KR100873280B1 - 향상된 리셋 트랜지스터를 구비한 시모스 이미지센서의단위화소 - Google Patents

향상된 리셋 트랜지스터를 구비한 시모스 이미지센서의단위화소 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시모스 이미지센서에 관한 것으로, 특히 시모스 이미지센서의 단위화소에서 리셋 트랜지스터의 구조를 변경하여 리셋 동작의 효율을 극대화시켜줌으로써 이미지센서의 특성을 향상시킨 발명이다. 이를 위한 본 발명은 포토다이오드; 포토다이오드와 플로팅확산영역 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트로 제 1 제어신호를 입력받는 트랜스퍼 트랜지스터; 전원전압단과 포토다이오드 사이 및 전원전압단과 플로팅확산영역 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트로 제 2 제어신호를 입력받는 리셋 트랜지스터; 전원전압단과 셀렉트 트랜지스터사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트는 상기 플로팅확산영역에 연결된 드라이브 트랜지스터; 및 상기 드라이브 트랜지스터와 부하저항 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트로 제 3 제어신호를 입력받는 셀렉트 트랜지스터를 포함하여 이루어진다.
이미지센서, 단위화소, 리셋트랜지스터, 암전류

Description

향상된 리셋 트랜지스터를 구비한 시모스 이미지센서의 단위화소{Unit pixel in cmos image sensor with improved reset transistor}
도1a은 종래기술에 따른 시모스 이미지센서에서 4개의 트랜지스터로 구성된 이미지센서의 단위화소의 구성을 도시한 회로도,
도1b는 종래기술에 따른 시모스 이미지센서에서 4개의 트랜지스터로 구성된 이미지센서의 단위화소의 다른 구성을 도시한 회로도,
도2a 내지 도2b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시모스 이미지센서에서 단위화소의 구성을 도시한 회로도,
도2c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시모스 이미지센서에서 단위화소의 구성을 도시한 회로도,
도3a 내지 도3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회로를 구현한 레이아웃 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
20 : 포토다이오드 21 : 트랜스퍼 트랜지스터
22 : 플로팅확산영역 23 : 제 1 리셋 트랜지스터
24 : 제 2 리셋 트랜지스터 25 : 드라이브 트랜지스터
26 : 셀렉트 트랜지스터 27 : 부하저항
본 발명은 시모스 이미지센서에 관한 것으로 특히, 리셋 트랜지스터의 구조를 변경하여 포토다이오드와 플로팅확산영역에 대한 리셋 동작의 효과를 극대화한 발명이다.
일반적으로, 이미지센서라 함은 광학 영상(optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체소자로서, 이중에서 전하결합소자(CCD : charge coupled device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, 시모스(Complementary MOS) 이미지센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소수 만큼의 MOS트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.
CCD(charge coupled device)는 구동 방식이 복잡하고 전력소모가 많으며, 마스크 공정 스텝 수가 많아서 공정이 복잡하고 시그날 프로세싱 회로를 CCD 칩내에 구현 할 수 없어 원칩(One Chip)화가 곤란하다는 등의 여러 단점이 있는 바, 최근 에 그러한 단점을 극복하기 위하여 서브-마이크론(sub-micron) CMOS 제조기술을 이용한 CMOS 이미지센서의 개발이 많이 연구되고 있다. CMOS 이미지센서는 단위 화소(Pixel) 내에 포토다이오드와 모스트랜지스터를 형성시켜 스위칭 방식으로 차례로 신호를 검출함으로써 이미지를 구현하게 되는데, CMOS 제조기술을 이용하므로 전력 소모도 적고 마스크 수도 20개 정도로 30∼40개의 마스크가 필요한 CCD 공정에 비해 공정이 매우 단순하며 여러 신호 처리 회로와 원칩화가 가능하여 차세대 이미지센서로 각광을 받고 있다.
도1a는 통상의 CMOS 이미지센서에서 1개의 포토다이오드(PD)와 4개의 MOS 트랜지스터로 구성된 단위화소(Unit Pixel)를 도시한 회로도로서, 빛을 받아 광전하를 생성하는 포토다이오드와, 포토다이오드(PD)에서 모아진 광전하를 플로팅확산영역(FD)으로 운송하기 위한 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)와, 원하는 값으로 플로팅확산영역의 전위를 세팅하고 전하를 배출하여 플로팅확산영역(FD)과 포토다이오드(PD)를 리셋시키기 위한 리셋 트랜지스터 (Rx)와, 소스 팔로워 버퍼 증폭기(Source Follower Buffer Amplifier) 역할을 하는 드라이브 트랜지스터(Dx), 및 스위칭(Switching) 역할로 어드레싱(Addressing)을 할 수 있도록 하는 셀렉트 트랜지스터(Sx)로 구성된다. 단위 화소 밖에는 출력신호(Output Signal)를 읽을 수 있도록 로드(RL) 트랜지스터가 형성되어 있다.
이러한 단위 화소로부터 출력을 얻어내는 동작원리를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, Tx, Rx, Sx를 턴-오프시킨다. 이때 포토다이오드(PD)는 완전한 공핍(Fully depletion) 상태이다. 다음으로 광전하(Photogenerated Charge)를 포토다이오드(PD)에 모은다. 적정시간 후에 Rx를 턴-온시켜 플로팅확산영역(FD)를 1차 리셋(Reset) 시킨다.
다음으로 Sx를 턴-온시켜 단위화소를 온시키고 나서, Dx의 출력전압(V1)을 측정하는 바, 이 값은 단지 플로팅확산영역(FD)의 직류 전위 변화(DC level shift)를 의미한다.
다음으로 Tx를 턴-온 시켜 모든 광전하를 플로팅확산영역으로 이송시킨후 Dx의 출력전압(V2)을 측정한다. 출력신호(V1-V2)는 V1과 V2 사이의 차이에서 얻어진 광전하 운송의 결과이며, 이느 노이즈(Noise)가 배제된 순수 시그날 값이 된다.
이와 같은 시모스 이미지센서의 동작에서, 먼저 잡음으로 인한 전압을 측정한 다음, 잡음성분과 이미지정보가 합쳐진 전압을 측정하여 여기서 잡음으로 인한 전압을 빼면 정확한 이미지 정보를 얻을 수 있다. 이를 상관이중샘플링 (Correlated Double Sampling : CDS)이라 하며 시모스 이미지센서에서 통상적으로 적용되고 있는 기술이다.
이러한 CDS기법을 이용하여 포토다이오드에 축전된 광전하를 읽어내는 동작을 수행하기 전에, 전술한 바와 같이 리셋 트랜지스터와 트랜스퍼 트랜지스터를 이용하여 포토다이오드와 플로팅확산영역을 리셋시키는 동작을 수행하게 된다.
즉, 리셋 트랜지스터와 트랜스퍼 트랜지스터를 차례로 턴온시켜서 포토다이오드와 플로팅확산영역내에 존재하는 자유전자를 제거하는 리셋 동작을 수행하는 데, 이는 잡음성분을 제거하여 보다 정확한 이미지 값을 얻기 위해서이다.
도1a에 도시된 종래구조의 단위화소에서, 이러한 리셋 동작시에 포토다이오드에 존재하는 자유전자를 끌어당기는 힘은 전원전압(VDD) 에 의해 좌우되는데, 전원전압(VDD)에서 소정의 전압을 감산한 전압이 최종적으로 포토다이오드에 인가되어 전자를 제거하는데 사용된다.
즉, 포토다이오드에 최종적으로 인가되는 전압(VPD)은 VPD = VDD - ( V TX + VFD + VRX ) 이다. 여기서 VTX 는 트랜스퍼 트랜지스터에 의한 전압강하를 나타내며 VFD 는 플로팅확산영역에 의한 전압강하를, VRX 는 리셋 트랜지스터에 의한 전압강하를 나타낸다.
이와 같이 포토다이오드에 존재하는 전자를 제거하기 위해 전원전압을 인가하여도, 최종적으로는 전원전압이 다 사용되지 못하고, 전원전압에서 (VTX + VFD + VRX )만큼 감소된 전압이 포토다이오드에 존재하는 전자를 제거하는데 사용된다.
따라서, 도1a에 도시된 구조를 갖는 시모스 이미지센서의 단위화소에서 포토다이오드를 리셋시키는 동작의 효율이 저하되기 때문에 암전류에 취약한 단점이 있다.
도1b는 종래기술에 따른 시모스 이미지센서에서 4개의 트랜지스터로 구성된 단위화소의 다른 구성을 도시한 회로도로서, 리셋 트랜지스터가 포토다이오드에 직접 연결되어 있는 구조이다.
이러한 구조를 갖는 단위화소에서 포토다이오드(PD)를 리셋하는 동작에서 최종적으로 포토다이오드에 인가되는 전압은 VPD = VDD - VRX 이므로, 전원전압에서 그리 많이 감소되지는 않는다. 따라서 도1b에 도시된 단위화소에서 포토다이오드를 리셋시키는 동작의 효율은 좋은편이라고 말할 수 있다.
하지만 플로팅확산영역(FD)을 리셋시키는 동작에서는, 전원전압이 플로팅확산영역내에 존재하는 자유전자를 제거하기 위해 사용되어도, 최종적으로 플로팅확산영역에 인가되는 전압은 VFD = VDD- VRX - VTX 이므로, 자유전자를 제거하기 위한 전압이 낮기때문에 리셋동작의 효율이 감소하는 단점이 발생한다.
이와 같이 종래의 2가지 단위화소의 구조에서는 포토다이오드 또는 플로팅확산영역에 남아있는 잔여 전자를 제거하는데 사용되는 전압이 전원전압보다 감소함에 따라, 잔여전자가 완전히 제거되지 못하여 잔여전자로 인한 암신호가 유발될 가능성이 높아지는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 리셋 트랜지스터의 구조를 변경하여 리셋동작시의 효율을 높인 시모스 이미지센서를 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이미지센서의 단위화소에서, 포토다이오드; 포토다이오드와 플로팅확산영역 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트로 제 1 제어신호를 입력받는 트랜스퍼 트랜지스터; 전원전압단과 포토다이오드 사이 및 전원전압단과 플로팅확산영역 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트로 제 2 제어신호를 입력받는 리셋 트랜지스터; 전원전압단과 셀렉트 트랜지스터사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트는 상기 플로팅확산영역에 연결된 드라이브 트랜지스터; 및 상기 드라이브 트랜지스터와 부하저항 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트로 제 3 제어신호를 입력받는 셀렉트 트랜지스터를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명은 정방형의 포토다이오드를 이루는 제1 활성영역; 상기 정방형의 제1 활성영역의 일측변에서 Y축 방향으로 확장되어 나간 후, 다시 직각으로 꺽여 확장되는 제2 활성영역; 상기 제1 활성영역과 제 2 활성영역을 연결하는 제 3 활성영역; 상기 제2 활성영역중에서 제 1 활성영역과 접하고 있는 부분에 형성된 플로팅확산영역 및 플로팅콘택; 상기 제1 활성영역과 상기 제2 활성영역 상에 중첩되어 형성된 트랜스퍼 트랜지스터; 및 상기 플로팅확산영역과 접하며 형성되며 또한, 상기 제1 활성영역과 상기 제3 활성영역상에 중첩되어 형성된 리셋 트랜지스터를 포함하여 이루어진다.
본 발명은 시모스 이미지센서의 단위화소에서 포토다이오드와 플로팅확산영역을 리셋시키는 리셋 트랜지스터의 구조를 향상시켜 리셋동작의 효율을 향상시킨 발명이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도2a 내지 도2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 단위화소의 구성을 도시한 회로도로서, 도1a와 도1b에 도시된 종래의 단위화소를 개량하여 리셋동작의 효율을 증가시킨 회로이다. 도2b는 실질적으로 도2a에 동일한 회로를 도시한 도면이며 설명의 편의를 위한 도면이다.
종래기술에 따른 단위화소와 도2a 내지 도2b에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 단위화소를 비교하여 보면, 본 발명의 제1실시예에 따른 단위화소에는 리셋 트랜지스터의 일측은 전원전압단에 연결되어 있고 타측은 포토다이오드(PD)와 플로팅확산영역(FD)에 모두 연결되어 있다. 그 이외의 단위화소 구조는 종래기술과 동일하므로 이에 대해서는 상술하지 않는다.
이와같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 단위화소의 리셋동작에 대해 설명하면 다음과 같다, 먼저 플로팅확산영역(FD)을 리셋하는 경우에는, 리셋 트랜지스터(Rx)가 턴온되어 전원전압(VDD)이 플로팅확산영역(FD)으로 인가되므로, 플로팅확산영역을 리셋시키는데 최종적으로 사용된 전압은 VFD = VDD - VRX 로서 도1a에 도시된 종래기술과는 동일하다.
하지만 도1b에 도시된 종래기술과 비교하여 보면, 플로팅확산영역의 리셋동 작에서 최종적으로 사용된 전압은 VDD - VRX 로서, 도1b에 도시된 종래기술에서 플로팅확산영역(FD)에 인가되던 VDD- VRX - VTX 보다 큰 값을 갖는다.
다음으로 포토다이오드(PD)를 리셋시키는 동작에서는, 포토다이오드에 최종적으로 인가되어 잔여전자를 없애는데 사용되는 전압은 VPD = VDD - VRX 로서, 도1a에 도시된 종래기술보다 큰 값을 갖고 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 단위화소에서 포토다이오드에 인가되는 전압은 VDD - VRX 로서 종래에 포토다이오드에 인가되던 VDD - ( VTX + VFD + VRX ) 보다 월등히 큰 값을 갖는다.
이와같은 본 발명의 제1실시예에 따르면 포토다이오드와 플로팅확산영역을 리셋시키는 리셋동작의 효율이 증가하기 때문에 포토다이오드 내에 남아있는 잔여전자 역시 종래에 비해 감소되므로 암전류 특성이 좋은 이미지센서를 얻을 수 있다.
도2c는 본 발명의 제2실시예에 따른 단위화소의 구성을 도시한 도면으로 2개의 리셋 트랜지스터를 구비한 단위화소를 도시한 도면이다.
도2c를 참조하면 본 발명의 제2실시예에 따른 단위화소는 빛을 받아 광전하를 생성하는 포토다이오드(20)와, 드레인단은 포토다이오드에 연결되고 소오스단은 플로팅확산영역(22)에 연결되어 포토다이오드에서 생성된 광전하를 플로팅확산영역으로 전달하는 트랜스퍼 트랜지스터(21)와, 포토다이오드로부터 광전하를 전달받으며 드라이브 트랜지스터의 게이트와 접속된 플로팅확산영역(22)과, 포토다이오드와 전원전압단 사이에 연결되어 포토다이오드를 리셋시키는 제 1 리셋 트랜지스터(23)와, 플로팅확산영역과 전원전압단 사이에 연결되어 플로팅확산영역을 리셋시키는 제 2 리셋 트랜지스터(24)와, 플로팅확산영역과 게이트가 연결되어 있으며 전원전압단과 셀렉트 트랜지스터(26) 사이에 접속된 드라이브 트랜지스터(25)와, 드라이브 트랜지스터(25)와 부하저항(27) 사이에 접속되어 스위칭 역할로 어드레싱(Addressing)을 할 수 있도록 하는 셀렉트 트랜지스터(26)와, 셀렉트 트랜지스터의 일측에 연결된 부하저항(27)으로 구성되어 있다.
도2c에 도시된 단위화소에서는 포토다이오드나 플로팅확산영역을 리셋시킬때 ,트랜스퍼 트랜지스터(21)를 경유하는 자유전자의 이동경로가 발생하지 않으므로 트랜스퍼 트랜지스터에서 발생하는 전압강하를 없앨 수 있다.
그리고, 도2c에 도시된 단위화소에서는 2개의 리셋 트랜지스터가 사용되므로 단위화소의 면적증가는 불가피하지만, 포토다이오드 및 플로팅확산영역의 리셋 동작시에 그 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있으며, 또한 제 1 및 제 2 리셋 트랜지스터의 게이트단을 하나의 입력으로 연결하여 종래와 같은 하나의 클럭으로 2개의 리셋 트랜지스터를 제어할 수 있게 하였다.
도3a 내지 도3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단위화소를 구현한 레이아웃 도면으로 2가지 경우의 레이아웃을 각각의 도면에 도시하였다.
먼저, 도3a를 참조하면 포토다이오드와 활성영역을 정의하는 아이솔레이션이 도시되어 있으며, 정방형의 포토다이오드(PD)를 구성하는 제 1 활성영역(1)과, 상기 정방형의 포토다이오드(PD)의 일측변에서 Y축 방향으로 확장되어 뻗어나간 후, 다시 X축 방향으로 90°꺽여 확장되어 나가다가 다시 아래쪽으로 꺾여서 형성된 제 2 활성영역(2)과, 상기 제 1 활성영역(1)과 제 2 활성영역을 연결하는 제 3 활성영역(3)이 도시되어 있다. 통상적으로 활성영역은 필드산화막을 이용하여 한번에 형성되며, 단지 설명의 편의를 위하여 제 1, 제 2, 그리고 제 3 활성영역으로 구분하였다. 그리고 상기 제 2 활성영역(2)중에서 포토다이오드와 인접하는 부분에는 플로팅확산영역과 플로팅 콘택(①)이 형성되며, 전원전압단(VDD 콘택)은 제 2 활성영역(2)이 아래쪽으로 꺽이는 부분에 형성되어 있다.
다음으로, 단위화소에 형성된 트랜지스터들에 대해 설명하면 다음과 같다. 먼저, 트랜스퍼 트랜지스터에 대해 설명하면, 포토다이오드를 이루는 정방형의 제 1 활성영역(1)과 플로팅확산영역 상에 중첩되어 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 게이트 폴리실리콘이 형성되어 있다. 다음으로 리셋 트랜지스터에 대해 설명하면, 리셋 트랜지스터의 게이트 폴리실리콘은 X축 방향으로 확장된 제 2 활성영역(2)을 가로지르며 형성되며 또한, 제 1 활성영역(1)과 제 3 활성영역(3)상에 중첩되어 리셋 트랜지스터(Rx)의 게이트 폴리실리콘이 형성되어 있다.
드라이브 트랜지스터(Dx)의 게이트 폴리실리콘은 아래쪽으로 확장된 제 2 활성영역(2)을 가로지르며 형성되어 있으며, 드라이브 트랜지스터의 게이트 폴리실리콘의 한쪽에는 콘택(②)이 형성되어 있는데, 이 콘택(②)은 플로팅확산영역에 형성된 플로팅 콘택(①)과 전기적으로 연결되어 있기 때문에, 플로팅확산영역으로 이송된 광전하가 드라이브 트랜지스터를 구동하게 된다. 도3a에 셀렉트 트랜지스터(Sx) 는 도시하지 않았다.
도3a에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 이미지센서의 단위화소에서 화살표로 표시된 부분은 전자의 이송경로를 나타내는 것으로, 포토다이오드에서 전자가 이송되는 경로는 2 가지가 있으며, 하나의 경로는 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 경유하고 있고, 다른 하나의 경로는 리셋 트랜지스터를 경유하고 있음을 알 수 있다. 이러한 구조를 통하여 리셋 동작시에 포토다이오드 및 플로팅확산영역에 존재하는 전자를 원할히 뽑아낼수 있어, 리셋 동작의 효율을 증가시킬 수 있게 된다.
도3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단위화소를 구현한 레이아웃 도면으로, 도3a에 도시된 레이아웃과는 다른 형태를 갖는 레이아웃을 도시하고 있다. 도3b와 같이 구현된 레이아웃 구조에서는 플로팅확산영역(6)을 정방형의 활성영역(5) 내부에 형성하였다.
도3b를 참조하여 상술하면, 포토다이오드를 형성하는 정방형의 제 5 활성영역(5)의 그 한쪽 귀퉁이에는 플로팅확산영역(6)이 형성되어 있다. 이를 좀더 상술하면, 포토다이오드(PD) 내의 일부영역에 필드산화막을 형성하고, 제 5 활성영역(5)의 일부영역과 플로팅확산영역(6)을 가로지르며 상기 필드산화막과 중접하는 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 게이트 폴리실리콘과, 제 5 활성영역의 다른 일부영역과 플로팅확산영역(6)을 가로지르며 상기 필드산화막과 중첩되는 리셋 트랜지스터(Rx)의 게이트 폴리실리콘을 형성함으로써 포토다이오드영역 내에 플로팅확산영역을 형성하였다.
이때, 플로팅확산영역이 포토다이오드의 면적을 감소시키는 것을 방지하기 위하여, 플로팅확산영역은 정방형의 포토다이오드 영역중에서 한쪽 모서리 부분에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 플로팅확산영역(6)에는 드라이브 트랜지스터(Dx)의 게이트와 연결될 플로팅 콘택(③)이 형성된다.
상기 정방형의 제 5 활성영역(5)의 위쪽 일부분에서 확장되어 X축방향으로 90°꺾여 확장된 제 7 활성영역(7)에는 전원전압단(VDD 콘택)이 연결되어 있으며 드라이브 트랜지스터(Dx) 및 셀렉트 트랜지스터(Sx)가 서로 이격되어 형성되어 있다.
도3a에서 설명한 바와 마찬가지로 제 5 활성영역(5)과 플로팅확산영역(6)이 형성될 활성영역 및 제 7 활성영역(7)은 한번에 형성되고, 또한 모두 연결되으나, 단지 설명의 편의를 위하여 활성영역을 이와같이 나눈것 뿐이다.
단위화소에 형성된 트랜지스터들에 대해 설명하면 먼저, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 게이트 폴리실리콘은 제 5 활성영역(5)의 일부분과 플로팅확산영역(6)을 가로질러서 상기 필드산화막에 중첩되어 형성되어 있다. 다음으로 리셋 트랜지스터(Rx)의 게이트 폴리실리콘은 제 5 활성영역의 일부분에서 확장되어 나온 제 7 활성영역을 가로지르며 형성되어 있는데(포토다이오드와 전원전압단(VDD 콘택) 사이에 형성), 플로팅확산영역(6)과 중첩하고 있는 게이트 폴리실리콘과도 연결되어 있어, 전체적으로는 'ㄷ' 자 형태를 갖고 있다. 즉, 리셋 트랜지스터는 플로팅확산영역과 포토다이오드 영역에 모두 접하며 형성되어 있어 리셋 동작시의 효율증가에 기여하고 있다. 도3b에 도시된 화살표는 전자의 이송경로를 도시하고 있으며, 리셋 동작시에 전자들은 2 가지 경로를 통하여 전원전압단(VDD 콘택)으로 이송되고 있는데, 하나의 경로는 포토다이오드에서 바로 전원전압단으로 이송되는 경로이며, 다른 이송경로는 플로팅확산영역을 경유하여 전원전압단으로 이송되는 경로이다. 도3a와 마찬가지로 이러한 구조를 통하여 리셋 동작시에 포토다이오드 및 플로팅확산영역에 존재하는 전자를 원할히 뽑아낼수 있어, 리셋 동작의 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 전원전압단의 오른편으로는 제 7 활성영역(7)이 일자로 확장되어 형성되어 있으며, 일자로 확장된 제 7 활성영역(7)을 가로질러서 드라이브 트랜지스터(Dx)와 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 게이트 폴리실리콘이 각각 형성되어 있다. 드라이브 트랜지스터의 게이트 폴리실리콘에는 콘택(④)이 형성되어 있는데, 이 콘택(④)은 플로팅 콘택(③)과 전기적으로 연결되어 있어 플로팅확산영역으로 이송된 광전하가 드라이브 트랜지스터를 구동하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명이 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.
본 발명을 이미지센서의 제조에 적용하게 되면, 포토다이오드와 플로팅확산영을 리셋시키는 동작의 효율이 증가하여 암전류 특성이 개선되며 또한, 광감도 개 선과 이미지 데이터의 왜곡현상을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 이미지센서의 단위화소에서,
    포토다이오드;
    포토다이오드와 플로팅확산영역 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트로 제 1 제어신호를 입력받는 트랜스퍼 트랜지스터;
    전원전압단과 포토다이오드 사이 및 전원전압단과 플로팅확산영역 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트로 제 2 제어신호를 입력받는 리셋 트랜지스터;
    전원전압단과 셀렉트 트랜지스터사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트는 상기 플로팅확산영역에 연결된 드라이브 트랜지스터; 및
    상기 드라이브 트랜지스터와 부하저항 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트로 제 3 제어신호를 입력받는 셀렉트 트랜지스터
    를 포함하는 이미지센서의 단위화소.
  2. 이미지센서의 단위화소에서,
    포토다이오드;
    포토다이오드와 플로팅확산영역 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트로 제 1 제어신호를 입력받는 트랜스퍼 트랜지스터;
    전원전압단과 포토다이오드 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트로 제 2 제어신호를 입력받는 제 1 리셋 트랜지스터;
    전원전압단과 플로팅확산영역 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트로 제 2 제어신호를 입력받는 제 2 리셋 트랜지스터;
    전원전압단과 셀렉트 트랜지스터 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트는 상기 플로팅확산영역에 연결된 드라이브 트랜지스터; 및
    상기 드라이브 트랜지스터와 부하저항 사이에 드레인-소오스 경로가 형성되며 게이트로 제 3 제어신호를 입력받는 셀렉트 트랜지스터
    를 포함하는 이미지센서의 단위화소.
  3. 시모스 이미지센서의 단위화소에 있어서,
    정방형의 포토다이오드를 이루는 제1 활성영역;
    상기 정방형의 제1 활성영역의 일측변에서 Y축 방향으로 확장되어 나간 후, 다시 직각으로 꺽여 확장되는 제2 활성영역;
    상기 제1 활성영역과 제 2 활성영역을 연결하는 제 3 활성영역;
    상기 제2 활성영역중에서 제 1 활성영역과 접하고 있는 부분에 형성된 플로팅확산영역 및 플로팅콘택;
    상기 제1 활성영역과 상기 제2 활성영역 상에 중첩되어 형성된 트랜스퍼 트랜지스터; 및
    상기 플로팅확산영역과 접하며 형성되며 또한, 상기 제1 활성영역과 상기 제3 활성영역상에 중첩되어 형성된 리셋 트랜지스터
    를 포함하여 이루어지는 시모스 이미지센서의 단위화소.
  4. 시모스 이미지센서의 단위화소에 있어서,
    정방형의 제 1 활성영역;
    상기 제 1 활성영역의 한쪽 모서리 부분의 제외한 영역에 형성된 포토다이오드;
    상기 제 1 활성영역의 일측에 접하여 Y축 방향으로 확장된 후 다시 X축 방향으로 확장되어 형성된 제 2 활성영역;
    상기 제 1 활성영역의 한쪽 모서리 부분에 형성된 플로팅확산영역;
    상기 플로팅확산영역을 상기 제 1 활성영역의 한쪽 모서리 부분에 형성하기 위한 필드산화막;
    상기 제 1 활성영역을 가로지르며 형성되어 상기 필드산화막과 중첩되는 트랜스퍼 트랜지스터; 및
    상기 제1 활성영역과 상기 제2 활성영역 상에 중첩되어 형성되며 또한, 상기 제 1 활성영역을 가로지르며 형성되어 상기 필드산화막과 중첩되어 형성된 리셋 트랜지스터;
    를 포함하여 이루어지는 시모스 이미지센서의 단위화소.
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