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저전압용 이미지 센서 및 이미지 센서의 트랜스퍼트랜지스터 구동 방법

  • 기술번호 : KST2015082350
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 일반적인 4-트랜지스터 씨모스 이미지센서의 구조에 있어서 기존의 트랜스퍼 트랜지스터의 구조와 구동방식을 변경하여, 확산노드의 전압이나 물리적 구조 등에 따라 확산노드가 포토다이오드의 리셋이나 트랜스퍼 과정에 미치는 영향을 제거함으로써, 저전압 동작환경에서 포토다이오드의 리셋 전압 감소 및 트랜스퍼 트랜지스터의 동작조건 변화 및 픽셀간 특성의 불일치에 의해 발생하는 암전류 및 고정 패턴(fixed pattern) 잡음 이미지 래그(image lag)를 감소시키고 포토다이오드의 웰 캐패시티(well capacity)를 증가시키는 것을 목적으로 한다.상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서는, 광을 감지하는 수광소자와 수광소자에서 생성된 광 유발 전하를 외부회로로 독출하기 위한 신호변환부를 포함하는 이미지 센서에서, 2개 이상의 게이트 전극으로 구성된 트랜스퍼 트랜지스터를 특징으로 하여, 포토다이오드와 가장 인접한 게이트 전극 하부의 채널로 광전하가 이동할 때 확산노드와 인접한 트랜스퍼 게이트 전극을 턴오프 상태로 유지하여포토다이오드에서 광전하가 방출될 때 확산노드가 광전하의 방출 정도에 미치는 영향을 제거함을 구동 특징으로 하고, 상기 게이트 전극 구조에 대한 인가전압의 크기, 전압 인가의 방법, 턴온 전압의 유지 시간 등의 구동조건을 특징으로 하며, 이러한 요소들을 이용하여 포토다이오드내 전하의 효과적인 방출과 확산노드로의 이동을 용이하게 함을 또 다른 특징으로 한다. 또한 상기 감광 픽셀에서 확산노드와 인접한 게이트 전극을 턴오프하여 포토다이오드에 가까운 게이트 전극이 딥 디플리션(deep depletion)상태로 동작하여, 웰 캐패시티와 다이나믹 레인지를 증가시키고 광 전하의 독출 시간을 단축하는 것을 또 다른 특징으로 한다. CMOS, CIS, 이미지 센서, 전송게이트(transfer transistor), 암전류(dark current), 고정 패턴 잡음(fixed pattern noise), 웰 캐패시티(well capacity)
Int. CL H04N 5/374 (2011.01) H04N 5/365 (2011.01) H04N 5/355 (2011.01) H04N 5/361 (2011.01)
CPC H01L 27/14603(2013.01)H01L 27/14603(2013.01)H01L 27/14603(2013.01)H01L 27/14603(2013.01)H01L 27/14603(2013.01)
출원번호/일자 1020070022980 (2007.03.08)
출원인 한국전자통신연구원
등록번호/일자 10-0835381-0000 (2008.05.29)
공개번호/일자 10-2008-0035941 (2008.04.24) 문서열기
공고번호/일자 (20080604) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보 대한민국  |   1020060102423   |   2006.10.20
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2007.03.08)
심사청구항수 34

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국전자통신연구원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김미진 대한민국 대전 서구
2 민봉기 대한민국 대전 유성구
3 송영주 대한민국 대전 유성구
4 박성수 대한민국 대전 유성구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 신영무 대한민국 서울특별시 강남구 영동대로 ***(대치동) KT&G타워 *층(에스앤엘파트너스)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국전자통신연구원 대한민국 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 특허출원서
Patent Application
2007.03.08 수리 (Accepted) 1-1-2007-0190817-85
2 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2008.02.28 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2008-0110036-61
3 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2008.04.17 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2008-0272797-95
4 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)
2008.04.17 수리 (Accepted) 1-1-2008-0272777-82
5 등록결정서
Decision to grant
2008.05.28 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2008-0287530-10
6 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2009.08.04 수리 (Accepted) 4-1-2009-5150899-36
7 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2015.02.02 수리 (Accepted) 4-1-2015-0006137-44
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
광에 의해 생성되는 광 유발 전하를 생성하는 수광소자; 및상기 광 유발 전하를 확산노드로 전달하며, 상기 수광소자와 상기 확산노드 사이에 서로 다른 위치에 형성되는 2개 이상의 게이트 전극을 구비하는 트랜스퍼 트랜지스터를 포함하는 이미지 센서 내 상기 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법에 있어서,상기 수광소자에 가까운 게이트 전극의 턴온전압이 적어도 하나의 다른 전극의 턴온전압보다 먼저 인가되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
2 2
제1항에 있어서, 상기 트랜스퍼 트랜지스터는,3개 이상의 게이트 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
3 3
제1항에 있어서,상기 수광소자에 가까운 게이트 전극부터 턴오프 전압이 순차적으로 인가되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
4 4
제1항에 있어서,상기 수광소자에 가까운 게이트 전극부터 턴온 전압이 순차적으로 인가되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
5 5
제1항에 있어서,상기 확산노드에 가장 가까운 게이트 전극을 제외한 게이트 전극들에 대한 턴온 전압은 동시에 인가되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
6 6
제1항에 있어서,상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극의 턴온 구간은 다른 게이트 전극의 턴온 구간보다 긴 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
7 7
제2항에 있어서,상기 확산노드에 3째로 가까운 게이트 전극에 턴오프 전압이 완전히 인가된 후 상기 확산노드에 가장 가까운 게이트 전극에 턴온 전압이 인가되며,상기 확산노드에 가장 가까운 게이트 전극에 턴온 전압이 완전히 인가된 후, 상기 확산노드에 2째로 가까운 게이트 전극에 턴오프 전압이 인가되며,상기 확산노드에 2째로 가까운 게이트 전극에 턴오프 전압이 완전히 인가된 후, 상기 확산노드에 가장 가까운 게이트 전극에 턴오프 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
8 8
제1항에 있어서, 어느 한 게이트 전극의 턴온 구간은 인접 게이트 전극의 턴온 구간과 일부가 중첩되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
9 9
제1항에 있어서,상기 트랜스퍼 트랜지스터의 구동 중에 턴온 전압이 인가된 상태의 게이트 전극의 개수는 2개 이하인 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
10 10
제1항에 있어서,상기 확산노드에 가장 가까운 게이트 전극에 인가되는 턴온 전압의 라이징 타임은, 상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극에 인가되는 턴온 전압의 라이징 타임보다 2배 이상인 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
11 11
제1항에 있어서,상기 게이트 전극에 인가되는 턴온 전압의 폴링 타임은, 상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극에 인가되는 턴온 전압의 라이징 타임보다 2배 이상인 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
12 12
제1항에 있어서, 상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극에는 상기 트랜스퍼 트랜지스터가 구비하는 2개 이상의 게이트 전극에 인가되는 턴온 전압 중 가장 높은 턴온 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
13 13
제1항에 있어서, 상기 확산노드에 가장 가까운 게이트 전극에는 상기 트랜스퍼 트랜지스터가 구비하는 2개 이상의 게이트 전극에 인가되는 턴온 전압 중 가장 낮은 턴온 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
14 14
제1항에 있어서,상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극을 제외한 게이트 전극에는 2개 이상의 레벨을 가지는 턴온 전압들이 순차적으로 인가되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
15 15
제14항에 있어서,상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극을 제외한 게이트 전극에 인가되는 상기 2개 이상의 레벨을 가지는 턴온 전압들 중 가장 낮은 레벨의 턴온 전압은, 상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극을 제외한 모든 게이트 전극 또는 그 일부에 대하여 동시에 인가되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
16 16
제14항에 있어서,상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극을 제외한 게이트 전극에 인가되는 어느 한 레벨의 턴온 전압에서 다음 레벨의 턴온 전압으로의 트랜지션은, 상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극을 제외한 모든 게이트 전극 또는 그 일부에 대하여 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
17 17
제14항에 있어서,상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극에 인가되는 전압이 턴온 전압에서 턴오프 전압으로 스위칭될 때,상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극을 제외한 게이트 전극의 전부 또는 일부에 인가되는 전압이 어느 한 레벨의 턴온 전압에서 다음 레벨의 턴온 전압으로 동시에 스위칭되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
18 18
제1항에 있어서,상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극에 인가되는 턴오프 전압은 다른 게이트 전극에 인가되는 턴오프 전압보다 낮은 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
19 19
제18항에 있어서,상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극에 인가되는 턴오프 전압은 음전위를 가지는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
20 20
제1항에 있어서,상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극 및 상기 확산노드에 가장 가까운 게이트 전극을 제외한 게이트 전극에 인가되는 턴오프 전압은 접지전압에서 상기 트랜스퍼 트랜지스터의 문턱전압 사이의 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동 방법
21 21
제1항에 있어서, 상기 이미지 센서는,상기 수광소자 및 확산노드를 리셋시키기 위한 리셋 트랜지스터를 더 포함하며,상기 트랜스퍼 트랜지스터는,상기 수광소자에서 생성된 전하를 전송하기 위한 트랜스퍼 구간 및 상기 수광소자 및 확산노드를 리셋시키기 위한 리셋 구간에서 턴온되는데,상기 트랜스퍼 구간을 위한 동작시, 일부 게이트 전극은 상기 리셋 트랜지스터가 턴오프되기 전에 턴온되며,상기 확산노드에 가장 가까운 게이트 전극은 상기 리셋 트랜지스터가 턴오프된 후 턴온되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동방법
22 22
제1항에 있어서,상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극의 턴오프가 완료된 후 상기 확산노드에 가장 가까운 게이트 전극이 턴오프되며,상기 수광소자에 가장 가까운 게이트 전극의 턴온시간이, 상기 확산노드에 가장 가까운 게이트 전극의 턴온시간 보다 긴 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 트랜지스터 구동방법
23 23
광에 의해 생성되는 광 유발 전하를 생성하는 수광소자; 및상기 광 유발 전하를 확산노드로 전달하기 위한 트랜스퍼 트랜지스터를 포함하되,상기 트랜스퍼 트랜지스터는,상기 수광소자 영역에 인접한 채널 영역 상부에 형성된 PD 인접 게이트 전극과,상기 확산노드 영역에 인접한 채널 영역 상부에 형성된 FD 인접 게이트 전극과,상기 PD 인접 게이트 전극과 FD 인접 게이트 전극 사이에, 상기 PD 인접 게이트 전극 및 FD 인접 게이트 전극과 절연된 상태로 형성된 중간 게이트 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서
24 24
제23항에 있어서,상기 PD 인접 게이트 전극과 중간 게이트 전극 사이 및/또는 상기 중간 게이트 전극과 FD 인접 게이트 전극 사이에, 다른 게이트 전극과 절연된 하나 이상의 추가 게이트 전극이 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서
25 25
제23항에 있어서,상기 트랜스퍼 트랜지스터 게이트 전극들 중 적어도 하나는,이웃하는 게이트 전극과 일부 영역이 서로 상하로 중첩된 것을 특징으로 하는 이미지 센서
26 26
제23항에 있어서,상기 FD 인접 게이트 전극의 게이트 폭 또는 넓이가 다른 게이트 전극의 폭 또는 넓이보다 작은 것을 특징으로 하는 이미지 센서
27 27
제23항에 있어서,제1항 내지 제22항 중 어느 하나에 의한 트랜스퍼 트랜지스터 구동방법을 수행하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서
28 28
광에 의해 생성되는 광 유발 전하를 생성하는 수광소자; 및상기 광 유발 전하를 확산노드로 전달하며, 상기 수광소자 영역에 인접한 채널 영역 상부에 형성된 제1 게이트 전극과,상기 확산노드 영역에 인접한 채널 영역 상부에 형성되며, 상기 제1 게이트 전극과 절연된 제2 게이트 전극을 구비하는 트랜스퍼 트랜지스터; 및제1항 내지 제21항 중 어느 하나에 의한 트랜스퍼 트랜지스터 구동방법을 수행하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서
29 29
제28항에 있어서,상기 제2 게이트 전극의 게이트 폭 또는 넓이가 제1 게이트 전극의 폭 또는 넓이보다 작은 것을 특징으로 하는 이미지 센서
30 30
제28항에 있어서, 상기 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극은, 일부 영역이 서로 상하로 중첩된 것을 특징으로 하는 이미지 센서
31 31
제28항에 있어서,상기 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극 사이에 적어도 하나 이상의 추가 게이트 전극이 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서
32 32
광에 의해 생성되는 광 유발 전하를 생성하는 수광소자; 및상기 광 유발 전하를 확산노드로 전달하며, 적어도 2개 이상의 게이트 전극을 가지는 트랜스퍼 트랜지스터를 포함하는 이미지 센서에 있어서,수광소자가 축적할 수 있는 광 유발 전하의 최대전하량보다 상기 게이트 전극에 의한 평형채널 전하의 양이 더 커서, 수광소자에서 광전하의 방출시 상기 게이트 전극에 의한 채널이 딥 디플리션 상태로 동작하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서
33 33
제32항에 있어서, 수광소자와 인접한 트랜스퍼 트랜지스터를 제외한 적어도 하나의 게이트 전극에 의한 채널은 딥 디플리션 상태로 동작하지 않는 것을 특징으로 하는 이미지 센서
34 34
제33항에 있어서,상기 확산노드에 가장 가까운 게이트 전극에 의한 채널은 딥 디플리션 상태로 동작하지 않는 것을 특징으로 하는 이미지 센서
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