圖像感測(cè)器件的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】圖像感測(cè)器件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年12月20日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2013-0160394的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及半導(dǎo)體設(shè)計(jì)技術(shù)，且更具體而言，涉及一種圖像感測(cè)器件。
【背景技術(shù)】
[0004]通常，圖像感測(cè)器件涉及通過(guò)利用具有對(duì)入射光響應(yīng)屬性的半導(dǎo)體來(lái)捕獲圖像的器件。電荷耦合器件（CCD)技術(shù)已經(jīng)廣泛地用于圖像感測(cè)器件。然而，隨著互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CM0s)技術(shù)快速地發(fā)展，研發(fā)了利用CMOS技術(shù)的圖像感測(cè)器件（在下文中，被稱(chēng)作為CMOS圖像感測(cè)器件）。與典型的電荷耦合器件（CXD)技術(shù)相比，CMOS圖像感測(cè)器件具有的優(yōu)勢(shì)在于，模擬與數(shù)字控制電路可以被直接實(shí)施為單個(gè)芯片上的集成電路（IC)。
[0005]CMOS圖像感測(cè)器件具有與其像素陣列中的列的數(shù)量一樣多的比較器。比較器將從布置在每一行的像素輸出的像素信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。比較器將像素信號(hào)與斜坡信號(hào)進(jìn)行比較，以輸出被儲(chǔ)存為圖像的數(shù)字信號(hào)。
[0006]圖I是圖示典型的圖像感測(cè)器件的布局的框圖。
[0007]參見(jiàn)圖1，圖像感測(cè)器件包括像素陣列AR，其具有被布置成行和列的多個(gè)像素。利用為了便于解釋的簡(jiǎn)化實(shí)例，像素陣列AR中的像素被布置成兩行ROWO至ROWl以及四列COLO至C0L3。將描述與列C0L0至C0L3中的每個(gè)相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
[0008]接下來(lái)將描述與第一列C0L0相對(duì)應(yīng)的第一列路徑。
[0009]第一列路徑包括：第一像素儲(chǔ)存單元MMIO、第一傳輸線CLO、第一比較單元AMPO、第一輸入線IL0、第一反饋線FL0、第一放大儲(chǔ)存單元ΜΜ00、第一初次輸出線0TL0、以及第一二次輸出線0BL0。第一像素儲(chǔ)存單元MIMIO儲(chǔ)存從第一列C0L0的像素GrO和BO輸出的第一像素信號(hào)。第一傳輸線CLO在列方向上延伸，并且將從第一列C0L0的像素GrO和BO輸出的第一像素信號(hào)傳送至第一像素儲(chǔ)存單元ΜΜΙ0。第一比較單元AMPO讀取儲(chǔ)存在第一像素儲(chǔ)存單元MMIO中的第一像素信號(hào)，并且產(chǎn)生為數(shù)字信號(hào)的第一差分讀取信號(hào)。第一輸入線ILO在列方向上延伸，并且將儲(chǔ)存在第一像素儲(chǔ)存單元MMIO中的第一像素信號(hào)傳送至第一比較單元AMPO。第一反饋線FLO與第一輸入線ILO平行地延伸，并且反饋第一差分讀取信號(hào)的第一初次讀取信號(hào)。第一放大儲(chǔ)存單元ΜΜ00儲(chǔ)存第一初次讀取信號(hào)。第一初次輸出線0TL0在列方向上延伸，并且將第一初次讀取信號(hào)傳送至第一放大儲(chǔ)存單元MIMOOo第一二次輸出線0BL0與第一初次輸出線0TL0平行地延伸，并且將第一差分讀取信號(hào)中的第一二次讀取信號(hào)傳送至內(nèi)部電路（未示出）。
[0010]第一像素儲(chǔ)存單元MMIO在列方向上與第一列C0L0中的像素GrO和BO間隔開(kāi)。第一比較單元AMPO在列方向上與第一像素儲(chǔ)存單元MMIO間隔開(kāi)。第一放大儲(chǔ)存單元ΜΜ00在列方向上與第一比較單元AMPO間隔開(kāi)。
[0011]接下來(lái)將描述與第二列COLl相對(duì)應(yīng)的第二列路徑。
[0012]第二列路徑包括:第二像素儲(chǔ)存單元MMIl、第二傳輸線CLl、第二比較單元AMPl、第二輸入線ILl、第二反饋線FLl、第二放大儲(chǔ)存單元MMOl、第二初次輸出線OTLl和第二二次輸出線OBLl。第二像素儲(chǔ)存單元MIMIl儲(chǔ)存從第二列COLl的像素RO和GbO輸出的第二像素信號(hào)。第二傳輸線CLl在列方向上延伸，并且將從第二列COLl的像素RO和GbO輸出的第二像素信號(hào)傳送至第二像素儲(chǔ)存單元MMII。第二比較單元AMPl讀取儲(chǔ)存在第二像素儲(chǔ)存單元MMIl中的第二像素信號(hào)，并且產(chǎn)生為數(shù)字信號(hào)的第二差分讀取信號(hào)。第二輸入線ILl在列方向上延伸，并且將儲(chǔ)存在第二像素儲(chǔ)存單元MMIl中的第二像素信號(hào)傳送至第二比較單元AMPl。第二反饋線FLl與第二輸入線ILl平行地延伸，并且反饋第二差分讀取信號(hào)中的第二初次讀取信號(hào)。第二放大儲(chǔ)存單元MIMOl儲(chǔ)存第二初次讀取信號(hào)。第二初次輸出線OTLl在列方向上延伸，并且將第二初次讀取信號(hào)傳送至第二放大儲(chǔ)存單元ΜΙΜΟΙ?第二二次輸出線OBLl與第二初次輸出線OTLl平行地延伸，并且將第二差分讀取信號(hào)中的第二二次讀取信號(hào)傳送至內(nèi)部電路(未示出)。
[0013]第二像素儲(chǔ)存單元MMIl在列方向上與第二列COLl的像素RO和GbO間隔開(kāi)。第二比較單元AMPl在列方向上與第二像素儲(chǔ)存單元MMIl間隔開(kāi)。第二放大儲(chǔ)存單元MMOl在列方向上與第二比較單元AMPl間隔開(kāi)。
[0014]第一像素儲(chǔ)存單元MM1和第二像素儲(chǔ)存單元MMIl被設(shè)置在列方向上。第一比較單元AMPO和第二比較單元AMPl被設(shè)置在行方向上。第一放大儲(chǔ)存單元MMOO和第二放大儲(chǔ)存單元MMOl被設(shè)置在列方向上。
[0015]第一輸入線ILO和第一反饋線FLO的設(shè)置順序與第二輸入線ILl和第二反饋線FLl的設(shè)置順序非對(duì)稱(chēng)。第一初次輸出線OTLO和第一二次輸出線OBLO的設(shè)置順序與第二初次輸出線OTLl和第二二次輸出線OBLl的設(shè)置順序非對(duì)稱(chēng)。例如，輸入線ILO和ILl以及相應(yīng)的反饋線FLO和FLl從CMOS圖像感測(cè)器件的左側(cè)順序地設(shè)置，而初次輸出線OTLO和OTLl以及相應(yīng)的二次輸出線OBLO和OBLl從CMOS圖像感測(cè)器件的左側(cè)順序地設(shè)置。
[0016]接著，描述與第三列C0L2相對(duì)應(yīng)的第三列路徑。
[0017]第三列路徑包括:第三像素儲(chǔ)存單元MMI2、第三傳輸線CL2、第三比較單元AMP2、第三輸入線IL2、第三反饋線FL2、第三放大儲(chǔ)存單元MM02、第三初次輸出線0TL2和第三二次輸出線0BL2。第三像素儲(chǔ)存單元MIMI2儲(chǔ)存從第三列C0L2的像素Grl和BI輸出的第三像素信號(hào)。第三傳輸線CL2在列方向上延伸，并且將從第三列C0L2的像素Grl和BI輸出的第三像素信號(hào)傳送至第三像素儲(chǔ)存單元MMI2。第三比較單元AMP2讀取儲(chǔ)存在第三像素儲(chǔ)存單元MMI2中的第三像素信號(hào)，并且產(chǎn)生為數(shù)字信號(hào)的第三差分讀取信號(hào)。第三輸入線IL2在列方向上延伸，并且將儲(chǔ)存在第三像素儲(chǔ)存單元MMI2中的第三像素信號(hào)傳送至第三比較單元AMP2。第三反饋線FL2與第三輸入線IL2平行地延伸，并且反饋第三差分讀取信號(hào)中的第三初次讀取信號(hào)。第三放大儲(chǔ)存單元MM02儲(chǔ)存第三初次讀取信號(hào)。第三初次輸出線0TL2在列方向上延伸，并且將第三初次讀取信號(hào)傳送至第三放大儲(chǔ)存單元MIM02?第三二次輸出線0BL2與第三初次輸出線0TL2平行地延伸，并且將第三差分讀取信號(hào)中的第三二次讀取信號(hào)傳送至內(nèi)部電路(未示出)。
[0018]第三像素儲(chǔ)存單元MMI2在列方向上與第三列C0L2的像素Grl和BI間隔開(kāi)。第三比較單元AMP2在列方向上與第三像素儲(chǔ)存單元MMI2間隔開(kāi)。第三放大儲(chǔ)存單元MM02在列方向上與第三比較單元AMP2間隔開(kāi)。
[0019]下面，描述與第四列COL3相對(duì)應(yīng)的第四列路徑。
[0020]第四列路徑包括:第四像素儲(chǔ)存單元MMI3、第四傳輸線CL3、第四比較單元AMP3、第四輸入線IL3、第四反饋線FL3、第四放大儲(chǔ)存單元MIM03、第四初次輸出線OTL3以及第四二次輸出線OBL3。第四像素儲(chǔ)存單元MMI3儲(chǔ)存從第四列COL3的像素Rl和Gbl輸出的第四像素信號(hào)。第四傳輸線CL3在列方向上延伸，并且將從第四列COL3的像素Rl和Gbl輸出的第四像素信號(hào)傳送至第四像素儲(chǔ)存單元MMI3。第四比較單元AMP3讀取儲(chǔ)存在第四像素儲(chǔ)存單元MMI3中的第四像素信號(hào)，并且產(chǎn)生為數(shù)字信號(hào)的第四差分讀取信號(hào)。第四輸入線IL3在列方向上延伸，并且將儲(chǔ)存在第四像素儲(chǔ)存單元MMI3中的第四像素信號(hào)傳送至第四比較單元AMP3。第四反饋線FL3與第四輸入線IL3平行地延伸，并且反饋第四差分讀取信號(hào)中的第四初次讀取信號(hào)。第四放大儲(chǔ)存單元MIM03儲(chǔ)存第四初次讀取信號(hào)。第四初次輸出線OTL3在列方向上延伸，并且將第四初次讀取信號(hào)傳送至第四放大儲(chǔ)存單元MIM03?第四二次輸出線OBL3與第四初次輸出線OTL3平行地延伸，并且將第四差分讀取信號(hào)中的第四二次讀取信號(hào)傳送至內(nèi)部電路(未示出)。
[0021]第四像素儲(chǔ)存單元MMI3被設(shè)置成在列方向上與第四列COL3的像素Rl和Gbl間隔開(kāi)。第四比較單元AMP3被設(shè)置成在列方向上與第四像素儲(chǔ)存單元MMI3間隔開(kāi)。第四放大儲(chǔ)存單元MM03被設(shè)置成在列方向上與第四比較單元AMP3間隔開(kāi)。
[0022]第三像素儲(chǔ)存單元MMI2和第四像素儲(chǔ)存單元MMI3被設(shè)置在列方向上。第三比較單元AMP2和第四比較單元AMP3被設(shè)置在行方向上。第三放大儲(chǔ)存單元MM02和第四放大儲(chǔ)存單元MM03被設(shè)置在列方向上。
[0023]第三輸入線IL2和第三反饋線FL2的設(shè)置順序與第四輸入線IL3和第四反饋線FL3的設(shè)置順序非對(duì)稱(chēng)。第三初次輸出線OTL2和第三二次輸出線OBL2的設(shè)置順序與第四初次輸出線OTL3和第四二次輸出線OBL3的設(shè)置順序非對(duì)稱(chēng)。例如，輸入線IL2和IL3以及相應(yīng)的反饋線FL2和FL3從CMOS圖像感測(cè)器件的左側(cè)順序地設(shè)置，而初次輸出線0TL2和0TL3以及相應(yīng)的二次輸出線0BL2和0BL3從CMOS圖像感測(cè)器件的左側(cè)順序地設(shè)置。
[0024]屏蔽線SL在圖像感測(cè)器件中以?xún)蓚€(gè)列路徑的間隔在列方向上延伸。換言之，圖像感測(cè)器件包括在第一列路徑和與第一列路徑的左側(cè)相鄰的列路徑(未示出)之間的第一屏蔽線SL、在第二列路徑和第三列路徑之間的第二屏蔽線SL、以及在第四列路徑和與第四列路徑的右側(cè)相鄰的列路徑(未示出)之間的第三屏蔽線SL。
[0025]圖2是詳細(xì)地圖示以上所述的列路徑的電路圖。圖2僅圖示分別與第一列COLO和第二列COLl相對(duì)應(yīng)的第一列路徑和第二列路徑。
[0026]參見(jiàn)圖2，第一列路徑包括第一像素儲(chǔ)存單元MM1、第一比較單元AMPO和第一放大儲(chǔ)存單元MMOO。第一像素儲(chǔ)存單元MM1包括電容器，以及第一比較單元AMPO包括差分放大器，而第一放大儲(chǔ)存單元MMOO包括電容器。第一比較單元AMPO在將經(jīng)由第一標(biāo)準(zhǔn)線RLO傳送的第一斜坡信號(hào)VrampO與經(jīng)由第一輸入線ILO傳送的第一像素信號(hào)VinO之間進(jìn)行比較之后，輸出第一差分讀取信號(hào)VoutpO