KR20010070259A - 이미지 센서 - Google Patents
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Abstract
픽셀 어레이부 (11) 를 가로지르는 연결선으로서, 유전성 막을 사이에 끼워 퇴적된, 신호 리셋 라인 (12) 과 행 선택 라인 (13) 을 각각 포함하는 복수의 픽셀 어레이부 (11) 를 구비하는 MOS 형 이미지 센서로서, 상기 이미지 센서에서는 픽셀부 (11) 에서 점유되는 행 선택 라인 (13) 과 신호 리셋 라인 (12) 의 면적을 감소시켜, 픽셀부 (11) 에서 점유되는 광수신부의 면적을 증가시킬 수 있어, 광 감도를 증가시킬 수 있다.
Description
본 발명은 카메라 및 판독장치 등에 사용되는 MOS 형 이미지 센서에 관한 것이다.
MOS 형 센서는, 별도의 공정을 요하는 CCD 이미지 센서와는 다르게, 표준화된 MOS 공정으로 제조 가능하다. 최근 주목을 끌고 있는 MSO 형 이미지 센서는 저전압 구동 및 단일 전원 사용으로 저전력 소비를 달성할 수 있고, 주변 논리요소와 매크로 요소들이 단일 칩에 탑재될 수 있는 등의 장점이 있다.
도 1 을 참조하면, E.R. Fossum 등 (SPIE, 1900, pp. 2-14, 1993) 에 의해 개발된 종래 MOS 형 이미지 센서의 픽셀부의 전형적인 예의 도면이 도시되었다. 상기 도면에서, MOS 형 이미지 센서는 각 픽셀 영역이 광전변환으로 신호 전하를 생성하는 복수의 픽셀 영역을 포함하는 픽셀 어레이, 픽셀 영역의 각 행에 배치되어 픽셀 영역의 행을 선택하는 행 선택 라인, 픽셀 영역의 각 행에 배치되어 픽셀 영역의 행을 리셋 레벨로 리셋시키는 신호 리셋 라인, 및 픽셀 영역의 각 열에 배치되어 행 선택 라인에 의해 선택된 픽셀 영역의 해당 열로부터 리셋 레벨과 신호전하를 출력하는 신호 출력 라인을 포함한다. 동일한 연결선 재료로 이루어진 행 선택라인 "S" 과 신호 리셋 라인 "R" 은 기본적으로 동일한 폭과 두께를 갖는다.
각 픽셀부에서는, 픽셀부의 광전 변환으로 생성된 신호 전하가 전송 라인 "TX" 에 의해 전송 FET 를 경유하여 출력 라인 VOUT 으로 인출된다. 행 선택 라인 "S" 의 전위를 하이 레벨로 상승시켜 전송 FET 의 게이트 전위를 상승시킴으로서, 신호 전하가 인출된다. 리셋 라인 "R" 은 행 선택 라인 "S" 가 하이 레벨로 유지될 때 활성화된다. 리셋 후, 레퍼런스 신호가 출력 라인 VOUT 으로 인출된다. 픽셀부들간의 불균일은 신호 전하에 의한 신호 레벨과 리셋팅에 의한 리셋 레벨간의 차이를 사용하여 상쇄된다.
종래 이미지 센서의 판독 타이밍을 나타낸 도 2 에서, 행 선택 라인 "S" 가 처음에는 하이 레벨로 활성화되어, 판독을 위하여 광수신부 "PG" 의 신호 전하를인출시킨다. 행 선택라인 "S" 가 하이 레벨로 유지되는 때, 신호 리셋 라인 "R" 이 하이 레벨로 활성화되어, 신호 전하의 판독후 리셋 레벨이 판독을 위하여 인출된다.
그러나, 종래 기술은 다음의 문제점이 있다. 종래 이미지 센서에서 신호 리셋 라인 "R" 과 행 선택 라인 "S" 간의 배치에 있어서, 픽셀부에서 "R" 과 "S" 라인쌍에 의해 점유되는 영역은 증가되어, 결국 픽셀부에서 광수신부 "PG" 에 의해 점유되는 영역을 줄이므로, 광 수신 감도를 저하시킨다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 실질적으로 동일한 폭과 두께를 갖는 신호 리셋 라인 "R" 과 행 선택 라인 "S" 가 서로 인접하는 종래의 이미지 센서에서는, 또한, 각 라인이 신호의 상승과 하강에서 상호 연결선간의 용량으로 인하여, 커플링 잡음 (14) 을 발생시킬 수 있다. 특히, 행 선택 라인 "S" 를 활성화하는 때에 리셋신호가 오작동되면, 광수신부 "PG" 에서 광전 변환되게 되는 신호 레벨이 소멸될 수도 있다.
전술한 바에 의해, 본 발명의 목적은 행 방향 라인에 의해 점유되는 영역을 줄임으로써 광전 변환부에 더 넓은 영역이 보장될 수 있고, 광 수신부에서 광전 변환 되는 신호가 거의 소멸되지 않는 이미지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명에서는 각 픽셀 영역이 광전 변환으로 신호 전하를 생성하는 복수의 픽셀 영역을 포함하는 픽셀 어레이, 픽셀 영역의 각 행에 위치되어 픽셀 영역의 행을 선택하는 행 선택 라인, 픽셀 영역의 각 행에 배치되어 픽셀 영역의 행을 리셋레벨로 리셋시키는 신호 리셋 라인, 및 각 픽셀 영역의 열에 배치되어 행 선택 라인에 의해, 픽셀 영역의 해당 열로부터의 리셋 레벨과 신호 전하를 출력하는 신호 출력 라인을 포함하는 MOS 형 이미지 센서에 있어서, 행 선택 라인과 신호 리셋 라인이 이들 사이에 유전성 막이 끼워져 퇴적되는 것을 특징으로 하는 MOS 형 이미지 센서가 제공된다.
본 발명에 따르면, 픽셀부에서 점유되는 행 선택 라인 및 신호 리셋 라인의 영역을 줄여, 픽셀부에서 점유되는 광전 변환부의 영역을 증가시킴으로서, 광 감도를 증가시킨다. 또한, 행 선택 라인의 저항이 신호 리셋 라인의 저항보다 높을 경우, 신호의 상승 및 하강시 커플링 잡음이 행 선택 라인측에서 주로 발생되고, 신호 리셋 라인측에서는 좀처럼 발생되지 않는다. 따라서, 광전 변환으로 얻어진 픽셀부의 신호 레벨이 소멸되지 않는다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 및 장점들은 이하 설명으로 더욱 분명해 질 것이다.
도 1 은 종래의 이미지 센서를 나타낸 개략도.
도 2 는 종래에 이미지 센서에서 얻어진 파형을 나타낸 파형도.
도 3 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 개략도.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시예의 이미지 센서에서 얻어진 파형을 나타낸 파형도.
* 도면의 부호에 대한 간단한 설명 *
11 : 픽셀부 12 : 신호 리셋 라인
13 : 행 선택 라인 14 : 커플링 잡음
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명한다.
본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 도 3 을 참조하면, 픽셀부 (11) 를 가로지르는 신호 리셋 라인 (12) 과 행 선택 라인 (13) 이 유전성 막을 사이에 끼워 퇴적된다. 신호 리셋 라인 (12), 행 선택 라인 (13), 및 유전성 막은 종래의 박막 증착기술 및 마이크로 처리 기술에 따라 형성되며, 행 선택 라인 (13) 의 폭은 신호 리셋 라인 (12) 의 폭보다 좁다.
예컨데 다결정 실리콘 기반의 재료로 된 행 선택 라인 (13) 의 저항은 예컨데 알루미늄 기반의 재료로 된 신호 리셋 라인 (12) 의 저항보다 높다. 다결정 실리콘 기반의 재료의 단위 면적당 저항이 알루미늄 기반의 재료의 단위 면적당 저항보다 높다.
도면에 도시되지는 않았지만, 신호 리셋 라인 (12) 및 행 선택 라인 (13) 외에도, 전원 라인, 판독 라인, 포토다이오드 및 MOS 스위칭 트랜지스터를 포함하여 광전 변환하는 광수신부, 증폭기, 리셋 스위치, 및 선택 스위치가 종래 박막 처리 기술 및 마이크로 처리 기술에 따라 형성된 픽셀부 (11) 에 포함된다.
제 1 실시예의 이미지 센서의 광수신부에서 신호 전하의 판독 타이밍을 나타내는 도 4 에서, 먼저, 종래 기술과 동일하게 판독을 위해 행 선택 라인 (13) 이 하이 레벨로 활성화되어 광수신부의 신호전하를 인출한다. 행 선택라인 (13) 이 하이 레벨로 유지는 때, 신호 전하 판독후 판독을 위해 신호 리셋 라인 (12) 이 일단 하이 레벨로 활성화되고, 리셋 레벨이 인출된다. 이 단계에서, 신호 리셋 라인 (12) 의 저항이 행 선택 라인 (13) 보다 낮기 때문에, 신호 리셋 라인 (12) 의 신호 레벨의 상승 및 하강시 행 선택 라인 (13) 신호 레벨에서 커플링 잡음 (14) 이 발생된다. 반면, 행 선택 라인 (13) 의 저항은 신호 리셋 라인 (12) 보다 높기 때문에, 신호 리셋 라인 (12) 의 신호 레벨은 행 선택 라인 (13) 의 신호 레벨의 상승 및 하강시 커플링 잡음 (14) 으로 영향받지 않는다. 따라서, 종래 기술에서 발생되던 잡음은 도 4 에서는 발생되지 않는다.
신호 리셋 라인 (12) 과 행 선택 라인 (13) 이 퇴적된 제 1 실시예의 이미지센서에서, 픽셀부 (11) 에서 점유되는 행 방향 선택라인의 영역은 감소되어 픽셀부에서 점유되는 광수신부의 영역을 증가시켜, 광 감도를 증가시킬 수 있다.
신호 리셋 라인 (12) 보다 높은 행 선택 라인 (13) 의 저항은 행 선택 라인 (13) 의 상승 및 하강시 신호 리셋 라인 (12) 에 영향을 끼치는 커플링 잡음을 발생시키지 않으며, 픽셀부에서 광전변환으로 얻어진 신호 레벨을 소멸시키지 않는다. 신호 리셋 라인 (12) 의 상승 및 하강시 행 선택 라인 (13) 이 커플링 잡으로 영향받더라도, 그 영향이 판독 동작을 방해하지는 않는다.
제 1 실시예에서는 신호 리셋 라인 (12) 및 행 선택 라인 (13) 이 하이 레벨로 활성화 되었지만, 상기 라인들은 행 선택 및 신호 리셋 스위치의 종류에 따라 로우 레벨로 활성화 될 수도 있다.
제 1 실시예와 동일한 기본 구성을 갖는 또 다른 실시예에서는, 이미지 센서에 형성된 트랜지스터의 게이트 전극 재료로 사용되는 텅스텐 규화물 및 다결정 실리콘 등의 재료가 신호 리셋 라인 (12) 및 행 선택 라인 (13) 의 재료로 사용될 수도 있다. 본 실시예에서는, 연결선 재료를 변화시키는 대신, 신호 리셋 라인 (12) 의 저항 보다도 행 선택 라인 (13) 의 저항을 높이기 위하여, 행 선택 라인 (13) 의 단면은 신호 리셋 라인 (12) 의 단면 보다 작도록 조정되어, 행 선택 라인 (13) 의 저항을 증가시킨다.
본 실시예에서, 두 개 라인 (13 및 12) 은 트랜지스터의 게이트로도 기능할 수 있기 때문에, 연결선과 트랜지스터의 게이트를 접속하기 위한 접점 영역이 필요치 않아, 픽셀부 (11) 에서 점유되는 연결선의 배치 영역을 감소시킨다. 또한,표면 영역은 행 선택 라인 (13) 이 신호 리셋 라인 (12) 보다 얇도록 조정되어, 신호 리셋 라인 (12) 과의 접합 용량을 감소시켜, 커플링 잡음의 영향을 감소시킨다. 더욱이, 그 두께를 신호 리셋 라인 (12) 보다 얇게 하여 행 선택 라인 (13) 보다 높은 저항이 구현될 수 있다.
상기 실시예는 단지 예를 든 것이므로, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 다양한 변형 또는 개조가 쉽게 이루어 질 수 있다.
본 발명에 따르면, 픽셀부에서 점유되는 행 선택 라인 및 신호 리셋 라인의 영역을 줄여, 픽셀부에서 점유되는 광전 변환부의 영역을 증가시킴으로서, 광 감도를 증가시킨다. 또한, 행 선택 라인의 저항이 신호 리셋 라인의 저항보다 높도록 하여, 커플링 잡음의 영향으로 광전 변환으로 얻어진 픽셀부의 신호 레벨이 소멸되는 종래 기술의 단점을 극복할 수 있다.
Claims (6)
- 각 픽셀부 (11) 가 광전변환으로 신호 전하를 발생시키는 복수의 픽셀부 (11),상기 픽셀부 (11) 의 각 행에 배치되어 픽셀부 (11) 의 행을 선택하는 행 선택 라인 (13),상기 픽셀부 (11) 의 각 행에 배치되어 픽셀부 (11) 의 행을 리셋 레벨로 리셋시키는 신호 리셋 라인 (12), 및상기 픽셀부 (11) 의 각 열에 배치되어 상기 행 선택 라인 (13) 에 의해 선택된 픽셀부 (11) 의 해당 열로부터 리셋 레벨 및 신호 전하를 출력하는 신호 출력 라인을 구비하는 MOS 형 이미지 센서에 있어서,상기 행 선택 라인 (13) 및 신호 리셋 라인 (12) 은 그 사이에 유전성 막을 끼워 퇴적되는 것을 특징으로 하는 MOS 형 이미지 센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 행 선택 라인 (13) 의 단위 면적당 저항은 신호 리셋 라인 (12) 보다 높은 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 2 항에 있어서,행 선택 라인 (13) 은 실리콘을 함유하는 제 1 도전성 재료로 이루어지고,신호 리셋 라인 (12) 은 알루미늄을 함유하는 제 2 도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 2 항에 있어서,상기 행 선택 라인 (13) 의 단면적은 행 선택 라인 (13) 과 실질적으로 동일한 도전성 재료로 이루어지는 신호 리셋 라인 (12) 의 단면적 보다 작은 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 4 항에 있어서,상기 행 선택 라인 (13) 의 폭은 신호 리셋 라인 (12) 의 폭 보다 작은 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 4 항에 있어서,상기 도전성 재료는 이미지 센서에 포함되는 트랜지스터의 게이트 전극 재료와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
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