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KR101211085B1 - 공유 포토 다이오드 이미지 센서 - Google Patents

공유 포토 다이오드 이미지 센서 Download PDF

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KR101211085B1
KR101211085B1 KR1020090043174A KR20090043174A KR101211085B1 KR 101211085 B1 KR101211085 B1 KR 101211085B1 KR 1020090043174 A KR1020090043174 A KR 1020090043174A KR 20090043174 A KR20090043174 A KR 20090043174A KR 101211085 B1 KR101211085 B1 KR 101211085B1
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KR
South Korea
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photodiode
image sensor
shared
shared photodiode
diffusion region
Prior art date
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Active
Application number
KR1020090043174A
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English (en)
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KR20100063632A (ko
Inventor
민봉기
제이. 피. 티. 앨버트
심재식
박미란
권용환
남은수
Original Assignee
한국전자통신연구원
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Filing date
Publication date
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/802—Geometry or disposition of elements in pixels, e.g. address-lines or gate electrodes
    • H—ELECTRICITY
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    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/813—Electronic components shared by multiple pixels, e.g. one amplifier shared by two pixels

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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

본 발명에 다른 고유 포토 다이오드 이미지 센서는 포토 다이오드, 상기 포토 다이오드로부터의 전자를 집속하는 확산 영역, 상기 포토 다이오드와 상기 확산 영역을 연결하는 트랜스퍼 트랜지스터 및 상기 확산 영역으로부터 신호를 득출하는 득출 회로를 포함하는 적어도 2개 이상의 단위 화소를 포함하는 이미지 센서에 있어서, 이웃한 상기 단위 화소는 상기 포토 다이오드가 서로 이웃하도록 대칭적으로 배치되어 하나의 공유 포토 다이오드를 형성한다. 따라서, 공유 포토 다이오드 이미지 센서는 성능에 제한을 주는 암전류를 발생하는 소자분리막를 제거할 뿐만 아니라, 소자분리막과 관련된 기본적인 최소설계요구조건(간격, 면적)을 제거하여, 이러한 영역을 포토 다이오드로 사용할 수 있거나, 추가적인 화소 스케일링에 이용할 수 있도록 함으로써 포토 다이오드 자체의 스케일링 한계를 획기적으로 개선하고, 화소의 스케일링에도 픽셀 성능을 유지할 수 있도록 한다.
이미지 센서, 포토 다이오드, 공유, 화소, 분리패턴

Description

공유 포토 다이오드 이미지 센서{THE SHARED PHOTO DIODE IMAGE SENSOR}
본 발명은 이미지 센서에 관한 것이다. 특히 본 발명은 이웃한 포토 다이오드를 서로 공유하는 구조를 가지는 이미지 센서에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지 센서를 구성하는 단위 화소의 광전 변환은 포토 다이오드에서 이루어진다.
특히, 실리콘 공정에서 포토 다이오드는 암전류 특성이 매우 우수해야 높은 신호대잡음비(SNR)를 얻을 수 있다.
이를 위해, 한 화소에 4개의 트랜지스터를 포함하는 이미지 센서의 경우, 포토 다이오드 상의 표면에 이온주입을 통하여 포토 다이오드의 표면 검사로부터 영향을 덜 받도록 하고, 포토 다이오드가 높은 전압으로 역바이어스된 상황에서도 이러한 검사 표면로부터 암전자(dark electron)가 발생하지 않도록 하는 기법을 이용하고 있으며, 이와 같은 방법은 암전류를 크게 낮출 수 있어, CCD(charge-coupled device)에 필적하는 높은 신호대잡음비의 이미지를 얻을 수 있다.
그러나, 이러한 방법은 수직면에 있어서 암전류 개선을 위한 노력에 한정되어 수평면의 스케일링에 있어 암전류 억제를 위한 노력이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 화소 스케일링 또는 포토 다이오드 확장을 위한 공간을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 암전류 발생을 제거하는데 방법을 제공하는 것이다.
또한, 포토 다이오드에 인접한 둘 이상의 트랜스퍼 트랜지스터를 동시 구동함으로써 해상도를 개선하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 이미지 센서는 포토 다이오드, 상기 포토 다이오드로부터의 전자를 집속하는 확산 영역, 상기 포토 다이오드와 상기 확산 영역을 연결하는 트랜스퍼 트랜지스터 및 상기 확산 영역으로부터 신호를 득출하는 득출 회로를 포함하는 적어도 2개 이상의 단위 화소를 포함하는 이미지 센서에 있어서, 이웃한 상기 단위 화소는 상기 포토 다이오드가 서로 이웃하도록 대칭적으로 배치되어 공유 포토 다이오드를 형성하고, 상기 공유 포토 다이오드와 연결되어 있는 복수의 상기 트랜스퍼 트랜지스터에 동시에 턴온 신호를 가하여 감지 신호를 생성한다.
상기 공유 포토 다이오드에 대하여 이웃한 상기 단위 화소의 트랜스퍼 트랜지스터가 상기 공유 포토 다이오드를 기준으로 대칭적으로 위치할 수 있다.
상기 공유 포토 다이오드는 4개의 이웃한 상기 단위 화소의 상기 포토 다이오드가 인접하여 형성되며, 4개의 상기 트랜스퍼 트랜지스터는 상기 공유 포토 다이오드를 기준으로 서로 대칭적으로 위치할 수 있다.
상기 공유 포토 다이오드는 마름모 형태로 배치되어 있으며, 상기 트랜스퍼트랜지스터는 상기 마름모 형태의 꼭지점 영역에 위치할 수 있다.
이웃한 상기 공유 포토 다이오드로부터의 득출 신호를 조합하여 하나의 상기 감지 신호를 생성할 수 있다.
상기 감지 신호는 상기 이웃한 공유 포토 다이오드로부터의 상기 득출 신호의 합에 대응할 수 있다.
상기 공유 포토 다이오드는 하나의 마스크 영역을 통하여 형성될 수 있다.
상기 공유 포토 다이오드 상에 에너지 장벽을 형성하기 위한 분리벽을 포함할 수 있다.
상기 분리벽은 상기 공유 포토 다이오드 위에 배선을 형성하고, 상기 배선에전압을 인가함으로써 에너지 장벽을 형성할 수 있다.
상기 분리벽은 상기 공유 포토 다이오드 내에 이온 주입된 분리 영역을 통해에너지 장벽을 형성할 수 있다.
상기 배선은 금속 또는 폴리 배선으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 공유 포토 다이오드 이미지 센서는 성능에 제한을 주는 암전류를 발생하는 소자분리막를 제거할 뿐만 아니라, 소자분리막과 관련된 기본적인 최소설계요구조건(간격, 면적)을 제거하여, 이러한 영역을 포토 다이오드로 사용할 수 있거나, 추가적인 화소 스케일링에 이용할 수 있도록 함으로써 포토 다이오드 자체의 스케일링 한계를 획기적으로 개선하고, 화소의 스케일링에도 픽셀 성 능을 유지할 수 있도록 한다.
추가적으로 공유된 포토 다이오드를 가지는 이미지 센서의 리드아웃(readout) 부분의 동작에 따라 새로운 기능을 추가할 수 있음으로 이미지 센서의 기능성을 추가하는데 도움이 된다.
또한, 4-트랜지스터 화소와 같은 구조에서 넓은 면적의 포토 다이오드에 대한 리셋과 트랜스퍼 동작을 완벽하게 수행하여 이미지 래그(image lag)와 같은 현상을 억제하고, 이로 인하여 노이즈 특성이 나빠짐에 따른 이미지 품질의 열화를 막을 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 일반적인 이미지 센서의 4개의 트랜지스터를 가지는 화소의 단면도이다.
도 1을 참고하면, p-타입 기판(170) 위에 형성된 포토 다이오드(100) 주변에는 표면 주입(surface implant) 영역(101)과 소자 분리(STI: shallow trench isolation) 영역(102), 그리고 소자 분리 영역(102)의 불완전 트랩(defective trap)이 포토다 이오드(100)에 암전류를 발생하는 것을 억제하기 위해 p-타입으로 도핑된 영역(103), 그리고 신호득출회로(readout circuit)를 구성하는 트랜지스터들이 위치할 P- well 영역(112)으로 구성되어 있다.
이러한 신호득출회로는 포토 다이오드(100)와 확산영역(111)을 연결하는 트랜스퍼 트랜지스터(110), 확산영역(111)과 기준 전압(VDD) 사이에 연결되어 확산영역(111) 및 포토 다이오드(100)를 리셋하는 리셋 트랜지스터(QR), 소스팔로워 역할을 하는 구동 트랜지스터(QS) 및 선택 신호(SEL)에 따라 해당 포토 다이오드(100)의 신호를 읽어들이는 선택 트랜지스터(QSEL)를 포함한다.
입사된 빛이 EHP(electron hole pair)로 분리되고, 이 때 전자는 이전에 리셋되어 완전히 공핍되어 있는 포토 다이오드(100)에 저장된다.
이후 트랜스퍼 트랜지스터(110)의 턴-온 동작으로 인하여 그 동안 축적된 전자는 확산 영역(111)으로 이동을 하고, 이후 확산 영역(111)에 발생된 전압을 구동 트랜지스터(QS)과 선택 트랜지스터(QSEL)에 의하여 출력 노드(OUT)에 전달된다.
포토 다이오드(100)의 초기 리셋 동작은 리셋 트랜지스터(QR)을 턴-온함으로써 이루어지고, 리셋 트랜지스터(QR) 및 구동 트랜지스터(QS)의 드레인은 기준 전압(VDD)에 함께 연결된 구조를 가진다.
한 예로, CMOS 이미지 센서 제작 공정에서는 소자 분리 영역(STI)을 사용하여 소자간 또는 포토 다이오드간의 격리를 두고 있는데, 보통 소자 분리 영역은 공 정의 특성상 불완전한 표면을 가지고 있다.
만약 포토 다이오드(100)의 리셋 조건(역바이어스 상황)에서 공핍이 소자 분리 영역까지 확장될 경우 급격한 암전류가 증가하게 된다. 이를 억제하기 위해서는 소자 분리 영역(102) 주변에 p+가 주입하는 처리를 하기도 하지만, 보다 중요한 요소는 일반적으로 소자 분리 영역(102)과 포토 다이오드(100)간의 거리를 충분히 두어야 한다는 점이다.
공정의 개선으로 이격 거리를 어느 정도 줄이는 것이 가능하지만, 최근의 픽셀 스케일링에서 이러한 이격 거리와 포토 다이오드(100) 사이에 존재하는 소자 분리 영역(102)의 최소 폭까지 고려할 경우, 그 비율은 상당히 높다.
이로 인하여 픽셀의 스케일링 시 포토 다이오드(100)만 줄일 수밖에 없는 상황이고, 이로 인하여 픽셀의 스케일링에 따라 필팩터(fill factor)는 더 악화된다.
또한, 픽셀의 스케일링 시, 포토 다이오드(100)는 줄이지 않고, 해당 포토 다이오드(100)에서 읽어내는 부분을 공유함으로써 특성을 개선시키는 노력이 많이 있다. 이러한 노력은 비록 득출 회로를 공유함으로써 포토 다이오드(100)의 크기는 그대로 둔 채로 픽셀의 스케일링이 가능하고, 픽셀의 전체의 스케일링을 하지 않고, 공유된 득출 회로에 포토 다이오드를 추가적으로 확장할 수 있어 이미지센서의 특성을 개선할 수 있다.
하지만 득출 회로를 공유하는 기술은 포토 다이오드를 더욱 스케일링 해야 되는 상황에서 포토 다이오드 특성은 더 열악해질 수 밖에 없다.
한편, 높은 신호대잡음비(SNR) 또는 낮은 노이즈 특성이 핵심적인 이미지 센 서의 경우, 포토다이오드의 크기를 크게 하는 것이 일반적이다.
왜냐하면 이 경우 자연스럽게 하나의 픽셀에서 차지하는 포토 다이오드 비율, 즉, 필 팩터가 높아지고, 이로 인하여 양자효율(quantum efficiency)이 개선될 것이기 때문이다.
이러한 낮은 노이즈를 위해서는 핀드 포토다이오드(pinned photodiode)를 가진 4-트랜지스터 구조의 픽셀이 매우 우수한 특성을 보인다.
그러나 이러한 4-트랜지스터 구조의 경우 핀드 포토다이오드를 리셋 또는 모아진 광전자를 트랜스퍼 하기 위해서는 도 1에서의 트랜스퍼 트랜지스터(110)의 역할이 매우 중요한데, 포토 다이오드(100)가 트랜스퍼 트랜지스터(110)에서 거리가 멀어질수록 (또는 포토다이오드가 커질 경우) 리셋과 트랜스퍼 동작이 원활하지 않게 되고, 이는 급격한 동작 노이즈 증가로 이어지게 되어 저조도에서 신호대잡음비가 급격하게 떨어진다.
도 1의 구조에서 픽셀의 스케일링을 하려고 할 경우, 해당 픽셀 내의 여러 트랜지스터의 크기를 줄이거나 배치를 줄이는 방법이 있고, 최근 들어 포토다이오드 자체도 스케일링을 해야 되는 경우가 발생하고 있다. 하지만, 실제로 소자 분리 영역(102)과 포토 다이오드(100)의 거리는 암전류 증가 가능성으로 줄이는데 한계가 있어, 결국 포토 다이오드(100) 자체만 들여야 하는 문제점이 발생한다. 이처럼 이미지센서 설계 시 스케일링으로 인하여 포토 다이오드 면적이 줄 경우, 픽셀의 특성 저하가 나타나게 된다.
따라서 효과적인 스케일링 달성을 위해서는 득출 회로와 관련된 스케일링뿐 만 아니라, 성능을 저하시키지 않는 방식으로 포토 다이오드 자체에 대한 스케일링 기술혁신이 필요하다.
본 발명에서는 도1의 소자 분리 영역(102)를 제거함으로써, 필수적으로 인식되어온 소자 분리 영역(102)과 더불어, 소자 분리 영역(102)와 포토 다이오드(100) 사이의 거리를 제거함으로써 픽셀의 특성을 개선한다.
이하에서는 도 2 내지 도 11을 참고하여 본 발명에 따른 이미지 센서를 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 두 개의 인접 픽셀 구조에 대한 간단한 구성도이고,도 3은 도 2를 나타내는 배치도이다.
도 2를 참고하면, 하나의 단위 픽셀(Px1, Px2)은 도 1과 같이 기판(201), 포토 다이오드(200), P+주입 영역(201), 확산 영역(211, 216), 포토 다이오드(200)와 확산 영역(211, 216)을 연결하는 트랜스퍼 트랜지스터(210, 215)를 포함하며, 신호 득출 회로에는 리셋 트랜지스터(QR1, QR2), 구동 트랜지스터(QS1, QS2) 및 선택 트랜지스터(QSEL1, QSEL2)를 각각 포함한다. 회로의 연결 구조는 도 1과 동일하다.
도 2와 같이, 두 개의 인접한 픽셀(Px1, Px2)의 구조는 하나의 포토 다이오드(200)를 공유하고 있으며, 포토 다이오드(200)를 기준으로 서로 대칭되도록 배치되어 있다.
따라서, 두 픽셀(Px1, Px2) 사이의 소자 분리 영역이 제거되며, 소자 분리 영역과 포토 다이오드 사이의 필수 이격 거리도 제거된다.
도 3을 참고하면, 두 개의 픽셀이 위치하는 영역의 가운데에 포토 다이오드(300)가 서로 마주보는 형태로 배치되어 있으며, 하나의 막으로 형성되어 있다.
이러한 포토 다이오드(300)를 기준으로 서로 다른 두 개의 트랜스퍼 트랜지스터(310, 315)가 대칭되도록 배치되어 있으며, 각각의 트랜스퍼 트랜지스터(310, 315)를 통해 연결되는 구조로 서로 다른 두 개의 확산 영역(311, 316)이 형성되어 있다.
이러한 확산 영역(311, 316) 위에는 리셋 트랜지스터(QR1, QR2)와 구동 트랜지스터(QS1, QS2)에 각각 연결되는 단자가 형성되어 있으며, 이러한 단자의 구성은 도 3에 한정되지 않는다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참고하여 본 발명에 따른 다양한 실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 소자 배치도이고, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 소자 배치도이며, 도 6은 도 5의 소자 배치도를 확장한 것이다.
도 4를 참고하면, 도 3에서 두 개의 트랜스퍼 트랜지스터를 배치한 구조와 달리 4개의 인접 픽셀의 포토 다이오드를 하나의 공유 포토 다이오드(400)로 형성한 것이다.
도 3과 비슷한 구조이지만, 4개의 픽셀에 할당된 영역에 공유 포토 다이오드(400)를 중앙으로 집중시키고, 집중된 공유 포토 다이오드(400)를 기준으로 득출 회로의 구성을 서로 대칭되도록 형성한다.
따라서, 4면에서 공유한 포토 다이오드(400)를 읽어 낼 수 있는 서로 다른 네 개의 트랜스퍼 트랜지스터(410, 420, 430, 440)가 각 모서리 부분에 위치하고 있고, 트랜스퍼 트랜지스터(410, 420, 430, 440)를 통하여 서로 다른 네 개의 확산 영역이(411, 421, 442, 441) 서로 대칭되도록 형성되어 있다.
도 5는 공유한 포토 다이오드(500)을 마름모 형태로 배치하고, 마름모 형태의 중심점에서 가장 먼 거리에 있는 4개의 꼭지점 부분에 4개의 트랜스퍼 트랜지스터(510, 520, 530, 540) 및 각 트랜지스터(510, 520, 530, 540)를 통해 연결되는 확산 영역(511, 521, 531, 541)을 배치한다.
일반적으로 트랜스퍼 트랜지스터(510, 520, 530, 540)는 포토 다이오드(500)를 리셋하는 역할을 하기 때문에, 도 5와 같이 배치할 경우 중앙 부분과 가장자리 부분 모두 리셋과 트랜스퍼 동작을 효율적으로 하게 만든다.
또한 도 5는 다른 한 편으로 보면 큰 포토 다이오드의 리셋과 트랜스퍼 동작을 원활하게 하는 구조로도 설명할 수 있다. 즉, 한 면에서만 리셋을 하는 것보다 도 5에 나타난 바와 같이 사면에서 리셋/트랜스퍼를 하는 것이 보다 효율적인 리셋/트랜스퍼 동작을 하도록 하여, 이미지래그(image lag)와 같은 현상을 억제하여 넓은 면적의 포토 다이오드(500)의 노이즈 특성 악화를 막을 수 있다.
이러한 경우, 인접한 트랜스퍼 트랜지스터(510, 520, 530, 540)에서 얻은 광신호를 함께 처리하여야 한다.
즉, 도 6과 같이, 하나의 모서리 부분에서 조합되는 서로 다른 픽셀에서 읽어 들인 광신호를 정보 처리가 가능한 블록으로 단자(650)를 통해 연결하여 함께 처리할 수 있다. 이러한 정보처리 블록에 가장 간단한 것은 인접 픽셀에서 얻은 값을 서로 더하는 것으로, 픽셀을 보다 크게 만들어 해상도는 감소시키는 대신, 이미지 품질을 올릴 수 있다.
이하에서는 도 7 내지 도 8을 참고하여 공유 포토 다이오드를 가지면서 해상도를 높일 수 있는 이미지 센서를 설명한다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 7을 참고하면, 도 2의 공유 포토 다이오드를 포함하는 구조에 있어서, 하나의 포토 다이오드 내에서 효율적인 입사광의 분리를 위하여 포토 다이오드 위에 금속선 또는 폴리배선을 분리선(780)으로 형성한다.
이러한 분리선(780)에 전압을 인가하여 금속선 또는 폴리배선의 아래에 있는 포토 다이오드(200) 내에 에너지 장벽을 형성함으로써 포토 다이오드(200)가 소자 분리 영역 없이도 분리되도록 한다.
도 8은 도 7에서 하나의 포토 다이오드(200) 내에서 효율적인 입사광의 분리를 위하여 표면 주입 영역(201)과 같이 공유 포토 다이오드 내 도핑 영역(890)을 두어 광 분리 효과를 두는 실시예이다.
이 때 공유 포토 다이오드 내 도핑 영역(890)의 깊이는 포토다이오드(200) 깊이보다 더 깊을 수도 있고 얇을 수도 있는데, 여기에서는 더 얇게 형성된 것을 실시예로 나타내었다.
도 9 내지 도 11은 도 7또는 도 8의 실시예를 적용한 이미지 센서의 배치도 이다.
도 9는 도 7 또는 도 8의 분리선 또는 도핑 영역을 도 3의 배치도에 적용한 것이고, 도 10은 도 7 또는 도 8의 분리선 또는 도핑 영역을 도 4의 배치도에 적용한 것이며, 도 11은 도 7 또는도 8의 분리선 또는 도핑 영역을 도 5의 배치도에 적용한 것이다.
도 9 내지 도 11과 같이, 공유 포토 다이오드(300, 400, 500)를 사용하여 소자 분리 영역 및 픽셀 간 최소 이격 거리를 제거한 후, 공유 포토 다이오드(300, 400, 500) 상에 도 7 내지 도 8의 분리선 또는 도핑 영역(980)을 적용하면, 포토 다이오드(300, 400, 500)의 필 팩터를 확보하면서도 이웃한 픽셀의 동시 구동이 가능하므로 해상도가 증가한다.
본 발명에서 서술한 포토 다이오드라 함은 광신호를 입력을 받아 적절한 광전자로 변환하는 광 검출기의 하나의 실시예를 나타낸 것으로, 광전 변환이 가능한 다른 소자로 변경 가능함은 자명하다.
본 명세서에 나타난 도핑 타입의 경우 서로 정반대 도펀트로도 설명될 수 있으며, 또한 정반대 도펀트로 구현할 때 개선효과도 얻을 수 있음은 자명한 사실이다.
본 명세서에서는 실리콘 기판을 위주로 설명을 했지만, 다른 반도체 기판, 예를 들어 화합물 반도체 기판에도 동일한 방식으로 구현될 수 있음은 자명한 사실이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 일반적인 이미지 센서의 4개의 트랜지스터를 가지는 화소의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 두 개의 인접 픽셀 구조에 대한 간단한 구성도이고, 도 3은 도 2를 나타내는 배치도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 소자 배치도이고, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 소자 배치도이며, 도 6은 도 5의 소자 배치도를 확장한 것이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 도 7 또는 도 8의 실시예를 적용한 이미지 센서의 배치도이다.

Claims (11)

  1. 포토 다이오드,
    상기 포토 다이오드로부터의 전자를 집속하는 확산 영역,
    상기 포토 다이오드와 상기 확산 영역을 연결하는 트랜스퍼 트랜지스터 및 상기 확산 영역으로부터 신호를 득출하는 득출 회로
    를 포함하는 적어도 2개 이상의 단위 화소를 포함하는 이미지 센서에 있어서,
    이웃한 상기 적어도 2개 이상의 단위 화소는 하나의 포토 다이오드를 공유하고, 공유 포토 다이오드를 기준으로 서로 대칭적으로 배치되고, 상기 공유 포토 다이오드와 연결되어 있는 복수의 상기 트랜스퍼 트랜지스터에 동시에 턴온 신호를 가하여 감지 신호를 생성하는
    공유 포토다이오드 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공유 포토 다이오드에 대하여 이웃한 상기 단위 화소의 트랜스퍼 트랜지스터가 상기 공유 포토 다이오드를 기준으로 대칭적으로 위치하는
    공유 포토다이오드 이미지 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공유 포토 다이오드는 4개의 이웃한 상기 단위 화소의 상기 포토 다이오드가 인접하여 형성되며,
    4개의 상기 트랜스퍼 트랜지스터는 상기 공유 포토 다이오드를 기준으로 서로 대칭적으로 위치하는
    공유 포토 다이오드 이미지 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공유 포토 다이오드는 마름모 형태로 배치되어 있으며, 상기 트랜스퍼트랜지스터는 상기 마름모 형태의 꼭지점 영역에 위치하는
    공유 포토 다이오드 이미지 센서.
  5. 제3항에 있어서,
    이웃한 상기 공유 포토 다이오드로부터의 득출 신호를 조합하여 하나의 상기 감지 신호를 생성하는
    공유 포토 다이오드 이미지 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 감지 신호는 상기 이웃한 공유 포토 다이오드로부터의 상기 득출 신호의 합에 대응하는
    공유 포토 다이오드 이미지 센서.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 공유 포토 다이오드는 하나의 마스크 영역을 통하여 형성되는
    공유 포토 다이오드 이미지 센서.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 공유 포토 다이오드 상에 에너지 장벽을 형성하기 위한 분리벽을 포함하는
    공유 포토 다이오드 이미지 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분리벽은 상기 공유 포토 다이오드 위에 배선을 형성하고, 상기 배선에전압을 인가함으로써 에너지 장벽을 형성하는
    공유 포토 다이오드 이미지 센서.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 분리벽은 상기 공유 포토 다이오드 내에 이온 주입된 분리 영역을 통해에너지 장벽을 형성하는
    공유 포토 다이오드 이미지 센서.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 배선은 금속 또는 폴리 배선으로 형성되어 있는
    공유 포토 다이오드 이미지 센서.
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