KR20100011291A - 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서 - Google Patents
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Abstract
광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서에 관하여 개시된다. 개시된 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서는 광전변환영역에 입사되는 광을 상기 광전변환영역에 포커싱시키는 적어도 하나의 금속나노도트를 구비한다. 상기 금속 나노도트는 상기 광전변환영역 상에 배치되거나 또는 상기 광전변환영역의 상면에 노출되게 상기 광전변환영역에 임베드된다.
Description
광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서에 관하여 개시된다.
컬러 이미지센서는 빛을 감지하여 전기적인 신호로 변환하는 광전 변환 소자이다. 일반적인 이미지센서는 반도체 기판 상에 행렬로 배열되는 복수개의 단위 픽셀을 구비한다. 각각의 단위 픽셀은 포토다이오드 및 트랜지스터들을 구비한다. 상기 포토다이오드는 외부로부터 빛을 감지하여 광전하를 생성하여 저장한다. 상기 트랜지스터들은 생성된 광전하의 전하량에 따른 전기적인 신호를 출력한다.
CMOS(상보성금속산화물반도체, Complimentary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서는 광 신호를 수신하여 저장할 수 있는 포토다이오드를 포함하고, 또한 광 신호를 제어 또는 처리할 수 있는 제어소자를 사용하여 이미지를 구현할 수 있다. 제어소자는 CMOS 제조 기술을 이용하여 제조할 수 있으므로, CMOS 이미지센서는 그 제조 공정이 단순하다는 장점을 갖고, 나아가 여러 신호 처리소자와 함께 하나의 칩(chip)으로 제조할 수 있다는 장점을 갖고 있다.
CMOS 이미지 센서는 반도체의 기술의 발달로 단위픽셀의 크기를 서브 마이크 론 크기로 형성할 수 있다. 또한, 하나의 단위픽셀에 복수의 단위픽셀이 형성된 서브 마이크론 크기의 이미지 센서도 개발되고 있다.
그러나, 광전변환영역으로 광을 집광하는 마이크로 렌즈는 서브 마이크론 크기의 광전변환영역에 광을 포커싱하기가 어렵다. 따라서 서브마이크론 크기의 광전변환영역으로 광을 포커싱하는 구조가 필요하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 광전변환영역에 금속 나노도트를 구비하는 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서를 제공한다.
본 발명의 다른 실시에에 따른 이미지 센서는 서브 마이크론 크기의 플로팅 보디 영역에 금속 나노도트를 구비하는 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서는:
어레이 형태로 배치된 복수의 단위픽셀들을 구비하며, 상기 단위픽셀은, 반도체층에서 서로 이격되며 서로 극성이 다른 불순물로 도핑된 제1영역 및 제2영역;
상기 제1영역 및 상기 제2영역 사이의 광전변환 영역; 및
상기 광전변환영역에 입사되는 광을 상기 광전변환영역에 포커싱시키는 적어도 하나의 금속나노도트;를 구비한다.
상기 금속나노도트는, 상기 반도체층의 상면 상에 배치되거나, 또는 상기 반도체층에 노출되게 상기 기판의 표면에 임베드될 수 있다.
상기 금속나노도트는, Ag, Au, Al, Pt, Ni, Ti, Cu 으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 금속나노도트는, 10~100 nm 크기로 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서는:
어레이 형태로 배치된 복수의 단위픽셀들을 구비하며, 상기 단위픽셀은 복수의 서브픽셀을 구비하며, 상기 서브픽셀은 동일한 파장의 광을 조사받는 복수의 플로팅 보디 트랜지스터;를 구비하며,
상기 플로팅 보디 트랜지스터는, 백게이트; 백게이트 상의 게이트 절연층;
상기 게이트 절연층 상에서, 소스 영역; 드레인 영역; 및 상기 소스 영역 및 드레인 영역 사이의 플로팅 보디 영역;을 구비한 반도체층;을 구비하며,
상기 플로팅 보디영역에 입사되는 광을 상기 플로팅 보디영역으로 포커싱시키는 적어도 하나의 금속나노도트;를 구비한다.
상기 플로팅 보디 영역은 광을 수광하여 전자-정공 쌍을 형성하며, 상기 전자는 상기 소스 영역 또는 상기 드레인 영역으로 이동하여 배출되며, 상기 정공은 상기 플로팅 보디 영역에 쌓여서 제1전류상태인 정보 "1"을 나타내며, 상기 소스 영역 및/또는 상기 드레인 영역에 전압을 인가하여 상기 정공을 상기 소스 영역 또는 상기 드레인 영역으로 배출하여 상기 플로팅 보디 영역을 제2전류상태인 정보 "0"을 나타낸다.
상기 이미지 센서는:
상기 백게이트들을 연결하는 복수의 게이트 라인;
상기 드레인 영역들을 연결하는 복수의 로우 라인;
상기 소스 영역들을 연결하는 복수의 컬럼 라인;을 더 구비하며,
상기 컬럼 라인은 상기 게이트 라인 및 상기 로우 라인에 대해서 직교하도록 형성되며, 상기 컬럼 라인으로부터 측정된 전류로 상기 제1전류상태 또는 상기 제2 전류 상태를 측정한다.
상기 제1전류상태의 상기 측정된 전류가 상기 제2전류상태의 상기 측정된 전류 보다 크다.
상기 플로팅 보디 트랜지스터는 그 폭이 50 nm - 500 nm 일 수 있으며, 상기 금속나노도트는, 상기 플로팅 보디 트랜지스터의 크기의 1/2 이하이며, 10~100 nm 크기로 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서(100)의 단면도이다.
이미지 센서(100)는 복수의 단위 픽셀들이 어레이 형태로 배열된다. 상기 단위픽셀은 복수의 서브 픽셀을 구비한다. 상기 서브 픽셀은 각각 다른 파장의 가시 광을 검출한다. 상기 서브 픽셀은 레드픽셀(R), 그린 픽셀(G), 블루 픽셀(B)일 수 있다. 상기 서브픽셀 상에는 각각 검출하고자 하는 광을 선택적으로 투과시키는 컬러필터가 형성되며, 또한, 컬러 필터 상에는 집광렌즈인 마이크로 렌즈가 더 설치될 수 있다. 도 1은 이미지 센서(100)의 서브픽셀의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(110)에는 n형 불순물로 도핑된 제1영역(112)과 p형 불순물로 도핑된 제2영역(114)이 서로 이격되게 형성되어 있다. 반도체 기 판(110)은 실리콘 기판(110)일 수 있다. 반도체 기판(110)에서 제1영역(112)과 제2영역(114) 사이의 영역은 광전변환영역(116)이다. 광전변환영역(116)은 도핑되지 않은 인트린식 영역이거나, 또는 p형 불순물 또는 n형 불순물이 제2영역(114) 또는 제1영역(112) 보다 낮은 농도로 도핑된 영역일 수 있다. 광전변환영역(116)은 광을 받아서 전자-홀 쌍을 형성하며, 이들 전자 및 홀은 각각 제2영역(114) 및 제1영역(112)으로 이동된다.
광전변환영역(116) 상에는 금속 나노도트(120)가 형성되어 있다. 금속 나노도트(120)는 Ag, Au, Al, Pt, Ni, Ti, Cu 중 어느 하나의 금속으로 형성될 수 있다. 금속 나노도트(120)는 10~100 nm 크기로 형성될 수 있다.
광전변환영역(116)의 상방에는 컬러필터(130)가 형성되며, 컬러필터(130) 상에는 마이크로 렌즈(140)가 더 형성된다. 컬러필터(130)는 레드 필터, 그린 필터 및 블루 필터 중 어느 하나일 수 있으며, 컬러필터(130)에 따라서 서브픽셀은 레드픽셀(R), 그린 픽셀(G), 블루 픽셀(B) 중 어느 하나가 된다.
광전변환영역(116)과 제1영역(112) 및 제2영역(114)의 하부에는 광전변환영역(116)에서 생성된 전하, 예컨대 전자의 양을 전기적 신호로 변환하는 신호소자인 복수의 트랜지스터가 형성된다. 신호소자는 4개의 트랜지스터 또는 3개의 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 이러한 신호소자의 구성은 일반적인 CMOS 이미지 센서의 신호소자로부터 잘 알 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
광이 이미지 센서(100) 상방으로부터 조사되면, 광은 마이크로 렌즈에 의해서 집광되며, 소정의 파장을 가진 광이 컬러필터를 통과한다. 컬러필터를 통과한 광은 금속 나노도트(120)에서 스캐터링되며 또한 금속 나노도트(120)의 자유전자들이 진동(oscillation)하면서 근접장(near field)을 형성하며 따라서 금속 나노도트(120) 주위로 광이 집중된다. 따라서, 금속 나노도트(120)는 2차적으로 광을 포커싱한다.
금속 나노도트(120)는 기판(110) 상에 금속 박막(미도시)을 형성한 후, 상기 금속 박막을 건식 식각하여 4각 형상으로 패터닝하여 형성될 수 있다.
금속 나노도트(120)는 마이크로 렌즈의 회절한계(diffraction limit)에 의해서 서브 마이크론 이하로 광을 포커싱하지 못하는 것을 다시 금속 나노도트(120) 주위로 광을 포커싱한다. 따라서, 금속 나노도트(120) 주위로 광이 포커싱된다. 또한 광전변환영역(116) 상에서 작은 크기의 금속 나노도트(120)의 수를 증가시킴으로써 광전변환영역(116)의 넓은 영역에 광을 포커싱할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서(200)의 단면도이다. 도 1의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 반도체 기판(210)의 광전변환영역(116)의 상면에는 금속 나노도트(220)가 노출되게 임베드되어 있다. 금속 나노도트(220)는 Ag, Au, Al, Pt, Ni, Ti, Cu 중 어느 하나의 금속으로 형성될 수 있다. 금속 나노도트(220)는 10~100 nm 크기로 형성될 수 있다.
이미지 센서(200)의 상방으로부터 광이 조사되면, 광은 마이크로 렌즈(140)에 의해서 집광되며, 소정의 파장을 가진 광이 컬러필터(130)를 통과한다. 컬러필 터(130)를 통과한 광은 금속 나노도트(220)에서 스캐터링되며 금속 나노도트(220)의 하방 주위로 광을 포커싱한다.
금속 나노도트(220)는 기판(210)에 소정 깊이로 홀을 형성한 후, 상기 홀을 채우는 금속 박막을 형성한 후, 기판(210)을 CMP 방법으로 평탄화하거나 또는 기판(210) 상의 금속을 건식 식각하여 형성할 수 있다.
금속 나노도트(220)는 마이크로 렌즈의 회절한계(diffraction limit)에 의해서 서브 마이크론 이하로 광을 포커싱하지 못하는 것을 다시 금속 나노도트(220) 주위로 광을 포커싱한다. 따라서, 금속 나노도트(220) 주위로 광이 포커싱된다. 또한 금속 나노도트(220)의 수를 증가시킴으로써 광전변환영역(116)의 표면의 넓은 영역에 광을 포커싱할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서의 평면도이다.
이미지 센서는 복수의 단위 픽셀들이 어레이 형태로 배열된다. 상기 단위픽셀은 복수의 서브 픽셀을 구비한다. 상기 서브 픽셀은 각각 다른 파장의 가시 광을 검출한다. 상기 서브 픽셀은 레드픽셀(R), 그린 픽셀(G), 블루 픽셀(B)일 수 있다. 상기 서브픽셀 상에는 각각 검출하고자 하는 광을 선택적으로 투과시키는 컬러필터가 형성되며, 또한, 컬러 필터 상에는 집광렌즈인 마이크로 렌즈가 더 설치될 수 있다. 도 3에서는 편의상 마이크로 렌즈 및 컬러필터의 구성을 생략하였다.
각 서브픽셀(R, G, B)에는 복수의 플로팅 보디 트랜지스터(300)와 상기 플로팅 보디 트랜지스터(300)를 어레이 형태로 연결하는 배선(미도시)이 형성되어 있 다. 상기 플로팅 보디 트랜지스터(300)는 50 nm - 500 nm 크기로 형성될 수 있다. 상기 플로팅 보디 트랜지스터(300)는 그 위에 조사된 광의 유무를 이진 정보로 제공한다.
도 4는 도 3의 이미지 센서의 플로팅 보디 트랜지스터(300)의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 백게이트(310) 상에 절연층(312)이 형성되어 있으며, 절연층(310) 상에는 반도체 층(320)이 형성되어 있다. 백게이트(310)은 실리콘층일 수 있으며, 절연층(312)은 게이트 절연층으로 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. 상기 반도체 층(320)은 p형 실리콘층일 수 있다. 실리콘층(320)에는 n형 불순물로 도핑된 소스영역(322) 및 드레인 영역(324)이 서로 이격되게 형성되어 있다. 실리콘층(320)에서 소스 영역(322) 및 드레인 영역(324) 사이의 공간은 플로팅 보디 영역(326)이 된다.
플로팅 보디 영역(326) 상에는 금속 나노도트(330)가 형성된다. 금속 나노도트(330)는 Ag, Au, Al, Pt, Ni, Ti, Cu 중 어느 하나의 금속으로 형성될 수 있다. 금속 나노도트(330)는 플로팅 보디 트랜지스터(330)의 크기의 1/2 이하로 형성되며, 대략 10~100 nm 크기로 형성될 수 있다. 금속 나노도트(330)가 플로팅 보디 트랜지스터(330)의 크기의 1/2 이상으로 커지면, 금속 나노도트(330)에 의해 차단되는 광량이 커져서 결국 이미지 센서의 감도가 감소할 수 있다.
광이 미도시된 마이크로 렌즈 및 컬러필터를 통과해서 플로팅 보디 영역(326)의 상방으로 조사되면, 광은 금속 나노도트(330)에서 스캐터링되며 또한 금 속 나노도트(330)의 자유전자들이 진동(oscillation)하면서 근접장(near field)을 형성하며 따라서 금속 나노도트(330) 주위로 광이 집중된다. 따라서, 금속 나노도트(330)는 2차적으로 광을 포커싱한다. 플로팅 보디 트랜지스터(300)는 서브 마이크론 크기로 형성되어 마이크로 렌즈로부터의 광이 포커싱이 되기 어려우나, 금속 나노도트(330)의 작용으로 광검출 성능이 향상될 수 있다.
플로팅 보디 트랜지스터(300)에 정보를 기록하는 과정을 도면을 참조하여 설명한다.
플로팅 보디 트랜지스터(300)의 백게이트(310)에 소정의 음전압, 예컨대 -1 V ~ -2 V 전압을 인가하면, 플로팅 보디 영역(326)에 전하저장공간이 형성된다. 그리고, 드레인 영역(324)에 양전압, 예컨대 0.5 V 전압을 인가하여 전자의 이동통로를 형성한다.
이어서, 이미지 센서 위로 광을 조사하면, 마이크로 렌즈 및 컬러필터를 통과한 특정한 파장을 가진 광이 플로팅 보디 영역(326)에 조사되어서 전자-정공 쌍을 형성한다. 전자는 드레인 영역(324)으로 이동하면서 게이트 전압에 의해 형성된 강한 전계로 인한 아발란치 현상(avalanche phenomenon)에 의해 플로팅 보디 영역(326)에 복수의 전자-정공 쌍이 형성된다.
전자는 드레인 영역(324)을 통해서 방출되나, 정공은 플로팅 보디 영역(326)에 축적된다. 상기 축적된 정공들은 에너지 배리어를 낮추며, 이에 따라 플로팅 보디 트랜지스터(300)는 전류가 잘 흐르는 상태로 된다. 이때의 상태를 "1" 상태로 하고, 광을 조사하기 전의 상태를 "0" 상태로 정의하면, 광의 조사 여부에 따라 플 로팅 보디 트랜지스터(300)는 이진 정보를 제공할 수 있게 된다.
드레인 영역(324)에 양전압을 인가하는 것은 전자를 포텐셜이 낮은 드레인 영역(324)으로 방출하기 위한 것으로, 상기 광조사 단계 이후에 실시될 수도 있다. 즉, 소스 영역(322)의 포텐셜 및 드레인 영역(324) 포텐셜을 동등 수준인 상태로 하여 광을 조사한 후, 드레인 영역(324)의 포텐셜을 낯추어서 전자를 방출시킬 수도 있다.
본 발명에 따른 플로팅 보디 트랜지스터(300)는 적은 광의 조사시에도 광전자(photon)가 아발란치 현상으로 많은 양의 정공을 플로팅 보디 영역(326)에 저장하므로 매우 민감한 광센서가 될 수 있다. 따라서 좁은 영역, 예컨대 2㎛ 크기의 영역에서 매우 작은 크기, 예컨대 100 nm 크기의 플로팅 보디 트랜지스터(300)가 400개가 형성되면, 하나의 서브 픽셀에 400개의 광센서가 형성된 것이 되며, 따라서 하나의 서브 영역에 0-400 범위의 광 세기가 검출될 수 있으므로, 광 검출 감도가 향상될 수 있다.
또한, 종래의 하나의 서브 픽셀 영역에서 입사된 광의 세기를 하나의 어낼로그 정보로 보내기 위해서 필요한 복수의 트랜지스터와 하나의 컬럼 라인에 하나의 어낼로그-디지털 컨버터를 위한 영역이 감소될 수 있으므로 더 작은 CMOS 이미지 센서의 제조가 가능해진다.
도 5는 본 발명의 이미지 센서의 서브픽셀의 어레이를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 각 셀인 플로팅 보디 트랜지스터(300)가 어레이 형태로 배열되어 있다. 로우 라인은 하나의 로우에 속하는 플로팅 보디 트랜지스터(300)의 드레인 영역들(324)과 연결되며, 소스영역들(322)은 컬럼 라인과 연결되어 있다. 그리고 게이트 라인은 로우 라인과 평행하게 백게이트들(310)에 연결되어 있다. 따라서, 컬럼 라인은 로우 라인과 교차되는 셀(플로팅 보디 트랜지스터(300))을 어드레스할 수 있으며, 또한, 컬럼 라인은 게이트 라인과도 하나의 셀을 어드레스할 수 있다.
다음은 본 발명의 이미지 센서에서 각 셀의 이미지 정보를 읽는 방법을 설명한다.
먼저, 하나의 로우 라인을 선택하여 소정의 전압, 예컨대 0.1 V 전압을 인가한다. 그리고, 컬럼 라인들을 스캐닝하여 전류가 흐르는 컬럼 라인을 검출한다. 상기 컬럼라인에서 전류가 흐르면, 상기 로우 라인과 상기 컬럼 라인이 교차하는 셀은 상태 "1"로 읽힐 수 있으며, 전류가 흐르지 않는 셀은 상태 "0"으로 읽힌다.
상기 과정을 반복하면, 상기 서브픽셀에 속한 모든 셀에 대한 정보를 읽을 수 있다.
한편, 상기 컬럼 라인들과 연결된 제어부(20)는, 입력된 정보인 "1"을 합하여 합한 수를 산출하고, 이 합한 수를 전체 셀의 수로 나누어서, 해당 서브 픽셀 영역영역에서의 광의 세기를 산출할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이미지 센서(100)는 별도의 어낼로그-디지털 컨버터 없이 광의 세기를 서브 픽셀로부터 디지털 정보로 얻으므로 종래의 신호소자의 트랜지스터들 및 어낼로그-디지털 컨버터 등에서 발생할 수 있는 노이즈가 없으며, 또한, 광의 세기를 정확히 측정할 수 있으므로, 이미지 센서의 감도를 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 플로팅 보디 트랜지스터(300)에 기록된 정보를 제거하는 방법을 설명하는 밴드 다이어그램이다.
도 6을 참조하면, 플로팅 보디 영역(326)에 정공이 쌓여있는 상태에서, 드레인 영역(324)에 소정의 음전압을 인가하여 드레인 영역(324)의 전위가 플로팅 보디 영역(326)의 전위 보다 높게 하면, 플로팅 보디 영역(326)에 저장된 정공이 드레인 영역(324)을 통해서 배출된다. 이어서, 드레인 영역(324)에 양전압을 인가하면 원래의 상태 즉, 상태 "0"으로 되돌릴 수 있다.
기록된 정보의 소거를 위해서 드레인 영역(324) 대신에 소스 영역(322)에 음전압을 인가하여도 된다.
또한, 백게이트(310)에도 소정의 양전압을 함께 인가하여 플로팅 보디 영역(326)의 전위가 소스 영역(322) 및 드레인 영역(324)의 전위 사이에 위치하게 할 수도 있다.
일반적인 CMOS 이미지 센서는 수광량을 전압으로 출력하며, 상기 출력전압은 어낼로그-디지털 컨버터에 의해서 디지털 데이터로 읽힌다. 또한, 광에 의해 생성된 전하를 측정하기 위해서 3개 또는 4개의 트랜지스터를 필요로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서는 하나의 플로팅 보디 트랜지스터가 광을 받아서 하나의 디지털 신호를 출력함으로써 종래의 어낼로그-디지털 컨버터와 신호처리를 위한 복수의 트랜지스터를 필요로 하지 않는다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다. 도 4의 이미지 센서와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 실리콘층(320)에서 플로팅 보디 영역(326)의 상면에는 금속 나노도트(430)가 노출되게 임베드되어 있다. 금속 나노도트(430)는 Ag, Au, Al, Pt, Ni, Ti, Cu 중 어느 하나의 금속으로 형성될 수 있다. 금속 나노도트(430)는 도 4의 금속 나노도트(330)와 실질적으로 동일할 수 있으며 상세한 설명은 생략한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서의 평면도이다.
도 4는 도 3의 이미지 센서의 플로팅 보디 트랜지스터의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 3의 이미지 센서의 서브픽셀의 어레이를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 3의 플로팅 보디 트랜지스터에 기록된 정보를 제거하는 방법을 설명하는 밴드 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
Claims (12)
- 어레이 형태로 배치된 복수의 단위픽셀들을 구비하며, 상기 단위픽셀은, 반도체층에서 서로 이격되며 서로 극성이 다른 불순물로 도핑된 제1영역 및 제2영역;상기 제1영역 및 상기 제2영역 사이의 광전변환 영역;상기 광전변환영역에 입사되는 광을 상기 광전변환영역에 포커싱시키는 적어도 하나의 금속나노도트;를 구비하는 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속나노도트는, 상기 반도체층의 상면 상에 배치되거나, 또는 상기 반도체층의 상면에서 노출되게 상기 반도체층의 표면에 임베드된 이미지 센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속나노도트는, Ag, Au, Al, Pt, Ni, Ti, Cu 으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성된 이미지 센서.
- 제 3 항에 있어서,상기 금속나노도트는, 10~100 nm 크기로 이루어진 이미지 센서.
- 어레이 형태로 배치된 복수의 단위픽셀들을 구비하며, 상기 단위픽셀은 복수 의 서브픽셀을 구비하며, 상기 서브픽셀은 동일한 파장의 광을 조사받는 복수의 플로팅 보디 트랜지스터;를 구비하며,상기 플로팅 보디 트랜지스터는,백게이트;백게이트 상의 게이트 절연층;상기 게이트 절연층 상에서, 소스 영역; 드레인 영역; 및 상기 소스 영역 및 드레인 영역 사이의 플로팅 보디 영역; 을 구비한 반도체층;을 구비하며,상기 플로팅 보디영역에 입사되는 광을 상기 플로팅 보디영역으로 포커싱시키는 적어도 하나의 금속나노도트;를 구비하는 광 포커싱 구조를 가진 이미지 센서.
- 제 5 항에 있어서,상기 플로팅 보디 영역은 광을 수광하여 전자-정공 쌍을 형성하며, 상기 전자는 상기 소스 영역 또는 상기 드레인 영역으로 이동하여 배출되며, 상기 정공은 상기 플로팅 보디 영역에 쌓여서 제1전류상태인 정보 "1"을 나타내며, 상기 소스 영역 및/또는 상기 드레인 영역에 전압을 인가하여 상기 정공을 상기 소스 영역 또는 상기 드레인 영역으로 배출하여 상기 플로팅 보디 영역을 제2전류상태인 정보 "0"을 나타내는 이미지 센서.
- 제 6 항에 있어서,상기 백게이트들을 연결하는 복수의 게이트 라인;상기 드레인 영역들을 연결하는 복수의 로우 라인;상기 소스 영역들을 연결하는 복수의 컬럼 라인;을 더 구비하며,상기 컬럼 라인은 상기 게이트 라인 및 상기 로우 라인에 대해서 직교하도록 형성되며, 상기 컬럼 라인으로부터 측정된 전류로 상기 제1전류상태 또는 상기 제2전류 상태를 측정하는 이미지 센서.
- 제 7 항에 있어서,상기 제1전류상태의 상기 측정된 전류가 상기 제2전류상태의 상기 측정된 전류 보다 큰 이미지 센서.
- 제 5 항에 있어서,상기 플로팅 보디 트랜지스터는 그 폭이 50 nm - 500 nm 인 이미지 센서.
- 제 9 항에 있어서,상기 금속나노도트는, 상기 플로팅 보디 트랜지스터의 크기의 1/2 이하이며, 10~100 nm 크기로 이루어진 이미지 센서.
- 제 5 항에 있어서,상기 금속나노도트는, 상기 반도체층의 상면 상에 배치되거나, 또는 상기 반 도체층에 노출되게 상기 반도체층의 표면에 임베드된 이미지 센서.
- 제 5 항에 있어서,상기 금속나노도트는, Ag, Au, Al, Pt, Ni, Ti, Cu 으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성된 이미지 센서.
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