JP5682638B2 - 撮像素子 - Google Patents
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Description
第1実施形態は、第1チップに受光素子を配置し、第2チップに転送トランジスタなどを配置する。
第1チップ11側の受光素子PDは、入射光を光電変換して信号電荷を生成する。このとき、転送トランジスタQTを非導通に保つことにより、受光素子PDは信号電荷を蓄積する。
第1実施形態では、第1チップ11に受光素子PDおよび貫通配線20を配置し、第2チップ12に読み出し回路30を配置する。このように素子構造を2分割することにより、第1チップ11の製造工程では、読み出し回路30の形成工程が不要となる。そのため、受光素子PDの素子性能に特化した設計ルールや製造プロセスを採用することが可能になる。したがって、撮像性能の高い撮像素子10を実現することが可能になる。
第2実施形態は、第1チップに受光素子と転送トランジスタを配置し、第2チップにリセットトランジスタなどを配置する。なお、画像信号の読み出し手順については、第1実施形態と同様のため、ここでの説明を省略する。
第3実施形態は、第1チップに受光素子と転送トランジスタとリセットトランジスタを配置し、第2チップに増幅素子などを配置する。なお、画像信号の読み出し手順については、第1実施形態と同様のため、ここでの説明を省略する。
第4実施形態は、第1チップに受光素子と転送トランジスタとリセットトランジスタと増幅素子を配置し、第2チップに選択トランジスタなどを配置する。なお、画像信号の読み出し手順については、第1実施形態と同様のため、ここでの説明を省略する。
第5実施形態は、第1チップに受光素子と転送トランジスタとリセットトランジスタと増幅素子と選択トランジスタを配置し、第2チップに後段の処理回路などを配置する。なお、画像信号の読み出し手順については、第1実施形態と同様のため、ここでの説明を省略する。
第6実施形態は、複数の受光画素を貫通配線に共通接続する実施形態である。
第7実施形態は、第1チップと第2チップの層間にインターポーザを設ける実施形態である。
Claims (11)
- 光が入射する第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有し、光を信号電荷に変換する第1光電変換部と光を信号電荷に変換する第2光電変換部とが前記第1面及び前記第2面の間に形成された第1チップと、
前記第2面に接続される第3面を有し、グローバル電子シャッター動作により読み出された前記第1光電変換部で光電変換された信号電荷と前記第2光電変換部で光電変換された信号電荷とのうち前記第1光電変換部で光電変換された信号電荷を記憶する第1記憶部と前記第2光電変換部で光電変換された信号電荷を記憶する第2記憶部と前記第1光電変換部で光電変換された信号電荷に応じた信号電位を検出する第1フローティングディフュージョン部と前記第2光電変換部で光電変換された信号電荷に応じた信号電位を検出する第2フローティングディフュージョン部とを含む第2チップと、を備え、
前記第1記憶部、前記第2記憶部、前記第1フローティングディフュージョン部及び前記第2フローティングディフュージョン部は、前記第1チップにより遮光されていることを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記第2チップは、前記第1光電変換部で光電変換された信号電荷を前記第1光電変換部から転送する第1転送部と前記第2光電変換部で光電変換された信号電荷を前記第2光電変換部から転送する第2転送部とを有することを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記第1チップは、前記第1光電変換部で光電変換された信号電荷を前記第1光電変換部から転送する第1転送部と前記第2光電変換部で光電変換された信号電荷を前記第2光電変換部から転送する第2転送部とを有することを特徴とする撮像素子。 - 請求項3に記載の撮像素子において、
前記第1チップは、前記第1転送部及び前記第2転送部を接続する第1配線を有することを特徴とする撮像素子。 - 請求項4に記載の撮像素子において、
前記第1チップは、前記第1配線及びバンプを接続する第2配線を有することを特徴とする撮像素子。 - 請求項5に記載の撮像素子において、
前記第2配線は、前記第1面から前記第2面を貫通するスルーホールに形成されていることを特徴とする撮像素子。 - 請求項6に記載の撮像素子において、
前記第2配線は、導電性の埋め込み配線と絶縁膜とにより構成されていることを特徴とする撮像素子。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第2チップは、前記第1光電変換部で光電変換された信号電荷に応じた信号と前記第2光電変換部で光電変換された信号電荷に応じた信号とをそれぞれデジタル信号に変換する変換回路を有し、
前記変換回路は、前記第1チップにより遮光されていることを特徴とする撮像素子。 - 請求項8に記載の撮像素子において、
前記変換回路は、前記第1光電変換部で光電変換された信号電荷に応じた信号をデジタル信号に変換する第1変換回路と前記第2光電変換部で光電変換された信号電荷をデジタル信号に変換する第2変換回路とを有することを特徴とする撮像素子。 - 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の撮像素子において、
光を前記第1光電変換部に導く第1マイクロレンズと、
光を前記第2光電変換部に導く第2マイクロレンズと、を備え、
前記第1光電変換部及び前記第1マイクロレンズの間は、前記第1光電変換部で光電変換された信号電荷を読み出すための配線を有さず、
前記第2光電変換部及び前記第2マイクロレンズの間は、前記第2光電変換部で光電変換された信号電荷を読み出すための配線を有しないことを特徴とする撮像素子。 - 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1チップ及び前記第2チップは、バンプにより接続されていることを特徴とする撮像素子。
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