KR20100080172A - 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
실시예는 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 실시예에 따른 이미지 센서는, 광전하를 생성하는 포토 다이오드, 상기 광전하를 축전하는 플로팅확산영역, 상기 플로팅확산영역과 소스가 연결되며, 게이트 및 드레인 단자가 서로 연결되어 리셋 기능을 하는 리셋트랜지스터 및 상기 광전하를 인가받아 소스팔로워 버퍼증폭기 역할을 하는 드라이브 트랜지스터를 포함한다. 실시예는 적어도 두개의 단위픽셀들의 일부를 공유하여 트랜지스터의 개수를 감소시킬 수 있는 이미지 센서를 제공한다.
리셋 트랜지스터
Description
실시예는 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
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.
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 디 지털 로직(Digital logic) 등이 결합되기도 하는데, 이는 공간과 전력 그리고 비용절감에 큰 장점을 갖고 있다.
한편, CMOS 이미지 센서는 트랜지스터의 개수에 따라 3T형, 4T형, 5T형 등으로 구분된다. 3T형은 1개의 포토다이오드와 3개의트랜지스터로 구성되며, 4T형은 1개의 포토다이오드와 4개의 트랜지스터로 구성된다.
1.75um 이하의 픽셀에서는 픽셀을 구성하는 요소들을 줄이거나 다른 포토다이오드들과 일부를 공유하는 방식으로 수광면적의 확보를 이루고 있다. 2공유 픽셀(2 shared pixel)나 4공유 픽셀(4 shared pixel)구조를 이용하여 포토다이오드의 면적을 늘이기는 하지만 섀어링(sharing)이 복잡해짐에 따라 이들을 연결하기 위한 메탈 배선도 복잡하게 되고 포토다이오드의 일부를 가리거나, 신호선들이 가까이 지나가게 배치할 수 밖에 없는 어려움이 있다.
실시예는 적어도 두개의 단위픽셀들의 일부를 공유하여 트랜지스터의 개수를 감소시킬 수 있는 이미지 센서를 제공한다.
실시예는 픽셀에서 트랜지스터와 연결되는 메탈 배선을 간단하게 구성하여 높은 광특성을 가질 수 있는 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공한다.
실시예는 최소의 면적을 가지고 배치된 레이아웃을 가지는 이미지 센서를 제공한다.
실시예에 따른 이미지 센서는, 광전하를 생성하는 포토 다이오드, 상기 광전하를 축전하는 플로팅확산영역, 상기 플로팅확산영역과 소스가 연결되며, 게이트 및 드레인 단자가 서로 연결되어 리셋 기능을 하는 리셋트랜지스터 및 상기 광전하를 인가받아 소스팔로워 버퍼증폭기 역할을 하는 드라이브 트랜지스터를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, 단위화소들을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법에 있어서, 반도체 기판 상에 리셋 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극의 양측에 소스 영역 및 드레인 영역을 각각 형성하는 단계, 상기 반도체 기판 상에 상기 게이트 전극을 덮는 제1절연막을 형성하는 단계, 상기 제1절연막에 상기 게이트 전극의 일부 및 상기 드레인 영역의 일부를 동시에 드러내는 콘택홀을 형성하는 단계, 상기 콘택홀 내에 상기 게이트 전극 및 상기 드레인 영역과 동시에 접속하는 콘택 전극을 형성하는 단계 및 상기 콘택 전 극과 연결된 금속배선을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판 상에 열 방향으로 배치된 제1포토다이오드 및 제2포토다이오드, 상기 제1포토다이오드 및 상기 제2포토다이오드 사이에 배치된 플로팅확산영역, 상기 제1포토다이오드 및 상기 플로팅확산영역 사이에 배치된 제1트랜스퍼트랜지스터, 상기 제2포토다이오드 및 상기 플로팅확산영역 사이에 배치된 제2트랜스퍼 트랜지스터, 상기 플로팅확산영역과 연결되며, 게이트 전극및 드레인 영역이 서로 연결된 리셋트랜지스터 및 상기 리셋트랜지스터와 열 방향으로 배치되며 상기 플로팅확산영역과 금속배선을 통해 연결된 드라이브트랜지스터를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, 제2도전형 불순물이 주입된 반도체 기판을 준비하는 단계, 상기 반도체 기판의 제1액티브 영역의 일부에 제1소자분리막을 형성하고, 제2액티브 영역에 격리된 액티브 영역을 갖는 제2소자분리막을 형성하는 단계, 상기 제1액티브 영역에 리셋트랜지스터, 제1및 제2트랜스퍼트랜지스터를 형성하고, 상기 제2액티브 영역에 드라이브트랜지스터를 형성하는 단계 및 상기 반도체 기판에 제1도전형 불순물을 선택적으로 주입하여 상기 제1트랜스퍼트랜지스터의 일측에 제1포토다이오드 및 상기 제1포토다이오드와 격리되며 상기 제2트랜스퍼트랜지스터의 일측에 제2포토다이오드를 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서는 적어도 두개의 단위픽셀들의 일부를 공유하여 트랜지스터의 개수를 감소시키고 트랜지스터와 연결되는 메탈 배선을 간단하게 구성하여 높은 광특성을 가질 뿐만 아니라 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
실시예는 메탈 배선을 간단히 하여 포토다이오드의 면적을 최대로 할 수 있어 수광 영역의 면적을 넓힐 수 있는 레이아웃을 채택함으로써 필 팩터를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
실시예는 최소의 면적을 가지고 배치되도록 레이아웃함으로써 집적화가 용이한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 이미지 센서를 보여주는 회로도이고, 도 2는 실시예에 따른 이미지 센서를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 씨모스 이미지 센서의 공유픽셀은 광전 변환부로서의 제 1 포토 다이오드(photo diode;PD1)(11)와 제 2 포토다이오드(PD2), 상기 제 1 포토다이오드에서 전달된 신호를 전송하는 제 1 트랜스퍼트랜지스터(TX1), 상기 제 2 포토다이오드에서 전달된 신호를 전송하는 제 2 트랜지스터(TX2), 상기 제 1 및 제 2 트랜스퍼트랜지스터(TX1, TX2)와 연결되어 공용으로 사용하는 리셋트랜지스터(RX), 드라이브트랜지스터(DX)를 포함한다.
상기 리셋트랜지스터(RX)는 상기 광전하를 축전하는 플로팅확산영역(FD)과 VDD(전원전압)사이에 연결되어 리셋 기능을 한다.
상기 리셋트랜지스터(RX)는 전원전압이 드레인 단자로 공급되고, 리셋트랜지스터(RX)의 게이트 전압이 전원전압과 동일한 전압 예를 들어, 3.0V가 인가되면 턴온되어 리셋 기능을 수행하게 된다.
상기 드라이브 트랜지스터(DX)는 상기 플로팅확산영역(FD)으로부터 광전하를 인가받아 소스팔로워 버퍼증폭기역할을 한다. 상기 드라이브 트랜지스터(DX)는 해당 단위화소를 선택하는 셀렉트 신호를 인가받아, 해당 단위화소가 선택될 경우에 광전하를 전달받아 증폭하여 출력한다.
공유픽셀은 열 방향으로 인접한 2개의 포토다이오드를 포함하며, 제 1 및 제 2 포토다이오드(PD1, PD2)는 입사광을 흡수하여 광량에 대응하는 전하를 축적한다. 포토다이오드 대신, 포토트랜지스터, 포토게이트, 핀드 포토다이오드 또는 이들의 조합이 적용될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 리셋트랜지스터(RX)의 게이트와 드레인 단자가 서로 직접 연결되어 있다. 리셋트랜지스터(RX)의 리셋신호(RX signal) 즉, VDD는 게이트 및 드레인 단자로 동시에 전달된다. 즉, 리셋기능이 수행될 시점에 리셋트랜지스터(RX)에 리셋신호 즉, VDD가 인가되고, 리셋기능이 수행되지 않는 시점에는 리셋신호를 인가하지 않고 턴오프 상태로 유지한다.
따라서, 이미지 센서에서 상기 리셋트랜지스터(RX)의 게이트 및 드레인 단자로 개별로 연결되던 메탈 배선을 하나로 줄일 수 있으며, 상기 게이트 및 드레인 단자를 서로 쇼트시켜 리셋신호와 연결시킬 수 있다.
상기 리셋트랜지스터(RX)는 포토다이오드들에 축적된 전하를 전달받는 플로팅확산영역(FD)을 주기적으로 리셋시킨다. 상기 리셋트랜지스터(RX)는 소정의 바이어스를 인가하는 리셋 신호 라인에 게이트 및 드레인 단자가 동시에 접속하는데, 상기 리셋트랜지스터(RX)의 상기 게이트 및 상기 드레인 단자에 동시에 리셋 신호 예컨대, 전원 전압 VDD가 전달되면 상기 리셋트랜지스터(RX)가 턴온되고, VDD는 플로팅 확산 영역(FD)으로 전달된다.
여기서, 셀렉트트랜지스터(SX)는 별도로 구비되지 않으며, 선택 신호 라인이 드라이브트랜지스터(DX)의 단자와 연결되어 있으며, 여러 개의 단위픽셀들 중 행 단위로 공유픽셀을 선택하는 역할을 한다.
상기 드라이브트랜지스터(DX)는 상기 셀렉트 신호에 의해 선택되면 각 포토다이오드에 축적된 전하를 전달받은 플로팅확산영역(FD)의 전기적 포텐셜의 변화를 출력 라인으로 출력한다.
도 3a 및 도 3b는 실시예에 따른 이미지 센서의 리셋트랜지스터의 회로도 및 이를 소자로 구현한 단면도를 보여준다.
도 3a를 참조하면, 상기 리셋트랜지스터(RX)는 소정의 바이어스를 인가하는 리셋 신호 라인에 게이트 및 드레인 단자가 동시에 접속하는데, 상기 리셋트랜지스터(RX)의 상기 게이트 및 상기 드레인 단자에 동시에 리셋 신호 예컨대, 전원 전압 VDD가 전달되면 상기 리셋트랜지스터(RX0가 턴온되고, VDD는 플로팅 확산 영역(FD)으로 전달된다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 반도체 기판(10) 상에 소자분리막패턴(11)이 형 성되어 있다. 상기 소자분리막패턴(11)은 상기 반도체 기판(10)에 소장의 깊이로 트렌치를 형성하고, 상기 트렌치 내에 절연막을 매립하여 형성된 STI(shallow trench isolation)일 수 있다.
상기 소자분리막 패턴(10)에 의해 구분되는 액티브 영역의 일부 상에 게이트 전극(20)이 형성된다. 상기 게이트 전극(20)은 폴리실리콘 패턴으로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 전극(20)의 일측에 선택적으로 불순물을 주입하여 드레인 영역(13)을 형성할 수 있다. 도시하지 않았으나, 상기 게이트 전극(20)의 타측에 소스 영역이 형성될 수 있다.
상기 게이트 전극(20)이 형성된 반도체 기판(10) 상에 제1절연막(30)을 형성하고, 상기 제1절연막(30)에 상기 게이트 전극(20)의 일부 및 상기 드레인 영역(13)의 일부를 동시에 노출시키는 콘택홀을 형성한다. 상기 콘택홀을 통해 상기 게이트 전극(20)의 상면 일부 및 측면이 드러날 수 있다.
상기 콘택홀 내에 텅스텐 등의 금속이 갭필되어 상기 게이트 전극(20) 및 상기 드레인 영역(13)에 동시에 접촉하는 콘택 전극(51)이 형성된다.
상기 콘택 전극(51)이 형성된 상기 제1절연막(30) 상에 상기 콘택 전극(51)과 연결된 제1금속배선(52)이 형성된다.
상기 제1금속배선(52) 상에 제2절연막(40)이 형성되고, 상기 제1금속배선(52)의 일부를 드러내는 비아가 형성되고, 상기 비아 내에 상기 제1금속배선(52)과 접촉하는 비아금속(53)이 형성된다. 상기 비아금속(53)이 형성된 상기 제2절연막(40) 상에 제2금속배선(54)이 형성된다.
여기서, 제2금속배선(54)까지만 도시하였으나, 상기 제2금속배선(54)은 전원라인과 연결되며, 상기 전원라인을 통해 상기 제2금속배선(54), 상기 비아금속(53), 상기 제1금속배선(52) 및 상기 콘택전극(51)을 통해서 상기 리셋트랜지스터(RX)의 게이트 전극(20) 및 상기 드레인 영역(13)에 동시에 전원전압이 공급된다.
이로써, 리셋 트랜지스터(RX)의 게이트 전극(20) 및 드레인 영역(13)에 각각 연결되는 신호선을 제거하고, 상기 게이트 전극(20) 및 드레인 영역(13)을 직접 연결함으로써 금속배선 및 콘택전극의 수를 1개로 감소시킬 수 있다.
이와 같은 게이트 및 드레인 단자의 동시 접속 구조를 부팅 컨택(butting contact)이라고 할 수도 있다. 즉, 상기 콘택홀의 사이즈를 다른 부분의 콘택홀 사이즈보다 크고 길게 형성하여 게이트 및 드레인 단자가 서로 쇼트될 수 있도록 구성하였다.
따라서, 실시예에 따른 이미지 센서는 적어도 두개의 단위픽셀들의 일부를 공유하여 트랜지스터의 개수를 감소시키고 트랜지스터와 연결되는 메탈 배선을 간단하게 구성하여 높은 광특성을 가질 뿐만 아니라 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
실시예는 메탈 배선을 간단히 하여 포토다이오드의 면적을 최대로 할 수 있어 수광 영역의 면적을 넓힐 수 있는 레이아웃을 채택함으로써 필 팩터를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
실시예는 최소의 면적을 가지고 배치되도록 레이아웃함으로써 집적화가 용이한 효과가 있다.
도 4는 실시예에 다른 이미지 센서에서, 단위 화소를 보여주는 레이아웃도이다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 화소는 2개의 포토다이오드를 가지는 공유 픽셀 구조이다. 4개의 포토다이오드를 가지며 각 회로를 공유하는 구조일 수도 있다.
공유픽셀은 열 방향으로 인접한 2개의 포토다이오드를 포함한다. 제1포토다이오드(PD1) 및 제2포토다이오드(PD2)는 마름모꼴 또는 다각형으로 이루어진다.
상기 제1포토다이오드(PD1) 및 상기 제2포토다이오드(PD2)는 각각 제1트랜스퍼트랜지스터(TX1) 및 제2트랜스퍼트랜지스터(TX2)와 연결된다.
상기 제1트랜스퍼트랜지스터(TX1) 및 제2트랜스퍼트랜지스터(TX2)는 상기 제1포토다이오드(PD1) 및 상기 제2포토다이오드(PD2)의 사이에 형성되며, 상기 제1트랜스퍼트랜지스터(TX1) 및 상기 제2트랜스퍼트랜지스터(TX2) 사이에 플로팅확산영역(FD)이 형성된다. 상기 플로팅확산영역(FD)은 상기 리셋트랜지스터(RX)의 소스 영역과 연결된다.
상기 리셋트랜지스터(RX) 주변에는 소자분리패턴(11)이 상기 리셋트랜지스터(RX)의 드레인 영역(13)을 감싸며 "⊂" 형태로 형성되며, 상기 소스 영역 및 드레인 영역(13) 사이에 게이트 전극(20)이 형성된다.
상기 게이트 전극(20) 및 상기 드레인 영역(13)에 동시에 접속하는 콘택전극(51)이 형성된다. 상기 콘택전극(51)은 제1금속배선(52)과 연결된다.
열 방향으로 상기 리셋트랜지스터(RX) 아래에 드라이브트랜지스터(DX)가 형성된다.
상기 드라이브트랜지스터(DX)는 소자 분리막 패턴(11)에 의해 다른 액티브 영역과 격리되어 액티브영역이 "⊂" 형태로 형성된다. 상기 드라이브트랜지스터(DX)의 격리된 액티브영역의 양단에는 각각 소스 및 드레인 영역이 형성된다. 상기 드라이브트랜지스터의 액티브 영역 상의 상기 소스 영역 및 드레인 영역 사이에 게이트 전극이 형성되고, 상기 게이트 전극은 상기 플로팅확산영역과 제1금속배선에 의하여 연결된다.
상기와 같이, 리셋트랜지스터(RX)의 게이트 전극(20)과 드레인 영역(13)이 서로 직접 연결되어 있다. 리셋트랜지스터(RX)의 리셋신호 즉, VDD는 게이트 전극(20) 및 드레인 영역(13)으로 콘택전극(51)을 통해 동시에 전달된다. 즉, 리셋기능이 수행될 시점에 리셋트랜지스터(RX)에 리셋신호 즉, VDD가 인가되고, 리셋기능이 수행되지 않는 시점에는 리셋신호를 인가하지 않고 턴오프 상태로 유지한다.
따라서, 이미지 센서에서 상기 리셋트랜지스터(RX)의 게이트 및 드레인 단자로 개별로 연결되던 메탈 배선을 하나로 줄일 수 있으며, 상기 게이트 및 드레인 단자를 서로 쇼트시켜 리셋신호와 연결시킬 수 있다.
실시예에 따르면, 리셋트랜지스터(RX0의 액티브영역을 정의하기 위한 소자분리패턴 및 드라이브 트랜지스터(DX)의 액티브영역을 정의하기 위한 소자분리패턴이외에 상기 제1 및 제2포토다이오드들(PD1, PD2)이 형성되는 액티브영역은 정션에 의하여 소자분리가 이루어진다.
즉, 제1포토다이오드(PD1) 및 제2포토다이오드(PD2)는 제1도전형 불순물이 이온주입되고, 제1포토다이오드(PD1) 및 제2포토다이오드(PD2)의 주변에는 제2도전형 불순물이 이온주입됨으로써 소자 격리가 이루어질 수 있다.
아래에서, 실시예에 따른 이미지 센서의 레이아웃을 간략히 설명한다.
리셋트랜지스터, 제1 및 제2트랜스퍼트랜지스터들(TX1, TX2)을 포함하여 제1액티브 영역이라고 한다.
드라이브트랜지스터(DX)를 포함하여 제1액티브 영역이라고 한다.
제1포토다이오드 영역(PD1) 및 제2포토다이오드 영역(PD2)이 열 방향으로 나란히 배치된다. 제1액티브 영역 및 제2액티브 영역이 열 방향으로 나란히 배치된다. 상기 제1포토다이오드 영역 및 상기 제2포토다이오드 영역과 제1액티브 영역 및 제2액티브 영역은 행 방향으로 엇갈려 배치된다. 즉, 제1포토다이오드 영역(PD1) 및 제2포토다이오드 영역(PD2) 사이에 제1액티브 영역이 배치된다.
상기 제1포토다이오드 영역(PD1) 및 상기 제2포토다이오드 영역(PD2)과 연결되도록 제1액티브 영역 내에 제1트랜스퍼트랜지스터(TX1) 및 제2트랜스퍼트랜지스터(TX2)가 대칭하여 배치되며, 상기 제1트랜스퍼트랜지스터(TX1) 및 제2트랜스퍼트랜지스터(TX2) 사이에 플로팅다이오드 영역(FD)이 형성된다. 상기 플로팅다이오드영역(FD)과 연결되며 리셋트랜지스터(RX)가 형성되며, 상기 리셋트랜지스터(RX)의 드레인 영역(13)을 감싸도록 소자분리패턴(11)이 형성된다. 상기 리셋트랜지스터(RX)의 게이트 전극(20) 및 상기 드레인 영역(13)은 서로 동시에 접 속하는 콘택 전극(51)이 형성된다.
상기 제1액티브 영역 아래에 제2액티브 영역이 형성되며, 상기 제2액티브 영역에 형성된 소자분리 패턴(11) 내에 드라이브 트랜지스터(DX)의 액티브 영역이 형성된다. 상기 드라이브 트랜지스터(DX)의 게이트 전극은 상기 플로팅 확산 영역(FD)과 제1금속배선(50)을 통해서 연결된다.
상기 제1액티브영역, 상기 제2액티브 영역, 상기 제1포토다이오드 영역 및 상기 제2포토다이오드 영역의 경계에는 제2도전형 불순물이 이온주입되어 임플란트 아이솔레이션(implant isolation)을 구현할 수 있다.
상기 제1액티브영역, 상기 제2액티브 영역, 상기 제1포토다이오드 영역 및 상기 제2포토다이오드 영역은 각각 마름모꼴로 형성될 수 있다.
경우에 따라, 상기 제1액티브영역, 상기 제2액티브 영역, 상기 제1포토다이오드 영역 및 상기 제2포토다이오드 영역은 다각형으로 형성될 수도 있다.
실시예에 따른 이미지센서는 도 4에 도시한 바와 같은 단위 화소의 레이아웃을 픽셀 영역에 반복하여 배치함으로써 최소의 면적을 가지고 단위화소들이 배치되도록 레이아웃함으로써 집적화가 용이한 효과가 있다. 또한, 포토다이오드의 면적을 확장시켜 광 감도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체 적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 이미지 센서를 보여주는 회로도이다.
도 2는 실시예에 따른 이미지 센서를 보여주는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 실시예에 따른 이미지 센서의 리셋트랜지스터의 회로도 및 이를 소자로 구현한 단면이다.
도 4는 실시예에 다른 이미지 센서에서, 단위 화소를 보여주는 레이아웃도이다.
Claims (18)
- 광전하를 생성하는 포토 다이오드;상기 광전하를 축전하는 플로팅확산영역;상기 플로팅확산영역과 소스가 연결되며, 게이트 및 드레인 단자가 서로 연결되어 리셋 기능을 하는 리셋트랜지스터; 및상기 광전하를 인가받아 소스팔로워 버퍼증폭기 역할을 하는 드라이브 트랜지스터를 포함하는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 포토 다이오드는 제1포토다이오드 및 제2포토다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제2항에 있어서,상기 제1포토다이오드와 연결된 제1트랜스퍼트랜지스터 및 상기 제2포토다이오드와 연결된 제2트랜스퍼트랜지스터를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2트랜스퍼트랜지스터들은 상기 플로팅확산영역과 연결된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 리셋트랜지스터의 상기 게이트 및 상기 드레인 단자는 하나의 콘택 전 극에 의해 동시에 접속되며, 리셋 신호가 인가되는 전원 라인과 연결된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 게이트 및 상기 드레인 단자에 리셋 신호가 인가되면 플로팅확산영역에 전원전압이 전달되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 단위화소들을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법에 있어서,반도체 기판 상에 리셋 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 게이트 전극의 양측에 소스 영역 및 드레인 영역을 각각 형성하는 단계;상기 반도체 기판 상에 상기 게이트 전극을 덮는 제1절연막을 형성하는 단계;상기 제1절연막에 상기 게이트 전극의 일부 및 상기 드레인 영역의 일부를 동시에 드러내는 콘택홀을 형성하는 단계;상기 콘택홀 내에 상기 게이트 전극 및 상기 드레인 영역과 동시에 접속하는 콘택 전극을 형성하는 단계; 및상기 콘택 전극과 연결된 금속배선을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,상기 반도체 기판에 상기 드레인 영역을 감싸도록 "⊂" 형태의 소자분리막을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,상기 반도체 기판에 제1포토다이오드 및 제2포토다이오드를 형성하는 단계;상기 제1 및 제2 포토다이오드 주변에 임플란트 아이솔레이션(implant isolation)을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,상기 금속배선을 형성하는 단계 이후에,상기 제1절연막과 연결된 전원 라인을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 반도체 기판 상에 열 방향으로 배치된 제1포토다이오드 및 제2포토다이오드;상기 제1포토다이오드 및 상기 제2포토다이오드 사이에 배치된 플로팅확산영역;상기 제1포토다이오드 및 상기 플로팅확산영역 사이에 배치된 제1트랜스퍼트랜지스터;상기 제2포토다이오드 및 상기 플로팅확산영역 사이에 배치된 제2트랜스퍼 트랜지스터;상기 플로팅확산영역과 연결되며, 게이트 전극및 드레인 영역이 서로 연결된 리셋트랜지스터; 및상기 리셋트랜지스터와 열 방향으로 배치되며 상기 플로팅확산영역과 금속배선을 통해 연결된 드라이브트랜지스터를 포함하는 이미지 센서.
- 제10항에 있어서,상기 제1포토다이오드 및 상기 제2포토다이오드 경계에서 상기 반도체 기판에 임플란트 아이솔레이션이 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제10항에 있어서,상기 반도체 기판에 상기 리셋트랜지스터의 상기 드레인 영역을 일부를 감싸는 "⊂" 형태의 소자분리막이 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제10항에 있어서,상기 드라이브 트랜지스터의 액티브 영역이 "⊂" 형태로 형성되고, 상기 액티브 영역을 감싸는 소자분리막이 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제10항에 있어서,상기 리셋트랜지스터, 상기 제1 및 제2트랜스퍼트랜지스터를 포함하는 제1액 티브영역, 상기 드라이브트랜지스터를 포함하는 제2액티브영역, 상기 제1포토다이오드 및 상기 제2포토다이오드는 다각형 형상으로 상기 반도체 기판 상에 2행 2열로 배치된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제2도전형 불순물이 주입된 반도체 기판을 준비하는 단계;상기 반도체 기판의 제1액티브 영역의 일부에 제1소자분리막을 형성하고, 제2액티브 영역에 격리된 액티브 영역을 갖는 제2소자분리막을 형성하는 단계;상기 제1액티브 영역에 리셋트랜지스터, 제1및 제2트랜스퍼트랜지스터를 형성하고, 상기 제2액티브 영역에 드라이브트랜지스터를 형성하는 단계; 및상기 반도체 기판에 제1도전형 불순물을 선택적으로 주입하여 상기 제1트랜스퍼트랜지스터의 일측에 제1포토다이오드 및 상기 제1포토다이오드와 격리되며 상기 제2트랜스퍼트랜지스터의 일측에 제2포토다이오드를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제15항에 있어서,상기 반도체 기판 전면에 절연막을 형성하는 단계;상기 절연막에 상기 리셋트랜지스터의 게이트 및 드레인 단자에 동시에 접속하는 콘택전극을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제15항에 있어서,상기 콘택전극과 연결되며, 리셋신호에 따라 전원전압을 상기 게이트 및 상기 드레인에 동시에 공급하는 전원라인을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제15항에 있어서,상기 제1포토다이오드 및 상기 제2포토다이오드는 상기 반도체 기판에 주입된 제2도전형 불순물 영역에 의하여 격리된 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
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Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| US7800146B2 (en) * | 2005-08-26 | 2010-09-21 | Aptina Imaging Corporation | Implanted isolation region for imager pixels |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101387008B1 (ko) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | 클레어픽셀 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 |
| KR20210039323A (ko) * | 2019-09-30 | 2021-04-09 | 선전 구딕스 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드 | 이미지 센서의 반도체 구조, 칩 및 전자 장치 |
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