KR101782334B1 - 촬상 소자, 촬상장치 및 휴대전화기 - Google Patents

Abstract

촬상 소자는, 2차원으로 배치된 복수의 화소와, 제1 방향으로 분할되고, 복수의 화소로부터의 화소신호를 제1 방향으로 판독하도록 구성된 복수의 출력선을 구비한 제1 반도체와, 복수의 출력선에 각각 대응하고, 판독된 화소신호를 처리하도록 구성된 복수의 신호 처리 유닛과, 신호 처리 유닛으로부터 출력된 신호를 제2 방향으로 판독하도록 구성된 판독 유닛을 구비한 제2 반도체를 구비하고, 제1 반도체와 제2 반도체를 적층시키고, 복수의 출력선과 복수의 신호 처리 유닛을 서로 대응하여 접속한다.

Description

촬상 소자, 촬상장치 및 휴대전화기{IMAGE SENSOR, IMAGE CAPTURING APPARATUS, AND CELLULAR PHONE}

본 발명은, 촬상 소자와, 촬상 소자를 사용한 촬상장치 및 휴대전화기에 관한 것이다.

종래, CMOS 촬상 소자가 디지털 카메라 및 디지털 비디오카메라 등의 촬상장치에 폭넓게 채용되어 왔다. 이들 촬상 소자는, 화소 영역과, 화소 영역으로부터의의 신호를 출력, 증폭 및 판독을 행하는 주변회로를 구비한다.

최근, 화소의 미세화에 따라, 어떻게 포토다이오드의 면적을 확보할지가 검토되어 왔다. 각 화소를 구성하는 소자수를 삭감함으로써, 포토다이오드의 면적을 확보하고, 큰 화소수와 화질을 확보할 수 있다.

한편, 화소수 만을 증가시키면, 판독 속도가 저하한다. 따라서, 고속 판독 동작을 실현하기 위해, 예를 들면, 복수의 수평 출력선과 복수의 출력 앰프를 준비하여 다수의 출력 채널을 제공한다. 더구나, 열마다 A/D 변환 기능을 통합하는, 소위 칼럼 A/D 타입의 촬상 소자(예를 들면, 일본국 특개평 05-048460호 공보 참조)를 도입함으로써, A/D 변환을 포함한 시스템의 속도를 증가시킨다.

일부의 칼럼 A/D 타입의 촬상 소자는, 예를 들면, 일본국 특개 2011-159958호 공보에 개시된 것과 같이, 열마다의 A/D 변환부를 2개의 칩에 형성하고, 이들 칩을 접속하는 소위 적층 구조로 형성된다.

그렇지만, 일본국 특개평 05-048460호 공보에 기재된 것과 같이 A/D 변환기가 주변회로에 추가되면, 주변회로부의 기능이 증가함에 따라서, 주변회로의 면적이 바람직하지 않게 비교적 커져 버린다.

예를 들면, 일안 리플렉스 디지털 카메라에 대한 35mm 풀사이즈 포맷과 같이, 촬상 소자가 차지하는 면적이 미리 결정되는 경우, 주변회로 면적이 증가함에 따라, 단순하게 칩 사이즈가 커진다. 당연하게도, 이 칩을 격납하는 패키지도 커진다.

특히, 일안 리플렉스 카메라에 촬상 소자를 짜넣는 경우에, 촬상 소자의 수직 방향의 사이즈(카메라 수직 방향의 사이즈)가 커지면, 촬상 소자가 일안 리플렉스 카메라의 광학 뷰파인더의 광로와 간섭하여 버린다. 이와 같은 간섭을 방지하기 위해 광로를 윗쪽으로 이동시키려고 하면, 뷰파인더 광학계를 크게 변경할 필요가 생긴다. 그러면, 종래의 일안 리플렉스 카메라의 기계적 구조를 크게 수정할 필요가 생기기 때문에, 기계적 설계의 부하가 증대한다. 수정을 실현한다고 하더라도, 큰 뷰파인더용 프리즘 등이 필요하게 되기 때문에, 그 기계적 구조 부품과 광학부품의 코스트를 증가시킨다.

한편, 일본국 특개 2011-159958호 공보에 개시된 것과 같은 적층 구조를 채용하더라도, 촬상 소자를 단일 칩으로 구성하는 경우와 비교하면 그것의 투영 면적은 삭감할 수 있기는 하지만, 적층 구조를 채용함으로써 판독 시간이 결코 단축되지는 않는다.

일본국 특개 2011-159958호 공보에서는, 화상처리 블록이 탑재되기 때문에, 제2 칩을 유효하게 이용할 수 있다. 그렇지만, 실제로는, 대용량 메모리를 사용하는 일안 리플렉스 디지털 카메라 등에 있어서는, 화상처리 블록 근처에 메모리 칩을 배치할 필요가 있기 때문에, 화상처리 블록을 제2 칩에 배치하는 것이 반드시 바람직하지는 않다. 화상신호처리 블록을 제2 칩에 배치하지 않는 경우, 제2 칩에 실제로 배치되는 회로의 수가 칩 면적에 비해 매우 적어져, 결과적으로 매우 고가의 적층된 칩으로 되어 버린다.

본 발명은, 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 촬상 소자의 면적과 코스트를 과도하게 증가시키지 않으면서, 고화질 화상 및 고속 판독 동작을 실현한다.

본 발명에 따르면,

2차원으로 배치된 복수의 화소와, 제1 방향으로 분할되고, 상기 복수의 화소로부터의 화소신호를 상기 제1 방향으로 판독하도록 구성된 복수의 출력선을 구비한 제1 반도체와,

상기 복수의 출력선에 각각 대응하고, 상기 판독된 화소신호를 처리하도록 구성된 복수의 신호 처리 유닛과, 상기 신호 처리 유닛으로부터 출력된 신호를 제2 방향으로 판독하도록 구성된 판독 유닛을 구비한 제2 반도체를 구비하고,

상기 제1 반도체와 상기 제2 반도체를 적층시키고, 상기 복수의 출력선과 상기 복수의 신호 처리 유닛을 서로 대응하여 접속한 촬상 소자가 제공된다.

더구나, 본 발명에 따르면, 상기한 촬상 소자를 갖는 촬상장치가 제공된다.

더구나, 본 발명에 따르면, 상기한 촬상 소자를 구비한 휴대전화기가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징은 (첨부도면을 참조하여 주어지는) 이하의 실시형태의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

명세서에 포함되고 명세서의 일부를 구성하는 다음의 첨부도면은, 본 발명의 예시적인 실시형태, 특징 및 국면을 예시하며, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 촬상 소자의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 촬상 소자의 화소의 구성의 일례를 도시한 회로도이다.
도 3a 및 도 3b는 제1 실시형태에 따른 촬상 소자의 반도체 내부의 개략 배치를 도시한 도면이다.
도 4는 실시형태에 따른 촬상 소자의 단면 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 제2 실시형태에 따른 촬상 소자의 반도체 내부의 개략 배치를 도시한 도면이다.
도 6은 제3 실시형태에 따른 휴대전화기의 개략 구성을 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 더욱 상세히 설명한다. 본 실시형태들에서 나타낸 구성요소들의 치수, 형성 및 상대적인 위치는 다양한 상황 및 본 발명에 맞추어 변형된 장치의 구조에 따라 적절히 변경되며, 본 발명은 이들 실시형태들에 한정되는 것은 아니다.

<제1 실시형태>

도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시형태에 대해 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 촬상 소자의 개략 구성을 설명한다. 이때, 본 발명의 촬상 소자는, 디지털 카메라, 디지털 비디오카메라 등으로 대표되는 다양한 촬상장치에 사용할 수 있다.

도 1에 나타낸 것과 같이, 제1 실시형태에 따른 촬상 소자에 있어서는, 복수의 화소(101)가 2차원으로 배치되어 있다. 이때, 도 1에서는 설명의 편의를 위해 수평 방향(행방향) 및 수직 방향(열방향) 각각에서 6화소씩 나타내고 있다. 그러나, 실제의 촬상 소자에 있어서는 수백만 내지 수천만 화소의 화소(101)가 배치된다. 화소(101)의 상세 구성에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에 나타낸 것과 같이, 화소(101)는, 포토다이오드(201), 전송 스위치(202), 플로팅 디퓨젼부(203), MOS 앰프(204), 선택 스위치(205) 및 리셋 스위치(206)를 구비한다.

포토다이오드(201)는 촬상장치의 광학계를 거쳐 입사하는 빛을 전기신호로 변환한다. 포토다이오드(201)는 전송 스위치(202)에 접속된다. 전송 스위치(202)의 게이트는 제어신호 TX에 의해 제어되어, 포토다이오드(201)에 축적된 전하를 플로팅 디퓨전부(203)에 전송한다.

플로팅 디퓨전부(203)는, 전하를 전송된 전하량에 대응하는 전압으로 변환하고, 이 전압을 MOS 앰프(204)의 게이트에 입력한다. MOS 앰프(204)의 출력은 선택 스위치(205)에 입력된다. 선택 스위치(205)의 제어신호 SEL이 해당 행을 선택하면, 해당 행의 화소신호가 각 열의 수직 출력선(열 출력선)에 나타난다.

리셋 스위치(206)는 제어신호 RES에 의해 제어된다. 리셋 스위치(206)를 거쳐, 플로팅 디퓨전부(203)에 축적된 전하를 리셋할 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 각각의 수직 출력선(열 출력선)(102a, 102b)은, 촬상 소자의 대응하는 열에 배치된 화소(101)로부터 출력되는 화소신호를 출력한다. 각각의 정전류원(103a, 103b)은, 대응하는 수직 출력선(102a, 102b)을 구동한다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 제1 실시형태에 따른 수직 출력선(102a, 102b)은 촬상 소자의 수직 방향으로 2개의 분할된 출력선이다. 수직 출력선(102a, 102b)에 각각 대응하여 정전류원(103a, 103b)이 배치된다.

화소(101)의 플로팅 디퓨전부(203) 및 MOS 앰프(204), 수직 출력선 102a 또는 102b, 정전류원 103a 또는 103b는 소스 폴로워를 구성한다. 선택 스위치(205)에 의해 선택된 행에 배치된 각 화소(101)의 전하가 전압신호로 변환되고, 이 전압 신호가 수직 출력선(102a, 102b)에 각각 나타난다.

화소(101)를 제어하는 제어신호 SEL, RES, TX는, 수직 주사회로(104a, 104b) 및 신호 선택회로(105a, 105b)로부터 공급된다. 수직 주사회로(104a, 104b)에 입력되는 공통의 수직 주사 펄스는, 선택할 행을 결정한다. 선택된 행의 정보는 신호 선택회로(105a, 105b)에 각각 전송된다.

각각의 신호 선택회로(105a, 105b)는 타이밍 제너레이터(미도시)로부터 공급되는 입력 신호 SEL, RES, TX의 타이밍과, 선택된 행의 정보에 따라, 적절히 해당 행의 화소에 제어신호를 공급한다. 이렇게 하여, 선택된 행의 화소신호가 수직 출력선(102a, 102b)에 각각 나타나게 된다.

제1 실시형태에 있어서는, 2개의 수직 주사회로(104a, 104b)에 의해 선택된 2개의 행의 출력이 각각 수직 출력선(102a, 102b)에 나타나게 된다. 따라서, 수직 출력선(102a, 102b)에 나타난 화소신호는 열회로(106a, 106b)에 입력된다.

각각의 열회로(106a, 106b)는 열 앰프 등을 포함하는 회로에 의해 구성된다. 상하 모든 열회로 내부 앰프에 있어서 제어신호(미도시)에 의해 선택된 동일 게인이 곱해진다.

통상, 수직 출력선은 촬상 소자 내의 수직 방향으로 선두 화소로부터 최종 화소까지 뻗는다. 특히 실제 사이즈가 큰 일안 리플렉스 카메라용의 촬상 소자에 있어서는, 이 수직 출력선의 물리적인 길이에 기인하는 전기 저항, 분포 용량 등의 영향이 회로의 불안정을 초래하고 있다. 예를 들면, 각 화소 내의 선택 스위치가 온이 된 후, 수직 출력선의 신호 전위가 안정될 때까지 시간이 걸린다. 그 결과, 선택 스위치를 온으로 한 후, 즉시 열회로 내의 열 앰프 출력을 판독하는 것이 불가능하다.

이에 대하여, 도 1에 나타낸 것과 같이, 수직 출력선(열 출력선)을 수직 방향(열방향)으로 분할하고, 각각의 수직 출력선에 열회로(106a, 106b)를 설치해서 신호 처리를 행함으로써, 이 불안정 요인을 대폭적으로 줄일 수 있다. 이에 따르면, 안정 대기 시간을 대폭적으로 단축하는 것이 가능해져, 판독 시간을 단축할 수 있다. 더구나, 수직 방향의 2개의 다른 2행의 화소신호를 동시에 판독함으로써, 판독 시간을 거의 절반으로 줄일 수 있다.

열회로(106a, 106b)에 있어서 적절한 게인에 의해 증폭된 신호는 각 열의 A/D 변환회로(107a, 107b)에 각각 입력된다. A/D 변환회로(107a, 107b)는 열회로(106a, 106b)의 출력 신호를 소정의 범위 내에서 변환하여, 디지털 신호를 각각 출력한다. A/D 변환회로(107a, 107b)의 출력 신호는, 후단의 메모리(108a, 108b)에 일시적으로 각각 유지된다. 출력 신호가 메모리(108a, 108b)에 유지되면, A/D 변환회로(107a, 107b)는 즉시 다음 행의 A/D 변환 동작을 개시할 수 있으므로, 고속동작이 가능해진다.

메모리(108a, 108b)에 유지된 디지털 데이터는 수평 출력회로(109a, 109b)에 의해 각 열마다 순차 출력되고, 최종 출력 드라이버(110a, 110b)에 의해 촬상 소자의 외부로 출력된다. 각각의 최종 출력 드라이버(110a, l10b)는 도 1에서는 간략하게 도시하고 있지만, 실제로는, 디지털 데이터를 적절하게 출력하기 위해서, 예를 들면, 패러랠 데이터를 소팅하는 회로, 직렬화 회로, LVDS 드라이버 등으로 구성하는 것이 가능하다.

이때, 제1 실시형태에 있어서, 화소(101)를 2차원 방향으로 배치한 화소 영역, 수직 주사회로(104a, 104b) 및 신호 선택회로(105a, 105b)를 포함하는 점선부(111)가 제1 반도체(11) 내부에 구성된다.

상기한 것 이외의 구성부품, 즉 정전류원(103a, 103b), 열회로(106a, 106b), A/D 변환회로(107a, 107b), 메모리(108a, 108b), 수평 출력회로(109a, 109b) 및 최종 출력 드라이버(110a, 110b)는 제2 반도체(112) 내부에 구성된다.

제1 반도체(111)와 제2 반도체(112)는 적층되는 동시에, 이들 반도체 사이에 설치된 접속 포인트(113)에서 접속된다.

전술한 제1 반도체(111) 및 제2 반도체(112)에 있어서의 각 구성부품의 배치의 일례에 대해서 도 3a 및 도 3b를 참조해서 설명한다. 도 3a는, 화소 영역이 배치되어 있는 제1 반도체(111)측에서 보았을 때의 제1 실시형태에 따른 촬상 소자를 나타낸 부감도이다.

제1 반도체(111)와 제2 반도체(112)는 다른 반도체 기판 위에 형성되고 대략 동일한 외형을 갖고 적층되는 동시에 전기적 배선으로 접속된 반도체 칩이다. 이들 반도체는 단일 패키지에 봉입되어, 1개의 촬상 소자로서 취급된다.

도 3a를 참조하면, 제1 반도체(111)에는, 수직 주사회로(104a, 104b), 신호 선택회로(105a, 105b)와, 화소(101)가 2차원으로 배치된 화소 영역과, 각 열에서 수직 방향으로 분할된 수직 출력선(102a, 102b)이 배치되어 있다. 수직 출력선(102a, 102b)의 단부에는 제2 반도체에 전기적으로 접속하는 접속 포인트(113)가 배치된다.

도 3b는, 제1 실시형태에 따른 촬상 소자의 부감도이다. 도 3b는, 주변회로부가 배치되어 있고, 제1 반도체(111)를 제거했을 때에 볼 수 있는 제 2 반도체(112)를 나타낸 것이다. 제2 반도체(112)에 있어서도, 접속 포인트(113)는 제1 반도체(111)와 같은 위치에 배치된다. 수직 출력선의 정전류원(103a, 103b)은 접속 포인트(113)의 근방에 배치된다. 정전류원(103a, 103b)의 직후에 열회로(106a, 106b)가 배치된다. 그것의 후단에 A/D 변환회로(107a, 107b)가 배치된다. A/D 변환회로(107a, 107b)는 회로 규모에 대해 최대 영역을 차지한다. 그것의 후단에 메모리(108a, 108b)가 배치된다. 전술한 구성부품들은 화소의 열방향과 동일한 방향으로 배치된다.

제2 반도체(112)의 중앙의 수평 방향(행방향)으로 수평 출력회로(109a, 109b)가 레이아웃된다. 디지털 신호 출력이 수평 출력회로(109a, 109b)로 전송된 후, 좌측단의 최종 출력 드라이버(110a, 110b)에 공급된다. 각각의 최종 출력 드라이버(110a, 110b)의 면적은, 출력 방식에 의존하지만, 로직 회로 규모가 비교적 커지고 또한 LVDS 등의 최종 출력의 구동을 위해 촬상 소자 내부의 비교적 대전류에 의한 구동을 행하는 회로가 포함되기 때문에, 이 면적이 커지는 경향이 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 촬상 소자의 단면 구조를 나타낸 것이다. 화소가 배치된 제1 반도체(111)는, 반도체 기판(401) 위에 형성되어 있고, 제1 도전형의 영역(402)을 구비하고 있다. 제1 도전형의 영역(402)에는, 포토다이오드를 구성하는 제2 도전형의 영역(201), 전송 스위치(202), 플로팅 디퓨전부(203) 및 선택 스위치(205)가 설치되어 있다. 이때, 설명의 간략화를 위해 리셋 스위치와 MOS 앰프는 도시하지 않고 있다.

소자 분리 영역(404), 제1 배선층(405), 제2 배선층(406), 제3 배선층(407) 및 제4 배선층(408)이 설치되어 있다. 제4 배선층(408)은 접속 포인트(113)를 구성하고 있다. 각 배선층은 스루홀(409)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

화소 영역 고유의 구성으로서, 칼라필터층(410) 및 마이크로렌즈(411)가 각 화소에 형성되어 있다.

한편, 제2 반도체(112)도 반도체 기판(412) 위에 형성되어 있고, 제1 도전형의 영역(413)을 구비하고 있다. 제1 도전형의 영역(413)에는, 트랜지스터(414)가 형성되어 있다. 소자 분리 영역(404), 제1 배선층(415), 제2 배선층(416), 제3 배선층(417) 및 제4 배선층(418)이 설치되어 있다. 제4 배선층(418)은 접속 포인트(113)를 구성하고 있다. 제1 반도체(111)의 접속 포인트(113)와 제2 반도체(112)의 접속 포인트는 마이크로범프(419) 등으로 접속된다. 현재, 촬상 소자의 화소 피치는 수 미크론의 오더이다. 그러나, 접속 포인트의 위치를 열마다 어긋나게 할 수 있으면, 화소 피치의 2배의 크기를 갖는 마이크로범프 피치를 확보할 수 있으므로, 마이크로범프를 사용가능하다.

다른 접속방법으로서는, 반도체를 적층한 후, 한쪽의 반도체 기판에 나머지 반도체의 배선층까지 관통공을 형성하고, 이 관통공에 금속을 매립하여 관통 VIA를 형성함으로써, 전기적 접속을 확보한다.

도 4를 참조하여 끝의 화소를 설명하였다. 중앙부 부근의 화소 영역의 아래에는, 도 3b에 나타낸 것과 같이, 각종 기능 블록 회로가 형성된다.

수직 출력선을 수직 방향(열방향)으로 분할함으로써 고속의 판독이 가능해진다. 또한, 화소 영역 이면에 대응하는 화소열의 열회로, A/D 변환회로 등을 배치함으로써, 촬상 소자의 외형 치수를 최소한으로 할 수 있다. 이에 따라 큰 촬상 소자도 소형 패키지에 봉입하는 것이 가능해져, 카메라의 소형화에 기여할 수 있다. 이때, 제1 반도체(111)와 제2 반도체(112)를 접속할 때에 겹치는 면적이 최대가 되도록 반도체들을 적층함으로써, 효율적으로 촬상 소자를 소형화할 수 있다.

각 반도체의 배선층의 층 수, 구조 등은 본 제1 실시형태에 기재된 범위에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 임의의 층 수를 갖는 반도체에 적용가능하다.

제1 실시예에서는, 각 수직 출력선을 구동하는 정전류회로를 제2 반도체(112)에 배치하고 있다. 그러나, 정전류회로를 제1 반도체(111)에 배치해도 된다.

<제2 실시형태>

이하, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 촬상 소자에 대해 설명한다. 제2 실시예에서는, 수직 출력선(열 출력선)을 수직 방향(열방향)으로 4개의 출력선으로 분할하고, 각각의 출력선의 단부를 제2 반도체에의 접속 포인트로 설정하는 촬상 소자에 대해 설명한다.

도 5a는, 제2 실시형태에 따른 촬상 소자의 화소 영역이 배치되어 있는 제1 반도체(2111)측에서 본 부감도이다. 도 5a를 참조하면, 제1 반도체(2111)에는, 수직 주사회로(104a∼104d), 신호 선택회로(105a∼105d), 화소(101)가 2차원으로 배치된 화소 영역과, 각 열마다 수직 방향으로 분할된 수직 출력선(102a∼102d)이 배치되어 있다. 각 수직 출력선(102a∼102d)의 단부에는, 제2 반도체(2112)에 전기적으로 접속하는 접속 포인트(113)가 배치된다. 이때, 각 화소(101)의 구성은, 도 2를 참조로 해서 설명한 것과 같기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다.

도 5b는, 제2 실시형태에 따른 촬상 소자의 부감도이다. 도 5는, 주변회로부가 배치되어 있고, 제1 반도체(2111)를 제거했을 때에 볼 수 있는 제2 반도체(2112)를 나타낸 것이다. 제2 반도체(2112)에 있어서도, 접속 포인트(113)는 제1 반도체(2111)와 같은 위치에 배치된다. 수직 출력선의 정전류원(103a∼103d)은 접속 포인트(113)에 근방에 배치된다. 정전류원(103a∼103d)의 직후에, 열회로(106a∼106d)가 배치된다. 그것의 후단에 A/D 변환회로(107a∼l07d)가 배치된다. 제2 실시형태의 구성은, 제1 실시형태보다도 회로 규모를 작게 설계하고, 촬상 소자의 수직 방향(열방향)으로 열마다 회로를 4세트 배치하는 것이 가능하면 실현할 수 있다. 그것의 후단에 메모리(108a∼108d)가 배치된다. 전술한 구성부품들은 화소의 열방향과 동일한 방향으로 배치된다.

제2 반도체(2112)의 상하 블록의 중앙의 수평 방향으로 수평 출력회로(109a∼109d)가 레이아웃된다. 디지털 신호 출력이 수평 출력회로(109a∼109d)에 전송된 후, 좌측단의 최종 출력 드라이버(110a∼110d)에 공급된다. 각각의 최종 출력 드라이버(110a∼110d)의 면적은, 출력 방식에 의존하지만, 로직 회로 규모가 비교적 커지고 또한 LVDS 등의 최종 출력의 구동을 위해 촬상 소자 내부의 비교적 대전류에 의한 구동을 행하는 회로가 포함되기 때문에, 이 면적이 커지는 경향이 있다.

이때, 제2 실시예에서는, 각 수직 출력선(102a∼102d)을 구동하는 정전류원(103a∼103d)을 제2 반도체(2112)에 배치하고 있다. 이것은, 수직 방향으로 수직 출력선을 3개 이상의 라인으로 분할하는 경우에는 제1 반도체(2111)에 정전류원을 배치하는 것은 곤란해지기 때문에, 정전류원을 제2 반도체(2112)에 배치하는 쪽이 더 바람직하다.

전술한 것과 같이, 분할된 수직 출력선(열 출력선)의 수를 수직 방향(열방향)으로 증가시킴으로써 동시에 4행의 판독이 가능해짐으로써, 더욱 더 고속의 판독이 가능해진다. 또한, 화소 영역의 이면의 대응하는 화소열의 열회로, A/D 변환회로 등을 배치함으로써, 촬상 소자의 외형 크기를 최소한으로 할 수 있다. 이에 따라, 큰 촬상 소자도 소형 패키지에 봉입하는 것이 가능해져, 카메라의 소형화에 기여할 수 있다.

또한, 실제로 제2 반도체에 열방향으로 배치가능한 회로 면적에 근거하여 수직 분할수를 정하는 것이 가능해지기 때문에, 임의의 분할수를 정할 수 있어, 촬상 소자의 외형 치수가 최소한으로 되도록 촬상 소자를 적절히 설계하거나, 혹은 후단의 화상처리에 적합한 화상 소자를 적절히 설계하는 것이 가능해진다.

전술한 제1 또는 제2 실시예에서는, 제1 반도체 111 또는 2111과 적층되는 제2 반도체 112 또는 2112를 배선층측의 마이크로범프를 사용해서 접속하는 경우를 설명하였다. 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 화소 영역을 이면 조사 타입 또는 표면 조사 타입으로 할지, 또는 반도체들을 마이크로범프 또는 관통 VIA에 의해 접속할지에 따라 각 반도체의 접속 형태가 다르다. 어떤 구성을 취해도 된다.

<제3 실시형태>

도 6은, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 휴대전화기(300)의 구성을 나타낸 블록도다. 제3 실시형태에 따른 휴대전화기(300)는, 음성 통화 기능 이외에, 전자우편 기능, 인터넷 접속 기능, 화상의 촬영/재생 기능 등을 갖는다.

도 6에 있어서, 통신부(301)는, 유저가 계약한 통신 캐리어를 따르는 통신방식에 의해 다른 전화기와 음성 데이터와 화상 데이터를 통신한다. 음성처리부(302)는, 음성 통화시에 있어서, 마이크로폰(303)으로부터의 음성 데이터를 발신에 적합한 형식으로 변환해서, 변환된 데이터를 통신부(301)로 보낸다. 또한, 음성처리부(302)는, 통신부(301)로부터 보내진 통화 상대로부터의 음성 데이터를 복호하여, 복호된 데이터를 스피커(304)로 보낸다.

촬상부(305)는, 제1 및 제2 실시형태의 어느 한 개에서 설명한 촬상 소자를 구비하고, 피사체의 화상을 촬영해서 화상 데이터를 출력한다. 화상처리부(306)는, 화상의 촬영시에 있어서는, 촬상부(305)에 의해 촬영된 화상 데이터를 처리하여, 기록에 적합한 형식으로 변환해서, 변환된 데이터를 출력한다. 화상처리부(306)는, 기록된 화상의 재생시에는, 재생할 화상을 처리해서, 처리된 화상을 표시부(307)로 보낸다. 표시부(307)는, 수 인치 정도 크기의 액정표시 패널을 구비하고, 제어부(309)로부터의 지시에 따라 각종의 표시 내용을 표시한다. 불휘발 메모리(308)는, 주소록의 정보와, 전자우편의 데이터, 촬상부(305)에 의해 촬영된 화상 데이터 등의 데이터를 기억한다.

제어부(309)는 CPU와 메모리 등을 갖고, 메모리(미도시)에 기억된 제어 프로그램에 따라 휴대전화기(300)의 각 부를 제어한다. 조작부(310)는, 전원 버튼, 번호 키, 유저가 데이터를 입력하기 위해 사용하는 기타의 각종 조작 키를 구비한다. 카드 I/F(311)는, 메모리 카드(312)에 대하여 각종의 데이터를 기록 및 재생한다. 외부 I/F(313)는, 불휘발 메모리(308)와 메모리 카드(312)에 기억된 데이터를 외부기기에 송신하고, 또한, 외부기기로부터 송신된 데이터를 수신한다. 외부 I/F(313)는, 예를 들어, USB 표준을 따르는 유선의 통신방식이나 무선통신 등, 공지의 통신방식에 의해 통신을 행한다.

다음에, 휴대전화기(300)에 있어서의 음성 통화 기능을 설명한다. 통화 상대에 대하여 전화를 걸 때, 유저가 조작부(310)의 번호 키를 조작해서 통화 상대의 번호를 입력하거나, 불휘발 메모리(308)에 기억된 주소록을 표시부(307)에 표시하고, 통화 상대를 선택하여, 발신을 지시한다. 발신이 지시되면, 제어부(309)는 통신부(301)를 거쳐 통화 상대에게 발신한다. 통화 상대에서 착신하면, 통신부(301)는 음성처리부(302)에 대하여 상대의 음성 데이터를 출력하는 동시에, 유저의 음성 데이터를 상대에게 송신한다.

전자우편을 송신하는 경우, 유저는, 조작부(310)를 사용하여, 메일 작성을 지시한다. 메일 작성이 지시되면, 제어부(309)는 메일 작성용의 화면을 표시부(307)에 표시한다. 유저는 조작부(310)를 사용해서 송신처 어드레스와 본문을 입력하여, 송신을 지시한다. 제어부(309)는 메일 송신이 지시되면, 통신부(301)에 대하여 어드레스의 정보와 메일 본문의 데이터를 보낸다. 통신부(301)는, 메일 데이터를 통신에 적합한 형식으로 변환하여, 변환된 데이터를 송신처에 보낸다. 통신부(301)는, 전자우편을 수신하면, 수신한 메일의 데이터를 표시에 적합한 형식으로 변환하여, 변환된 데이터를 표시부(307)에 표시한다.

다음에, 휴대전화기(300)에 있어서의 촬영 기능에 대해 설명한다. 유저가 조작부(310)를 조작해서 촬영 모드를 설정한 후, 정지 화상 또는 동화상의 촬영을 지시하면, 촬상부(305)는 촬영하여 촬영된 정지 화상 데이터 또는 동화상 데이터를 촬영해서 화상처리부(306)로 보낸다. 화상처리부(306)는 촬영된 정지 화상 데이터나 동화상 데이터를 처리하여, 처리된 데이터를 불휘발 메모리(308)에 기억한다. 화상처리부(306)는, 얻어진 정지 화상 데이터나 동화상 데이터를 카드 I/F(311)로 보낸다. 카드 I/F(311)는 정지 화상 데이터나 동화상 데이터를 메모리 카드(312)에 기억한다.

휴대전화기(300)는, 이렇게 촬영된 정지 화상 데이터나 동화상 데이터를 포함하는 파일을, 전자우편의 첨부 파일로서 송신할 수 있다. 구체적으로는, 전자우편을 송신할 때에, 불휘발 메모리(308)나 메모리 카드(312)에 기억된 화상 파일을 선택하고, 화상 파일을 첨부 파일로서 송신을 지시한다.

또한, 휴대전화기(300)는, 촬영된 정지 화상 데이터나 동화상 데이터를 포함하는 파일을, 외부 I/F(313)를 거쳐 PC나 다른 전화기 등의 외부기기에 송신할 수도 있다. 유저는, 조작부(310)를 조작하여, 불휘발 메모리(308)나 메모리 카드(312)에 기억된 화상 파일을 선택하여, 송신을 지시한다. 제어부(309)는, 선택된 화상 파일을 불휘발 메모리(308) 또는 메모리 카드(312)로부터 판독하여, 판독된 화상 파일을 외부기기에 송신하도록, 외부 I/F(313)를 제어한다.

예시적인 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시형태에 한정되지 않는다는 것은 자명하다. 이하의 청구범위의 보호범위는 가장 넓게 해석되어 모든 변형, 동등물 구조 및 기능을 포괄하여야 한다.

Claims (10)

1. 촬상 소자로서,
   2차원으로 배치된 복수의 화소와, 상기 복수의 화소로부터 화소신호를 출력하는 복수의 출력선을 구비한 제1 반도체 기판; 및
   상기 복수의 출력선에 각각 대응하고, 상기 출력된 화소신호를 처리하는 복수의 신호 처리 유닛과, 상기 복수의 신호 처리 유닛에 의해 각각 공유되고, 상기 촬상 소자의 외부로 상기 처리된 화소신호를 출력하는 복수의 출력 유닛을 구비한 제2 반도체 기판을 구비하고,
   상기 제1 반도체 기판과 상기 제2 반도체 기판을 적층시키고, 상기 복수의 화소의 각 열에 N(N은 1보다 큰 양의 정수이다)출력선을 배치하고, 상기 N출력선과 상기 복수의 신호 처리 유닛을 서로 대응하여 접속하고,
   상기 복수의 신호 처리 유닛 각각은 상기 대응하는 출력선과 상기 복수의 출력 유닛 중 하나와의 사이에 연속해서 접속된 적어도 2개의 처리부를 구비하고,
   N은 상기 제2 반도체 기판상의 각 열에 배치된 상기 복수의 신호 처리 유닛의 수에 대응하여 결정되는, 촬상 소자.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 반도체 기판 및 상기 제2 반도체 기판은 겹치는 면적이 최대가 되도록 적층된 촬상 소자.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 반도체 기판 및 상기 제2 반도체 기판은 동일한 외형을 갖는 촬상 소자.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 신호 처리 유닛 각각은, 앰프, A/D 변환회로, 메모리 중에서 적어도 한 개를 포함하는 촬상 소자.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 반도체 기판은, 상기 복수의 출력선을 각각 구동하도록 구성된 복수의 구동 유닛을 더 구비한 촬상 소자.
   
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 촬상 소자를 구비한 촬상장치.
   
7. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 촬상 소자를 구비한 휴대전화기.
8. 제 1항에 있어서,
   각 열에 배치된 연속적인 화소의 N군은, 상기 N출력선의 각각에 접속된, 촬상 소자.
   
9. 제 1항에 있어서,
   N은, 상기 복수의 신호 처리 유닛이 상기 제2 반도체 기판내에 맞도록 결정되는, 촬상 소자.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 반도체 기판은, 상기 연속적인 화소의 N군을 각각 제어하는 N주사회로를 더 구비하는, 촬상 소자.

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