KR100953338B1 - 수직형 씨모스 이미지 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 과도전류를 방지할 수 있는 수직형 씨모스 이미지 센서에 관한 것으로,
본 발명에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서는 기판, 제 1 에피층 및 제 2 에피층에 형성된 적색, 녹색 및 청색 포토다이오드와; 상기 적색 포토다이오드와 연결된 제 1 플러그와; 상기 녹색 포토다이오드와 연결된 제 2 플러그와; 상기 적색 포토다이오드와 상기 제 1 플러그 사이를 연결하는 제 1 커넥터와; 상기 녹색 포토다이오드와 상기 제 2 플러그 사이를 연결하는 제 2 커넥터를 포함하며, 상기 커넥터는 상기 적색 포토다이오드와 연결되는 부분이 삼각형태 또는 원형형태 중 하나의 형태를 이루는 것을 특징으로 한다.
커넥터, 포토 다이오드
Description
본 발명은 수직형 씨모스 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 과도전류를 방지할 수 있는 수직형 씨모스 이미지 센서에 관한 것이다.
일반적으로, 씨모스 이미지 센서라 함은 광학 영상(optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 이중에서 전하 결합 소자(CCD: Charge Coupled Device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이다.
한편, 씨모스 이미지 센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소 수 만큼의 포토다이오드와 이에 연결되어 채널을 열고 닫는 트랜지스터들을 만들고 상기 트랜지스터들을 이용하여 차례로 적색(RED), 녹색(GREEN) 및 청색(BLUE)의 광학 신호를 검출하여 스위칭 방식에 의해 출력하는 소자이다.
이러한 씨모스 이미지 센서는 낮은 소비전력, 낮은 공정 단가 및 높은 수준의 집적도 등의 많은 장점들을 가지고 있다. 특히 최근의 기술적 진보로 인해 씨모스 이미지 센서는 여러 응용 분야에서 고체촬상소자(Charge Coupled Devices;CCD) 의 대안으로 각광을 받고 있다.
일반적인 씨모스 이미지 센서의 경우, 포토 다이오드를 포함하여 구동 등을 위한 트랜지스터들이 수평 상으로 형성되며, 단위 픽셀은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터를 이용하여 해당 색상의 광을 감지하게 된다. 이 때, 일반적인 씨모스 이미지 센서에 있어서는, 하나의 단위 픽셀은 평면상으로 형성되는 상기 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 컬러필터를 모두 포함하여 대응되어야 하므로, 그 크기가 크게 되며, 따라서, 이러한 일반적인 씨모스 이미지 센서의 경우, 픽셀 집적도가 저하된다.
이와 같이, 일반적인 이미지 센서의 집적도 저하 문제를 개선하기 위해 수직형 이미지 센서가 제안되었다.
이러한 수직형 이미지센서는 단위 픽셀당 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 신호를 모두 감지할 수 있도록 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 포토다이오드가 수직적 구조로 되어 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 수직형 씨모스 이미지 센서를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 수직형 씨모스 이미지 센서의 단위 픽셀의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 수직형 씨모스 이미지 센서는 실리콘 기판(1)과, 실리콘 기판(1)의 소정 부위에 형성된 적색(R) 포토다이오드(2)와, 적색(R) 포토다이오드(2)와 제 1 커넥터(3)를 통해 연결된 제 1 플러그(4)와, 실리콘 기판(1) 상에 형성된 제 1 에피층(epitaxial layer)(5)과, 제 1 에피층(5) 상에 적 색(R) 포토다이오드(2)와 오버랩되어 형성된 녹색(G) 포토다이오드(6)와, 녹색(G) 포토다이오드(2)와 제 2 커넥터(7)를 통해 연결된 제 2 플러그(8)와, 제 1 에피층(5) 상에 형성된 제 2 에피층(9)과, 제 2 에피층(9) 상에 녹색(G) 포토다이오드(6)와 오버랩되어 형성된 청색(B) 포토다이오드(10)를 포함하여 이루어진다.
이러한 종래의 수직형 씨모스 이미지 센서에서의 적색 포토다이오드, 커넥터 및 플러그의 연결 디자인을 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 종래의 수직형 씨모스 이미지 센서에서의 적색 포토다이오드, 커넥터 및 플러그의 연결 디자인을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 수직형 씨모스 이미지 센서에서 팔각형 형태의 적색 포토다이오드(2)와 제 1 플러그(4)는 제 1 커넥터(3)를 통해 연결되는데, 여기서 제 1 커넥터(3)의 형태는 사각형태를 가지고 있다. 이때, 적색 포토다이오드(2)에서 전류가 발생하여 제 1 커넥터(3)를 통해 제 1 플러그(4)로 전류가 흐르게 되는 경우, 전류를 잘 흐르게 하는 구조인 제 1 커넥터(3)의 사각형태로 인하여 제 1 커넥터(3)에서 과다한 전류 상실(leakage source)이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 과도전류를 방지할 수 있는 수직형 씨모스 이미지 센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서는 실리콘 기판 상에 차례로 전면 형성된 제 1 에피층 및 제 2 에피층와; 상기 실리콘 기판의 표면에 형성된 제 1 포토다이오드와; 상기 제 1, 제 2 에피층 각각에 상기 제 1 포토다이오드 형성부위와 오버랩되어 형성된 제 2, 제 3 포토다이오드와; 상기 제 1, 제 2 포토다이오드와 연결되도록 상기 실리콘 기판 및 제 1 에피층 표면에 각각 형성된 제 1, 제 2 커넥터를 포함하며, 상기 제 1, 제 2 커넥터는 상기 제 1, 제 2 포토다이오드와 마주보는 단면의 형태가 삼각형태 또는 원형형태 중 적어도 하나의 형태를 이루는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서는 과도전류가 흐를 수 있는 커넥터 모서리 부분의 디자인을 수정하여 과도전류를 방지함으로써 포토 다이오드의 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서 를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서의 단위 픽셀의 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서는 실리콘 기판(11)과, 실리콘 기판(11)의 소정 부위에 형성된 적색(R) 포토다이오드(20)와, 적색(R) 포토다이오드(20)와 제 1 커넥터(30)를 통해 연결된 제 1 플러그(40)와, 실리콘 기판(11) 상에 형성된 제 1 에피층(epitaxial layer)(50)과, 제 1 에피층(50) 상에 적색(R) 포토다이오드(20)와 오버랩되어 형성된 녹색(G) 포토다이오드(60)와, 녹색(G) 포토다이오드(20)와 제 2 커넥터(70)를 통해 연결된 제 2 플러그(80)와, 제 1 에피층(50) 상에 형성된 제 2 에피층(90)과, 제 2 에피층(90) 상에 녹색(G) 포토다이오드(60)와 오버랩되어 형성된 청색(B) 포토다이오드(100)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 제 1 커넥터(30)는 제 2 커넥터(70)와 오버랩되어 형성되며, 제 1 플러그(40)는 제 2 플러그(80)와 오버랩되어 형성된다.
이러한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서에서의 적색 포토다이오드, 커넥터 및 플러그의 연결 디자인을 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서에서의 적색 포토다이오드, 커넥터 및 플러그의 연결 디자인을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서에서 팔각형 형태의 적색 포토다이오드(20)와 제 1 플러그(40)는 제 1 커넥터(30)를 통해 연결되는데, 여기서 제 1 커넥터(30)는 적색 포토다이오드(20)와 연결되는 부분의 형태가 삼각형태이다.
이와 같이, 과도전류가 발생하기 쉬운 제 1 커넥터(30)의 모서리 부분의 디자인을 삼각형으로 수정함으로써 전류가 흐를 시에 제 1 커넥터(30)의 모서리 부분에서 발생할 수 있는 과도 전류를 줄이고 신호 전달 효율을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서에서의 적색 포토다이오드, 커넥터 및 플러그의 연결 디자인을 나타낸 도면이다. 여기서, 상술한 본 발명의 제 1 실시 예와 동일한 부분은 동일한 부호를 사용한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서에서 팔각형 형태의 적색 포토다이오드(20)와 제 1 플러그(40)는 제 1 커넥터(30)를 통해 연결되는데, 여기서 제 1 커넥터(30)는 적색 포토다이오드(20)와 연결되는 부분의 형태가 반원형태이다.
이와 같이, 과도전류가 발생하기 쉬운 제 1 커넥터(30)의 모서리 부분의 디자인을 반원형으로 수정함으로써 전류가 흐를 시에 제 1 커넥터(30)의 모서리 부분에서 발생할 수 있는 과도 전류를 줄이고 신호 전달 효율을 높일 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
도 1은 일반적인 수직형 씨모스 이미지 센서의 단위 픽셀의 단면도.
도 2는 종래의 수직형 씨모스 이미지 센서에서의 적색 포토다이오드, 커넥터 및 플러그의 연결 디자인을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서의 단위 픽셀의 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서에서의 적색 포토다이오드, 커넥터 및 플러그의 연결 디자인을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 수직형 씨모스 이미지 센서에서의 적색 포토다이오드, 커넥터 및 플러그의 연결 디자인을 나타낸 도면.
Claims (3)
- 실리콘 기판 상에 차례로 전면 형성된 제 1 에피층 및 제 2 에피층와;상기 실리콘 기판의 표면에 형성된 제 1 포토다이오드와;상기 제 1, 제 2 에피층 각각에 상기 제 1 포토다이오드 형성부위와 오버랩되어 형성된 제 2, 제 3 포토다이오드와;상기 제 1, 제 2 포토다이오드와 연결되도록 상기 실리콘 기판 및 제 1 에피층 표면에 각각 형성된 제 1, 제 2 커넥터를 포함하며,상기 제 1, 제 2 커넥터는 상기 제 1, 제 2 포토다이오드와 마주보는 단면의 형태가 삼각형태 또는 원형형태 중 적어도 하나의 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 수직형 씨모스 이미지 센서.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 커넥터는 상기 제 2 커넥터와 오버랩되어 형성된 것을 특징으로 하는 수직형 씨모스 이미지 센서.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1, 제 2 및 제 3 포토다이오드는 각각 적색, 녹색 및 청색 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 수직형 씨모스 이미지 센서.
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