KR20070113667A - 커플링 캐패시터를 사용하는 핀드 포토다이오드를 포함하는이미지 센서 픽셀 및 그의 신호 감지 방법 - Google Patents
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Abstract
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Claims (25)
- 제 1도전형 에피층;상기 에피층 내에 형성된 제 2도전형 제 1확산영역;상기 제 1확산영역 상부에 형성된 제 1 도전형 제 2확산영역;상기 에피층 내에 형성되고 상기 제 1확산영역과 전기적으로 접촉되어 있는 제 2도전형 제 3확산영역;상기 제 3확산영역 내에 형성되어 플로팅되어 있는 제 1도전형 제 4확산영역;상기 제 4확산영역과 연결되어서 상기 제 3확산영역의 전압변화를 외부로 전달하는 커플링 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 핀드 포토다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2도전형은 상기 제 1도전형과 상반되는 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 핀드 포토다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1확산영역과 상기 제 3확산영역이 물리적으로 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 핀드 포토다이오드.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1확산영역과 상기 제 3확산영역의 불순물 도핑농도가 동일한 것을 특징으로 하는 핀드 포토다이오드.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1확산영역과 상기 제 3확산영역 사이에 제 2도전형의 제 5확산 영역이 물리적으로 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 핀드 포토다이오드.
- 제 1항에 있어서, 상기 커플링 캐패시터는상기 제 4확산영역으로 형성된 제 1전극;상기 제 4확산영역 상부에 형성된 절연층; 및상기 절연층 상부에 형성된 제 2전극으로 하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핀드 포토다이오드.
- 제 6항에 있어서,상기 커플링 캐패시터의 상기 제 2전극이 빛에 불투명한 물질로 형성되어 상기 제 2전극이 상기 제3 확산영역으로 입사하는 빛을 차단하는 광 차단 마스크 역할을 하도록 한 것을 특징으로 하는 핀드 포토다이오드.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2확산영역이 전기적으로 접지레벨 또는 음 전압원에 연결되는 것을 특징으로 하는 핀드 포토다이오드.
- 제 1도전형 에피층; 상기 에피층 내에 형성된 제 2도전형 제 1확산영역; 상기 제 1확산영역 상부에 형성된 제 1도전형 제 2확산영역; 상기 에피층 내에 형성되고 상기 제 1확산영역과 전기적으로 접촉되어 있는 제 2도전형 제 3확산영역; 상기 제 3확산영역 내에 형성되어 플로팅되어 있는 제 1도전형 제 4확산영역; 및 상기 제 4확산영역과 연결되어서 상기 제 3확산영역의 전압변화를 외부로 전달하는 커플링 캐패시터를 포함하여 이루어진 포토다이오드;상기 포토다이오드의 상기 제 1확산영역 및 상기 제 3확산영역을 리셋 전압원을 이용하여 리셋하는 리셋 스위치;상기 커플링 캐패시터의 출력단자와 가변 전압원 사이에 연결되어서 상기 출력단자에 상기 가변 전압원의 전압을 인가하는 다기능 스위치; 및상기 커플링 캐패시터에 의해 전달된 전압 변화에 대응하는 전압 신호를 픽셀 어레이의 신호선으로 전달하는 신호 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 픽셀.
- 제 9항에 있어서,상기 제 2도전형은 상기 제 1도전형과 상반되는 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 픽셀.
- 제 9항에 있어서, 상기 커플링 캐패시터는상기 제 4확산영역으로 형성된 제 1전극;상기 제 4확산영역 상부에 형성된 절연층; 및상기 절연층 상부에 형성된 제 2전극으로 하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이미지 픽셀 센서.
- 제 9항에 있어서,상기 제 1확산영역은 리셋 동작 시 완전 공핍(fully deplete) 되는 것을 특징으로 하는 이미지 픽셀 센서.
- 제 9항에 있어서,상기 제 3확산영역은 리셋 동작 시 완전 공핍(fully deplete) 되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 픽셀.
- 제 9 항에 있어서,상기 리셋 스위치는 상기 제 1확산영역과 상기 리셋 전압원 사이에 연결된 것을 특징으로 하는 이미지 센서 픽셀.
- 제 9 항에 있어서,상기 리셋 스위치는 상기 제 3확산영역과 상기 리셋 전압원 사이에 연결된 것을 특징으로 하는 이미지 센서 픽셀.
- 제 9 항에 있어서,상기 리셋 스위치는 FET(Field Effect Transistor) 또는 트랜스퍼 게이트 구조(Transfer Gate Structure)로 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 픽셀.
- 제 9항에 있어서,상기 다기능 스위치는 상기 커플링 캐패시터의 출력단자 및 상기 신호 증폭기의 입력단자가 전기적으로 플로팅 구조가 되는 것을 방지하기 위하여 방전 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 픽셀.
- 제 9항에 있어서,상기 다기능 스위치는 상기 커플링 캐패시터의 출력단자 또는 상기 신호 증폭기의 입력단자의 전압을 특정한 값으로 설정하는 것을 특징으로 포함하는 이미지센서 픽셀.
- 제 9항에 있어서,상기 신호 증폭기의 출력단자를 픽셀 어레이의 신호선에 연결하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 픽셀.
- 제 9항에 있어서,상기 신호 증폭기는 소스팔로워(Source Follower) 구조의 증폭기인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 픽셀.
- 제 9항 또는 제 20항에 있어서,상기 리셋 전압원은 상기 신호 증폭기의 구동전원압인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 픽셀.
- 제 9항에 있어서,상기 다기능 스위치 및 상기 신호 증폭기를 적어도 2개 이상의 픽셀이 공유하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 픽셀.
- 제 1도전형 에피층; 상기 에피층 내에 형성된 제 2도전형 제 1확산영역; 상기 제 1확산영역 상부에 형성된 제 1도전형 제 2확산영역; 상기 에피층 내에 형성되고 상기 제 1확산영역과 전기적으로 접촉되어 있는 제 2도전형 제 3확산영역; 상기 제 3확산영역 내에 형성되어 플로팅되어 있는 제 1도전형 제 4확산영역; 및 상기 제 4확산영역과 연결되어서 상기 제 3확산영역의 전압변화를 외부로 전달하는 커플링 캐패시터를 포함하여 이루어진 포토다이오드;상기 포토다이오드의 상기 제 1확산영역 및 상기 제 3확산영역을 리셋 전압원을 이용하여 리셋하는 리셋 스위치;상기 커플링 캐패시터의 출력단자와 가변 전압원 사이에 연결되어서 상기 출력단자에 상기 가변 전압원의 전압을 인가하는 다기능 스위치; 및상기 커플링 캐패시터에 의해 전달된 전압 변화에 대응하는 전압 신호를 픽셀 어레이의 신호선으로 전달하는 신호 증폭기를 포함하는 이미지 센서 픽셀의 신호 감지 방법에 있어서,상기 다기능 스위치를 온하고 상기 가변 전압원을 이용하여 상기 커플링 캐패시터의 출력단자를 제 1전압으로 고정시키는 제 1단계,상기 리셋 스위치를 온 하여 상기 제 1확산영역과 상기 제 3확산영역을 리셋하는 제 2단계;상기 가변 전압원을 이용하여 상기 신호 증폭기 입력단자의 전압을 상기 제 1 전압보다 높은 제 2전압으로 설정하고 상기 신호 증폭기의 출력전압 값을 읽는 제 3단계;상기 리셋 스위치를 오프하고, 상기 다기능 스위치를 오프한 후에 빛을 흡수하여 생성되는 전자를 상기 제 1확산영역과 상기 제3확산영역에 저장하는 제 4단계; 및상기 제 4단계에서 저장된 전자들에 의하여 상기 신호 증폭기의 출력전압 값이 상기 제 3단계에서 읽은 출력전압 값으로부터 낮아지는 변화를 읽어내는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 픽셀의 신호 감지 방법.
- 제 1도전형 에피층; 상기 에피층 내에 형성된 제 2도전형 제 1확산영역; 상기 제 1확산영역 상부에 형성된 제 1도전형 제 2확산영역; 상기 에피층 내에 형성되고 상기 제 1확산영역과 전기적으로 접촉되어 있는 제 2도전형 제 3확산영역; 상기 제 3확산영역 내에 형성되어 플로팅되어 있는 제 1도전형 제 4확산영역; 및 상기 제 4확산영역과 연결되어서 상기 제 3확산영역의 전압변화를 외부로 전달하는 커플링 캐패시터를 포함하여 이루어진 포토다이오드;상기 포토다이오드의 상기 제 1확산영역 및 상기 제 3확산영역을 리셋 전압원을 이용하여 리셋하는 리셋 스위치;상기 커플링 캐패시터의 출력단자와 가변 전압원 사이에 연결되어서 상기 출력단자에 상기 가변 전압원의 전압을 인가하는 다기능 스위치; 및상기 커플링 캐패시터에 의해 전달된 전압 변화에 대응하는 전압 신호를 픽셀 어레이의 신호선으로 전달하는 신호 증폭기를 포함하는 이미지 센서 픽셀의 신호 감지 방법에 있어서,상기 다기능 스위치를 온하고 상기 가변 전압원을 이용하여 상기 커플링 캐패시터의 출력단자를 제 1전압으로 고정시키는 제 1단계,상기 리셋 스위치를 온 하여 상기 제 1확산영역과 상기 제 3확산영역을 리셋하는 제 2단계;상기 리셋 스위치를 오프하고, 상기 다기능 스위치를 오프한 후에 빛을 흡수하여 생성되는 전자를 상기 제 1확산영역과 상기 제 3확산영역에 저장하는 제 3 단계;상기 다기능 스위치를 온 하고 상기 가변 전압원을 이용하여 상기 신호 증폭기 입력단자의 전압을 신호 증폭기의 입력 문턱 전압보다 높은 제 2전압으로 설정하고 상기 다기능 스위치를 오프하고 상기 신호증폭기의 출력전압 값을 읽는 제 4단계;상기 리셋 스위치를 온으로 하여 상기 3단계에서 상기 제 1확산영역과 상기 제 3확산영역에 저장된 전자를 배출시키는 제 5단계; 및상기 제 5단계로 인하여 상기 신호 증폭기의 출력전압이 상기 제 4단계에서 읽은 출력전압 값으로부터 상승하는 값을 읽는 제 6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 픽셀의 신호 감지 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 제 3단계 동작에서, 상기 다기능 스위치를 오프하지 않고 온 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 픽셀의 신호 감지 방법.
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