JP2022176838A - 固体撮像装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】電気的信頼性を向上させることができる固体撮像装置及び電子機器を提供する。【解決手段】固体撮像装置及び電子機器は、第1基体の光入射側となる第1面側に配設された第1画素及び第1画素に隣接して第1面上の第1方向に配列された第2画素と、第1基体の第2面側において第1画素の中央部分に対応する領域に配設され、第1画素に接続された第1信号端子、及び第2画素の中央部分に対応する領域に配設され、第2画素に接続された第2信号端子と、第2面側において第1画素の周辺部分の第2画素側に対応する領域に配設された第1シールド端子と、第2面側において、第2画素の周辺部分の第1画素側に対応する領域に配設され、かつ、第1シールド端子に対して第2方向へずれた領域に配設された第2シールド端子とを備えている。【選択図】図2

Description

本開示は、固体撮像装置及び電子機器に関する。
例えば、特許文献1には、第1基板、第2基板及び第3基板の3つの基板が積層され、互いに貫通配線によって電気的に接続された撮像装置が開示されている。この撮像装置では、貫通配線(例えば、第1貫通配線)の周囲が、基準電位に接続された別の貫通配線(例えば、第3貫通配線)によりシールドされている。このため、隣接するセンサ画素間において、一方の画素信号に発生したノイズが他方の画素信号へ伝達されることを防止することができるので、撮像装置の耐ノイズ性能を向上させることができる。
特開2020-88380号公報
ところで、撮像装置では、例えば第1基板の貫通配線と第2基板の貫通配線との接合に対して電気的信頼性が望まれている。このため、隣接する画素間に発生するノイズの抑制又は防止とともに、積層される基板間の貫通配線の接合を確実に行い、撮像装置の電気的信頼性を向上させるには、改善の余地があった。
従って、電気的信頼性を向上させることができる固体撮像装置及び電子機器を提供することが望ましい。
本開示の一実施形態に係る第1の固体撮像装置は、第1基体の光入射側となる第1面側に配設され、第1光電変換素子を有する第1画素、及び第2光電変換素子を有し、第1画素に隣接して第1面上の第1方向に配列された第2画素と、第1基体の第1面側とは反対の第2面側において、第1画素の中央部分に対応する領域に配設され、第1画素に接続された第1信号端子と、第1基体の第2面側において、第2画素の中央部分に対応する領域に配設され、第2画素に接続された第2信号端子と、第1基体の第2面側において、第1画素の周辺部分の第2画素側に対応する領域に配設され、固定電位が供給される第1シールド端子と、第1基体の第2面側において、第2画素の周辺部分の第1画素側に対応する領域に配設され、かつ、第1シールド端子に対して第1方向と交差する第2面上の第2方向へずれた領域に配設され、固定電位が供給される第2シールド端子とを備えている。
本開示の一実施形態に係る電子機器は、上記本開示の一実施形態に係る第1の固体撮像装置を備えたものである。
本開示の一実施形態に係る第2の固体撮像装置は、第1基体の光入射側となる第1面側に配設され、第1光電変換素子を有する第1画素、及び第2光電変換素子を有し、第1画素に隣接して第1面上の第1方向に配列された第2画素と、第1基体の第1面側とは反対の第2面側において、第1画素の中央部分に対応する領域に配設され、第1画素に接続された第1信号端子と、第1基体の第2面側において、第2画素の中央部分に対応する領域に配設され、第2画素に接続された第2信号端子と、第1基体の第2面側において、第1画素の周辺部分の第2画素側に対応する領域に配設され、第1信号端子から第2信号端子を第1方向に見て、第1方向と交差する第2面上の第2方向において第2信号端子とすべて重なって形成され、固定電位が供給される第1シールド端子とを備えている。
本開示の一実施形態に係る電子機器は、上記本開示の一実施形態に係る第2の固体撮像装置を備えたものである。
本開示の一実施形態の第1の固体撮像装置及び電子機器では、第2画素の周辺部分の第1画素側に対応する領域に配設された第2シールド端子を、第1画素の周辺部分の第2画素側に対応する領域に配設された第1シールド端子に対して、第2方向へずれた領域に配設する。これにより、第1シールド端子及び第2シールド端子がシールド領域となり、隣接する第1画素と第2画素との間のノイズを効果的に抑制又は防止する。
加えて、第1シールド端子に対して第2シールド端子をずれた領域に配設したので、シールド領域が拡大し、第1シールド端子及び第2シールド端子そのものの平面面積が小さくなる。これにより、第1信号端子、第2信号端子、第1シールド端子及び第2シールド端子の平面面積の差を小さくし、パターン依存性による端子接合面のリセスの発生を効果的に抑制又は防止する。
本開示の一実施形態の第2の固体撮像装置及び電子機器では、第1画素の周辺部分の第2画素側に対応する領域に第1シールド端子を配設する。第1シールド端子は、第1信号端子から第2信号端子を第1方向に見て、第2方向において第2信号端子とすべて重なって形成する。これにより、第1シールド端子がシールド領域としてなり、隣接する第1画素と第2画素との間のノイズを効果的に抑制又は防止する。
加えて、第1シールド端子は、第1信号端子から第2信号端子を第1方向に見て、第2方向において第2信号端子とすべて重なる形状によりシールド領域を形成するため、第1シールド端子の平面面積を小さくすることができる。これにより、第1信号端子、第2信号端子及び第1シールド端子の平面面積の差を小さくし、パターン依存性による端子接合面のリセスの発生を効果的に抑制又は防止することができる。
本開示の第1実施の形態に係る固体撮像装置の画素及び画素回路を示す要部断面図である。 図1に示される画素側の端子の配列レイアウトを説明する要部平面図である。 図1に示される画素及び画素回路の回路図である。 図1に示される画素側の端子の配列レイアウト及び画素回路側の端子の配列レイアウトを説明する、図2に対応する要部平面図である。 図4に示される画素側の端子及び画素回路側の端子の要部断面図である。 図5に対応する、比較例に係る画素側の端子及び画素回路側の端子の要部断面図である。 本開示の第2実施の形態に係る固体撮像装置の画素側の端子の配列レイアウトを説明する、図2に対応する要部平面図である。 本開示の第3実施の形態に係る固体撮像装置の画素側の端子の配列レイアウトを説明する、図2に対応する要部平面図である。 本開示の第4実施の形態に係る固体撮像装置の画素側の端子の配列レイアウトを説明する、図2に対応する要部平面図である。 本開示の第5実施の形態に係る固体撮像装置の画素及び画素回路を示す、図1に対応する要部断面図である。 図10に示される画素側の端子の配列レイアウトを説明する、図2に対応する要部平面図である。 本開示の実施の形態に係る第1応用例であって、車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 本開示の実施の形態に係る第2応用例であって、内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びCCUの機能構成の一例を示すブロック図である。 本技術を適用した電子機器の構成例を示すブロック図である。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1実施の形態
第1実施の形態は、固体撮像装置に、本技術を適用した例を説明する。
2.第2実施の形態
第2実施の形態は、第1実施の形態に係る固体撮像装置において、端子の配列レイアウトを変えた第1例を説明する。
3.第3実施の形態
第3実施の形態は、第1実施の形態に係る固体撮像装置において、端子の配列レイアウトを変えた第2例を説明する。
4.第4実施の形態
第4実施の形態は、第3実施の形態に係る固体撮像装置において、端子の配列レイアウトを変えた第3例を説明する。
5.第5実施の形態
第5実施の形態は、SPAD構造を採用する固体撮像装置に、本技術を適用した例を説明する。
6.移動体への応用例
移動体制御システムの一例である車両制御システムに本技術を適用した例を説明する。
7.内視鏡手術システムへの応用例
内視鏡手術システムに本技術を適用した例を説明する。
8.電子機器への応用例
電子機器に本技術を適用した例を説明する。
9.その他の実施の形態
<1.第1実施の形態>
図1~図6を用いて、本開示の第1実施の形態に係る固体撮像装置1を説明する。
ここで、図中、適宜、示される矢印X方向は、便宜的に平面上に載置された固体撮像装置1の1つの平面方向を示している。矢印Y方向は、矢印X方向に対して直交する他の1つの平面方向を示している。また、矢印Z方向は、矢印X方向及び矢印Y方向に対して直交する上方向を示している。つまり、矢印X方向、矢印Y方向、矢印Z方向は、丁度、三次元座標系のX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に各々一致している。
なお、これらの各方向は、説明の理解を助けるために示されており、本技術の方向を限定するものではない。
[固体撮像装置1の構成]
(1)固体撮像装置1の画素100、画素回路130及び画像処理回路200の回路構成
図3は、固体撮像装置1を構築する画素100、画素回路130及び画像処理回路200の回路構成の一例を示している。
1つの画素100は、光電変換素子(フォトダイオード)101と、転送トランジスタ102との直列回路により構成されている。
光電変換素子101は固体撮像装置1の外部から入射された光を電気信号に変換する。
転送トランジスタ102の他方の端子は画素回路130に接続されている。転送トランジスタ102と画素回路130とは信号配線121を介在させて接続されている。ここで、信号配線121は、本技術に係る第1信号配線又は第2信号配線である。転送トランジスタ102の制御端子は水平信号線103に接続されている。
画素回路130は、フローティングディフュージョン(FD)変換ゲイン切替えトランジスタ131と、リセットトランジスタ132と、増幅トランジスタ133と、選択トランジスタ134とを備えている。
転送トランジスタ102の他方の端子は、FD変換ゲイン切替えトランジスタ131の一方の端子及び増幅トランジスタ133の制御端子に接続されている。FD変換ゲイン切替えトランジスタ131の他方の端子はリセットトランジスタ132の一方の端子に接続されている。リセットトランジスタ132の他方の端子は電源電位VDDに接続されている。増幅トランジスタ133の一方の端子は選択トランジスタ134の一方の端子に接続されている。増幅トランジスタ133の他方の端子は電源電位VDDに接続されている。選択トランジスタ134の他方の端子は垂直信号線135に接続されている。
さらに、画素回路130は画像処理回路200に接続されている。詳細な回路構成を省略するが、画像処理回路200は、アナログデジタルコンバータ(ADC)とデジタルシグナルプロセッサ(DSP)とを備えている。アナログデジタルコンバータは、画素100により光から生成された電気信号としてのアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタルシグナルプロセッサは、デジタル信号の機能処理を行う。つまり、画像処理回路200では、画像作成の信号処理が行われる。
画素回路130、画像処理回路200のそれぞれは、信号配線121及び信号配線221を介在させて接続されている。ここで、信号配線221は、本技術に係る第3信号配線及び第4信号配線である。
第1実施の形態に係る固体撮像装置1では、例えば4つの画素100に対して1つの画素回路130が配設されている。勿論、1つの画素100に対して1つの画素回路130が配設されてもよい。
(2)固体撮像装置1の縦断面構成
図1は、固体撮像装置1の画素100、画素回路130及び画像処理回路200の一部の縦断面構成の一例を示している。
固体撮像装置1は、ここでは裏面照射型イメージセンサとして構成されている。矢印Y方向に見て(以下、単に「側面視において」という。)、固体撮像装置1は、第1基体10と、第2基体20とを順次積層して構成されている。第2基体20上に第1基体10が積層され、第1基体20は第2基体20に接合されている。
第1基体10は、第1半導体層11と、第1半導体層11の第2基体20側に配設された第1配線層12とを備えている。第1半導体層11は単結晶珪素(Si)により形成されている。
第1半導体層11には画素100及び画素回路130が構成されている。画素100の光電変換素子101は、詳細な構造を省略しているが、n型半導体領域とp型半導体領域とを備え、双方のpn接合により構成されている。
光電変換素子101の光入射側には、図示省略の電荷固定膜及び絶縁膜を介在させて、受光レンズ13が配設されている。ここでは、矢印X方向及び矢印Y方向に隣接する合計4個の画素100に対して、1個の受光レンズ13が配設されている。なお、1個の画素100に対して、1個の受光レンズ13が配設されていてもよい。受光レンズ13では、光電変換素子101へ入射する光を集光させることができる。
ここで、光入射側とは、第1半導体層11の第2基体20側とは反対側である。
画素100の転送トランジスタ102は、同様に詳細な構造を省略しているが、第1半導体層11の第2基体20側の表面部に構成されている。転送トランジスタ102はnチャネル絶縁ゲート電界効果トランジスタ(IGFET)により形成されている。転送トランジスタ102は、ソース領域及びドレイン領域である一対の主電極(端子)と、チャネル形成領域と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極(制御端子)とを備えている。
ここで、IGFETには、金属体/酸化膜/半導体型電界効果トランジスタ(MOSFET)及び金属体/絶縁体/半導体型電界効果トランジスタ(MISFET)が少なくとも含まれている。
また、矢印X方向及び矢印Y方向に隣接する画素100と画素100との間には画素分離領域14が配設されている。画素分離領域14は、隣接す画素100同士を光学的、かつ、電気的に分離する。
また、詳細な構造を省略しているが、第1半導体層11の第2基板20側の表面部には、画素回路130を構成するFD変換ゲイン切替えトランジスタ131と、リセットトランジスタ132と、増幅トランジスタ133と、選択トランジスタ134とが配設されている。
第1配線層12は、信号配線121と、信号端子123と、シールド配線122と、シールド端子124と、絶縁体125とを備えている。
信号配線121の一端は転送トランジスタ102に接続され、信号配線121の他端は信号端子123に接続されている。信号配線121は、第1半導体層11及び第1配線層12を含む第1基体10を厚さ方向である矢印Z方向に貫通する貫通配線として構成されている。詳細な構成の説明並びに符号は省略するが、信号配線121は、複数層の配線と、配線間を繋ぐプラグ配線とを備えて構成されている。配線及びプラグ配線の配線材料としては、例えば銅(Cu)が使用されている。また、配線の配線材料としては、例えばアルミニウム(Al)合金が使用され、プラグ配線の配線材料としては、例えばダングステン(W)が使用されてもよい。
信号端子123の一端は信号配線121に接続され、信号端子123の他端は第1配線層12の第2基体20側の表面、つまり絶縁体125の表面から露出されている。信号端子123の露出面は第2基体20との接合面として使用されている。信号端子123の配線材料としては、例えば銅等の金属が使用されている。
詳細な配置レイアウトは後に詳述するが、信号配線121及び信号端子123は、画素100の中央部分に対応する領域に配設されている。
絶縁体125は、信号配線121、信号端子123のそれぞれを埋設して形成されている。絶縁体125は、実際には複数層の絶縁膜を積層して形成されている。絶縁体125には、例えば低誘電率を有する絶縁膜(low-k膜)が使用されている。また、絶縁体125は、酸化珪素膜(SiO)、窒化珪素膜(SiN)又は双方を組み合わせて形成してもよい。
シールド配線122の一端は光電変換素子101のp型半導体領域に接続され、シールド配線122の他端はシールド端子124に接続されている。シールド配線122は、信号配線121と同様に、第1基体10を厚さ方向に貫通する貫通配線として構成されている。また、シールド配線122は、複数層の配線と、配線間を繋ぐプラグ配線とを備えて構成されている。シールド配線122の配線及びプラグ配線の配線材料は、信号配線121の配線及びプラグ配線の配線材料と同一である。
シールド端子124の一端はシールド配線122に接続され、シールド端子124の他端は、信号端子123と同様に、第1配線層12の表面から露出されている。シールド端子124の配線材料は信号端子123の配線材料と同一である。
詳細な配置レイアウトは後に詳述するが、シールド配線122は、画素100の周辺部分に対応する領域に配設され、信号配線121の周囲に沿って配設されている。同様に、シールド端子124は、画素100の周辺部分に対応する領域に配設され、信号端子123の周囲に沿って配設されている。シールド配線122及びシールド端子124には電源電位GNDが印加される。
また、シールド配線122及び露出された表面を除くシールド端子124は絶縁体125に埋設されている。
第2基体20は、第2半導体層21と、第2半導体層21の第1基体10側に配設された第2配線層22とを備えている。第2半導体層21は、第1半導体層11と同様に、単結晶珪素により形成されている。
第2半導体層21には画像処理回路200が構成されている。画像処理回路200は、複数のトランジスタ201を備えている。トランジスタ201は第2半導体層21の第1基体10側の主面部に配設されている。ここで、主面部とは、トランジスタ、抵抗等の素子を形成する主要な表面部位という意味において使用されている。
トランジスタ201は、図示省略の素子分離領域により周囲を囲まれた領域内において、第2半導体層21の主面部に配設されている。トランジスタ201は、一対の主電極23と、チャネル形成領域と、ゲート絶縁膜24と、ゲート電極25とを備えている。一対の主電極23は、ソース領域及びドレイン領域であり、n型半導体領域により形成されている。チャネル形成領域は、一対の主電極23間の第2半導体層21により形成されている。ゲート絶縁膜24は、チャネル形成領域に沿って配設され、例えば酸化珪素膜、窒化珪素膜又はそれらの積層膜により形成されている。ゲート電極25は、ゲート絶縁膜24に沿って配設され、例えば多結晶珪素により形成されている。トランジスタ201は、転送トランジスタ102と同様に、nチャネルIGFETにより構成されている。
なお、画像処理回路200は、nチャネルIGFETとpチャネルIGFETとを含む相補型IGFETを備えていてもよい。
第2配線層22は、信号配線221と、シールド配線222と、信号端子223と、シールド端子224と、絶縁体224とを備えている。
信号配線221の一端はトランジスタ201に接続され、信号配線221の他端は信号端子223に接続されている。信号配線221は、第2半導体層21及び第2配線層22を含む第2基体20を厚さ方向に貫通する貫通配線として構成されている。信号配線121と同様に、詳細な構成の説明並びに符号は省略するが、信号配線221は、複数層の配線と、配線間を繋ぐプラグ配線とを備えて構成されている。配線の配線材料は信号配線121の配線の配線材料と同一である。また、プラグ配線の配線材料は、信号配線121のプラグ配線の配線材料と同一である。
信号端子223の一端は信号配線221に接続され、信号端子223の他端は第2配線層22の第1基体10側の表面、つまり絶縁体225の表面から露出されている。信号端子223の露出面は、第1基体10との接合面として使用され、第1基体10の信号端子123に接合されている。信号端子223の配線材料は、信号端子123、シールド端子124のそれぞれの配線材料と同一である。
信号配線121及び信号端子123と同様に詳細な配置レイアウトは後に詳述するが、信号配線221及び信号端子223は、画素100の中央部分に対応する領域に配設されている。
絶縁体225は、信号配線221、信号端子223のそれぞれを埋設して形成されている。絶縁体225は、絶縁体125と同様の材料により形成されている。
シールド配線222の一端は第2半導体層21に接続されている。具体的にはシールド配線222はp型半導体領域(p型ウエル領域)26に接続されている。シールド配線222の他端はシールド端子224に接続されている。シールド配線222は、信号配線221と同様に、第2基体20を厚さ方向に貫通する貫通配線として構成されている。また、シールド配線222は、複数層の配線と、配線間を繋ぐプラグ配線とを備えて構成されている。シールド配線222の配線及びプラグ配線の配線材料は、信号配線221の配線及びプラグ配線の配線材料と同一である。
シールド端子224の一端はシールド配線222に接続され、シールド端子224の他端は、信号端子223と同様に、第2配線層22の表面から露出されている。シールド端子224の露出面は、第1基体10との接合面として使用され、第1基体10のシールド端子124に接合されている。シールド端子224の配線材料は信号端子223の配線材料と同一である。
詳細な配置レイアウトは後に詳述するが、シールド配線222は、画素100の周辺部分に対応する領域に配設され、信号配線221の周囲に沿って配設されている。同様に、シールド端子224は、画素100の周辺部分に対応する領域に配設され、信号端子223の周囲に沿って配設されている。
また、シールド配線222及び露出された表面を除くシールド端子224は絶縁体225に埋設されている。
ここで、第1実施の形態に係る固体撮像装置1では、第1基体10及び第2基体20を備えた2層の積層構造が採用されているが、更に第3基体を備えた3層の積層構造を採用することができる。この場合、第3基体には、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)、不揮発性メモリ等のメモリや、アーティフィシャルインテリジェンス(AI)機能を実現するロジック回路等が配設されている。
(3)第1基体10の信号端子123及びシールド端子124の配列レイアウト
図2は、矢印Z方向に見た(以下、単に「平面視において」という。)第1基体10の第1配線層12における信号端子123及びシールド端子124の配列レイアウトを表している。
説明を簡単にするために、矢印X方向に隣接する2個の画素100と、矢印Y方向に隣接する2個の画素100との合計4個の画素100に対応する領域が、破線を用いて示されている。ここで、矢印の起点となる図2の左上に配置された画素100は便宜的に符号(1)を加えて示し、右上に配置された画素100は符号(2)を加えて示している。また、左下に配置された画素100は符号(3)を加えて示し、右下に配置された画素100は符号(4)を加えて示している。
4個の画素100(1)~画素100(4)は、平面視において、矩形状、更に詳細には正方形状に形成されている。矢印X方向に隣接する画素100(1)と画素100(2)との間には画素分離領域14が配設されている。同様に、矢印X方向に隣接する画素100(3)と画素100(4)との間には画素分離領域14が配設されている。また、矢印Y方向に隣接する画素100(1)及び画素100(2)と画素100(3)及び画素100(4)との間にも画素分離領域14が配設されている。
画素100(1)の中央部分に対応する領域において、第1配線層12の第2基体20側の表面部には、1個の信号端子123が配設されている。この信号端子123は、本技術に係る第1信号端子に相当する。便宜的に、信号配線123は符号(1)を加えて示されている。信号端子123(1)は、平面視において、矩形状、更に詳細には画素100(1)の相似形状となる正方形状に形成されている。
信号端子123(1)と第2基体20に配設された信号端子223(図1参照)との接合に許容される接合精度が例えば0.5μmの場合、信号端子123(1)の矩形状の一辺の寸法は例えば1.0μm以下に設定される。また、接合精度が例えば1.0μmの場合、信号端子123(1)の一辺の寸法は例えば2.0μm以下に設定される。さらに、信号端子123(1)が例えば銅により形成され、信号端子123(1)の一辺の寸法が「a」に設定され、チェックエリアが「2a」とされる場合、銅被覆率は15%以上35%以下に設定される。
画素100(1)の周辺部分に対応する領域において、第1配線層12の第2基体20側の表面部には、6個のシールド端子124が配設されている。便宜的に6個のシールド端子124のそれぞれは符号(11)~符号(16)を加えて示されている。
シールド端子124(11)~シールド端子124(16)のそれぞれは、平面視において、信号端子123(1)と同一の矩形状に形成されている。さらに、シールド端子124(11)~シールド端子124(16)のそれぞれは、ここでは、信号端子123(1)の平面面積と同一の平面面積により形成されている。加えて、信号端子123(1)及びシールド端子124(11)~シールド端子124(16)のそれぞれは、固体撮像装置1の製造プロセスにおいて、同一の製造工程により形成されている。このため、シールド端子124(11)~シールド端子124(16)のそれぞれは、信号端子123(1)の体積と同一の体積により形成されている。
シールド端子124(11)は、画素100(1)の周辺部分の画素100(2)側に対応する領域に配設されている。このシールド端子124(11)は、本技術に係る第1シールド端子に相当する。シールド端子124(11)は、平面視において、その画素100(2)側の辺を画素100(1)の画素100(2)側の辺に一致させて配設されている。表現を代えれば、シールド端子124(11)の画素100(2)側の辺は画素分離領域14の画素100(1)側の輪郭に一致させて配設されている。また、表現を代えれば、シールド端子124(11)は、画素100(1)の画素100(2)に隣接する辺に対応する領域に沿って配設されている。
さらに、シールド端子124(11)は、信号端子123(1)の中心と、画素100(2)の中央部分に対応する領域に配設された信号端子123(2)の中心とを結ぶ、便宜的に示されている仮想線A-A上に中心位置を一致させている。また、画素100(1)の画素100(2)側の辺に対応する領域に、1個のシールド端子124(11)が配設されている。
画素100(1)の周辺部分の画素100(2)側とは反対側に対応する領域には、シールド端子124(11)と同様に、シールド端子124(14)が配設されている。シールド配線124(14)の中心位置は仮想線A-A上に一致させている。
シールド端子124(12)及びシールド端子124(13)は、画素100(1)の周辺部分の画素100(3)側に対応する領域に配設されている。シールド端子124(11)と同様に、シールド端子124(12)及びシールド端子124(13)は、平面視において、その画素100(3)側の辺を画素100(1)の画素100(3)側の辺に一致させて配設されている。
シールド端子124(12)及びシールド端子124(13)は、丁度、1個分のシールド端子124に相当する間隔を開けて矢印X方向に離間されている。信号端子123(1)の中心と、画素100(3)の中央部分に対応する領域に配設された信号端子123(3)の中心とを結ぶ仮想線B-Bが便宜的に示されている。仮想線B-Bに対して、シールド端子124(12)は矢印X方向にずれた領域に配設されている。仮想線B-Bに対して、シールド端子124(13)は矢印X方向とは反対側にずれた領域に配設されている。シールド端子124(12)、シールド端子124(13)のそれぞれのずれ量は、仮想線B-Bから、シールド端子124の辺の寸法の1/2である。シールド端子124(12)及びシールド端子124(13)は本技術に係る第3シールド端子に相当する。
画素100(1)の周辺部分の画素100(3)側とは反対側に対応する領域には、シールド端子124(12)及びシールド端子124(13)と同様に、シールド端子124(15)及びシールド端子124(16)が配設されている。シールド端子124(15)は、仮想線B-Bに対して、矢印X方向とは反対側にずれた領域に配設されている。シールド端子124(16)は、仮想線B-Bに対して、矢印X方向にずれた領域に配設されている。
シールド端子124(11)~シールド端子124(16)は、丁度、信号端子123(1)を中心として、時計回りに配設されている。
画素100(1)と同様に、画素100(2)に対応する領域には、1個の信号端子123と6個のシールド端子124とが配設されている。画素100(2)に対応する領域において、便宜的に、信号端子123は符号(2)を加えて示されている。また、シールド端子124は符号(21)~符号(26)を加えて示されている。
信号端子123(2)は、上記の通り、画素100(2)の中央部分に対応する領域に配設されている。信号端子123(2)は本技術に係る第2信号端子に相当する。
シールド端子124(21)~シールド端子124(26)は、シールド端子124(11)~シールド端子124(16)と同様に、画素100(2)の周辺部分に対応する領域に配設されている。
さらに、シールド端子124(11)~シールド端子124(16)の配設された位置に対して、シールド端子124(21)~シールド端子124(26)は、信号端子123(2)を中心として、時計回りに90度回転させた位置に配設されている。表現を代えれば、画素100(1)に対応する領域に配設されている信号端子123(1)及びシールド端子124(11)~シールド端子124(16)に対して、画素100(2)に対応する領域に配設されている信号端子123(1)及びシールド端子124(11)~シールド端子124(16)は、同一の構成とされ、かつ、90度回転させた構成とされている。
ここで、シールド端子124(22)及びシールド端子124(23)は、画素100(2)の周辺部分の画素100(1)側に対応する領域に配設されている。このシールド端子124(22)及びシールド端子124(23)は、本技術に係る第2シールド端子に相当する。シールド端子124(22)及びシールド端子124(23)は、平面視において、その画素100(1)側の辺を画素100(2)の画素100(1)側の辺に一致させて配設されている。表現を代えれば、シールド端子124(22)及びシールド端子124(23)は、矢印X方向において、シールド端子124(11)に対して画素分離領域14を介在させて配設されている。
シールド端子124(22)は、仮想線A-Aに対して、矢印Y方向にずれた領域に配設されている。シールド端子124(23)は、仮想線A-Aに対して、矢印Y方向とは反対側にずれた領域に配設されている。つまり、画素100(1)に対応する領域に配設されたシールド端子124(11)に対して、画素100(2)に対応する領域に配設されたシールド端子124(22)及びシールド端子124(23)は、矢印X方向に交差する矢印Y方向にずれた領域に配設されている。
なお、シールド端子124(21)は、本技術に係る第4シールド端子に相当する。
画素100(2)と同様に、画素100(3)に対応する領域には、1個の信号端子123と6個のシールド端子124とが配設されている。画素100(3)に対応する領域において、便宜的に、信号端子123は符号(3)を加えて示されている。また、シールド端子124は符号(31)~符号(36)を加えて示されている。
ここで、画素100(3)に対応する領域に配設されたシールド端子124(34)と画素100(1)に対応する領域に配設されたシールド端子124(12)及びシールド端子124(13)との位置関係は、画素100(1)に対応する領域に配設されたシールド端子124(11)と画素100(2)に対応する領域に配設されたシールド端子124(22)及びシールド端子124(23)との位置関係と同一である。
画素100(1)に対応する領域と同様に、画素100(4)に対応する領域には、1個の信号端子123と6個のシールド端子124とが配設されている。画素100(4)に対応する領域において、便宜的に、信号端子123は符号(4)を加えて示されている。また、シールド端子124は符号(41)~符号(46)を加えて示されている。
ここで、画素100(4)に対応する領域に配設されたシールド端子124(44)と画素100(3)に対応する領域に配設されたシールド端子124(35)及びシールド端子124(36)との位置関係は、画素100(1)に対応する領域に配設されたシールド端子124(11)と画素100(2)に対応する領域に配設されたシールド端子124(22)及びシールド端子124(23)との位置関係と同一である。
また、画素100(2)に対応する領域に配設されたシールド端子124(21)と画素100(4)に対応する領域に配設されたシールド端子124(45)及びシールド端子124(46)との位置関係は、画素100(1)に対応する領域に配設されたシールド端子124(11)と画素100(2)に対応する領域に配設されたシールド端子124(22)及びシールド端子124(23)との位置関係と同一である。
図4は、図2に示される配列レイアウトに重ねて、第2基体20の第2配線層22における信号端子223及びシールド端子224の配列レイアウトを表している。説明の理解を助けるため、双方の配列レイアウトは、接合精度の範囲内にずれた状態において表されている。
第2基体20の第2配線層22に配設された信号端子223及びシールド端子224は、第1基体10の第1配線層12に配設された信号端子123及びシールド端子124と同様の配列レイアウトにより配設されている。
画素100(1)に対応する領域では、中央部分に1個の信号端子223が配設され、周辺部分に6個のシールド端子224が配設されている。前述と同様に、便宜的に符号を加えて説明する。つまり、画素100(1)に対応する領域には、信号端子223(1)と、シールド端子224(11)~シールド端子224(16)とが配設されている。ここで、信号端子223(1)は本技術に係る第3信号端子に相当する。また、シールド端子224(11)は本技術に係る第5シールド端子に相当する。
同様に、画素100(2)に対応する領域では、中央部分に1個の信号端子223(2)が配設され、周辺部分に6個のシールド端子224(21)~シールド端子224(26)が配設されている。ここで、信号端子223(2)は本技術に係る第4信号端子に相当する。また、シールド端子224(22)及びシールド端子224(23)は本技術に係る第6シールド端子に相当する。
画素100(3)に対応する領域では、中央部分に1個の信号端子223(3)が配設され、周辺部分に6個のシールド端子224(31)~シールド端子224(36)が配設されている。
そして、画素100(4)に対応する領域では、中央部分に1個の信号端子223(4)が配設され、周辺部分に6個のシールド端子224(41)~シールド端子224(46)が配設されている。
(4)信号端子123、223及びシールド端子124、224の製造方法
次に、固体撮像装置1において、信号配線123及びシールド端子124の製造方法について、図5を参照しながら簡単に説明する。図5は、第1基体10と第2基体20との接合状態を表している。
第1基体10の絶縁体125の表面部に溝125A及び溝125Bが形成される。溝125A及び溝125Bは、フォトフォトリソグラフィ技術により形成されたマスクを用いて、エッチング技術により形成される。
次に、絶縁体125の表面上に例えば銅が形成される。銅は溝125A、溝125Bのそれぞれの内部に埋設される。そして、絶縁体125の表面上の余分な銅が取り除かれる。これにより、溝125Aの内部には信号端子123が形成され、溝125Bの内部にはシールド端子124が形成される。余分な銅の取り除きには、化学機械研磨(CMP)処理が使用される。
同様の製造方法により、第2基体20の絶縁体225に溝225A及び溝225Bが形成される。そして、溝225Aの内部には信号端子223が形成され、溝225Bの内部にはシールド端子224が形成される。
[作用効果]
第1実施の形態に係る固体撮像装置1は、図2に示されるように、画素100(1)及び画素100(2)と、信号端子123(1)と、信号端子123(2)と、シールド端子124(11)と、シールド端子124(22)及びシールド端子124(23)とを備える。シールド端子124(11)は、第1基体10の表面側において、画素100(1)の周辺部分の画素100(2)側に対応する領域に配設される。シールド端子124(11)には固定電位GNDが供給される。シールド端子124(22)及びシールド端子124(23)は、第1基体10の表面側において、画素100(2)の周辺部分の画素100(1)側に対応する領域であって、シールド端子124(11)に対して矢印Y方向へずれた領域に配設される。シールド端子124(22)及びシールド端子124(23)には固定電位GNDが供給される。ここで、第1実施の形態では、シールド端子124等に「固定電位」として「固定電位GND」が供給されている。つまり、「固定電位GND」は例えば接地である。本技術では、シールド効果が得られる「固定電位」であれば、接地に限らず、一定の電圧に固定された「固定電位」であってもよい。以降の実施の形態においても、同様である。
すなわち、画素100(1)の信号端子123(1)と画素100(2)の信号端子123(2)との間に、シールド端子124(11)、シールド端子124(22)及びシールド端子124(23)によるシールド領域が配置される。このため、信号端子123(1)及び信号端子123(2)の一方から他方へのノイズの伝搬を効果的に抑制又は防止することができるので、固体撮像装置1の耐ノイズ性能を向上させることができる。画素100(1)と画素100(3)との間並びに画素100(2)と画素100(4)との間においても、同様に、耐ノイズ性能を向上させることができる。
なお、画素100(1)に対応する領域の信号端子123(1)の中心位置と、斜め方向に配設された画素100(4)に対応する信号端子123(4)の中心位置とを結ぶ仮想線C-C(図2参照)上には、シールド端子124は特に配設していない。画素100(2)に対応する領域の信号端子123(2)の中心位置と、斜め方向に配設された画素100(3)に対応する信号端子123(3)の中心位置とを結ぶ仮想線(図示省略)上にも、シールド端子124は特に配設されていない。これは、仮想線A-A上に配設される信号端子123(1)と信号端子123(2)との離間距離、仮想線B-B上に配設される信号端子123(1)と信号端子123(3)との離間距離のそれぞれに比べて、離間距離が長く、ノイズの影響が小さいためである。
また、図1に示されるように、第1基体10の信号配線121及びシールド配線122は、図2に示される信号端子123及びシールド端子124と同様の配列レイアウトを採用する。このため、隣接する画素100の信号配線121間においても、耐ノイズ性能を向上させることができる。
加えて、図2に示されるように、画素100(1)に対応する領域に配設されたシールド端子124(11)に対して、画素100(2)に対応する領域に配設されたシールド端子124(22)及びシールド端子124(23)は矢印Y方向にずれた領域に配設される。つまり、合計3個のシールド端子124(11)、シールド端子124(22)及びシールド端子124(23)により、矢印Y方向にシールド領域を拡張することができる。このため、シールド端子124(11)、シールド端子124(22)及びシールド端子124(23)では、平面視において、平面面積を小さくすることができる。さらに、平面面積が小さくなると、図5に示されるように、シールド端子124(11)、シールド端子124(22)及びシールド端子124(23)では、体積自体を小さくすることができる。この結果、図2及び図5に示されるように、シールド端子124の平面面積並びに体積を信号端子123の平面面積及び体積と同一に形成することができる。
図6は、比較例に係る固体撮像装置であり、第1基体10Cと第2基体20Cとの接合状態を表している。第1基体10Cには、信号端子123Cと、信号端子123Cに比べて表面面積並びに体積が大きいシールド端子124Cとが配設されている。同様に、第2基体20Cには、信号端子223Cと、信号端子223Cに比べて表面面積並びに体積が大きいシールド端子224Cとが配設されている。
このように構成される比較例に係る固体撮像装置では、製造プロセスの化学機械研磨処理において、パターン依存性が生じるので、表面面積が大きいシールド端子124C、シールド端子224Cの表面にへこみ(Cuリセス)が生じ易い。比較例に対して、第1実施の形態に係る固体撮像装置1では、図5に示されるように、信号端子123、信号端子223、シールド端子124及びシールド端子224は、同一の表面面積により形成されている。このため、Cuリセスの発生を効果的に抑制又は防止することができるので、信号端子123と信号端子223とを確実に接合することができ、シールド端子124とシールド端子224とを確実に接合することができる。
加えて、比較例に係る固体撮像装置では、図6に示されるように、信号端子123C及び信号端子223Cの体積に比べて、シールド端子124C及びシールド端子224Cの体積が大きい。単結晶珪素に対して、銅は線膨張係数が大きいので、体積が大きいシールド端子124Cにより応力が発生する。図6に示される太い矢印は応力の大きさを表している。このため、第1基体10Cは反りを生じ易い。同様に、体積が大きいシールド端子224Cにより第2基体20Cは反りを生じ易い。
これに対して、第1実施の形態に係る固体撮像装置1では、信号端子123に対して、シールド端子124は同一の体積に形成しているので、応力が小さく、しかも応力の分布が均一化される。このため、第1基体10の反りを効果的に抑制又は防止することができる。同様に、信号端子223に対して、シールド端子224は同一の体積に形成されているので、第2基体20の反りを効果的に抑制又は防止することができる。
また、第1実施の形態に係る固体撮像装置1では、図2に示されるように、画素100(1)に対応する領域には矢印Y方向に1以上の自然数であるn個のシールド端子124(11)が配設される。ここでは、「n」は「1」である。そして、画素100(2)に対応する領域には矢印Y方向に一定の間隔においてn+1個のシールド端子124(22)及びシールド端子124(23)が配設される。ここでは、「n+1」は「2」である。
このため、少ない個数のシールド端子124(11)、シールド端子124(22)及びシールド端子124(23)により、信号端子123(1)と信号端子123(2)との間にシールド領域を形成することができる。
さらに、固体撮像装置1では、図2に示されるように、平面視において、信号端子123(1)、信号端子123(2)、シールド端子124(11)、シールド端子124(22)及びシールド端子124(23)のそれぞれの平面が矩形状に形成される。このため、信号端子123、シールド端子124のそれぞれの平面形状が同一の形状に形成されているので、端子配列レイアウトを容易に行うことができる。
また、固体撮像装置1では、図2に示されるように、シールド端子124(11)と、シールド端子124(22)、シールド端子124(23)のそれぞれの平面面積は同一である。加えて、固体撮像装置1では、図2に示されるように、信号端子123(1)、信号端子123(2)、シールド端子124(11)、シールド端子124(22)、シールド端子124(23)のそれぞれの平面面積は同一である。
このため、図5に示されるように、パターン依存性を無くすことができるので、Cuリセスを効果的に抑制又は防止することができる。従って、第1基体10と第2基体20との接合箇所において、隙間が生じることなく、確実に接合することができるので、電気的信頼性を向上させることができる。
さらに、固体撮像装置1では、図2に示されるように、信号端子123(1)及び信号端子123(2)のいずれか一方からいずれか他方へのノイズが、シールド端子124(11)によりシールドされている。このため、耐ノイズ性能を向上させることができる。
また、固体撮像装置1では、図2に示されるように、画素100(1)の周辺部分の矢印Y方向側に対応する領域にシールド端子124(12)及びシールド端子124(13)が配設される。画素100(2)の周辺部分の矢印Y方向側に対応する領域にはシールド端子124(21)が配設される。そして、画素100(2)に対応する領域に配設されたシールド端子124(21)、シールド端子124(22)及びシールド端子124(23)は、画素100(1)に対応する領域に配設されたシールド端子124(11)、シールド端子124(12)及びシールド端子124(13)を、信号端子123(1)を中心として90度回転させた領域に配設される。
このため、画素100(1)に対応する領域に配設される信号端子123(1)及びシールド端子124(11)~シールド端子124(16)が、基本配列レイアウトとして繰り返し使用されるので、端子配列レイアウトを容易に行うことができる。
さらに、固体撮像装置1では、図1及び図2に示されるように、画素100(1)に対応する領域には信号配線121及びシールド配線122が配設される。信号配線121及びシールド配線122は、信号端子123(1)及びシールド端子124(11)~シールド端子124(16)と同一の配列レイアウトとされている。同様に、画素100(2)に対応する領域には信号配線121及びシールド配線122が配設される。信号配線121及びシールド配線122は、信号端子123(2)及びシールド端子124(21)~シールド端子124(26)と同一の配列レイアウトとされている。
このため、画素100(1)に対応する領域に配設される信号配線121と画素100(2)に対応する領域に配設される信号配線121との間においても、耐ノイズ性能を向上させることができる。
また、固体撮像装置1では、図1及び図4に示されるように、第2基体20を備え、第2基体20に信号端子223及びシールド端子224を備える。例えば、画素100(1)に対応する領域では、第1基体10の信号端子123(1)と第2基体20の信号端子223(1)とが接合される。加えて、シールド端子124(11)~シールド端子124(16)とシールド端子224(11)~シールド端子224(16)とが接合される。画素100(2)に対応する領域では、第1基体10の信号端子123(2)と第2基体20の信号端子223(2)とが接合される。加えて、シールド端子124(21)~シールド端子124(26)とシールド端子224(21)~シールド端子224(26)とが接合される。
このため、第2基体20においても、耐ノイズ性能を向上させることができ、かつ、信号端子123と信号端子223との接合及びシールド端子124とシールド端子224との接合を確実に行うことができる。
なお、接合精度の範囲内において、たとえ第1基体10と第2基体20との接合にずれが生じ、隣接する画素100に対応する領域のシールド端子124とシールド端子224とが短絡したとしても、双方は同一の固定電位GNDが供給されるので、動作上の問題はない。
さらに、固体撮像装置1では、図1及び図4に示されるように、第2基体20に配設された信号端子223の位置及び平面の形状は第1基体20に配設される信号端子123の位置及び平面の形状と同一である。加えて、第2基体20に配設されたシールド端子224の位置及び平面の形状は第1基体20に配設されるシールド端子124の位置及び平面の形状と同一である。
このため、図5に示されるように、第2基体20においてもパターン依存性を無くすことができるので、例えばCuリセスを効果的に抑制又は防止することができる。従って、第1基体10と第2基体20との接合箇所において、確実に接合することができるので、電気的信頼性を向上させることができる。
また、固体撮像装置1では、図2に示されるように、信号端子123(1)から信号端子123(2)を矢印X方向に見て、矢印Y方向においてシールド端子124(11)は信号端子123(2)とすべて重なって形成されている。このため、信号端子123(1)及び信号端子123(2)の一方から他方へのノイズの伝搬を効果的に抑制又は防止することができるので、固体撮像装置1の耐ノイズ性能を向上させることができる。
なお、上記作用効果については、画素100(1)と画素100(2)との間に限らず、画素100(1)と画素100(3)との間並びに画素100(2)と画素100(4)との間においても、同様に得ることができる。
<2.第2実施の形態>
本開示の第2実施の形態に係る固体撮像装置1を説明する。なお、第2実施の形態並びにそれ以降の実施の形態において、第1実施の形態に係る固体撮像装置1の構成要素と同一の構成要素、又は実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
[固体撮像装置1の構成]
図7は、第1基体10の信号端子123及びシールド端子124の配列レイアウトを表している。
第2実施の形態に係る固体撮像装置1では、図7に示されるように、画素100に対応する領域において、シールド端子124は、信号端子123の周囲であって、画素分離領域14から信号端子123側に近づけて配設されている。つまり、例えば、画素100(1)に対応する領域に配設されたシールド端子124(11)と、画素100(1)に隣接する画素100(2)に対応する領域に配設されたシールド端子124(22)及びシールド端子124(23)との離間距離が確保されている。
上記以外の構成は、前述の第1実施の形態に係る固体撮像装置1の構成と同様である。
[作用効果]
第2実施の形態に係る固体撮像装置1によれば、第1実施の形態に係る固体撮像装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
また、第2実施の形態に係る固体撮像装置1では、図7に示されるように、隣接する画素100に対応する領域において、シールド端子124間の離間距離を確保することがでるので、端子配列レイアウトを容易にすることができる。
さらに、接合精度の範囲内において、第1基体10と第2基体20との接合にずれが生じたとき、隣接する画素100に対応する領域のシールド端子124とシールド端子224とが短絡し難くなる。なお、前述の通り、シールド端子124、シールド端子224のそれぞれには同一の固定電位GNDが供給されるので、動作上の問題はない。
<3.第3実施の形態>
本開示の第3実施の形態に係る固体撮像装置1を説明する。
図8は、第1基体10の信号端子123及びシールド端子124の配列レイアウトを表している。
第3実施の形態に係る固体撮像装置1は、図8に示されるように、画素100に対応する領域において、第1基体10には、1個の信号端子123と、4個のシールド端子124とを備えている。
詳しく説明すると、第1実施の形態に係る固体撮像装置1と同様に、画素100(1)の中央部分に対応する領域に信号端子123(1)が配設され、画素100(1)の周辺部分に対応する領域に4個のシールド端子124(11)~シールド端子124(14)が配設されている。シールド端子124(11)~シールド端子124(14)は画素100(1)に対応する領域の各辺にそれぞれ配設されている。
画素100(1)に対応する領域において、画素100(2)に対応する領域側のシールド端子124(11)は仮想線A-Aよりも矢印Y方向側に配設されている。ここでは、シールド端子124(11)の矢印Y方向とは反対側の辺に仮想線A-Aを一致させている。
画素100(3)に対応する領域側のシールド端子124(12)は仮想線B-Bよりも矢印X方向とは反対側に配設されている。ここでは、シールド端子124(12)の矢印X方向とは反対側の辺に仮想線B-Bを一致させている。
信号端子123(1)を中心として、シールド端子124(11)と反対側に配設されたシールド端子124(13)は仮想線A-Aよりも矢印Y方向とは反対側に配設されている。ここでは、シールド端子124(13)の矢印Y方向側の辺に仮想線A-Aを一致させている。
信号端子123(1)を中心として、シールド端子124(12)と反対側に配設されたシールド端子124(14)は仮想線B-Bよりも矢印X方向側に配設されている。ここでは、シールド端子124(14)の矢印X方向と反対側の辺に仮想線B-Bを一致させている。
画素100(1)に対応する領域の信号端子123(1)及びシールド端子124(11)~シールド端子124(14)が基本配列レイアウトとして、画素100(2)~画素100(4)に対応する領域の信号端子123及びシールド端子14が配設されている。
すなわち、画素100(2)の中央部分に対応する領域に信号端子123(2)が配設され、画素100(2)の周辺部分に対応する領域にシールド端子124(21)~シールド端子124(24)が配設されている。画素100(3)の中央部分に対応する領域に信号端子123(3)が配設され、画素100(3)の周辺部分に対応する領域にシールド端子124(31)~シールド端子124(34)が配設されている。そして、画素100(4)の中央部分に対応する領域に信号端子123(4)が配設され、画素100(4)の周辺部分に対応する領域にシールド端子124(41)~シールド端子124(44)が配設されている。
このように構成される固体撮像装置1では、例えば、画素100(1)に対応する領域のシールド端子124(11)は仮想線A-Aよりも矢印Y方向側にずれて配設されている。そして、画素100(2)に対応する領域のシールド端子124(23)は仮想線A-Aよりも矢印Y方向とは反対側にずれて配設されている。つまり、信号端子123(1)側から信号端子123(2)を見て、シールド端子124(11)及びシールド端子124(23)により信号端子123(2)がシールドされる構成とされている。
同様に、画素100(1)に対応する領域のシールド端子124(12)は仮想線B-Bよりも矢印X方向とは反対側にずれて配設されている。そして、画素100(3)に対応する領域のシールド端子124(34)は仮想線B-Bよりも矢印X方向側にずれて配設されている。つまり、信号端子123(1)側から信号端子123(3)を見て、シールド端子124(12)及びシールド端子124(34)により信号端子123(3)がシールドされる構成とされている。
[作用効果]
第3実施の形態に係る固体撮像装置1によれば、第1実施の形態に係る固体撮像装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
また、第3実施の形態に係る固体撮像装置1では、図8に示されるように、仮想線A-Aに対して、画素100(1)に対応する領域のシールド端子124(11)と画素100(2)に対応する領域のシールド端子124(23)とがずれた領域に配設される。シールド端子124(11)及びシールド端子124(23)はシールド領域として配設される。同様に、画素100(1)に対応する領域のシールド端子124(12)及び画素100(3)に対応する領域のシールド端子124(24)はシールド領域として配設される。
このため、耐ノイズ性能を向上させることができる。加えて、信号端子123と第2基体20の信号端子223(図1及び図4参照)との接合、及びシールド端子124と第2基体20のシールド端子224(図1及び図4参照)との接合を確実に行うことができる。そして、第1基体10、第2基体20のそれぞれの反りも効果的に抑制又は防止することができる。
<4.第4実施の形態>
本開示の第4実施の形態に係る固体撮像装置1を説明する。第4実施の形態は、第3実施の形態に係る固体撮像装置1のシールド端子124の構成を変えた例を説明する。
図9は、第1基体10の信号端子123及びシールド端子124の配列レイアウトを表している。
第4実施の形態に係る固体撮像装置1は、図9に示されるように、第3実施の形態に係る固体撮像装置1において、シールド端子124の平面の形状を長方形の矩形状に形成している。ここでは、第3実施の形態に係る固体撮像装置1のシールド端子124の平面面積に対して、シールド端子124の平面面積が2倍に形成されている。表現を代えれば、シールド端子124の長さが2倍の長さに形成され、シールド端子124の長さは信号端子123の長さよりも長く形成されている。
上記以外の構成要素は、第3実施の形態に係る固体撮像装置1の構成要素と同一である。
[作用効果]
このように構成される第4実施の形態に係る固体撮像装置1によれば、第3実施の形態に係る固体撮像装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
また、第4実施の形態に係る固体撮像装置1では、シールド端子124は長方形の矩形状とされているので、シールド領域を拡大することができる。
<5.第5実施の形態>
本開示の第5実施の形態に係る固体撮像装置1を簡単に説明する。第5実施の形態は、SPAD(Single Photon Avalanche Diode)構造を採用する固体撮像装置1に本技術を適用した例を説明する。
図10は、SPAD構造を採用する固体撮像装置1の画素100及び画素回路130の一部の縦断面構成の一例を表している。ここで、SPAD構造とは、入射された光子から雪崩のように電子を増幅させる「アバランシェ増幅」を利用する画素構造である。
固体撮像装置1では、図10に示されるように、第1基体10と第2基体30とが接合され、かつ、積層されている。周辺回路を搭載する第3基体30の構造及び説明は省略する。第1基体10は光電変換素子101を有する画素100を備えている。
詳細な構造の説明は省略するが、光電変換素子101はカソード領域(n型半導体領域)とアノード領域(p型半導体領域)とを含んで構成されている。カソード領域は信号配線(カソード配線)121を介して信号端子123に接続されている。アノード領域はシールド配線(アノード配線)122を介してシールド端子124に接続されている。
第2基体20は画素回路(読出回路)130を備えている。画素回路130は、第2半導体層21に搭載された相補型IGFETを含んで構成されている。相補型IGFETは、p型半導体領域(p型ウエル領域)26Pに形成されたnチャネルIGFET206と、n型半導体領域(n型ウエル領域)26Nに形成されたpチャネルIGFETとを備えている。
相補型IGFETは信号配線221を介して信号端子223に接続されている。p型半導体領域26Pはシールド配線222を介してシールド端子224に接続されている。p型半導体領域26Pへの固定電位GNDの供給は、第1基体10又は図示省略の第3基体30から行われる。
図11は、第1基体10の信号端子123及びシールド端子124の配列レイアウトを表している。ここでは、説明を簡単にするために、2個の画素100(1)及び画素100(2)に対応する領域の配列レイアウトが示されている。
第1実施の形態に係る固体撮像装置1と同様に、第1基体10では、画素100(1)に対応する領域に信号端子123(1)及びシールド端子124(11)~シールド端子124(16)が配設されている。一方、画素100(2)に対応する領域には信号端子123(2)及びシールド端子124(21)~シールド端子124(26)が配設されている。
そして、画素100(1)に対応する領域のシールド端子124(11)は、画素100(2)に対応する領域のシールド端子124(22)及びシールド端子124(23)に対してずれた領域に配設されている。
[作用効果]
このように構成される第5実施の形態に係る固体撮像装置1によれば、第1実施の形態に係る固体撮像装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
<6.移動体への応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図12は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図12に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(Interface)12053が図示されている。
駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12030に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図12の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図13は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
図13では、撮像部12031として、撮像部12101、12102、12103、12104、12105を有する。
撮像部12101、12102、12103、12104、12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102、12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図13には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部12031に適用され得る。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、より簡易な構成の撮像部12031を実現できる。
<7.内視鏡手術システムへの応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
図14は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
図14では、術者(医師)11131が、内視鏡手術システム11000を用いて、患者ベッド11133上の患者11132に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム11000は、内視鏡11100と、気腹チューブ11111やエネルギー処置具11112等の、その他の術具11110と、内視鏡11100を支持する支持アーム装置11120と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート11200と、から構成される。
内視鏡11100は、先端から所定の長さの領域が患者11132の体腔内に挿入される鏡筒11101と、鏡筒11101の基端に接続されるカメラヘッド11102と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒11101を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡11100を図示しているが、内視鏡11100は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
鏡筒11101の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡11100には光源装置11203が接続されており、当該光源装置11203によって生成された光が、鏡筒11101の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者11132の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡11100は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
カメラヘッド11102の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光(観察光)は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、RAWデータとしてカメラコントロールユニット(CCU: Camera Control Unit)11201に送信される。
CCU11201は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等によって構成され、内視鏡11100及び表示装置11202の動作を統括的に制御する。さらに、CCU11201は、カメラヘッド11102から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理(デモザイク処理)等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
表示装置11202は、CCU11201からの制御により、当該CCU11201によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
光源装置11203は、例えばLED(light emitting diode)等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡11100に供給する。
入力装置11204は、内視鏡手術システム11000に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置11204を介して、内視鏡手術システム11000に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡11100による撮像条件(照射光の種類、倍率及び焦点距離等)を変更する旨の指示等を入力する。
処置具制御装置11205は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具11112の駆動を制御する。気腹装置11206は、内視鏡11100による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者11132の体腔を膨らめるために、気腹チューブ11111を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ11207は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ11208は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
なお、内視鏡11100に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置11203は、例えばLED、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。RGBレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色(各波長)の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置11203において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、RGBレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御することにより、RGBそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
また、光源装置11203は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
また、光源装置11203は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光(すなわち、白色光)に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察(Narrow Band Imaging)が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること(自家蛍光観察)、又はインドシアニングリーン(ICG)等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置11203は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び/又は励起光を供給可能に構成され得る。
図15は、図14に示すカメラヘッド11102及びCCU11201の機能構成の一例を示すブロック図である。
カメラヘッド11102は、レンズユニット11401と、撮像部11402と、駆動部11403と、通信部11404と、カメラヘッド制御部11405と、を有する。CCU11201は、通信部11411と、画像処理部11412と、制御部11413と、を有する。カメラヘッド11102とCCU11201とは、伝送ケーブル11400によって互いに通信可能に接続されている。
レンズユニット11401は、鏡筒11101との接続部に設けられる光学系である。鏡筒11101の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド11102まで導光され、当該レンズユニット11401に入射する。レンズユニット11401は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
撮像部11402を構成する撮像素子は、1つ(いわゆる単板式)であってもよいし、複数(いわゆる多板式)であってもよい。撮像部11402が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってRGBそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部11402は、3D(dimensional)表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための1対の撮像素子を有するように構成されてもよい。3D表示が行われることにより、術者11131は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部11402が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット11401も複数系統設けられ得る。
また、撮像部11402は、必ずしもカメラヘッド11102に設けられなくてもよい。例えば、撮像部11402は、鏡筒11101の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
駆動部11403は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部11405からの制御により、レンズユニット11401のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部11402による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
通信部11404は、CCU11201との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11404は、撮像部11402から得た画像信号をRAWデータとして伝送ケーブル11400を介してCCU11201に送信する。
また、通信部11404は、CCU11201から、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部11405に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに/又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてCCU11201の制御部11413によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるAE(Auto Exposure)機能、AF(Auto Focus)機能及びAWB(Auto White Balance)機能が内視鏡11100に搭載されていることになる。
カメラヘッド制御部11405は、通信部11404を介して受信したCCU11201からの制御信号に基づいて、カメラヘッド11102の駆動を制御する。
通信部11411は、カメラヘッド11102との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11411は、カメラヘッド11102から、伝送ケーブル11400を介して送信される画像信号を受信する。
また、通信部11411は、カメラヘッド11102に対して、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
画像処理部11412は、カメラヘッド11102から送信されたRAWデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
制御部11413は、内視鏡11100による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部11413は、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を生成する。
また、制御部11413は、画像処理部11412によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置11202に表示させる。この際、制御部11413は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部11413は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具11112の使用時のミスト等を認識することができる。制御部11413は、表示装置11202に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者11131に提示されることにより、術者11131の負担を軽減することや、術者11131が確実に手術を進めることが可能になる。
カメラヘッド11102及びCCU11201を接続する伝送ケーブル11400は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
ここで、図示する例では、伝送ケーブル11400を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド11102とCCU11201との間の通信は無線で行われてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、カメラヘッド11102の撮像部11402に適用され得る。撮像部11402に本開示に係る技術を適用することにより、構造の簡素化を実現しつつ、良好な術部画像を得ることができる。
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
<8.電子機器への応用例>
前述の実施の形態に係る固体撮像装置1は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置、撮像機能を備えた携帯電話機、又は撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器50に適用可能である。
図16は、本技術を適用した電子機器50の構成例を示すブロック図を表している。電子機器50は、光学系51、シャッタ装置52、固体撮像装置1、制御回路54、信号処理回路56、モニタ57及びメモリ58を備えている。電子機器50では、静止画像及び動画像の撮像が可能である。
光学系51は、1枚又は複数枚のレンズを有し、被写体からの光(入射光)を固体撮像装置1に導き、固体撮像装置1の受光面に結像させる。
シャッタ装置52は光学系51と固体撮像装置1の間に配置されている。シャッタ装置52は、制御回路54の制御に従って、固体撮像装置1への光照射期間及び遮光期間を制御する。
固体撮像装置1は、前述の実施の形態に係る固体撮像装置1であり、パッケージされている。固体撮像装置1は、光学系51及びシャッタ装置52を介して受光面に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。固体撮像装置1に蓄積された信号電荷は、制御回路54から供給される駆動信号(タイミング信号)に従って、信号処理回路56へ転送される。
制御回路54は、固体撮像装置1の転送動作及びシャッタ装置52のシャッタ動作を制御する駆動信号を出力する。この駆動信号に従って、固体撮像装置1及びシャッタ装置52が駆動される。
信号処理回路56は、固体撮像装置1から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路56が信号処理を施すことにより得られた画像(画像データ)は、モニタ57に供給されて表示される。また、画像は、メモリ58に供給されて記憶(記録)される。
このように構成される電子機器50では、前述の実施の形態に係る固体撮像装置1により得られる作用効果と同様に、ノイズを効果的に抑制又は防止することができる。
<9.その他の実施の形態>
本技術は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更可能である。
例えば、上記第1実施の形態から第5実施の形態に係る固体撮像装置のうち、2以上の実施の形態に係る固体撮像装置を組み合わせてもよい。
また、本技術は、2層の第1半導体層及び第2半導体層を備えた固体撮像装置に適用されているが、4層以上の半導体層を備える場合にも適用可能である。
また、本技術は、隣接する画素に対応する領域おいて、一方の画素に対応する領域の他方の画素に対応する領域側にシールド端子を配設し、他方の画素に対応する領域の一方の画素に対応する領域側にはシールド端子を配設しなくてもよい。
また、本技術は、隣接する画素に対応する領域おいて、一方の画素に対応する領域の他方の画素に対応する領域側に2個以上のシールド端子を配設し、他方の画素に対応する領域の一方の画素に対応する領域側に3個以上のシールド端子を配設してもよい。
さらに、本技術は、信号端子、シールド端子のそれぞれの平面の形状を、三角形状、五角形以上の多角形状、円形状若しくは楕円形状に形成してもよい。
また、本技術は、イメージング用途に限らず、センシング用途等に使用される受光装置、光電変換装置、光検出装置等に広く適用可能である。さらに、固体撮像装置は、可視光の入射光に限らず、赤外光、紫外光、電磁波等の入射光であってもよい。また、本技術は、光電変換素子の光入射側の上方に、任意に所望のカラーフィルタ、バンドパスフィルタ等を設け、所望の入射光を受光する構成であってもよい。
本開示では、固体撮像装置及び電子機器は、隣接する画素に対応する領域において、一方の画素に対応する領域の他方の画素に対応する領域側のシールド端子と、他方の画素に対応する領域の一方の画素に対応する領域側のシールド端子とをずれた領域に配設する。シールド端子には固定電位が供給される。
これにより、シールド端子がシールド領域として形成されるので、隣接する画素間のノイズを効果的に抑制又は防止することができ、電気的信頼性を向上させることができる。加えて、シールド端子がずれた領域に配設されるので、シールド領域を拡大し、シールド端子そのものの平面面積を小さくすることができる。これにより、信号端子及びシールド端子の平面面積の差を小さくし、製造プロセスにおけるパターン依存性を無くすことができるので、積層される基体間の端子同士を確実に接合させて、電気的信頼性を向上させることができる。
<本技術の構成>
本技術は、以下の構成を備えている。以下の構成の本技術によれば、隣接する画素間のノイズを効果的に抑制又は防止しつつ、積層される基体間の端子同士を確実に接合させて、電気的信頼性を向上させることができる。
(1)第1基体の光入射側となる第1面側に配設され、第1光電変換素子を有する第1画素、及び第2光電変換素子を有し、前記第1画素に隣接して前記第1面上の第1方向に配列された第2画素と、
前記第1基体の前記第1面側とは反対の第2面側において、前記第1画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第1画素に接続された第1信号端子と、
前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第2画素に接続された第2信号端子と、
前記第1基体の前記第2面側において、前記第1画素の周辺部分の前記第2画素側に対応する領域に配設され、固定電位が供給される第1シールド端子と、
前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の周辺部分の前記第1画素側に対応する領域に配設され、かつ、前記第1シールド端子に対して第1方向と交差する前記第2面上の第2方向へずれた領域に配設され、固定電位が供給される第2シールド端子と
を備えている固体撮像装置。
(2)前記第1信号端子の中心位置と第2信号端子の中心位置とを結ぶ線に対して、前記第1シールド端子の中心位置は第2方向側に配設され、前記第2シールド端子の中心位置は第2方向側とは反対側に配設されている
前記(1)に記載の固体撮像装置。
(3)前記第1シールド端子は、第2方向に1以上の自然数であるn個を配設し、
前記第2シールド端子は、第2方向に一定の間隔においてn+1個を配設している
前記(1)又は(2)に記載の固体撮像装置。
(4)前記第1基体の厚さ方向から見て、前記第1信号端子、前記第2信号端子、前記第1シールド端子、前記第2シールド端子のそれぞれの平面は矩形状に形成されている
前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(5)前記第1シールド端子及び前記第2シールド端子の平面の面積は同一である
前記(1)から(4)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(6)前記第1信号端子、前記第2信号端子、前記第1シールド端子及び第2シールド端子の平面の面積は同一である
前記(1)から(4)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(7)前記第1シールド端子及び前記第2シールド端子の第2方向の長さは、前記第1信号端子及び前記第2信号端子の第2方向の長さよりも長い
前記(4)に記載の固体撮像装置。
(8)前記第1信号端子及び前記第2信号端子のいずれか一方からいずれか他方へのノイズが、前記第1シールド端子及び前記第2シールド端子の少なくともいずれか一方によりシールドされている
前記(1)から(7)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(9)前記第1基体の前記第2面側において、前記第1画素の周辺部分の第2方向側に対応する領域に第3シールド端子が配設され、
前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の周辺部分の第2方向側に対応する領域に第4シールド端子が配設され、
前記第2画素に対応する領域に配設された前記第2シールド端子及び前記第4シールド端子は、前記第1画素に対応する領域に配設された前記第1シールド端子及び前記第3シールド端子を、前記第1信号端子を中心として90度回転させた領域に配設されている
前記(1)に記載の固体撮像装置。
(10)前記第1画素に対応する領域において、前記第1基体を厚さ方向に延在し、前記第1光電変換素子と前記第1信号端子とを接続する第1信号配線と、前記第1信号配線の周囲であって前記第1基体を厚さ方向に延在し、前記第1シールド端子に接続される第1シールド配線と、を備え、
前記第2画素に対応する領域において、前記第1基体を厚さ方向に延在し、前記第2光電変換素子と前記第2信号端子とを接続する第2信号配線と、前記第2信号配線の周囲であって前記第1基体を厚さ方向に延在し、前記第2シールド端子に接続される第2シールド配線と、を更に備えている
前記(1)から(10)のいずれか1つに記載の固体撮像装置。
(11)前記第2面に第3面を向かい合わせ、前記第1基体に積層される第2基体と、
前記第2基体の前記第3面側に配設され、前記第1信号端子に接合され、かつ、前記第2基体の前記第3面側とは反対の第4面側に配設された画素回路に接続される第3信号端子と、
前記第2基体の前記第3面側に配設され、前記第2信号端子に接合され、かつ、前記画素回路に接続される第4信号端子と、
前記第2基体の前記第3面側に配設され、前記第1シールド端子に接合される第5シールド端子と
前記第2基体の前記第3面側に配設され、前記第2シールド端子に接合される第6シールド端子と、を更に備えている
前記(1)に記載の固体撮像装置。
(12)前記第2基体の厚さ方向から見て、前記第3信号端子の配設された位置及び平面の形状は前記第1信号端子の配設された位置及び平面の形状と同一であり、
前記第4信号端子の配設された位置及び平面の形状は前記第2信号端子の配設された位置及び平面の形状と同一であり、
前記第5シールド端子の配設された位置及び平面の形状は前記第1シールド端子の配設された位置及び平面の形状と同一であり、
前記第6シールド端子の配設された位置及び平面の形状は前記第2シールド端子の配設された位置及び平面の形状と同一である
前記(11)に記載の固体撮像装置。
(13)前記第1信号端子、前記第2信号端子、前記第3信号端子及び前記第4信号端子と、前記第1シールド端子、前記第2シールド端子、前記第5シールド端子及び第6シールド端子とは、化学機械研磨処理を用いて面が研磨されている銅により形成されている
前記(12)に記載の固体撮像装置。
(14)第1基体の光入射側となる第1面側に配設され、第1光電変換素子を有する第1画素、及び第2光電変換素子を有し、前記第1画素に隣接して前記第1面上の第1方向に配列された第2画素と、
前記第1基体の前記第1面側とは反対の第2面側において、前記第1画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第1画素に接続された第1信号端子と、
前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第2画素に接続された第2信号端子と、
前記第1基体の前記第2面側において、前記第1画素の周辺部分の前記第2画素側に対応する領域に配設され、前記第1信号端子から前記第2信号端子を第1方向に見て、第1方向と交差する前記第2面上の第2方向において前記第2信号端子とすべて重なって形成され、固定電位が供給される第1シールド端子と
を備えている固体撮像装置。
(15)固体撮像装置を備え、
前記固体撮像装置は、
第1基体の光入射側となる第1面側に配設され、第1光電変換素子を有する第1画素、及び第2光電変換素子を有し、前記第1画素に隣接して前記第1面上の第1方向に配列された第2画素と、
前記第1基体の前記第1面側とは反対の第2面側において、前記第1画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第1画素に接続された第1信号端子と、
前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第2画素に接続された第2信号端子と、
前記第1基体の前記第2面側において、前記第1画素の周辺部分の前記第2画素側に対応する領域に配設され、固定電位が供給される第1シールド端子と、
前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の周辺部分の前記第1画素側に対応する領域に配設され、かつ、前記第1シールド端子に対して第1方向と交差する前記第2面上の第2方向へずれた領域に配設され、固定電位が供給される第2シールド端子と
を有する電子機器。
(16)固体撮像装置を備え、
前記固体撮像装置は、
第1基体の光入射側となる第1面側に配設され、第1光電変換素子を有する第1画素、及び第2光電変換素子を有し、前記第1画素に隣接して前記第1面上の第1方向に配列された第2画素と、
前記第1基体の前記第1面側とは反対の第2面側において、前記第1画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第1画素に接続された第1信号端子と、
前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第2画素に接続された第2信号端子と、
前記第1基体の前記第2面側において、前記第1画素の周辺部分の前記第2画素側に対応する領域に配設され、前記第1信号端子から前記第2信号端子を第1方向に見て、第1方向と交差する前記第2面上の第2方向において前記第2信号端子とすべて重なって形成され、固定電位が供給される第1シールド端子と
を有する電子機器。
1…固体撮像装置、10…第1基体、100…画素、101…光電変換素子、102…転送トランジスタ、11…第1半導体層、12…第1配線層、121、221…信号配線、122、222…シールド配線、123、223…信号端子、124、224…シールド端子、130…画素回路、14…画素分離領域、20…第2基体、200…画像処理回路、131…FD変換ゲイン切替えトランジスタ、132…リセットトランジスタ、133…増幅トランジスタ、134…選択トランジスタ、201…トランジスタ、21…第2半導体層、22…第2配線層。

Claims (16)

  1. 第1基体の光入射側となる第1面側に配設され、第1光電変換素子を有する第1画素、及び第2光電変換素子を有し、前記第1画素に隣接して前記第1面上の第1方向に配列された第2画素と、
    前記第1基体の前記第1面側とは反対の第2面側において、前記第1画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第1画素に接続された第1信号端子と、
    前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第2画素に接続された第2信号端子と、
    前記第1基体の前記第2面側において、前記第1画素の周辺部分の前記第2画素側に対応する領域に配設され、固定電位が供給される第1シールド端子と、
    前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の周辺部分の前記第1画素側に対応する領域に配設され、かつ、前記第1シールド端子に対して第1方向と交差する前記第2面上の第2方向へずれた領域に配設され、固定電位が供給される第2シールド端子と
    を備えている固体撮像装置。
  2. 前記第1信号端子の中心位置と第2信号端子の中心位置とを結ぶ線に対して、前記第1シールド端子の中心位置は第2方向側に配設され、前記第2シールド端子の中心位置は第2方向側とは反対側に配設されている
    請求項1に記載の固体撮像装置。
  3. 前記第1シールド端子は、第2方向に1以上の自然数であるn個を配設し、
    前記第2シールド端子は、第2方向に一定の間隔においてn+1個を配設している
    請求項1に記載の固体撮像装置。
  4. 前記第1基体の厚さ方向から見て、前記第1信号端子、前記第2信号端子、前記第1シールド端子、前記第2シールド端子のそれぞれの平面は矩形状に形成されている
    請求項1に記載の固体撮像装置。
  5. 前記第1シールド端子及び前記第2シールド端子の平面の面積は同一である
    請求項4に記載の固体撮像装置。
  6. 前記第1信号端子、前記第2信号端子、前記第1シールド端子及び第2シールド端子の平面の面積は同一である
    請求項4に記載の固体撮像装置。
  7. 前記第1シールド端子及び前記第2シールド端子の第2方向の長さは、前記第1信号端子及び前記第2信号端子の第2方向の長さよりも長い
    請求項4に記載の固体撮像装置。
  8. 前記第1信号端子及び前記第2信号端子のいずれか一方からいずれか他方へのノイズが、前記第1シールド端子及び前記第2シールド端子の少なくともいずれか一方によりシールドされている
    請求項1に記載の固体撮像装置。
  9. 前記第1基体の前記第2面側において、前記第1画素の周辺部分の第2方向側に対応する領域に第3シールド端子が配設され、
    前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の周辺部分の第2方向側に対応する領域に第4シールド端子が配設され、
    前記第2画素に対応する領域に配設された前記第2シールド端子及び前記第4シールド端子は、前記第1画素に対応する領域に配設された前記第1シールド端子及び前記第3シールド端子を、前記第1信号端子を中心として90度回転させた領域に配設されている
    請求項1に記載の固体撮像装置。
  10. 前記第1画素に対応する領域において、前記第1基体を厚さ方向に延在し、前記第1光電変換素子と前記第1信号端子とを接続する第1信号配線と、前記第1信号配線の周囲であって前記第1基体を厚さ方向に延在し、前記第1シールド端子に接続される第1シールド配線と、を備え、
    前記第2画素に対応する領域において、前記第1基体を厚さ方向に延在し、前記第2光電変換素子と前記第2信号端子とを接続する第2信号配線と、前記第2信号配線の周囲であって前記第1基体を厚さ方向に延在し、前記第2シールド端子に接続される第2シールド配線とを更に備えている
    請求項1に記載の固体撮像装置。
  11. 前記第2面に第3面を向かい合わせ、前記第1基体に積層される第2基体と、
    前記第2基体の前記第3面側に配設され、前記第1信号端子に接合され、かつ、前記第2基体の前記第3面側とは反対の第4面側に配設された画素回路に接続される第3信号端子と、
    前記第2基体の前記第3面側に配設され、前記第2信号端子に接合され、かつ、前記画素回路に接続される第4信号端子と、
    前記第2基体の前記第3面側に配設され、前記第1シールド端子に接合される第5シールド端子と、
    前記第2基体の前記第3面側に配設され、前記第2シールド端子に接合される第6シールド端子とを更に備えている
    請求項1に記載の固体撮像装置。
  12. 前記第2基体の厚さ方向から見て、前記第3信号端子の配設された位置及び平面の形状は前記第1信号端子の配設された位置及び平面の形状と同一であり、
    前記第4信号端子の配設された位置及び平面の形状は前記第2信号端子の配設された位置及び平面の形状と同一であり、
    前記第5シールド端子の配設された位置及び平面の形状は前記第1シールド端子の配設された位置及び平面の形状と同一であり、
    前記第6シールド端子の配設された位置及び平面の形状は前記第2シールド端子の配設された位置及び平面の形状と同一である
    請求項11に記載の固体撮像装置。
  13. 前記第1信号端子、前記第2信号端子、前記第3信号端子及び前記第4信号端子と、前記第1シールド端子、前記第2シールド端子、前記第5シールド端子及び第6シールド端子とは、化学機械研磨処理を用いて面が研磨されている銅により形成されている
    請求項12に記載の固体撮像装置。
  14. 第1基体の光入射側となる第1面側に配設され、第1光電変換素子を有する第1画素、及び第2光電変換素子を有し、前記第1画素に隣接して前記第1面上の第1方向に配列された第2画素と、
    前記第1基体の前記第1面側とは反対の第2面側において、前記第1画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第1画素に接続された第1信号端子と、
    前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第2画素に接続された第2信号端子と、
    前記第1基体の前記第2面側において、前記第1画素の周辺部分の前記第2画素側に対応する領域に配設され、前記第1信号端子から前記第2信号端子を第1方向に見て、第1方向と交差する前記第2面上の第2方向において前記第2信号端子とすべて重なって形成され、固定電位が供給される第1シールド端子と
    を備えている固体撮像装置。
  15. 固体撮像装置を備え、
    前記固体撮像装置は、
    第1基体の光入射側となる第1面側に配設され、第1光電変換素子を有する第1画素、及び第2光電変換素子を有し、前記第1画素に隣接して前記第1面上の第1方向に配列された第2画素と、
    前記第1基体の前記第1面側とは反対の第2面側において、前記第1画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第1画素に接続された第1信号端子と、
    前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第2画素に接続された第2信号端子と、
    前記第1基体の前記第2面側において、前記第1画素の周辺部分の前記第2画素側に対応する領域に配設され、固定電位が供給される第1シールド端子と、
    前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の周辺部分の前記第1画素側に対応する領域に配設され、かつ、前記第1シールド端子に対して第1方向と交差する前記第2面上の第2方向へずれた領域に配設され、固定電位が供給される第2シールド端子と
    を有する電子機器。
  16. 固体撮像装置を備え、
    前記固体撮像装置は、
    第1基体の光入射側となる第1面側に配設され、第1光電変換素子を有する第1画素、及び第2光電変換素子を有し、前記第1画素に隣接して前記第1面上の第1方向に配列された第2画素と、
    前記第1基体の前記第1面側とは反対の第2面側において、前記第1画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第1画素に接続された第1信号端子と、
    前記第1基体の前記第2面側において、前記第2画素の中央部分に対応する領域に配設され、前記第2画素に接続された第2信号端子と、
    前記第1基体の前記第2面側において、前記第1画素の周辺部分の前記第2画素側に対応する領域に配設され、前記第1信号端子から前記第2信号端子を第1方向に見て、第1方向と交差する前記第2面上の第2方向において前記第2信号端子とすべて重なって形成され、固定電位が供給される第1シールド端子と
    を有する電子機器。
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