영역의 구조를 개선하여 전하 전송 효율을 높인 고체 촬상 소자에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 고체 촬상 소자는 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 광전 변환 영역들과, 상기 광전 변환 영역들의 두 방향에서 인접되도록 그 영역들의 사이에 확장되는 부분을 갖고 일측에 구성되어 그 영역들에서 생성된 전하들을 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들과, 상기 전하 전송 영역이 인접되는 부분을 제외한 광전 변환 영역들의 둘레에 형성되는 채널 스톱층과, 상기 전하 전송 영역들의 상측에 반복 구성되는 복수개의 제 1,2 폴리 게이트들을 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 고체 촬상 장치에 관한 것으로, 특히 광전 변환 영역에서 생성된전하가 트랜스퍼되는 영역의 구조를 개선하여 전하 전송 효율을 높인 고체 촬상 소자에 관한 것이다.
일반적으로 고체 촬상 소자는 광전 변환 소자와 전하 결합 소자를 사용하여 피사체를 촬상하여 전기적인 신호로 출력하는 장치를 말한다.
전하 결합 소자는 광전 변환 소자(PD)에서 생성되어진 신호 전하를 기판내에서 전위의 변동을 이용하여 특정 방향으로 전송하는데 사용된다.
고체 촬상 소자는 복수개의 광전 변환 영역(PD)과, 그 광전 변환 영역들의 사이에 구성되어 상기의 광전 변환 영역에서 생성되어진 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(VCCD)과 상기 수직 전하 전송 영역에 의해 수직 방향으로 전송된 전하를 다시 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(HCCD) 그리고 상기 수평 전송된 전하를 센싱하고 증폭하여 주변회로로 출력하는 플로우팅 디퓨전 영역으로 크게 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 고체 촬상 소자에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술의 고체 촬상 소자의 평면 구성도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ´선에 따른 고체 촬상 소자의 구조 단면도이다. 그리고 도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ´선에 따른 고체 촬상 소자의 구조 단면도이다.
도 1은 종래 기술의 고체 촬상 소자의 단위 셀의 평면 구성을 나타낸 것으로 그 구성은 다음과 같다.
먼저, N-SUB(1)에 형성되는 제 1 P-WELL(2)영역에 PDN 영역(3), PDP 영역(4)으로 구성되어 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 포토 다이오드 영역(6)과, 상기 포토 다이오드 영역(6)의 일측에 구성되어 상기의 포토 다이오드 영역(6)에서 생성된 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(7)과, 상기 포토 다이오드 영역(6)에서 생성된 전하가 수직 전하 전송 영역(7)으로 트랜스퍼되는 부분을 제외한 포토 다이오드 영역(6)의 둘레에 형성되는 채널 스톱층(8)과, 그리고 상기의 수직 전하 전송 영역(7)상에 서로 일정부분 오버랩되어 반복적으로 형성되는 제 1,2 폴리 게이트(9)(10)로 구성된다.
이때, 트랜스퍼 클럭 신호가 인가되는 제 2 폴리 게이트(10)는 포토 다이오드 영역(6)에 일정 부분 오버랩되어 구성된다.
상기의 수직 전하 전송 영역(7)은 제 1 P-WELL(2)영역내에 형성되는 제 2 P-WELL(5)영역내에 형성된다.
그리고 상기의 포토 다이오드 영역(6)을 제외한 제 1,2 폴리 게이트(9)(10)상에는 절연막층(11)이 구성된다.
상기와 같이 구성된 종래 기술의 고체 촬상 소자는 포토 다이오드 영역(6)에서 생성된 전하가 트랜스퍼 클럭이 인가되는 제 2 폴리 게이트(10)에 HIGH의 클럭 신호가 인가되면 수직 전하 전송 영역(7)으로 트랜스퍼된다.
그리고 수직 전하 전송 영역(7)으로 트랜스퍼된 전하는 상측의 제 1,2 폴리 게이트(9)(10)에 반복적으로 인가되는 클럭 신호에 의해 수평 전하 전송 영역(도면에 도시하지 않음)으로 전송된다.
이와 같은 종래 기술의 고체 촬상 소자는 트랜스퍼 신호가 인가되는 폴리 게이트에 HIGH의 클럭 신호가 인가되면 그 하측의 포텐셜 레벨이 변화되어 포토 다이오드 영역에서 생성된 전하들이 수직 전하 전송 영역으로 트랜스퍼된다.
그러나 상기의 트랜스퍼 동작에 있어서 전하가 트랜스퍼되는 영역이 한정되어(도 1의 ⓐ부분으로)있어 HIGH의 클럭 신호가 인가되는 동안에 전하가 모두 수직 전하 전송 영역으로 트랜스퍼되지 못한다.
이와 같이 완전하게 트랜스퍼되지 못하고 잔류하는 전하는 전하 전송 효율을 저하시켜 화면 결함으로 나타나 화질을 저하시키게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 광전 변환 영역에서 생성된 전하가 트랜스퍼되는 영역의 구조를 개선하여 전하 전송 효율을 높인 고체 촬상 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술의 고체 촬상 소자의 평면 구성도
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ´선에 따른 고체 촬상 소자의 구조 단면도
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ´선에 따른 고체 촬상 소자의 구조 단면도
도 4는 본 발명에 따른 고체 촬상 소자의 평면 구성도
도 5는 도 4의 Ⅲ-Ⅲ´선에 따른 고체 촬상 소자의 구조 단면도
도 6a내지 도 6b는 트랜스퍼 게이트의 클럭 타이밍도와 그에 따른 포텐셜 프로파일
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
50. N-SUB 51. 제 1 P-WELL 52. PDN
53. PDP 54. 채널 스톱층 55. 제 2 P-WELL
56. 수직 전하 전송 영역 57. 제 1 폴리 게이트 58. 제 2 폴리 게이트
59. 절연막층 60. 포토 다이오드 영역
광전 변환 영역에서 생성된 전하가 수직 전하 전송 영역으로 트랜스퍼되는 부분의 구조를 개선하여 전하 전송 효율높인 본 발명의 고체 촬상 소자는 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 광전 변환 영역들과, 상기 광전 변환 영역들의 두 방향에서 인접되도록 그 영역들의 사이에 확장되는 부분을 갖고 일측에 구성되어 그 영역들에서 생성된 전하들을 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들과, 상기 전하 전송 영역이 인접되는 부분을 제외한 광전 변환 영역들의 둘레에 형성되는 채널 스톱층과, 상기 전하 전송 영역들의 상측에 반복 구성되는 복수개의 제 1,2 폴리 게이트들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 고체 촬상 소자에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 고체 촬상 소자의 평면 구성도이고, 도 5는 도 4의 Ⅲ-Ⅲ´선에 따른 고체 촬상 소자의 구조 단면도이다.
본 발명의 고체 촬상 소자는 수직 전하 전송 영역을 광전 변환 영역들의 사이 부분까지 확장시켜 전하가 트랜스퍼되는 영역을 넓힌 것으로 그 구성은 다음과 같다.
먼저, N-SUB(50)에 형성되는 제 1 P-WELL(51)영역에 PDN 영역(52), PDP 영역(53)으로 구성되어 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 포토 다이오드 영역(60)과, 상기 포토 다이오드 영역(60)의 일측에 구성되고 상기의 포토 다이오드 영역(60)들의 사이 부분에 확장된 영역을 갖고 구성되어 상기의 포토 다이오드 영역(60)에서 생성된 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(56)과, 상기 포토 다이오드 영역(60)에서 생성된 전하가 수직 전하 전송 영역(56)으로 트랜스퍼되는 부분을 제외한 포토 다이오드 영역(60)의 둘레에 형성되는 채널 스톱층(54)과, 그리고 상기의 수직 전하 전송 영역(56)상에 서로 일정부분 오버랩되어 반복적으로 형성되는 제 1,2 폴리 게이트(57)(58)로 구성된다.
이때, 트랜스퍼 클럭 신호가 인가되는 제 2 폴리 게이트(58)는 포토 다이오드 영역(6)에 일정 부분 오버랩되고(도 4의 ⓑ부분) 수직 전하 전송 영역(56)의 확장된 부분 상측(도 4의 ⓒ부분)에도 구성된다.
이때, 확장된 수직 전하 전송 영역(56)의 상측에 구성되는 제 2 폴리게이트(58) 역시 포토 다이오드 영역(60)에 일정 부분 오버랩되어 형성된다.
그리고 도 5의 (56) 영역은 구직 전하 전송 영역(56)이 확장된 부분의 단면을 나타낸 것이다.
상기의 수직 전하 전송 영역(56)이 확장된 부분에 의해 상대적으로 채널 스톱층(54)이 축소 형성되고, 제 1 폴리 게이트(57) 역시 수직 전하 전송 영역(56)이 확장된 영역상에는 형성되지 않으므로 그만큼 축소되어 형성된다.
그리고 상기의 수직 전하 전송 영역(56)은 제 1 P-WELL(51)영역내에 형성되는 제 2 P-WELL(55)영역내에 형성된다.
그리고 상기의 포토 다이오드 영역(60)을 제외한 제 1,2 폴리 게이트(57)(58)상에는 절연막층(59)이 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 고체 촬상 소자의 동작은 다음과 같다.
도 6a내지 도 6b는 트랜스퍼 게이트의 클럭 타이밍도와 그에 따른 포텐셜 프로파일이다.
포토 다이오드 영역(60)에서 생성된 전하가 수직 전하 전송 영역(56)으로 트랜스퍼되는 부분이 도 4의 ⓑ+ⓒ부분으로 확장되어 포토 다이오드 영역(60)에서 생성된 전하가 상측의 제 2 폴리 게이트(58)에 HIGH의 클럭 신호(도 6a의 t2의 클럭 신호)가 인가되는 동안에 잔류되지 않고 모두 수직 전하 전송 영역으로 트랜스퍼된다.
도 6a의 t1 시점의 클럭 신호가 인가되는 경우에는 도 6b에서와 같이 포텐셜 레벨의 변화가 없어 포토 다이오드 영역(60)에서 생성된 전하는 빗금친 부분 즉,포토 다이오드 영역(60)내에 위치한다.
이와 같은 본 발명의 고체 촬상 소자는 광전 변환 영역에서 생성된 전하가 트랜스퍼되는 영역이 광전 변환 영역의 한방향에서 뿐만이 아니라 그에 수직한 어느한 방향에서도 전하의 트랜스퍼가 이루어지므로 전하의 잔류없이 모두 수직 전하 전송 영역으로 트랜스퍼시킬 수 있다.
그러므로 전하 전송 효율을 향상시키게 되어 화질을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (3)
- 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 광전 변환 영역들과,상기 광전 변환 영역들의 하나 이상의 방향에서 인접되도록 그 영역들의 사이에 확장되는 부분을 갖고 일측에 구성되어 그 영역들에서 생성된 전하들을 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들과,상기 전하 전송 영역이 인접되는 부분을 제외한 광전 변환 영역들의 둘레에 형성되는 채널 스톱층과,상기 전하 전송 영역들의 상측에 반복 구성되는 복수개의 제 1,2 폴리 게이트들을 포함하여 구성되고, 상기 제 1,2 폴리 게이트들에서 광전 변환 영역에서 생성된 전하를 전하 전송 영역으로 이동시키기 위한 트랜스퍼 신호가 인가되는 게이트는 대응되는 광전 변환 영역의 두 방향에서 그 영역에 일정 부분 오버랩되어 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
- 제 1 항에 있어서, 제 1,2 폴리 게이트는 트랜스퍼 신호가 인가되는 게이트가 확장된 만큼 다른 게이트는 축소되어 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
- 제 1 항에 있어서, 전하 전송 영역은 대응되는 광전 변환 영역의 한 방향에서 인접되고 그 방향에서 수직한 일부에서 인접되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상소자.
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|---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-12-16 KR KR1019960066215A patent/KR100407982B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR920007207A (ko) * | 1990-09-05 | 1992-04-28 | 오가 노리오 | 전하결합장치 |
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