KR20180102231A - 이미지 센서 - Google Patents

이미지 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20180102231A
KR20180102231A KR1020170028056A KR20170028056A KR20180102231A KR 20180102231 A KR20180102231 A KR 20180102231A KR 1020170028056 A KR1020170028056 A KR 1020170028056A KR 20170028056 A KR20170028056 A KR 20170028056A KR 20180102231 A KR20180102231 A KR 20180102231A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
driver
pixel
region
transistor
Prior art date
Application number
KR1020170028056A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102333610B1 (ko
Inventor
이경인
Original Assignee
에스케이하이닉스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이하이닉스 주식회사 filed Critical 에스케이하이닉스 주식회사
Priority to KR1020170028056A priority Critical patent/KR102333610B1/ko
Priority to TW106133473A priority patent/TWI725238B/zh
Priority to US15/824,979 priority patent/US10432831B2/en
Priority to CN201711365809.4A priority patent/CN108538869B/zh
Publication of KR20180102231A publication Critical patent/KR20180102231A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102333610B1 publication Critical patent/KR102333610B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/201—Filters in the form of arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636—Interconnect structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14641—Electronic components shared by two or more pixel-elements, e.g. one amplifier shared by two pixel elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/766—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors comprising control or output lines used for a plurality of functions, e.g. for pixel output, driving, reset or power
    • H04N5/3741—

Abstract

본 기술은 복수의 픽셀블럭들이 배열된 픽셀 어레이를 포함하고, 상기 복수의 픽셀블럭들 각각은, 입사광에 응답하여 광전하를 생성하고 플로팅디퓨전을 공유하는 복수의 단위픽셀들을 포함하는 수광부; 상기 수광부의 일측에 위치하고 드라이버 트랜지스터를 포함하는 제1구동부; 상기 수광부의 타측에 위치하고 리셋 트랜지스터를 포함하는 제2구동부; 및 상기 드라이버 트랜지스터와 상기 플로팅디퓨전 사이를 연결하는 제1영역과 상기 플로팅디퓨전과 상기 리셋 트랜지스터를 연결하는 제2영역을 갖는 도전라인을 포함하고, 상기 드라이버 트랜지스터 및 상기 리셋 트랜지스터는 사선방향으로 상기 수광부의 일측 및 타측에 위치할 수 있다.

Description

이미지 센서{IMAGE SENSOR}
본 발명은 반도체 장치 제조 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지 센서(image sensor)는 광학 영상을 전기 신호로 변환시키는 소자이다. 최근 들어, 컴퓨터 산업과 통신 산업의 발달에 따라 디지털 카메라, 캠코더, PCS(Personal Communication System), 게임 기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라, 로보트 등 다양한 분야에서 집적도 및 성능이 향상된 이미지 센서의 수요가 증대되고 있다.
본 발명의 실시예는 성능이 향상된 이미지 센서를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 복수의 픽셀블럭들이 배열된 픽셀 어레이를 포함하고, 상기 복수의 픽셀블럭들 각각은, 입사광에 응답하여 광전하를 생성하고 플로팅디퓨전을 공유하는 복수의 단위픽셀들을 포함하는 수광부; 상기 수광부의 일측에 위치하고 드라이버 트랜지스터를 포함하는 제1구동부; 상기 수광부의 타측에 위치하고 리셋 트랜지스터를 포함하는 제2구동부; 및 상기 드라이버 트랜지스터와 상기 플로팅디퓨전 사이를 연결하는 제1영역과 상기 플로팅디퓨전과 상기 리셋 트랜지스터를 연결하는 제2영역을 갖는 도전라인을 포함하고, 상기 드라이버 트랜지스터 및 상기 리셋 트랜지스터는 사선방향으로 상기 수광부의 일측 및 타측에 위치할 수 있다.
상기 제1영역의 도전라인과 상기 제2영역의 도전라인은 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있다. 상기 플로팅디퓨전을 기준으로 상기 제1영역의 도전라인은 상기 제2영역의 도전라인과 대칭일 수 있다. 상기 제1구동부는 선택 트랜지스터를 더 포함할 수 있고, 상기 픽셀블럭 내에서 상기 드라이버 트랜지스터의 게이트는 상기 선택 트랜지스터의 게이트보다 더 외측에 위치할 수 있다. 상기 선택 트랜지스터의 게이트는 상기 플로팅디퓨전과 동일선상에 위치할 수 있다. 상기 제1영역의 도전라인은 상기 드라이버 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제2영역의 도전라인은 상기 리셋 트랜지스터의 소스에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 픽셀블럭 내에서 상기 리셋 트랜지스터의 게이트는 상기 리셋 트랜지스터의 소스보다 더 외측에 위치할 수 있다. 상기 복수의 단위픽셀들 중에서 상기 드라이버 트랜지스터에 인접한 단위픽셀과 상기 리셋 트랜지스터에 인접한 단위픽셀은 동일한 컬러를 센싱할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 복수의 픽셀블럭들이 배열된 픽셀 어레이를 포함하고, 상기 복수의 픽셀블럭들 각각은, 입사광에 응답하여 광전하를 생성하고 플로팅디퓨전을 공유하며 상기 플로팅디퓨전을 중심으로 일측 상단에 위치하는 제1단위픽셀, 타측 상단에 위치하는 제2단위픽셀, 일측 하단에 위치하는 제3단위픽셀 및 타측 하단에 위치하는 제4단위픽셀을 포함하는 수광부; 상기 제1단위픽셀에 인접하게 위치하고 드라이버 트랜지스터를 포함하는 제1구동부; 상기 제4단위픽셀에 인접하게 위치하고 리셋 트랜지스터를 포함하는 제2구동부; 및 상기 드라이버 트랜지스터와 상기 플로팅디퓨전 사이를 연결하는 제1영역과 상기 플로팅디퓨전과 상기 리셋 트랜지스터를 연결하는 제2영역을 갖는 도전라인을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 상기 복수의 픽셀블럭들 각각에 대응하도록 복수의 컬러패턴들이 배열된 컬러필터 어레이를 더 포함할 수 있고, 상기 복수의 컬러패턴들 각각은, 상기 제1단위픽셀에 대응하는 제1컬러필터, 상기 제2단위픽셀에 대응하는 제2컬러필터, 상기 제3단위픽셀에 대응하는 제3컬러필터 및 상기 제4단위픽셀에 대응하는 제4컬러필터를 포함하고, 상기 제1컬러필터와 상기 제4컬러필터는 동일한 색상을 가질 수 있다. 상기 제1컬러필터 및 상기 제4컬러필터는 그린필터를 포함할 수 있다.
상기 제1영역의 도전라인과 상기 제2영역의 도전라인은 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있다. 상기 플로팅디퓨전을 기준으로 상기 제1영역의 도전라인은 상기 제2영역의 도전라인과 대칭일 수 있다. 상기 제1구동부에서 상기 드라이버 트랜지스터가 상기 제1단위픽셀에 인접하게 위치할 수 있고, 상기 제2구동부에서 상기 리셋 트랜지스터가 상기 제4단위픽셀에 인접하게 위치할 수 있다. 상기 제1구동부는 선택 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 픽셀블럭 내에서 상기 드라이버 트랜지스터의 게이트는 상기 선택 트랜지스터의 게이트보다 더 외측에 위치할 수 있다. 상기 선택 트랜지스터의 게이트는 상기 플로팅디퓨전과 동일선상에 위치할 수 있다. 상기 제1영역의 도전라인은 상기 드라이버 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제2영역의 도전라인은 상기 리셋 트랜지스터의 소스에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 픽셀블럭 내에서 상기 리셋 트랜지스터의 게이트는 상기 리셋 트랜지스터의 소스보다 더 외측에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 입사광에 응답하여 광전하를 생성하고 제1플로팅디퓨전을 공유하며 상기 제1플로팅디퓨전을 둘러싸도록 형성된 복수의 단위픽셀들을 포함하는 제1수광부, 상기 제1수광부 좌측 상단에 형성된 제1구동부 및 상기 제1수광부 우측 하단에 형성된 제2구동부를 포함하는 제1픽셀블럭; 및 입사광에 응답하여 광전하를 생성하고 제2플로팅디퓨전을 공유하며 상기 제2플로팅디퓨전을 둘러싸도록 형성된 복수의 단위픽셀들을 포함하는 제2수광부, 상기 제2수광부 좌측 상단에 형성된 제3구동부 및 상기 제2수광부 우측 하단에 형성된 제4구동부를 포함하는 제2픽셀블럭을 포함하고, 상기 제1픽셀블럭과 상기 제2픽셀블럭은 서로 인접하여 위치하고, 상기 제2구동부와 상기 제3구동부는 동일선상에 위치할 수 있다.
상기 제1구동부 및 상기 제3구동부는 각각 제1 및 제2드라이버 트랜지스터를 포함할 수 있고, 상기 제2구동부 및 제4구동부는 각각 제1 및 제2리셋 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 제1드라이버 트랜지스터와 상기 제1플로팅디퓨전 사이를 연결하는 제1영역과 상기 제1플로팅디퓨전과 상기 제1리셋 트랜지스터를 연결하는 제2영역을 갖는 제1도전라인; 및 상기 제2드라이버 트랜지스터와 상기 제2플로팅디퓨전 사이를 연결하는 제3영역과 상기 제2플로팅디퓨전과 상기 제2리셋 트랜지스터를 연결하는 제4영역을 갖는 제2도전라인을 더 포함할 수 있고, 상기 제1영역의 제1도전라인과 상기 제2영역의 제1도전라인은 실질적으로 동일한 길이를 갖고, 상기 제3영역의 제2도전라인과 상기 제4영역의 제2도전라인은 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있다. 상기 복수의 단위픽셀들 중 상기 제1구동부에 인접한 단위픽셀, 상기 제2구동부에 인접한 단위픽셀, 제3구동부에 인접한 단위픽셀 및 상기 제4구동부에 인접한 단위픽셀은 모두 동일한 컬러를 센싱할 수 있다.
상술한 과제의 해결 수단을 바탕으로 하는 본 기술은 수광부의 일측 및 타측에 각각 제1구동부 및 제2구동부가 위치하고, 도전라인의 제1영역과 도전라인의 제2영역이 실질적으로 동일한 길이 및 형상을 가짐으로써, 공유 픽셀 구조를 갖는 복수의 단위픽셀들에서 출력되는 출력신호에 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1구동부 및 제2구동부에 인접한 단위픽셀들이 동일한 색상의 컬러필터를 구비하여 동일한 컬러를 센싱하는 단위픽셀들에서 출력되는 출력신호에 차이가 발생하는 것을 방지하여 이미지 변환시 오류(error) 및 노이즈(noise)를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀블럭 및 픽셀블럭에 대응하는 컬러패턴을 도시한 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀 어레이 일부를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀 어레이 일부에 대응하는 컬러필터 어레이를 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 개략적으로 도시한 블럭도.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 구비한 전자장치를 간략히 도시한 도면.
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 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도면은 반드시 일정한 비율로 도시된 것이라 할 수 없으며, 몇몇 예시들에서, 실시예의 특징을 명확히 보여주기 위하여 도면에 도시된 구조물 중 적어도 일부의 비례는 과장될 수도 있다. 도면 또는 상세한 설명에 둘 이상의 층을 갖는 다층 구조물이 개시된 경우, 도시된 것과 같은 층들의 상대적인 위치 관계나 배열 순서는 특정 실시예를 반영할 뿐이어서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 층들의 상대적인 위치 관계나 배열 순서는 달라질 수도 있다. 또한, 다층 구조물의 도면 또는 상세한 설명은 특정 다층 구조물에 존재하는 모든 층들을 반영하지 않을 수도 있다(예를 들어, 도시된 두 개의 층 사이에 하나 이상의 추가 층이 존재할 수도 있다). 예컨대, 도면 또는 상세한 설명의 다층 구조물에서 제1층이 제2층 상에 있거나 또는 기판상에 있는 경우, 제1층이 제2층 상에 직접 형성되거나 또는 기판상에 직접 형성될 수 있음을 나타낼 뿐만 아니라, 하나 이상의 다른 층이 제1층과 제2층 사이 또는 제1층과 기판 사이에 존재하는 경우도 나타낼 수 있다.
후술하는 본 발명의 실시예는 성능이 향상된 이미지 센서를 제공하기 위한 것이다. 여기서, 성능이 향상된 이미지 센서는 고화소 이미지를 제공할 수 있는 이미지 센서를 의미할 수 있으며, 이를 위해 실시예에 따른 이미지 센서는 공유 픽셀 구조(shared pixel structure)를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예는 고화소 이미지를 제공하기 위해 공유 픽셀 구조를 적용함에 따라 각각의 단위픽셀들에서 출력되는 출력신호에 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있는 이미지 센서를 제공하기 위한 것이다. 참고로, 레드컬러, 그린컬러 및 블루컬러를 센싱하여 이미지를 구현하는 이미지 센서에서, 상호 인접하게 배치되고 동일한 컬러를 센싱하는 둘 이상의 단위픽셀들 예컨대, 상호 인접하게 배치된 두 개의 그린픽셀들에서 출력되는 출력신호의 크기가 동일해야 이미지 변환시 오류(error) 및 노이즈(noise)를 최소화할 수 있다. 그러나, 공유 픽셀 구조를 갖는 이미지 센서에서는 각각의 단위픽셀들 주변에 배치되는 구조물들 예컨대, 픽셀 트랜지스터들이 서로 상이하기 때문에 발생하는 오버랩 캐패시턴스(Overlap capacitance)의 차이 또는 기생 캐패시턴스(Parasitic capacitance)의 차이로 인해 각각의 단위픽셀들에서 출력되는 출력신호에 차이가 발생한다. 따라서, 후술하는 본 발명의 실시예는 고화소 이미지를 제공하기 위해 공유 픽셀 구조를 적용함에 따라 각각의 단위픽셀들에서 출력되는 출력신호에 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있는 이미지 센서를 제공한다. 이를 위해, 상호 인접하게 배치되고 동일한 컬러를 센싱하는 둘 이상의 단위픽셀들과 이들에 인접하게 배치되는 구조물들 사이에서 발생하는 오버랩 캐패시턴스의 크기 또는 기생 캐패시턴스의 크기를 최대한 동일하게 유지할 수 있는 이미지 센서를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀블럭 및 픽셀블럭에 대응하는 컬러패턴을 도시한 평면도이다. 참고로, 컬러패턴은 복수의 컬러필터들을 포함하고, 도 1에서 복수의 컬러필터들은 점선으로 도시하였다. 그리고, 도 1에서 제1방향(D1)은 로우방향 또는 좌우방향일 수 있고, 제2방향(D2)은 컬럼방향 또는 상하방향일 수 있으며, 제3방향(D3)은 사선방향일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 이미지 센서는 픽셀블럭(110)을 포함할 수 있다. 픽셀블럭(110)은 입사광에 응답하여 광전하를 생성하고 공유 픽셀 구조를 갖는 복수의 단위픽셀들을 포함하는 수광부(210), 제2방향(D2)으로 각각 수광부(210)의 일측 및 타측에 위치하는 제1구동부(220) 및 제2구동부(230), 수광부(210)와 제1구동부(220) 및 제2구동부(230) 사이를 전기적으로 연결하는 도전라인(240)을 포함할 수 있다. 한편, 실시예에서는 픽셀블럭(110)이 하나의 수광부(210)를 구비하는 경우를 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 변형예로서, 픽셀블럭(110)은 둘 이상의 수광부(210)를 구비할 수 있고, 둘 이상의 수광부(210)는 제1구동부(220) 및 제2구동부(230)를 공유할 수 있다.
수광부(210)는 m×n(여기서, m,n은 0을 제외한 자연수) 매트릭스 구조로 배열되고 플로팅디퓨전(FD)을 공유하는 복수의 단위픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수광부(210)는 2×2 매트릭스 구조로 배열된 4개의 단위픽셀들 즉, 제1단위픽셀(211) 내지 제4단위픽셀(214)을 포함하는 4-공유 픽셀 구조(4-shared pixel structure)일 수 있다. 한편, 실시예에서는 수광부(210)가 4-공유 픽셀 구조인 경우를 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 변형예로서, 수광부(210)는 2n(여기서, n은 0을 제외한 자연수) 공유 픽셀 구조를 가질 수 있다.
수광부(210) 내에서 플로팅디퓨전(FD)은 센터에 위치할 수 있고, 제1단위픽셀(211) 내지 제4단위픽셀(214)은 플로팅디퓨전(FD)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 수광부(210) 내에서 제1단위픽셀(211), 제2단위픽셀(212), 제3단위픽셀(213) 및 제4단위픽셀(214)은 각각 좌측 상단, 우측 상단, 좌측 하단 및 우측 하단에 위치할 수 있다. 따라서, 제1단위픽셀(211)은 제1구동부(220)에 인접할 수 있고, 제4단위픽셀(214)은 제2구동부(230)에 인접할 수 있다. 후술하겠으나, 상술한 배치는 상호 인접하게 배치되고, 동일한 컬러를 센싱하는 단위픽셀들에서 출력되는 출력신호에 차이가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
제1단위픽셀(211) 내지 제4단위픽셀(214) 각각은 입사광에 응답하여 광전하를 생성하는 광전변환소자(photoelectric conversion element, PD) 및 전송신호에 응답하여 광전변환소자(PD)에서 생성된 광전하를 플로팅디퓨전(FD)으로 전달하는 전송 트랜지스터(transfer transistor, Tx)를 포함할 수 있다. 광전변환소자(PD)는 유기 또는/및 무기 포토다이오드를 포함할 수 있다. 광전변환소자(PD)는 유기 또는 무기 포토다이오드 중 어느 하나로 구성되거나, 또는 유기 포토다이오드와 무기 포토다이오드가 적층된 형태로 구성될 수도 있다. 전송신호는 전송 게이트(TG)에 인가될 수 있고, 광전변환소자(PD) 및 플로팅디퓨전(FD)은 각각 전송 트랜지스터(Tx)의 소스 및 드레인으로 작용할 수 있다.
제1구동부(220)는 수광부(210)에서 생성된 광전하에 대응하는 출력신호를 생성하고, 로우라인(미도시)을 통해 인가되는 선택신호에 응답하여 출력신호를 컬럼라인(미도시)으로 출력할 수 있다. 이를 위해, 제1구동부(220)는 드라이버 트랜지스터(drive transister, Dx) 및 선택 트랜지스터(selection transistor, Sx)를 포함할 수 있다. 드라이버 트랜지스터(Dx) 및 선택 트랜지스터(Sx)는 제1활성영역(221)을 공유할 수 있으며, 각각 드라이버 게이트(DG) 및 선택 게이트(SG)를 포함할 수 있다. 드라이버 게이트(DG)는 도전라인(240)을 통해 플로팅디퓨전(FD)과 전기적으로 연결될 수 있고, 선택 게이트(SG)에는 로우라인(미도시)이 연결될 수 있다. 드라이버 게이트(DG) 및 선택 게이트(SG) 양측 제1활성영역(221)에서는 접합영역들(즉, 소스 및 드레인)이 형성될 수 있다. 드라이버 게이트(DG) 일측 제1활성영역(221)에는 제1접합영역(222)이 형성될 수 있고, 드라이버 게이트(DG) 타측 즉, 드라이버 게이트(DG)와 선택 게이트(SG) 사이의 제1활성영역(221)에는 제2접합영역(223)이 형성될 수 있으며, 선택 게이트(SG) 타측 제1활성영역(221)에는 제3접합영역(224)이 형성될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 제1접합영역(222)은 드라이버 트랜지스터(Dx)의 드레인일 수 있고, 전원전압단이 연결될 수 있다. 그리고, 제3접합영역(224)은 선택 트랜지스터(Sx)의 소스일 수 있고, 컬럼라인(미도시)이 연결될 수 있다.
제1구동부(220)는 제1방향(D1) 및 제2방향(D2)으로 수광부(210)의 일측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1구동부(220)는 수광부(210)의 좌측 상단에 위치할 수 있다. 제1활성영역(221)은 장축 및 단축을 갖고, 장축이 제1방향(D1)으로 연장된 바타입의 형상을 가질 수 있다. 제1방향(D1)으로 드라이버 게이트(DG)는 선택 게이트(SG)보다 큰 선폭 즉, 더 긴 채널길이를 가질 수 있다. 이는, 출력신호 생성시 노이즈가 발생하는 것을 효과적으로 방지하기 위함이다. 픽셀블럭(110) 내에서 드라이버 게이트(DG)는 선택 게이트(SG)보다 외측에 위치할 수 있다. 다시 말해, 드라이버 게이트(DG)는 선택 게이트(SG)보다 제1단위픽셀(211)에 인접하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 드라이버 게이트(DG)는 선택 게이트(SG)의 좌측에 위치할 수 있다. 후술하겠으나, 드라이버 게이트(DG)를 선택 게이트(SG)보다 제1단위픽셀(211)에 인접하도록 배치하는 것은 도전라인(240)에 기인하여 출력신호에 차이가 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 또한, 드라이버 게이트(DG)가 선택 게이트(SG)보다 제1단위픽셀(211)에 인접하도록 배치됨에 따라, 제2방향(D2)으로 선택 게이트(SG)는 플로팅디퓨전(FD)과 동일선상에 위치할 수 있다. 이를 통해, 선택 트랜지스터(Sx)에 기인하여 출력신호에 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제1구동부(220)는 픽업영역(224)을 더 포함할 수 있다. 픽업영역(224)은 제1방향(D1)으로 제1활성영역(221)과 소정 간격 이격되어 나란히 위치할 수 있다. 픽업영역(224)을 통해 수광부(210), 제1구동부(220) 및 제2구동부(230)가 형성된 기판에 소정의 바이어스 예컨대, 접지전압을 인가할 수 있다. 즉, 픽업영역(224)을 통해 이미지 센서의 동작특성을 향상시킬 수 있다.
제2구동부(230)는 리셋신호에 응답하여 수광부(210)의 플로팅디퓨전(FD)을 초기화시킬 수 있다. 이를 위해, 제2구동부(230)는 리셋 트랜지스터(reset transistor, Rx)를 포함할 수 있다. 리셋 트랜지스터(Rx)는 제2활성영역(231), 제2활성영역(231) 상에 형성된 리셋 게이트(RG), 리셋 게이트(RG) 양측 제2활성영역(231)에 각각 형성된 제4접합영역(232) 및 제5접합영역(233)을 포함할 수 있다. 리셋신호는 리셋 게이트(RG)에 인가될 수 있다. 제4접합영역(232)은 리셋 트랜지스터(Rx)의 소스일 수 있고, 도전라인(240)을 통해 플로팅디퓨전(FD)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 제5접합영역(233)은 리셋 트랜지스터(Rx)의 드레인일 수 있고, 제1접합영역(222)과 마찬가지로 접원전압단이 연결될 수 있다.
제2구동부(230)는 제1방향(D1) 및 제2방향(D2)으로 수광부(210)의 타측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제2구동부(230)는 수광부(210)의 우측 하단에 위치할 수 있다. 따라서, 제1구동부(220) 및 제2구동부(230)는 수광부(210)를 사이에 두고 제3방향(D3)으로 배치될 수 있다. 제2활성영역(231)은 장축 및 단축을 갖고, 장축이 제1방향(D1)으로 연장된 바타입의 형상을 가질 수 있다. 픽셀블럭(110) 내에서 리셋 게이트(RG)는 도전라인(240) 또는 제4접합영역(232)보다 외측에 위치할 수 있다. 다시 말해, 리셋 게이트(RG)는 제4단위픽셀(214)에 인접하도록 배치될 수 있으며, 도전라인(240)의 우측에 위치할 수 있다. 후술하겠으나, 리셋 게이트(RG)가 제4단위픽셀(214)에 인접하도록 배치하는 것은 도전라인(240)에 기인하여 출력신호에 차이가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
도전라인(240)은 수광부(210)와 제1구동부(220) 및 수광부(210)와 제2구동부(230) 사이를 전기적으로 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 도전라인(240)은 제1콘택(C1)을 통해 수광부(210)의 플로팅디퓨전(FD)과 전기적으로 연결되고, 제2콘택(C2)을 통해 제1구동부(220)의 드라이버 게이트(DG)와 전기적으로 연결되며, 제3콘택(C3)을 통해 제2구동부(230)의 리셋 트랜지스터(Rx) 소스 즉, 제4접합영역(232)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도전라인(240)은 수광부(210)의 플로팅디퓨전(FD)과 제1구동부(220)의 드라이버 게이트(DG) 사이를 전기적으로 연결하는 제1영역(240A) 및 수광부(210)의 플로팅디퓨전(FD)과 제2구동부(230)의 제4접합영역(232) 사이를 전기적으로 연결하는 제2영역(240B)을 포함할 수 있다. 여기서, 도전라인(240)에 기인하여 출력신호에 차이가 발생하는 것을 방지하기 위해 도전라인(240)의 제1영역(240A) 및 도전라인(240)의 제2영역(240B)은 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있다. 또한, 제1콘택(C1)을 기준으로 도전라인(240)의 제1영역(240A)과 도전라인(240)의 제2영역(240B)은 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1콘택(C1) 또는 플로팅디퓨전(FD)을 기준으로 도전라인(240)의 제1영역(240A)과 도전라인(240)의 제2영역(240B)은 대칭일 수 있다. 즉, 제1콘택(C1)을 기준으로 도전라인(240)의 제1영역(240A)을 180° 회전시키면 도전라인(240)의 제2영역(240B)과 도전라인(240)의 제1영역(240A)은 중첩될 수 있다. 여기서, 도전라인(240)의 제1영역(240A) 및 도전라인(240)의 제2영역(240B)이 실질적으로 동일한 길이 및 형상을 가짐으로써, 플로팅디퓨전(FD)과 제1구동부(220) 및 제2구동부(230) 사이의 거리를 최소화시킬 수 있기 때문에 도전라인(240)에 기인한 전체 오버랩 캐패시턴스를 최소화할 수 있다. 이를 통해, 플로팅디퓨전(FD)의 유효 캐패시턴스(Effective capacitance)를 감소시킬 수 있으며, 전환이득(conversion gain)을 향상시킬 수 있다.
픽셀블럭(110)에 대응하는 컬러패턴(310)은 픽셀블럭(110) 내 복수의 단위픽셀들 각각에 대응하는 복수의 컬러필터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컬러패턴(300)은 제1컬러필터(311) 내지 제4컬러필터(314)를 포함할 수 있다. 복수의 컬러필터들 각각은 레드필터(red filter), 그린필터(green filter), 블루필터(blue filter), 사이언필터(cyan filter), 옐로우필터(yellow filter), 마젠타필터(magenta filter), 화이트필터(white filter), 블랙필터(black filter), 적외선차단필터(IR cutoff filter), 적외선패스필터(IR pass filter) 및 특정 파장대역을 통과시키는 밴스패스필터(band pass filter)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 단일필터 또는 둘 이상의 포함하는 다중필터일 수 있다.
컬러패턴(310) 내 복수의 컬러필터들 중 적어도 둘 이상의 컬러필터들은 서로 동일한 색상을 가질 수 있다. 예를 들어, 픽셀블럭(110)이 제1단위픽셀(211) 내지 제4단위픽셀(214)을 포함하는 경우, 컬러패턴(310)은 제1단위픽셀(211) 내지 제4단위픽셀(214)에 각각 대응하는 제1컬러필터(311) 내지 제4컬러필터(314)를 포함할 수 있다. 제1컬러필터(311) 내지 제4컬러필터(314) 중 두 개의 컬러필터들은 서로 동일한 색상을 가질 수 있다. 구체적으로, 컬러패턴(310)은 BGb/RGr이 반복되는 베이어 패턴(bayer pattern)일 수 있으며, 제1컬러필터(311), 제2컬러필터(312), 제3컬러필터(313) 및 제4컬러필터(314)는 각각 제1그린필터(Gb), 블루필터(B), 레드필터(R) 및 제2그린필터(Gr)일 수 있다. 따라서, 제1구동부(220)와 인접한 제1단위픽셀(211) 및 제2구동부(230)와 인접한 제4단위픽셀(214)에 각각 대응하는 제1컬러필터(311) 및 제2컬러필터(312)는 그 색상이 동일할 수 있다. 이처럼, 제1구동부(220) 및 제2구동부(230)에 인접하게 배치되는 단위픽셀들에 대응하는 컬러필터들이 동일한 색상을 갖기 때문에 이미지 변환시 오류 및 노이즈를 최소화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시예에 따른 이미지 센서는 수광부(210)의 일측 및 타측에 각각 제1구동부(220) 및 제2구동부(230)가 위치하고, 도전라인(240)의 제1영역(240A)과 도전라인(240)의 제2영역(240B)이 실질적으로 동일한 길이 및 형상을 가짐으로써, 공유 픽셀 구조를 갖는 복수의 단위픽셀들에서 출력되는 출력신호에 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1구동부(220) 및 제2구동부(230)에 인접한 단위픽셀들이 동일한 색상의 컬러필터를 구비하여 동일한 컬러를 센싱하는 단위픽셀들에서 출력되는 출력신호에 차이가 발생하는 것을 방지하여 이미지 변환시 오류 및 노이즈를 최소화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀 어레이 일부를 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀 어레이 일부에 대응하는 컬러필터 어레이 일부를 도시한 평면도이다. 참고로, 도 2 및 도 3에서 제1방향(D1)은 로우방향 또는 좌우방향일 수 있고, 제2방향(D2)은 컬럼방향 또는 상하방향일 수 있으며, 제3방향(D3)은 사선방향일 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 복수의 픽셀블럭(110)들이 2차원으로 배열된 픽셀 어레이(100)를 포함할 수 있다. 복수의 픽셀블럭(110)들 각각은 입사광에 응답하여 광전하를 생성하고 공유 픽셀 구조를 갖는 복수의 단위픽셀들을 포함하는 수광부(210), 제2방향(D2)으로 각각 수광부(210)의 일측 및 타측에 위치하는 제1구동부(220) 및 제2구동부(230), 수광부(210)와 제1구동부(220) 및 제2구동부(230) 사이를 전기적으로 연결하는 도전라인(240)을 포함할 수 있다. 픽셀블럭(110)은 앞서 도 1을 참조하여 상세히 설명하였는 바, 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
픽셀 어레이(100)는 복수의 픽셀블럭(110)들 중에서 어느 하나의 픽셀블럭(이하, '제1픽셀블럭(110-1)'이라 함)과 제1방향(D1)으로 인접한 다른 어느 하나의 픽셀블럭(이하, '제2픽셀블럭(110-2)'이라 함)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1방향(D1)으로 제1픽셀블럭(110-1)의 수광부(210), 제1구동부(220) 및 제2구동부(230)는 각각 제2픽셀블럭(110-2)의 수광부(210), 제1구동부(220) 및 제2구동부(230)와 동일선상에 위치할 수 있다.
또한, 픽셀 어레이(100)는 복수의 픽셀블럭(110)들 중에서 제2방향(D2)으로 제1픽셀블럭(110-1)과 인접한 또 다른 어느 하나의 픽셀블럭(이하, '제3픽셀블럭(110-3)'이라 함)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1방향(D1)으로 제1픽셀블럭(110-1)의 제2구동부(230)와 제3픽셀블럭(110-3)의 제1구동부(220)가 동일선상에 위치할 수 있다. 한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 제1방향(D1)으로 제1픽셀블럭(110-1)의 제1구동부(220)와 제3픽셀블럭(110-3)의 제2구동부(230)가 동일선상에 위치할 수도 있다.
컬러필터 어레이(300)는 복수의 픽셀블럭(110)들 각각에 대응하도록 2차원으로 배열된 복수의 컬러패턴(310)들을 포함할 수 있다. 복수의 컬러패턴(310)들 각각은 제1컬러필터(311) 내지 제4컬러필터(314)를 포함하고, 복수의 컬러패턴(310)들 각각은 제1컬러필터(311) 내지 제4컬러필터(314)의 배치 형상이 동일할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시예에 따른 이미지 센서에서 픽셀 어레이(100)는 제1방향(D1)으로 제1픽셀블럭(110)의 제2구동부(230)와 제3픽셀블럭(110)의 제1구동부(220)가 동일선상에 위치하도록 배치함으로써, 고집적화가 용이하고, 공유 픽셀 구조를 갖는 복수의 단위픽셀들에서 출력되는 출력신호에 차이가 발생하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이미지 센서는 복수의 픽셀블럭(110)들이 매트릭스 구조로 배열된 픽셀 어레이(pixel array, 100), 상관 이중 샘플링(correlated double sampling, CDS, 120), 아날로그-디지털 컨버터(analog digital converter, ADC, 130), 버퍼(Buffer, 140), 로우 드라이버(row driver, 150), 타이밍 제너레이터(timing generator, 160), 제어 레지스터(control register, 170) 및 램프 신호 제너레이터(ramp signal generator, 180)를 포함할 수 있다.
타이밍 제너레이터(160)는 로우 드라이버(150), 상관 이중 샘플링(120), 아날로그-디지털 컨버터(130) 및 램프 신호 제너레이터(180) 각각의 동작을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 신호를 생성한다. 제어 레지스터(170)는 램프 신호 제너레이터(180), 타이밍 제너레이터(160) 및 버퍼(140) 각각의 동작을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 신호를 생성한다.
로우 드라이버(150)는 픽셀 어레이(100)를 로우라인(row line) 단위로 구동한다. 예컨대, 로우 드라이버(150)는 복수의 로우라인(row line)들 중에서 어느 하나의 로우라인(row line)을 선택할 수 있는 선택 신호를 생성할 수 있다. 복수의 로우라인(row line)들 각각에는 복수의 픽셀블럭(110)들과 연결된다. 그리고, 복수의 픽셀블럭(110)들 각각에는 하나의 로우라인(row line)이 연결된다.
복수의 픽셀블럭(110)들 각각은 입사광을 감지하여 이미지 리셋 신호와 이미지 신호를 컬럼라인(column line)을 통해 상관 이중 샘플링(120)으로 출력한다. 상관 이중 샘플링(120)은 수신된 이미지 리셋 신호와 이미지 신호 각각에 대하여 샘플링을 수행한다. 복수의 컬럼라인(column line)들 각각에는 복수의 픽셀블럭(110)들이 연결된다. 복수의 픽셀블럭(110)들 각각에는 하나의 컬럼라인(column line)이 연결된다. 아날로그-디지털 컨버터(130)는 램프 신호 제너레이터(180)로부터 출력된 램프 신호와 상관 이중 샘플링(120)으로부터 출력되는 샘플링 신호를 서로 비교하여 비교 신호를 출력한다. 타이밍 제너레이터(160)로부터 제공되는 클럭 신호에 따라 비교 신호의 레벨 전이(transition) 시간을 카운트하고, 카운트 값을 버퍼(140)로 출력한다. 램프 신호 제너레이터(180)는 타이밍 제너레이터(160)의 제어 하에 동작할 수 있다.
버퍼(140)는 아날로그-디지털 컨버터(130)로부터 출력된 복수의 디지털 신호 각각을 저장한 후 이들 각각을 감지 증폭하여 출력한다. 따라서, 버퍼(140)는 메모리(미도시)와 감지증폭기(미도시)를 포함할 수 있다. 메모리는 카운트 값을 저장하기 위한 것이며, 카운트 값은 복수의 픽셀블럭(110)들로부터 출력된 신호에 연관된 카운트 값을 의미한다. 감지증폭기는 메모리로부터 출력되는 각각의 카운트 값을 감지하여 증폭한다.
상술한 실시예에 따른 이미지 센서는 다양한 전자장치 또는 시스템에 이용될 수 있다. 이하에서는, 도 5를 참조하여 카메라에 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 적용한 경우를 예시하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 구비한 전자장치를 간략히 도시한 도면이다.
도 5를 참조하여, 실시예들에 따른 이미지 센서를 구비한 전자장치는 정지영상 또는 동영상을 촬영할 수 있는 카메라일 수 있다. 전자장치는 광학 시스템(910, 또는, 광학 렌즈), 셔터 유닛(911), 이미지 센서(900) 및 셔터 유닛(911)을 제어/구동하는 구동부(913) 및 신호 처리부(912)를 포함할 수 있다.
광학 시스템(910)은 피사체로부터의 이미지 광(입사광)을 이미지 센서(900)의 픽셀 어레이(도 4의 도면부호 '100' 참조)로 안내한다. 광학 시스템(910)은 복수의 광학 렌즈로 구성될 수 있다. 셔터 유닛(911)은 이미지 센서(900)에 대한 광 조사 기간 및 차폐 기간을 제어한다. 구동부(913)는 이미지 센서(900)의 전송 동작과 셔터 유닛(911)의 셔터 동작을 제어한다. 신호 처리부(912)는 이미지 센서(900)로부터 출력된 신호에 관해 다양한 종류의 신호 처리를 수행한다. 신호 처리 후의 이미지 신호(Dout)는 메모리 등의 저장 매체에 저장되거나, 모니터 등에 출력된다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내의 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 픽셀 어레이 110 : 픽셀블럭
210 : 수광부 211 : 제1단위픽셀
212 : 제2단위픽셀 213 : 제3단위픽셀
214 : 제4단위픽셀 PD : 광전변환소자
FD : 플로팅디퓨전 TG : 전송 게이트
DG : 드라이버 게이트 RG : 리셋 게이트
SG : 선택 게이트 Tx : 전송 트랜지스터
Rx : 리셋 트랜지스터 Dx : 드라이버 트랜지스터
Sx : 선택 트랜지스터 220 : 제1구동부
221 : 제1활성영역 222 : 제1접합영역
223 : 제2접합영역 224 : 제3접합영역
225 : 픽업영역 230 : 제2구동부
231 : 제2활성영역 232 : 제4접합영역
233 : 제5접합영역 240 : 도전라인
240A : 제1영역 240B : 제2영역
300 : 컬러필터 어레이 310 : 컬러패턴
311 : 제1컬러필터 312 : 제2컬러필터
313 : 제3컬러필터 314 : 제4컬러필터
C1 : 제1콘택 C2 : 제2콘택
C3 : 제3콘택

Claims (22)

  1. 복수의 픽셀블럭들이 배열된 픽셀 어레이를 포함하고,
    상기 복수의 픽셀블럭들 각각은,
    입사광에 응답하여 광전하를 생성하고 플로팅디퓨전을 공유하는 복수의 단위픽셀들을 포함하는 수광부;
    상기 수광부의 일측에 위치하고 드라이버 트랜지스터를 포함하는 제1구동부;
    상기 수광부의 타측에 위치하고 리셋 트랜지스터를 포함하는 제2구동부; 및
    상기 드라이버 트랜지스터와 상기 플로팅디퓨전 사이를 연결하는 제1영역과 상기 플로팅디퓨전과 상기 리셋 트랜지스터를 연결하는 제2영역을 갖는 도전라인을 포함하고,
    상기 드라이버 트랜지스터 및 상기 리셋 트랜지스터는 사선방향으로 상기 수광부의 일측 및 타측에 위치하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1영역의 도전라인과 상기 제2영역의 도전라인은 실질적으로 동일한 길이를 갖는 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플로팅디퓨전을 기준으로 상기 제1영역의 도전라인은 상기 제2영역의 도전라인과 대칭인 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1구동부는 선택 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 픽셀블럭 내에서 상기 드라이버 트랜지스터의 게이트는 상기 선택 트랜지스터의 게이트보다 더 외측에 위치하는 이미지 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 선택 트랜지스터의 게이트는 상기 플로팅디퓨전과 동일선상에 위치하는 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1영역의 도전라인은 상기 드라이버 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 연결되고,
    상기 제2영역의 도전라인은 상기 리셋 트랜지스터의 소스에 전기적으로 연결되는 이미지 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 픽셀블럭 내에서 상기 리셋 트랜지스터의 게이트는 상기 리셋 트랜지스터의 소스보다 더 외측에 위치하는 이미지 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위픽셀들 중에서 상기 드라이버 트랜지스터에 인접한 단위픽셀과 상기 리셋 트랜지스터에 인접한 단위픽셀은 동일한 컬러를 센싱하는 이미지 센서.
  9. 복수의 픽셀블럭들이 배열된 픽셀 어레이를 포함하고,
    상기 복수의 픽셀블럭들 각각은,
    입사광에 응답하여 광전하를 생성하고 플로팅디퓨전을 공유하며 상기 플로팅디퓨전을 중심으로 일측 상단에 위치하는 제1단위픽셀, 타측 상단에 위치하는 제2단위픽셀, 일측 하단에 위치하는 제3단위픽셀 및 타측 하단에 위치하는 제4단위픽셀을 포함하는 수광부;
    상기 제1단위픽셀에 인접하게 위치하고 드라이버 트랜지스터를 포함하는 제1구동부;
    상기 제4단위픽셀에 인접하게 위치하고 리셋 트랜지스터를 포함하는 제2구동부; 및
    상기 드라이버 트랜지스터와 상기 플로팅디퓨전 사이를 연결하는 제1영역과 상기 플로팅디퓨전과 상기 리셋 트랜지스터를 연결하는 제2영역을 갖는 도전라인
    을 포함하는 이미지 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀블럭들 각각에 대응하도록 복수의 컬러패턴들이 배열된 컬러필터 어레이를 더 포함하고, 상기 복수의 컬러패턴들 각각은,
    상기 제1단위픽셀에 대응하는 제1컬러필터, 상기 제2단위픽셀에 대응하는 제2컬러필터, 상기 제3단위픽셀에 대응하는 제3컬러필터 및 상기 제4단위픽셀에 대응하는 제4컬러필터를 포함하고, 상기 제1컬러필터와 상기 제4컬러필터는 동일한 색상을 갖는 이미지 센서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1컬러필터 및 상기 제4컬러필터는 그린필터를 포함하는 이미지 센서.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1영역의 도전라인과 상기 제2영역의 도전라인은 실질적으로 동일한 길이를 갖는 이미지 센서.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 플로팅디퓨전을 기준으로 상기 제1영역의 도전라인은 상기 제2영역의 도전라인과 대칭인 이미지 센서.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제1구동부에서 상기 드라이버 트랜지스터가 상기 제1단위픽셀에 인접하게 위치하고,
    상기 제2구동부에서 상기 리셋 트랜지스터가 상기 제4단위픽셀에 인접하게 위치하는 이미지 센서.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1구동부는 선택 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 픽셀블럭 내에서 상기 드라이버 트랜지스터의 게이트는 상기 선택 트랜지스터의 게이트보다 더 외측에 위치하는 이미지 센서.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 선택 트랜지스터의 게이트는 상기 플로팅디퓨전과 동일선상에 위치하는 이미지 센서.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 제1영역의 도전라인은 상기 드라이버 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 연결되고,
    상기 제2영역의 도전라인은 상기 리셋 트랜지스터의 소스에 전기적으로 연결되는 이미지 센서.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 픽셀블럭 내에서 상기 리셋 트랜지스터의 게이트는 상기 리셋 트랜지스터의 소스보다 더 외측에 위치하는 이미지 센서.
  19. 입사광에 응답하여 광전하를 생성하고 제1플로팅디퓨전을 공유하며 상기 제1플로팅디퓨전을 둘러싸도록 형성된 복수의 단위픽셀들을 포함하는 제1수광부, 상기 제1수광부 좌측 상단에 형성된 제1구동부 및 상기 제1수광부 우측 하단에 형성된 제2구동부를 포함하는 제1픽셀블럭; 및
    입사광에 응답하여 광전하를 생성하고 제2플로팅디퓨전을 공유하며 상기 제2플로팅디퓨전을 둘러싸도록 형성된 복수의 단위픽셀들을 포함하는 제2수광부, 상기 제2수광부 좌측 상단에 형성된 제3구동부 및 상기 제2수광부 우측 하단에 형성된 제4구동부를 포함하는 제2픽셀블럭을 포함하고,
    상기 제1픽셀블럭과 상기 제2픽셀블럭은 서로 인접하여 위치하고,
    상기 제2구동부와 상기 제3구동부는 동일선상에 위치하는 이미지 센서.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1구동부 및 상기 제3구동부는 각각 제1 및 제2드라이버 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제2구동부 및 제4구동부는 각각 제1 및 제2리셋 트랜지스터를 포함하는 이미지 센서.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1드라이버 트랜지스터와 상기 제1플로팅디퓨전 사이를 연결하는 제1영역과 상기 제1플로팅디퓨전과 상기 제1리셋 트랜지스터를 연결하는 제2영역을 갖는 제1도전라인; 및
    상기 제2드라이버 트랜지스터와 상기 제2플로팅디퓨전 사이를 연결하는 제3영역과 상기 제2플로팅디퓨전과 상기 제2리셋 트랜지스터를 연결하는 제4영역을 갖는 제2도전라인을 더 포함하고,
    상기 제1영역의 제1도전라인과 상기 제2영역의 제1도전라인은 실질적으로 동일한 길이를 갖고, 상기 제3영역의 제2도전라인과 상기 제4영역의 제2도전라인은 실질적으로 동일한 길이를 갖는 이미지 센서.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 복수의 단위픽셀들 중 상기 제1구동부에 인접한 단위픽셀, 상기 제2구동부에 인접한 단위픽셀, 제3구동부에 인접한 단위픽셀 및 상기 제4구동부에 인접한 단위픽셀은 모두 동일한 컬러를 센싱하는 이미지 센서.
KR1020170028056A 2017-03-06 2017-03-06 이미지 센서 KR102333610B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170028056A KR102333610B1 (ko) 2017-03-06 2017-03-06 이미지 센서
TW106133473A TWI725238B (zh) 2017-03-06 2017-09-28 影像感測器
US15/824,979 US10432831B2 (en) 2017-03-06 2017-11-28 Image sensor
CN201711365809.4A CN108538869B (zh) 2017-03-06 2017-12-18 图像传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170028056A KR102333610B1 (ko) 2017-03-06 2017-03-06 이미지 센서

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180102231A true KR20180102231A (ko) 2018-09-17
KR102333610B1 KR102333610B1 (ko) 2021-12-03

Family

ID=63357401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170028056A KR102333610B1 (ko) 2017-03-06 2017-03-06 이미지 센서

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10432831B2 (ko)
KR (1) KR102333610B1 (ko)
CN (1) CN108538869B (ko)
TW (1) TWI725238B (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102591525B1 (ko) * 2018-05-28 2023-10-23 에스케이하이닉스 주식회사 공통 선택 트랜지스터를 가진 유닛 픽셀 블록을 포함하는 이미지 센서
US10797091B2 (en) * 2018-05-31 2020-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor imaging device having improved dark current performance
TWI692979B (zh) * 2018-10-19 2020-05-01 國立中山大學 線性-對數型主動式像素感測器
US10734419B2 (en) * 2018-10-31 2020-08-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Imaging device with uniform photosensitive region array
CN109804617B (zh) * 2018-11-05 2020-07-07 华为技术有限公司 图像传感器及其控制方法
KR20200117729A (ko) * 2019-04-05 2020-10-14 삼성전자주식회사 이미지 센서
KR102651393B1 (ko) * 2019-04-05 2024-03-27 에스케이하이닉스 주식회사 쉴딩 배선을 갖는 이미지 센서
KR20210010018A (ko) * 2019-07-19 2021-01-27 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
KR20220008620A (ko) * 2020-07-14 2022-01-21 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035154A (ja) * 2009-07-31 2011-02-17 Sony Corp 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
KR20130021330A (ko) * 2011-08-22 2013-03-05 소니 주식회사 고체 촬상 장치 및 전자 기기
JP2016040838A (ja) * 2015-10-26 2016-03-24 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び電子機器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100598015B1 (ko) * 2005-02-07 2006-07-06 삼성전자주식회사 공유 구조 상보성 금속 산화막 반도체 액티브 픽셀 센서어레이의 레이 아웃
TWI433307B (zh) 2008-10-22 2014-04-01 Sony Corp 固態影像感測器、其驅動方法、成像裝置及電子器件
US8405751B2 (en) * 2009-08-03 2013-03-26 International Business Machines Corporation Image sensor pixel structure employing a shared floating diffusion
JP5564874B2 (ja) * 2009-09-25 2014-08-06 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び電子機器
JP5493669B2 (ja) * 2009-10-07 2014-05-14 ソニー株式会社 固体撮像装置、撮像装置、および固体撮像装置の製造方法
JP2011114324A (ja) * 2009-11-30 2011-06-09 Sony Corp 固体撮像装置及び電子機器
JP5564909B2 (ja) * 2009-11-30 2014-08-06 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP5644177B2 (ja) * 2010-05-07 2014-12-24 ソニー株式会社 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
US9473714B2 (en) * 2010-07-01 2016-10-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Solid-state imaging device and semiconductor display device
US9165959B2 (en) * 2013-02-25 2015-10-20 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor with pixel units having mirrored transistor layout
JP6334203B2 (ja) * 2014-02-28 2018-05-30 ソニー株式会社 固体撮像装置、および電子機器
JP6246076B2 (ja) * 2014-06-05 2017-12-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法および半導体装置
TWI696278B (zh) * 2015-03-31 2020-06-11 日商新力股份有限公司 影像感測器、攝像裝置及電子機器
KR102414030B1 (ko) 2015-11-18 2022-06-29 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
KR102473154B1 (ko) * 2016-01-11 2022-12-02 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
KR102356913B1 (ko) * 2017-07-03 2022-02-03 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035154A (ja) * 2009-07-31 2011-02-17 Sony Corp 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
KR20130021330A (ko) * 2011-08-22 2013-03-05 소니 주식회사 고체 촬상 장치 및 전자 기기
JP2016040838A (ja) * 2015-10-26 2016-03-24 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
US10432831B2 (en) 2019-10-01
CN108538869A (zh) 2018-09-14
TW201834226A (zh) 2018-09-16
TWI725238B (zh) 2021-04-21
US20180255215A1 (en) 2018-09-06
KR102333610B1 (ko) 2021-12-03
CN108538869B (zh) 2022-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102333610B1 (ko) 이미지 센서
KR102356913B1 (ko) 이미지 센서
KR102437162B1 (ko) 이미지 센서
KR102431210B1 (ko) 위상차 검출 픽셀을 구비한 이미지 센서
KR102568744B1 (ko) 이미지 센서
KR102591008B1 (ko) 이미지 센서
KR102473154B1 (ko) 이미지 센서
KR102358317B1 (ko) 이미지 센서
KR102472591B1 (ko) 이미지 센서
KR20190012812A (ko) 위상차 검출 픽셀을 구비한 이미지 센서
KR102591525B1 (ko) 공통 선택 트랜지스터를 가진 유닛 픽셀 블록을 포함하는 이미지 센서
KR20170037053A (ko) 이미지 센서
KR102551862B1 (ko) 이미지 센서
US10163961B2 (en) Image sensor
US10424609B2 (en) Image sensor with reduced fixed pattern noise
US10522577B2 (en) Image sensor
KR20220069572A (ko) 이미지 센싱 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right