JP2012079861A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、画素構成要素における光電変換部及び、転送トランジスタ、電荷保持部の少なくとも一部が第1の半導体基板に配され、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ以外の信号処理回路及び、複数の画素からの信号が読み出される複数の共通出力線が第2の半導体基板に配されている。
【選択図】 図1
Description
図1に本発明の実施例1における画素の等価回路図を示す。ここでは1画素のみを示すが実際には画素を複数含んで画素配列が構成される。本実施例においては画素付加回路として、感度切り替え用の容量が設けられている。
V1は増幅部105及びリセット部104を構成するMOSトランジスタのドレインに供給される電圧である。ここでは共通電圧で記載しているが電圧供給配線を分けて別電源とすることも可能である。V2は電流源109に供給される電圧である。
V=q/C
の関係となる。したがってフローティングノード103の容量値が小さければ電圧の変化量Vが大きく感度が高くなる。また反対にフローティングノード103の容量値が大きければ感度が低くなる。
図5に本実施例の固体撮像装置の平面図の第1の例を示す。図5(a)は第1の基板を上面からみた図であり、図5(b)は第2の基板を上面からみた図である。ここでは2×2の画素を示しているが、更に多数の画素が配されていてもよい。
次に実施例1の第1の変形例を示す。画素付加回路110の構成部材としてスイッチ、容量を有する点は同様であるが、画素付加回路110を電子シャッター、特にグローバル電子シャッタ用の部材として用いることもできる。この場合、1フレーム中の最後に読みだされる画素は画素付加回路において長時間保持されることとなるため、画素付加回路には高い遮光性能が要求される。
次に実施例1の変形例2の説明を行なう。実施例1及び変形例1と同様に画素付加回路としてスイッチと容量を有する。更に変形例1と同様に画素付加回路が電子シャッタの信号保持部として機能する点は共通である。ただし、その回路の接続関係が異なる。
まずT1においてn行目のφRESがハイレベルからローレベルに遷移する。これによりn行目の第2フローティングノードの電位がフローティングとなる。
図11に本発明の実施例2における画素の等価回路図を示す。
本実施例の実施例1との違いは画素付加回路とその配線接続関係である。実施例1と同様の機能を有する部分には同様の符号を付し詳細な説明は省略する。符号に付した添え字は、繰り返し配置された同一機能を有する他の素子と区別するために付したものである。
図12に本発明の実施例3における画素の等価回路図を示す。ここでは1画素のみを示すが実際には画素を複数含んで画素配列が構成される。
本実施例の実施例1、2との違いは画素付加回路1101とその接続関係である。具体的に本実施例の画素付加回路1101はAD変換回路として機能する。本実施例では実施例1、2と同様の機能を有する部分には同様の符号を付し詳細な説明は省略する。
この差動増幅回路をコンパレータ動作させれば、AD変換動作が可能となる。例えば参照信号供給配線1106に一定の傾きを持つランプ電圧信号を供給すれば差動増幅回路の出力ノード1108の出力レベルがハイレベルからローレベルへと変化する。すなわちフローティングノード103より参照信号供給配線1106に供給される信号レベルが低い場合は出力ノード1108の出力レベルがハイレベルであり、高い場合にはローレベルである。
102 転送部
103 フローティングノード
104 リセット部
105 増幅部
400、500、600 遮光部材
110、405、505、605、810、1001、1100 画素付加回路
201 第1の基板
202 第2の基板
Claims (11)
- 光電変換部と
前記光電変換部の信号電荷をフローティングノードへ転送する転送部と
前記フローティングノードの電位を基準電位に設定するリセット部と、
前記フローティングノードに転送された信号電荷に基づく信号を増幅する増幅部と、
前記フローティングノードに保持された信号電荷もしくは、前記増幅部で増幅された信号を処理する画素付加回路を有する画素を複数有する画素配列と、を有し、
前記光電変換部、前記転送部、及び前記フローティングノードが第1の基板に配され、前記画素付加回路が第2の基板に配される固体撮像装置であって、
前記第1の基板に前記光電変換部を透過した光の前記画素付加回路への入射を抑制する第1の遮光部材が配されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1の基板は、第1の半導体基板と該第1の半導体基板上に配された第1の絶縁膜を含んで構成され、
前記第2の基板は、第2の半導体基板と該第2の半導体基板上に配された第2の絶縁膜を含んで構成され、
前記第1の基板と前記第2の基板との電気的接続は、前記第1及び第2の絶縁膜に設けられた導電体を接続することにより行うことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記画素付加回路は、前記信号電荷もしくは前記増幅部での増幅後の信号を保持する容量を含むことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記画素付加回路は差動増幅回路を有することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記画素付加回路はAD変換機能を有することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記画素付加回路は複数の光電変換部で発生した電荷を加算することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記リセット部及び前記増幅部は、前記第2の基板に配されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1校に記載の固体撮像装置。
- 前記リセット部、前記増幅部、前記画素付加回路が複数の前記光電変換部に対して共通に配されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 更に、前記第2の基板に、前記光電変換部を透過した光の前記画素付加回路への入射を抑制する第2の遮光部材が配されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記画素付加回路の全体が、前記第1の遮光部材を前記第2の基板側へ垂直投影した投影領域内に配されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記画素付加回路の一部が、前記第1の遮光部材の前記第2の基板側へ垂直投影した投影領域外に配されており、
前記第1の遮光部が、前記投影領域内に配された前記画素付加回路の部分への光の入射を抑制し、
前記第2の遮光部が、前記投影領域外に配された前記画素付加回路の一部への光の入射を抑制することを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。
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