KR20100129780A - 2개의 웨이퍼들을 가지는 능동 픽셀 센서 - Google Patents
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Abstract
수직-집적화된 이미지 센서(400)는 지원 회로 웨이퍼(404)에 연결된 센서 웨이퍼(402)를 포함한다. 센서 웨이퍼 상의 각 픽셀 영역은 광검출기(302), 전하-대-전압 변환 메커니즘(306), 광검출기로부터 전하-대-전압 변환 메커니즘으로 전하를 전송하기 위한 전송 메커니즘(304), 및 전하-대-전압 변환 메커니즘을 방전시키기 위한 리셋 메커니즘(308)을 포함한다. 지원 회로 웨이퍼는 증폭기(312) 및 웨이퍼 상의 각 픽셀 영역에 대한 다른 지원 회로부를 포함한다. 웨이퍼-간 커넥터(320)는 센서 웨이퍼 상의 각 전하-대-전압 메커니즘을 지원 회로 웨이퍼 상의 증폭기로의 개별 게이트(416)로 직접 연결시킨다.
Description
본 발명은 일반적으로 능동 픽셀 센서들의 분야에 관한 것이고 보다 구체적으로는 각 웨이퍼가 전기 회로부의 일부를 포함하는, 2개의 별개 반도체 웨이퍼들을 가지는 능동 픽셀 센서들에 관한 것이다.
CMOS 이미지 센서들(CIS)은, 심도 있게(deeply) 스케일링된 서브-마이크론 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 공정들이 전하-결합 소자(CCD) 픽셀 크기들과 경합할 수 있는 작은 픽셀들을 실현하기 위해 요구된다는 이슈를 겪고 있다. 일반적으로 CMOS 공정들이 더 작은 치수들로 스케일링됨에 따라, 공정 집적 및 구조의 세부사항들은 변화하고 픽셀 성능이 악화된다. 이것에 대한 2개의 예들은 얕은 트렌치 격리 및 고농도로 도핑된 리트로그레이드(retrograde) 웰들이다. 양자 모두는 심도 있는 서브-마이크론 CMOS 소자들을 제조하기 위해 필요하나, 양자 모두는 픽셀들에 대한 암 전류에 대해 역 효과들을 미친다. 결과적으로 각각의 새로운 심도 있는 서브-마이크론 CMOS 기술 노드로 광검출기 및 픽셀을 재-집적 및 재-최적화하기 위해 많은 작업이 수행되어야 한다.
그러나 설계자들은 서브-마이크론 CMOS 소자들의 설계 및 제조에 관하여 트레이드-오프에 직면한다. 설계자들은 보다 스케일링된 CMOS 공정들로 이동하지 않음으로써 픽셀 이미지 품질을 유지하거나(이는 결과적으로 보다 작은 픽셀들에 대해 보다 낮은 필 팩터를 낳는다), 또는 작은 픽셀들을 성취하기 위해 보다 작은 설계 규칙 공정으로 이동할 수 있다(이는 결과적으로 수용가능한 이미지 품질을 획득하기 위해 광검출기를 재-집적 및 재-엔지니어링 해야 할 필요를 낳는다).
이러한 이슈들에 대한 하나의 해결책은 CMOS 회로들로부터 분리하여 광검출기를 제조하는 것이다. 예를 들어, 이미지 센서는 상이한 웨이퍼들 및 3차원 집적 또는 웨이퍼 레벨 상호연결 기술들을 이용하여 함께 결합(joint)된 웨이퍼들 상에서 제조될 수 있다. 미국 특허 6,927,432는 2개의 반도체 웨이퍼들을 이용하는 능동 픽셀 센서를 제조한다. 하나의 웨이퍼, 도너 웨이퍼는 광검출기들을 포함하는 한편, 다른 웨이퍼, 호스트 웨이퍼는 광검출기들의 판독 및 인-픽셀(in-pixel) 신호 동작들을 위해 상호연결 층 및 전기적 회로들을 포함한다. 픽셀 상호연결들은 도너 웨이퍼 상의 각 광검출기를 호스트 웨이퍼 상의 개별 노드 또는 회로로 직접 연결시킨다.
이러한 접근은 광검출기 및 회로들의 처리를 분리시키지만, 그것은 광검출기와의 직접적인 접촉 또는 연결에 기인하여 광검출기 성능을 악화시킨다. 이러한 성능 악화의 특정 예들은 접촉 에칭 공정으로부터의 손상에 기인하는 증가된 암 전류, 포인트 불량들을 유발하는 광검출기 내의 증가된 금속성 오염, 및 고도로 도핑된 오믹(ohmic) 접촉 영역에 연결되는 것에 기인하는 높은 암 전류를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
도 1은 종래 기술에 따라 2개의 반도체 웨이퍼들 상에 구현될 수 있는 또 다른 픽셀 아키텍처에 대한 개략적인 다이어그램이다. 이러한 픽셀 아키텍처는 2007년 10월 4일 출원되고 공동 양도된 미국 특허 출원 11/867,199에 개시되어 있다. 픽셀(100)은 광검출기(102), 전송 게이트(104), 전하-대-전압 변환 메커니즘(106(SW) 및 106(CW)), 리셋 트랜지스터(108), 전위 VDD(110), 소스 팔로워 증폭기 트랜지스터(112) 및 로우 선택 트랜지스터(114)를 포함한다. 로우 선택 트랜지스터(114)의 드레인은 소스 팔로워(112)의 소스에 연결되고 로우 선택 트랜지스터(114)의 소스는 출력 Vout(116)에 연결된다. 리셋 게이트(108) 및 소스 팔로워(112)의 드레인들은 전위 VDD(110)에서 유지된다. 리셋 게이트(108)의 소스 및 소스 팔로워(112)의 게이트는 전하-대-전압 변환 메커니즘(106(CW))에 연결된다.
하나의 웨이퍼, 센서 웨이퍼 상에 포함된 컴포넌트들을 기술하기 위해, 점선들(118)은 광검출기(102), 전송 게이트(104), 및 전하-대-전압 변환 메커니즘(106(SW))을 둘러싸고 있다. 점선들(118)에 의해 둘러싸여 있지 않은 전하-대-전압 변환 메커니즘(106(CW)), 리셋 게이트 트랜지스터(108), 전위 VDD(110), 소스 팔로워 증폭기 트랜지스터(112), 로우 선택 트랜지스터(114), 출력(116)은 제 2 웨이퍼, 회로 웨이퍼 상에 형성된 컴포넌트들을 나타낸다. 웨이퍼-간 연결(120)은 센서 웨이퍼 상의 전하-대-전압 변환 메커니즘(106(SW))을 회로 웨이퍼 상의 전하-대-전압 변환 메커니즘(106(CW))에 전기적으로 연결시킨다.
도 1에 도시된 아키텍처를 갖는 픽셀들을 가지는 이미지 센서들은 각 웨이퍼 상에 전하-대-전압 변환 메커니즘을 필요로 한다. 센서 웨이퍼 및 회로 웨이퍼 양자 모두가 가능한 청결히 처리되어야 하기 때문에 이러한 요구사항은 이러한 이미지 센서들을 제조하는 비용을 증가시킨다. 부가적으로 전하-대-전압 변환 메커니즘(106(SW) 및 106(CW)), 리셋 트랜지스터(108) 및 소스 팔로워 증폭기 트랜지스터(112)에 대한 공동 노드로 웨이퍼-간 연결(120)을 이용하는 것은 연결에 있어서의 커패시턴스를 증가시킨다.
이미지 센서는 2개의 반도체 웨이퍼들, 지원 회로 웨이퍼에 연결된 센서 웨이퍼를 포함한다. 센서 웨이퍼는 픽셀 영역들의 어레이를 포함하고, 각 픽셀 영역은 광검출기, 전송 메커니즘, 전하-대-전압 변환 메커니즘 및 리셋 메커니즘을 포함한다. 지원 회로 웨이퍼는 상호연결 층 및 CMOS 소자 층을 포함한다. CMOS 소자 층은 하나 이상의 픽셀 영역들에 대한 지원 회로부를 포함한다. CMOS 소자 층에 이용되는 컴포넌트들 및 회로들의 유형은 이미지 센서의 목적 또는 용도에 의존한다. 지원 회로부는 지원 회로 웨이퍼 상의 대응하는 픽셀 영역들에 포함될 수 있고 지원 회로 웨이퍼 상의 각 영역은 센서 웨이퍼 상의 단일한 개별 픽셀 영역에 의해 이용된다. 대안적으로 센서 웨이퍼 상의 둘 이상의 픽셀 영역들은 지원 웨이퍼 상의 지원 회로부 중 몇몇 또는 모두를 공유할 수 있다. 웨이퍼-간 커넥터들은 센서 웨이퍼 상의 각 전하-대-전압 변환 메커니즘을 지원 회로 웨이퍼 상의 증폭기로의 개별 게이트로 직접 연결한다.
본 발명의 이러한 양상들 및 다른 양상들, 목적들, 피처들 및 이점들은 바람직한 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명 및 첨부된 청구항들의 검토로부터, 그리고 첨부된 도면들을 참조함으로써, 보다 명확히 이해되고 인식될 것이다.
본 발명은 높은 이미지 품질 및 높은 필 팩터(fill factor) 양자 모두를 가지는 이점들을 포함한다. 센서 웨이퍼는 다수의 지원 회로 웨이퍼 설계들 또는 기술들과 함께 이용될 수 있고, 이에 의해 감소된 비용과 함께 개선된 설계 유연성 및 최적화를 제공한다. 센서 웨이퍼 및 지원 회로 웨이퍼 사이의 연결은 센서 웨이퍼 상의 각 전하-대-전압 변환 메커니즘 및 지원 회로 웨이퍼 상의 증폭기로의 개별 게이트 사이의 직접 연결을 통해 성취될 수 있고, 이에 의해 커패시턴스 및 휘점(bright point) 불량들을 줄일 수 있다. 회로 웨이퍼로부터의 휘점 불량들은 게이트 만의 연결 때문에 제거된다. 당업자는, 트랜지스터 크기가 보다 작은 치수들로 스케일링됨에 따라 결정 결함(dislocation)들 및 다른 불량들이 제어 및 제거하기 더 어렵다는 점을 인식할 것이다. 그러므로, 회로 웨이퍼로의 직접 연결을 만들지 않음으로써, 현재 설계들에 대해 회로 웨이퍼 상의 리셋 연결로부터 휘점 불량들을 제거할 수 있고, 센서 웨이퍼 상의 픽셀 불량들의 수를 늘리지 않고 설계자들이 보다 쉽게 회로 웨이퍼 상의 트랜지스터들을 스케일링할 수 있도록 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 2개의 반도체 웨이퍼들 상에 구현되는 픽셀 아키텍처에 대한 개략적인 다이어그램이다;
도 2는 본 발명에 따른 실시예에서 2개의 반도체 웨이퍼들을 가지는 이미지 센서의 평면도이다;
도 3은 본 발명에 따른 실시예에서 도 2에 도시된 이미지 센서(200)에 구현될 수 있는 픽셀 아키텍처에 대한 개략적인 다이어그램이다;
도 4는 본 발명에 따른 실시예에서 도 3의 픽셀 아키텍처를 도시하는 도 2의 선 A-A'을 따르는 단면도이다; 그리고
도 5는 본 발명에 따른 실시예에서 2개의 반도체 웨이퍼들을 가지는 이미지 센서를 이용할 수 있는 이미징 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예에서 2개의 반도체 웨이퍼들을 가지는 이미지 센서의 평면도이다;
도 3은 본 발명에 따른 실시예에서 도 2에 도시된 이미지 센서(200)에 구현될 수 있는 픽셀 아키텍처에 대한 개략적인 다이어그램이다;
도 4는 본 발명에 따른 실시예에서 도 3의 픽셀 아키텍처를 도시하는 도 2의 선 A-A'을 따르는 단면도이다; 그리고
도 5는 본 발명에 따른 실시예에서 2개의 반도체 웨이퍼들을 가지는 이미지 센서를 이용할 수 있는 이미징 시스템의 블록 다이어그램이다.
다음의 상세한 설명에서, 본원의 일부를 형성하는 첨부된 도면들에 대한 참조가 이루어지고, 이러한 도면들에서 도시를 통해 본 발명이 실시될 수 있는 예시적인 실시예가 도시된다. 이러한 관점에서, "상부," "하부," "전면," "후면," "선두," "후미" 등과 같은 방향성 용어는 기술되는 도면(들)의 방향을 참조하여 사용된다. 본 발명의 실시예들의 컴포넌트들이 다수의 상이한 방향들로 배치될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시의 목적으로 사용될 뿐 절대로 제한적인 것이 아니다.
명세서 및 청구항들을 통하여, 다음의 용어들은 문맥상 명백히 달리 제시되지 않는 경우 이곳에서 명시적으로 연관된 의미들을 취한다. "하나의(a, an)" 및 "상기(the)"의 의미는 복수의 참조를 포함하고, "에서(in)"의 의미는 "내에서(in)" 및 "상에서(on)"를 포함한다. 용어 "연결된"은 연결된 아이템들 사이의 직접적인 전기적 연결, 또는 하나 이상의 수동적 또는 능동적 중개(intermediary) 디바이스들을 통한 간접적인 연결을 의미한다. 용어 "회로"는 단일한 컴포넌트 또는, 능동적이든 수동적이든 요구되는 기능을 제공하도록 함께 연결되는 다수의 컴포넌트들을 의미한다. 용어 "신호"는 적어도 하나의 전류, 전압, 또는 데이터 신호를 의미한다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예에서 2개의 반도체 웨이퍼들을 가지는 이미지 센서의 평면도가 도시된다. 이미지 센서(200)는 어레이를 형성하도록 로우들(204) 및 컬럼들(206)로 배치된 픽셀 영역들(202)을 포함한다. 상기 어레이는 임의의 수의 픽셀 영역들, 예를 들어, 1280 컬럼 × 960 로우의 픽셀 영역들을 가질 수 있다. 이미지 센서(200)는 도 2에 도시된 실시예에서 예를 들어, 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 이미지 센서와 같은 능동 픽셀 센서로 구현된다. 능동 픽셀 센서는 픽셀 셀 내에 트랜지스터들과 같은 하나 이상의 능동 전기적 컴포넌트들을 각각 포함하는 픽셀들을 가진다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예에서 도 2에 도시된 이미지 센서(200)에서 구현될 수 있는 픽셀 아키텍처의 개략적 다이어그램이다. 픽셀(300)은 광검출기(302), 전송 메커니즘(304), 전하-대-전압 변환 메커니즘(306), 리셋 메커니즘(308), 공급 전압 VDD(310), 증폭기(312) 및 로우 선택 트랜지스터(314)를 포함한다. 본 발명에 따른 실시예에서, 전송 메커니즘(304) 및 리셋 메커니즘(308)은 트랜지스터들로서, 증폭기(312)는 소스 팔로워 트랜지스터로서, 전하-대-전압 변환 메커니즘(306)은 플로팅 확산으로서 구현된다.
도 3에 도시된 실시예에서, 로우 선택 트랜지스터(314)의 드레인은 소스 팔로워 트랜지스터(312)의 소스에 연결되고 로우 선택 트랜지스터(314)의 소스는 출력(316)에 연결된다. 리셋 트랜지스터(308) 및 소스 팔로워 트랜지스터의 드레인들은 공급 전압 VDD(310)에서 유지된다. 리셋 트랜지스터(308)의 소스 및 소스 팔로워 트랜지스터(312)의 게이트는 전하-대-전압 변환 메커니즘(306)에 직접 연결된다.
센서 웨이퍼 상에 포함된 컴포넌트들을 기술하기 위해, 점선들(318)은 광검출기(302), 전송 메커니즘(304), 전하-대-전압 변환 메커니즘(306) 및 리셋 메커니즘(308)을 둘러싸고 있다. 점선들(318)에 의해 둘러싸여 있지 않은 증폭기(312), 로우 선택 트랜지스터(314) 및 출력(316)은 본 발명에 따른 실시예에서 지원 회로 웨이퍼(support circuit wafer) 상에 형성된 컴포넌트들을 나타낸다. 웨이퍼-간(inter-wafer) 커넥터(320)는 센서 웨이퍼 상의 전하-대-전압 변환 메커니즘(306)을 지원 회로 웨이퍼 상의 소스 팔로워 트랜지스터(312)의 게이트로 직접 연결시킨다.
이제 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예에서 도 3의 픽셀 아키텍처를 도시하는 도 2의 선 A-A'을 따르는 단면도가 도시된다. 이미지 센서(400)는 센서 웨이퍼(402) 및 지원 회로 웨이퍼(404)를 포함한다. 센서 웨이퍼(402)는 각 픽셀 영역(406)이 광검출기(302), 전송 메커니즘(304), 전하-대-전압 변환 메커니즘(306) 및 리셋 메커니즘(308)을 포함하는 픽셀 영역들(406)을 포함한다. 각 리셋 메커니즘(308)은 본 발명에 따른 실시예에서 리셋 게이트(408) 및 리셋 드레인(410)을 포함한다.
지원 회로 웨이퍼(404)는 본 발명에 따른 실시예에서 상호연결 층(412) 및 CMOS 소자 층(414)을 포함한다. 상호연결 층(412)은 본 발명에 따른 실시예에서 유전 물질로 형성되고 금속 층들의 조합으로부터 각각 형성되는 웨이퍼-간 커넥터들(320)을 포함한다. 웨이퍼-간 커넥터들(320)은 센서 웨이퍼(402) 상의 각 전하-대-전압 변환 메커니즘(306)을 지원 회로 웨이퍼(404) 상의 소스 팔로워 트랜지스터(312)의 게이트(416)로 직접 연결시킨다.
CMOS 소자 층(414)은 픽셀 영역들(406)에 대한 지원 회로부를 포함한다. 지원 회로부는 각 픽셀 영역(406)에 전용될 수 있거나 지원 회로부 중 몇몇 또는 모두가 2개 이상의 픽셀 영역들(406)에 의해 공유될 수 있다. CMOS 소자 층(414)에서 이용되는 컴포넌트들 및 회로들의 유형들은 이미지 센서(400)의 목적 또는 용도에 의존한다. 단지 예로서, CMOS 소자 층(414)은 본 발명에 따른 실시예에서 각 픽셀 영역(406)에 대하여 소스 팔로워 트랜지스터(312), 로우 선택 트랜지스터(미도시) 및 공급 전압 VDD(310)을 포함한다. 각 소스 팔로워 트랜지스터(312)는 게이트(416) 및 드레인(418)을 포함한다. CMOS 소자 층(414)은 본 발명에 따른 다른 실시예에서 추가적인 또는 상이한 아날로그 및 디지털 회로들을 포함한다. 이러한 아날로그 및 디지털 회로들의 예들은 로우 및 컬럼 디코더들 및 구동기들, 컬럼 당 샘플 및 홀드 회로들, 아날로그 신호 처리 체인들, 디지털 이미지 처리 블록들, 메모리, 타이밍 및 제어 회로들, 입력/출력(I/O) 등 본드 패드들을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
컬러 필터들(420, 422)은 센서 웨이퍼(402) 상에 형성되고 각 광검출기(302)에 의해 수신된 입사 광의 대역폭을 필터링하는데 이용된다. 단지 예로서, 컬러 필터(420)는 적색 스펙트럼에서 또는 그 주변에서 전파하는 빛이 그것의 하부 광검출기(302)에 의해 수신되도록 구성되는 한편, 컬러 필터(422)는 녹색 스펙트럼에서 또는 그 주변에서 전파하는 빛이 그것의 하부 광검출기(302)에 의해 수신되도록 구성된다. 마이크로렌즈들(424)은 컬러 필터들(420, 422) 상에 형성되고 광검출기들(302)을 향해 빛을 지향시키는데 이용된다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예에서 2개의 반도체 웨이퍼들을 가지는 이미지 센서를 이용할 수 있는 이미징 시스템의 블록 다이어그램이다. 이미징 시스템(500)은 디지털 카메라 폰(502) 및 컴퓨팅 디바이스(504)를 포함한다. 디지털 카메라 폰(502)은 2개의 반도체 웨이퍼들을 가지는 이미지 센서를 이용할 수 있는 이미지 캡처 디바이스의 예이다. 예를 들어 디지털 스틸 카메라들 및 디지털 비디오 캠코더들과 같은 다른 유형의 이미지 캡처 디바이스들이 본 발명과 함께 이용될 수 있다.
디지털 카메라 폰(502)은 본 발명에 따른 실시예에서 휴대가능, 핸드헬드, 배터리-작동 디바이스이다. 디지털 카메라 폰(502)은 메모리(506)에 저장되는 디지털 이미지들을 생성하고, 이러한 메모리는 예를 들어 내장 플래시 EPROM 메모리 또는 탈착가능한 메모리 카드일 수 있다. 자기 하드 드라이브들, 자기 테이프 또는 광학 디스크들과 같은 다른 유형의 디지털 이미지 저장 매체가 메모리(506)를 구현하는데 대안적으로 이용될 수 있다.
디지털 카메라 폰(502)은 장면(scene)(미도시)으로부터의 빛을 능동 픽셀 센서(512)의 이미지 센서 어레이(510) 상으로 포커싱하기 위해 렌즈(508)를 이용한다. 이미지 센서 어레이(510)는 본 발명에 따른 실시예에서 베이어(Bayer) 컬러 필터 패턴을 이용하여 컬러 이미지 정보를 제공한다. 이미지 센서 어레이(510)는 타이밍 생성기(514)에 의해 제어되고, 이러한 타이밍 생성기(514)는 또한 주변 조명이 어두울 때 장면을 조명하기 위해 플래시(516)를 제어한다.
이미지 센서 어레이(510)로부터 출력되는 아날로그 출력 신호들은 증폭되고 아날로그-디지털(A/D) 변환기 회로(518)에 의해 디지털 데이터로 변환된다. 디지털 데이터는 버퍼 메모리(520)에 저장되고 이후 디지털 프로세서(522)에 의해 처리된다. 디지털 프로세서(522)는 플래시 EPROM 메모리일 수 있는 펌웨어 메모리(524)에 저장된 펌웨어에 의해 제어된다. 디지털 프로세서(522)는 실시간 클럭(526)을 포함하고, 이러한 클럭은 디지털 카메라 폰(502) 및 디지털 프로세서(522)가 낮은 전력 상태에 있을 때에도 날짜 및 시간을 맞추어 준다. 처리된 디지털 이미지 파일들은 메모리(506)에 저장된다. 메모리(506)는 또한, 예를 들어 음악 파일들(예를 들어, MP3 파일들), 호출음들, 전화 번호들, 캘린더들 및 해야 할 일 목록들과 같은 다른 유형의 데이터를 저장할 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 디지털 카메라 폰(502)은 스틸 이미지들을 캡처한다. 디지털 프로세서(522)는 렌더링된 sRGB 이미지 데이터를 생성하기 위해 컬러 및 톤 보정이 뒤따르는 컬러 보간(interpolation)을 수행한다. 렌더링된 sRGB 이미지 데이터는 그 후 압축되고 메모리(506)에 이미지 파일로 저장된다. 단지 예로서, 이미지 데이터는 JPEG 포맷에 따라 압축될 수 있고, 이러한 포맷은 공지된 "Exif" 이미지 포맷을 이용한다. 이러한 포맷은 다양한 TIFF 태그들을 이용하여 특정 이미지 메타데이터를 저장하는 Exif 애플리케이션 세그먼트를 포함한다. 개별 TIFF 태그들은 예를 들어 사진이 캡처된 날짜 및 시간, 렌즈 f/넘버 및 다른 카메라 설정들을 저장하고 이미지 캡션들을 저장하기 위해 이용될 수 있다.
디지털 프로세서(522)는 본 발명에 따른 실시예에서 사용자에 의해 선택되는 상이한 이미지 크기들을 생성한다. 하나의 이러한 크기는 저-해상도 "썸네일" 크기 이미지이다. 썸네일-크기 이미지들을 생성하는 것은 발명의 명칭이 "Electronic Still Camera Providing Multi-Format Storage Of Full And Reduced Resolution Images"이고 Kuchta 등에게 공동 양도된 US 특허 제5,164,831호에서 기술된다. 썸네일 이미지는 RAM 메모리(528)에 저장되고 디스플레이(530)로 공급되며, 이러한 디스플레이는 예를 들어, 능동 매트릭스 LCD 또는 유기 발광 다이오드(OLED)일 수 있다. 썸네일 크기 이미지들을 생성하는 것은 캡처된 이미지들이 컬러 디스플레이(530) 상에서 신속히 리뷰될 수 있게 한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 디지털 카메라 폰(502)은 또한 비디오 클립들을 생성하고 저장한다. 비디오 클립은 보다 낮은 해상도 비디오 이미지 프레임을 생성하기 위해 이미지 센서 어레이(510)의 다수의 픽셀들을 함께 합산(sum)함으로써(예를 들어, 이미지 센서 어레이(510)의 각 4 컬럼 × 4 로우 영역 내에서 동일한 컬러의 픽셀들을 합산함으로써) 생성된다. 비디오 이미지 프레임들은 정기적인 간격들로, 예를 들어 초당 15 프레임 판독(readout) 속도를 이용하여, 이미지 센서 어레이(510)로부터 판독된다.
오디오 코덱(532)은 디지털 프로세서(520)에 연결되고 마이크로폰(Mic)(534)으로부터 오디오 신호를 수신한다. 오디오 코덱(532)은 또한 스피커(536)로 오디오 신호를 제공한다. 이러한 컴포넌트들은 비디오 시퀀스 또는 스틸 이미지와 함께, 전화 통화들을 위해서 그리고 오디오 트랙을 녹음 또는 재생하기 위해서 이용된다.
스피커(536)는 또한 본 발명에 따른 실시예에서 사용자에게 착신 전화 호출을 알리는데 이용된다. 이것은 펌웨어 메모리(524)에 저장된 표준 호출음을 이용하여, 또는 모바일 폰 네트워크(538)로부터 다운로드되어 메모리(506)에 저장된 커스텀 호출음을 이용함으로써 수행될 수 있다. 부가적으로 진동 디바이스(미도시)가 착신 전화 호출에 대한 묵음(예를 들어, 들을 수 없는) 통지를 제공하는데 이용될 수 있다.
디지털 프로세서(522)는 무선 모뎀(540)에 연결되고, 이러한 모뎀은 디지털 카메라 폰(502)으로 하여금 무선 주파수(RF) 채널(542)을 통해 정보를 송신 및 수신하도록 한다. 무선 모뎀(540)은 3GSM 네트워크와 같은 또 다른 RF 링크(미도시)를 이용하여 모바일 폰 네트워크(538)와 통신한다. 모바일 폰 네트워크(538)는 사진 서비스 제공자(544)와 통신하고, 이러한 제공자는 디지털 카메라 폰(502)으로부터 업로드된 디지털 이미지들을 저장한다. 컴퓨팅 디바이스(504)를 포함하는 다른 디바이스들은 인터넷(546)을 통해 이러한 이미지들에 액세스한다. 모바일 폰 네트워크(538)는 또한 본 발명에 따른 실시예에서 통상의 전화 서비스를 제공하기 위해 표준 전화 네트워크(미도시)에 연결한다.
그래픽 사용자 인터페이스(미도시)는 디스플레이(530) 상에 표시되고 사용자 컨트롤들(548)에 의해 제어된다. 사용자 컨트롤들(548)은 본 발명에 따른 실시예에서 전화 번호를 다이얼하기 위한 전용 푸쉬 버튼들(예를 들어, 전화 키패드), 모드를 설정하기 위한 컨트롤(예를 들어, "전화" 모드, "캘린더" 모드, "카메라" 모드), 4-방향 컨트롤(상, 하, 좌, 우)을 포함하는 조이스틱 제어기 및 푸쉬-버튼 센터 "OK" 또는 "선택" 스위치를 포함한다.
도크(550)는 디지털 카메라 폰(502) 내의 배터리들(미도시)을 충전한다. 도크(550)는 도크 인터페이스(552)를 통해 컴퓨팅 디바이스(504)에 디지털 카메라 폰(502)을 연결시킨다. 도크 인터페이스(552)는 본 발명에 따른 실시예들에서 USB 인터페이스와 같은 유선 인터페이스로 구현된다. 대안적으로 본 발명에 따른 다른 실시예들에서, 도크 인터페이스(552)는 블루투스 또는 IEEE 802.11b 무선 인터페이스와 같은 무선 인터페이스로서 구현된다. 도크 인터페이스(552)는 메모리(506)로부터 컴퓨팅 디바이스(504)로 이미지들을 다운로드하는데 이용된다. 도크 인터페이스(552)는 또한 컴퓨팅 디바이스(504)로부터 디지털 카메라 폰(502) 내의 메모리(506)로 캘린더 정보를 전송하는데 이용된다.
100 픽셀
102 광검출기
104 전송 게이트
106SW 센서 웨이퍼 상의 전하-대-전압 변환 메커니즘
106CW 회로 웨이퍼 상의 전하-대-전압 변환 메커니즘
108 리셋 트랜지스터
110 공급 전압 VDD
112 증폭기
114 로우 선택 트랜지스터
116 출력
118 점선들
120 웨이퍼-간 연결
200 이미지 센서
202 픽셀 영역들
204 로우
206 컬럼
300 픽셀
302 광검출기
304 전송 메커니즘
306 전하-대-전압 변환 메커니즘
308 리셋 메커니즘
310 공급 전압 VDD
312 증폭기
314 로우 선택 트랜지스터
316 출력
318 점선들
320 웨이퍼-간 커넥터
400 이미지 센서
402 센서 웨이퍼
404 지원 회로 웨이퍼
406 픽셀 영역
408 리셋 트랜지스터의 게이트
410 리셋 트랜지스터의 드레인
412 상호연결 층
414 CMOS 소자 층
416 증폭기의 게이트
418 증폭기의 드레인
420 컬러 필터
422 컬러 필터
424 마이크로렌즈들
500 이미징 시스템
502 카메라 폰
504 컴퓨팅 디바이스
506 메모리
508 렌즈
510 이미지 센서 어레이
512 능동 픽셀 센서
514 타이밍 생성기
516 플래시
518 아날로그-디지털 변환기
520 버퍼 메모리
522 디지털 프로세서
524 펌웨어 메모리
526 클럭
528 RAM 메모리
530 디스플레이
532 오디오 코덱
534 마이크로폰
536 스피커
538 모바일 폰 네트워크
540 무선 모뎀
542 RF 채널
544 사진 서비스 제공자
546 인터넷
548 사용자 컨트롤들
550 도크
552 도크 인터페이스
102 광검출기
104 전송 게이트
106SW 센서 웨이퍼 상의 전하-대-전압 변환 메커니즘
106CW 회로 웨이퍼 상의 전하-대-전압 변환 메커니즘
108 리셋 트랜지스터
110 공급 전압 VDD
112 증폭기
114 로우 선택 트랜지스터
116 출력
118 점선들
120 웨이퍼-간 연결
200 이미지 센서
202 픽셀 영역들
204 로우
206 컬럼
300 픽셀
302 광검출기
304 전송 메커니즘
306 전하-대-전압 변환 메커니즘
308 리셋 메커니즘
310 공급 전압 VDD
312 증폭기
314 로우 선택 트랜지스터
316 출력
318 점선들
320 웨이퍼-간 커넥터
400 이미지 센서
402 센서 웨이퍼
404 지원 회로 웨이퍼
406 픽셀 영역
408 리셋 트랜지스터의 게이트
410 리셋 트랜지스터의 드레인
412 상호연결 층
414 CMOS 소자 층
416 증폭기의 게이트
418 증폭기의 드레인
420 컬러 필터
422 컬러 필터
424 마이크로렌즈들
500 이미징 시스템
502 카메라 폰
504 컴퓨팅 디바이스
506 메모리
508 렌즈
510 이미지 센서 어레이
512 능동 픽셀 센서
514 타이밍 생성기
516 플래시
518 아날로그-디지털 변환기
520 버퍼 메모리
522 디지털 프로세서
524 펌웨어 메모리
526 클럭
528 RAM 메모리
530 디스플레이
532 오디오 코덱
534 마이크로폰
536 스피커
538 모바일 폰 네트워크
540 무선 모뎀
542 RF 채널
544 사진 서비스 제공자
546 인터넷
548 사용자 컨트롤들
550 도크
552 도크 인터페이스
Claims (10)
- 이미지 센서로서,
(a) 픽셀 영역들의 제 1 어레이를 포함하는 센서 웨이퍼 ― 각 픽셀 영역은:
입사광에 응답하여 전하를 수집하기 위한 광검출기;
전하-대-전압 변환 메커니즘;
상기 광검출기로부터 상기 전하-대-전압 메커니즘으로 전하를 전송하기 위한 전송 메커니즘; 및
상기 전하-대-전압 변환 메커니즘을 방전시키기 위한 리셋 메커니즘
을 포함함 ―;
(b) 상기 센서 웨이퍼에 연결되는 지원 회로 웨이퍼 ― 상기 지원 회로 웨이퍼는 상기 제 1 어레이 내의 각 픽셀 영역에 대해 지원 회로부를 가지는 픽셀 영역들의 제 2 어레이를 포함하고, 상기 제 2 어레이 내의 각 픽셀 영역은 상기 제 1 어레이 내의 하나 이상의 픽셀 영역들과 연관되며, 상기 지원 회로부는 증폭기를 포함함 ―; 및
(c) 상기 전하-대-전압 변환 메커니즘으로부터 상기 증폭기로 전하를 전송하기 위한, 상기 센서 웨이퍼 상의 각 전하-대-전압 변환 메커니즘 및 상기 지원 회로 웨이퍼 상의 개별 픽셀 영역 내의 상기 증폭기의 게이트 사이의 웨이퍼-간 커넥터
를 포함하는, 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 전하-대-전압 변환 메커니즘은 플로팅 확산을 포함하는,
이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 지원 회로 웨이퍼는 상호연결 층 및 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 소자 층을 포함하는,
이미지 센서. - 제 3 항에 있어서,
상기 상보성 금속 산화막 반도체 소자 층은 상기 제 1 어레이 내의 각 픽셀 영역에 대해 지원 회로부를 가지는 픽셀 영역들의 상기 제 2 어레이를 포함하는,
이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 리셋 메커니즘은 리셋 트랜지스터의 리셋 드레인을 포함하는,
이미지 센서. - 이미지 캡처 디바이스로서,
(a) 픽셀 영역들의 제 1 어레이를 포함하는 센서 웨이퍼 ― 각 픽셀 영역은:
입사광에 응답하여 전하를 수집하기 위한 광검출기;
전하-대-전압 변환 메커니즘;
상기 광검출기로부터 상기 전하-대-전압 메커니즘으로 전하를 전송하기 위한 전송 메커니즘; 및
상기 전하-대-전압 변환 메커니즘을 방전시키기 위한 리셋 메커니즘
을 포함함 ―;
(b) 상기 센서 웨이퍼에 연결되는 지원 회로 웨이퍼 ― 상기 지원 회로 웨이퍼는 상기 제 1 어레이 내의 각 픽셀 영역에 대해 지원 회로부를 가지는 픽셀 영역들의 제 2 어레이를 포함하고, 상기 제 2 어레이 내의 각 픽셀 영역은 상기 제 1 어레이 내의 하나 이상의 픽셀 영역들과 연관되며, 상기 지원 회로부는 증폭기를 포함함 ―; 및
(c) 상기 전하-대-전압 변환 메커니즘으로부터 상기 증폭기로 전하를 전송하기 위한, 상기 센서 웨이퍼 상의 각 전하-대-전압 변환 메커니즘 및 상기 지원 회로 웨이퍼 상의 개별 픽셀 영역 내의 상기 증폭기의 게이트 사이의 웨이퍼-간 커넥터
를 포함하는 이미지 센서를 포함하는, 이미지 캡처 디바이스. - 제 6 항에 있어서,
상기 전하-대-전압 변환 메커니즘은 플로팅 확산을 포함하는,
이미지 캡처 디바이스. - 제 6 항에 있어서,
상기 지원 회로 웨이퍼는 상호연결 층 및 상보성 금속 산화막 반도체 소자 층을 포함하는,
이미지 캡처 디바이스. - 제 8 항에 있어서,
상기 상보성 금속 산화막 반도체 소자 층은 상기 제 1 어레이 내의 각 픽셀 영역에 대해 지원 회로부를 가지는 픽셀 영역들의 상기 제 2 어레이를 포함하는,
이미지 캡처 디바이스. - 제 6 항에 있어서,
상기 리셋 메커니즘은 리셋 트랜지스터의 리셋 드레인을 포함하는,
이미지 캡처 디바이스.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100129780A true KR20100129780A (ko) | 2010-12-09 |
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| KR (1) | KR20100129780A (ko) |
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