KR102629831B1 - 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치 - Google Patents
이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102629831B1 KR102629831B1 KR1020160098816A KR20160098816A KR102629831B1 KR 102629831 B1 KR102629831 B1 KR 102629831B1 KR 1020160098816 A KR1020160098816 A KR 1020160098816A KR 20160098816 A KR20160098816 A KR 20160098816A KR 102629831 B1 KR102629831 B1 KR 102629831B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- photoelectric device
- pixel
- circuit
- semiconductor
- image sensor
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 77
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 40
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 21
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 4
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 23
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 16
- 239000010408 film Substances 0.000 description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 10
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004541 SiN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- AHWYHTJMGYCPBU-UHFFFAOYSA-N [Ge].[Si]=O Chemical compound [Ge].[Si]=O AHWYHTJMGYCPBU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
- H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
- H01L27/14607—Geometry of the photosensitive area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
- H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
- H01L27/14614—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor having a special gate structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14621—Colour filter arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14636—Interconnect structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14645—Colour imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14645—Colour imagers
- H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
- H10K39/30—Devices controlled by radiation
- H10K39/32—Organic image sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는, 복수의 화소 영역이 정의되는 반도체 기판, 상기 복수의 화소 영역 각각에서 상기 반도체 기판의 내부에 마련되는 반도체 광전 소자, 상기 반도체 광전 소자의 상부에 마련되는 유기 광전 소자, 및 상기 반도체 광전 소자의 하부에 마련되며, 상기 반도체 광전 소자 및 상기 유기 광전 소자에서 생성되는 전하로부터 화소 전압 신호를 생성하는 복수의 구동 트랜지스터들을 가지며, 상기 구동 트랜지스터들 중 적어도 하나의 구동 게이트 전극은, 상기 반도체 기판 내에 매립되는 영역을 갖는 화소 회로를 포함한다.
Description
본 발명은 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치에 관한 것이다.
이미지 센서는 빛을 받아들여 전기 신호를 생성하는 반도체 기반의 센서로서, 복수의 화소를 갖는 화소 어레이와 화소 어레이를 구동하기 위한 회로 등을 포함할 수 있다. 이미지 센서는 사진이나 동영상을 촬영하기 위한 카메라 이외에, 스마트폰, 태블릿 PC, 랩톱 컴퓨터, 텔레비전 등에 폭넓게 적용될 수 있다. 특히 최근에는 하나의 화소가 서로 다른 색상의 빛으로부터 전하를 생성하는 복수의 광전 소자를 갖는 이미지 센서에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그에 따라 화소 회로의 집적도를 높이기 위한 방안이 다양하게 제안되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 구동 트랜지스터의 특성을 향상시킨 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는, 복수의 화소 영역이 정의되는 반도체 기판, 상기 복수의 화소 영역 각각에서 상기 반도체 기판의 내부에 마련되는 반도체 광전 소자, 상기 반도체 광전 소자의 상부에 마련되는 유기 광전 소자, 및 상기 반도체 광전 소자의 하부에 마련되며, 상기 반도체 광전 소자 및 상기 유기 광전 소자에서 생성되는 전하로부터 화소 전압 신호를 생성하는 복수의 구동 트랜지스터들을 가지며, 상기 구동 트랜지스터들 중 적어도 하나의 구동 게이트 전극은, 상기 반도체 기판 내에 매립되는 영역을 갖는 화소 회로를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치는, 서로 다른 파장 대역의 빛을 받아들여 전하를 생성하며, 서로 적층되는 제1 및 제2 광전 소자와, 상기 제1 및 제2 광전 소자 각각에 연결되어 화소 신호를 생성하는 제1 및 제2 화소 회로를 갖는 복수의 화소를 포함하는 이미지 센서, 및 상기 화소 신호로부터 이미지 데이터를 생성하는 프로세서를 포함하며, 상기 제1 화소 회로는 제1 전송 트랜지스터, 제1 구동 트랜지스터, 제1 리셋 트랜지스터, 및 제1 선택 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 화소 회로는 제2 구동 트랜지스터, 제2 리셋 트랜지스터, 및 제2 선택 트랜지스터를 포함하며, 상기 제1 및 제2 구동 트랜지스터 각각에 포함되는 제1 및 제2 구동 게이트 전극 중 적어도 하나는, 상기 반도체 기판 내에 매립되는 영역을 갖는다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 구동 게이트 전극의 적어도 일부 영역이 반도체 기판 내에 매립되어, 구동 트랜지스터의 채널 길이를 증가시키고, 구동 트랜지스터의 특성을 개선할 수 있다. 따라서, 하나의 화소에 서로 다른 복수의 광전소자가 포함되는 구조에서, 화소 회로의 성능 열화를 방지할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 처리 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소를 나타낸 도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소 회로를 나타낸 회로도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소 회로를 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소의 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 6은 도 5에 도시한 화소의 Ⅰ-Ⅰ' 방향의 단면을 나타내는 도이다.
도 7은 도 5에 도시한 화소의 Ⅱ-Ⅱ' 방향의 단면을 나타내는 도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소의 단면을 나타내는 도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소의 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 11 및 도 12는 도 10에 도시한 화소의 Ⅲ-Ⅲ' 방향의 단면을 나타내는 도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치가 적용될 수 있는 전자 기기를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소를 나타낸 도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소 회로를 나타낸 회로도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소 회로를 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소의 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 6은 도 5에 도시한 화소의 Ⅰ-Ⅰ' 방향의 단면을 나타내는 도이다.
도 7은 도 5에 도시한 화소의 Ⅱ-Ⅱ' 방향의 단면을 나타내는 도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소의 단면을 나타내는 도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소의 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 11 및 도 12는 도 10에 도시한 화소의 Ⅲ-Ⅲ' 방향의 단면을 나타내는 도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치가 적용될 수 있는 전자 기기를 나타낸 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 처리 장치(1)는, 이미지 센서(10), 및 이미지 프로세서(20)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(10)는 화소 어레이(11), 로우 드라이버(12), 칼럼 드라이버(13), 타이밍 컨트롤러(14) 및 리드아웃 회로(15) 등을 포함할 수 있다.
이미지 센서(10)는 이미지 프로세서(20)의 제어 명령에 따라 동작할 수 있으며, 객체(object, 30)로부터 전달되는 빛을 전기 신호로 변환하여 이미지 프로세서(20)로 출력할 수 있다. 이미지 센서(10)에 포함되는 화소 어레이(11)는 복수의 화소(PX)를 포함할 수 있으며, 복수의 화소(PX)는 빛을 받아들여 전하를 생성하는 광전소자, 예를 들어 포토 다이오드(Photo Diode, PD)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 화소(PX) 각각은 둘 이상의 광전소자를 포함할 수 있으며, 하나의 화소(PX)에 포함되는 둘 이상의 광전소자는 서로 다른 색상의 빛을 받아들여 전하를 생성할 수 있다.
한편 복수의 화소(PX) 각각은 광전소자가 생성하는 전하로부터 전기 신호를 생성하기 위한 화소 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 화소 회로는 전송 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 및 리셋 트랜지스터 등을 포함할 수 있다. 하나의 화소(PX)가 둘 이상의 광전소자를 갖는 경우, 각 화소(PX)는 둘 이상의 광전소자 각각에서 생성된 전하를 처리하기 위한 화소 회로를 포함할 수 있다. 즉, 하나의 화소(PX)가 둘 이상의 광전소자를 갖는 경우, 화소 회로는 전송 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 및 리셋 트랜지스터 중 적어도 일부를 2개 이상 포함할 수 있다.
로우 드라이버(12)는 화소 어레이(11)를 행(row) 단위로 구동할 수 있다. 예를 들어, 로우 드라이버(12)는 각 화소(PX)의 전송 트랜지스터를 제어하는 전송 제어 신호, 리셋 트랜지스터를 제어하는 리셋 제어 신호, 선택 트랜지스터를 제어하는 선택 제어 신호 등을 생성할 수 있다.
칼럼 드라이버(13)는 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler, CDS), 아날로그-디지털 컨버터(Analog-to-Digital Converter, ADC) 등을 포함할 수 있다. 상관 이중 샘플러는, 로우 드라이버(12)가 공급하는 행 선택 신호에 의해 선택되는 행에 포함되는 화소(PX)들로부터 신호를 수신하여 상관 이중 샘플링을 수행할 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터는 상관 이중 샘플러의 출력을 디지털 신호로 변환하여 리드아웃 회로(15)에 전달할 수 있다.
리드아웃 회로(15)는 디지털 신호를 임시로 저장할 수 있는 래치 또는 버퍼 회로와 증폭 회로 등을 포함할 수 있으며, 칼럼 드라이버(13)로부터 수신한 디지털 신호를 임시 저장하거나 증폭하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 로우 드라이버(12), 칼럼 드라이버(13) 및 리드아웃 회로(15)의 동작 타이밍은 타이밍 컨트롤러(14)에 의해 결정될 수 있으며, 타이밍 컨트롤러(14)는 이미지 프로세서(20)가 전송하는 제어 명령에 의해 동작할 수 있다. 이미지 프로세서(20)는 리드아웃 회로(15)가 전달하는 이미지 데이터를 신호 처리하여 디스플레이 장치 등에 출력하거나 메모리 등의 저장 장치에 저장할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소를 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소(100)는, 반도체층(105) 내에 마련되는 제1 광전 소자(130), 반도체층(105) 상부에 마련되는 제2 광전 소자(140)와 마이크로 렌즈(170), 및 반도체층(105)의 하부에 마련되는 화소 회로(101) 등을 포함할 수 있다. 화소(100)는 화소 어레이(11)에서 M x N 매트릭스(M, N은 2 이상의 자연수)로 배열될 수 있으며, 서로 인접한 화소(100) 사이에는 분리 영역이 마련될 수 있다. 외부에서 입사되는 빛은 마이크로 렌즈(170)를 통해 제1 및 제2 광전 소자(130, 140)로 전달될 수 있다.
도 2에 도시한 실시예와 같이, 화소(100)는 적층 방향(Z축 방향)을 따라 배치되는 제1 및 제2 광전 소자(130, 140)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 광전 소자(130, 140)는 서로 다른 색상의 빛을 받아들여 전하를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 광전 소자(130)는 반도체 광전 소자, 즉, 실리콘 포토 다이오드일 수 있으며, 제2 광전 소자(140)는 유기 광전 소자, 즉, 유기 포토 다이오드일 수 있다. 제1 및 제2 광전 소자(130, 140) 사이에는 컬러 필터(160)가 마련될 수 있다.
제1 광전 소자(130)는 컬러 필터(160)를 통과한 빛을 받아들여 전하를 생성할 수 있다. 일 실시예로, 컬러 필터(160)는 적색, 녹색, 청색 중 하나의 색상을 갖는 빛을 통과시켜 제1 광전 소자(130)에 전달할 수 있다. 컬러 필터(160)가 통과시키는 빛의 색상은, 제2 광전 소자(140)가 받아들이는 빛의 색상과 서로 다를 수 있다.
제2 광전 소자(140)는 서로 마주보는 제1 및 제2 투명 전극층(141, 142)과, 그 사이에 배치되는 컬러 선택층(143)을 포함할 수 있다. 컬러 선택층(143)은 광전 효과에 의해 빛으로부터 전하를 생성할 수 있으며, 유기 물질을 포함할 수 있다. 컬러 선택층(143)은 주 캐리어가 정공인 p형층 및 주 캐리어가 전자인 n형층을 포함할 수 있다. 컬러 선택층(143)은 특정한 파장 대역의 빛에 반응하여 전하를 생성할 수 있으며, 일 실시예로 녹색 색상의 빛에 반응하여 전하를 생성할 수 있다. 이 경우, 녹색을 제외한 다른 색상의 빛은 컬러 필터(160)로 전달될 수 있다.
제1 및 제2 투명 전극층(141, 142)은 ITO, IZO, ZnO, 또는 SnO2 등과 같은 투명한 도전성 물질, 또는 금속 박막 등의 반투명 물질로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상부에 위치한 제1 투명 전극층(141)은 제2 투명 전극층(142)보다 크거나 같은 일함수(work function)를 가질 수 있다.
화소 회로(101)는 제1 및 제2 회로(110, 120)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 회로(110, 120) 각각은 제1 및 제2 광전 소자(130, 140)와 연결되며, 제1 및 제2 광전 소자(130, 140) 각각에서 생성된 전하로부터 전기 신호를 생성할 수 있다.
제2 회로(120)는 비아(150)를 통해 제2 광전 소자(140)와 연결될 수 있다. 비아(150)는 절연부(151) 및 도전부(152)를 포함할 수 있으며, 도전부(152)는 화소(100)의 측벽을 따라 연장되어 제2 광전 소자(140)를 제2 회로(120)와 연결할 수 있다. 일 실시예에서, 도전부(152)의 일면은 제2 광전 소자(140)의 제2 투명 전극층(142)에 연결될 수 있으며, 도전부(152)의 나머지 일면은 제2 회로(120)에 포함되는 복수의 회로 소자 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 절연부(151)는 SiO2, SiN, Al2O3, HfOx 등의 절연 물질로 형성될 수 있다.
한편, 상기에서 설명한 바와 달리, 제1 및 제2 광전 소자(130, 140)는 모두 반도체 광전 소자로 구현되거나, 또는 제1 및 제2 광전 소자(130, 140) 중 적어도 하나가 양자점(Quantum Dot)으로 구현될 수도 있다. 또한, 제1 및 제2 광전 소자(130, 140) 와 다른 광전 소자가 추가로 더 적층되어, 광전 소자가 3개 이상 마련될 수도 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소 회로를 나타낸 회로도이다. 일 실시예로, 도 3a 내지 도 3c에 도시한 화소 회로는, 도 2에 도시한 실시예에서 제1 광전 소자(130)와 연결되는 제1 회로(110)일 수 있다.
우선 도 2a를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 화소 각각에 포함되는 제1 회로(110A)는, 복수의 트랜지스터(RX, DX, SX, TX)를 포함할 수 있다. 복수의 트랜지스터는 리셋 트랜지스터(RX), 구동 트랜지스터(DX), 전송 트랜지스터(TX) 및 선택 트랜지스터(SX)를 포함할 수 있다.
제1 회로(110A)는 반도체 광전 소자로 구현되는 제1 광전 소자(PD)와 연결될 수 있다. 제1 광전 소자(PD)에서 생성되는 전하는 전송 트랜지스터(TX)에 의해 플로팅 디퓨전(Floating Diffusion, FD)으로 전달되어 축적될 수 있다. 전송 트랜지스터(TX)는 전송 트랜지스터(TX)의 게이트 전극에 전달되는 전송 제어 신호(TS)에 의해 동작할 수 있다.
구동 트랜지스터(DX)는 플로팅 디퓨전(FD)에 축적되는 전하에 의해 소스 팔로워 버퍼 증폭기(Source Follower Buffer Amplifier)로 동작할 수 있다. 구동 트랜지스터(DX)는 플로팅 디퓨전(FD)에 축적된 전하를 증폭시켜 선택 트랜지스터(SX)로 전달할 수 있다.
한편, 선택 트랜지스터(SX)는 화소 어레이(11)에서 특정 화소(100)를 선택하기 위한 선택 제어 신호(SEL)에 의해 동작할 수 있으며, 스위칭 및 어드레싱 동작을 수행할 수 있다. 로우 드라이버(12)로부터 선택 제어 신호(SEL)가 인가되면, 선택 트랜지스터(SX)는 화소(100)에 연결된 칼럼 라인(COL)으로 전기 신호(Vpix)를 출력할 수 있다.
리셋 트랜지스터(RX)는 로우 드라이버(12)로부터 전달되는 리셋 제어 신호(RS)에 의해 동작할 수 있다. 리셋 제어 신호(RS)가 수신되면, 리셋 트랜지스터(RX)는 플로팅 디퓨전(FD)의 전압을 전원 전압(VDD)으로 리셋할 수 있다.
도 2b는 도 2a와 다른 실시예에 따른 제1 회로(110B)를 나타낸 회로도이다. 도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제1 회로(110B)는 3개의 트랜지스터(RX, DX, TX)를 포함할 수 있다. 즉, 도 2b에 도시한 실시예에 따른 제1 회로(110B)는, 도 2a에 도시한 실시예에 따른 제1 회로(110A)와 달리 3개의 트랜지스터(RX, DX, TX)만을 포함할 수 있다.
도 2b에 도시한 실시예에서 리셋 트랜지스터(RX)는 로우 드라이버(12)로부터 전달되는 리셋 제어 신호(RS)에 따라 플로팅 디퓨전(FD)의 전압을 전원 전압(VDD)로 리셋하거나 로우 레벨, 예를 들어 0V의 전압으로 세팅함으로써 도 2a에 도시한 선택 트랜지스터(SX)와 유사한 기능을 수행할 수 있다.
도 2c는 도 2a 및 도 2b와 다른 실시예에 따른 제1 회로(110C)를 나타낸 회로도이다. 도 2c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제1 회로(110C)는 5개의 트랜지스터(RX, DX, TX, SX, PX)를 포함할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소 회로를 나타낸 회로도이다. 일 실시예로, 도 3a 내지 도 3c에 도시한 화소 회로는, 도 2에 도시한 실시예에서 제2 광전 소자(140)와 연결되는 제2 회로(120)일 수 있다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 제2 회로(120A)는 구동 트랜지스터(DX), 리셋 트랜지스터(RX), 및 선택 트랜지스터(SX)를 포함할 수 있다. 구동 트랜지스터(DX)의 게이트 단자는 플로팅 디퓨전(FD)과 연결되며, 플로팅 디퓨전(FD)은 제2 광전 소자(140)에서 생성된 전하를 축적할 수 있다. 일 실시예에서 제2 광전 소자(140)는, 유기 물질을 포함하는 유기 포토 다이오드(OPD1)일 수 있다.
도 4a에 도시한 실시예에 따른 제2 회로(120A)의 동작은, 도 3b에 도시한 실시예에 따른 제1 회로(110B)와 유사할 수 있다. 한편, 도 4a에 도시한 실시예에서 유기 광전 소자(OPD1)는 전자를 주 캐리어로 포함할 수 있다. 전자를 주 캐리어로 이용하는 경우, 유기 광전 소자(OPD1)의 캐소드는 그라운드 전압(GND) 또는 -0.3 내지 -0.5 V의 마이너스 전압을 갖는 제1 기준 전압(V1)에 연결될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 제2 회로(120B)는 구동 트랜지스터(DX), 리셋 트랜지스터(RX), 및 선택 트랜지스터(SX)를 포함할 수 있다. 한편, 도 4b에 도시한 실시예에 따른 제2 회로(120B)에 연결되는 유기 광전 소자(OPD2)는, 정공을 주 캐리어로 이용할 수 있다. 정공이 주 캐리어로 이용되는 경우, 유기 광전 소자(OPD2)는 도 4a와 다른 역방향으로 플로팅 디퓨전(FD)에 연결될 수 있다. 즉, 유기 광전 소자(OPD2)의 캐소드가 플로팅 디퓨전(FD)에 연결되며, 유기 광전 소자(OPD2)의 애노드는 제2 기준 전압(V2)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 기준 전압(V2)은 수 볼트, 예를 들어 3.5 V 내외의 전압을 가질 수 있다. 정공을 주 캐리어로 갖는 유기 광전 소자(OPD2)로 인해, 리셋 트랜지스터(RX)의 드레인 단자는 전원 전압(VDD)이 아닌 다른 전압, 예를 들어 리드 전압(VRD)에 연결될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 제2 회로(120C)는 구동 트랜지스터(DX), 리셋 트랜지스터(RX), 선택 트랜지스터(SX), 및 전송 트랜지스터(TX)를 포함할 수 있다. 즉, 도 4c에 도시한 실시예에 따른 제2 회로(120C)는 도 3a에 도시한 제1 회로(110A)와 유사할 수 있다. 도 4c에 도시한 실시예에서 유기 광전 소자(OPD1)는, 홀을 주 캐리어로 이용하는 다른 유기 광전 소자(OPD2)로 대체될 수도 있다.
도 3a 내지 도 3c 및 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명한 제1 및 제2 회로(110, 120)는, 하나의 화소(100) 내에 포함될 수 있다. 즉, 하나의 화소(100)는 적어도 6개 이상의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 하나의 화소(100)에 포함되는 트랜지스터의 개수가 증가함에 따라 각 트랜지스터의 크기가 감소할 수 밖에 없으며, 특히 구동 트랜지스터(DX)의 크기 감소는 RTS(Random Telegraph Signal) 노이즈 특성 열화로 이어질 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 구동 트랜지스터(DX)의 크기를 키울 경우, 화소(100)의 크기가 커져 이미지 센서의 전체적인 집적도가 저하될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 구동 트랜지스터(DX)의 게이트 전극 중 적어도 일부 영역을 반도체 기판 내에 매립하여 구동 트랜지스터(DX)의 채널 길이를 증가시킬 수 있다. 따라서, 이미지 센서의 집적도 저하 없이 구동 트랜지스터(DX)의 특성 열화를 방지할 수 있다. 적어도 일부 영역이 매립되는 게이트 전극은, 제1 회로(110)에 포함되는 구동 트랜지스터(DX)와, 제2 회로(120)에 포함되는 구동 트랜지스터(DX) 중 적어도 하나에 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소의 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화소(200)는 분리 영역(203)을 포함할 수 있다. 분리 영역(203)은 인접한 화소들 사이의 전기적, 광학적 크로스 토크(cross talk) 현상을 방지하기 위해 DTI(Deep Trench Isolation) 공정으로 형성될 수 있다. 분리 영역(203)은 산화물 등을 포함할 수 있으며, 분리 영역(203)의 측벽은 반사율이 높은 물질, 예를 들어 보론(Boron)이 포함된 폴리 실리콘 등을 포함할 수 있다.
분리 영역(203) 내에는, 소자 분리막(207), 소스/드레인 영역(215, 225) 등이 정의될 수 있다. 소자 분리막(207)은 화소(100)에 포함되는 복수의 트랜지스터(TX, RX, SX, DX) 중 적어도 일부를 전기적으로 분리하기 위해 STI(Shallow Trench Isolation) 공정으로 형성될 수 있으며, 분리 영역(203)에 비해 상대적으로 얕은 깊이를 가질 수 있다.
소스/드레인 영역(215, 225)은 중 일부는 플로팅 디퓨전(216, 226)을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 소스/드레인 영역(215, 225)은 n형 불순물로 도핑될 수 있다. 소스/드레인 영역(215, 225) 중 일부는 복수의 게이트 전극들(211, 212, 213, 214, 221, 222, 223, 224) 중 적어도 하나와 교차할 수 있다. 게이트 전극들(211, 212, 213, 214, 221, 222, 223, 224)은 소스/드레인 영역(215, 225)과 함께 복수의 트랜지스터(TX, RX, SX, DX)를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소(200)는, 적층 방향(Z축 방향)을 따라 서로 적층 배치되는 복수의 광전 소자를 포함할 수 있다. 도 5에 도시한 실시예에서 화소(200)는 서로 적층되는 제1 및 제2 광전 소자를 포함할 수 있다. 화소 회로(201)는, 제1 및 제2 광전 소자 각각에 연결되는 제1 회로(210) 및 제2 회로(220)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 하나의 화소(200)에 3개의 광전 소자가 포함되는 경우, 화소 회로(201) 역시 3개의 회로들을 포함할 수 있다. 즉, 하나의 화소(200)에 n개의 광전 소자가 포함되는 경우, 화소 회로(201) 역시 n개의 회로들을 포함할 수 있다.
우선, 제1 회로(210)를 살펴보면, 제1 회로(210)는 제1 소스/드레인 영역(215), 제1 전송 게이트 전극(211), 제1 구동 게이트 전극(212), 제1 선택 게이트 전극(213) 및 제1 리셋 게이트 전극(214)을 포함할 수 있다. 제1 소스/드레인 영역(215) 중에서 제1 전송 게이트 전극(211)에 인접한 일부 영역은 제1 플로팅 디퓨전(216)으로 제공될 수 있다.
제1 전송 게이트 전극(211)은, 화소(200)의 상면(X-Y 평면)으로부터 깊이 방향으로 연장되는 수직 게이트 구조를 가질 수 있다. 즉, 제1 전송 게이트 전극(211)은 화소(200)의 상면에 수직하는 깊이 방향으로 연장될 수 있으며, 복수의 게이트 전극(211, 212, 213, 214)과 소자 분리막(207) 및 플로팅 디퓨전(216)의 하부에 배치되는 제1 광전 소자와 인접할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 광전 소자는 반도체 기판 내에 마련되는 반도체 포토다이오드일 수 있다. 제1 전송 게이트 전극(211)과제1 광전 소자, 컬러 필터 및 마이크로 렌즈의 배치 구조에 대해서는 I-I` 방향의 단면을 도시한 도 6 등을 참조하여 후술하기로 한다.
다음으로 제2 회로(220)를 살펴보면, 제2 회로는 제2 소스/드레인 영역(225), 제2 전송 게이트 전극(221), 제2 구동 게이트 전극(222), 제2 선택 게이트 전극(223) 및 제2 리셋 게이트 전극(224)을 포함할 수 있다. 제2 소스/드레인 영역(225) 중에서 제2 전송 게이트 전극(221)에 인접한 일부 영역은 제2 플로팅 디퓨전(226)으로 제공될 수 있다. 즉, 도 5에 도시한 실시예에서, 제1 및 제2 회로(210, 220)는 서로 같은 개수의 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
화소 회로(201)에 포함되는 트랜지스터들의 개수가 늘어남에 따라 각 트랜지스터의 크기는 작아질 수 밖에 없다. 특히, 증폭 동작을 수행하는 제1 및 제2 구동 트랜지스터의 크기가 작아질 경우, RTS 노이즈 특성 열화가 발생할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 제1 및 제2 구동 게이트 전극(212, 222) 중 적어도 하나가, 그 적어도 일부 영역이 반도체 기판 내에 매립되는 구조로 형성될 수 있다. 따라서, 평면 상에서 크기 증가 없이 제1 및 제2 구동 트랜지스터 중 적어도 하나의 채널 길이를 증가시킬 수 있으므로, 특성 열화를 방지할 수 있다. 이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 도 5에 도시한 화소의 Ⅰ-Ⅰ' 방향의 단면을 나타내는 도이다. 한편, 도 7은 도 5에 도시한 화소의 Ⅱ-Ⅱ' 방향의 단면을 나타내는 도이다.
우선 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화소(200)는, 복수의 광전 소자(230, 240)가 적층되는 구조를 가질 수 있다. 마이크로 렌즈(270)와 가까운 쪽에 제2 광전 소자(240)가 배치되고, 제2 광전 소자(240)와 화소 회로(201) 사이에 제1 광전 소자(230)가 마련될 수 있다.
제1 및 제2 광전 소자(230, 240)는 서로 다른 파장 대역의 빛을 받아들여 전하를 생성할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 광전 소자(230, 240)는 서로 다른 색상의 빛을 받아들여 전하를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 광전 소자(240)는 녹색 색상의 빛을 받아들여 전하를 생성할 수 있으며, 제1 광전 소자(230)는 녹색이 아닌 다른 색상의 빛을 받아들여 전하를 생성할 수 있다. 제1 및 제2 광전 소자(230, 240) 사이에는 컬러 필터(260)가 마련될 수 있으며, 컬러 필터(260)에 의해 제1 광전 소자(230)에 전달되는 빛의 파장 대역이 결정될 수 있다.
제1 광전 소자(230)는 반도체 기판(205) 내에 마련될 수 있다. 반도체 기판(205) 내에 마련되는 제1 광전 소자(230)는 반도체 포토 다이오드일 수 있다. 한편 제2 광전 소자(240)는 제1 광전 소자(230)와 다른 물질을 포함하는 광전 소자일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 광전 소자(240)는 유기 포토 다이오드일 수 있다. 제2 광전 소자(240)는 서로 마주보는 제1, 제2 투명 전극층(241, 242) 및 그 사이에 배치되며 유기 물질로 형성되는 컬러 선택층(243) 등을 포함할 수 있다.
화소 회로(201)에 포함되는 제1 회로(210)는 소자 분리막(207), 불순물 영역(206) 등을 포함할 수 있다. 불순물 영역(206)은 일 실시예에서 p형 불순물로 도핑된 우물(Well) 영역일 수 있다. 불순물 영역(206)의 일부 영역은 n형 불순물로 도핑되어 제1 소스/드레인 영역(215) 및 제1 플로팅 디퓨전(FD)을 제공할 수 있다. 제1 소스/드레인 영역(215) 및 제1 플로팅 디퓨전(FD)은 이온 주입 공정에 의해 n+ 도전형으로 도핑될 수 있다.
제1 플로팅 디퓨전(FD)에 인접한 영역에는 제1 전송 게이트 전극(211)이 형성될 수 있다. 제1 전송 게이트 전극(211)은 그 일부가 반도체 기판(205) 내부에 매립되어 제1 광전 소자(230)에 수직하는 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서 제1 전송 게이트 전극(211)은 제1 광전 소자(230)에 수직하는 방향으로 연장되는 수직 전송 게이트(Vertical Transfer Gate)일 수 있다.
한편, 제1 회로(210)에 포함되는 제1 구동 게이트 전극(212)은, 적어도 일부 영역이 반도체 기판(205) 내부에 매립될 수 있다. 따라서, 도 6에 도시한 바와 같이 제1 구동 게이트 전극(212)의 게이트 전극의 길이(Lg)가 늘어나는 효과를 얻을 수 있으며, 이는 제1 구동 트랜지스터의 채널 길이 증가로 이어질 수 있다. 결과적으로, 이미지 센서의 화소(200)의 크기를 증가시키지 않고도 구동 트랜지스터의 채널 길이를 증가시킴으로써 신뢰성 및 성능이 개선된 이미지 센서를 얻을 수 있다. 또한, 필요한 경우, 화소 회로(201)에 추가로 트랜지스터를 집적시킬 수 있는 공간을 확보할 수도 있다.
제1 전송 게이트 전극(211)과 제1 구동 게이트 전극(212)의 하부에는 각각 게이트 절연막(217, 218)들이 마련될 수 있다. 게이트 절연막(217, 218)들은 게이트 절연막(125, 155)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 산질화물(SiOxNy), 실리콘 질화물(SiNx), 게르마늄 산질화물(GeOxNy), 게르마늄 실리콘 산화물(GeSixOy) 또는 고유전율을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 고유전율을 갖는 물질은, 하프늄 산화물(HfOx), 지르코늄 산화물(ZrOx), 알루미늄 산화물(AlOx), 탄탈륨 산화물(TaOx), 하프늄 실리케이트(HfSix), 지르코늄 실리케이트(ZrSix) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. [고유전율]이라는 용어는, 실리콘 산화물보다 높은 유전율이라는 뜻으로 정의될 수 있다.
다음으로 도 7을 참조하면, 제2 회로(220)는 비아(250)를 통해 제2 광전 소자(240)와 연결될 수 있다. 비아(250)는 절연부(251) 및 도전부(252)를 포함할 수 있으며, 도전부(252)는 화소(200)의 측벽을 따라 연장될 수 있다. 도 7에 도시한 실시예에서 비아(250)의 일측은, 제2 광전 소자(240)의 제2 투명 전극층(242)에 연결되며, 나머지 일측은 제2 전송 게이트 전극(221)의 일측에 인접한 소스/드레인 영역(225)에 연결될 수 있다. 제2 전송 게이트 전극(221)에 인가되는 전압에 의해, 제2 광전 소자(240)에서 생성된 전하는 제2 플로팅 디퓨전(226)에 축적될 수 있다.
제2 구동 게이트 전극(222)은 제1 구동 게이트 전극(212)과 달리 반도체 기판(205)의 상면에 배치될 수 있다. 제2 전송 게이트 전극(221) 역시 수직 게이트 구조를 갖는 제1 전송 게이트 전극(211)과 달리, 반도체 기판(205)의 상면 위에 배치될 수 있다. 제2 전송 게이트 전극(221)과 제2 구동 게이트 전극(222)의 하부에는 각각 게이트 절연막(227, 228)이 마련될 수 있으며, 제2 구동 게이트 전극(222)의 측면에는 스페이서(229)가 마련될 수 있다.
즉, 도 5 내지 도 7에 도시한 실시예에 따른 화소(200)에서, 제1 회로(210)와 제2 회로(220)는 각각 서로 다른 구조를 가질 수 있다. 제1 회로(210)에 포함되는 제1 전송 게이트 전극(211)과 제1 구동 게이트 전극(212)은, 그 일부 영역이 반도체 기판(205) 내에 매립되는 구조를 갖는 반면, 제2 회로(220)에 포함되는 제2 전송 게이트 전극(221)과 제2 구동 게이트 전극(222)은 반도체 기판(205)의 상면 위에 배치될 수 있다. 그러나 이와 달리, 제2 회로(220)에 포함되는 게이트 전극들(221, 222, 223, 224) 중 적어도 하나가 반도체 기판(205) 내부에 매립되는 영역을 가질 수도 있다. 이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소의 단면을 나타내는 도이다. 도 8 및 도 9에 도시한 실시예에 따른 화소(200A)의 평면 레이아웃은, 도 5에 도시한 실시예와 유사할 수 있다. 이하, 도 8 및 도 9에 도시한 실시예를 설명함에 있어, 도 6 및 도 7에 도시한 실시예와 유사한 구성에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 회로(210A)에 포함되는 제1 구동 게이트 전극(212A)은 반도체 기판(205) 내에 완전히 매립될 수 있다. 제1 구동 게이트 전극(212A)의 하부에는 게이트 절연막(218)이 마련되며, 상부에는 절연 물질로 캡핑층(219)이 마련될 수 있다. 캡핑층(219)의 상면은 반도체 기판(205)의 상면과 공면(co-planar)을 형성할 수 있다. 도 8을 참조하면, 캡핑층(219)의 상면은, 제1 소스/드레인 영역(215)의 상면, 소자 분리막(207)의 상면, 및 제1 플로팅 디퓨전(216)의 상면과 공면을 형성할 수 있다.
다음으로 도 9를 참조하면, 제2 회로(220A)에 포함되는 제2 구동 게이트 전극(222A)의 일부 영역이 반도체 기판(205) 내에 매립될 수 있다. 제2 구동 게이트 전극(222A)의 하부에 마련되는 게이트 절연막(228A) 역시 반도체 기판(205) 내부에 매립될 수 있다. 제2 구동 게이트 전극(222A)의 일부 영역이 반도체 기판(205) 내에 매립됨으로써, 제2 구동 트랜지스터의 게이트 길이(Lg) 및 채널 길이가 길어지는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 제2 구동 트랜지스터의 RTS 노이즈 특성 열화 등을 방지할 수 있다.
한편, 도 7 및 도 9에 도시한 실시예에서, 제2 회로(220, 220A)에 포함되는 제2 전송 게이트 전극(221)은 반도체 기판(205)의 상부에 마련되는 것으로 도시되었으나, 이와 같은 형태로 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2 회로(220, 220A)에 포함되는 제2 전송 게이트 전극(221)은, 제1 전송 게이트 전극(211)과 마찬가지로 그 일부가 반도체 기판(205) 내에 매립되어 제1 광전 소자(230)로 연장되는 수직 게이트 구조를 가질 수 있다.
또한, 도 7 및 도 9를 참조하면 제2 광전 소자(240)가 비아(250)를 통해 소스/드레인 영역(225)의 일부와 직접 연결될 수 있다. 반면, 이와 다른 실시예에서는, 제2 광전 소자(240)가 비아(250)를 통해 반도체 기판(205)의 상부에 마련되는 금속 배선과 연결되고, 상기 금속 배선을 통해 소스/드레인 영역(225)과 연결될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소의 레이아웃을 나타내는 도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 화소(300)는, 제1 내지 제3 회로(310, 310`, 320)를 갖는 화소 회로(301)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 회로(310, 310`, 320) 각각은 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 도 10에 도시한 실시예에서, 제1 및 제2 회로(310, 310`)는 총 4개의 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 제3 회로(320)는 총 3개의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 즉, 제3 회로(320)는 제1 및 제2 회로(310, 310`)와 서로 다른 구조의 회로를 포함하며, 제1 및 제2 회로(310, 310`)에 포함되는 트랜지스터들 중에 전송 트랜지스터(TX)가 제3 회로(320)에는 포함되지 않을 수 있다. 제1 및 제2 회로(310, 310`)는 서로 같은 구조를 가질 수 있다.
화소 회로(301)에 포함되는 복수의 트랜지스터들 각각은 소스/드레인 영역(315, 325)과 게이트 전극(311, 312, 313, 314, 322, 323, 324)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 소스/드레인 영역(315, 325)은 n형 불순물로 도핑된 영역일 수 있으며, 소자 분리막(307)에 의해 소스/드레인 영역(315, 325)이 서로 분리될 수 있다. 소자 분리막(307)은 STI 공정에 의해 형성될 수 있으며, 절연 물질을 포함할 수 있다. 화소(300)의 외곽에는 인접한 화소(300)들을 서로 분리하기 위한 분리 영역(303)이 마련될 수 있다. 분리 영역(303)은 DTI 공정에 의해 형성될 수 있으며, 소자 분리막(307)보다 큰 깊이를 가질 수 있다.
도 11 및 도 12는 도 10에 도시한 화소의 Ⅲ-Ⅲ' 방향의 단면을 나타내는 도이다. 도 11 및 도 12는 서로 다른 실시예에 따른 화소(300, 300A)의 Ⅲ-Ⅲ' 방향의 단면을 나타내는 도일 수 있다.
우선 도 11에 도시한 실시예에서, 제1 회로(310)는 수직 게이트 구조를 갖는 제1 전송 게이트 전극(311)을 포함할 수 있다. 제1 전송 게이트 전극(311)의 일부 영역은 반도체 기판(305) 내에 매립되어 광전 소자들(330, 340)을 향하는 방향으로 연장될 수 있다. 제1 전송 게이트 전극(311)과 인접한 영역에는 제1 플로팅 디퓨전(316)이 정의될 수 있다.
제1 구동 게이트 전극(312)은 그 일부 영역이 반도체 기판(305)에 매립되는 구조를 가질 수 있다. 제1 구동 게이트 전극(312)의 하부에는 게이트 절연막(318)과 불순물 영역(306)이 배치될 수 있다. 제1 구동 게이트 전극(312)에 인가되는 전압에 따라 불순물 영역(306) 내에 채널 영역이 마련될 수 있으며, 채널 영역은 제1 구동 게이트 전극(312)의 하면을 따라 형성될 수 있다. 따라서, 제1 구동 게이트 전극(312)의 물리적인 크기를 증가시키지 않아도 채널 영역의 길이를 늘릴 수 있으므로, 제1 구동 트랜지스터의 특성을 개선할 수 있다.
한편, 도 11에 도시한 실시예에서 화소 회로(301)의 하부에는 총 3개의 광전 소자들(330, 340)이 배치될 수 있다. 제1 및 제2 광전 소자(331, 332)는 반도체 기판(305) 내에 형성되는 반도체 포토 다이오드일 수 있으며, 제3 광전 소자(340)는 제1, 제2 투명 전극층(341, 342) 및 유기 물질로 형성된 컬러 선택층(343)을 갖는 유기 포토 다이오드일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 광전 소자(331, 332)는 제1 및 제2 회로(310, 310`)에 각각 연결될 수 있으며, 제3 광전 소자(340)는 제3 회로(320)에 연결될 수 있다.
제1 내지 제3 광전 소자(331, 332, 340)는 각각 서로 다른 파장 대역의 빛을 받아들여 전하를 생성할 수 있다. 일 실시예로, 제3 광전 소자(340)는 녹색에 대응하는 파장 대역의 빛으로부터 전하를 생성할 수 있으며, 제1 및 제2 광전 소자(331, 332)는 녹색이 아닌 다른 색상에 대응하는 파장 대역의 빛으로부터 전하를 생성할 수 있다. 일 실시예로, 제1 및 제2 광전 소자(331, 332) 각각은 적색 및 파란색 색상의 빛으로부터 전하를 생성할 수 있다. 이때, 화소 회로(301)에 가장 가깝게 배치되는 제1 광전 소자(331)가 상대적으로 긴 파장 대역인 적색 색상의 빛을 받아들여 전하를 생성할 수 있다.
도 12에 도시한 실시예에 따른 화소(300A)에서, 제1 구동 게이트 전극(312A)은 반도체 기판(305) 내에 완전히 매립될 수 있다. 제1 구동 게이트 전극(312A)의 상면에는 절연 물질로 캡핑층(319)이 형성될 수 있으며, 제1 구동 게이트 전극(312A)의 하부에는 게이트 절연막(318)이 배치될 수 있다. 제1 전송 게이트 전극(311)은 도 11에 도시한 실시예와 마찬가지로 수직 게이트 구조를 가질 수 있다.
한편, 도 12에 도시한 실시예에 따른 화소(300A)는 화소 회로(301)의 하부에 적층되는 3개의 광전 소자(331-333: 330)를 포함할 수 있다. 광전 소자(330)는 반도체 기판(305) 내에서 적층되며, 제1 내지 제3 광전 소자(331, 332, 333)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 광전 소자(331, 332, 333)는 서로 다른 색상의 빛을 받아들여 전하를 생성할 수 있다. 이때, 빛을 받아들이는 마이크로 렌즈(370) 및 반사 방지층(380)으로부터 가장 멀리 배치되는 제1 광전 소자(331)가 가장 긴 파장 대역의 빛을, 제3 광전 소자(333)가 가장 짧은 파장 대역의 빛을 받아들여 전하를 생성할 수 있다. 제1 내지 제3 광전 소자(331-333)는 모두 반도체 포토 다이오드일 수 있으나, 이와 다른 실시 형태로도 구성될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 광전 소자(331-333) 중 적어도 일부는 유기 포토 다이오드이거나 또는 양자점일 수 있다.
광전 소자(330)와 마이크로 렌즈(370) 사이에는 반사 방지층(380)이 배치되어 마이크로 렌즈(370)를 통해 입사되는 빛이 반사되는 것을 방지할 수 있다. 일 실시예에서, 반도체 기판(305)의 하면과 반사 방지층(380) 사이에는 암전류(dark current)를 방지하기 위해 p형 불순물을 포함하는 도핑층 또는 절연층이 추가로 마련될 수 있다.
도 11 및 도 12에 도시한 실시예에서 화소(300, 300A)에 포함되는 광전 소자의 개수는 총 3개인 것으로 예시하였으나 광전 소자의 개수는 필요에 따라 4개 이상일 수도 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 각 화소(300, 300A)는, 화소 회로(301)의 하부에 적층되는 복수의 광전 소자를 포함할 수 있으며, 광전 소자의 개수는 다양하게 변형될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치가 적용될 수 있는 전자 기기를 나타낸 도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(1010)는 컴퓨터 장치(1000)에 적용될 수 있다. 도 15에 도시한 실시예에 따른 컴퓨터 장치(1000)는 이미지 센서(1010) 외에 입출력 장치(1020), 메모리(1030), 프로세서(1040), 및 포트(1050) 등을 포함할 수 있다. 이외에 컴퓨터 장치(1000)는 유무선 통신 장치, 전원 장치 등을 더 포함할 수 있다. 도 13에 도시된 구성 요소 가운데, 포트(1050)는 컴퓨터 장치(1000)가 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하기 위해 제공되는 장치일 수 있다. 컴퓨터 장치(1000)는 일반적인 데스크톱 컴퓨터나 랩톱 컴퓨터 외에 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 웨어러블 기기 등을 모두 포괄하는 개념일 수 있다.
프로세서(1040)는 특정 연산이나 명령어 및 태스크 등을 수행할 수 있다. 프로세서(1040)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 마이크로프로세서 유닛(MCU)일 수 있으며, 버스(1060)를 통해 메모리 장치(1030), 입출력 장치(1020), 이미지 센서(1010) 및 포트(1050)에 연결된 다른 장치들과 통신할 수 있다.
메모리(1030)는 컴퓨터 장치(1000)의 동작에 필요한 데이터, 또는 멀티미디어 데이터 등을 저장하는 저장 매체일 수 있다. 메모리(1030)는 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 휘발성 메모리나, 또는 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 또한 메모리(1030)는 저장장치로서 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 하드 디스크 드라이브(HDD), 및 광학 드라이브(ODD) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 입출력 장치(1020)는 사용자에게 제공되는 키보드, 마우스, 터치스크린 등과 같은 입력 장치 및 디스플레이, 오디오 출력부 등과 같은 출력 장치를 포함할 수 있다.
이미지 센서(1010)는 버스(1060) 또는 다른 통신 수단에 의해 프로세서(1040)와 연결될 수 있다. 프로세서(1040)는 도 1에 도시한 이미지 프로세서(20)의 기능을 실행할 수 있다. 이미지 센서(1010)는 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 다양한 실시예에 따를 수 있으며, 특히 본 발명의 다양한 실시예를 참조하여 설명한 바와 같은 화소(100, 200, 200A, 300, 300A)을 포함할 수 있다.
즉, 이미지 센서(1010)는, 하나 이상의 구동 트랜지스터를 포함하되, 구동 트랜지스터 중 적어도 하나는 그 일부 영역이 반도체 기판 내부에 매립되는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 구동 트랜지스터의 물리적 크기를 증가시키지 않고서도 구동 트랜지스터의 채널 길이를 충분히 확보할 수 있다. 결과적으로, 이미지 센서(1010)의 집적도 저하 없이 이미지 센서(1010)의 특성을 개선할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100, 200, 200A, 300, 300A: 화소
101, 201, 301: 화소 회로
130, 140, 230, 240, 330, 340: 광전 소자
212, 212A, 222, 222A, 312, 312A: 구동 게이트 전극
101, 201, 301: 화소 회로
130, 140, 230, 240, 330, 340: 광전 소자
212, 212A, 222, 222A, 312, 312A: 구동 게이트 전극
Claims (10)
- 복수의 화소 영역이 정의되는 반도체 기판;
상기 복수의 화소 영역 각각에서 상기 반도체 기판의 내부에 마련되는 반도체 광전 소자;
상기 반도체 광전 소자 상에 마련되는 유기 광전 소자;
상기 유기 광전 소자 상에 마련되는 마이크로 렌즈;
상기 유기 광전 소자와 상기 반도체 광전 소자 사이에 배치되는 컬러 필터; 및
상기 반도체 광전 소자의 하부에 마련되는 화소 회로; 를 포함하며,
상기 화소 회로는 상기 반도체 광전 소자 및 상기 유기 광전 소자에서 생성되는 전하로부터 화소 전압 신호를 생성하는 복수의 구동 트랜지스터들을 가지며, 상기 구동 트랜지스터들 중 적어도 하나의 구동 게이트 전극은, 상기 반도체 기판 내에 매립되는 영역을 갖고, 상기 반도체 광전 소자와 상기 유기 광전 소자가 배치되는 적층 방향에서 상기 반도체 광전 소자는 상기 구동 게이트 전극의 위에 배치되는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 화소 회로는, 상기 반도체 광전 소자와 연결되는 제1 회로 및 상기 유기 광전 소자와 연결되는 제2 회로를 포함하며,
상기 제1 회로는 제1 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 회로는 제2 구동 트랜지스터를 포함하는 이미지 센서.
- 제2항에 있어서,
상기 제1 회로에 포함되는 트랜지스터들의 개수는, 상기 제2 회로에 포함되는 트랜지스터들의 개수보다 많은 이미지 센서.
- 제2항에 있어서,
상기 제1 회로에 포함되는 트랜지스터들의 개수는, 상기 제2 회로에 포함되는 트랜지스터들의 개수와 같은 이미지 센서.
- 제2항에 있어서,
상기 제1 회로는 상기 반도체 광전 소자에서 생성되는 전하를 축적하는 제1 플로팅 디퓨전과, 상기 반도체 광전 소자에서 생성되는 전하를 상기 플로팅 디퓨전에 전달하는 제1 전송 트랜지스터를 포함하며,
상기 제1 전송 트랜지스터는, 적어도 일부 영역이 상기 반도체 기판 내에 매립되어 상기 반도체 광전 소자를 향하는 방향으로 연장되는 전송 게이트 전극을 갖는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 구동 트랜지스터들 중 적어도 하나의 구동 게이트 전극은, 상기 반도체 기판 내에 완전히 매립되며, 상기 구동 게이트 전극의 상면에 배치되는 캡핑층을 포함하는 이미지 센서.
- 제6항에 있어서,
상기 캡핑층의 상면은 상기 반도체 기판의 상면과 공면을 형성하는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 반도체 광전 소자는, 상기 적층 방향에서 서로 적층되는 제1 및 제2 반도체 광전 소자를 포함하며,
상기 제1 및 제2 반도체 광전 소자 각각은 서로 다른 파장 대역의 빛을 받아들여 상기 전하를 생성하는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 유기 광전 소자는, 서로 평행한 제1 투명 전극층과 제2 투명 전극층, 및 제1 투명 전극층과 제2 투명 전극층 사이에 배치되는 컬러 선택층을 포함하며,
상기 컬러 선택층은 유기 물질을 포함하는 이미지 센서.
- 서로 다른 파장 대역의 빛을 받아들여 전하를 생성하며, 서로 적층되는 제1 및 제2 광전 소자와, 상기 제1 및 제2 광전 소자 각각에 연결되어 화소 신호를 생성하는 제1 및 제2 화소 회로를 갖는 복수의 화소를 포함하는 이미지 센서; 및
상기 화소 신호로부터 이미지 데이터를 생성하는 프로세서; 를 포함하며,
상기 제1 화소 회로는 제1 전송 트랜지스터, 제1 구동 트랜지스터, 제1 리셋 트랜지스터, 및 제1 선택 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 화소 회로는 제2 전송 트랜지스터, 제2 구동 트랜지스터, 제2 리셋 트랜지스터, 및 제2 선택 트랜지스터를 포함하며,
상기 제1 및 제2 구동 트랜지스터 각각에 포함되는 제1 및 제2 구동 게이트 전극 중 적어도 하나는, 상기 복수의 화소가 형성되는 반도체 기판 내에 매립되는 영역을 갖고,
상기 제1 및 제2 전송 트랜지스터 각각에 포함되는 제1 및 제2 전송 게이트 전극 중 적어도 하나는 상기 반도체 기판 내에 매립되는 영역을 갖는 이미지 처리 장치.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160098816A KR102629831B1 (ko) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치 |
| US15/470,152 US10522581B2 (en) | 2016-08-03 | 2017-03-27 | Image sensor and an image processing device including the same |
| US16/661,346 US11088193B2 (en) | 2016-08-03 | 2019-10-23 | Image sensor and an image processing device including the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160098816A KR102629831B1 (ko) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180015378A KR20180015378A (ko) | 2018-02-13 |
| KR102629831B1 true KR102629831B1 (ko) | 2024-01-26 |
Family
ID=61072000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160098816A KR102629831B1 (ko) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US10522581B2 (ko) |
| KR (1) | KR102629831B1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102629831B1 (ko) | 2016-08-03 | 2024-01-26 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치 |
| KR102554689B1 (ko) * | 2018-10-10 | 2023-07-13 | 삼성전자주식회사 | 투명 전극을 갖는 반도체 소자 |
| KR102578655B1 (ko) * | 2019-01-24 | 2023-09-13 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100718876B1 (ko) * | 2005-06-23 | 2007-05-17 | (주)실리콘화일 | 이미지 센서의 픽셀 및 그 제조방법 |
| KR100712524B1 (ko) | 2005-08-09 | 2007-04-30 | 삼성전자주식회사 | 확장된 게이트 표면적을 갖는 드라이브 트랜지스터를구비한 ｃｍｏｓ 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| EP2133918B1 (en) | 2008-06-09 | 2015-01-28 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, drive method thereof and electronic apparatus |
| KR101484172B1 (ko) * | 2008-08-20 | 2015-01-21 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 센싱 시스템 |
| KR101890748B1 (ko) * | 2011-02-01 | 2018-08-23 | 삼성전자주식회사 | 멀티 스택 씨모스(ｃｍｏｓ) 이미지 센서의 화소 및 그 제조방법 |
| JP2013084785A (ja) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Sony Corp | 固体撮像装置、撮像装置 |
| KR101931658B1 (ko) | 2012-02-27 | 2018-12-21 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서의 단위 픽셀 및 이를 포함하는 이미지 센서 |
| JP6013039B2 (ja) * | 2012-06-25 | 2016-10-25 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置およびその制御方法、並びに、電子機器 |
| JP6135109B2 (ja) | 2012-12-07 | 2017-05-31 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法ならびに電子機器 |
| JP2014127519A (ja) | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Sony Corp | 固体撮像素子、及び、電子機器 |
| JP2014199898A (ja) | 2013-03-11 | 2014-10-23 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子および製造方法、並びに、電子機器 |
| CN104981906B (zh) | 2013-03-14 | 2018-01-19 | 索尼半导体解决方案公司 | 固态图像传感器、其制造方法和电子设备 |
| JP6221341B2 (ja) * | 2013-05-16 | 2017-11-01 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法および電子機器 |
| JP2015088693A (ja) | 2013-11-01 | 2015-05-07 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器 |
| KR102255183B1 (ko) * | 2014-02-21 | 2021-05-24 | 삼성전자주식회사 | 수직형 트랜지스터를 갖는 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
| US9929204B2 (en) | 2014-03-13 | 2018-03-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Unit pixel of image sensor, image sensor including the same and method of manufacturing image sensor |
| KR20160021473A (ko) | 2014-08-18 | 2016-02-26 | 삼성전자주식회사 | 글로벌 셔터 이미지 센서와 이를 포함하는 이미지 처리 시스템 |
| KR102404725B1 (ko) | 2014-09-19 | 2022-05-31 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치 |
| US9893123B2 (en) * | 2015-12-14 | 2018-02-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor including photoelectric conversion devices |
| KR102629831B1 (ko) | 2016-08-03 | 2024-01-26 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치 |
-
2016
- 2016-08-03 KR KR1020160098816A patent/KR102629831B1/ko active IP Right Grant
-
2017
- 2017-03-27 US US15/470,152 patent/US10522581B2/en active Active
-
2019
- 2019-10-23 US US16/661,346 patent/US11088193B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20200066778A1 (en) | 2020-02-27 |
| US11088193B2 (en) | 2021-08-10 |
| KR20180015378A (ko) | 2018-02-13 |
| US10522581B2 (en) | 2019-12-31 |
| US20180040657A1 (en) | 2018-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102421726B1 (ko) | 이미지 센서 | |
| US10128288B2 (en) | Image sensors and image processing devices including the same | |
| US8625016B2 (en) | Image sensors having multiple photoelectric conversion devices therein | |
| KR102286111B1 (ko) | 단위 픽셀, 상기 단위 픽셀을 포함하는 이미지 센서, 및 상기 단위 픽셀을 포함하는 이미지 처리 시스템 | |
| US9025063B2 (en) | Unit pixel of image sensor and pixel array including the unit pixel | |
| KR102576338B1 (ko) | 이미지 센서 | |
| KR102510520B1 (ko) | 이미지 센서 | |
| US10411054B2 (en) | Image sensor | |
| US11804510B2 (en) | Image sensor including active regions | |
| US11088193B2 (en) | Image sensor and an image processing device including the same | |
| US20140252420A1 (en) | Semiconductor devices including gate electrodes with multiple protrusions configured for charge transfer | |
| US10355051B2 (en) | Semiconductor device | |
| US10084007B2 (en) | Image sensor having pickup region | |
| US10484630B2 (en) | Image sensor including feedback device to reduce noise during reset operation | |
| US9704911B2 (en) | Image sensor having vertical transfer gate for reducing noise and electronic device having the same | |
| KR20200042034A (ko) | 이미지 센서 | |
| US9960201B2 (en) | Image sensor and pixel of the image sensor | |
| US11456327B2 (en) | Image sensor and imaging device | |
| US10644073B2 (en) | Image sensors and electronic devices including the same | |
| KR102380819B1 (ko) | 이미지 센서 | |
| KR102567972B1 (ko) | 유기 이미지 센서 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |