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公開番号2025137449
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2025029965
出願日2025-02-27
発明の名称ハイブリッドピクセル及びハイブリッドセンサ
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人弁理士法人共生国際特許事務所
主分類H10F 39/18 20250101AFI20250911BHJP()
要約【課題】ハイブリッドピクセル及びハイブリッドセンサを提供する。
【解決手段】少なくとも1つの伝送トランジスタを含むピクセル回路、物体の動きを感知することができるセンシング回路、及びピクセル回路と一端が連結され、センシング回路と他端が連結される少なくとも1つのフォトダイオードを含み、フォトダイオードに対応する光電変換領域が形成される第1導電型の半導体基板は、第2導電型の第1領域及び第2領域を含み、第2領域は、隣接したハイブリッドピクセルの第2領域とディープトレンチ分離領域によって物理的に分離され、ディープトレンチ分離領域は、半導体基板に形成される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板と、
少なくとも１つの伝送トランジスタを含むピクセル回路と、
物体の動きを感知することができるセンシング回路と、
前記ピクセル回路と一端が連結され、前記センシング回路と他端が連結された少なくとも１つのフォトダイオードと、を含み、
前記半導体基板は、第１導電型を有し、前記半導体基板は、前記少なくとも１つのフォトダイオードに対応する光電変換領域を含み、前記半導体基板は、第２導電型の第１領域及び前記第１領域を取り囲む第２領域を含み、
前記第２領域は、隣接したハイブリッドピクセルの第２領域からディープトレンチ分離領域によって物理的に分離され、
前記半導体基板は、前記ディープトレンチ分離領域を含むことを特徴とするハイブリッドピクセル。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１導電型は、ｐ型であり、前記第２導電型は、ｎ型であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドピクセル。
【請求項３】
前記ディープトレンチ分離領域は、ＦＤＴＩ（ＦｒｏｎｔＤｅｅｐＴｒｅｎｃｈＩｓｏｌａｔｉｏｎ）であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドピクセル。
【請求項４】
前記フォトダイオードの数と、前記伝送トランジスタの数は、同数であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドピクセル。
【請求項５】
前記第１領域の数は、前記フォトダイオードの数に対応し、
前記第２領域の数は、前記第１領域の数と同一であるか、又はそれよりも小さいことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッドピクセル。
【請求項６】
前記ピクセル回路は、前記少なくとも１つのフォトダイオードのカソードに連結され、
前記センシング回路は、前記少なくとも１つのフォトダイオードのアノードに連結されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドピクセル。
【請求項７】
前記ピクセル回路は、前記少なくとも１つのフォトダイオードのアノードに連結され、
前記センシング回路は、前記少なくとも１つのフォトダイオードのカソードに連結されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドピクセル。
【請求項８】
半導体基板と、
少なくとも１つの伝送トランジスタを含むピクセル回路と、
物体の動きを感知することができるセンシング回路と、
前記ピクセル回路と一端が連結され、前記センシング回路と他端が連結された少なくとも１つのフォトダイオードと、を含み、
前記半導体基板は、第１導電型を有し、前記半導体基板は、前記少なくとも１つのフォトダイオードに対応する光電変換領域を含み、前記半導体基板は、第２導電型の第１領域及び前記第１領域を取り囲む第２領域を含み、
前記第２領域は、隣接したハイブリッドピクセルの第２領域からディープトレンチ分離領域によって物理的に分離され、
前記ピクセル回路及び前記少なくとも１つのフォトダイオードを含む第１層と、前記センシング回路を含む第２層は、互いに異なることを特徴とするハイブリッドピクセル。
【請求項９】
前記第１層は、前記第２層の上部の層であり、
前記第１層と前記第２層とを電気的に連結するための垂直領域をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のハイブリッドピクセル。
【請求項１０】
前記垂直領域は、
ＴＳＶ（ＴｈｒｏｕｇｈＳｉｌｉｃｏｎＶｉａ）または、Ｃ２Ｃ（ＣｈｉｐｔｏＣｈｉｐ）であることを特徴とする請求項９に記載のハイブリッドピクセル。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドピクセル及びハイブリッドセンサに関し、より詳細には、イメージセンサの機能と動的ビジョンセンサの機能をいずれも遂行することができるハイブリッドピクセル及びハイブリッドセンサに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
イメージセンサは、外部から入射される光信号を電気信号に変換する半導体素子であって、入射した光信号に対応する映像情報を生成する。最近、コンピュータ産業と通信産業の発達によってデジタルカメラ、カムコーダ、モバイルフォン、警備用カメラ、及び医療用マイクロカメラなど多様な分野でイメージセンサの需要が増大している。イメージセンサは、優れた画質のイメージ生成が可能であるが、多くの電力を消費した。
【０００３】
ビジョンセンサ、例えば、動的ビジョンセンサは、イベント（例えば、光の強度変化）が発生すると、イベントに関する情報、すなわち、イベント信号を生成し、イベント信号をプロセッサに伝達する。ビジョンセンサは、シグナル変化が発生したピクセルでのみ結果が出力されて電力消費が小さいが、イベントに関する情報のみを出力する。
【０００４】
最近、イメージセンサのイメージと動的ビジョンセンサのイメージを結合して高画質の速いフレームレートを具現しようとする試みがあった。ピクセル面積の一部を動的ビジョンセンサとして活用する場合、光量減少による信号対雑音比（ＳＮＲ）低下を誘発し、ピクセルのデザインを困難にする問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって本発明の目的は、フォトダイオードの正孔と電子の両方を利用可能なハイブリッドセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるハイブリッドピクセルは、少なくとも１つの伝送トランジスタを含むピクセル回路、物体の動きを感知することができるセンシング回路、及び前記ピクセル回路と一端が連結され、前記センシング回路と他端が連結された少なくとも１つのフォトダイオードを含み、前記フォトダイオードに対応する光電変換領域が形成される第１導電型の半導体基板は、第２導電型の第１領域及び前記第１領域を取り囲む第２領域を含み、前記第２領域は、隣接したハイブリッドピクセルの第２領域からディープトレンチ分離領域によって物理的に分離され、前記ディープトレンチ分離領域は、前記半導体基板に形成されうる。
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様によるハイブリッドピクセルは、少なくとも１つの伝送トランジスタを含むピクセル回路、物体の動きを感知することができるセンシング回路、及び前記ピクセル回路と一端が連結され、前記センシング回路と他端が連結された少なくとも１つのフォトダイオードを含み、前記フォトダイオードに対応する光電変換領域が形成される第１導電型の半導体基板は、第２導電型の第１領域及び第２領域を含み、前記第２領域は、隣接したハイブリッドピクセルの第２領域からディープトレンチ分離領域によって物理的に分離され、前記ピクセル回路及び前記少なくとも１つのフォトダイオードが形成された第１層と、前記センシング回路が配置された第２層は、互いに異なりうる。
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるハイブリッドセンサは、複数のハイブリッドピクセルを含むピクセルアレイを含み、前記複数のハイブリッドピクセルは、フォトダイオード、前記フォトダイオードの一端に連結されたピクセル回路、及び前記フォトダイオードの他端に連結されたセンシング回路を含み、前記センシング回路と前記フォトダイオードの他端との間に連結されたノイズ除去回路をさらに含み、前記複数のハイブリッドピクセルのそれぞれは、隣接するハイブリッドピクセルからディープトレンチ分離領域を介して物理的に分離されうる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ピクセル信号の信号品質を向上させ、また、光量損失やピクセル動作の問題なしにハイブリッドセンサを具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の例示的実施形態によるイメージ処理装置を示すブロック図である。
本発明の例示的な実施形態によるハイブリッドセンサを示すブロック図である。
本発明の例示的な実施形態によるカラーフィルタアレイに対応するピクセルアレイの具現例を示す図である。
本発明の例示的な実施形態によるカラーフィルタアレイに対応するピクセルアレイの具現例を示す図である。
本発明の例示的な実施形態によるカラーフィルタアレイに対応するピクセルアレイの具現例を示す図である。
例示的な実施形態によるハイブリッドピクセルの回路図を説明するための図である。
図４ＡのハイブリッドピクセルＰＸａを示す回路図である。
図４ＢのＡ領域（Ａｒｅｇｉｏｎ）に対応するレイアウト領域を示す断面図である。
図５Ａの断面図において電荷の流れを説明するための図である。
例示的な実施形態によるハイブリッドピクセルを示す回路図である。
図６Ａに示すハイブリッドピクセルの一部構成を示すレイアウト平面図である。
図６ＢのＡ－Ａ’線に沿って切り取った断面図である。
例示的な実施形態によるハイブリッドピクセルを示す回路図である。
例示的な実施形態によるハイブリッドセンサのスタック構造を示す図である。
例示的な実施形態によるハイブリッドセンサのスタック構造を示す図である。
本発明の例示的な実施形態によるハイブリッドセンサに含まれるハイブリッドピクセルの構成要素のスタック構造を示す図である。
本発明の例示的な実施形態によるハイブリッドセンサに含まれるハイブリッドピクセルの構成要素のスタック構造を示す図である。
本発明の例示的な実施形態によるハイブリッドピクセルの構造を示すブロック図である。
例示的な実施形態によるハイブリッドピクセルを示す回路図である。
図１２に示すノイズ除去回路に含まれるトランジスタのターンオンタイミングを説明するためのタイミング図である。
例示的な実施形態によるノイズ除去回路に含まれるトランジスタのターンオンタイミングを説明するためのタイミング図である。
例示的な実施形態によるノイズ除去回路に含まれるトランジスタのターンオンタイミングを説明するためのタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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