CN114503266A - 拍摄元件及拍摄装置 - Google Patents

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Abstract

拍摄元件具备：第1基板，其设有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部、和输出基于由光电转换部生成的电荷得到的信号的读出电路；第2基板，其层叠于第1基板，设有对从读出电路输出的信号进行处理的处理部；以及连接部，其设有在第1基板及第2基板的附近以外的部分弯曲的弯曲部，将读出电路与处理部电连接。

Description

拍摄元件及拍摄装置
技术领域
本发明涉及拍摄元件及拍摄装置。
背景技术
以往，已知一种将形成有像素阵列的第1半导体芯片和形成有AD转换部及逻辑电路的第2半导体芯片层叠得到的层叠型的拍摄元件(例如专利文献1)。在专利文献1的拍摄元件中，第1半导体芯片中的各个像素与第2半导体芯片中的各个AD转换部通过导电过孔而连接。但是，由于导电过孔而限制了其他布线的布局的自由度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2018-182038号公报
发明内容
根据本发明的第1方案，拍摄元件具备：第1基板，其设有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部、和输出基于由上述光电转换部生成的电荷得到的信号的读出电路；第2基板，其层叠于上述第1基板，设有对从上述读出电路输出的信号进行处理的处理部；以及连接部，其设有在上述第1基板及上述第2基板的附近以外的部分弯曲的弯曲部，将上述读出电路和上述处理部电连接。
根据本发明的第2方案，拍摄元件具备：第1基板，其设有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部、和输出基于由上述光电转换部生成的电荷得到的信号的读出电路；第2基板，其层叠于上述第1基板，设有控制上述读出电路的控制部；以及连接部，其具有在上述第1基板及上述第2基板的附近以外的部分弯曲的弯曲部，将上述读出电路和上述控制部电连接。
根据本发明的第3方案，拍摄装置具备第1方案或第2方案的拍摄元件、和基于从上述拍摄元件输出的信号而生成图像数据的生成部。
附图说明
图1是示意性表示第1实施方式的拍摄装置的结构的剖视图。
图2是第1实施方式的拍摄元件的从拍摄面侧观察到的俯视图。
图3是第1实施方式的拍摄元件的一部分的剖视图。
图4是表示第1实施方式的拍摄元件的像素及电路单元的结构的图。
图5是第2实施方式的拍摄元件的一部分的剖视图。
具体实施方式
(第1实施方式)
图1是表示作为第1实施方式的拍摄装置的一例的相机1的结构例的图。
图1中箭头所示的X方向、Y方向及Z方向中，将该箭头所指示的方向设为+方向。X方向、Y方向及Z方向是相互正交的方向。另外，以后的各图所示的X方向、Y方向及Z方向也是与图1所示的X方向、Y方向及Z方向相同的方向。
相机1具备摄像光学系统(成像光学系统)2、拍摄元件3、拍摄控制部4、存储器5、显示部6及操作部7。摄像光学系统2具备包含焦点调节透镜(聚焦透镜)在内的多个透镜及开口光圈，在拍摄元件3上成像出被摄体像。此外，摄像光学系统2也可以能够相对于相机1装拆。
拍摄元件3是CMOS图像传感器、CCD图像传感器等拍摄元件。拍摄元件3接受从摄像光学系统2通过的光束，对由摄像光学系统2形成的被摄体像进行拍摄。在拍摄元件3中，具有光电转换部的多个像素配置为二维状(行方向及列方向)。拍摄元件3对接受的光进行光电转换而生成信号，将所生成的信号输出到拍摄控制部4。
存储器5是存储卡等记录介质。在存储器5中，记录有图像数据、控制程序等。数据向存储器5的写入及数据从存储器5的读出由拍摄控制部4控制。显示部6显示基于图像数据的图像、快门速度、光圈值等与摄像有关的信息、以及菜单画面等。操作部7包括释放按钮、电源开关、用于切换各种模式的开关等各种设定开关等，将基于各个操作的信号向拍摄控制部4输出。
拍摄控制部4由CPU、FPGA、ASIC等处理器及ROM、RAM等存储器构成，基于控制程序控制相机1的各部分。拍摄控制部4向拍摄元件3供给控制拍摄元件3的信号，控制拍摄元件3的动作。拍摄控制部4在进行静态画面摄像的情况、进行动态画面摄像的情况、在显示部6上显示被摄体的实时取景图像(预览图像)的情况等下，使拍摄元件3拍摄被摄体像并输出信号。
拍摄控制部4对从拍摄元件3输出的信号进行各种图像处理而生成图像数据。拍摄控制部4也是生成图像数据的生成部4，基于从拍摄元件3输出的信号而生成静态图像数据、动态图像数据。在图像处理中包括灰阶转换处理、颜色插补处理等图像处理。
(拍摄元件的第1实施方式)
接下来，参照图2至图4，对第1实施方式的拍摄元件3的结构进行说明。
图2是第1实施方式的拍摄元件3的从光的入射侧(-Z侧)观察到的图。拍摄元件具有沿X方向(水平方向)及Y方向(垂直方向)排列的多个像素10。像素10可以在X方向及Y方向上分别排列1000个以上。
在排列有多个像素10的区域(像素区域)的-X方向的端部设有水平控制部HC，在+Y方向的端部设有垂直控制部VC。也将水平控制部HC和垂直控制部VC合称为元件控制部CU。
多个像素10例如以所谓拜耳阵列排列。另外，若干的像素10也可以是所谓像面相位差式的用于焦点检测的像素。
图3是表示拍摄元件3的像素区域的截面(XZ面)的图。此外在图3中，仅示出拍摄元件3的像素区域的一部分的截面。拍摄元件3是第1基板20和第2基板30沿Z方向层叠的拍摄元件。第1基板20及第2基板30例如由硅等半导体构成。在拍摄元件3上设有多个以虚线框示出的像素10。像素10具有微透镜11、彩色滤光片12、光电转换部13及读出电路14。此外，一个像素10也可以具有多个光电转换部13或多个读出电路14。
在第1基板20上设有光电转换部13和读出电路14。光电转换部13对入射到第1基板20的光进行光电转换而生成电荷。光电转换部13例如由光电二极管构成。读出电路14将基于由光电转换部13生成的电荷得到的像素信号输出到后述的垂直布线。读出电路14的结构将后述。
微透镜11设于第1基板20的光的入射侧(-Z方向侧)。微透镜11将向第1基板20入射的光汇集到光电转换部13。
彩色滤光片12设在微透镜11与光电转换部13之间。彩色滤光片12具有使特定波长的光向各光电转换部13入射这样的分光特性。彩色滤光片12具有规定为拜耳阵列的分光特性。
在第2基板30上，设有多个以虚线框所示的电路单元15。电路单元15具有对从读出电路14输出的信号进行处理的处理部16、和控制读出电路14的控制部17。
在第1基板20的第2基板30侧(+Z方向侧)的面上，设有包含第1绝缘层22、焊盘23及布线24～29等在内的第1布线层21。另一方面，在第2基板30的第1基板20侧(-Z方向侧)的面上，设有包含第2绝缘层32、焊盘33及布线34～39等在内的第2布线层31。
布线24～29及布线34～39与构成普通的半导体集成电路的布线同样地，在第1基板20或第2基板30上通过光刻技术而形成有金属等导体。因此，布线24～29及布线34～39包括在与第1基板20或第2基板30的表面平行的XY面内方向上大致平行地延伸的布线26～29、37～39(以下也称为“水平布线”)。另外，布线24～29及布线34～39包括在与第1基板20或第2基板30的表面垂直的Z方向上大致平行地延伸的布线24、25、34(以下也称为“垂直布线”)。
水平布线26～29、37～39分别形成于各个布线层。水平布线26～29、37～39例如是通过光刻对形成于第1基板20或第2基板30的表面的金属等导体的层实施图案化而形成的。或者，水平布线26～29、37～39例如也可以是通过光刻在形成于第1基板20或第2基板30的表面的绝缘层上形成槽、并在该槽内填充金属等导体而形成的。
另外，垂直布线24、25、34例如是在形成于第1基板20或第2基板30上的绝缘层中沿垂直方向(Z方向)形成的、所谓VIA插塞。垂直布线24、25、34均可以是沿Z方向延伸的一个VIA插塞。或者，垂直布线24、25、34也可以是沿Z方向延伸的多个VIA插塞在XY面内的同一位置层叠而成。
另外，第1绝缘层22及第2绝缘层32也可以是由多个绝缘层层叠而形成的绝缘层。
此外，图3所示的布线24～29及布线34～39只不过是例示，其总数不限定于图3所示的数量。水平布线及垂直布线的总数可以多于图3所示的数量。
在本实施方式中，对分别形成有水平布线26～29的各个布线层及形成有垂直布线24、25的第1绝缘层22进行总称而称为第1布线层21。同样地，对分别形成有水平布线37～39的各个布线层及形成有垂直布线34的第2绝缘层32进行总称而称为第2布线层31。
第1布线层21中包含的第1绝缘层22与第2布线层31中包含的第2绝缘层32在接合面(层叠面)50处接合(层叠)。
设于第1基板20的读出电路14分别直接或经由其他布线与至少一个以上的垂直布线24电连接。垂直布线24的下端(+Z方向侧的端部)与第1布线层21内的水平布线26的一端连接。并且，水平布线26的另一端与垂直布线25的上端(-Z方向侧的端部)连接。垂直布线25的下端(+Z方向侧的端部)与作为连接电极的焊盘23连接。
焊盘23及焊盘33是连接电极，在接合面50处接合。焊盘33与垂直布线34的上端(-Z方向侧的端部)连接。垂直布线34的下端(+Z方向侧的端部)例如与设于第2基板30的处理部16中的一个处理部直接或经由其他布线电连接。
焊盘23及焊盘33构成将形成于第1基板20上的第1布线层21中的布线24～29与形成于第2基板30上的第2布线层31中的布线34～39接合的接合部。
在本实施方式中，对上述的垂直布线24、水平布线26、垂直布线25、焊盘23、焊盘33及垂直布线34进行总称而也称为“第1连接部”。
另外，第1连接部是将沿Z方向(垂直方向)分离的、设于第1基板20的像素和设于第2基板30的电路单元15相连的布线，是沿Z方向延伸的布线。第1连接部中的水平布线26在XY面内方向(水平方向)上延伸，相对于其他的第1连接部弯曲，因此也将水平布线26称为“弯曲部”。
在与配置有弯曲部26(水平布线26)的Z位置相同的位置，也可以形成有弯曲部26以外的其他的水平布线26a。即，也可以将处于同一布线层中的多条水平布线26、26a中的一部分用作弯曲部26。
在第1实施方式的拍摄元件3中，在布线层21中的从接合面50起向-Z方向数第2层的水平布线26、26a中，设置弯曲部26。但是，在布线层21中，也可以在从接合面50起向-Z方向数第1层的水平布线29中设置弯曲部26。弯曲部26只要在接近接合面50这一侧，则也可以设在布线层21中的从接合面50起向-Z方向数第3层以上的水平布线中。
在上述说明中，设为一个第1连接部将设于第1基板20的各个读出电路14和与各读出电路14相对应地设于第2基板30的处理部16电连接。
但是，第1连接部也可以是将设于第1基板20的各个读出电路14和与各读出电路14相对应地设于第2基板30的控制部17电连接的后述的各种控制线(选择控制线SEL等)。如后述那样，在与各读出电路14相对应地设有多个控制部17的情况下，也可以与控制部17的数量相应地具有多个第1连接部。
此外，图3所示的水平布线39例如是向设于第2基板30的各个控制部17供给电源电压、GND电压或控制信号的布线。在图3中，例如，示出了水平布线39与各个控制部17连接的例子。但是，也可以除了图3所示的水平布线39以外，还具有向各个处理部16供给电源电压、GND电压或控制信号、或者被输出来自处理部16的输出信号的水平布线。
图4是表示设于第1基板20的像素10中包含的光电转换部13及读出电路14、和设于第2基板30的电路单元15中包含的处理部16及控制部17(17a～17d)的结构的图。在第1实施方式的拍摄元件3中也是，像素10例如构成为所谓4晶体管型的CMOS型拍摄像素。
光电转换部13对入射到第1基板20的光进行光电转换而生成电荷。光电转换部13例如由光电二极管构成。
读出电路14读出基于由光电转换部13生成的电荷得到的像素信号。读出电路14具有传输部TX、排出部TR、浮置扩散部(FD)FD、和包含放大部TA及选择部TS的输出部OU。
传输部TX将由光电转换部13光电转换得到的电荷向浮置扩散部FD传输。即，传输部TX是在光电转换部13及浮置扩散部FD之间形成电荷传输路的传输晶体管TX。
浮置扩散部FD通过传输部被传输由光电转换部13光电转换得到的电荷。浮置扩散部FD通过传输部TX蓄存由光电转换部13光电转换得到的电荷。即，浮置扩散部FD是蓄存电荷的蓄存部。
排出部TR通过排出蓄存于浮置扩散部FD的电荷，将浮置扩散部的电位重置为基准电位。排出部TR是将浮置扩散部的电位重置为基准电位的重置晶体管TR。
输出部OU将由浮置扩散部FD的电荷生成的像素信号向信号线SL输出。信号线SL是第1连接部(23～26、33～34)之一。信号线SL是用于将像素信号输出到处理部16的布线。输出部OU具有放大部TA和选择部TS。放大部TA是通过浮置扩散部FD的电荷生成像素信号的放大晶体管TA。选择部TS是控制像素10与信号线SL之间的连接的选择晶体管TS。选择部TS将由放大部TA生成的像素信号输出到信号线SL。
从设于第1基板20的读出电路14的输出部OU输出的模拟信号(像素信号)经由信号线SL传递到设于第2基板30的电路单元15的处理部16。处理部16例如具有模数转换电路ADC和电流源CS。模数转换电路ADC将从读出电路14的选择晶体管TS输出的模拟信号(像素信号)转换成数字信号。
上述的垂直布线24、25、34包含用于将像素信号从像素10传递到读出部ADC的信号线SL的至少一部分。
电路单元15具有多个控制部17(17a～15d)。在本实施方式中，也对选择控制部17a、电压控制部17b、重置控制部17c及传输控制部17d进行总称或单独称为“控制部17”。
选择控制部17a经由作为第1连接部(23～26、33～34)之一的选择控制线SEL与读出电路14的选择晶体管TS的栅极电连接。即，选择控制部17a控制选择晶体管TS。
电压控制部17b经由作为第1连接部(23～26、33～34)之一的电源电压线VDD控制向读出电路14或光电转换部13的电源电压的供给。
重置控制部17c经由作为第1连接部(23～26、33～34)之一的重置控制线RST与读出电路14的重置晶体管TR的栅极电连接。即，重置控制部17c控制重置晶体管TR。
传输控制部17d经由作为图3所示的第1连接部(23～26、33～34)之一的传输控制线TRN与读出电路14的传输晶体管TX的栅极电连接。即，传输控制部17d控制传输晶体管TX。
以下，也对选择控制线SEL、重置控制线RST及传输控制线TRN进行总称而称为“控制线”。控制线是用于从控制部17向读出电路14发送用于控制各晶体管的控制信号的布线。另外，用于控制各晶体管的控制信号从控制部17经由第1连接部(23～26、33～34)传递到水平布线27、28的至少一部分。
第1实施方式的拍摄元件3具备与像素10的数量相应的多个处理部16。因此，拍摄元件3能够按每个像素10读出像素信号。即，拍摄元件3能够高速读出由多个像素10生成的像素信号并进行处理。第1实施方式的拍摄元件3具备与像素10的数量相应的多个控制部17。因此，拍摄元件3能够按每个像素10控制像素10。即，拍摄元件3能够按每个像素设定不同的曝光时间，生成并输出像素信号。
根据拍摄元件3的结构，存在具有光电转换部13及读出电路14的像素10的在X方向或Y方向上的配置周期与具有处理部16及控制部17的电路单元15的在X方向或Y方向上的配置周期不同的情况。换言之，存在在X方向或Y方向上相邻的两个像素10的间隔(像素间距)与在X方向或Y方向上相邻的两个电路单元15的间隔(电路间距)不同的情况。这是因为需要在第2基板30上配置电路单元15以外的电路。另一方面，是因为需要在第1基板20上按规则等间隔地配置像素10。是因为需要在第2基板30上例如按沿X方向或Y方向排列的每规定个数的电路单元15配置控制电路单元15的控制电路15e。配置于第2基板30的电路不限于控制电路15e，也存在是移位寄存器或存储部等其他电路的情况。
因此，需要使电路单元15的X方向或Y方向上的宽度(电路间距)比像素10的X方向或Y方向上的宽度(像素间距)小。由此，存在像素10的X方向或Y方向上的配置周期与电路单元15的X方向或Y方向上的配置周期不同的情况。
该情况下，多个电路单元15中的若干个无法配置在相对应的像素10的正下方(+Z方向)，而配置在从像素10的正下方向X方向或Y方向偏移的位置。尤其是，多个电路单元15中的若干个无法配置在相对应的像素10所具有的读出电路14的正下方(+Z方向)，而配置在从读出电路14的正下方向X方向或Y方向偏移的位置。此外，无法在像素10的正下方配置相对应的电路单元15这一问题是由于第1实施方式的拍摄元件3是在每个像素10中配置电路单元15的结构而产生的问题。
第1实施方式的拍摄元件3通过第1连接部(23～26、33～34)中的弯曲部26来调整因像素10的配置周期与电路单元15的配置周期之差产生的X方向或Y方向上的位置偏移。由此，第1实施方式的拍摄元件3解决了因像素10的配置周期与电路单元15的配置周期之差产生的、无法在像素10的正下方配置电路单元15的问题。
具体地说，如图3所示，第1实施方式的拍摄元件3具有与从各个电路单元15向正上方向(-Z方向)延伸的垂直布线34连接的焊盘33。焊盘33配置于电路单元15的大致正上方。因此，接合部(焊盘23、33)的X方向或Y方向上的配置周期被设定为与电路单元15的配置周期一致。并且，第1实施方式的拍摄元件3将用于调整像素10与接合部23的在X方向或Y方向的位置而使其一致的弯曲部26配置在第1布线层21上。由此，即使在X方向或Y方向上的像素10的配置周期与电路单元15的配置周期不同的情况下，也能够将像素10(读出电路14)和电路单元15通过第1连接部(23～26、33～34)而电连接。换言之，即使在像素间距与电路间距不同的情况下，也能够利用第1连接部(23～26、33～34)将像素10(读出电路14)和电路单元15电连接。
弯曲部26的方向(弯曲的方向)例如可以为与像素10的排列方向相同的X方向或Y方向。
或者，弯曲部26也可以包含沿XY面内的一个方向延伸的第1部分、和沿XY面内的与该一个方向交叉的方向延伸的第1部分。即，弯曲部26也可以在其自身中包含在XY面内弯曲的部分。
另外，在第1基板20的附近，例如存在多个用于控制读出电路14的水平布线27-29等。另外，在第2基板30的附近，例如存在多个用于控制处理部16或控制部17的水平布线37-39等。
因此，若在第1基板20的附近形成弯曲部26，则会对用于控制读出电路14的水平布线27、28的布局产生障碍。具体地说，水平布线27、28的布线布局的自由度被弯曲部26限制。另外，水平布线27、28的布线的集成度因弯曲部26而降低。
若在第2基板30的附近形成弯曲部26，则会对用于控制处理部16或控制部17的水平布线38、39的布局产生障碍。具体地说，水平布线38、39的布线布局的自由度受到限制。另外，水平布线38、39的布线的集成度因弯曲部26而降低。
第1布线层21中包含的水平布线26～29包括用于控制像素10的布线、向像素10供给GND电压的GND线、以及向像素10供给电源电压的电源线。用于控制像素10的布线是例如分别控制像素10中包含的传输晶体管TX、重置晶体管TR、选择晶体管TS的布线。其中，控制传输晶体管TX或重置晶体管TR的布线可以按每个像素10或按包含规定数量的像素10的每个像素块而设置。
这些控制晶体管的布线(以后也称为“第1控制线”)为了控制传输晶体管TX、重置晶体管TR、选择晶体管TS，而在第1布线层21中设在距第1基板20近的位置(第1基板侧，-Z方向侧)。即，配置在第1基板20的附近的水平布线27、28包含多个第1控制线。
GND线及电源线在多个像素10或多个像素块中共通地设置。因此，GND线及电源线在第1布线层21中配置在比第1控制线距第1基板20远的位置(第2基板侧，+Z方向侧)。换言之，GND线及电源线设在距接合面50近的位置。另外如上述那样，在像素10的附近，即第1基板20的附近，配置多个第1控制线。因此，GND线及电源线在第1布线层21中设在比第1控制线距第1基板20远的位置。即，配置在第1布线层21的距第1基板20远的位置的水平布线29包含多个GND线及电源线。
第2布线层31中包含的水平布线37～39包括用于控制处理部16或控制部17的布线、向处理部16或控制部17供给GND电压的GND线、以及向处理部16或控制部17供给电源电压的电源线。用于控制处理部16或控制部17的布线例如是分别控制处理部16或控制部17中包含的晶体管等各种开关元件的布线。
这些控制晶体管的布线(以后也称为“第2控制线”)为了控制各种开关元件而在第2布线层31中设于距第2基板30近的位置(第2基板侧，+Z方向侧)。即，配置于第2基板30的附近的水平布线38、39包含多个第2控制线。
GND线及电源线在多个处理部16或多个控制部17中共通地设置。因此，GND线及电源线在第2布线层31中设于比第2控制线距第2基板30远的位置(第1基板侧，-Z方向侧)。换言之，GND线及电源线设于距接合面50近的位置。另外如上述那样，在处理部16或控制部17的附近，即第2基板30的附近配置有多个第2控制线。因此，GND线及电源线在第2布线层31中设于比第2控制线距第2基板30远的位置。即，第2布线层31的配置于距第2基板30远的位置的水平布线37包括多个GND线及电源线。
控制线为了控制各晶体管及开关元件而传递高频的控制信号。因此，控制线可能成为针对包含弯曲部26的信号线SL的噪声源。另外相反地，信号线SL的弯曲部26可能成为针对控制线的噪声源。
为了避免该情况，第1实施方式的拍摄元件3在第1基板20的附近及第2基板30的附近以外的部分设置弯曲部26。换言之，第1实施方式的拍摄元件3在接合面50的附近设置弯曲部26。根据该结构，第1实施方式的拍摄元件3不会通过包含弯曲部26的第1连接部(23～26、33～34)限制其他布线27、28、37、38的布线布局的自由度，能够以最佳布局对水平布线27、28、37、38进行布线。由此，能够防止布线27、28、37、38的集成度的降低。
另外，第1实施方式的拍摄元件3在距配置于第1基板20的附近的第1控制线(水平布线27、28)以及配置于第2基板30的附近的第2控制线(水平布线38、39)远的位置设置弯曲部26。换言之，第1实施方式的拍摄元件3在接合部的附近设置弯曲部26。根据该结构，第1实施方式的拍摄元件3能够抑制从这些控制线对弯曲部26的噪声影响。相反地，也能够抑制从这些弯曲部26对控制线的噪声影响。
另外，第1实施方式的拍摄元件3在距GND线及电源线近的位置设置弯曲部26。GND线及电源线由于基本施加固定的电压，所以对包含弯曲部26的信号线SL的噪声影响小。另外，GND线及电源线难以从信号线SL的弯曲部26受到噪声影响。根据该结构，第1实施方式的拍摄元件3能够使针对弯曲部26的噪声影响成为最小限度。而且，能够使来自弯曲部26的噪声影响也成为最小限度。
此外，拍摄元件3也可以不在第1基板20的附近及第2基板30的附近设置弯曲部26，而是在从第1基板20及第2基板30离开某种程度的位置设置弯曲部26。
例如，拍摄元件3也可以分别从第1基板20及第2基板30离开第1基板20与第2基板30之间的1/4以上距离而设置弯曲部26。由此，用于控制读出电路14的水平布线27、28、用于控制处理部16或控制部17等的水平布线37、38的布线布局的自由度不会受到限制。因此，能够以最佳布局对水平布线27、28、37、38进行布线。
此外，拍摄元件3也可以在第1基板20与弯曲部26之间、以及第2基板30与弯曲部26之间设置至少两层的布线层(水平布线27、28或水平布线37、38)。由此，用于控制读出电路14的水平布线27、28、用于控制处理部16或控制部17等的水平布线37、38的布线布局的自由度不会受到限制。因此，能够以最佳布局对水平布线27、28、37、38进行布线。
此外，第1实施方式的第1连接部(23～26、33～34)具有设于第1布线层21的第1布线部(24～26)、设于第2布线层31的第2布线部(34)、和将第1布线部与第2布线部接合的作为接合部的焊盘23、33。弯曲部26设在作为接合部的焊盘23、33的附近。换言之，弯曲部26设在与第1基板20及第2基板30相比更接近作为接合部的焊盘23、33的那一侧。
(拍摄元件的第2实施方式)
接下来，参照图5，说明第2实施方式的拍摄元件3a的结构。第2实施方式的拍摄元件3a的大部分结构与上述的第1实施方式的拍摄元件3共同。以下，对共同的结构标注相同的附图标记，并适当省略说明。
图5是表示第2实施方式的拍摄元件3a的像素10部分的截面(XZ面)的图，是与上述的图3相同的图。第2实施方式的拍摄元件3a在利用垂直布线24、焊盘23、焊盘33、垂直布线35、水平布线36及垂直布线34进行读出电路14与处理部16或控制部17之间的电连接的方面，与第1实施方式的拍摄元件3不同。
在本实施方式中，也对上述的垂直布线24、焊盘23、焊盘33、垂直布线35、水平布线36及垂直布线34进行总称而称为“第2连接部”。另外，也对上述的第1连接部和第2连接部进行总称或单独称为“连接部”。
在第2实施方式的拍摄元件3a中，第2连接部(23～24、33～36)具有设于第1布线层21的第1部分(24)、设于第2布线层31的第2部分(34～36)、和将第1部分与第2部分接合的作为接合部的焊盘23、33。
并且，在第2实施方式的拍摄元件3a中，作为弯曲部的水平布线36配置在与作为接合部的焊盘23、33相比更接近第2基板30的第2部分。
具体地说，如图5所示，第2实施方式的拍摄元件3a具有与从各个像素10的读出电路14向正下方向(+Z方向)延伸的垂直布线24连接的焊盘23。焊盘23配置在像素10(读出电路14)的大致正下方。因此，接合部(焊盘23、33)的X方向或Y方向上的配置周期被设定为与像素10的读出电路14的配置周期一致。并且，第2实施方式的拍摄元件3a在第2布线层31中配置有用于调整接合部33与电路单元15的在X方向或Y方向上的位置而使其一致的弯曲部26。由此，即使在X方向或Y方向上的像素10的配置周期与电路单元15的配置周期不同的情况下，也能够利用第1连接部(23～26、33～34)将读出电路14与电路单元15电连接。
由此，即使在像素10的配置周期与电路单元15的X方向或Y方向上的配置周期不同的情况下，也能够利用第1连接部(23～26、33～34)将像素10(读出电路14)与电路单元15电连接。换言之，即使在像素间距与电路间距不同的情况下，也能够利用第1连接部(23～26、33～34)将像素10(读出电路14)与电路单元15电连接。
像素10的X方向或Y方向上的配置周期在拍摄元件3a的拍摄面(-Z侧的XY面)内大致均匀。因此，第2实施方式的拍摄元件3a能够在X方向或Y方向上以大致均等的间隔配置接合部(焊盘23、33)。换言之，接合部(焊盘23、33)在接合面50中大致均匀配置。因此，能够将接合部对读出电路14和电路单元15带来的电气性影响在拍摄面内方向(XY方向)上大致均匀化，能够抑制拍摄面内的噪声不均。
此外，在第2实施方式中也是，水平布线27、28、37～39等的结构和用途与上述的第1实施方式相同。在第2实施方式中也是，弯曲部(水平布线36)的结构和用途与上述的第1实施方式的弯曲部(水平布线26)相同。在第2实施方式中也是，Z方向上的第1基板20及第2基板30与弯曲部(水平布线36)的位置关系与上述的第1实施方式的弯曲部(水平布线26)相同。在第2实施方式中也是，Z方向上的水平布线27、28、37～39与弯曲部(水平布线36)的位置关系与上述的第1实施方式的弯曲部(水平布线26)相同。在第2实施方式中也是，Z方向上的作为接合部的焊盘23、33与弯曲部的位置关系与上述的第1实施方式相同。另外，也可以在与配置有弯曲部的Z位置相同的位置形成有弯曲部以外的其他水平布线36a，这一点也与上述的第1实施方式相同。
另外，在第2实施方式中也是，垂直布线24的上端直接或经由其他布线与设于第1基板20的读出电路14电连接。并且，垂直布线34的下端直接或经由其他布线与设于第2基板30的处理部16或控制部17电连接。
以上的第1实施方式的拍摄元件3或第2实施方式的拍摄元件3a中，弯曲部26、36设于作为接合部的焊盘23、33的附近的第1部分或第2部分。由此，能够降低对用于控制读出电路14、处理部16或控制部17等的布线的布局的影响。
另外，也可以将弯曲部26、36设在距作为接合部的焊盘23、33为第1基板20与第2基板30之间的距离的1/4以内的距离。由此，能够降低对用于控制读出电路14、处理部16或控制部17等的布线的布局的影响。
此外，焊盘23、33是指XY面中的面积大于垂直布线24、25、34的面积的电极。但是，在能够将第1基板20和第2基板30以高位置精度层叠的情况下，无需将接合部大面积化。在该情况下，也可以将XY面中的面积与垂直布线24、25、34的面积为相同程度的电极用作接合部。
在以上的各实施方式的拍摄元件3、3a中，也可以在配置于第1基板20的光电转换部13及读出电路14分别设有与第2基板30的处理部16或控制部17连接的连接部(23～26、33～36)。
但是，连接部(23～26、33～36)的数量也可以少于读出电路14的数量。例如，在图2所示的拍摄元件3的拍摄面中，也可以相对于各自以虚线包围的块BC内配置的多个像素10(在图2中例如4×4个)配置一个连接部(23～26、33～36)。换言之，一个连接部(23～26、33～36)被配置于块BC内的多个像素10所共有。另外，也可以相对于块BC内配置的多个像素10配置一个电路单元15。换言之，一个电路单元15被配置于块BC内的多个像素10所共有。
该情况下，一个块BC内的多个像素10所具有的多个光电转换部13生成的信号(像素信号)经由一个连接部(23～26、33～36)依次输出到第2基板30的处理部16。另外，来自第2基板30的控制部17a～17d的控制信号也经由一个连接部(23～26、33～36)依次或同时输出到第1基板20的一个块BC内包含的多个读出电路14。
此外，在对于具有多个像素10的块BC设有一个连接部及电路单元15(处理部16、控制部17)的结构的拍摄元件3、3a中也是，产生无法在各块BC的正下方配置相对应的电路单元15的问题。但是，通过像上述那样在第1实施方式的拍摄元件3中在布线层21设有弯曲部26，在第2实施方式的拍摄元件3a中在布线层31设有弯曲部36，解决了该问题。
另外，在第2实施方式的拍摄元件3a中也是，与上述的第1实施方式的拍摄元件3同样地，在基板20的附近及基板30的附近配置有多个传递用于控制各种晶体管或开关元件的高频控制信号的控制线。因此，在第2实施方式的拍摄元件3a中也是，通过在第1基板20的附近及第2基板30的附近以外的部分设置弯曲部36，降低了从控制线对弯曲部36的噪声影响、以及从弯曲部36对控制线的噪声影响。
在第2实施方式的拍摄元件3a中，在布线层31中的从接合面50起向+Z方向数第2层的水平布线36、36a中，设置弯曲部36。但是，也可以在布线层31中，在从接合面50起向+Z方向数第1层的水平布线40中设置弯曲部36。弯曲部36只要在接近接合面50那一侧，则也可以设在布线层31中的从接合面50起向+Z方向数第3层以上的水平布线中。
第1实施方式的拍摄元件3及第2实施方式的拍摄元件3a均是第1基板20和第2基板30层叠而形成的所谓层叠传感器。由此，在第1基板20的附近及第2基板30的附近，形成有多个用于控制形成于各个基板的晶体管等的控制线。为了抑制来自这些控制线的噪声影响且确保配置的自由度，在第1基板20及第2基板30的附近以外的部分设置弯曲部26、36是作为层叠传感器才有的配置。换言之，在第1基板20及第2基板30的接合部(焊盘23、33)的附近配置弯曲部26、36是作为层叠传感器才有的配置。
此外，在上述的各实施方式的拍摄元件3、3a中，与各读出电路14连接的连接部(23～26、33～36)长度根据其所包含的弯曲部26、36的长度而不同。因此，存在各连接部(23～26、33～36)的阻抗根据弯曲部26、36的长度而不同的情况。若各连接部(23～26、33～36)的阻抗变化，则具有在从拍摄元件3、3a得到的图像中产生伴随阻抗变化的条带噪声的隐忧。
为了避免该条带噪声，也可以使各连接部(23～26、33～36)的布线的粗细(线宽)基于弯曲部26、36的长度而变化，使得各连接部的阻抗大致相等。另外，也可以在作为弯曲部26、36而使用的布线层采用电阻小的导体而使得各连接部(23～26、33～36)的阻抗的变动小。
或者，也可以是具有与其他连接部相比弯曲部26、36短的连接部具有产生电阻的部件以使得各连接部的阻抗大致相等。或者，为了避免该条带噪声，也可以是与各连接部(23～26、33～36)连接的电流源CS的特性根据各连接部所包含的弯曲部26、36的长度而变化。变化的电流源CS的特性例如是供给的电流的量。
(1)以上的各实施方式的拍摄元件3、3a从第1观点出发，具备：第1基板20，其设有对光进行光电转换生成电荷的光电转换部13、和输出基于由光电转换部13生成的电荷得到信号的读出电路14；第2基板30，其层叠于第1基板20，设有对从读出电路14输出的信号进行处理的处理部16；以及连接部(23～26、33～36)，其设有在第1基板20及第2基板30的附近以外的部分弯曲的弯曲部26、36，将读出电路14与处理部16电连接。
由于设为这样的结构，即使光电转换部13或读出电路14和与其相对应的处理部16在X方向或Y方向上的配置周期不同，也能够将两者利用连接部(23～26、33～36)电连接。
另外，由于避免各种布线集中的第1基板20及第2基板30的附近而配置弯曲部26、36，所以能够不对其他布线的布局带来不良影响地配置弯曲部26、36。由此，能够防止各种布线中的阻抗的增大。
(2)以上的各实施方式的拍摄元件3、3a从第2观点出发，具备：第1基板20，其设有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部13、和输出基于由光电转换部13生成的电荷得到的信号的读出电路14；第2基板30，其层叠于第1基板20，设有控制读出电路14的控制部17；以及连接部(23～26、33～36)，其具有在第1基板20及第2基板30的附近以外的部分弯曲的弯曲部26、36，将读出电路14与控制部17电连接。
由于设为这样的结构，即使光电转换部13或读出电路14和与其相对应的控制部17在X方向或Y方向上的配置周期不同，也能够将两者利用连接部(23～26、33～36)电连接。
另外，由于避开各种布线集中的第1基板20及第2基板30的附近而配置弯曲部26、36，所以能够不对其他布线的布局带来不良影响地配置弯曲部26、36。由此，能够防止各种布线中的阻抗的增大。
(3)而且，连接部(23～26、33～36)设为在第1基板20的附近及第2基板30的附近没有设置弯曲部26、36的结构，由此能够进一步增大各种布线的布局的自由度，进一步抑制各种布线的阻抗的增大。
(4)而且，通过设为弯曲部26、36从第1基板20及第2基板30离开第1基板20与第2基板30之间的1/4以上的距离而设置的结构，能够进一步增大各种布线的布局的自由度，进一步抑制各种布线的阻抗的增大。
(5)而且，通过设为具备设于第1基板20与第2基板30之间的多个布线层26～28、36～38、且弯曲部26、36设于布线层的结构，能够降低布线层及弯曲部的制造成本。
(6)而且，通过设为至少两层的布线层27、28、37、38分别设于第1基板20与弯曲部26、36、以及第2基板30与弯曲部26、36之间的结构，能够使用布线层27、28、37、38进行形成在第1基板20上及第2基板30上的电路的布线。
上述中，说明了各种实施方式及变形例，但本发明不限定于这些内容。另外，各实施方式及变形例可以分别单独适用，也可以组合适用。本发明的技术思想的范围内想到的其他方式也包含在本发明的范围内。
下面的优先权基础申请的公开内容作为引用文引入于此。
日本国特愿2019-180783号(2019年9月30日提出申请)
附图标记说明
1：拍摄装置，2：拍摄透镜，3：拍摄元件，4：拍摄控制部(生成部)，5：透镜移动部，BC：像素块，HC：水平控制部，VC：垂直控制部，CU：元件控制部，10：像素，20：第1基板，30：第2基板，11：微透镜，12：彩色滤光片，13：光电转换部，14：读出电路，15：电路单元，16：处理部，17：控制部，17a：选择控制部，17b：电压控制部，17c：重置控制部，17d：传输控制部，21：第1层，22：第1绝缘层，24～29：布线，31：第2层，32：第2绝缘层，34～40：布线，23、33：焊盘，50：接合面，TX：传输部(传输晶体管)，TR：排出部(重置晶体管)，TA：放大部(放大晶体管)，TS：选择部(选择晶体管)，FD：浮置扩散部(FD)，TRN：传输控制线，RST：重置控制线，VDD：电源电压线，SEL：选择控制线，SL：输出信号线，ADC：读出部，CS：电流源。

Claims (20)

1.一种拍摄元件，具备：
第1基板，其设有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部、和输出基于由所述光电转换部生成的电荷得到的信号的读出电路；
第2基板，其层叠于所述第1基板，设有对从所述读出电路输出的信号进行处理的处理部；以及
连接部，其设有在所述第1基板及所述第2基板的附近以外的部分弯曲的弯曲部，将所述读出电路与所述处理部电连接。
2.根据权利要求1所述的拍摄元件，其中，
所述连接部在所述第1基板的附近及所述第2基板的附近没有设置所述弯曲部。
3.根据权利要求1或2所述的拍摄元件，其中，
所述弯曲部从所述第1基板及所述第2基板离开所述第1基板与所述第2基板之间的1/4以上的距离而设置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的拍摄元件，其中，
具备设于所述第1基板与所述第2基板之间的多个布线层，
所述弯曲部设于所述布线层。
5.根据权利要求4所述的拍摄元件，其中，
至少两层的所述布线层分别设于所述第1基板与所述弯曲部之间、以及所述第2基板与所述弯曲部之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述连接部具有设于所述第1基板侧的第1部分、设于所述第2基板侧的第2部分、和将所述第1部分与所述第2部分接合的接合部，
所述弯曲部设在与所述第1基板及所述第2基板相比更接近所述接合部的那一侧。
7.根据权利要求6所述的拍摄元件，其中，
所述弯曲部设于所述接合部的附近的所述第1部分或所述第2部分。
8.根据权利要求6或7所述的拍摄元件，其中，
所述弯曲部设于距所述接合部为所述第1基板与所述第2基板之间的距离的1/4以内的距离。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述接合部为电极或焊盘。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述第2基板沿第1方向并列设有多个所述处理部，
所述弯曲部向所述第1方向弯曲。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述第1基板设有数量与所述处理部不同的多个所述光电转换部。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述第2基板设有不利用所述连接部与所述光电转换部进行连接的所述处理部。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述连接部是将基于由所述光电转换部生成的电荷得到的信号传递到所述处理部的信号线。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述处理部是将基于由所述光电转换部生成的电荷得到模拟信号转换成数字信号的转换部。
15.根据权利要求1至12中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述连接部是用于向所述光电转换部供给规定电压的布线。
16.一种拍摄元件，具备：
第1基板，其设有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部、和输出基于由所述光电转换部生成的电荷得到的信号的读出电路；
第2基板，其层叠于所述第1基板，设有控制所述读出电路的控制部；以及
连接部，其具有在所述第1基板及所述第2基板的附近以外的部分弯曲的弯曲部，将所述读出电路与所述控制部电连接。
17.根据权利要求16所述的拍摄元件，其中，
所述连接部具有设于所述第1基板侧的第1部分、设于所述第2基板侧的第2部分、和将所述第1部分与所述第2部分接合的接合部，
所述弯曲部设在与所述第1基板及所述第2基板相比更接近所述接合部的那一侧。
18.根据权利要求17所述的拍摄元件，其中，
所述弯曲设于所述接合部的附近的所述第1部分或所述第2部分。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述连接部是将用于控制所述读出电路的信号从所述控制部传递到所述读出电路的信号线。
20.一种拍摄装置，具备：
权利要求1至19中任一项所述的拍摄元件；和
基于从所述拍摄元件输出的信号而生成图像数据的生成部。
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