圖像感測器件的制作方法
【專利說明】圖像感測器件
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年12月20日提交的申請號為10-2013-0160394的韓國專利申請的優先權，其全部內容通過引用合并于此。
技術領域
[0003]本發明的示例性實施例涉及半導體設計技術，且更具體而言，涉及一種圖像感測器件。
【背景技術】
[0004]通常，圖像感測器件涉及通過利用具有對入射光響應屬性的半導體來捕獲圖像的器件。電荷耦合器件（CCD)技術已經廣泛地用于圖像感測器件。然而，隨著互補金屬氧化物半導體（CM0s)技術快速地發展，研發了利用CMOS技術的圖像感測器件（在下文中，被稱作為CMOS圖像感測器件）。與典型的電荷耦合器件（CXD)技術相比，CMOS圖像感測器件具有的優勢在于，模擬與數字控制電路可以被直接實施為單個芯片上的集成電路（IC)。
[0005]CMOS圖像感測器件具有與其像素陣列中的列的數量一樣多的比較器。比較器將從布置在每一行的像素輸出的像素信號轉換成數字信號。比較器將像素信號與斜坡信號進行比較，以輸出被儲存為圖像的數字信號。
[0006]圖I是圖示典型的圖像感測器件的布局的框圖。
[0007]參見圖1，圖像感測器件包括像素陣列AR，其具有被布置成行和列的多個像素。利用為了便于解釋的簡化實例，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中的每個相對應的結構。
[0008]接下來將描述與第一列C0L0相對應的第一列路徑。
[0009]第一列路徑包括：第一像素儲存單元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。第一像素儲存單元MIMIO儲存從第一列C0L0的像素GrO和BO輸出的第一像素信號。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傳送至第一像素儲存單元ΜΜΙ0。第一比較單元AMPO讀取儲存在第一像素儲存單元MMIO中的第一像素信號，并且產生為數字信號的第一差分讀取信號。第一輸入線ILO在列方向上延伸，并且將儲存在第一像素儲存單元MMIO中的第一像素信號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的第一初次讀取信號。第一放大儲存單元ΜΜ00儲存第一初次讀取信號。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傳送至第一放大儲存單元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中的第一二次讀取信號傳送至內部電路（未示出）。
[0010]第一像素儲存單元MMIO在列方向上與第一列C0L0中的像素GrO和BO間隔開。第一比較單元AMPO在列方向上與第一像素儲存單元MMIO間隔開。第一放大儲存單元ΜΜ00在列方向上與第一比較單元AMPO間隔開。
[0011]接下來將描述與第二列COLl相對應的第二列路徑。
[0012]第二列路徑包括:第二像素儲存單元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。第二像素儲存單元MIMIl儲存從第二列COLl的像素RO和GbO輸出的第二像素信號。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傳送至第二像素儲存單元MMII。第二比較單元AMPl讀取儲存在第二像素儲存單元MMIl中的第二像素信號，并且產生為數字信號的第二差分讀取信號。第二輸入線ILl在列方向上延伸，并且將儲存在第二像素儲存單元MMIl中的第二像素信號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中的第二初次讀取信號。第二放大儲存單元MIMOl儲存第二初次讀取信號。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傳送至第二放大儲存單元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中的第二二次讀取信號傳送至內部電路(未示出)。
[0013]第二像素儲存單元MMIl在列方向上與第二列COLl的像素RO和GbO間隔開。第二比較單元AMPl在列方向上與第二像素儲存單元MMIl間隔開。第二放大儲存單元MMOl在列方向上與第二比較單元AMPl間隔開。
[0014]第一像素儲存單元MM1和第二像素儲存單元MMIl被設置在列方向上。第一比較單元AMPO和第二比較單元AMPl被設置在行方向上。第一放大儲存單元MMOO和第二放大儲存單元MMOl被設置在列方向上。
[0015]第一輸入線ILO和第一反饋線FLO的設置順序與第二輸入線ILl和第二反饋線FLl的設置順序非對稱。第一初次輸出線OTLO和第一二次輸出線OBLO的設置順序與第二初次輸出線OTLl和第二二次輸出線OBLl的設置順序非對稱。例如，輸入線ILO和ILl以及相應的反饋線FLO和FLl從CMOS圖像感測器件的左側順序地設置，而初次輸出線OTLO和OTLl以及相應的二次輸出線OBLO和OBLl從CMOS圖像感測器件的左側順序地設置。
[0016]接著，描述與第三列C0L2相對應的第三列路徑。
[0017]第三列路徑包括:第三像素儲存單元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。第三像素儲存單元MIMI2儲存從第三列C0L2的像素Grl和BI輸出的第三像素信號。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傳送至第三像素儲存單元MMI2。第三比較單元AMP2讀取儲存在第三像素儲存單元MMI2中的第三像素信號，并且產生為數字信號的第三差分讀取信號。第三輸入線IL2在列方向上延伸，并且將儲存在第三像素儲存單元MMI2中的第三像素信號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中的第三初次讀取信號。第三放大儲存單元MM02儲存第三初次讀取信號。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傳送至第三放大儲存單元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中的第三二次讀取信號傳送至內部電路(未示出)。
[0018]第三像素儲存單元MMI2在列方向上與第三列C0L2的像素Grl和BI間隔開。第三比較單元AMP2在列方向上與第三像素儲存單元MMI2間隔開。第三放大儲存單元MM02在列方向上與第三比較單元AMP2間隔開。
[0019]下面，描述與第四列COL3相對應的第四列路徑。
[0020]第四列路徑包括:第四像素儲存單元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。第四像素儲存單元MMI3儲存從第四列COL3的像素Rl和Gbl輸出的第四像素信號。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傳送至第四像素儲存單元MMI3。第四比較單元AMP3讀取儲存在第四像素儲存單元MMI3中的第四像素信號，并且產生為數字信號的第四差分讀取信號。第四輸入線IL3在列方向上延伸，并且將儲存在第四像素儲存單元MMI3中的第四像素信號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中的第四初次讀取信號。第四放大儲存單元MIM03儲存第四初次讀取信號。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傳送至第四放大儲存單元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中的第四二次讀取信號傳送至內部電路(未示出)。
[0021]第四像素儲存單元MMI3被設置成在列方向上與第四列COL3的像素Rl和Gbl間隔開。第四比較單元AMP3被設置成在列方向上與第四像素儲存單元MMI3間隔開。第四放大儲存單元MM03被設置成在列方向上與第四比較單元AMP3間隔開。
[0022]第三像素儲存單元MMI2和第四像素儲存單元MMI3被設置在列方向上。第三比較單元AMP2和第四比較單元AMP3被設置在行方向上。第三放大儲存單元MM02和第四放大儲存單元MM03被設置在列方向上。
[0023]第三輸入線IL2和第三反饋線FL2的設置順序與第四輸入線IL3和第四反饋線FL3的設置順序非對稱。第三初次輸出線OTL2和第三二次輸出線OBL2的設置順序與第四初次輸出線OTL3和第四二次輸出線OBL3的設置順序非對稱。例如，輸入線IL2和IL3以及相應的反饋線FL2和FL3從CMOS圖像感測器件的左側順序地設置，而初次輸出線0TL2和0TL3以及相應的二次輸出線0BL2和0BL3從CMOS圖像感測器件的左側順序地設置。
[0024]屏蔽線SL在圖像感測器件中以兩個列路徑的間隔在列方向上延伸。換言之，圖像感測器件包括在第一列路徑和與第一列路徑的左側相鄰的列路徑(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相鄰的列路徑(未示出)之間的第三屏蔽線SL。
[0025]圖2是詳細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相對應的第一列路徑和第二列路徑。
[0026]參見圖2，第一列路徑包括第一像素儲存單元MM1、第一比較單元AMPO和第一放大儲存單元MMOO。第一像素儲存單元MM1包括電容器，以及第一比較單元AMPO包括差分放大器，而第一放大儲存單元MMOO包括電容器。第一比較單元AMPO在將經由第一標準線RLO傳送的第一斜坡信號VrampO與經由第一輸入線ILO傳送的第一像素信號VinO之間進行比較之后，輸出第一差分讀取信號VoutpO