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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024012163
(43)【公開日】2024-01-25
(54)【発明の名称】ＡＦピクセルを含むイメージセンサー及びピクセルアレイ
(51)【国際特許分類】
H04N 25/704 20230101AFI20240118BHJP
H01L 27/146 20060101ALI20240118BHJP
H04N 25/77 20230101ALI20240118BHJP
H04N 25/59 20230101ALI20240118BHJP
H04N 25/40 20230101ALI20240118BHJP
H10K 39/32 20230101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
H04N25/704
H01L27/146 A
H04N25/77
H04N25/59
H04N25/40
H10K39/32
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023114756
(22)【出願日】2023-07-12
(31)【優先権主張番号】10-2022-0086053
(32)【優先日】2022-07-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】シム ウン ソブ
【テーマコード（参考）】
4M118
5C024
【Ｆターム（参考）】
4M118AA10
4M118AB01
4M118AB10
4M118BA14
4M118CA01
4M118CA02
4M118CA05
4M118CA07
4M118CA19
4M118CA22
4M118CA24
4M118CA25
4M118DB09
4M118DD04
4M118DD12
4M118FA06
4M118FA19
4M118FA38
4M118GA02
4M118GC07
4M118GC08
4M118GC14
4M118GD04
5C024CX43
5C024CX51
5C024CY17
5C024EX12
5C024GX03
5C024GX14
5C024GX16
5C024GX18
5C024GY39
5C024GY41
5C024GZ02
(57)【要約】
【課題】正確なＡＦ機能を提供するイメージセンサー及びピクセルアレイを提供する。
【解決手段】本発明によるイメージセンサーは、少なくとも１つのＡＦピクセルと、少なくとも１つのＡＦピクセルとフローティング拡散領域を共有する少なくとも１つのＡＦ隣接ピクセルと、を含むピクセルアレイと、ピクセルアレイを制御するロードライバーと、を有し、少なくとも１つのＡＦピクセルに含まれるフォトダイオードの一端は、第１伝送トランジスタに接続され、他端は、第１信号配線を通じて接地に接続され、少なくとも１つのＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオードの一端は、第２伝送トランジスタに接続され、他端は、第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続される。
【選択図】図１
【解決手段】本発明によるイメージセンサーは、少なくとも１つのＡＦピクセルと、少なくとも１つのＡＦピクセルとフローティング拡散領域を共有する少なくとも１つのＡＦ隣接ピクセルと、を含むピクセルアレイと、ピクセルアレイを制御するロードライバーと、を有し、少なくとも１つのＡＦピクセルに含まれるフォトダイオードの一端は、第１伝送トランジスタに接続され、他端は、第１信号配線を通じて接地に接続され、少なくとも１つのＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオードの一端は、第２伝送トランジスタに接続され、他端は、第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つのＡＦピクセルと、前記少なくとも１つのＡＦピクセルとフローティング拡散領域を共有する少なくとも１つのＡＦ隣接ピクセルと、を含むピクセルアレイと、
前記ピクセルアレイを制御するロードライバーと、を有し、
前記少なくとも１つのＡＦピクセルに含まれるフォトダイオードの一端は、第１伝送トランジスタに接続され、他端は、第１信号配線を通じて接地に接続され、
前記少なくとも１つのＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオードの一端は、第２伝送トランジスタに接続され、他端は、第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続されることを特徴とするイメージセンサー。
前記ピクセルアレイを制御するロードライバーと、を有し、
前記少なくとも１つのＡＦピクセルに含まれるフォトダイオードの一端は、第１伝送トランジスタに接続され、他端は、第１信号配線を通じて接地に接続され、
前記少なくとも１つのＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオードの一端は、第２伝送トランジスタに接続され、他端は、第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続されることを特徴とするイメージセンサー。
【請求項2】
前記ロードライバーは、前記第２信号配線を通じて前記少なくとも１つのＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオードにハイレベルの電圧を提供することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項3】
前記少なくとも１つのＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオードで生成される電荷は、前記ロードライバーの方向にドレーン（ｄｒａｉｎ）されることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサー。
【請求項4】
前記ピクセルアレイは、映像信号を生成する複数のピクセルグループと、
前記複数のピクセルグループの間に配置され、位相信号を生成する複数のＡＦピクセルグループと、を含み、
前記複数のＡＦピクセルグループの中の少なくとも１つは、位相信号を生成するＡＦピクセルと、
第１方向に沿って前記ＡＦピクセルに隣接するように配置される第１ＡＦ隣接ピクセルと、を含み、
前記第１ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第１フォトダイオードの一端は、前記第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
前記複数のピクセルグループの間に配置され、位相信号を生成する複数のＡＦピクセルグループと、を含み、
前記複数のＡＦピクセルグループの中の少なくとも１つは、位相信号を生成するＡＦピクセルと、
第１方向に沿って前記ＡＦピクセルに隣接するように配置される第１ＡＦ隣接ピクセルと、を含み、
前記第１ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第１フォトダイオードの一端は、前記第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項5】
前記複数のＡＦピクセルグループの中の少なくとも１つは、前記第１方向と異なる第２方向に沿って、前記ＡＦピクセルに隣接するように配置される第２ＡＦ隣接ピクセルと、
前記第１及び第２方向と異なる第３方向に沿って、前記ＡＦピクセルに隣接するように配置される第３ＡＦ隣接ピクセルと、をさらに含み、
前記第２ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第２フォトダイオードの一端、及び前記第３ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第３フォトダイオードの一端は、前記第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続されることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサー。
前記第１及び第２方向と異なる第３方向に沿って、前記ＡＦピクセルに隣接するように配置される第３ＡＦ隣接ピクセルと、をさらに含み、
前記第２ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第２フォトダイオードの一端、及び前記第３ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第３フォトダイオードの一端は、前記第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続されることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサー。
【請求項6】
前記第２信号配線を通じてグラウンドレベルの電圧が提供される間に、前記第１ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第１伝送トランジスタ、前記第２ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第２伝送トランジスタ、前記第３ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第３伝送トランジスタ、及び前記ＡＦピクセルに含まれる第４伝送トランジスタは、順次にターンオンされることを特徴とする請求項５に記載のイメージセンサー。
【請求項7】
前記第２信号配線を通じてハイレベルの電圧が提供される間に、前記第１ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第１伝送トランジスタ、前記第２ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第２伝送トランジスタ、前記第３ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第３伝送トランジスタ、及び前記ＡＦピクセルに含まれる第４伝送トランジスタは、同時にターンオンされることを特徴とする請求項５に記載のイメージセンサー。
【請求項8】
前記ピクセルアレイは、複数のＡＦピクセルグループを含み、
前記複数のＡＦピクセルグループの各々は、第１方向に対する第１位相信号を生成するＡＦピクセルと、
前記ＡＦピクセルに隣接するように配置され、前記第１方向に対する第２位相信号を生成するＡＦ隣接ピクセルと、を含み、
前記ＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオードの一端は、前記第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
前記複数のＡＦピクセルグループの各々は、第１方向に対する第１位相信号を生成するＡＦピクセルと、
前記ＡＦピクセルに隣接するように配置され、前記第１方向に対する第２位相信号を生成するＡＦ隣接ピクセルと、を含み、
前記ＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオードの一端は、前記第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項9】
前記第２信号配線を通じてグラウンドレベルの電圧が提供される間に、前記ＡＦピクセルに含まれる第１伝送トランジスタ及び前記ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第２伝送トランジスタは、順次にターンオンされることを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサー。
【請求項10】
前記第２信号配線を通じてハイレベルの電圧が提供される間に、前記ＡＦピクセルに含まれる第１伝送トランジスタ及び前記ＡＦ隣接ピクセルに含まれる第２伝送トランジスタは、同時にターンオンされる請求項８に記載のイメージセンサー。
【請求項11】
ピクセルアレイと、
前記ピクセルアレイを制御するロードライバーと、を有し、
前記ピクセルアレイは、第１フォトダイオードと、
一端が前記第１フォトダイオードに接続され、他端がフローティング拡散領域に接続される第１伝送トランジスタと、
第２フォトダイオードと、
一端が前記第２フォトダイオードに接続され、他端が前記フローティング拡散領域に接続される第２伝送トランジスタと、
前記フローティング拡散領域に接続される二重変換利得トランジスタと、
一端が二重変換利得トランジスタを通じて前記フローティング拡散領域に接続されるダイナミックレンジキャパシタと、を含み、
前記第１フォトダイオードの一端は、第１信号配線を通じて接地に接続され、前記第２フォトダイオードの一端は、第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続されることを特徴とするイメージセンサー。
前記ピクセルアレイを制御するロードライバーと、を有し、
前記ピクセルアレイは、第１フォトダイオードと、
一端が前記第１フォトダイオードに接続され、他端がフローティング拡散領域に接続される第１伝送トランジスタと、
第２フォトダイオードと、
一端が前記第２フォトダイオードに接続され、他端が前記フローティング拡散領域に接続される第２伝送トランジスタと、
前記フローティング拡散領域に接続される二重変換利得トランジスタと、
一端が二重変換利得トランジスタを通じて前記フローティング拡散領域に接続されるダイナミックレンジキャパシタと、を含み、
前記第１フォトダイオードの一端は、第１信号配線を通じて接地に接続され、前記第２フォトダイオードの一端は、第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続されることを特徴とするイメージセンサー。
【請求項12】
前記二重変換利得トランジスタがターンオンされる間に、前記ロードライバーは、前記第２信号配線を通じてハイレベルの電圧を前記第２フォトダイオードに提供することを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサー。
【請求項13】
前記二重変換利得トランジスタがターンオンされる間に、前記第１フォトダイオードからオーバーフローされた電荷は、前記ダイナミックレンジキャパシタに蓄積されることを特徴とする請求項１２に記載のイメージセンサー。
【請求項14】
前記二重変換利得トランジスタがターンオフされ、前記ロードライバーが、前記第２信号配線を通じてハイレベルの電圧を前記第２フォトダイオードに提供する間に、前記第１伝送トランジスタ及び前記第２伝送トランジスタは、同時にターンオンされることを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサー。
【請求項15】
前記第１伝送トランジスタがターンオンされることによって、
前記第１フォトダイオードで生成された電荷は、前記フローティング拡散領域に移動し、
前記第２フォトダイオードで生成された電荷は、前記ロードライバーの方向にドレーンされることを特徴とする請求項１４に記載のイメージセンサー。
前記第１フォトダイオードで生成された電荷は、前記フローティング拡散領域に移動し、
前記第２フォトダイオードで生成された電荷は、前記ロードライバーの方向にドレーンされることを特徴とする請求項１４に記載のイメージセンサー。
【請求項16】
前記第１信号配線は、メッシュ構造で形成され、
前記第２信号配線は、一方向に延長されて前記ロードライバーに接続され、
前記第１信号配線と前記第２信号配線は、互いに異なる層に形成されることを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサー。
前記第２信号配線は、一方向に延長されて前記ロードライバーに接続され、
前記第１信号配線と前記第２信号配線は、互いに異なる層に形成されることを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサー。
【請求項17】
映像信号を生成する複数のピクセルグループと、
位相信号を生成する複数のＡＦピクセルグループと、を有し、
前記複数のＡＦピクセルグループの中の少なくとも１つは、第１フォトダイオードと、
前記第１フォトダイオードに接続される第１伝送トランジスタと、
第２フォトダイオードと、
前記第２フォトダイオードに接続される第２伝送トランジスタと、
前記第１及び第２伝送トランジスタを通じて前記第１及び第２フォトダイオードに接続されるフローティング拡散領域と、を含み、
前記第１フォトダイオードの一端には、グラウンドレベルの電圧又はハイレベルの電圧が選択的に提供され、
前記第２フォトダイオードの一端には、グラウンドレベルの電圧が提供されることを特徴とするピクセルアレイ。
位相信号を生成する複数のＡＦピクセルグループと、を有し、
前記複数のＡＦピクセルグループの中の少なくとも１つは、第１フォトダイオードと、
前記第１フォトダイオードに接続される第１伝送トランジスタと、
第２フォトダイオードと、
前記第２フォトダイオードに接続される第２伝送トランジスタと、
前記第１及び第２伝送トランジスタを通じて前記第１及び第２フォトダイオードに接続されるフローティング拡散領域と、を含み、
前記第１フォトダイオードの一端には、グラウンドレベルの電圧又はハイレベルの電圧が選択的に提供され、
前記第２フォトダイオードの一端には、グラウンドレベルの電圧が提供されることを特徴とするピクセルアレイ。
【請求項18】
前記フローティング拡散領域に接続される二重変換利得トランジスタと、
前記二重変換利得トランジスタを通じて前記フローティング拡散領域に接続されるダイナミックレンジキャパシタと、をさらに有することを特徴とする請求項１７に記載のピクセルアレイ。
前記二重変換利得トランジスタを通じて前記フローティング拡散領域に接続されるダイナミックレンジキャパシタと、をさらに有することを特徴とする請求項１７に記載のピクセルアレイ。
【請求項19】
前記第１伝送トランジスタ及び前記第２伝送トランジスタがターンオフされ、前記二重変換利得トランジスタが、ターンオンされる間に、
前記２フォトダイオードからオーバーフローされた電荷は、前記ダイナミックレンジキャパシタに格納され、
前記第１フォトダイオードの一端にはハイレベルの電圧が提供されることを特徴とする請求項１８に記載のピクセルアレイ。
前記２フォトダイオードからオーバーフローされた電荷は、前記ダイナミックレンジキャパシタに格納され、
前記第１フォトダイオードの一端にはハイレベルの電圧が提供されることを特徴とする請求項１８に記載のピクセルアレイ。
【請求項20】
前記第１フォトダイオードの一端は、第１コンタクトを通じて第１信号配線に接続され、
前記第２フォトダイオードの一端は、第２コンタクトを通じて第２信号配線に接続され、
前記第１信号配線と前記第２信号配線は、垂直方向から見た時に互いに異なる層に配置されることを特徴とする請求項１７に記載のピクセルアレイ。
前記第２フォトダイオードの一端は、第２コンタクトを通じて第２信号配線に接続され、
前記第１信号配線と前記第２信号配線は、垂直方向から見た時に互いに異なる層に配置されることを特徴とする請求項１７に記載のピクセルアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はイメージセンサーに関し、特に、ＡＦピクセルを含むイメージセンサー及びピクセルアレイに関する。
【背景技術】
【0002】
ＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサーは、ＣＭＯＳ工程を利用して製造されるイメージ撮像素子である。
ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサーは、ＭＯＳ技術に基づいたイメージ撮像素子である。
ＣＭＯＳイメージセンサーは、高電圧アナログ回路を含むＣＣＤイメージセンサーと比較して製造単価が低くて、ピクセル（ｐｉｘｅｌ）のサイズが小さいので、消費電力が少ないという長所がある。
また、ＣＭＯＳイメージセンサーの性能が向上しながら、ＣＭＯＳイメージセンサーはスマートフォン、タブレットＰＣ、又はデジタルカメラ等のようなモバイル電子装置で広く使用されている。
ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサーは、ＭＯＳ技術に基づいたイメージ撮像素子である。
ＣＭＯＳイメージセンサーは、高電圧アナログ回路を含むＣＣＤイメージセンサーと比較して製造単価が低くて、ピクセル（ｐｉｘｅｌ）のサイズが小さいので、消費電力が少ないという長所がある。
また、ＣＭＯＳイメージセンサーの性能が向上しながら、ＣＭＯＳイメージセンサーはスマートフォン、タブレットＰＣ、又はデジタルカメラ等のようなモバイル電子装置で広く使用されている。
【0003】
近年では、カメラのようなデジタル映像撮像装置で自動焦点調節機能が提供されており、これを実現するために撮影レンズの焦点調節状態を検出する必要がある。
自動焦点機能のためにイメージセンサーと別に焦点検出のための素子を含む場合には、デジタル映像撮像装置を製造するために費用が追加的に増大するか、或いは、装置の全体サイズが大きくなるという問題が発生する可能性があり、したがって、映像撮像機能と自動焦点機能を共に実行することができる自動焦点イメージセンサーの研究、開発が課題となっている。
自動焦点機能のためにイメージセンサーと別に焦点検出のための素子を含む場合には、デジタル映像撮像装置を製造するために費用が追加的に増大するか、或いは、装置の全体サイズが大きくなるという問題が発生する可能性があり、したがって、映像撮像機能と自動焦点機能を共に実行することができる自動焦点イメージセンサーの研究、開発が課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許第１０，１０３，１７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は上記従来のイメージセンサーにおける課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、正確なＡＦ機能を提供するイメージセンサー及びピクセルアレイ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によるイメージセンサーは、少なくとも１つのＡＦピクセルと、前記少なくとも１つのＡＦピクセルとフローティング拡散領域を共有する少なくとも１つのＡＦ隣接ピクセルと、を含むピクセルアレイと、前記ピクセルアレイを制御するロードライバーと、を有し、前記少なくとも１つのＡＦピクセルに含まれるフォトダイオードの一端は、第１伝送トランジスタに接続され、他端は、第１信号配線を通じて接地に接続され、前記少なくとも１つのＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオードの一端は、第２伝送トランジスタに接続され、他端は、第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続されることを特徴とする。
【0007】
また、上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサーは、ピクセルアレイと、前記ピクセルアレイを制御するロードライバーと、を有し、前記ピクセルアレイは、第１フォトダイオードと、一端が前記第１フォトダイオードに接続され、他端がフローティング拡散領域に接続される第１伝送トランジスタと、第２フォトダイオードと、一端が前記第２フォトダイオードに接続され、他端が前記フローティング拡散領域に接続される第２伝送トランジスタと、前記フローティング拡散領域に接続される二重変換利得トランジスタと、一端が二重変換利得トランジスタを通じて前記フローティング拡散領域に接続されるダイナミックレンジキャパシタと、を含み、前記第１フォトダイオードの一端は、第１信号配線を通じて接地に接続され、前記第２フォトダイオードの一端は、第２信号配線を通じて前記ロードライバーに接続されることを特徴とする。
【0008】
上記目的を達成するためになされた本発明によるピクセルアレイは、映像信号を生成する複数のピクセルグループと、位相信号を生成する複数のＡＦピクセルグループと、を有し、前記複数のＡＦピクセルグループの内の少なくとも１つは、第１フォトダイオードと、前記第１フォトダイオードに接続される第１伝送トランジスタと、第２フォトダイオードと、前記第２フォトダイオードに接続される第２伝送トランジスタと、前記第１及び第２伝送トランジスタを通じて前記第１及び第２フォトダイオードに接続されるフローティング拡散領域と、を含み、前記第１フォトダイオードの一端には、グラウンドレベルの電圧又はハイレベルの電圧が選択的に提供され、前記第２フォトダイオードの一端には、グラウンドレベルの電圧が提供されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係るイメージセンサー及びピクセルアレイによれば、ＡＦ隣接ピクセルで生成された電荷がＡＦピクセルで生成された電荷と混ざることを防止することによって正確なＡＦ機能を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施形態によるイメージセンサーの概略構成を示すブロック図である。
【図3A】動作モードに応じてＡＦ隣接ピクセルのフォトダイオードが活性化されることを説明するための図である。
【図3B】動作モードに応じてＡＦ隣接ピクセルのフォトダイオードが非活性化されることを説明するための図である。
【図4】本発明の一実施形態によるピクセルアレイとロードライバーの接続関係の一例を説明するための図である。
【図9】本発明の他の実施形態によるピクセルアレイとロードライバーの接続関係の一例を示す図である。
【図10】本発明のまた他の実施形態によるピクセルアレイとロードライバーの接続関係の一例を示す図である。
【図12】本発明のまた他の実施形態によるピクセルアレイとロードライバーの接続関係の一例を示す図である。
【図13】本発明のまた他の実施形態によるピクセルアレイとロードライバーの接続関係の一例を示す図である。
【図14】本発明のまた他の実施形態によるピクセルアレイとロードライバーの接続関係の一例を示す図である。
【図17】ダイナミックレンジキャパシタを含む一般的なピクセルグループを利用してＡＦ機能を実行する時の問題点を説明するための図である。
【図18】ダイナミックレンジキャパシタを含む一般的なピクセルグループを利用してＡＦ機能を実行する時の問題点を説明するための図である。
【図19】本発明のまた他の実施形態によるワイドダイナミックレンジを支援するピクセルアレイとロードライバーの接続関係の一例を示す図である。
【図23】オーバーフロー発生の時の第１ＡＦピクセルグループの動作を例示的に示す図である。
【図24】本発明の一実施形態によるＡＦピクセルグループの垂直構造の概略構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、本発明に係るＡＦピクセルを含むイメージセンサー及びピクセルアレイを実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【0012】
［ＡＦ隣接ピクセルのフォトダイオードを選択的に非活性化させるイメージセンサー］
図１は、本発明の一実施形態によるイメージセンサー１００の概略構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態によるイメージセンサー１００は、ＡＦ機能を提供するために少なくとも１つのＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）を含む。
図１は、本発明の一実施形態によるイメージセンサー１００の概略構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態によるイメージセンサー１００は、ＡＦ機能を提供するために少なくとも１つのＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）を含む。
【0013】
特に、正確なＡＦ機能を提供するために、イメージセンサー１００は、ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）に隣接するＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードにグラウンドレベル又はハイレベルの電圧を選択的に提供する。
したがって、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）で生成された電荷がＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）で生成された電荷と混ざることが防止される。
したがって、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）で生成された電荷がＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）で生成された電荷と混ざることが防止される。
【0014】
図１を参照すると、イメージセンサー１００は、ピクセルアレイ１１０、ロードライバー１２０、アナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１３０、出力バッファ１４０、そしてタイミングコントローラ１５０を含む。
ピクセルアレイ１１０は、少なくとも１つのピクセルグループ１１２及び少なくとも１つのＡＦピクセルグループ１１４を含む。
ピクセルアレイ１１０は、少なくとも１つのピクセルグループ１１２及び少なくとも１つのＡＦピクセルグループ１１４を含む。
【0015】
ピクセルアレイ１１０は、ロードライバー１２０からリセット信号ＲＳ、伝送信号ＴＳ、及び選択信号ＳＥＬのようなピクセル駆動信号を受信する。
ピクセルアレイ１１０は、受信したピクセル駆動信号の制御に応じて動作し、ピクセルグループ１１２及びＡＦピクセルグループ１１４は、各々光信号を映像信号又は位相信号に変換する。
ピクセルグループ１１２及びＡＦピクセルグループ１１４によって生成された映像信号及び位相信号は、複数のカラムラインＣＬｍを通じてアナログ－デジタルコンバータ１３０に提供される。
ピクセルアレイ１１０は、受信したピクセル駆動信号の制御に応じて動作し、ピクセルグループ１１２及びＡＦピクセルグループ１１４は、各々光信号を映像信号又は位相信号に変換する。
ピクセルグループ１１２及びＡＦピクセルグループ１１４によって生成された映像信号及び位相信号は、複数のカラムラインＣＬｍを通じてアナログ－デジタルコンバータ１３０に提供される。
【0016】
各ピクセルグループ１１２は、複数のピクセルＰＸを含む。
例えば、１つのピクセルグループ１１２に含まれる複数のピクセルＰＸは、複数のフォトダイオードＰＤが同一のフローティング拡散領域ＦＤを共有する共有ピクセル（Ｓｈａｒｅｄ Ｐｉｘｅｌｓ）である。
但し、これは例示的なことであり、複数のピクセルＰＸの各々は、互いに異なるフローティング拡散領域ＦＤを具備してもよい。
ピクセルグループ１１２に含まれる各ピクセルＰＸは、イメージデータ生成のための映像信号を生成する。
例えば、１つのピクセルグループ１１２に含まれる複数のピクセルＰＸは、複数のフォトダイオードＰＤが同一のフローティング拡散領域ＦＤを共有する共有ピクセル（Ｓｈａｒｅｄ Ｐｉｘｅｌｓ）である。
但し、これは例示的なことであり、複数のピクセルＰＸの各々は、互いに異なるフローティング拡散領域ＦＤを具備してもよい。
ピクセルグループ１１２に含まれる各ピクセルＰＸは、イメージデータ生成のための映像信号を生成する。
【0017】
各ＡＦピクセルグループ１１４は、少なくとも１つのＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）及び少なくとも１つのＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）を含む。
ここで、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）は、ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）と同一のフローティング拡散領域を共有するピクセルを指称する。
ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）は、ＡＦ機能のための位相差の算出に使用される位相信号を生成する。
ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）は、動作モードに応じていかなる信号も生成しなく、非活性化（ｄｅａｃｔｉｖａｔｅｄ）される。
又は、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）は、動作モードに応じてイメージデータ生成のための映像信号を生成するか、又は位相差の算出に使用される位相信号を生成する。
ここで、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）は、ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）と同一のフローティング拡散領域を共有するピクセルを指称する。
ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）は、ＡＦ機能のための位相差の算出に使用される位相信号を生成する。
ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）は、動作モードに応じていかなる信号も生成しなく、非活性化（ｄｅａｃｔｉｖａｔｅｄ）される。
又は、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）は、動作モードに応じてイメージデータ生成のための映像信号を生成するか、又は位相差の算出に使用される位相信号を生成する。
【0018】
より詳細に説明すれば、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）は、ロードライバー１２０からグラウンド制御信号ＧＳを受信する。
グラウンド制御信号ＧＳは、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）内のフォトダイオードの一端に提供され、ロードライバー１２０は、動作モードに応じてグラウンドレベル又はハイレベルを有するようにグラウンド制御信号ＧＳの電圧レベルを制御する。
グラウンド制御信号ＧＳは、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）内のフォトダイオードの一端に提供され、ロードライバー１２０は、動作モードに応じてグラウンドレベル又はハイレベルを有するようにグラウンド制御信号ＧＳの電圧レベルを制御する。
【0019】
例えば、グラウンド制御信号ＧＳがハイレベルである場合、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）がフォトダイオードで生成された電荷は、ロードライバー１２０の方向にドレーン（ｄｒａｉｎ）される。
したがって、その後に伝送ゲートがターンオンされても、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードで生成された電荷は、フローティング拡散領域に伝達されない。
即ち、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）は、非活性化される。
ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードで生成された電荷がフローティング拡散領域に伝達されないので、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）で生成された電荷とＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）で生成された電荷が互いに混ざることが防止される。
したがって、その後に伝送ゲートがターンオンされても、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードで生成された電荷は、フローティング拡散領域に伝達されない。
即ち、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）は、非活性化される。
ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードで生成された電荷がフローティング拡散領域に伝達されないので、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）で生成された電荷とＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）で生成された電荷が互いに混ざることが防止される。
【0020】
他の例として、グラウンド制御信号ＧＳがハイレベルである場合、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードは電荷を生成し、これを蓄積する。
その後に、伝送ゲートがターンオンされれば、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードに蓄積された電荷は、フローティング拡散領域に伝達される。
フローティング拡散領域に伝達された電荷は、映像信号又は位相信号を生成するために使用される。
その後に、伝送ゲートがターンオンされれば、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードに蓄積された電荷は、フローティング拡散領域に伝達される。
フローティング拡散領域に伝達された電荷は、映像信号又は位相信号を生成するために使用される。
【0021】
ロードライバー１２０は、タイミングコントローラ１５０の制御に応じてピクセルアレイ１１０のいずれか１つの行を選択する。
ロードライバー１２０は複数の行の中のいずれか１つの行を選択するために選択信号ＳＥＬを生成する。
そして、ロードライバー１２０は、選択された行に対応するピクセルに対してリセット信号ＲＳ及び伝送信号ＴＳを定まれた順番に従って活性化させる。
また、ロードライバー１２０は、選択された行に対応するＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）に対してグラウンドレベル又はハイレベルの中のいずれか１つの電圧レベルを有するグラウンド制御信号ＧＳを提供する。
ロードライバー１２０は複数の行の中のいずれか１つの行を選択するために選択信号ＳＥＬを生成する。
そして、ロードライバー１２０は、選択された行に対応するピクセルに対してリセット信号ＲＳ及び伝送信号ＴＳを定まれた順番に従って活性化させる。
また、ロードライバー１２０は、選択された行に対応するＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）に対してグラウンドレベル又はハイレベルの中のいずれか１つの電圧レベルを有するグラウンド制御信号ＧＳを提供する。
【0022】
アナログ－デジタルコンバータ１３０は、選択された行のピクセルの各々から生成されるリセットレベル信号とセンシング信号を受信する。
ここで、リセットレベル信号は、フローティング拡散領域の基準電圧に対応する信号であり、センシング信号は、フローティング拡散領域の信号電圧に対応する信号である。
アナログ－デジタルコンバータ１３０は、リセットレベル信号及びセンシング信号をデジタル信号に変換して出力する。
例えば、アナログ－デジタルコンバータ１３０は、相関二重サンプリング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）方式にリセットレベル信号及びセンシング信号をサンプリングした後に、これをデジタル信号に変換する。
このために、アナログ－デジタルコンバータ１３０の前端（前段）には相関二重サンプラー（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｅｒ：ＣＤＳ）がさらに配置され得る。
ここで、リセットレベル信号は、フローティング拡散領域の基準電圧に対応する信号であり、センシング信号は、フローティング拡散領域の信号電圧に対応する信号である。
アナログ－デジタルコンバータ１３０は、リセットレベル信号及びセンシング信号をデジタル信号に変換して出力する。
例えば、アナログ－デジタルコンバータ１３０は、相関二重サンプリング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）方式にリセットレベル信号及びセンシング信号をサンプリングした後に、これをデジタル信号に変換する。
このために、アナログ－デジタルコンバータ１３０の前端（前段）には相関二重サンプラー（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｅｒ：ＣＤＳ）がさらに配置され得る。
【0023】
出力バッファ１４０は、アナログ－デジタルコンバータ１３０によって提供される各々のカラム単位のイメージデータをラッチして出力する。
出力バッファ１４０は、タイミングコントローラ１５０の制御に応じてアナログ－デジタルコンバータ１３０で出力されるイメージデータを一時的に格納し、その後、カラムデコーダーによって順次にラッチされたイメージデータを出力する。
出力バッファ１４０は、タイミングコントローラ１５０の制御に応じてアナログ－デジタルコンバータ１３０で出力されるイメージデータを一時的に格納し、その後、カラムデコーダーによって順次にラッチされたイメージデータを出力する。
【0024】
タイミングコントローラ１５０は、ピクセルアレイ１１０、ロードライバー１２０、アナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１３０、出力バッファ１４０等を制御する。
タイミングコントローラ１５０は、ピクセルアレイ１１０、ロードライバー１２０、アナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１３０、出力バッファ１４０等の動作にクロック信号（ｃｌｏｃｋ ｓｉｇｎａｌ）、タイミングコントロール信号（ｔｉｍｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｉｇｎａｌ）等のような制御信号を供給する。
タイミングコントローラ１５０は、ロジック制御回路（ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ）、位相固定ループ（ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ：ＰＬＬ）回路、タイミングコントロール回路（ｔｉｍｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ）、及び通信インターフェイス回路（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ）等を含み得る。
タイミングコントローラ１５０は、ピクセルアレイ１１０、ロードライバー１２０、アナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１３０、出力バッファ１４０等の動作にクロック信号（ｃｌｏｃｋ ｓｉｇｎａｌ）、タイミングコントロール信号（ｔｉｍｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｉｇｎａｌ）等のような制御信号を供給する。
タイミングコントローラ１５０は、ロジック制御回路（ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ）、位相固定ループ（ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ：ＰＬＬ）回路、タイミングコントロール回路（ｔｉｍｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ）、及び通信インターフェイス回路（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ）等を含み得る。
【0025】
以上で、本発明の実施形態によるイメージセンサー１００の構成を簡略に説明した。
本発明の実施形態によれば、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードの一端は、ロードライバー１２０に接続され、ロードライバー１２０は、動作モードに応じてグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳをＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードの一端に提供する。
したがって、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードで生成された電荷がＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）で生成された電荷と混ざることを防止することができ、結果的に正確なＡＦ機能が提供される。
本発明の実施形態によれば、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードの一端は、ロードライバー１２０に接続され、ロードライバー１２０は、動作モードに応じてグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳをＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードの一端に提供する。
したがって、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードで生成された電荷がＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）で生成された電荷と混ざることを防止することができ、結果的に正確なＡＦ機能が提供される。
【0026】
図２は、図１のＡＦピクセルグループ１１４の一例を示す回路図であり、図３Ａ及び図３Ｂは、動作モードに応じてＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードが活性化されるか、或いは非活性化されることを説明するための図である。
説明の便宜上、図２ではＡＦピクセルグループ１１４が１つのＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）及び１つのＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）を含むことと仮定する。
説明の便宜上、図２ではＡＦピクセルグループ１１４が１つのＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）及び１つのＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）を含むことと仮定する。
【0027】
図２を参照すると、ＡＦピクセルグループ１１４は、フローティング拡散領域ＦＤを共有するＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）及びＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）を含む。
ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）は、第１フォトダイオードＰＤ１、第１伝送トランジスタＴＸ１を含み、フローティング拡散領域ＦＤ、リセットトランジスタＲＸ、駆動トランジスタＤＸ、及び選択トランジスタＳＸをＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）と共有する。
ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）は、第２フォトダイオードＰＤ２、第２伝送トランジスタＴＸ２を含み、フローティング拡散領域ＦＤ、リセットトランジスタＲＸ、駆動トランジスタＤＸ、及び選択トランジスタＳＸをＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）と共有する。
ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）は、第１フォトダイオードＰＤ１、第１伝送トランジスタＴＸ１を含み、フローティング拡散領域ＦＤ、リセットトランジスタＲＸ、駆動トランジスタＤＸ、及び選択トランジスタＳＸをＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）と共有する。
ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）は、第２フォトダイオードＰＤ２、第２伝送トランジスタＴＸ２を含み、フローティング拡散領域ＦＤ、リセットトランジスタＲＸ、駆動トランジスタＤＸ、及び選択トランジスタＳＸをＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）と共有する。
【0028】
第１及び第２フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）は、入射光の光量や光の強さに応じて電荷を生成及び蓄積する光感知素子である。
第１及び第２フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）の中の少なくとも１つは、フォトトランジスタ（Ｐｈｏｔｏ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、フォトゲート（Ｐｈｏｔｏ Ｇａｔｅ）、ピンドフォトダイオード（Ｐｉｎｎｅｄ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ：ＰＰＤ）、有機フォトダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ：ＯＰＤ）、クォンタムドット（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ：ＱＤ）等でも具現することができる。
第１及び第２フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）の中の少なくとも１つは、フォトトランジスタ（Ｐｈｏｔｏ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、フォトゲート（Ｐｈｏｔｏ Ｇａｔｅ）、ピンドフォトダイオード（Ｐｉｎｎｅｄ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ：ＰＰＤ）、有機フォトダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ：ＯＰＤ）、クォンタムドット（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ：ＱＤ）等でも具現することができる。
【0029】
ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）の第１フォトダイオードＰＤ１の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてロードライバー１２０（図１参照）に接続される。
本発明の実施形態によるロードライバー１２０は、動作モードに応じてグラウンドレベルのグラウンド制御信号ＧＳ又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳを選択的に第１フォトダイオードＰＤ１に提供する。
一例として、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）とＡＦピクセル（ＡＦ＿ＰＸ）は、各々互いに異なるアナログ信号を順次に生成する。
例えば、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）は、映像信号を生成し、ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）は、位相信号を順次に生成する。
この場合、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）の第１フォトダイオードＰＤ１にグラウンドレベルのグラウンド制御信号ＧＳが提供され、第１フォトダイオードＰＤ１は活性化（ａｃｔｉｖａｔｅｄ）される。
本発明の実施形態によるロードライバー１２０は、動作モードに応じてグラウンドレベルのグラウンド制御信号ＧＳ又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳを選択的に第１フォトダイオードＰＤ１に提供する。
一例として、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）とＡＦピクセル（ＡＦ＿ＰＸ）は、各々互いに異なるアナログ信号を順次に生成する。
例えば、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）は、映像信号を生成し、ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）は、位相信号を順次に生成する。
この場合、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）の第１フォトダイオードＰＤ１にグラウンドレベルのグラウンド制御信号ＧＳが提供され、第１フォトダイオードＰＤ１は活性化（ａｃｔｉｖａｔｅｄ）される。
【0030】
具体的には、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）の第１フォトダイオードＰＤ１にグラウンドレベルのグラウンド制御信号ＧＳが提供されれば、図３Ａに示したように、第１フォトダイオードＰＤ１は、電荷を収容することができるポテンシャル（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）レベルを有する。
したがって、第１フォトダイオードＰＤ１で生成された電荷は第１フォトダイオードＰＤ１に蓄積される。
その後、第１伝送トランジスタＴＸ１がターンオンされれば、第１フォトダイオードＰＤ１に蓄積された電荷は、フローティング拡散領域ＦＤに移動する。
その後、フローティング拡散領域ＦＤをサンプリングすることによって、映像信号が生成される。
その後、フローティング拡散領域ＦＤがリセットされ、類似な方式にＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）によって位相信号が生成される。
したがって、第１フォトダイオードＰＤ１で生成された電荷は第１フォトダイオードＰＤ１に蓄積される。
その後、第１伝送トランジスタＴＸ１がターンオンされれば、第１フォトダイオードＰＤ１に蓄積された電荷は、フローティング拡散領域ＦＤに移動する。
その後、フローティング拡散領域ＦＤをサンプリングすることによって、映像信号が生成される。
その後、フローティング拡散領域ＦＤがリセットされ、類似な方式にＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）によって位相信号が生成される。
【0031】
他の例として、ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）が位相信号を生成する間に、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードＰＤ１には電荷が蓄積されなくともよい。
この場合、ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）が位相信号を生成する間に、ハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳがＡＦ隣接ピクセルＰＸ＿ＡＦＸの第１フォトダイオードＰＤ１に提供される。
したがって、第１フォトダイオードＰＤ１は、非活性化（ｄｅａｃｔｉｖａｔｅｄ）される。
この場合、ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）が位相信号を生成する間に、ハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳがＡＦ隣接ピクセルＰＸ＿ＡＦＸの第１フォトダイオードＰＤ１に提供される。
したがって、第１フォトダイオードＰＤ１は、非活性化（ｄｅａｃｔｉｖａｔｅｄ）される。
【0032】
具体的には、図３Ｂに示したように、ハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが印加されれば、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）の第１フォトダイオードＰＤ１で生成された電荷は、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてロードライバー１２０の方向にドレーンされる。
したがって、第１フォトダイオードＰＤ１には電荷が蓄積されない。
したがって、その後に第１伝送トランジスタＴＸ１がターンオンされても、第１フォトダイオードＰＤ１からフローティング拡散領域ＦＤに電荷が移動しないようになる。
結果的に、ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）で生成された電荷のみが位相信号を生成するために使用されて、正確な位相信号が生成される。
したがって、第１フォトダイオードＰＤ１には電荷が蓄積されない。
したがって、その後に第１伝送トランジスタＴＸ１がターンオンされても、第１フォトダイオードＰＤ１からフローティング拡散領域ＦＤに電荷が移動しないようになる。
結果的に、ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）で生成された電荷のみが位相信号を生成するために使用されて、正確な位相信号が生成される。
【0033】
一方、グラウンド制御信号ＧＳの電圧レベルは、多様に設定され得る。
例えば、グラウンドレベルの代わりに、ローレベル（Ｌｏｗ Ｌｅｖｅｌ）又はマイナスレベルの電圧がグラウンド制御信号ＧＳとして設定される。
また、グラウンド制御信号ＧＳのハイレベルは、フローティング拡散領域ＦＤからバック－フロー（ｂａｃｋ－ｆｌｏｗ）現象が発生しないように適切に設定される。
例えば、グラウンドレベルの代わりに、ローレベル（Ｌｏｗ Ｌｅｖｅｌ）又はマイナスレベルの電圧がグラウンド制御信号ＧＳとして設定される。
また、グラウンド制御信号ＧＳのハイレベルは、フローティング拡散領域ＦＤからバック－フロー（ｂａｃｋ－ｆｌｏｗ）現象が発生しないように適切に設定される。
【0034】
続いて図２を参照すると、第１及び第２伝送トランジスタ（ＴＸ１、ＴＸ２）は、ロードライバー１２０から提供される第１及び第２伝送信号（ＴＳ１、ＴＳ２）に各々応答してターンオン又はターンオフされる。
第１及び第２伝送トランジスタ（ＴＸ１、ＴＸ２）は、第１及び第２フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）で蓄積された電荷をフローティング拡散領域ＦＤ１に各々伝送する。
フローティング拡散領域ＦＤの一端は、第１及び第２伝送トランジスタ（ＴＸ１、ＴＸ２）のドレインに接続され、他端は、ソースフォロワー（ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｌｌｏｗｅｒ）増幅器で駆動されるドライブトランジスタＤＸのゲートに接続される。
第１及び第２伝送トランジスタ（ＴＸ１、ＴＸ２）は、第１及び第２フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）で蓄積された電荷をフローティング拡散領域ＦＤ１に各々伝送する。
フローティング拡散領域ＦＤの一端は、第１及び第２伝送トランジスタ（ＴＸ１、ＴＸ２）のドレインに接続され、他端は、ソースフォロワー（ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｌｌｏｗｅｒ）増幅器で駆動されるドライブトランジスタＤＸのゲートに接続される。
【0035】
フローティング拡散領域ＦＤは、フローティング拡散領域トランジスタＣｆｄで動作し、第１フォトダイオードＰＤ１又は第２フォトダイオードＰＤ２で生成された電荷をフローティング拡散領域トランジスタＣｆｄに格納する。
リセットトランジスタＲＸは、リセット信号ＲＳに応答してフローティング拡散領域ＦＤをリセットさせる。
例えば、リセットトランジスタＲＸのソース（Ｓｏｕｒｃｅ）は、フローティング拡散領域ＦＤに接続される。
リセット信号ＲＳが活性化されれば、リセットトランジスタＲＸがターンオンされ、電源電圧Ｖｐｉｘがフローティング拡散領域ＦＤに伝達される。
この場合、フローティング拡散領域トランジスタＣｆｄに集積された電荷は、電源電圧Ｖｐｉｘ端子にドレーンされ、フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、電源電圧Ｖｐｉｘにリセットされる。
リセットトランジスタＲＸは、リセット信号ＲＳに応答してフローティング拡散領域ＦＤをリセットさせる。
例えば、リセットトランジスタＲＸのソース（Ｓｏｕｒｃｅ）は、フローティング拡散領域ＦＤに接続される。
リセット信号ＲＳが活性化されれば、リセットトランジスタＲＸがターンオンされ、電源電圧Ｖｐｉｘがフローティング拡散領域ＦＤに伝達される。
この場合、フローティング拡散領域トランジスタＣｆｄに集積された電荷は、電源電圧Ｖｐｉｘ端子にドレーンされ、フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、電源電圧Ｖｐｉｘにリセットされる。
【0036】
ドライブトランジスタＤＸのゲートは、フローティング拡散領域ＦＤに接続され、ソースフォロワー増幅器（Ｓｏｕｒｃｅ Ｆｏｌｌｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）役割を提供する。
例えば、ドライブトランジスタＤＸは、フローティング拡散領域ＦＤのポテンシャル変化を増幅し、この選択トランジスタＳＸを経由してカラムラインＣＬｉに伝達する。
選択トランジスタＳＸは、行単位に読み出すピクセル又はピクセルグループを選択する時に使用される。
選択トランジスタＳＸは、行単位に提供される選択信号ＳＥＬによって駆動される。
選択トランジスタＳＸがターンオンされれば、ドライブトランジスタＤＸを通じてフローティング拡散領域ＦＤのポテンシャルが選択トランジスタＳＸのドレインに増幅されて伝達される。
例えば、ドライブトランジスタＤＸは、フローティング拡散領域ＦＤのポテンシャル変化を増幅し、この選択トランジスタＳＸを経由してカラムラインＣＬｉに伝達する。
選択トランジスタＳＸは、行単位に読み出すピクセル又はピクセルグループを選択する時に使用される。
選択トランジスタＳＸは、行単位に提供される選択信号ＳＥＬによって駆動される。
選択トランジスタＳＸがターンオンされれば、ドライブトランジスタＤＸを通じてフローティング拡散領域ＦＤのポテンシャルが選択トランジスタＳＸのドレインに増幅されて伝達される。
【0037】
以上で説明したように、本発明の実施形態によるＡＦピクセルグループ１１４は、フローティング拡散領域ＦＤを共有する少なくとも１つのＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）及び少なくとも１つのＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）を含む。
また、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードには、動作モードに応じて選択的にグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが提供される。
したがって、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）で生成された電荷とＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）で生成された電荷が互いに混ざらずに分離され、結果的に正確なＡＦ機能が提供される。
また、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）のフォトダイオードには、動作モードに応じて選択的にグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが提供される。
したがって、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）で生成された電荷とＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）で生成された電荷が互いに混ざらずに分離され、結果的に正確なＡＦ機能が提供される。
【0038】
一方、説明の便宜上、図２及び図３Ａ、図３ＢではＡＦピクセルグループ１１４が１つのＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）及び１つのＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）を含むものとして説明した。
但し、これは例示的なものであり、本発明はこれに限定されない。
例えば、ＡＦピクセルグループ１１４は、２つ以上のＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）を含むか、又は２つ以上のＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）を含むように具現され得る。
その外にも、ピクセルアレイ１１０に含まれるピクセルグループ１１２及びＡＦピクセルグループ１１４の比率及び配置、そしてロードライバー１２０とピクセルアレイ１１０の接続関係及び動作モードは、多様に変形及び応用することができる。
以下では、本発明の様々な変形及び応用例をより具体的に説明する。
但し、これは例示的なものであり、本発明はこれに限定されない。
例えば、ＡＦピクセルグループ１１４は、２つ以上のＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）を含むか、又は２つ以上のＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）を含むように具現され得る。
その外にも、ピクセルアレイ１１０に含まれるピクセルグループ１１２及びＡＦピクセルグループ１１４の比率及び配置、そしてロードライバー１２０とピクセルアレイ１１０の接続関係及び動作モードは、多様に変形及び応用することができる。
以下では、本発明の様々な変形及び応用例をより具体的に説明する。
【0039】
［スパースＡＦピクセルアレイを含むイメージセンサー］
図４は、本発明の一実施形態によるピクセルアレイ１１０Ａとロードライバー１２０の接続関係を説明するための図であり、図５は、図４のピクセルアレイ１１０Ａの中の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）とロードライバー１２０の接続関係をより詳細に説明するための図である。
説明の便宜上、図４及び図５では１つのピクセルグループ当たり４つのピクセルを含む例を示している。
また、伝送ゲートライン（ＴＧＬ１１、ＴＧＲ１１、ＴＧＬ１２、ＴＧＲ１２、ＴＧＬ２１、ＴＧＲ２１、ＴＧＬ２２、ＴＧＲ２２）の各々とピクセルアレイの接続関係は、第１コネクトＣＮＴ１を通じて表示され、グラウンド制御ラインＧＣＬとフォトダイオードの接続関係は、第２コネクトＣＮＴ２を通じて表示される。
図４は、本発明の一実施形態によるピクセルアレイ１１０Ａとロードライバー１２０の接続関係を説明するための図であり、図５は、図４のピクセルアレイ１１０Ａの中の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）とロードライバー１２０の接続関係をより詳細に説明するための図である。
説明の便宜上、図４及び図５では１つのピクセルグループ当たり４つのピクセルを含む例を示している。
また、伝送ゲートライン（ＴＧＬ１１、ＴＧＲ１１、ＴＧＬ１２、ＴＧＲ１２、ＴＧＬ２１、ＴＧＲ２１、ＴＧＬ２２、ＴＧＲ２２）の各々とピクセルアレイの接続関係は、第１コネクトＣＮＴ１を通じて表示され、グラウンド制御ラインＧＣＬとフォトダイオードの接続関係は、第２コネクトＣＮＴ２を通じて表示される。
【0040】
図４を参照すると、ピクセルアレイ１１０Ａは、複数のピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）及び複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）を含む。
複数のピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）の各々は、第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って配置された４つのピクセルＰＸｓを含み、４つのピクセルＰＸｓは１つのマイクロレンズＭＬを共有する。
これと同様に、複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々は、第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って配置された４つのＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦｓ）を含み、４つのＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦｓ）は、１つのマイクロレンズＭＬを共有する。
複数のピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）の各々は、第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って配置された４つのピクセルＰＸｓを含み、４つのピクセルＰＸｓは１つのマイクロレンズＭＬを共有する。
これと同様に、複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々は、第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って配置された４つのＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦｓ）を含み、４つのＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦｓ）は、１つのマイクロレンズＭＬを共有する。
【0041】
複数のピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）及び複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）は、ベイヤーパターン（Ｂａｙｅｒ ｐａｔｔｅｒｎ）に対応するようにピクセルアレイ１１０Ａに配置される。
例えば、第１及び第３ピクセルグループ（ＰＧ１、ＰＧ３）は、レッド（Ｒ）カラーフィルターを含み、第２、第４、第５ピクセルグループ（ＰＸ２、ＰＸ４、ＰＸ５）、及び第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）は、グリーン（Ｇ）カラーフィルターを含み、第６ピクセルグループＰＧ６及び第２ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ２）は、ブルー（Ｂ）カラーフィルターを含む。
但し、これは例示的なものであり、本発明の実施形態によるピクセルアレイ１１０Ａは、多様な種類のカラーフィルターを含み得る。
例えば、カラーフィルターは、イエロー（ｙｅｌｌｏｗ）、シアン（Ｃｙａｎ）、及びマゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）カラーをセンシングするためのフィルターを含み得る。
又は、カラーフィルターは、ホワイトカラーをセンシングするフィルターを含んでもよい。
例えば、第１及び第３ピクセルグループ（ＰＧ１、ＰＧ３）は、レッド（Ｒ）カラーフィルターを含み、第２、第４、第５ピクセルグループ（ＰＸ２、ＰＸ４、ＰＸ５）、及び第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）は、グリーン（Ｇ）カラーフィルターを含み、第６ピクセルグループＰＧ６及び第２ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ２）は、ブルー（Ｂ）カラーフィルターを含む。
但し、これは例示的なものであり、本発明の実施形態によるピクセルアレイ１１０Ａは、多様な種類のカラーフィルターを含み得る。
例えば、カラーフィルターは、イエロー（ｙｅｌｌｏｗ）、シアン（Ｃｙａｎ）、及びマゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）カラーをセンシングするためのフィルターを含み得る。
又は、カラーフィルターは、ホワイトカラーをセンシングするフィルターを含んでもよい。
【0042】
複数のピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）の各々に含まれるピクセルは、伝送ゲートライン（ＴＧＬ１１、ＴＧＲ１１、ＴＧＬ１２、ＴＧＲ１２、ＴＧＬ２１、ＴＧＲ２１、ＴＧＬ２２、ＴＧＲ２２）の中の対応するラインに接続される。
例えば、第１～第４ピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ４）に含まれる第１ピクセルＰＸ１は、第１伝送ゲートラインＴＧＬ１１に接続され、第２ピクセルＰＸ２は、第２伝送ゲートラインＴＧＲ１１に接続され、第３ピクセルＰＸ３は、第３伝送ゲートラインＴＧＬ１２に接続され、第４ピクセルＰＸ４は、第４伝送ゲートラインＴＧＲ１２に接続される。
例えば、第１～第４ピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ４）に含まれる第１ピクセルＰＸ１は、第１伝送ゲートラインＴＧＬ１１に接続され、第２ピクセルＰＸ２は、第２伝送ゲートラインＴＧＲ１１に接続され、第３ピクセルＰＸ３は、第３伝送ゲートラインＴＧＬ１２に接続され、第４ピクセルＰＸ４は、第４伝送ゲートラインＴＧＲ１２に接続される。
【0043】
これと同様に、第５及び第６ピクセルグループ（ＰＧ５、ＰＧ６）に含まれる第１～第４ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ４）は、各々第５～第８伝送ゲートライン（ＴＧＬ２１、ＴＧＲ２１、ＴＧＬ２２、ＴＧＲ２２）に接続される。
複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々に含まれるＡＦピクセル及びＡＦ隣接ピクセルは、伝送ゲートライン（ＴＧＬ１１、ＴＧＲ１１、ＴＧＬ１２、ＴＧＲ１２、ＴＧＬ２１、ＴＧＲ２１、ＴＧＬ２２、ＴＧＲ２２）の中の対応するラインに接続される。
さらに、複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々に含まれるＡＦ隣接ピクセルは、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続される。
複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々に含まれるＡＦピクセル及びＡＦ隣接ピクセルは、伝送ゲートライン（ＴＧＬ１１、ＴＧＲ１１、ＴＧＬ１２、ＴＧＲ１２、ＴＧＬ２１、ＴＧＲ２１、ＴＧＬ２２、ＴＧＲ２２）の中の対応するラインに接続される。
さらに、複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々に含まれるＡＦ隣接ピクセルは、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続される。
【0044】
図５を参照してより詳細に説明すれば、第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）は、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）及び第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）を含む。
第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）の伝送ゲート（ＴＸ１～ＴＸ３）は、各々第５～第７伝送ゲートライン（ＴＧＬ２１、ＴＧＲ２１、ＴＧＬ２２）に接続される。
第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）の伝送ゲートＴＸ４は、第８伝送ゲートラインＴＧＲ２２に接続される。
さらに、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに共通して接続される。
第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）に接続されるグラウンド制御ラインＧＣＬを通じて、グラウンドレベル又はハイレベルの電圧が選択的に提供される。
第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）の伝送ゲート（ＴＸ１～ＴＸ３）は、各々第５～第７伝送ゲートライン（ＴＧＬ２１、ＴＧＲ２１、ＴＧＬ２２）に接続される。
第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）の伝送ゲートＴＸ４は、第８伝送ゲートラインＴＧＲ２２に接続される。
さらに、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに共通して接続される。
第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）に接続されるグラウンド制御ラインＧＣＬを通じて、グラウンドレベル又はハイレベルの電圧が選択的に提供される。
【0045】
図６は、図５の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）の一例を示す回路図である。
図６の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）は、図２のＡＦピクセルグループ１１４と類似である。
したがって、簡易な説明のために、重複される説明は、以下で省略される。
図６を参照すると、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）と第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）は、１つのフローティング拡散領域ＦＤを共有する。
第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに共通に接続される。
ロードライバー１２０（図１参照）は、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳをフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）の一端に提供する。
第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）に含まれるフォトダイオードＰＤ４の一端は、グラウンドＧＮＤに接続される。
図６の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）は、図２のＡＦピクセルグループ１１４と類似である。
したがって、簡易な説明のために、重複される説明は、以下で省略される。
図６を参照すると、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）と第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）は、１つのフローティング拡散領域ＦＤを共有する。
第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに共通に接続される。
ロードライバー１２０（図１参照）は、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳをフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）の一端に提供する。
第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）に含まれるフォトダイオードＰＤ４の一端は、グラウンドＧＮＤに接続される。
【0046】
図７は、図５及び図６の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）のフルモード（ｆｕｌｌ ｍｏｄｅ）での動作を説明するためのタイミング図である。
フルモードで、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）及び第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）は、映像信号及び／又は位相信号を順次に生成する。
例えば、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）は、映像信号を生成し、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）は、位相信号を生成する。
フルモードで、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）及び第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）は、映像信号及び／又は位相信号を順次に生成する。
例えば、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）は、映像信号を生成し、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）は、位相信号を生成する。
【0047】
先ず、フルモードの動作が実行される間に、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベルＧＮＤ又はローレベル（ＬＯＷ）のグラウンド制御信号ＧＳが提供される。
したがって、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）のフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）は活性化され、生成された電荷がフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）の各々に蓄積される。
Ｔ１時点で、リセットトランジスタＲＸがターンオンされ、フローティング拡散領域ＦＤがリセットされる。
リセットされたフローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、サンプリングされて、第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）に対する基準電圧（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
したがって、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３）のフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）は活性化され、生成された電荷がフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）の各々に蓄積される。
Ｔ１時点で、リセットトランジスタＲＸがターンオンされ、フローティング拡散領域ＦＤがリセットされる。
リセットされたフローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、サンプリングされて、第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）に対する基準電圧（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
【0048】
Ｔ２時点で、第５伝送ゲートラインＴＧＬ２１を通じてハイレベルの第１伝送信号ＴＳ１が提供される。
したがって、第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）の伝送トランジスタＴＸ１がターンオンされ、フォトダイオードＰＤ１に蓄積された電荷がフローティング拡散領域ＦＤに移動する。
フローティング拡散領域ＦＤに移動した電荷は、フローティング拡散領域トランジスタＣｆｄに格納される。
Ｔ３時点で、伝送トランジスタＴＸ１がターンオフされ、Ｔ４時点で、フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルがサンプリングされる。
サンプリングされたフローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）に対する信号電圧（ｓｉｇｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
Ｔ４時点で、サンプリングされた信号電圧をＴ１時点でサンプリングされた基準電圧と比較することによって、映像信号に対応するデジタルコードが出力される。
したがって、第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）の伝送トランジスタＴＸ１がターンオンされ、フォトダイオードＰＤ１に蓄積された電荷がフローティング拡散領域ＦＤに移動する。
フローティング拡散領域ＦＤに移動した電荷は、フローティング拡散領域トランジスタＣｆｄに格納される。
Ｔ３時点で、伝送トランジスタＴＸ１がターンオフされ、Ｔ４時点で、フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルがサンプリングされる。
サンプリングされたフローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）に対する信号電圧（ｓｉｇｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
Ｔ４時点で、サンプリングされた信号電圧をＴ１時点でサンプリングされた基準電圧と比較することによって、映像信号に対応するデジタルコードが出力される。
【0049】
その後、Ｔ５～Ｔ１２時点では、第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）の映像信号生成動作と同様の方式で、第２及び第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ２、ＰＸ＿ＡＦＸ３）による映像信号生成動作が順次に実行される。
その後、Ｔ１３～Ｔ１６時点では、同様の方式で、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）の位相信号生成動作が実行される。
以上で説明したように、フルモードでは、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１～ＰＸ＿ＡＦ３）及び第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）が順次に映像信号及び位相信号を生成する。
したがって、高画質のイメージの取得が可能であるのはもちろん、正確なＡＦ機能が提供される。
その後、Ｔ１３～Ｔ１６時点では、同様の方式で、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）の位相信号生成動作が実行される。
以上で説明したように、フルモードでは、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１～ＰＸ＿ＡＦ３）及び第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）が順次に映像信号及び位相信号を生成する。
したがって、高画質のイメージの取得が可能であるのはもちろん、正確なＡＦ機能が提供される。
【0050】
図８は、図５及び図６の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）のビニングモード（ｂｉｎｎｉｎｇ ｍｏｄｅ）での動作を説明するためのタイミング図である。
ビニングモードで、各ピクセルグループに属している４つのピクセルが１つの信号のみを生成する。
例えば、図４のピクセルアレイ１１０ＡのＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々は、１つの位相信号のみを生成し、ピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）の各々は、１つの映像信号のみを生成する。
ビニングモードで、各ピクセルグループに属している４つのピクセルが１つの信号のみを生成する。
例えば、図４のピクセルアレイ１１０ＡのＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々は、１つの位相信号のみを生成し、ピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）の各々は、１つの映像信号のみを生成する。
【0051】
特に、本発明の実施形態による第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）は、ビニングモードでも、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１～ＰＸ＿ＡＦ３）のフォトダイオードで生成された電荷と第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）のフォトダイオードで生成された電荷が互いに混ざらないように分離する。
先ず、Ｔ１時点で、フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルがリセットされる。
リセットされたフローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）に対する基準電圧として使用される。
Ｔ２時点で、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１～ＰＸ＿ＡＦ３）のフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）に提供される。
したがって、先の図３Ｂで説明したように、フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）で生成された電荷は、ロードライバー１２０（図１参照）にドレーンされ、フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）には電荷が蓄積されない。
即ち、フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）が非活性化される。
先ず、Ｔ１時点で、フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルがリセットされる。
リセットされたフローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）に対する基準電圧として使用される。
Ｔ２時点で、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１～ＰＸ＿ＡＦ３）のフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）に提供される。
したがって、先の図３Ｂで説明したように、フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）で生成された電荷は、ロードライバー１２０（図１参照）にドレーンされ、フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）には電荷が蓄積されない。
即ち、フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）が非活性化される。
【0052】
Ｔ３時点で、ハイレベルの第１～第４伝送信号（ＴＳ１～ＴＳ４）が提供され、第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１～ＰＸ＿ＡＦ３）の伝送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ３）及び第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）の伝送トランジスタＴＸ４が全てターンオンされる。
この時、フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）には電荷が蓄積されていないので、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）のフォトダイオードＰＤ４で生成された電荷のみがフローティング拡散領域ＦＤに移動する。
その後、Ｔ４時点で、伝送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ４）が全てターンオフされ、Ｔ５時点で、フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルがサンプリングされる。
この時、フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ３）には電荷が蓄積されていないので、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）のフォトダイオードＰＤ４で生成された電荷のみがフローティング拡散領域ＦＤに移動する。
その後、Ｔ４時点で、伝送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ４）が全てターンオフされ、Ｔ５時点で、フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルがサンプリングされる。
【0053】
サンプリングされたフローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）に対する信号電圧（ｓｉｇｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
Ｔ４時点で、サンプリングされた信号電圧をＴ１時点でサンプリングされた基準電圧と比較することによって、位相信号に対応するデジタルコードが出力される。
以上で説明したように、ビニングモードで、本発明の実施形態によるＡＦピクセルグループは、ＡＦ隣接ピクセルのフォトダイオードを非活性化することによって正確な位相信号を生成することができる。
Ｔ４時点で、サンプリングされた信号電圧をＴ１時点でサンプリングされた基準電圧と比較することによって、位相信号に対応するデジタルコードが出力される。
以上で説明したように、ビニングモードで、本発明の実施形態によるＡＦピクセルグループは、ＡＦ隣接ピクセルのフォトダイオードを非活性化することによって正確な位相信号を生成することができる。
【0054】
図９は、本発明の他の実施形態によるピクセルアレイとロードライバーの接続関係の一例を示す図である。
説明の便宜上、図４と同様に、ピクセルアレイは、第１～第６ピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）と第１及び第２ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）を含み、１つのピクセルグループ当たり４つのピクセルを含むと仮定する。
説明の便宜上、図４と同様に、ピクセルアレイは、第１～第６ピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）と第１及び第２ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）を含み、１つのピクセルグループ当たり４つのピクセルを含むと仮定する。
【0055】
ＡＦ隣接ピクセルのフォトダイオードで生成された電荷とＡＦピクセルで生成された電荷が互いに混ざることを防止するために、図９のピクセルアレイは、ＡＦ隣接ピクセルの伝送ゲートを別に制御するための配線を追加で具備する。
例えば、第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）の第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１～ＰＸ＿ＡＦ３）の伝送ゲートを各々別に制御するために、図９のピクセルアレイは、３つの伝送ゲートモード制御ライン（ＴＧＥ１～ＴＧＥ３）を追加で具備する。
また、図９のピクセルアレイの場合、ＡＦピクセルグループが増加するほど、さらに多い配線が追加に要求される。
例えば、第３ピクセルグループＰＧ３がＡＦピクセルグループである場合、３つの伝送ゲートモード制御ラインが追加に具備しなければならない。
これによって、図９のピクセルアレイの場合には配線の配置が複雑になり、配線間の間隔が狭くなってカップリングノイズが発生する問題がある。
例えば、第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）の第１～第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１～ＰＸ＿ＡＦ３）の伝送ゲートを各々別に制御するために、図９のピクセルアレイは、３つの伝送ゲートモード制御ライン（ＴＧＥ１～ＴＧＥ３）を追加で具備する。
また、図９のピクセルアレイの場合、ＡＦピクセルグループが増加するほど、さらに多い配線が追加に要求される。
例えば、第３ピクセルグループＰＧ３がＡＦピクセルグループである場合、３つの伝送ゲートモード制御ラインが追加に具備しなければならない。
これによって、図９のピクセルアレイの場合には配線の配置が複雑になり、配線間の間隔が狭くなってカップリングノイズが発生する問題がある。
【0056】
これに反して、本発明の実施形態によるピクセルアレイは、ＡＦ隣接ピクセルのフォトダイオードで生成された電荷とＡＦピクセルで生成された電荷が互いに混ざることを防止するために、１つのグラウンド制御ラインＧＣＬのみを追加で必要とする。
例えば、図４の第１及び第２ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）は１つのグラウンド制御ラインＧＣＬを通じてＡＦ隣接ピクセルのフォトダイオードにハイレベルの電圧を提供し、したがってＡＦ隣接ピクセルのフォトダイオードを非活性化させる。
結果的に、本発明の実施形態によるピクセルアレイは、追加的な配線配置を最小化しながらも、正確なＡＦ機能を提供することができる。
例えば、図４の第１及び第２ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）は１つのグラウンド制御ラインＧＣＬを通じてＡＦ隣接ピクセルのフォトダイオードにハイレベルの電圧を提供し、したがってＡＦ隣接ピクセルのフォトダイオードを非活性化させる。
結果的に、本発明の実施形態によるピクセルアレイは、追加的な配線配置を最小化しながらも、正確なＡＦ機能を提供することができる。
【0057】
一方、図４～図８で、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）及び第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）は、第１方向（Ｘ方向）に沿って配置され、イメージセンサーは、第１方向の位相差を算出することと説明した。
但し、これは例示的なことであり、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）及び第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）は、第２方向（Ｙ方向）に沿って配置されることもでき、第２方向の位相差を算出することができる。
さらに、図４～図８で、ピクセルアレイ１１０Ａの各ピクセルグループは、４つのピクセルを含むことと説明した。
但し、これは例示的なことであり、ピクセルアレイの構造及び配置は、多様に変形することができる。
以下では、ピクセルアレイの他の例をより詳細に説明する。
但し、これは例示的なことであり、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）及び第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）は、第２方向（Ｙ方向）に沿って配置されることもでき、第２方向の位相差を算出することができる。
さらに、図４～図８で、ピクセルアレイ１１０Ａの各ピクセルグループは、４つのピクセルを含むことと説明した。
但し、これは例示的なことであり、ピクセルアレイの構造及び配置は、多様に変形することができる。
以下では、ピクセルアレイの他の例をより詳細に説明する。
【0058】
図１０は、本発明のまた他の実施形態によるピクセルアレイ１１０Ｂとロードライバー１２０の接続関係を示す図であり、図１１は、図１０の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）の一例を示す回路図である。
図１０のピクセルアレイ１１０Ｂ及び図１１の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）は、図４のピクセルアレイ１１０Ａ及び図６の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）と類似である。
したがって、同一であるか、或いは類似の構成要素は、同一であるか、或いは同様の参照番号で表記され、重複する説明は、以下では省略する。
図１０のピクセルアレイ１１０Ｂ及び図１１の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）は、図４のピクセルアレイ１１０Ａ及び図６の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）と類似である。
したがって、同一であるか、或いは類似の構成要素は、同一であるか、或いは同様の参照番号で表記され、重複する説明は、以下では省略する。
【0059】
図４のピクセルアレイ１１０Ａの各ピクセルグループ及び各ＡＦピクセルグループが第１及び第２方向に沿って配置された４つのピクセルを含むことに比べて、図１０のピクセルアレイ１１０Ｂの各ピクセルグループ及び各ＡＦピクセルグループは、第１方向に沿って配置された２つのピクセルを含む。
したがって、図１０に示したように、複数のピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）の各々には、２つのゲート伝送ラインが対応し、複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々には、２つのゲート伝送ラインと１つのグラウンド制御ラインが対応する。
したがって、図１０に示したように、複数のピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）の各々には、２つのゲート伝送ラインが対応し、複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々には、２つのゲート伝送ラインと１つのグラウンド制御ラインが対応する。
【0060】
図１１を参照して、より詳細に説明すると、第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）は、フローティング拡散領域ＦＤを共有するＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）及び第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）を含む。
ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）に含まれるフォトダイオードＰＤ１の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続され、ロードライバー１２０は、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳをフォトダイオードＰＤ１に提供する。
したがって、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）で生成された電荷が第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）で生成された電荷と混ざらずに分離することができ、結果的に正確なＡＦ機能が提供される。
ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）に含まれるフォトダイオードＰＤ１の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続され、ロードライバー１２０は、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳをフォトダイオードＰＤ１に提供する。
したがって、ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ）で生成された電荷が第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）で生成された電荷と混ざらずに分離することができ、結果的に正確なＡＦ機能が提供される。
【0061】
図１２及び図１３は、本発明のまた他の実施形態によるピクセルアレイ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）とロードライバー１２０の接続関係を示す図である。
図１２及び図１３のピクセルアレイ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）は、図４及び図１０のピクセルアレイ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と類似である。
したがって、同一であるか、或いは同様の構成要素は、同一であるか、或いは同様の参照番号で表記され、重複する説明は、以下では省略される。
図１２及び図１３のピクセルアレイ（１１０Ｃ、１１０Ｄ）は、図４及び図１０のピクセルアレイ（１１０Ａ、１１０Ｂ）と類似である。
したがって、同一であるか、或いは同様の構成要素は、同一であるか、或いは同様の参照番号で表記され、重複する説明は、以下では省略される。
【0062】
図１２を参照すると、ピクセルアレイ１１０Ｃは、複数のピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ３）及びＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ）を含み、複数のピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ３）及びＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ）の各々は、８つのピクセルを含む。
平面から見た時、各ピクセルグループの左側の４つのピクセルは、１つのマイクロレンズＭＬを共有し、右側の４つのピクセルは、他の１つのマイクロレンズＭＬを共有する。
但し、これは例示的なことであり、８つのピクセルが１つのマイクロレンズＭＬを共有してもよい。
ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ）は、フローティング拡散領域を共有する１つのＡＦピクセルと７つのＡＦ隣接ピクセルを含む。
７つのＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ７）の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続され、ロードライバー１２０は、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳを選択的に提供する。
平面から見た時、各ピクセルグループの左側の４つのピクセルは、１つのマイクロレンズＭＬを共有し、右側の４つのピクセルは、他の１つのマイクロレンズＭＬを共有する。
但し、これは例示的なことであり、８つのピクセルが１つのマイクロレンズＭＬを共有してもよい。
ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ）は、フローティング拡散領域を共有する１つのＡＦピクセルと７つのＡＦ隣接ピクセルを含む。
７つのＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ７）の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続され、ロードライバー１２０は、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳを選択的に提供する。
【0063】
図１３を参照すると、ピクセルアレイ１１０Ｄは、ピクセルグループＰＧ及びＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ）を含み、ピクセルグループＰＧ及びＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ）の各々は、１６つのピクセルを含む。
平面から見た時、各ピクセルグループの４つのピクセルが１つのマイクロレンズＭＬを共有する。
但し、これは例示的なことであり、１６つのピクセルが１つのマイクロレンズＭＬを共有してもよい。
ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ）は、フローティング拡散領域を共有する１つのＡＦピクセルと１５個のＡＦ隣接ピクセルを含む。
１５個のＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ１５）の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続され、ロードライバー１２０は、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳを選択的に提供する。
平面から見た時、各ピクセルグループの４つのピクセルが１つのマイクロレンズＭＬを共有する。
但し、これは例示的なことであり、１６つのピクセルが１つのマイクロレンズＭＬを共有してもよい。
ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ）は、フローティング拡散領域を共有する１つのＡＦピクセルと１５個のＡＦ隣接ピクセルを含む。
１５個のＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ１５）の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続され、ロードライバー１２０は、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳを選択的に提供する。
【0064】
以上で説明したように、本発明の実施形態によるＡＦグループに含まれるＡＦピクセル及びＡＦ隣接ピクセルの数は、多様に具現することができる。
ＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオードの一端にグラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベル又はハイレベルの電圧を選択的に提供することによって、本発明の実施形態によるピクセルアレイはＡＦ隣接ピクセルで生成された電荷とＡＦピクセルで生成された電荷を互いに混ざらずに分離することができる。
ＡＦ隣接ピクセルに含まれるフォトダイオードの一端にグラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベル又はハイレベルの電圧を選択的に提供することによって、本発明の実施形態によるピクセルアレイはＡＦ隣接ピクセルで生成された電荷とＡＦピクセルで生成された電荷を互いに混ざらずに分離することができる。
【0065】
［全画素ＡＦモードからスパースＡＦモードへの転換機能を支援するイメージセンサー］
図１４は、本発明のまた他の実施形態によるピクセルアレイ１１０Ｅとロードライバー１２０の接続関係を示す図である。
説明の便宜上、図１４では１つのＡＦピクセルグループ当たり２つのＡＦピクセルを含むことと仮定する。
図１４は、本発明のまた他の実施形態によるピクセルアレイ１１０Ｅとロードライバー１２０の接続関係を示す図である。
説明の便宜上、図１４では１つのＡＦピクセルグループ当たり２つのＡＦピクセルを含むことと仮定する。
【0066】
図１４を参照すると、ピクセルアレイ１１０Ｅは、複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１～ＰＧ＿ＡＦ８）を含む。
即ち、図４～図１３で説明したピクセルアレイ（１１０Ａ～１１０Ｄ）が一般ピクセル間にＡＦピクセルが一部配置されることに比べて、図１４のピクセルアレイ１１０Ｅには複数のＡＦピクセルのみで構成される。
ピクセルアレイ１１０Ｅに配置されたピクセルが全てＡＦピクセルであるので、図１４のピクセルアレイ１１０Ｅは、全画素ＡＦアレイ（Ａｌｌ Ｐｉｘｅｌ ＡＦ ａｒｒａｙ）とも称される。
例えば、イメージセンサー１００（図１参照）のピクセルアレイ１１０（図１参照）の一部領域が図１４のような全画素ＡＦアレイで具現される。
即ち、図４～図１３で説明したピクセルアレイ（１１０Ａ～１１０Ｄ）が一般ピクセル間にＡＦピクセルが一部配置されることに比べて、図１４のピクセルアレイ１１０Ｅには複数のＡＦピクセルのみで構成される。
ピクセルアレイ１１０Ｅに配置されたピクセルが全てＡＦピクセルであるので、図１４のピクセルアレイ１１０Ｅは、全画素ＡＦアレイ（Ａｌｌ Ｐｉｘｅｌ ＡＦ ａｒｒａｙ）とも称される。
例えば、イメージセンサー１００（図１参照）のピクセルアレイ１１０（図１参照）の一部領域が図１４のような全画素ＡＦアレイで具現される。
【0067】
本実施形態において、イメージセンサー１００は、動作モードに応じて全画素ＡＦモード（Ａｌｌ Ｐｉｘｅｌ ＡＦ ｍｏｄｅ）からスパースＡＦモード（Ｓｐａｒｓｅ ＡＦ ｍｏｄｅ）に転換することができる。
ここで、全画素ＡＦモードは、ピクセルアレイ１１０Ｅに含まれるＡＦピクセルの各々が位相信号を生成するモードを称する。
例えば、暗いところで撮影する等のように正確なＡＦ機能が要求される場合に、全画素ＡＦモードが実行される。
スパースＡＦモードは、ピクセルアレイ１１０Ｅに含まれるＡＦピクセルの中の選択された一部ＡＦピクセルのみが位相信号を生成するモードを称する。
例えば、動画撮影のように速いＡＦ機能が要求される場合に、スパースＡＦモードが実行される。
ここで、全画素ＡＦモードは、ピクセルアレイ１１０Ｅに含まれるＡＦピクセルの各々が位相信号を生成するモードを称する。
例えば、暗いところで撮影する等のように正確なＡＦ機能が要求される場合に、全画素ＡＦモードが実行される。
スパースＡＦモードは、ピクセルアレイ１１０Ｅに含まれるＡＦピクセルの中の選択された一部ＡＦピクセルのみが位相信号を生成するモードを称する。
例えば、動画撮影のように速いＡＦ機能が要求される場合に、スパースＡＦモードが実行される。
【0068】
グラウンド制御ラインＧＣＬは、スパースモードで動作するＡＦピクセルと隣接するピクセルに接続される。
例えば、図１４に示したように、全画素ＡＦモードでスパースＡＦモードに転換する時に、第５ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ５）及び第７ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ７）が選択されると仮定する。
この場合、スパースＡＦモード実行の時に、第５ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ５）の第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）が選択されて第１位相信号を生成し、第７ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ７）の第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）が選択されて第２位相信号を生成する。
グラウンド制御ラインＧＣＬは、第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）のフォトダイオードＰＤ１及び第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ２）のフォトダイオードＰＤ２の一端に接続される。
スパースＡＦモード動作の時に、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）のフォトダイオードＰＤ１及び第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ２）のフォトダイオードＰＤ２の一端に提供される。
例えば、図１４に示したように、全画素ＡＦモードでスパースＡＦモードに転換する時に、第５ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ５）及び第７ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ７）が選択されると仮定する。
この場合、スパースＡＦモード実行の時に、第５ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ５）の第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）が選択されて第１位相信号を生成し、第７ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ７）の第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）が選択されて第２位相信号を生成する。
グラウンド制御ラインＧＣＬは、第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）のフォトダイオードＰＤ１及び第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ２）のフォトダイオードＰＤ２の一端に接続される。
スパースＡＦモード動作の時に、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）のフォトダイオードＰＤ１及び第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ２）のフォトダイオードＰＤ２の一端に提供される。
【0069】
図１５は、図１４のピクセルアレイ１１０Ｅが全画素ＡＦモードで動作する場合の一例を示すタイミング図である。
先ず、全画素ＡＦモードで動作する間に、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベルＧＮＤ又はローレベル（ＬＯＷ）のグラウンド制御信号ＧＳが提供される。
したがって、第１及び第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１、ＰＸ＿ＡＦＸ２）のフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）は、活性化され、フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）の各々に電荷が蓄積される。
先ず、全画素ＡＦモードで動作する間に、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベルＧＮＤ又はローレベル（ＬＯＷ）のグラウンド制御信号ＧＳが提供される。
したがって、第１及び第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１、ＰＸ＿ＡＦＸ２）のフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）は、活性化され、フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）の各々に電荷が蓄積される。
【0070】
Ｔ１時点で、複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１～ＰＧ＿ＡＦ８）の各々に含まれる２つのＡＦピクセルの中の平面から見た時に左側に位置したＡＦピクセルの各々のフローティング拡散領域ＦＤがリセットされる。
リセットされたフローティング拡散領域ＦＤの各々の電圧レベルは、サンプリングされて、第１基準電圧（１ｓｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
Ｔ２時点で、第１伝送ゲートラインＴＧＬ１を通じてハイレベルの第１伝送信号ＴＳ１が提供され、第３伝送ゲートラインＴＧＬ２を通じてハイレベルの第３伝送信号ＴＳ３が提供される。
したがって、各ＡＦピクセルグループに含まれる２つのＡＦピクセルの中の平面から見た時に左側に位置したＡＦピクセルの伝送トランジスタがターンオンされ、各フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷は対応するフローティング拡散領域ＦＤに移動する。
リセットされたフローティング拡散領域ＦＤの各々の電圧レベルは、サンプリングされて、第１基準電圧（１ｓｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
Ｔ２時点で、第１伝送ゲートラインＴＧＬ１を通じてハイレベルの第１伝送信号ＴＳ１が提供され、第３伝送ゲートラインＴＧＬ２を通じてハイレベルの第３伝送信号ＴＳ３が提供される。
したがって、各ＡＦピクセルグループに含まれる２つのＡＦピクセルの中の平面から見た時に左側に位置したＡＦピクセルの伝送トランジスタがターンオンされ、各フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷は対応するフローティング拡散領域ＦＤに移動する。
【0071】
Ｔ３時点で、平面から見た時に左側に位置したＡＦピクセルの伝送トランジスタがターンオフされ、Ｔ４時点で、各フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルがサンプリングされる。
サンプリングされたフローティング拡散領域ＦＤの各々の電圧レベルは、第１信号電圧（１ｓｔ ｓｉｇｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
各々の第１信号電圧をＴ１時点でサンプリングされた対応する第１基準電圧と比較することによって、左側に位置するＡＦピクセルに対する位相信号が生成される。
その後、Ｔ５時点で、複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１～ＰＧ＿ＡＦ８）の各々に含まれる２つのＡＦピクセルの中の平面から見た時に右側に位置したＡＦピクセルの各々のフローティング拡散領域ＦＤがリセットされる。
リセットされたフローティング拡散領域ＦＤの各々の電圧レベルは、サンプリングされて、第２基準電圧（２ｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
サンプリングされたフローティング拡散領域ＦＤの各々の電圧レベルは、第１信号電圧（１ｓｔ ｓｉｇｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
各々の第１信号電圧をＴ１時点でサンプリングされた対応する第１基準電圧と比較することによって、左側に位置するＡＦピクセルに対する位相信号が生成される。
その後、Ｔ５時点で、複数のＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１～ＰＧ＿ＡＦ８）の各々に含まれる２つのＡＦピクセルの中の平面から見た時に右側に位置したＡＦピクセルの各々のフローティング拡散領域ＦＤがリセットされる。
リセットされたフローティング拡散領域ＦＤの各々の電圧レベルは、サンプリングされて、第２基準電圧（２ｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
【0072】
Ｔ６時点で、第２伝送ゲートラインＴＧＲ１を通じてハイレベルの第２伝送信号ＴＳ２が提供され、第４伝送ゲートラインＴＧＲ２を通じてハイレベルの第４伝送信号ＴＳ４が提供される。
したがって、各ＡＦピクセルグループに含まれる２つのＡＦピクセルの中の平面から見た時に右側に位置したＡＦピクセルの伝送トランジスタがターンオンされ、各フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷は対応するフローティング拡散領域ＦＤに移動する。
Ｔ７時点で、平面から見た時に右側に位置したＡＦピクセルの伝送トランジスタがターンオフされ、Ｔ９時点で、各フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルがサンプリングされる。
サンプリングされたフローティング拡散領域ＦＤの各々の電圧レベルは、第２信号電圧（２ｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
各々の第２信号電圧をＴ５時点でサンプリングされた対応する第２基準電圧と比較することによって、右側に位置するＡＦピクセルに対する位相信号が生成される。
以上で説明したように、本発明の実施形態によるイメージセンサーは、全画素ＡＦモードを支援することによって、正確なＡＦ機能を提供することができる。
したがって、各ＡＦピクセルグループに含まれる２つのＡＦピクセルの中の平面から見た時に右側に位置したＡＦピクセルの伝送トランジスタがターンオンされ、各フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷は対応するフローティング拡散領域ＦＤに移動する。
Ｔ７時点で、平面から見た時に右側に位置したＡＦピクセルの伝送トランジスタがターンオフされ、Ｔ９時点で、各フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルがサンプリングされる。
サンプリングされたフローティング拡散領域ＦＤの各々の電圧レベルは、第２信号電圧（２ｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
各々の第２信号電圧をＴ５時点でサンプリングされた対応する第２基準電圧と比較することによって、右側に位置するＡＦピクセルに対する位相信号が生成される。
以上で説明したように、本発明の実施形態によるイメージセンサーは、全画素ＡＦモードを支援することによって、正確なＡＦ機能を提供することができる。
【0073】
図１６は、図１４のピクセルアレイ１１０ＥがスパースＡＦモードに転換された場合の一例を示すタイミング図である。
説明の便宜上、スパースＡＦモードでは、第５ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ５）に含まれる第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）が選択されて第１位相信号を生成し、第７ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ７）に含まれる第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）が選択されて第２位相信号を生成すると仮定する。
説明の便宜上、スパースＡＦモードでは、第５ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ５）に含まれる第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）が選択されて第１位相信号を生成し、第７ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ７）に含まれる第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）が選択されて第２位相信号を生成すると仮定する。
【0074】
Ｔ１時点で、第１及び第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１、ＰＸ＿ＡＦ２）の各フローティング拡散領域ＦＤがリセットされる。
リセットされた第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）のフローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、サンプリングされて第１基準電圧（１ｓｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用され、リセットされた第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）のフローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、サンプリングされて第２基準電圧（２ｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
Ｔ２時点で、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）のフォトダイオードＰＤ１及び第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ２）のフォトダイオードＰＤ２に提供される。
したがって、第１及び第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１、ＰＸ＿ＡＦ２）のフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）は、非活性化され、フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）で生成された電荷は、ロードライバー１２０（図１参照）の方向にドレーンされる。
リセットされた第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）のフローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、サンプリングされて第１基準電圧（１ｓｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用され、リセットされた第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）のフローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、サンプリングされて第２基準電圧（２ｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
Ｔ２時点で、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）のフォトダイオードＰＤ１及び第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ２）のフォトダイオードＰＤ２に提供される。
したがって、第１及び第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１、ＰＸ＿ＡＦ２）のフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）は、非活性化され、フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ２）で生成された電荷は、ロードライバー１２０（図１参照）の方向にドレーンされる。
【0075】
Ｔ３時点で、第３伝送ゲートラインＴＧＬ２を通じてハイレベルの第３伝送信号ＴＳ３が提供され、第４伝送ゲートラインＴＧＲ２を通じてハイレベルの第４伝送信号ＴＳ４が提供される。
したがって、第３伝送ゲートラインＴＧＬ２に接続される第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）の伝送トランジスタＴＸＬ１及び第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）の伝送トランジスタＴＸＬ２が各々ターンオンされ、第４伝送ゲートラインＴＧＲ２に接続される第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）の伝送トランジスタＴＸＲ１及び第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ２）の伝送トランジスタＴＸＲ２が各々ターンオンされる。
この場合、第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）の第１フォトダイオードＰＤ１に電荷が蓄積されていないので、第３伝送信号ＴＳ３によって伝送トランジスタＴＸＬ１がターンオンされても第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）の第１フォトダイオードＰＤ１からフローティング拡散領域ＦＤに電荷が移動しない。
したがって、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）のフォトダイオードで生成された電荷のみが第４伝送信号ＴＳ４によって伝送トランジスタＴＸＲ１がターンオンされることによって、フローティング拡散領域ＦＤに移動するようになる。
したがって、第３伝送ゲートラインＴＧＬ２に接続される第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）の伝送トランジスタＴＸＬ１及び第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）の伝送トランジスタＴＸＬ２が各々ターンオンされ、第４伝送ゲートラインＴＧＲ２に接続される第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）の伝送トランジスタＴＸＲ１及び第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ２）の伝送トランジスタＴＸＲ２が各々ターンオンされる。
この場合、第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）の第１フォトダイオードＰＤ１に電荷が蓄積されていないので、第３伝送信号ＴＳ３によって伝送トランジスタＴＸＬ１がターンオンされても第１ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）の第１フォトダイオードＰＤ１からフローティング拡散領域ＦＤに電荷が移動しない。
したがって、第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ１）のフォトダイオードで生成された電荷のみが第４伝送信号ＴＳ４によって伝送トランジスタＴＸＲ１がターンオンされることによって、フローティング拡散領域ＦＤに移動するようになる。
【0076】
同様に、第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ２）の第２フォトダイオードＰＤ２に電荷が蓄積されていないので、第４伝送信号ＴＳ４によって伝送トランジスタＴＸＲ２がターンオンされても第２ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ２）の第２フォトダイオードＰＤ２からフローティング拡散領域ＦＤに電荷が移動しない。
したがって、第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）のフォトダイオードで生成された電荷のみが第３伝送信号ＴＳ３によって伝送トランジスタＴＸＬ２がターンオンされることによってフローティング拡散領域ＦＤに移動するようになる。
したがって、第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）のフォトダイオードで生成された電荷のみが第３伝送信号ＴＳ３によって伝送トランジスタＴＸＬ２がターンオンされることによってフローティング拡散領域ＦＤに移動するようになる。
【0077】
その後、Ｔ５時点で、グラウンドレベルの第３及び第４伝送信号（ＴＳ３、ＴＳ４）が提供される。
したがって、伝送トランジスタ（ＴＸＬ１、ＴＸＲ１、ＴＸＬ２、ＴＸＲ２）がターンオフされ、Ｔ６時点で、選択された第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）のフローティング拡散領域及び選択された第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）のフローティング拡散領域が各々サンプリングされる。
サンプリングされた第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）のフローティング拡散領域の電圧レベルは、第１信号電圧（１ｓｔ ｓｉｇｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用され、サンプリングされた第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）のフローティング拡散領域の電圧レベルは、第２信号電圧（２ｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
その後、第１信号電圧を第１基準電圧と比較することによって、第１位相信号が生成され、第２信号電圧を第２基準電圧と比較することによって、第２位相信号が生成される。
結果的に、第１方向（Ｘ方向）への位相差が算出される。
したがって、伝送トランジスタ（ＴＸＬ１、ＴＸＲ１、ＴＸＬ２、ＴＸＲ２）がターンオフされ、Ｔ６時点で、選択された第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）のフローティング拡散領域及び選択された第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）のフローティング拡散領域が各々サンプリングされる。
サンプリングされた第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）のフローティング拡散領域の電圧レベルは、第１信号電圧（１ｓｔ ｓｉｇｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用され、サンプリングされた第２ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ２）のフローティング拡散領域の電圧レベルは、第２信号電圧（２ｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）として使用される。
その後、第１信号電圧を第１基準電圧と比較することによって、第１位相信号が生成され、第２信号電圧を第２基準電圧と比較することによって、第２位相信号が生成される。
結果的に、第１方向（Ｘ方向）への位相差が算出される。
【0078】
以上で説明したように、本発明の実施形態によるイメージセンサーは、全画素ＡＦモードからスパースＡＦモードに転換することができる。
特に、スパースＡＦモードを支援することによって、本発明の実施形態によるイメージセンサーは、速く位相差を算出することができる。
一方、説明の便宜上、図１４～図１５では、１つのＡＦピクセルグループ当たり２つのＡＦピクセルを含むことと仮定した。
但し、これは例示的なことであり、ＡＦピクセルグループは、４つ、８つ、１６つ等のＡＦピクセルを含むことができることが理解されるべきである。
特に、スパースＡＦモードを支援することによって、本発明の実施形態によるイメージセンサーは、速く位相差を算出することができる。
一方、説明の便宜上、図１４～図１５では、１つのＡＦピクセルグループ当たり２つのＡＦピクセルを含むことと仮定した。
但し、これは例示的なことであり、ＡＦピクセルグループは、４つ、８つ、１６つ等のＡＦピクセルを含むことができることが理解されるべきである。
【0079】
［デュアル変換利得モードを支援するＡＦピクセルグループ］
図１７及び図１８は、ダイナミックレンジキャパシタを含む一般的なピクセルグループを利用してＡＦ機能を実行する時の問題点を説明するための図である。
説明の便宜上、ピクセルグループＰＧは、１つのフローティング拡散領域を共有する４つのピクセルを含むと仮定する。
図１７及び図１８は、ダイナミックレンジキャパシタを含む一般的なピクセルグループを利用してＡＦ機能を実行する時の問題点を説明するための図である。
説明の便宜上、ピクセルグループＰＧは、１つのフローティング拡散領域を共有する４つのピクセルを含むと仮定する。
【0080】
図１７を参照すると、ピクセルグループＰＧは、第１～第４ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ４）を含む。
平面から見た時に、ピクセルグループＰＧの左側に配置されたピクセル（ＰＸ２、ＰＸ４）は、第１サブピクセルグループＳＰＧ１を構成し、右側に配置されたピクセル（ＰＸ１、ＰＸ３）は、第２サブピクセルグループＳＰＧ２を構成すると仮定する。
図１８を参照すると、ピクセルグループＰＧは、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒを含む。
ダイナミックキャパシタＣｄｒは、高照度モードで、フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ４）でオーバーフロー（ｏｖｅｒ－ｆｌｏｗ）される多い量の電荷を収容するために具備される。
平面から見た時に、ピクセルグループＰＧの左側に配置されたピクセル（ＰＸ２、ＰＸ４）は、第１サブピクセルグループＳＰＧ１を構成し、右側に配置されたピクセル（ＰＸ１、ＰＸ３）は、第２サブピクセルグループＳＰＧ２を構成すると仮定する。
図１８を参照すると、ピクセルグループＰＧは、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒを含む。
ダイナミックキャパシタＣｄｒは、高照度モードで、フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ４）でオーバーフロー（ｏｖｅｒ－ｆｌｏｗ）される多い量の電荷を収容するために具備される。
【0081】
より詳細に説明すると、高照度モードで、フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ４）の各々の収容容量を超過する電荷が大量に生成される。
この場合、伝送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ４）がターンオフされた状態でフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ４）の電荷がフローティング拡散領域ＦＤに伝達されるオーバーフロー現象が発生する可能性がある。
オーバーフローされた電荷を捨てずに集積するために、二重変換利得トランジスタＤＣＧＸがターンオンされる。
したがって、オーバーフローされた電荷は、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒに格納される。
この場合、伝送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ４）がターンオフされた状態でフォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ４）の電荷がフローティング拡散領域ＦＤに伝達されるオーバーフロー現象が発生する可能性がある。
オーバーフローされた電荷を捨てずに集積するために、二重変換利得トランジスタＤＣＧＸがターンオンされる。
したがって、オーバーフローされた電荷は、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒに格納される。
【0082】
この場合、第１サブピクセルグループＳＰＧ１に属するピクセル（ＰＸ２、ＰＸ４）からオーバーフローされた電荷と第２サブピクセルグループＳＰＧ２に属するピクセル（ＰＸ１、ＰＸ３）からオーバーフローされた電荷が互いに混合されてダイナミックレンジキャパシタＣｄｒに格納される。
即ち、第１方向（Ｘ方向）に沿って右側に配置されたピクセル（ＰＸ２、ＰＸ４）から生成された電荷と左側に配置されたピクセル（ＰＸ１、ＰＸ３）から生成された電荷が互いに区分されなく、混合されるようになる。
したがって、ダイナミックレンジキャパシタを含む一般的なピクセルグループが位相信号を生成する用途として使用する場合に、正確なＡＦ機能を提供できないという問題がある。
即ち、第１方向（Ｘ方向）に沿って右側に配置されたピクセル（ＰＸ２、ＰＸ４）から生成された電荷と左側に配置されたピクセル（ＰＸ１、ＰＸ３）から生成された電荷が互いに区分されなく、混合されるようになる。
したがって、ダイナミックレンジキャパシタを含む一般的なピクセルグループが位相信号を生成する用途として使用する場合に、正確なＡＦ機能を提供できないという問題がある。
【0083】
図１９は、本発明のまた他の実施形態によるワイドダイナミックレンジを支援するピクセルアレイ１１０Ｆとロードライバーの接続関係を示す図であり、図２０は、図１９のピクセルアレイ１１０Ｆの中の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）とロードライバー１２０の接続関係をより詳細に示す図である。
図１９のピクセルアレイ１００Ｆとロードライバー１２０との間の接続関係は、図４のピクセルアレイ１００Ａとロードライバー１２０との間の接続関係と類似である。
したがって、重複する説明は以下では省略する。
また、説明の便宜上、以下では、１つのピクセルグループ当たり４つのピクセルを含み、ＡＦサブピクセル単位に位相信号を生成する例を説明する。
図１９のピクセルアレイ１００Ｆとロードライバー１２０との間の接続関係は、図４のピクセルアレイ１００Ａとロードライバー１２０との間の接続関係と類似である。
したがって、重複する説明は以下では省略する。
また、説明の便宜上、以下では、１つのピクセルグループ当たり４つのピクセルを含み、ＡＦサブピクセル単位に位相信号を生成する例を説明する。
【0084】
図１９を参照すると、ピクセルアレイ１１０Ｆは、第１～第６ピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）と、第１及び第２ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）を含む。
第１～第６ピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）の各々は、第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って配置された４つのピクセルＰＸｓを含み、４つのピクセルＰＸｓは、１つのマイクロレンズＭＬを共有する。
第１～第６ピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）の各々に含まれるピクセルは、対応する伝送ゲートライン（ＴＧＬ１１、ＴＧＲ１１、ＴＧＬ１２、ＴＧＲ１２、ＴＧＬ２１、ＴＧＲ２１、ＴＧＬ２２、ＴＧＲ２２）の中の対応するラインに接続される。
第１～第６ピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）の各々は、第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って配置された４つのピクセルＰＸｓを含み、４つのピクセルＰＸｓは、１つのマイクロレンズＭＬを共有する。
第１～第６ピクセルグループ（ＰＧ１～ＰＧ６）の各々に含まれるピクセルは、対応する伝送ゲートライン（ＴＧＬ１１、ＴＧＲ１１、ＴＧＬ１２、ＴＧＲ１２、ＴＧＬ２１、ＴＧＲ２１、ＴＧＬ２２、ＴＧＲ２２）の中の対応するラインに接続される。
【0085】
これと同様に、第１及び第２ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々は、第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って配置された４つのピクセルを含み、４つのＡＦピクセルＰＸｓは、１つのマイクロレンズＭＬを共有する。
第１及び第２ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々に含まれるピクセルは、伝送ゲートライン（ＴＧＬ１１、ＴＧＲ１１、ＴＧＬ１２、ＴＧＲ１２、ＴＧＬ２１、ＴＧＲ２１、ＴＧＬ２２、ＴＧＲ２２）の中の対応するラインに接続される。
第１及び第２ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々は、ＡＦサブピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦ）及びＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ）を含む。
ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ）に含まれるピクセルは、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続される。
第１及び第２ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々に含まれるピクセルは、伝送ゲートライン（ＴＧＬ１１、ＴＧＲ１１、ＴＧＬ１２、ＴＧＲ１２、ＴＧＬ２１、ＴＧＲ２１、ＴＧＬ２２、ＴＧＲ２２）の中の対応するラインに接続される。
第１及び第２ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２）の各々は、ＡＦサブピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦ）及びＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ）を含む。
ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ）に含まれるピクセルは、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続される。
【0086】
図２０を参照して、より詳細に説明すると、第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）は、第１ＡＦサブピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦ１）及び第１ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）を含む。
第１ＡＦサブピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦ１）は、平面方向から見た時に右側に位置するピクセル（ＰＸ２、ＰＸ４）を含み、第１位相信号を生成するために使用される。
第１ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）は、平面方向から見た時に左側に位置するピクセル（ＰＸ１、ＰＸ３）を含む。
第１ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続され、グラウンドレベル又はハイレベルの電圧がグラウンド制御ラインＧＣＬを通じて選択的に提供される。
第１ＡＦサブピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦ１）は、平面方向から見た時に右側に位置するピクセル（ＰＸ２、ＰＸ４）を含み、第１位相信号を生成するために使用される。
第１ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）は、平面方向から見た時に左側に位置するピクセル（ＰＸ１、ＰＸ３）を含む。
第１ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続され、グラウンドレベル又はハイレベルの電圧がグラウンド制御ラインＧＣＬを通じて選択的に提供される。
【0087】
図２１は、図２０の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）の一例を示す回路図である。
図２１の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）の回路図は、図６の第１ＡＦピクセルグループの回路図と類似である。
したがって、簡易な説明のために、重複する説明は以下では省略する。
図２１を参照すると、第１～第４ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ４）は、１つのフローティング拡散領域ＦＤを共有する。
図２１の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）の回路図は、図６の第１ＡＦピクセルグループの回路図と類似である。
したがって、簡易な説明のために、重複する説明は以下では省略する。
図２１を参照すると、第１～第４ピクセル（ＰＸ１～ＰＸ４）は、１つのフローティング拡散領域ＦＤを共有する。
【0088】
第２及び第４ピクセル（ＰＸ２、ＰＸ４）は、第１ＡＦサブピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦ１）を構成し、第２及び第４ピクセル（ＰＸ２、ＰＸ４）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ２、ＰＤ４）の一端は、グラウンドＧＮＤに接続される。
第１及び第３ピクセル（ＰＸ１、ＰＸ３）は、第１ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）を構成し、第１及び第３ピクセル（ＰＸ１、ＰＸ３）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続される。
ロードライバー１２０は、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳを第１ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）に提供する。
第１及び第３ピクセル（ＰＸ１、ＰＸ３）は、第１ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）を構成し、第１及び第３ピクセル（ＰＸ１、ＰＸ３）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）の一端は、グラウンド制御ラインＧＣＬに接続される。
ロードライバー１２０は、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳを第１ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）に提供する。
【0089】
ＡＦ機能を実行する時に、より広いダイナミックレンジ（Ｗｉｄｅ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）を提供するために、図２１の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）は、図６の第１ＡＦピクセルグループに比べてダイナミックレンジキャパシタＣｄｒ及び二重変換利得トランジスタＤＣＧＸをさらに含む。
ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒの一端は、リセットトランジスタＲＸと二重変換利得トランジスタＤＣＧＸとの間に接続される。
例えば、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒの一端は、リセットトランジスタＲＸのソース（Ｓｏｕｒｃｅ）又は二重変換利得トランジスタＤＣＧＸのドレイン（Ｄｒａｉｎ）に接続され、そしてダイナミックレンジキャパシタＣｄｒの他端は、電源電圧Ｖｐｉｘ端子に接続される。
ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒの一端は、リセットトランジスタＲＸと二重変換利得トランジスタＤＣＧＸとの間に接続される。
例えば、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒの一端は、リセットトランジスタＲＸのソース（Ｓｏｕｒｃｅ）又は二重変換利得トランジスタＤＣＧＸのドレイン（Ｄｒａｉｎ）に接続され、そしてダイナミックレンジキャパシタＣｄｒの他端は、電源電圧Ｖｐｉｘ端子に接続される。
【0090】
ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒは、高照度モードでフォトダイオードからオーバーフローされる多い量の電荷を収容するために、ＤＲＡＭのメモリ用キャパシタと同様のシリンダー形状で形成される。
高照度モードで、リセットトランジスタＲＸは、ターンオフされ、二重変換利得トランジスタＤＣＧＸは、ターンオンされる。
したがって、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒは、フローティング拡散領域ＦＤに接続され、電荷を収容することができる総容量がフローティング拡散領域トランジスタＣｆｄとダイナミックレンジキャパシタＣｄｒの容量の和で増加する。
したがって、高照度モードの時に、フォトダイオードからフローティング拡散領域ＦＤにオーバーフローされた電荷がダイナミックレンジキャパシタＣｄｒによって共有（Ｓｈａｒｉｎｇ）される。
即ち、高照度モードで、フォトダイオードからオーバーフローされる大量の電荷がダイナミックレンジキャパシタＣｄｒによって捨てられずに集積される。
高照度モードで、リセットトランジスタＲＸは、ターンオフされ、二重変換利得トランジスタＤＣＧＸは、ターンオンされる。
したがって、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒは、フローティング拡散領域ＦＤに接続され、電荷を収容することができる総容量がフローティング拡散領域トランジスタＣｆｄとダイナミックレンジキャパシタＣｄｒの容量の和で増加する。
したがって、高照度モードの時に、フォトダイオードからフローティング拡散領域ＦＤにオーバーフローされた電荷がダイナミックレンジキャパシタＣｄｒによって共有（Ｓｈａｒｉｎｇ）される。
即ち、高照度モードで、フォトダイオードからオーバーフローされる大量の電荷がダイナミックレンジキャパシタＣｄｒによって捨てられずに集積される。
【0091】
また、高照度モードで、ロードライバー１２０は、第１ＡＦサブ隣接ピクセル（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）の一端にハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳを提供する。
この場合、第１ＡＦサブ隣接ピクセル（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）で生成された電荷は、ロードライバー１２０の方向にドレーンされる。
即ち、第１ＡＦサブ隣接ピクセル（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）で生成された電荷がロードライバー１２０の方向にドレーンされるので、第１ＡＦサブ隣接ピクセル（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）ではオーバーフロー現象が発生しないようになる。
この場合、第１ＡＦサブ隣接ピクセル（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）で生成された電荷は、ロードライバー１２０の方向にドレーンされる。
即ち、第１ＡＦサブ隣接ピクセル（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）で生成された電荷がロードライバー１２０の方向にドレーンされるので、第１ＡＦサブ隣接ピクセル（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）ではオーバーフロー現象が発生しないようになる。
【0092】
したがって、高照度モードでオーバーフローされる電荷は、全て第１ＡＦサブピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦ１）に含まれるフォトダイオード（ＰＤ２、ＰＤ４）で生成された電荷である。
結果的に、図１７及び図１８で説明した左側及び右側に配置されたフォトダイオードからオーバーフローされた電荷がダイナミックレンジキャパシタＣｄｒで混ざる問題が解決される。
本発明の実施形態によるＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）は、高照度モードの時にオーバーフローされる電荷を捨てずに使用して低い電圧利得（Ｌｏｗ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｇａｉｎ：ＬＣＧ）のＡＦ機能も提供することができる。
結果的に、図１７及び図１８で説明した左側及び右側に配置されたフォトダイオードからオーバーフローされた電荷がダイナミックレンジキャパシタＣｄｒで混ざる問題が解決される。
本発明の実施形態によるＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）は、高照度モードの時にオーバーフローされる電荷を捨てずに使用して低い電圧利得（Ｌｏｗ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｇａｉｎ：ＬＣＧ）のＡＦ機能も提供することができる。
【0093】
一方、低照度モードでは、二重変換利得トランジスタＤＣＧＸがターンオフされる。
そうすると、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒは、フローティング拡散領域ＦＤと電気的に遮断される。
したがって、低照度モードの時にフォトダイオードで生成された電荷は、フローティング拡散領域ＦＤのみに格納される。
フローティング拡散領域ＦＤによって提供される容量に電荷が格納されるので、高い変換利得（Ｈｉｇｈ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｇａｉｎ、ＨＣＧ）と低雑音特性が提供される。
そうすると、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒは、フローティング拡散領域ＦＤと電気的に遮断される。
したがって、低照度モードの時にフォトダイオードで生成された電荷は、フローティング拡散領域ＦＤのみに格納される。
フローティング拡散領域ＦＤによって提供される容量に電荷が格納されるので、高い変換利得（Ｈｉｇｈ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｇａｉｎ、ＨＣＧ）と低雑音特性が提供される。
【0094】
図２２は、図１９～図２１の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）の動作を説明するためのタイミング図であり、図２３は、オーバーフロー発生の時の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）の動作を例示的に示す図である。
Ｔ１時点で、二重変換利得トランジスタＤＣＧＸとリセットトランジスタＲＸがターンオン状態である。
したがって、フローティング拡散領域トランジスタＣｆｄ及びダイナミックレンジキャパシタＣｄｒに格納された電荷が電源電圧端Ｖｐｉｘにドレーンされ、フローティング拡散領域トランジスタＣｆｄ及びダイナミックレンジキャパシタＣｄｒは、リセット（ｒｅｓｅｔ）される。
また、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが提供される状態で、第１～第４伝送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ４）もターンオンされる。
したがって、第１～第４フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ４）もリセットされる。
Ｔ１時点で、二重変換利得トランジスタＤＣＧＸとリセットトランジスタＲＸがターンオン状態である。
したがって、フローティング拡散領域トランジスタＣｆｄ及びダイナミックレンジキャパシタＣｄｒに格納された電荷が電源電圧端Ｖｐｉｘにドレーンされ、フローティング拡散領域トランジスタＣｆｄ及びダイナミックレンジキャパシタＣｄｒは、リセット（ｒｅｓｅｔ）される。
また、グラウンド制御ラインＧＣＬを通じてハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが提供される状態で、第１～第４伝送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ４）もターンオンされる。
したがって、第１～第４フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ４）もリセットされる。
【0095】
Ｔ２時点で、第１～第４伝送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ４）がターンオフされる。
したがって、第１～第４フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ４）は、電荷を生成し、蓄積を開始する。
Ｔ３時点で、リセットトランジスタＲＸがターンオフされる。
この時、二重変換利得トランジスタＤＣＧＸがターンオン状態であるので、フローティング拡散領域ＦＤが収容することができる総容量は、フローティング拡散領域トランジスタＣｆｄとダイナミックレンジキャパシタＣｄｒの容量の和になる。
Ｔ４時点で、ハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが提供される。
したがって、第１ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）に含まれる第１及び第３フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）が非活性化され、第１及び第３フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）に蓄積された電荷は、ロードライバー１２０の方向にドレーンされる。
したがって、第１～第４フォトダイオード（ＰＤ１～ＰＤ４）は、電荷を生成し、蓄積を開始する。
Ｔ３時点で、リセットトランジスタＲＸがターンオフされる。
この時、二重変換利得トランジスタＤＣＧＸがターンオン状態であるので、フローティング拡散領域ＦＤが収容することができる総容量は、フローティング拡散領域トランジスタＣｆｄとダイナミックレンジキャパシタＣｄｒの容量の和になる。
Ｔ４時点で、ハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが提供される。
したがって、第１ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）に含まれる第１及び第３フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）が非活性化され、第１及び第３フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）に蓄積された電荷は、ロードライバー１２０の方向にドレーンされる。
【0096】
Ｔ５時点で、例えば、高照度モードでのオーバーフローが発生する可能性がある。
この場合、第１ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）に含まれる第１及び第３フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）が非活性化状態であるので、図２３に示したように第２及び第４フォトダイオード（ＰＤ２、ＰＤ４）のみでオーバーフローが発生するようになる。
この場合、二重変換利得トランジスタＤＣＧＸがターンオン状態であるので、オーバーフローされた電荷は、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒに格納される。
Ｔ６時点で、二重変換利得キャパシタＤＣＧＸがターンオフされ、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒがフローティング拡散領域ＦＤと電気的に遮断される。
したがって、フローティング拡散領域ＦＤが収容することができる総容量は、フローティング拡散領域トランジスタＣｆｄの容量になる。
この場合、第１ＡＦサブ隣接ピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦＸ１）に含まれる第１及び第３フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）が非活性化状態であるので、図２３に示したように第２及び第４フォトダイオード（ＰＤ２、ＰＤ４）のみでオーバーフローが発生するようになる。
この場合、二重変換利得トランジスタＤＣＧＸがターンオン状態であるので、オーバーフローされた電荷は、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒに格納される。
Ｔ６時点で、二重変換利得キャパシタＤＣＧＸがターンオフされ、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒがフローティング拡散領域ＦＤと電気的に遮断される。
したがって、フローティング拡散領域ＦＤが収容することができる総容量は、フローティング拡散領域トランジスタＣｆｄの容量になる。
【0097】
Ｔ７時点で、フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルに対するサンプリング動作が実行される。
これは高い変換利得（ＨＣＧ）モードでの基準電圧として使用される。
Ｔ８時点で、伝送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ４）がターンオンされる。
この時、第１及び第３フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）が非活性化状態であるので、第１ＡＦサブピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦ１）に含まれる第２及び第４フォトダイオード（ＰＤ２、ＰＤ４）で生成された電荷のみがフローティング拡散領域ＦＤに移動するようになる。
Ｔ９時点で、伝送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ４）がターンオフされ、Ｔ１０時点で、フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルに対するサンプリング動作が実行される。
これは高い変換利得モード（ＨＣＧ）での信号電圧として使用される。
したがって、Ｔ７時点で、サンプリングされた基準電圧とＴ９時点でサンプリングされた信号電圧を利用して、高い変換利得モード（ＨＣＧ）での位相信号が生成される。
これは高い変換利得（ＨＣＧ）モードでの基準電圧として使用される。
Ｔ８時点で、伝送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ４）がターンオンされる。
この時、第１及び第３フォトダイオード（ＰＤ１、ＰＤ３）が非活性化状態であるので、第１ＡＦサブピクセルグループ（ＳＰＧ＿ＡＦ１）に含まれる第２及び第４フォトダイオード（ＰＤ２、ＰＤ４）で生成された電荷のみがフローティング拡散領域ＦＤに移動するようになる。
Ｔ９時点で、伝送トランジスタ（ＴＸ１～ＴＸ４）がターンオフされ、Ｔ１０時点で、フローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルに対するサンプリング動作が実行される。
これは高い変換利得モード（ＨＣＧ）での信号電圧として使用される。
したがって、Ｔ７時点で、サンプリングされた基準電圧とＴ９時点でサンプリングされた信号電圧を利用して、高い変換利得モード（ＨＣＧ）での位相信号が生成される。
【0098】
Ｔ１１時点で、二重変換利得トランジスタＤＣＧＸがターンオンされる。
したがって、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒがフローティング拡散領域ＦＤに電気的に接続される。
Ｔ１２時点で、フローティング拡散領域ＦＤに対するサンプリング動作が実行される。
これは低い変換利得（ＬＣＧ）モードでの信号電圧として使用される。
Ｔ１３時点で、リセットトランジスタＲＸがターンオンされる。
したがって、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒとフローティング拡散領域トランジスタＣｆｄがリセットされる。
Ｔ１４時点で、リセットトランジスタがターンオフされ、Ｔ１５時点で、フローティング拡散領域ＦＤに対するサンプリング動作が実行される。
したがって、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒがフローティング拡散領域ＦＤに電気的に接続される。
Ｔ１２時点で、フローティング拡散領域ＦＤに対するサンプリング動作が実行される。
これは低い変換利得（ＬＣＧ）モードでの信号電圧として使用される。
Ｔ１３時点で、リセットトランジスタＲＸがターンオンされる。
したがって、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒとフローティング拡散領域トランジスタＣｆｄがリセットされる。
Ｔ１４時点で、リセットトランジスタがターンオフされ、Ｔ１５時点で、フローティング拡散領域ＦＤに対するサンプリング動作が実行される。
【0099】
フローティング拡散領域ＦＤの総収容容量がダイナミックレンジキャパシタＣｄｒとフローティング拡散領域トランジスタＣｆｄに増加された状態であるので、サンプリングされたフローティング拡散領域ＦＤの電圧レベルは、低い変換利得（ＬＣＧ）モードでの基準電圧として使用される。
その後、Ｔ１２時点での信号電圧とＴ１５時点での基準電圧を利用して、低い変換利得モード（ＬＣＧ）での位相信号が生成される。
以上で説明したように、本発明の実施形態によるイメージセンサーは、ＡＦ機能を実行する時にも低い変換利得モードと高い変換利得モードのデュアル変換利得機能を提供することができる。
したがって、本発明の実施形態によるイメージセンサーは、さらに正確なＡＦ機能を提供することができる。
その後、Ｔ１２時点での信号電圧とＴ１５時点での基準電圧を利用して、低い変換利得モード（ＬＣＧ）での位相信号が生成される。
以上で説明したように、本発明の実施形態によるイメージセンサーは、ＡＦ機能を実行する時にも低い変換利得モードと高い変換利得モードのデュアル変換利得機能を提供することができる。
したがって、本発明の実施形態によるイメージセンサーは、さらに正確なＡＦ機能を提供することができる。
【0100】
図２４は、本発明の一実施形態によるＡＦピクセルグループの垂直構造の概略構成の一例を示す断面図である。
例示的に、図２４では図５の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）の中の第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）及び第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ３）に対する垂直構造を示している。
図２４を参照すると、ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ）は、基板１１０１、フォトダイオード（ＰＤ３、ＰＤ４）、グラウンド領域（ＧＲ３、ＧＲ４）、フローティング拡散領域ＦＤ、深い素子分離部１１１０、伝送ゲート（ＴＧ３、ＴＧ４）、コンタクト（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）、信号配線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）、ゲート絶縁膜１１３２、第１～第４層間絶縁膜（１１３１、１１３３、１１３５、１１３７）、カラーフィルター１１２１、光透過層１１２３、及びマイクロレンズＭＬを含む。
例示的に、図２４では図５の第１ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ１）の中の第１ＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ１）及び第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ３）に対する垂直構造を示している。
図２４を参照すると、ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ）は、基板１１０１、フォトダイオード（ＰＤ３、ＰＤ４）、グラウンド領域（ＧＲ３、ＧＲ４）、フローティング拡散領域ＦＤ、深い素子分離部１１１０、伝送ゲート（ＴＧ３、ＴＧ４）、コンタクト（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）、信号配線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）、ゲート絶縁膜１１３２、第１～第４層間絶縁膜（１１３１、１１３３、１１３５、１１３７）、カラーフィルター１１２１、光透過層１１２３、及びマイクロレンズＭＬを含む。
【0101】
基板１１０１は、互いに対向する第１面１１０１ａ及び第２面１１０１ｂを含む。
第１面１１０１ａの上に、伝送ゲート（ＴＧ３、ＴＧ４）及び信号配線（Ｌ１～Ｌ３）が配置される。
第２面１１０１ｂの上に、カラーフィルター１１２１、光透過層１１２３、及びマイクロレンズＭＬ等が配置され、光は第２面１１０１ｂを通じて入射される。
例えば、第１面１１０１ａは、前面であり、第２面１１０１ｂは、背面であり、ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ）を含むイメージセンサーは、基板１１０１の背面を通じて入射される入射光に応答して動作する背面受光方式のイメージセンサー（ｂａｃｋｓｉｄｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｏｒ：ＢＩＳ）である。
第１面１１０１ａの上に、伝送ゲート（ＴＧ３、ＴＧ４）及び信号配線（Ｌ１～Ｌ３）が配置される。
第２面１１０１ｂの上に、カラーフィルター１１２１、光透過層１１２３、及びマイクロレンズＭＬ等が配置され、光は第２面１１０１ｂを通じて入射される。
例えば、第１面１１０１ａは、前面であり、第２面１１０１ｂは、背面であり、ＡＦピクセルグループ（ＰＧ＿ＡＦ）を含むイメージセンサーは、基板１１０１の背面を通じて入射される入射光に応答して動作する背面受光方式のイメージセンサー（ｂａｃｋｓｉｄｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｏｒ：ＢＩＳ）である。
【0102】
フォトダイオード（ＰＤ３、ＰＤ４）は、基板１１０１の第１及び第２面（１１０１ａ、１１０１ｂ）の全てに隣接するように配置され、入射光に基づいて光電変換を実行して電荷を発生する。
伝送ゲート（ＴＧ３、ＴＧ４）は、基板１１０１の第１面１１０１ａ上にゲート絶縁膜１１３２を介在して配置され、フォトダイオード（ＰＤ３、ＰＤ４）で生成された電荷をフローティング拡散領域ＦＤに伝達する。
フローティング拡散領域ＦＤは、基板１１０１の第１面１１０１ａと隣接するように配置される。
フローティング拡散領域ＦＤは、フォトダイオードによって共有され、例えば、第３フォトダイオードＰＤ３及び第４フォトダイオードＰＤ４の間に配置される。
フローティング拡散領域ＦＤは、フォトダイオードの中の少なくとも１つのフォトダイオードから受信された電荷を蓄積し、フローティング拡散領域ＦＤに伝達された電荷の電荷量に基づいて位相信号が生成される。
伝送ゲート（ＴＧ３、ＴＧ４）は、基板１１０１の第１面１１０１ａ上にゲート絶縁膜１１３２を介在して配置され、フォトダイオード（ＰＤ３、ＰＤ４）で生成された電荷をフローティング拡散領域ＦＤに伝達する。
フローティング拡散領域ＦＤは、基板１１０１の第１面１１０１ａと隣接するように配置される。
フローティング拡散領域ＦＤは、フォトダイオードによって共有され、例えば、第３フォトダイオードＰＤ３及び第４フォトダイオードＰＤ４の間に配置される。
フローティング拡散領域ＦＤは、フォトダイオードの中の少なくとも１つのフォトダイオードから受信された電荷を蓄積し、フローティング拡散領域ＦＤに伝達された電荷の電荷量に基づいて位相信号が生成される。
【0103】
深い素子分離部１１０１は、基板１１０１内に配置され、基板１１０１を貫通するように基板１１０１の第２面１１０１ｂから垂直方向に延長されてフォトダイオード（ＰＤ３、ＰＤ４）の各々を互いに分離させる。
深い素子分離部１１０１は、基板１１０１の第１面１１０１ａとは直接接触しないことがあり得る。
深い素子分離部１１０は、相対的に深く形成されるＤＴＩ（Ｄｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造を有し、平面から見た時にメッシュ（ｍｅｓｈ）構造を有する。
深い素子分離部１１０１は、基板１１０１の第１面１１０１ａとは直接接触しないことがあり得る。
深い素子分離部１１０は、相対的に深く形成されるＤＴＩ（Ｄｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造を有し、平面から見た時にメッシュ（ｍｅｓｈ）構造を有する。
【0104】
複数の接地領域（ＧＲ３、ＧＲ４）は、基板１１０１内で第１面１１０１ａに隣接するように配置される。
複数の接地領域（ＧＲ３、ＧＲ４）の中の第３接地領域ＧＲ３は、例えば、図５の第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ３）に対応し、第３フォトダイオードＰＤ３に隣接するように配置される。
第３接地領域ＧＲ３にはグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが印加される。
複数の接地領域（ＧＲ３、ＧＲ４）の中の第４接地領域ＧＲ４は、例えば、図５のＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）に対応し、第４フォトダイオードＰＤ４に隣接するように配置される。
第４接地領域ＧＲ４にはグラウンド電圧が印加される。
複数の接地領域（ＧＲ３、ＧＲ４）の中の第３接地領域ＧＲ３は、例えば、図５の第３ＡＦ隣接ピクセル（ＰＸ＿ＡＦＸ３）に対応し、第３フォトダイオードＰＤ３に隣接するように配置される。
第３接地領域ＧＲ３にはグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが印加される。
複数の接地領域（ＧＲ３、ＧＲ４）の中の第４接地領域ＧＲ４は、例えば、図５のＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）に対応し、第４フォトダイオードＰＤ４に隣接するように配置される。
第４接地領域ＧＲ４にはグラウンド電圧が印加される。
【0105】
基板１１０１の第１面１１０１ａは、第１層間絶縁膜１１３１で覆われる。
第１層間絶縁膜１１３１は、第１コンタクトＣ１で貫通される。
第１コンタクトＣ１は、フローティング拡散領域ＦＤと接する。
第１層間絶縁膜１１３１上には第１コンタクトＣ１と接する第１信号配線Ｌ１が配置される。
第１層間絶縁膜１１３１と第１信号配線Ｌ１は、第２層間絶縁膜１１３３で覆われる。
第１及び第２層間絶縁膜（１１３１、１１３３）は、第２コンタクトＣ２で貫通される。
第２コンタクトＣ２は、第４接地領域ＧＲ４と接する。
第２層間絶縁膜１１３３上には第２コンタクトＣ２と接する第２信号配線Ｌ２が配置される。
したがって、第２信号配線Ｌ２及び第２コンタクトＣ２を通じて、第４グラウンド領域ＧＲ４にグラウンド電圧が提供される。
第１層間絶縁膜１１３１は、第１コンタクトＣ１で貫通される。
第１コンタクトＣ１は、フローティング拡散領域ＦＤと接する。
第１層間絶縁膜１１３１上には第１コンタクトＣ１と接する第１信号配線Ｌ１が配置される。
第１層間絶縁膜１１３１と第１信号配線Ｌ１は、第２層間絶縁膜１１３３で覆われる。
第１及び第２層間絶縁膜（１１３１、１１３３）は、第２コンタクトＣ２で貫通される。
第２コンタクトＣ２は、第４接地領域ＧＲ４と接する。
第２層間絶縁膜１１３３上には第２コンタクトＣ２と接する第２信号配線Ｌ２が配置される。
したがって、第２信号配線Ｌ２及び第２コンタクトＣ２を通じて、第４グラウンド領域ＧＲ４にグラウンド電圧が提供される。
【0106】
第２層間絶縁膜１１３３と第２信号配線Ｌ２は、第３層間絶縁膜１１３５で覆われる。
第１～第３層間絶縁膜（１１３１、１１３３、１１３５）は、第３コンタクトＣ２で貫通される。
第３コンタクトＣ３は、第３接地領域ＧＲ３と接する。
第３層間絶縁膜１１３５上には第３コンタクトＣ３と接する第３信号配線Ｌ３が配置される。
第３信号配線Ｌ３は、例えば、図５のグラウンド制御ラインＧＣＬに対応する。
したがって、第３信号配線Ｌ３及び第３コンタクトＣ３を通じて、第３グラウンド領域ＧＲ３にグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが提供される。
第３層間絶縁膜１１３７と第３信号配線Ｌ３は、パッシベーション膜１１３９で覆われる。
第１～第３層間絶縁膜（１１３１、１１３３、１１３５）は、第３コンタクトＣ２で貫通される。
第３コンタクトＣ３は、第３接地領域ＧＲ３と接する。
第３層間絶縁膜１１３５上には第３コンタクトＣ３と接する第３信号配線Ｌ３が配置される。
第３信号配線Ｌ３は、例えば、図５のグラウンド制御ラインＧＣＬに対応する。
したがって、第３信号配線Ｌ３及び第３コンタクトＣ３を通じて、第３グラウンド領域ＧＲ３にグラウンドレベル又はハイレベルのグラウンド制御信号ＧＳが提供される。
第３層間絶縁膜１１３７と第３信号配線Ｌ３は、パッシベーション膜１１３９で覆われる。
【0107】
一実施形態において、第２信号配線Ｌ２は、平面から見た時にメッシュ構造で形成される。
他の例として、第２信号配線Ｌ２は、メッシュ構造で形成されたグラウンドラインに接続される。
したがって、グラウンド電圧が安定的に第２信号配線Ｌ２を通じてグラウンド領域ＧＲ４に提供される。
一実施形態において、第３信号配線Ｌ３は、第２信号配線Ｌ２が異なる層に形成される。
第３信号配線Ｌ３は、一方向に延長されてロードライバー１２０（図１参照）に接続される。
したがって、ロードライバー１２０は、動作モードに応じてグラウンドレベル又はハイレベルの電圧を選択的にＡＦ隣接ピクセルに提供する。
他の例として、第２信号配線Ｌ２は、メッシュ構造で形成されたグラウンドラインに接続される。
したがって、グラウンド電圧が安定的に第２信号配線Ｌ２を通じてグラウンド領域ＧＲ４に提供される。
一実施形態において、第３信号配線Ｌ３は、第２信号配線Ｌ２が異なる層に形成される。
第３信号配線Ｌ３は、一方向に延長されてロードライバー１２０（図１参照）に接続される。
したがって、ロードライバー１２０は、動作モードに応じてグラウンドレベル又はハイレベルの電圧を選択的にＡＦ隣接ピクセルに提供する。
【0108】
続いて、図２４を参照すると、基板１１０１の第２面１１０１ｂ上にはカラーフィルター１１２１が配置される。
カラーフィルター１１２１は、例えば、レッドフィルター、グリーンフィルター、及びブルーフィルターの中のいずれか１つである。
但し、これは例示的なものであり、自動焦点機能を支援するＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）は、カラーフィルターを含まないこともあり得る。
カラーフィルター１１２１上には光透過層１１２３が配置され、光透過層１１２３上にはマイクロレンズＭＬが配置される。
マイクロレンズＭＬは、マイクロレンズＭＬに入射される入射光がフォトダイオード（ＰＤ３、ＰＤ４）に集光されるように入射光の経路を調節する。
カラーフィルター１１２１は、例えば、レッドフィルター、グリーンフィルター、及びブルーフィルターの中のいずれか１つである。
但し、これは例示的なものであり、自動焦点機能を支援するＡＦピクセル（ＰＸ＿ＡＦ）は、カラーフィルターを含まないこともあり得る。
カラーフィルター１１２１上には光透過層１１２３が配置され、光透過層１１２３上にはマイクロレンズＭＬが配置される。
マイクロレンズＭＬは、マイクロレンズＭＬに入射される入射光がフォトダイオード（ＰＤ３、ＰＤ４）に集光されるように入射光の経路を調節する。
【0109】
一方、図には示さなかったが、基板１１０１の第２面１１０１ｂ上には遮光パターンが追加に配置され得る。
遮光パターンは、例えば、ＡＦ隣接ピクセルに対応する位置のみに配置され、ＡＦ隣接ピクセルに入射される光量がＡＦピクセルに入射される光量より少ないように調節する。
また、図には示さなかったが、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒがさらに具備され得る。
例えば、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒは、パッシベーション膜１１３９上に配置され、ＤＲＡＭのメモリ用キャパシタの形状で形成される。
即ち、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒは、少なくとも１つのシリンダー形状のキャパシタで形成され、したがってキャパシタ有効表面積が増加して大きい容量を有することができる。
一方、図２４で、第２信号配線Ｌ２と第３信号配線Ｌ３は、異なる層に形成されたものとして説明した。
但し、これは例示的なことであり、実施形態によって第２信号配線Ｌ２と第３信号配線Ｌ３は、同一の層に形成されてもよい。
遮光パターンは、例えば、ＡＦ隣接ピクセルに対応する位置のみに配置され、ＡＦ隣接ピクセルに入射される光量がＡＦピクセルに入射される光量より少ないように調節する。
また、図には示さなかったが、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒがさらに具備され得る。
例えば、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒは、パッシベーション膜１１３９上に配置され、ＤＲＡＭのメモリ用キャパシタの形状で形成される。
即ち、ダイナミックレンジキャパシタＣｄｒは、少なくとも１つのシリンダー形状のキャパシタで形成され、したがってキャパシタ有効表面積が増加して大きい容量を有することができる。
一方、図２４で、第２信号配線Ｌ２と第３信号配線Ｌ３は、異なる層に形成されたものとして説明した。
但し、これは例示的なことであり、実施形態によって第２信号配線Ｌ２と第３信号配線Ｌ３は、同一の層に形成されてもよい。
【0110】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【0111】
１００ イメージセンサー
１１０ ピクセルアレイ
１１２ ピクセルグループ
１１４ ＡＦピクセルグループ
１２０ ロードライバー
１３０ アナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）
１４０ 出力バッファ
１５０ タイミングコントローラ
１１０１ 基板
１１１０ 深い素子分離部
１１２１ カラーフィルター
１１２３ 光透過層
１１３１、１１３３、１１３５、１１３７ （第１～第４）層間絶縁膜
１１３２ ゲート絶縁膜
Ｃ１～Ｃ３ （第１～第３）コンタクト
ＤＸ 駆動トランジスタ
ＦＤ フローティング拡散領域
ＧＣＬ グラウンド制御ライン
ＧＲ３、ＧＲ４ （第３、第４）接地領域
ＧＳ グラウンド制御信号
Ｌ１～Ｌ３ （第１～第３）信号配線
ＭＬ マイクロレンズ
ＰＤ、ＰＤ１～ＰＤ４ （第１～第４）フォトダイオード
ＰＧ、ＰＧ１～ＰＧ６ （第１～第６）ピクセルグループ
ＰＧ＿ＡＦ、ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２ （第１、第２）ＡＦピクセルグループ
ＰＸ、ＰＸ１～ＰＸ４ （第１～第４）ピクセル
ＰＸ＿ＡＦ、ＰＸ＿ＡＦ１、ＰＸ＿ＡＦ２ （第１、第２）ＡＦピクセル
ＰＸ＿ＡＦＸ、ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３ （第１～第３）ＡＦ隣接ピクセル
ＲＸ リセットトランジスタ
ＳＰＧ＿ＡＦ、ＳＰＧ＿ＡＦ１ （第１）ＡＦサブピクセルグループ
ＳＰＧ＿ＡＦＸ、ＳＰＧ＿ＡＦＸ１ （第１）ＡＦ隣接サブピクセルグループ
ＳＸ 選択トランジスタ
ＴＧ３、ＴＧ４ 伝送ゲート
ＴＸ 伝送トランジスタ
１１０ ピクセルアレイ
１１２ ピクセルグループ
１１４ ＡＦピクセルグループ
１２０ ロードライバー
１３０ アナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）
１４０ 出力バッファ
１５０ タイミングコントローラ
１１０１ 基板
１１１０ 深い素子分離部
１１２１ カラーフィルター
１１２３ 光透過層
１１３１、１１３３、１１３５、１１３７ （第１～第４）層間絶縁膜
１１３２ ゲート絶縁膜
Ｃ１～Ｃ３ （第１～第３）コンタクト
ＤＸ 駆動トランジスタ
ＦＤ フローティング拡散領域
ＧＣＬ グラウンド制御ライン
ＧＲ３、ＧＲ４ （第３、第４）接地領域
ＧＳ グラウンド制御信号
Ｌ１～Ｌ３ （第１～第３）信号配線
ＭＬ マイクロレンズ
ＰＤ、ＰＤ１～ＰＤ４ （第１～第４）フォトダイオード
ＰＧ、ＰＧ１～ＰＧ６ （第１～第６）ピクセルグループ
ＰＧ＿ＡＦ、ＰＧ＿ＡＦ１、ＰＧ＿ＡＦ２ （第１、第２）ＡＦピクセルグループ
ＰＸ、ＰＸ１～ＰＸ４ （第１～第４）ピクセル
ＰＸ＿ＡＦ、ＰＸ＿ＡＦ１、ＰＸ＿ＡＦ２ （第１、第２）ＡＦピクセル
ＰＸ＿ＡＦＸ、ＰＸ＿ＡＦＸ１～ＰＸ＿ＡＦＸ３ （第１～第３）ＡＦ隣接ピクセル
ＲＸ リセットトランジスタ
ＳＰＧ＿ＡＦ、ＳＰＧ＿ＡＦ１ （第１）ＡＦサブピクセルグループ
ＳＰＧ＿ＡＦＸ、ＳＰＧ＿ＡＦＸ１ （第１）ＡＦ隣接サブピクセルグループ
ＳＸ 選択トランジスタ
ＴＧ３、ＴＧ４ 伝送ゲート
ＴＸ 伝送トランジスタ
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】