JP6361633B2 - 撮像素子 - Google Patents
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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 (27)
- 光を電荷に変換する光電変換部が複数配置された第1チップと、
前記光電変換部毎に接続される読出回路と、前記読出回路に制御信号を与える走査回路と、が配置された第2チップと、を備え、
前記読出回路は、前記光電変換部からの電荷を保持する保持部と、前記保持部に保持された電荷が転送されるフローティングディフュージョン領域と、前記保持部の電荷を前記フローティングディフュージョン領域に転送するための転送部と、前記フローティングディフュージョン領域に接続されるゲートを有し、前記ゲートに印加される電圧に基づく信号を出力する出力部と、が配置される撮像素子。 - 前記第2チップは、前記制御信号が出力される配線が配置される請求項1に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記配線が配置されていない請求項2に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記光電変換部と前記読出回路とを電気的に接続するための貫通配線が配置され、
前記貫通配線は、前記第1チップに設けられたスルーホールに形成され、導電部と前記スルーホールの内周壁を絶縁する絶縁部とを有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記第1チップは、前記保持部を覆うように前記第2チップに重なって配置される請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記保持部を遮光するように前記第2チップに重なって配置される請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記保持部に被さるように前記第2チップに重なって配置される請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記保持部を覆うように前記第2チップに積層されている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記保持部を遮光するように前記第2チップに積層されている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記保持部に被さるように前記第2チップに積層されている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記保持部は、前記光電変換部からグローバル電子シャッタ動作により読み出された電荷を保持する請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第2チップは、前記フローティングディフュージョン領域に転送された電荷により生成されたアナログ信号をデジタル信号に変換するための変換部が複数配置される請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、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、
前記第2チップは、前記第1チップの前記第2面と対向する第3面を有し、
前記第1チップと前記第2チップとは、前記第2面に複数配置された第1パッドと前記第3面に複数配置された第2パッドとにより電気的に接続されている請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記第1パッドは、前記光電変換部と電気的に接続され、
前記第2パッドは、前記保持部と電気的に接続される請求項13に記載の撮像素子。 - 光を電荷に変換する光電変換部を有する画素が複数配置された第1チップと、
前記光電変換部毎に接続される読出回路と、前記読出回路に制御信号を与える走査回路と、前記読出回路に接続され、デジタル信号に変換するための変換部と、が配置された第2チップと、を備え、
前記読出回路は、前記光電変換部からの電荷を転送するための転送部と、前記光電変換部の電荷が転送されるフローティングディフュージョン領域と、前記フローティングディフュージョン領域に転送された電荷に応じた電位が印加されるゲートを有し、前記ゲートに印加される電位に基づくアナログ信号を出力する出力部と、が配置される撮像素子。 - 前記第2チップは、前記制御信号が出力される配線が配置される請求項15に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記配線が配置されていない請求項16に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記光電変換部と前記読出回路とを電気的に接続するための貫通配線が配置され、
前記貫通配線は、前記第1チップに設けられたスルーホールに形成され、導電部と前記スルーホールの内周壁を絶縁する絶縁部とを有する請求項15から請求項17のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記変換部は、前記読出回路毎に設けられている請求項15から請求項18のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記読出回路を覆うように前記第2チップに重なって配置される請求項15から請求項19のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記読出回路を遮光するように前記第2チップに重なって配置される請求項15から請求項19のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記読出回路に被さるように前記第2チップに重なって配置される請求項15から請求項19のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記読出回路を覆うように前記第2チップに積層されている請求項15から請求項19のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記読出回路を遮光するように前記第2チップに積層されている請求項15から請求項19のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、前記読出回路に被さるように前記第2チップに積層されている請求項15から請求項19のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記第1チップは、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、
前記第2チップは、前記第1チップの前記第2面と対向する第3面を有し、
前記第1チップと前記第2チップとは、前記第2面に複数配置された第1パッドと前記第3面に複数配置された第2パッドとにより電気的に接続されている請求項15から請求項25のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記第1パッドは、前記光電変換部と電気的に接続され、
前記第2パッドは、前記読出回路と電気的に接続される請求項26に記載の撮像素子。
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