KR100703979B1

KR100703979B1 - 수광 효율이 향상된 2 공유 픽셀 이미지 센서 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100703979B1
Application number: KR1020050068103A
Authority: KR
Inventors: 이덕형; 이강복; 이석하
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2007-04-06
Also published as: KR20070013644A

Abstract

수광 효율이 향상된 2공유 픽셀 이미지 센서가 제공된다. 2 공유 픽셀 이미지 센서는 열 방향으로 인접하며 독출 소자를 공유하는 두 개의 광전 변환 소자 액티브를 포함하는 2 공유 픽셀의 행렬 및 2 공유 픽셀당 하나씩 할당되며 행렬의 열간 스페이스와 행간 스페이스의 교차 지역에 광전 변환 소자 액티브와 분리되어 열 방향으로 장변이 배향되는 다수의 독립 독출 소자 액티브를 포함하는 2 공유 픽셀형 이미지 센서.

이미지 센서, 수광 효율, 2공유 픽셀

Description

수광 효율이 향상된 2 공유 픽셀 이미지 센서 및 그 제조 방법{2 shared type image sensor with improved light receiving efficiency and fabrication method thereof}

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 등가회로도이다.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 액티브 픽셀 센서 어레이의 일부 레이아웃이다.

도 4는 2 공유 픽셀의 단위 액티브와 게이트의 레이아웃을 동시에 도시한 레이아웃이다.

도 5는 도 3의 액티브 픽셀 센서 어레이와 광학 어퍼쳐를 함께 도시한 레이아웃이다.

도 6은 도 3의 액티브 픽셀 센서 어레이와 마이크로 렌즈를 함께 도시한 레이아웃이다.

도 7은 도 6의 A-A'선을 따라 자른 단면도이다.

도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 타이밍도이다.

도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 CMOS 이미지 센서를 포함하는 프로세서 기반 시스템을 나타내는 개략도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

P : 2 공유 픽셀 10 : 액티브 픽셀 센서 어레이

11 : 광전 변환소자, 13 : 플로팅 확산 영역

15 : 전하 전송 소자 17 : 드라이브 소자

18 : 리셋 소자 19 : 선택 소자

A1 : 일축 병합 듀얼 로브형 액티브 A2 : 독립 독출 소자 액티브

TG1, TG2 : 전송 게이트 RG : 리셋 게이트

RSG : 선택 게이트 SFG : 소오스 팔로워 게이트

본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수광 효율이 향상된 2공유 픽셀 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

이미지 센서는 광학 영상을 전기 신호로 변환시킨다. 최근들어 컴퓨터 산업과 통신 산업의 발달에 따라 디지털 카메라, 캠코더, PCS(Personal Communication System), 게임기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서의 수요가 증대하고 있다.

MOS 이미지 센서는 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝(scanning) 방식으로 구현 가능하다. 또한, 신호 처리 회로를 단일칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능하며, MOS 공정 기술을 호환하여 사용할 수 있어 제조 단가를 낮출 수 있다. 전력 소모 또한 매우 낮아 배터리 용량이 제한적인 제품에 적용이 용이하다. 따라서, MOS 이미지 센서는 기술 개발과 함께 고해상도가 구현 가능함에 따라 그 사용이 급격히 늘어나고 있다.

그런데, 증대된 해상도를 충족시키기 위해서 픽셀의 집적도를 증가시킬수록 단위 픽셀당 광전 변환 소자 면적이 작아져서 감도(sensitivity) 및 포화 신호량이 떨어진다. 따라서, 수광부인 광전 변환 소자의 면적을 가능한 최대화하여 수광 효율을 높이기 위해서 다수의 광전 변환 소자가 독출 소자를 공유하는 액티브 픽셀 센서 어레이가 적용되고 있다.

그런데, 다수의 광전 변환 소자에 독출 소자를 공유할 경우, 각 광전 변환 소자가 개별적인 독출 소자를 가지는 경우와 달리 광전 변환 소자의 공유 방향 피치가 일정하지 않게 된다. 따라서 광전 변환 소자의 중심과 마이크로 렌즈의 포커스가 일치하도록 하려면 마이크로 렌즈가 일정 피치로 배열되지 못한다. 반면, 마이크로 렌즈를 일정 피치로 배열하면 광전 변환 소자별 수광 특성의 반복성이 이루어지지 못한다. 광전 변환 소자별 비반복적인 수광 특성은 차광 패턴의 폭을 넓게 하여 마이크로 렌즈의 피치와 광전 변환 소자 어퍼쳐의 피치를 일치시키면 해결할 수 있으나, 이 경우에는 광전 변환 소자의 일부가 차광 패턴에 의해 가려지기 때문에 수광 효율이 감소한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 수광 효율이 향상된 2공유 픽셀 이미지 센서를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 수광 효율이 향상된 2 공유 픽셀 이미지 센서의 제조 방법을 제공하고자 하는 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 발명의 일 실시예에 따른 2공유 픽셀 이미지 센서는 열 방향으로 인접하며 독출 소자를 공유하는 두 개의 광전 변환 소자 액티브를 포함하는 2 공유 픽셀의 행렬 및 상기 2 공유 픽셀당 하나씩 할당되며 상기 행렬의 열간 스페이스와 행간 스페이스의 교차 지역에 상기 광전 변환 소자 액티브와 분리되어 상기 열 방향으로 장변이 배향되는 다수의 독립 독출 소자 액티브를 포함한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 2공유 픽셀 이미지 센서는 행렬 형태로 배열되고 듀얼 로브가 열 방향으로 대향하는 다수의 일축 병합 듀얼 로브형 액티브 및 상기 각 일축 병합 듀얼 로브형 액티브마다 하나씩 할당되어, 상기 일축 병합 듀얼 로브형 액티브의 열간 스페이스와 행간 스페이스의 교차 지역에 상기 열 방향으로 장변이 배향되는 다수의 독립 독출 소자 액티브를 포함한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2공유 픽셀 이미지 센서는 듀얼 로브가 제1 방향으로 대향하는 일축 병합 듀얼 로브형 액 티브 및 상기 일축 병합 듀얼 로브형 액티브와 분리되어 상기 제1 방향으로 장변이 배향되는 독립 독출 소자 액티브를 포함한다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 반도체 기판을 준비하는 단계 및 상기 반도체 기판에 소자 분리 공정을 수행하여 상기 실시예들에 따른 이미지 센서의 액티브를 정의하는 단계를 포함한다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

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. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

이하 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 및/또는은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하 본 발명의 실시예들에서는 이미지 센서의 일예로 CMOS 이미지 센서를 예시할 것이다. 그러나, 본 발명에 따른 이미지 센서는 NMOS 또는 PMOS 공정만을 적용하거나 NMOS와 PMOS 공정을 모두 사용하는 CMOS 공정을 적용하여 형성한 이미지 센서를 모두 포함할 수 있다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는 광전 변환 소자로 구성된 픽셀들이 이차원적으로 배열되어 이루어진 액티브 픽셀 센서(APS) 어레이(10), 타이밍 발생기(timing generator; 20), 행 디코더(row decoder; 30), 행 드라이버(row driver; 40), 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler, CDS; 50), 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter, ADC; 60), 래치부(latch; 70), 열 디코더(column decoder; 80) 등을 포함한다.

APS 어레이(10)는 2차원적으로 배열된 복수의 픽셀을 포함한다. 본 발명의 실시예에 있어서 APS 어레이(10)는 독출 소자를 공유하는 2개의 광전 변환 소자를 포함하는 2 공유 픽셀(2 shared pixel)을 반복 단위로 하여 행렬 형태로 어레이된다. 2 공유 픽셀을 사용하면 독출 소자 면적을 줄이고 감소된 독출 소자의 면적을 광전 변환 소자의 크기 증대에 사용할 수 있으므로 수광 효율을 증가시킬 수 있으며, 광감도, 포화 신호량 등을 향상시킬 수 있다.

2 공유 픽셀은 광학 영상을 전기 신호로 변환하는 역할을 한다. APS 어레이(10)는 행 드라이버(40)로부터 픽셀 선택 신호(SEL), 리셋 신호(RX), 전하 전송 신호(TX) 등 다수의 구동 신호를 수신하여 구동된다. 또한, 변환된 전기적 신호는 수직 신호 라인를 통해서 상관 이중 샘플러(50)에 제공된다.

타이밍 발생기(20)는 행 디코더(30) 및 열 디코더(80)에 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 제공한다.

행 드라이버(40)는 행 디코더(30)에서 디코딩된 결과에 따라 다수의 단위 픽셀들을 구동하기 위한 다수의 구동 신호를 액티브 픽셀 센서 어레이(10)에 제공한다. 일반적으로 행렬 형태로 단위 픽셀이 배열된 경우에는 각 행별로 구동 신호를 제공한다.

상관 이중 샘플러(50)는 액티브 픽셀 센서 어레이(10)에 형성된 전기 신호를 수직 신호 라인을 통해 수신하여 유지(hold) 및 샘플링한다. 상관 이중 샘플러(50)는 잡음 레벨(noise level)과 형성된 전기적 신호에 의한 신호 레벨을 이중으로 샘플링하여, 잡음 레벨과 신호 레벨의 차이에 해당하는 차이 레벨을 출력한다.

아날로그 디지털 컨버터(60)는 차이 레벨에 해당하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.

래치부(70)는 디지털 신호를 래치(latch)하고, 래치된 신호는 컬럼 디코더(80)에서 디코딩 결과에 따라 순차적으로 영상 신호 처리부(미도시)로 출력된다.

2 공유 픽셀에서 독출 소자의 공유는 행 방향 공유 또는 열 방향 공유가 적용될 수 있다. 그러나, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 대부분의 이미지 센서가 각 행별로 구동 신호를 제공하는 행 구동 방식(예., 롤링 셔텨 방식)을 채택하기 때문에 열 방향으로 인접한 2개의 광전 변환 소자가 독출 소자를 공유하는 것이 독출 효율을 높이는데 적합하다.

도 2를 참조하면, 2 공유 픽셀(P)이 행렬 형태로 배열되어 APS 어레이(10)를 구성한다. 2 공유 픽셀(P)은 열 방향으로 인접한 2개의 광전 변환 소자가 독출 소자를 공유한다. 본 명세서에서 사용하는 독출 소자는 광전 변환소자(photoelectric conversion element)에 입사된 광 신호를 독출하기 위한 소자로, 예컨대 선택 소자(select element), 드라이브 소자(drive element) 및/또는 리셋 소자(reset element)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 2 공유 픽셀(P)은 열 방향으로 인접한 2개의 광전 변환 소자(11a, 11b)를 포함한다. 광전 변환 소자(11a, 11b)는 입사광을 흡수하여 광량에 대응하는 전하를 축적한다. 광전 변환 소자(11)로 포토 다이오드, 포토 트랜지스터, 포토 게이트, 핀드 포토 다이오드 또는 이들의 조합이 적용될 수 있으며, 도면에는 포토 다이오드가 예시되어 있다.

각 광전 변환 소자(11a, 11b)는 축적된 전하를 플로팅 확산 영역(13)으로 전송하는 각 전하 전송 소자(15a, 15b)와 커플링된다. 플로팅 확산 영역(Floating Diffusion region)(FD)(13)은 전하를 전압으로 전환하는 영역으로, 기생 커패시턴스를 갖고 있기 때문에, 전하가 누적적으로 저장된다.

2 공유 픽셀(P)은 2 개의 광전 변환 소자(11a, 11b)가 독출 소자인 드라이브 소자(17), 리셋 소자(18) 및 선택 소자(19)를 공유한다. 이들의 기능에 대해서는 i행 픽셀(P(i, j), P(i, j+1), P(i, j+2), P(i, j+3), … )을 예로 들어 설명한다.

소오스 팔로워 증폭기로 예시되어 있는 드라이브 소자(17)는 각 광전 변환 소자(11a, 11b)에 축적된 전하를 전달받은 플로팅 확산 영역(13)의 전기적 포텐셜의 변화를 증폭하고 이를 출력 라인(Vout)으로 출력한다.

리셋 소자(18)는 플로팅 확산 영역(13)을 주기적으로 리셋시킨다. 리셋 소자(18)는 소정의 바이어스를 인가하는 리셋 라인(RX(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해 구동되는 1개의 MOS 트랜지스터로 이루어질 수 있다. 리셋 라인(RX(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해 리셋 소자(18)가 턴 온되면 리셋 소자(18)의 드레인에 제공되는 소정의 전기적 포텐셜, 예컨대 전원 전압(VDD)이 플로팅 확산 영역(13)으로 전달된다.

선택 소자(19)는 행 단위로 읽어낼 2 공유 픽셀(P)을 선택하는 역할을 한다. 선택 소자(19)는 행 선택 라인(SEL(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해 구동되는 1개의 MOS 트랜지스터로 이루어질 수 있다. 행 선택 라인(SEL(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해 선택 소자(19)가 턴 온되면 선택 소자(19)의 드레인에 제공되는 소정의 전기적 포텐셜, 예컨대 전원 전압(VDD)이 드라이브 소자(17)의 드레인 영역으로 전달된다.

전하 전송 소자(15a, 15b)에 바이어스를 인가하는 전송 라인(TX(i)a, TX(i)b), 리셋 소자(18)에 바이어스를 인가하는 리셋 라인(RX(i)), 선택 소자(19)에 바이어스를 인가하는 행 선택 라인(SEL(i))은 행 방향으로 실질적으로 서로 평 행하게 연장되어 배열될 수 있다.

도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 CMOS 이미지 센서의 실시예들을 나타내는 레이아웃들이다. 도 3은 APS 어레이의 일부 액티브 레이아웃이고, 도 4는 2 공유 픽셀의 단위 액티브와 게이트를 동시에 도시한 레이아웃이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 APS 어레이는 플로팅 확산 영역(FD)을 공유하는 2개의 광전 변환 소자(PD1, PD2)가 형성되는 제1 액티브(A1)가 행렬 형태로 배열되고, 제1 액티브(A1) 마다 독립 독출 소자 액티브(A2)가 하나씩 할당되는 방식으로 APS어레이가 이루어진다. 즉, 제1 액티브(A1)와 제2 액티브(A2)가 2공유 픽셀의 단위 액티브를 구성한다.

제1 액티브(A1)는 일축 합병 듀얼 로브 (one axis merged dual lobes)형 액티브이다. 구체적으로, 제1 액티브(A1)는 듀얼 로브(lobe) 액티브(a)가 연결 액티브(c)를 통해서 하나의 축(axis) 액티브(b)에 합병된다. 듀얼 로브 액티브(a)는 축 액티브(b)를 중심으로 열 방향으로 대향한다. 따라서, 일축 합병 듀얼 로브형 액티브는 전체적인 외관이 어린 쌍자엽 식물의 배축(hypocotyls)과 배축으로부터 분기된 쌍자엽(a dual cotyledon)의 외관과 실질적으로 유사하다.

듀얼 로브 액티브(a)는 2개의 광전 변환 소자(PD1, PD2)가 형성되는 듀얼 광전 변환 소자 액티브이고, 연결 액티브(c)는 플로팅 확산 영역(FD) 액티브이다.

플로팅 확산 영역(FD)이 2개의 광전 변환 소자(PD1, PD2)에 공유되어 형성되면, 플로팅 확산 영역(FD)이 형성될 연결 액티브(c)의 크기를 작게 할 수 있다. 크기를 작게하면 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있으므로 플로팅 확산 영역(FD)으로 전달되는 전하를 충분한 양의 드라이브 소자 구동 전압으로 사용할 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면 3개의 독출 소자, 즉 리셋 소자, 선택 소자 및 드라이브 소자를 하나의 액티브에 다 함께 형성하지 않고, 하나는 제1 액티브(A1)의 축 액티브(b)에 나머지 두 개는 제2 액티브(A2)에 분리하여 형성한다. 따라서, 2개의 광전자 변환 소자(PD1, PD2)에 공유되는 3개의 독출 소자가 하나의 독출 소자 액티브에 집중되어 파생되는 레이아웃의 불균일성을 효과적으로 해결할 수 있다.

구체적으로, 축 액티브(b)에는 하나의 소자만 형성한다. 그 이유는 축 액티브(b)의 존재가 인접 열의 제1 액티브(A1)의 듀얼 광전 변환 소자 액티브(a)들 사이 간격(SL)의 제한 조건으로 작용하지 않도록 하기 위해서이다. 하나의 소자만 형성하면 축 액티브(b)의 길이(l)는 하나의 소오스 및 드레인 정션 폭과 게이트 선폭의 합에 해당하는 길이이면 된다. 그러므로, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 축 액티브(b)는 인접 열의 제1 액티브(A1)의 듀얼 광전 변환 소자 액티브(a) 쪽으로 조금밖에 연장되지 않는다. 그러므로 듀얼 광전 변환 소자 액티브(a)들 사이의 간격(SL)을 듀얼 광전 변환 소자 액티브(a)에 형성될 2개의 광전 변환 소자(PD1, PD2)의 포텐셜 분리에 필요한 최소 스페이스로 할수 있다.

이에 따라 간격 설정에 제한을 받지 않는 2 공유 픽셀(P)의 행간 스페이스(SR) 또한 듀얼 광전 변환 소자 액티브(a) 들 사이의 최소 간격(SL)에 맞추어 배열할 수 있다.

축 액티브(b)에는 리셋 소자 게이트(RG)가 배열되어 리셋 소자가 형성될 수 있다. 축 액티브(b)에 형성되는 독출 소자가 리셋 소자인 것이 배선의 효율성 측면에서 유리할 수 있다. 리셋 소자가 플로팅 확산 영역(FD)을 주기적으로 리셋시키는 기능을 하기 때문에 플로팅 확산 영역(FD)과 리셋 소자의 정션을 하나로 형성하는 것이 배선의 최소화 측면에서 유리할 수 있다. 그러나 축 액티브(b)에 형성되는 소자가 리셋 소자에 한정되는 것은 아니다.

앞서도 설명했듯이, 제2 액티브(A2)에는 2개의 독출 소자가 형성된다. 축 액티브(b)에 리셋 소자가 형성된 경우, 제2 액티브(A2)에는 드라이브 소자 및 선택 소자가 형성될 수 있다. 따라서, 제2 액티브(A2)에는 드라이브 소자의 소오스 팔로워 게이트(SFG), 및 선택 소자를 구성하는 선택 게이트(RSG)들이 배치된다. 소오스 팔로워 게이트(SFG) 및 선택 게이트(RSG)의 상, 하 위치는 배선을 어떻게 형성하느냐에 따라서 서로 바뀔수 있다.

제2 액티브(A2)는 일 방향으로 적어도 3개의 정션 영역과 각 정션 영역 사이에 놓여지는 2개의 게이트(SFG, RSG)가 배열될 수 있는 길이가 필요하다. 그러므로, 제2 액티브(A2)는 장변과 단변을 가지게 된다. 이하에서는 제2 액티브(A2)의 모양을 실질적인 직사각형이라 칭한다. 실질적인 직사각형이란 직사각형을 기본형으로 하지만, 레이아웃의 효율성을 위해 4각 코너 중 일부 또는 전부가 모따기되어 4각 이상의 다각형으로 변형된 경우도 포함하는 의미로 사용한다.

제2 액티브(A2)는 제1 액티브(A1) 행렬의 열간 스페이스(SC)와 행간 스페이스(SR)의 교차 지역에 각각 배열되는 것이 각 광전 변환 소자 액티브(a)의 면적을 최대로 유지할 수 있다. 광전 변환 소자 액티브(a)와 제2 액티브(A2) 사이에는 포 텐셜 분리를 위한 최소한의 간격이 필요하다. 그러므로, 제2 액티브(A2)가 없는 경우에 비해, 제2 액티브(A2)의 크기를 최소 크기로 한다 할지라도, 제2 액티브(A2)와 인접한 광전 변환 소자 액티브(a)에서는 최소한의 간격 유지를 위해서 광전 변환 소자 액티브(a)의 크기가 축소될 수 밖에 없다. 그런데, 열간 스페이스(SC)와 행간 스페이스(SR)의 교차 지역에 제2 액티브(A2)가 놓여질 경우, 4개의 광전 변환 소자 액티브(a)가 제2 액티브(A2)와 마주보게 된다. 따라서, 포텐셜 분리 간격에 필요한 면적 감소를 4개의 광전 변환 소자 액티브(a)가 분담하므로 광전 변환 소자 액티브(a) 하나당 면적 감소량이 교차 지역 이외에 놓여질 경우에 비해 작다. 오히려, 광전 변환 소자 액티브(a)가 마이크로 렌즈의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 나타낼 수 있는 8각 이상의 형태가 되도록 할 수 있다.

교차 지역에서 제2 액티브(A2)의 장변은 행 방향 및 열 방향 중 어느 한 방향으로 배향될 수 있다. 이 때, 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 제2 액티브(A2)의 장변이 열 방향으로 놓여지는 것이 광전 변환 소자 액티브(a)의 면적을 최대로 유지함과 동시에 행방향 스페이스(SR)와 광전 변환 소자 액티브(a) 사이의 간격(SL)을 최소 간격으로 동일하게 유지할 수 있다는 점에서 보다 유리하다.

제2 액티브(A2)의 장변을 열 방향으로 배향하면 광전 변환 소자 액티브(a)의 일면이 하나의 제2 액티브(A2)와 대향하게 되는 반면, 제2 액티브(A2)의 장변을 행 방향으로 놓게 되면 광전 변환 소자 액티브(a)의 일면이 2개의 제2 액티브(A2)와 대향하게 된다. 최소 3개의 정션 영역과 2개의 게이트가 배열될 정도의 길이를 필요로 하는 제2 액티브(A2) 2개와 광전 변환 소자 액티브(a)의 일면이 대향하게 되 면 광전 변환 소자 액티브(a)의 양쪽 가장자리가 줄어들어야만 하고 잔류하는 가운데 영역은 사진 식각 공정으로 형성하기가 어려워진다. 결과적으로 광전 변환 소자 액티브(a)의 열 방향 폭이 전체적으로 줄어들 수 밖에 없다. 따라서, 광전 변환 소자 액티브(a)에 형성되는 광전 변환 소자의 크기가 감소하여 광 감도 및 포화 신호량이 감소할 수 밖에 없다. 즉, 동일 면적안에 동일 집적도로 제1 액티브(A1)를 행렬로 배열할 경우, 제2 액티브(A2)의 장변이 행 방향으로 배향되면 열 방향으로 놓여진 경우에 비해서 광전 변환 소자 액티브(a)의 면적이 작아진다.

만약 광전 변환 소자 액티브(a)의 크기를 감소시키지 않기 위해서 제2 액티브(A2)가 놓여질 행간 스페이스(SR)를 증대시키면, 고집적화를 위해 최소화된 듀얼 광전 변환 소자 액티브(a)간의 간격(SL)과 행간 스페이스(SR)가 동일하지 않게 된다. 따라서, 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심(PC) 피치(P1)가 홀수번째와 짝수번째가 다르게 된다. 본 명세서에서 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심(PC)은 광전 변환 소자 액티브(a)의 행 방향 평행선과 열 방향 평행선을 연장하여 만들어진 사각형의 무게중심으로 정의한다. 본 명세서에서 행 방향 평행선 및 열 방향 평행선이란 평행선에서 어느 한 선이 길 경우 짧은 선을 기준으로 서로 겹치는 부분만을 지칭하는 의미로 사용한다(도 3의 우측 상단 광전 변환 소자 액티브(a)의 굵은 선 참고). 그 결과 이미지 센서에서 최종적으로 형성되는 마이크로 렌즈가 일정한 피치로 배열되지 못한다. 만약 마이크로 렌즈를 일정한 피치로 배열하게 되면 마이크로 렌즈의 포커스와 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심이 놓여지는 상대적인 위치가 반복적으로 놓여지지 못하고 짝수번째와 홀수번째의 상대적인 위치가 다르게 된다. 즉, 광학적인 비반복성이 발생한다.

이를 해결하기 위해 넓어진 행간 스페이스(SR)와 일치하는 폭을 가지는 차광 패턴을 형성하면 마이크로 렌즈의 포커스(F)와 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심이 놓여지는 위치를 합치시킬 수 있으며 광학적인 반복성을 달성할 수 있다. 그러나, 차광 패턴의 폭이 상대적으로 넓은 행간 스페이스(SR)에 맞추어져 있기 때문에 행간 스페이스(SR)보다 작은 폭의 듀얼 로브 액티브(a) 간의 스페이스(SL)에 면하고 있는 광전 변환 소자 액티브(a)의 상당 부분이 차광 패턴에 의해 가려지게 되므로 수광 효율이 떨어지게 된다.

결론적으로, 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심 피치(P1)가 일정하도록 함과 동시에 간격을 최소화함으로써 고집적도를 달성할 수 있다. 열방향으로 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심 피치(P1)가 일정해야 광전 변환 소자별 수광 특성의 반복성이 이루어져서 필 팩터를 증가시키고, 나아가 마이크로렌즈에 의해 모아진 빛의 포커스가 광전 변환 소자의 중심과 가능한 합치하도록 하여 크로스토크를 감소시킬 수 있다.

한편, 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심(PC)은 행 방향으로도 일정한 피치(P2)로 배열될 수 있디. 따라서 열간 스페이스(SC)가 모두 일정할 수 있다. 만약 광전 변환 소자 액티브(a)의 열 방향 폭과 행 방향 폭이 실질적으로 동일하다면 열간 스페이스(SC)는 행간 스페이스(SR)와 실질적으로 동일할 수 있다.

도 5는 도 3의 APS 레이아웃과 광학 어퍼쳐를 정의하는 차광 패턴(M)을 동시에 도시한 레이아웃도이다.

각 액티브(A1, A2)에 형성된 각 소자들의 전기적인 신호의 라우팅(routing)을 위한 1층 이상의 배선 상에 광차폐 기능을 하는 차광 패턴(M)이 형성되어 광학 어퍼쳐(165)를 정의한다. 차광 패턴(M)은 광전 변환 소자 액티브(a) 이외의 액티브(c, b, A2)에 광이 입사되는 것을 차단하기 위한 것이다. 광전 변환 소자 및 각 독출 소자의 신호의 라우팅을 위한 배선은 액티브에 형성되는 소자의 배열에 따라 다양하게 변형될 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 도 3의 APS 레이아웃을 적용할 경우, 열 방향으로 인접한 광학 어퍼쳐(165)의 크기가 일정하며, 어퍼쳐(165)를 정의하는 차광 패턴(M)의 짝수번째 행간 폭(WR_even)과 홀수번째 행간 폭(WR_odd)이 실질적으로 동일하다.

나아가, 광전 변환 소자 액티브(a) 중심(PC)의 열 방향 피치(P1)와 행 방향 피치(P2)를 실질적으로 동일하게 배열하면 광전 변환 소자 액티브(a) 상에 형성되는 광학 어퍼쳐(optical aperture)가 정사각형이 될 수 있으며, 짝수번째 열간 폭(WC_even)과 홀수번째 열간 폭(WC_odd)이 실질적으로 동일해질 수 있다. 그 결과 어퍼쳐(165)의 형상을 실질적으로 정사각형에 가깝게 형성할 수 있으므로, 광학 어퍼쳐(165) 상에 마이크로 렌즈의 형성을 용이하게 할 수 있다.

또, 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심(PC)과 광학 어퍼쳐(165)의 중심(AC)이 실질적으로 합치(coherent)될 수 있다. 그러므로, 최적의 수광 조건을 만족시킬 수 있다. 실질적으로 합치란 완전 동일한 경우뿐만 아니라 원하는 명세(specification) 범위내에서 허용되는 마진 정도의 차이를 가지는 경우도 포함하는 것을 의미한다.

도 5에서는 차광 패턴(M)이 광학 어퍼쳐(165)를 정의한 경우를 예시하였으나, 경우에 따라서는 차광 패턴(M) 하부의 배선으로 전기적인 신호의 라우팅 및 광 차폐 기능을 동시에 달성할 수 있는 경우에는 차광 패턴(M)의 형성은 생략할 수도 있다.

도 5에서 R, G, B은 컬러 필터의 배열을 동시에 나타낸 것이다. 도 5에서는 베이어(Bayer) 형으로 배치된 컬러 필터를 예시하고 있다. 베이어형은 사람의 눈이 가장 민감하게 반응하여 정확도가 요구되는 그린(green) 컬러 필터가 전체 컬러 필터의 반이 되도록 배열하는 방식이다. 그러나, 컬러 필터의 배열은 다양하게 변형될 수 있다.

도 6은 마이크로 렌즈의 레이아웃과 도 3의 레이아웃을 함께 도시한 레이아웃이다.

도 6을 참조하면, APS 어레이의 중심 영역에서는 마이크로 렌즈(200)의 포커스(F)와 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심(PC)이 실질적으로 합치(coherent)될 수 있다. 특히, 열 방향으로 배열된 짝수번째 렌즈의 포커스(F_even)와 홀수번째 렌즈의 포커스(F_odd)가 광전 변환 소자 액티브 (a)의 중심과 합치함으로써 광학적으로 반복적인 특성을 나타낼 수 있다.

한편, APS 어레이의 좌측 또는 우측 영역에서는 수직 입사 성분보다는 사입사 성분이 더 많이 수광된다. 사입사 성분으로 인하여 마이크로 렌즈(200)의 포커스가 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심으로부터 많이 벗어나는 경우가 발생한다. 따라서, 이를 해결하기 위하여 마이크로 렌즈(200)를 쉬프트하여 마이크로 렌즈(200)의 포커스(F)가 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심(PC)과 가능한 합치하도록 한다. 그러나, 광전 변환 소자 주변에 형성되는 다층 배선으로 인하여 마이크로 렌즈(200)의 쉬프트에 한계가 있으므로, 일정 수광 효율이 허용되는 범위내에서 마이크로 렌즈(200)를 쉬프트한다. 그 결과 도 6의 좌측 영역 또는 우측 영역으로 예시되어 있는 바와 같은 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심(PC)과 마이크로 렌즈(200)의 포커스(F) 배열이 이루어진다. 그런데, 본 발명의 레이아웃에 따르면, 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심(PC)과 홀수번째 마이크로 렌즈의 포커스(F_odd)의 배열 양상과 광전 변환 소자 액티브(a)의 중심(PC)과 짝수번째 마이크로 렌즈의 포커스(F_even)의 배열 양상이 실질적으로 동일하다. 즉 수광 특성의 반복성이 달성된다.

도 7은 도 6의 각 영역별로 A-A'선을 따라 자른 단면도이다.

도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 개략적으로 설명한다.

먼저 반도체 기판을 준비한다. 반도체 기판은 에피택셜 기판을 사용할 수 있다. 이미지 소자의 크로스토크를 방지하고 특성을 최적화하기 위하여 N형 기판(101) 위에 P형 에피층(107)을 형성한 에피택셜 기판이 사용될 수 있다. N형 기판(101)에는 게더링층(103)이 더 포함될 수 있다. 게더링층(103)은 이미지 센서의 암전류(dark-current), 백점 결함(white defects) 등을 나타나게 하는 주된 원인이 되는 금속을 포획하는 기능을 한다. 게더링층(103)은 IV족 원소를 도핑하여 형성할 수 있다. 즉, 탄소(C), 게르마늄(Ge)또는 이들의 조합을 도핑할 수 있으나, 특히 탄소를 주로 사용한다.

에피택셜 반도체 기판의 P형 에피층(107)에 도 3에 도시되어 있는 APS 레이아웃을 사용하여 소자 분리 영역(109)을 형성하여 광전 변환 소자와 독출 소자가 형성될 액티브 영역들(A1, A2)을 정의한다.

이어서, 게이트 절연막(134)을 형성한다. 게이트 절연막(134)은 SiO2, SiON, SiN, Al2O3, Si3N4, GexOyNz, GexSiyOz 또는 고유전율 물질 등으로 형성할 수 있다. 고유전율 물질은 HfO2, ZrO2, Al2O3, Ta2O5, 하프늄 실리케이트, 지르코늄 실리케이트 또는 이들의 조합막 등을 원자층 증착법으로 형성할 수 있다. 또한, 게이트 절연막(134)은 예시된 막질들 중에서 2종 이상의 선택된 물질을 복수층으로 적층하여 구성될 수도 있다. 게이트 절연막(134)은 두께는 5 내지 100Å으로 형성할 수 있다.

도전성 폴리실리콘막, W, Pt, 또는 Al과 같은 금속막, TiN과 같은 금속 질화물막, Co, Ni, Ti, Hf, Pt와 같은 내화성 금속(refractory metal)으로부터 얻어지는 금속 실리사이드막, 또는, 도전성 폴리실리콘막과 금속 실리사이드막의 적층막, 도전성 폴리실리콘막과 금속막의 적층막 등을 형성한 후, 패터닝하여 게이트들(TG1, TG2, SFG, RG, RSG)을 형성한다.

이어서, 광전 변환 소자 액티브(a)에 포토 다이오드(112) 및 피닝층(114)를 형성하여 광전 변환 소자(PD1, PD2)를 완성한다.

n형 도펀트를 주위에 형성될 전하 검출부보다 깊게 높은 에너지로 0 내지 15°의 틸트를 주어 경사지게 이온 주입하여, 포토 다이오드(112)를 형성한다. 따라 서, 포토 다이오드(112)는 게이트(136)과 일부 오버랩되도록 형성된다.

계속해서, p형 도펀트를 낮은 에너지, 높은 도즈량으로 이온 주입하여 피닝층(114)을 형성한다. 피닝층(114)은 소자 분리 영역(109) 방향으로 0° 이상의 틸트를 주어 경사지게 이온 주입할 수 있다.

이어서, 스페이서(138)를 형성하고, n형 도펀트를 제1 및 제2 액티브(A1, A2)의 소정 영역에 주입하여 플로팅 확산 영역(120) 및 소오스/드레인 영역 (미도시)을 형성하여 독출 소자들을 완성한다.

독출 소자들이 형성된 기판 상에 각 소자의 전기적인 라우팅 및/또는 차광 기능을 위한 배선층(145, 155, 160)을 차례대로 형성한다. 전기적인 라우팅을 위한 제1 및 제2 배선층(145, 155)의 배열은 당업자에 의해 다양하게 변형될 수 있으므로 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 이에 대한 설명은 생략한다.

어퍼쳐(165)를 정의하는 차광 패턴(160)은 도 5의 레이아웃을 사용하여 형성한다. 각 배선층(145, 155, 160)은 콘택(140), 제1 비아(150) 및 제2 비아(미도시)를 통해서 연결될 수 있다.

각 배선층(145, 155, 160)들 및 콘택과 비아(140, 160)가 하나의 층간 절연막(170) 내에 형성된 것으로 개략화하여 도시하였으나, 당업자에게 널리 알려진 다양한 방법에 의하여 각 배선층(145, 155, 160) 사이마다 적절한 층간 절연막이 적용될 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

이어서, 층간 절연막(170) 상에 평탄화층(180)을 형성하고, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 컬러 필터(190)을 배열하고, 최상 평탄화층(195)을 형성한 후, 마 이크로 렌즈(200)를 형성하여 이미지 센서를 완성한다.

앞서 설명한 바와 같이 사입사 성분을 가능한 광전 변환 소자의 중심으로 입사시키기 위하여, APS 어레이의 중심 영역 대비 좌측 영역과 우측 영역의 마이크로 렌즈(200)의 위치가 광전 변환 소자(110)를 기준으로 우측 또는 좌측으로 조금씩 쉬프트되어 형성된다.

도 7에 도시되어 있는 이미지 센서에 입사한 광은 마이크로 렌즈(200)를 v해 컬러 필터(190)를 통과하여 차광 패턴(160)에 의해 정의되는 광학 어퍼쳐(165)에 의해 노출된 광전 변환 소자(110)에 도달하여, 소정 영역의 파장에 해당하는 입사광에 대응하여 전하가 축적된다. 축적된 전하는 독출 소자들(도 2의 17, 18, 19)의 동작에 의해 독출된다.

이하, 도 2 및 도 8을 참조하여 축적된 전하의 독출에 대하여 보다 자세히 설명한다. 도 8은 도 2의 등가회로도를 채택하는 이미지 센서의 타이밍도이다. 도 8은 행 방향 구동 방식을 사용하여 독출하는 경우의 타이밍도이다.

도 2 및 도 8을 참조하면, 행렬 형태로 배열된 다수의 2 공유 픽셀 (P)의 광전 변환 소자(11)는 모두 공통적으로 전하를 축적(integration)하게 된다. 여기서, 제1 및 제2 전하 전송 신호(TX1, TX2)는 동일 행(예, i행)의 픽셀(P(i, j), P(i, j+1), P(i, j+2), P(i, j+3), … )를 구성하는 광전 변환 소자들(11)에 공통된 신호이고, 리셋 신호(RX), 화소 선택 신호(SEL)는 상기 행의 2공유 픽셀을 구성하는 독출 소자들(18, 19)에 공통된 신호이다.

시간 t0 에서 행 선택 신호(SEL)가 하이가 되면 i번째 픽셀 행(P(i, j), P(i, j+1), P(i, j+2), P(i, j+3), … )이 선택된다. 그 후, 리셋 신호(RX)가 하이가 되어, 플로팅 확산 영역(13)은 전원 전압(Vdd) 레벨로 리셋된다. 시간 t1 전까지 각 플로팅 확산 영역(13)마다 다른 오프셋(offset) 레벨, 즉 잡음 레벨이 출력 라인(Vout)을 통해서 읽혀진다. 도면에는 표시하지 않았으나, 출력 라인(Vout) 상의 잡음 레벨은 샘플 홀드 펄스(SHP)에 의해 상관 이중 샘플러(도 1의 50 참조)에 보유된다. 그 동안, 광전 변환 소자(도 2의 11a)는 입사광에 노출되어 있으므로, 입사광에 대응되는 전하가 생성되어 축적된다.

시간 t1에서 제1 전하 전송 신호(TX1)이 하이가 되면 전하 전송 소자(15a)가 턴온되어, i번째 픽셀 행(P(i, j), P(i, j+1), P(i, j+2), P(i, j+3), … ) 의 제1 전하 전송 신호 라인(TX(i)a)에 커플링된 모든 광전 변환 소자(11a)로부터 각각의 플로팅 확산 영역(13)으로 축적된 전하가 전송된다. 이때, 플로팅 확산 영역(13)은 기생 커패시턴스를 갖고 있으므로 전하가 누적적으로 저장되고, 이에 따라서 플로팅 확산 영역(13)의 포텐셜이 변화된다.

시간 t2에서 제1 전하 전송 신호(TX1)이 로우가 되면, 플로팅 확산 영역(13)에 저장된 포텐셜, 즉 신호 레벨이 출력 라인(Vout)을 통해서 읽혀진다. 도면에는 표시하지 않았으나, 출력 라인(Vout) 상의 신호 레벨은 샘플 홀드 펄스(SHD)에 의해 상관 이중 샘플러(도 1의 50)에 보유된다. 즉, i번째 픽셀 행(P(i, j), P(i, j+1), P(i, j+2), P(i, j+3), … ) 의 제1 행에 커플링되어 있는 모든 광전 변환 소자(11a)에서 잡음 레벨과 신호 레벨이 각각 샘플링된다.

이후에는 영상 신호 처리부(도면 미도시)가 화면을 표시하기까지, 다수 개의 처리 과정을 거친다. 예를 들어, 상관 이중 샘플러(50)는 잡음 레벨과 신호 레벨의 차이 레벨을 출력하게 된다. 따라서, 고정적인 잡음 레벨이 억제된다. 또한, 아날로그 디지털 컨버터(60)는 상관 이중 샘플러(50)에서 출력되는 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 출력한다.

다시 시간 t3에서 리셋 신호(RX)가 하이가 되어, 플로팅 확산 영역(13)은 전원 전압(Vdd) 레벨로 다시 리셋되고 시간 t4 전까지 각 플로팅 확산 영역(13)마다 다른 오프셋(offset) 레벨, 즉 잡음 레벨이 출력 라인(Vout)을 통해서 읽혀진다.

그 동안 광전 변환 소자(11b)는 입사광에 노출되어 있으므로, 입사광에 대응되는 전하가 생성되어 축적된다. 시간 t4에서 제2 전하 전송 신호(TX2)이 하이가 되면 전하 전송 소자(15b)가 턴온되어, i번째 픽셀 행(P(i, j), P(i, j+1), P(i, j+2), P(i, j+3), … ) 의 제2 전하 전송 신호 라인(TX(i)b)에 커플링된 모든 광전 변환 소자(11b)로부터 각각의 플로팅 확산 영역(13)으로 축적된 전하가 전송된다. 시간 t5에서 제1 전하 전송 신호(TX2)가 로우가 되면, 플로팅 확산 영역(13)에 저장된 포텐셜, 즉 신호 레벨이 출력 라인(Vout)을 통해서 읽혀진다. 도면에는 표시하지 않았으나, 출력 라인(Vout) 상의 신호 레벨은 샘플 홀드 펄스(SHD)에 의해 상관 이중 샘플러(도 1의 50)에 보유된다. 즉, i번째 픽셀(P(i, j), P(i, j+1), P(i, j+2), P(i, j+3), … )의 제2 행에 커플링되어 있는 모든 광전 변환 소자(11b)에서 잡음 레벨과 신호 레벨이 각각 샘플링된다.

이어서, 다음 i+1번째 픽셀 행(P(i+1, j), P(i+1, j+1), P(i+1, j+2), P(i+1, j+3), … ) 에 대해서 동일한 방식으로 독출이 행해진다.

도 9를 참조하면, 프로세서 기반 시스템(201)은 CMOS 이미지 센서(210)의 출력 이미지를 처리하는 시스템이다. 시스템(201)은 컴퓨터 시스템, 카메라 시스템, 스캐너, 기계화된 시계 시스템, 네비게이션 시스템, 비디오폰, 감독 시스템, 자동 포커스 시스템, 추적 시스템, 동작 감시 시스템, 이미지 안정화 시스템 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

컴퓨터 시스템 등과 같은 프로세서 기반 시스템(201)은 버스(205)를 통해 입출력(I/O) 소자(230)와 커뮤니케이션할 수 있는 마이크로프로세서 등과 같은 중앙 정보 처리 장치(CPU)(220)를 포함한다. CMOS 이미지 센서(210)는 버스(205) 또는 다른 통신 링크를 통해서 시스템과 커뮤니케이션할 수 있다. 또, 프로세서 기반 시스템(201)은 버스(205)를 통해 CPU(220)와 커뮤니케이션할 수 있는 RAM(240), 플로피디스크 드라이브(250) 및/또는 CD ROM 드라이브(255), 및 포트(260)을 더 포함할 수 있다. 포트(260)는 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 소자 등을 커플링하거나, 또 다른 시스템과 데이터를 통신할 수 있는 포트일 수 있다. CMOS 이미지 센서(210)는 CPU, 디지털 신호 처리 장치(DSP) 또는 마이크로프로세서 등과 함께 집적될 수 있다. 또, 메모리가 함께 집적될 수도 있다. 물론 경우에 따라서는 프로세서와 별개의 칩에 집적될 수도 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수 적인 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.

상기한 바와 같은 CMOS 이미지 센서에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 광전 변환 소자의 면적을 최대한 증대시키고 증대된 면적의 대부분이 수광 영역으로 사용될 수 있는 레이아웃을 채택함으로써 필 팩터를 효과적으로 증가시킬 수 있다.

둘째, 어레이 형태로 배열된 광전 변환 소자에 위치에 상관없이 광학적으로 반복적인 수광이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

셋째, 마이크로렌즈에 의해 모아진 빛의 초점이 광전 변환 소자의 중심과 가능한 합치하도록 하여 크로스토크를 감소시킬 수 있다.

Claims

열 방향으로 인접하며 독출 소자를 공유하는 두 개의 광전 변환 소자 액티브를 포함하는 2 공유 픽셀의 행렬; 및

상기 2 공유 픽셀당 하나씩 할당되며 상기 행렬의 열간 스페이스와 행간 스페이스의 교차 지역에 상기 광전 변환 소자 액티브와 분리되어 상기 열 방향으로 장변이 배향되는 다수의 독립 독출 소자 액티브를 포함하는 2 공유 픽셀형 이미지 센서.
제1 항에 있어서, 상기 두 개의 광전 변환 소자 액티브는 하나의 플로팅 확산 영역 액티브에 연결되는 이미지 센서.
제2 항에 있어서, 상기 플로팅 확산 영역 액티브에는 1개의 독출 소자가 형성되는 액티브가 연결되는 이미지 센서.
제1 항에 있어서, 상기 독립 독출 소자 액티브에는 2개의 독출 소자가 형성되는 이미지 센서.
제4 항에 있어서, 상기 독립 독출 소자 액티브에는 선택 소자 및 드라이브 소자가 형성되는 이미지 센서.
제1 항에 있어서, 상기 두 개의 광전 변환 소자 액티브간의 스페이스는 상기 행렬의 행간 스페이스와 실질적으로 동일한 이미지 센서.
행렬 형태로 배열되고 듀얼 로브가 열 방향으로 대향하는 다수의 일축 병합 듀얼 로브형 액티브; 및

상기 각 일축 병합 듀얼 로브형 액티브마다 하나씩 할당되어, 상기 일축 병합 듀얼 로브형 액티브의 열간 스페이스와 행간 스페이스의 교차 지역에 상기 열 방향으로 장변이 배향되는 다수의 독립 독출 소자 액티브를 포함하는 2 공유 픽셀형 이미지 센서.
제7 항에 있어서, 상기 일축 병합 듀얼 로브형 액티브에는 듀얼 광전 변환 소자, 플로팅 확산 영역 및 1개의 독출 소자가 형성되는 2 공유 픽셀형 이미지 센서.
제7 항에 있어서, 상기 독립 독출 소자 액티브에는 2개의 독출 소자가 형성되는 2 공유 픽셀형 이미지 센서.
제9 항에 있어서, 상기 독립 독출 소자 액티브에는 선택 소자 및 드라이브 소자가 형성되는 이미지 센서.
제7 항에 있어서, 상기 행간 스페이스와 상기 로브형 액티브간의 스페이스는 실질적으로 동일한 이미지 센서.
듀얼 로브가 제1 방향으로 대향하는 일축 병합 듀얼 로브형 액티브; 및

상기 일축 병합 듀얼 로브형 액티브와 분리되어 상기 제1 방향으로 장변이 배향되는 독립 독출 소자 액티브를 포함하는 2 공유 픽셀형 이미지 센서.
제12 항에 있어서, 상기 일축 병합 듀얼 로브형 액티브에는 듀얼 광전 변환 소자, 플로팅 확산 영역 및 1개의 독출 소자가, 상기 독립 독출 소자 액티브에는 2개의 독출 소자가 형성되는 2 공유 픽셀형 이미지 센서.
제13 항에 있어서, 상기 독립 독출 소자 액티브에는 선택 소자 및 드라이브 소자가 형성되는 2 공유 픽셀형 이미지 센서.
반도체 기판을 제공하는 단계; 및

상기 반도체 기판에 소자 분리 공정을 수행하여 상기 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 따른 이미지 센서의 액티브를 정의하는 단계를 포함하는 2공유 픽셀형 이미지 센서의 제조 방법.
제15 항에 있어서, 상기 반도체 기판을 제공하는 단계는 n형 반도체 기판 상에 p형 에피층이 형성된 에피택셜 기판을 제공하는 단계인 이미지 센서의 제조 방법.
제16 항에 있어서, 상기 n형 반도체 기판에는 게더링층이 더 형성된 이미지 센서의 제조 방법.