JP2022095477A - Imaging element, manufacturing method thereof, and imaging device - Google Patents

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Abstract

To provide an imaging element in which a signal processing unit is formed for each one or a small number of photoelectric conversion units.SOLUTION: An imaging element includes an output unit that is formed on a first surface of a first substrate having a photoelectric conversion unit that converts light into electric charge and a reading unit that reads a signal based on the charge converted by the photoelectric conversion unit, and outputs the signal read by the reading unit, a signal processing unit that includes a plurality of circuits arranged along a second surface intersecting the first surface and processes the signal based on the charge converted by the photoelectric conversion unit, and a connection unit that electrically connects the signal processing unit and the output unit.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、撮像素子、撮像素子の製造方法、および撮像装置に関する。 The present invention relates to an image pickup device, a method for manufacturing the image pickup device, and an image pickup device.

AD変換回路等の信号処理回路が設けられた撮像素子が知られている(例えば特許文献1)。従来より、信号処理の速度向上が求められている。 An image pickup device provided with a signal processing circuit such as an AD conversion circuit is known (for example, Patent Document 1). Conventionally, it has been required to improve the speed of signal processing.

特開2020-28098号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-28098

本発明の第1の態様によると、撮像素子は、光を電荷に変換する光電変換部および前記光電変換部で変換された電荷に基づく信号を読み出す読出部を有する第1基板の第1面に形成され、前記読出部が読み出した信号を出力する出力部と、前記第1面と交差する第2面に沿って配置された複数の回路を含み、前記光電変換部で変換された電荷に基づく信号を処理する信号処理部と、前記信号処理部と前記出力部とを電気的に接続する接続部と、を備える。
本発明の第2の態様によると、撮像素子の製造方法は、第1基板に、光を電荷に変換する光電変換部および前記光電変換部で変換された電荷に基づく信号を読み出す読出部を形成すること、前記第1基板の第1面に、前記読出部が読み出した信号を出力する出力部を形成すること、第2基板の第2面に沿って複数の回路を含む信号処理部を形成すること、前記信号処理部と電気的に接続され、少なくとも一部が前記第2基板の第1側面に露出する接続部を形成すること、前記第2基板の前記第1側面を、第1基板の前記第1面に接続し、前記接続部と前記出力部とを電気的に接続すること、を備える。
本発明の第3の態様によると、撮像装置は、第1の態様の撮像素子と、前記撮像素子から出力された信号に基づいて画像データを生成する生成部とを備える。
According to the first aspect of the present invention, the image pickup element is on the first surface of a first substrate having a photoelectric conversion unit that converts light into electric charge and a reading unit that reads out a signal based on the charge converted by the photoelectric conversion unit. It includes an output unit that is formed and outputs a signal read by the reading unit, and a plurality of circuits arranged along a second surface that intersects the first surface, and is based on the charge converted by the photoelectric conversion unit. A signal processing unit that processes a signal and a connection unit that electrically connects the signal processing unit and the output unit are provided.
According to the second aspect of the present invention, in the method for manufacturing an image pickup element, a photoelectric conversion unit that converts light into electric charge and a reading unit that reads out a signal based on the electric charge converted by the photoelectric conversion unit are formed on a first substrate. That is, an output unit that outputs a signal read by the reading unit is formed on the first surface of the first board, and a signal processing unit including a plurality of circuits is formed along the second surface of the second substrate. To form a connection portion that is electrically connected to the signal processing unit and at least a part of which is exposed to the first side surface of the second substrate, the first side surface of the second substrate is connected to the first substrate. It is provided that the connection portion and the output portion are electrically connected by connecting to the first surface of the above.
According to the third aspect of the present invention, the image pickup apparatus includes the image pickup device of the first aspect and a generation unit that generates image data based on the signal output from the image pickup device.

第1実施形態の撮像装置の構成を模式的に示す断面図。The cross-sectional view schematically which shows the structure of the image pickup apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の撮像素子の構成を模式的に示す図。図2(a)は撮像素子を撮像面側から見た平面図。図2(b)および図2(c)は撮像素子の一部分の断面図。The figure which shows typically the structure of the image pickup element of 1st Embodiment. FIG. 2A is a plan view of the image pickup device as viewed from the image pickup surface side. 2 (b) and 2 (c) are cross-sectional views of a part of the image pickup device. 信号処理部の概略構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the schematic structure of a signal processing unit. 変形例1の撮像素子の一部分の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of the image pickup device of the first modification. 変形例2の撮像素子の一部分の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of the image pickup device of Modification 2. 変形例3の撮像素子の一部分の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of the image pickup device of Modification 3. 変形例4の撮像素子の一部分を示す図。The figure which shows a part of the image pickup element of the modification 4. 変形例5の撮像素子の一部分を示す図。The figure which shows a part of the image pickup element of the modification 5. 撮像素子の製造方法の一例を示す図。The figure which shows an example of the manufacturing method of an image sensor. 図9に続く、撮像素子の製造方法の一例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an example of a method for manufacturing an image sensor, following FIG. 9. 図10に続く、撮像素子の製造方法の一例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing an example of a method for manufacturing an image sensor, following FIG. 図11に続く、撮像素子の製造方法の一例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an example of a method for manufacturing an image sensor, following FIG. 図12に続く、撮像素子の製造方法の一例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing an example of a method for manufacturing an image sensor, following FIG. 12. 撮像素子の製造方法の変形例1を示す図。The figure which shows the modification 1 of the manufacturing method of an image pickup element. 撮像素子の製造方法の変形例2を示す図。The figure which shows the modification 2 of the manufacturing method of an image pickup element.

(撮像装置の第1実施形態)
図1は、撮像装置の第1実施形態であるカメラ1の構成例を示す図である。
図1に矢印で示したX方向、Y方向、およびZ方向は、その矢印の指し示す方向を+方向とする。X方向、Y方向、およびZ方向は、相互に直交する方向である。また、以降の各図に示したX方向、Y方向、およびZ方向も、図1に示したX方向、Y方向、およびZ方向と同一の方向である。
(First Embodiment of Imaging Device)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a camera 1 which is a first embodiment of an image pickup apparatus.
In the X, Y, and Z directions indicated by the arrows in FIG. 1, the direction indicated by the arrows is the + direction. The X, Y, and Z directions are orthogonal to each other. Further, the X direction, the Y direction, and the Z direction shown in the following figures are also the same directions as the X direction, the Y direction, and the Z direction shown in FIG.

カメラ1は、撮影光学系(結像光学系)2、撮像素子3、撮像制御部4、メモリ5、表示部6、及び操作部7を備える。撮影光学系2は、焦点調節レンズ(フォーカスレンズ)を含む複数のレンズ及び開口絞りを有し、撮像素子3に被写体像を結像する。なお、撮影光学系2は、カメラ1から着脱可能にしても良い。 The camera 1 includes a photographing optical system (imaging optical system) 2, an image pickup element 3, an image pickup control unit 4, a memory 5, a display unit 6, and an operation unit 7. The photographing optical system 2 has a plurality of lenses including a focus adjusting lens (focus lens) and an aperture diaphragm, and forms a subject image on the image pickup element 3. The photographing optical system 2 may be detachable from the camera 1.

撮像素子3は、CMOSイメージセンサ、CCDイメージセンサ等の撮像素子である。撮像素子3は、撮影光学系2を通過した光束を受光し、撮影光学系2により形成される被写体像を撮像する。撮像素子3には、光電変換部を有する複数の画素が二次元状(行方向及び列方向)に配置される。光電変換部は、フォトダイオード(PD)によって構成される。撮像素子3は、受光した光を光電変換して信号を生成し、生成した信号を撮像制御部4に出力する。 The image pickup element 3 is an image pickup element such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor. The image pickup element 3 receives a light beam that has passed through the photographing optical system 2 and images a subject image formed by the photographing optical system 2. A plurality of pixels having a photoelectric conversion unit are arranged in a two-dimensional shape (row direction and column direction) in the image pickup device 3. The photoelectric conversion unit is composed of a photodiode (PD). The image pickup device 3 photoelectrically converts the received light to generate a signal, and outputs the generated signal to the image pickup control unit 4.

メモリ5は、メモリカード等の記録媒体である。メモリ5には、画像データ、制御プログラム等が記録される。メモリ5へのデータの書き込み、及びメモリ5からのデータの読み出しは、撮像制御部4によって制御される。表示部6は、画像データに基づく画像、シャッター速度、絞り値等の撮影に関する情報、及びメニュー画面等を表示する。操作部7は、レリーズボタン、電源スイッチ、各種モードを切り替えるためのスイッチ等の各種設定スイッチ等を含み、それぞれの操作に基づく信号を撮像制御部4へ出力する。 The memory 5 is a recording medium such as a memory card. Image data, a control program, and the like are recorded in the memory 5. The writing of data to the memory 5 and the reading of data from the memory 5 are controlled by the image pickup control unit 4. The display unit 6 displays an image based on the image data, information on shooting such as a shutter speed and an aperture value, a menu screen, and the like. The operation unit 7 includes various setting switches such as a release button, a power switch, and a switch for switching various modes, and outputs a signal based on each operation to the image pickup control unit 4.

撮像制御部4は、CPU、FPGA、ASIC等のプロセッサ、及びROM、RAM等のメモリにより構成され、制御プログラムに基づきカメラ1の各部を制御する。撮像制御部4は、撮像素子3を制御する信号を撮像素子3に供給して、撮像素子3の動作を制御する。撮像制御部4は、静止画撮影を行う場合、動画撮影を行う場合、または表示部6に被写体のスルー画像(ライブビュー画像)を表示する場合等において、撮像素子3に被写体像を撮像させて信号を出力させる。 The image pickup control unit 4 is composed of a processor such as a CPU, FPGA, and ASIC, and a memory such as a ROM and a RAM, and controls each part of the camera 1 based on a control program. The image pickup control unit 4 supplies a signal for controlling the image pickup element 3 to the image pickup element 3 to control the operation of the image pickup element 3. The image pickup control unit 4 causes the image pickup element 3 to take an image of the subject image when a still image is taken, a moving image is taken, or a through image (live view image) of the subject is displayed on the display unit 6. Output a signal.

撮像制御部4は、撮像素子3から出力される信号に各種の画像処理を行って画像データを生成する。撮像制御部4は、画像データを生成する生成部4でもあり、撮像素子3から出力される信号に基づいて静止画像データ、動画像データを生成する。画像処理には、階調変換処理、色補間処理等の画像処理が含まれる。 The image pickup control unit 4 performs various image processing on the signal output from the image pickup element 3 to generate image data. The image pickup control unit 4 is also a generation unit 4 that generates image data, and generates still image data and moving image data based on the signal output from the image pickup element 3. The image processing includes image processing such as gradation conversion processing and color interpolation processing.

(撮像素子の第1実施形態)
図2を参照して、第1実施形態の撮像素子3の構成について説明する。図2(a)は、第1実施形態の撮像素子3を撮像面側から、すなわち図1の+Z側から見た図である。撮像素子3は、X方向およびY方向に配列される複数の画素11を有している。図2では図面の複雑化を避けるために、X方向に10個、Y方向に8個の画素11が並んだ状態を示しているが、画素11は、X方向およびY方向にそれぞれ例えば1000個以上に渡って配列されていても良い。
X方向を第1方向ということもでき、Y方向を第2方向ということもできる。
(First Embodiment of Image Sensor)
The configuration of the image pickup device 3 of the first embodiment will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2A is a view of the image pickup device 3 of the first embodiment as viewed from the image pickup surface side, that is, from the + Z side of FIG. The image pickup device 3 has a plurality of pixels 11 arranged in the X direction and the Y direction. FIG. 2 shows a state in which 10 pixels 11 in the X direction and 8 pixels 11 in the Y direction are arranged in order to avoid complication of the drawing, but the pixels 11 are, for example, 1000 pixels in the X direction and the Y direction, respectively. It may be arranged over the above.
The X direction can be referred to as the first direction, and the Y direction can be referred to as the second direction.

複数の画素11が配列された領域(画素領域)の、-X方向の端部には水平制御部HCが設けられ、+Y方向の端部には垂直制御部VCが設けられている。水平制御部HCと垂直制御部VCを合わせて、素子制御部CUとも呼ぶ。
複数の画素11のそれぞれは、一例として、いわゆるベイヤー配列で規定される分光感度特性を有していても良い。
また、いくつかの画素11は、いわゆる像面位相差式のフォーカス検出用の画素であっても良い。フォーカス検出用の画素の構成は公知であるので、本明細書では説明を省略する。
A horizontal control unit HC is provided at an end portion in the −X direction of a region (pixel region) in which a plurality of pixels 11 are arranged, and a vertical control unit VC is provided at an end portion in the + Y direction. The horizontal control unit HC and the vertical control unit VC are collectively referred to as an element control unit CU.
As an example, each of the plurality of pixels 11 may have a spectral sensitivity characteristic defined by a so-called Bayer arrangement.
Further, some pixels 11 may be so-called image plane phase difference type focus detection pixels. Since the configuration of the pixel for focus detection is known, the description thereof is omitted in the present specification.

図2(b)は、撮像素子3のうち、図2(a)に破線で示した線分Aの部分におけるYZ平面での断面を示す図である。一方、図2(c)は、撮像素子3のうち、図2(a)に破線で示した線分Bの部分におけるXZ平面での断面を示す図である。撮像素子3は、一例として、シリコン等の半導体から成る第1基板10、絶縁部材27を介してY方向に積層された複数の第2基板20a~20hを含む積層部200M、およびシリコン等の半導体から成る第3基板30が、Z方向に積層された積層型の撮像素子である。図2(c)は、積層部200Mとして積層された第2基板20a~20hのうちの第2基板20dを含む部分のXZ断面を示している。積層部200Mの詳細については、後述する。 FIG. 2B is a diagram showing a cross section of the image sensor 3 in the YZ plane at the portion of the line segment A shown by the broken line in FIG. 2A. On the other hand, FIG. 2C is a diagram showing a cross section of the image sensor 3 in the XZ plane at the portion of the line segment B shown by the broken line in FIG. 2A. As an example, the image pickup device 3 includes a first substrate 10 made of a semiconductor such as silicon, a laminated portion 200M including a plurality of second substrates 20a to 20h laminated in the Y direction via an insulating member 27, and a semiconductor such as silicon. The third substrate 30 made of the above is a laminated type image pickup element laminated in the Z direction. FIG. 2C shows an XZ cross section of a portion of the second substrates 20a to 20h laminated as the laminated portion 200M including the second substrate 20d. The details of the laminated portion 200M will be described later.

第1基板10に形成されている画素11は、一例としてフォトダイオードから成る光電変換部13を含み、光電変換部13は、概ね+Z方向から第1基板10に入射した光を光電変換する。画素11の光の入射側(+Z側)には、画素11に入射する光を効率良く光電変換部13に導光するためのマイクロレンズ15が設けられている。また、光電変換部13とマイクロレンズ15の間には各光電変換部13に入射する光の波長特性を規定するカラーフィルタ14が設けられている。 The pixel 11 formed on the first substrate 10 includes a photoelectric conversion unit 13 made of a photodiode as an example, and the photoelectric conversion unit 13 photoelectrically converts light incident on the first substrate 10 from the + Z direction. On the incident side (+ Z side) of the light of the pixel 11, a microlens 15 for efficiently guiding the light incident on the pixel 11 to the photoelectric conversion unit 13 is provided. Further, a color filter 14 that defines the wavelength characteristics of the light incident on each photoelectric conversion unit 13 is provided between the photoelectric conversion unit 13 and the microlens 15.

また、第1基板10には、光電変換部13により光から変換された電荷に基づく信号を出力する読出部12が設けられている。読出部12は、一例として、転送トランジスタ、フローティングデフュージョン(FD)、増幅トランジスタ、選択トランジスタ、およびリセットトランジスタを有し、この場合、画素11は、いわゆる4トランジスタ型のCMOS型撮像画素として構成されている。画素11は、3トランジスタ型のCMOS型撮像画素等であっても良い。 Further, the first substrate 10 is provided with a reading unit 12 that outputs a signal based on the electric charge converted from the light by the photoelectric conversion unit 13. As an example, the reading unit 12 has a transfer transistor, a floating diffusion (FD), an amplification transistor, a selection transistor, and a reset transistor. In this case, the pixel 11 is configured as a so-called 4-transistor type CMOS image pickup pixel. ing. The pixel 11 may be a 3-transistor type CMOS image pickup pixel or the like.

第1基板10の-Z側の面(以降、「第1面」S1と呼ぶ)には、金属プラグ等の出力部16が形成されている。出力部16は、読出部12を構成する選択トランジスタの出力側と電気的に接続されており、出力部16はそれぞれの読出部12と電気的に接続され、読出部12が読み出した光電変換部13で変換された電荷に基づく信号を出力する。
第1面S1は、XY平面に平行な面である。
An output unit 16 such as a metal plug is formed on the surface of the first substrate 10 on the −Z side (hereinafter referred to as “first surface” S1). The output unit 16 is electrically connected to the output side of the selection transistor constituting the reading unit 12, the output unit 16 is electrically connected to each reading unit 12, and the photoelectric conversion unit read by the reading unit 12 is used. A signal based on the charge converted in 13 is output.
The first surface S1 is a surface parallel to the XY plane.

積層部200Mは、図2(c)に示した第2基板20dと同様の複数の第2基板20a~20hが、所定の間隔でY方向に積層されたものである。複数の第2基板20a~20hの間には、絶縁部材27が充填されている。また、複数の第2基板20a~20hのY方向の配置(積層)の間隔は、第1基板10上に形成されている光電変換部13のY方向の配置の間隔と等しく、出力部16のY方向の配置の間隔とも等しい。
なお、本明細書では、間隔とは、複数の物体の間の中心間隔をいう。
The laminated portion 200M is formed by laminating a plurality of second substrates 20a to 20h similar to the second substrate 20d shown in FIG. 2C in the Y direction at predetermined intervals. An insulating member 27 is filled between the plurality of second substrates 20a to 20h. Further, the interval of arrangement (stacking) of the plurality of second substrates 20a to 20h in the Y direction is equal to the interval of arrangement of the photoelectric conversion unit 13 formed on the first substrate 10 in the Y direction, and the interval of arrangement of the output unit 16 is equal to that of the output unit 16. It is also equal to the interval of arrangement in the Y direction.
In addition, in this specification, an interval means a center interval between a plurality of objects.

一例として、第1基板10上に形成されている光電変換部13のX方向およびY方向の配置の間隔は、0.5から20μm程度である。また、第2基板20a~20hのZ方向の長さは、5から500μm程度である。 As an example, the distance between the arrangements of the photoelectric conversion units 13 formed on the first substrate 10 in the X direction and the Y direction is about 0.5 to 20 μm. The length of the second substrate 20a to 20h in the Z direction is about 5 to 500 μm.

図2(b)および図2(c)に示したように、1つの第2基板20a~20hには、信号処理部21、電流源22、および信号処理部21と電流源22を電気的に接続する配線36等が配置されている。
図3は、信号処理部21の概略構成の一例を示す図である。信号処理部21は、アナログデジタル変換回路(AD変換回路)211、および一時記憶回路212等の複数の回路を含み、それらの複数の回路は、XZ平面に沿って配置されている。
As shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c), the signal processing unit 21, the current source 22, and the signal processing unit 21 and the current source 22 are electrically mounted on one second substrate 20a to 20h. Wiring 36 and the like to be connected are arranged.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a schematic configuration of the signal processing unit 21. The signal processing unit 21 includes a plurality of circuits such as an analog-to-digital conversion circuit (AD conversion circuit) 211 and a temporary storage circuit 212, and the plurality of circuits are arranged along the XZ plane.

図2(b)を参照して説明すれば、信号処理部21に含まれるAD変換回路211、および一時記憶回路212等の複数の回路は、XZ平面の1つである破線で示した第2面S2に沿って配置されている。第2面S2は、第2基板20dの-Y側の表面のみを指すものではなく、第2基板20dの-Y側の表面を含み、±Z方向および±Y方向に広がるXZ平面である。
第2面S2は、第1基板10の第1面S1と交差する。すなわち、第2面S2と第1面S1とは、平行ではない。
Explaining with reference to FIG. 2B, a plurality of circuits such as the AD conversion circuit 211 and the temporary storage circuit 212 included in the signal processing unit 21 are shown by a broken line, which is one of the XZ planes. It is arranged along the surface S2. The second surface S2 is an XZ plane that includes not only the surface on the −Y side of the second substrate 20d but also the surface on the −Y side of the second substrate 20d and extends in the ± Z direction and the ± Y direction.
The second surface S2 intersects the first surface S1 of the first substrate 10. That is, the second surface S2 and the first surface S1 are not parallel to each other.

第1実施形態の撮像素子3においては、Y方向の異なる位置にそれぞれ配置されている複数の第2基板20a~20hを有し、複数の第2基板20a~20hのそれぞれに信号処理部21および電流源22等が形成されているので、第2面S2も複数存在している。
ただし、煩雑化を避けるために、図2(b)には、第2基板20dの-Y側の表面にのみ、第2面S2を示す破線を付している。
The image pickup device 3 of the first embodiment has a plurality of second substrates 20a to 20h arranged at different positions in the Y direction, and the signal processing unit 21 and each of the plurality of second substrates 20a to 20h have a signal processing unit 21 and a plurality of second substrates 20a to 20h. Since the current source 22 and the like are formed, a plurality of second surfaces S2 also exist.
However, in order to avoid complication, FIG. 2B has a broken line indicating the second surface S2 only on the surface of the second substrate 20d on the −Y side.

図2(c)に示したように、複数の第2基板20a~20hのそれぞれには、信号処理部21、電流源22、および配線36等が、X方向にそれぞれ複数個並んで配置されている。また、第2基板20a~20hの-X方向の端部には、水平制御部HCと電気的に接続されている水平制御回路29hが配置されている。 As shown in FIG. 2C, a plurality of signal processing units 21, a current source 22, a wiring 36, and the like are arranged side by side in the X direction on each of the plurality of second substrates 20a to 20h. There is. Further, a horizontal control circuit 29h electrically connected to the horizontal control unit HC is arranged at the end of the second substrate 20a to 20h in the −X direction.

第2基板20a~20h上での複数の信号処理部21および電流源22のX方向の配置の間隔は、第1基板10上に形成されている光電変換部13のX方向の配置の間隔と等しく、出力部16のX方向の配置の間隔とも等しい。また、上述したとおり、複数の第2基板20a~20hのY方向の配置の間隔は、第1基板10上に形成されている光電変換部13のY方向の配置の間隔に等しい。 The spacing between the arrangements of the plurality of signal processing units 21 and the current source 22 in the X direction on the second substrates 20a to 20h is the same as the spacing between the arrangements of the photoelectric conversion units 13 formed on the first substrate 10 in the X direction. It is also equal to the spacing of the arrangement of the output units 16 in the X direction. Further, as described above, the interval between the arrangements of the plurality of second substrates 20a to 20h in the Y direction is equal to the interval between the arrangements of the photoelectric conversion units 13 formed on the first substrate 10 in the Y direction.

従って、第1実施形態の撮像素子3においては、第1基板10上のそれぞれの光電変換部13の1つに対応して、それぞれ1つの信号処理部21がX方向およびY方向に沿って積層部200M中に配置されている。この構成により、それぞれの画素11の光電変換部13により光電変換で生成された信号を、高速に信号処理部21に出力し、高速で信号処理することができる。 Therefore, in the image sensor 3 of the first embodiment, one signal processing unit 21 is laminated along the X direction and the Y direction, respectively, corresponding to one of the photoelectric conversion units 13 on the first substrate 10. It is arranged in the unit 200M. With this configuration, the signal generated by the photoelectric conversion by the photoelectric conversion unit 13 of each pixel 11 can be output to the signal processing unit 21 at high speed and the signal can be processed at high speed.

第1基板10の出力部16から出力されるアナログ信号は、第1端子24および第1接続線23を介して、それぞれ対応する信号処理部21に入力される。すなわち、第1端子24および第1接続線23は、第2基板20a~20h上に第2面S2に沿って配置された信号処理部21と出力部16とを電気的に接続する接続部である。従って、以下では、第1端子24と第1接続線23とを、合わせて「接続部」とも呼ぶ。 The analog signal output from the output unit 16 of the first board 10 is input to the corresponding signal processing unit 21 via the first terminal 24 and the first connection line 23, respectively. That is, the first terminal 24 and the first connection line 23 are connection portions that electrically connect the signal processing unit 21 and the output unit 16 arranged along the second surface S2 on the second substrate 20a to 20h. be. Therefore, in the following, the first terminal 24 and the first connection line 23 are collectively referred to as a “connection portion”.

第1端子24は、積層部200Mの+Z方向の端面の近傍に形成されている金属プラグ等からなり、出力部16と機械的および電気的に接続されている。第1接続線23は、一端が第1端子24と機械的および電気的に接続されている金属等の配線であり、その他端は、信号処理部21の信号入力部に接続されている。 The first terminal 24 is made of a metal plug or the like formed in the vicinity of the end face of the laminated portion 200M in the + Z direction, and is mechanically and electrically connected to the output portion 16. The first connection line 23 is a wire such as metal whose one end is mechanically and electrically connected to the first terminal 24, and the other end is connected to the signal input unit of the signal processing unit 21.

信号処理部21には、水平制御回路29hから延びる配線281、282、283(以降、配線281~283を総称して配線28とも呼ぶ)を介して、水平制御回路29hから、制御信号、ランプ信号、および符号信号等の信号が供給される。また、信号処理部21には、一例として第2面S2に沿って形成された配線36を介して、電流源22から電流が供給される。 The signal processing unit 21 receives a control signal and a lamp signal from the horizontal control circuit 29h via wirings 281, 282, and 283 extending from the horizontal control circuit 29h (hereinafter, wirings 281 to 283 are collectively referred to as wiring 28). , And signals such as coded signals are supplied. Further, the signal processing unit 21 is supplied with a current from the current source 22 via the wiring 36 formed along the second surface S2 as an example.

信号処理部21は、AD変換等の信号処理のされたデジタル信号を、金属配線等の第2接続線25、および金属プラグ等の第2端子26、および金属プラグ等の第3端子32を介して、第3基板30に設けられている第2の回路31に出力する。第2の回路31は、第3基板30の+Z側の面(以降、「第3面」S3と呼ぶ)に沿って設けられている。 The signal processing unit 21 transmits a digital signal that has undergone signal processing such as AD conversion via a second connection line 25 such as metal wiring, a second terminal 26 such as a metal plug, and a third terminal 32 such as a metal plug. The output is output to the second circuit 31 provided on the third substrate 30. The second circuit 31 is provided along the + Z side surface (hereinafter referred to as “third surface” S3) of the third substrate 30.

以下では、第2接続線25と第2端子26とを、合わせて「第2の接続部」とも呼ぶ。
第3面S3は、信号処理部21に対して第1基板10とは反対側にあり、第2面S2と交差する面である。すなわち、第3面S3と第2面S2とは、平行ではない。
Hereinafter, the second connection line 25 and the second terminal 26 are collectively referred to as a “second connection portion”.
The third surface S3 is on the side opposite to the first substrate 10 with respect to the signal processing unit 21, and is a surface that intersects with the second surface S2. That is, the third surface S3 and the second surface S2 are not parallel to each other.

第2の回路31は、複数の信号処理部21から出力されたデジタル信号を、例えば、図1に示した撮像制御部4等の撮像素子3の外部に出力する。
また、第2の回路31は、第3端子32と同様に第3基板30上に形成されている第2端子26と同様に積層部200Mに形成されている端子、および配線を介して、電流源22に電流を供給する。
第2の回路31はさらに、信号処理部21から出力されたデジタル信号を一時的に記憶するメモリ回路を含んでいても良く、デジタル信号に対して、圧縮またはノイズ除去等の信号処理を行う回路を含んでいても良い。
The second circuit 31 outputs the digital signals output from the plurality of signal processing units 21 to the outside of the image pickup element 3 such as the image pickup control unit 4 shown in FIG. 1, for example.
Further, the second circuit 31 is a current through a terminal formed in the laminated portion 200M like the second terminal 26 formed on the third substrate 30 like the third terminal 32 and a wiring. A current is supplied to the source 22.
The second circuit 31 may further include a memory circuit that temporarily stores the digital signal output from the signal processing unit 21, and is a circuit that performs signal processing such as compression or noise removal on the digital signal. May include.

図2(b)に示したように、積層部200Mの+Y方向の端部には、垂直制御回路29vを含む基板20zが配置されている。基板20zは、第2基板20a~20hと同様にX方向およびZ方向に延在する基板である。垂直制御回路29vは、上述の接続部(第1端子24と第1接続線23)と同様の接続部分を介して、垂直制御部VCと電気的に接続されている。また、垂直制御回路29vは、上述の第2の接続部(第2接続線25と第2端子26)と同様の接続部分を介して、第2の回路31と電気的に接続されている。 As shown in FIG. 2B, a substrate 20z including a vertical control circuit 29v is arranged at an end portion of the laminated portion 200M in the + Y direction. The substrate 20z is a substrate extending in the X direction and the Z direction similarly to the second substrates 20a to 20h. The vertical control circuit 29v is electrically connected to the vertical control unit VC via a connection portion similar to the connection portion (first terminal 24 and first connection line 23) described above. Further, the vertical control circuit 29v is electrically connected to the second circuit 31 via the same connection portion as the above-mentioned second connection portion (second connection line 25 and second terminal 26).

第2基板20a~20hおよび基板20zの+Z方向の端部と第1基板10との間には、出力部16および第1端子24等の端子が配置されている部分を除いて、絶縁部材27が充填されている。また、第2基板20a~20hおよび基板20zの-Z方向の端部と第3基板30との間にも、第2端子26および第3端子32等の端子が配置されている部分を除いて、絶縁部材27が充填されている。 The insulating member 27 is located between the + Z direction ends of the second substrates 20a to 20h and the substrate 20z and the first substrate 10, except for portions where terminals such as the output unit 16 and the first terminal 24 are arranged. Is filled. Further, except for the portion where terminals such as the second terminal 26 and the third terminal 32 are arranged between the end portions of the second substrates 20a to 20h and the substrate 20z in the −Z direction and the third substrate 30. , The insulating member 27 is filled.

(変形例1の撮像素子)
変形例1の撮像素子の撮像素子の構成は、多くの部分が上述の第1実施形態の撮像素子の構成と同一であるので、以下では第1実施形態の撮像素子との相違点について説明し、共通する構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
変形例1の撮像素子を+Z方向から見た図は、図2(a)に示した第1実施形態の撮像素子3を+Z方向から見た図と同一になる。
(Image sensor of Modification 1)
Since many parts of the configuration of the image pickup device of the image pickup device of the first modification are the same as the configuration of the image pickup device of the first embodiment described above, the differences from the image pickup device of the first embodiment will be described below. , The common configurations are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.
The view of the image pickup device of the modified example 1 from the + Z direction is the same as the view of the image pickup device 3 of the first embodiment shown in FIG. 2A from the + Z direction.

図4は、変形例1の撮像素子について、図2(a)に破線で示した線分Bの部分におけるXZ平面での断面を示す図であり、上述の第1実施形態の撮像素子において図2(c)に示したものと同様の断面図を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a cross section of the image pickup device of Modification 1 in the XZ plane at the portion of the line segment B shown by the broken line in FIG. 2 (a), and is a diagram of the image pickup device of the first embodiment described above. 2 (c) is a diagram showing a cross-sectional view similar to that shown in 2 (c).

変形例1の撮像素子においては、第2基板20d等の複数の第2基板20a~20hにおいては、信号処理部21a、21bのX方向の大きさが、第1基板10における画素11に含まれる光電変換部13のX方向の配置の間隔よりも大きく設定されている。そして、2つの信号処理部21a、21bは、Z方向の異なる位置に配置されている。なお、Z方向は、換言すれば、第2面S2内の方向であって、第1面S1と交差する方向であり、第3方向ということもできる。 In the image pickup device of the first modification, in the plurality of second substrates 20a to 20h such as the second substrate 20d, the size of the signal processing units 21a and 21b in the X direction is included in the pixel 11 on the first substrate 10. It is set to be larger than the interval of arrangement of the photoelectric conversion unit 13 in the X direction. The two signal processing units 21a and 21b are arranged at different positions in the Z direction. In other words, the Z direction is a direction within the second surface S2 and intersects with the first surface S1, and can also be called a third direction.

このうち、信号処理部21aは、X方向に隣り合う2つの出力部16a、16bの一方(16a)と、接続部(第1端子24aと第1接続線23a)により接続されている。信号処理部21bは、X方向に隣り合う2つの出力部16a、16bの他方(16b)と、接続部(第1端子24bと第1接続線23b)により接続されている。 Of these, the signal processing unit 21a is connected to one (16a) of two output units 16a and 16b adjacent to each other in the X direction by a connection unit (first terminal 24a and first connection line 23a). The signal processing unit 21b is connected to the other (16b) of the two output units 16a and 16b adjacent to each other in the X direction by a connection unit (first terminal 24b and first connection line 23b).

変形例1の撮像素子においては、複数の信号処理部21a、21bをZ方向の異なる位置に配置に配置したので、各信号処理部21a、21bのX方向の大きさを、第1基板10における光電変換部13の配置のX方向の間隔よりも大きくすることができる。これにより、信号処理部21a、21b等の信号処理部を、スペース的に余裕を持って設計および製造することができるので、ノイズが一層低減された信号処理部を実現することができる。 In the image pickup device of the first modification, since the plurality of signal processing units 21a and 21b are arranged at different positions in the Z direction, the size of each signal processing unit 21a and 21b in the X direction is set on the first substrate 10. The distance between the arrangements of the photoelectric conversion units 13 in the X direction can be made larger. As a result, the signal processing units such as the signal processing units 21a and 21b can be designed and manufactured with a sufficient space, so that the signal processing unit with further reduced noise can be realized.

なお、変形例1の撮像素子においても、2個の信号処理部21a,21bに電流を供給する2個の電流源22は、Z方向の同じ位置に配置するものとしている。そして、-X側の端から数えて奇数番目の電流源22は、配線36bにより信号処理部21bと接続されており、-X側の端から数えて偶数番目の電流源22は、配線36aにより信号処理部21aと接続されている。
ただし、2個の信号処理部21a,21bに電流を供給する2個の電流源22についても、そのZ方向の位置を異ならせて配置しても良い。
Also in the image pickup device of the first modification, the two current sources 22 that supply current to the two signal processing units 21a and 21b are arranged at the same position in the Z direction. The odd-numbered current source 22 counting from the −X side end is connected to the signal processing unit 21b by the wiring 36b, and the even-numbered current source 22 counting from the −X side end is connected to the signal processing unit 21b by the wiring 36a. It is connected to the signal processing unit 21a.
However, the two current sources 22 that supply current to the two signal processing units 21a and 21b may also be arranged at different positions in the Z direction.

なお、上記においては、Z方向の異なる位置に配置される信号処理部21a、21bの数は2個であるとした。しかし、2個に限らず、より多くの数の信号処理部21a、21bをZ方向の異なる位置に配置、すなわちZ方向に並べて配置しても良い。この場合、信号処理部21a,21bのX方向の幅を、第1基板10における光電変換部13のX方向の配置の間隔の2倍よりも大きく設定しても良い。 In the above, it is assumed that the number of signal processing units 21a and 21b arranged at different positions in the Z direction is two. However, the number is not limited to two, and a larger number of signal processing units 21a and 21b may be arranged at different positions in the Z direction, that is, arranged side by side in the Z direction. In this case, the width of the signal processing units 21a and 21b in the X direction may be set to be larger than twice the interval of the arrangement of the photoelectric conversion units 13 in the first substrate 10 in the X direction.

(変形例2の撮像素子)
変形例2の撮像素子の撮像素子の構成は、多くの部分が上述の第1実施形態の撮像素子の構成と同一であるので、以下では第1実施形態の撮像素子との相違点について説明し、共通する構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
変形例2の撮像素子を+Z方向から見た図は、図2(a)に示した第1実施形態の撮像素子3を+Z方向から見た図と同一になる。
(Image sensor of Modification 2)
Since many parts of the configuration of the image pickup device of the image pickup device of the second modification are the same as the configuration of the image pickup device of the first embodiment described above, the differences from the image pickup device of the first embodiment will be described below. , The common configurations are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.
The view of the image pickup device of the modified example 2 from the + Z direction is the same as the view of the image pickup device 3 of the first embodiment shown in FIG. 2A from the + Z direction.

図5は、変形例2の撮像素子について、図2(a)に破線で示した線分Aの部分におけるYZ平面での断面を示す図であり、上述の第1実施形態の撮像素子において図2(b)に示したものと同様の断面図を示す図である。
なお、図5においては、図中に付した符号の視認性を確保するために、図2(b)、図2(c)および図4とは異なり、絶縁部材27が示されている部分へのドットの記入を省略している。
FIG. 5 is a diagram showing a cross section of the image pickup device of the modified example 2 in the YZ plane at the portion of the line segment A shown by the broken line in FIG. 2 (a), and is a diagram of the image pickup device of the first embodiment described above. 2 (b) is a diagram showing a cross-sectional view similar to that shown in 2 (b).
In FIG. 5, unlike FIGS. 2 (b), 2 (c) and 4, in order to ensure the visibility of the reference numerals attached in the drawings, the portion where the insulating member 27 is shown is shown. The entry of dots is omitted.

変形例2の撮像素子においては、信号処理部21c~21f、および電流源22c~22f等を備える複数の第2基板20a、20eが、Y方向に、第1基板10上の光電変換部13および出力部16のY方向の配置の間隔の4倍の間隔で配置されている。それぞれの第2基板20a、20e上には、信号処理部21c~21fおよび電流源22c~22fが、Z方向のそれぞれ異なる位置に4個配置されている。なお、Z方向は、換言すれば、第2面S2内の方向であって、第1面S1と交差する方向であり、第3方向ということもできる。 In the image pickup device of the second modification, the plurality of second substrates 20a and 20e including the signal processing units 21c to 21f and the current sources 22c to 22f are the photoelectric conversion units 13 and the photoelectric conversion unit 13 on the first substrate 10 in the Y direction. The output units 16 are arranged at an interval four times the interval of the arrangement in the Y direction. On the second substrates 20a and 20e, four signal processing units 21c to 21f and four current sources 22c to 22f are arranged at different positions in the Z direction. In other words, the Z direction is a direction within the second surface S2 and intersects with the first surface S1, and can also be called a third direction.

図5には不図示ではあるが、図2(c)に示した第1実施形態における第2基板20dと同様に、第2基板20a、20eの-X方向の端部には水平制御回路29hが配置されている。そして、信号処理部21c~21fには、水平制御回路29hから延びる4つの配線28c~28fを介して、水平制御回路29hから、制御信号、ランプ信号、および符号信号等の信号が供給される。 Although not shown in FIG. 5, as in the case of the second substrate 20d in the first embodiment shown in FIG. 2 (c), the horizontal control circuit 29h is attached to the ends of the second substrates 20a and 20e in the −X direction. Is placed. Then, signals such as a control signal, a lamp signal, and a code signal are supplied from the horizontal control circuit 29h to the signal processing units 21c to 21f via the four wirings 28c to 28f extending from the horizontal control circuit 29h.

第2基板20aに含まれる複数の信号処理部21c~21fは、それぞれ異なる第1接続線23c~23fおよび第1端子24c~24fを介して、Y方向沿って配置されるそれぞれ異なる出力部16c~16fと接続されている。すなわち、出力部16cから出力される信号は、第1端子24cおよび第1接続線23cを介して、信号処理部21cの信号入力部に入力される。また、出力部16dから出力される信号は、第1端子24dおよび第1接続線23dを介して、信号処理部21dの信号入力部に入力される。 The plurality of signal processing units 21c to 21f included in the second substrate 20a are different output units 16c to arranged along the Y direction via different first connection lines 23c to 23f and first terminals 24c to 24f. It is connected to 16f. That is, the signal output from the output unit 16c is input to the signal input unit of the signal processing unit 21c via the first terminal 24c and the first connection line 23c. Further, the signal output from the output unit 16d is input to the signal input unit of the signal processing unit 21d via the first terminal 24d and the first connection line 23d.

出力部16eから出力される信号も同様にして、信号処理部21eの信号入力部に入力され、出力部16fから出力される信号は、信号処理部21fの信号入力部に入力される。
それぞれの信号処理部21c~21fから出力される出力信号は、それぞれ異なる第2接続線25c~25fおよび第2端子26c~26fを介して、それぞれ第3基板30上に形成されている第3端子32c~32fに伝達され、第2の回路31に入力される。第2の回路31は、上述の第1実施形態におけるものと同様である。
Similarly, the signal output from the output unit 16e is input to the signal input unit of the signal processing unit 21e, and the signal output from the output unit 16f is input to the signal input unit of the signal processing unit 21f.
The output signals output from the respective signal processing units 21c to 21f are the third terminals formed on the third substrate 30 via the second connection lines 25c to 25f and the second terminals 26c to 26f, which are different from each other. It is transmitted to 32c to 32f and input to the second circuit 31. The second circuit 31 is the same as that in the first embodiment described above.

複数の第1接続線23c~23fのうちのZ方向に延在する部分、および第1端子24c~24fのY方向の間隔は、第1基板10上に形成されている光電変換部13および出力部16c~16fのY方向の配置の間隔に概ね等しい。
また、複数の信号処理部21c~21fは、図2(c)に示した第1実施形態における信号処理部21と同様に、第2基板20a、20e上に、第1基板10における光電変換部13のX方向の配置の間隔と同じ間隔で、さらにX方向にも複数配置されている。そして、X方向に複数配置されている信号処理部21c~21fのそれぞれは、上記と同様に対応する出力部16に接続されている。
The portion of the plurality of first connection lines 23c to 23f extending in the Z direction and the distance between the first terminals 24c to 24f in the Y direction are the photoelectric conversion unit 13 and the output formed on the first substrate 10. It is substantially equal to the interval of arrangement of the portions 16c to 16f in the Y direction.
Further, the plurality of signal processing units 21c to 21f have the photoelectric conversion units on the first substrate 10 on the second substrates 20a and 20e, similarly to the signal processing units 21 in the first embodiment shown in FIG. 2 (c). A plurality of 13 are arranged in the X direction at the same interval as the arrangement in the X direction. Each of the plurality of signal processing units 21c to 21f arranged in the X direction is connected to the corresponding output units 16 in the same manner as described above.

従って、変形例2においても、上述の第1実施形態および変形例1と同様に、第1基板10上のそれぞれの光電変換部13の1つに対応して、それぞれ1つの信号処理部21c~21fが積層部200M中に配置されている。 Therefore, also in the second modification, similarly to the first embodiment and the first modification described above, one signal processing unit 21c to each corresponds to one of the respective photoelectric conversion units 13 on the first substrate 10. 21f is arranged in the laminated portion 200M.

なお、複数の第2基板20a、20e等のY方向の配置の間隔は、上述の光電変換部13および出力部16のY方向の配置の間隔の4倍に限られるわけではなく、光電変換部13および出力部16のY方向の配置の間隔のm倍(mは2以上の整数)であっても良い。
この場合には、それぞれの第2基板20a、20eには、m個の信号処理部21c~21fをそれぞれZ方向の異なる位置に並べて配置する。そして、m個の信号処理部21c~21fとY方向に沿って配置されるm個の出力部16c~16fとを、それぞれ接続部(第1接続線23c~23f、第1端子24c~24f)で電気的に接続する。
The interval between the arrangements of the plurality of second substrates 20a, 20e, etc. in the Y direction is not limited to four times the interval between the arrangements of the photoelectric conversion unit 13 and the output unit 16 in the Y direction. It may be m times (m is an integer of 2 or more) the interval between the arrangements of 13 and the output unit 16 in the Y direction.
In this case, m signal processing units 21c to 21f are arranged side by side at different positions in the Z direction on the second substrates 20a and 20e, respectively. Then, the m signal processing units 21c to 21f and the m output units 16c to 16f arranged along the Y direction are connected to each other (first connection line 23c to 23f, first terminal 24c to 24f). Connect electrically with.

また、変形例2においても、上述の変形例1と同様に、信号処理部21c~21fのX方向の大きさを、第1基板10における光電変換部13のX方向の配置の間隔よりも大きくしても良い。この場合には、信号処理部21c~21fのX方向の重なりを避けるために、上述の変形例1と同様に、X方向に隣り合う2つの出力部16の一方に接続される信号処理部21c~21fと、他方に接続される信号処理部21c~21fとを、Z方向のそれぞれ異なる位置に配置する。 Further, also in the second modification, the size of the signal processing units 21c to 21f in the X direction is larger than the interval of the arrangement of the photoelectric conversion units 13 in the first substrate 10 in the X direction, as in the above-mentioned modification 1. You may. In this case, in order to avoid overlapping of the signal processing units 21c to 21f in the X direction, the signal processing unit 21c connected to one of the two output units 16 adjacent to each other in the X direction is similar to the above-mentioned modification 1. ~ 21f and the signal processing units 21c ~ 21f connected to the other are arranged at different positions in the Z direction.

(変形例3の撮像素子)
変形例3の撮像素子の撮像素子の構成は、多くの部分が上述の第1実施形態の撮像素子の構成と同一であるので、以下では第1実施形態の撮像素子との相違点について説明し、共通する構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
変形例3の撮像素子を+Z方向から見た図は、図2(a)に示した第1実施形態の撮像素子3を+Z方向から見た図と同一になる。
(Image sensor of Modification 3)
Since many parts of the configuration of the image pickup device of the image pickup device of the third modification are the same as the configuration of the image pickup device of the first embodiment described above, the differences from the image pickup device of the first embodiment will be described below. , The common configurations are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.
The view of the image pickup device of the modified example 3 from the + Z direction is the same as the view of the image pickup device 3 of the first embodiment shown in FIG. 2A from the + Z direction.

図6は、変形例3の撮像素子について、図2(a)に破線で示した線分Aの部分におけるYZ平面での断面を示す図であり、上述の第1実施形態の撮像素子において図2(b)に示したものと同様の断面図を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing a cross section of the image pickup device of the modified example 3 in the YZ plane at the portion of the line segment A shown by the broken line in FIG. 2 (a), and is a diagram of the image pickup device of the first embodiment described above. 2 (b) is a diagram showing a cross-sectional view similar to that shown in 2 (b).

変形例3の撮像素子においては、信号処理部21を備える第2基板20oが、撮像素子の-Y方向の端部にのみ配置されている。第2基板20oの構成は、図2(b)および図2(c)に示した第1実施形態における第2基板20dの構成と同様である。従って、第2基板20oには、信号処理部21が、第1基板10における光電変換部13のX方向の配置の間隔と同じ間隔で、X方向に複数配置されている。 In the image pickup device of the third modification, the second substrate 20o including the signal processing unit 21 is arranged only at the end portion of the image pickup device in the −Y direction. The configuration of the second substrate 20o is the same as the configuration of the second substrate 20d in the first embodiment shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c). Therefore, a plurality of signal processing units 21 are arranged in the X direction on the second substrate 20o at the same interval as the arrangement of the photoelectric conversion units 13 in the first substrate 10 in the X direction.

変形例3の撮像素子においては、第1面S1に沿って、Y方向に延在する信号線DLが、第1基板10における光電変換部13のX方向の配置の間隔と同じ間隔で、X方向に複数配置されている。1つの信号線DLは、Y方向に沿って配置される複数の光電変換部13のそれぞれの読出部12と電気的に接続されている。各信号線DLの-Y方向の端部には、それぞれ出力部16が設けられており、出力部16は第1端子24と電気的に接続されている。 In the image pickup device of the third modification, the signal line DL extending in the Y direction along the first surface S1 is X at the same interval as the arrangement interval of the photoelectric conversion unit 13 in the first substrate 10 in the X direction. Multiple are arranged in the direction. One signal line DL is electrically connected to each reading unit 12 of a plurality of photoelectric conversion units 13 arranged along the Y direction. An output unit 16 is provided at each end of each signal line DL in the −Y direction, and the output unit 16 is electrically connected to the first terminal 24.

従って、各光電変換部13により光から変換された電荷に基づく信号は、信号線DL、出力部16、第1端子24、および第1接続線23を経て、第2基板20oに設けられている信号処理部21に入力される。
信号処理部21によりAD変換されたデジタル信号は、第2接続線25、第2端子26、および第3端子32を介して、第3基板30に設けられている第2の回路31に出力される。
Therefore, the signal based on the electric charge converted from the light by each photoelectric conversion unit 13 is provided on the second substrate 20o via the signal line DL, the output unit 16, the first terminal 24, and the first connection line 23. It is input to the signal processing unit 21.
The digital signal AD-converted by the signal processing unit 21 is output to the second circuit 31 provided on the third substrate 30 via the second connection line 25, the second terminal 26, and the third terminal 32. To.

変形例3の撮像素子においては、1つの信号処理部21は、Y方向に沿って配置される複数の光電変換部13に対応して配置されている。
なお、変形例3の撮像素子においても、出力部16、および信号処理部21のそれぞれが、第1面S1および第2面S2に対して平行なX方向に沿って複数配置されている点については、上述の第1実施形態および各変形例の撮像素子と同様である。
In the image pickup device of the third modification, one signal processing unit 21 is arranged corresponding to a plurality of photoelectric conversion units 13 arranged along the Y direction.
Also in the image pickup device of the modification 3, a plurality of output units 16 and signal processing units 21 are arranged along the X direction parallel to the first surface S1 and the second surface S2. Is the same as the image pickup device of the first embodiment and each modification described above.

(変形例4の撮像素子)
変形例4の撮像素子の撮像素子の構成は、多くの部分が上述の第1実施形態の撮像素子の構成と同一であるので、以下では第1実施形態の撮像素子との相違点について説明し、共通する構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
変形例4の撮像素子を+Z方向から見た図は、図2(a)に示した第1実施形態の撮像素子3を+Z方向から見た図と同一になる。
(Image sensor of Modification 4)
Since many parts of the configuration of the image pickup device of the image pickup device of the modified example 4 are the same as the configuration of the image pickup device of the first embodiment described above, the differences from the image pickup device of the first embodiment will be described below. , The common configurations are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.
The view of the image pickup device of the modified example 4 from the + Z direction is the same as the view of the image pickup device 3 of the first embodiment shown in FIG. 2A from the + Z direction.

図7は、変形例4の撮像素子に含まれる第1基板10の第1面S1を-Z方向から見た断面図を示している。なお、図7では、水平制御部HCおよび垂直制御部VCの図示を省略している。
変形例4の撮像素子においては、X方向に4個、Y方向に4個の計16個の光電変換部13毎に、1つの出力部16が設けられている。16個の光電変換部13のそれぞれから信号を読み出す読出部12と出力部16とは、配線17により電気的に接続されている。
変形例4の撮像素子においては、1つの出力部16に接続されている16個の光電変換部13が光を光電変換して生成されたそれぞれの信号は、一例としてそれぞれ異なる時間に配線17を経由して出力部16から出力される。
FIG. 7 shows a cross-sectional view of the first surface S1 of the first substrate 10 included in the image pickup device of the modified example 4 as viewed from the −Z direction. In FIG. 7, the horizontal control unit HC and the vertical control unit VC are not shown.
In the image pickup device of the modified example 4, one output unit 16 is provided for each of a total of 16 photoelectric conversion units 13, four in the X direction and four in the Y direction. The reading unit 12 that reads signals from each of the 16 photoelectric conversion units 13 and the output unit 16 are electrically connected by wiring 17.
In the image sensor of Modification 4, each signal generated by photoelectric conversion of light by 16 photoelectric conversion units 13 connected to one output unit 16 has wiring 17 at different times as an example. It is output from the output unit 16 via the output unit 16.

不図示ではあるが、それぞれの出力部16の-Z側には、上述の第1実施形態、変形例1および変形例2の撮像素子と同様に、図2(b)、図2(c)等に示した接続部(第1接続線23、第1端子24)、および積層部200M等が設けられている。
複数の接続部(第1接続線23、第1端子24)、および信号処理部21が配置されるX方向およびY方向の間隔は、複数の出力部16の配置の間隔と同じであり、すなわち画素11の間隔の4倍である。
Although not shown, on the −Z side of each output unit 16, FIGS. 2 (b) and 2 (c) are similar to the image pickup devices of the first embodiment, the modified example 1 and the modified example 2 described above. The connection portion (first connection line 23, first terminal 24) shown in the above, the laminated portion 200M, and the like are provided.
The spacing in the X and Y directions in which the plurality of connection units (first connection line 23, first terminal 24) and the signal processing unit 21 are arranged is the same as the distance between the arrangement of the plurality of output units 16, that is, It is four times the interval of the pixels 11.

変形例4の撮像素子においては、信号処理部21の数を削減することができ、上述の第1実施形態、変形例1および変形例2の撮像素子に比べて撮像素子の低コスト化が実現できる。
なお、配線17により1つの出力部16に接続される読出部12(光電変換部13)の数は、上述の4×4=16個に限られるわけではなく、X方向、Y方向ともに、任意の個数であっても良い。
In the image pickup device of the modified example 4, the number of signal processing units 21 can be reduced, and the cost of the image pickup device can be reduced as compared with the image pickup devices of the first embodiment, the modified example 1 and the modified example 2 described above. can.
The number of reading units 12 (photoelectric conversion units 13) connected to one output unit 16 by wiring 17 is not limited to the above-mentioned 4 × 4 = 16, and is arbitrary in both the X direction and the Y direction. It may be the number of.

例えば、配線17により1つの出力部16に接続される読出部12(光電変換部13)の数がY方向にn個(nは2以上の整数)であれば、複数の出力部16のY方向の間隔は、複数の出力部16の配置のY方向の間隔のn倍となる。
また、配線17により1つの出力部16に接続される読出部12(光電変換部13)の数がX方向にk個(kは2以上の整数)であれば、複数の出力部16のX方向の間隔は、複数の出力部16の配置のX方向の間隔のk倍となる。
For example, if the number of reading units 12 (photoelectric conversion units 13) connected to one output unit 16 by wiring 17 is n in the Y direction (n is an integer of 2 or more), Y of the plurality of output units 16 The interval in the direction is n times the interval in the Y direction of the arrangement of the plurality of output units 16.
Further, if the number of reading units 12 (photoelectric conversion units 13) connected to one output unit 16 by the wiring 17 is k in the X direction (k is an integer of 2 or more), X of the plurality of output units 16 The interval in the direction is k times the interval in the X direction of the arrangement of the plurality of output units 16.

(変形例5の撮像素子)
変形例5の撮像素子の撮像素子の構成は、多くの部分が上述の第1実施形態の撮像素子の構成と同一であるので、以下では第1実施形態の撮像素子との相違点について説明し、共通する構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
変形例5の撮像素子を+Z方向から見た図は、図2(a)に示した第1実施形態の撮像素子3を+Z方向から見た図と同一になる。
(Image sensor of Modification 5)
Since many parts of the configuration of the image pickup device of the image pickup device of the modified example 5 are the same as the configuration of the image pickup device of the first embodiment described above, the differences from the image pickup device of the first embodiment will be described below. , The common configurations are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.
The view of the image pickup device of the modified example 5 from the + Z direction is the same as the view of the image pickup device 3 of the first embodiment shown in FIG. 2A from the + Z direction.

図8は、変形例5の撮像素子に含まれる第1基板10の第1面S1を-Z方向から見た断面図を示している。なお、図8では、水平制御部HCおよび垂直制御部VCの図示を省略している。 FIG. 8 shows a cross-sectional view of the first surface S1 of the first substrate 10 included in the image pickup device of the modified example 5 as viewed from the −Z direction. In FIG. 8, the horizontal control unit HC and the vertical control unit VC are not shown.

変形例5の撮像素子においては、X方向に2個、Y方向に2個の計4個の光電変換部13毎に、1つの読出部12が設けられている。換言すれば、読出部12は、その一部が、4個の光電変換部13により共有されている。
一例として、読出部12のうちの、転送トランジスタは各光電変換部13に設けられ、FD、増幅トランジスタ、選択トランジスタ、およびリセットトランジスタは、各光電変換部13により共有されている。
In the image pickup device of the modified example 5, one reading unit 12 is provided for each of a total of four photoelectric conversion units 13, two in the X direction and two in the Y direction. In other words, a part of the reading unit 12 is shared by the four photoelectric conversion units 13.
As an example, in the reading unit 12, the transfer transistor is provided in each photoelectric conversion unit 13, and the FD, the amplification transistor, the selection transistor, and the reset transistor are shared by each photoelectric conversion unit 13.

それぞれの読出部12に対応して、出力部16がそれぞれ設けられている。
変形例5の撮像素子においては、1つの読出部12に接続されている4個の光電変換部13が光を光電変換して生成されたそれぞれの信号は、それぞれ異なる時間に、読出部12を経由して出力部16から出力される。
An output unit 16 is provided corresponding to each reading unit 12.
In the image pickup device of the modified example 5, each signal generated by photoelectric conversion of light by the four photoelectric conversion units 13 connected to one reading unit 12 outputs the reading unit 12 at different times. It is output from the output unit 16 via the output unit 16.

不図示ではあるが、それぞれの出力部16の-Z側には、上述の変形例4の撮像素子と同様に、X方向およびY方向に、複数の出力部16の配置の間隔と同じ間隔で、図2(b)および図2(c)等に示した接続部(第1接続線23、第1端子24)および信号処理部21a~21f等が設けられている。 Although not shown, on the −Z side of each output unit 16, similar to the image sensor of the above-mentioned modification 4, the intervals of arrangement of the plurality of output units 16 are the same in the X direction and the Y direction. , FIG. 2B, FIG. 2C, and the like are provided with connection portions (first connection line 23, first terminal 24), signal processing portions 21a to 21f, and the like.

変形例5の撮像素子においては、信号処理部21(21a~21f)の数を光電変換部13に比べて削減することができ、上述の第1実施形態、変形例1および変形例2の撮像素子に比べて撮像素子の低コスト化が実現できる。
なお、1つの読出部12に接続される光電変換部13の数は、上述の2×2=4個に限られるわけではなく、X方向、Y方向ともに、任意の個数であっても良い。
In the image pickup device of the modified example 5, the number of signal processing units 21 (21a to 21f) can be reduced as compared with the photoelectric conversion unit 13, and the image pickup of the first embodiment, the modified example 1 and the modified example 2 described above can be performed. It is possible to reduce the cost of the image sensor as compared with the element.
The number of photoelectric conversion units 13 connected to one reading unit 12 is not limited to the above-mentioned 2 × 2 = 4, and may be any number in both the X direction and the Y direction.

以上の第1実施形態および各変形例の撮像素子3は、第3基板30を有する構成としたが、必ずしも第3基板30を有しなくても良い。
この場合、例えば、第2の回路31に相当する回路を複数に分割して、第2基板20a~20hの-Z方向の端部の近傍にそれぞれ形成しても良い。そして、複数の第2基板20a~20hをTSV(Through Silicon VIA)等で相互に電気的に接続して、第2の回路31に相当する回路を形成しても良い。
Although the image pickup device 3 of the first embodiment and each modification is configured to have the third substrate 30, it does not necessarily have to have the third substrate 30.
In this case, for example, the circuit corresponding to the second circuit 31 may be divided into a plurality of circuits and formed in the vicinity of the end portions of the second substrates 20a to 20h in the −Z direction. Then, a plurality of second substrates 20a to 20h may be electrically connected to each other by a TSV (Through Silicon VIA) or the like to form a circuit corresponding to the second circuit 31.

以上の第1実施形態および各変形例の撮像素子3は、水平制御部HCおよび垂直制御部VCは第1基板10上に設けられているとした。ただし、水平制御部HCおよび垂直制御部VCを、第3基板30に形成しても良く、複数に分割して複数の第2基板20a~20hのそれぞれに形成しても良い。あるいは、それらの一部を第3基板30に形成し、残りを複数に分割して複数の第2基板20a~20hのそれぞれに形成しても良い。 In the image pickup device 3 of the first embodiment and each modification as described above, it is assumed that the horizontal control unit HC and the vertical control unit VC are provided on the first substrate 10. However, the horizontal control unit HC and the vertical control unit VC may be formed on the third substrate 30, or may be divided into a plurality of parts and formed on each of the plurality of second substrates 20a to 20h. Alternatively, a part of them may be formed on the third substrate 30, and the rest may be divided into a plurality of pieces to be formed on each of the plurality of second substrates 20a to 20h.

この場合には、上述の出力部16とは別の金属プラグ等、ならびに上述の第1接続線23および第1端子24とは別の接続線および接続端子を複数形成して、第2基板20a~20hから第1基板10上の読出部12に対して複数の制御信号を送る構成とする。また、上述の第2接続線25および第2端子26とは別の接続線および接続端子、ならびに第3端子32とは別の接続端子を形成して、第3基板30上の第2の回路31から第2基板20a~20hに対して、上述の制御信号を形成するための1つ以上の信号を送る構成とする。 In this case, a metal plug or the like different from the output unit 16 described above, and a plurality of connection lines and connection terminals different from the first connection line 23 and the first terminal 24 described above are formed to form the second substrate 20a. A plurality of control signals are sent from about 20 hours to the reading unit 12 on the first substrate 10. Further, a connection line and a connection terminal different from the above-mentioned second connection line 25 and the second terminal 26, and a connection terminal different from the third terminal 32 are formed to form a second circuit on the third substrate 30. One or more signals for forming the above-mentioned control signal are transmitted from 31 to the second substrates 20a to 20h.

このような構成とすることで、複数の読出部12のそれぞれに含まれる、リセットトランジスタ、転送トランジスタ、選択トランジスタのon/off等の制御を、読出部12毎に独立して行うこともできる。従って、複数の光電変換部16の光電変換時間(リセットトランジスタをoffしてから転送トランジスタをonするまでの時間)をそれぞれ独立して制御することもできる。 With such a configuration, it is possible to independently control the on / off of the reset transistor, the transfer transistor, the selection transistor, etc. included in each of the plurality of reading units 12 for each reading unit 12. Therefore, it is also possible to independently control the photoelectric conversion time (time from turning off the reset transistor to turning on the transfer transistor) of the plurality of photoelectric conversion units 16.

以上の第1実施形態および各変形例の撮像素子3において、制御信号等が入力される入力端子、および撮像素子3から信号を出力する出力端子は、第1基板10の+Z側の面に設けられていても良く、第3基板30の-Z側の面に設けられていても良い。あるいは、積層部200Mの側面(+Y側、-Y側、+X側、または-X側の端面)に、設けられていても良い。 In the image sensor 3 of the first embodiment and each modification, an input terminal for inputting a control signal and the like and an output terminal for outputting a signal from the image sensor 3 are provided on the + Z side surface of the first substrate 10. It may be provided on the surface of the third substrate 30 on the −Z side. Alternatively, it may be provided on the side surface of the laminated portion 200M (end surface on the + Y side, the −Y side, the + X side, or the −X side).

以上の第1実施形態および各変形例の撮像素子3において、出力部16および接続部の一部である第1端子24のうち、少なくとも相互に接続される部分は銅を含むものであっても良い。この構成とすることにより、出力部16と第1端子24とを、後述するように低温で接合することができる。 In the image sensor 3 of the first embodiment and each modification as described above, even if at least the portions of the output unit 16 and the first terminal 24 which are a part of the connection unit are connected to each other include copper. good. With this configuration, the output unit 16 and the first terminal 24 can be joined at a low temperature as described later.

以上の第1実施形態および各変形例の撮像素子3においては、電流源22が信号処理部21のそれぞれに対応して設けられているものとしたが、電流源22は複数の信号処理部21に対して1つ設けられるものであっても良い。また、電流源22は第2の回路31の中に設けられていても良い。 In the above-mentioned first embodiment and the image pickup device 3 of each modification, the current source 22 is provided corresponding to each of the signal processing units 21, but the current source 22 is a plurality of signal processing units 21. One may be provided for each. Further, the current source 22 may be provided in the second circuit 31.

以上の第1実施形態および各変形例の撮像素子3においては、複数の画素11は、直交するX方向およびY方向に沿って配置されるものとしたが、複数の画素11の配置はこれに限定されるものではない。すなわち、上述のX方向およびY方向は、直交しない2方向であっても良い。 In the above-mentioned first embodiment and the image pickup device 3 of each modification, the plurality of pixels 11 are arranged along the orthogonal X and Y directions, but the arrangement of the plurality of pixels 11 is the same. Not limited. That is, the above-mentioned X direction and Y direction may be two directions that are not orthogonal to each other.

また、以上の第1実施形態および各変形例の撮像素子3においては、第2面S2はXZ平面であり、Z方向はX方向およびY方向と直交する方向であるとしたが、Z方向はX方向またはY方向と直交しない方向であっても良い。この場合であっても、第1面S1と第2面S2とがなす角(交差角)は、80°以上、かつ90°以下であっても良い。
なお、X方向、Y方向およびY方向が相互に直交する場合には、第1面S1と第2面S2とがなす角は、90°である。
Further, in the above-mentioned first embodiment and the image pickup element 3 of each modification, the second surface S2 is an XZ plane, and the Z direction is a direction orthogonal to the X direction and the Y direction, but the Z direction is It may be in a direction not orthogonal to the X direction or the Y direction. Even in this case, the angle (intersection angle) formed by the first surface S1 and the second surface S2 may be 80 ° or more and 90 ° or less.
When the X direction, the Y direction, and the Y direction are orthogonal to each other, the angle formed by the first surface S1 and the second surface S2 is 90 °.

(撮像素子の実施形態および各変形例の効果)
(1)上述の第1実施形態、および各変形例の撮像素子3は、光を電荷に変換する光電変換部13および光電変換部13で変換された電荷に基づく信号を読み出す読出部12を有する第1基板10の第1面S1に形成され、読出部12が読み出した信号を出力する出力部16と、第1面S1と交差する第2面S2に沿って配置された複数の回路(211、212)を含み、光電変換部13で変換された電荷に基づく信号を処理する信号処理部21、21a~21fと、信号処理部21と出力部16とを電気的に接続する接続部(第1接続線23、23a~23f、第1端子24、24a~24f)と、を備えている。
この構成により、1つまたは少数の光電変換部13毎に信号処理部21、21a~21fが形成された撮像素子3を実現することができる。
(Effects of Embodiments of Image Sensors and Modifications)
(1) The image pickup device 3 of the first embodiment and each modification described above has a photoelectric conversion unit 13 that converts light into a charge and a reading unit 12 that reads out a signal based on the charge converted by the photoelectric conversion unit 13. An output unit 16 formed on the first surface S1 of the first substrate 10 and outputting a signal read by the reading unit 12, and a plurality of circuits (211) arranged along the second surface S2 intersecting the first surface S1. , 212), the signal processing units 21, 21a to 21f that process signals based on the charge converted by the photoelectric conversion unit 13, and the connection unit (first) that electrically connects the signal processing unit 21 and the output unit 16. 1 connection line 23, 23a to 23f, first terminal 24, 24a to 24f).
With this configuration, it is possible to realize the image pickup device 3 in which the signal processing units 21, 21a to 21f are formed for each one or a small number of photoelectric conversion units 13.

また、この構成により、光電変換部13の第1面S1内の方向における配置の間隔に制約されることなく、信号処理部21、21a~21f等の大きさを、第2面S2に沿った方向であって、かつ第1面S1とは交差する方向(Z方向等)に大きく設定することができる。これにより、信号処理部を構成する回路に含まれるトランジスタ等の回路素子の大きさ、および配置の間隔を大きくすることができ、ノイズが抑制された撮像素子3を実現することができる。 Further, with this configuration, the sizes of the signal processing units 21, 21a to 21f, etc. are set along the second surface S2 without being restricted by the arrangement interval of the photoelectric conversion unit 13 in the direction in the first surface S1. It can be largely set in a direction (Z direction or the like) that is a direction and intersects with the first surface S1. As a result, the size of circuit elements such as transistors included in the circuit constituting the signal processing unit and the interval between arrangements can be increased, and the image pickup device 3 in which noise is suppressed can be realized.

なお、AD変換回路等の信号処理回路は光電変換部および読出部よりも大面積を必要とするため、従来においては、1つまたは少数の光電変換部毎に、信号処理回路を形成することは困難であった。 Since a signal processing circuit such as an AD conversion circuit requires a larger area than a photoelectric conversion unit and a reading unit, conventionally, it is not possible to form a signal processing circuit for each one or a small number of photoelectric conversion units. It was difficult.

(2)信号処理部21に対し第1基板10とは反対側にあり、第2面S2と交差する第3面S3に沿って配置された第2の回路31と、信号処理部21と第2の回路31とを電気的に接続する第2の接続部(第2接続線25、25a~25f、第2端子26a~26f)とをさらに備えても良い。この構成により、第2面S2に沿って配置された信号処理部21により処理された信号を、第2の回路31を介して効率良く出力することができる。 (2) A second circuit 31 located on the opposite side of the first substrate 10 with respect to the signal processing unit 21 and arranged along the third surface S3 intersecting the second surface S2, and the signal processing unit 21 and the first. A second connection portion (second connection lines 25, 25a to 25f, second terminals 26a to 26f) for electrically connecting the circuit 31 of 2 may be further provided. With this configuration, the signal processed by the signal processing unit 21 arranged along the second surface S2 can be efficiently output via the second circuit 31.

(撮像素子の製造方法の一例)
以下、図9から図13を参照して、上述の第1実施形態および各変形例の撮像素子3の製造方法の一例について説明する。なお、図9(a)~図13(b)の各図には、各図に示されている構成部品が撮像素子3に組み込まれた状態におけるX方向、Y方向、およびZ方向を矢印で示している。
(Example of manufacturing method of image sensor)
Hereinafter, an example of the method for manufacturing the image pickup device 3 of the above-mentioned first embodiment and each modification will be described with reference to FIGS. 9 to 13. In each of the drawings of FIGS. 9A to 13B, the X direction, the Y direction, and the Z direction in the state where the components shown in each figure are incorporated in the image sensor 3 are indicated by arrows. Shows.

初めに、第1基板10に関する製造工程について説明する。
(工程1)
第1基板10のXZ平面での断面図である図9(a)に示したように、第1基板10に、光を電荷に変換する光電変換部13および光電変換部13で変換された電荷に基づく信号を読み出す読出部12を形成する。読出部12は、第1基板10の-Z側の面である第1面S1側に形成する。読出部12の形成と合わせて、第1基板10の第1面S1側に水平制御部HC、および不図示の垂直制御部VCも形成する。さらに、第1基板10の+Z側の面に、カラーフィルタ14、マイクロレンズ15等を形成する。光電変換部13、読出部12、水平制御部HC、垂直制御部VC、カラーフィルタ14、およびマイクロレンズ15等の形成は、公知の方法で行うことができるので、ここでは説明を省略する。
First, a manufacturing process relating to the first substrate 10 will be described.
(Step 1)
As shown in FIG. 9A, which is a cross-sectional view of the first substrate 10 in the XZ plane, the electric charge converted by the photoelectric conversion unit 13 for converting light into an electric charge and the electric charge converted by the photoelectric conversion unit 13 on the first substrate 10. A reading unit 12 for reading a signal based on the above is formed. The reading unit 12 is formed on the first surface S1 side, which is the surface on the −Z side of the first substrate 10. Along with the formation of the reading unit 12, a horizontal control unit HC and a vertical control unit VC (not shown) are also formed on the first surface S1 side of the first substrate 10. Further, a color filter 14, a microlens 15, and the like are formed on the + Z side surface of the first substrate 10. Since the photoelectric conversion unit 13, the reading unit 12, the horizontal control unit HC, the vertical control unit VC, the color filter 14, the microlens 15, and the like can be formed by a known method, the description thereof will be omitted here.

(工程2)
図9(b)に示したように、第1基板10の第1面S1に、読出部12と電気的に接続された出力部16を形成する。出力部16の形成は、第1基板10の第1面S1の全面に金属膜を形成し、出力部16に相当する部分以外の金属膜をエッチングで除去することにより形成する。その後、第1面S1のうちの出力部16が形成されていない部分に、SiO2等の絶縁材料から成る第1の絶縁膜27cを形成する。
(Step 2)
As shown in FIG. 9B, an output unit 16 electrically connected to the reading unit 12 is formed on the first surface S1 of the first substrate 10. The output unit 16 is formed by forming a metal film on the entire surface of the first surface S1 of the first substrate 10 and removing the metal film other than the portion corresponding to the output unit 16 by etching. After that, the first insulating film 27c made of an insulating material such as SiO2 is formed on the portion of the first surface S1 where the output portion 16 is not formed.

なお、第1面S1に金属膜よりも先に第1の絶縁膜27cを形成し、第1の絶縁膜27c上の出力部16に相当する部分に開口を形成し、その開口内に金属を埋め込むことで、出力部16を形成しても良い。
以上の工程により、第1基板10に、光電変換部13、読出部12、および出力部16が形成された、第1中間基板100が完成する。
A first insulating film 27c is formed on the first surface S1 before the metal film, an opening is formed in a portion corresponding to the output portion 16 on the first insulating film 27c, and metal is placed in the opening. The output unit 16 may be formed by embedding it.
By the above steps, the first intermediate board 100 in which the photoelectric conversion unit 13, the reading unit 12, and the output unit 16 are formed on the first substrate 10 is completed.

次に、上述の積層部200Mの製造工程について、説明する。
(工程3)
図10(a)に示したように、シリコン等の半導体から成る第2基板20を用意する。第2基板20として、X方向およびY方向の大きさが上述の積層部200Mに含まれる第2基板20a~20hよりも大きなものを使用する。
Next, the manufacturing process of the above-mentioned laminated portion 200M will be described.
(Step 3)
As shown in FIG. 10A, a second substrate 20 made of a semiconductor such as silicon is prepared. As the second substrate 20, those having sizes in the X direction and the Y direction larger than those of the second substrates 20a to 20h included in the above-mentioned laminated portion 200M are used.

そして、第2基板20の-Y側の面の、相互にZ方向に離れた、X方向に延びる領域に、それぞれ絶縁部材27a、27bを埋め込む。
図10(b)は、図10(a)に示したCC線における第2基板20の断面を-X方向から見た図である。絶縁部材27a、27bを埋め込むY方向の深さは、一例として上述の第1中間基板100に形成された複数の出力部16のY方向の間隔の1/5から5/4程度とする。
Then, the insulating members 27a and 27b are embedded in the regions on the −Y side surface of the second substrate 20, which are separated from each other in the Z direction and extend in the X direction, respectively.
FIG. 10B is a view of a cross section of the second substrate 20 in the CC line shown in FIG. 10A as viewed from the −X direction. The depth in the Y direction in which the insulating members 27a and 27b are embedded is, for example, about 1/5 to 5/4 of the distance between the plurality of output units 16 formed on the above-mentioned first intermediate substrate 100 in the Y direction.

第2基板20への絶縁部材27a、27bの埋め込みは、一般的なリソグラフィ技術を用いて行うことができる。すなわち、第2基板20の-Y側の面にレジストを形成し、絶縁部材27a、27bを埋め込むべき領域に形成されているレジストを露光および現像等により除去する。そして残存するレジストをマスクとして第2基板20の-Y側をエッチングにより彫り込み、彫り込まれた第2基板20内にSiO2等の絶縁部材27a、27bを埋め込んで形成する。その後、必要に応じて第2基板20の-Y側面に残存するSiO2等の絶縁材を除去する。 The insulating members 27a and 27b can be embedded in the second substrate 20 by using a general lithography technique. That is, a resist is formed on the surface on the −Y side of the second substrate 20, and the resist formed in the region where the insulating members 27a and 27b should be embedded is removed by exposure and development. Then, using the remaining resist as a mask, the −Y side of the second substrate 20 is engraved by etching, and the engraved second substrate 20 is formed by embedding insulating members 27a and 27b such as SiO2. After that, if necessary, the insulating material such as SiO2 remaining on the −Y side surface of the second substrate 20 is removed.

(工程4)
図10(c)に示したように、第2基板20の-Y側の面であって絶縁部材27a、27bが埋め込まれていない部分に、信号処理部21、電流源22、配線28、36、および水平制御回路29h等の各種の回路を形成する。第2基板20の-Y側の面は、完成後の撮像素子3において、上述の第2面S2に含まれる面であるので、第2基板20の第2面S2ということもできる。
信号処理部21、電流源22、配線28、36、および水平制御回路29hの形成は、公知の方法により行うことができるので、ここでは説明は省略する。
(Step 4)
As shown in FIG. 10 (c), the signal processing unit 21, the current source 22, and the wirings 28 and 36 are located on the −Y side surface of the second substrate 20 where the insulating members 27a and 27b are not embedded. , And various circuits such as the horizontal control circuit 29h are formed. Since the surface on the −Y side of the second substrate 20 is the surface included in the above-mentioned second surface S2 in the image sensor 3 after completion, it can also be referred to as the second surface S2 of the second substrate 20.
Since the signal processing unit 21, the current source 22, the wirings 28 and 36, and the horizontal control circuit 29h can be formed by a known method, the description thereof is omitted here.

(工程5)
図11(a)および図11(b)に示したように、第2基板20上に第1接続線23および第2接続線25を形成する。図11(b)および後述する図11(c)、図11(d)は、図11(a)に示した第2基板20のDD線における断面を-X方向から見た図である。
(Step 5)
As shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), the first connection line 23 and the second connection line 25 are formed on the second substrate 20. 11 (b) and FIGS. 11 (c) and 11 (d), which will be described later, are views of the cross section of the second substrate 20 shown in FIG. 11 (a) on the DD line as viewed from the −X direction.

なお、工程5の完了後には、第2基板20の-Y側の全面が、後述する第2の絶縁膜27dおよび第3の絶縁膜27eにより覆われる。しかし、図11(a)においては、理解を容易にするために、+X側の端部の近傍、および-X側の端部の近傍については、第2の絶縁膜27dおよび第3の絶縁膜27eの図示を省略している。 After the completion of step 5, the entire surface of the second substrate 20 on the −Y side is covered with the second insulating film 27d and the third insulating film 27e, which will be described later. However, in FIG. 11A, in order to facilitate understanding, the second insulating film 27d and the third insulating film are provided in the vicinity of the + X side end and the −X side end. The illustration of 27e is omitted.

工程5においては、初めに、信号処理部21等が形成された第2基板20の第2面S2にSiO2等の絶縁材料から成る第2の絶縁膜27dを形成する。そして、リソグラフィにより第2の絶縁膜27dの所定の位置に開口を形成し、形成した開口内に金属等を埋め込む。 In step 5, first, a second insulating film 27d made of an insulating material such as SiO2 is formed on the second surface S2 of the second substrate 20 on which the signal processing unit 21 and the like are formed. Then, an opening is formed at a predetermined position of the second insulating film 27d by lithography, and a metal or the like is embedded in the formed opening.

次に、第2の絶縁膜27dの表面に金属膜を形成し、リソグラフィにより、第1接続線23および第2接続線25に相当する部分以外の金属膜を除去する。この結果、除去されずに残存した金属膜、および上述の開口内に埋め込まれた金属により、第1接続線23および第2接続線25が形成される。 Next, a metal film is formed on the surface of the second insulating film 27d, and the metal film other than the portions corresponding to the first connecting line 23 and the second connecting line 25 is removed by lithography. As a result, the first connecting line 23 and the second connecting line 25 are formed by the metal film remaining without being removed and the metal embedded in the above-mentioned opening.

その後、第2の絶縁膜27d、第1接続線23および第2接続線25の-Y側に、SiO2等の絶縁材料から成る第3の絶縁膜27eを形成する。
なお、第1接続線23および第2接続線25は、いわゆるデュアルダマシン工程により形成しても良い。
After that, a third insulating film 27e made of an insulating material such as SiO2 is formed on the −Y side of the second insulating film 27d, the first connecting wire 23, and the second connecting wire 25.
The first connecting line 23 and the second connecting line 25 may be formed by a so-called dual damascene process.

(工程6)
図11(c)に示したように、第2基板20上に形成した第2の絶縁膜27dおよび第3の絶縁膜27eの一部に、銅等の金属からなる第1端子24および第2端子26を形成する。第1端子24は、第1接続線23の+Z方向の端部と機械的に接続される位置に、第2端子26は、第2接続線25の-Z方向の端部と機械的に接続される位置に、それぞれ形成する。
(Step 6)
As shown in FIG. 11 (c), a first terminal 24 and a second terminal made of a metal such as copper are partially formed on the second insulating film 27d and the third insulating film 27e formed on the second substrate 20. The terminal 26 is formed. The first terminal 24 is mechanically connected to the + Z direction end of the first connection line 23, and the second terminal 26 is mechanically connected to the −Z direction end of the second connection line 25. It is formed at each position.

なお、第1端子24の+Z側の端部が絶縁部材27aの+Z側の端部よりも-Z側に配置されるように、また、第2端子26の-Z側の端部が絶縁部材27bの-Z側の端部よりも+Z側に配置されるように、第1端子24および第2端子26を形成しても良い。 It should be noted that the + Z side end of the first terminal 24 is arranged on the −Z side of the + Z side end of the insulating member 27a, and the −Z side end of the second terminal 26 is the insulating member. The first terminal 24 and the second terminal 26 may be formed so as to be arranged on the + Z side of the end portion on the −Z side of 27b.

第1端子24および第2端子26を形成に際しては、一例として、初めに第3の絶縁膜27eの上面(-Y側の面)にレジストを形成し、レジストに対し、XZ平面内の第1端子24および第2端子26を形成すべき位置に開口を形成する。そして、レジストをマスクとして上記の開口が形成された位置における第3の絶縁膜27eおよび第2の絶縁膜27dを所定の深さまでエッチングし、空洞部を形成する。そして、この空洞部に銅等の金属を充填して第1端子24および第2端子26を形成する。なお、必要に応じて第3の絶縁膜27eの上(-Y側)に残存する上述の金属を除去しても良い。 When forming the first terminal 24 and the second terminal 26, as an example, a resist is first formed on the upper surface (the surface on the −Y side) of the third insulating film 27e, and the resist is first formed in the XZ plane. An opening is formed at a position where the terminal 24 and the second terminal 26 should be formed. Then, using the resist as a mask, the third insulating film 27e and the second insulating film 27d at the position where the opening is formed are etched to a predetermined depth to form a cavity. Then, the hollow portion is filled with a metal such as copper to form the first terminal 24 and the second terminal 26. If necessary, the above-mentioned metal remaining on the third insulating film 27e (-Y side) may be removed.

(工程7)
図11(d)に示したように、第1端子24および第2端子26を形成した第2基板20上にSiO2等の絶縁材料から成る第4の絶縁膜27fを形成し、その後、第2基板20の裏面(+Y側の面)を研磨して、第2基板20の厚さを所定の厚さに設定する。第2基板20に、信号処理部21、電流源22、第1接続線23、第2接続線25、および第2から第4の絶縁膜27d~27fが形成され、裏面が研磨された基板を、以下では回路付基板200と呼ぶ。
(Step 7)
As shown in FIG. 11D, a fourth insulating film 27f made of an insulating material such as SiO2 is formed on the second substrate 20 on which the first terminal 24 and the second terminal 26 are formed, and then the second insulating film 27f is formed. The back surface (+ Y side surface) of the substrate 20 is polished to set the thickness of the second substrate 20 to a predetermined thickness. A substrate on which a signal processing unit 21, a current source 22, a first connection line 23, a second connection line 25, and second to fourth insulating films 27d to 27f are formed on the second substrate 20, and the back surface is polished. , Hereinafter referred to as a circuit board 200.

なお、上述の裏面の研磨では、回路付基板200のY方向の厚さを、一例として上述の第1中間基板100に形成された複数の出力部16のY方向の間隔と等しい厚さとなるように設定する。
なお、図11(d)では、絶縁部材27aおよび絶縁部材27bが、回路付基板200の+Y側の面に露出した状態を示しているが、絶縁部材27aおよび絶縁部材27bは、必ずしも回路付基板200の+Y側の面に露出していなくても良い。
In the above-mentioned polishing of the back surface, the thickness of the circuit board 200 in the Y direction is equal to, for example, the distance between the plurality of output units 16 formed on the above-mentioned first intermediate substrate 100 in the Y direction. Set to.
Note that FIG. 11D shows a state in which the insulating member 27a and the insulating member 27b are exposed on the + Y side surface of the circuit board 200, but the insulating member 27a and the insulating member 27b are not necessarily the circuit board. It does not have to be exposed on the + Y side surface of 200.

図11(e)は、回路付基板200を―Y方向から見た図である。なお、図11(e)においても、上述の図11(a)と同様に、理解を容易にするために、+X側の端部の近傍、および-X側の端部の近傍については、第2~第4の絶縁膜27d~27fの図示を省略している。 FIG. 11 (e) is a view of the circuit board 200 as viewed from the −Y direction. In addition, also in FIG. 11 (e), as in FIG. 11 (a) described above, in order to facilitate understanding, the vicinity of the end portion on the + X side and the vicinity of the end portion on the −X side are the first. The illustration of the second to fourth insulating films 27d to 27f is omitted.

(工程8)
図12(a)に示したように、複数の回路付基板200a~200eを、X方向およびZ方向に位置整合させた状態で、Y方向に積層して、順次接合する。複数の回路付基板200a~200eのそれぞれは上述の回路付基板200であり、回路付基板200a~200eのそれぞれに含まれる第2基板20a~20eは、上述の第2基板20である。また、複数の回路付基板200a~200eの+Y側の端部には、垂直制御回路29vを含む基板20zを配置し、回路付基板200aと積層して接合する。
(Step 8)
As shown in FIG. 12A, a plurality of circuits-equipped substrates 200a to 200e are laminated in the Y direction and sequentially joined in a state where the positions are aligned in the X direction and the Z direction. Each of the plurality of circuit boards 200a to 200e is the circuit board 200 described above, and the second boards 20a to 20e included in each of the circuit boards 200a to 200e are the second board 20 described above. Further, a substrate 20z including a vertical control circuit 29v is arranged at an end portion on the + Y side of a plurality of substrates with circuits 200a to 200e, and is laminated and joined to the substrate with circuits 200a.

垂直制御回路29vを含む基板20zは、上述の工程1から工程7までと同様の工程により製造すれば良いので、その製法の説明は省略する。なお、基板20zのY方向の厚さは、回路付基板200a~200eよりも厚くても良く、従って、基板20zの製造においては、上述の工程7における裏面研磨を省略しても良い。 Since the substrate 20z including the vertical control circuit 29v may be manufactured by the same steps as those in steps 1 to 7 described above, the description of the manufacturing method will be omitted. The thickness of the substrate 20z in the Y direction may be thicker than that of the circuits 200a to 200e. Therefore, in the production of the substrate 20z, the back surface polishing in the above step 7 may be omitted.

複数の回路付基板200a~200e等の接合は、例えば加熱により、1つの回路付基板200中の第4の絶縁膜27fと、-Y方向に隣り合う回路付基板200中の第2基板20、絶縁部材27aおよび絶縁部材27bの+Y側の端面とを接合することにより行う。 The bonding of the plurality of circuit boards 200a to 200e is performed, for example, by heating the fourth insulating film 27f in one circuit board 200 and the second substrate 20 in the circuit boards 200 adjacent to each other in the −Y direction. This is performed by joining the insulating member 27a and the end face on the + Y side of the insulating member 27b.

あるいは、1つの回路付基板200中の第4の絶縁膜27fと、-Y方向に隣り合う回路付基板200中の第2基板20、絶縁部材27aおよび絶縁部材27bの+Y側の端面とのそれぞれの表面をプラズマ処理等により活性化することにより、低温で接合しても良い。
複数の回路付基板200a~200eおよび基板20zがY方向に積層されたものを、以下では、積層基板200Lと呼ぶ。
Alternatively, the fourth insulating film 27f in one circuit board 200 and the + Y side end faces of the second substrate 20, the insulating member 27a, and the insulating member 27b in the circuit board 200 adjacent to each other in the −Y direction, respectively. By activating the surface of the above by plasma treatment or the like, the bonding may be performed at a low temperature.
A board in which a plurality of boards with circuits 200a to 200e and a board 20z are laminated in the Y direction is hereinafter referred to as a laminated board 200L.

(工程9)
積層基板200Lの+Z側の端面を、図12(a)に破線で示したXY平面である第1側面ES1まで研磨し、第1端子24および絶縁部材27aを第1側面ES1に露出させる。同様に、積層基板200Lの-Z側の端面を、図12(a)に破線で示したXY平面である第2側面ES2まで研磨し、第2端子26および絶縁部材27bを第2側面ES2に露出させる。
(Step 9)
The end face on the + Z side of the laminated substrate 200L is polished to the first side surface ES1 which is the XY plane shown by the broken line in FIG. 12A, and the first terminal 24 and the insulating member 27a are exposed to the first side surface ES1. Similarly, the end surface on the −Z side of the laminated substrate 200L is polished to the second side surface ES2 which is the XY plane shown by the broken line in FIG. 12A, and the second terminal 26 and the insulating member 27b are attached to the second side surface ES2. Expose.

なお、この研磨に先立って、積層基板200Lの第1側面ES1より+Z側および第2側面ES2より-Z側を切断しても良い。
なお、これらの切断において、第1端子24および絶縁部材27aが露出した第1側面ES1、および第2端子26および絶縁部材27bが露出した第2側面ES2を形成できるのであれば、上述の研磨は省略しても良い。
Prior to this polishing, the + Z side from the first side surface ES1 and the −Z side from the second side surface ES2 of the laminated substrate 200L may be cut.
If the first side surface ES1 in which the first terminal 24 and the insulating member 27a are exposed and the second side surface ES2 in which the second terminal 26 and the insulating member 27b are exposed can be formed in these cuttings, the above-mentioned polishing can be performed. It may be omitted.

積層基板200Lを、第1側面ES1および第2側面ES2まで研磨(または切断)したものが、上述の積層部200Mである。
図12(b)は、積層部200Mを+Y方向から見た図である。なお、図12(b)においても、上述の図11(e)と同様に、理解を容易にするために、+X側の端部の近傍、および-X側の端部の近傍については、第2~第4の絶縁膜27d~27fの図示を省略している。
The above-mentioned laminated portion 200M is obtained by polishing (or cutting) the laminated substrate 200L to the first side surface ES1 and the second side surface ES2.
FIG. 12B is a view of the laminated portion 200M viewed from the + Y direction. In addition, also in FIG. 12 (b), in the same manner as in FIG. 11 (e) described above, in order to facilitate understanding, the vicinity of the end portion on the + X side and the vicinity of the end portion on the −X side are the first. The illustration of the second to fourth insulating films 27d to 27f is omitted.

それぞれの第2基板20a~20eに含まれる第1端子24は、第2基板20a~20eの-Z方向の端面である積層部200Mの第1側面ES1に露出している。また、第1端子24は、上述したとおり第1接続線23と機械的に接続されており、すなわち電気的にも接続されている。そして、第1接続線23は、それぞれの第2基板20a~20eに形成されている信号処理部21と電気的に接続されている。 The first terminal 24 included in each of the second substrates 20a to 20e is exposed on the first side surface ES1 of the laminated portion 200M, which is the end surface of the second substrates 20a to 20e in the −Z direction. Further, the first terminal 24 is mechanically connected to the first connection line 23 as described above, that is, is also electrically connected. The first connection line 23 is electrically connected to the signal processing units 21 formed on the respective second substrates 20a to 20e.

従って、第1接続線23と第1端子24とは、信号処理部21と電気的に接続され、少なくとも一部が第2基板20a~20eの第1側面ES1に露出する接続部を構成している。ここで、接続部のうち第2基板20a~20eの第1側面ES1に露出する部分(露出部)は、第1端子24の+Z側の面である。 Therefore, the first connection line 23 and the first terminal 24 form a connection portion that is electrically connected to the signal processing unit 21 and at least a part of which is exposed to the first side surface ES1 of the second substrates 20a to 20e. There is. Here, the portion (exposed portion) of the connecting portion exposed to the first side surface ES1 of the second substrates 20a to 20e is the + Z side surface of the first terminal 24.

また、第2接続線25と第2端子26とは、信号処理部21と電気的に接続され、少なくとも一部が第2基板20a~20eの第2側面ES2に露出する接続部を構成している。ここで、接続部のうち第2基板20a~20eの第2側面ES2に露出する部分(露出部)は、第2端子26の-Z側の面である。 Further, the second connection line 25 and the second terminal 26 are electrically connected to the signal processing unit 21, and form a connection portion in which at least a part thereof is exposed to the second side surface ES2 of the second substrates 20a to 20e. There is. Here, the portion (exposed portion) of the connecting portion exposed to the second side surface ES2 of the second substrates 20a to 20e is the surface on the −Z side of the second terminal 26.

なお、上述の工程3から工程8においては、大面積の基板を用意し、その大面積の基板上に上述の回路付基板200を、X方向およびZ方向に沿って複数形成しても良い。そして、工程9の前に、大面積の基板を切断して複数の回路付基板200に分離しても良い。 In the above-mentioned steps 3 to 8, a large-area substrate may be prepared, and a plurality of the above-mentioned circuit-equipped substrates 200 may be formed on the large-area substrate along the X direction and the Z direction. Then, before the step 9, a large-area substrate may be cut and separated into a plurality of circuits-equipped substrates 200.

次に、上述の第3基板30に関する製造工程について、説明する。
(工程10)
図13(a)に示したように、シリコン等の半導体から成る第3基板30を用意する。第3基板30のX方向およびY方向の大きさは、上述の第1中間基板100の大きさとほぼ同じである。
そして、第3基板30の+Z側の面である第3面S3に、第2の回路31を形成する。第2の回路31の形成は、公知の方法により行うことができるので、ここでは説明は省略する。
Next, the manufacturing process relating to the above-mentioned third substrate 30 will be described.
(Step 10)
As shown in FIG. 13A, a third substrate 30 made of a semiconductor such as silicon is prepared. The sizes of the third substrate 30 in the X direction and the Y direction are substantially the same as the sizes of the first intermediate substrate 100 described above.
Then, the second circuit 31 is formed on the third surface S3, which is the surface on the + Z side of the third substrate 30. Since the formation of the second circuit 31 can be performed by a known method, the description thereof is omitted here.

さらに、図13(a)に示したように、第3基板30の第3面S3に、第2の回路31と電気的に接続された第3端子32および第5の絶縁膜27gを形成する。第3端子32の+Z側の端面は第5の絶縁膜27gに覆われることなく、露出している。第3端子32および第5の絶縁膜27gの形成は、上述の工程2における出力部16および第1の絶縁膜27cの形成と同様に行う。
第3基板30の第3面S3に、第2の回路31、第3端子32および第5の絶縁膜27gが形成されたものを、以下では、第3中間基板300と呼ぶ。
Further, as shown in FIG. 13A, a third terminal 32 and a fifth insulating film 27g electrically connected to the second circuit 31 are formed on the third surface S3 of the third substrate 30. .. The end face on the + Z side of the third terminal 32 is exposed without being covered with the fifth insulating film 27g. The formation of the third terminal 32 and the fifth insulating film 27g is performed in the same manner as the formation of the output unit 16 and the first insulating film 27c in the above-mentioned step 2.
A circuit board with a second circuit 31, a third terminal 32, and a fifth insulating film 27g formed on the third surface S3 of the third substrate 30 is hereinafter referred to as a third intermediate substrate 300.

(工程11)
以上の工程により製造された、第1中間基板100、積層部200M、および第3中間基板300を接合する。
図13(b)は、接合前の第1中間基板100、積層部200M、および第3中間基板300を示す図である。なお、図12(a)等に示した積層部200M中の絶縁部材27a、27a、および絶縁膜27d~27fを、図13(b)では一体的に絶縁部材27jとして示している。
(Step 11)
The first intermediate substrate 100, the laminated portion 200M, and the third intermediate substrate 300 manufactured by the above steps are joined.
FIG. 13B is a diagram showing the first intermediate substrate 100, the laminated portion 200M, and the third intermediate substrate 300 before joining. The insulating members 27a and 27a and the insulating films 27d to 27f in the laminated portion 200M shown in FIG. 12A and the like are integrally shown as the insulating member 27j in FIG. 13B.

第1中間基板100を構成する第1基板10の第1面S1と、積層部200Mの第1側面ES1、すなわち第2基板20の第1側面とを接合する。このとき、複数の出力部16のそれぞれは、対応する第1端子24と機械的に接続され、従って電気的にも接続される。 The first surface S1 of the first substrate 10 constituting the first intermediate substrate 100 and the first side surface ES1 of the laminated portion 200M, that is, the first side surface of the second substrate 20 are joined. At this time, each of the plurality of output units 16 is mechanically connected to the corresponding first terminal 24, and is therefore also electrically connected.

第3中間基板300を構成する第3基板30の第3面S3と、積層部200Mの第2側面ES2、すなわち第2基板20の第2側面とを接合する。このとき、複数の第2端子26のそれぞれは、対応する第3端子32と機械的に接続され、従って電気的にも接続される。 The third surface S3 of the third substrate 30 constituting the third intermediate substrate 300 and the second side surface ES2 of the laminated portion 200M, that is, the second side surface of the second substrate 20 are joined. At this time, each of the plurality of second terminals 26 is mechanically connected to the corresponding third terminal 32, and is therefore also electrically connected.

第1中間基板100に形成されている第1の絶縁膜27c、および第3中間基板300に形成されている第5の絶縁膜27gは、接合により積層部200M中の絶縁部材27jと一体化し、図2(b)および図2(c)等に示した絶縁部材27となる。 The first insulating film 27c formed on the first intermediate substrate 100 and the fifth insulating film 27g formed on the third intermediate substrate 300 are integrated with the insulating member 27j in the laminated portion 200M by joining. The insulating member 27 is shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c).

上述の第1面S1と第1側面ES1との接合、および第3面S3と第2側面ES2との接合は、各接合部を加熱して接合しても良く、各接合部の表面をプラズマ処理等により活性化することにより、低温で接合しても良い。
上述の第1面S1と第1側面ES1との接合、および第3面S3と第2側面ES2との接合は、どちらを先に行っても良い。
In the above-mentioned joining of the first surface S1 and the first side surface ES1 and the joining of the third surface S3 and the second side surface ES2, each joint portion may be heated and joined, and the surface of each joint portion is plasma. By activating by treatment or the like, joining may be performed at a low temperature.
Either of the above-mentioned joining of the first surface S1 and the first side surface ES1 and the joining of the third surface S3 and the second side surface ES2 may be performed first.

以上の工程により、図2(a)から図2(c)に示した第1実施形態の撮像素子3が完成する。
なお、上述の工程4において、第2基板20上に形成する信号処理部21、電流源22、配線28、36の配置および形状を、図4に示した配置および形状とすることにより、上述の図4に示した変形例1の撮像素子3を製造することもできる。
Through the above steps, the image pickup device 3 of the first embodiment shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c) is completed.
In the above-mentioned step 4, the arrangement and shape of the signal processing unit 21, the current source 22, and the wirings 28 and 36 formed on the second substrate 20 are arranged and shaped as shown in FIG. The image pickup device 3 of the modification 1 shown in FIG. 4 can also be manufactured.

また、上述の工程8において、複数の回路付基板200a~200eと基板20zとをY方向に積層する代わりに、1つの回路付基板200(200o)と基板20zとを、絶縁性の基板等を介して貼り合わせることにより、図6に示した変形例3の撮像素子3を製造することもできる。 Further, in the above step 8, instead of laminating the plurality of circuit boards 200a to 200e and the substrate 20z in the Y direction, one circuit board 200 (200o) and the substrate 20z are laminated with an insulating substrate or the like. It is also possible to manufacture the image pickup device 3 of the modification 3 shown in FIG. 6 by laminating them together.

また、上述の工程2において、形成する複数の出力部16のX方向およびX方向の間隔を所定の値に設定し、その位置も所定の位置に設定するとともに、1つの出力部16と複数の読出部12とを電気的に接続する配線17を形成しても良い。これにより、図7に示した変形例4の撮像素子の第1基板10(第1中間基板100)を製造することができ、すなわち変形例4の撮像素子を製造することができる。このような配線17の形成は、公知の技術により行うことができるので、説明は省略する。 Further, in the above-mentioned step 2, the X-direction and the distance between the X-directions of the plurality of output units 16 to be formed are set to predetermined values, the positions are also set to predetermined positions, and one output unit 16 and a plurality of output units 16 are set. Wiring 17 that electrically connects to the reading unit 12 may be formed. Thereby, the first substrate 10 (first intermediate substrate 100) of the image pickup device of the modification 4 shown in FIG. 7 can be manufactured, that is, the image pickup device of the modification 4 can be manufactured. Since the formation of the wiring 17 can be performed by a known technique, the description thereof will be omitted.

また、上述の工程1において、複数の光電変換部13が1つの読出部12を共有するように製造することで、図8に示した変形例5の撮像素子の第1基板10(第1中間基板100)を製造することができ、すなわち変形例5の撮像素子を製造することができる。複数の光電変換部13が1つの読出部12を共有するように製造する技術は、公知であるので説明は省略する。 Further, in the above-mentioned step 1, the plurality of photoelectric conversion units 13 are manufactured so as to share one reading unit 12, so that the first substrate 10 (first intermediate) of the image pickup element of the modification 5 shown in FIG. 8 is manufactured. The substrate 100) can be manufactured, that is, the image pickup device of the modification 5 can be manufactured. Since a technique for manufacturing a plurality of photoelectric conversion units 13 so as to share one reading unit 12 is known, the description thereof will be omitted.

(撮像素子の製造方法の変形例1)
図14は、撮像素子3の製造方法の変形例1を示す図である。変形例1の製造方法により、図5に示した変形例2の撮像素子3を製造することができる。ただし、変形例1の製造方法は、大部分が上述の製造方法の一例と共通するので、以下では相違点についてのみ説明し、共通する部分については説明を省略する。
(Modification 1 of the method for manufacturing an image sensor)
FIG. 14 is a diagram showing a modified example 1 of the manufacturing method of the image pickup device 3. The image pickup device 3 of the modification 2 shown in FIG. 5 can be manufactured by the manufacturing method of the modification 1. However, since most of the manufacturing method of the modified example 1 is common to the above-mentioned example of the manufacturing method, only the differences will be described below, and the common parts will be omitted.

図14(a)は、上述の図11(c)と同様に、上述の工程6までが終了し、第2基板20上に、第2の絶縁膜27d、第3の絶縁膜27e、第1端子24c、第2端子26c等が形成された状態を示している。
ただし、変形例1においては、図5に示した変形例2の撮像素子3を製造するために、上述の工程4において、第2基板20上には、4つの信号処理部21c~21f、電流源22c~22f、配線28c~28fを、Z方向の異なる位置にそれぞれ形成しておく。
14 (a) shows the second insulating film 27d, the third insulating film 27e, and the first insulating film 27d on the second substrate 20 after the steps up to 6 are completed in the same manner as in FIG. 11 (c). It shows a state in which the terminal 24c, the second terminal 26c, and the like are formed.
However, in the modified example 1, in order to manufacture the image pickup element 3 of the modified example 2 shown in FIG. 5, in the above-mentioned step 4, four signal processing units 21c to 21f and a current are placed on the second substrate 20. The sources 22c to 22f and the wirings 28c to 28f are formed at different positions in the Z direction, respectively.

そして、上述の工程5において、上述の製造方法の一例と同様に、信号処理部21cと電気的に接続される第1接続線23および第2接続線25を形成する。
なお、図14(a)においては、図5に示した第1接続線23を、Y方向に延在する第1垂直接続線23cvと、Z方向に延在する第1水平接続線23chとに分けて示している。同様に、第2接続線25を、Y方向に延在する第2垂直接続線25cvと、Z方向に延在する第2水平接続線25chとに分けて示している。
Then, in the above-mentioned step 5, the first connection line 23 and the second connection line 25 that are electrically connected to the signal processing unit 21c are formed in the same manner as in the above-mentioned example of the manufacturing method.
In FIG. 14A, the first connection line 23 shown in FIG. 5 is divided into a first vertical connection line 23cv extending in the Y direction and a first horizontal connection line 23ch extending in the Z direction. It is shown separately. Similarly, the second connecting line 25 is divided into a second vertical connecting line 25cv extending in the Y direction and a second horizontal connecting line 25ch extending in the Z direction.

変形例1においては、上述の工程5において第1垂直接続線23cvおよび第2垂直接続線25cvを形成する際に、合わせて信号処理部21d~21fのそれぞれと電気的に接続される第1垂直接続線23dv1~23fv1、および第2垂直接続線25dv1~25fv1を形成する。 In the first modification, when the first vertical connection line 23cv and the second vertical connection line 25cv are formed in the above step 5, the first vertical connection line is electrically connected to each of the signal processing units 21d to 21f. The connecting lines 23dv1 to 23fv1 and the second vertical connecting lines 25dv1 to 25fv1 are formed.

なお、図14(a)においては、第1垂直接続線23dv1~23fv1および第2垂直接続線25dv1~25fv1と電気的に接続されていないことを明示するために、第2水平接続線25chを意図的に分断して示している。しかし、実際には、第2水平接続線25chは、Z方向に連続しており、第2水平接続線25chは、第1垂直接続線23dv1~23fv1および第2垂直接続線25dv1~25fv1を、+X方向または-X方向に迂回している。 In FIG. 14A, the second horizontal connection line 25ch is intended to clearly indicate that the first vertical connection lines 23dv1 to 23fv1 and the second vertical connection lines 25dv1 to 25fv1 are not electrically connected. It is divided and shown. However, in reality, the second horizontal connection line 25ch is continuous in the Z direction, and the second horizontal connection line 25ch has the first vertical connection lines 23dv1 to 23fv1 and the second vertical connection lines 25dv1 to 25fv1 + X. Detouring in the direction or -X direction.

(工程6A)
第3の絶縁膜27eの上(-Y側)に、SiO2等の絶縁材料から成る第6の絶縁膜27hを形成する。そして、第6の絶縁膜27hの、上述の第1垂直接続線23dv1~23fv1および第2垂直接続線25dv1~25fv1に対応する位置に、リソグラフィにより開口を形成し、形成した開口内に金属等を埋め込む。これにより、図14(b)に示した第1延長垂直接続線23dv2~23fv2、および第2延長垂直接続線25dv2~25fv2が形成される。
(Step 6A)
A sixth insulating film 27h made of an insulating material such as SiO2 is formed on the third insulating film 27e (-Y side). Then, an opening is formed in the sixth insulating film 27h at a position corresponding to the above-mentioned first vertical connection lines 23dv1 to 23fv1 and the second vertical connection line 25dv1 to 25fv1 by lithography, and metal or the like is placed in the formed opening. Embed. As a result, the first extended vertical connection lines 23dv2 to 23fv2 and the second extended vertical connection lines 25dv2 to 25fv2 shown in FIG. 14B are formed.

その後、第6の絶縁膜27hの上(-Y側)に、第1延長垂直接続線23dv2と電気的に接続される第1水平接続線23dhを形成し、第2延長垂直接続線25dv2と電気的に接続される第2水平接続線25dhを形成する。
なお、図14(b)においては、第2水平接続線25dhを分断して示しているが、上述の第2水平接続線25chと同様に、第2水平接続線25dhもZ方向に連続している。
After that, a first horizontal connection line 23 dh that is electrically connected to the first extension vertical connection line 23dv2 is formed on the sixth insulating film 27h (-Y side), and is electrically connected to the second extension vertical connection line 25dv2. A second horizontal connecting line 25 dh is formed.
Although the second horizontal connection line 25 dh is divided and shown in FIG. 14 (b), the second horizontal connection line 25 dh is also continuous in the Z direction as in the above-mentioned second horizontal connection line 25 ch. There is.

(工程6B)
続いて、第6の絶縁膜27h、第1水平接続線23dh、および第2水平接続線25dhの上(-Y側)に、SiO2等の絶縁材料から成る第7の絶縁膜27iを形成する。そして、第7の絶縁膜27iおよび第6の絶縁膜27hの一部に、第1端子24cおよび第2端子26cを形成した方法と同様の方法により、第1端子24dおよび第2端子26dを形成する。第1端子24dは第1水平接続線23dhの+Z側の端部と、第2端子26dは第2水平接続線25dhの-Z側の端部と、機械的に接続される位置に形成する。
(Step 6B)
Subsequently, a seventh insulating film 27i made of an insulating material such as SiO2 is formed on the sixth insulating film 27h, the first horizontal connecting wire 23dh, and the second horizontal connecting wire 25dh (-Y side). Then, the first terminal 24d and the second terminal 26d are formed in the same method as the method in which the first terminal 24c and the second terminal 26c are formed in a part of the seventh insulating film 27i and the sixth insulating film 27h. do. The first terminal 24d is formed at a position where it is mechanically connected to the + Z side end of the first horizontal connection line 23dh, and the second terminal 26d is formed at a position where it is mechanically connected to the −Z side end of the second horizontal connection line 25dh.

以上の工程6Aおよび工程6Bにより、図5に示した変形例2の撮像素子3のうちの、第1接続線23d、第1端子24d、第2接続線25d、および第2端子26dが形成される。
そして、以上の工程6Aおよび工程6Bとほぼ同様の工程を、さらに2回繰り返すことにより、図5に示した変形例2の撮像素子3のうちの、第1接続線23e~23f、第1端子24e~24f、第2接続線25e~25f、および第2端子26e~26fを形成することができる。
By the above steps 6A and 6B, the first connection line 23d, the first terminal 24d, the second connection line 25d, and the second terminal 26d of the image pickup device 3 of the modification 2 shown in FIG. 5 are formed. To.
Then, by repeating the same steps as those in the above steps 6A and 6B two more times, the first connection lines 23e to 23f and the first terminal of the image pickup device 3 of the modification 2 shown in FIG. 5 are repeated. 24e to 24f, second connection lines 25e to 25f, and second terminals 26e to 26f can be formed.

なお、第6の絶縁膜27hおよび第7の絶縁膜27iのY方向の厚さの合計を、第1基板10上の出力部16のY方向の間隔と等しくすることにより、第1端子24c~24fのY方向の間隔を、第1基板10上の出力部16のY方向の間隔と等しくすることができる。
また、第2基板20の裏面(+Y方向の面)を研磨し、第2基板20のY方向の厚さを適当な値に設定する。これにより、第6の絶縁膜27hおよび第7の絶縁膜27i等の多層の絶縁膜が形成された第2基板20を積層した積層部200M(図5参照)における、複数の第2基板20a、20eのY方向の間隔を、第1基板10上の出力部16のY方向の間隔の4倍に設定することができる。
By making the total thickness of the sixth insulating film 27h and the seventh insulating film 27i in the Y direction equal to the distance between the output units 16 on the first substrate 10 in the Y direction, the first terminal 24c to The Y-direction spacing of 24f can be made equal to the Y-direction spacing of the output unit 16 on the first substrate 10.
Further, the back surface (the surface in the + Y direction) of the second substrate 20 is polished, and the thickness of the second substrate 20 in the Y direction is set to an appropriate value. As a result, the plurality of second substrates 20a in the laminated portion 200M (see FIG. 5) in which the second substrates 20 on which the multilayer insulating films such as the sixth insulating film 27h and the seventh insulating film 27i are formed are laminated are laminated. The Y-direction spacing of 20e can be set to four times the Y-direction spacing of the output unit 16 on the first substrate 10.

なお、積層部200M(図5参照)における、複数の第2基板20a、20eのY方向の間隔は、上述の第1基板10上の出力部16のY方向の間隔の4倍に限られるわけでなく2倍以上の任意の整数であるm倍であっても良い。この場合には、上述の工程6Aおよび工程6Bを(m-1)回繰り返すことで、第2基板20の第2面S2に、第1水平接続線23ch~23dh、および第2水平接続線25ch~25dhを、Y方向にm層積層して形成する。 The distance between the plurality of second substrates 20a and 20e in the laminated portion 200M (see FIG. 5) is limited to four times the distance between the output portions 16 on the first substrate 10 in the Y direction. It may be m times, which is an arbitrary integer of 2 times or more. In this case, by repeating the above steps 6A and 6B (m-1) times, the first horizontal connection lines 23ch to 23dh and the second horizontal connection lines 25ch are formed on the second surface S2 of the second substrate 20. ~ 25 dh is formed by laminating m layers in the Y direction.

(撮像素子の製造方法の変形例2)
図15は、撮像素子3の製造方法の変形例2を示す図である。製造方法の変形例2においては、撮像素子3をX方向およびY方向にいくつかに分割したユニット撮像素子3a~3d等を個別に製造し、ユニット撮像素子3a~3d等を接合することにより撮像素子3を形成する。
(Modification 2 of the manufacturing method of the image sensor)
FIG. 15 is a diagram showing a modification 2 of the manufacturing method of the image pickup device 3. In the second modification of the manufacturing method, the unit image pickup elements 3a to 3d and the like obtained by dividing the image pickup element 3 into several parts in the X direction and the Y direction are individually manufactured, and the unit image pickup elements 3a to 3d and the like are joined to form an image pickup. The element 3 is formed.

一例として、ユニット撮像素子3aは、図2(a)に示した撮像素子3の画素11が配置される領域(画素領域)をX方向に6分割、Y方向に4分割したものである。また、図2(a)に示した水平制御部HCをX方向に6分割したものを水平ユニットHC1と呼び、図2(a)に示した垂直制御部VCをY方向に4分割したものを垂直ユニットVC1と呼ぶ。
なお、撮像素子3の分割数は、上記の6分割や4分割に限らず、何分割であっても良い。
As an example, the unit image sensor 3a is a region (pixel region) in which the pixels 11 of the image sensor 3 shown in FIG. 2A are arranged, which is divided into 6 in the X direction and 4 in the Y direction. Further, the horizontal control unit HC shown in FIG. 2A divided into 6 in the X direction is called the horizontal unit HC1, and the vertical control unit VC shown in FIG. 2A is divided into 4 in the Y direction. It is called the vertical unit VC1.
The number of divisions of the image pickup device 3 is not limited to the above 6 divisions and 4 divisions, and may be any number of divisions.

このうち、ユニット撮像素子3aは、上述の製造方法の一例および変形例1において、第2基板20の-X方向の端部に水平制御回路29hを形成せず、また積層部200Mの+Y方向の端部に基板20zを積層しないことにより、製造することができる。 Of these, the unit image sensor 3a does not form the horizontal control circuit 29h at the end of the second substrate 20 in the −X direction in one example of the above-mentioned manufacturing method and the first modification, and the laminated portion 200M in the + Y direction. It can be manufactured by not laminating the substrate 20z on the end portion.

逆に、水平ユニットHC1は、上述の製造方法の一例および変形例1において、第2基板20に水平制御回路29hのみを形成することにより、製造することができる。そして、垂直ユニットVC1は、上述の製造方法の一例および変形例1において、基板20zのみを第1基板10および第3基板30と接合することにより、製造できる。 On the contrary, the horizontal unit HC1 can be manufactured by forming only the horizontal control circuit 29h on the second substrate 20 in the above-mentioned example of the manufacturing method and the modification 1. The vertical unit VC1 can be manufactured by joining only the substrate 20z to the first substrate 10 and the third substrate 30 in one example of the above-mentioned manufacturing method and the first modification.

なお、ユニット撮像素子3a、水平ユニットHC1、および垂直ユニットVC1の製造に際しては、使用する第2基板20のX方向の大きさ、第2の回路31の回路設計等について変更が必要になるが、それらは当業者にとって容易な程度の変更である。 When manufacturing the unit image pickup element 3a, the horizontal unit HC1, and the vertical unit VC1, it is necessary to change the size of the second substrate 20 to be used in the X direction, the circuit design of the second circuit 31, and the like. They are changes that are easy for those skilled in the art.

製造方法の変形例2においては、上記のように製造した複数のユニット撮像素子3a、水平ユニットHC1、および垂直ユニットVC1を、それらに含まれる画素11が概ね同一の平面に配置されるように、X方向およびY方向に相互に接合する。接合は、加熱により行っても良く、上述のプラズマ処理等を併用して低温で行っても良い。 In the second modification of the manufacturing method, the plurality of unit image pickup elements 3a, the horizontal unit HC1, and the vertical unit VC1 manufactured as described above are arranged so that the pixels 11 contained therein are arranged on substantially the same plane. Join each other in the X and Y directions. The joining may be carried out by heating, or may be carried out at a low temperature in combination with the above-mentioned plasma treatment or the like.

接合に際しては、X方向に隣り合って配置されるユニット撮像素子3aにおいて、図2(c)等に示した第2基板20上の配線28を相互に接続する。同様に、第3基板30の第3面S3に形成されている第2の回路31を相互に接続する。 At the time of joining, the wiring 28 on the second substrate 20 shown in FIG. 2C or the like is connected to each other in the unit image pickup elements 3a arranged adjacent to each other in the X direction. Similarly, the second circuit 31 formed on the third surface S3 of the third substrate 30 is connected to each other.

製造方法の変形例2においては、分割して製造したユニット撮像素子3a等を接合して撮像素子3を形成するため、画素11の配置されるエリア(画素領域)の大きな大型の撮像素子3を製造することができる。 In the second modification of the manufacturing method, in order to form the image pickup element 3 by joining the unit image pickup elements 3a and the like manufactured separately, a large image pickup element 3 having a large area (pixel area) in which the pixels 11 are arranged is used. Can be manufactured.

なお、水平ユニットHC1または垂直ユニットVC1と隣接するユニット撮像素子3aについては、水平ユニットHC1または垂直ユニットVC1と一体的に製造しても良い。
例えば、+Y方向の端部に配置されるユニット撮像素子3aについては、垂直ユニットVC1と一体的に製造しても良い。この場合には、上述の製造方法の一例および変形例1において、第2基板20の-X方向の端部には水平制御回路29hを形成しないが、積層部200Mの+Y方向の端部には基板20zを積層する。
The unit image sensor 3a adjacent to the horizontal unit HC1 or the vertical unit VC1 may be manufactured integrally with the horizontal unit HC1 or the vertical unit VC1.
For example, the unit image sensor 3a arranged at the end in the + Y direction may be manufactured integrally with the vertical unit VC1. In this case, in one example of the above-mentioned manufacturing method and the first modification, the horizontal control circuit 29h is not formed at the end portion of the second substrate 20 in the −X direction, but at the end portion of the laminated portion 200M in the + Y direction. The substrates 20z are laminated.

また、-X方向の端部に配置されるユニット撮像素子3aについては、水平ユニットHC1と一体的に製造しても良い。この場合には、上述の製造方法の一例および変形例1において、第2基板20の-X方向の端部に水平制御回路29hを形成し、積層部200Mの+Y方向の端部には基板20zを積層しない。 Further, the unit image sensor 3a arranged at the end in the −X direction may be manufactured integrally with the horizontal unit HC1. In this case, in one example of the above-mentioned manufacturing method and the first modification, the horizontal control circuit 29h is formed at the end portion of the second substrate 20 in the −X direction, and the substrate 20z is formed at the end portion of the laminated portion 200M in the + Y direction. Do not stack.

また、-X方向の端部かつ+Y方向の端部に配置されるユニット撮像素子3aについては、垂直ユニットVC1とおよび水平ユニットHC1と一体的に製造しても良い。この場合には、上述の製造方法の一例および変形例1を用いて製造すれば良い。 Further, the unit image sensor 3a arranged at the end in the −X direction and the end in the + Y direction may be manufactured integrally with the vertical unit VC1 and the horizontal unit HC1. In this case, it may be manufactured by using one example of the above-mentioned manufacturing method and the first modification.

なお、以上の撮像素子3の製造方法の一例および各変形例においても、上述したように、撮像素子3が第3基板30を有しない場合には、第3基板30を製造し、および第3基板30と積層部200Mとを接合する工程は、不要である。 In addition, also in the above-mentioned example of the manufacturing method of the image pickup device 3 and each modification, as described above, when the image pickup device 3 does not have the third substrate 30, the third substrate 30 is manufactured and the third substrate 30 is manufactured. The step of joining the substrate 30 and the laminated portion 200M is unnecessary.

(撮像素子の製造方法の一例および各変形例の効果)
(3)上述の製造方法の一例および各変形例は、第1基板10に、光を電荷に変換する光電変換部13および光電変換部13で変換された電荷に基づく信号を読み出す読出部12を形成すること、第1基板10の第1面S1に、読出部12が読み出した信号を出力する出力部16を形成すること、第2基板20の第2面S2に沿って複数の回路(211、212)を含む信号処理部21を形成すること、信号処理部21と電気的に接続され、少なくとも一部が第2基板20の第1側面ES1に露出する接続部(第1端子24、第1接続線23)を形成すること、第2基板20の第1側面ES1を、第1基板10の第1面S1に接続し、接続部と出力部16とを電気的に接続すること、を備えている。
この構成により、1つまたは少数の光電変換部13毎に信号処理部21、21a~21fが形成された撮像素子3を製造することができる。
また、この構成により、光電変換部13の第1面S1内の方向における配置の間隔に制約されることなく、信号処理部21、21a~21f等の大きさを、第2面S2に沿った方向であって、かつ第1面S1とは交差する方向(Z方向等)に拡大できる。これにより、信号処理部を構成する回路に含まれるトランジスタ等の回路素子の大きさ、および配置の間隔を大きくすることができ、ノイズが抑制された撮像素子3を製造することができる。
(Example of manufacturing method of image sensor and effect of each modification)
(3) In one example of the above-mentioned manufacturing method and each modification, the first substrate 10 has a photoelectric conversion unit 13 that converts light into electric charges and a reading unit 12 that reads out a signal based on the charges converted by the photoelectric conversion unit 13. Forming, forming an output unit 16 for outputting a signal read by the reading unit 12 on the first surface S1 of the first board 10, and forming a plurality of circuits (211) along the second surface S2 of the second board 20. , 212) to form a signal processing unit 21, a connection unit (first terminal 24, first terminal 24, first terminal 24, first terminal 24, first terminal 24, first terminal 24, first terminal 24, first terminal 24, first terminal 24, which is electrically connected to the signal processing unit 21 and at least a part is exposed to the first side surface ES1 of the second substrate 20. 1 The connection line 23) is formed, the first side surface ES1 of the second board 20 is connected to the first surface S1 of the first board 10, and the connection portion and the output portion 16 are electrically connected. I have.
With this configuration, it is possible to manufacture an image pickup device 3 in which signal processing units 21, 21a to 21f are formed for each one or a small number of photoelectric conversion units 13.
Further, with this configuration, the sizes of the signal processing units 21, 21a to 21f, etc. are set along the second surface S2 without being restricted by the arrangement interval of the photoelectric conversion unit 13 in the direction in the first surface S1. It can be expanded in a direction (Z direction or the like) that is a direction and intersects with the first surface S1. As a result, the size of circuit elements such as transistors included in the circuit constituting the signal processing unit and the interval between arrangements can be increased, and the image pickup device 3 in which noise is suppressed can be manufactured.

(4)第3基板30の第3面S3に沿って第2の回路31を形成すること、信号処理部21、21a~21fと電気的に接続され、少なくとも一部が第2基板20の第1側面ES1とは反対側の第2側面ES2に露出する第2の接続部(第2接続線25、25a~25f、第2端子26a~26f)を形成すること、第2基板20の第2側面ES2を、第3基板30の第3面S3に接続し、第2の接続部と第2の回路31とを電気的に接続すること、をさらに備えていても良い。
この構成により、第2面S2に沿って配置された信号処理部21により処理された信号を、第2の回路31を介して効率良く出力可能な撮像措置3を製造することができる。
(4) The second circuit 31 is formed along the third surface S3 of the third substrate 30, and is electrically connected to the signal processing units 21, 21a to 21f, and at least a part thereof is the second of the second substrate 20. Forming a second connection portion (second connection lines 25, 25a to 25f, second terminals 26a to 26f) exposed on the second side surface ES2 on the opposite side of the first side surface ES1, the second of the second substrate 20. The side surface ES2 may be further provided by connecting to the third surface S3 of the third substrate 30 and electrically connecting the second connection portion and the second circuit 31.
With this configuration, it is possible to manufacture the image pickup measure 3 capable of efficiently outputting the signal processed by the signal processing unit 21 arranged along the second surface S2 via the second circuit 31.

(5)第2基板20の第2面S2に、絶縁膜(27d、27e)、および少なくとも一部が絶縁膜(27d、27e)に覆われた金属部(第1端子24)を形成した後、金属部(第1端子24)が第1側面ES1に露出するように第2基板20を切断または研磨して、接続部(第1端子24、第1接続線23)のうちの第1側面ES1に露出する露出部を形成しても良い。
この方法により、第2基板20の第1側面ES1に金属部(第1端子24)を露出させることができ、露出した第1端子24を、上述の第1基板10上の出力部16に接合させることができる。
(5) After forming an insulating film (27d, 27e) and a metal portion (first terminal 24) partially covered with an insulating film (27d, 27e) on the second surface S2 of the second substrate 20. The second substrate 20 is cut or polished so that the metal portion (first terminal 24) is exposed to the first side surface ES1, and the first side surface of the connection portion (first terminal 24, first connection line 23) is formed. An exposed portion exposed to ES1 may be formed.
By this method, the metal portion (first terminal 24) can be exposed on the first side surface ES1 of the second substrate 20, and the exposed first terminal 24 is joined to the output portion 16 on the first substrate 10 described above. Can be made to.

上記では、種々の実施形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、各実施形態および変形例は、それぞれ単独で適用しても良いし、組み合わせて用いても良い。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Moreover, each embodiment and modification may be applied individually or may be used in combination. Other aspects considered within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.

1:撮像装置、2:撮像レンズ、3:撮像素子、4:撮像制御部(生成部)、5:メモリ、HC:水平制御部、VC:垂直制御部、CU:素子制御部、10:第1基板、S1:第1面、11:画素、12:読出部、13:光電変換部、14:カラーフィルタ、15:マイクロレンズ、16、16a、16b:出力部、17:配線、20,20a~20h:第2基板、S2:第2面、21,21a~21f:信号処理部、211:AD変換回路、22:電流源、23:第1接続線、24:第1端子、25:第2接続線、26:第2端子、27,27a~27b,27j:絶縁部材、27c~27i:絶縁膜、28,36:配線、ES1:第1側面、ES2:第2側面、30:第3基板、S3:第3面、31:第2の回路、32:第3端子 1: Image pickup device, 2: Image pickup lens, 3: Image pickup element, 4: Image pickup control unit (generation unit), 5: Memory, HC: Horizontal control unit, VC: Vertical control unit, CU: Element control unit, 10: No. 1 substrate, S1: 1st surface, 11: pixel, 12: reading unit, 13: photoelectric conversion unit, 14: color filter, 15: microlens, 16, 16a, 16b: output unit, 17: wiring, 20, 20a ~ 20h: 2nd board, S2: 2nd surface, 21 / 21a ~ 21f: Signal processing unit, 211: AD conversion circuit, 22: Current source, 23: 1st connection line, 24: 1st terminal, 25: 1st 2 connection lines, 26: 2nd terminal, 27, 27a to 27b, 27j: insulating member, 27c to 27i: insulating film, 28, 36: wiring, ES1: 1st side surface, ES2: 2nd side surface, 30: 3rd Board, S3: 3rd surface, 31: 2nd circuit, 32: 3rd terminal

Claims (23)

光を電荷に変換する光電変換部および前記光電変換部で変換された電荷に基づく信号を読み出す読出部を有する第1基板の第1面に形成され、前記読出部が読み出した信号を出力する出力部と、
前記第1面と交差する第2面に沿って配置された複数の回路を含み、前記光電変換部で変換された電荷に基づく信号を処理する信号処理部と、
前記信号処理部と前記出力部とを電気的に接続する接続部と、
を備える、撮像素子。
An output formed on the first surface of a first substrate having a photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and a reading unit that reads out a signal based on the charges converted by the photoelectric conversion unit, and outputs a signal read by the reading unit. Department and
A signal processing unit that includes a plurality of circuits arranged along a second surface that intersects the first surface and processes a signal based on the charge converted by the photoelectric conversion unit.
A connection unit that electrically connects the signal processing unit and the output unit,
An image sensor.
請求項1に記載の撮像素子において、
前記信号処理部に対し前記第1基板とは反対側にあり、第2面と交差する第3面に沿って配置された第2の回路と、
前記信号処理部と前記第2の回路とを電気的に接続する第2の接続部と、
をさらに備える、撮像素子。
In the image pickup device according to claim 1,
A second circuit located on the opposite side of the signal processing unit from the first substrate and arranged along a third surface intersecting the second surface.
A second connection unit that electrically connects the signal processing unit and the second circuit, and a second connection unit.
An image sensor further equipped with.
請求項1または請求項2に記載の撮像素子において、
前記出力部、および前記信号処理部のそれぞれが、前記第1面および前記第2面に対して平行な第1方向に沿って複数配置されている、撮像素子。
In the image pickup device according to claim 1 or 2.
An image pickup device in which a plurality of the output unit and the signal processing unit are arranged along a first direction parallel to the first surface and the second surface.
請求項3に記載の撮像素子において、
前記出力部、および前記信号処理部のそれぞれが、前記第1面と平行な方向であって、かつ前記第2面と交差する第2方向に沿って複数配置されている、撮像素子。
In the image pickup device according to claim 3,
An image pickup device in which a plurality of the output unit and the signal processing unit are arranged in a direction parallel to the first surface and along a second direction intersecting with the second surface.
請求項4に記載の撮像素子において、
複数の前記信号処理部の前記第2方向の間隔は、複数の前記出力部の前記第2方向の間隔に等しい、撮像素子。
In the image pickup device according to claim 4,
An image pickup device in which the distance between the plurality of signal processing units in the second direction is equal to the distance between the plurality of output units in the second direction.
請求項4に記載の撮像素子において、
前記第2面内の方向であって、前記第1面と交差する第3方向のそれぞれ異なる位置にm個(mは2以上の整数)の前記信号処理部が配置され、
前記m個の信号処理部が、前記第2方向に沿って、複数の前記出力部の前記第2方向の間隔のm倍の間隔で複数配置されており、
前記m個の信号処理部のそれぞれは、前記接続部により、前記第2方向に沿って配置されるm個の前記出力部の中のそれぞれ異なる出力部と接続されている、撮像素子。
In the image pickup device according to claim 4,
M (m is an integer of 2 or more) of the signal processing units are arranged at different positions in the third direction intersecting the first surface in the direction within the second surface.
A plurality of the m signal processing units are arranged along the second direction at intervals of m times the distance between the plurality of output units in the second direction.
An image pickup device in which each of the m signal processing units is connected by the connection unit to a different output unit among the m output units arranged along the second direction.
請求項4から請求項6までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
複数の前記出力部の前記第2方向の間隔は、複数の前記読出部の前記第2方向の間隔に等しい、撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 4 to 6.
An image pickup device in which the distance between the plurality of output units in the second direction is equal to the distance between the plurality of output units in the second direction.
請求項7に記載の撮像素子において、
複数の前記出力部の前記第1方向の間隔は、複数の前記読出部の前記第1方向の間隔に等しい、撮像素子。
In the image pickup device according to claim 7,
An image pickup device in which the distance between the plurality of output units in the first direction is equal to the distance between the plurality of output units in the first direction.
請求項4から請求項6までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
複数の前記出力部の前記第2方向の間隔は、複数の前記読出部の前記第2方向の間隔のn倍(nは2以上の整数)であり、
前記出力部は、n個以上の前記読出部が読み出した信号を出力する、撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 4 to 6.
The distance between the plurality of output units in the second direction is n times the distance between the plurality of output units in the second direction (n is an integer of 2 or more).
The output unit is an image pickup device that outputs signals read by n or more of the reading units.
請求項9に記載の撮像素子において、
複数の前記出力部の前記第1方向の間隔は、複数の前記読出部の前記第1方向の間隔のk倍(kは2以上の整数)であり、
前記出力部は、n×k個の前記読出部が読み出した信号を出力する、撮像素子。
In the image pickup device according to claim 9,
The distance between the plurality of output units in the first direction is k times (k is an integer of 2 or more) the distance between the plurality of output units in the first direction.
The output unit is an image pickup device that outputs signals read by the n × k reading units.
請求項3から請求項10までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記信号処理部の前記第1方向の大きさは、前記光電変換部の前記第1方向の配置の間隔よりも大きく、
前記接続部により、第1方向に隣り合う2つの前記出力部の一方に接続されている前記信号処理部と、他方に接続されている前記信号処理部とは、前記第2面内の方向であって、前記第1面と交差する第3方向の位置が異なる、撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 3 to 10.
The size of the signal processing unit in the first direction is larger than the interval of arrangement of the photoelectric conversion unit in the first direction.
The signal processing unit connected to one of the two output units adjacent to each other in the first direction by the connection unit and the signal processing unit connected to the other are connected to each other in the direction in the second surface. An image sensor having a different position in the third direction that intersects the first surface.
請求項1から請求項11までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記接続部および前記出力部のうち、少なくとも相互に接続される部分は銅を含む、撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 11.
An image pickup device in which at least the portions of the connection portion and the output portion that are connected to each other contain copper.
請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記信号処理部は、前記出力部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換回路を含む、撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 12.
The signal processing unit is an image pickup element including an analog-digital conversion circuit that converts an analog signal output from the output unit into a digital signal.
請求項1から請求項13までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記光は、前記光電変換部に対する前記第1面の側とは反対側から前記光電変換部に入射する、撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 13.
An image pickup device in which the light is incident on the photoelectric conversion unit from a side opposite to the side of the first surface with respect to the photoelectric conversion unit.
請求項1から請求項14までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1面と前記第2面とのなす角度は80°以上、かつ90°以下である、撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 14.
An image pickup device having an angle formed by the first surface and the second surface of 80 ° or more and 90 ° or less.
第1基板に、光を電荷に変換する光電変換部および前記光電変換部で変換された電荷に基づく信号を読み出す読出部を形成すること、
前記第1基板の第1面に、前記読出部が読み出した信号を出力する出力部を形成すること、
第2基板の第2面に沿って複数の回路を含む信号処理部を形成すること、
前記信号処理部と電気的に接続され、少なくとも一部が前記第2基板の第1側面に露出する接続部を形成すること、
前記第2基板の前記第1側面を、第1基板の前記第1面に接続し、前記接続部と前記出力部とを電気的に接続すること、
を備える、撮像素子の製造方法。
Forming a photoelectric conversion unit that converts light into electric charges and a reading unit that reads out a signal based on the charges converted by the photoelectric conversion unit on the first substrate.
Forming an output unit that outputs a signal read by the reading unit on the first surface of the first substrate.
Forming a signal processing unit including a plurality of circuits along the second surface of the second substrate,
Forming a connection portion that is electrically connected to the signal processing portion and at least a part of which is exposed on the first side surface of the second substrate.
Connecting the first side surface of the second substrate to the first surface of the first substrate, and electrically connecting the connection portion and the output portion.
A method for manufacturing an image sensor.
請求項16に記載の撮像素子の製造方法において、
第3基板の第3面に沿って第2の回路を形成すること、
前記信号処理部と電気的に接続され、少なくとも一部が前記第2基板の前記第1側面とは反対側の第2側面に露出する第2の接続部を形成すること、
前記第2基板の前記第2側面を、第3基板の前記第3面に接続し、前記第2の接続部と前記第2の回路とを電気的に接続すること、
をさらに備える、撮像素子の製造方法。
In the method for manufacturing an image sensor according to claim 16,
Forming a second circuit along the third surface of the third substrate,
Forming a second connection portion that is electrically connected to the signal processing unit and at least a part of which is exposed on a second side surface opposite to the first side surface of the second substrate.
Connecting the second side surface of the second substrate to the third surface of the third substrate, and electrically connecting the second connection portion and the second circuit.
A method for manufacturing an image sensor, further comprising.
請求項16または請求項17に記載の撮像素子の製造方法において、
前記第2基板の前記第2面に、絶縁膜、および少なくとも一部が前記絶縁膜に覆われた金属部を形成した後、前記金属部が前記第1側面に露出するように前記第2基板を切断または研磨して、前記接続部のうちの前記第1側面に露出する露出部を形成する、撮像素子の製造方法。
In the method for manufacturing an image sensor according to claim 16 or 17.
After forming an insulating film and a metal portion at least partially covered with the insulating film on the second surface of the second substrate, the second substrate is exposed so that the metal portion is exposed on the first side surface. A method for manufacturing an image pickup device, which forms an exposed portion exposed on the first side surface of the connection portion by cutting or polishing the image sensor.
請求項16から請求項18までのいずれか一項に記載の撮像素子の製造方法において、
前記第2基板の一部の内部に絶縁部を形成した後、前記絶縁部が前記第1側面に露出するように前記第2基板を切断または研磨して、前記第2基板の前記第1側面に絶縁部を露出させ、
露出した前記絶縁部を前記第1面と接続する、撮像素子の製造方法。
The method for manufacturing an image sensor according to any one of claims 16 to 18.
After forming an insulating portion inside a part of the second substrate, the second substrate is cut or polished so that the insulating portion is exposed on the first side surface, and the first side surface of the second substrate is formed. To expose the insulation to
A method for manufacturing an image pickup device, in which the exposed insulating portion is connected to the first surface.
請求項16から請求項19までのいずれか一項に記載の撮像素子の製造方法において、
前記出力部を、前記第1基板の第1面に第1の間隔で複数形成し、
前記信号処理部および前記接続部が形成された複数の前記第2基板を、第1の間隔のm倍(mは1以上の整数)の間隔で積層し、
積層された複数の前記第2基板のそれぞれの前記第1側面を、第1基板の前記第1面に接続する、撮像素子の製造方法。
The method for manufacturing an image sensor according to any one of claims 16 to 19.
A plurality of the output units are formed on the first surface of the first substrate at a first interval.
A plurality of the second substrates on which the signal processing unit and the connection unit are formed are laminated at intervals of m times the first interval (m is an integer of 1 or more).
A method for manufacturing an image pickup device, in which the first side surface of each of a plurality of laminated second substrates is connected to the first surface of the first substrate.
請求項20に記載の撮像素子の製造方法において、
前記mは2以上の整数であり、
前記接続部の一部を、前記第2基板の前記第2面に、m層の配線を前記第1の間隔で積層して形成する、撮像素子の製造方法。
In the method for manufacturing an image sensor according to claim 20,
The m is an integer of 2 or more, and is
A method for manufacturing an image sensor, wherein a part of the connection portion is formed by laminating m-layer wiring on the second surface of the second substrate at the first interval.
請求項16から請求項21までのいずれか一項に記載の撮像素子の製造方法で製造した撮像素子を、
前記第1面と平行な第1方向、および前記第1面と平行であって前記第1方向と交差する第2方向の少なくとも一方に沿って複数配置する、撮像素子の製造方法。
The image pickup device manufactured by the method for manufacturing an image pickup device according to any one of claims 16 to 21.
A method for manufacturing an image pickup device, wherein a plurality of image sensors are arranged along at least one of a first direction parallel to the first surface and a second direction parallel to the first surface and intersecting the first direction.
請求項1から請求項15までのいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子から出力された信号に基づいて画像データを生成する生成部と、
を備える、撮像装置。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 15,
A generator that generates image data based on the signal output from the image sensor,
An image pickup device.
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