CN108780800A - 图像拾取装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及能够使装置尺寸进一步小型化的图像拾取装置和电子设备。在本发明中，第一结构体和第二结构体被层叠，第一结构体包括像素阵列单元，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号和将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输入/输出电路单元和信号处理电路；经由贯通第二结构体内的半导体基板的第一贯通孔连接到外部的信号输出用外部端子和连接到所述输入电路单元并经由贯通所述半导体基板的第二贯通孔连接到外部的信号输入用外部端子配置在第一结构体的像素阵列单元的下方。本发明还包括：连接到所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子的基板；和连接到所述基板的与所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子连接到其上的表面相对的表面的电路板。本公开可以适用于例如图像拾取装置等。

Description

图像拾取装置和电子设备
技术领域
本公开涉及一种图像拾取装置和电子设备，具体地涉及能够使装置尺寸进一步小型化的图像拾取装置和电子设备。
背景技术
诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器等图像拾取装置已经进一步小型化，例如，通过设计其中多个半导体基板层叠的构成(例如，参见专利文献1)。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开No.2014-72294
发明内容
发明要解决的问题
随着图像拾取装置进一步小型化，取出输出信号的端子部占据的面积相对于装置的平面尺寸增加，并且小型化变得困难。
鉴于这种情况做出了本公开，本公开旨在能够使装置尺寸进一步小型化。
解决问题的方案
本技术的一个方面的第一图像拾取装置包括：层叠的第一结构体和第二结构体，第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路；配置在第一结构体的像素阵列单元的下方的输出单元和输入单元，所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子；连接到所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子的基板；和连接到所述基板的第一表面的电路板，第一表面面对所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子连接到其上的第二表面。
本技术的一个方面的第二图像拾取装置包括：层叠的第一结构体、玻璃基板、透过率衰减层和第二结构体，第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，所述玻璃基板位于第一结构体的上方，所述透过率衰减层位于第一结构体的上方并衰减入射光的透过率，第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路；和配置在第一结构体的像素阵列单元的下方的输出单元和输入单元，所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子。
本技术的一个方面的第三图像拾取装置包括：层叠的第一结构体、玻璃基板和第二结构体，第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，所述玻璃基板位于第一结构体的上方并且包括经过蛾眼处理的光入射面，第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路；和配置在第一结构体的像素阵列单元的下方的输出单元和输入单元，所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子。
本技术的一个方面的电子设备包括：层叠的第一结构体和第二结构体，第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路；配置在第一结构体的像素阵列单元的下方的输出单元和输入单元，所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子；连接到所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子的基板；和连接到所述基板的第一表面的电路板，第一表面面对所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子连接到其上的第二表面。
在本技术的一个方面的第一图像拾取装置中，第一结构体和第二结构体被层叠，第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路。此外，输出单元和输入单元配置在第一结构体的像素阵列单元的下方，所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子。此外，包括基板和电路板，所述基板连接到所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子；和所述电路板连接到所述基板的第一表面，第一表面面对所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子连接到其上的第二表面。
在本技术的一个方面的第二图像拾取装置中，第一结构体、玻璃基板、透过率衰减层和第二结构体被层叠，第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，所述玻璃基板位于第一结构体的上方，所述透过率衰减层位于第一结构体的上方并衰减入射光的透过率，第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路。此外，输出单元和输入单元配置在第一结构体的像素阵列单元的下方，所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子。
在本技术的一个方面的第三图像拾取装置中，第一结构体、玻璃基板和第二结构体被层叠，第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，所述玻璃基板位于第一结构体的上方并且包括经过蛾眼处理的光入射面，第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路。此外，输出单元和输入单元配置在第一结构体的像素阵列单元的下方，所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子。
本技术的一个方面的电子设备是包括第一图像拾取装置的设备。
发明效果
根据本技术的一个方面，可以使装置尺寸进一步小型化。
请注意，这里记载的效果不必需受到限制，并且可以是本公开中记载的任何效果。
附图说明
图1是示出采用本技术的图像拾取装置的示意性结构的图。
图2是示出图像拾取装置的系统构成例的框图。
图3是示出像素的电路配置构成例的图。
图4是示出输入电路单元和输出电路单元的构成例的图。
图5是示出图像拾取装置中的电路配置的第一电路配置构成例的图。
图6是示出沿着图5的线A-A'的断面结构的图。
图7是示出图像拾取装置中的电路配置的第二电路配置构成例的图。
图8是示出沿着图7的线B-B'的断面结构的图。
图9是示出作为比较例1的图像拾取装置的最终形状的断面的图。
图10是示出作为比较例2的图像拾取装置的最终形状的断面的图。
图11是示出作为比较例3的图像拾取装置的最终形状的断面的图。
图12是示出图像拾取装置中的电路配置的第三电路配置构成例的图。
图13是示出图像拾取装置中的电路配置的第四电路配置构成例的图。
图14是示出沿着图13的线C-C'的断面结构的图。
图15是示出图像拾取装置中的电路配置的第五电路配置构成例的图。
图16是示出图像拾取装置中的电路配置的第六电路配置构成例的图。
图17是示出图像拾取装置中的电路配置的第七电路配置构成例的图。
图18是示出图像拾取装置中的电路配置的第八电路配置构成例的图。
图19是示出图像拾取装置中的电路配置的第九电路配置构成例的图。
图20是示出图像拾取装置中的电路配置的第十电路配置构成例的图。
图21是示出沿着图20的线D-D'的断面结构的图。
图22是示出图像拾取装置中的电路配置的第十一电路配置构成例的图。
图23是图像拾取装置1的外周附近的放大断面图。
图24是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图25是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图26是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图27是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图28是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图29是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图30是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图31是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图32是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图33是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图34是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图35是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图36是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图37是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图38是用于说明制造具有双接触结构的图像拾取装置的方法的图。
图39是用于说明制造具有Cu-Cu直接接合结构的图5的图像拾取装置的方法的图。
图40是用于说明制造具有Cu-Cu直接接合结构的图5的图像拾取装置的方法的图。
图41是用于说明制造具有Cu-Cu直接接合结构的图5的图像拾取装置的方法的图。
图42是用于说明制造具有Cu-Cu直接接合结构的图5的图像拾取装置的方法的图。
图43是用于说明制造具有Cu-Cu直接接合结构的图5的图像拾取装置的方法的图。
图44是用于说明图像拾取装置的进一步变形例1的图。
图45是用于说明图像拾取装置的进一步变形例2的图。
图46是用于说明图像拾取装置的进一步变形例3的图。
图47是用于说明图像拾取装置的进一步变形例4的图。
图48是用于说明其中图像拾取装置包括三层层叠结构体的示例的图。
图49是用于说明其中图像拾取装置包括三层层叠结构体的示例的图。
图50是用于说明连接到透镜模块和基板的图像拾取装置的构成的图。
图51是用于说明连接到透镜模块和基板的图像拾取装置的构成的图。
图52是用于说明连接到透镜模块和基板的图像拾取装置的构成的图。
图53是用于说明连接到透镜模块和基板的图像拾取装置的构成的图。
图54是用于说明连接到透镜模块和基板的图像拾取装置的构成的图。
图55是用于说明连接到透镜模块和基板的图像拾取装置的构成的图。
图56是用于说明连接到透镜模块和基板的图像拾取装置的构成的图。
图57是用于说明胶囊内窥镜的构成的图。
图58是用于说明将透镜模块和基板连接到图像拾取装置的步骤的图。
图59是用于说明将透镜模块和基板连接到图像拾取装置的步骤的图。
图60是用于说明相机模块的构成的图。
图61是用于说明相机模块的构成的图。
图62是用于说明相机模块的构成的图。
图63是用于说明透过率的图。
图64是用于说明散射面的图。
图65是用于说明透过率衰减层的形成位置的图。
图66是用于说明透过率衰减层的形成位置的图。
图67是用于说明透过率衰减层的形状的图。
图68是用于说明透过率衰减层的形状的图。
图69是用于说明透过率衰减层的形状的图。
图70是用于说明透过率衰减层的形状的图。
图71是用于说明透过率衰减层的形成的图。
图72是用于说明透过率衰减层的形成的图。
图73是用于说明透过率衰减层的形成的图。
图74是示出作为本技术适用的电子设备的图像拾取装置的构成例的框图。
图75是用于说明图1的图像拾取装置的使用例的图。
图76是示出内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。
图77是示出摄像头和CCU的功能构成的示例的框图。
图78是示出车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
图79是示出车外信息检测单元和图像拾取单元的安装位置的示例的说明图。
具体实施方式
在下文中，将说明用于实施本技术的模式(下文中称为实施方案)。请注意，将按以下顺序进行说明。
1.图像拾取装置的示意性结构
2.图像拾取装置的系统构成
3.像素的电路配置构成例
4.输入电路和输出电路的构成例
5.图像拾取装置的电路配置构成例
6.图像拾取装置的断面结构
7.在使用其他上下配线连接结构的情况下的图像拾取装置的电路配置
8.与其他图像拾取装置的比较例
9.图像拾取装置的其他电路配置构成例
10.图像拾取装置的详细结构
11.制造方法
12.进一步变形例
13.三层层叠结构体的示例
14.包括透镜模块的构成
15.胶囊内窥镜的构成
16.制造带透镜模块的图像拾取装置的方法
17.关于复眼形式
18.包括透过率衰减层的相机模块
19.透射率衰减层的形成
20.电子设备的适用例
21.图像传感器的使用例
22.内窥镜手术系统的适用例
23.移动体的适用例
<1.图像拾取装置的示意性结构>
图1示出作为采用本技术的半导体装置的图像拾取装置的示意性结构。
图1所示的图像拾取装置1将在图中箭头方向上入射在装置上的光或电磁波转换成电气信号。下文，在本公开中，为了方便起见，将把作为将要转换为电气信号的对象的光转换为电气信号的装置作为示例进行说明。
图像拾取装置1包括层叠有第一结构体11和第二结构体12的层叠结构体13、外部端子14和形成在第一结构体11的上侧的保护基板18中。在下文中，为了方便起见，在图1中，光入射到装置上的入射面的一侧设定为上侧，并且面对装置的入射面的另一表面侧设定为下侧，第一结构体11被称为上侧结构体11，第二结构体12被称为下侧结构体12。
如后面说明的，通过将构成上侧结构体11的一部分的半导体基板(晶片)、构成下侧结构体12的一部分的半导体基板(晶片)和保护基板18在晶片状态下彼此贴合，然后将它们分成多个图像拾取装置1的固态片来形成图像拾取装置1。
在被分成固态片之前的上侧结构体11是包括用于将入射光转换成电气信号的像素的半导体基板(晶片)。像素包括例如用于光电转换的光电二极管(PD)以及控制光电转换操作和光电转换的电气信号的读出操作的多个像素晶体管。在被分成固态片之后的包含在图像拾取装置1中的上侧结构体11可以被称为上侧芯片、图像传感器基板或图像传感器芯片。
包含在图像拾取装置1中的像素晶体管期望是例如MOS晶体管。
在上侧结构体11的上表面上，例如，形成红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的滤色器15和片上透镜16。在片上透镜16的上侧，保护基板18被配置用于保护图像拾取装置1的结构物体，特别是片上透镜16和滤色器15。保护基板18例如是透明玻璃基板。如果保护基板18的硬度高于片上透镜16的硬度，则增强了保护片上透镜16的功能。
在被分成固态片之前的下侧结构体12是包括具有晶体管和配线的半导体电路的半导体基板(晶片)。在被分成固态片之后的包含在图像拾取装置1中的下侧结构体12可以被称为下侧芯片、信号处理基板或信号处理芯片。在下侧结构体12上，形成用于电气连接到装置的外部的配线(未示出)的多个外部端子14。外部端子14例如是焊球。
图像拾取装置1具有无腔结构，其中保护基板18经由配置在片上透镜16上的玻璃密封树脂17固定到上侧结构体11的上侧或片上透镜16的上侧。由于玻璃密封树脂17的硬度低于保护基板18的硬度，因此与不存在密封树脂的情况相比，玻璃密封树脂17可以起到减轻从图像拾取装置1的外部施加到保护基板18上的应力传递到装置内部的作用。
请注意，作为与无腔结构不同的结构，图像拾取装置1可以具有腔结构，其中在上侧结构体11的上表面上形成柱状或壁状结构，并且保护基板18固定在柱状或壁状结构上，以在片上透镜16上方支撑间隙。
<2.图像拾取装置的系统构成>
图2是示出图像拾取装置1的系统构成例的框图。
图2的图像拾取装置1包括像素阵列单元24，其中具有光电转换单元(PD)的多个像素31配置在行方向和列方向上。
像素阵列单元24包括：行驱动信号线32，用于驱动每行的像素31；和垂直信号线(列读出线)33，用于读出作为从每行驱动的多个像素31的光电转换的结果而产生的信号。如图2所示，在行方向上排列的多个像素31连接到一个行驱动信号线32。在列方向上排列的多个像素31连接到一个垂直信号线33。
图像拾取装置1还包括行驱动单元22和列信号处理单元25。
行驱动单元22包括例如确定用于驱动像素的行的位置的行地址控制单元(换句话说，行解码单元)和产生用于驱动像素31的信号的行驱动电路单元。
列信号处理单元25包括例如连接到垂直信号线33并且与各像素31形成源跟随器电路的负载电路单元。此外，列信号处理单元25可以包括经由垂直信号线33放大从像素31读出的信号的放大器电路单元。此外，列信号处理单元25还可以包括噪声处理单元，用于从作为光电转换的结果从像素31读出的信号中降低系统噪声的水平。
列信号处理单元25包括模数转换器(ADC)，用于将从像素31读出的信号或经过噪声处理的模拟信号转换为数字信号。ADC包括比较器单元和计数器单元，比较器单元用于将待转换的模拟信号与(待与模拟信号比较的)参考扫描信号进行比较，计数器单元测量直到比较器单元中的比较结果被反转的时间。列信号处理单元25还可以包括水平扫描电路单元，其执行扫描读出列的控制。
图像拾取装置1还包括定时控制单元23。基于输入到装置的定时控制信号或基准时钟信号，定时控制单元23将用于控制定时的信号供给到行驱动单元22和列信号处理单元25。下文，在本公开中，行驱动单元22、列信号处理单元25和定时控制单元23的全部或部分可以简称为像素周边电路单元、周边电路单元或控制电路单元。
图像拾取装置1还包括图像信号处理单元26。图像信号处理单元26是对作为光电转换的结果获得的数据执行各种类型的信号处理的电路，换句话说，作为图像拾取装置1中的图像拾取操作结果获得的数据。图像信号处理单元26包括例如图像信号处理电路单元和数据保持单元。图像信号处理单元26还可以包括处理器单元。
在图像信号处理单元26中执行的信号处理的示例是色调曲线校正处理，其在经历AD转换的图像拾取数据是通过拍摄暗被写体获得的数据的情况下给出更多灰度，并且在图像拾取数据是通过拍摄明亮被写体获得的数据的情况下减小灰度。在这种情况下，关于哪种类型的色调曲线将要被校正图像拾取数据的灰度，期望在图像信号处理单元26的数据保持单元中预先存储色调曲线的特征数据。
图像拾取装置1还包括输入单元21A。输入单元21A将例如基准时钟信号、诸如垂直同步信号和水平同步信号等定时控制信号、将要存储在图像信号处理单元26的数据保持单元中的特征数据等从装置外部输入到图像拾取装置1。输入单元21A包括输入端子41和输入电路单元42，输入端子41是用于将数据输入到图像拾取装置1的外部端子14，输入电路单元42将输入到输入端子41的信号取到图像拾取装置1中。
输入单元21A还包括输入幅度改变单元43，其将由输入电路单元42取得的信号的幅度改变为在图像拾取装置1的内部易于使用的幅度。
输入单元21A还包括输入数据转换电路单元44，其改变输入数据的数据串的排列。输入数据转换电路单元44例如是串行-并行转换电路，其接收作为输入数据的串行信号并将该信号转换为并行信号。
请注意，可以省略输入幅度改变单元43和输入数据转换电路单元44。
在图像拾取装置1连接到诸如闪存、SRAM和DRAM等外部存储装置的情况下，输入单元21A还可以包括从这些外部存储装置接收数据的存储器接口电路。
图像拾取装置1还包括输出单元21B。输出单元21B将由图像拾取装置1拍摄的图像数据和经过图像信号处理单元26的信号处理的图像数据从图像拾取装置1输出到装置的外部。输出单元21B包括输出端子48和输出电路单元47，输出端子48是用于将数据从图像拾取装置1输出到装置外部的外部端子14，输出电路单元47是将数据从图像拾取装置1的内部输出到装置外部的电路，并且是驱动连接到输出端子48并在图像拾取装置1外部的外部配线的电路。
输出单元21B还包括输出幅度改变单元46，其将在图像拾取装置1的内部使用的信号的幅度改变为连接到图像拾取装置1的外部的外部装置易于使用的幅度。
输出单元21B还包括输出数据转换电路单元45，其改变输出数据的数据串的排列。输出数据转换电路单元45例如是并行-串行转换电路，其将在图像拾取装置1内部使用的并行信号转换为串行信号。
可以省略输出数据转换电路单元45和输出幅度改变单元46。
在图像拾取装置1连接到诸如闪存、SRAM和DRAM等外部存储装置的情况下，输入单元21B还可以包括将数据输出到这些外部存储装置的存储器接口电路。
请注意，在本公开中，为了方便起见，包括输入单元21A和输出单元21B中的二者或至少一个的电路块可以被称为输入/输出单元21。此外，包括输入电路单元42和输出电路单元47中的二者或至少一个的电路单元可以被称为输入/输出电路单元49。
<3.像素的电路配置构成例>
图3示出根据本实施方案的图像拾取装置1的像素31的电路配置构成例。
像素31包括作为光电转换元件的光电二极管51、传输晶体管52、浮动扩散(FD)53、复位晶体管54、放大晶体管55和选择晶体管56。
光电二极管51产生并累积与所接收的光量相对应的电荷(信号电荷)。光电二极管51的阳极端子接地，阴极端子经由传输晶体管52连接到FD 53。
当由传输信号TR导通时，传输晶体管52读出由光电二极管51产生的电荷并将电荷传输到FD 53。
FD 53保持从光电二极管51读出的电荷。当由复位信号RST导通时，复位晶体管54通过将FD 53中累积的电荷排出到漏极(恒电压源Vdd)来复位FD 53的电位。
放大晶体管55输出对应于FD 53的电位的像素信号。换句话说，放大晶体管55与作为经由垂直信号线33连接的恒电流源的负载MOS(未示出)一起构成源极跟随器电路，并且表示与FD 53中累积的电荷对应的电平的像素信号经由选择晶体管56和垂直信号线33从放大晶体管55输出到列信号处理单元25。
当选择信号SEL选择像素31时，选择晶体管56导通，并且经由垂直信号线33将像素31的像素信号输出到列信号处理单元25。传输信号TR、选择信号SEL和复位信号RST经过其传递的各信号线对应于图2的行驱动信号线32。
尽管像素31可以如上所述地构成，但是不限于该构成，并且可以采用其他构成。
<4.输入电路单元和输出电路单元的构成例>
图4示出根据本实施方案的包含在图像拾取装置1的输入单元21A中的输入电路单元42和包含在输出单元21B中的输出电路单元47的电路配置构成例。
请注意，对于一个外部端子14，输入/输出电路单元49可以包括输入电路单元42或输出电路单元47中的任一个，或者可以包括具有并列的输入电路单元42和输出电路单元47的双向输入/输出电路。
输入电路单元42是具有以下特征的电路。
(1)输入电路单元42是这样的电路，其中从图像拾取装置1的输入端子41输入到输入电路单元42的数据与从输入电路单元42输出到图像拾取装置1的内部电路的数据之间的逻辑相同，或者逻辑仅被反转，换句话说，它是不改变信号串中数据排列的电路，再换句话说，它是不改变信号串中逻辑的“1”和“0”或“Hi”和“Low”的切换的位置的电路。
(2)输入电路单元42是这样的电路，其将输入到图像拾取装置1的输入端子41的信号的电压幅度转换成适于由配置在输入电路单元42的后级的电路(换句话说，在图像拾取装置1中更为内部的电路)所接收的电压幅度。该电路可以将输入到电路的数据转换为其中电压幅度减小的方向。
(2)'可选择地，输入电路单元42是这样的电路，其将输入到输入电路单元42的信号(例如，LVDS的小幅度差分信号)转换为适于由配置在输入电路单元42的后级的电路(换句话说，在图像拾取装置1中更为内部的电路)所接收的格式或电压幅度(例如，单端全摆幅数字信号)并输出转换后的信号。该电路可以将输入到电路的数据转换为电压幅度增加的方向。
(3)此外，在输入电路单元42输入过大噪声的情况下，可以包括保护电路，该保护电路阻断并且不将噪声传播到配置在输入电路单元42的后级的电路(换句话说，在图像拾取装置1中更为内部的电路)。
输出电路单元47是具有以下特征的电路。
(1)输出电路单元47是这样的电路，其中从图像拾取装置1的内部电路输入到输出电路单元47的数据与从输出电路单元47经由图像拾取装置1的输出端子48输出到图像拾取装置1的外部的数据之间的逻辑相同，或者逻辑仅被反转，换句话说，它是不改变信号串中数据排列的电路，再换句话说，它是不改变信号串中逻辑的“1”和“0”或“Hi”和“Low”的切换的位置的电路。
(2)输出电路单元47是这样的电路，其增加图像拾取装置1的输出端子48和连接到图像拾取装置1的外部元件之间的信号线的驱动电流能力。可选择地，它是用于增加信号线的电压幅度的电路。该电路可以将输入到电路的数据转换为电压幅度增加的方向。
(2)'可选择地，输出电路单元47是这样的电路，其将从图像拾取装置1的内部电路输入到输出电路单元47的信号(例如，单端全摆幅数字信号)转换为适于由连接到输出端子48的外部元件所接收的格式或电压幅度(例如，LVDS的小幅度差分信号)并输出转换后的信号。该电路可以将输入到电路的数据转换为电压幅度减小的方向。
如图4所示，包括输入电路单元42或输出电路单元47中的至少一个的输入/输出电路单元49包括一个或多个晶体管。在本公开中，为了方便起见，包含在输入/输出电路单元49中的晶体管可以被称为输入/输出晶体管。输入/输出电路单元49可以包括逆变器电路、缓冲电路等，或者还可以包括控制输入操作或输出操作的使能电路。
输入电路单元42或输出电路单元47还可以通过适当地设定电路中使用的电源电压而用作输入信号或输出信号的幅度改变单元。例如，在图像拾取装置1的图像信号处理单元26和像素周边电路单元的一部分中的信号的幅度是V2、从图像拾取装置1的外部输入到输入端子41的信号的幅度或者从输出端子48输出到图像拾取装置1的外部的信号的幅度是大于V2的V1的情况下，例如，在图4所示的输入电路单元42或输出电路单元47的电路中，通过将位于图像拾取装置1的内部电路侧的逆变器的电源电压设定为V2并且将位于图像拾取装置1的外侧方向上的逆变器的电源电压设定为V1，输入电路单元42可以从外部接收幅度V1的信号，并且将幅度减小到V2以将信号输入到图像拾取装置1的内部电路，并且输出电路单元47可以从图像拾取装置1的内部电路接收幅度V2的信号，并将幅度增加到V1以将信号输出到外部。请注意，在图4所示的电压V1和V2被设定为相同电压的情况下，该构成不具有改变信号幅度的功能。
请注意，包括以上说明，在本公开中，晶体管电路中的基准电压(在图4的电路的情况下，接地电压)与作为供给到电路的电源的电压且与基准电压不同的电压(在图4的电路的情况下，例如，V1)之间的电压差可以简称为电源电压。
<5.图像拾取装置的电路配置构成例>
接下来，将说明根据本实施方案的图像拾取装置1的电路配置，换句话说，图2中所示的图像拾取装置1的各块如何被划分并安装到上侧结构体11和下侧结构体12中。
图5是示出图像拾取装置1中的电路配置的第一电路配置构成例的图。
在第一电路配置构成例中，像素阵列单元24配置在上侧结构体11中。
在包含在图像拾取装置1中的像素周边电路单元中，行驱动单元22的一部分配置在上侧结构体11中，并且行驱动单元22的一部分配置在下侧结构体12中。例如，在行驱动单元22中，行驱动电路单元配置在上侧结构体11中，并且行解码单元配置在下侧结构体12中。
配置在上侧结构体11中的行驱动单元22在行方向上配置在像素阵列单元24的外侧，并且配置在下侧结构体12中的行驱动单元22的至少一部分配置在包含在上侧结构体11中的行驱动单元22的下侧。
在包含在图像拾取装置1中的像素周边电路单元中，列信号处理单元25的一部分配置在上侧结构体11中，并且列信号处理单元25的一部分配置在下侧结构体12中。例如，在列信号处理单元25中，负载电路单元、放大器电路单元、噪声处理单元和ADC的比较器单元配置在上侧结构体11中，并且ADC的计数器单元配置在下侧结构体12中。
配置在上侧结构体11中的列信号处理单元25在列方向上配置在像素阵列单元24的外侧，并且配置在下侧结构体12中的列信号处理单元25的至少一部分配置在包含在上侧结构体11中的列信号处理单元25的下侧。
在配置于上侧结构体11中的行驱动单元22的外侧以及配置在下侧结构体12中的行驱动单元22的外侧，配置有用于将这两个行驱动单元22的配线连接在一起的配线连接单元29。
此外，在配置于上侧结构体11中的列信号处理单元25的外侧以及配置在下侧结构体12中的列信号处理单元25的外侧，配置有用于将这两个列信号处理单元25的配线连接在一起的配线连接单元29。在这些配线连接单元29中，使用稍后参照图6说明的配线连接结构。
图像信号处理单元26配置在配置于下侧结构体12中的行驱动单元22和列信号处理单元25的内侧。
在下侧结构体12中，输入/输出电路单元49配置在上侧结构体11的像素阵列单元24的下侧的区域中。
输入/输出电路单元49是包括输入电路单元42和输出电路单元47这二者或至少一个的电路单元。在输入/输出电路单元49包括输入电路单元42和输出电路单元47这二者的情况下，多个输入/输出电路单元49针对外部端子14中的每一个划分并配置在下侧结构体12中。在输入/输出电路单元49仅包括输入电路单元42的情况下，多个输入电路单元42针对外部端子14(输入端子41)中的每一个划分并配置在下侧结构体12中。
在输入/输出电路单元49仅包括输出电路单元47的情况下，多个输出电路单元47针对外部端子14(输出端子48)中的每一个划分并配置在下侧结构体12中。图像信号处理单元26配置在多个划分的输入/输出电路单元49中的每一个的周围。换句话说，输入/输出电路单元49配置在配置有图像信号处理单元26的区域内。
请注意，在下侧结构体12中，输入/输出电路单元49可以配置在上侧结构体11的行驱动单元22的下侧的区域中或者列信号处理单元25的下侧的区域中。
换句话说，输入/输出电路单元49可以配置在形成有外部端子14的下侧结构体12侧并且配置在上侧结构体11的像素阵列单元24的区域的下方，或者配置在上侧结构体11的像素周边电路单元(在图6的像素周边电路区域313中形成在上侧结构体11中的电路单元)的下方的任意区域中。
请注意，包括后面说明的其他构成例，在根据本实施方案的图像拾取装置1中，在配置有输入端子41和输入电路单元42或者输出电路单元47和输出端子48的区域中，可以配置电源端子和接地端子来代替这些电路单元和端子。
在配置于下侧结构体12中的晶体管电路中，构成输入电路单元42和输出电路单元47的晶体管电路的电源电压可以高于构成图像信号处理单元26的晶体管电路的电源电压。
例如，构成输入电路单元42和输出电路单元47的晶体管电路的电源电压可以为1.8V～3.3V，并且构成图像信号处理单元26的晶体管电路的电源电压可以为1.2V～1.5V。
由于前者(构成输入电路单元42和输出电路单元47的晶体管电路)和后者(构成图像信号处理单元26的晶体管电路)的电源电压彼此不同，所以期望用于分隔配置在输入电路单元42和输出电路单元47中施加电源电压的阱区域以及在配置于输入电路单元42和输出电路单元47周围的图像信号处理单元26中施加电源电压的阱区域的距离(即，所谓的阱分隔区域宽度)大于在图像信号处理单元26内施加电源电压的多个阱区域之间设置的距离。
此外，包含在输入电路单元42和输出电路单元47中的元件隔离区域的深度可以比包含在图像信号处理单元26中的元件隔离区域的深度更深。此外，期望包含在输入电路单元42和输出电路单元47中的晶体管的栅极长度大于包含在图像信号处理单元26中的晶体管的栅极长度。
在包含在图像拾取装置1中的像素周边电路单元中，构成配置在上侧结构体11中的像素周边电路单元的一部分(例如，包含在列信号处理单元25中的负载电路单元、放大器电路单元、噪声处理单元和ADC的比较器单元中的任一个)的晶体管电路的电源电压可以高于构成配置在下侧结构体12中的像素周边电路单元的一部分(例如，包含在列信号处理单元25中的ADC的计数器单元)的晶体管电路的电源电压。
作为示例，前者(配置在上侧结构体11中的像素周边电路单元，例如，包含在列信号处理单元25中的负载电路单元、放大器电路单元、噪声处理单元或ADC的比较器单元中的任一个)的晶体管电路的电源电压可以为1.8V～3.3V，并且后者(配置在下侧结构体12中的像素周边电路单元，例如，ADC的计数器单元)的晶体管电路的电源电压为1.2V～1.5V。
后者的晶体管电路的电源电压可以与构成配置在下侧结构体12中的图像信号处理单元26的晶体管电路的电源电压相同。由于前者的晶体管电路的电源电压高于后者的晶体管电路的电源电压，所以期望在前者的晶体管电路中施加电源电压的多个阱区域之间设置的距离大于在后者的晶体管电路中施加电源电压的多个阱区域之间设置的距离。
此外，期望包含在前者的晶体管电路中的元件隔离区域的深度比包含在后者的晶体管电路中的元件隔离区域的深度更深。此外，期望包含在前者的晶体管电路中的晶体管的栅极长度大于包含在后者的晶体管电路中的晶体管的栅极长度。
此外，构成配置在上侧结构体11中的像素31的像素晶体管电路的电源电压可以与构成配置在上侧结构体11中的像素周边电路单元(例如，包含在列信号处理单元25中的负载电路单元、放大器电路单元、噪声处理单元或ADC的比较器单元中的任一个)的晶体管电路的电源电压相同。
构成配置在上侧结构体11中的像素31的像素晶体管电路的电源电压可以高于构成配置在下侧结构体12中的图像信号处理单元26或像素周边电路单元(例如，ADC的计数器单元)的晶体管电路的电源电压。因此，在使用具有挖掘半导体基板的结构的元件隔离区域作为元件隔离区域的情况下，包含在配置于上侧结构体11中的像素晶体管周围的元件隔离区域的一部分的深度可以比包含在配置于下侧结构体12中的图像信号处理单元26或像素周边电路单元的晶体管周围的元件隔离区域的深度更深。
可选择地，作为像素晶体管周围的元件隔离区域，不是挖掘半导体基板的元件隔离区域，而是可以使用在像素晶体管周围的部分中形成导电类型与像素晶体管的扩散层区域相反的杂质区域的元件隔离区域。
此外，配置在上侧结构体11中的像素晶体管的栅极长度可以大于配置在下侧结构体12中的图像信号处理单元26或像素周边电路单元的晶体管的栅极长度。另一方面，为了抑制由于元件隔离区域的加深而可能增加的在元件隔离区域附近的噪声电荷的发生，包含在配置于上侧结构体11中的像素晶体管周围的元件隔离区域的深度可以比构成配置在上侧结构体11中的像素周边电路单元的晶体管周围的元件隔离区域的深度更浅。
可选择地，作为像素晶体管周围的元件隔离区域，不是挖掘半导体基板的元件隔离区域，而是可以使用在像素晶体管周围的部分中形成导电类型与像素晶体管的扩散层区域相反的杂质区域的元件隔离区域。
<6.图像拾取装置的断面结构>
将参照图6进一步说明根据本实施方案的图像拾取装置1的断面结构和电路配置。图6是示出沿着图5的线A-A'的图像拾取装置1的断面结构的图。请注意，为了方便起见，图6的一部分通过改变为后面说明的本技术的其他构成例中的断面结构来示出。
在包括图像拾取装置1中包含的上侧结构体11和上侧结构体11的上部的部分中，配置有其中多个像素31排列成阵列的像素阵列单元24，每个像素31包括片上透镜16、滤色器15、像素晶体管和光电二极管51。在像素阵列单元24的区域(像素阵列区域)中，还配置有像素晶体管区域301。像素晶体管区域301是形成传输晶体管52、放大晶体管55和复位晶体管54中的至少一个的区域。
多个外部端子14配置在位于包含在下侧结构体12中的半导体基板81的下表面并且在包含在上侧结构体11中的像素阵列单元24的下方的区域中。
请注意，在图6的说明中，“位于包含在下侧结构体12中的半导体基板81的下表面并且在包含在上侧结构体11中的像素阵列单元24的下方的区域”被称为第一特定区域，“位于包含在下侧结构体12中的半导体基板81的上表面并且在包含在上侧结构体11中的像素阵列单元24的下方的区域”被称为第二特定区域。
配置在第一特定区域中的多个外部端子14的至少一部分是用于从外部向图像拾取装置1输入信号的信号输入端子14A或者用于从图像拾取装置1向外部输出信号的信号输出端子14B。换句话说，信号输入端子14A和信号输出端子14B是从外部端子14排除电源端子和接地端子的外部端子14。在本公开中，信号输入端子14A或信号输出端子14B被称为信号输入/输出端子14C。
贯通半导体基板81的贯通孔88配置在作为第一特定区域并且在信号输入/输出端子14C附近的区域中。请注意，在本公开中，贯通半导体基板81的通孔和形成在通孔内部的通孔配线可以简单地统称为贯通孔88。
贯通孔期望具有通过从半导体基板81的下表面挖掘到作为配置在半导体基板81的上表面上方的多层配线层82的一部分并且成为通孔的端部(底部)的导电焊盘322而形成的结构(下文中称为通孔用焊盘322)。
配置在第一特定区域中的信号输入/输出端子14C电气连接到也配置在第一特定区域中的贯通孔88(更具体地，连接到形成在贯通孔中的通孔配线)。
在位于第二特定区域中并且在信号输入/输出端子14C和贯通孔附近的区域中，配置包括输入电路单元42或输出电路单元47的输入/输出电路单元49。
配置在第一特定区域中的信号输入/输出端子14C经由贯通孔88和通孔用焊盘322或多层配线层82的一部分电气连接到输入/输出电路单元49。
配置有输入/输出电路单元49的区域被称为输入/输出电路区域311。在包含在下侧结构体12中的半导体基板81的上表面上，邻近输入/输出电路区域311形成信号处理电路区域312。信号处理电路区域312是形成有参照图2说明的图像信号处理单元26的区域。
配置有包括参照图2说明的列信号处理单元25和行驱动单元22的全部或一部分的像素周边电路单元的区域被称为像素周边电路区域313。在包含在上侧结构体11中的半导体基板101的下表面和包含在下侧结构体12中的半导体基板81的上表面中，在像素阵列单元24的外侧的区域中，配置像素周边电路区域313。
信号输入/输出端子14C可以配置在配置于下侧结构体12中的输入/输出电路区域311的下侧的区域中，或者可以配置在信号处理电路区域的下侧的区域中。可选择地，信号输入/输出端子14C可以配置在配置于下侧结构体12中的诸如行驱动单元22或列信号处理单元25等像素周边电路单元的下侧。
在本公开中，将包含在上侧结构体11的多层配线层102中的配线和包含在下侧结构体12的多层配线层82中的配线连接在一起的配线连接结构可以被称为上下配线连接结构，并且配置该结构的区域被称为上下配线连接区域314。
上下配线连接结构包括从上侧结构体11的上表面贯通半导体基板101到多层配线层102的第一贯通电极(硅贯通电极)109、从上侧结构体11的上表面贯通半导体基板101和多层配线层102到下侧结构体12的多层配线层82的第二贯通电极(芯片贯通电极)105以及用于将这两个贯通电极(硅贯通孔，TSV)连接在一起的贯通电极连接配线线106。在本公开中，这种上下配线连接结构可以被称为双接触结构。
上下配线连接区域314配置在像素周边电路区域313的外侧。
在本实施方案中，像素周边电路区域313形成在上侧结构体11和下侧结构体12中，但是像素周边电路区域313可以仅形成在上侧结构体11和下侧结构体12中的一个中。
此外，在本实施方案中，上下配线连接区域314配置在位于像素阵列单元24的外侧并且在像素周边电路区域313的外侧的区域中，但是上下配线连接区域314可以配置在位于像素阵列单元24的外侧并且在像素周边电路区域313的内侧的区域中。
此外，在本实施方案中，作为将上侧结构体11的多层配线层102和下侧结构体12的多层配线层82电气连接在一起的结构，采用使用硅贯通电极109和芯片贯通电极105这两个电极进行连接的双接触结构。
作为将上侧结构体11的多层配线层102和下侧结构体12的多层配线层82电气连接在一起的结构，例如，可以使用其中上侧结构体11的配线层103和下侧结构体12的配线层83各自共同连接到一个贯通电极的共享接触结构。
<7.在使用其他上下配线连接结构的情况下的图像拾取装置的电路配置>
将参照图7和图8说明在使用其他上下配线连接结构的情况下的图像拾取装置1的电路配置和断面结构。
图8是示出在使用与图6所示的上下配线连接结构不同结构的情况下的沿着图7的线B-B'的图像拾取装置1的断面结构的图。请注意，为了方便起见，图8的一部分通过改变为后面说明的本技术的其他构成例中的断面结构来示出。
在图8的像素周边电路区域313中，上侧结构体11的多层配线层102的一些配线配置在多层配线层102的最下表面上，换句话说，配置在上侧结构体11和下侧结构体12之间的接合面上。此外，下侧结构体12的多层配线层82的一些配线也配置在多层配线层82的最上表面上，换句话说，配置在上侧结构体11和下侧结构体12之间的接合面上。
于是，多层配线层102的一些配线和多层配线层82的一些配线配置在接合面上的基本相同的位置处，并且配线彼此电气连接。作为电气连接配线的形式，可以使用其中两个配线直接彼此接触的形式，或者可以使用其中在两个配线之间形成薄绝缘膜或高电阻膜并且所形成膜的一部分部分地电气导通的形式。可选择地，可以使用其中在两个配线之间形成薄绝缘膜或高电阻膜并且这两个配线通过电容耦合传播电气信号的形式。
在本公开中，作为其中上侧结构体11的多层配线层102的一些配线和下侧结构体12的多层配线层82的一些配线形成在接合面上的基本相同的位置处并且两个配线彼此电气连接在一起的结构的总称，该结构可以被称为上下配线直接连接结构或简称为配线直接连接结构。
作为基本相同的位置的具体示例，例如，在平面图中从上侧到下侧观察图像拾取装置1的情况下，可以使用其中待电气连接在一起的两个配线至少在其一部分中彼此重叠的位置。在例如使用铜(Cu)作为待连接在一起的两个配线的材料的情况下，连接结构可以被称为Cu-Cu直接接合结构或简称为Cu-Cu接合结构。
在使用上下配线直接连接结构的情况下，连接结构可以配置在像素阵列单元24的外侧。可选择地，连接结构可以配置在包含在上侧结构体中的像素周边电路区域313的内部以及包含在下侧结构体12中的像素周边电路区域313的内部。
更具体地，在构成上下配线直接连接结构的配线中，待配置在接合面的上侧结构体11侧的配线可以配置在包含在上侧结构体11的像素周边电路区域313中的电路的下侧。此外，在构成上下配线直接连接结构的配线中，待配置在接合面的下侧结构体12侧的配线可以配置在包含在下侧结构体12的像素周边电路区域313中的电路的上侧。可选择地，通过使用配置在像素阵列单元24(像素晶体管区域301)中的配线作为上侧结构体11的配线，通过配置在像素阵列单元24中的配线和下侧结构体12的配线形成的上下配线直接连接结构可以配置在像素阵列单元24(像素晶体管区域301)的下方。
<第二电路配置构成例>
图7是示出图像拾取装置1的第二电路配置构成例的图。
在第二电路配置构成例中，上下配线直接连接结构用作上下配线连接结构。
如图7所示，第二电路配置构成例中的像素阵列单元24的配置类似于图5所示的第一电路配置构成例。换句话说，像素阵列单元24配置在上侧结构体11中。
此外，如图7所示，第二电路配置构成例中的图像拾取装置1的行驱动单元22和列信号处理单元25的配置也类似于图5所示的第一电路配置构成例的配置。
另一方面，第二电路配置构成例中的上下配线连接部的配置不同于图5所示的第一电路配置构成例的配置。
通过使用上下配线直接连接结构，配置在上侧结构体11中的行驱动单元22的配线和配置在下侧结构体12中的行驱动单元22的配线之间的连接形成在配置在上侧结构体11中的行驱动单元22和配置在下侧结构体12中的行驱动单元22彼此重叠的区域中。
通过使用上下配线直接连接结构，配置在上侧结构体11中的列信号处理单元25的配线和配置在下侧结构体12中的列信号处理单元25的配线之间的连接形成在配置在上侧结构体11中的列信号处理单元25和配置在下侧结构体12中的列信号处理单元25彼此重叠的区域中。
在图5所示的第一电路配置构成例中，用于连接行驱动单元22的配线的上下配线连接结构以及用于连接列信号处理单元25的配线的上下配线连接结构分别配置在行驱动单元22的外侧和列信号处理单元25的外侧的配线连接单元29中。另一方面，在图7所示的第二电路配置构成例中，用于连接行驱动单元22的配线的上下配线连接结构和用于连接列信号处理单元25的配线的上下配线连接结构分别形成在行驱动单元22的区域内和列信号处理单元25的区域内。因此，在第二电路配置构成例所述的图像拾取装置1中，在上侧结构体11和下侧结构体12中省略了配线连接单元29，并且可以实现具有比第一电路配置构成例所述的图像拾取装置1更小外部尺寸的装置。
<8.与其他图像拾取装置的比较例>
<比较例1>
与其他图像拾取装置的结构相比，将说明图像拾取装置1的结构的特征。
图9是示出作为比较例1的日本专利申请特开No.2014-72294(下文中称为比较结构公开文献1)中公开的图像拾取装置的最终形状的断面的图。
图9的图像拾取装置600具有第一部分623和第二部分643层叠的结构，第一部分623包括第一配线部622和具有第一半导体层611的第一元件部621，第二部分643包括第二配线部642和具有第二半导体层631的第二元件部641。在第一部分623的背面侧，配置包括滤色器651、片上透镜652等的光学元件653。
图像拾取装置600具有在构成控制单元的晶体管Tr 3和Tr 4的外侧和配置有构成信号处理单元的晶体管Tr 5～Tr 8的区域的外侧经由导电元件662将第一配线661和第二配线663连接在一起的结构，并且外部端子664配置在该连接结构的外侧。请注意，没有说明配置输入/输出电路的位置。
另一方面，本技术具有这样的结构，其中(1)外部端子14、(2)形成连接到外部端子14的输入电路单元42或输出电路单元47的半导体区域、(3)形成执行图像拾取的光电二极管51和像素晶体管的半导体区域、(4)滤色器15和片上透镜16和(5)保护基板18层叠在基本相同的区域中，由此可以使外部尺寸小于图9的图像拾取装置600。
图9的图像拾取装置600在其最终形状中不包括在片上透镜652的上侧的用于保护片上透镜652的保护基板。于是，在比较结构公开文献1中，作为制造图9的图像拾取装置600的方法，说明了将第一部分623和第二部分643接合，形成滤色器651和片上透镜652，然后反转基板，然后形成暴露电极单元的开口和外部端子664。当形成外部端子664时，需要通过施加大于或等于特定值的应力将外部端子664压接到金属配线上。在片上透镜652上不包括保护基板的图像拾取装置600中，如果通过上述制造方法形成外部端子664，则当外部端子664被压接时，片上透镜652被压靠在制造装置上，并且可能会擦伤片上透镜652。
此外，在图9的图像拾取装置600中，外部端子664形成在像素阵列单元外侧的区域中，并且未形成在片上透镜652的正下方。在这种情况下，当外部端子664被压接时施加到片上透镜652的力变为通过倾斜方向分散压接外部端子664所施加的力而获得的力。
假设，在为了实现具有小外部尺寸的图像拾取装置而将外部端子664形成在像素区域的正下方(即，在片上透镜652的正下方)的情况下，片上透镜652存在于压接外部端子664所施加的力的方向的延长线上，使得施加到片上透镜652的力变大，并且片上透镜652的擦伤的发生可能变得更严重。
此外，在比较结构公开文献1中，还公开了在形成外部端子664之后形成滤色器651和片上透镜652的制造方法。
然而，在该制造方法的情况下，在其中图像拾取装置的表面上包括外部端子664的多个突起的状态下，当形成滤色器651和片上透镜652时，使用诸如真空抽吸法等一般方法将图像拾取装置固定到制造装置可能是困难的。
另一方面，图1的图像拾取装置1包括在片上透镜16上方的保护基板18。因此，可以在未将片上透镜16压靠在外部端子14的制造装置上的情况下形成外部端子14。图像拾取装置1能够实现这样的结构，其中(1)外部端子14、(2)形成连接到外部端子14的输入电路单元42或输出电路单元47的半导体区域、(3)形成执行图像拾取的光电二极管51和像素晶体管的半导体区域、(4)滤色器15和片上透镜16和(5)保护基板18层叠在基本相同的区域中，并且可以使外部尺寸小于图9的图像拾取装置600。
<比较例2>
图10是示出作为比较例2的日本专利申请特开No.2010-50149(比较结构公开文献2)中公开的图像拾取装置的最终形状的断面的图。
图10的图像拾取装置700被划分为其中形成有光电二极管(未示出)、滤色器711、片上透镜712等的图像拾取区域722和形成在图像拾取区域722周围的周边区域723。。
在周边区域723中，配置有用于驱动脉冲和信号输入/输出的第一焊盘724。接合线725连接到第一焊盘724。然后，在图像拾取区域722内配置有用于给出基准电位Vss的第二焊盘726。外部端子(焊球)727设置在第二焊盘726上。
如上所述，图像拾取装置700包括在像素阵列的下侧的外部端子727。
图像拾取装置1具有这样的结构，其中(1)外部端子14、(2)形成连接到外部端子14的输入电路单元42或输出电路单元47的半导体区域、(3)形成执行图像拾取的光电二极管51和像素晶体管的半导体区域、(4)滤色器15和片上透镜16和(5)保护基板18层叠在基本相同的区域中，由此可以使外部尺寸小于图10的图像拾取装置700。
图10的图像拾取装置700是固态半导体装置，其不包括诸如图像拾取装置1的上侧结构体11和下侧结构体12的层叠结构，换句话说，仅包括一层包含晶体管电路的半导体基板。
在图10公开的图像拾取装置700中，在其最终形状中，贯通支撑基板731的通孔732和外部端子727形成在图像拾取区域722内的像素阵列的下侧。
然而，图10中形成的外部端子727是基准电位Vss(接地电位)用的端子。当基准电位Vss被供给到图像拾取装置的内部时，基准电位Vss的端子不需要包括晶体管电路的输入电路。因此，在图10公开的图像拾取装置700中，基准电位Vss用的外部端子727可以配置在图像拾取区域722的下侧。
另一方面，在图像拾取区域722中，包括光电二极管和像素晶体管的各像素并排配置。因此，在仅包括一层包含晶体管电路的半导体基板741的结构的情况下，难以在包括像素的半导体基板741中在像素区域内一起形成输入电路。因此，在图10公开的仅包括一层半导体基板741的图像拾取装置700中，可以在像素区域的下侧配置不需要输入/输出电路的电源端子，但是不可能配置需要输入电路或输出电路的外部端子，换句话说，用于信号输入或信号输出的外部端子。
此外，类似于图9所示的图像拾取装置600，图10的图像拾取装置700在片上透镜712上不包括保护基板。因此，发生当外部端子压接时片上透镜712擦伤的问题。
另一方面，图像拾取装置1具有其中包括晶体管电路的多个半导体基板层叠的结构。结果，可以在像素区域的下侧配置需要输入电路或输出电路的外部端子14，换句话说，用于信号输入或信号输出的信号输入/输出端子14C。
此外，图像拾取装置1包括在片上透镜16上的保护基板18。因此，可以在未将片上透镜16压靠在外部端子14的制造装置上的情况下形成外部端子14。结果，图像拾取装置1能够实现这样的结构，其中(1)外部端子14、(2)形成连接到外部端子14的输入电路单元42或输出电路单元47的半导体区域、(3)形成执行图像拾取的光电二极管51和像素晶体管的半导体区域、(4)滤色器15和片上透镜16和(5)保护基板18层叠在基本相同的区域中，并且可以使外部尺寸小于图10的图像拾取装置700。
<比较例3>
图11是示出作为比较例3的日本专利申请特开No.2011-9645(比较结构公开文献3)中公开的图像拾取装置的最终形状的断面的图。
图11的图像拾取装置800包括在半导体基板811的第一主表面(上表面)上的包括光电二极管和晶体管的图像拾取元件812。在图像拾取元件812的上侧，形成有多层配线层813、滤色器814、外涂层815和片上透镜816。此外，图像拾取装置800包括在片上透镜816的上侧的保护基板817。
在包括图像拾取元件812、滤色器814和片上透镜816的图像拾取像素单元822的外侧，配置有包括贯通半导体基板811的硅贯通电极831、连接到外部的外部端子(焊球)832等周边电路单元823。
类似于比较例2的图像拾取装置700，图11的图像拾取装置800是不包括其中上侧结构体和下侧结构体被层叠的层叠结构的固态半导体装置，换句话说，仅包括一层包括晶体管电路的半导体基板。因此，不可能在像素区域的下侧配置需要输入电路或输出电路的外部端子，换句话说，用于信号输入或信号输出的外部端子。
另一方面，图像拾取装置1具有其中包括晶体管电路的多个半导体基板层叠的结构。结果，可以在像素区域的下侧配置需要输入电路或输出电路的外部端子14，换句话说，用于信号输入或信号输出的外部端子14。
结果，图像拾取装置1能够实现这样的结构，其中(1)外部端子14、(2)形成连接到外部端子14的输入电路单元42或输出电路单元47的半导体区域、(3)形成执行图像拾取的光电二极管51和像素晶体管的半导体区域、(4)滤色器15和片上透镜16和(5)保护基板18层叠在基本相同的区域中，并且可以使外部尺寸小于图11的图像拾取装置800。
此外，如同图11的图像拾取装置800那样，在仅在装置的外周部(周边电路单元823)中形成硅贯通电极831的情况下，类似地，电源端子和接地端子仅配置在装置的外周部中。
在这种情况下，必须配置大量的电源端子和接地端子，以作为IR压降和配线延迟的对策。另一方面，在图像拾取装置1中，由于多个贯通孔88可以配置在比上下基板连接区域314更为内侧的下侧结构体12的任意区域中，因此一些贯通孔88可以用于电源端子和接地端子。换句话说，电源端子和接地端子也可以配置在任意区域中。结果，与电源端子和接地端子仅配置在外周部中的情况相比，可以减少电源端子和接地端子的数量。结果，可以减小整个图像拾取装置1的电路面积。
<图1的图像拾取装置和比较例之间的差异>
图像拾取装置1具有这样的结构，其中(1)外部端子14、(2)形成连接到外部端子14的输入电路单元42或输出电路单元47的半导体区域、(3)形成执行图像拾取的光电二极管51和像素晶体管的半导体区域、(4)滤色器15和片上透镜16和(5)保护基板18层叠在基本相同的区域中，由此可以使外部尺寸更小。
在比较例1和比较例2中给出的没有保护基板的具有半导体层叠结构的图像拾取装置的情况下，片上透镜可能会擦伤。换句话说，通过采用其中上述(1)～(4)在基本相同的区域中层叠的结构，存在获得外部尺寸与本技术的外部尺寸相等的的图像拾取装置的抑制因素。即，“通过将上述(1)～(4)在基本相同的区域中层叠的结构来实现小型的图像拾取装置”的功能和效果是不能通过比较例1和比较例2中给出的没有保护基板的具有半导体层叠结构的图像拾取装置获得的功能和效果。
在比较例3中给出的仅包括一层包含晶体管电路的半导体基板的固态半导体装置的情况下，通过采用其中上述(1)～(5)在基本相同的区域中层叠的结构，不能获得外部尺寸与本技术的外部尺寸相等的的图像拾取装置。换句话说，存在抑制因素。即，“通过将上述(1)～(5)在基本相同的区域中层叠的结构来实现小型的图像拾取装置”的功能和效果是不能通过比较例3中给出的仅包括一层包含晶体管电路的半导体基板的图像拾取装置获得的功能和效果。
如上所述，在本技术中，“通过将上述(1)～(5)在基本相同的区域中层叠的结构来实现比不包括该结构的图像拾取装置更小外部尺寸的图像拾取装置”的功能和效果是不能通过比较例1和比较例2中所述的“没有保护基板的具有半导体层叠结构的图像拾取装置”的构成单独获得的功能和效果，并且是不能通过比较例3所述的“仅包括一层包含晶体管电路的半导体基板的图像拾取装置”的构成单独获得的功能和效果。
<9.图像拾取装置的其他电路配置构成例>
<第三电路配置构成例>
图12是示出作为图像拾取装置1的其他电路配置构成例并且是第一电路配置构成例的变形的第三电路配置构成例的图。
在图5所示的第一电路配置构成例中，输入/输出电路单元49针对外部端子14中的每一个分别配置。于是，图像信号处理单元26围绕每个输入/输出电路单元49的周围。
另一方面，在图12所示的第三电路配置构成例中，输入/输出电路单元49针对多个外部端子14中的每一个共同地配置。在一个输入/输出电路单元49的区域的内部，例如，某个外部端子14的输入/输出电路单元49和其他外部端子14的输入/输出电路单元49彼此接触地配置，并且图像信号处理单元26没有配置在这些输入/输出电路单元49之间。
与其中分别具有不同电源电压的输入/输出电路单元49和图像信号处理单元26彼此相邻地交替配置的第一电路配置构成例相比，在其中具有相同电源电压的输入/输出电路单元49被共同地配置作为输入/输出电路单元区域的一个块的第三电路配置构成例中，具有不同电源电压的阱被分隔配置的地方的数量减少，因此即使图像拾取装置1的外部尺寸彼此相同，在下侧结构体12中也有可能可以将更多电路安装到例如图像信号处理单元26上。
此外，在图12所示的第三电路配置构成例中，代替配置在包含在上侧结构体11中的像素阵列单元24的下侧，一些输入/输出电路单元49可以配置在包含在上侧结构体11中的像素周边电路单元的下侧(例如，包含在上侧结构体11中的行驱动单元22的下侧)或者配置有包含在下侧结构体12中的图像信号处理单元26的区域的外侧。结果，即使图像拾取装置1的外部尺寸彼此相同，在下侧结构体12中也有可能可以将更多电路安装到例如图像信号处理单元26上。
<第四电路配置构成例>
图13是示出作为图像拾取装置1的其他电路配置构成例并且是第一和第三电路配置构成例的变形的第四电路配置构成例的图。
图14是示出沿着图13的线C-C'的图像拾取装置1的断面结构的图。请注意，为了方便起见，图14的一部分通过改变为后面说明的本技术的其他构成例中的断面结构来示出。
在图13和图14所示的第四电路配置构成例中，所有的输入/输出电路单元49(换句话说，输入电路单元42和输出电路单元47)配置在配置有包含在下侧结构体12中的图像信号处理单元26的区域的外周部中。配置有输入/输出电路单元49的区域可以在包含在上侧结构体11中的行驱动单元22和列信号处理单元25(像素周边电路区域313)的下侧，或者可以在包含在上侧结构体11中的像素阵列单元24的外周部下侧。
请注意，例如，配置有输入/输出电路单元49的区域不需要在列信号处理单元25的整个行方向上没有任何不连续地配置，并且可以是输入/输出电路单元49未配置在列信号处理单元25和图像信号处理单元26之间的区域。
此外，配置有输入/输出电路单元49的区域不需要在行驱动单元22的整个列方向上没有任何不连续地配置，并且可以是输入/输出电路单元49未配置在行驱动单元22和图像信号处理单元26之间的区域。
利用第四电路配置构成例，与第三电路配置构成例相比，具有不同电源电压的阱被分隔配置的地方的数量减少，因此即使图像拾取装置1的外部尺寸彼此相同，在下侧结构体12中也有可能可以将更多电路安装到例如图像信号处理单元26上。
<第五电路配置构成例>
图15是示出作为图像拾取装置1的其他电路配置构成例并且是第一、第三和第四电路配置构成例的变形的第五电路配置构成例的图。
在图13所示的第四电路配置构成例中，存在输入/输出电路单元49未配置在列信号处理单元25和图像信号处理单元26之间以及行驱动单元22和图像信号处理单元26之间的区域。
另一方面，在图15所示的第五电路配置构成例中，输入/输出电路单元49配置成在列信号处理单元25的整个行方向上并且此外在行驱动单元22的整个列方向上延伸的行状。结果，有可能可以增加输入/输出电路单元49的面积。
此外，在第五电路配置构成例中，即使图像拾取装置1的外部尺寸与第一和第三电路配置构成例的图像拾取装置1的相同，在下侧结构体12中也有可能可以将更多电路安装到例如图像信号处理单元26上。
<第六电路配置构成例>
图16是示出作为图像拾取装置1的其他电路配置构成例并且是第一和第三电路配置构成例的变形的第六电路配置构成例的图。
在第一和第三电路配置构成例中，在下侧结构体12中，输入/输出电路单元49配置在上侧结构体11的像素阵列单元24的下侧的区域中，并且图像信号处理单元26配置在输入/输出电路单元49的周围。
在图16的第六电路配置构成例中，下侧结构体12的图像信号处理单元26配置成具有包括由虚线划分的多个(图16中的三个)电路块的构成。于是，在第六电路配置构成例中，输入/输出电路单元49配置在包含在图像信号处理单元26中的电路块的块边界或在与行驱动单元22的边界的部分中。
在图像信号处理单元26配置成被划分为多个电路块的情况下，包含在各电路块中的电路的接地线和电源线有时配置在块边界部分中。因此，存在这样的情况：电路被配置成使得块边界部分中的电路之间的距离大于电路块内部的电路之间的距离。
如上所述，通过将输入/输出电路单元49配置在其中电路密度相对较低的电路块的边界部分中，与输入/输出电路单元49配置在电路块内部的情况相比，有可能便于电路的布局设计并且输入/输出电路单元49可以在不降低电路的集成度的情况下配置。结果，即使图像拾取装置1的外部尺寸彼此相同，通过使用第六电路配置构成例，在下侧结构体12中也有可能可以将更多电路安装到例如图像信号处理单元26上。
<第七电路配置构成例>
图17是示出作为图像拾取装置1的其他电路配置构成例并且是第五电路配置构成例的变形的第七电路配置构成例的图。
在图17的第七电路配置构成例中，配置在下侧结构体12中的行驱动单元22的面积大于配置在上侧结构体11中的行驱动单元22的面积。此外，与配置在上侧结构体11中的行驱动单元22相比，配置在下侧结构体12中的行驱动单元22配置成朝向装置的内侧延伸。
类似地，配置在下侧结构体12中的列信号处理单元25的面积大于配置在上侧结构体11中的列信号处理单元25的面积。此外，与配置在上侧结构体11中的列信号处理单元25相比，配置在下侧结构体12中的列信号处理单元25配置成朝向装置的内侧延伸。
结果，在第七电路配置构成例中，与图15所示的第五电路配置构成例相比，即使图像拾取装置1的像素阵列单元24的尺寸彼此相同，也有可能可以减小图像拾取装置1的外部尺寸。
请注意，在第七电路配置构成例中给出的行驱动单元22和列信号处理单元25的配置例也可以适用于本技术的其他构成例。
<第八电路配置构成例>
图18是示出作为图像拾取装置1的其他电路配置构成例并且是第七电路配置构成例的变形的第八电路配置构成例的图。
在图17所示的第七电路配置构成例中，行驱动单元22也配置在上侧结构体11中，尽管其面积小于配置在下侧结构体12中的行驱动单元22的面积。此外，列信号处理单元25也配置在上侧结构体11中，尽管其面积小于配置在下侧结构体12中的列信号处理单元25的面积。
另一方面，在图18的第八电路配置构成例中，行驱动单元22和列信号处理单元25仅配置在下侧结构体12中。从行驱动单元22输出到像素阵列单元24的信号经由包括图8所示的像素周边电路区域313的上下配线连接结构的配线连接单元29从配置在下侧结构体12中的行驱动单元22传输到配置在上侧结构体11中的像素阵列单元24。
类似地，从像素阵列单元24输入到列信号处理单元25的信号经由包括图8所示的像素周边电路区域313的上下配线连接结构的配线连接单元29从配置在上侧结构体11中的像素阵列单元24传输到配置在下侧结构体12中的列信号处理单元25。结果，与图17所示的第七电路配置构成例相比，在第八电路配置构成例中，即使图像拾取装置1的像素阵列单元24的尺寸彼此相同，也有可能减小图像拾取装置1的外部尺寸。
请注意，在第八电路配置构成例中给出的行驱动单元22和列信号处理单元25的配置例也可以适用于本技术的其他构成例。
<第九电路配置构成例>
图19是示出作为图像拾取装置1的其他电路配置构成例并且是第五电路配置构成例的变形的第九电路配置构成例的图。
在图19所示的第九电路配置构成例中，行驱动单元22和列信号处理单元25都配置在上侧结构体11中。于是，在下侧结构体12中，在位于配置在上侧结构体11中的行驱动单元22和列信号处理单元25的下侧的区域中，与图15所示的第五电路配置构成例相比，图像信号处理单元26配置成在外周方向上延伸。
此外，输入/输出电路单元49可以配置在位于配置在上侧结构体11中的行驱动单元22和列信号处理单元25的下侧的区域中。结果，与图15所示的第五电路配置构成例相比，在第九电路配置构成例中，即使图像拾取装置1的像素阵列单元24的尺寸彼此相同，也有可能可以增加图像信号处理单元26的面积并且可以将更多电路安装到图像信号处理单元26上。
请注意，在第九电路配置构成例中给出的行驱动单元22和列信号处理单元25的配置例也可以适用于本技术的其他构成例。
<第十电路配置构成例>
图20是示出作为图像拾取装置1的其他电路配置构成例并且是第二电路配置构成例的变形的第十电路配置构成例的图。
图21是示出沿着图20的线D-D'的图像拾取装置1的断面结构的图。请注意，为了方便起见，图21的一部分通过改变为后面说明的本技术的其他构成例中的断面结构来示出。
在图20和图21所示的第十电路配置构成例中，类似于图7和图8所示的第二电路配置构成例，上下配线直接连接结构可以配置在包含在上侧结构体11中的像素周边电路区域313的内部和包含在下侧结构体12中的像素周边电路区域313的内部。
此外，在图20和图21所示的第十电路配置构成例中，所有的输入/输出电路单元49(换句话说，输入电路单元42和输出电路单元47)配置在配置有下侧结构体12的图像信号处理单元26的区域的外侧。配置有输入/输出电路单元49的区域可以在包含在上侧结构体11中的行驱动单元22和列信号处理单元25的下侧，或者可以在包含在上侧结构体11中的像素阵列单元24的下侧。
请注意，例如，配置有输入/输出电路单元49的区域不需要在列信号处理单元25的整个行方向上没有任何不连续地配置，并且可以是输入/输出电路单元49未配置在列信号处理单元25和图像信号处理单元26之间的区域。
此外，配置有输入/输出电路单元49的区域不需要在行驱动单元22的整个列方向上没有任何不连续地配置，并且可以是输入/输出电路单元49未配置在行驱动单元22和图像信号处理单元26之间的区域。利用第十电路配置构成例，即使图像拾取装置1的外部尺寸与图7所示的第二电路配置构成例的图像拾取装置1的外部尺寸相同，在下侧结构体12中也有可能可以将更多电路安装到例如图像信号处理单元26上。
请注意，在第十电路配置构成例中给出的电路的配置例也可以适用于本技术的其他构成例。
<第十一电路配置构成例>
图22是示出作为图像拾取装置1的其他电路配置构成例并且是第十电路配置构成例的变形的第十一电路配置构成例的图。
在图20所示的第十电路配置构成例中，行驱动单元22的一部分和列信号处理单元25的一部分配置在上侧结构体11和下侧结构体12中。于是，在下侧结构体12中，输入/输出电路单元49配置在作为配置在上侧结构体11中的行驱动单元22的下侧的区域并且在比配置在下侧结构体12中的行驱动单元22更为装置内侧的区域中。
类似地，在下侧结构体12中，输入/输出电路单元49配置在作为配置在上侧结构体11中的列信号处理单元25的下侧的区域并且在比配置在下侧结构体12中的列信号处理单元25更为装置内侧的区域中。
在图22所示的第十一电路配置构成例中，行驱动单元22的一部分和列信号处理单元25的一部分配置在上侧结构体11和下侧结构体12中。于是，在下侧结构体12中，输入/输出电路单元49配置在作为配置在上侧结构体11中的行驱动单元22的下侧的区域并且在比配置在下侧结构体12中的行驱动单元22更为装置外侧的区域中。类似地，在下侧结构体12中，输入/输出电路单元49配置在作为配置在上侧结构体11中的列信号处理单元25的下侧的区域并且在比配置在下侧结构体12中的列信号处理单元25更为装置外侧的区域中。
结果，与图20所示的第十电路配置构成例相比，存在以下可能性：例如在下侧结构体12中，可以便于配置在下侧结构体12中的图像信号处理单元26和行驱动单元22之间的信号线以及图像信号处理单元26和列信号处理单元25之间的信号线，或者这些信号线可以高密度地配置。
请注意，在第十一电路配置构成例中给出的电路的配置例也可以适用于本技术的其他构成例。
<10.图像拾取装置的详细结构>
接下来，参照图23，将说明图像拾取装置1的详细结构。图23是示出具有双接触结构的图像拾取装置1的外周附近的放大断面图。
在下侧结构体12上，多层配线层82形成在例如包括硅(Si)的半导体基板81的上侧(上侧结构体11侧)。多层配线层82形成图6所示的输入/输出电路区域311、信号处理电路区域312(图23中未示出)、像素周边电路区域313等。
多层配线层82包括多个配线层83和形成在配线层83之间的层间绝缘膜84，所述多个配线层包括最靠近上侧结构体11的最上配线层83a、中间配线层83b、最靠近半导体基板81的最下配线层83c等。
多个配线层83通过使用例如铜(Cu)、铝(Al)、钨(W)等形成，并且层间绝缘膜84包括例如氧化硅膜、氮化硅膜等。对于多个配线层83和层间绝缘膜84中的每一个，所有层可以包含相同的材料，或者可以根据层使用两种或更多种材料。
贯通半导体基板81的硅贯通孔85形成在半导体基板81的预定位置处，并且连接导体87经由绝缘膜86埋入硅贯通孔85的内壁中，由此形成贯通孔(硅贯通孔(TSV))88。
绝缘膜86可以包括例如SiO2膜、SiN膜等。在本实施方案中，贯通孔88具有其中配线层83侧的平面面积小于外部端子14侧的平面面积的倒锥形形状，但是相反，贯通孔88可以具有其中外部端子14侧的平面面积较小的正锥形形状，或者可以具有其中外部端子14侧和配线层83侧的面积彼此基本相同的非锥形形状。
贯通孔88的连接导体87连接到形成在半导体基板81的下表面侧的再配线90，并且再配线90连接到外部端子14。连接导体87和再配线90可以包含例如铜(Cu)、钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、钛钨合金(TiW)、多晶硅等。
此外，除了形成外部端子14的区域，在半导体基板81的下表面侧形成焊球掩模(阻焊剂)91，以覆盖再配线90和绝缘膜86。
另一方面，在上侧结构体11中，多层配线层102形成在例如包括硅(Si)的半导体基板101的下侧(下侧结构体12侧)。多层配线层102形成图3所示的像素31的电路。
多层配线层102包括多个配线层103和形成在配线层103之间的层间绝缘膜104，所述多个配线层包括最靠近半导体基板101的最上配线层103a、中间配线层103b、最靠近下侧结构体12的最下配线层103c等。
作为用作多个配线层103和层间绝缘膜104的材料，可以使用与上述配线层83和层间绝缘膜84的材料相同类型的材料。此外，类似于上述配线层83和层间绝缘膜84，多个配线层103和层间绝缘膜104可以通过使用一种材料或者两种或更多种材料形成。
请注意，在图23的示例中，上侧结构体11的多层配线层102包括五层配线层103，下侧结构体12的多层配线层82包括四层配线层83；然而，配线层的总数不限于此，多层配线层可以形成为任意数量的层。
在半导体基板101中，针对每个像素31形成由PN结形成的光电二极管51。
此外，尽管省略了详细说明，但是在多层配线层102和半导体基板101中也形成诸如传输晶体管52和放大晶体管55等多个像素晶体管、FD 53等。
在其上未形成滤色器15和片上透镜16的半导体基板101的预定位置处，形成连接到上侧结构体11的预定配线层103的硅贯通电极109和连接到下侧结构体12的预定配线层83的芯片贯通电极105。
芯片贯通电极105和硅贯通电极109通过形成在半导体基板101的上表面上的连接配线106连接在一起。此外，在半导体基板101与硅贯通电极109和芯片贯通电极105的每个之间形成绝缘膜107。
在半导体基板101的光电二极管51和滤色器15之间形成平坦化膜108，并且还在片上透镜16和玻璃密封树脂17之间形成平坦化膜110。
如上所述，图1所示的图像拾取装置1的层叠结构体13具有其中下侧结构体12的多层配线层82侧和上侧结构体11的多层配线层102侧贴合在一起的层叠结构。在图23中，下侧结构体12的多层配线层82和上侧结构体11的多层配线层102之间的贴合面由单点划线示出。
此外，在图像拾取装置1的层叠结构体13中，上侧结构体11的配线层103和下侧结构体12的配线层83通过硅贯通电极109和芯片贯通电极105这两个贯通电极连接在一起，并且下侧结构体12的配线层83和外部端子(背面电极)14通过贯通孔88和再配线90连接在一起。结果，由上侧结构体11的像素31产生的像素信号被传输到下侧结构体12，在下侧结构体12中经受信号处理，并且从外部端子14输出到装置的外部。
<11.制造方法>
<双接触结构的情况的制造方法>
接下来，参照图24～图38，将说明制造具有双接触结构的图像拾取装置1的方法。
首先，分别制造处于晶片状态的下侧结构体12和上侧结构体11。
作为下侧结构体12，输入/输出电路单元49和作为行驱动单元22或列信号处理单元25的一部分的多层配线层82形成在作为硅基板(硅晶片)81的各芯片部的区域中。此时的半导体基板81处于薄型化前的状态，并且例如厚度为约600μm。
另一方面，作为上侧结构体11，各像素31的光电二极管51和像素晶体管的源极/漏极区域形成在作为硅基板(硅晶片)101的各芯片部的区域中。在半导体基板101的一个表面上形成构成行驱动信号线32、垂直信号线33等的多层配线层102。此时的半导体基板101也处于薄型化前的状态，并且例如厚度为约600μm。
然后，如图24所示，在将处于制造的晶片状态的下侧结构体12的多层配线层82侧和上侧结构体11的多层配线层102侧彼此面对地贴合在一起之后，如图25所示，上侧结构体11的半导体基板101被薄型化。
对于贴合，例如，存在等离子体接合和使用粘合剂的接合，但是在本实施方案中，假设是通过等离子体接合进行贴合。在等离子体接合的情况下，在上侧结构体11和下侧结构体12的各接合面上形成诸如等离子体TEOS膜、等离子体SiN膜、SiON膜(阻挡膜)或SiC膜等膜，接合面经受等离子体处理并且彼此重叠，然后进行退火处理以将两个结构体接合在一起。
在上侧结构体11的半导体基板101薄型化之后，如图26所示，在将要成为上下配线连接区域314的区域中，通过使用镶嵌法等形成硅贯通电极109和芯片贯通电极105以及用于连接电极的连接配线106。
接下来，如图27所示，在各像素31的光电二极管51的上方，经由平坦化膜108形成滤色器15和片上透镜16。
然后，如图28所示，在其上片上透镜16包含上侧结构体11和下侧结构体12贴合在一起的层叠结构体13的整个表面上，经由平坦化膜110涂布玻璃密封树脂17，并且如图29所示，玻璃保护基板18与其连接，具有无腔结构。
接下来，如图30所示，在整个层叠结构体13反转之后，将下侧结构体12的半导体基板81减薄至具有不影响器件特性的程度的厚度，例如，约30μm～100μm。
接下来，如图31所示，在光致抗蚀剂221被图案化以打开在减薄的半导体基板81上配置贯通孔88(未示出)的位置之后，通过干蚀刻去除半导体基板81和半导体基板81下的层间绝缘膜84的一部分，并形成开口部222。
接下来，如图32所示，在包括开口部222的半导体基板81的整个上表面上通过例如等离子体CVD法形成绝缘膜(隔离膜)86。如上所述，绝缘膜86可以是例如SiO2膜、SiN膜等。
接下来，如图33所示，通过回蚀法去除开口部222的底面上的绝缘膜86，并且暴露最靠近半导体基板81的配线层83c。
接下来，如图34所示，通过使用溅射法形成阻挡金属膜(未示出)和Cu籽晶层231。阻挡金属膜是用于防止图35所示的连接导体87(Cu)扩散的膜，并且Cu籽晶层231用作通过电镀法埋入连接导体87的电极。
作为阻挡金属膜的材料，可以使用钽(Ta)、钛(Ti)、钨(W)、锆(Zr)、其氮化物膜、其碳化物膜等。在本实施方案中，钛用作阻挡金属膜。
接下来，如图35所示，在Cu籽晶层231上的所需区域上形成抗蚀剂图案241之后，通过电镀法镀覆作为连接导体87的铜(Cu)。结果，形成贯通孔88，并且再配线90也形成在半导体基板81的上侧。
接下来，如图36所示，在去除抗蚀剂图案241之后，通过湿法蚀刻去除抗蚀剂图案241下的阻挡金属膜(未示出)和Cu籽晶层231。
接下来，如图37所示，在形成焊球掩模91并且再配线90被保护之后，仅在将要安装外部端子14的区域中去除焊球掩模91，由此形成焊球掩模开口部242。
然后，如图38所示，通过焊球安装法等在焊球掩模开口部242中形成外部端子14。
如上所述，根据本公开的制造方法，首先，在其上形成有执行光电转换的光电二极管51、像素晶体管电路等的上侧结构体11(第一半导体基板)以及使得用于将从像素31输出的像素信号输出到图像拾取装置1的外部的输入/输出电路单元49形成在像素阵列单元24的下方的下侧结构体12(第二半导体基板)被贴合在一起，使得各配线层彼此面对。
然后，形成贯通下侧结构体12的贯通孔88，并且经由输入/输出电路单元49和贯通孔88形成电气连接到图像拾取装置1的外部的外部端子14。结果，可以制造图5所示的图像拾取装置1。
根据本公开的制造方法，由于通过使用玻璃保护基板18作为支撑基板来形成贯通孔88，所以贯通孔88具有从外部端子14侧挖掘到配线层83(电路)侧的形状。
<Cu-Cu直接接合结构的情况的制造方法>
接下来，参照图39～图43，将说明在下侧结构体12和上侧结构体11通过Cu-Cu直接接合结构连接在一起的情况下的制造图像拾取装置1的方法。
首先，与采用双接触结构作为上下配线连接结构的情况下的制造方法类似，分别制造处于晶片状态的下侧结构体12和上侧结构体11。
然而，作为与双接触结构不同的点，如图39所示，在像素阵列单元24的更外侧的上下配线连接区域314中，在上侧结构体11中，在比最靠近下侧结构体12的最下配线层103c更下的下侧结构体12侧形成直接连接到下侧结构体12的配线层83x的配线层103x。
类似地，在上下配线连接区域314中，也在下侧结构体12中，在比最靠近上侧结构体11的最上配线层83a更上的上侧结构体11侧形成直接连接到上侧结构体11的配线层103x的配线层83x。
然后，如图40所示，在下侧结构体12的多层配线层82侧和上侧结构体11的多层配线层102侧贴合在一起以彼此面对之后，将上侧结构体11的半导体基板101薄型化。通过这种贴合，下侧结构体12的配线层83x和上侧结构体11的配线层103x通过金属结合(Cu-Cu接合)连接在一起。
接下来，如图41所示，在各像素31的光电二极管51的上方，经由平坦化膜108形成滤色器15和片上透镜16。
然后，如图42所示，在其上片上透镜16贴合在一起的下侧结构体12和上侧结构体11的整个表面上，经由平坦化膜110涂布玻璃密封树脂17，并且玻璃保护基板18与其连接，具有无腔结构。
请注意，在该示例中，在下侧结构体12中，与作为输入/输出电路单元49、行驱动单元22或列信号处理单元25的一部分的配线层83a～83c分开地，配线层83x形成为直接连接到上侧结构体11的配线层103，并且在上侧结构体11中，与作为像素晶体管的驱动配线等的配线层103a～103c分开地，配线层103x形成为直接连接到下侧结构体12的配线层83；然而，当然，下侧结构体12的最上配线层83a和上侧结构体11的最下配线层103c可以通过金属结合(Cu-Cu接合)连接在一起。
图42所示的步骤之后的步骤类似于在采用双接触结构作为上下配线连接结构的情况下的参照图30～图38给出的步骤。作为最终状态，获得图43所示的状态。
<12.进一步变形例>
<进一步变形例1>
接下来，将参照图44说明图像拾取装置1的进一步变形例。
图44的A是根据进一步变形例1的图像拾取装置1的外周附近的断面图，图44的B是根据进一步变形例1的图像拾取装置1的外部端子14侧的平面图。
在进一步变形例1中，如图44的A所示，外部端子14在平面位置处形成在贯通孔88的正上方，以与贯通孔88的位置重叠。结果，如图44的B所示，由于在图像拾取装置1的背面侧上不需要用于形成再配线90的面积，所以可以消除形成输入/输出单元21的面积的不足。
<进一步变形例2>
接下来，将参照图45说明图像拾取装置1的进一步变形例。
图45是根据进一步变形例2的图像拾取装置1的断面图。
在进一步变形例2中，图像拾取装置1包括与测量用探针接触的导电焊盘411，其用于在图像拾取装置1被划分成固态片之前的状态下(换句话说，在其中多个图像拾取装置1安装在晶片上的状态下)测量图像拾取装置1的操作，例如，通过使用一般的探针型半导体装置测量机。
如图45所示，探针测量用的导电焊盘411形成在像素阵列单元24的外侧的区域中，例如，在形成行驱动单元22、列信号处理单元25等的像素周边电路区域313的上侧。导电焊盘411通过贯硅贯通电极412连接到上侧结构体11的预定配线层103。
期望探针测量用的导电焊盘411在保护基板18配置在图像拾取装置1的表面上之前形成。结果，可以在固定保护基板18之前在其中多个图像拾取装置1形成在晶片上的状态下测量图像拾取装置1的操作。
探针测量用的导电焊盘411可以由包含在上侧结构体11中的多层配线层102的一部分形成。
此外，探针测量用的导电焊盘411可以形成在包含在图像拾取装置1中的用于获取基准电平信号(换句话说，黑电平信号)的区域的上侧，该区域一般被称为光学黑像素区域或简称为光学黑区域(未示出)。
通过在固定图像拾取装置1的保护基板18之前在图像拾取装置1上形成探针测量用的导电焊盘411，可以在固定保护基板18之前在其中多个图像拾取装置1形成在晶片上的状态下，通过使用探针型半导体装置的测量装置来测量图像拾取装置1的操作。
<进一步变形例3>
接下来，将参照图46说明图像拾取装置1的进一步变形例。
图46是根据进一步变形例3的图像拾取装置1的断面图。
根据进一步变形例3的图像拾取装置1还包括与测量用探针接触的导电焊盘421，其用于在图像拾取装置1被划分成固态片之前的状态下(换句话说，在其中多个图像拾取装置1安装在晶片上的状态下)测量图像拾取装置1的操作，例如，通过使用一般的探针型半导体装置测量机。
如图46所示，探针测量用的导电焊盘421形成在各图像拾取装置1之间的划线(切割线)上。
期望探针测量用的导电焊盘421在保护基板18配置在图像拾取装置1的表面上之前形成。结果，可以在固定保护基板18之前在其中多个图像拾取装置1形成在晶片上的状态下测量图像拾取装置1的操作。
探针测量用的导电焊盘421可以由包含在上侧结构体11中的多层配线层102的一部分形成，可以由包含在下侧结构体12中的多层配线层82的一部分形成，或者可以由与上下配线连接结构中使用的导电层的一部分相同的层形成。于是，探针测量用的导电焊盘421可以经由包含在上侧结构体11中的多层配线层102的一部分连接到图像拾取装置1的内部，或者可以经由包含在下侧结构体12中的多层配线层82的一部分连接到图像拾取装置1的内部。
通过在固定图像拾取装置1的保护基板18之前在图像拾取装置1上形成探针测量用的导电焊盘421，可以在固定保护基板18之前在其中多个图像拾取装置1形成在晶片上的状态下，通过使用探针型半导体装置的测量装置来测量图像拾取装置1的操作。
<进一步变形例4>
接下来，将参照图47说明图像拾取装置1的进一步变形例。
图47是根据进一步变形例4的图像拾取装置1的断面图。
根据进一步变形例4的图像拾取装置1还包括与测量用探针接触的导电焊盘422，其用于在其中多个图像拾取装置1安装在晶片上的状态下测量图像拾取装置1的操作。
如图47所示，在其中多个图像拾取装置1形成在晶片上的状态下，探针测量用的导电焊盘422形成在下侧结构体12的下侧。探针测量用的导电焊盘422可以由例如包含在下侧结构体12中的再配线90形成。
在其中多个图像拾取装置1形成在晶片上的状态下，在将保护基板18配置在图像拾取装置1的表面上之后，可以通过上下反转晶片以将保护基板18配置在下侧并将探针测量用的导电焊盘422配置在上侧，来测量图像拾取装置1的操作。在这种情况下，可以通过使用使光从图像拾取装置1的下侧进入的装置来测量图像拾取装置1的操作。
<13.三层层叠结构体的示例>
在上述各实施方案中，图像拾取装置1的层叠结构体13包括下侧结构体12和上侧结构体11的两层，但是层叠结构体13可以包括三层或更多层。
参照图48和图49，将说明其中通过在下侧结构体12和上侧结构体11之间设置第三结构体511而使层叠结构体13包括三层的示例。
图48示出了在像素阵列单元24具有像素共享结构的情况下的配置。
在像素共享结构中，针对各像素31包括光电二极管(PD)51和传输晶体管52，但是FD 53、放大晶体管55、复位晶体管54和选择晶体管56由多个像素共享。
图48示出了这样的结构，其中作为共享单元520，行方向上的两个像素和列方向上的两个像素的四个像素(2×2)共享FD 53、放大晶体管55、复位晶体管54和选择晶体管56。
在行方向上延伸的传输晶体管驱动信号线521一个接一个地连接到四个传输晶体管52的各个栅电极。连接到四个传输晶体管52的各个栅电极并且在行方向上延伸的四个传输晶体管驱动信号线521在列方向上彼此平行地配置。
FD 53经由配线(未示出)连接到放大晶体管55的栅极和复位晶体管54的扩散层。在行方向上延伸的一个复位晶体管驱动信号线522连接到复位晶体管54的栅极。
在行方向上延伸的一个选择晶体管驱动信号线523连接到选择晶体管56的栅极。可以省略选择晶体管56。
在图2所示的图像拾取装置1的系统构成例中，多个像素31针对各像素连接到在列方向上延伸的垂直信号线33。然后，多个垂直信号线33中的每一个连接到其后配置的列信号处理单元25，并且在列信号处理单元25中执行噪声处理和AD转换处理。
另一方面，图48所示的具有三层层叠结构体13的图像拾取装置1包括位于下侧结构体12和上侧结构体11之间的第三结构体511中的区域信号处理单元531。
区域信号处理单元531包括具有噪声处理单元和ADC的读出信号处理单元532；以及保持AD转换后的数字数据的数据保持单元533。
例如，在共享单元520的各像素31输出AD转换后的16位表示的数据的情况下，数据保持单元533包括用于保持这些数据的数据保持装置，例如，64位的锁存器和移位寄存器。
区域信号处理单元531还包括输出信号配线537，用于将保持在数据保持单元533中的数据输出到区域信号处理单元531的外部。输出信号配线可以是例如用于平行输出保持在数据保持单元533中的64位数据的信号线，用于一次针对一个像素输出保持在数据保持单元533中的四个像素的数据的16位信号线，或者作为针对一个像素的数据的一半的8-位信号线，或者作为针对两个像素的数据的32位信号线。可选择地，输出信号配线可以是一次一位地读出保持在数据保持单元533中的数据的1位信号线。
在图48所示的图像拾取装置1中，上侧结构体11的一个共享单元520连接到第三结构体511的一个区域信号处理单元531。换句话说，共享单元520和区域信号处理单元531一一对应。因此，如图48所示，第三结构体511包括其中多个区域信号处理单元531在行方向和列方向上排列的区域信号处理单元阵列534。
此外，第三结构体511包括行地址控制单元535，其读出包含在分别在行方向和列方向上排列的多个区域信号处理单元531的每一个中的数据保持单元533的数据。行地址控制单元535与一般的半导体存储装置类似地确定行方向上的读出位置。
在区域信号处理单元阵列534的行方向配置的区域信号处理单元531连接到从行地址控制单元535在行方向上延伸的控制信号线，并且通过行地址控制单元535的控制来控制区域信号处理单元531的操作。
在区域信号处理单元阵列534的列方向配置的区域信号处理单元531连接到在列方向上延伸的列读出信号线537，并且列读出信号线537连接到配置在区域信号处理单元阵列534之后的列读出单元536。
对于保持在区域信号处理单元阵列534的各区域信号处理单元531的数据保持单元533中的数据，可以将在行方向上配置的所有区域信号处理单元531的数据保持单元533的数据同时读出到列读出单元536，或者可以仅读出由列读出单元536指定的特定区域信号处理单元531的数据。
用于将从区域信号处理单元531读出的数据输出到第三结构体511的外部的配线连接到列读出单元536。
下侧结构体12连接到来自第三结构体511的列读出单元536的配线，并且包括用于接收从列读出单元536输出的数据的读出单元541。
此外，下侧结构体12包括用于对从第三结构体511接收的数据进行图像信号处理的图像信号处理单元26。
此外，下侧结构体12包括用于经由图像信号处理单元26输出从第三结构体511接收的数据或者未经由其输出数据的输入/输出单元21。输入/输出单元21不仅可以包括输出电路单元47，还可以包括将例如将要在像素阵列单元24中使用的定时信号和将要在图像信号处理单元26中使用的特征数据从图像拾取装置1的外部输入到装置内的输入电路单元42。
如图49的B所示，形成在上侧结构体11中的各共享单元520连接到配置在共享单元520的正下方的第三结构体511的区域信号处理单元531。上侧结构体11和第三结构体511之间的配线连接可以通过例如图8所示的Cu-Cu直接接合结构连接。
此外，如图49的B所示，形成在第三结构体511中的区域信号处理单元阵列534的外侧的列读出单元536连接到配置在列读出单元536的正下方的下侧结构体12的读出单元541。第三结构体511和下侧结构体12之间的配线连接可以通过例如图8所示的Cu-Cu直接接合结构或图6所示的双接触结构连接。
因此，如图49的A所示，形成在上侧结构体11中的各共享单元520的像素信号被输出到第三结构体511的相应区域信号处理单元531。保持在区域信号处理单元531的数据保持单元533中的数据从列读出单元536输出，并供给到下侧结构体12的读出单元541。然后，在图像信号处理单元26中对数据进行各种类型的信号处理(例如，色调曲线校正处理)，并且从输入/输出单元21输出到装置的外部。
请注意，在具有三层层叠结构体13的图像拾取装置1中，形成在下侧结构体12中的输入/输出单元21可以配置在第三结构体511的行地址控制单元535的下侧。
此外，在具有三层层叠结构体13的图像拾取装置1中，形成在下侧结构体12中的输入/输出单元21可以配置在第三结构体511的区域信号处理单元531的下侧。
此外，在具有三层层叠结构体13的图像拾取装置1中，形成在下侧结构体12中的输入/输出单元21可以配置在上侧结构体11的像素阵列单元24的下侧。
<14.包括透镜模块的构成>
<第一结构>
将说明在上述图像拾取装置1与透镜模块组合的情况下的构成。图50示出了在图像拾取装置1与透镜模块组合的情况下的构成例(包括透镜模块的图像拾取装置1的第一结构)。
在图50所示的构成中，透镜模块901放置在图像拾取装置1的保护基板18上，并且基板921连接在图像拾取装置1的层叠结构体13的下方。
透镜模块901包括致动器902、透镜筒903和透镜904。透镜904-1、透镜904-2和透镜904-3组入在透镜筒903内，并且透镜筒903保持透镜904-1～904-3。透镜筒903内包在致动器902中。
例如，在透镜筒903的外侧表面上包括螺丝(未示出)，在致动器902内的与透镜筒903的螺丝拧紧的位置的部分包括螺丝(未示出)，并且透镜筒903的螺丝和致动器902内部的螺丝拧在一起。透镜筒903拧到致动器902上的原因是为了在制造期间调节到图像拾取装置1的距离(以调节焦点)。请注意，将透镜筒903安装在致动器902上的这种方式仅是示例，并且透镜筒903可以以其他机制安装在致动器902上。
在透镜筒903在图中的上下方向上可移动并且能够执行自动对焦(AF)的情况下，例如，在透镜筒903的侧表面上设置线圈(透镜筒903安装到其上的透镜支架)。此外，磁体设置在面对线圈的位置并且在致动器902的内侧。磁体设置有磁轭，并且线圈、磁体和磁轭构成音圈电机。
当电流流过线圈时，在图中的上下方向上产生力。利用该产生的力，透镜筒903向上或向下移动。随着透镜筒903移动，由透镜筒903保持的透镜904-1～904-3和图像拾取装置1之间的距离改变。利用这种机制，可以实现自动对焦。
请注意，可以利用其他机制实现自动对焦，并且根据实现方式设定构成。
在透镜模块901的下部的中央处，设置图像拾取装置1。图像拾取装置1具有例如图1所示的结构。图像拾取装置1在下部包括外部端子14。外部端子14连接到设置在图像拾取装置1的下侧的基板921(基板921内的配线)。配线形成在基板921内。
电路板931-1和电路板931-2通过外部端子连接到基板921。此外，接合线941连接到基板921。在基板921的下部(与连接到图像拾取装置1的一侧相对的一侧)，设置连接电路板931的区域(电路板区域A)和通过配线接合连接到接合线941以连接到外部电路(未示出)的区域(配线接合区域B)。
请注意，将要连接到基板921的不限于电路板931。可以连接无源元件，如芯片电容器、芯片电阻器或无线天线。此外，可以连接IC或有源元件，如电源IC、无线传输IC或半导体存储器。此外，可以连接在其上安装这些无源元件、IC或有源元件的电子板。这些方面在本说明书中统称为电路板931。本说明书中记载的电路板931可以是这些方面中的任一个，或者可以包括所有这些方面。
在图50所示的结构中，透镜模块901、图像拾取装置1和电路板931在纵向方向上层叠。这里，图51示出了用于比较的传统结构。
图51所示的结构与图50所示的结构的相同之处在于，图像拾取装置1设置在透镜模块901的下侧，并且经由外部端子14连接到基板921，但是不同之处在于，电路板931和接合线941不是设置在图像拾取装置1的下侧，而是设置在同一平面上。
在图51所示的结构中，电路板931-1、电路板931-2和接合线941连接到作为延伸到图像拾取装置1的图中右侧的基板921上并且在其上装载图像拾取装置1的一侧。换句话说，其上安装有图像拾取装置1、电路板931和接合线941的基板921包括电路板区域A、配线接合区域B和透镜模块区域C。在透镜模块区域C中，包括其中安装有图像拾取装置1的图像拾取装置区域D。
在图51所示的结构中，透镜模块区域C、电路板区域A和配线接合区域B设置在基板921的平面上。相比而言，在图50所示的结构中，只要透镜模块区域C设置在基板921的平面上就足够了。
再次参照图50，在透镜模块区域C中，包括图像拾取装置区域D。此外，在透镜模块区域D中，还包括电路板区域A和配线接合区域B。换句话说，在图50所示的结构中，如果从基板921的平面观察存在与透镜模块区域C的尺寸相等的尺寸，则可以安装主要部件，如透镜模块901、图像拾取装置1、电路板931和接合线941。
如上所述，通过采用图50所示的结构，换句话说，其中透镜模块901、图像拾取装置1和电路板931(接合线941)层叠的结构，则可以使平面面积小型化。如上所述，例如，通过形成其中平面面积小型化的结构，可以形成适于应用于需要小型化的装置的结构，如后述的胶囊内窥镜。
<第二结构>
图52示出了包括透镜模块的图像拾取装置1的第二结构。在图52所示的结构中，透镜模块901放置在基板921上。将图50所示的结构与图52所示的结构进行比较。在图50所示的结构中，透镜模块901(构成透镜模块901的一部分的框架)放置在图像拾取装置1的保护基板18上，而在图52所示的结构中，透镜模块901(构成透镜模块901的一部分的框架)放置在基板921上。
同样，在图52所示的结构中，图像拾取装置1放置在基板921的上侧，并且电路板931和接合线941连接到下侧。如上所述，透镜模块901可以在包围图像拾取装置1的同时放置在基板921上。
同样，在图52所示的结构中，基板921的平面面积的大小基本上等于透镜模块区域C的大小就足够了，并且与图51所示的结构相比，可以使平面面积小型化。
<第三结构>
图53示出了包括透镜模块的图像拾取装置1的第三结构。图53所示的结构具有其中不包括图像拾取装置1的保护基板18的结构。将图52所示的结构与图53所示的结构进行比较。图53所示的结构的图像拾取装置1与图52所示的图像拾取装置1的不同之处在于保护基板18被移除，其他部分彼此相同。
设置保护基板18以保护片上透镜16和滤色器15。通过采用其中图像拾取装置1被透镜模块901和基板921包围的结构，图像拾取装置1可以安装在能够阻挡来自外部的影响的空间内，并且可以保护片上透镜16和滤色器15。因此，如图53所示，图像拾取装置1可以具有其中未层叠保护基板18的结构。
同样，在图53所示的结构中，图像拾取装置1放置在基板921的上侧，并且电路板931和接合线941连接到下侧。如上所述，透镜模块901可以在包围图像拾取装置1的同时放置在基板921上。
同样，在图53所示的结构中，基板921的平面面积的大小基本上等于透镜模块区域C的大小就足够了，并且与图51所示的结构相比，可以使平面面积小型化。
<第四结构>
图54示出了包括透镜模块的图像拾取装置的第四结构。尽管已经通过将图1所示的图像拾取装置1用作图像拾取装置1的情况作为示例说明了图50～图53所示的结构，但是例如，关于其中透镜模块901、图像拾取装置和电路板931被层叠并且使平面面积小型化的结构，其适用不限于图1所示的图像拾取装置1。
例如，作为图像拾取装置1的变形例，该结构可以适用于具有参照图44～图47说明的结构的图像拾取装置1。
此外，可以使用图9～图11所示的图像拾取装置600、图像拾取装置700或图像拾取装置800来代替图像拾取装置1。图54示出了其中例如透镜模块901和基板921层叠在图10所示的图像拾取装置700上的结构例。
如图54所示，图像拾取装置700放置在框架961上，并且通过配线接合经由接合线725连接到设置在框架961的下部上的外部端子727。
保护基板962(例如，玻璃)层叠在框架961上。如同图53所示的结构那样，透镜模块901层叠在基板921上。
同样，在图54所示的结构中，基板921的平面面积的大小基本上等于透镜模块区域C的大小就足够了，并且与图51所示的结构相比，可以使平面面积小型化。
<第五结构>
图55示出了包括透镜模块的图像拾取装置的第五结构。如同图54所示的结构那样，图55所示的结构具有其中图像拾取装置700被装载在基板921上并且透镜模块901被层叠在设于框架961上的保护基板962上的结构。
同样，在图55所示结构的情况下，如同图50所示的结构的情况那样，基板921的平面面积的大小基本上等于透镜模块区域C的大小就足够了，并且与图51所示的结构相比，可以使平面面积小型化。
<第六结构>
图56示出了包括透镜模块的图像拾取装置的第六结构。图56所示的结构与第一至第五结构的不同之处在于基板921具有T形状。基板921-1沿横向配置，基板921-2沿纵向配置。另外，基板921-1和基板921-2是连接成彼此垂直相交的基板。
电路板931-1～931-4连接到沿纵向配置的基板921-2。在基板921-1的上侧，具有图50所示的结构的图像拾取装置1和透镜模块901被层叠。请注意，在图56中，例示了图50所示的第一结构，但是，从透镜模块901到基板921-1的结构可以是图52所示的第二结构、图53所示的第三结构、图54所示的第四结构或图55所示的第五结构。
请注意，在图56所示的示例中，作为示例，已经说明了其中沿纵向配置的基板921-2的数量是一个的情况，但是诸如两个、三个等的多个基板921可以连接到沿横向配置的基板921-1。
如图56所示，通过将基板921形成为诸如T形状的三维构成，可以连接更多的电路板931。此外，同样，在图56所示的结构的情况下，如同图1～图5的结构那样，基板921的平面面积的大小基本上等于透镜模块区域C的大小就足够了，并且与图51所示的结构相比，可以使平面面积小型化。
<15.胶囊内窥镜的构成>
这里，对适于应用如参照图50～56所述的平面面积小型化的带透镜模块的图像拾取装置的装置的示例进行说明。
根据本公开的技术可以适用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以适用于使用胶囊内窥镜的患者的体内信息获取系统。
图57是示出根据本公开的技术可以适用的体内信息获取系统1000的示意性构成的示例的图。参照图57，体内信息获取系统1000包括胶囊内窥镜1100和综合控制体内信息获取系统1000的操作的外部控制装置1200。在检查时，胶囊内窥镜1100被患者吞下。
胶囊内窥镜1100具有图像拾取功能和无线通信功能，并且在诸如胃和肠等内部器官内通过蠕动运动等移动的同时移动直到从患者自然地排出，以预定间隔顺次地捕获内部器官内的图像(在下文中，也称为体内图像)，并且将关于体内图像的信息无线地顺次地传输到身体外部的外部控制装置1200。外部控制装置1200基于所接收的关于体内图像的信息，生成用于在显示装置(未示出)上显示体内图像的图像数据。
在体内信息获取系统1000中，以这种方式，可以在从吞咽胶囊内窥镜1100的时间直到其被排出的任何时间获得患者体内的捕获图像。
对胶囊内窥镜1100和外部控制装置1200的构成和功能进行更详细地说明。如图所示，胶囊内窥镜1100在胶囊式壳体1101内包括光源单元1103、图像拾取单元1105、图像处理单元1107、无线通信单元1109、供电单元1113、电源单元1115、状态检测单元1117和控制单元1119的功能。
光源单元1103包括光源，例如，发光二极管(LED)等，并且将光发射到图像拾取单元1105的图像拾取视野中。
图像拾取单元1105包括图像拾取元件和光学系统，该光学系统包括设置在图像拾取元件前面的多个透镜。发射到作为观察对象的身体组织的光的反射光(在下文中称为观察光)由光学系统收集并入射到图像拾取元件上。图像拾取元件接收观察光并执行光电转换，由此生成与观察光相对应的电气信号，即，与观察图像相对应的图像信号。将由图像拾取单元1105生成的图像信号提供给图像处理单元1107。
请注意，作为图像拾取单元1105的图像拾取元件，可以使用诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器或电荷耦合器件(CCD)图像传感器等各种已知的图像拾取元件。
图像处理单元1107包括诸如中央处理器(CPU)或图形处理器(GPU)等处理器，并且对由图像拾取单元1105生成的图像信号执行各种类型的信号处理。信号处理可以是用于将图像信号传输到外部控制装置1200的最小处理(例如，图像数据压缩、帧速率转换、数据速率转换和/或格式转换等)。图像处理单元1107被构造成仅执行所需的最小处理，由此使得图像处理单元1107可以实现为更小并且具有更低的功耗，这适合于胶囊内窥镜1100。
此外，通过形成图像拾取单元1105和图像处理单元1107以具有如图50～56(图51除外)所示的结构，可以使平面面积小型化，这适合于胶囊内窥镜1100。
换句话说，例如，图50所示的图像拾取装置1和透镜模块901可以用作图像拾取单元1105，并且电路板931可以用作图像处理单元1107。
在图57中，在左右方向是胶囊内窥镜1100移动的方向的情况下，显然的是，上下方向上的尺寸(宽度)越小，患者的负担减轻得越多。在图50所示的图像拾取装置1安装在这样的胶囊内窥镜1100上的情况下，透镜模块901的开口部设置在左右方向上，例如，在图57中，图中的左侧。
因此，随着其上放置有图像拾取装置1的基板921的平面面积减小，胶囊内窥镜1100的上下方向上的尺寸相应地减小。如上所述，例如，在图50所示的图像拾取装置1中，由于可以使基板921的平面面积小型化，所以可以获得适合应用于胶囊内窥镜1100等的图像拾取装置1。
请注意，如果在壳体1101内的空间中存在余量和功耗，则可以在图像处理单元1107中执行进一步的信号处理(例如，噪声去除处理、其他图像质量改善处理等)。图像处理单元1107将经过信号处理的图像信号作为RAW数据提供给无线通信单元1109。请注意，在状态检测单元1117获取关于胶囊内窥镜1100的状态(移动、取向等)的信息的情况下，无线通信单元1109可以将与该信息相关联的图像信号提供给无线通信单元1109。结果，可以将捕获图像的身体中的位置、图像的图像拾取方向等与捕获图像相关联。
无线通信单元1109包括能够向/从外部控制装置1200传输/接收各种类型的信息的通信装置。该通信装置包括天线1111、执行用于传输/接收信号的调制处理等的处理电路等。无线通信单元1109对经过图像处理单元1107的信号处理的图像信号执行诸如调制处理等预定处理，并且经由天线1111将图像信号传输到外部控制装置1200。此外，无线通信单元1109经由天线1111接收来自外部控制装置1200的与胶囊内窥镜1100的驱动控制有关的控制信号。无线通信单元1109将接收到的控制信号提供给控制单元1119。
供电单元1113包括用于电力接收的天线线圈、用于从天线线圈中产生的电流再生电力的电力再生电路以及升压电路等。在供电单元1113中，使用所谓的非接触充电的原理来生成电力。具体地，从外部向供电单元1113的天线线圈提供预定频率的磁场(电磁波)，由此在天线线圈中产生感应电动势。
例如，电磁波可以是经由天线1201从外部控制装置1200传输的载波。通过电力再生电路从感应电动势再生电力，并且在升压电路中适宜地调整其电位，从而生成用于存储的电力。通过供电单元1113生成的电力存储在电源单元1115中。
电源单元1115包括二次电池，并存储由供电单元1113生成的电力。在图57中，为了避免图的复杂化，省略了指示来自电源单元1115的电力的供电目的地的箭头等的图示；然而，存储在电源单元1115中的电力被供给到光源单元1103、图像拾取单元1105、图像处理单元1107、无线通信单元1109、状态检测单元1117和控制单元1119，并且可以用于驱动这些单元。
状态检测单元1117包括用于检测胶囊内窥镜1100的状态的传感器，如加速度传感器和/或陀螺仪传感器。状态检测单元1117可以从传感器的检测结果获取关于胶囊内窥镜1100的状态的信息。状态检测单元1117将所获取的关于胶囊内窥镜1100的状态的信息提供给图像处理单元1107。在图像处理单元1107中，如上所述，关于胶囊内窥镜1100的状态的信息可以与图像信号相关联。
控制单元1119包括诸如CPU等处理器，并且通过根据预定程序进行操作来综合控制胶囊内窥镜1100的操作。控制单元1119根据从外部控制装置1200传输的控制信号适宜地控制光源单元1103、图像拾取单元1105、图像处理单元1107、无线通信单元1109、供电单元1113、电源单元1115和状态检测单元1117的驱动，由此实现如上所述的单元中的功能。
外部控制装置1200可以是诸如CPU或GPU等处理器，或者其上混合安装有处理器和诸如存储器等存储元件的微处理器、控制板等。外部控制装置1200包括天线1201，并且能够经由天线1201向/从胶囊内窥镜1100传输/接收各种类型的信息。
具体地，外部控制装置1200将控制信号传输到胶囊内窥镜1100的控制单元1119，由此控制胶囊内窥镜1100的操作。例如，通过来自外部控制装置1200的控制信号，在光源单元1103中，可以相对于观察对象改变发光条件。此外，通过来自外部控制装置1200的控制信号，可以改变图像拾取条件(例如，图像拾取单元1105中的帧速率、曝光值等)。此外，通过来自外部控制装置1200的控制信号，可以改变图像处理单元1107中的处理细节以及无线通信单元1109传输图像信号的条件(例如，传输间隔、传输图像的数量等)。
此外，外部控制装置1200对从胶囊内窥镜1100传输的图像信号执行各种类型的图像处理，并生成用于在显示装置上显示捕获的体内图像的图像数据。作为图像处理，可以执行各种类型的已知信号处理，例如，显像处理(去马赛克处理)、图像质量改善处理(频带增强处理、超分辨率处理、降噪(NR)处理和/或相机抖动校正处理等)和/或放大处理(电子变焦处理)等。
外部控制装置1200控制显示装置(未示出)的驱动，以基于所生成的图像数据显示捕获的体内图像。可选择地，外部控制装置1200可以使记录装置(未示出)记录所生成的图像数据，或者使打印装置(未示出)打印出所生成的图像数据。
在上文中，已经说明了根据本公开的技术可以适用的体内信息获取系统1000的示例。通过形成图像拾取单元1105和图像处理单元1107以具有如图50～56(图51除外)所示的结构，可以使平面面积小型化，并且可以使胶囊内窥镜1100本身小型化。此外，通过应用图像拾取装置1，可以使封装尺寸本身小型化，并且可以使胶囊内窥镜1100本身小型化。以这种方式使得小型化成为可能，从而可以进一步减轻患者的负担。
<16.带透镜模块的图像拾取装置的制造方法>
参照图58和图59对如图50～56(图51除外)所示的带透镜模块901的图像拾取装置的制造方法进行说明。
在步骤S101中，如上所述(参照图24～43)，制造处于晶片状态的图像拾取装置1。在步骤S102中，将透镜模块901装载在图像拾取装置1上。制造也处于晶片状态的透镜模块901。
在步骤S103中，执行个体化。通过个体化，制造透镜模块901层叠在其上的图像拾取装置1。此外，在步骤S104(图59)中，将基板921连接到图像拾取装置1。
这里，已经说明了在步骤S103中执行个体化，然后在步骤S104中层叠基板921的示例，但是该流程可以互换。在步骤S103中，基板921可以层叠在处于晶片状态的图像拾取装置1上，然后可以在步骤S104中执行个体化。
在步骤S105中，还将电路板931连接到个体化的图像拾取装置1的基板921。
这里，已经说明了在个体化之后在步骤S105中层叠电路板931的示例，但是该流程可以互换。在步骤S103中，基板921可以层叠在处于晶片状态的图像拾取装置1上，在步骤S104中可以进一步层叠电路板931，并且可以在步骤S105中执行个体化。
以这种方式，制造如图50所示的包括透镜模块901的图像拾取装置1。此后，如果需要，将接合线941连接到图像拾取装置1，并连接到外部电路。
<17.关于复眼形式>
接下来，对使用图像拾取装置1的复眼形式进行说明。图60是示出使用层叠透镜结构体的相机模块的形式的图。
图60所示的相机模块2000包括其中层叠有多个带透镜基板2021a～2021e的层叠透镜结构体2011以及层叠结构体13。层叠透镜结构体2011包括多个光学单元。单点划线2054表示各光学单元的光轴。层叠结构体13配置在层叠透镜结构体2011的下侧。在相机模块2000中，从上方进入相机模块2000内的光透过层叠透镜结构体2011，并被配置在层叠透镜结构体2011的下侧的层叠结构体13接收。
层叠透镜结构体2011包括层叠的五个带透镜基板2021a～2021e。在没有特别区分五个带透镜基板2021a～2021e的情况下，将它们简单地说明为带透镜基板2021。
构成层叠透镜结构体2011的各带透镜基板2021的贯通孔2053的断面形状具有所谓的向下变窄的形状，其中开口宽度朝向下侧(配置有层叠结构体13的那侧)减小。
在层叠透镜结构体2011上配置有隔膜板2031。例如，隔膜板2031包括具有光吸收特性或遮光特性的材料的层。隔膜板2031设置有开口部2032。
例如，层叠结构体13包括表面照射型或背面照射型的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。在层叠结构体13的层叠透镜结构体2011侧的上表面上形成有片上透镜16，并且在层叠结构体13的下表面上形成有输入/输出信号的外部端子14。
层叠透镜结构体2011、层叠结构体13、隔膜板2031等容纳在透镜筒2043中。
在本实施方案中，层叠透镜结构体2011包括层叠的五个带透镜基板2021a～2021e，但是没有特别限制，只要层叠的带透镜基板2021的数量是两个以上即可。
构成层叠透镜结构体2011的每个带透镜基板2021包括透镜树脂部2052添加到其中的承载基板2051。承载基板2051包括贯通孔2053，并且在贯通孔2053内形成有透镜树脂部2052。
请注意，在要区分每个带透镜基板2021a～2021e的承载基板2051、透镜树脂部2052和贯通孔2053的情况下，如图60所示，与带透镜基板2021a～2021e相对应，它们被表示为承载基板2051a～2051e、透镜树脂部2052a～2052e、贯通孔2053a～2053e，并对其进行说明。
在层叠结构体13的上侧，配置具有光透过性的玻璃密封树脂17。层叠结构体13和保护基板18经由玻璃密封树脂17固定。
在保护基板18的上侧，配置有结构材料2061。保护基板18和层叠透镜结构体2011经由结构材料2061固定。结构材料2061例如是环氧树脂。
玻璃密封树脂17配置在层叠结构体13的整个上表面上。层叠结构体13和保护基板18经由玻璃密封树脂17固定。在从保护基板18的上方对保护基板18施加应力的情况下，配置在层叠结构体13的整个上表面上的玻璃密封树脂17提供防止应力集中施加到层叠结构体13的部分区域并且将应力分散和接收在层叠结构体13的整个表面上的作用或效果。
在保护基板18的上侧，配置有结构材料2061。保护基板18和层叠透镜结构体2011经由结构材料2061固定。
在图60和以下附图的说明中，在图中，位于左侧的包括层叠结构体13等的部分被称为图像拾取装置1-1，并且位于右侧的包括层叠结构体13等的部分被称为图像拾取装置1-2。
具有如图60所示的构成的相机模块2000在如图61的A所示的光的入射面上可以包括在纵向方向和横向方向上各有两个光学单元的总共四个的光学单元(图像拾取装置1)。在四个光学单元中，透镜的形状彼此相同，并且隔膜板2031的开口部2032的尺寸彼此相同。
在相机模块2000中，包括在相应的两个光学单元中的光轴在相同的方向上延伸，这两个光学单元针对光的入射面的纵向方向和横向方向中的每一个配置。与通过使用超分辨率技术利用一个光学单元进行拍摄相比，具有这种结构的相机模块2000适于拍摄具有更高分辨率的图像。
在相机模块2000中，对于纵向方向和横向方向中的每一个，通过在它们的光轴沿相同方向取向的同时分别配置在不同位置处的多个层叠结构体13(光接收元件包括在其中)来拍摄图像，或者通过在一个光接收元件的各个不同区域中的光接收像素来拍摄图像，由此可以获得在光轴沿相同方向取向的同时不总是相同的多个图像。通过组合包括在彼此不相同的多个图像中的每个位置的图像数据，可以获得具有高分辨率的图像。
相机模块2000也可以如图61的B所示那样进行构造。图61的B所示的构成在光的入射面上包括在纵向方向和横向方向上各有两个光学单元的总共四个的光学单元(图像拾取装置1)。在四个光学单元中，透镜的形状彼此相同。
四个光学单元各自包括在层叠透镜结构体2011的最上层的隔膜板2031，但是隔膜板2031的开口部2032的尺寸在四个光学单元之间不同。结果，例如，相机模块2000可以实现以下的相机模块2000。
换句话说，例如，在用于预防犯罪的监视相机中，在使用层叠结构体13(其包括用于监视白天彩色图像的分别设有R,G和B三种类型的滤色器并且接收R,G和B三种类型的光的光接收像素以及未设置用于监视夜间黑白图像的R,G和B用滤色器的光接收像素)的相机模块2000中，可以增加仅用于拍摄具有低照度的夜间黑白图像的像素的隔膜的开口的大小。
<18.包括透过率衰减层的相机模块>
此外，还可以采用这样的构成，其中相机模块2000包括高照度用的像素和低照度用的像素，并且通过使用由高照度用的像素获得的信号和由低照度用的像素获得的信号来执行放大的动态范围的图像拾取。
例如，包括像素A(低照度用的像素)和像素B(高照度用的像素)，其中，像素B中的包括在像素中的信号生成装置(例如，光电二极管)的适当操作限制高于像素A中的适当操作限制(例如，饱和电荷量更大)，并且像素B中的包括在像素中的生成信号转换装置(例如，电荷-电压转换容量)的大小大于像素A中的大小。
利用这些构成，在像素B中，由于在每单位时间生成一定量的信号(例如，电荷)的情况下的输出信号被抑制为小于像素A中的输出信号，并且饱和电荷量更高，从而例如存在如下的效果：即使在被写体的照度较高的情况下，像素也未达到操作限制，由此可以获得具有高灰度的图像。
另一方面，在像素A中，在每单位时间生成一定量的信号(例如，电荷)的情况下，可以获得大于像素B的输出信号的输出信号，从而例如存在如下的效果：即使在被写体的照度较低的情况下，也可以获得具有高灰度的图像。
由于如上所述包括像素A和像素B，因此存在如下的效果：可以在宽的照度范围内获得具有高灰度的图像，即，可以获得具有所谓的宽动态范围的图像。
如上所述，在包括高照度用的像素和低照度用的像素的情况下，尽管如图61的B所示，可以通过使隔膜的开口的尺寸彼此不同来实现高照度用的像素和低照度用的像素，但是如图62所示，也可以通过设置使入射光的透过率衰减的层来实现像素。
由于图62所示的相机模块2000基本上具有与图60所示的相机模块2000类似的构成，所以类似的部分由类似的附图标记表示，并且将省略其说明。与图60所示的相机模块2000的不同之处在于，在图62所示的相机模块2000的图像拾取装置1-2的保护基板18上形成有透过率衰减层2100，其他部分是彼此相同的。
请注意，这里，如图62所示，对如下构成例进行说明：在包括两个图像拾取装置1的装置(相机模块2000)中，图像拾取装置1中的一个包括透过率衰减层2100，另一个未包括透过率衰减层2100；然而，本技术不仅限于这种构成。
例如，本技术可以适用于包括一个图像拾取装置1的装置，其中该图像拾取装置包括透过率衰减层2100。此外，其还可以适用于包括多个图像拾取装置1的装置，其中预定数量的图像拾取装置1包括透过率衰减层2100。
透过率衰减层2100是使入射到其上的光的透过率衰减的层。参照图63对透过率进行说明。在入射到透过率衰减层2100上的光中，A％的光被透过率衰减层2100反射，并且B％的光透过透过率衰减层2100。此外，在入射到透过率衰减层2100上的光中，C％的光被透过率衰减层2100吸收。
换句话说，在入射到透过率衰减层2100上的光中，A％的光是反射光，B％是透过光，C％是吸收光。请注意，A+B+C＝100％。透过率衰减层2100使透过光的比率(透过率)衰减。为了使透过率衰减，可以增加反射光的比率，或者可以增加吸收光的比率。
换句话说，透过率衰减层2100形成在图像拾取装置1-2上以使反射率大于或等于0％和/或吸收率大于或等于0％。透过率衰减层2100是包含用于增加反射光的比率的材料和用于增加吸收光的比率的材料的层。
为了增加反射光的比率，如图64所示，可以在保护基板18的表面上形成散射面。保护基板18例如包括玻璃基板，但是散射面可以形成在玻璃基板的玻璃面上以形成透过率衰减层2100。由于入射光被散射面散射，所以反射光的比率增加并且透过率衰减。
如上所述，透过率衰减层2100是其中反射率、吸收率和散射系数中的至少一个具有除0之外的值的层。
如上所述，采用这样的构成，其中在包括在相机模块2000内的多个图像拾取装置1中的一些图像拾取装置1中形成有透过率衰减层2100，并且从分别具有不同的透过光比率的图像拾取装置1获得信号。
在上述实施方案中，设置有透过率衰减层2100的图像拾取装置1(图62中的图像拾取装置1-2)对应于像素B，并且由于在每单位时间生成一定量的信号(例如，电荷)的情况下的输出信号被抑制为小于像素A中的输出信号，并且饱和电荷量更高，从而例如即使在被写体的照度较高的情况下，像素也未达到操作限制，由此，图像拾取装置1可以用作可以从其获得具有高灰度的图像的像素。
此外，在上述实施方案中，未设置透过率衰减层2100的图像拾取装置1(图62中的图像拾取装置1-1)对应于像素A，并且在每单位时间生成一定量的信号(例如，电荷)的情况下，可以获得大于像素B的输出信号的输出信号，从而例如即使在被写体的照度较低的情况下，图像拾取装置1也可以用作可以从其获得具有高灰度的图像的像素。
因此，由于图62所示的相机模块2000包括分别对应于像素A和像素B的图像拾取装置1-1和图像拾取装置1-2，所以相机模块2000可以是可以在宽的照度范围上从其获得具有高灰度的图像(即，可以获得具有所谓的宽动态范围的图像)的装置。
如图62所示，透过率衰减层2100可以形成在图像拾取装置1的保护基板18上；然而，透过率衰减层2100也可以形成在图65和图66中的每一个所示的位置处。参照图65，透过率衰减层2100形成在图像拾取装置1的保护基板18与玻璃密封树脂17之间。此外，参照图66，透过率衰减层2100形成在图像拾取装置1的保护基板18内。
如上所述，透过率衰减层2100可以形成在保护基板18上、保护基板18内或保护基板18下。
此外，如图62所示，透过率衰减层2100可以包括在图像拾取装置1的保护基板18上具有大致相同厚度的均匀材料；然而，如图67所示，透过率衰减层2100可以包含多种材料(多个层)。
图67所示的透过率衰减层2100包括三层的透过率衰减层2100-1、透过率衰减层2100-2和透过率衰减层2100-3。三层的透过率衰减层2100分别包含不同的材料。通过包含不同的材料，获得具有各自所需的透过率的层。
请注意，透过率衰减层2100可以包括三层以外的多个层。
此外，如图68所示，透过率衰减层2100可以不形成在图像拾取装置1的整个表面上，而是形成在其一部分上。在图68所示的示例中，示出了其中透过率衰减层2100形成在图像拾取装置1的保护基板18的平面的半个区域(有效像素区域的半个区域)上的示例。
请注意，图68示出透过率衰减层2100形成在有效像素区域的右半部分上的示例，但是透过率衰减层2100可以形成在左半部分上或呈条形。此外，如图69所示，透过率衰减层2100的厚度可以设定为左侧和右侧的厚度不同。在图69所示的示例中，设置在有效像素区域的左半部分上的透过率衰减层2100的厚度形成为比设置在右半部分上的透过率衰减层2100的厚度薄。
如图68和图69所示，通过使透过率衰减层2100的厚度在有效像素区域内不同，可以添加功能性差异。
此外，如图70所示，在图像拾取装置1的两端可以形成有透过率衰减层2100。例如，在图像拾取装置1的两端设有光学黑区域(OPB区域)的情况下，在光学黑区域上可以形成有透过率衰减层2100。在这种情况下，可以获得能够抑制闪光的效果。
对于参照图67～70说明的透过率衰减层2100，如参照图65和图66所述的，对于形成透过率衰减层2100的位置，透过率衰减层2100可以形成在保护基板18上、保护基板18内或保护基板18下。
透过率衰减层2100可以包含诸如铝(Al)、金(Au)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、钨(W)或钛(Ti)等金属，或者诸如一氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)或氮氧化硅(SiON)膜等无机材料。此外，还可以使用有机材料。此外，可以使用诸如晶体或液晶等偏光件。
在透过率衰减层2100包含有机材料的情况下，透过率衰减层2100可以被构造成还用作滤色器。例如，图62所示的透过率衰减层2100可以是红色(R)滤色器、绿色(G)滤色器或蓝色(B)滤色器。
透过率衰减层2100包含金属、无机材料、有机材料和偏光件中的任一种或组合。
此外，如图61的A所示，在包括四个图像拾取装置1的相机模块2000的情况下，每个图像拾取装置1可以用作其中红色滤色器形成为透过率衰减层2100的图像拾取装置1、其中绿色滤色器形成为透过率衰减层2100的图像拾取装置1或者其中蓝色滤色器形成为透过率衰减层2100的图像拾取装置1。在这种情况下，在适用RGB拜耳排列的情况下，可以构造成使得相机模块2000包括其中绿色滤色器形成为透过率衰减层2100的两个图像拾取装置1。
此外，在RGBC的排列的情况下，构造成使得在四个图像拾取装置1内的一个图像拾取装置1中，透明(C)滤色器形成为透过率衰减层2100，或未形成透过率衰减层2100。
作为如图61的A所示的包括四个图像拾取装置1的相机模块2000的滤色器的排列，除了上述RGB和RGBC之外，本技术还可以适用如下排列：例如，RCCC(在四个图像拾取装置1内，一个是红色滤色器，剩余三个是透明滤色器)、RCCB(在四个图像拾取装置1内，一个是红色滤色器，两个是透明滤色器，剩余一个是蓝色滤色器)和RGBIR(在四个图像拾取装置1内，一个是红色滤色器，一个是绿色滤色器，一个是蓝色滤色器，一个是透过红外线的滤色器)等。
<19.透过率衰减层的形成>
透过率衰减层2100可以如图71所示地形成。换句话说，在保护基板18上形成有透过率衰减层2100的基板和层叠到玻璃密封树脂17上的基板彼此贴合，由此可以制造在其上形成有透过率衰减层2100的图像拾取装置1。
在图71中，示出了在保护基板18上形成透过率衰减层2100的情况；然而，从图71所示的状态，将其上形成有透过率衰减层2100的基板反转，并且在反转之后，透过率衰减层2100和玻璃密封树脂17彼此接合，由此可以制造其中透过率衰减层2100形成在玻璃密封树脂17和保护基板18之间的图像拾取装置1。
此外，如图72所示，在上方形成达到保护基板18的图像拾取装置1上形成有透过率衰减层2100，由此可以制造其中形成有透过率衰减层2100的图像拾取装置1。
可以在晶片状态下执行或者可以在个体化之后执行图71和图72所示的透过率衰减层2100的形成。
在个体化之后形成透过率衰减层2100的情况下，如图73所示，也可以在图像拾取装置1的侧表面上形成透过率衰减层2100。在个体化之后，各芯片(图像拾取装置1)在粘附到片材的状态下被处理，并且当在片材扩展之后在保护基板18上形成透过率衰减层2100时，透过率衰减层2100也形成在侧表面上。
例如，在透过率衰减层2100包含具有防湿效果的材料的情况下，图像拾取装置1可以被具有防湿效果的材料包围，并且可以防止水分进入图像拾取装置1。
在上述实施方案中，透过率衰减层2100被说明为使入射到其上的光的透过率衰减的层，但是该层可以形成为改善透过率的层。例如，对包括玻璃基板的保护基板18的表面进行蛾眼处理，由此可以抑制玻璃界面的反射率，并且可以改善透过率。
<20.电子设备的适用例>
本技术不限于适用于图像拾取装置。换句话说，本公开适用于使用图像拾取装置作为诸如图像拾取装置(如数码相机或摄像机)、具有图像拾取功能的移动终端装置和使用图像拾取装置作为图像读出单元的复印机等图像捕获单元(光电转换单元)的所有电子设备。图像拾取装置可以是形成为单一芯片的形式，或者可以是其中图像拾取单元和信号处理单元或光学系统封装在一起的具有图像拾取功能的模块形式。
图74是示出作为本技术适用的电子设备的图像拾取装置的构成例的框图。
图74的图像拾取设备3000包括：具有透镜组等的光学单元3001；其中采用图1的图像拾取装置1的构成的图像拾取装置3002；和作为相机信号处理电路的数字信号处理器(DSP)电路3003。此外，图像拾取设备3000还包括帧存储器3004、显示单元3005、记录单元3006、操作单元3007和电源单元3008。DSP电路3003、帧存储器3004、显示单元3005、记录单元3006、操作单元3007和电源单元3008经由总线3009彼此连接。
光学单元3001从被写体获取入射光(图像光)并在图像拾取装置3002的图像拾取面上形成图像。图像拾取装置3002将通过光学单元3001在图像拾取面上成像的入射光的光量转换成各像素的电气信号，并输出电气信号作为像素信号。作为图像拾取装置3002，可以使用如下小型化的图像拾取装置：为了测量图1的图像拾取装置1(换句话说，层叠结构体13)的操作，在外周部上未设置用于与测量探针接触的导电焊盘，而是替代地，输入/输出电路单元49配置在上侧结构体11的像素阵列单元24的区域下方的区域中，或者配置在上侧结构体11的像素周边电路区域313下方的区域中。
显示单元3005例如包括诸如液晶面板或有机电致发光(EL)面板等面板型显示装置，并显示由图像拾取装置3002捕获的运动图像或静止图像。记录单元3006将由图像拾取装置3002捕获的运动图像或静止图像记录在诸如硬盘或半导体存储器等记录介质上。
操作单元3007在使用者操作下发出包含在图像拾取设备3000中的各种功能的操作命令。电源单元3008供给作为DSP电路3003、帧存储器3004、显示单元3005、记录单元3006和操作单元3007的操作电源的各种电源，并适宜地供给到这些供应目标中。
如上所述，通过使用根据上述实施方案的图像拾取装置1作为图像拾取装置3002，可以使半导体封装的封装尺寸小型化。因此，在诸如摄像机或数码相机或进一步用于诸如便携式电话等移动装置的相机模块等图像拾取设备3000中，也可以使设备小型化。
<21.图像传感器的使用例>
图75是示出使用上述图像拾取装置1的使用例的图。
例如，作为图像拾取装置1的CMOS图像传感器可以用于如下所示的对诸如可见光、红外光、紫外光或X射线等光进行感测的各种情况。
-拍摄图像以用于鉴赏的装置，例如，数码相机或具有相机功能的便携式装置。
-交通用装置，例如，用于拍摄车辆的前方、后方、周围、内部等的车用传感器、用于监视行驶车辆和道路的监视相机以及用于测量车辆间距离等的测距传感器，以用于诸如自动停车等安全驾驶、识别驾驶员的状况等。
-家用电器用装置，例如，电视机、冰箱和空调，以拍摄使用者的姿态并根据该姿态来操作电器。
-医疗保健用装置，例如，内窥镜或用于通过接收红外光进行血管造影的装置。
-安保用装置，例如，用于预防犯罪的监视相机或用于个人身份认证的相机。
-美容护理用装置，例如，用于拍摄皮肤的皮肤测量仪和用于拍摄头皮的显微镜。
-运动用装置，例如，用于运动用途等的可穿戴式相机或运动相机。
-农业用装置，例如，用于监视田地和农作物的状况的相机。
图像拾取装置1可以适用于使用电子作为信号电荷的图像拾取装置，也可以适用于使用空穴作为信号电荷的图像拾取装置。
此外，本公开不仅可以适用于检测并捕获可见光的入射光量的分布作为图像的图像拾取装置的应用，而且可以适用于捕获红外线、X射线、粒子等的入射量的分布作为图像的图像拾取装置的应用，并且广义上，可以适用于检测和捕获诸如压力和电容等其他物理量的分布作为图像的诸如指纹传感器等一般图像拾取装置(物理量分布检测装置)。
此外，本公开不仅适用于图像拾取装置，而且适用于一般的包括半导体集成电路的其他半导体装置。
<22.内窥镜手术系统的适用例>
根据本公开的技术可以适用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以适用于内窥镜手术系统。
图76是示出根据本公开的技术可以适用的内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。
图76示出手术者(医生)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量处置器械11112等其他手术器械11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120以及其上安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括其中距远端预定长度的区域被插入患者11132的体腔内的透镜筒11101和摄像头11102，该摄像头与透镜筒11101的近端连接。在所示的例子中，示出了形成为包括硬性透镜筒11101的所谓硬性镜的内窥镜11100，但是内窥镜11100可以形成为包括软性透镜筒的所谓的软性镜。
透镜筒11101在其远端处设有物镜装配到其中的开口部。光源装置11203与内窥镜11100连接，并且将由光源装置11203生成的光通过延伸到透镜筒11101内部的光导引导到透镜筒的远端，并经由物镜将光朝向在患者11132的体腔内的观察对象发射。请注意，内窥镜11100可以是直视镜、斜视镜或侧视镜。
在摄像头11102的内部设有光学系统和图像拾取元件，并且来自观察对象的反射光(观察光)通过光学系统会聚在图像拾取元件上。观察光由图像拾取元件进行光电转换，并且生成与观察光相对应的电气信号，即，与观察图像相对应的图像信号。图像信号作为RAW数据被传输到相机控制单元(CCU)11201。
CCU 11201包括中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)等，并且综合控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并且施加诸如显像处理(去马赛克处理)等各种类型的图像处理以基于该图像信号显示图像。
显示装置11202通过CCU 11201的控制显示基于已经由CCU 11201对其进行了图像处理的图像信号的图像。
例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(LED)等光源并且将用于拍摄手术部位等的照射光供给到内窥镜11100。
输入装置11204是用于内窥镜手术系统11000的输入界面。使用者可以经由输入装置11204向内窥镜手术系统11000输入各种类型的信息和指令。例如，使用者输入用于改变内窥镜11100的图像拾取条件(照射光的类型、放大率、焦距等)的指令等。
处置器械控制装置11205控制能量处置器械11112的驱动，用于组织的烧灼、切开、血管的密封等。气腹装置11206经由气腹管11111向体腔内注入气体以使患者11132的体腔膨胀，以确保内窥镜11100的视野并确保手术者的工作空间。记录器11207是能够记录与手术有关的各种类型的信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像、图形等各种形式打印与手术有关的各种类型的信息的装置。
请注意，将用于拍摄手术部位的照射光供给到内窥镜11100的光源装置11203可以包括白色光源，其包括例如LED、激光光源或它们的组合。在白色光源包括R、G、B激光光源的组合的情况下，可以高精度地控制各种颜色(各种波长)的输出强度和输出定时，从而可以在光源装置11203中进行所捕获的图像的白平衡的调整。此外，在这种情况下，通过将来自各个R、G、B激光光源的激光按时间分割地发射到观察对象上并且与发射定时同步地控制摄像头11102的图像拾取元件的驱动，也可以按时间分割地捕获对应于R、G和B中的每一个的图像。根据该方法，在图像拾取元件中未设置滤色器的情况下，也可以获得彩色图像。
此外，可以控制光源装置11203的驱动，使得在预定时间间隔改变要输出的光的强度。通过与光强度的改变的定时同步地控制摄像头11102的图像拾取元件的驱动以按时间分割地获取图像并合成图像，可以生成没有所谓的黑阴影(blocked up shadow)和曝光过度的亮点(blown out highlights)的高动态范围的图像。
此外，光源装置11203可以被构造成能够供给与特殊光观察相对应的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，通过使用身体组织中的光吸收的波长依赖性，通过发射与普通观察时的照射光(即，白光)相比具有窄带域的光，进行以高对比度对诸如粘膜表层的血管等预定组织进行拍摄的所谓的窄带域成像(Narrow Band Imaging)。可选择地，在特殊光观察中，可以进行通过发射激发光产生的荧光获得图像的荧光观察。在荧光观察中，例如，可以向身体组织照射激发光来观察来自身体组织的荧光(自体荧光观察(autofluorescence observation))，或者可以将诸如吲哚菁绿(indocyanine green:ICG)等试剂局部注射到身体组织中并发射与试剂的荧光波长相对应的激发光来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造成能够供给与这种特殊光观察相对应的窄带域光和/或激发光。
图77是示出图76所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构成的示例的框图。
摄像头11102包括透镜单元11401、图像拾取单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和CCU 11201通过传输线缆11400彼此通信连接。
透镜单元11401是设置在与透镜筒11101的连接部分处的光学系统。从透镜筒11101的远端引入的观察光被引导到摄像头11102并入射到透镜单元11401上。透镜单元11401包括具有变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合。
图像拾取单元11402包括图像拾取元件。构成图像拾取单元11402的图像拾取元件可以是一个(所谓的单板型(single-plate type))元件或多个(所谓的多板型(multi-plate type))元件。在图像拾取单元11402包括多板型的情况下，例如，可以通过各个图像拾取元件生成与R、G和B相对应的图像信号，并且可以通过对图像信号进行合成来获得彩色图像。可选择地，图像拾取单元11402可以包括一对图像拾取元件，用于获取与三维(3D)显示相对应的右眼和左眼用的图像信号。通过进行3D显示，手术者11131可以更加准确地把握手术部位中的活体组织的深度。请注意，在图像拾取单元11402包括多板型的情况下，可以设置与各个图像拾取元件相对应的透镜单元11401的多个系统。
此外，图像拾取单元11402不一定设置在摄像头11102中。例如，图像拾取单元11402可以设置在透镜筒11101内部的物镜的正后方。
驱动单元11403包括致动器，并且通过摄像头控制单元11405的控制使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。结果，可以适宜地调整由图像拾取单元11402捕获的图像的放大率和焦点。
通信单元11404包括用于向/从CCU 11201传输/接收各种类型的信息的通信装置。通信单元11404将从图像拾取单元11402获取的图像信号作为RAW数据经由传输线缆11400传输到CCU 11201。
此外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并将该控制信号供给到摄像头控制单元11405。控制信号包括与图像拾取条件有关的信息，例如，指定所捕获的图像的帧速率的信息、指定在图像拾取时的曝光值的信息和/或指定所捕获的图像的放大率和焦点的信息等。
请注意，诸如帧速率、曝光值、放大率和焦点等图像拾取条件可以由使用者适宜地指定，或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于获取的图像信号来自动设定。在后一种情况下，所谓的自动曝光(AE)功能、自动对焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能安装在内窥镜11100中。
摄像头控制单元11405基于经由通信单元11404接收的来自CCU 11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411包括用于向/从摄像头11102传输/接收接收各种类型的信息的通信装置。通信单元11411经由传输线缆11400接收从摄像头11102传输的图像信号。
此外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号传输到摄像头11102。图像信号和控制信号可以通过电气通信、光通信等来传输。
图像处理单元11412对作为从摄像头11102传输的RAW数据的图像信号进行各种类型的图像处理。
控制单元11413进行与通过内窥镜11100进行的手术部位等的图像拾取以及通过对手术部位等的图像拾取获得的所捕获的图像的显示有关的各种类型的控制。例如，控制单元11413生成用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
此外，控制单元11413基于已经由图像处理单元11412进行了图像处理的图像信号来使显示装置11202显示手术部位等的所捕获的图像。此时，控制单元11413可以通过使用各种图像识别技术来识别所捕获的图像内的各种物体。例如，控制单元11413检测包含在所捕获的图像中的物体的颜色、边缘的形状等，由此能够识别诸如钳子等手术器械、特定活体部位、出血、当使用能量处置器械11112时的雾等等。当使显示装置11202显示所捕获的图像时，通过使用识别结果，控制单元11413可以使显示装置11202重叠显示与手术部位的图像有关的各种类型的手术支持信息。手术支持信息被重叠显示，并呈现给手术者11131，由此可以减轻手术者11131的负担，并且手术者11131可以可靠地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201连接在一起的传输线缆11400是适用于电气信号的通信的电气信号线缆、适用于光通信的光纤或适用于电气信号的通信和光通信的复合线缆。
这里，在所示的示例中，通过使用传输线缆11400来有线地进行通信，但是可以无线地进行摄像头11102与CCU 11201之间的通信。
在上文中，已经说明了根据本公开的技术可以适用的内窥镜手术系统的示例。在上述构成中，根据本公开的技术可以适用于例如内窥镜11100、摄像头11102(的图像拾取单元11402)、CCU 11201(的图像处理单元11412)等。
请注意，虽然这里以内窥镜手术系统为例进行说明，但是根据本公开的技术可以适用于其他示例，例如，显微镜手术系统等。
<23.移动体的适用例>
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术被实现为待安装在诸如汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、个人移动性、飞机、无人机、船舶和机器人等任何类型的移动体上的装置。
图78是作为根据本公开的技术可以适用的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的概略构成例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接在一起的多个电子控制单元。在图78所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。此外，作为综合控制单元12050的功能构成，示出了微型计算机12051、音频图像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作诸如用于产生如内燃机或驱动电机等车辆的驱动力的驱动力产生装置、用于向车轮传递驱动力的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置。
主体系统控制单元12020根据各种程序来控制安装到车体的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置或诸如头灯、尾灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，用于代替按键的从便携式装置传递的无线电波或各种开关的信号可以输入到主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收无线电波或信号的输入并控制车辆的门锁装置、电动窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测安装车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与图像拾取单元12031连接。车外信息检测单元12030使图像拾取单元12031捕获车辆外部的图像并接收所捕获的图像。车外信息检测单元12030可以基于接收到的图像进行诸如人、汽车、障碍物、标志、道路上的文字等物体检测处理或距离检测处理。
图像拾取单元12031是接收光并输出对应于受光量的电气信号的光学传感器。图像拾取单元12031可以输出电气信号作为图像或输出电气信号作为测距信息。此外，由图像拾取单元12031接收的光可以是可见光或诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测车内的信息。例如，车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测单元12041连接。例如，驾驶员状态检测单元12041包括捕获驾驶员的图像的相机，并且基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳度或集中度，或者可以判断驾驶员是否入睡。
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆内部和外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且可以向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以进行协调控制，以实现包括车辆的碰撞避免或碰撞缓和、基于车辆之间的距离的追踪行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告、车辆的车道偏离警告等的高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能。
另外，微型计算机12051可以通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆周围的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等来进行协调控制，以实现其中车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等。
另外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息将控制指令输出到主体系统控制单元12020。例如，微型计算机12051根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置来控制头灯，以进行协调控制，以实现防止诸如将远光灯切换为近光灯等眩光。
音频图像输出单元12052将语音和图像输出信号中的至少一种传递到能够在视觉上或听觉上通知车辆乘员或车辆外部的信息的输出装置。在图78的示例中，作为输出装置，音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063被示出。例如，显示单元12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一种。
图79是图像拾取单元12031的示例性安装位置的图。
在图79中，作为图像拾取单元12031，车辆12100包括图像拾取单元12101,12102,12103,12104和12105。
图像拾取单元12101,12102,12103,12104和12105中的每一个设置在例如车辆12100的车头、侧视镜、后保险杠、后门、车内的挡风玻璃的上侧等位置。设置在车头中的图像拾取单元12101和设置在车内的挡风玻璃上侧的图像拾取单元12105主要获得车辆12100的前方的图像。设置在侧视镜中的图像拾取单元12102和12103主要获得车辆12100的侧方的图像。设置在后保险杠或后门中的图像拾取单元12104主要获得车辆12100的后方的图像。由图像拾取单元12101和12105获得的前方的图像主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等。
请注意，图79示出了图像拾取单元12101～12104的示例性成像范围。成像范围12111表示设置在车头中的图像拾取单元12101的成像范围，成像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜中的图像拾取单元12102和12103的成像范围，成像范围12114表示设置在后保险杠或后门中的图像拾取单元12104的成像范围。例如，由图像拾取单元12101～12104捕获的图像数据被彼此叠加，从而获得车辆12100的从上方看到的鸟瞰图像。
图像拾取单元12101～12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，图像拾取单元12101～12104中的至少一个可以是包括多个图像拾取元件的立体相机，或者可以是具有相位差检测用的像素的图像拾取元件。
例如，基于从图像拾取单元12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051求出距各成像范围12111～12114内的各立体物的距离和距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而能够提取位于车辆12100的行驶路线上的特别是最接近的立体物且在与车辆12100的大致相同的方向上以预定速度(例如，等于或大于0km/h)行驶的立体物作为前方车辆。另外，微型计算机12051可以设定在前方车辆的前方预先确保的车辆之间的距离，并且可以进行自动制动控制(包括追踪行驶停止控制)、自动加速控制(包括追踪行驶开始控制)等。如上所述，可以进行其中车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等的协调控制。
例如，基于从图像拾取单元12101～12104获得的距离信息，通过将立体物分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人和电线杆等其他立体物，微型计算机12051可以提取关于立体物的立体物数据，并利用提取的数据自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为可以由车辆12100的驾驶员视觉识别的障碍物和难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051判断指示与各障碍物碰撞的危险度的碰撞风险，并且当碰撞风险等于或高于设定值并且存在碰撞的可能性时，微型计算机12051可以通过经由音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶者输出警告或者经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或回避转向，从而能够进行碰撞避免的驱动辅助。
图像拾取单元12101～12104中的至少一个可以是用于检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过判断行人是否存在于图像拾取单元12101～12104的捕获图像中来识别行人。例如，通过提取作为红外相机的图像拾取单元12101～12104的捕获图像中的特征点的过程以及对指示物体的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理以判断该物体是否为行人的过程来进行行人的识别。当微型计算机12051判断行人存在于图像拾取单元12101～12104的捕获图像中并且识别出行人时，音频图像输出单元12052控制显示单元12062，使其显示叠加的矩形轮廓线以强调所识别的行人。此外，音频图像输出单元12052可以控制显示单元12062，使其在期望的位置显示指示行人的图标等。
上面已经说明了根据本公开的技术可以适用的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以适用于例如上述构成中的图像拾取单元123031等。
本公开的实施方案不限于上述实施方案，并且在不脱离本公开的主旨的范围内可以进行各种修改。
例如，可以采用组合多个实施方案的全部或一部分的形式。
请注意，本说明书中记载的效果仅仅是说明性的而非限制性的，并且可以具有除了本说明书中记载的效果之外的效果。
请注意，本公开还可以如下构成。
(1)一种图像拾取装置，包括：
层叠的第一结构体和第二结构体，
第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，
第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路；
配置在第一结构体的像素阵列单元的下方的输出单元和输入单元，
所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，
所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子；
连接到所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子的基板；和
连接到所述基板的第一表面的电路板，第一表面面对所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子连接到其上的第二表面。
(2)根据(1)所述的图像拾取装置，还包括：
位于第一结构体上方的玻璃基板；和
透镜筒，其中
所述透镜筒放置在所述玻璃基板上。
(3)根据(1)所述的图像拾取装置，还包括：
透镜筒，其中
所述透镜筒放置在第一结构体上。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的图像拾取装置，其中
所述基板包括彼此垂直相交的两个或更多个基板。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的图像拾取装置，还包括：
透镜筒，其中
所述电路板连接在所述基板的配置有所述透镜筒的区域内的配置有所述透镜筒的表面的对向面的相应区域内。
(6)根据(1)～(4)中任一项所述的图像拾取装置，还包括：
透镜筒，其中
所述电路板和配线接合用的配线连接在所述基板的配置有所述透镜筒的区域内的配置有所述透镜筒的表面的对向面的相应区域内。
(7)一种图像拾取装置，包括：
层叠的第一结构体、玻璃基板、透过率衰减层和第二结构体，
第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，
所述玻璃基板位于第一结构体的上方，
所述透过率衰减层位于第一结构体的上方并衰减入射光的透过率，
第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路；和
配置在第一结构体的像素阵列单元的下方的输出单元和输入单元，
所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，
所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子。
(8)根据(7)所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层形成在所述玻璃基板上。
(9)根据(7)所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层形成在所述玻璃基板内。
(10)根据(7)所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层形成在所述玻璃基板和第一结构体之间。
(11)根据(7)～(10)中任一项所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层包括多个层。
(12)根据(7)所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层形成在所述玻璃基板上的半个区域中。
(13)根据(7)所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层在所述玻璃基板上形成为不同的厚度。
(14)根据(7)所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层形成在光学黑区域上。
(15)根据(7)所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层还具有作为滤色器的功能。
(16)根据(7)～(15)中任一项所述的图像拾取装置，其中
所述图像拾取装置包括多个图像拾取装置，和
在所述多个图像拾取装置中的预定数量的图像拾取装置中形成所述透过率衰减层。
(17)根据(7)～(16)中任一项所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层包含金属、无机材料、有机材料和偏光件中的任一种或组合。
(18)根据(7)所述的图像拾取装置，其中
通过使所述玻璃基板的表面成为散射光的散射面来形成所述透过率衰减层。
(19)一种图像拾取装置，包括：
层叠的第一结构体、玻璃基板和第二结构体，
第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，
所述玻璃基板位于第一结构体的上方并且包括经过蛾眼处理的光入射面，
第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路；和
配置在第一结构体的像素阵列单元的下方的输出单元和输入单元，
所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，
所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子。
(20)一种电子设备，包括：
层叠的第一结构体和第二结构体，
第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，
第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路；
配置在第一结构体的像素阵列单元的下方的输出单元和输入单元，
所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，
所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子；
连接到所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子的基板；和
连接到所述基板的第一表面的电路板，第一表面面对所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子连接到其上的第二表面。
附图标记列表
1 图像拾取装置
11 第一结构体(上侧结构体)
12 第二结构体(下侧结构体)
13 层叠结构体
14 外部端子(信号输入/输出端子)
15 滤色器
16 片上透镜
17 玻璃密封树脂
18 保护基板
21 输入/输出单元
22 行驱动单元
24 像素阵列单元
25 列信号处理单元
26 图像信号处理单元
31 像素
41 输入端子
42 输入电路单元
47 输出电路单元
48 输出端子
49 输入/输出电路单元
51 光电二极管
81 半导体基板
88 电极贯通孔
90 再配线
101 半导体基板
105 芯片贯通电极
106 连接配线
109 硅贯通电极
311 输入/输出电路区域
312 信号处理电路区域
313 像素周边电路区域
314 上下基板连接区域
321 I/O电路
901 透镜模块
904 透镜
921 基板
931 电路板
941 接合线
2100 透过率衰减层

Claims (20)

1.一种图像拾取装置，包括：
层叠的第一结构体和第二结构体，
第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，
第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路；
配置在第一结构体的像素阵列单元的下方的输出单元和输入单元，
所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，
所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子；
连接到所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子的基板；和
连接到所述基板的第一表面的电路板，第一表面面对所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子连接到其上的第二表面。
2.根据权利要求1所述的图像拾取装置，还包括：
位于第一结构体上方的玻璃基板；和
透镜筒，其中
所述透镜筒放置在所述玻璃基板上。
3.根据权利要求1所述的图像拾取装置，还包括：
透镜筒，其中
所述透镜筒放置在第一结构体上。
4.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中
所述基板包括彼此垂直相交的两个或更多个基板。
5.根据权利要求1所述的图像拾取装置，还包括：
透镜筒，其中
所述电路板连接在所述基板的配置有所述透镜筒的区域内的配置有所述透镜筒的表面的对向面的相应区域内。
6.根据权利要求1所述的图像拾取装置，还包括：
透镜筒，其中
所述电路板和配线接合用的配线连接在所述基板的配置有所述透镜筒的区域内的配置有所述透镜筒的表面的对向面的相应区域内。
7.一种图像拾取装置，包括：
层叠的第一结构体、玻璃基板、透过率衰减层和第二结构体，
第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，
所述玻璃基板位于第一结构体的上方，
所述透过率衰减层位于第一结构体的上方并衰减入射光的透过率，
第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路；和
配置在第一结构体的像素阵列单元的下方的输出单元和输入单元，
所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，
所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子。
8.根据权利要求7所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层形成在所述玻璃基板上。
9.根据权利要求7所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层形成在所述玻璃基板内。
10.根据权利要求7所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层形成在所述玻璃基板和第一结构体之间。
11.根据权利要求7所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层包括多个层。
12.根据权利要求7所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层形成在所述玻璃基板上的半个区域中。
13.根据权利要求7所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层在所述玻璃基板上形成为不同的厚度。
14.根据权利要求7所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层形成在光学黑区域上。
15.根据权利要求7所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层还具有作为滤色器的功能。
16.根据权利要求7所述的图像拾取装置，其中
所述图像拾取装置包括多个图像拾取装置，和
在所述多个图像拾取装置中的预定数量的图像拾取装置中形成所述透过率衰减层。
17.根据权利要求7所述的图像拾取装置，其中
所述透过率衰减层包含金属、无机材料、有机材料和偏光件中的任一种或组合。
18.根据权利要求7所述的图像拾取装置，其中
通过使所述玻璃基板的表面成为散射光的散射面来形成所述透过率衰减层。
19.一种图像拾取装置，包括：
层叠的第一结构体、玻璃基板和第二结构体，
第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，
所述玻璃基板位于第一结构体的上方并且包括经过蛾眼处理的光入射面，
第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路；和
配置在第一结构体的像素阵列单元的下方的输出单元和输入单元，
所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，
所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子。
20.一种电子设备，包括：
层叠的第一结构体和第二结构体，
第一结构体包括其中执行光电转换的像素二维排列的像素阵列单元，
第二结构体位于第一结构体的下方，第二结构体包括从装置的外部输入预定信号的输入电路单元、将从所述像素输出的像素信号输出到装置的外部的输出电路单元和信号处理电路；
配置在第一结构体的像素阵列单元的下方的输出单元和输入单元，
所述输出单元包括所述输出电路单元、连接到所述输出电路单元并贯通构成第二结构体的一部分的半导体基板的第一贯通孔和经由第一贯通孔将所述输出电路单元连接到所述装置的外部的信号输出用外部端子，
所述输入单元包括所述输入电路单元、连接到所述输入电路单元并贯通所述半导体基板的第二贯通孔和经由第二贯通孔将所述输入电路单元连接到所述装置的外部的信号输入用外部端子；
连接到所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子的基板；和
连接到所述基板的第一表面的电路板，第一表面面对所述信号输出用外部端子和所述信号输入用外部端子连接到其上的第二表面。
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