KR101313689B1 - 이미지센서 - Google Patents

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Abstract

종래의 이미지센서의 출력라인, 전원전압라인 등의 메탈라인(metal line)들은, 포토다이오드 확산영역의 광전하 출력, 즉 픽셀 감도에 영향을 끼칠 수 있는데, 예컨대 개별 포토다이오드 확산영역의 가장자리를 메탈라인들이 가리게 되어 포토다이오드의 개구율이 줄어들 수 있다는 문제가 제기되고 있다. 특히, 열(column)방향의 메탈라인(출력라인, 전원전압라인 등)들 뿐만 아니라, 행(row)방향의 메탈라인(선택신호라인, 전달신호라인 등)이 포토다이오드의 면적을 가릴 수 있기 때문에, 전체 픽셀의 감도가 저하될 수밖에 없다. 이에 본 발명의 실시예에서는, 이미지센서에서 포토다이오드의 개구율에 영향을 끼치는 메탈라인, 예컨대 전원전압라인, 출력라인 등을 공유시켜 충분한 개구율을 확보하여 적어도 1.75㎛ 피치 이하의 소형 픽셀의 수신 감도를 개선시킬 수 있는 이미지센서를 제안하고자 한다.

Description

이미지센서{IMAGE SENSOR}
본 발명은 이미지센서에 관한 것으로, 특히 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서에서 포토다이오드의 개구율을 충분히 확보하여 픽셀 감도를 개선시키는데 적합한 이미지센서에 관한 것이다.
CMOS 이미지센서는 CMOS 제조기술을 이용하여 광학적 이미지를 전기적신호로 변환시키는 소자로서, 픽셀 수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고, 이를 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하여 빛에 반응하여 생성된 신호전자를 전압으로 변환하고 신호처리 과정을 거쳐 화상정보를 재현한다.
이러한 CMOS 이미지센서는 종래의 이미지센서로 널리 사용되고 있는 CCD 이미지센서에 비해 구동방식이 간편하고, 다양한 스캐닝 방식의 구현이 가능하여 신호처리 회로를 단일칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능할 뿐만 아니라, 호환성의 CMOS 기술을 사용하므로 제조 단가를 낮출 수 있고 전력소모도 낮다는 장점이 있다.
한편, 이미지센서 제조 분야에서 2.25㎛ 피치(pitch) 픽셀보다 작은 픽셀 환경에서는 대부분 2S-4T(2Shared-4Transistor) 구조를 채용하고 있다.
2S-4T 구조는 이미지센서의 피치가 작아지면서 포토다이오드의 개구율을 넓히기 위해 개발된 것으로, 4개의 트랜지스터로 구성되는 이미지센서의 단위 셀 2개를 하나의 단위 셀로 결합시키고 2개의 포토다이오드가 3개의 트랜지스터를 공유하도록 구성된다.
도 1은 이러한 2S-4T 구조의 이미지센서에 대한 레이아웃 평면도이고, 도 2는 이러한 레이아웃을 갖는 2S-4T 구조의 이미지센서의 광전하 출력을 예시적으로 설명하기 위한 평면도이다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 2S-4T 구조의 이미지센서는, 외부 빛을 감지하여 광전하를 생성하는 포토다이오드 확산영역들(PD1~PD4)을 포함할 수 있으며, 이러한 포토다이오드 확산영역들(PD1~PD4)과 연결된 전달 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 증폭 트랜지스터(Dx), 선택 트랜지스터(Sx) 등을 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 전달 트랜지스터(Tx)는 포토다이오드 확산영역들(PD1과 PD2, PD3, PD4)에 각각 연결되어 턴-온(turn-on) 동작될 때 어느 하나의 포토다이오드 확산영역, 예를 들어 PD1에서 생성된 광전하를 플로팅 확산영역에 전달하는 역할을 할 수 있다.
증폭 트랜지스터(Dx)는 어느 하나의 전달 트랜지스터, 예를 들어 Tx1과 연결되어, 플로팅 확산영역에 저장된 광전하를 증폭하는 역할을 할 수 있다.
리셋 트랜지스터(Rx)는 전원전압(VDD1 또는 VDD2)과 플로팅 확산영역에 연결될 수 있으며, 게이트 전극으로부터의 리셋신호에 의거하여 리셋 제어될 수 있다.
선택 트랜지스터(Sx)는 증폭 트랜지스터(Dx)에 연결되어 턴-온 동작될 수 있다.
한편, 이러한 선택 트랜지스터(Sx)의 턴-온 동작에 대응하여 광전하가 출력될 수 있는데, 이러한 광전하는 열(column)방향의 출력라인들(Vout1~Vout3)을 통해 출력될 수 있으며, 이에 대해 도 2를 참조하여 예시적으로 설명하기로 한다.
도 2에 예시한 바와 같이, 제1 전달신호라인(Tx1)은 제1 포토다이오드 확산영역(PD1)과 제2 포토다이오드 확산영역(PD2)의 각각의 전달 트랜지스터에 연결되며, 제2 전달신호라인(Tx2)은 제3 포토다이오드 확산영역(PD3)과 제4 포토다이오드 확산영역(PD4)의 각각의 전달 트랜지스터에 연결될 수 있다.
또한, 제1 선택신호라인(Sx1)을 통해 제1 포토다이오드(PD1) 및 제2 포토다이오드(PD2)를 공유하는 선택 트랜지스터로 선택신호가 인가될 수 있으며, 제2 선택신호라인(Sx2)을 통해 제3 포토다이오드(PD3) 및 제4 포토다이오드(PD4)를 공유하는 선택 트랜지스터로 선택신호가 인가될 수 있다.
먼저, 제1 전달신호라인(Tx1)이 온(on)되는 경우, 제1 포토다이오드 확산영역(PD1)의 광전하는 제1 선택신호라인(Sx1)이 온될 때 제1 출력라인(Vout1)을 통해 출력될 수 있으며, 제2 포토다이오드 확산영역(PD2)의 광전하는 제1 전달신호라인(Tx1)이 온되고 제1 선택신호라인(Sx1)이 온될 때 제2 출력라인(Vout2)을 통해 출력될 수 있다.
또한, 제3 포토다이오드 확산영역(PD3)은 제2 전달신호라인(Tx2)이 온되고 제2 선택신호라인(Sx2)가 온될 때 제1 출력라인(Vout1)을 통해 출력될 수 있으며, 제4 포토다이오드 확산영역(PD4)은 제2 전달신호라인(Tx2)이 온되고 제2 선택신호라인(Sx2)이 온될 때 제2 출력라인(Vout)을 통해 출력될 수 있다.
도 2의 경우는 총 4개의 포토다이오드를 예시한 것이며, 4개의 포토다이오드의 경우에는 2개의 출력라인(Vout1, Vout2)과 2개의 전원전압라인(VDD1, VDD2)이 필요함을 알 수 있다. 마찬가지로, 8개의 포토다이오드가 적용되는 경우에는 4개의 출력라인이 필요함을 용이하게 알 수 있을 것이다.
그런데, 이러한 출력라인, 전원전압라인 등의 메탈라인들은, 포토다이오드 확산영역의 광전하 출력, 즉 픽셀 감도에 영향을 끼칠 수 있는데, 예컨대 개별 포토다이오드 확산영역의 가장자리를 메탈라인들이 가리게 되어 포토다이오드의 개구율이 줄어들 수 있다는 문제가 제기되고 있다.
특히, 열(column)방향의 메탈라인(출력라인, 전원전압라인 등)들 뿐만 아니라, 행(row)방향의 메탈라인(선택신호라인, 전달신호라인 등)이 포토다이오드의 면적을 가릴 수 있기 때문에, 전체 픽셀의 감도가 저하될 수밖에 없다.
한국공개특허 2006-0000321호, CMOS 이미지센서, 2006년1월6일 공개 한국등록특허 10-0828942, 4T-4S 스텝 & 리피트 단위 셀 및 상기 단위 셀을 구비한 이미지센서, 데이터 저장장치, 반도체 공정 마스크, 반도체 웨이퍼, 2008년5월6일 등록
이에 본 발명의 실시예에서는, 이미지센서에서 포토다이오드의 개구율에 영향을 끼치는 메탈라인(metal line), 예컨대 전원전압라인(VDD), 출력라인(Vout) 등을 공유시켜 충분한 개구율을 확보하여 적어도 1.75㎛ 피치 이하의 소형 픽셀의 수신 감도를 개선시킬 수 있는 이미지센서를 제안하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지센서는, 외부 빛을 감지하여 광전하를 생성하는 적어도 하나의 포토다이오드 확산영역과, 상기 적어도 하나의 포토다이오드 확산영역에 각각 연결되어 턴-온(turn-on) 동작될 때 상기 적어도 하나의 포토다이오드 확산영역에서 생성된 상기 광전하를 플로팅 확산영역에 저장하는 적어도 하나의 전달 트랜지스터와, 상기 적어도 하나의 전달 트랜지스터를 공유하며, 상기 플로팅 확산영역에 저장된 상기 광전하를 증폭하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터에 연결되어 턴-온 동작되는 선택 트랜지스터와, 상기 선택 트랜지스터의 턴-온 동작에 대응하여 상기 광전하가 출력되는 열방향의 출력라인을 포함하며, 상기 적어도 하나의 포토다이오드 확산영역과 수평방향으로 대응되는 인접영역의 포토다이오드 확산영역이 상기 열방향의 출력라인을 기준으로 공유되도록 형성되어 상기 인접영역의 포토다이오드 확산영역의 광전하가 상기 열방향의 출력라인을 통해 공통으로 출력되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 포토다이오드 확산영역 및 인접영역의 포토다이오드 확산영역은, 또 다른 적어도 하나의 포토다이오드 확산영역 및 인접영역의 포토다이오드 확산영역과 전원전압라인을 공유하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지센서는, 제1 포토다이오드 및 제2 포토다이오드를 공유하는 선택 트랜지스터로 선택신호가 인가되는 제1 선택신호라인과, 상기 제1 선택신호라인을 통해 인가되는 선택신호에 대응하여 상기 제1 포토다이오드 및 제2 포토다이오드의 광전하가 출력되는 제1 출력라인과, 상기 제1 출력라인을 통해 광전하가 공통으로 출력되는 제3 포토다이오드 및 제4 포토다이오드를 공유하는 선택 트랜지스터로 선택신호가 인가되는 제2 선택신호라인과, 상기 제2 선택신호라인으로부터의 선택신호가 인가되는 선택 트랜지스터를 공유하는 제5 포토다이오드 및 제6 포토다이오드의 광전하와, 상기 제1 선택신호라인으로부터의 선택신호가 인가되는 선택 트랜지스터를 공유하는 제7 포토다이오드 및 제8 포토다이오드의 광전하가 공통으로 출력되는 제2 출력라인과, 상기 제1 포토다이오드, 제3 포토다이오드, 제5 포토다이오드 및 제7 포토다이오드의 각각의 전달 트랜지스터에 연결되는 제1 전달신호라인과, 상기 제2 포토다이오드, 제4 포토다이오드, 제6 포토다이오드 및 제8 포토다이오드의 각각의 전달 트랜지스터에 연결되는 제2 전달신호라인을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 포토다이오드는, 상기 제1 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제1 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제1 출력라인을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 상기 제2 포토다이오드는, 상기 제2 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제1 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제1 출력라인을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 상기 제3 포토다이오드는, 상기 제1 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제2 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제1 출력라인을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 상기 제4 포토다이오드는, 상기 제2 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제2 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제1 출력라인을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 상기 제5 포토다이오드는, 상기 제1 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제2 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제2 출력라인을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 상기 제6 포토다이오드는, 상기 제2 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제2 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제2 출력라인을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 상기 제7 포토다이오드는, 상기 제1 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제1 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제2 출력라인을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 상기 제8 포토다이오드는, 상기 제2 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제1 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제2 출력라인을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 상기 제3 포토다이오드 및 제4 포토다이오드는, 상기 제1 출력라인을 중심으로 상기 제1 포토다이오드 및 제2 포토다이오드와 수평방향으로 대응되는 인접영역에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제7 포토다이오드 및 제8 포토다이오드는, 상기 제2 출력라인을 중심으로 상기 제5 포토다이오드 및 제6 포토다이오드와 수평방향으로 대응되는 인접영역에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 이미지센서에서 포토다이오드의 개구율에 영향을 끼치는 메탈라인, 예컨대 전원전압라인(VDD), 출력라인(Vout) 등을 공유시켜 충분한 개구율을 확보함으로써, 소형 픽셀, 예를 들어 적어도 1.75㎛ 피치 이하의 픽셀의 이미지센서에서의 수신 감도를 개선시킬 수 있다.
도 1은 종래의 2S-4T 구조의 이미지센서에 대한 레이아웃 평면도,
도 2는 도 1의 레이아웃을 갖는 2S-4T 구조의 이미지센서의 광전하 출력을 예시적으로 설명하기 위한 평면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2S-4T 구조의 이미지센서에 대한 레이아웃 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 2S-4T 구조의 이미지센서의 광전하 출력을 예시적으로 설명하기 위한 평면도.
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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서, 특히 2S-4T 구조의 이미지센서에 대한 레이아웃 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 2S-4T 구조의 이미지센서의 광전하 출력을 예시적으로 설명하기 위한 평면도이다.
이하의 실시예에서는, 본 발명의 기술요지에 대한 이해를 돕고 설명의 편의를 위해 총 8개의 포토다이오드 확산영역을 가정하기로 하며, 필요에 따라 포토다이오드 확산영역의 개수는 변경될 수 있음을 당업자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서는, 외부 빛을 감지하여 광전하를 생성하는 적어도 하나의 포토다이오드 확산영역들(PD1~PD8)을 포함할 수 있으며, 이러한 포토다이오드 확산영역들(PD1~PD8)과 연결된 전달 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 증폭 트랜지스터(Dx), 선택 트랜지스터(Sx) 등을 포함할 수 있다.
전달 트랜지스터(Tx)는 포토다이오드 확산영역들(PD1 내지 PD8)에 각각 연결되어 턴-온(turn-on) 동작될 때 어느 하나의 포토다이오드 확산영역, 예를 들어 제1 포토다이오드 확산영역(PD1)에서 생성된 광전하를 플로팅 확산영역에 전달하는 역할을 할 수 있다.
증폭 트랜지스터(Dx)는 어느 하나의 전달 트랜지스터와 연결되며, 플로팅 확산영역에 저장된 광전하를 증폭하는 역할을 할 수 있다.
리셋 트랜지스터(Rx)는 전원전압(VDD)과 플로팅 확산영역에 연결될 수 있으며, 게이트 전극으로부터의 리셋신호에 의거하여 리셋 제어될 수 있다.
선택 트랜지스터(Sx)는 증폭 트랜지스터(Dx)에 연결되어 턴-온 동작될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상술한 선택 트랜지스터(Sx)의 턴-온 동작에 대응하여 광전하가 출력될 수 있는데, 이러한 광전하는 도 4에 예시한 바와 같이, 열(column)방향의 출력라인(Vout1, Vout2)을 통해 출력될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 적어도 하나의 포토다이오드 확산영역과 수평방향으로 대응되는 인접영역의 포토다이오드 확산영역, 예를 들어 제1 포토다이오드 확산영역(PD1)과 제2 포토다이오드 확산영역(PD2)이 열방향의 제1 출력라인(Vout1)을 기준으로 공유되도록 형성되어 이러한 제1 포토다이오드 확산영역(PD1)과 제2 포토다이오드 확산영역(PD2)의 광전하가 열방향의 제1 출력라인(Vout1)을 통해 공통으로 출력되는 것을 특징으로 할 수 있다.
마찬가지로, 제5 포토다이오드 확산영역(PD5)과 제6 포토다이오드 확산영역(PD6)도 열방향의 제1 출력라인(Vout1)을 기준으로 공유되도록 형성되어 이러한 제5 포토다이오드 확산영역(PD5)과 제6 포토다이오드 확산영역(PD6)의 광전하가 열방향의 제1 출력라인(Vout1)을 통해 공통으로 출력되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 적어도 하나의 포토다이오드 확산영역과 수평방향으로 대응되는 인접영역의 포토다이오드 확산영역, 예를 들어 제3 포토다이오드 확산영역(PD3)과 제4 포토다이오드 확산영역(PD4)이 열방향의 제2 출력라인(Vout2)을 기준으로 공유되도록 형성되어 이러한 제3 포토다이오드 확산영역(PD3)과 제4 포토다이오드 확산영역(PD4)의 광전하가 열방향의 제2 출력라인(Vout2)을 통해 공통으로 출력되는 것을 특징으로 할 수 있다.
마찬가지로, 제7 포토다이오드 확산영역(PD7)과 제8 포토다이오드 확산영역(PD8)도 열방향의 제2 출력라인(Vout2)을 기준으로 공유되도록 형성되어 이러한 제7 포토다이오드 확산영역(PD7)과 제8 포토다이오드 확산영역(PD8)의 광전하가 열방향의 제2 출력라인(Vout2)을 통해 공통으로 출력되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 적어도 하나의 포토다이오드 확산영역(예를 들어, PD1 또는 PD5) 및 인접영역의 포토다이오드 확산영역(PD2 또는 PD6)이, 또 다른 적어도 하나의 포토다이오드 확산영역(PD3 또는 PD7) 및 인접영역의 포토다이오드 확산영역(PD4 또는 PD8)과 전원전압라인(VDD)을 공유하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로부터, 본 발명의 실시예에서는 수평방향으로 대응되는 인접영역의 포토다이오드 확산영역들을 하나의 광전하 출력라인을 공유하도록 형성하고 이들 인접영역의 포토다이오드 확산영역 전체와 인접하는 또 다른 인접영역의 포토다이오드 확산영역이 전원전압라인을 공유하도록 형성하였기 때문에, 종래에 비해 메탈라인의 개수가 줄어들어 포토다이오드 확산영역의 오픈(open) 면적을 넓힐 수 있으며, 이에 따라 포토다이오드의 충분한 개구율을 확보하여 픽셀 감도를 향상시킬 수 있다.
도 4는 상술한 바와 같은 특징적인 구조를 갖는 이미지센서의 동작, 예컨대 각각의 포토다이오드 확산영역의 광전하 출력을 예시적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 4에 예시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서는, 제2 포토다이오드 확산영역(PD2) 및 제6 포토다이오드 확산영역(PD6)을 공유하는 선택 트랜지스터로 선택신호가 인가되는 제1 선택신호라인(Sx1)과, 제1 선택신호라인(Sx1)을 통해 인가되는 선택신호에 대응하여 제2 포토다이오드 확산영역(PD2) 및 제6 포토다이오드 확산영역(PD6)의 광전하가 출력되는 제1 출력라인(Vout1)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서는, 제1 출력라인(Vout1)을 통해 광전하가 공통으로 출력되는 제1 포토다이오드 확산영역(PD1) 및 제5 포토다이오드 확산영역(PD5)을 공유하는 선택 트랜지스터로 선택신호가 인가되는 제2 선택신호라인(Sx2)과, 제2 선택신호라인(Sx2)으로부터의 선택신호가 인가되는 선택 트랜지스터를 공유하는 제3 포토다이오드 확산영역(PD3) 및 제7 포토다이오드 확산영역(PD7)의 광전하와, 제1 선택신호라인(Sx1)으로부터의 선택신호가 인가되는 선택 트랜지스터를 공유하는 제4 포토다이오드 확산영역(PD4) 및 제8 포토다이오드 확산영역(PD8)의 광전하가 공통으로 출력되는 제2 출력라인(Vout2)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서는, 제2 포토다이오드 확산영역(PD2), 제1 포토다이오드 확산영역(PD1), 제3 포토다이오드 확산영역(PD3) 및 제4 포토다이오드 확산영역(PD4)의 각각의 전달 트랜지스터에 연결되는 제1 전달신호라인(Tx1)과, 제6 포토다이오드 확산영역(PD6), 제5 포토다이오드 확산영역(PD5), 제7 포토다이오드 확산영역(PD7) 및 제8 포토다이오드 확산영역(PD8)의 각각의 전달 트랜지스터에 연결되는 제2 전달신호라인(Tx2)을 더 포함할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서에서, 각각의 포토다이오드 확산영역의 광전하 출력 동작은 다음과 같다.
먼저, 제1 포토다이오드 확산영역(PD1)은, 제1 전달신호라인(Tx1)을 통해 턴-온(turn-on) 신호가 인가되고 제2 선택신호라인(Sx2)을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 제1 출력라인(Vout1)을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 제2 포토다이오드 확산영역(PD2)은, 제1 전달신호라인(Tx1)을 통해 턴-온 신호가 인가되고 제1 선택신호라인(Sx1)을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 제1 출력라인(Vout1)을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 제3 포토다이오드 확산영역(PD3)은, 제1 전달신호라인(Tx1)을 통해 턴-온 신호가 인가되고 제2 선택신호라인(Sx2)을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 제2 출력라인(Vout2)을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 제4 포토다이오드 확산영역(PD4)은, 제1 전달신호라인(Tx1)을 통해 턴-온 신호가 인가되고 제1 선택신호라인(Sx1)을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 제2 출력라인(Vou2)을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 제5 포토다이오드 확산영역(PD5)은, 제2 전달신호라인(Tx2)을 통해 턴-온 신호가 인가되고 제2 선택신호라인(Sx2)을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 제1 출력라인(Vout1)을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 제6 포토다이오드 확산영역(PD6)은, 제2 전달신호라인(Tx2)을 통해 턴-온 신호가 인가되고 제1 선택신호라인(Sx1)을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 제1 출력라인(Vout1)을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 제7 포토다이오드 확산영역(PD7)은, 제2 전달신호라인(Tx2)을 통해 턴-온 신호가 인가되고 제2 선택신호라인(Sx2)을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 제2 출력라인(Vout2)을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
또한, 제8 포토다이오드 확산영역(PD8)은, 제2 전달신호라인(Tx2)을 통해 턴-온 신호가 인가되고 제1 선택신호라인(Sx1)을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 제2 출력라인(Vout2)을 통해 광전하가 출력될 수 있다.
이때, 제1 포토다이오드 확산영역(PD1) 및 제5 포토다이오드 확산영역(PD5)은, 제1 출력라인(Vout1)을 중심으로 제2 포토다이오드 확산영역(PD2)및 제6 포토다이오드 확산영역(PD6)과 수평방향으로 대응되는 인접영역에 형성될 수 있으며, 제4 포토다이오드 확산영역(PD4) 및 제8 포토다이오드 확산영역(PD8)은, 제2 출력라인(Vout2)을 중심으로 제3 포토다이오드 확산영역(PD3) 및 제7 포토다이오드 확산영역(PD7)과 수평방향으로 대응되는 인접영역에 각각 형성될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 이미지센서에서 포토다이오드의 개구율에 영향을 끼치는 메탈라인, 예컨대 전원전압라인(VDD), 출력라인(Vout) 등을 공유시켜 충분한 개구율을 확보함으로써, 소형 픽셀, 예를 들어 적어도 1.75㎛ 피치 이하의 픽셀의 이미지센서에서의 수신 감도를 개선시키도록 구현한 것이다.
PD1~PD8: 포토다이오드 확산영역
Sx1, Sx2: 선택신호라인
Tx1, Tx2: 전달신호라인
Vout1, Vout2: 광전하 출력라인
VDD: 전원전압라인

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 제1 포토다이오드 및 제2 포토다이오드를 공유하는 선택 트랜지스터로 선택신호가 인가되는 제1 선택신호라인과,
    상기 제1 선택신호라인을 통해 인가되는 선택신호에 대응하여 상기 제1 포토다이오드 및 제2 포토다이오드의 광전하가 출력되는 제1 출력라인과,
    상기 제1 출력라인을 통해 광전하가 공통으로 출력되는 제3 포토다이오드 및 제4 포토다이오드를 공유하는 선택 트랜지스터로 선택신호가 인가되는 제2 선택신호라인과,
    상기 제2 선택신호라인으로부터의 선택신호가 인가되는 선택 트랜지스터를 공유하는 제5 포토다이오드 및 제6 포토다이오드의 광전하와, 상기 제1 선택신호라인으로부터의 선택신호가 인가되는 선택 트랜지스터를 공유하는 제7 포토다이오드 및 제8 포토다이오드의 광전하가 공통으로 출력되는 제2 출력라인과,
    상기 제1 포토다이오드, 제3 포토다이오드, 제5 포토다이오드 및 제7 포토다이오드의 각각의 전달 트랜지스터에 연결되는 제1 전달신호라인과,
    상기 제2 포토다이오드, 제4 포토다이오드, 제6 포토다이오드 및 제8 포토다이오드의 각각의 전달 트랜지스터에 연결되는 제2 전달신호라인을 포함하며,
    상기 제2 포토다이오드는, 상기 제2 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제1 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제1 출력라인을 통해 광전하가 출력되는
    이미지센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 포토다이오드는, 상기 제1 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제1 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제1 출력라인을 통해 광전하가 출력되는
    이미지센서.
  5. 삭제
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제3 포토다이오드는, 상기 제1 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제2 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제1 출력라인을 통해 광전하가 출력되는
    이미지센서.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제4 포토다이오드는, 상기 제2 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제2 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제1 출력라인을 통해 광전하가 출력되는
    이미지센서.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제5 포토다이오드는, 상기 제1 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제2 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제2 출력라인을 통해 광전하가 출력되는
    이미지센서.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제6 포토다이오드는, 상기 제2 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제2 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제2 출력라인을 통해 광전하가 출력되는
    이미지센서.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 제7 포토다이오드는, 상기 제1 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제1 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제2 출력라인을 통해 광전하가 출력되는
    이미지센서.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 제8 포토다이오드는, 상기 제2 전달신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가되고 상기 제1 선택신호라인을 통해 턴-온 신호가 인가될 때 상기 제2 출력라인을 통해 광전하가 출력되는
    이미지센서.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 제3 포토다이오드 및 제4 포토다이오드는, 상기 제1 출력라인을 중심으로 상기 제1 포토다이오드 및 제2 포토다이오드와 수평방향으로 대응되는 인접영역에 형성되는 것을 특징으로 하는
    이미지센서.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 제7 포토다이오드 및 제8 포토다이오드는, 상기 제2 출력라인을 중심으로 상기 제5 포토다이오드 및 제6 포토다이오드와 수평방향으로 대응되는 인접영역에 형성되는 것을 특징으로 하는
    이미지센서.
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