KR20030058278A - Unit pixel layout in CMOS image sensor - Google Patents

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KR20030058278A KR1020010088693A KR20010088693A KR20030058278A KR 20030058278 A KR20030058278 A KR 20030058278A KR 1020010088693 A KR1020010088693 A KR 1020010088693A KR 20010088693 A KR20010088693 A KR 20010088693A KR 20030058278 A KR20030058278 A KR 20030058278A
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Abstract

PURPOSE: A unit pixel layout of a CMOS image sensor is provided to be capable of maximizing charge transfer efficiency and data conversion gain and improving sensitivity of vertical and horizontal directions. CONSTITUTION: A unit pixel is provided with a photodiode(301) having an octangular shape. A gate(302) of a transfer transistor is formed to connect one side of the octangular shape. Metal interconnections are formed on the photodiode, wherein the virtual inner region of the metal interconnection has an octangular shape. A color filter and a microlens are sequentially stacked on the photodiode(301). At this time, the color filter and the microlens have a rhombic shape, wherein the length of vertical and horizontal directions is longer than that of one side of the rhombic shape.

Description

씨모스 이미지센서의 단위 화소 레이아웃{Unit pixel layout in CMOS image sensor}Unit pixel layout in CMOS image sensor

본 발명은 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 기술을 사용하여집적화된 CMOS 이미지센서(Image sensor)에 관련된 것으로, 더욱 상세하세는 광전하 전달 효율과 데이터 변환 이득을 극대화하여 화질을 개선하는데 적합한 구조의 레이아웃을 갖는 CMOS 이미지센서 단위화소에 관련된 것이다.The present invention relates to a CMOS image sensor integrated using complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology, and more particularly, to a layout of a structure suitable for improving image quality by maximizing photoelectric transfer efficiency and data conversion gain. CMOS image sensor unit pixel with

CMOS 이미지센서는 아날로그 또는 디지털 TV나 비디오(Video) 등을 주축으로 한 종래의 이미지센서 시장에서의 성장뿐만 아니라 컴퓨터(Computer) 산업과 통신산업 등의 발달에 따른 디지털 일렉트릭 스틸 카메라(Digital Electric Still Camera), PC 카메라, 디지털 캠코더(Camcoder), PCS(personal Communication System) 시장의 성장에 비례하여 수요의 증대가 기대되며, 또한, 비디오 게임(Video Game) 기기, 경비용 카메라(Security Camera), 의료용 마이크로 카메라(Micro Camera), HDTV 등의 분야에서도 수요증가가 예상되고 있다.CMOS image sensor is not only a growth in the conventional image sensor market mainly focused on analog or digital TV or video, but also digital electric still camera according to the development of computer industry and communication industry. Demand is expected to grow in proportion to the growth of PC cameras, digital camcorders, and personal communication systems (PCS), as well as video game devices, security cameras, and medical micros. Demand is also expected to increase in the fields of micro cameras and HDTVs.

도 1은 통상적인 CMOS 이미지센서의 단위 화소(Unit Pixel) 회로도이다.1 is a unit pixel circuit diagram of a conventional CMOS image sensor.

도 1에 도시된 바와 같이, 단위화소 내에는 1개의 포토다이오드(110)와 4개의 NMOS 트랜지스터(120, 130, 140, 150)로 구성되어 있다. 4개의 NMOS 트랜지스터는 포토다이오드(110)에서 모아진 광전하를 플로팅 노드(160)로 운송하기 위한 트랜스퍼 트랜지스터(120)와, 원하는 값으로 노드의 전위를 세팅하고 전하를 배출하여 플로팅 노드(160)를 리셋시키기 위한 리셋 트랜지스터(130)와, 소스 팔로워 버퍼 증폭기(Source Follower Buffer Amplifier) 역할을 하는 드라이브 트랜지스터(140), 및 스위칭(Switching) 역할로 어드레싱(Addressing)을 할 수 있도록 하는 셀렉트 트랜지스터(150)로 구성된다. 미설명 도면부호 170은 로드(load) 트랜지스터를 나타낸다.As shown in FIG. 1, a unit pixel includes one photodiode 110 and four NMOS transistors 120, 130, 140, and 150. The four NMOS transistors are a transfer transistor 120 for transporting the photocharges collected from the photodiode 110 to the floating node 160, and the potential of the node is set to discharge a charge to a desired value to discharge the charge to the floating node 160. A reset transistor 130 for resetting, a drive transistor 140 serving as a source follower buffer amplifier, and a select transistor 150 enabling addressing as a switching role. It consists of. Unexplained reference numeral 170 denotes a load transistor.

도 2는 종래기술에 따른 단위 화소 레이아웃을 도시하고 있다.2 shows a unit pixel layout according to the prior art.

도 2a는 포토다이오드 및 확산영역이 형성될 액티브영역를 정의하는 아이솔레이션과, 각 트랜지스터의 게이트를 구성하는 폴리실리콘라인 사이의 관계가 도시되어 있다2A shows a relationship between an isolation defining an active region in which a photodiode and a diffusion region is to be formed, and a polysilicon line constituting a gate of each transistor.

도 2a를 참조하면, 포토다이오드영역(201)는 정방형을 이루고 있고, 트랜스퍼트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(202)이 포토다이오드의 일측면에 접하여 구성되어 있다.Referring to FIG. 2A, the photodiode region 201 has a square shape, and the gate polysilicon 202 of the transfer transistor is in contact with one side of the photodiode.

플로팅확산영역(203)은 트랜스퍼트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(202) 타측면에 접하여 y(+)축 방향에서 x(-)축 방향으로 90도 꺾여 레이아웃되며, 리셋트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(204)의 일측과 접하게 된다.The floating diffusion region 203 is laid out by contacting the other side of the gate polysilicon 202 of the transfer transistor by bending 90 degrees from the y (+) axis direction to the x (-) axis direction, and of the gate polysilicon 204 of the reset transistor. It comes in contact with one side.

리셋트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(204)의 타측은 드레인확산영역(205)와 접하여 형성되고 드레인확산영역(205)은 x(-)축 방향에서 y(-)축 방향으로 90도 꺾여 형성된 후, 드라이브 트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(206)의 일측과 접한다.The other side of the gate polysilicon 204 of the reset transistor is formed in contact with the drain diffusion region 205, the drain diffusion region 205 is formed by bending 90 degrees in the y (-) axis direction in the x (-) axis direction, and then drive One side of the gate polysilicon 206 of the transistor is in contact.

이어 동일방향으로 셀렉트 트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(208)이 형성되고, 드라이브 트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(206)의 타측과 셀렉트 트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(208) 사이, 및 셀렉트 트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(208) 타측에 소오스/드레인확산영역(207, 209)이 형성된다.Subsequently, the gate polysilicon 208 of the select transistor is formed in the same direction, between the other side of the gate polysilicon 206 of the drive transistor and the gate polysilicon 208 of the select transistor, and the gate polysilicon 208 of the select transistor. Source / drain diffusion regions 207 and 209 are formed on the other side.

상기한 바와 같이 종래의 CMOS 이미지센서 단위화소는 빛이 입사되어 광전하가 생성할 포토다이오드영역영역(201)이 정방형을 이루고 있는 바, 이에 의해 광전하전달효율이 떨어지는 문제점이있다.As described above, in the conventional CMOS image sensor unit pixel, since the photodiode region 201 that the light is incident to form the photocharge is square, the photoelectric charge transfer efficiency is lowered.

즉, 포토다이오드에 모아진 광전하는 트랜스퍼트랜지스터가 턴온되면서 플로팅확산영역으로 전달되는데, 이때 정방형 포토다이오드의 모서리 부위에서 전계가 약하게 걸려서 이곳의 광전하가 플로팅확산으로 제대로 전달되지 못하는 문제점이 발생하게 되고 이에 의해 화질이 저하되는 문제점이 발생하게 된다. 이를 이미지 래그(image lag)라 한다.That is, the photoelectric charges collected in the photodiode are transferred to the floating diffusion region as the transfer transistor is turned on. At this time, the photoelectric charges are weakly caught at the corners of the square photodiode, and thus the photocharges are not properly transferred to the floating diffusion. This causes a problem of deterioration of image quality. This is called an image lag.

또한, 도 2a와 같이 레이아웃된 종래의 CMOS 이미지센서 단위화소는 플로팅확산영역(203)이 큰 커패시턴스를 가지는 바, 이에 의해 데이터 변환 효율이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, in the conventional CMOS image sensor unit pixel laid out as shown in FIG. 2A, the floating diffusion region 203 has a large capacitance, which causes a problem in that data conversion efficiency is lowered.

즉, 광전하 한 개가 만들어 낼 수 있는 전압의 변화를 데이터 변환 효율(data conversion gain)이라 하고 전압변화는 아래 수학식 1로 표현되는데, 종래의 단위화소 레이아웃은 플로팅확산영역(203)을 y(+)축 방향에서 x(-)축 방향으로 90도 꺾어 레이아웃시키면서 넓은 면적에 형성할 수 밖에 없어 큰 커패시턴스를 가지게 되고 이에 의해 얻을 수 있는 전압변화가 작아져 화질이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.That is, the change in voltage that a single photocharge can produce is called data conversion gain, and the change in voltage is represented by Equation 1 below. In the conventional unit pixel layout, the floating diffusion region 203 is defined as y ( It can only be formed in a large area while being laid out at 90 degrees in the x (-) axis direction in the +) axis direction, so that it has a large capacitance, and the resulting voltage change is small, resulting in a problem of deterioration in image quality.

ΔV = ΔQ / Cf(커패시턴스)ΔV = ΔQ / C f (capacitance)

더불어, 도 2a와 같이 레이아웃된 종래의 CMOS 이미지센서 단위화소는 리셋트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(204), 드라이브트랜지스터의 게이트폴리실리콘(206), 및 셀렉트트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(208) 등이 포토다이오드영역(201)에 근접하여 레이아웃되어 있기 때문에, 데이터 읽을 때 포토다이오드에 노이즈가 발생하게 되고, 이는 화질을 저하시키는 한 요인이 되게 된다.In addition, the conventional CMOS image sensor unit pixel laid out as shown in FIG. 2A includes a gate polysilicon 204 of a reset transistor, a gate polysilicon 206 of a drive transistor, a gate polysilicon 208 of a select transistor, and the like. Since the layout is proximate to the area 201, noise occurs in the photodiode when reading data, which is one factor that degrades the image quality.

또한, 도 2a와 같이 레이아웃된 종래의 CMOS 이미지센서 단위화소는 액티브영역이 "??"자 모양을 하고 있어 공정상에 많은 제약이 따르게 되고 이에 의해 제조 수율이 저하되는 문제점을 가진다.In addition, the conventional CMOS image sensor unit pixel laid out as shown in FIG. 2A has a problem in that the active region has a shape of “??”, which causes a lot of constraints in the process, and thus the manufacturing yield is reduced.

도 2b에는 포토다이오드와 금속배선간의 관계가 도시되어 있다.2b shows the relationship between the photodiode and the metallization.

도 2b를 참조하면, 포토다이오드(201) 주변에 제1금속배선(221)과 제2 금속배선(222)이 지나가는 바, 이들 제1 및 제2 금속배선(221, 222)에 의해 평면적으로 형성되는 가상의 내부영역(223)이 역시 포토다이오드 상에서 포토다이오드와 동일한 형상인 거의 정사각형 형상을 하고 있는바, 중심점을 지나는 수직 및 수평 방향으로 길이가 어느한 변의 길이와 동일한 크기를 가지도록 되어 있다. 이는 본 발명과 대비되는 구성으로서 이후의 본 발명 설명에서 더 자세히 설명될 것이다.Referring to FIG. 2B, the first metal wire 221 and the second metal wire 222 pass around the photodiode 201, and are formed in planarity by the first and second metal wires 221 and 222. The virtual inner region 223 is also a substantially square shape, which is the same shape as the photodiode on the photodiode, and has a length equal to the length of any side in the vertical and horizontal directions passing through the center point. This is a configuration in contrast to the present invention will be described in more detail in the following description of the present invention.

도 2c에는 포토다이오드와 칼라필터 및 마이크로렌즈 간의 관계를 도시되어 있다.2C shows the relationship between the photodiode, the color filter and the microlens.

도 2c를 참조하면, 포토다이오드(201) 상부에는 칼라필터(241) 및 마이크로렌즈(242)가 적층되는데, 이들 칼라필터(241) 및 마이크로렌즈(242)는 포토다이오드와 동일한 형상인 거의 정사각형 형상을 하고 있는바, 중심점을 지나는 수직 및 수평 방향으로 길이가 어느한 변의 길이와 동일한 크기를 가지도록 되어 있다. 이 역시 본 발명과 대비되는 구성으로서 이후의 본 발명 설명에서 더 자세히 설명될 것이다.Referring to FIG. 2C, a color filter 241 and a microlens 242 are stacked on the photodiode 201, and the color filter 241 and the microlens 242 have a substantially square shape that is the same shape as the photodiode. The length is in the vertical and horizontal direction passing through the center point is to have the same size as the length of any side. This will also be described in more detail in the following description of the invention as a configuration in contrast to the present invention.

본 발명의 목적은 광전하전달효율 및 데이터변환효율을 극대화하고 데이터 리드시 포토다이어의 노이즈를 최소화하여 센서의 화질을 개선하는데 적합하도록 레이아웃된 CMOS 이미지센서의 단위화소를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a unit pixel of a CMOS image sensor which is arranged to maximize the photocharge transfer efficiency and data conversion efficiency and to minimize the noise of the photodiode during data reading to improve the image quality of the sensor.

본 발명의 다른 목적은 액티브영역의 레이아웃을 단순화시켜 제조 공정의 단순화 및 수율 향상을 가져오는데 적합하도록 레이아웃된 CMOS 이미지센서의 단위화소를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a unit pixel of a CMOS image sensor that is suitable for simplifying the layout of the active region, thereby simplifying the manufacturing process and improving yield.

본 발명의 또 다른 목적은 인간의 눈에 민감한 부분인 수직 및 수평 방향에서의 감도를 크게하여 센서의 화질을 개선하는데 적합하도록 레이아웃된 CMOS 이미지센서의 단위화소를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a unit pixel of a CMOS image sensor which is arranged to improve the image quality of the sensor by increasing sensitivity in the vertical and horizontal directions, which are sensitive parts of the human eye.

도 1은 통상적인 CMOS 이미지센서의 단위 화소(Unit Pixel) 회로도,1 is a unit pixel circuit diagram of a conventional CMOS image sensor;

도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서 단위 화소 레이아웃,2a to 2c is a CMOS image sensor unit pixel layout according to the prior art,

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CMOS 이미지센서 단위 화소 레이아웃,3A to 3C illustrate a CMOS image sensor unit pixel layout according to a preferred embodiment of the present invention;

* 도면의 주요부분에 대한 도면 부호의 설명 *Explanation of reference numerals for the main parts of the drawing

301 : 포토다이오드302 : 트랜스퍼트랜지스터의 게이트301: photodiode 302: gate of the transfer transistor

303 : 플로팅확산 321, 322 : 제1 및 제2 금속배선303: floating diffusion 321, 322: first and second metal wiring

341 : 칼라필터342 : 마이크로렌즈341: color filter 342: microlens

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광전하를 생성하는 포토다이오드와 상기 포토다이오드에 생성된 광전하를 플로팅확산으로 전달하는 트랜스퍼트랜지스터를 구비하는 CMOS 이미지센서의 단위화소에 있어서, 상기 포토다이오드가 8각형 형상을 하고 있고, 상기 8각형 포토다이오드의 일측면에 접하여 상기 트랜스퍼트랜지스터의 게이트가 형성된 것을 특징으로 한다.In the present invention for achieving the above object, in the unit pixel of the CMOS image sensor having a photodiode for generating a photocharge and a transfer transistor for transferring the photocharge generated in the photodiode to the floating diffusion, the photodiode Has an octagonal shape, and the gate of the transfer transistor is formed in contact with one side of the octagonal photodiode.

또한 본 발명은 포토다이오드, 금속배선, 칼라필터 및 마이크로렌즈를 구비하는 CMOS 이미지센서의 단위화소에 있어서, 상기 포토다이오드가 8각형 형상을 하고 있고, 금속배선은 평면적으로 형성되는 가상의 내부영역이 포토다이오드 상에서 8각형 형상을 하고 있으며, 상기 칼라필터 및 마이크로렌즈는 상기 포토다이오드 상에 적층되어 형성되고 그 평면적 형상이 중심점을 지나는 수직 및 수평 방향의 길이가 어느한 변의 길이보다 큰 크기를 갖는 마름모꼴임을 특징으로 한다.In addition, the present invention relates to a unit pixel of a CMOS image sensor including a photodiode, a metal wiring, a color filter, and a microlens, wherein the photodiode has an octagonal shape, and the metal wiring has a virtual internal region formed in a plane. It has an octagonal shape on the photodiode, and the color filter and the microlens are formed by stacking on the photodiode and having a planar shape whose length in the vertical and horizontal directions passing through the center point is larger than the length of one side. It is characterized by that.

또한 본 발명의 CMOS 이미지센서의 단위화소는, 평면적으로 8각형 형상을 갖는 포토다이오드; 상기 포토다이오드의 8각형의 일변에 접하여 형성되는 트랜스퍼트랜지스터의 게이트; 가상의 내부영역이 포토다이오드 상에서 8각형 형상이되도록 형성된 금속배선; 및 상기 포토다이오드 상부에 적층되어 형성되고 그 평면적 형상이 중심점을 지나는 수직 및 수평 방향의 길이가 어느한 변의 길이보다 큰 크기의 마름모꼴 형상을 갖는 칼라필터 및 마이크로렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the unit pixel of the CMOS image sensor of the present invention, the photodiode having an octagonal shape in a plane; A gate of a transfer transistor formed in contact with one side of an octagonal shape of the photodiode; A metal interconnection formed such that an imaginary inner region has an octagonal shape on the photodiode; And a color filter and a microlens formed by being stacked on the photodiode and having a rhombic shape whose length in the vertical and horizontal directions through which the planar shape passes through the center point is larger than the length of any side. .

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CMOS 이미지센서의 단위 화소 레이아웃이다.3 is a unit pixel layout of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3a는 아이솔레이션과 폴리실리콘라인 사이의 관계가 도시되어 있고, 도 3b에는 포토다이오드와 금속배선간의 관계가 도시되어 있고, 도 3c에는 포토다이오드영역과 칼라필터 및 마이크로렌즈 간의 관계를 도시되어 있다.FIG. 3A shows the relationship between the isolation and the polysilicon line, FIG. 3B shows the relationship between the photodiode and the metallization, and FIG. 3C shows the relationship between the photodiode region, color filter and microlens.

도 3a을 참조하면, 종래와는 다르게 포토다이오드영역(301)이 8각형 형상을 하고 있으며, 단위화소를 구성하는 각 트랜지스터의 액티브영역(플로팅확산 및 드레인확산을 포함)(303, 305, 307, 309)이 포토다이오드영역으로부터 일측 방향으로 직선적으로 확장되어 형성됨을 주목하여야 한다.Referring to FIG. 3A, unlike the conventional art, the photodiode region 301 has an octagonal shape, and active regions (including floating diffusion and drain diffusion) of the transistors constituting the unit pixels 303, 305, 307, It should be noted that 309 is formed to extend linearly in one direction from the photodiode region.

그리고, 8각형 포토다이오드영역(301)의 한면에 접하여 트랜스퍼트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(302)이 형성되어 있고, 상기 포토다이오드에서 점차적으로 이격되어 상기 액티브영역 상에는 리셋트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(304), 드라이브트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(306) 및 셀렉트트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(308)이 형성되어 있다.In addition, the gate polysilicon 302 of the transfer transistor is formed in contact with one surface of the octagonal photodiode region 301, and is gradually spaced apart from the photodiode, and the gate polysilicon 304 of the reset transistor is formed on the active region. The gate polysilicon 306 of the drive transistor and the gate polysilicon 308 of the select transistor are formed.

플로팅확산영역(303)은 트랜스퍼트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(302)과 리셋트랜지스터의 게이트 폴리실리콘(304) 사이의 액티브영역에 형성되는 바, 구부러짐없이 정방형으로 레이아웃되어 있다.The floating diffusion region 303 is formed in an active region between the gate polysilicon 302 of the transfer transistor and the gate polysilicon 304 of the reset transistor, and is laid out in a square shape without bending.

상기한 도 3a의 구조를 갖는 CMOS 이미지센서 단위화소의 작용효과를 살펴본다.The effect of the CMOS image sensor unit pixel having the structure of FIG. 3A will be described.

먼저, 포토다이오드가 8각형 형상을 하고 있고 이의 한면에 접하여 트랜스퍼트랜지스터의 게이트가 형성되는 바, 종래기술(도 2)에 대비되어 트랜스퍼트랜지스터의 게이트에 대해 포토다이오드가 대칭적으로 형성되기 때문에 포토다이오드에는 전계가 넓게 퍼져 양호하게 형성되게 된다.First, since the photodiode has an octagonal shape and the gate of the transfer transistor is formed in contact with one surface thereof, the photodiode is formed symmetrically with respect to the gate of the transfer transistor as compared with the prior art (FIG. 2). The electric field spreads widely in and forms satisfactorily.

따라서, 포토다이오드에 생성된 광전하는 거의 데드존 없이 원활히 플로팅확산으로 전달되어, 즉 광전하전달효율이 극대화되어 센서 화질을 개선할 수 있다.Therefore, the photocharge generated in the photodiode is transferred to the floating diffusion smoothly with almost no dead zone, that is, the photoelectric charge transfer efficiency is maximized to improve the sensor image quality.

또한, 본 발명의 단위 화소 구조는 액티브영역이 일측 방향으로만 확장되어 형성되기 때문에 플로팅확산영역(303)은 그 외곽면적이 적어 커패시턴스가 적어지게 된다. 이는 상기 수학식 1에서 알수 있듯이 전압변화를 크게하여 데이터변환효율을 극대화할 수 있다. 결국 화질을 개선할 수 있는 것이다.In addition, in the unit pixel structure of the present invention, since the active region is formed to extend only in one direction, the floating diffusion region 303 has a small outer area, thereby reducing capacitance. This can be maximized by increasing the voltage change as can be seen in Equation 1 above. After all, the picture quality can be improved.

또한, 리셋트랜지스터의 게이트, 드라이브트랜지스터의 게이트, 및 셀렉트트랜지스터의 게이트가 포토다이오드로부터 최대한 이격되어 형성되기 때문에 데이터 읽기시 노이즈 유발을 최소화 할 수 있고 이에 의해 화질의 개선이 가능하다.In addition, since the gate of the reset transistor, the gate of the drive transistor, and the gate of the select transistor are formed to be spaced apart from the photodiode as much as possible, it is possible to minimize noise when reading data, thereby improving image quality.

아울러, 액티브영역이 일측방향으로만 확장되어 형성되기 때문에 마스크 및 식각 공정의 이득이 커져서 제조 공정이 수월하고, 결국 제조 수율을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, since the active region is formed to extend only in one direction, the gain of the mask and the etching process is increased, thereby facilitating the manufacturing process, and thus, improving the manufacturing yield.

도 3b에는 포토다이오드(301)와 제1금속배선(321) 및 제2금속배선(322) 간의 관계가 도시되어 있는 바, 이들 제1 및 제2 금속배선(321, 322)에 의해 평면적으로 형성되는 가상의 내부영역(323)이 역시 포토다이오드 상에서 8각형 형상을 하고 있다.3B shows a relationship between the photodiode 301, the first metal wiring 321, and the second metal wiring 322, which are formed in a planar manner by the first and second metal wirings 321 and 322. The virtual inner region 323 is also octagonal on the photodiode.

도 3c에는 포토다이오드(301)와 칼라필터(341) 및 마이크로렌즈(342) 간의 관계를 도시하고 있는 바, 포토다이오드는 8각형 형상을 하고 있으며, 칼라필터(341) 및 마이크로렌즈(342)는 포토다이오드 상에 적층되어 형성되고 그 평면적 형상이 마름모꼴을 하고 있음을 주목하여야 한다. 즉, 중심점을 지나는 수직 및 수평 방향의 길이가 어느한 변의 길이보다배 큰 길이를 갖는 다는 것이다. 한편, 인간의 눈은 수직 및 수평 방향에 민감하기 때문에 수직 및 수평 방향으로 감도가 좋으면 좋을수록 감도가 좋게 느껴진다. 따라서, 도 3b와 같이 칼라필터(321) 및 마이크로렌즈(322)를 수직 및 수평 방향으로 크게 형성하면 커진 수직 및 수평 방향의 영역에서 광전하를 더 모을 수 있어 인간에게 더 좋은 화질을 제공할 수 있는 것이다.3C shows the relationship between the photodiode 301, the color filter 341 and the microlens 342. The photodiode has an octagonal shape, and the color filter 341 and the microlens 342 are It should be noted that the laminate is formed on the photodiode and its planar shape is rhombic. That is, the length in the vertical and horizontal directions through the center point is greater than the length of either side. It is about twice as long. On the other hand, since the human eye is sensitive to the vertical and horizontal directions, the better the sensitivity in the vertical and horizontal directions, the better the sensitivity. Therefore, as shown in FIG. 3B, when the color filter 321 and the microlens 322 are formed large in the vertical and horizontal directions, the photocharges can be collected more in the enlarged vertical and horizontal directions, thereby providing better image quality to humans. It is.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 광전하전달효율 및 데이터변환효율을 극대화하고 데이터 리드시 포토다이어의 노이즈를 최소화하여 센서의 화질을 개선하며, 액티브영역의 레이아웃을 단순화시켜 제조 공정의 단순화 및 수율 향상을 가져오는 효과를 가져다 준다.The present invention made as described above maximizes photoelectric charge transfer efficiency and data conversion efficiency, minimizes noise of photodiode when reading data, improves image quality of sensor, and simplifies manufacturing process and improves yield by simplifying layout of active area. Will bring the effect.

Claims (10)

광전하를 생성하는 포토다이오드를 구비하는 CMOS 이미지센서의 단위화소에 있어서,In a unit pixel of a CMOS image sensor having a photodiode for generating a photocharge, 상기 포토다이오드가 8각형 형상을 하고 있고, 상기 8각형 포토다이오드의 일측면에서 직선적으로 확장되어 각 소자의 액티브영역이 형성된 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 단위화소.And the photodiode has an octagonal shape, and extends linearly from one side of the octagonal photodiode to form an active region of each device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 포토다이오드에 생성된 광전하를 플로팅확산으로 전달하는 트랜스퍼트랜지스터가 상기 8각형 포토다이오드의 일측면에 접하여 형성된 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 단위화소.The unit pixel of the CMOS image sensor, characterized in that the transfer transistor for transferring the photocharge generated in the photodiode to the floating diffusion formed in contact with one side of the octagonal photodiode. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 플로팅확산은 정방형으로 레이아웃됨을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 단위화소.The floating diffusion unit pixel of the CMOS image sensor, characterized in that the layout in a square. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 포토다이오드에서 점차적으로 이격되어 상기 액티브영역 상에 리셋트랜지스터, 드라이브트랜지스터, 및 셀렉트트랜지스터의 각 게이트가 형성됨을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 단위화소.And a plurality of gates of a reset transistor, a drive transistor, and a select transistor are formed on the active area and gradually spaced apart from the photodiode. 포토다이오드, 금속배선, 칼라필터 및 마이크로렌즈를 구비하는 CMOS 이미지센서의 단위화소에 있어서,In a unit pixel of a CMOS image sensor having a photodiode, a metal wiring, a color filter, and a microlens, 상기 포토다이오드가 8각형 형상을 하고 있고, 금속배선은 평면적으로 형성되는 가상의 내부영역이 포토다이오드 상에서 8각형 형상을 하고 있으며, 상기 칼라필터 및 마이크로렌즈는 상기 포토다이오드 상에 적층되어 형성되고 그 평면적 형상이 중심점을 지나는 수직 및 수평 방향의 길이가 어느한 변의 길이보다 큰 크기를 갖는 마름모꼴임을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 단위화소.The photodiode has an octagonal shape, and a virtual inner region in which a metal wiring is formed in a planar shape has an octagonal shape on the photodiode, and the color filter and the microlens are formed by being stacked on the photodiode. A unit pixel of a CMOS image sensor, characterized in that the planar shape is a rhombus having a length in the vertical and horizontal directions passing through the center point is larger than the length of any one side. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 금속배선은 두 개층의 배선으로 이루어짐을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 단위 화소.The metal wiring unit pixel of the CMOS image sensor, characterized in that consisting of two layers of wiring. CMOS 이미지센서의 단위화소에 있어서,In the unit pixel of the CMOS image sensor, 평면적으로 8각형 형상을 갖는 포토다이오드;A photodiode having a planar octagonal shape; 상기 포토다이오드의 8각형의 일변에 접하여 형성되는 트랜스퍼트랜지스터의 게이트;A gate of a transfer transistor formed in contact with one side of an octagonal shape of the photodiode; 가상의 내부영역이 포토다이오드 상에서 8각형 형상이되도록 형성된 금속배선; 및A metal interconnection formed such that an imaginary inner region has an octagonal shape on the photodiode; And 상기 포토다이오드 상부에 적층되어 형성되고 그 평면적 형상이 중심점을 지나는 수직 및 수평 방향의 길이가 어느한 변의 길이보다 큰 크기의 마름모꼴 형상을 갖는 칼라필터 및 마이크로렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 단위화소.CMOS, characterized in that it comprises a color filter and a microlens formed stacked on top of the photodiode, the planar shape of which has a rhombic shape whose length in the vertical and horizontal directions passing through the center point is larger than the length of any side. Unit pixel of the image sensor. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 단위화소를 구성하는 각 소자의 액티브영역이 상기 포토다이오드로부터 일측 방향으로 직선적으로 확장되어 형성됨을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 단위화소.The unit pixel of the CMOS image sensor, characterized in that the active region of each device constituting the unit pixel is extended linearly in one direction from the photodiode. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 트랜스퍼트랜지스터의 게이트 타측면에 접하여 상기 액티브영역에 정방형으로 형성된 플로팅확산을 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 단위화소.And a floating diffusion formed in a square in the active area in contact with the gate of the transfer transistor. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 포토다이오드에서 점차적으로 이격되어 상기 액티브영역 상에 리셋트랜지스터, 드라이브트랜지스터, 및 셀렉트트랜지스터의 각 게이트가 형성됨을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 단위화소.And a plurality of gates of a reset transistor, a drive transistor, and a select transistor are formed on the active area and gradually spaced apart from the photodiode.
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