TW202414809A - 光檢測裝置及攝像裝置 - Google Patents

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野本和生
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日商索尼半導體解決方案公司
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本發明改善雜訊特性。實施形態之固體攝像裝置具備：複數個光電轉換元件(333)，其等排列成行列方向之二維格子狀，各自產生與受光量相應之電荷；及檢測部(400)，其檢測基於在前述複數個光電轉換元件產生之電荷的光電流；且前述光電轉換元件與前述檢測部之至少一部分配置於不同之晶片(201a、201b)。

Description

光檢測裝置及攝像裝置
本發明係關於一種固體攝像裝置及攝像裝置。
自先前以來，將與垂直同步信號等之同步信號同步地拍攝圖像資料(圖框)之同步型固體攝像元件用於攝像裝置等中。在該一般之同步型固體攝像裝置中，由於僅能夠就同步信號之每一週期(例如1/60秒)取得圖像資料，故在與交通或機器人等相關之領域中，難以對應於要求更高速之處理之情形。因而，業界曾提案非同步型固體攝像裝置，該非同步型固體攝像裝置就每一像素設置有即時檢測受光量超過臨限值而作為位址事件的檢測電路。就每一像素檢測位址事件之非同步型固體攝像裝置也被稱為DVS(Dynamic Vision Sensor，動態視覺感測器)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2016-533140號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，一般之DVS由於為將下述部分積體於同一基板之構成，即：產生與受光光量相應之電荷之光電轉換元件、及用於基於因在光電轉換元件產生之電荷所致之光電流之電流值之變化而檢測有無位址事件之觸發的電路(以下稱為像素電路)，故存在來自光電轉換元件之暗電流朝構成像素電路之電晶體流入，因而，DVS之雜訊特性惡化之問題。
因而，在本發明中提案一種可改善雜訊特性之固體攝像裝置及攝像裝置。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述時問題，本發明之一形態之固體攝像裝置具備：複數個光電轉換元件，其等排列成行列方向之二維格子狀，各自產生與受光量相應之電荷；及檢測部，其檢測基於在前述複數個光電轉換元件產生之電荷之光電流；且前述光電轉換元件與前述檢測部之至少一部分配置於不同之晶片。
以下，針對本發明之一實施形態，基於圖式詳細地說明。此外，在以下之實施形態中，藉由對於同一部位賦予同一符號而省略重複之說明。
且，依照以下所示之項目順序說明本發明。 1.序言 2.第1實施形態 2.1攝像裝置之構成例 2.2固體攝像裝置之構成例 2.2.1固體攝像裝置之積層構造例 2.2.2固體攝像裝置之功能構成例 2.3單位像素之構成例 2.4位址事件檢測部之構成例 2.4.1電流電壓轉換部之構成例 2.4.2減法器及量化器之構成例 2.5對各層之配置 2.6固體攝像裝置之剖面構造例 2.7平面圖例 2.7.1第1晶片 2.7.2第2晶片 2.7.2.1源極隨耦器型 2.7.2.2增益提升型 2.8作用、效果 3.第2實施形態 3.1電晶體之雜訊特性之改善 3.1.1 FDSOI(Fully Depleted Silicon On Insulator，全空乏絕緣體上矽)之使用 3.1.2穿隧FET、FinFET之使用 3.2作用、效果 4.第3實施形態 4.1固體攝像裝置之製造製程 4.2作用、效果 5.第4實施形態 5.1單位像素之構成例 5.2固體攝像裝置之剖面構造例 5.3平面圖例 5.4作用、效果 6.第5實施形態 7.第6實施形態 7.1固體攝像裝置之積層構造例 7.2單位像素之構成例 8.第7實施形態 8.1固體攝像裝置之剖面構造例 9.第8實施形態 9.1固體攝像裝置之功能構成例 9.1.1行ADC之構成例 9.2單位像素之構成例 9.3固體攝像裝置之動作例 9.3.1時序圖 9.3.2流程圖 9.4固體攝像裝置之剖面構造例 9.5平面圖例 9.5.1第1晶片 9.5.2第2晶片 9.6作用、效果 10.第9實施形態 10.1固體攝像裝置之剖面構造例 10.2作用、效果 11.第10實施形態 11.1像素陣列部之構成例 11.2像素區塊之例 11.2.1拜耳排列 11.2.2 X-Trans(註冊商標)型排列 11.2.3四拜耳排列 11.2.4白色RGB排列 11.3像素區塊之構成例 11.4固體攝像裝置之動作例 11.4.1時序圖 11.4.2流程圖 11.5平面圖例 11.5.1第1例 11.5.1.1第1晶片 11.5.1.2第2晶片 11.5.2第2例 11.5.3第3例 11.6作用、效果 12.對於移動體之應用例
1.序言 針對一般之DVS採用所謂之事件驅動型驅動方式，其就每單位像素檢測有無位址事件之觸發，在檢測出位址事件之觸發時，自該位址事件觸發之單位像素讀出像素信號。
此外，本說明之單位像素係包含1個光電轉換元件(也稱為受光元件)而構成之像素之最小單位，例如對應於自圖像感測器讀出之圖像資料之各點。又，位址事件係就分配至呈二維格子狀排列之複數個單位像素各者之每一位址產生之事件，例如係基於在光電轉換元件產生之電荷的電流(以下稱為光電流)之電流值或其變化量超過某一定之臨限值等。
針對一般之DVS，如上述般，採用將光電轉換元件與像素電路配置於同一基板之構成。如此，在將光電轉換元件與電路元件配置於同一基板之構成中，存在來自光電轉換元件之暗電流朝構成像素電路之各電晶體流入，因而DVS之雜訊特性惡化之情形。
又，在將光電轉換元件與電路元件配置於同一基板之構成中，也存在光電轉換元件佔受光面之比例降低，其結果為，相對於入射光之量子效率(以下稱為受光效率)降低，而雜訊特性惡化之問題。
再者，在將光電轉換元件與電路元件配置於同一基板之構成中，以難以針對構成像素電路之各電晶體確保充分之面積之情形居多，在此情形下，也產生各電晶體之雜訊特性惡化，其結果為DVS之雜訊特性惡化之問題。
因而，在以下之實施形態中，針對可抑制雜訊特性之惡化之固體攝像裝置及攝像裝置，舉出若干個例子而詳細地說明。
2.第1實施形態 首先，針對第1實施形態之固體攝像裝置及攝像裝置，參照圖式詳細地說明。
2.1攝像裝置之構成例 圖1係顯示第1實施形態之固體攝像裝置及攝像裝置之概略構成例之方塊圖。如圖1所示，攝像裝置100例如具備攝像透鏡110、固體攝像裝置200、記錄部120及控制部130。作為攝像裝置100可設想搭載於產業用機器人之相機、或車載相機等。
攝像透鏡110係將入射光集光且將該像在固體攝像裝置200之受光面成像之光學系統之一例。受光面可為固體攝像裝置200之供光電轉換元件排列之面。固體攝像裝置200對入射光進行光電轉換且產生圖像資料。又，固體攝像裝置200對於產生之圖像資料執行雜訊去除或白平衡調整等之特定之信號處理。藉由該信號處理而獲得之結果、與顯示有無位址事件之觸發之檢測信號經由信號線209輸出至記錄部120。此外，針對顯示有無位址事件之觸發之檢測信號之產生方法於後文敘述。
記錄部120例如由快閃記憶體、DRAM(Dynamic Random Access Memory，動態隨機存取記憶體)、或SRAM(Static Random Access Memory，靜態隨機存取記憶體)等構成，記錄自固體攝像裝置200輸入之資料。
控制部130例如由CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)等構成，藉由經由信號線139輸出各種指示，而控制固體攝像裝置200等之攝像裝置100之各部。
2.2固體攝像裝置之構成例 繼而，針對固體攝像裝置200之構成例，參照圖式詳細地說明。
2.2.1固體攝像裝置之積層構造例 圖2係顯示第1實施形態之固體攝像裝置之積層構造例之圖。如圖2所示，固體攝像裝置200具備將受光晶片201與檢測晶片202上下積層而成之構造。受光晶片201例如具備將供光電轉換元件排列之第1晶片201a、與供像素電路排列之第2晶片201b貼合而成之2層積層構造。
針對第1晶片201a與第2晶片201b之接合、及受光晶片201(具體而言第2晶片201b)與檢測晶片202之接合，例如可利用將各者之接合面平坦化且以電子間力將兩者貼合之所謂之直接接合。惟，並不限定於此，例如，也可利用將形成於相互之接合面之銅(Cu)製之電極墊彼此接合之所謂之Cu-Cu(銅-銅)接合、或其他之凸塊接合等。
又，受光晶片201與檢測晶片202例如經由貫通半導體基板之TSV(Through-Silicon Via，穿矽導通體)等之連接部電性連接。針對利用TSV之連接，例如可採用：將設置於受光晶片201之TSV與自受光晶片201以至檢測晶片202設置之TSV之2個TSV在晶片外表連接之所謂之雙TSV方式、或以自受光晶片201貫通至檢測晶片202之TSV將兩者連接之所謂之共用TSV方式等。
惟，在針對受光晶片201與檢測晶片202之接合利用Cu-Cu(銅-銅)接合或凸塊接合時，經由Cu-Cu(銅-銅)接合部或凸塊接合部將兩者電性連接。
2.2.2固體攝像裝置之功能構成例 圖3係顯示第1實施形態之固體攝像裝置之功能構成例之方塊圖。如圖3所示，固體攝像裝置200具備：驅動電路211、信號處理部212、仲裁器213、及像素陣列部300。
在像素陣列部300中呈二維格子狀排列有複數個單位像素。單位像素雖然在後述內容中詳細地說明，但例如由下述部分構成，即：光電二極體等之光電轉換元件；及像素電路(在本實施形態中相當於後述之位址事件檢測部400)，其基於因在該光電轉換元件產生之電荷所致之光電流之電流值或其變化量是否超過特定之臨限值，而檢測有無位址事件之觸發。此處，像素電路可由複數個光電轉換元件共有。此時，各單位像素構成為包含1個光電轉換元件、及所共有之像素電路。
像素陣列部300之複數個單位像素可被群組化為分別包含特定數目之單位像素之複數個像素區塊。以下，將在水平方向排列之單位像素或像素區塊之集合稱為“列”，將在垂直於列之方向排列之單位像素或像素區塊之集合稱為“行”。
各單位像素當在像素電路中檢測出位址事件之觸發時，將自該單位像素讀出信號之請求輸出至仲裁器213。
仲裁器213仲裁來自1個以上之單位像素之請求，基於該仲裁結果朝發出請求之單位像素發送特定之應答。接收到該應答之單位像素將顯示位址事件之觸發之檢測信號輸出至驅動電路211及信號處理部212。
驅動電路211藉由依序驅動輸出檢測信號之單位像素，而自檢測出位址事件之觸發之單位像素朝信號處理部212輸出例如與受光量相應之信號。
信號處理部212對於自單位像素輸入之信號執行特定之信號處理，將該信號處理之結果與位址事件之檢測信號經由信號線209供給至記錄部120。
2.3單位像素之構成例 繼而，針對單位像素310之構成例進行說明。圖4係顯示第1實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。如圖4所示，單位像素310例如具備受光部330、及位址事件檢測部400。此外，圖4之邏輯電路210例如可為包含圖3之驅動電路211、信號處理部212、及仲裁器213之邏輯電路。
受光部330例如具備光電二極體等之光電轉換元件333，其輸出連接於位址事件檢測部400。
位址事件檢測部400例如具備電流電壓轉換部410、及減法器 430。惟，位址事件檢測部400除此以外還具備緩衝器、量化器、及傳送部。針對位址事件檢測部400之細節，在後述內容中利用圖5等進行說明。
在此構成中，受光部330之光電轉換元件333對入射光予以光電轉換而產生電荷。在光電轉換元件333產生之電荷作為與該電荷量相應之電流值之光電流朝位址事件檢測部400輸入。
2.4位址事件檢測部之構成例 圖5係顯示第1實施形態之位址事件檢測部之概略構成例之方塊圖。如圖5所示，位址事件檢測部400除具備圖4中亦顯示之電流電壓轉換部410、減法器430及量化器440以外，還具備緩衝器420、及傳送部450。
電流電壓轉換部410將來自受光部330之光電流轉換為其對數之電壓信號，且將藉此產生之電壓信號輸出至緩衝器420。
緩衝器420對來自電流電壓轉換部410之電壓信號予以修正，且將修正後之電壓信號輸出至減法器430。
減法器430依照來自驅動電路211之行驅動信號使來自緩衝器420之電壓信號之電壓位準降低，且將降低後之電壓信號輸出至量化器440。
量化器440將來自減法器430之電壓信號量化為數位信號，且將藉此產生之數位信號作為檢測信號輸出至傳送部450。
傳送部450將來自量化器440之檢測信號傳送至信號處理部212等。該傳送部450例如在檢測到位址事件之觸發時，將要求自傳送部450朝驅動電路211及信號處理部212發送位址事件之檢測信號的請求輸出至仲裁器213。而且，傳送部450在自仲裁器213接收到對請求之應答時，將檢測信號輸出至驅動電路211及信號處理部212。
2.4.1電流電壓轉換部之構成例 圖5所示之構成之電流電壓轉換部410例如可為如圖4般具備LG電晶體411、放大電晶體412、及定電流電路415之所謂源極隨耦器型電流電壓轉換部。惟，並不限定於此，例如可為如圖6所例示之具備2個LG電晶體411及413、2個放大電晶體412及414、以及定電流電路415之所謂增益提升型電流電壓轉換器。
如圖4所示，LG電晶體411之源極及放大電晶體412之閘極例如連接於受光部330之光電轉換元件333之陰極。LG電晶體411之汲極例如連接於電源端子VDD。
又，例如，放大電晶體412之源極被接地，汲極經由定電流電路415連接於電源端子VDD。定電流電路415例如可由P型之MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金屬氧化物半導體)電晶體等之負載MOS電晶體構成。
另一方面，在為增益提升型時，如圖6所示，LG電晶體411之源極及放大電晶體412之閘極例如連接於受光部330之光電轉換元件333之陰極。又，LG電晶體411之汲極例如連接於LG電晶體413之源極及放大電晶體412之閘極。LG電晶體413之汲極例如連接於電源端子VDD。
又，例如，放大電晶體414之源極連接於LG電晶體411之閘極及放大電晶體412之汲極。放大電晶體414之汲極例如經由定電流電路415連接於電源端子VDD。
藉由採用如圖4或圖6所示之連接關係，而構成環狀之源極隨耦器電路。藉此，將來自受光部330之光電流轉換為與該電荷量相應之對數值之電壓信號。此外，LG電晶體411及413與放大電晶體412及414可分別由例如NMOS電晶體構成。
2.4.2減法器及量化器之構成例 圖7係顯示第1實施形態之減法器及量化器之概略構成例之電路圖。如圖7所示，減法器430具備：電容器431及433、反相器432、及開關434。又，量化器440具備比較器441。
電容器431之一端連接於緩衝器420之輸出端子，另一端連接於反相器432之輸入端子。電容器433與反相器432並聯連接。開關434依照列驅動信號將電容器433之兩端連接之路徑開閉。
反相器432將經由電容器431輸入之電壓信號反轉。將該反相器432反轉之信號輸出至比較器441之非反轉輸入端子(+)。
在將開關434導通時，朝電容器431之緩衝器420側輸入電壓信號Vinit。又，其相反側成為假想接地端子。方便上，將該假想接地端子之電位設為零。此時，蓄積於電容器431之電位Qinit在將電容器431之電容設為C1時，由以下之式(1)表示。另一方面，由於電容器433之兩端被短路，故該蓄積電荷成為零。 Qinit=C1×Vinit(1)
其次，考量將開關434關斷，電容器431之緩衝器420側之電壓發生變化而成為Vafter之情形，蓄積於電容器431之電荷Qafter由以下之式(2)表示。 Qafter=C1×Vafter(2)
另一方面，蓄積於電容器433之電荷Q2在將輸出電壓設為Vout時，由以下之式(3)表示。 Q2=-C2×Vout(3)
此時，由於電容器431及433之總電荷量不變化，故以下之式(4)成立。 Qinit=Qafter+Q2(4)
若將式(1)至式(3)代入式(4)而進行變形，則獲得以下之式(5)。 Vout=-(C1/C2)×(Vafter-Vinit)(5)
式(5)表示電壓信號之減算動作，減算結果之增益成為C1/C2。一般，由於較理想為將增益最大化，故較佳的是設計為增大C1，減小C2。另一方面，由於若C2過小，則有kTC雜訊增大，雜訊特性惡化之虞，故C2之電容削減被限制於可容許雜訊之範圍內。又，由於就每單位像素搭載包含減法器430之位址事件檢測部400，故針對電容C1及C2存在面積上之制約。考量其等而決定電容C1及C2之值。
比較器441將來自減法器430之電壓信號與對反轉輸入端子(-)施加之特定之臨限值電壓Vth進行比較。比較器441將顯示比較結果之信號作為檢測信號輸出至傳送部450。
又，上述之位址事件檢測部400整體之增益A在將電流電壓轉換部410之轉換增益設為CG log，將緩衝器420之增益設為‘1’時，由以下之式(6)表示。 [數1]
在式(6)中，i photo_n為第n個單位像素之光電流，其單位為例如安培(A)。N為像素區塊內之單位像素310之數目，在本實施形態中為‘1’。
2.5對於各層之配置 在以上所說明之構成中，如圖4所示，受光部330例如配置於圖2所示之受光晶片201之第1晶片201a，像素電路(位址事件檢測部400)之電流電壓轉換部410之LG電晶體411及放大電晶體412例如配置於圖2所示之受光晶片201之第2晶片201b。又，其他之構成(以下將其他之電路構成之符號設為‘510’)例如配置於檢測晶片202。此外，在以下之說明中，為明確化，而將配置於第2晶片201b之構成稱為上層像素電路500。在電流電壓轉換部410為源極隨耦器型時(參照圖4)，在上層像素電路500中包含LG電晶體411、及放大電晶體412。另一方面，在為增益提升型時，在上層像素電路500中包含2個LG電晶體411及413、以及2個放大電晶體412及414。
如圖4所示，在受光晶片201中，配置於第1晶片201a之受光部330與配置於第2晶片201b之上層像素電路500例如經由自第1晶片201a以至第2晶片201b貫通之連接部501電性連接。
又，配置於第2晶片201b之上層像素電路500與配置於檢測晶片202之另一電路構成510例如經由自第2晶片201b以至檢測晶片202貫通之連接部502電性連接。
此外，連接部501及502例如可由TSV、Cu-Cu(銅-銅)接合部、或凸塊接合部等構成。
2.6固體攝像裝置之剖面構造例 圖8係顯示第1實施形態之固體攝像裝置之剖面構造例之剖視圖。此外，在圖8中顯示以相對於光之入射面(受光面)垂直之面切斷固體攝像裝置200時之剖面構造例。
如圖8所示，固體攝像裝置200具備將檢測晶片202進一步貼合於將第1晶片201a與第2晶片201b貼合而成之積層構造之受光晶片201的構造。
第1晶片201a與第2晶片201b之接合面610、及受光晶片201與檢測晶片202之接合面620可分別為例如經直接接合之面。惟，如上述般，也可利用Cu-Cu(銅-銅)接合或凸塊接合等，而取代直接接合。
第1晶片201a例如由半導體基板601、及層間絕緣膜608構成。
在半導體基板601中形成由n型半導體區域606、及包圍n型半導體區域606之p型半導體區域605構成之光電轉換元件333(受光部330)。光電轉換元件333接收經由晶片上透鏡602自半導體基板601之背面側入射之入射光。可在光電轉換元件333與晶片上透鏡602之間設置將搭載晶片上透鏡602之面平坦化之平坦化膜603或未圖示之彩色濾光器等。
n型半導體區域606係蓄積利用光電轉換產生之電荷(電子)之電荷蓄積區域。包圍n型半導體區域606之p型半導體區域605中之與光之入射面為相反側(上表面側)之雜質濃度可高於光之入射面側(下表面側)之雜質濃度。即，光電轉換元件333成為HAD(Hole-Accumulation Diode，電洞累積二極體)構造，可在n型半導體區域606之下表面側與上表面側之各界面形成p型半導體區域605，以抑制產生暗電流。
在半導體基板601中，自背面側觀察，呈二維格子狀設置有將複數個光電轉換元件333之間電性及光學分離之像素分離部604，在由該像素分離部604區劃出之矩形之區域設置有光電轉換元件333。
在各光電轉換元件333中，陽極被接地，在陰極設置有用於取出在光電轉換元件333產生之電荷之接觸層607。
層間絕緣膜608為將第1晶片201a與第2晶片201b電性分離之隔離器，設置於半導體基板601之表面側、亦即與第2晶片201b之接合側。層間絕緣膜608之接合面610例如為了與第2晶片201b直接接合而被平坦化。
第2晶片201b例如由半導體基板611、層間絕緣膜612、及配線層613構成。
在半導體基板611形成有LG電晶體411及放大電晶體412，作為上層像素電路500。LG電晶體411之源極與放大電晶體412之閘極例如經由下述部分與光電轉換元件333之接觸層607電性連接，即：自層間絕緣膜612之上表面經由半導體基板611及層間絕緣膜608貫通至形成於半導體基板601之接觸層607之TSV 501a、自層間絕緣膜612之上表面貫通至LG電晶體411之源極之TSV 501b、相同地自層間絕緣膜612之上表面貫通至放大電晶體412之閘極之TSV 501c、及在層間絕緣膜612之上表面側將TSV 501a、501b及501c電性連接之配線501d。TSV 501a、501b及501c與配線501d構成圖4之連接部501。
配線層613例如具備絕緣層、及形成於絕緣層中之多層之配線。該配線例如連接於LG電晶體411之閘極及放大電晶體412之汲極。
又，配線層613具備露出於與檢測晶片202之接合面620之銅(Cu)製之墊(Cu墊)619。Cu墊619經由配線層613之配線連接於LG電晶體411之閘極及放大電晶體412之汲極。
檢測晶片202例如由半導體基板621、層間絕緣膜622、及配線層623構成。
在半導體基板621形成有例如包含電流電壓轉換部410之定電流電路415、位址事件檢測部400之其餘之電路、及邏輯電路210等的電路元件511，作為其他電路構成510。
配線層623與第2晶片201b之配線層613同樣地，例如具備絕緣層、及形成於絕緣層中之多層之配線。該配線例如與形成於半導體基板621之電路元件511電性連接。
又，配線層623具備露出於與第2晶片201b之接合面620之Cu墊629。Cu墊629經由配線層623之配線連接於電路元件511。
露出於第2晶片201b之配線層613之表面之Cu墊619與露出於檢測晶片202之配線層623之表面之Cu墊629構成將第2晶片201b與檢測晶片202電性及機械地接合之Cu-Cu(銅-銅)接合部。亦即，在圖8所示之例中，圖4之連接部502由Cu-Cu(銅-銅)接合部構成。
2.7平面圖例 繼而，針對第1晶片201a及第2晶片201b各者之平面圖，舉出例子進行說明。
2.7.1第1晶片 圖9係顯示本實施形態之第1晶片之平面圖例之平面圖。如圖9所示，在第1晶片201a中呈二維格子狀排列有受光部330之光電轉換元件333。各光電轉換元件333例如形成於矩形之區域。又，在各光電轉換元件333中形成有連接於構成連接部501之TSV 501a之接觸層607。
2.7.2第2晶片 2.7.2.1源極隨耦器型 圖10係顯示將電流電壓轉換部410設為源極隨耦器型(參照圖4)時之第2晶片之平面圖例之平面圖。如圖10所示，在第2晶片201b中呈二維格子狀排列有包含LG電晶體411及放大電晶體412之上層像素電路500。各上層像素電路500例如形成於與形成於第1晶片201a之光電轉換元件333為相同程度之區域內。
在各上層像素電路500中，LG電晶體411例如具備：閘極4111、相對於閘極4111形成於源極側之擴散區域416、及相對於閘極4111形成於汲極側之擴散區域417。又，放大電晶體412例如具備：閘極4121、相對於閘極4121形成於源極側之擴散區域418、及相對於閘極4121形成於汲極側之擴散區域419。
在LG電晶體411之源極側之擴散區域416連接有：構成連接部501之TSV 501a、及放大電晶體412之閘極4121。另一方面，在汲極側之擴散區域417連接有電源電壓VDD。
在放大電晶體412之源極側之擴散區域418連接有接地電壓VSS。另一方面，在汲極側之擴散區域419連接有LG電晶體411之閘極4111。
2.7.2.2增益提升型 圖11係顯示將電流電壓轉換部410設為增益提升型(參照圖6)時之第2晶片之平面圖例之平面圖。如圖11所示，在第2晶片201b中呈二維格子狀排列有包含LG電晶體411及413、以及放大電晶體412及414之上層像素電路500。各上層像素電路500例如形成於與形成於第1晶片201a之光電轉換元件333為相同程度之區域內。
在各上層像素電路500中，於與圖10所示之上層像素電路500同樣之配置中，在LG電晶體411之汲極側配置有LG電晶體413之閘極4131，在放大電晶體412之汲極側配置有放大電晶體414之閘極4141。
相對於LG電晶體413之閘極4131，與LG電晶體411共有源極側之擴散區域417。另一方面，在汲極側之擴散區域4171連接有電源電壓VDD而取代擴散區域417。
相對於放大電晶體414之閘極4141，與放大電晶體412共有源極側之擴散區域419。另一方面，汲極側之擴散區域4191連接於LG電晶體413之閘極4131。
2.8作用、效果 如以上所述般，根據本實施形態，由於將受光部330之光電轉換元件333與上層像素電路500配置於隔著層間絕緣膜608而電性分離之不同之半導體基板601及611，故可減少來自光電轉換元件333之暗電流朝構成上層像素電路500之各電晶體之流入。藉此，可抑制DVS之雜訊特性之惡化。
又，由於將光電轉換元件333與上層像素電路500配置於不同基板，故可使光電轉換元件333佔受光面之比例增加。藉此，由於可提高對於入射光之受光效率，故可進一步抑制DVS之雜訊特性之惡化。
再者，由於藉由將光電轉換元件333與上層像素電路500配置於不同基板，而可針對構成上層像素電路500之各電晶體確保充分之面積，故可抑制各電晶體之雜訊特性之惡化，而進一步抑制DVS之雜訊特性之惡化。
3.第2實施形態 其次，針對第2實施形態之固體攝像裝置及攝像裝置，參照圖式詳細地說明。
3.1電晶體之雜訊特性之改善 DVS之雜訊特性如上述般除因暗電流自光電轉換元件333朝上層像素電路500之流入以外，因構成上層像素電路500之各電晶體之雜訊特性惡化而也會惡化。此處，在圖12中顯示構成上層像素電路500之各電晶體之電流與雜訊之關係。在圖12中，橫軸為每一電晶體之汲極電流，縱軸為每一電晶體之雜訊成分。
如圖12所示，構成上層像素電路500之各電晶體之雜訊與電流量成正比地增加。其表示在電晶體之雜訊特性中，熱雜訊S Vg佔主導地位。電晶體之飽和區域之熱雜訊S Vg可由以下之式(7)表示。在式(7)中，k為波茲曼係數，T為絕對溫度，gm為跨導。 [數2]
由式(7)可知，為了減少電晶體之飽和區域之熱雜訊S Vg，而有效的是增大電晶體之跨導gm。電晶體之跨導gm可由以下之式(8)表示。在式(8)中，W為電晶體之閘極面積。 [數3]
由式(8)可知，作為使電晶體之跨導gm增加之方法，存在擴大電晶體之閘極面積W之方法。例如，在第1實施形態中，藉由增大構成像素電路之LG電晶體411及放大電晶體412之閘極面積，而可減少LG電晶體411及放大電晶體412之熱雜訊S Vg，從而改善雜訊特性。
又，作為使電晶體之跨導gm增加之其他方法，也存在如以下之方法。
3.1.1 FDSOI(Fully Depleted Silicon On Insulator，全空乏絕緣體上矽)之使用 作為使電晶體之跨導gm增加之方法之一個，存在將FDSOI基板用於形成上層像素電路500之第2晶片201b之半導體基板611之方法。
圖13係顯示在FDSOI基板製作之電晶體之概略構成例之剖視圖。如圖13所示，FDSOI基板701例如具備：矽基板等之支持基板704、位於支持基板704上之矽氧化膜等之埋入氧化膜703、及位於埋入氧化膜703上之較薄之矽薄膜702。
上層像素電路500之各電晶體(在第1實施形態中相當於LG電晶體411及放大電晶體412、或LG電晶體411及413以及放大電晶體412及414)700具備：形成於矽薄膜702之源極707及汲極708、以及設置於矽薄膜702之夾在源極707及汲極708之間之區域上之閘極絕緣膜706及閘極705。
在此構成中，藉由對支持基板704施加反向偏壓，而可提高電晶體700之閘極控制性。此外，反向偏壓例如既可對於支持基板704自背面或側面直接施加，也可施加至形成於在自矽薄膜702貫通至埋入氧化膜703之溝渠之底部露出之支持基板704的接觸層。
圖14係顯示圖13所例示之電晶體之電流電壓特性之圖。在圖14中，實線表示施加與對閘極705施加之電壓同等之電壓作為反向偏壓之情形，虛線表示將支持基板704接地(無反向偏壓)之情形。
如圖14所示，藉由對電晶體700賦予反向偏壓，而汲極電流增加2倍以上。其表示藉由賦予反向偏壓而將電晶體700之跨導gm改善2倍以上。因而，藉由將FDSOI基板701用於第2晶片201b之半導體基板611，且對在FDSOI基板701製作之LG電晶體411及放大電晶體412賦予反向偏壓，而可將熱雜訊S Vg減少至1/2以下。
3.1.2穿隧FET、FinFET之使用 又，電晶體之次臨限區域之熱雜訊S Vg可由以下之式(9)表示。在式(9)中，q係基本電荷，S係次臨限係數，V d係汲極電壓。 [數4]
由式(9)可知，為了減少電晶體之次臨限區域之熱雜訊S Vg，而有效的是減小電晶體之次臨限係數S。
作為次臨限係數S較小之電晶體，可例示如圖15所例示之穿隧FET 710、或圖16所例示之FinFET 720之具備因隧道電流所致之快速之導通/關斷特性(次臨限特性)之電晶體。
藉由將如其等之次臨限係數S較小之電晶體用於構成上層像素電路500之各電晶體，而可減少電晶體之熱雜訊S Vg，從而改善雜訊特性。例如，藉由利用次臨限係數S為1/2之電晶體，而理論上可將熱雜訊S Vg減少至1/4。
3.2作用、效果 如以上所述般，根據本實施形態，藉由將跨導gm或次臨限係數S良好之電晶體用於構成上層像素電路500之電晶體，而可減少電晶體之熱雜訊。其結果為，可改善DVS之雜訊特性。
此外，其他構成、動作及效果由於可與上述之實施形態同樣，故此處省略詳細之說明。
4.第3實施形態 在第3實施形態中，針對本發明之固體攝像裝置200之製造製程，舉出例子進行說明。此外，在本實施形態中，例示將第2實施形態所例示之FDSOI基板701用於第2晶片201b之半導體基板611之情形，對於其他構成之固體攝像裝置200也可同樣地應用。
4.1固體攝像裝置之製造製程 圖17～圖28係顯示第3實施形態之固體攝像裝置之製造製程之一例的剖視圖。在本製造製程中，首先，藉由對於擴散有受體之p型之半導體基板601形成格子狀之像素分離部604，而區劃出形成有各個光電轉換元件333之區域。
其次，在由像素分離部604區劃出之區域，藉由將施體自半導體基板601之表面側離子注入，而形成由p型半導體區域605及n型半導體區域606構成之光電轉換元件333。
其次，在半導體基板601之表面側，藉由將施體以到達n型半導體區域606之方式離子注入，而形成電性連接於n型半導體區域606之接觸層607。
其次，在半導體基板601，例如利用電漿CVD(Chemical Vapor Deposition，化學汽相沈積)法使氧化矽(SiO 2)沈積，而形成層間絕緣膜608。繼而，例如，利用CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學機械研磨)將層間絕緣膜608之表面平坦化。
之後，在半導體基板601之背面側形成平坦化膜603及晶片上透鏡602。藉此，如圖17所示，形成單片化前之第1晶片201a。
其次，如圖18所示，藉由將在背面形成有矽氧化膜731之SOI基板701A(支持基板(例如矽基板)704、埋入氧化膜(例如矽氧化膜)703及矽層702A)的矽氧化膜731之表面與第1晶片201a之層間絕緣膜608之表面貼合，而將SOI基板701A與第1晶片201a直接接合。此外，矽氧化膜731之表面例如藉由CMP而平坦化。
其次，如圖19所示，藉由將SOI基板701A之矽層702A薄膜化，而形成矽薄膜702。
其次，如圖20所示，形成自矽薄膜702到達支持基板704之中途之元件分離絕緣膜(也稱為通道截斷環)732。此外，元件分離絕緣膜732除形成於區劃上層像素電路500之LG電晶體411及放大電晶體412之區域以外，針對用於對於LG電晶體411及放大電晶體412各者施加反向偏壓之區域也形成。此外，在以後之說明中，針對第1晶片201a之較層間絕緣膜608更下層，省略圖示。
其次，如圖21所示，在形成有元件分離絕緣膜732之矽薄膜702之表面形成矽氧化膜706A。
其次，如圖22所示，藉由利用例如RIE(Reactive Ion Etching，反應性離子蝕刻)刻入由元件分離絕緣膜732區劃出之區域中、用於施加反向偏壓之區域，而形成使支持基板704露出之溝渠733。
其次，如圖23所示，在由元件分離絕緣膜732區劃出之區域中、形成LG電晶體411及放大電晶體412各者之區域中之矽氧化膜706A上，形成各個電晶體(411及412)之閘極705(相當於閘極4111或4121)。
其次，如圖24所示，例如，藉由對形成有閘極705之FDSOI基板701表面進行回蝕，而去除露出之矽氧化膜706A，且在閘極705之下形成閘極絕緣膜706。繼而，如圖25所示，例如，藉由將閘極705及元件分離絕緣膜732用作遮罩，且將特定之摻雜物離子注入至FDSOI基板701表面，而形成夾著矽薄膜702之閘極705之下方之區域之源極707及汲極708，且在支持基板704之在溝渠733露出之區域形成用於施加反向偏壓之接觸層734。
其次，如圖26所示，在FDSOI基板701上，例如使用電漿CVD法使氮化矽(SiN)沈積，而形成層間絕緣膜612。
其次，如圖27所示，在層間絕緣膜612形成使閘極705及接觸層734露出之通孔，且形成貫通層間絕緣膜612、FDSOI基板701、矽氧化膜731及層間絕緣膜608而使接觸層607露出之通孔，在所形成之通孔內分別形成：連接於接觸層607之TSV 501a、連接於閘極705之TSV 501c、及連接於接觸層734之TSV 736。此外，雖然省略圖示，但連接於LG電晶體411之源極之TSV 501b也同樣地形成。
其次，如圖28所示，在層間絕緣膜612上形成連接TSV 501a、TSV 501b及501c之配線501d，且形成將TSV 736連接於特定之配線的配線737。藉此，在FDSOI基板701形成有包含LG電晶體411及放大電晶體412之上層像素電路500。
之後，在FDSOI基板701上形成配線層613，藉由將該配線層613之Cu墊619與檢測晶片202之配線層623之Cu墊629接合(Cu-Cu(銅-銅)接合)，而製造本實施形態之固體攝像裝置200(參考圖8)。此外，將檢測晶片202設為另行預先製作者。
4.2作用、效果 如以上所述般，根據本實施形態，可製造將受光部330之光電轉換元件333與上層像素電路500配置於隔著層間絕緣膜608而電性分離之不同之半導體基板601及FDSOI基板701(可為半導體基板611)的固體攝像裝置200。
此外，其他構成、動作及效果由於可與上述之實施形態同樣，故此處省略詳細之說明。
5.第4實施形態 在第4實施形態中，於上述之實施形態之固體攝像裝置200中，在光電轉換元件333與位址事件檢測部400之間設置有溢流閘極(OFG)。以下，針對第4實施形態之固體攝像裝置及攝像裝置，參照圖式詳細地說明。
在本實施形態中，攝像裝置及固體攝像裝置之構成及動作可與上述之實施形態同樣。惟，在本實施形態中，將單位像素310之受光部330置換為圖29所示之受光部730。
5.1單位像素之構成例 圖29係顯示本實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。如圖29所示，在本實施形態之單位像素310中，將上述之實施形態之受光部330(參照圖4等)置換為圖29所示之受光部730。
受光部730除具備光電轉換元件333以外，還具備OFG(Over Flow Gate，溢流閘極)電晶體332。OFG電晶體332例如可利用N型之MOS電晶體(以下簡稱為NMOS電晶體)而構成。
OFG電晶體332之源極連接於光電轉換元件333之陰極，汲極經由連接部501連接於位址事件檢測部400。又，自驅動電路211對OFG電晶體332之閘極施加控制在光電轉換元件333產生之電荷朝位址事件檢測部400之傳送之控制信號OFG。
5.2固體攝像裝置之剖面構造例 圖30係顯示本實施形態之固體攝像裝置之剖面構造例之剖視圖。此外，在圖30中與圖8同樣地顯示以相對於光之入射面(受光面)垂直之面切斷固體攝像裝置200時之剖面構造例。
如圖30所示，固體攝像裝置200例如在與圖8所例示之固體攝像裝置200同樣之積層構造及剖面構造中，於第1晶片201a之半導體基板601形成有OFG電晶體332。
因而，在本實施形態中，在半導體基板601除形成有光電轉換元件333用之n型半導體區域606以外，還形成有成為OFG電晶體332之汲極之n型半導體區域3322。n型半導體區域606與n型半導體區域3322之間藉由例如p型半導體區域715而電性分離。連接部501之TSV 501a經由接觸層607與n型半導體區域3322電性連接。
又，在半導體基板601也設置有OFG電晶體332之閘極3321。閘極3321自n型半導體區域3322經由p型半導體區域715到達n型半導體區域606之中途。因而，藉由對閘極3321施加高位準之控制信號OFG，而蓄積於光電轉換元件333之n型半導體區域606之電荷經由OFG電晶體332及TSV 501a朝第2晶片201b流出。
5.3平面圖例 又，本實施形態之第2晶片201b之平面圖例例如可與在第1實施形態中利用圖10或圖11所說明之平面圖例同樣。另一方面，將第1晶片201a之平面圖例置換為圖31所示之平面圖例。
如圖31所示，在本實施形態之第1晶片201a之平面圖例中，於與圖9所示之平面圖例同樣之配置中，在光電轉換元件333與接觸層607之間配置有OFG電晶體332之閘極3321。
5.4作用、效果 如以上所述般，在本實施形態中，在光電轉換元件333與位址事件檢測部400之間配置有控制電荷自光電轉換元件333之讀出之OFG電晶體332。又，該OFG電晶體332配置於與光電轉換元件333相同之第1晶片201a。藉由具備此構成，而根據本實施形態，可以所需之時序自光電轉換元件333讀出電荷。
此外，其他構成、動作及效果由於可與上述之實施形態同樣，故此處省略詳細之說明。
6.第5實施形態 其次，針對第5實施形態之攝像裝置及固體攝像裝置，參照圖式詳細地說明。
在上述之實施形態中，將配置於第2晶片201b之上層像素電路500設為位址事件檢測部400之電流電壓轉換部410之一部分之電晶體(LG電晶體411(或LG電晶體411及413)及放大電晶體412(或放大電晶體412及414))。惟，配置於第2晶片201b之上層像素電路500並非係限定於配置於該等電路元件者。例如，如圖32所例示般，也可將位址事件檢測部400整體配置於第2晶片201b。或，如圖33所例示般，除位址事件檢測部400整體以外，邏輯電路210之驅動電路211也可配置於第2晶片201b。
如以上所述般，配置於第2晶片201b之構成可進行各種變更。在此情形下亦然，由於將受光部330之光電轉換元件333與配置於第2晶片201b之電路元件配置於隔著層間絕緣膜608而電性分離之不同之半導體基板601及611，故可減少來自光電轉換元件333之暗電流之流入，而抑制DVS之雜訊特性之惡化。
此外，在圖32及圖33中例示基於在第4實施形態中利用圖29所說明之固體攝像裝置200之情形，但並不限定於此，例如也可基於圖4所例示之固體攝像裝置200等其他實施形態之固體攝像裝置200。
又，其他之構成、動作及效果由於可與上述之實施形態同樣，故此處省略詳細之說明。
7.第6實施形態 其次，針對第6實施形態之攝像裝置及固體攝像裝置，參照圖式詳細地說明。
7.1固體攝像裝置之積層構造例 在上述之實施形態中，藉由受光晶片201由第1晶片201a與第2晶片201b之2層構成，且於其貼合檢測晶片202，而構成3層積層構造之固體攝像裝置200(參照圖2)。惟，固體攝像裝置200之積層數並非係限定於3層者。例如，如圖34所例示般，也可設為除2層構造之受光晶片201與檢測晶片202以外，更積層有邏輯晶片203之4層積層構造。
7.2單位像素之構成例 圖35係顯示將固體攝像裝置設為4層積層構造時之單位像素之概略構成例之電路圖。如圖35所示，在將固體攝像裝置200設為4層積層構造時，可在最下層(第4層)之邏輯晶片203配置例如驅動電路211、信號處理部212、仲裁器213等之邏輯電路210。惟，並不限定於此，可進行下述各種變化，即：將邏輯電路210之一部分(例如驅動電路211)配置於第2晶片201b或檢測晶片202，將其餘部分配置於邏輯晶片203，或將位址事件檢測部400之一部分配置於邏輯晶片203等。
如以上所述般，由於藉由設為4層積層構造，而可根據構成像素電路之電晶體分配面積，故可進一步減少電晶體之熱雜訊，而進一步改善DVS之雜訊特性。
此外，在圖35中例示基於在第4實施形態中利用圖29所說明之固體攝像裝置200之情形，但並不限定於此，例如也可基於圖4所例示之固體攝像裝置200等其他實施形態之固體攝像裝置200。
又，其他之構成、動作及效果由於可與上述之實施形態同樣，故此處省略詳細之說明。
8.第7實施形態 其次，針對第7實施形態之攝像裝置及固體攝像裝置，參照圖式詳細地說明。
8.1固體攝像裝置之剖面構造例 圖36係顯示本實施形態之固體攝像裝置之剖面構造例之剖視圖。如圖36所示，固體攝像裝置200例如具備下述構造，即：在與第4實施形態中利用圖30所說明之固體攝像裝置200同樣之剖面構造中，在第2晶片201b之配線層613追加氫供給膜751，在第1晶片201a與第2晶片201b之間追加防氫擴散膜752。此外，配線層613及623、與層間絕緣膜612及622分別由矽氮化膜構成。
針對氫供給膜751，例如可利用以電漿CVD法等形成之氫量較高之矽氮化膜(以下稱為電漿SiN膜)。如此，藉由將含氫量較高之電漿SiN膜(氫供給膜751)配置於由矽氮化膜構成之層(配線層613及623、以及層間絕緣膜612及622)間之界面附近，而可修復因自電漿SiN膜擴散之氫原子在界面產生之晶格缺陷。藉此，因改善構成像素電路之電路元件之雜訊特性，而其結果為，可改善DVS之雜訊特性。
另一方面，針對防氫擴散膜752，例如可利用以減圧電漿CVD法等形成之含氫量較低之矽氮化膜(以下稱為LP-SiN膜)。如此，藉由使含氫量較低之LP-SiN膜(防氫擴散膜752)介置於像素電路與光電轉換元件333之間，而可減少氫原子自像素電路朝光電轉換元件333之擴散。藉此，可抑制因像素間之方格化所致之量子效率之降低。
此外，在圖36中例示基於在第4實施形態中利用圖30所說明之固體攝像裝置200之情形，但並不限定於此，例如也可基於圖8所例示之固體攝像裝置200等其他實施形態之固體攝像裝置200。
又，其他之構成、動作及效果由於可與上述之實施形態同樣，故此處省略詳細之說明。
9.第8實施形態 其次，針對第8實施形態之固體攝像裝置及攝像裝置，參照圖式詳細地說明。
在上述之實施形態中，主要針對用於檢測位址事件之觸發之構成，舉出例子進行了說明。相對於此，在本實施形態中，除用於檢測位址事件之觸發之構成以外，還針對用於自檢測出位址事件之觸發之單位像素讀出像素信號之構成，舉出例子進行說明。
此外，本實施形態之攝像裝置之概略構成及積層構造例如由於可與在第1實施形態中利用圖1及圖2所說明之攝像裝置100之概略構成例及積層構造例同樣，故此處省略詳細之說明。
9.1固體攝像裝置之功能構成例 圖37係顯示第8實施形態之固體攝像裝置之功能構成例之方塊圖。如圖37所示，固體攝像裝置200除具備與圖3所示之固體攝像裝置200同樣之構成以外，更具備行ADC 220。
驅動電路211藉由與自仲裁器213之特定之應答相應地依序驅動輸出檢測信號之單位像素810，而自檢測出位址事件之觸發之單位像素810朝信號處理部212輸出例如與受光量相應之類比之像素信號。
行ADC 220就單位像素810之每一行將來自該行之類比之像素信號轉換為數位信號。而且，行ADC 220將藉由轉換而產生之數位之像素信號供給至信號處理部212。
信號處理部212對於來自行ADC 220之像素信號執行CDS(Correlated Double Sampling，相關雙取樣)處理(雜訊去除)或白平衡調整等之特定之信號處理。而且，信號處理部212將信號處理之結果與位址事件之檢測信號經由信號線209供給至記錄部120。
9.1.1行ADC之構成例 圖38係顯示本實施形態之行ADC之概略構成例之方塊圖。如圖38所示，行ADC 220具備就單位像素810之每一行設置之複數個ADC 230。
各ADC 230將出現於垂直信號線VSL之類比之像素信號轉換為數位信號。例如，ADC 230將類比之像素信號轉換為位元數較檢測信號更多之數位信號。而且，ADC 230將產生之數位信號供給至信號處理部212。
9.2單位像素之構成例 繼而，針對本實施形態之單位像素之構成例進行說明。圖39係顯示本實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。如圖39所示，單位像素810例如具備下述構成，即：在與圖29所例示之單位像素310同樣之構成中，將受光部730置換為受光部830，且追加像素信號產生部320。
受光部830除具備與圖29之受光部730同樣之構成以外，還具備傳送電晶體331。傳送電晶體331之源極與OFG電晶體332同樣地連接於光電轉換元件333之陰極，汲極經由連接部801連接於像素信號產生部320。此外，連接部801例如可與連接部501同樣地為自第1晶片201a以至第2晶片201b貫通之TSV或Cu-Cu(銅-銅)接合部或凸塊接合部等。
像素信號產生部320例如具備：重置電晶體321、放大電晶體322、選擇電晶體323、及浮動擴散層(Floating Diffusion：FD)324。
受光部830之傳送電晶體331及OFG電晶體332例如可利用NMOS電晶體而構成。同樣地，像素信號產生部320之重置電晶體321、放大電晶體322及選擇電晶體323各者例如可利用NMOS電晶體而構成。
傳送電晶體331依照來自驅動電路211之控制信號TRG將在光電轉換元件333產生之電荷朝浮動擴散層324傳送。OFG電晶體332依照來自驅動電路211之控制信號OFG將基於在光電轉換元件333產生之電荷的電氣信號(光電流)供給至位址事件檢測部400。
浮動擴散層324蓄積自光電轉換元件333經由傳送電晶體331傳送之電荷。重置電晶體321依照來自驅動電路211之重置信號將蓄積於浮動擴散層324之電荷放出(初始化)。放大電晶體322使與蓄積於浮動擴散層324之電荷之電荷量相應之電壓值之像素信號出現於垂直信號線VSL。選擇電晶體323依照來自驅動電路211之選擇信號SEL，切換放大電晶體322與垂直信號線VSL之連接。此外，出現於垂直信號線VSL之類比之像素信號由行ADC 220讀出且轉換為數位之像素信號。
邏輯電路210之驅動電路211在由控制部130指示位址事件之檢測開始時，輸出將像素陣列部300之全部受光部830之OFG電晶體332設為導通狀態之控制信號OFG。藉此，對各單位像素810之位址事件檢測部400，經由OFG電晶體332供給在受光部830之光電轉換元件333產生之光電流。
各單位像素810之位址事件檢測部400在基於來自受光部830之光電流檢測位址事件之觸發時，對於仲裁器213輸出請求。相對於此，仲裁器213仲裁來自各個單位像素810之請求，基於該仲裁結果朝發出請求之單位像素810發送特定之應答。接收到該應答之單位像素810將顯示有無位址事件之觸發之檢測信號供給至邏輯電路210之驅動電路211及信號處理部212。
驅動電路211將作為檢測信號之供給源之單位像素810之OFG電晶體332設為關斷狀態。藉此，停止光電流自該單位像素810之受光部830朝位址事件檢測部400之供給。
其次，驅動電路211根據控制信號TRG將該單位像素810之受光部830之傳送電晶體331設為導通狀態。藉此，將在受光部830之光電轉換元件333產生之電荷經由傳送電晶體331朝浮動擴散層324傳送。而且，在連接於像素信號產生部320之選擇電晶體323之垂直信號線VSL出現與蓄積於浮動擴散層324之電荷之電荷量相應之電壓值之像素信號。
如此，在固體攝像裝置200中，自檢測出位址事件之觸發之單位像素810朝行ADC 220輸出像素信號。
在此構成中，在配置於第2晶片201b之上層像素電路500中，與上述之實施形態同樣地，可包含位址事件檢測部400之電流電壓轉換部410之LG電晶體411及放大電晶體412(或LG電晶體411及413以及放大電晶體412及414)。又，在本實施形態中，在上層像素電路500中例如可更包含構成像素信號產生部320之重置電晶體321、放大電晶體322及選擇電晶體323。此外，浮動擴散層324係由自光電轉換元件333之陰極經由連接部801直至重置電晶體321之源極及放大電晶體322之閘極之配線構成。又，在以下之說明中，將上層像素電路500中所含之電流電壓轉換部410之電晶體(LG電晶體411及放大電晶體412、或LG電晶體411及413以及放大電晶體412及414)設為上層檢測電路410A。
9.3固體攝像裝置之動作例 繼而，針對本實施形態之固體攝像裝置800之動作，參照圖式詳細地說明。
9.3.1時序圖 首先，利用時序圖說明固體攝像裝置800之動作之一例。圖40係顯示本實施形態之固體攝像裝置之動作之一例的時序圖。
如圖40所示，在時序T0時，當由控制部130指示位址事件之檢測開始時，驅動電路211將對像素陣列部300之全部受光部830之OFG電晶體332之閘極施加之控制信號OFG提升為高位準。藉此，全部受光部830之OFG電晶體332成為導通狀態，自各受光部830朝各位址事件檢測部400供給基於在各受光部830之光電轉換元件333產生之電荷的光電流。
又，在控制信號OFG為高位準之期間中，對各受光部830之傳送電晶體331之閘極施加之控制信號TRG全部被維持為低位準。因而，在該期間中，全部受光部830之傳送電晶體331為關斷狀態。
繼而，在控制信號OFG為高位準之期間中，設想某一單位像素810之位址事件檢測部400檢測出位址事件之觸發之情形。在該情形下，檢測出位址事件之觸發之位址事件檢測部400對於仲裁器213發送請求。相對於此，仲裁器213在仲裁請求後，對於發出請求之位址事件檢測部400返回對請求之應答。
接收到應答之位址事件檢測部400例如在時序T1～T2之期間中將朝驅動電路211及信號處理部212輸入之檢測信號提升為高位準。此外，在本說明中，假設檢測信號為顯示導通事件之檢測結果之1位元之信號。
在時序T1時自位址事件檢測部400輸入有高位準之檢測信號之驅動電路211在下一時序T2時將全部控制信號OFG降低為低位準。藉此，停止光電流自像素陣列部300之全部受光部830朝位址事件檢測部400之供給。
又，驅動電路211在時序T2時，將對檢測出位址事件之觸發之單位像素(以下稱為讀出對象之單位像素)810之像素信號產生部320之選擇電晶體323之閘極施加的選擇信號SEL提升為高位準，且將對同一像素信號產生部320之重置電晶體321之閘極施加之重置信號RST在一定之脈衝期間中提升為高位準。藉此，放出蓄積於該像素信號產生部320之浮動擴散層324之電荷，而將浮動擴散層324重置(初始化)。如此，在將浮動擴散層324初始化之狀態下出現於垂直信號線VSL之電壓由行ADC 220之連接於該垂直信號線VSL之ADC 230讀出並轉換為數位信號，而作為重置位準之像素信號(以下簡稱為重置位準)。
其次，在讀出重置位準後之時序T3時，驅動電路211對讀出對象之單位像素810之受光部830之傳送電晶體331之閘極施加一定脈衝期間之控制信號TRG。藉此，將在受光部830之光電轉換元件333產生之電荷朝像素信號產生部320之浮動擴散層324傳送，與蓄積於浮動擴散層324之電荷相應之電壓出現於垂直信號線VSL。如此，出現於垂直信號線VSL之電壓由行ADC 220之連接於該垂直信號線VSL之ADC 230讀出並轉換為數位值，而作為受光部830之信號位準之像素信號(以下簡稱為信號位準)。
信號處理部212執行求得如以上所述般讀出之重置位準與信號位準之差分作為與光電轉換元件333之受光量相應之實質之像素信號之CDS處理。
之後，驅動電路211在時序T4時，將對讀出對象之單位像素810之像素信號產生部320之選擇電晶體323之閘極施加的選擇信號SEL降低為低位準，且將對全部受光部830之OFG電晶體332之閘極施加之控制信號OFG提升為高位準。藉此，重啟在全部受光部830之位址事件之觸發之檢測。
9.3.2流程圖 其次，利用流程圖說明固體攝像裝置800之動作之一例。圖41係顯示本實施形態之固體攝像裝置之動作之一例的流程圖。該動作例如在執行用於檢測位址事件之特定之應用程式時開始。
如圖10所示，在本動作中，首先，像素陣列部300之單位像素810各者檢測有無位址事件之觸發(步驟S101)。而且，驅動電路211判斷在任一單位像素810中是否檢測出位址事件之觸發(步驟S102)。
在未檢測出位址事件之觸發時(步驟S102之否)，本動作進展至步驟S104。另一方面，在檢測出位址事件之觸發時(步驟S102之是)，驅動電路211對於檢測出位址事件之觸發之單位像素810執行像素信號之讀出(步驟S103)，且進展至步驟S104。
在步驟S104中判斷是否完成本動作。在未完成時(步驟S104之否)，本動作返回步驟S101，且重複以後之動作。另一方面，在完成時(步驟S104之是)，本動作完成。
9.4固體攝像裝置之剖面構造例 圖42係顯示本實施形態之固體攝像裝置之剖面構造例之剖視圖。此外，在圖42中例如與圖30同樣地顯示以相對於光之入射面(受光面)垂直之面切斷固體攝像裝置800時之剖面構造例。
如圖42所示，固體攝像裝置800例如在與圖29所例示之固體攝像裝置200同樣之積層構造及剖面構造中，於第1晶片201a之半導體基板601形成有傳送電晶體331。
因而，在本實施形態中，於半導體基板601設置有：傳送電晶體331之閘極3311、成為傳送電晶體331之汲極之n型半導體區域3312、及用於經由傳送電晶體331取出在光電轉換元件333產生之電荷之接觸層807。n型半導體區域606與n型半導體區域3312之間和n型半導體區域606與n型半導體區域3322之間同樣地，藉由例如p型半導體區域715而電性分離。
接觸層807例如經由下述部分與重置電晶體321之源極電性連接，即：自層間絕緣膜612之上表面經由半導體基板611及層間絕緣膜608貫通至形成於半導體基板601之接觸層807之TSV 801a、自層間絕緣膜612之上表面貫通至重置電晶體321之源極之TSV 801b、及在層間絕緣膜612之上表面側將TSV 801a及501b電性連接之配線801d。又，接觸層807經由自層間絕緣膜612之上表面貫通至放大電晶體412之閘極之未圖示之TSV 801c及配線801d連接於放大電晶體322之閘極(未圖示)。TSV 801a、801b及801c與配線801d構成圖39之連接部801。
傳送電晶體331之閘極3311自n型半導體區域3312經由p型半導體區域715到達n型半導體區域606之中途。因而，藉由對閘極3311施加高位準之控制信號TRG，而蓄積於光電轉換元件333之n型半導體區域606之電荷經由傳送電晶體331及TSV 801a朝第2晶片201b流出。
9.5平面圖例 繼而，針對本實施形態之第1晶片201a及第2晶片201b各者之平面圖，舉出例子進行說明。
9.5.1第1晶片 圖43係顯示本實施形態之第1晶片之平面圖例之平面圖。如圖43所示，在本實施形態之第1晶片201a之平面圖例中，於與圖31所示之平面圖例同樣之配置中，在位於與對於光電轉換元件333配置有OFG電晶體332之閘極3321及接觸層607之角為對角處之角配置有傳送電晶體331之閘極3311及接觸層807。
9.5.2第2晶片 圖44係顯示本實施形態之第2晶片之平面圖例之平面圖。此外，在圖44中例示將電流電壓轉換部410設為源極隨耦器型(參照圖4)之情形，但並不限定於此，例如，即便在將電流電壓轉換部410設為增益提升型(參照圖6)之情形下，亦可同樣地應用。
如圖44所示，在第2晶片201b中呈二維格子狀排列有上層像素電路500，該上層像素電路500包含：上層檢測電路410A，其包含LG電晶體411及放大電晶體412；及像素信號產生部320，其包含重置電晶體321、放大電晶體322、選擇電晶體323、及浮動擴散層324。各上層像素電路500例如形成於與形成於第1晶片201a之光電轉換元件333為相同程度之區域內。此外，上層檢測電路410A可與上述之實施形態之上層像素電路500同樣。
在各像素信號產生部320中，重置電晶體321例如具備：閘極3211、相對於閘極3211形成於源極側之擴散區域325、及相對於閘極3211形成於汲極側之擴散區域326。源極側之擴散區域325例如連接於構成連接部801之TSV 801a。汲極側之擴散區域326連接於電源電壓VDD。
放大電晶體322例如具備：閘極3221、及相對於閘極3221形成於汲極側之擴散區域327。相對於閘極3221，與重置電晶體321共有源極側之擴散區域326。閘極3221連接於重置電晶體321之源極側之擴散區域325及TSV 801a。連接該閘極3221與重置電晶體321之擴散區域325及TSV 801a之配線3241作為浮動擴散層324而發揮功能。
選擇電晶體323例如具備：閘極3231、及相對於閘極3231形成於汲極側之擴散區域328。相對於閘極3231，與放大電晶體322共有源極側之擴散區域327。在汲極側之擴散區域328連接有垂直信號線VSL。
9.6作用、效果 如以上所述般，在除具備用於檢測位址事件之觸發之位址事件檢測部400以外，還具備用於自單位像素810讀出像素信號之像素信號產生部320之情形下亦然，藉由將該像素信號產生部320配置於第2晶片201b或較其更下層之晶片，而可減少暗電流自光電轉換元件333朝構成像素信號產生部320之各電晶體之流入。藉此，可抑制DVS之雜訊特性之惡化。
此外，在本實施形態中例示基於第4實施形態之固體攝像裝置200之情形，但並不限定於此，例如，也可基於第1實施形態之固體攝像裝置200等其他實施形態之固體攝像裝置200。
又，其他之構成、動作及效果由於可與上述之實施形態同樣，故此處省略詳細之說明。
10.第9實施形態 其次，針對第9實施形態之固體攝像裝置及攝像裝置，參照圖式詳細地說明。
在上述之第8實施形態中例示將像素信號產生部320配置於第2晶片201b之情形，但配置像素信號產生部320之層並不限定於第2晶片201b。例如，也可如圖45所示，在受光晶片201追加第3晶片201c，且如圖46所示，在該第3晶片201c配置像素信號產生部320。
10.1固體攝像裝置之剖面構造例 圖47係顯示本實施形態之固體攝像裝置之剖面構造例之剖視圖。此外，在圖47中例如與圖42同樣地顯示以相對於光之入射面(受光面)垂直之面切斷固體攝像裝置800時之剖面構造例。
如圖47所示，在本實施形態之固體攝像裝置800中，例如，在與第8實施形態中利用圖42所說明之固體攝像裝置800同樣之剖面構造中，於第2晶片201b與檢測晶片202之間配置有包含半導體基板821、層間絕緣膜822、配線層613、及層間絕緣膜811之第3晶片。
在此層構造中，像素信號產生部320(例如重置電晶體321)形成於半導體基板821。又，將重置電晶體321之源極及放大電晶體322之閘極與傳送電晶體331之汲極連接之連接部801之TSV 801a藉由自層間絕緣膜822之上表面經由半導體基板821、層間絕緣膜811、半導體基板611及層間絕緣膜608貫通至形成於半導體基板601之接觸層807，而連接於接觸層807。
此外，第2晶片201b與第3晶片201c之間之層間絕緣膜811並不限定於第3晶片201c側，可設置於第2晶片201b側。
10.2作用、效果 如以上所述般，藉由增加配置上層像素電路500之晶片(例如第3晶片201c)，而可增加對構成上層像素電路500之各電晶體分配之面積。藉此，由於可針對構成上層像素電路500之各電晶體確保充分之面積，故可抑制各電晶體之雜訊特性之惡化，而抑制DVS之雜訊特性之惡化。
此外，在本實施形態中例示基於第8實施形態之固體攝像裝置800之情形，但並不限定於此，例如，也可基於第1實施形態之固體攝像裝置200等其他實施形態之固體攝像裝置200。
又，其他之構成、動作及效果由於可與上述之實施形態同樣，故此處省略詳細之說明。
11.第10實施形態 其次，針對第10實施形態之固體攝像裝置及攝像裝置，參照圖式詳細地說明。
如上述所述般，像素陣列部300之複數個單位像素可被群組化為分別包含特定數目之單位像素之複數個像素區塊。因而，在本實施形態中，針對將像素陣列部300之複數個單位像素群組化為複數個像素區塊之情形，參照圖式詳細地說明。此外，在以下之說明中基於第8實施形態之固體攝像裝置800，但並不限定於此，例如，也可基於第1實施形態之固體攝像裝置200等其他實施形態之固體攝像裝置200。
11.1像素陣列部之構成例 圖48係顯示本實施形態之像素陣列部之概略構成例之方塊圖。如上述般，在本實施形態中，複數個單位像素被群組化為複數個像素區塊1010。因而，如圖48所示，在本實施形態中，像素陣列部300之複數個光電轉換元件333被群組化為複數個像素區塊1010。像素區塊1010分別包含呈I列×J行(I及J為正整數)排列之複數個光電轉換元件333。因而，各像素區塊1010係由呈複數個I列×J行(I及J為正整數)排列之複數個單位像素構成。
各像素區塊1010除具備I列×J行之複數個光電轉換元件333以外，還具備像素信號產生部320、及位址事件檢測部400。像素信號產生部320及位址事件檢測部400係由像素區塊1010內之複數個光電轉換元件333共有。亦即，各單位像素構成為包含：同一像素區塊1010中之1個光電轉換元件333、及所共有之像素信號產生部320及位址事件檢測部400。各單位像素之座標依照在固體攝像裝置800之受光面中呈二維格子狀排列之光電轉換元件333之座標。
對1個像素區塊1010之行配線有1條垂直信號線VSL。因而，若將像素區塊1010之行數設為m(m為正整數)，則在像素陣列部300中排列有m條垂直信號線VSL。
像素信號產生部320產生與自光電轉換元件333供給之光電流之電荷量相應之電壓值之信號作為像素信號。該像素信號產生部320將產生之像素信號經由垂直信號線VSL供給至行ADC 220。
位址事件檢測部400基於自同一像素區塊1010內之光電轉換元件333供給之光電流之電流值或其變化量是否超過特定之臨限值，而檢測有無位址事件之觸發。在該位址事件中例如可包含：顯示變化量超過上限之臨限值之意旨之導通事件、及顯示該變化量低於下限之臨限值之意旨之斷開事件。又，在位址事件之檢測信號中例如可包含：顯示導通事件之檢測結果之1位元、及顯示斷開事件之檢測結果之1位元。此外，位址事件檢測部400可為檢測導通事件及斷開事件中任一者之構成。
在位址事件觸發時，位址事件檢測部400將要求發送檢測信號之請求供給至仲裁器213。而且，在自仲裁器213接收到對請求之應答時，位址事件檢測部400將檢測信號供給至驅動電路211及信號處理部212。
被供給檢測信號之驅動電路211執行對於屬具備已供給該檢測信號之位址事件檢測部400之像素區塊1010的各單位像素之讀出。藉由該讀出，自視為讀出對象之像素區塊1010之各單位像素朝行ADC 220依序輸出類比值之像素信號。
11.2像素區塊之例 在圖48所示之構成中，像素區塊1010例如由接收因重建色彩所需之波長成分之光電轉換元件333之組合構成。例如，在基於RGB三原色重建色彩時，由接收紅(R)色之光之光電轉換元件333、接收綠(G)色之光之光電轉換元件333、及接收藍(B)色之光之光電轉換元件333之組合構成1個像素區塊1010。
因而，在本實施形態中，例如，基於相對於各光電轉換元件333設置之波長選擇元件(例如彩色濾光器)之排列(以下稱為彩色濾光器排列)，將在像素陣列部300中呈二維格子狀排列之複數個光電轉換元件333群組化為複數個像素區塊1010。
作為彩色濾光器排列例如存在下述各種排列，即：2×2像素之拜耳排列、由X-Trans(註冊商標)CMOS感測器採用之3×3像素之彩色濾光器排列(以下稱為X-Trans(註冊商標)型排列)、4×4像素之四拜耳排列(也稱為四面體排列)、或在拜耳排列中組合有白色RGB彩色濾光器之4×4像素之彩色濾光器(以下稱為白色RGB排列)等。
因而，以下，針對採用代表性彩色濾光器排列時之像素區塊1010，舉出若干個例子進行說明。
11.2.1拜耳排列 圖49係顯示針對彩色濾光器排列採用拜耳排列時之像素區塊之構成例之示意圖。如圖49所示，在採用拜耳排列作為彩色濾光器排列時，1個像素區塊1010A係由包含拜耳排列之重複之單位即2×2像素之總計4個光電轉換元件333之基本圖案(以下也稱為單位圖案)構成。因而，在本例之各像素區塊1010A中例如包含：具備紅(R)色之彩色濾光器之光電轉換元件333R、具備綠(Gr)色之彩色濾光器之光電轉換元件333Gr、具備綠(Gb)色之彩色濾光器之光電轉換元件333Gb、及具備藍(B)色之彩色濾光器之光電轉換元件333B。
11.2.2 X-Trans(註冊商標)型排列 圖50係顯示針對彩色濾光器排列採用X-Trans(註冊商標)型排列時之像素區塊之構成例之示意圖。如圖50所示，在本例中，1個像素區塊1010B係由包含X-Trans(註冊商標)型排列之重複之單位即3×3像素之總計9個光電轉換元件333之基本圖案(以下，其也稱為單位圖案)構成。因而，在本例之各像素區塊1010B中例如包含：5個光電轉換元件333G，其等具備沿形成單位圖案之矩形區域之2條對角線配置之綠(G)色之彩色濾光器；2個光電轉換元件333R，其等具備以位於矩形區域之中心之光電轉換元件333G為中心軸而點對稱地配置之紅(R)色之彩色濾光器；及2個光電轉換元件333B，其等相同地具備以位於矩形區域之中心之光電轉換元件333G為中心軸而點對稱地配置之藍(B)色之彩色濾光器。
11.2.3四拜耳排列 圖51係顯示針對彩色濾光器排列採用四拜耳排列時之像素區塊之構成例之示意圖。如圖51所示，在採用拜耳排列作為彩色濾光器排列時，1個像素區塊1010C係由包含四拜耳排列之重複之單位即4×4像素之總計16個光電轉換元件333之基本圖案(以下，其也稱為單位圖案)構成。因而，在本例之各像素區塊1010C中例如包含：具備具備紅(R)色之彩色濾光器之2×2像素之總計4個光電轉換元件333R、具備綠(Gr)色之彩色濾光器之2×2像素之總計4個光電轉換元件333Gr、具備綠(Gb)色之彩色濾光器之2×2像素之總計4個光電轉換元件333Gb、及具備藍(B)色之彩色濾光器之2×2像素之總計4個光電轉換元件333B。
11.2.4白色RGB排列 圖52係顯示針對彩色濾光器排列採用白色RGB排列時之像素區塊之構成例之示意圖。如圖52所示，在採用白色RGB排列作為彩色濾光器排列時，1個像素區塊1010D係由包含白色RGB排列之重複之單位即4×4像素之總計16個光電轉換元件333之基本圖案(以下，其也稱為單位圖案)構成。因而，本例之各像素區塊1010D例如具備下述構成，即：在具備紅(R)色之彩色濾光器之光電轉換元件333R、具備綠(G)色之彩色濾光器之光電轉換元件333G、及具備藍(B)色之彩色濾光器之光電轉換元件333B之間，配置有具備接收RGB三原色各者之波長成分之白色RGB彩色濾光器之光電轉換元件333W。
此外，在採用白色RGB排列時，例如，藉由在信號處理部212中對基於自各光電轉換元件333R、333G、333B及333W傳送之電荷的像素信號予以信號處理，而可將自像素陣列部300讀出之1圖框份額之圖像資料轉換為拜耳排列之圖像資料。
如以上所述般，在對於光電轉換元件333設置有彩色濾光器時，可將構成彩色濾光器排列之重複之單位圖案的光電轉換元件333之集合用作接收因重建色彩所需之波長成分之光電轉換元件333之組合。
惟，並不限定於其等，可由複數個單位圖案構成1個像素區塊1010。又，也可以不受單位圖案制約，各像素區塊1010包含重建色彩所需之光電轉換元件333之方式，將像素陣列部300之複數個光電轉換元件333群組化為複數個像素區塊1010。
再者，例如，在為四拜耳排列時，既可將單位圖案之同色之光電轉換元件群組設為1個像素區塊1010，也可將包含各色之光電轉換元件333各一個之總計4個光電轉換元件333R、333Gr、333Gb及333B設為1個像素區塊1010。
11.3像素區塊之構成例 繼而，針對像素區塊1010之構成例進行說明。圖53係顯示第10實施形態之像素區塊之概略構成例之電路圖。如圖53所示，像素區塊1010例如具備像素信號產生部320、受光部1030、及位址事件檢測部400。此外，圖53之邏輯電路210例如可為包含圖37之驅動電路211、信號處理部212及仲裁器213之邏輯電路。
受光部1030例如具備：具備紅(R)色之彩色濾光器之光電轉換元件333R、具備綠(Gr)色之彩色濾光器之光電轉換元件333Gr、具備綠(Gb)色之彩色濾光器之光電轉換元件333Gb、及具備藍(B)色之彩色濾光器之光電轉換元件333B。又，受光部1030具備：對於4個光電轉換元件333R、333Gr、333Gb及333B一對一地設置之4個傳送電晶體331R、331Gr、331Gb及331B、傳送電晶體331、及OFG電晶體332。
對傳送電晶體331R、331Gr、331Gb及331B各者之閘極，自驅動電路211供給控制信號TRGR、TRGGr、TRGGb或TRGB。又，對傳送電晶體331之閘極，自驅動電路211供給控制信號TRG。對OFG電晶體332之閘極，自驅動電路211供給控制信號OFG。經由各個傳送電晶體331R、331Gr、331Gb及331B之輸出由節點334整合。節點334經由傳送電晶體331連接於像素信號產生部320，且經由OFG電晶體332連接於位址事件檢測部400。此外，可省略傳送電晶體331。
受光部1030之傳送電晶體331R、331Gr、331Gb及331B、傳送電晶體331、及OFG電晶體332例如使用NMOS電晶體而構成。
受光部1030之光電轉換元件333R、333Gr、333Gb及333B各者對入射光之特定波長成分之光進行光電轉換而產生電荷。
傳送電晶體331R、331Gr、331Gb及331B依照對各者之閘極施加之控制信號TRGR、TRGGr、TRGGb或TRGB，將在光電轉換元件333R、333Gr、333Gb或333B產生之電荷朝節點334傳送。
傳送電晶體331依照控制信號TRG，將節點334之電荷朝像素信號產生部320之浮動擴散層324傳送。另一方面，OFG電晶體332依照控制信號OFG，將節點334之電荷作為光電流供給至位址事件檢測部400。
邏輯電路210之驅動電路211在由控制部130指示位址事件之檢測開始時，輸出將像素陣列部300之全部受光部1030之OFG電晶體332、及全部傳送電晶體331R、331Gr、331Gb及331B設為導通狀態之控制信號OFG、TRGR、TRGGr、TRGGb及TRGB，且輸出將全部受光部1030之傳送電晶體331設為關斷狀態之控制信號TRG。藉此，對各像素區塊1010之位址事件檢測部400，經由節點334及OFG電晶體332供給在受光部1030之光電轉換元件333R、333Gr、333Gb及333B產生之光電流。
各像素區塊1010之位址事件檢測部400在基於來自受光部1030之光電流檢測出位址事件之觸發時，對於仲裁器213輸出請求。相對於此，仲裁器213仲裁來自各個像素區塊1010之請求，基於該仲裁結果，朝發出請求之像素區塊1010發送特定之應答。接收到該應答之像素區塊1010將顯示有無位址事件之觸發之檢測信號供給至邏輯電路210之驅動電路211及信號處理部212。
驅動電路211將位址事件檢測信號之供給源即像素區塊1010之OFG電晶體332設為關斷狀態。藉此，停止光電流自該像素區塊1010之受光部1030朝位址事件檢測部400之供給。
其次，驅動電路211輸出將該像素區塊1010之受光部1030之傳送電晶體331設為導通狀態之控制信號TRG。繼而，驅動電路211依序輸出以不同之時序將該受光部1030之傳送電晶體331R、331Gr、331Gb及331B設為導通狀態之控制信號TRGR、TRGGr、TRGGb及TRGB。藉此，將在受光部1030之光電轉換元件333R、333Gr、333Gb及333B各者產生之電荷經由傳送電晶體331R、331Gr、331Gb或331B及傳送電晶體331依序朝浮動擴散層324傳送。而且，與蓄積於浮動擴散層324之電荷之電荷量相應之電壓值之像素信號依序出現於連接於像素信號產生部320之選擇電晶體323之垂直信號線VSL。
如此，在固體攝像裝置200中，自屬檢測出位址事件之觸發之像素區塊1010的單位像素朝行ADC 220依序輸出像素信號。
在此構成中，在配置於第2晶片201b之上層像素電路500中，與上述之第8實施形態同樣地，可包含：位址事件檢測部400之電流電壓轉換部410之LG電晶體411及放大電晶體412(或，LG電晶體411及413以及放大電晶體412及414)、及構成像素信號產生部320之重置電晶體321、放大電晶體322及選擇電晶體323。
11.4固體攝像裝置之動作例 繼而，針對本實施形態之固體攝像裝置800之動作，參照圖式詳細地說明。
11.4.1時序圖 首先，利用時序圖說明固體攝像裝置200之動作之一例。圖54係顯示本實施形態之固體攝像裝置之動作之一例的時序圖。
如圖54所示，在時序T0時，當由控制部130指示位址事件之檢測開始時，驅動電路211將對像素陣列部300之全部受光部1030之OFG電晶體332之閘極施加之控制信號OFG提升至高位準，且相同地將對全部受光部1030之傳送電晶體331R、331Gr、331Gb及331B之閘極施加之控制信號TRGR、TRGGr、TRGGb及TRGB提升為高位準。藉此，全部受光部1030之OFG電晶體332與傳送電晶體331R、331Gr、331Gb及331B成為導通狀態，自各受光部330朝各位址事件檢測部400供給基於在各光電轉換元件333R、333Gr、333Gb及333B產生之電荷的光電流。惟，在此期間中，像素陣列部300之全部受光部1030之傳送電晶體331被設為關斷狀態。
繼而，設想在控制信號OFG為高位準之期間中，某一像素區塊1010之位址事件檢測部400檢測出位址事件之觸發之情形。在該情形下，檢測出位址事件之觸發之位址事件檢測部400對於仲裁器213發送請求。自仲裁器213，對於發出請求之位址事件檢測部400返回對請求之應答。
接收到應答之位址事件檢測部400例如在時序T1～T2之期間中將朝驅動電路211及信號處理部212輸入之檢測信號提升為高位準。此外，在本說明中，假設檢測信號為顯示導通事件之檢測結果之1位元之信號。
在時序T1時自位址事件檢測部400輸入有高位準之檢測信號之驅動電路211在下一時序T2時將全部控制信號OFG與全部控制信號TRGR、TRGGr、TRGGb及TRGB降低為低位準。藉此，停止光電流自像素陣列部300之全部受光部1030朝位址事件檢測部400之供給。
又，驅動電路211在時序T2時，將對於讀出對象之像素區塊1010之像素信號產生部320之選擇電晶體323之閘極施加的選擇信號SEL提升為高位準，且將對於同一像素信號產生部320之重置電晶體321之閘極施加之重置信號RST在一定之脈衝期間中提升為高位準。藉此，將蓄積於該像素信號產生部320之浮動擴散層324之電荷放出(初始化)，且以像素區塊單位將單位像素重置。如此，在將浮動擴散層324初始化之狀態下出現於垂直信號線VSL之電壓由行ADC 220之連接於該垂直信號線VSL之ADC 230讀出並轉換為數位值，而作為每一像素區塊1010之重置位準。
其次，在讀出重置位準後之時序T3時，將對讀出對象之像素區塊1010之傳送電晶體331之閘極施加之控制信號TRG提升為高位準。又，驅動電路211對讀出對象之像素區塊1010之例如傳送電晶體331R之閘極施加一定脈衝期間之控制信號TRGR。藉此，將在光電轉換元件333R產生之電荷朝像素信號產生部320之浮動擴散層324傳送，與蓄積於浮動擴散層324之電荷相應之電壓出現於垂直信號線VSL。如此，出現於垂直信號線VSL之電壓由行ADC 220之連接於該垂直信號線VSL之ADC 230讀出並轉換為數位值，而作為紅(R)色之信號位準。
信號處理部212執行求得如以上所述般讀出之重置位準與信號位準之差分作為與光電轉換元件333R之受光量相應之實質之像素信號之CDS處理。
繼而，在讀出基於光電轉換元件333R之信號位準後之時序T4時，驅動電路211相同地對讀出對象之像素區塊1010之例如傳送電晶體331Gr之閘極施加一定脈衝期間之控制信號TRGGr。藉此，將在光電轉換元件333Gr產生之電荷朝像素信號產生部320之浮動擴散層324傳送，與蓄積於浮動擴散層324之電荷相應之電壓出現於垂直信號線VSL。而且，出現於垂直信號線VSL之電壓由行ADC 220之ADC 230讀出並轉換為數位值，而作為綠(Gr)色之信號位準。
以後，同樣地，基於讀出對象之像素區塊1010之光電轉換元件333Gb及333B各者之信號位準由行ADC 220之ADC 230讀出，並被轉換為數位值(時序T5及T6)。
之後，若基於讀出對象之像素區塊1010之全部光電轉換元件333的信號位準之讀出完成，則驅動電路211將對像素陣列部300之全部受光部330之傳送電晶體331之閘極施加的控制信號TRG降低為低位準，且將對OFG電晶體332之閘極施加之控制信號OFG、相同地對全部受光部330之傳送電晶體331R、331Gr、331Gb及331B之閘極施加之控制信號TRGR、TRGGr、TRGGb及TRGB提升為高位準。藉此，重啟在像素陣列部300之全部受光部330之位址事件之觸發之檢測。
11.4.2流程圖 其次，利用流程圖說明固體攝像裝置800之動作之一例。圖55係顯示本實施形態之固體攝像裝置之動作之一例的流程圖。該動作例如在執行用於檢測位址事件之特定之應用程式時開始。
如圖55所示，在本動作中，首先，像素陣列部300之像素區塊1010各者檢測有無位址事件之觸發(步驟S1001)。而且，驅動電路211判斷在任一像素區塊1010中是否檢測出位址事件之觸發(步驟S1002)。
在未檢測出位址事件之觸發時(步驟S1002之否)，本動作進展至步驟S1004。另一方面，在檢測出位址事件之觸發時(步驟S1002之是)，驅動電路211藉由對於屬檢測出位址事件之觸發之像素區塊1010之單位像素依序執行像素信號之讀出，而自屬該讀出對象之像素區塊1010之各單位像素依序讀出像素信號(步驟S1003)，且進展至步驟S1004。
在步驟S1004中，判斷是否完成本動作。在未完成時(步驟S1004之否)，本動作返回步驟S1001，且重複以後之動作。另一方面，在完成時(步驟S1004之是)，本動作完成。
11.5平面圖例 繼而，針對本實施形態之第1晶片201a及第2晶片201b各者之平面圖，舉出若干個例子進行說明。此外，在以下之說明中例示將電流電壓轉換部410設為源極隨耦器型(參照圖4)之情形，但並不限定於此，例如，即便在將電流電壓轉換部410設為增益提升型(參照圖6)之情形下，亦可同樣地應用。
11.5.1第1例 11.5.1.1第1晶片 圖56係顯示第1例之第1晶片之平面圖例之平面圖。如圖56所示，在第1晶片201a中呈二維格子狀排列有受光部1030。在各受光部1030中，構成像素區塊1010之複數個光電轉換元件333呈I列×J行排列。在本例中，構成拜耳排列之單位圖案之4個光電轉換元件333R、333Gr、333Gb及333B呈2列×2行排列。
構成單位圖案之4個光電轉換元件333R、333Gr、333Gb及333B在相互對向之角部設置有傳送電晶體331R、331Gr、331Gb及331B。傳送電晶體331R、331Gr、331Gb及331B之汲極共通地連接於節點334(參照圖53)。在將節點334與連接部501之TSV 501a連接之配線設置有OFG電晶體332。在將節點334與連接部801之TSV 801a連接之配線設置有傳送電晶體331。
11.5.1.2第2晶片 圖57係顯示第1例之第2晶片之平面圖例之平面圖。如圖57所示，在第2晶片201b中，與在第8實施形態中利用圖44所說明之第2晶片201b同樣地呈二維格子狀排列有上層像素電路500，該上層像素電路500包含：包含LG電晶體411及放大電晶體412之上層檢測電路410A、以及包含重置電晶體321、放大電晶體322、選擇電晶體323、及浮動擴散層324之像素信號產生部320。各上層像素電路500例如形成於與形成於第1晶片201a之光電轉換元件333為相同程度之區域內。此外，上層檢測電路410A可與上述之實施形態之上層像素電路500同樣。
11.5.2第2例 圖58係顯示第2例之第1晶片之平面圖例之平面圖。圖59係顯示第2例之第2晶片之平面圖例之平面圖。
在本實施形態中，位址事件檢測部400監視有無位址事件之觸發之光電轉換元件333之群組、與像素信號產生部320讀出像素信號之光電轉換元件333之群組不一定必須一致。例如，如圖58所示也可構成為各位址事件檢測部400監視(2i+1)列及(2i+2)列(i為0以上之整數)之光電轉換元件333中之(2j+1)行與(2j+2)行(j為0以上之整數)之光電轉換元件333R、333Gr、333Gb及333B，各像素信號產生部320自(2i+1)列及(2i+2)列之光電轉換元件333中之(2j)行與(2j+1)行之光電轉換元件333R、333Gr、333Gb及333B讀出像素信號。
此時，如圖59所示，在第2晶片201b中，將各者配置為於偶數行排列有位址事件檢測部400，於奇數行排列有像素信號產生部320。
此外，既可構成為在某一位址事件檢測部400檢測出位址事件之觸發時，擔當該位址事件檢測部400所監視之複數個光電轉換元件333中至少一個之全部像素信號產生部320自各自所擔當之複數個光電轉換元件333讀出像素信號，也可構成為將位址事件檢測部400與像素信號產生部320預先建立對應關係，在某一位址事件檢測部400檢測出位址事件之觸發時，與其建立對應關係之像素信號產生部320讀出像素信號。
11.5.3第3例 圖60係顯示第3例之第1晶片之平面圖例之平面圖。圖61係顯示第3例之第2晶片之平面圖例之平面圖。
在上述之第2例中例示在列方向交替地配置位址事件檢測部400與像素信號產生部320之情形。相對於此，在第3例中針對不僅在列方向，也在行方向交替地配置位址事件檢測部400與像素信號產生部320之情形進行例示。
如圖60所示，在第3例中也可構成為各位址事件檢測部400監視(2i+1)列(2j+1)行、(2i+1)列(2j+2)行、(2i+2)列(2j+1)行、及(2i+2)列(2j+2)行之總計4個(或2個)光電轉換元件333R、333Gr、333Gb及333B，各像素信號產生部320自2i列2j行、2i列(2j+1)行、(2i+1)列2j行、及(2i+1)列(2j+1)行之總計4個(或，1個或2個)光電轉換元件333R、333Gr、333Gb及333B讀出像素信號。
此時，如圖61所示，在第2晶片201b中，將各者配置為於偶數行之奇數列排列有位址事件檢測部400，於奇數行之偶數列排列有像素信號產生部320。
此外，與第2例同樣地，既可構成為在某一位址事件檢測部400檢測出位址事件之觸發時，擔當該位址事件檢測部400監視之複數個光電轉換元件333中至少一個之全部像素信號產生部320自各自擔當之複數個光電轉換元件333讀出像素信號，也可構成為將位址事件檢測部400與像素信號產生部320預先建立對應關係，在某一位址事件檢測部400檢測出位址事件之觸發時，與其建立對應關係之像素信號產生部320讀出像素信號。
11.6作用、效果 如以上所說明般，根據本實施形態，構成為將接收因重建色彩所需之波長成分之複數個(N個)單位像素之集合(像素區塊1010)設為檢測有無位址事件之觸發之單位(像素區塊單位)，當在像素區塊單位中檢測出位址事件之觸發時，以像素區塊單位讀出像素信號。藉此，由於當在某一波長成分之單位像素中位址事件觸發時，同步地讀出色彩之重建所需之全部波長成分之像素信號，故可重建正確之色彩。其結果為，可實現能夠取得正確地重建色彩之彩色圖像的事件驅動型固體攝像裝置及攝像裝置。
此外，在本實施形態中例示基於第8實施形態之固體攝像裝置800之情形，但並不限定於此，例如，也可基於第1實施形態之固體攝像裝置200等其他實施形態之固體攝像裝置200。
又，其他之構成、動作及效果由於可與上述之實施形態同樣，故此處省略詳細之說明。
12.對於移動體之應用例 本發明之技術(本發明)可對於各種產品應用。例如，本發明之技術可實現為搭載於汽車、電力機動車、混合動力機動車、自動二輪車、自行車、個人移動性裝置、飛機、無人機、船舶、機器人等任一種類之移動體之裝置。
圖62係顯示作為可應用本發明之技術之移動體控制系統之一例之車輛控制系統之概略構成例之方塊圖。
車輛控制系統12000具備經由通訊網路12001連接之複數個電子控制單元。在圖62所示之例中，車輛控制系統12000具備：驅動系統控制單元12010、車體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及綜合控制單元12050。又，作為綜合控制單元12050之功能構成，圖示有微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車載網路I/F(interface，介面)12053。
驅動系統控制單元12010依照各種程式控制與車輛之驅動系統相關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等之用於產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用於將驅動力朝車輪傳遞之驅動力傳遞機構、調節車輛之舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等的控制裝置而發揮功能。
車體系統控制單元12020依照各種程式控制裝備於車體之各種裝置之動作。例如，車體系統控制單元12020作為無鑰匙進入系統、智慧型鑰匙系統、動力車窗裝置、或前照燈、尾燈、煞車燈、方向指示燈或霧燈等之各種燈之控制裝置而發揮功能。此時，對於車體系統控制單元12020，可輸入有自代替鑰匙之可攜式裝置發出之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入，而控制車輛之車門鎖閉裝置、動力車窗裝置、燈等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載車輛控制系統12000之車輛之外部之資訊。例如，在車外資訊檢測單元12030連接有攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，且接收所拍攝之圖像。車外資訊檢測單元12030可基於所接收之圖像，進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等之物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接收光且輸出與該光之受光量相應之電信號之光感測器。攝像部12031既可將電信號作為圖像輸出，亦可作為測距之資訊輸出。又，攝像部12031所接收之光既可為可視光，也可為紅外線等之非可視光。
車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。於車內資訊檢測單元12040連接有例如檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041包含例如拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元12040基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，既可算出駕駛者之疲勞度或集中度，亦可判別駕駛者是否打瞌睡。
微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車內外之資訊，運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值，且對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以實現包含車輛之碰撞避免或衝擊緩和、基於車距之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告、或車輛之車道脫離警告等的ADAS(Advanced Driver Assistance Systems，先進駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。
又，微電腦12051藉由基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛之周圍之資訊控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，而可進行以在不依賴於駕駛者之操作下自主地行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
又，微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030取得之車外之資訊，對車體系統控制單元12020輸出控制指令。例如，微電腦12051與由車外資訊檢測單元12030檢測出之前方車或對向車之位置相應地控制前照燈，而可進行將遠光切換為近光等之以謀求防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052朝可針對車輛之乘客或車外視覺性或聽覺性通知資訊之輸出裝置發送聲音及圖像中之至少一者之輸出信號。在圖62之例中，例示有音訊揚聲器12061、顯示部12062及儀錶板12063作為輸出裝置。顯示部12062例如可包含機上顯示器及抬頭顯示器之至少一者。
圖63係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。
在圖63中，作為攝像部12031，具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105設置於例如車輛12100之前端突出部、側視鏡、後保險桿、後背門及車廂內之擋風玻璃之上部等之位置。前端部所具備之攝像部12101及車室內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要獲得車輛12100之前方之圖像。側視鏡所具備之攝像部12102、12103主要取得車輛12100之側方之圖像。後保險桿或後背門所具備之攝像部12104主要取得車輛12100之後方之圖像。車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要用於前方車輛、或行人、障礙物、信號燈、交通標誌或車道等之檢測。
此外，在圖63中，顯示攝像部12101至12104之攝影範圍之一例。攝像範圍12111顯示設置於前端突出部之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113顯示分別設置於側視鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114顯示設置於後保險桿或後背門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由重疊由攝像部12101至12104拍攝之圖像資料，而可取得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。
攝像部12101至12104之至少1者可具有取得距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104之至少1者既可為包含複數個攝像元件之立體相機，也可為具有相位差檢測用之像素之攝像元件。
例如，微電腦12051藉由基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，求得至攝像範圍12111至12114內之各立體物之距離、及該距離之時間性變化(對於車輛12100之相對速度)，而可在尤其是位於車輛12100之前進路上之最近之立體物中，將朝與車輛12100大致相同之方向以特定之速度(例如，0 km/h以上)行進之立體物作為前方車抽出。進而，微電腦12051設定針對前方車之近前預設應確保之車距，而可進行自動制動控制(亦包含追隨停止控制)或自動加速控制(亦包含追隨起步控制)等。如此般可進行以在不依賴於駕駛者之操作下自主地行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如，微電腦12051可基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，將與立體物相關之立體物資料分類為2輪車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他之立體物並提取，且用於障礙物之自動迴避。例如，微電腦12051將車輛12100之周邊之障礙物辨識為車輛12100之駕駛員能夠視認之障礙物及難以視認之障礙物。然後，微電腦12051判斷顯示與各障礙物之碰撞之危險度之碰撞風險，在碰撞風險為設定值以上而有碰撞可能性之狀況時，藉由經由音訊揚聲器12061或顯示部12062對駕駛員輸出警報，或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或躲避操舵，而可進行用於避免碰撞之駕駛支援。
攝像部12101至12104之至少1者可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判定在攝像部12101至12104之攝像圖像中是否有行人而辨識行人。如此之行人之辨識藉由例如提取作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像之特徵點之程序、針對顯示物體之輪廓之一系列特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為行人之程序而進行。微電腦12051當判定在攝像部12101至12104之攝像圖像中有行人，且辨識為行人時，聲音圖像輸出部12052以針對該被辨識出之行人重疊顯示用於強調之方形輪廓線之方式控制顯示部12062。又，聲音圖像輸出部12052亦可以將顯示行人之圖標等顯示於所期望之位置之方式控制顯示部12062。
以上，針對可應用本發明之技術之車輛控制系統之一例進行了說明。本發明之技術可應用於以上所說明之構成中之攝像部12031或駕駛者狀態檢測部12041等。
以上，針對本發明之實施形態進行了說明，但本發明之技術性思想並不原樣限定於上述之實施形態，在不脫離本發明之要旨之範圍內可進行各種變更。又，可適宜地組合遍及不同之實施形態及變化例之構成要素。
又，本說明書所記載之各實施形態之效果終極而言僅為例示，而非限定性效果，可為其他效果。
此外，本發明亦可採用如以下之構成。 (1) 一種固體攝像裝置，其具備： 複數個光電轉換元件，其等排列成行列方向之二維格子狀，各自產生與受光量相應之電荷；及 檢測部，其檢測基於在前述複數個光電轉換元件產生之電荷的光電流；且 前述光電轉換元件與前述檢測部之至少一部分配置於不同之晶片。 (2) 如前述(1)之固體攝像裝置，其中前述檢測部具備包含環狀之源極隨耦器電路之電流電壓轉換電路；且 前述光電轉換元件配置於第1晶片； 前述源極隨耦器電路配置於接合於前述第1晶片之第2晶片。 (3) 如前述(2)之固體攝像裝置，其中前述檢測部配置於前述第2晶片。 (4) 如前述(2)或(3)之固體攝像裝置，其更具備配置於前述光電轉換元件與前述檢測部之間之第1電晶體；且 前述第1電晶體配置於前述第1晶片。 (5) 如前述(2)至(4)中任一項之固體攝像裝置，其更具備連接於前述檢測部之邏輯電路；且 前述邏輯電路配置於與前述第1及第2晶片不同之第3晶片。 (6) 如前述(2)至(5)中任一項之固體攝像裝置，其更具備控制自前述光電轉換元件讀出電荷之驅動電路；且 前述驅動電路配置於前述第2晶片。 (7) 如前述(2)至(6)中任一項之固體攝像裝置，其更具備產生與在前述光電轉換元件產生之電荷之電荷量相應之電壓值之像素信號的產生部；且 前述產生部配置於前述第2晶片。 (8) 如前述(2)至(6)中任一項之固體攝像裝置，其更具備產生與在前述光電轉換元件產生之電荷之電荷量相應之電壓值之像素信號的產生部；且 前述產生部配置於接合於前述第1晶片與前述第2晶片之間之第4晶片。 (9) 如前述(7)或(8)之固體攝像裝置，其更具備配置於前述光電轉換元件與前述產生部之間之第2電晶體；且 前述第2電晶體配置於前述第1晶片。 (10) 如前述(7)至(9)中任一項之固體攝像裝置，其中前述複數個光電轉換元件被區分為包含1個以上之光電轉換元件之複數個群組；且 前述檢測部及前述產生部對於前述複數個群組各者設置。 (11) 如前述(10)之固體攝像裝置，其中前述複數個群組各者係由分別接收用於重建入射光之色彩所需之波長成分的光電轉換元件之組合構成。 (12) 如前述(10)或(11)之固體攝像裝置，其中前述檢測部連接於前述複數個群組中之第1群組；且 前述產生部連接於前述複數個群組中之第2群組； 屬於前述第1群組之至少一個光電轉換元件亦屬於前述第2群組。 (13) 如前述(2)至(12)中任一項之固體攝像裝置，其中前述源極隨耦器電路包含： 第3電晶體，其源極連接於前述光電轉換元件；及 第4電晶體，其閘極連接於前述光電轉換元件，汲極連接於前述第3電晶體之閘極。 (14) 如前述(13)之固體攝像裝置，其中前述源極隨耦器電路更包含： 第5電晶體，其源極連接於前述第3電晶體之汲極； 第6電晶體，其源極連接於前述第3電晶體之閘極及前述第4電晶體之汲極，閘極連接於前述第3電晶體之汲極及前述第5電晶體之源極。 (15) 如前述(13)或(14)之固體攝像裝置，其中前述第3及第4電晶體為MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金屬氧化物半導體)電晶體。 (16) 如前述(13)或(14)之固體攝像裝置，其中前述第3及第4電晶體具備用於施加反向偏壓之端子。 (17) 如前述(16)之固體攝像裝置，其中前述第2晶片為SOI(Silicon On Insulator，絕緣體上矽)基板。 (18) 如前述(13)或(14)之固體攝像裝置，其中前述第3及第4電晶體為穿隧FET(Field effect transistor，場效電晶體)或FinFET。 (19) 如前述(2)至(18)中任一項之固體攝像裝置，其更具備： 氫供給膜，其設置於前述第2晶片，朝前述第2晶片供給氫原子；及 防擴散膜，其介置於前述第1晶片與前述第2晶片之間，防止氫原子自前述第2晶片朝前述光電轉換元件擴散。 (20) 一種攝像裝置，其具備： 固體攝像裝置； 光學系統，其將入射光在前述固體攝像裝置之受光面成像；及 控制部，其控制前述固體攝像裝置；且 前述固體攝像裝置具備： 複數個光電轉換元件，其等排列成行列方向之二維格子狀，各自產生與受光量相應之電荷；及 檢測部，其檢測基於在前述複數個光電轉換元件產生之電荷的光電流；並且 前述光電轉換元件與前述檢測部之至少一部分配置於不同之晶片。
100:攝像裝置 110:攝像透鏡 120:記錄部 130:控制部 139:信號線 200:固體攝像裝置 201:受光晶片 201a:第1晶片/晶片 201b:第2晶片/晶片 201c:第3晶片 202:檢測晶片 203:邏輯晶片 209:信號線 210:邏輯電路 211:驅動電路 212:信號處理部 213:仲裁器 220:行ADC 230:ADC 300:像素陣列部 310:單位像素 320:像素信號產生部 321:重置電晶體 322:放大電晶體 323:選擇電晶體 324:浮動擴散層 325:擴散區域 326:擴散區域 327:擴散區域 328:擴散區域 330:受光部 331:傳送電晶體 331B:傳送電晶體 331Gb:傳送電晶體 331Gr:傳送電晶體 331R:傳送電晶體 332:OFG電晶體 333:光電轉換元件 333B:光電轉換元件 333G:光電轉換元件 333Gb:光電轉換元件 333Gr:光電轉換元件 333R:光電轉換元件 333W:光電轉換元件 334:節點 400:位址事件檢測部 410:電流電壓轉換部 410A:上層檢測電路 411:LG電晶體/電晶體 412:放大電晶體/電晶體 413:LG電晶體 414:放大電晶體 415:定電流電路 416:擴散區域 417:擴散區域 418:擴散區域 419:擴散區域 420:緩衝器 430:減法器 431:電容器 432:反相器 433:電容器 434:開關 440:量化器 441:比較器 450:傳送部 500:上層像素電路 501:連接部 501a:TSV 501b:TSV 501c:TSV 501d:配線 502:連接部 510:電路構成 511:電路元件 601:半導體基板 602:晶片上透鏡 603:平坦化膜 604:像素分離部 605:p型半導體區域 606:n型半導體區域 607:接觸層 608:層間絕緣膜 610:接合面 611:半導體基板 612:層間絕緣膜 613:配線層 619:Cu墊 620:接合面 621:半導體基板 622:層間絕緣膜 623:配線層 629:Cu墊 700:電晶體 701:FDSOI基板 701A:SOI基板 702:矽薄膜 702A:矽層 703:埋入氧化膜 704:支持基板 705:閘極 706:閘極絕緣膜 706A:矽氧化膜 707:源極 708:汲極 710:穿隧FET 715:p型半導體區域 720:FinFET 730:受光部 731:矽氧化膜 732:元件分離絕緣膜 733:溝渠 734:接觸層 736:TSV 737:配線 751:氫供給膜 752:防氫擴散膜 800:固體攝像裝置 801:連接部 801a:TSV 801b:TSV 801c:TSV 801d:配線 807:接觸層 810:單位像素 811:層間絕緣膜 821:半導體基板 822:層間絕緣膜 830:受光部 1010:像素區塊 1010A:像素區塊 1010B:像素區塊 1010C:像素區塊 1010D:像素區塊 1030:受光部 3211:閘極 3221:閘極 3231:閘極 3241:配線 3311:閘極 3312:n型半導體區域 3321:閘極 3322:n型半導體區域 4111:閘極 4121:閘極 4131:閘極 4141:閘極 4171:擴散區域 4191:擴散區域 12000:車輛控制系統 12001:通訊網路 12010:驅動系統控制單元 12020:車體系統控制單元 12030:車外資訊檢測單元 12031:攝像部 12040:車內資訊檢測單元 12041:駕駛者狀態檢測部 12050:綜合控制單元 12051:微電腦 12052:聲音圖像輸出部 12053:車載網路I/F 12061:音訊揚聲器 12062:顯示部 12063:儀錶板 12100:車輛 12101:攝像部 12102:攝像部 12103:攝像部 12104:攝像部 12105:攝像部 12111:攝像範圍 12112:攝像範圍 12113:攝像範圍 12114:攝像範圍 B:藍色 G:綠色 OFG:溢流閘極 R:紅色 RST:重置信號 SEL:選擇信號 T0～T6:時序 TRG:控制信號 TRGB:控制信號 TRGGb:控制信號 TRGGr:控制信號 TRGR:控制信號 VDD:電源端子/電源電壓 Vth:臨限值電壓 VSL:垂直信號線 VSS:接地電壓 W:電晶體之閘極面積
圖1係顯示第1實施形態之固體攝像裝置及攝像裝置之概略構成例之方塊圖。 圖2係顯示第1實施形態之固體攝像裝置之積層構造例之圖。 圖3係顯示第1實施形態之固體攝像裝置之功能構成例之方塊圖。 圖4係顯示第1實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。 圖5係顯示第1實施形態之位址事件檢測部之概略構成例之方塊圖。 圖6係顯示第1實施形態之電流電壓轉換電路之另一構成例之電路圖。 圖7係顯示第1實施形態之減法器及量化器之概略構成例之電路圖。 圖8係顯示第1實施形態之固體攝像裝置之剖面構造例之剖視圖。 圖9係顯示第1實施形態之第1晶片之平面圖例之平面圖。 圖10係顯示第1實施形態之第2晶片之平面圖例之平面圖。 圖11係顯示第1實施形態之第2晶片之另一平面圖例之平面圖。 圖12係顯示電晶體之電流與雜訊之關係之圖。 圖13係顯示第2實施形態之電晶體之概略構成例之剖視圖。 圖14係顯示圖13所例示之電晶體之電流電壓特性之圖。 圖15係顯示第2實施形態之電晶體之另一構成例之示意圖。 圖16係顯示第2實施形態之電晶體之又一構成例之示意圖。 圖17係顯示第3實施形態之固體攝像裝置之製造製程之一例的剖視圖(其1)。 圖18係顯示第3實施形態之固體攝像裝置之製造製程之一例的剖視圖(其2)。 圖19係顯示第3實施形態之固體攝像裝置之製造製程之一例的剖視圖(其3)。 圖20係顯示第3實施形態之固體攝像裝置之製造製程之一例的剖視圖(其4)。 圖21係顯示第3實施形態之固體攝像裝置之製造製程之一例的剖視圖(其5)。 圖22係顯示第3實施形態之固體攝像裝置之製造製程之一例的剖視圖(其6)。 圖23係顯示第3實施形態之固體攝像裝置之製造製程之一例的剖視圖(其7)。 圖24係顯示第3實施形態之固體攝像裝置之製造製程之一例的剖視圖(其8)。 圖25係顯示第3實施形態之固體攝像裝置之製造製程之一例的剖視圖(其9)。 圖26係顯示第3實施形態之固體攝像裝置之製造製程之一例的剖視圖(其10)。 圖27係顯示第3實施形態之固體攝像裝置之製造製程之一例的剖視圖(其11)。 圖28係顯示第3實施形態之固體攝像裝置之製造製程之一例的剖視圖(其12)。 圖29係顯示第4實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。 圖30係顯示第4實施形態之固體攝像裝置之剖面構造例之剖視圖。 圖31係顯示第4實施形態之第1晶片之平面圖例之平面圖。 圖32係顯示第5實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。 圖33係顯示第5實施形態之單位像素之另一概略構成例之電路圖。 圖34係顯示第6實施形態之固體攝像裝置之積層構造例之圖。 圖35係顯示第6實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。 圖36係顯示第7實施形態之固體攝像裝置之剖面構造例之剖視圖。 圖37係顯示第8實施形態之固體攝像裝置之功能構成例之方塊圖。 圖38係顯示第8實施形態之行ADC之概略構成例之方塊圖。 圖39係顯示第8實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。 圖40係顯示第8實施形態之固體攝像裝置之動作之一例的時序圖。 圖41係顯示第8實施形態之固體攝像裝置之動作之一例的流程圖。 圖42係顯示第8實施形態之固體攝像裝置之剖面構造例之剖視圖。 圖43係顯示第8實施形態之第1晶片之平面圖例之平面圖。 圖44係顯示第8實施形態之第2晶片之平面圖例之平面圖。 圖45係顯示第9實施形態之固體攝像裝置之積層構造例之圖。 圖46係顯示第9實施形態之單位像素之概略構成例之電路圖。 圖47係顯示第9實施形態之固體攝像裝置之剖面構造例之剖視圖。 圖48係顯示第10實施形態之像素陣列部之概略構成例之方塊圖。 圖49係顯示針對彩色濾光器排列採用拜耳排列時之像素區塊之構成例之示意圖。 圖50係顯示針對彩色濾光器排列採用X-Trans(註冊商標)型排列時之像素區塊之構成例之示意圖。 圖51係顯示針對彩色濾光器排列採用四拜耳排列時之像素區塊之構成例之示意圖。 圖52係顯示針對彩色濾光器排列採用白色RGB排列時之像素區塊之構成例之示意圖。 圖53係顯示第10實施形態之像素區塊之概略構成例之電路圖。 圖54係顯示第10實施形態之固體攝像裝置之動作之一例的時序圖。 圖55係顯示第10實施形態之固體攝像裝置之動作之一例的流程圖。 圖56係顯示第10實施形態之第1例之第1晶片之平面圖例之平面圖。 圖57係顯示第10實施形態之第1例之第2晶片之平面圖例之平面圖。 圖58係顯示第10實施形態之第2例之第1晶片之平面圖例之平面圖。 圖59係顯示第10實施形態之第2例之第2晶片之平面圖例之平面圖。 圖60係顯示第10實施形態之第3例之第1晶片之平面圖例之平面圖。 圖61係顯示第10實施形態之第3例之第2晶片之平面圖例之平面圖。 圖62係顯示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。 圖63係顯示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例之說明圖。
100:攝像裝置
110:攝像透鏡
120:記錄部
130:控制部
139:信號線
200:固體攝像裝置
209:信號線

Claims (13)

  1. 一種光檢測裝置，其具備： 第1基板，其包含： 光電轉換元件，其構成為藉由光電轉換產生與收光量相應之電荷，及 第1電晶體，其耦合至上述光電轉換元件，且構成為傳送由上述光電轉換元件產生之上述電荷； 第2基板，其包含： 電流電壓轉換器之至少一部分，上述電流電壓轉換器構成為將由自上述第1電晶體傳送之上述電荷所製造之光電流轉換為與上述光電流相應之電壓， 減法器，其耦合至上述電流電壓轉換器，且構成為計算於不同時序來自上述電流電壓轉換器之電壓的差信號，及 量化器，其耦合至上述減法器，且構成為藉由比較來自上述減法器之差信號與臨限值電壓，而將上述差信號量化為數位信號；及 第3基板，其包含： 放大電路，其耦合至上述光電轉換元件，且構成為輸出基於由上述光電轉換元件產生之電荷的放大信號； 其中上述第1基板、上述第2基板及上述第3基板積層且電性連接。
  2. 如請求項1之光檢測裝置，其中上述第1電晶體構成為將由上述光電轉換元件產生之上述電荷傳送至上述電流電壓轉換器。
  3. 如請求項2之光檢測裝置，其中上述第1基板進而包含： 第2電晶體，其耦合至上述光電轉換元件，且構成為將由上述光電轉換元件產生之上述電荷傳送至上述放大電路。
  4. 如請求項3之光檢測裝置，其更具備： 驅動電路，其連接而對上述第1電晶體之閘極施加第1控制信號，且進而連接而對上述第2電晶體之閘極施加第2控制信號。
  5. 如請求項4之光檢測裝置，其中上述第2基板包含上述驅動電路。
  6. 如請求項4之光檢測裝置，其中上述第3基板包含上述驅動電路。
  7. 如請求項4之光檢測裝置，其更具備第4基板， 其中上述第4基板包含上述驅動電路。
  8. 如請求項1之光檢測裝置，其中上述第1電晶體構成為將由上述光電轉換元件產生之上述電荷傳送至上述放大電路。
  9. 如請求項1之光檢測裝置，其中 上述第2基板包含：上述電流電壓轉換器之第1部分；且 上述第3基板包含：上述電流電壓轉換器之第2部分。
  10. 如請求項1之光檢測裝置，其更具備第4基板；其中 上述第2基板包含：上述電流電壓轉換器之第1部分，且 上述第4基板包含：上述電流電壓轉換器之第2部分。
  11. 如請求項1之光檢測裝置，其中上述光電轉換元件包含: 第1光電二極體，其具有藍光濾光器； 第2光電二極體，其具有綠光濾光器；及 第3光電二極體，其具有紅光濾光器。
  12. 如請求項1之光檢測裝置，其中上述電流電壓轉換器包含： 源極隨耦器電路，其包含： 第1電晶體，其具有源極連接於上述光電轉換元件；及 第2電晶體，其具有閘極連接於上述光電轉換元件，且具有汲極連接於上述第1電晶體之閘極。
  13. 一種攝像裝置，其具備： 如請求項1至12中任一項之光檢測裝置； 光學系統，其在上述光檢測裝置之受光面，將入射光成像；及 控制電路，其控制上述光檢測裝置。
TW112145548A 2018-11-16 2019-11-07 光檢測裝置及攝像裝置 TW202414809A (zh)

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