KR100828943B1

KR100828943B1 - 3t-4s 스텝 ＆ 리피트 단위 셀 및 상기 단위 셀을 구비한 이미지센서, 데이터 저장 장치, 반도체 공정 마스크, 반도체 웨이퍼

Info

Publication number: KR100828943B1
Application number: KR1020060129977A
Authority: KR
Inventors: 이도영
Original assignee: (주)실리콘화일
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-05-13
Also published as: US8222586B2; CN101554045B; CN101554045A; WO2008075874A1; US20100200729A1

Abstract

본 발명은 3개의 트랜지스터로 구성되는 이미지 센서 단위 셀 4개를 하나의 스텝 & 리피트 단위 셀로 결합시킨 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀 및 상기 단위 셀을 구비하는 3T-4S 이미지센서를 개시한다. 상기 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀은 제1포토다이오드 내지 제4포토다이오드를 구비하며, 제1포토다이오드 및 제2포토다이오드는 4개의 트랜지스터와 결합하여 제1공유 이미지센서 단위 셀을 구성하고, 제3포토다이오드 및 제4포토다이오드는 4개의 트랜지스터와 결합하여 제2공유 이미지센서 단위 셀을 구성하며, 상기 제1포토다이오드 및 상기 제2포토다이오드에 입사된 영상에 대응되는 신호는 제1공통검출라인을 통하여 출력되고, 상기 제3포토다이오드 및 상기 제4포토다이오드에 입사된 영상에 대응되는 신호는 제2공통검출라인을 통하여 출력되며, 상기 4개의 포토다이오드의 일 단자는 제1전압원에 연결된다. 그린 필터를 통하여 2개의 포토다이오드에 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압은 하나의 공통검출라인을 통해 출력하고, 레드 필터 및 블루 필터를 통하여 다른 2개의 포토다이오드에 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압은 다른 하나의 공통검출라인을 통해 출력된다.

Description

3T-4S 스텝 ＆ 리피트 단위 셀 및 상기 단위 셀을 구비한 이미지센서, 데이터 저장 장치, 반도체 공정 마스크, 반도체 웨이퍼{3 Transistors 4 Shared Step ＆ Repeat Unit Cell and 3 Transistors 4 Shared Image Sensor, Data Storage Device, Semiconductor Process Mask, Semiconductor Wafer including the Unit Cells}

도 1은 3개의 트랜지스터를 구비하는 제1형 이미지센서회로 2개를 결합한 3T-2S 이미지센서회로를 생성하는 과정을 설명한다.

도 2는 3개의 트랜지스터를 구비하는 제2형 이미지센서회로 2개를 결합한 3T-2S 이미지센서회로를 생성하는 과정을 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀의 제1실시 예이다.

도 4는 본 발명에 따른 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀의 제2실시 예이다.

도 5는 본 발명에 따른 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀의 제3실시 예이다.

도 6은 본 발명에 따른 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀의 제4실시 예이다.

도 7은 도 3에 도시 된 제1공유 이미지센서 단위 셀(310)에서 사용하는 신호들의 파형도이다.

도 8은 본 발명에 따른 이미지센서의 제1실시 예에 대한 개념도이다.

도 9는 본 발명에 따른 이미지센서의 제2실시 예에 대한 개념도이다.

도 10은 본 발명에 따른 이미지센서의 제3실시 예에 대한 개념도이다.

도 11은 본 발명에 따른 이미지센서의 제4실시 예에 대한 개념도이다.

도 12는 도 8에 도시된 본 발명에 따른 이미지센서의 실제 회로도이다.

도 13은 도 8에 도시된 본 발명에 따른 이미지센서의 응용실시 예이다.

도 14는 도 9에 도시된 본 발명에 따른 이미지센서의 실제 회로도이다.

도 15는 도 10에 도시된 본 발명에 따른 이미지센서의 실제 회로도이다.

본 발명은 이미지센서(Image Sensor)에 관한 것으로, 특히 3개의 트랜지스터로 구성되는 이미지 센서 단위 셀 4개를 하나의 스텝 & 리피트 단위 셀로 결합시킨 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 3T-2S 이미지센서회로(100)는, 3개의 트랜지스터를 구비하는 2개의 이미지센서 단위 셀(110, 120)을 결합한 것으로, 2개의 포토다이오드(PD0, PD1) 및 4개의 트랜지스터(M101 ~ M104)를 구비한다. 3T-2S 이미지센서회로(100)는, 3개의 트랜지스터를 구비하는 2개의 이미지 센서회로(110, 120)에서 각각 사용되는 리셋트랜지스터(M2, M5) 및 변환트랜지스터(M3, M6)를 서로 공유(Shared)하도록 한 것이다. 3T-2S 이미지센서회로(100)는 리셋 및 변환에 공통으로 사용되는 2개의 트랜지스터들(M103, M104)과 2개의 포토다이오드들(PD0, PD1)에 연결된 2개의 전달트랜지스터들(M101, M102)을 사용한다.

여기서 리셋트랜지스터(M103)의 게이트에 인가되는 리셋신호(Rx01)는, 전달트랜지스터들(M101, M102)의 게이트에 인가되는 2개의 전하전달제어신호(Tx0, Tx1)가 인에이블(Enable) 될 때 해당 시간에 각각 한 번씩 인에이블 되기 때문에 '01(Zero and One)'이라는 표시를 하였다. 선택신호(Sx)의 경우, 각각의 전하전달제어신호들에 한번씩 대응하여 인에이블 된다.

도 2를 참조하면, 3T-2S 이미지센서회로(200)는, 3개의 트랜지스터를 구비하는 이미지센서 단위 셀(210, 220) 2개를 결합한 것으로, 2개의 포토다이오드(PD0, PD1) 및 4개의 트랜지스터(M201 ~ M204)를 구비한다. 3개의 트랜지스터를 구비하는 2개의 이미지 센서회로(210, 220)에서 각각 사용되는 리셋트랜지스터(M12, M15) 및 변환트랜지스터(M13, M16)를 서로 공유하도록 한 것이다. 3T-2S 이미지센서회로(200)는 공유하는 2개의 트랜지스터들(M203, M204)과 2개의 전달트랜지스터들(M201, M202)을 이용하여 2개의 포토다이오드(PD0, PD1)로부터 생성된 영상신호에 대응되는 전하를 감지하고 전달한다.

도 1에 도시된 리셋트랜지스터(M103) 및 변환트랜지스터(M104)의 일 단자가가 모두 선택신호(Sx)에 연결되어 있는데 반해, 도 2에 도시된 리셋트랜지스터(M203)의 일 단자는 선택신호(Sx)에 연결되지만 변환트랜지스터(M204)의 일 단자는 전압원(Vdd)에 연결되어 있다는 점에서 서로 다른 실시 예이다.

상술한 바와 같이, 3개의 트랜지스터를 구비하는 이미지 센서회로 2개를 합 쳐서 구한 하나의 3T-2S 이미지센서회로는, 다양한 방법으로 레이아웃 할 수 있다. 그러나 4개의 이미지 센서회로를 하나의 단위 셀로 합한 경우에 대해서는 특별하게 발표된 바가 없다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 3개의 트랜지스터(3T)를 구비하는 이미지센서 단위 셀 4개를 합쳐서(4S) 생성시킨 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 3개의 트랜지스터를 구비하는 이미지센서 단위 셀 4개의 합쳐서 생성시킨 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀을 복수 개 구비하는 3T-4S 이미지센서를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일면(Aspect)에 따른 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀은, 제1포토다이오드; 상기 제1포토다이오드의 대각선 방향으로 배치된 제2포토다이오드; 상기 제2포토다이오드의 한 쪽 옆에 배치된 제3포토다이오드; 및 상기 제2포토다이오드의 상부에 배치된 제4포토다이오드를 구비하며, 상기 제1포토다이오드 및 상기 제2포토다이오드는 4개의 트랜지스터와 결합하여 제1공유 이미지센서 단위 셀을 구성하고, 상기 제3포토다이오드 및 상기 제4포토다이오드는 4개의 트랜지스터와 결합하여 제2공유 이미지센서 단위 셀을 구성하며, 상기 제1포토다이오드 및 상기 제2포토다이오드에 입사된 영상에 대응되는 신호는 제1공통검출라인(OUT1)을 통하여 출력되고, 상기 제3포토다이오드 및 상기 제4포토다 이오드에 입사된 영상에 대응되는 신호는 제2공통검출라인(OUT2)을 통하여 출력되며, 상기 4개의 포토다이오드의 일 단자는 제1전압원에 연결된다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일면(Aspect)에 따른 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀은, 제1포토다이오드; 상기 제1포토다이오드의 상부에 배치된 제2포토다이오드; 상기 제2포토다이오드의 한 쪽 옆에 배치된 제3포토다이오드; 및 상기 제3포토다이오드의 상부에 배치된 제4포토다이오드를 구비하며, 상기 제1포토다이오드 및 상기 제3포토다이오드는 4개의 트랜지스터와 결합하여 제1공유 이미지센서 단위 셀을 구성하고, 상기 제2포토다이오드 및 상기 제4포토다이오드는 4개의 트랜지스터와 결합하여 제2공유 이미지센서 단위 셀을 구성하며, 상기 제2포토다이오드 및 상기 제4포토다이오드에 입사된 영상에 대응되는 신호는 제1공통검출라인을 통하여 출력되며, 상기 제1포토다이오드 및 상기 제3포토다이오드에 입사된 영상에 대응되는 신호는 제2공통검출라인을 통하여 출력되고, 상기 4개의 포토다이오드의 일 단자는 제1전압원에 연결된다.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일면에 따른 3T-4S 이미지센서는, 청구항 제1항에 기재된 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀 복수 개가 2차원으로 배열되었으며, 상기 2차원으로 배열된 복수 개의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들 사이에 수직방향 또는 수평방향으로 복수 개의 공통검출라인이 배치되고, 상기 복수 개의 공통검출라인을 따라 배열된 복수 개의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들은 포토다이오드들에 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압들을 인접한 2개의 공통검출라인을 통하여 출력한다.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 3T-4S 이미지센서는, 청구항 제13항에 기재된 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀 복수 개가 2차원으로 배열되었으며, 상기 2차원으로 배열된 복수 개의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들 사이에 수직방향 또는 수평방향으로 복수 개의 공통검출라인이 배치되고, 상기 복수 개의 공통검출라인을 따라 배열된 복수 개의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들은 포토다이오드들에 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압들을 인접한 2개의 공통검출라인을 통하여 출력한다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

주어진 회로를 레이아웃 할 때 단위 셀을 반복해서 배열하는 경우가 있다. 이러한 반복되는 작업을 단위 셀을 스텝 & 리피트(Step & Repeat) 한다고 하는데, 이는 단위 셀을 수평방향 및 수직방향으로 연속해서 배열하는 것을 의미한다. 이하의 설명에서 사용하는 스텝 & 리피트(Step & Repeat)라는 용어는 상기의 내용을 포함하며, 스텝 & 리피트 단위 셀은 반복 배열되는데 사용되는 단위 셀을 의미한다.

도 3을 참조하면, 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀(300)은, 제1공유 이미지센서 단위 셀(310) 및 제2공유 이미지센서 단위 셀(320)을 구비한다.

3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀(300)은 제1포토다이오드(0,0)의 대각선 방향으로 배치된 제2포토다이오드(1,1), 제2포토다이오드(1,1)의 오른 쪽에 배치된 제3포토다이오드(1,2) 및 제2포토다이오드(1,1)의 상부에 배치된 제4포토다이오드(2,1) 를 구비한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 4개의 포토다이오드((0,1) ~ (2,1))의 각각의 일 단자는 접지전압(GND)에 연결되어 있다.

제1공유 이미지센서 단위 셀(310)은, 2개의 포토다이오드((0,0), (1,1)) 및 4개의 모스트랜지스터들(M1 ~ M4)을 구비한다.

제1전달트랜지스터(M1)는 일 단자가 제1포토다이오드(0.0)의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제1전달신호(Tx0)가 인가된다. 제2전달트랜지스터(M2)는 일 단자가 제2포토다이오드(1,1)의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제2전달신호(Tx1)가 인가된다. 제1리셋트랜지스터(M3)는 일 단자가 제1전달트랜지스터(M1)의 다른 일 단자 및 제2전달트랜지스터(M2)의 다른 일 단자의 공통노드(FD node01)에 연결되고 다른 일 단자가 선택신호(Sx)에 연결되며 게이트에 제01리셋신호(Rx01)가 인가된다. 제1변환트랜지스터(M4)는 일 단자가 선택신호(Sx)에 연결되고 다른 일 단자가 제1공통검출라인(OUT1)에 연결되며 게이트에 공통노드(FD node01)에 연결된다.

제2공유 이미지센서 단위 셀(320)은, 2개의 포토다이오드((1,2), (2,1)) 및 4개의 모스트랜지스터들(M5 ~ M8)을 구비한다.

제3전달트랜지스터(M5)는 일 단자가 제3포토다이오드(1,2)의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제2전달신호(Tx1)가 인가된다. 제4전달트랜지스터(M6)는 일 단자가 제4포토다이오드(2,1)의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제3전달신호(Tx2)가 인가된다. 제2리셋트랜지스터(M7)는 일 단자가 제3전달트랜지스터(M5)의 다른 일 단자 및 제4전달트랜지스터(M6)의 다른 일 단자의 공통노드(FD node12)에 연결 되고 다른 일 단자가 선택신호(Sx)에 연결되며 게이트에 제12리셋신호(Rx12)가 인가된다. 제2변환트랜지스터(M8)는 일 단자가 선택신호(Sx)에 연결되고 다른 일 단자가 제2공유검출라인(OUT2)에 연결되며 게이트가 공통노드(FD node12)에 연결된다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀(400)은 도 3에 도시된 단위 셀(300)과 포토다이오드들의 배치는 동일하고, 다만 변환트랜지스터들(M4, M8)의 일 단자의 연결이 다를 뿐이다. 도 3에 도시된 제1공유 이미지센서 단위 셀(310) 및 제2공유 이미지센서 단위 셀(320)은 제1공유 이미지센서 단위 셀(410) 및 제2공유 이미지센서 단위 셀(420)과 대응된다.

도 3에 도시된 단위 셀(300)을 구성하는 2개의 변환트랜지스터들(M4, M8)의 일 단자는 선택신호(Sx)에 연결된데 반해, 도 4에 도시된 단위 셀(400)을 구성하는 2개의 변환트랜지스터들(M4, M8)의 일 단자는 전압원(Vdd)에 연결되어 있다. 여기서 전압원(Vdd)은 상기 단위 셀(400)이 장착된 시스템을 동작시키는데 사용되는 전원전압(Power Supply) 중 높은 전압 준위를 가지는 전압원이다. 이 경우 선택신호(Sx)가 인에이블 되었을 때의 전압준위는 상기 전압원(Vdd)과 동일한 전압준위를 가지는 것이 바람직하다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀(500)은 제1공유 이미지센서 단위 셀(510) 및 제2공유 이미지센서 단위 셀(520)을 구비한다.

3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀(500)은 제1포토다이오드(0,0)의 상부에 배치된 제2포토다이오드(1,0), 제2포토다이오드(1,0)의 오른쪽에 배치된 제3포토다이오드(1,1) 및 제3포토다이오드(1,1)의 상부에 배치된 제4포토다이오드(2,1)를 구비한다.

제1공유 이미지센서 단위 셀(510)은, 2개의 포토다이오드((0,0), (1,1)) 및 4개의 모스트랜지스터들(M1 ~ M4)을 구비한다.

제1전달트랜지스터(M1)는 일 단자가 제1포토다이오드(0,0)의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제1전달신호(Tx0)가 인가된다. 제2전달트랜지스터(M2)는 일 단자가 제3포토다이오드(1,1)의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제2전달신호(Tx1)가 인가된다. 제1리셋트랜지스터(M3)는 일 단자가 제1전달트랜지스터(M1)의 다른 일 단자 및 제2전달트랜지스터(M2)의 다른 일 단자의 공통노드(FD node01)에 연결되고 다른 일 단자가 선택신호(Sx)에 연결되며 게이트에 제01리셋신호(Rx01)가 인가된다. 제1변환트랜지스터(M4)는 일 단자가 선택신호(Sx)에 연결되고 다른 일 단자가 제2공통검출라인(OUT2)에 연결되며 게이트가 공통노드(FD node01)에 연결된다.

제2공유 이미지센서 단위 셀(520)은, 2개의 포토다이오드((1,0), (2,1)) 및 4개의 모스트랜지스터들(M5 ~ M8)을 구비한다.

제3전달트랜지스터(M5)는 일 단자가 제2포토다이오드(1,0)의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제2전달신호(Tx1)가 인가된다. 제4전달트랜지스터(M6)는 일 단자가 제4포토다이오드(2,1)의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제3전달신호(Tx2) 가 인가된다. 제2리셋트랜지스터(M7)는 일 단자가 제3전달트랜지스터(M5)의 다른 일 단자 및 제4전달트랜지스터(M6)의 다른 일 단자의 공통노드(FD node12)에 연결되고 다른 일 단자가 선택신호(Sx)에 연결되며 게이트에 제12리셋신호(Rx12)가 인가된다. 제2변환트랜지스터(M8)는 일 단자가 선택신호(Sx)에 연결되고 다른 일 단자가 제1공통검출라인(OUT1)에 연결되며 게이트가 공통노드(FD node12)에 연결된다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀(600)은 도 5에 도시된 단위 셀(500)과 포토다이오드들의 배치는 동일하고, 다만 변환트랜지스터의 일 단자의 연결이 다를 뿐이다. 도 5에 도시된 제1공유 이미지센서 단위 셀(510) 및 제2공유 이미지센서 단위 셀(520)은 제1공유 이미지센서 단위 셀(610) 및 제2공유 이미지센서 단위 셀(620)과 대응된다.

도 5에 도시된 단위 셀(500)의 경우 2개의 변환트랜지스터들(M4, M8)의 일 단자가 선택신호(Sx)에 연결된데 반해, 도 6에 도시된 단위 셀(600)의 경우 2개의 변환트랜지스터들(M4, M8)의 일 단자는 전압원(Vdd)에 연결되어 있다. 여기서 전압원(Vdd)은 상기 단위 셀(600)이 장착된 시스템을 동작시키는데 사용되는 전원전압(Power Supply) 중 높은 전압 준위를 가지는 전압원이다.

도 7을 참조하면, 제1포토다이오드(0,0) 및 제2포토다이오드(1,1)로부터 검 출된 영상신호에 대응되는 변환전압을 제1공통검출라인(OUT1)으로 출력하기 위해서는,

1) 먼저 선택신호(Sx)가 인에이블(예를 들면, 논리하이 상태) 된다. 이 때 인에이블 된 선택신호(Sx)의 전압준위는 동작전압(Vdd)의 전압준위를 가지는 것이 바람직하다.

2) 선택신호(Sx)가 하이상태가 된 후 제01리셋신호(Rx01)에 의하여 턴 온 되는 제1리셋트랜지스터(M3)를 경유하여 인가되는 선택신호(Sx)의 전압이 공통노드(FD node01)를 리셋(Reset)시킨다.

3) 상기 1) 및 2)의 과정이 진행되는 동안 제1포토다이오드(PD1)에 입사된 영상신호에 대응하여 생성된 전하들이 제1포토다이오드(0,0) 및 제1전달트랜지스터(M1)의 공통단자에 축적된다. 일정한 시간(노출 시간)이 경과한 후 제1전달신호(Tx0)가 하이상태로 인에이블 된 시간 구간동안, 상기 축적된 전하들이 제1전달트랜지스터(M1)를 경유하여 공통노드(FD node01)에 전달된다. 공통노드(FD node01)는 이미 동작전압(Vdd)의 전압준위를 가지는 선택전압(Sx)으로 리셋되어 있으므로, 상기 공통노드(FD node01)의 전압준위는 전달된 전하들에 대응하는 일정한 전압준위로 감소하게 된다. 제1변환트랜지스터(M4)는 공통노드(FD node01)의 전압준위에 대응되는 변환전압을 생성하여 제1공통검출라인(OUT1)을 통해 출력한다.

4) 제1포토다이오드(0,0)로부터 검출된 영상신호에 대응되는 변환전압을 샘플링 한 후, 한 번 더 제01리셋신호(Rx01)가 인에이블 되며 이 때 제1전달신호(Tx0)가 동시에 인에이블 되고, 제01리셋신호(Rx01) 및 제1전달신호(Tx0)가 인에 이블 된 상태에서 선택신호(Sx)의 전압준위를 접지전압(GND)으로 변경시킨다. 이렇게 함으로서 공통노드(FD node01)의 전압준위를 접지전압(GND)으로 리셋시킨다. 공통노드(FD node01)의 전압준위를 접지전압으로 리셋 한 후 일정한 시간이 경과하면, 제3포토다이오드(1,1)로부터 검출된 영상신호에 대응되는 변환전압을 제1공통검출라인(OUT1)을 통하여 출력하기 위한 과정이 시작되는데 먼저 선택신호(Sx)가 다시 하이상태로 인에이블 된다.

5) 선택신호(Sx)가 하이상태가 된 후 제01리셋신호(Rx01)에 의하여 턴 온 되는 제1리셋트랜지스터(M3)를 경유하여 인가되는 동작전압(Vdd)의 전압준위를 가지는 선택신호(Sx)에 의해 공통노드(FD node01)를 동작전압(Vdd)의 전압준위로 리셋(Reset)시킨다.

6) 상기 4) 및 5)의 과정이 진행되는 동안 제2포토다이오드(1,1)에 입사된 영상신호에 대응하여 생성된 전하들이 제2포토다이오드(1,1) 및 제2전달트랜지스터(M2)의 공통단자에 축적된다. 일정한 시간(노출 시간)이 경과한 후 제2전달신호(Tx1)가 하이상태로 인에이블 된 시간 구간동안, 상기 축적된 전하들이 제2전달트랜지스터(M2)를 경유하여 공통노드(FD node01)에 전달된다. 공통노드(FD node01)는 이미 동작전압(Vdd)의 전압준위로 리셋되어 있으므로, 전달된 전하들에 의하여 상기 공통노드(FD node01)의 전압준위를 전달된 전하들에 대응하여 일정한 전압준위로 감소하게 된다. 제1변환트랜지스터(M4)는 공통노드(FD node01)의 전압준위에 대응되는 변환전압을 생성하여 제1공통검출라인(OUT1)을 통해 출력한다. 이 후 제01리셋신호(Rx01) 및 제2전달신호(Tx2)가 한 번 더 인에이블 되고 이 동안 선택신 호(Sx)의 전압준위가 접지전압으로 천이하는 것은 제1포토다이오드(0,0)에 입사된 영상신호에 대응되는 변환신호를 출력하는 과정과 동일하다.

도 7에는 도 3에 도시된 제1공유 이미지센서 단위 셀(310)에서 사용하는 신호들의 파형도만을 도시하였지만, 상기의 설명을 기초로 하여 제2공유 이미지센서 단위 셀(320)의 동작을 설명할 수 있다.

즉, 제1공유 이미지센서 단위 셀(310)의 동작을 설명하는 부분에서 제1포토다이오드(0,0)와 제2포토다이오드(1,1)는 제3포토다이오드(1,2)와 제4포토다이오드(2,1)로 각각 대체하고, 제1전달신호(Tx0)와 제2전달신호(Tx1)는 제2전달신호(Tx1)와 제3전달신호(Tx2)로 각각 대체하며, 제01리셋신호(Rx01)는 제12리셋신호(Rx12)로 각각 대체하면 제2공유 이미지센서 단위 셀(320)의 동작설명이 된다. 마찬가지로, 제1전달트랜지스터(M1)와 제2전달트랜지스터(M2)의 공통연결부분(FD node01)은 제3전달트랜지스터(M6)와 제4전달트랜지스터(M7)의 공통연결부분(FD node12)이 될 것이다.

또한 상기의 설명은 하나의 단위 셀(300)에 대해서만 설명하였지만, 제01리셋신호(Rx01)는 0번째 라인 및 1번째 라인을 커버하고, 제12리셋신호(Rx12)는 1번째 라인 및 2번째 라인을 커버하는 것이기 때문에 라인단위로 이미지센서의 동작을 이로부터 유추하는 것도 가능하다. 마찬가지로, 도 4 내지 도 6에 도시된 단위 셀들의 동작을 유추 할 수 있다.

도면에서는 선택신호(Sx)가 하나의 신호로 되어 있는데 이는 하나의 선택신호(Sx)가 모든 단위 셀에 공통으로 적용될 때의 경우를 설명한 것이고, 라인 수만 큼의 구별된 선택신호를 구비한다면 라인 단위로 인에이블 되도록 하는 것도 가능하다. 연속된 2개의 전달신호에 의하여 변환전압을 출력한 하나의 공유 이미지센서 단위 셀들의 공통노드(예를 들면, FD node01)는 최종적으로 접지전압(GDN)으로 리셋된다. 따라서 선택신호(Sx)의 전압준위에 관계없이 전달신호에 의해 임의의 단위 셀이 선택되지 않는다면, 해당 단위 셀은 더 이상의 변환전압이 출력되지 않게 된다.

따라서 리셋신호(Rx)와 같이 라인단위로 동시에 인에이블 되는 것은 물론, 전체의 선택신호(Sx)가 하나로 합쳐지는 것도 가능하다.

도 8을 참조하면, 상기 이미지센서는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들(300, 400)을 복수 개 2차원으로 배열한 것이다. 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들(300, 400)을 관통하는 제1공통검출라인(O1) 및 오른 쪽에 배치된 제2공통검출라인(O2)을 통하여 변환전압들을 출력한다. 제1공통검출라인(O1) 및 제2공통검출라인(O2)은 수직방향으로 배치된 복수 개의 단위 셀들(801, 802, 803)로부터 구해진 변환전압들을 출력한다. 제3공통검출라인(O3) 및 제4공통검출라인(O4)은 수직방향으로 배치된 복수 개의 단위 셀들(811, 812, 813)로부터 구해진 변환전압들을 출력한다. 제5공통검출라인(O5) 및 제6공통검출라인(O6)은 수직방향으로 배치된 복수 개의 단위 셀들(821, 822, 823)로부터 구해진 변환전압들을 출력한다.

단위 셀들(801 ~ 803)을 구성하는 4개의 포토다이오드들 중 2개의 포토다이오드들(G)에 입사된 영상신호에 대한 변환전압들은 제2공통검출라인(01)을 통해 출 력되고, 나머지 2개의 포토다이오드들(B, R)에 입사된 영상신호에 대한 변환전압들은 제1공통검출라인(O1)을 통해 검출된다. 여기서 포토다이오드들에 표시된 "G"는, 포토다이오드들의 상부에 그린(Green) 필터가 설치되어 영상신호의 그린 성분을 수신하게 되는 포토다이오드를 의미한다. 마찬가지로 "B 및 R"은 포토다이오드들의 상부에 블루(Blue) 필터 및 레드(Red) 필터가 설치되어 영상신호의 블루 및 레드 성분을 수신하게 되는 포토다이오드를 의미한다.

도 8을 참조하면, 블루 필터 및 레드 필터를 거쳐 포토다이오드에 입사된 영상신호에 대한 변환전압들은 홀수 번째 공통검출라인들(OUT1, OUT3, OUT5)을 통해 출력되고, 그린 필터를 거쳐 포토다이오드에 입사된 영상신호에 대한 변환전압들을 짝수 번째 공통검출라인들(OUT2, OUT4, OUT6)을 통해 출력된다. 그러나 이것은 하나의 실시 예이고, 그 반대의 경우도 가능하다.

도 8에는 오른쪽에 배치된 공통검출라인들을 통해 변환전압들을 출력하는 것으로 도시되어 있지만, 왼쪽에 배치된 공통검출라인들을 통해 변환전압들을 출력하도록 레이아웃 하는 것도 가능하다.

도 8에는 하나의 포토다이오드들 사이에 하나씩의 공통검출라인이 할당되어 있지만, 2개의 포토다이오드들 사이에 2개씩의 공통검출라인을 할당 배치하는 것도 가능하다.

도 9를 참조하면, 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들(500, 600)의 양쪽에 배치된 2개의 공통검출라인들을 통하여 변환전압들을 출력한다. 제1공통검출라인(OUT1) 및 제2공통검출라인(OUT2)은 수직방향으로 배치된 복수 개의 단위 셀들(901, 902, 903)로부터 구해진 변환전압들을 출력한다. 제3공통검출라인(OUT3) 및 제4공통검출라인(OUT4)은 수직방향으로 배치된 복수 개의 단위 셀들(911, 912, 913)로부터 구해진 변환전압들을 출력한다. 제5공통검출라인(OUT5) 및 제6공통검출라인(OUT6)은 수직방향으로 배치된 복수 개의 단위 셀들(921, 922, 923)로부터 구해진 변환전압들을 출력한다.

제1공통검출라인(OUT1) 및 제2공통검출라인(OUT2)의 사이에는 복수 개의 단위 셀들(901, 902, 903)이 배치되어 있다. 각각의 단위 셀들에 포함된 4개의 포토다이오드들 중 2개의 포토다이오드들(G)에 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압은 제1공통검출라인(OUT1)을 통하여 출력된다. 나머지 2개의 포토다이오드들(B, R)에 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압은 제2공통검출라인(OUT2)을 통하여 출력된다.

따라서 제1공통검출라인(OUT1)에는 3개의 단위 셀들(901 ~ 903) 중 그린 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대한 변환전압만이 출력되고, 제2공통검출라인(OUT2)에는 3개의 단위 셀들(901 ~ 903) 중 블루 필터 및 레드 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대한 변환전압만이 출력된다.

마찬가지로, 제3공통검출라인(OUT3)에는 3개의 단위 셀들(911 ~ 913) 중 그린 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대한 변환전압만이 출력되고, 제4공통검출라인(OUT4)에는 3개의 단위 셀들(911 ~ 913) 중 블루 필터 및 레드 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대한 변환전압만이 출력된다. 제5공통검출라인(OUT5) 및 제6공통 검출라인(OUT6)의 경우도 마찬가지로 동작하게 된다.

홀수 번째 공통검출라인들(OUT1, OUT3, OUT5)은 그린 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대한 변환전압만을 출력하고, 짝수 번째 공통검출라인들(OUT2, OUT4, OUT6)은 블루 필터 및 레드 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대한 변환전압을 출력하며, 반대의 연결 구조도 가능하다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들(500, 600)의 한 쪽에 배치된 2개씩의 공통검출라인들을 통하여 변환전압들을 출력한다. 도 10에 도시된 실시 예의 경우 2개의 공통검출라인들이 해당 단위 셀들(500, 600)의 오른쪽에 배치되어 있고, 도 11에 도시된 실시 예의 경우는 왼쪽에 배치되어 있다는 점이 서로 다르다.

그러나 그린 필터를 거쳐 입사된 영상신호들에 대응되는 변환전압들은 홀수 번째 공통검출라인들(OUT1, OUT3, OUT5)을 통해서 출력되고, 블루 필터 및 레드 필터를 거쳐 입사된 영상신호들에 대응되는 변환전압들은 짝수 번째 공통검출라인들(OUT2, OUT4, OUT6)을 통해서 출력된다는 점을 동일하다. 여기서 홀수 번째 공통검출라인들과 짝수 번째 공통검출라인들로부터 출력되는 변환전압의 성질은 서로 바뀔 수도 있다.

도 12를 참조하면, 도 3에 도시된 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀(점선 내부) 을 관통하는 공통검출라인(OUT1)으로부터는 블루 필터 및 레드 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대한 변환전압들이 출력되고, 상기 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀(점선 내부)의 오른쪽에 배치된 공통검출라인(OUT2)으로부터는 그린 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대한 변환전압들이 출력된다.

이해의 편의를 위하여 0번째 라인에 대한 제1전달신호(Tx0)에 응답하여 이미 동작한 것을 전제로, 제2전달신호(Tx1) 및 제3전달신호(Tx2)에 응답한 동작에 대하여 설명한다. 여기서, 전달신호(Tx), 리셋신호(Rx) 및 선택신호(Sx)는 전달신호 구동장치(Tx_Drv), 리셋신호 구동장치(Rx_Drv) 및 선택신호 구동장치(Sx_Drv)로부터 각각 출력되며, 이하의 도면들에서도 같다.

제2전달신호(Tx1), 제01리셋신호(Rx01) 및 선택신호(Sx)에 의하여 1번째 라인에 배치된 4개의 포토다이오드들((1,1) ~ (1,4))에 입사된 영상신호에 대한 각각의 변환전압들이 4개의 공통검출라인들(0UT1 ~ OUT4)을 통해 출력된다. 즉, 그린 필터를 거쳐 2개의 포토다이오드들((1,2), (1,4))에 입사된 영상신호에 대한 변환전압은 짝수 번째 공통검출라인들(0UT2, 0UT4)을 통해 각각 출력된다. 레드 필터를 거쳐 2개의 포토다이오드((1,1), (1,3))에 입사된 영상신호에 대한 변환전압은 홀수 번째 공통검출라인들(O1, 03)을 통해 출력된다.

제3전달신호(Tx2), 제12리셋신호(Rx12) 및 선택신호(Sx)에 의하여 2번째 라인에 배치된 4개의 포토다이오드들((2,0) ~ (2,3))에 입사된 영상신호에 대한 각각의 변환전압들이 4개의 공통검출라인들(0UT1 ~ OUT4)을 통해 출력된다. 즉, 블루 필터를 거쳐 2개의 포토다이오드들((2,0), (2,2))에 입사된 영상신호에 대한 변환 전압은 홀수 번째 공통검출라인들(OUT1, 0UT3)을 통해 출력된다. 그린 필터를 거쳐 2개의 포토다이오드들((2,1), (2,3))에 입사된 영상신호에 대한 변환전압은 짝수 번째 공통검출라인들(0UT2, 0UT4)을 통해 출력된다.

상기의 내용을 계속하여 다른 라인들로 확장하면, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다. 즉, 짝수 번째 공통검출라인들을 통해서는 그린 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들이 전달되고, 홀수 번째 공통검출라인들을 통해서는 블루 필터 및 레드 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들이 번갈아 가면서 전달된다.

도 12에는 짝수 번째 공통검출라인들을 통해서는 그린 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들이 전달되고, 홀수 번째 공통검출라인들을 통해서는 블루 필터 및 레드 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들이 번갈아 가면서 전달되는 것으로 도시되어 있지만, 그 반대의 경우도 가능하다.

도 12에 도시된 래치회로(Latch) 및 네모로 도시된 스위치들은 이미지센서를 구성하는 요소로서 그 동작에 대해서는 일반적으로 알려져 있으므로 설명은 생략한다.

도 13을 참조하면, 2개의 공통검출라인들(OUT1, 0UT2)이 도 3에 도시된 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀(점선 내부)을 모두 관통하고, 왼쪽에 배치된 제1공통검출라인(OUT1)으로부터는 블루 필터 및 레드 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대한 변환전압들이 출력되고, 오른쪽에 배치된 제2공통검출라인(OUT2)으로부터는 그린 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대한 변환전압들이 출력된다.

도 13에 도시된 응용 실시예의 경우, 도 12에 도시된 이미지센서의 제2실시예와 비교할 때, 변환트랜지스터(실선 원)의 위치가 바뀌었다는 점이 서로 다르다. 이는 도 13에 도시된 공통검출라인들이 도 12에 도시된 공통검출라인들이 포토다이오드를 기준으로 한 칸 씩 왼쪽으로 이동한 것과 같다. 그린 필터를 통하여 포토다이오드에 입사된 영상신호에 대한 변환전압이 출력되는 공통검출라인과 블루 필터 및 레드 필터를 통하여 포토다이오드에 입사된 영상신호에 대한 변환전압이 출력되는 공통검출라인이 서로 분리되어 번갈아 가면서 배치되어 있다는 점은 도 12 및 도 13이 동일하다.

도 14를 참조하면, 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들(점선 내부)의 양쪽에 배치된 2개의 공통검출라인들을 통하여 변환전압들을 출력한다.

제1전달신호(Tx0)가 인에이블 될 때, 홀수 번째 공통검출라인들(OUT1, 0UT3, 0UT5)로부터는 그린 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들((0,1), (0,3), (0,5))이 출력되고, 짝수 번째 공통검출라인들(OUT2, OUT4, OUT6)로부터는 블루 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들((0,0), (0,2), (0,4))이 출력된다.

제2전달신호(Tx1)가 인에이블 될 때, 홀수 번째 공통검출라인들(OUT1, 0UT3, 0UT5)로부터는 그린 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들((1,0), (1,2), (1,4))이 출력되고, 짝수 번째 공통검출라인들(OUT2, OUT4, OUT6)로부터는 레드 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들((1,1), (1,3), (1,5))이 출력된다.

어떤 순서의 전달신호가 인가되더라도, 홀수 번째 공통검출라인들에는 그린 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들이 출력되고, 짝수 번째 공통검출라인들에는 블루 필터 및 레드 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들이 번갈아 가면서 출력된다.

도 15를 참조하면, 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들(점선 내부)의 오른쪽에 배치된 2개의 공통검출라인들을 통하여 변환전압들을 출력한다. 도 14에 도시된 실시 예의 경우 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들(점선 내부)의 양쪽에 배치된 2개의 공통검출라인들을 통하여 변환전압들이 출력된다는 점에서 차이가 있다.

제1전달신호(Tx0)가 인에이블 될 때, 홀수 번째 공통검출라인들(OUT1, 0UT3, 0UT5)로부터는 블루 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들((0,0), (0,2), (0,4))이 출력되고, 짝수 번째 공통검출라인들(OUT2, OUT4, OUT6)로부터는 그린 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들((0,1), (0,3), (0,5))이 출력된다.

제2전달신호(Tx1)가 인에이블 될 때, 홀수 번째 공통검출라인들(OUT1, 0UT3, 0UT5)로부터는 레드 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들((1,1), (1,3), (1,5))이 출력되고, 짝수 번째 공통검출라인들(OUT2, OUT4, OUT6)로부터는 그린 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들((1,0), (1,2), (1,4))이 출 력된다.

어떤 순서의 전달신호가 인가되더라도, 짝수 번째 공통검출라인들에는 그린 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들이 출력되고, 홀수 번째 공통검출라인들에는 블루 필터 및 레드 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 변환전압들이 번갈아 가면서 출력된다.

상술한 같이 그린 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대한 변환전압만을 출력하는 전용 공통검출라인과 블루 필터 및 레드 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대한 변환전압을 출력하는 전용 공통검출라인을 구별하는 것은, 이들 전용 공통검출라인들로부터 출력되는 신호들을 처리하는 측면에서 상당한 장점이 있다. 상기 그린 필터를 통해 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압들 및 블루 필터와 레드 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압들은 일반적으로 구별되어 데이터 처리가 된다. 종래의 경우, 하나의 공통검출라인으로부터 3가지 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대한 변환전압이 모두 출력되었기 때문에, 이를 분류하는 수단이 반드시 필요하였다. 이미지센서의 면적 및 이를 처리하는 주변회로의 면적을 줄여 전체 시스템의 면적을 줄이려는 최근의 기술동향에 비추어 볼 때, 상기와 같은 추가되는 수단은 시스템의 경쟁력을 약화시키는 단점을 초래하게 된다.

본 발명에 따른 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀를 구비하는 3T-4S 이미지센서는, 3개의 필터를 통하여 입사된 영상신호들에 대한 변환전압들을 분류하는 추가 수단이 필요 없다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀 및 상기 단위 셀을 구비하는 이미지센서는, 3개의 트랜지스터(3T)를 구비하는 이미지센서 단위 셀 4개를 합쳐서 하나의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀을 구성함으로써, 상기 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀을 이용하여 2차원 이미지센서를 레이아웃 할 때 편리할 뿐만 아니라, 그린 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 전용 공통검출라인과 블루 필터 및 레드 필터를 통해 입사된 영상신호에 대한 전용 공통검출라인을 구별함으로서 이후의 신호 처리가 보다 간단하고 빠르게 하는 장점이 있다.

Claims

제1포토다이오드(0,0);

상기 제1포토다이오드의 대각선 방향으로 배치된 제2포토다이오드(1,1);

상기 제2포토다이오드의 한 쪽 옆에 배치된 제3포토다이오드(1,2); 및

상기 제2포토다이오드의 상부에 배치된 제4포토다이오드(2,1)를 구비하며,

상기 제1포토다이오드 및 상기 제2포토다이오드는 4개의 트랜지스터와 결합하여 제1공유 이미지센서 단위 셀을 구성하고, 상기 제3포토다이오드 및 상기 제4포토다이오드는 4개의 트랜지스터와 결합하여 제2공유 이미지센서 단위 셀을 구성하며,

상기 제1포토다이오드 및 상기 제2포토다이오드에 입사된 영상에 대응되는 신호는 제1공통검출라인(OUT1)을 통하여 출력되고, 상기 제3포토다이오드 및 상기 제4포토다이오드에 입사된 영상에 대응되는 신호는 제2공통검출라인(OUT2)을 통하여 출력되며, 상기 4개의 포토다이오드의 일 단자는 제1전압원에 연결된 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀.
제1항에 있어서, 상기 제1공유 이미지센서 단위 셀은,

일 단자가 상기 제1포토다이오드(0,0)의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제1전달신호(Tx0)가 인가된 제1전달트랜지스터(M1);

일 단자가 상기 제2포토다이오드(1,1)의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제2전달신호(Tx1)가 인가된 제2전달트랜지스터(M2);

일 단자가 상기 제1전달트랜지스터(M1) 및 상기 제2전달트랜지스터(M2)의 다른 일 단자의 공통노드(FD node01)에 연결되고 다른 일 단자가 선택신호(Sx)에 연결되며 게이트에 제01리셋신호(Rx01)가 인가되는 제1리셋트랜지스터(M3); 및

일 단자가 상기 선택신호(Sx) 또는 제2전압원(Vdd)에 연결되고 다른 일 단자가 제1공통검출라인(OUT1)에 연결되며 게이트가 상기 제1전달트랜지스터 및 상기 제2전달트랜지스터의 다른 일 단자의 공통노드(FD node01)에 연결된 제1변환트랜지스터(M4)를 구비하는 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀.
제2항에 있어서, 상기 제2공유 이미지센서 단위 셀은,

일 단자가 상기 제3포토다이오드(1,2)의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제2전달신호(Tx1)가 인가된 제3전달트랜지스터(M5);

일 단자가 상기 제4포토다이오드(2,1)의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제3전달신호(Tx2)가 인가된 제4전달트랜지스터(M6);

일 단자가 상기 제3전달트랜지스터(M5) 및 상기 제4전달트랜지스터(M6)의 다른 일 단자의 공통노드(FD node12)에 연결되고 다른 일 단자가 선택신호(Sx)에 연결된 제2리셋트랜지스터(M7); 및

일 단자가 상기 선택신호(Sx) 또는 제2전압원(Vdd)에 연결되고 다른 일 단자가 제2공통검출라인(OUT2)에 연결되며 게이트가 상기 제3전달트랜지스터(M5) 및 상기 제4전달트랜지스터(M6)의 다른 일 단자의 공통노드(FD node12)에 연결된 제2변환트랜지스터(M7)를 구비하는 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀.
제3항에 있어서,

상기 제1전압원은 접지전압(GND)으로 구성되고, 상기 제2전압원은 제1전압원보다 전압준위가 높은 전압원(Vdd)으로 구성된 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀.
제1항에 있어서,

상기 제1포토다이오드(0,0)와 상기 제2포토다이오드(1,1)가 제1필터를 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 동작하면 상기 제3포토다이오드(1,2)와 상기 제4포토다이오드(2,1)는 제2필터 및 제3필터를 각각 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 동작하며, 상기 제3포토다이오드(1,2)와 상기 제4포토다이오드(2,1)가 제1필터를 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 동작하면 상기 제1포토다이오드(0,0)와 상기 제2포토다이오드(1,1)는 제2필터 및 제3필터를 각각 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 동작하는 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀.
제5항에 있어서,

상기 제1필터는 그린(Green) 필터, 상기 제2필터 및 상기 제3필터는 각각 레드(Red) 필터 및 블루(Blue) 필터 중 하나인 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리 피트 단위 셀.
제3항에 있어서,

상기 제01리셋신호(Rx01)는 상기 제1전달신호(Tx0) 및 상기 제2전달신호(Tx1)와 관련되어 한 번 씩 인에이블 되며,

상기 제12리셋신호(Rx12)는 상기 제2전달신호(Tx1) 및 상기 제3전달신호(Tx2)와 관련되어 한 번 씩 인에이블 되고,

상기 선택신호(Sx01)는 상기 제1전달신호(Tx0), 상기 제2전달신호(Tx1) 및 상기 제3전달신호(Tx3)와 관련되어 한 번 씩 인에이블 되는 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀.
청구항 제1항에 기재된 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀 복수 개가 2차원으로 배열된 3T-4S 이미지센서에 있어서,

상기 2차원으로 배열된 복수 개의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들 사이에 수직방향 또는 수평방향으로 복수 개의 공통검출라인이 배치되고,

상기 복수 개의 공통검출라인을 따라 배열된 복수 개의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들은 포토다이오드들에 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압들을 인접한 2개의 공통검출라인을 통하여 출력하는 것을 특징으로 하는 3T-4S 이미지센서.
제8항에 있어서, 각각의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들은,

그린 필터(Green Filter)를 통하여 2개의 포토다이오드에 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압은 하나의 공통검출라인을 통해 출력하고, 레드 필터(Red Filter) 및 블루 필터(Blue)를 통하여 다른 2개의 포토다이오드에 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압은 다른 하나의 공통검출라인을 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 3T-4S 이미지센서.
제9항에 있어서,

상기 하나의 공통검출라인과 상기 다른 하나의 공통검출라인은 상기 2차원으로 배열된 복수 개의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들을 관통한 것과 상기 단위 셀에 인접하게 배치된 것 중 각각 하나인 것을 특징으로 하는 3T-4S 이미지센서.
제10항에 있어서,

상기 복수 개의 공통검출라인은 그린 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 생성된 변환전압을 출력하는 공통검출라인 및 레드 필터와 블루 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 생성된 변환전압을 출력하는 공통검출라인이 번갈아 가면서 배치되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 3T-4S 이미지센서.
제1포토다이오드(0,0);

상기 제1포토다이오드의 상부에 배치된 제2포토다이오드(1,0);

상기 제2포토다이오드의 한 쪽 옆에 배치된 제3포토다이오드(1,1); 및

상기 제3포토다이오드의 상부에 배치된 제4포토다이오드(2,1)를 구비하며,

상기 제1포토다이오드(0,0) 및 상기 제3포토다이오드(1,1)는 4개의 트랜지스터와 결합하여 제1공유 이미지센서 단위 셀을 구성하고, 상기 제2포토다이오드(1,0) 및 상기 제4포토다이오드(2,1)는 4개의 트랜지스터와 결합하여 제2공유 이미지센서 단위 셀을 구성하며,

상기 제2포토다이오드(1,0) 및 상기 제4포토다이오드(2,1)에 입사된 영상에 대응되는 신호는 제1공통검출라인(OUT1)을 통하여 출력되며, 상기 제1포토다이오드(0,0) 및 상기 제3포토다이오드(1,1)에 입사된 영상에 대응되는 신호는 제2공통검출라인(OUT2)을 통하여 출력되고, 상기 4개의 포토다이오드의 일 단자는 제1전압원에 연결된 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀.
제12항에 있어서, 상기 제1공유 이미지센서 단위 셀은,

일 단자가 상기 제1포토다이오드의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제1전달신호(Tx0)가 인가된 제1전달트랜지스터(M1);

일 단자가 상기 제3포토다이오드의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제2전달신호(Tx1)가 인가된 제2전달트랜지스터(M2);

일 단자가 상기 제1전달트랜지스터 및 상기 제2전달트랜지스터의 다른 일 단자의 공통노드(FD node01)에 연결되고 다른 일 단자가 선택신호(Sx)에 연결되며 게이트에 제01리셋신호(Rx01)가 인가되는 제1리셋트랜지스터(M3); 및

일 단자가 상기 선택신호(Sx) 또는 제2전압원(Vdd)에 연결되고 게이트가 상기 제1전달트랜지스터 및 상기 제2전달트랜지스터의 다른 일 단자의 공통노드(FD node01)에 연결된 제1변환트랜지스터(M4)를 구비하는 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀.
제13항에 있어서, 상기 제2공유 이미지센서 단위 셀은,

일 단자가 상기 제2포토다이오드의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제2전달신호(Tx1)가 인가된 제3전달트랜지스터(M5);

일 단자가 상기 제4포토다이오드의 다른 일 단자에 연결되고 게이트에 제3전달신호(Tx2)가 인가된 제4전달트랜지스터(M6);

일 단자가 상기 제3전달트랜지스터(M5) 및 상기 제4전달트랜지스터(M6)의 다른 일 단자의 공통노드(FD node12)에 연결되고 다른 일 단자가 선택신호(Sx)에 연결된 제2리셋트랜지스터(M7); 및

일 단자가 상기 선택신호(Sx) 또는 제2전압원(Vdd)에 연결되고 게이트가 상기 제3전달트랜지스터(M5) 및 상기 제4전달트랜지스터(M6)의 다른 일 단자의 공통노드(FD node12)에 연결된 제2변환트랜지스터(M8)를 구비하는 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀.
제14항에 있어서,

상기 제1전압원은 접지전압(GND)으로 구성되고, 상기 제2전압원은 제1전압원보다 전압준위가 높은 전압원(Vdd)으로 구성된 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀.
제12항에 있어서,

상기 제1포토다이오드(0,0)와 상기 제3포토다이오드(1,1)가 제1필터를 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 동작하면 상기 제2포토다이오드(1,0)와 상기 제4포토다이오드(2,1)는 제2필터 및 제3필터를 각각 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 동작하며, 상기 제2포토다이오드(1,0)와 상기 제4포토다이오드(2,1)가 제1필터를 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 동작하면 상기 제1포토다이오드(0,0)와 상기 제3포토다이오드(1,1)는 제2필터 및 제3필터를 각각 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 동작하는 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀.
제16항에 있어서,

상기 제1필터는 그린(Green) 필터, 상기 제2필터 및 상기 제3필터는 각각 레드(Red) 필터 및 블루(Blue) 필터 중 하나인 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀.
제14항에 있어서,

상기 제01리셋신호(Rx01)는 상기 제1전달신호(Tx0) 및 상기 제2전달신호(Tx1)와 관련되어 한 번 씩 인에이블 되며,

상기 제12리셋신호(Rx12)는 상기 제2전달신호(Tx1) 및 상기 제3전달신 호(Tx2)와 관련되어 한 번 씩 인에이블 되고,

상기 선택신호(Sx01)는 상기 제1전달신호(Tx0), 상기 제2전달신호(Tx1) 및 상기 제3전달신호(Tx2)와 관련되어 한 번 씩 인에이블 되는 것을 특징으로 하는 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀.
청구항 제12항에 기재된 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀 복수 개가 2차원으로 배열된 3T-4S 이미지센서에 있어서,

상기 2차원으로 배열된 복수 개의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들 사이에 수직방향 또는 수평방향으로 복수 개의 공통검출라인이 배치되고,

상기 복수 개의 공통검출라인을 따라 배열된 복수 개의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들은 포토다이오드들에 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압들을 인접한 2개의 공통검출라인을 통하여 출력하는 것을 특징으로 하는 3T-4S 이미지센서.
제19항에 있어서, 각각의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들은,

그린 필터(Green Filter)를 통하여 2개의 포토다이오드에 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압은 하나의 공통검출라인을 통해 출력하고, 레드 필터(Red Filter) 및 블루 필터(Blue)를 통하여 다른 2개의 포토다이오드에 입사된 영상신호에 대응되는 변환전압은 다른 하나의 공통검출라인을 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 3T-4S 이미지센서.
제20항에 있어서,

그린 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 생성된 변환전압을 출력하는 공통출력라인 및 레드 필터와 블루 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 생성된 변환전압을 출력하는 공통출력라인이 번갈아 가면서 배치되는 것을 특징으로 하는 3T-4S 이미지센서.
제19항에 있어서,

상기 2차원으로 배열된 복수 개의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들의 양 쪽 가장자리에는 하나씩의 공통검출라인이 배치되고 상기 복수 개의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들의 중간에는 각각 2개씩의 공통검출라인이 배치되며,

상기 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들의 양 쪽에 하나씩 배치된 2개의 공통검출라인 중 한 쪽에 배치된 하나의 공통검출라인을 통해서는 그린 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 생성된 변환전압이 출력되고, 반대 편 쪽에 배치된 나머지 하나의 공통검출라인을 통해서는 레드 필터 및 블루 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 생성된 변환전압이 출력되는 것을 특징으로 하는 3T-4S 이미지센서.
제19항에 있어서,

상기 2차원으로 배열된 복수 개의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들의 한 쪽 가장자리에는 공통검출라인이 배치되지 않고, 상기 복수 개의 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들의 중간 및 다른 한 쪽 가장자리에는 각각 2개씩의 공통검출라인이 배치되며,

상기 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀들의 한 쪽에 배치된 2개의 공통검출라인 중 하나의 공통검출라인을 통해서는 그린 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 생성된 변환전압이 출력되고, 나머지 하나의 공통검출라인을 통해서는 레드 필터 및 블루 필터를 통하여 입사된 영상신호에 대응하여 생성된 변환전압이 출력되는 것을 특징으로 하는 3T-4S 이미지센서.
청구항 제1항에 기재된 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀을 구현한 레이아웃 패턴에 대한 정보가 포함된 데이터 저장 장치.
청구항 제24항에 기재된 데이터 저장 장치에 저장된 레이아웃 패턴에 대한 정보를 이용하여 생성된 반도체 공정 마스크.
청구항 제25항에 기재된 반도체 공정 마스크를 이용하여 구현시킨 반도체 웨이퍼.
청구항 제13항에 기재된 3T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀을 구현한 레이아웃 패턴에 대한 정보가 포함된 데이터 저장 장치.
청구항 제27항에 기재된 데이터 저장 장치에 저장된 레이아웃 패턴에 대한 정보를 이용하여 생성된 반도체 공정 마스크.
청구항 제28항에 기재된 반도체 공정 마스크를 이용하여 구현시킨 반도체 웨이퍼.