KR20100080173A - Image sensor and fabricating method thereof - Google Patents

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최하규
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Abstract

PURPOSE: A potential of the photo diode generated by the photo-charge which the image sensor is accumulated is used. The charge unit connected to the photo diode is charged. CONSTITUTION: A photo diode(11) is created photo-charge. A transfer transistor(12) transmits the focused photo-charge in the photo diode with the floating diffusion node. According to the reset transistor(13) is the reset control signal, the initial potential of the floating diffusion node is reset. The drive transistor(14) reads the variations of interconnections of the floating diffusion node. In the charge unit(4) is the charge mode, it is connected to the photo diode and photo-charge is charged.

Description

이미지 센서{image sensor and fabricating method thereof}Image sensor

실시예는 이미지 센서에 관한 것이다.Embodiments relate to an image sensor.

일반적으로 이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기신호로 변환시키는 반도체 소자로써, 개별 모스(MOS:metaloxide-silicon) 캐패시터(capacitor)가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 이중결합소자(CCD:charge coupled device)와 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로에 사용하는 씨모스(CMOS)기술을 이용하여 화소수 만큼 모스 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용한 씨모스(CMOS:complementary MOS) 이미지 센서가 있다.In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, in which charge carriers are stored and transported in a capacitor while individual metal oxide-silicon (MOS) capacitors are located very close to each other. By using CMOS technology, which uses charge coupled device (CCD), control circuit and signal processing circuit as peripheral circuits, MOS transistors are made and used as many as the number of pixels. There is a CMOS (complementary MOS) image sensor that employs a switching method that sequentially detects the output.

그리고 피사체의 정보를 전기적인 신호로 변환하는 씨모스 이미지 센서는 포토다이오드가 들어있는 시그날 처리칩들로 구성되어 있으며, 칩 하나에 증폭기(Amplifier), 아날로그/디지탈 변환기(A/D converter), 내부 전압 발생기(Internal voltage generator), 타이밍 제너레이터(Timing generator) 그리고 디지털 로직(Digital logic) 등이 결합되기도 하는데, 이는 공간과 전력 그리고 비용 절감에 큰 장점을 갖고 있다. The CMOS image sensor, which converts the information of the subject into an electrical signal, is composed of signal processing chips containing a photodiode. An amplifier, an analog / digital converter, and an internal chip are included in one chip. Internal voltage generators, timing generators, and digital logic can also be combined, which greatly reduces space, power, and cost.

한편, 씨모스 이미지 센서는 트랜지스터의 개수에 따라 3T형, 4T형, 5T형 등으로 구분된다. 3T형은 1개의 포토다이오드와 3개의트랜지스터로 구성되며, 4T형은 1개의 포토다이오드와 4개의 트랜지스터로 구성된다.Meanwhile, CMOS image sensors are classified into 3T type, 4T type, 5T type, and the like according to the number of transistors. The 3T type consists of one photodiode and three transistors, and the 4T type consists of one photodiode and four transistors.

씨모스 이미지 센서는 입사되는 광에 의해 광전하가 발생하는 것을 전기적 신호로 바꾸어 빛의 입사량을 구별하여 밝고 어두음을 나타내는 것이다. 여기에 컬러필터를 통해서 특정 범위의 파장만 통과시켜 각 컬러별 포토다이오드에서 전자를 발생시켜 이를 색으로 변환시키는 것이다.The CMOS image sensor converts the photocharge generated by the incident light into an electrical signal, thereby distinguishing the incident amount of light to indicate bright and dark. In addition, only a specific range of wavelengths are passed through the color filter to generate electrons in each color photodiode and convert them into colors.

그런데, 현재 씨모스 이미지 센서는 이러한 전기신호들을 컬러를 갖는 이미지로 구현하는 검출모듈로서만 사용하고 있으므로, 이러한 씨모스 이미지에 다양한 기능을 부여하는 연구가 활발하다.However, since the CMOS image sensor is currently used only as a detection module for implementing such electric signals as an image having a color, researches for providing various functions to the CMOS image are actively conducted.

실시예는 생성된 광전하로부터 이미지를 구현할 뿐 아니라 축적된 광전하를 이용하여 배터리의 충전이 가능한 전압 발생기로 사용할 수 있는 이미지 센서를 제공한다.The embodiment provides an image sensor that can be used as a voltage generator capable of recharging a battery using the accumulated photocharge as well as implementing an image from the generated photocharge.

실시예에 따른 이미지 센서는, 광전하 축적부 및 상기 광전하축적부와 연결되어 이미지 감지 모드에서 광전하를 전기적인신호로 변환하는 트랜지스터들을 포함하는 픽셀 어레이부 및 상기 광전하 축적부와 연결되어 충전 모드에서 광전하를 충전하는 충전부를 포함한다.The image sensor according to the embodiment may be connected to a pixel array unit including a photocharge accumulator and transistors for converting photocharge into an electrical signal in an image sensing mode, and the photocharge accumulator. It includes a charging unit for charging the photocharge in the charging mode.

실시예에 따른 이미지 센서는, 광전하를 생성하는 포토다이오드, 이미지 감지 모드에서 상기 광전하를 전송하는 트랜스퍼 트랜지스터, 상기 트랜스퍼 트랜지스터로부터 전송된 광전하를 축전하는 플로팅확산영역, 상기 플로팅확산영역과 전원전압 사이에 연결되어 리셋 기능을 하는 리셋트랜지스터, 상기 광전하를 인가받아 소스팔로워 버퍼증폭기 역할을 하는 드라이브 트랜지스터 및 충전 모드에서 상기 포토다이오드와 연결되어 상기 광전하를 충전하는 충전부를 포함한다.The image sensor according to the embodiment includes a photodiode for generating photocharges, a transfer transistor for transmitting the photocharges in an image sensing mode, a floating diffusion region for storing the photocharges transferred from the transfer transistor, the floating diffusion region, and a power source. A reset transistor connected between voltages to perform a reset function, a drive transistor receiving the photocharge and serving as a source follower buffer amplifier, and a charging unit connected to the photodiode in a charging mode to charge the photocharge.

실시예에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판, 상기 반도체 기판 상에 단위픽셀 별로 배치된 포토다이오드, 상기 반도체 기판 상에 형성되며, 상기 포토다이오드에 연결된 씨모스 회로를 포함하는 회로층, 상기 회로층 상에 형성된 금속배선층 및 상기 포토다이오드와 연결되며 외부 충전부와 연결하기 위하여 상기 회로층 및 상기 금속배선층에 형성된 연결배선을 포함한다.According to an embodiment, an image sensor may include a semiconductor substrate, a photodiode disposed per unit pixel on the semiconductor substrate, a circuit layer including a CMOS circuit formed on the semiconductor substrate and connected to the photodiode, and on the circuit layer. And a connection wiring formed in the circuit layer and the metal wiring layer to be connected to the metal wiring layer and the photodiode and connected to an external charging unit.

실시예에 따른 이미지 센서는 생성된 광전하로부터 이미지를 구현할 뿐 아니라 축적된 광전하를 이용하여 배터리의 충전이 가능한 전압 발생기로 사용할 수 있는 효과가 있다.The image sensor according to the embodiment not only implements an image from the generated photocharge, but also has an effect of being used as a voltage generator capable of charging the battery using the accumulated photocharge.

실시예에 따른 이미지 센서는 축적된 광전하에 의해 발생된 포토다이오드의 포텐셜을 이용하여 상기 포토다이오드와 연결된 충전부를 충전할 수 있어 다양한 전자기기의 배터리로 활용할 수 있는 효과가 있다.The image sensor according to the embodiment may charge the charging unit connected to the photodiode by using the potential of the photodiode generated by the accumulated photocharges, and thus may be used as a battery of various electronic devices.

이하, 실시예에 따른 이미지 센서를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an image sensor according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/아래(on/under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/아래는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.In the description of the embodiments, where it is described as being formed "on / under" of each layer, it is understood that the phase is formed directly or indirectly through another layer. It includes everything.

본 발명은 씨모스 이미지센서에 한정되는 것이 아니며, 포토다이오드가 필요한 다양한 이미지센서에 적용이 가능하다.The present invention is not limited to the CMOS image sensor, and can be applied to various image sensors requiring a photodiode.

도 1은 실시예에 따른 이미지 센서의 구성을 보여주는 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an image sensor according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 이미지 센서(1)는 픽셀 어레이부(2), 로직 회로부(3)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the image sensor 1 may include a pixel array unit 2 and a logic circuit unit 3.

또한, 상기 이미지 센서(1)는 상기 픽셀 어레이부(2) 및 상기 로직 회로부(3)와 전기적으로 연결된 충전부(4)를 포함할 수 있다.In addition, the image sensor 1 may include a charging unit 4 electrically connected to the pixel array unit 2 and the logic circuit unit 3.

상기 픽셀 어레이부(2)는 각 픽셀들이 어레이 형태로 배치되며, 전면으로 입사되는 빛을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드 및 상기 포토다이오드에 연결되어 수광된 광전하를 전기신호를 변환하는 씨모스 회로가 픽셀별로 형성될 수 있다.The pixel array unit 2 includes a photodiode in which each pixel is arranged in an array form and receives light incident on the front surface to generate photocharges and a photodiode connected to the photodiode to convert an electrical signal. The MOS circuit may be formed pixel by pixel.

상기 로직 회로부(3)는 상기 픽셀 어레이부(2)로부터 전기적인 신호를 송수신하여 이를 데이터화할 수 있도록 다수의 트랜지스터들이 서로 연결되어 형성된다.The logic circuit unit 3 is formed by connecting a plurality of transistors to each other so as to transmit and receive an electrical signal from the pixel array unit 2 to data it.

또한, 상기 로직 회로부(3)는 상기 픽셀 어레이부(2) 및 상기 충전부(4)와 연결되어 상기 픽셀 어레이부(2)의 구동 및 상기 충전부(4)의 구동을 제어한다.In addition, the logic circuit unit 3 is connected to the pixel array unit 2 and the charging unit 4 to control the driving of the pixel array unit 2 and the driving of the charging unit 4.

상기 충전부(4)는 상기 픽셀 어레이부(2)에 형성된 각 포토다이오드들과 연결되며, 상기 포토다이오드에 축적된 광전하를 이용하여 충전이 이루어진다.The charging unit 4 is connected to each photodiode formed in the pixel array unit 2, and charging is performed by using photocharges accumulated in the photodiode.

상기 충전부(4)와 상기 포토 다이오드 사이에는 스위칭부가 연결되며, 상기 스위칭부는 상기 포토다이오드가 이미지 감지 역할을 하는 중에는 오프 상태로 하여 상기 스위칭부와 상기 포토다이오드의 연결을 오픈하고, 상기 포토다이오드가 이미지 감지 역할을 하지 않는 휴지기동안 온 상태로 하여 상기 스위칭부와 상기 포토다이오드의 연결을 쇼트시킨다. 따라서, 상기 포토다이오드가 휴지기 동안 축적된 광전하를 이용하여 충전부를 충전시킬 수 있다.A switching unit is connected between the charging unit 4 and the photodiode. The switching unit is turned off while the photodiode plays an image sensing role, and the connection of the switching unit and the photodiode is opened. The switching unit and the photodiode are short-circuited by being turned on during the rest period which does not serve as an image sensing function. Therefore, the photodiode can be charged using the photocharge accumulated during the resting period.

상기 충전부(4)는 상기 픽셀 어레이부(2) 및 상기 로직 회로부(3)의 외부 출력 단자와 연결된다.The charging unit 4 is connected to an external output terminal of the pixel array unit 2 and the logic circuit unit 3.

상기 충전부(4)는 배터리일 수 있다.The charging unit 4 may be a battery.

도 2는 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 픽셀과 충전부의 연결을 보여주는 등가회로도이다.2 is an equivalent circuit diagram illustrating a connection between a unit pixel and a charging unit of an image sensor according to an exemplary embodiment.

도 2를 참조하면, 실시예에 따른 이미지 센서(1)의 단위 픽셀은 포토다이오드(11), 트랜스퍼 트랜지스터(12), 리셋 트랜지스터(13), 드라이브 트랜지스터(14), 셀렉트 트랜지스터(15)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the unit pixel of the image sensor 1 according to the embodiment includes a photodiode 11, a transfer transistor 12, a reset transistor 13, a drive transistor 14, and a select transistor 15. do.

스위칭부(5) 및 충전부(4)는 상기 포토다이오드(11)와 연결되며, 상기 스위칭부(5)는 상기 충전부(4) 및 상기 포토다이오드(11)와 연결된다.The switching unit 5 and the charging unit 4 are connected to the photodiode 11, and the switching unit 5 is connected to the charging unit 4 and the photodiode 11.

포토다이오드(11)는 수광되는 빛에 따라 광전하를 축적한다. 상기 포토다이오드(11)는 이미지 감지 모드 및 충전 모드로 동작할 수 있다. 상기 이미지 감지 모드에서는 축적된 광전하를 전기적인 신호로 변환하여 이미지를 구현할 수 있다. 또한, 상기 이미지 센서는 충전 모드에서는 축적된 광전하를 충전부(4)로 전송하여 충전부를 충전한다.The photodiode 11 accumulates photocharges according to the light received. The photodiode 11 may operate in an image sensing mode and a charging mode. In the image sensing mode, an image may be realized by converting the accumulated photocharge into an electrical signal. In addition, in the charging mode, the image sensor transfers the accumulated photocharges to the charging unit 4 to charge the charging unit.

트랜스퍼 트랜지스터(12)는 전송 제어신호(TX)에 따라 포토다이오드(11)에 집속된 광전하를 플로팅 확산 노드(FD)로 전송한다.The transfer transistor 12 transmits the photocharges focused on the photodiode 11 to the floating diffusion node FD according to the transmission control signal TX.

리셋 트랜지스터(13)는 리셋 제어신호(RX)에 따라 플로팅 확산 노드(FD)의 초기 전위를 리셋하는 역할을 한다.The reset transistor 13 resets the initial potential of the floating diffusion node FD according to the reset control signal RX.

드라이브 트랜지스터(14)는 플로팅 확산 노드(FD)의 전위 변화를 읽어내고, 셀렉트 트랜지스터(15)는 드라이브 트랜지스터(14)를 통하여 읽어낸 플로팅 확산 노드(FD)의 전위를 로직회로부(3)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.The drive transistor 14 reads the potential change of the floating diffusion node FD, and the select transistor 15 transfers the potential of the floating diffusion node FD read through the drive transistor 14 to the logic circuit unit 3. It can play a role.

상기 로직 회로부(3)는 드라이브 트랜지스터(14) 및 셀렉트 트랜지스터(15)를 통하여 읽어 들인 신호를 샘플링하기 위한 샘플링(sampling) 회로, 샘플링된 신호를 증폭하기 위한 증폭 회로 등을 포함하여 구성될 수 있다.The logic circuit 3 may include a sampling circuit for sampling a signal read through the drive transistor 14 and the select transistor 15, an amplification circuit for amplifying the sampled signal, and the like. .

상기 스위칭부(5)는 상기 트랜스퍼 트랜지스터(12), 상기 리셋 트랜지스터(13), 상기 드라이브 트랜지스터(14) 및 상기 셀렉트 트랜지스터(15)의 동작에 의하여 상기 포토다이오드(11)에 집속된 광전하가 플로팅 확산 노드(FD)로 전송되는 이미지 감지 모드 동안에는 오프(OFF) 상태로 한다. 따라서 이 구간에는 상기 증폭부가 상기 포토 다이오드에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.The switching unit 5 includes photoelectric charges focused on the photodiode 11 by operations of the transfer transistor 12, the reset transistor 13, the drive transistor 14, and the select transistor 15. It is turned OFF during the image sensing mode transmitted to the floating diffusion node FD. Therefore, in this section, it is possible to prevent the amplifier from affecting the photodiode.

상기 스위칭부(5)는 상기 포토다이오드(11)가 이미지 감지 모드가 아닌 휴지기동안 온 상태로 한다. 이때, 상기 트랜스퍼 트랜지스터(12)는 턴오프(turn-off)상태이다. 이때, 상기 포토다이오드(11)의 전위와 상기 충전부(4)의 전위 차에 의하여 상기 충전부(4)가 충전된다.The switching unit 5 causes the photodiode 11 to be turned on during the idle period, not in the image sensing mode. In this case, the transfer transistor 12 is in a turn-off state. At this time, the charging unit 4 is charged by the potential difference between the photodiode 11 and the charging unit 4.

즉, 상기 포토다이오드(11)에는 전위 우물이 형성되고, 광이 집적되면 상기 전위 우물에 광전하가 축적된다.That is, a potential well is formed in the photodiode 11, and when light is accumulated, photocharges accumulate in the potential well.

상기 축적된 광전하에 의해 상기 포토다이오드(11)의 전위가 상기 충전부(4)의 전위보다 높게 형성이 되면 상기 광전하는 상기 충전부(4)로 전송이 되고, 상기 전송된 광전하는 충전부(4)의 충전 회로에 의해 충전이 이루어진다.When the potential of the photodiode 11 is formed higher than the potential of the charging unit 4 by the accumulated photocharges, the photoelectric charge is transferred to the charging unit 4, and the transferred photoelectric charges of the charging unit 4 Charging is performed by a charging circuit.

상기 충전부(4)에 충전된 배터리는 모바일 제품에 이용되거나 이미지 센서의 구동을 위한 전원으로 사용될 수도 있다.The battery charged in the charging unit 4 may be used in a mobile product or as a power source for driving an image sensor.

도 3은 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an image sensor according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 반도체 기판(10)에 소자간의 격리를 위하여 트렌치를 형성하고 절연막을 충전시키는 STI(shallow trench isolation)(19)을 형성한다. Referring to FIG. 3, a trench trench isolation (STI) 19 is formed in the semiconductor substrate 10 for isolation between devices and fills an insulating film.

상기 반도체 기판(10) 상에 리드아웃 회로를 포함하는 회로층(20)을 형성한다.A circuit layer 20 including a readout circuit is formed on the semiconductor substrate 10.

상기 리드아웃 회로는 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)(12), 리셋 트랜지스터(Rx)(13), 드라이브 트랜지스터(Dx)(14), 셀렉트 랜지스터(Sx)(15)를 포함하여 형성할 수 있다.The readout circuit may include a transfer transistor (Tx) 12, a reset transistor (Rx) 13, a drive transistor (Dx) 14, and a select transistor (Sx) 15.

상기 반도체 기판(10)은 불순물을 주입하여 플로팅디퓨젼영역(FD) 및 포토다이오드(11)를 형성할 수 있다.The semiconductor substrate 10 may be implanted with impurities to form the floating diffusion region FD and the photodiode 11.

여기서, 트랜지스터는 반도체 기판(10) 상에 형성된 게이트절연막, 상기 게이트 절연막 상에 형성된 게이트 전극, 상기 게이트 전극 양측의 반도체 기판에 불순물이 주입되어 형성된 소스 및 드레인 영역을 포함할 수 있다.The transistor may include a gate insulating film formed on the semiconductor substrate 10, a gate electrode formed on the gate insulating film, and a source and drain region formed by implanting impurities into semiconductor substrates on both sides of the gate electrode.

상기 회로층(20)은 상기 포토다이오드(11)와 연결된 콘택 전극(41)을 포함할 수 있다.The circuit layer 20 may include a contact electrode 41 connected to the photodiode 11.

상기 회로층(20) 상에 금속배선층(30)이 형성된다. 상기 금속배선층(30)은 다수의 층간 절연막(31)과 각 층간 절연막(31)에 형성된 비아(33) 및 금속배선(32) 을 포함한다. 상기 비아(33) 및 상기 금속배선(32)을 통하여 상기 트랜지스터들과 최상층의 패드부가 서로 전기적으로 연결된다.The metal wiring layer 30 is formed on the circuit layer 20. The metal wiring layer 30 includes a plurality of interlayer insulating layers 31, vias 33, and metal wirings 32 formed in each interlayer insulating layer 31. The transistors and the uppermost pad portion are electrically connected to each other through the via 33 and the metal wire 32.

상기 금속배선층(30)은 상기 회로층(20)에서 상기 포토다이오드(11)와 연결된 콘택 전극(41)과 전기적으로 연결된 제1금속배선(42), 제1비아(43), 제2금속배선(44), 제2비아(45) 및 제3금속배선(46)을 포함하는 연결배선(40)을 포함한다.The metal wiring layer 30 may include a first metal wire 42, a first via 43, and a second metal wire electrically connected to the contact electrode 41 connected to the photodiode 11 in the circuit layer 20. And a connection wiring 40 including a 44, a second via 45, and a third metal wiring 46.

즉, 상기 포토다이오드(11)와 연결되어 상기 금속배선층(30)의 최상층까지 전기적으로 연결된 연결 배선(40)이 형성된다.That is, the connection wire 40 is connected to the photodiode 11 and electrically connected to the uppermost layer of the metal wiring layer 30.

상기 연결 배선(40)은 상기 금속배선층(30)의 구조 및 층수에 따라 여러가지 조합이 가능하나, 전기적으로 연결된 다수의 비아 및 다수의 금속배선으로 이루어질 수 있는 것이다.The connection wiring 40 may be variously combined according to the structure and the number of layers of the metal wiring layer 30, but may be made of a plurality of vias and a plurality of metal wirings electrically connected to each other.

상기 연결 배선(40)은 패드와 접속되어 외부의 충전부(4)와 연결될 수 있다.The connection line 40 may be connected to a pad and connected to an external charging unit 4.

상기 연결배선(40)과 상기 충전부(4) 사이에 스위칭부(5)가 형성될 수 있으며, 상기 스위칭부(5)는 이미지 센서의 외부에 형성될 수도 있고, 상기 충전부(4)에 형성될 수도 있으며, 상기 스위칭부(5)는 이미지 센서 내부에 스위칭 회로로서 형성될 수도 있다.A switching unit 5 may be formed between the connection wiring 40 and the charging unit 4, and the switching unit 5 may be formed outside the image sensor or may be formed in the charging unit 4. In addition, the switching unit 5 may be formed as a switching circuit inside the image sensor.

이상에서 설명한 실시예는 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 실시예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The above-described embodiments are not limited to the above-described embodiments and drawings, and it is common in the technical field to which the present embodiments belong that various changes, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present embodiments. It will be apparent to those who have

도 1은 실시예에 따른 이미지 센서의 구성을 보여주는 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an image sensor according to an embodiment.

도 2는 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 픽셀과 충전부의 연결을 보여주는 등가회로도이다.2 is an equivalent circuit diagram illustrating a connection between a unit pixel and a charging unit of an image sensor according to an exemplary embodiment.

도 3은 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an image sensor according to an embodiment.

Claims (13)

광전하 축적부 및 상기 광전하축적부와 연결되어 이미지 감지 모드에서 광전하를 전기적인신호로 변환하는 트랜지스터들을 포함하는 픽셀 어레이부; 및A pixel array unit connected to the photocharge accumulator and the photocharge accumulator and configured to convert photocharge into an electrical signal in an image sensing mode; And 상기 광전하 축적부와 연결되어 충전 모드에서 광전하를 충전하는 충전부를 포함하는 이미지 센서.And a charging unit connected to the photocharge accumulator and charging the photocharge in a charging mode. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광전하 축적부와 상기 충전부 사이에서 상기 스위칭 모드와 상기 충전 모드로 스위칭하는 스위칭부를 더 포함하는 이미지 센서. And a switching unit configured to switch between the photocharge accumulator and the charging unit in the switching mode and the charging mode. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 트랜지스터들은 상기 광전하를 플로팅확산영역으로 전송하기 위한 트랜스퍼 트랜지스터를 포함하는 이미지 센서.And the transistors include a transfer transistor for transferring the photocharge to a floating diffusion region. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 충전 모드에서, 상기 트랜스퍼 트랜지스터는 턴오프 상태인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.And the transfer transistor is turned off in the charging mode. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 픽셀 어레이부 및 상기 충전부와 연결되어 상기 픽셀 어레이부의 구동 및 상기 충전부의 구동을 제어하는 로직회로영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.And a logic circuit region connected to the pixel array unit and the charging unit to control driving of the pixel array unit and driving of the charging unit. 광전하를 생성하는 포토다이오드;Photodiodes for generating photocharges; 이미지 감지 모드에서 상기 광전하를 전송하는 트랜스퍼 트랜지스터;A transfer transistor for transmitting the photocharge in an image sensing mode; 상기 트랜스퍼 트랜지스터로부터 전송된 광전하를 축전하는 플로팅확산영역;A floating diffusion region for storing photocharges transferred from the transfer transistor; 상기 플로팅확산영역과 전원전압 사이에 연결되어 리셋 기능을 하는 리셋트랜지스터;A reset transistor connected between the floating diffusion region and a power supply voltage to perform a reset function; 상기 광전하를 인가받아 소스팔로워 버퍼증폭기 역할을 하는 드라이브 트랜지스터; 및A drive transistor configured to receive the photocharge and serve as a source follower buffer amplifier; And 충전 모드에서 상기 포토다이오드와 연결되어 상기 광전하를 충전하는 충전부를 포함하는 씨모스 이미지 센서. And a charging unit connected to the photodiode to charge the photocharge in the charging mode. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 충전 모드에서, 상기 트랜스퍼 트랜지스터는 턴오프 상태인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.And the transfer transistor is turned off in the charging mode. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 광전하 축적부와 상기 충전부 사이에서 상기 스위칭 모드와 상기 충전 모드로 스위칭하는 스위칭부를 더 포함하는 이미지 센서. And a switching unit configured to switch between the photocharge accumulator and the charging unit in the switching mode and the charging mode. 반도체 기판:Semiconductor substrate: 상기 반도체 기판 상에 단위픽셀 별로 배치된 포토다이오드;A photodiode disposed per unit pixel on the semiconductor substrate; 상기 반도체 기판 상에 형성되며, 상기 포토다이오드에 연결된 씨모스 회로를 포함하는 회로층;A circuit layer formed on the semiconductor substrate and including a CMOS circuit connected to the photodiode; 상기 회로층 상에 형성된 금속배선층; 및A metal wiring layer formed on the circuit layer; And 상기 포토다이오드와 연결되며 외부 충전부와 연결하기 위하여 상기 회로층 및 상기 금속배선층에 형성된 연결배선을 포함하는 이미지 센서.And a connection wiring connected to the photodiode and formed on the circuit layer and the metal wiring layer to connect to an external charging unit. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 연결 배선은 스위칭부와 연결된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.And the connection line is connected to a switching unit. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 스위칭부가 오프이면 상기 포토다이오드에 집적된 광전하가 씨모스 회로에 의해 전기신호로 변환되고, 상기 스위칭부가 온이면 상기 포토다이오드에 집적된 광전하가 상기 외부 충전부로 전송되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.The photocharge integrated in the photodiode is converted into an electrical signal by the CMOS circuit when the switching unit is off, and the photocharge integrated in the photodiode is transmitted to the external charging unit when the switching unit is on. sensor. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 금속배선층 상에 상기 연결배선과 전기적으로 연결된 패드부가 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.And a pad part electrically connected to the connection wiring on the metal wiring layer. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 연결배선은 적어도 하나의 비아 및 적어도 하나의 금속선을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서The connection wiring may include at least one via and at least one metal wire.
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WO2016090144A1 (en) * 2014-12-03 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Imaging system for simultaneous imaging and energy harvesting
WO2016090135A1 (en) * 2014-12-03 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Pixel structure for energy harvesting and image sensing

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