CN108886043B - 摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统 - Google Patents

摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统 Download PDF

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Abstract

提供一种能够实现进一步小型化的摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统。摄像元件(20)具备第一芯片(21)、第二芯片(22)以及第四芯片(24)，该第四芯片(24)沿着与第一芯片(21)和第二芯片(22)层叠的面正交的方向层叠并连接，具有作为电源用的旁路电容器(241)发挥功能的电容，第一芯片(21)、第二芯片(22)以及第四芯片(24)分别具有将芯片之间电连接的连接部，该连接部被配置为在从与像素部(211)的受光面正交的方向观察时相互重叠。

Description

摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统
技术领域
本发明涉及一种拍摄被摄体并生成该被摄体的图像数据的摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统。
背景技术
以往，在内窥镜中，需要将由设置于向体腔内插入的插入部的前端的摄像元件拍摄到的摄像信号通过线缆传送到图像处理装置。在将摄像信号以模拟信号的形式直接进行线缆传送的情况下，像素速率存在界限，难以改善摄像元件的高像素化的图像质量。因此，内窥镜用的摄像元件需要具备用于将模拟的摄像信号A/D(模拟-数字)转换为数字的摄像信号的A/D转换电路。
例如，在专利文献1中公开了一种为了减少芯片面积而将周边电路配置于其它芯片的列并行AD转换电路。根据该技术，将具有像素区域的芯片与具有周边电路的芯片层叠，并将芯片之间通过TSV(Through-Silicon Via：Si贯通电极)等进行连接。
专利文献1：日本特开2014-17834号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1的列并行AD转换电路中，需要在列方向上重复配置需要面积的单位电路，因此无法充分减小芯片面积，从而妨碍小型化。
本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于提供一种能够实现进一步小型化的摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统。
用于解决问题的方案
为了解决上述的问题而实现目的，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，具备：第一芯片，其配置有受光部，在所述受光部中，多个像素被配置成二维矩阵状，所述多个像素生成并输出与受光量相应的摄像信号；第二芯片，其沿着与所述受光部的受光面正交的方向层叠并连接于所述第一芯片的光入射面的背面侧，配置有用于执行规定的功能的多个功能执行部；以及电容芯片，其沿着与所述第一芯片和所述第二芯片层叠的面正交的方向层叠并连接，具有作为电源用的旁路电容器发挥功能的电容，其中，所述第一芯片、所述第二芯片以及所述电容芯片分别具有用于将芯片之间电连接的连接部，所述连接部被配置为在从与所述受光部的受光面正交的方向观察时相互重叠。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，还具备第三芯片，该第三芯片沿着与所述像素部的受光面正交的方向层叠并连接，至少配置有用于将所述摄像信号传送到传送线缆的传送部，所述多个功能执行部包括：读出部，其从所述多个像素中依次选择规定的像素，并读出从所选择的该像素输出的所述摄像信号；定时控制部，其对所述读出部读出从所选择的所述像素输出的所述摄像信号的定时进行控制；以及模拟数字转换部，其对从所述第一芯片输出的模拟的所述摄像信号进行模拟数字转换。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，所述第三芯片被层叠并连接在所述第二芯片的层叠面的背面侧，所述电容芯片被层叠并连接在所述第三芯片的层叠面的背面侧。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，所述电容芯片被层叠并连接在所述第一芯片与所述第二芯片之间，或被层叠并连接在所述第二芯片与所述第三芯片之间。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，沿着与所述第一芯片和所述第二芯片层叠的面正交的方向层叠并连接有多个所述电容芯片。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，还具备探测垫，该探测垫以与所述连接部重叠的方式设置，用于与检查用的探针接触。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，所述探测垫以在从所述像素部的受光面侧观察时与所述连接部重叠的方式形成于所述第一芯片。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，还具备护罩玻璃，该护罩玻璃沿着与所述像素部的受光面正交的方向层叠于包含所述探测垫的位置的所述第一芯片的表面。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，所述探测垫以在从所述像素部的受光面侧观察时在所述像素部的受光面的背面侧与所述连接部重叠的方式形成。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，所述多个功能执行部包括：读出部，其从所述多个像素中依次选择规定的像素，并读出从所选择的该像素输出的所述摄像信号；定时控制部，其对所述读出部读出从所选择的所述像素输出的所述摄像信号的定时进行控制；以及传送部，其将从所述第一芯片输出的模拟的所述摄像信号进行放大后传送到传送线缆。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，所述传送部具有：驱动器，其通过差动方式将所述摄像信号传送到所述传送线缆；以及倍频部，其输出将从外部输入的时钟信号根据所述模拟数字转换部的比特数进行倍频所得到的高速时钟信号，所述模拟数字转换部具有：转换部，其将从所述读出部读出的所述摄像信号转换为多比特的数字信号；以及串行化器，其基于所述倍频部输出的所述高速时钟信号，来将所述多比特且并行的数字信号转换为串行的数字信号，并将该串行的数字信号经由所述驱动器传送到所述传送线缆。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，所述定时控制部具有：第一定时控制部，其生成用于驱动垂直选择部的控制信号，该垂直选择部用于从所述像素部向垂直传输线读出所述摄像信号；以及第二定时控制部，其生成用于驱动其它功能执行部的控制信号，所述第一定时控制部被配置于所述第三芯片，所述第二定时控制部被配置于所述第二芯片。
另外，本发明所涉及的内窥镜的特征在于，在能够插入到被检体内的插入部的前端侧具备上述的摄像元件。
另外，本发明所涉及的内窥镜系统的特征在于，具备：上述的内窥镜；以及图像处理装置，其将所述摄像信号转换为图像信号。
发明的效果
根据本发明，起到能够实现进一步小型化这样的效果。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的内窥镜系统的整体结构的概要图。
图2是示出本发明的实施方式1所涉及的内窥镜系统的主要部分的功能的框图。
图3是本发明的实施方式1所涉及的摄像元件的顶视图。
图4是本发明的实施方式1所涉及的摄像元件的立体图。
图5是图3的A-A线截面图。
图6A是图4的B-B线截面图。
图6B是图4的C-C线截面图。
图6C是图4的D-D线截面图。
图6D是图4的E-E线截面图。
图7是示出本发明的实施方式1所涉及的摄像元件的制造方法的概要的流程图。
图8A是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图8B是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图8C是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图8D是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图8E是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图8F是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图8G是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图8H是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图8I是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图8J是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图8K是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图8L是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图8M是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图8N是示出图7的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图9是示出本发明的实施方式1所涉及的摄像元件的动作的时序图。
图10A是示意性地示出形成本发明的实施方式1的变形例所涉及的摄像元件的第一芯片的俯视图。
图10B是示意性地示出形成本发明的实施方式1的变形例所涉及的摄像元件的第二芯片的俯视图。
图10C是示意性地示出形成本发明的实施方式1的变形例所涉及的摄像元件的第三芯片的俯视图。
图10D是示意性地示出形成本发明的实施方式1的变形例所涉及的摄像元件的第四芯片的俯视图。
图11A是示意性地示出形成本发明的实施方式1的变形例所涉及的另外的摄像元件的第一芯片的俯视图。
图11B是示意性地示出形成本发明的实施方式1的变形例所涉及的另外的摄像元件的第二芯片的俯视图。
图11C是示意性地示出形成本发明的实施方式1的变形例所涉及的另外的摄像元件的第三芯片的俯视图。
图11D是示意性地示出形成本发明的实施方式1的变形例所涉及的另外的摄像元件的第四芯片的俯视图。
图12是示出本发明的实施方式2所涉及的内窥镜系统的主要部分的功能的框图。
图13A是示意性地示出形成本发明的实施方式2所涉及的摄像元件的第一芯片的俯视图。
图13B是示意性地示出形成本发明的实施方式2所涉及的摄像元件的第二芯片的俯视图。
图13C是示意性地示出形成本发明的实施方式2所涉及的摄像元件的第三芯片的俯视图。
图13D是示意性地示出形成本发明的实施方式2所涉及的摄像元件的第四芯片的俯视图。
图14是示出本发明的实施方式2所涉及的摄像元件的动作的时序图。
图15是示出本发明的实施方式3所涉及的内窥镜系统的主要部分的功能的框图。
图16A是本发明的实施方式4所涉及的摄像元件的第一芯片的俯视图。
图16B是本发明的实施方式4所涉及的摄像元件的第二芯片的俯视图。
图16C是本发明的实施方式4所涉及的摄像元件的第三芯片的俯视图。
图17是本发明的实施方式5所涉及的摄像元件的顶视图。
图18是图17的F-F线截面图。
图19A是本发明的实施方式5所涉及的摄像元件的第一芯片的俯视图。
图19B是本发明的实施方式5所涉及的摄像元件的第二芯片的俯视图。
图19C是本发明的实施方式5所涉及的摄像元件的第三芯片的俯视图。
图20是示出本发明的实施方式5所涉及的摄像元件的制造方法的概要的流程图。
图21A是示出图20的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图21B是示出图20的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图21C是示出图20的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图21D是示出图20的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图21E是示出图20的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图21F是示出图20的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图21G是示出图20的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图21H是示出图20的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图21I是示出图20的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图21J是示出图20的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图22是示出本发明的实施方式5的变形例1所涉及的摄像元件的制造方法的概要的流程图。
图23A是示出图22的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图23B是示出图22的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图23C是示出图22的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图23D是示出图22的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图23E是示出图22的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图23F是示出图22的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图23G是示出图22的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图23H是示出图22的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图23I是示出图22的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图23J是示出图22的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图23K是示出图22的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图23L是示出图22的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图24是示出本发明的实施方式5的变形例2所涉及的摄像元件的截面的示意图。
图25是示出本发明的实施方式5的变形例2所涉及的摄像元件的制造方法的概要的流程图。
图26A是示出图25的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图26B是示出图25的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图26C是示出图25的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图26D是示出图25的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图26E是示出图25的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图26F是示出图25的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图26G是示出图25的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图26H是示出图25的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图26I是示出图25的制造工序中的摄像元件的截面的示意图。
图27A是本发明的实施方式5的变形例3所涉及的摄像元件的第一芯片的俯视图。
图27B是本发明的实施方式5的变形例3所涉及的摄像元件的第二芯片的俯视图。
图27C是本发明的实施方式5的变形例3所涉及的摄像元件的第三芯片的俯视图。
具体实施方式
以下，作为用于实施本发明的方式(以下称为“实施方式”)，对具备将摄像元件设置于向被检体插入的插入部的前端的内窥镜的内窥镜系统进行说明。另外，本发明不限定于该实施方式。并且，在附图的记载中，对相同的部分标注相同的附图标记来进行说明。另外，需要留意的是，附图是示意性的，各构件的厚度与宽度的关系、各构件的比率等与实际不同。另外，附图彼此之间也包含尺寸、比率互不相同的部分。
(实施方式1)
〔内窥镜系统的结构〕
图1是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的内窥镜系统的整体结构的概要图。图1所示的内窥镜系统1具备内窥镜2、传送线缆3、连接器部5、处理器6(图像处理装置)、显示装置7以及光源装置8。
内窥镜2通过将作为传送线缆3的一部分的插入部100插入到被检体的体腔内来拍摄被检体的体内后将摄像信号(图像数据)输出到处理器6。内窥镜2位于传送线缆3的一端侧，在向被检体的体腔内插入的插入部100的前端101侧设置有进行体内图像的拍摄的摄像元件20(摄像装置)。另外，内窥镜2在插入部100的基端102侧设置有接受针对内窥镜2的各种操作的操作部4。由摄像元件20拍摄到的图像的摄像信号例如经过具有几米(m)长度的传送线缆3后被输出到连接器部5。
传送线缆3将内窥镜2与连接器部5连接，并且将内窥镜2与光源装置8连接。另外，传送线缆3将由摄像元件20生成的摄像信号传输到连接器部5。传送线缆3使用线缆、光纤等构成。
连接器部5与内窥镜2、处理器6以及光源装置8连接，对由所连接的内窥镜2输出的摄像信号实施规定的信号处理后输出到处理器6。
处理器6对从连接器部5输入的摄像信号实施规定的图像处理后向显示装置7输出。处理器6对内窥镜系统1整体统一进行控制。例如，处理器6进行切换光源装置8所射出的照明光、切换内窥镜2的摄像模式的控制。
显示装置7显示与由处理器6实施图像处理后的摄像信号对应的图像。另外，显示装置7显示与内窥镜系统1有关的各种信息。显示装置7使用液晶、有机EL(ElectroLuminescence：电致发光)等的显示面板等构成。
光源装置8经由连接器部5及传送线缆3从内窥镜2的插入部100的前端101侧朝向被摄体照射照明光。光源装置8使用发出白色光的白色LED(Light Emitting Diode：发光二极管)以及发出具有比白色光的波长带窄的波长带的窄带光的特殊光的LED等构成。光源装置8在处理器6的控制下，经由内窥镜2朝向被摄体照射白色光或窄带光。此外，在本实施方式1中，以同时式对光源装置8进行说明，但是也可以是依次照射红色光、绿色光以及蓝色光的面顺序式。
图2是示出内窥镜系统1的主要部分的功能的框图。参照图2来对内窥镜系统1的各部分结构的详细内容以及内窥镜系统1内的电信号的路径进行说明。
〔内窥镜的结构〕
首先，对内窥镜2的结构进行说明。内窥镜2具备摄像元件20、传送线缆3以及连接器部5。
摄像元件20具有第一芯片21、第二芯片22、第三芯片23以及第四芯片24。第一芯片21、第二芯片22、第三芯片23以及第四芯片24相互层叠并连接。另外，摄像元件20经由传送线缆3来接受由后述的连接器部5的电源电压生成部54生成的电源电压VDD，并且接受接地电压GND。
第一芯片21使用CIS(CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)Image Sensor：图像传感器)芯片来实现。具体地说，第一芯片21具有像素部211(受光部)，在该像素部211(受光部)中，配置有多个像素211a，该多个像素211a被配置成二维矩阵状，从外部接收光，生成并输出与受光量相应的摄像信号。
像素部211使用光电转换元件(光电二极管)、传输晶体管、电荷电压转换晶体管以及像素输出晶体管等来实现。此外，以下说明像素部211利用一个垂直传输线读出两个像素211a的两像素共用的例子，但不限定于此，例如也可以是利用一个垂直传输线读出四个像素211a的四像素共用的例子，或者是利用一个垂直传输线读出八个像素211a的八像素共用的例子，或者是利用一个垂直传输线读出一个像素211a的例子。
第二芯片22使用ADC(Analog-to-Digital Converter：模拟数字转换器)芯片来实现。第二芯片22具有列读出部221、定时控制部222以及A/D转换部223。
列读出部221基于从定时控制部222输入的信号，来从像素部211中的多个像素211a中依次选择规定的像素，从所选择的像素读出摄像信号并将该摄像信号输出到A/D转换部223。
定时控制部222基于从连接器部5输入的基准时钟信号和同步信号，来生成定时信号，并将该定时信号输出到列读出部221。
A/D转换部223将从列读出部221输入的模拟的摄像信号转换为数字的摄像信号后输出到后述的第三芯片23的传送部231。
第三芯片23使用IF(interface：接口)芯片来实现。第三芯片23具有：传送部231，其对从A/D转换部223输入的多比特的数字的摄像信号进行并行-串行转换后通过差动方式传送到传送线缆3；以及电源部232，其驱动传送部231。
第四芯片24使用电容芯片来实现。第四芯片24设置于向摄像元件20供给的电源电压VDD与接地电压GND之间，具有电源稳定用的旁路电容器241。此外，在本实施方式1中，第四芯片作为电容芯片发挥功能。
连接器部5具有接收部51、摄像信号处理部52、同步信号生成部53以及电源电压生成部54。
接收部51接收从摄像元件20传送的差动的摄像信号，对该差动的摄像信号进行串行-并行转换后输出到摄像信号处理部52。
摄像信号处理部52例如由FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)构成，对从接收部51输入的数字的摄像信号进行噪声去除和格式转换处理等处理后输出到处理器6。
同步信号生成部53基于从处理器6供给并成为内窥镜2的各构成部的动作的基准的基准时钟信号(例如27MHz的时钟信号)，来生成表示各帧的起始位置的同步信号，并将该同步信号与基准时钟信号一起经由传送线缆3输出到摄像元件20的定时控制部222。在此，同步信号生成部53生成的同步信号包含水平同步信号和垂直同步信号。
电源电压生成部54从自处理器6供给的电源生成驱动第一芯片21、第二芯片22、第三芯片23以及第四芯片24所需要的电源电压，并将所生成的电源电压输出到第一芯片21、第二芯片22、第三芯片23以及第四芯片24。电源电压生成部54使用调节器等来生成驱动第一芯片21、第二芯片22、第三芯片23以及第四芯片24所需要的电源电压。
〔处理器的结构〕
接着，对处理器6的结构进行说明。处理器6是对内窥镜系统1的整体统一进行控制的控制装置。处理器6具备图像处理部61、记录部62、输入部63、时钟生成部64、电源部65以及处理器控制部66。
图像处理部61对由摄像信号处理部52实施信号处理后的数字的摄像信号进行同时化处理、白平衡(WB)调整处理、增益调整处理、伽马校正处理、数字模拟(D/A)转换处理、格式转换处理等图像处理而将其转换为图像信号，将该图像信号输出到显示装置7(显示部)。
记录部62记录与内窥镜系统1有关的各种信息、处理中的数据等。记录部62使用快闪(Flash)存储器、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)这样的记录介质构成。
输入部63接受与内窥镜系统1有关的各种操作的输入。例如，输入部63接受用于切换光源装置8所射出的照明光的类型的指示信号的输入。输入部63例如使用十字开关、按钮等构成。
时钟生成部64生成成为内窥镜系统1的各构成部的动作的基准的基准时钟信号，并将该基准时钟信号输出到同步信号生成部53。
电源部65生成电源电压VDD，并将所生成的该电源电压VDD与接地电压GND一起供给到连接器部5的电源电压生成部54。
处理器控制部66对构成内窥镜系统1的各部统一进行控制。处理器控制部66使用CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等构成。处理器控制部66根据从输入部63输入的指示信号来切换光源装置8所射出的照明光。
〔摄像部的构造〕
接着，对摄像元件20的详细构造进行说明。图3是摄像元件20的顶视图。图4是摄像元件20的立体图。图5是图3的A-A线截面图。图6A是图4的B-B线截面图。图6B是图4的C-C线截面图。图6C是图4的D-D线截面图。图6D是图4的E-E线截面图。
如图3～图5以及图6A～图6D所示，在摄像元件20中，沿着与第一芯片21中的像素部211的面正交的方向(图5的图纸上下方向)依次层叠第四芯片24、第四多层布线层28、第三芯片23、第三多层布线层27、第二芯片22、第二多层布线层26、第一多层布线层25、第一芯片21以及护罩玻璃30(护罩玻璃晶圆)。另外，摄像元件20形成有用于将各层电连接的TSV32、34。并且，摄像元件20在第一芯片21的受光面侧形成有用于与进行图像检查的检查用的探针接触的探测垫213a。另外，摄像元件20形成有用于将各层电连接的各个电极31、33、35。
如图6A所示，第一芯片21具有：呈矩形形状的像素部211；垂直选择部212(垂直选择电路)，其设置于像素部211的左右两端，从像素部211中的各像素211a中以行为单位依次选择摄像信号并传输到垂直传输线(未图示)；呈矩形形状的连接部213，其配置于像素部211的上端侧，与第二芯片22连接；以及探测垫213a，其设置于连接部213。并且，探测垫213a以在从像素部211的受光面侧观察时与连接部213重叠的方式形成于第一芯片21。
如图6B所示，第二芯片22具有列读出部221(列读出电路)、定时控制部222、A/D转换部223、水平选择部224(水平选择电路)以及连接部225，其中，该水平选择部224选择列读出部221来传输摄像信号。连接部225配置于列读出部221的上端侧。
如图6C所示，第三芯片23具有传送部231(线缆传送电路)、电源部232以及连接部233。连接部233配置于电源部232的上端侧。
如图6D所示，第四芯片24具有旁路电容器241和连接部242。连接部242配置于旁路电容器241的上端侧。
像这样构成的摄像元件20以在从与像素部211的受光面正交的方向观察时各个连接部213、连接部225、连接部233以及连接部242相互重叠的方式配置于各芯片。由此，能够减小各芯片的面积，因此能够进行摄像元件20的小型化。
〔摄像部的制造方法〕
接着，对摄像元件20的制造方法进行说明。图7是示出摄像元件20的制造方法的概要的流程图。图8A～图8N是示出图7的各制造工序中的摄像元件20的截面的示意图。此外，以下使用周知的半导体制造装置来制造摄像元件20，因此对于半导体制造装置的结构省略说明。
如图7所示，首先，半导体制造装置通过使用公知的半导体集成电路工序，在Si晶圆上形成半导体集成电路和电容元件，来制造CIS晶圆、ADC晶圆、IF晶圆以及电容晶圆(步骤S101)。在该情况下，半导体制造装置对各晶圆形成包含绝缘层和导电层的多层布线层。例如图8A所示，半导体制造装置对第一芯片21形成第一多层布线层25。
接着，半导体制造装置将CIS晶圆与ADC晶圆层叠并进行连接(步骤S102)。具体地说，如图8B所示，半导体制造装置对第一芯片21的第一多层布线层25和第二芯片22的第二多层布线层26进行平坦化，使得绝缘层的最表面的高度与导电层的最表面的高度大致相同之后，利用由导电层形成的电极31将第一芯片21的第一多层布线层25与第二芯片22的第二多层布线层26粘贴在一起。由此，将绝缘层与导电层同时接合(混合键和(HybridBonding))。
之后，半导体制造装置进行ADC晶圆的薄化(步骤S103)。具体地说，如图8C所示，半导体制造装置使第二芯片22从图8B的状态薄化至3μm～50μm左右。在该情况下，第一芯片21作为支承晶圆发挥功能，因此不需要为了使第二芯片22薄化时的处理而另外使用支承晶圆。
接着，半导体制造装置将ADC晶圆与IF晶圆层叠并进行连接(步骤S104)。具体地说，如图8D所示，半导体制造装置通过将在第二芯片22的进行了薄化的面形成的绝缘膜与第三芯片23的第三多层布线层27的绝缘膜接合来进行层叠。
之后，半导体制造装置进行IF晶圆的薄化(步骤S105)。具体地说，如图8E所示，半导体制造装置进行第三芯片23的薄化。
接着，半导体制造装置对ADC晶圆和IF晶圆分别进行TSV的形成(步骤S106)。具体地说，如图8F所示，半导体制造装置对第二芯片22和第三芯片23分别形成TSV 32，来将第二芯片22的第二多层布线层26与第三芯片23的第三多层布线层27连接。在该情况下，半导体制造装置例如通过周知的双触点或共用触点等来将第二芯片22的第二多层布线层26与第三芯片23的第三多层布线层27连接。
之后，半导体制造装置将IF晶圆与电容晶圆层叠并进行连接(步骤S107)。具体地说，如图8G所示，半导体制造装置将形成于第三芯片23的背面且连接于TSV 32的电极33与第四芯片24的第四多层布线层28借助混合键和或凸块等进行连接，来将它们层叠并进行连接。
接着，半导体制造装置进行电容晶圆的薄化(步骤S108)。具体地说，如图8H所示，半导体制造装置使第四芯片24薄化至3μm～50μm左右。
之后，半导体制造装置对电容晶圆形成TSV(步骤S109)。具体地说，如图8I所示，半导体制造装置形成与第四芯片24的第四多层布线层28连接的TSV 34。
接着，半导体制造装置对电容晶圆接合支承晶圆(步骤S110)，半导体制造装置进行CIS晶圆的薄化(步骤S111)。具体地说，如图8J所示，半导体制造装置在第四芯片24的背面临时接合支承晶圆36之后，进行第一芯片21的薄化。
之后，半导体制造装置对CIS晶圆开口形成探测垫(步骤S112)。具体地说，如图8K所示，半导体制造装置以使第一芯片21的第一多层布线层25的一部分作为垫露出的方式对第一芯片21的连接部213(连接区域)处的Si基板和绝缘层进行蚀刻处理，由此形成探测垫213a。
接着，半导体制造装置在CIS晶圆上形成彩色滤色片或微透镜等片上滤色片(OCF)(步骤S113)。
之后，未图示的检查装置对层叠晶圆进行检查(步骤S114)。具体地说，检查装置将检查探针在探测垫213a上进行探测来进行摄像元件20(层叠晶圆)的图像检查。
接着，半导体制造装置将护罩玻璃粘接在CIS晶圆上(步骤S115)。具体地说，如图8L所示，半导体制造装置将护罩玻璃30(护罩玻璃晶圆)粘接在第一芯片21的OCF上。
之后，半导体制造装置进行支承晶圆的剥离(步骤S116)。具体地说，如图8M所示，半导体制造装置将第四芯片24的背面的支承晶圆36剥离。
接着，半导体制造装置在IF晶圆的背面形成电极(步骤S117)。具体地说，如图8N所示，半导体制造装置对第四芯片24的背面形成外部连接用的电极35。像这样，半导体制造装置制造本实施方式1中使用的摄像元件20，结束本处理。
在此，作为一例，说明了在CIS晶圆的薄化(步骤S111)之前的阶段进行电容晶圆的薄化(步骤S108)以及对电容晶圆形成TSV(步骤S109)的方法，但是也可以在电容晶圆的薄化(步骤S108)以及对电容晶圆形成TSV(步骤S109)之前，进行CIS晶圆的薄化(步骤S111)、对CIS晶圆开口形成探测垫(步骤S112)、对CIS晶圆形成片上滤色片(OCF)(步骤S113)、层叠晶圆的检查(步骤S114)以及对CIS晶圆粘接护罩玻璃(步骤S115)。在该情况下，在CIS晶圆的薄化时薄化处理前的电容晶圆作为支承晶圆发挥功能，因此不需要另外进行临时接合支承晶圆以及剥离支承晶圆的工序，从而能够使工序简化。
〔摄像元件的动作〕
接着，对摄像元件20的动作进行说明。图9示出摄像元件20的动作的时序图。在图9中，横轴表示时间。另外，图9的(a)示出像素部211中的水平行的读出定时，图9的(b)示出第二芯片22的AD转换定时，图9的(c)示出第三芯片23的传送部231的传送定时。此外，在图9中，将像素部211中的N行和N+1行作为一例来进行说明。
如图9所示，定时控制部222开始进行像素部211中的N行的读出(时刻t1)，对从Odd(奇数)列读出的模拟的摄像信号进行A/D转换而转换为数字的摄像信号，使该数字的摄像信号通过传送部231传送到传送线缆3(时刻t2～时刻t3)。
之后，定时控制部222在水平消隐期间之后(时刻t4)，对从Even(偶数)列读出的模拟的摄像信号进行A/D转换而转换为数字的摄像信号，使该数字的摄像信号通过传送部231传送到传送线缆3(时刻t4～时刻t5)。
接着，定时控制部222开始进行像素部211中的N+1行的读出(时刻t5)。
之后，定时控制部222在水平消隐期间之后(时刻t6)，对从Odd列读出的模拟的摄像信号进行A/D转换而转换为数字的摄像信号，使该数字的摄像信号通过传送部231传送到传送线缆3(时刻t6～时刻t7)。
接着，定时控制部222在水平消隐期间之后(时刻t8)，对从Even列读出的模拟的摄像信号进行A/D转换而转换为数字的摄像信号，使该数字的摄像信号通过传送部231传送到传送线缆3(时刻t8～时刻t9)。
像这样，定时控制部222按像素部211中的每个水平行，以奇数列和偶数列的顺序将数字的摄像信号直接传送到传送线缆3。
根据以上说明的本发明的实施方式1，第一芯片21、第二芯片22以及第四芯片24(电容芯片)所具有的连接部213、连接部225以及连接部242被配置为在从与像素部211的受光面正交的方向观察时相互重叠，因此能够实现进一步小型化。
另外，根据本发明的实施方式1，通过将列读出部221、定时控制部222、A/D转换部223以及水平选择部224配置于同一第二芯片22，能够省略用于对芯片之间的偏差进行调整的定时调整电路，因此能够使摄像元件20更加小型化。
并且，根据本发明的实施方式1，将像素部211配置于第一芯片21，将A/D转换部223配置于第二芯片22，将传送部231配置于第三芯片23，因此能够防止噪声从数字电路向像素部211的回流。
另外，根据本发明的实施方式1，将探测垫213a以在从像素部211的受光面侧观察时与连接部213相互重叠的方式形成于第一芯片21，因此不需要增大摄像元件20的芯片尺寸，能够一边在封装前(从晶圆切断之前、向内窥镜2嵌入之前)进行图像检查一边制造摄像元件20。
此外，在本发明的实施方式1中，作为电容芯片的第四芯片24为一个，但是例如也可以将多个电容芯片层叠并连接。
(实施方式1的变形例)
接着，对本发明的实施方式1的变形例进行说明。在上述的本实施方式1中，旁路电容器241形成于第四芯片24，但是能够适当地变更形成旁路电容器的层。图10A～图10D是示意性地示出形成本实施方式1的变形例所涉及的摄像元件的各芯片的俯视图。图11A～图11D是示意性地示出形成本实施方式1的变形例所涉及的另外的摄像元件的各芯片的俯视图。此外，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
如图10A～图10D所示，摄像元件20a具有第一芯片21、第二芯片22a、第三芯片23a以及第四芯片24a，且各芯片层叠。并且，摄像元件20a在第二芯片22a上形成有旁路电容器241，在第三芯片23a形成有列读出部221、定时控制部222、A/D转换部223以及水平选择部224，在第四芯片24a形成有传送部231和电源部232。
另外，如图11A～图11D所示，摄像元件20b具有第一芯片21、第二芯片22b、第三芯片23b以及第四芯片24b，且各芯片层叠。并且，摄像元件20b在第三芯片23b上形成有旁路电容器241，在第四芯片24b形成有传送部231和电源部232。
根据以上说明的本发明的实施方式1的变形例，通过在形成有像素部211的第一芯片21的附近层叠旁路电容器241，能够进一步降低电源噪声向像素部211的回流。
并且，根据本发明的实施方式1的变形例，由于能够使第一芯片21(CIS芯片)与成为热源的第三芯片23a及第二芯片22b(ADC芯片)之间的距离远，或者使第一芯片21(CIS芯片)与第四芯片24a及第四芯片24b(IF芯片)之间的距离远，因此能够防止因各像素211a的温度的不均一性引起的图像的不均。
此外，在本发明的实施方式1的变形例中，将在CIS芯片与ADC芯片之间、或ADC芯片与IF芯片之间配置有旁路电容器241的电容芯片层叠并连接，但是例如也可以在各芯片之间层叠并连接电容芯片。具体地说，也可以在CIS芯片与ADC芯片之间以及ADC芯片与IF芯片之间分别设置电容芯片。当然，也可以在IF芯片的背面层叠并连接一个或多个电容芯片。
(实施方式2)
接着，对本发明的实施方式2进行说明。本实施方式2与上述的实施方式1所涉及的摄像元件20在结构上不同。具体地说，上述的实施方式1所涉及的摄像元件20从Odd列和Even列分别直接读出并传送到传送线缆3，但是在本实施方式2中，将从Odd列和Even列分别读出的摄像信号暂时进行记录后传送到传送线缆3。以下，在说明本实施方式2所涉及的摄像元件的结构之后，对摄像元件的驱动定时进行说明。此外，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
图12是示出本发明的实施方式2所涉及的内窥镜系统的主要部分的功能的框图。图12所示的内窥镜系统1c具备内窥镜2c，来代替上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1的内窥镜2。
内窥镜2c具备摄像元件20c，来代替上述的实施方式1所涉及的内窥镜2的摄像元件20。摄像元件20c具备第一芯片21、第二芯片22c、第三芯片23c以及第四芯片24c。
第二芯片22c具有列读出部221、第一定时控制部222c(第一定时电路)以及A/D转换部223，该第一定时控制部222c生成用于对构成摄像元件20c的各部的驱动进行控制的驱动信号。
第三芯片23c具有：Odd存储器231a，其暂时记录从Odd列读出的摄像信号；Even存储器231b，其暂时记录从Even列读出的摄像信号；以及运算部232c(运算电路)，其进行各种运算。
第四芯片24c具有传送部231和电源部232。
〔摄像元件的构造〕
接着，对上述的摄像元件20c的详细构造进行说明。图13A是示意性地示出形成摄像元件20c的第一芯片21的俯视图。图13B是示意性地示出形成摄像元件20c的第二芯片22c的俯视图。图13C是示意性地示出形成摄像元件20c的第三芯片23c的俯视图。图13D是示意性地示出形成摄像元件20c的第四芯片24c的俯视图。
如图13B所示，第二芯片22c具有列读出部221、第一定时控制部222c、A/D转换部223、水平选择部224以及连接部225。
如图13C所示，第三芯片23c具有运算部232c(运算电路)、数字存储器部231c(数字存储器电路)以及连接部233，该数字存储器部231c暂时记录由列读出部221读出的摄像信号。数字存储器部231c由上述的Odd存储器231a和Even存储器231b构成。
第四芯片24c具有传送部231、电源部232以及连接部235。
〔摄像元件的动作〕
接着，对摄像元件20c的动作进行说明。图14是示出摄像元件20c的动作的时序图。在图14中，横轴表示时间。另外，图14的(a)示出像素部211中的水平行的读出定时，图14的(b)示出第二芯片22c的AD转换定时，图14的(c)示出从Odd列读出的摄像信号向数字存储器部231c的写入和读出定时，图14的(d)示出从Even列读出的摄像信号向数字存储器部231c的写入和读出定时，图14的(e)示出传送部231的传送定时。此外，在图14中，将像素部211中的N行和N+1行作为一例来进行说明。
如图14所示，第一定时控制部222c开始进行像素部211中的N行的读出(时刻t11)，对从Odd列读出的模拟的摄像信号进行A/D转换而转换为数字的摄像信号，将该数字的摄像信号写入到数字存储器部231c(Odd存储器231a)(时刻t12～时刻t13)。
接着，第一定时控制部222c与水平消隐期间的定时(时刻t13)相应地将被写入到数字存储器部231c(Odd存储器231a)中的Odd列的摄像信号读出，开始进行将N行Odd列的摄像信号通过传送部231传送到传送线缆3的N行Odd列传送(时刻t13)。
之后，第一定时控制部222c在水平消隐期间之后(时刻t14)，对从Even列读出的模拟的摄像信号进行A/D转换而转换为数字的摄像信号，将该数字的摄像信号写入到数字存储器部231c(Even存储器231b)(时刻t14～t15)。
接着，在传送N行Odd列的摄像信号之后(时刻t15)，第一定时控制部222c开始进行像素部211中的N+1行的读出(时刻t15)。
之后，第一定时控制部222c与水平消隐期间的定时(时刻t15)相应地将被写入到数字存储器部231c(Even存储器231b)中的Even列的摄像信号读出，开始进行将N行Even列的摄像信号通过传送部231传送到传送线缆3的N行Even列传送(时刻t15)。
接着，第一定时控制部222c在水平消隐期间之后(时刻t16)，对从Odd列读出的模拟的摄像信号进行A/D转换而转换为数字的摄像信号，将该数字的摄像信号写入到数字存储器部231c(Odd存储器231a)(时刻t16～时刻t17)。
之后，在传送N行Even列的摄像信号之后(时刻t17)，与水平消隐期间的定时(时刻t17)相应地将被写入到数字存储器部231c(Odd存储器231a)中的Odd列的摄像信号读出，开始进行将N+1行Odd列的摄像信号通过传送部231传送到传送线缆3的N+1行Odd列传送(时刻t17)。
接着，在水平消隐期间之后(时刻t18)，第一定时控制部222c对从Even列读出的模拟的摄像信号进行A/D转换而转换为数字的摄像信号，将该数字的摄像信号写入到数字存储器部231c(Even存储器231b)(时刻t18～时刻t19)。
之后，与水平消隐期间的定时(时刻t19)相应地将被写入到数字存储器部231c中的Even列的摄像信号读出，开始进行将N+1行Even列的摄像信号通过传送部231传送到传送线缆3的N+1行Even列传送(时刻t19)。
根据以上说明的本发明的实施方式2，能够与实施方式1同样地实现小型化。
并且，根据本发明的实施方式2，通过在第三芯片23c设置Odd存储器231a和Even存储器231b，来保持A/D转换后的摄像信号，由此能够降低传送速率、对构成列读出部221的列电路的偏差进行校正。
此外，在本发明的实施方式2中，也可以将形成有旁路电容器241的电容芯片层叠并连接于第一芯片21与第二芯片22c之间、第二芯片22c与第三芯片23c之间以及第三芯片23c与第四芯片24c之间中的任一个。当然，也可以在第四芯片24c的背面层叠并连接一个或多个电容芯片。
(实施方式3)
接着，对本发明的实施方式3进行说明。本实施方式3与上述的实施方式1所涉及的内窥镜2的结构不同。具体地说，上述的实施方式1所涉及的内窥镜2是从A/D转换部223向传送部231发送并行信号，但是在本实施方式3中，将并行信号转换为串行信号后发送到传送部。以下，对本实施方式3所涉及的内窥镜的结构进行说明。此外，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
图15是示出本发明的实施方式3所涉及的内窥镜系统的主要部分的功能的框图。图15所示的内窥镜系统1d具备内窥镜2d，来代替上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1的内窥镜2。
内窥镜2d具备摄像元件20d和连接器部5d，来代替上述的实施方式1所涉及的摄像元件20和连接器部5。
摄像元件20d具备第二芯片22d和第三芯片23d，来代替上述的实施方式1所涉及的第二芯片22和第三芯片23。
第二芯片22d具备列读出部221、定时控制部222以及A/D转换部223d。
A/D转换部223d具有：转换部226，其将模拟的摄像信号A/D转换为数字的摄像信号；以及串行化器227(Serializer)，其将由转换部226进行转换得到的并行的摄像信号转换为串行的摄像信号后传送到第三芯片23d。串行化器227基于从后述的第三芯片23d的倍频部237输入的高速时钟信号，来将并行的摄像信号转换为串行的摄像信号后传送到第三芯片23d。
第三芯片23d具有电源部232和传送部213d。传送部213d具有线缆驱动器236和倍频部237(倍频电路)。
线缆驱动器236基于从倍频部237输入的高速时钟信号，来将从串行化器227输入的串行的摄像信号通过差动方式(例如LVDS)传送到传送线缆3。
倍频部237使用PLL(Phase Locked Loop：锁相环)构成。倍频部237将从连接器部5d输入的基准时钟信号的频率转换为规定的n倍(例如2倍、3倍)后输出到线缆驱动器236和串行化器227。具体地说，倍频部237基于A/D转换部223d的比特数(例如8比特)，来输出对时钟信号进行倍频所得到的高速时钟信号。
根据以上说明的本发明的实施方式3，能够减少将第二芯片22d与第三芯片23d连接的布线、例如TSV 32的连接数，因此能够降低摄像元件20d中的连接部的面积。
(实施方式4)
接着，对本发明的实施方式4进行说明。本实施方式4与上述的实施方式1所涉及的摄像元件20在结构上不同。具体地说，在上述的实施方式1所涉及的摄像元件20中，将数字的摄像信号传送到传送线缆3，但是在本实施方式4中，将模拟的摄像信号传送到传送线缆3。被传送的模拟的摄像信号在接收部51中还具备的模拟前端部中转换为数字信号后经由摄像信号处理部52输出到处理器6。以下，对本实施方式4所涉及的摄像元件的结构进行说明。此外，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
〔摄像装置的结构〕
图16A是本实施方式4所涉及的摄像元件的第一芯片的俯视图。图16B是本实施方式4所涉及的摄像元件的第二芯片的俯视图。图16C是本实施方式4所涉及的摄像元件的第三芯片的俯视图。
如图16A～16C所示，摄像元件20e具备第一芯片21、第二芯片22e以及第三芯片23e。在摄像元件20e中，沿着与第一芯片21中的像素部211的面正交的方向依次层叠有第三芯片23e、第二芯片22e、第一芯片21以及护罩玻璃30(未图示)。
第二芯片22e具有列读出部221、水平选择部224、定时控制部222以及模拟线缆传送部228(模拟线缆传送电路)，该模拟线缆传送部228将由列读出部221读出的模拟的摄像信号传送到传送线缆3。并且，第二芯片22e还具有将各层电连接的连接部225。
第三芯片23e具有旁路电容器241和连接部233。
根据以上说明的本发明的实施方式4，能够与上述的实施方式1同样地实现摄像元件20e的小型化。
(实施方式5)
接着，对本发明的实施方式5进行说明。本实施方式5与上述的实施方式1所涉及的摄像元件20在结构上不同。以下，对本实施方式5所涉及的摄像元件的结构进行说明。此外，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
〔摄像元件的结构〕
图17是本实施方式5所涉及的摄像元件的顶视图。图18是图17的F-F线截面图。图19A是本实施方式5所涉及的摄像元件的第一芯片的俯视图。图19B是本实施方式5所涉及的摄像元件的第二芯片的俯视图。图19C是本实施方式5所涉及的摄像元件的第三芯片的俯视图。
如图17、图18以及图19A～图19C所示，摄像元件20f具备第一芯片21、第二芯片22以及第三芯片23。在摄像元件20f中，沿着与第一芯片21中的像素部211的面正交的方向依次层叠有第三芯片23、第三多层布线层27、第二芯片22、第二多层布线层26、第一多层布线层25、第一芯片21以及护罩玻璃30。
〔摄像元件的制造方法〕
接着，对摄像元件20f的制造方法进行说明。图20是示出摄像元件20f的制造方法的概要的流程图。图21A～图21J是示出图20的各制造工序中的摄像元件20f的截面的示意图。此外，以下使用周知的半导体制造装置来制造摄像元件20f，因此对于半导体制造装置的结构省略说明。
如图20所示，首先，半导体制造装置通过使用公知的半导体制造工序在Si晶圆上形成半导体集成电路，来制造各CIS晶圆(第一芯片21)、ADC晶圆(第二芯片22)以及IF晶圆(第三芯片23)(步骤S201)。在该情况下，半导体制造装置对各晶圆形成由绝缘层和导电层构成的多层布线层。例如图21A所示，半导体制造装置对第一芯片21形成第一多层布线层25。
接着，半导体制造装置将CIS晶圆与ADC晶圆层叠并进行连接(步骤S202)。具体地说，如图21B所示，半导体制造装置对第一芯片21的第一多层布线层25和第二芯片22的第二多层布线层26进行平坦化，使得绝缘层的最表面的高度与导电层的最表面的高度大致相同之后，利用由导电层形成的电极31将第一芯片21的第一多层布线层25与第二芯片22的第二多层布线层26粘贴在一起。由此，将绝缘层与导电层同时接合(混合键和)。
之后，半导体制造装置进行ADC晶圆的薄化(步骤S203)。具体地说，如图21C所示，半导体制造装置使第二芯片22从图21B的状态薄化至3μm～50μm左右。在该情况下，第一芯片21作为支承晶圆发挥功能，因此不需要为了使第二芯片22薄化时的处理而另外使用支承晶圆。
接着，半导体制造装置对ADC晶圆形成TSV(步骤S204)。具体地说，如图21D所示，半导体制造装置对第二芯片22形成用于将第二芯片22与第二多层布线层26连接的TSV 32。
之后，半导体制造装置将ADC晶圆与IF晶圆层叠并连接(步骤S205)。具体地说，如图21E所示，将第三芯片23的第三多层布线层27与形成于第二芯片22的背面且连接于TSV32的电极33借助混合键和或凸块等进行连接。
接着，半导体制造装置进行CIS晶圆的薄化(步骤S206)。具体地说，如图21F所示，半导体制造装置进行第一芯片21的薄化。
之后，半导体制造装置对CIS晶圆开口形成探测垫(步骤S207)。如图21G所示，半导体制造装置以使第一芯片21的第一多层布线层25的一部分作为垫露出的方式对第一芯片21的连接部213(连接区域)处的Si基板和绝缘层进行蚀刻处理，由此形成探测垫213a。
接着，半导体制造装置在CIS晶圆上形成彩色滤色片或微透镜等片上滤色片(OCF)(步骤S208)。
之后，未图示的检查装置对层叠晶圆进行检查(步骤S209)。具体地说，检查装置将检查探针在探测垫213a上进行探测来进行层叠晶圆的图像检查。
接着，半导体制造装置将护罩玻璃粘接在CIS晶圆上(步骤S210)。具体地说，如图21H所示，半导体制造装置将护罩玻璃30粘接在第一芯片21上。
之后，半导体制造装置进行IF晶圆的薄化(步骤S211)。具体地说，如图21I所示，半导体制造装置进行第三芯片23的薄化。
接着，半导体制造装置对IF晶圆形成TSV(步骤S212)，在IF晶圆的背面形成电极(步骤S213)。具体地说，如图21J所示，半导体制造装置在对第三芯片23形成TSV 34之后，在第三芯片23的背面形成外部连接用的电极35。像这样，半导体制造装置制造本实施方式5中使用的摄像元件20f，结束本处理。
根据以上说明的本发明的实施方式5，能够与实施方式1同样地实现摄像元件20f的小型化。
(实施方式5所涉及的变形例1)
接着，对本发明的实施方式5的变形例1进行说明。关于本实施方式5的变形例1，与上述的实施方式5所涉及的摄像元件20f的制造方法不同。以下，对本实施方式5的变形例1所涉及的摄像元件20f的制造方法进行说明。此外，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
〔摄像元件的制造方法〕
图22是示出本实施方式5的变形例1所涉及的摄像元件20f的制造方法的概要的流程图。图23A～图23L是示出图22的各制造工序中的摄像元件20f的截面的示意图。此外，以下使用周知的半导体制造装置来制造摄像元件20f，因此对于半导体制造装置的结构省略说明。
在图22中，步骤S301～步骤S303分别与上述的图20的步骤S201～步骤S203对应。
在步骤S304中，半导体制造装置将ADC晶圆与IF晶圆层叠并进行连接。具体地说，如图23D所示，半导体制造装置在形成于第二芯片22的进行了薄化的面的绝缘膜层叠第三芯片23的第三多层布线层27并进行连接。
接着，半导体制造装置进行IF晶圆的薄化(步骤S305)。具体地说，如图23E所示，半导体制造装置进行第三芯片23的薄化。
之后，半导体制造装置对ADC晶圆和IF晶圆形成TSV(步骤S306)。具体地说，如图23F所示，半导体制造装置对第二芯片22和第三芯片23分别形成TSV 32，来将第二芯片22的第二多层布线层26与第三芯片23的第三多层布线层27连接。
接着，半导体制造装置对IF晶圆接合支承晶圆(步骤S307)。具体地说，如图23G所示，半导体制造装置在第三芯片23的背面临时接合支承晶圆50。
步骤S308～步骤S312分别与上述的图20的步骤S206～步骤S210对应。
在步骤S313中，半导体制造装置将支承晶圆剥离。具体地说，如图23K所示，半导体制造装置将支承晶圆50从第三芯片23的背面剥离。
接着，半导体制造装置在IF晶圆的背面形成电极(步骤S314)。具体地说，如图23L所示，半导体制造装置在第三芯片23的背面形成电极35。像这样，半导体制造装置制造本实施方式5的变形例1中使用的摄像元件20f，结束本处理。
在此，作为一例，说明了在CIS晶圆的薄化(步骤S308)之前的阶段进行IF晶圆的薄化(步骤S305)以及对IF晶圆形成TSV(步骤S306)的方法，但是也可以在IF晶圆的薄化(步骤S305)以及对IF晶圆形成TSV(步骤S306)之前且在将ADC晶圆与IF晶圆经由TSV 32进行电连接之后，进行CIS晶圆的薄化(步骤S308)、对CIS晶圆开口形成探测垫(步骤S309)、对CIS晶圆形成片上滤色片(OCF)(步骤S310)、对层叠晶圆的检查(步骤S311)以及对CIS晶圆粘接护罩玻璃(步骤S312)。在该情况下，在使CIS晶圆薄化时薄化处理前的电容晶圆作为支承晶圆发挥功能，因此不需要另外进行临时接合支承晶圆以及剥离支承晶圆的工序，从而能够使工序简化。
根据以上说明的本发明的实施方式5所涉及的变形例1，能够与实施方式1同样地进行摄像元件20f的小型化。
(实施方式5所涉及的变形例2)
接着，对本发明的实施方式5的变形例2进行说明。本实施方式5的变形例2与上述的实施方式5所涉及的摄像元件20f在结构上不同。具体地说，上述的实施方式5所涉及的摄像元件20f在第一芯片21的连接部213形成了探测垫213a，但是本实施方式5的变形例2所涉及的摄像元件是在第三芯片23的背面形成作为电极的探测垫。以下，在说明本实施方式5的变形例2所涉及的摄像元件的结构之后，对本实施方式5的变形例2所涉及的摄像元件的制造方法进行说明。此外，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
〔摄像元件的结构〕
图24是示出本实施方式5的变形例2所涉及的摄像元件的截面的示意图。图24所示的摄像元件20g在第三芯片23的背面形成有作为电极的探测垫60。
〔摄像元件的制造方法〕
接着，对本实施方式5的变形例2所涉及的摄像元件20g的制造方法进行说明。图25是示出本实施方式5的变形例2所涉及的摄像元件20g的制造方法的概要的流程图。图26A～图26I是示出图25的各制造工序中的摄像元件20g的截面的示意图。此外，以下使用周知的半导体制造装置来制造摄像元件20g，因此对于半导体制造装置的结构省略说明。
在图25中，步骤S401～步骤S403分别与上述的图20的步骤S201～步骤S203对应。
在步骤S404中，半导体制造装置将ADC晶圆与IF晶圆层叠并进行连接。具体地说，如图26D所示，将第三芯片23的第三多层布线层27与第二芯片22的进行了薄化的面通过经由绝缘膜的直接接合等来进行连接。
接着，半导体制造装置进行CIS晶圆的薄化(步骤S405)。具体地说，如图26E所示，半导体制造装置进行第一芯片21的薄化。
之后，半导体制造装置在CIS晶圆上形成彩色滤色片或微透镜等片上滤色片(OCF)(步骤S406)。
接着，半导体制造装置将护罩玻璃粘接在CIS晶圆上(步骤S407)。具体地说，如图26F所示，半导体制造装置将护罩玻璃30(护罩玻璃晶圆)粘接在第一芯片21上。
之后，半导体制造装置进行IF晶圆的薄化(步骤S408)。具体地说，如图26G所示，半导体制造装置进行第三芯片23的薄化。
接着，半导体制造装置对ADC晶圆和IF晶圆形成TSV(步骤S409)。具体地说，如图26H所示，半导体制造装置对第二芯片22和第三芯片23分别形成TSV 32，来将第二芯片22的第二多层布线层26与第三芯片23的第三多层布线层27连接。由此，与TSV 32连接的背面布线作为探测垫发挥功能。
之后，未图示的检查装置对层叠晶圆进行检查(步骤S410)。具体地说，如图26H所示，检查装置通过将与TSV 32连接的背面布线作为探测垫而使检查探针接触，来对摄像元件20g进行检查。
接着，半导体制造装置在IF晶圆的背面形成电极(步骤S411)。具体地说，如图26I所示，半导体制造装置在第三芯片23的形成有TSV 32的位置形成作为电极的探测垫60。像这样，半导体制造装置制造本实施方式5的变形例2中使用的摄像元件20g，结束本处理。
根据以上说明的本发明的实施方式5的变形例2，能够与实施方式1同样地实现摄像元件20g的小型化。
(实施方式5的变形例3)
接着，对本发明的实施方式5的变形例3进行说明。本实施方式5的变形例3与上述的实施方式5的摄像元件20f在结构上不同。以下，对本实施方式5的变形例3所涉及的摄像元件的结构进行说明。此外，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
〔摄像元件的结构〕
图27A是本实施方式5的变形例3所涉及的摄像元件的第一芯片的俯视图。图27B是本实施方式5的变形例3所涉及的摄像元件的第二芯片的俯视图。图27C是本实施方式5的变形例3所涉及的摄像元件的第三芯片的俯视图。
如图27A～27C所示，摄像元件20h具备第一芯片21、第二芯片22c以及第三芯片23h。
第三芯片23h具备传送部231、电源部232、第二定时控制部234(第二定时控制电路)以及连接部233c，该第二定时控制部234生成用于驱动垂直选择部212的控制信号。
根据以上说明的本发明的实施方式5的变形例3，垂直选择部212的驱动信号为具有比基准时钟信号的周期长的脉宽(例如，以水平扫描期间为单位在高(High)与低(Low)之间进行切换)的低速的信号，因此通过在第三芯片23h上设置第二定时控制部234，不需要还具备用于对因芯片之间的信号传送产生的定时偏差进行调整的电路，能够使摄像元件20h的传感器尺寸最佳化。
此外，在本发明的实施方式5的变形例3中，将第一定时控制部222c设置于第二芯片22c，将第二定时控制部234设置于第三芯片23h，但是也可以将第一定时控制部222c设置于第三芯片23h，将第二定时控制部234设置于第二芯片22c。
(其它的实施方式)
另外，在本实施方式中，应用于能够插入到被检体的内窥镜，但是例如还能够应用于胶囊型的内窥镜或拍摄被检体的摄像装置。
此外，在本说明书中的时序图、流程图的说明中，使用“首先”、“之后”、“接着”等表现方式来明示出各处理之间的前后关系，但是实施本发明所需要的处理的顺序并非通过这些表现方式而被唯一地确定。即，能够在不矛盾的范围内变更本说明书中记载的时序图、流程图中的处理的顺序。
另外，上述的“部(section、module、unit)”能够替换为“单元”、“电路”等。例如，控制部能够替换为控制单元、控制电路。
像这样，本发明能够包含在此没有记载的各种实施方式，能够在通过权利要求书确定的技术思想的范围内进行各种设计变更等。
附图标记说明
1、1c、1d：内窥镜系统；2、2c、2d：内窥镜；3：传送线缆；4：操作部；5、5d：连接器部；6：处理器；7：显示装置；8：光源装置；20、20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h：摄像元件；21：第一芯片；22、22a、22b、22c、22d、22e：第二芯片；23、23a、23b、23c、23d、23e、23h：第三芯片；24、24a、24b、24c：第四芯片；25：第一多层布线层；26：第二多层布线层；27：第三多层布线层；28：第四多层布线层；30：护罩玻璃；31、33、35：电极；36、50：支承晶圆；51：接收部；52：摄像信号处理部；53：同步信号生成部；54：电源电压生成部；60、213a：探测垫；61：图像处理部；62：记录部；63：输入部；64：时钟生成部；65：电源部；66：处理器控制部；100：插入部；101：前端；102：基端；211：像素部；211a：像素；212：垂直选择部；213、225、233、235、242：连接部；213d、231：传送部；221：列读出部；222：定时控制部；222c：第一定时控制部；223、223d：A/D转换部；224：水平选择部；226：转换部；227：串行化器；228：模拟线缆传送部；231a：Odd存储器；231b：Even存储器；231c：数字存储器部；232c：运算部；234：第二定时控制部；236：线缆驱动器；237：倍频部；241：旁路电容器。

Claims (9)

1.一种摄像元件，其特征在于，具备：
像素芯片，其配置有像素部和垂直选择部，在所述像素部中，多个像素被配置成二维矩阵状，所述多个像素生成并输出与受光量相应的摄像信号，所述垂直选择部以行为单位依次选择所述像素部并读出所述摄像信号；
传送芯片，其至少配置有电源部和传送部，所述传送部用于将所述摄像信号传送到传送线缆；
电容芯片，其具有作为所述电源部中的电源用的旁路电容器发挥功能的电容；以及
多个连接部，所述多个连接部用于将所述像素芯片、所述传送芯片以及所述电容芯片中的各芯片与其它芯片电连接，
其中，所述传送芯片沿着与所述像素部的受光面正交的方向通过所述连接部层叠并连接于所述像素芯片的光入射面的背面侧，
沿着与所述像素部的受光面正交的方向在所述传送芯片的层叠有所述像素芯片的面的背面侧层叠并连接有多个所述电容芯片，
所述连接部被配置为，在从与所述像素部的受光面正交的方向观察时相互重叠，
其中，所述摄像元件还具备功能芯片，该功能芯片沿着与所述像素部的受光面正交的方向层叠并连接，配置有用于执行规定的功能的多个功能执行部，
所述连接部用于将所述像素芯片、所述传送芯片、所述电容芯片以及所述功能芯片中的各芯片与其它芯片电连接，
其中，所述多个功能执行部包括：读出部，其从所述多个像素中依次选择规定的像素，并读出从所选择的该像素输出的所述摄像信号；定时控制部，其对所述读出部读出从所选择的所述像素输出的所述摄像信号的定时进行控制；以及模拟数字转换部，其对从所述像素芯片输出的模拟的所述摄像信号进行模拟数字转换。
2.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
还具备探测垫，该探测垫以与所述连接部重叠的方式设置，用于与检查用的探针接触。
3.根据权利要求2所述的摄像元件，其特征在于，
所述探测垫以在从所述像素部的受光面侧观察时与所述连接部重叠的方式形成于所述像素芯片。
4.根据权利要求3所述的摄像元件，其特征在于，
还具备护罩玻璃，该护罩玻璃沿着与所述像素部的受光面正交的方向层叠于包含所述探测垫的位置的所述像素芯片的表面。
5.根据权利要求2所述的摄像元件，其特征在于，
所述探测垫以在从所述像素部的受光面侧观察时在所述像素部的受光面的背面侧与所述连接部重叠的方式形成。
6.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
所述传送部具有：
驱动器，其通过差动方式将所述摄像信号传送到所述传送线缆；以及
倍频部，其输出将从外部输入的时钟信号根据所述模拟数字转换部的比特数进行倍频所得到的高速时钟信号，
所述模拟数字转换部具有：
转换部，其将从所述读出部读出的所述摄像信号转换为多比特的数字信号；以及
串行化器，其基于所述倍频部输出的所述高速时钟信号，来将所述多比特且并行的数字信号转换为串行的数字信号，并将该串行的数字信号经由所述驱动器传送到所述传送线缆。
7.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
所述定时控制部具有：
第一定时控制部，其生成用于驱动垂直选择部的控制信号，该垂直选择部用于从所述像素部向垂直传输线读出所述摄像信号；以及
第二定时控制部，其生成用于驱动其它功能执行部的控制信号，
所述第一定时控制部被配置于所述传送芯片，
所述第二定时控制部被配置于所述功能芯片。
8.一种内窥镜，其特征在于，
在能够插入到被检体内的插入部的前端侧具备根据权利要求1所述的摄像元件。
9.一种内窥镜系统，其特征在于，具备：
根据权利要求8所述的内窥镜；以及
图像处理装置，其将所述摄像信号转换为图像信号。
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