KR20110050670A - 3ｄ 집적 픽셀에 대한 고 이득 판독 회로 - Google Patents

3ｄ 집적 픽셀에 대한 고 이득 판독 회로 Download PDF

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토드 앤더슨
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이스트맨 코닥 캄파니
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Abstract

이미지 센서는 (a) 감광성 영역 및 전하-대-전압 변환 영역을 포함하는 제 1 웨이퍼; (b) 상기 전하-대-전압 변환 영역으로부터 신호를 수신하는 제 1 증폭기를 포함하는 제 2 웨이퍼; 상기 전하-대-전압 변환 영역을 상기 증폭기의 입력에 연결하는 전기적 상호연결; 및 적어도 부분적으로 상기 전기적 상호연결의 적어도 일부를 둘러싸는 전기적으로 바이어스된 실드를 포함한다.

Description

3Ｄ 집적 픽셀에 대한 고 이득 판독 회로{HIGH GAIN READ CIRCUIT FOR 3D INTEGRATED PIXEL}
본 발명은 둘 이상의 웨이퍼들 상에서 능동 컴포넌트들을 가지고 제조된 CMOS 이미지 센싱 소자들에 관한 것이고, 보다 구체적으로 이러한 유형의 이미징 센싱 소자들을 이용하여 신호 잡음의 양을 감소시키는 것에 관한 것이다.
일반적으로, CMOS 공정들을 이용하여 제조된 픽셀들이 더 작은 치수들로 규모가 작아짐에 따라, 이러한 더 작은 픽셀들의 몇몇 성능 특성들은 악화된다. 특히 포토다이오드 용량이 감소한다. 이것은 이미지 센서의 동적 범위를 감소시킨다.
포토다이오드 용량의 일부는 도 1에 도시된 것과 같은 비-공유 픽셀 설계로부터 도 2에 도시된 4-공유(4-shared) 픽셀 설계와 같은 공유 픽셀 설계로 이동함으로써 다시 획득될 수 있다. 도 1의 비-공유 설계는 빛에 응하여 전하를 수집하는 포토다이오드(1), 및 포토다이오드(1)로부터 플로팅 확산(3)으로 전하를 전송하기 위한 전송 게이트(2)를 포함한다. 소스 팔로워 증폭기(5)는 전하를 감지하고, 이에 응하여 소스 팔로워 증폭기(5)는 출력(9)을 통해 출력 라인(8) 상으로 그것의 출력 신호를 전달한다. 리셋 트랜지스터(4)는 미리결정된 신호 레벨로 플로팅 확산(3)을 리셋하고, 로우 선택 트랜지스터(7)는 소스 팔로워 증폭기(5)의 출력을 출력 라인(8)으로 전달하기 위해 선택적으로 활성화된다.
도 2를 참조하면, 전하가 각각 전송 게이트들(15, 16, 17 및 18)에 의해 전송되는 다수의 포토다이오드들(11, 12, 13 및 14)에 의해 리셋 트랜지스터(4), 소스 팔로워 증폭기(5), 및 로우 선택 트랜지스터(7)가 공유된다는 점을 제외하고 비-공유 픽셀 설계와 동일한 컴포넌트들을 갖는 공유된 픽셀 설계가 도시된다. 이것은 픽셀 당 트랜지스터들의 수를 줄이고, 이는 보다 큰 포토다이오드 영역을 허용하며 이에 따라 큰 포토다이오드 용량을 허용한다.
공유된 픽셀 접근의 한가지 단점은 플로팅 확산들(19, 20, 21 및 22)의 커패시턴스의 증가이다. 플로팅 확산 노드들이 평행하게 함께 와이어링되기 때문에 커널 내의 각 픽셀은 커패시턴스를 증가시킨다. 본원에서 규정된 것처럼, 커널은 동일한 플로팅 확산을 공유하는 픽셀들의 그룹으로서 규정된다. 플로팅 확산 커패시턴스를 증가시키는 것은 소스 팔로워 증폭기(5)로의 전압-대-전하 변환 비율을 감소시킨다. 플로팅 확산 커패시턴스를 증가시키는 것은 전자 판독 잡음을 증가시킨다. 전자 판독 잡음을 증가시키는 것은 동적 범위를 감소시킨다. 그러나 대부분의 응용들에 대해서, 공유된 픽셀 구조들로 이동함으로써 포토다이오드 영역을 증가시키는 것의 긍정적인 장점들이 부정적인 것들을 압도한다.
플로팅 확산 커패시턴스를 효율적으로 감소시키기 위해 피드백이 이용될 수 있다. 도 3a에 도시된 것처럼, 플로팅 확산을 상호연결시키는 플로팅 확산 와이어(31)가 도 3b에 도시된 것처럼 물리적으로 실딩 와이어(30) 위에 있다는 점을 제외하고는, 도 2에 도시된 것과 같은 공유된 설계가 도시된다. 실딩 와이어(30)는 소스 팔로워(SF) 증폭기(5)의 출력(9)에 전기적으로 연결된다. 도시되지 않은 다른 구성에서, 실딩 와이어는 대신에 로우 선택 트랜지스터(7)의 Vout(8)에 연결된다. 출력(9)의 신호가 거의 1의 이득(unity gain)으로 플로팅 확산들(19, 20, 21, 22) 상의 전압을 따르기 때문에, 실드 상의 전압은 플로팅 확산 상의 전압을 따른다. 실드가 Vout에서 바이어스된 채로 플로팅 확산 와이어(31)를 실딩함으로써, 플로팅 확산 상호연결의 기생 커패시턴스가 감소되고, 결과적으로 전압-대-전하 변환 비율이 증가하게 된다.
최근, 2개의 웨이퍼들 간의 전기적 상호연결들을 이용하여 둘 이상의 실리콘 웨이퍼들을 스택킹(stack)함으로써 픽셀의 3D 집적에 있어서 넘치는 활기가 있었다. 이러한 기술의 실시예는 도 4에 도시된다. 이러한 실시예는 포토다이오드들(23a, 23b, 24a 및 24b) 및 전송 게이트들(25a, 25b, 26a, 및 26b)이 센서 웨이퍼(40) 상에 있고 나머지 트랜지스터들이 센서 웨이퍼(SW)(40)로부터 픽셀 아래의 회로 웨이퍼(CW) 상으로 이동된다는 점을 제외하고는 도 2와 동일하다. 포토다이오드들(23a, 23b, 24a 및 24b)은 2개의 유전체 층(43 및 54)에 의해 경계 지워진 능동 층(실리콘)(42)에 포함된다. 트랜지스터들을 CW(41) 상의 능동 층(실리콘)(67)으로 이동시키는 것은 포토다이오드(PD) 영역을 증가시키고, 이는 PD 용량 및 따라서 동적 범위를 증가시킨다. 그러나 이러한 접근의 부정적인 양상들 중 하나는 2개의 웨이퍼들 간의 전기적 상호연결(55) 및 전기적 상호연결(52)에 기인하여 보다 큰 기생 플로팅 확산 커패시턴스가 있다는 점이다.
도 4에 도시된 3D 접근들의 또 다른 부정적인 점은 플로팅 확산 와이어들 간에 보다 큰 크로스 커패시턴스가 있다는 점이고, 이는 보다 많은 전기적 크로스 토크를 유발한다.
결과적으로, 상기 단점들을 극복하는 픽셀 설계에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 위에서 제시된 문제들 중 하나 이상을 극복하는 것에 관한 것이다. 간단히 요약하면, 회로 웨이퍼 상의 트랜지스터들과 센서 웨이퍼 상의 플로팅 확산을 상호연결시키는 금속 와이어가 금속 실드에 의해 둘러싸인다. 금속 실드는 0보다 큰 이득을 가진 증폭기에 연결된다. 이러한 증폭기의 출력은 플로팅 확산 노드 상의 전압을 따른다. 이는 플로팅 확산 커패시턴스를 감소시킨다. 실드는 또한 인접한 플로팅 확산들 간에 모든 원치않는 전기적 결합(coupling)을 감소시킴으로써 전기적 크로스토크를 최소화한다.
본 발명의 상기 목적들, 특징들 및 장점들 및 다른 목적들, 특징들 및 장점들은 첨부된 도면들과 함께 취급될 때 본 발명의 다음 상세한 설명을 참조하여 보다 명백해질 것이고, 도면에서:
도 1은 비-공유 픽셀 개략도의 종래 기술을 도시한다;
도 2는 4-공유 픽셀 개략도의 종래 기술을 도시한다;
도 3a는 플로팅 확산 커패시턴스를 감소시키기 위한 피드백을 가지는 4-공유 픽셀 개략도의 종래 기술을 도시한다;
도 3b는 도 3a의 A-A를 통한 단면이다;
도 4는 전기적 상호연결들을 가진 웨이퍼-대-웨이퍼 스택킹을 이용하여 제조된 픽셀의 단면에 대한 종래 기술을 도시한다;
도 5는 본 발명의 제 1 실시예를 도시한다. 전기적으로 도전성인 실드가 2개의 웨이퍼들을 전기적으로 상호연결시키는 와이어를 둘러쌓는다. 실드는 플로팅 확산 커패시턴스를 감소시키도록 소스-팔로워 트랜지스터의 출력에 의해 구동된다;
도 6은 도 6의 단일 커널에 대응하는 개략도이다;
도 7은 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. 실드는 플로팅 확산 커패시턴스를 더 감소시키기 위해 1보다 큰 전압 이득을 가진 증폭기로 구동된다;
도 8은 도 8의 단일 커널에 대응하는 개략도를 도시한다;
도 9는 전하 펌프를 이용하는 실드에 대한 전압 증폭의 예를 도시한다;
도 10은 도 11의 전하 펌프 개략도에서 스위칭 트랜지스터들을 클럭킹하기 위한 타이밍의 예이다; 그리고
도 11은 통상의 소비자가 익숙한, 본 발명의 전형적인 상업적 실시예를 예시하기 위한 디지털 카메라의 도시이다.
도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 이미지 센서(39)가 도시된다. 이미지 센서(39)는 센서 웨이퍼(40) 및 회로 웨이퍼(41)를 포함한다. 도시의 단순화를 위해 도 6은 단지 2개의 감광성 영역들, 바람직하게는 포토다이오드들(35 및 36) 및 하나의 전송 게이트(44 및 45)를 도시함에 주목해야 한다. 도 5는 구조 및 기능에 있어서 픽셀 어레이의 반복되는 특성을 예시하기 위한 이러한 컴포넌트들의 다른 세트를 도시한다. 센서 웨이퍼(40)는 4개의 감광성 영역들(35, 36, 37 및 38), 바람직하게는 각각 입사광에 응하여 전하를 수집하는 포토다이오드들을 포함한다. 센서 웨이퍼(40)는 또한 각 포토다이오드(35, 36, 37 및 38)와 각각 연관되는 전송 게이트들(44, 45, 46 및 47)을 포함한다. 전송 게이트들(44 및 45)은 포토다이오드들(35 및 36)로부터 전하-대-전압 변환 영역(49), 바람직하게는 플로팅 확산(49)으로 전하를 선택적으로 그리고 개별적으로 전달한다. 센서 웨이퍼(40)는 포토다이오드 성능을 위해 최적화되는 공정으로 제조된다. 센서 웨이퍼(40) 상에 형성되는 커널은 하나의 플로팅 확산 노드(49)를 피딩(feed)하는 포토다이오드들(35 및 36)만을 포함하고, 포토다이오드들(35 및 36)과 상기 하나의 플로팅 확산 노드(49) 사이의 전송 게이트들(44 및 45), 및 나머지 포토다이오드들(37 및 38)로부터 포토다이오드들 및 플로팅 확산들의 격리(51)(도 5)를 포함한다. 금속배선(metallization)의 단일 층(53)은 전송 게이트들(44, 45, 46, 및 47)로의 와이어링을 제공한다. 필요한 경우, 금속의 둘 이상의 층들이 전송 게이트 와이어링을 위해 센서 웨이퍼(40) 상에 포함될 수 있다.
박형 센서 웨이퍼(40)는 회로 웨이퍼(41)에 커넥터(56)를 통해 전기적으로 연결된다. 센서 웨이퍼(40)와 회로 웨이퍼(41) 간에서 플로팅 확산들(49, 65)을 연결하는 전기적 상호연결(68)은 금속 실드(100)에 의해 둘러싸인다. 금속 실드(100)는 각 금속 층(57-64) 내의 금속 세그먼트들, 및 회로 웨이퍼(41) 상의 금속 층들(70-76) 간의 전기적 상호연결들로 이루어진다. 금속 실드(100)는 소스 팔로워 증폭기(105)의 출력(109)에 전기적 커넥터(101)를 통해 전기적으로 연결되어, 플로팅 확산의 유효 커패시턴스를 감소시킨다. 금속 실드(100)의 또 다른 장점은 플로팅 확산들(49, 65)을 상호연결시키는 전기적 상호연결(68)의 인접한 와이어들 간의 용량성 결합을 감소시켜 전기적 크로스토크를 줄인다는 점이다.
회로 웨이퍼(41)는 또 다른 전하-대-전압 변환 영역, 바람직하게는 플로팅 확산(49)과 조합하여 플로팅 확산(49)으로 전달된 전하를 전압으로 집합적으로 변환하는 플로팅 확산(65)을 포함한다. 회로 웨이퍼(41) 상의 소스 팔로워 증폭기(105)는 출력 라인(108) 상에서 출력되는 전압을 증폭한다. 회로 웨이퍼(41)는 또한 플로팅 확산(65) 상의 전압을 미리결정된 레벨로 리셋하는 리셋 게이트(104)를 포함한다. 회로 웨이퍼(41)는 소스 팔로워(105)의 출력(109)이 출력 라인(108)에 전달되도록 선택적으로 허용하기 위한 로우 선택 트랜지스터(107)를 더 포함한다.
상기 실시예에 대해, 커널은 2개의 포토다이오드들로 이루어진다. 그러나 센서 웨이퍼(40) 상의 커널은 단지 하나의 포토다이오드, 또는 3개 이상의 포토다이오드들로 이루어질 수 있다.
대부분의 4 트랜지스터(4T-픽셀) 설계들에 대해서, 소스 팔로워 증폭기는, 도 1 내지 도 3에 도시된 것들과 마찬가지로, 칼럼 회로의 큰 커패시턴스를 구동하기 위해 이용된다. 그러나 소스 팔로워 회로의 전압 증폭은 1 미만이다. 도 7 및 도 8은 웨이퍼-대-웨이퍼 전기적 상호연결(68)을 둘러싸는 금속 실드(100)에 인가된 전압을 증폭하는 제 2 실시예를 도시한다. 이는 플로팅 확산(49 및 65)의 유효 커패시턴스를 감소시킨다. 이러한 실시예는 전압 증폭기(120)가 소스 팔로워 증폭기(105)의 출력(109)과 금속 실드(100) 사이에 부착되는 점을 제외하고는 도 7과 동일하다는 점에 주목해야 한다. 보다 구체적으로는, 전압 증폭기(120)의 입력은 소스 팔로워 증폭기(105)의 출력(109)에 연결된다. 대안적으로 전압 증폭기(120)의 입력은 로우 선택 트랜지스터(107)의 출력에 연결된다(점선 참조). 증폭기(120)로의 입력 전압은 플로팅 확산(49 및 65) 상의 전하에 비례할 필요가 있다. 도 8의 개략도에 대해, 플로팅 확산(49 및 65)의 유효 커패시턴스는 Cg+Cs*(1-Av)이다. 여기서 Cg는 플로팅 노드들(49, 65)과 접지 사이의 전체 커패시턴스이고, Cs(110)는 전기적 상호연결(68)과 실드(100) 사이의 커패시턴스이다. Av가 너무 큰 경우, 유효 커패시턴스는 음수이고 회로는 불안정하게 됨에 주목하여야 한다.
도 9는 제 3 실시예를 도시한다. 이러한 실시예는 전하 펌프(111, 140, 141, 142, 143)(전하 펌프는 엘리먼트들(111, 140, 141, 142, 143)로 이루어짐)가 증폭기(120)를 대체한다는 점을 제외하고는 도 8과 동일하다. 전하 펌프(111, 140, 141, 142, 143)는 연산 증폭기들을 이용하는 다른 회로들에 비해 작다. 이는 1보다 큰 이득을 제공하고 연산 증폭기를 요구하지 않는다. 트랜지스터들(phi_1 141, phi_2 142, 및 phi_3 143)을 스위칭하기 위한 타이밍이 도 10에 도시된다. 전하가 플로팅 확산(49 및 65)으로 전송될 때, phi_1 141 및 phi_3 143이 온(on) 상태이고, phi_2 142가 오프(off) 상태이다. 소스 팔로워 트랜지스터의 이득이 1이라 가정하면, 소스 팔로워 증폭기(105)로부터의 최초 출력 전압은 QFD/CFD이고, 여기서 QFD는 플로팅 확산 노드 상의 전압이고, CFD는 실드로의 커패시턴스를 포함하지 않는 유효 플로팅 확산 커패시턴스이다. 다음으로 실드 상의 전압은 전하 펌프를 이용하여 증가된다. 첫째로 phi_1 141가 턴오프되고, 그 다음 phi_3 143이 턴오프되며, phi_2 142가 턴온된다. 소스 팔로워로부터의 출력 전압은 이제
Figure pct00001
이고, CSH(111)은 플로팅 확산과 실드 간의 기생 커패시턴스이고 CSG는 140이다. 도 10에 대해서, SHR 및 SHS는 샘플-홀드-리셋 및 샘플-홀드-샘플을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 이미지 센서(39)와 함께 이용될 수 있는 이미징 시스템의 블록 다이어그램이다. 이미징 시스템(1200)은 디지털 카메라 폰(1202) 및 컴퓨팅 디바이스(1204)를 포함한다. 디지털 카메라 폰(1202)은 본 발명을 통합하는 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(1202)은 본 발명에 따른 실시예에서 휴대가능, 핸드헬드, 배터리-작동 디바이스이다. 디지털 카메라 폰(1202)은 메모리(1206)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(1206)를 구현하는데 대안적으로 이용될 수 있다.
디지털 카메라 폰(1202)은 장면(scene)(미도시)으로부터의 빛을 능동 픽셀 센서(1212)의 이미지 센서(39) 상으로 포커싱하기 위해 렌즈(1201)를 이용한다. 이미지 센서(39)는 본 발명에 따른 실시예에서 베이어(Bayer) 컬러 필터 패턴을 이용하여 컬러 이미지 정보를 제공한다. 이미지 센서(39)는 타이밍 생성기(1214)에 의해 제어되고, 이러한 타이밍 생성기(1214)는 또한 주변 조명이 어두울 때 장면을 조명하기 위해 플래시(1216)를 제어한다.
이미지 센서(39)로부터 출력되는 아날로그 출력 신호들은 증폭되고 아날로그-디지털(A/D) 컨버터 회로(1218)에 의해 디지털 데이터로 변환된다. 디지털 데이터는 버퍼 메모리(1220)에 저장되고 이후 디지털 프로세서(1222)에 의해 처리된다. 디지털 프로세서(1222)는 플래시 EPROM 메모리일 수 있는 펌웨어 메모리(1224)에 저장된 펌웨어에 의해 제어된다. 디지털 프로세서(1222)는 실시간 클럭(1226)을 포함하고, 이러한 클럭은 디지털 카메라 폰(1202) 및 디지털 프로세서(1222)가 낮은 전력 상태에 있을 때에도 날짜 및 시간을 맞추어 준다. 처리된 디지털 이미지 파일들은 메모리(1206)에 저장된다. 메모리(1206)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(1202)은 스틸 이미지들을 캡처한다. 디지털 프로세서(1222)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(1206)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(1222)는 본 발명에 따른 실시예에서 사용자에 의해 선택되는 다양한 이미지 크기들을 생성한다. 하나의 이러한 크기는 저-해상도 "썸네일" 크기 이미지이다. 썸네일-크기 이미지들을 생성하는 것은 Kuchta 등의, 발명의 명칭이 "Electronic Still Camera Providing Multi-Format Storage Of Full And Reduced Resolution Images"인, 공동 양도된 US 특허 제5,164,831호에서 기술된다. 썸네일 이미지는 RAM 메모리(1228)에 저장되고 디스플레이(1230)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(1230) 상에서 신속히 리뷰될 수 있게 한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 디지털 카메라 폰(1202)은 또한 비디오 클립들을 생성하고 저장한다. 비디오 클립은 보다 낮은 해상도 비디오 이미지 프레임을 생성하기 위해 이미지 센서(39)의 다수의 픽셀들을 함께 합산(sum)함으로써(예를 들어, 이미지 센서(39)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(39)로부터 판독된다.
오디오 코덱(1232)은 디지털 프로세서(1222)에 연결되고 마이크로폰(Mic)(1234)으로부터 오디오 신호를 수신한다. 오디오 코덱(1232)은 또한 스피커(1236)로 오디오 신호를 제공한다. 이러한 컴포넌트들은 비디오 시퀀스 또는 스틸 이미지와 함께, 전화 통화들을 위해서 그리고 오디오 트랙을 녹음 또는 재생하기 위해서 이용된다.
스피커(1236)는 또한 본 발명에 따른 실시예에서 사용자에게 착신 전화 호출을 알리는데 이용된다. 이것은 펌웨어 메모리(1224)에 저장된 표준 호출음을 이용하여, 또는 모바일 폰 네트워크(1238)로부터 다운로드되어 메모리(1206)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(1222)는 무선 모뎀(1240)에 연결되고, 이러한 모뎀은 디지털 카메라 폰(1202)으로 하여금 무선 주파수(RF) 채널(1242)을 통해 정보를 송신 및 수신하도록 한다. 무선 모뎀(1240)은 3GSM 네트워크와 같은 또 다른 RF 링크(미도시)를 이용하여 모바일 폰 네트워크(1238)와 통신한다. 모바일 폰 네트워크(1238)는 사진 서비스 제공자(1244)와 통신하고, 이러한 제공자는 디지털 카메라 폰(1202)으로부터 업로드된 디지털 이미지들을 저장한다. 컴퓨팅 디바이스(1204)를 포함하는 다른 디바이스들은 인터넷(1246)을 통해 이러한 이미지들에 액세스한다. 모바일 폰 네트워크(1238)는 또한 본 발명에 따른 실시예에서 통상의 전화 서비스를 제공하기 위해 표준 전화 네트워크(미도시)에 연결한다.
그래픽 사용자 인터페이스(미도시)는 디스플레이(1230) 상에 표시되고 사용자 컨트롤들(1248)에 의해 제어된다. 사용자 컨트롤들(1248)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(1250)는 디지털 카메라 폰(1202) 내의 배터리들(미도시)을 충전한다. 도크(1250)는 도크 인터페이스(1252)를 통해 컴퓨팅 디바이스(1204)에 디지털 카메라 폰(1202)을 연결시킨다. 도크 인터페이스(1252)는 본 발명에 따른 실시예들에서 USB 인터페이스와 같은 유선 인터페이스로 구현된다. 대안적으로 본 발명에 따른 다른 실시예들에서, 도크 인터페이스(1252)는 블루투스 또는 IEEE 802.11b 무선 인터페이스와 같은 무선 인터페이스로서 구현된다. 도크 인터페이스(1252)는 메모리(1206)로부터 컴퓨팅 디바이스(1204)로 이미지들을 다운로드하는데 이용된다. 도크 인터페이스(1252)는 또한 컴퓨팅 디바이스(1204)로부터 디지털 카메라 폰(1202) 내의 메모리(1206)로 캘린더 정보를 전송하는데 이용된다.
본 발명은 선호되는 실시예를 참조하여 기술되었다. 3개의 다른 실시예들이 기술되었다. 그러나 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 변형들 및 수정들이 이루어질 수 있음을 당업자는 인식할 것이다.
1 포토다이오드
2 전송 게이트
3 플로팅 확산
4 리셋 트랜지스터
5 소스 팔로워 증폭기
7 로우 선택 트랜지스터
8 출력 라인
9 출력
11-14 포토다이오드들
15-18 전송 게이트틀
19-22 플로팅 확산들
23a, 23b, 24a, 24b 포토다이오드들
25a, 25b, 26a, 26b 전송 게이트들
30 실딩 와이어
31 확산 와이어
35-38 포토다이오드들/감광성 영역들
39 이미지 센서
40 센서 웨이퍼
41 회로 웨이퍼
42 능동 층
43 유전체 층들
44-47 전송 게이트들
49 전하-대-전압 변환 영역/플로팅 확산
51 격리
52 전기적 상호연결 와이어
53 금속배선
54 유전체 층들
55 전기적 상호연결
56 커넥터
57-64 금속 층
65 플로팅 확산/플로팅 노드들
67 능동 층
68 전기적 상호연결
70-76 금속 층들
100 금속 실드
101 전기적 커넥터
104 리셋 게이트
105 소스 팔로워 증폭기
107 로우 선택 트랜지스터
108 출력 라인
109 소스 팔로워 증폭기의 출력
110 전하
111, 140-143 전하 펌프
120 전압 증폭기
1200 이미징 시스템
1201 렌즈
1202 디지털 카메라 폰
1204 컴퓨팅 디바이스
1206 메모리
1212 능동 픽셀 센서
1214 타이밍 생성기
1216 플래시
1218 A/D 컨버터 회로
1220 버퍼 메모리
1222 디지털 프로세서
1224 펌웨어 메모리
1226 클럭
1228 RAM 메모리
1230 컬러 디스플레이
1232 오디오 코덱
1234 마이크로폰
1236 스피커
1238 모바일 폰 네트워크
1240 무선 모뎀
1242 RF 채널
1244 사진 서비스 제공자
1246 인터넷
1248 사용자 컨트롤들
1250 도크
1252 도크 인터페이스

Claims (10)

  1. 이미지 센서로서,
    (a) 감광성 영역 및 전하-대-전압 변환 영역을 포함하는 제 1 웨이퍼;
    (b) 상기 전하-대-전압 변환 영역으로부터 신호를 수신하는 제 1 증폭기를 포함하는 제 2 웨이퍼;
    (c) 상기 전하-대-전압 변환 영역을 상기 증폭기의 입력에 연결하는 전기적 상호연결; 및
    (d) 적어도 부분적으로 상기 전기적 상호연결의 적어도 일부를 둘러싸는 전기적으로 바이어스된 실드
    를 포함하는, 이미지 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실드 상의 전기적 바이어스는 상기 제 1 증폭기로부터의 출력인,
    이미지 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 2 증폭기를 더 포함하고, 상기 제 2 증폭기의 입력은 상기 제 1 증폭기의 출력이며 상기 제 2 증폭기의 출력은 전기적 실드를 바이어스시키는,
    이미지 센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 증폭기는 1보다 큰 이득을 가지는 증폭기인,
    이미지 센서.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 증폭기는 전하 펌프 회로인,
    이미지 센서.
  6. 이미징 소자로서,
    이미지 센서를 포함하고, 상기 이미지 센서는:
    (a) 감광성 영역 및 전하-대-전압 변환 영역을 포함하는 제 1 웨이퍼;
    (b) 상기 전하-대-전압 변환 영역으로부터 신호를 수신하는 제 1 증폭기를 포함하는 제 2 웨이퍼;
    (c) 상기 전하-대-전압 변환 영역을 상기 증폭기의 입력에 연결하는 전기적 상호연결; 및
    (d) 적어도 부분적으로 상기 전기적 상호연결의 적어도 일부를 둘러싸는 전기적으로 바이어스된 실드
    를 포함하는, 이미징 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 실드 상의 전기적 바이어스는 상기 제 1 증폭기로부터의 출력인,
    이미징 소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 2 증폭기를 더 포함하고, 상기 제 2 증폭기의 입력은 상기 제 1 증폭기의 출력이며 상기 제 2 증폭기의 출력은 전기적 실드를 바이어스시키는,
    이미징 소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 증폭기는 1보다 큰 이득을 가지는 증폭기인,
    이미징 소자.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 증폭기는 전하 펌프 회로인,
    이미징 소자.
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