图像传感器、摄像装置及蜂窝电话制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种图像传感器、摄像装置及蜂窝电话。该图像传感器包括：第一半导体，其包括二维布置的多个像素以及在第一方向上的多个分割输出线，所述多个分割输出线被构造为在所述第一方向上从所述多个像素中读出像素信号；以及第二半导体，其包括多个信号处理单元和读出单元，所述多个信号处理单元分别对应于所述多个输出线，并被构造为对所读出的像素信号进行处理，所述读出单元被构造为在第二方向上读出从所述信号处理单元输出的信号，其中，所述第一半导体和所述第二半导体被堆叠，并且所述多个输出线和所述多个信号处理单元被彼此对应地连接。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器、摄像装置及蜂窝电话
本专利技术涉及图像传感器、以及使用图像传感器的摄像装置和蜂窝电话。
技术介绍
传统上，CMOS图像传感器已被广泛适用于诸如数字照相机和数字视频照相机的摄像装置中。图像传感器包括像素区域、以及用于对来自像素区域的信号进行输出、放大以及读出的外围电路。近年来，随着像素的小型化，已开始考虑如何确保光电二极管的面积。通过减少构成各像素的元件数量，能够确保光电二极管的面积，并且还能够确保高像素数和图像质量。另一方面，如果仅增大像素数量，则读出速度降低。因此，为了实现高速读出操作，例如，准备多个水平输出线和多个输出放大器以提供多输出通道。此外，引进了针对各列集成了A/D转换功能的所谓的列A/D型图像传感器(参照例如日本特开平05-048460号公报)，以提高包括A/D转换的系统的速度。一些列A/D型图像传感器通过例如日本特开2011-159958号公报所描述的所谓的堆叠式结构形成，在该堆叠式结构中，针对各列的A/D转换单元被形成在两个芯片上，并且将这些芯片相连接。然而，如果如日本特开平05-048460号公报中所述的那样，将A/D转换器作为外围电路而添加，则随着外围电路的功能的增加，外围电路的面积不期望地相对变大。例如，如果像单镜头反光数字照相机中的35mm全尺寸格式那样，预先确定由图像传感器所占据的面积，则随着外围电路面积的增大，芯片尺寸也单纯地增大。理所当然地，容纳芯片的封装(package)也变大。尤其是，当在单镜头反光照相机中合并图像传感器时，如果图像传感器的垂直方向上的尺寸(在照相机的垂直方向上的尺寸)增大，则图像传感器干涉单镜头反光照相机的光学取景器的光路。如果为抑制这样的干涉而尝试将光路向上移动，则需要对取景器光学系统进行大的改变。这需要对单镜头反光照相机的传统机械结构进行大的修改，并且由此增加了机械设计的负荷。即使实现了修改，也需要大的取景器棱镜等，由此增加了机械结构零件和光学零件的成本。另一方面，即使如日本特开2011-159958号公报所描述的那样采用堆叠式结构，与通过单个芯片形成图像传感器的情况相比，能够减小投影面积，但是通过采用堆叠式结构，将不会缩短读出时间。在日本特开2011-159958号公报中，由于装载了图像处理块，因此能够有效地利用第二芯片。然而，事实上，在使用大容量存储器的单镜头反光数字照相机中，需要将存储器芯片布置在图像处理块附近，并且因此不总是期望将图像处理块布置在第二芯片上。如果图像信号处理块不被布置在第二芯片上，则相对于芯片面积，实际布置在第二芯片上的电路数量非常小，导致了非常昂贵的堆叠式芯片。
技术实现思路
本专利技术是考虑到上述情形而做出的，并且在不使图像传感器的面积和成本过大的情况下，实现高质量图像和高速读出操作。根据本专利技术，提供一种图像传感器，该图像传感器包括：第一半导体，其包括二维布置的多个像素以及在第一方向上的多个分割输出线，所述多个分割输出线被构造为在所述第一方向上从所述多个像素中读出像素信号；以及第二半导体，其包括多个信号处理单元和读出单元，所述多个信号处理单元分别对应于所述多个输出线，并被构造为对所读出的像素信号进行处理，所述读出单元被构造为在第二方向上读出从所述信号处理单元输出的信号，其中，所述第一半导体和所述第二半导体被堆叠，并且所述多个输出线和所述多个信号处理单元被彼此对应地连接。此外，根据本专利技术，提供一种包括如上定义的图像传感器的摄像装置。另外，根据本专利技术，提供一种包括如上定义的图像传感器的蜂窝电话。通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本专利技术的其他特征将变得清楚。附图说明被包括在说明书中并构成说明书的一部分的附图，例示了本专利技术的示例性实施例、特征及方面，并与文字描述一起用来说明本专利技术的原理。图1是示出根据本专利技术的第一实施例的图像传感器的示意性结构的图。图2是示出图像传感器的像素的结构的示例的电路图。图3A和图3B是各自示出在根据第一实施例的图像传感器的半导体中的示意性结构的图。图4是示出根据实施例的图像传感器的剖面结构的示例的图。图5A和图5B是各自示出在根据第二实施例的图像传感器的半导体中的示意性结构的图。图6是示出根据第三实施例的蜂窝电话的示意性结构的框图。具体实施方式现在，参照附图详细描述本专利技术的示例性实施例。根据适用于本专利技术的装置的各种条件以及结构，应当适当地改变实施例中示出的构成部件的尺寸、形状和相对位置，并且本专利技术不限于本文所描述的实施例。<第一实施例>将参照图1描述本专利技术的第一实施例。图1描述了根据本专利技术的第一实施例的图像传感器的示意性结构。注意，本专利技术的图像传感器能够用于以数字照相机、数字视频照相机等为代表的各种摄像装置。如图1所示，在根据第一实施例的图像传感器中，多个像素101被二维布置。注意，为了便于描述，图1示出了在水平方向(行方向)和垂直方向(列方向)上各有6个像素。然而，在实际的图像传感器中，布置有几百万至几千万个像素101。将参照图2描述像素101的详细结构。如图2所示，像素101包括光电二极管201、传送开关202、浮动扩散单元203、MOS放大器204、选择开关205和重置开关206。光电二极管201将经由摄像装置的光学系统入射的光转换为电信号。光电二极管201连接到传送开关202。传送开关202的栅极(gate)受控制信号TX控制，以将光电二极管201中积累的电荷传送到浮动扩散单元203。浮动扩散单元203将电荷转换为与传送的电荷量相对应的电压，并且将电压输入到MOS放大器204的栅极。MOS放大器204的输出被输入到选择开关205。当选择开关205的控制信号SEL选择对应行时，在各列上的垂直输出线(列输出线)上出现该对应行上的像素信号。重置开关206受控制信号RES控制。在浮动扩散单元203中积累的电荷能够经由重置开关206被重置。重新参照图1，垂直输出线(列输出线)102a和102b中的各个输出从布置在图像传感器的对应列中的像素101输出的像素信号。恒定电流源103a和103b中的各个驱动垂直输出线102a和102b中对应的一个。如图1所示，根据第一实施例的垂直输出线102a和102b是在图像传感器的垂直方向上的两条分割线。恒定电流源103a和103b被分别与垂直输出线102a和102b相对应地布置。像素101的浮动扩散单元203和MOS放大器204、垂直输出线102a或102b、以及恒定电流源103a和103b构成了源极跟随器。布置在由选择开关205选择的行上的各像素101的电荷被转换为电压信号，并且电压信号分别出现在垂直输出线102a和102b上。从垂直扫描电路104a和104b以及信号选择电路105a和105b供给用于控制像素101的控制信号SEL、RES及TX。输入到垂直扫描电路104a和104b的共通垂直扫描脉冲决定要选择的行。所选行的信息被分别传送到信号选择电路105a和105b。信号选择电路105a和105b的各个根据从定时生成器(未示出)供给的输入信号SEL、RES及TX的定时以及所选行的信息，将控制信号按需供给到对应行的像素。以这种方式，所选行的像素信号分别出现在垂直输出线102a和102b中。在第一实施例中，由两个垂直扫描电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，该图像传感器包括：第一半导体，其包括二维布置的多个像素以及在第一方向上的多个分割输出线，所述多个分割输出线被构造为在所述第一方向上从所述多个像素中读出像素信号；以及第二半导体，其包括多个信号处理单元和读出单元，所述多个信号处理单元分别对应于所述多个输出线，并被构造为对所读出的像素信号进行处理，所述读出单元被构造为在第二方向上读出从所述信号处理单元输出的信号，其中，所述第一半导体和所述第二半导体被堆叠，并且所述多个输出线和所述多个信号处理单元被彼此对应地连接。

【技术特征摘要】
2013.11.25 JP 2013-243346;2014.10.24 JP 2014-217661.一种图像传感器，该图像传感器包括：第一半导体基板，其包括二维布置的多个像素以及多个输出线，在第一方向上从所述多个像素向所述多个输出线输出像素信号；以及第二半导体基板，其包括多个信号处理单元和多个输出单元，所述多个信号处理单元分别对应于所述多个输出线，并对所输出的像素信号进行处理，所述多个输出单元中的各个由所述多个信号处理单元共享，所述多个输出单元将处理信号输出到所述图像传感器之外，其中，所述第一半导体基板和所述第二半导体基板被堆叠，在所述多个像素的各列中布置有所述多个输出线中的数个输出线，并且所述多个输出线和所述多个信号处理单元被...

【专利技术属性】
技术研发人员：木谷一成，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP