JP2012054495A - 半導体集積回路、電子機器、固体撮像装置、撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体集積回路1には、アナログ回路13およびアナログ回路13のアナログの出力信号をデジタル変換するデジタル回路14が形成される。このうち、アナログ回路の一部19は第1半導体基板51に形成され、アナログ回路の残部37およびデジタル回路14は第2半導体基板53に形成される。第1半導体基板51と第2半導体基板53とは、基板接続部55により接続される。基板接続部55は、第1半導体基板51のアナログ回路の一部19により生成されたアナログ信号を、第2半導体基板53へ伝送する。
【選択図】図4
Description
その結果、半導体集積回路では、工程数の増大によるコスト増大、最適プロセスの違いによるセンサ特性の劣化などを生じている。
これに対して、複数のチップを重ねた構造を有するいわゆる3次元LSI(Large Scale Integration)構造においては、異なるプロセスで製造したチップを積層して1つのLSIとして構成できる。その結果、3次元LSI構造では、上述した課題を解決することができる(特許文献1、2)。
たとえば、別の半導体基板に形成されたアナログ回路からアナログ信号が入力されるデジタル回路では、デジタル回路の入力端子がパッドなどにより外部に露出することから、入力保護回路を追加する必要がある。
このため、第2半導体基板のアナログ回路の残部が第2半導体基板のデジタル回路の入力保護回路として機能する。
よって、第2半導体基板に、デジタル回路の入力保護回路を設ける必要がない。
説明は以下の順に行う。
1.第1実施形態(CMOSセンサ方式の固体撮像装置の例。)
2.第2実施形態(固体撮像装置の光学的構造を変形した例。)
3.第3実施形態(固体撮像装置のチップ分けの変形例。)
4.第4実施形態(CCDセンサ方式の固体撮像装置の例。)
5.第5実施形態(撮像装置の例。)
[CMOSセンサ方式の固体撮像装置1の構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係るCMOSセンサ方式の固体撮像装置1のブロック図である。
図1の固体撮像装置1は、タイミング制御回路11、行走査回路12、画素アレイ部13、カラム回路14、列走査回路15、水平走査出力信号線16、(Auto Gain Control)演算回路17、出力回路18を有する。
複数の画素回路19は、1行毎に複数の行選択信号線20に接続される。複数の行選択信号線20は、行走査回路12に接続される。
また、複数の画素回路19は、1列毎に複数の列出力信号線21に接続される。複数の列出力信号線21は、カラム回路14に接続される。
図2に示すように、1列に配列された複数の画素回路19は、1本の列出力信号線21に接続される。
図2の画素回路19は、フォトダイオード31、転送トランジスタ32、フローティングディフュージョン(FD)33、増幅トランジスタ34、選択トランジスタ35、リセットトランジスタ36を有する。
転送トランジスタ32、増幅トランジスタ34、選択トランジスタ35、およびリセットトランジスタ36は、たとえば半導体基板に形成されたMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタである。
転送トランジスタ32は、オン状態である場合、フォトダイオード31で生成された電荷をフローティングディフュージョン33へ転送する。
リセットトランジスタ36は、オン状態である場合、FD33を電源Vddの電位にリセットする。
選択トランジスタ35は、ドレインが増幅トランジスタ34のソースに接続され、ソースが列出力信号線21に接続され、ゲートが行選択信号線20に接続される。
また、列出力信号線21には、電流源37が接続される。
これにより、増幅トランジスタ34は、選択トランジスタ35がオン状態である場合に、ソースフォロア型のアンプを構成する。
選択トランジスタ35がオン状態である場合、増幅トランジスタ34は、FD33の電位に応じた画素信号(アナログ信号)を、列出力信号線21へ出力する。
その後、転送トランジスタ32がオンされると、リセット後にフォトダイオード31により発生した電荷がFD33へ転送される。FD33の電圧レベルは、当該電荷量に応じた電圧になる。
また、選択トランジスタ35がオンされると、増幅トランジスタ34は、ゲートに入力されるFD33の電圧レベルに応じたレベルの画素信号を列出力信号線21へ出力する。
行走査回路12は、タイミング制御回路11から入力される垂直同期信号に基づいて、複数の行選択信号線20を順番に選択する。行走査回路12は、水平走査期間毎に、複数の行選択信号線20を順番に選択する。
選択された行選択信号線20に接続された画素回路19は、フォトダイオード31の光電変換処理により発生した電荷量に応じたレベルのアナログの画素信号を列出力信号線21へ出力する。
そして、比較器41は、DAC44から入力されるランプ信号のレベルと、列出力信号線21から入力される画素信号のレベルとを比較する。
たとえば比較器41は、画素信号のレベルがランプ信号のレベルより低い場合にはハイレベルの比較信号を出力し、画素信号のレベルがランプ信号のレベルより高い場合にはローレベルの比較信号を出力する。
アップダウンカウンタ42は、たとえば比較信号がハイレベルとなる期間、またはローレベルとなる期間をカウントする。このカウント処理により、各画素回路19の画素信号は、完全なデジタル値へ変換される。
なお、比較器41とアップダウンカウンタ42との間にアンド回路を設け、このアンド回路にパルス信号を入力し、このパルス信号の個数をアップダウンカウンタ42によりカウントさせてもよい。
メモリ43は、アップダウンカウンタ42によりカウントされたカウント値を記憶する。
列走査回路15は、タイミング制御回路11から入力される水平同期信号に基づいて、複数のメモリ43を順番に選択する。選択されたメモリ43は、記憶するカウント値を含む信号を水平走査出力信号線16へ出力する。
これにより、水平同期毎に、1行分の複数の画素回路19の画素信号をデジタル化した複数のカウント値が、水平走査出力信号線16へ出力される。
演算回路17は、水平走査出力信号線16から受け取った信号に対し、加算処理などを行ない、出力仕様にあったデータ配列に変換する。
図3は、図1の固体撮像装置1の3次元構造の説明図である。
図3(A)は、図1の固体撮像装置1の側面図である。図3(B)は、図1の固体撮像装置1の正面図である。
また、第1半導体基板51の裏面に配列された複数のマイクロパッド52と、第2半導体基板53の表面に配列された複数のマイクロパッド54とは、複数のマイクロバンプ55により電気的に接続される。
第1半導体基板51と第2半導体基板53とは、封止樹脂8により互いに固定される。
そして、図3では、第1半導体基板51の上面が受光面となる。
通常、複数の回路ブロックは、回路ブロック毎に複数のチップに振り分けられる。
固体撮像装置1では、センサチップ6に受光面があることから、仮にたとえば画素アレイ部13がセンサチップ6に形成することが考えられる。
この場合、残りのデジタル回路、すなわちタイミング制御回路11、行走査回路12、カラム回路14、列走査回路15、水平走査出力信号線16、演算回路17、出力回路18が、信号処理チップ7に形成される。
このため、センサチップ6は、アナログ回路として最適な半導体基板および製造プロセスにより形成し、信号処理チップ7は、高速なデジタル動作を必要とするカラム回路14、列走査回路15などに最適な半導体基板および製造プロセスにより形成できる。
その結果、図1の複数の回路ブロックを1個の半導体基板に形成する場合に比べて、アナログ回路およびデジタル回路の性能を高いレベルで両立することができる。
これに対して、チップを積層する構造のいわゆる3次元LSI構造においては、異なるプロセスのチップを積層して1つのLSIとして構成できることから、上述した課題を解決することができる。
また、3次元LSI構造では、チップ間をチップ−パッケージ間接続より狭ピッチで多数の接続が可能であり、しかも、いわゆるインターフェース回路ではなくチップ内部配線として接続可能である。
これらの理由により、3次元LSI構造は、高速化・多機能化しているCMOSイメージセンサに有効な構造といえる。
しかしながら、チップを積層するにあたり、回路をどの部分で分離してチップ間接続とするかが回路に与える影響において重要である。
チップ間をボンディングワイヤにより接続するために必要であったインターフェース回路は、静電破壊防止機能を有しており、製造工程内のプラズマ装置等による電荷チャージによる破壊の抑制にも寄与していた。
積層チップ構成においては、マイクロパッド52,54を採用するため、従来のインターフェースほどの静電気ケアは必要ないものの、ウェハ間接続プロセスの際の静電破壊防止が必要である。
このような静電気の保護素子を接続端子毎に設けた場合、接続部面積の増大と接続部回路の負荷容量の増大につながる。
その結果、接続端子群占有面積が増大し、回路面積を圧迫することになる。
また、保護回路接続による容量負荷の増大は信号を伝達する際の充放電量増大となり電力消費が増える。
同時に、いわゆるCMOS論理回路において入力信号の波形が極端になまると電源からGNDに貫通電流が発生し、消費電力がさらに増大する。
また、これを抑制するために送信側のトランジスタを大きくして電流供給能力を高めるためには数段のバッファ回路が必要になり面積が増大する。
上述したようにたとえば図2の画素アレイ部13をセンサチップ6に形成し、カラム回路14を信号処理チップ7に形成した場合、図2のカラム回路14の比較器41の入力端子は、マイクロパッド54に接続される。マイクロパッド54は、マイクロバンプ55およびマイクロパッド52を介して、列出力信号線21に接続される。
製造過程において比較器41の入力端子へ静電気ノイズが入力されると、比較器41が破壊される可能性がある。
このため、信号処理チップ7では、比較器41の入力端子と、当該入力端子に接続されたマイクロパッド54との間に、入力保護回路を追加する必要がある。
なお、画素アレイ部13では画素回路19の増幅トランジスタ34が電流源37を負荷とするソースフォロワ回路として形成されているため、このことはあまり問題とならない。
これらの要因により、画素アレイ部13をセンサチップ6に形成し、カラム回路14を信号処理チップ7に形成するように、回路ブロック毎にセンサチップ6と信号処理チップ7とに振り分けた場合、追加回路の発生により半導体基板の総面積が大きくなる。
図5は、図3のセンサチップ6および信号処理チップ7に対する1列分の画素アレイ部13およびカラム回路14の振り分け方の説明図である。
具体的には、図4および図5に示すように、センサチップ6には、アナログ回路の一部である画素アレイ部13の複数の画素回路19と、デジタル回路の行走査回路12とを形成する。
また、信号処理チップ7には、アナログ回路の残部である画素アレイ部13の複数の電流源37と、デジタル回路としてのカラム回路14、列走査回路15、水平走査出力信号線16、タイミング制御回路11、演算回路17、および出力回路18を形成する。
これは、行走査回路12は、1水平走査期間毎に信号を切り替える比較的ゆっくりと動作する回路であり、カラム回路14などのように高速動作する必要が無く、高いデジタル特性を要求されないからである。
また、行走査回路12と画素アレイ部13とは多数の行選択信号線20などにより接続される。
このため、仮に行走査回路12を信号処理チップ7に形成した場合にはこの多数の行選択信号線20などをマイクロバンプ55により接続する必要が生じ、大量のマイクロバンプ55が必要となるからである。
図6(A)は、電流源37の回路図である。
図6(B)は、信号処理チップ7の第2半導体基板53の模式的な断面図である。
そして、画素アレイ部13の電流源37は、列出力信号線21に接続された電流源トランジスタ38を有する。
電流源トランジスタ38は、たとえばMOSトランジスタである。
電流源トランジスタ38は、ソースが信号処理チップ7のマイクロパッド54に接続され、ドレインがグランドに接続され、ゲートが図示しないバイアス電源に接続される。
このため、電流源トランジスタ38は、バイアス電源のバイアス電圧に応じた電流の電流源37として機能する。
ソース拡散層61は、配線により、信号処理チップ7のマイクロパッド54に接続される。
ドレイン拡散層62は、配線により、信号処理チップ7のグランドに接続される。
そして、電流源トランジスタ38のソースノードが図6(B)のように信号処理チップ7のマイクロパッド54に接続されることにより、当該マイクロパッド54は、電流源トランジスタ38の拡散層に接続される。
すなわち、信号処理チップ7のマイクロパッド54から入力された静電気ノイズは、図4において電流源37からグランドに逃げるため、カラム回路14の比較器41の入力端子に入力され難くなる。
図7は、比較例の固体撮像装置1でのチップ分けの説明図である。
図7の比較例では、センサチップ6に、電流源37とともに列出力信号線21に接続されたADコンバータ71を設け、このADコンバータ71のデジタルの出力信号をマイクロパッド52に接続する。
また、図7の比較例では、信号処理チップ7のマイクロパッド54にCMOSバッファ72と、保護ダイオード73とが接続されている。
そして、CMOSバッファ72は、たとえばカラム回路14の比較器41の一方の入力端子に接続される。
また、保護ダイオード73により、信号処理チップ7のマイクロパッド54から入力される製造過程での静電気ノイズは、グランドに逃げる。
保護ダイオード73により、CMOSバッファ72の入力端子は保護される。
しかしながら、比較例の回路では、センサチップ6にADコンバータ71が追加され、信号処理チップ7にCMOSバッファ72および保護ダイオード73が追加されている。
その結果、比較例の回路では、固体撮像装置1の回路ブロックを2個のチップに分けたために、半導体基板の総面積が格段に大きくなってしまう。
図8は、図2のセンサチップ6および信号処理チップ7の光学的構造の説明図である。
図8に示すように、センサチップ6の第1半導体基板51は、信号処理チップ7の第2半導体基板53の上に重ねて配置される。
第1半導体基板51の上面には、複数の画素回路19が形成され、列出力信号線21などは、第1半導体基板51の上面に配置される。
また、第2半導体基板53の上面には、カラム回路14などのデジタル回路、電流源37などが形成される。
第1半導体基板51の上面に形成された列出力信号線21は、第1半導体基板51の裏面のマイクロパッド52に接続され、マイクロバンプ55により、第2半導体基板53の上面のマイクロパッド54に接続される。
第1半導体基板51にて生成された電源電圧VDDが印加される。ゲートソース間の電圧が高くなると、MOSトランジスタは、基板などとのPN接合面において電流が流れることにより、ホットキャリア発光することがある。
第2半導体基板53に形成した電流源トランジスタ38が発光すると、その光が第1半導体基板51のフォトダイオード31に入射する可能性がある。
このように第1実施形態では、第2半導体基板53に形成した電流源37を、第1半導体基板51の画素アレイ部13と重ならない位置に形成している。
このため、電流源トランジスタ38が発光したとしても、その光が第1半導体基板51のフォトダイオード31に入射しなくなる。
これにより、電流源トランジスタ38を、デジタル回路の入力保護回路としても機能させることができる。
その結果、新たにデジタル回路の入力保護回路を追加する必要がなくなり、保護回路を追加したことによる負荷増大および面積増大を抑制できる。
CMOSイメージセンサは、電流源トランジスタ38を複数の画素回路19で共有するソースフォロア回路を有する。このソースフォロア回路のドライバとしての増幅トランジスタ34と電流源トランジスタ38との間には、高い配線抵抗と大きな拡散層容量および配線容量が元々存在している。この部分にチップ間接続による抵抗・容量が加わったとしても、アナログ特性に大きな影響は生じない。
このように第1実施形態では、チップ間接続における接続部の抵抗・容量の影響を低減し、また、加工プロセス中のダメージによるトランジスタ破壊のリスクを低減することが可能である。
第2実施形態での固体撮像装置1の回路ブロック、回路ブロックのセンサチップ6および信号処理チップ7への振り分け方、電流源トランジスタ38の構成は、第1実施形態と同様である。
すなわち、画素アレイ部13の複数の画素回路19は、センサチップ6に形成され、電流源トランジスタ38は、カラム回路14などと同じ信号処理チップ7に形成されている。
このため、第2実施形態では、固体撮像装置1の各部について第1実施形態と同じ符号を使用し、その説明を省略する。
図9は、本発明の第2実施形態におけるセンサチップ6および信号処理チップ7の光学的構造の説明図である。
また、第2実施形態では、第1半導体基板51と第2半導体基板53との間に遮光金属膜81を配置した。遮光金属膜81は、たとえばアルミニウム、銅などで形成すればよい。
これにより、たとえば電流源トランジスタ38が発光したとしても、その光が第1半導体基板51のフォトダイオード31に入射しなくなる。
この他にも、第2半導体基板53の最上の配線層をベタパターンに形成することで、電流源トランジスタ38と複数の画素回路19との間に遮光金属膜81を配置してもよい。
また、第1半導体基板51の裏面に金属のベタパターンに形成することで、電流源トランジスタ38と複数の画素回路19との間に遮光金属膜81を配置してもよい。
たとえば、第1半導体基板51の裏面に配線層が形成される所謂裏面照射型のものである場合には、その裏面の配線層の最上層にベタパターンを形成すればよい。
また、遮光金属膜81や金属のベタパターンの代わりに、第1半導体基板51と第2半導体基板53との間に、光の吸収膜や散乱膜を設けてもよい。たとえばシリコン系接着剤を第1半導体基板51と第2半導体基板53との間に塗布することにより、光を散乱したり吸収したりすることができる。
第3実施形態での固体撮像装置1の回路ブロック、電流源トランジスタ38の構成は、第1実施形態と同様である。
すなわち、画素アレイ部13の複数の画素回路19は、センサチップ6に形成され、電流源トランジスタ38は、カラム回路14などと同じ信号処理チップ7に形成されている。
このため、第3実施形態では、固体撮像装置1の各部について第1実施形態と同じ符号を使用し、その説明を省略する。
図10は、本発明の第3実施形態のセンサチップ6および信号処理チップ7に対する1列分の画素アレイ部13およびカラム回路14の振り分け方の説明図である。
図10の固体撮像装置1では、信号処理チップ7に、センサチップ6の画素アレイ部13へアンプ電源電圧VDCを供給する電圧源回路91が形成される。
電圧源回路91は、信号処理チップ7の第2半導体基板53のマイクロパッド54に接続され、マイクロバンプ55により第1半導体基板51のマイクロパッド52に接続される。当該マイクロパッド52は、複数の画素回路19の増幅トランジスタ34のドレインに接続される。
なお、複数の画素回路19のリセットトランジスタ36のドレインは、第1実施形態と同様に、センサチップ6に形成された図示しない電流源37回路から電源電圧VDDが供給される。
これにより、信号処理チップ7において、センサチップ6の高い電源電圧に対応するために高耐圧素子などを使用する必要が無くなる。また、信号処理チップ7において低耐圧素子を使用することにより、1/f雑音を減らすことができる。
第4実施形態の固体撮像装置1は、CCDセンサ方式のものであり、第1から第3実施形態のCMOSセンサ方式のものとは異なる。
図11は、本発明の第4実施形態の固体撮像装置1の構成およびチップ振り分け方の説明図である。
図11の固体撮像装置1は、複数のフォトダイオード31、複数の垂直転送部101、複数のリセットトランジスタ102、複数の増幅トランジスタ103、複数の列出力信号線21、複数の電流源37、複数のアンプ104、水平転送信号線105を有する。これらの回路は、アナログ信号を取り扱うアナログ回路である。
また、図11の固体撮像装置1は、ADコンバータ106、出力バッファ107を有する。これらの回路は、当該アナログ信号をデジタル値へ変換して処理するデジタル回路である。
垂直転送部101は、各列の複数のフォトダイオード31と隣接するように第1半導体基板51に形成される。
リセットトランジスタ102は、たとえばMOSトランジスタである。リセットトランジスタ102は、第1半導体基板51において、各垂直転送部101の電荷転送方向の端部に接続される。リセットトランジスタ102は、ソースが垂直転送部101に接続され、ドレインが電源電圧に接続される。
増幅トランジスタ103は、たとえばMOSトランジスタである。増幅トランジスタ103は、第1半導体基板51において、各垂直転送部101の電荷転送方向の端部に接続される。増幅トランジスタ103は、ソースが電源電圧に接続され、ドレインが列出力信号線21に接続され、ゲートが垂直転送部101に接続される。
図12では、縦方向に伸在するように垂直転送部101が図示されている。
そして、垂直転送部101の下端縁と交差するように、リセットトランジスタ36のゲート電極111が形成される。
また、垂直転送部101の最終段と、リセットトランジスタ36のゲート電極111との間の部分が、増幅トランジスタ34のゲートに接続される。
このような構造とすることで、増幅トランジスタ34は、垂直転送部101から転送された電荷を増幅して出力することができる。
また、リセットトランジスタ36により、垂直転送部101を電源電圧にリセットすることができる。
電流源37は、第2半導体基板53に形成された電流源トランジスタ38を有する。
電流源トランジスタ38は、たとえばMOSトランジスタである。
電流源トランジスタ38は、ソースが信号処理チップ7の列出力信号線21に接続され、ドレインがグランドに接続され、ゲートが図示しないバイアス電源に接続される。
これにより、増幅トランジスタ34は、電流源トランジスタ38を負荷としてソースフォロワ回路を構成する。
ADコンバータ106は、第2半導体基板53において、水平転送信号線105に接続される。ADコンバータ106は、水平転送信号線105から入力される電圧をデジタル値へ変換する。
出力バッファ107は、第2半導体基板53において、ADコンバータ106に接続される。出力バッファ107は、ADコンバータ106の出力信号を固体撮像装置1外へ出力する。
リセット後、複数のフォトダイオード31は、入射した光を光電変換する。
垂直転送部101は、各列の複数のフォトダイオード31において光電変換により発生した電荷を転送する。
増幅トランジスタ103は、垂直転送部101により転送された各フォトダイオード31の発生電荷に応じた電圧の画素信号を列出力信号線21へ出力する。
アンプ104は、画素信号を増幅し、水平転送信号線105へ出力する。
ADコンバータ106は、画素信号をデジタル値へ変換する。
出力バッファ107は、デジタル値へ変換された画素信号を出力する。
この他にも例えば、第3実施形態と同様に、センサチップ6の増幅トランジスタ34のドレインに接続される電圧源回路91を、信号処理チップ7に設けてもよい。
この他にも例えば、一般的なCCDセンサ方式の固体撮像装置1と同様に、複数の垂直転送部101とADコンバータ106との間に、水平転送部が設けられている場合でも、本発明は適用可能である。
この場合には、たとえば複数の垂直転送部101と水平転送部との間を配線により接続し、その配線において第1半導体基板51と第2半導体基板53とを接続すればよい。
図13は、本発明の第5実施形態に係る撮像装置2のブロック図である。
図13の撮像装置2は、光学系121、固体撮像装置1、および信号処理回路122を有する。
図13の撮像装置2は、例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電子内視鏡用カメラなどである。
これにより、固体撮像装置1のフォトダイオード31において、入射光は入射光量に応じた信号電荷に変換され、フォトダイオード31において電荷が発生する。
そして、固体撮像装置1は、複数のフォトダイオード31で発生した電荷に基づく撮像信号を出力する。撮像信号は、複数のフォトダイオード31で発生した電荷に対応する各画素のデジタル値を含む。
信号処理回路122は、固体撮像装置1から出力された撮像信号に対して種々の信号処理を施し、映像信号を生成して出力する。
この比較器41とカウンタ42からなるADCにより画素の信号はデジタル化され、メモリ43を介して水平走査信号線16に接続している。このADCの代わりに画素信号の電圧を増幅するアナログアンプを配置し、アナログ信号を水平走査信号線16を介して伝送し、その端部にてデジタル変換してもよい。
この他にも例えば、固体撮像装置1は、携帯電話機、PDA(Personal Data Assistance)、電子ブック装置、コンピュータ装置、携帯プレーヤなどの電子機器に用いられてもよい。
アナログ回路とデジタル回路とを搭載する半導体集積回路としては、この他にも、音声をデジタル化して処理する音声用集積回路、温度、濃度、湿度、重さなどの物理量を検出して処理する各種の制御用センサ集積回路などがある。これらの集積回路では、たとえば信号電荷を容量に蓄積し、電荷−電圧変換を行って出力する。
そして、本発明は、これらの半導体集積回路においてアナログ回路とデジタル回路とを2つの半導体基板に分ける場合に適用することができる。
また、これらの半導体集積回路は、撮像装置、録音機器、計測機器、テスタ機器などの各種の電子機器に用いることができる。
この他にも例えば、センサチップ6と信号処理チップ7とは、ボンディングワイヤなどにより接続されてもよい。また、センサチップ6と信号処理チップ7とは、互いのマイクロパッド52,54が接触する状態で封止されてもよい。
この他にも例えば、画素アレイ部13などのアナログ回路が信号の直流成分を除去するキャパシタを有する場合、このキャパシタを信号処理チップ7に形成した拡散層を用いて構成してもよい。
図14の直流カット回路は、アナログ信号の直流成分を除去するキャパシタ131を有する。
また、図14には、当該キャパシタ131により直流成分が除去された信号がゲートに入力されるトランジスタ132が併せて図示されている。
図14のキャパシタ131は、半導体基板141に形成された拡散層142と、当該拡散層142の一端に接続された第1配線143と、拡散層142と絶縁膜を介して重ねられた第2配線144とを有する。
このように半導体基板141に形成された拡散層142を用いたキャパシタ131を信号処理チップに形成することにより、当該アナログ信号が入力される図14のトランジスタ132またはデジタル回路に対して、入力保護回路を設ける必要がなくなる。
Claims (15)
- アナログ回路および前記アナログ回路から出力されたアナログの出力信号をデジタル変換するデジタル回路のうちの、前記アナログ回路の一部が形成される第1半導体基板と、
前記アナログ回路の残部および前記デジタル回路が形成される第2半導体基板と、
前記第1半導体基板と前記第2半導体基板とを接続する基板接続部と
を有し、
前記基板接続部は、
前記第1半導体基板の前記アナログ回路の一部により生成されたアナログ信号を、前記第2半導体基板へ伝送する
半導体集積回路。 - 前記第1半導体基板は、
前記アナログ回路の一部に含まれる第1トランジスタと、
前記第1トランジスタおよび前記基板接続部に接続される出力端子とを有し、
前記第2半導体基板は、
前記基板接続部に接続される入力端子と、
前記アナログ回路の残部に含まれ、前記入力端子に接続される拡散層とを有する
請求項1記載の半導体集積回路。 - 前記拡散層は、
前記アナログ回路の残部に含まれる第2トランジスタの拡散層である
請求項2記載の半導体集積回路。 - 前記第2トランジスタは、前記第1トランジスタの電流源であり、
前記第1トランジスタは、
当該第1トランジスタが形成される前記第1半導体基板とは別の半導体基板である前記第2半導体基板の前記第2トランジスタを負荷としたフォロワ回路を構成する
請求項3記載の半導体集積回路。 - 前記半導体集積回路は、
光電変換素子を有し、画素信号を出力する複数の画素回路と、
前記複数の画素回路に接続され、前記画素信号を伝播する出力信号線と、
前記出力信号線に接続される電流源と、
前記複数の出力信号線に接続され、前記出力信号線により伝播された前記画素信号をデジタル値へ変換する変換部と
を有し、
前記複数の画素回路は、前記アナログ回路の一部として前記第1半導体基板に形成され、
前記電流源は、前記アナログ回路の残部として前記第2半導体基板に形成され、
前記変換部は、前記デジタル回路として前記第2半導体基板に形成され、
前記出力信号線は、
前記基板接続部を含み、前記第1半導体基板から第2半導体基板まで形成される
請求項1から4のいずれか一項記載の半導体集積回路。 - 前記第1半導体基板に形成される各前記画素回路は、
前記出力信号線にソースノードが接続され、前記第1トランジスタとして機能する第1電界効果トランジスタを有し、
前記第2半導体基板に形成される前記電流源は、
前記出力信号線にソースノードが接続され、前記第2トランジスタとして機能する第2電界効果トランジスタを有し、
前記第1電界効果トランジスタは、
前記第2電界効果トランジスタを負荷としたソースフォロワ回路を構成する
請求項5記載の半導体集積回路。 - 前記第2半導体基板は、
前記第1半導体基板に形成された前記第1電界効果トランジスタのドレインに対して電源電圧を供給する電源部を有する
請求項6記載の半導体集積回路。 - 前記第2半導体基板は、
前記第2トランジスタが前記第1半導体基板の前記複数の画素回路と重ならないように、前記第1半導体基板と重ねられ、前記第2トランジスタから放射された光が前記複数の画素回路へ入射し難い
請求項5から7のいずれか一項記載の半導体集積回路。 - 前記第1半導体基板と前記第2半導体基板とは、重ねられ、
前記第2半導体基板に形成される前記第2トランジスタと前記第1半導体基板に形成される前記複数の画素回路との間に設けられ、前記第2トランジスタから放射された光が前記複数の画素回路へ入射し難くする遮光部を有する
請求項5から7のいずれか一項記載の半導体集積回路。 - 前記半導体集積回路は、
電荷を生成する複数の光電変換素子と、
前記複数の光電変換素子で発生した電荷を転送する転送部と、
前記転送部により転送された電荷をデジタル値へ変換する変換部と
を有し、
前記複数の光電変換素子は、前記アナログ回路の一部として前記第1半導体基板に形成され、
前記変換部は、前記デジタル回路として前記第2半導体基板に形成され、
前記転送部は、
前記基板接続部を含み、前記第1半導体基板から第2半導体基板まで形成される
請求項1から4のいずれか一項記載の半導体集積回路。 - 前記転送部は、
前記第1半導体基板に形成され、前記複数の光電変換素子から発生した電荷を受け取って転送する第1転送部と、
前記第1半導体基板において前記第1転送部にゲートが接続され、前記第1トランジスタとして機能する第1電界効果トランジスタと、
前記第2半導体基板において前記第2トランジスタとして機能する第2電界効果トランジスタと、を有し、
前記第1電界効果トランジスタは、
前記第2電界効果トランジスタを負荷としたソースフォロワ回路を構成する
請求項10記載の半導体集積回路。 - 前記拡散層は、
前記入力端子から入力されるアナログ信号の直流成分を除去するキャパシタの一方の電極として機能する
請求項2記載の半導体集積回路。
- アナログ回路および前記アナログ回路から出力されたアナログの出力信号をデジタル変換するデジタル回路が混在された半導体集積回路を有し、
前記半導体集積回路は、
前記アナログ回路の一部が形成される第1半導体基板と、
前記アナログ回路の残部および前記デジタル回路が形成される第2半導体基板と、
前記第1半導体基板と前記第2半導体基板とを接続する基板接続部と
を有し、
前記基板接続部は、
前記第1半導体基板の前記アナログ回路の一部により生成されたアナログ信号を、前記第2半導体基板へ伝送する
電子機器。 - 複数の光電変換素子を含むアナログ回路および前記アナログ回路から出力されたアナログの出力信号をデジタル変換するデジタル回路のうちの、前記複数の光電変換素子を含む前記アナログ回路の一部が形成される第1半導体基板と、
前記アナログ回路の残部および前記デジタル回路が形成される第2半導体基板と、
前記第1半導体基板と前記第2半導体基板とを接続する基板接続部と
を有し、
前記基板接続部は、
前記第1半導体基板の前記アナログ回路の一部により生成されたアナログ信号を、前記第2半導体基板へ伝送する
固体撮像装置。 - 光を集光する光学系と、
前記光学系により集光された光を光電変換する複数の光電変換素子を有する固体撮像部と
を有し、
前記固体撮像部は、
前記複数の光電変換素子を含むアナログ回路および前記アナログ回路から出力されたアナログの出力信号をデジタル変換するデジタル回路のうちの、前記複数の光電変換素子を含む前記アナログ回路の一部が形成される第1半導体基板と、
前記アナログ回路の残部および前記デジタル回路が形成される第2半導体基板と、
前記第1半導体基板と前記第2半導体基板とを接続する基板接続部と
を有し、
前記基板接続部は、
前記第1半導体基板の前記アナログ回路の一部により生成されたアナログ信号を、前記第2半導体基板へ伝送する
撮像装置。
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