(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置であって、
前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、
前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し回路と、
を具備する画素が、複数配置された画素部と、
前記読み出し信号に対して信号処理を行う回路要素を具備した信号処理回路と、
を備え、
前記信号処理回路は、
当該信号処理回路を構成する前記回路要素を、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの前記回路要素を、第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分し、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第１の基板内に配置し、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第２の基板内に配置する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う回路要素を、前記第１信号処理回路に区分し、
前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う回路要素を、前記第２信号処理回路に区分する、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記区分基準は、
前記回路要素を駆動する電圧の高低に基づいて定めた基準である、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記画素部は、
前記画素が、行列状に複数配置されており、
前記信号処理回路は、
前記画素部に配置された前記画素のそれぞれの列に対応して複数配置され、
それぞれの前記信号処理回路は、
対応する前記画素の前記読み出し信号の電位と、時間の経過とともに増加または減少する一定の傾きをもったアナログの参照信号の電位とを比較し、前記参照信号の電位が、前記読み出し信号の電位に対して予め定められた条件を満たしたことを表す比較信号を出力する比較器を、前記第１信号処理回路に区分される前記回路要素として具備する、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
それぞれの前記信号処理回路は、
前記参照信号が前記比較器に入力されたときから、該比較器が前記読み出し信号の電位と前記参照信号の電位とを比較している時間をカウントするカウンタと、前記比較信号が出力されたときに、前記カウンタから出力されるデジタルのカウント値を保持するラッチとを、前記第２信号処理回路に区分される前記回路要素として具備する、
ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
それぞれの前記信号処理回路は、
前記比較器から出力される第１の電圧レベルの前記比較信号を第２の電圧レベルに変換して出力するレベルシフタを、前記第１信号処理回路に区分される前記回路要素として、さらに具備する、
ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第２の電圧レベルは、
前記第１の電圧レベルよりも低い電圧レベルである、
ことを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記参照信号を生成する参照電圧生成部を、前記第１の基板内に配置し、
前記信号処理回路によってデジタル信号処理された、前記読み出し信号に応じた信号を、該固体撮像装置の出力信号として出力する出力回路を、前記第２の基板内に配置する、
ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記参照電圧生成部は、
前記第２の基板内で前記出力回路が占める領域に対して垂直方向に重なる前記第１の基板内の領域に配置する、
ことを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記参照信号を生成する参照電圧生成部を、前記第１の基板内に配置し、
前記画素部に配置された前記画素の行毎に、それぞれの前記画素に具備した前記読み出し回路による、対応する前記光電変換素子で発生した信号の前記読み出し信号としての読み出しを制御する垂直読出し制御回路を、前記第２の基板内に配置する、
ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記参照電圧生成部は、
前記第２の基板内で前記垂直読出し制御回路が占める領域に対して垂直方向に重なる前記第１の基板内の領域に配置する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記第１の基板内に配置する前記画素部以外の回路要素の領域と、前記第２の基板内に配置する前記画素部以外の回路要素の領域とは、同様の大きさの領域にする、
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１の項に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記第２の基板内に配置された前記読み出し回路と、前記第１の基板に配置される前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素とを、前記接続部によって電気的に接続し、
前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素と、前記第２の基板に配置される前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素とを、前記接続部によって電気的に接続する、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記読み出し回路の出力端と、前記第１信号処理回路の入力端となる前記回路要素の入力端とを、前記接続部を介して電気的に接続し、
前記第１信号処理回路の出力端となる前記回路要素の出力端と、前記第２信号処理回路の入力端となる前記回路要素の入力端とを、前記接続部を介して電気的に接続する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置であって、
前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、
前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し回路と、
を具備する画素が、複数配置された画素部と、
前記読み出し信号に対して信号処理を行い、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換する信号処理回路と、
を備え、
前記信号処理回路は、
前記第１の基板に配置され、前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、
前記第２の基板に配置され、前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、
を備える、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１６】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置であって、
前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、
前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し回路と、
を具備する画素が、複数配置された画素部と、
前記読み出し信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、
を備え、
前記信号処理回路は、
前記第１の基板に配置され、所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、
前記第２の基板に配置され、前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、
を備える、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１７】
前記画素は、
前記光電変換素子で発生した信号を蓄積する信号蓄積回路を、さらに有し、
前記読み出し回路は、
前記信号蓄積回路に蓄積された信号を読み出す、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
前記信号蓄積回路は、
前記第２の基板に配置される、
ことを特徴とする請求項１７に記載の固体撮像装置。
【請求項１９】
前記接続部における前記第１の基板側の接続点、および前記接続部における前記第２の基板側の接続点は、
前記光電変換素子の出力端子から前記信号蓄積回路の入力端子までに至る経路上の、いずれかの位置に配置される、
ことを特徴とする請求項１７に記載の固体撮像装置。
【請求項２０】
前記接続部は、バンプである、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項２１】
前記接続部は、
前記第１の基板の表面に形成された第１の電極と、前記第２の基板の表面に形成され、前記第１の電極と貼り合わされた第２の電極とを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項２２】
前記第２の基板は、
前記光電変換素子に入射する光が照射される前記第１の基板の表面とは反対側の表面と接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項２３】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の制御方法であって、
前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置された読み出し回路によって、前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しステップと、
前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの回路要素が第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分され、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素が前記第１の基板内に配置され、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素が前記第２の基板内に配置された信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせる信号処理ステップと、
を含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【請求項２４】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の制御方法であって、
前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置された読み出し回路によって、前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しステップと、
前記第１の基板に配置された前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置された前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、を備えた信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせ、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換させる信号処理ステップと、
を含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【請求項２５】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の制御方法であって、
前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置された読み出し回路によって、前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しステップと、
前記第１の基板に配置された所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置された前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、を備えた信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせる信号処理ステップと、
を含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【請求項２６】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された撮像装置であって、  前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、
前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し回路と、
を具備する画素が、複数配置された画素部と、
前記読み出し信号に対して信号処理を行う回路要素を具備した信号処理回路と、
を備え、
前記信号処理回路は、
当該信号処理回路を構成する前記回路要素を、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの前記回路要素を、第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分し、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第１の基板内に配置し、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第２の基板内に配置する、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２７】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された撮像装置であって、
前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、
前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し回路と、
を具備する画素が、複数配置された画素部と、
前記読み出し信号に対して信号処理を行い、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換する信号処理回路と、
を備え、
前記信号処理回路は、
前記第１の基板に配置され、前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、
前記第２の基板に配置され、前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、
を備える、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２８】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された撮像装置であって、
前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、
前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し回路と、
を具備する画素が、複数配置された画素部と、
前記読み出し信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、
を備え、
前記信号処理回路は、
前記第１の基板に配置され、所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、
前記第２の基板に配置され、前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、
を備える、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２９】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置であって、
前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、
前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、
を具備する画素が、複数配置された画素部と、
前記読み出し信号に対して信号処理を行う回路要素を具備した信号処理回路と、
を備え、
前記信号処理回路は、
当該信号処理回路を構成する前記回路要素を、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの前記回路要素を、第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分し、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第１の基板内に配置し、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第２の基板内に配置する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３０】
前記画素部は、
前記画素が、行列状に複数配置されており、
前記信号処理回路は、
前記画素部に配置された前記画素のそれぞれの列に対応して複数配置され、
それぞれの前記信号処理回路は、
対応する前記画素の前記読み出し信号の電位と、時間の経過とともに増加または減少する一定の傾きをもったアナログの参照信号の電位とを比較し、前記参照信号の電位が、前記読み出し信号の電位に対して予め定められた条件を満たしたことを表す比較信号を出力する比較器を、前記第１信号処理回路に区分される前記回路要素として具備する、
ことを特徴とする請求項２９に記載の固体撮像装置。
【請求項３１】
それぞれの前記信号処理回路は、
前記参照信号が前記比較器に入力されたときから、該比較器が前記読み出し信号の電位と前記参照信号の電位とを比較している時間をカウントするカウンタと、前記比較信号が出力されたときに、前記カウンタから出力されるデジタルのカウント値を保持するラッチとを、前記第２信号処理回路に区分される前記回路要素として具備する、
ことを特徴とする請求項３０に記載の固体撮像装置。
【請求項３２】
それぞれの前記信号処理回路は、
前記比較器から出力される第１の電圧レベルの前記比較信号を第２の電圧レベルに変換して出力するレベルシフタを、前記第１信号処理回路に区分される前記回路要素として、さらに具備する、
ことを特徴とする請求項３０に記載の固体撮像装置。
【請求項３３】
前記参照信号を生成する参照電圧生成部を、前記第１の基板内に配置し、
前記信号処理回路によってデジタル信号処理された、前記読み出し信号に応じた信号を、該固体撮像装置の出力信号として出力する出力回路を、前記第２の基板内に配置する、
ことを特徴とする請求項３０に記載の固体撮像装置。
【請求項３４】
前記参照電圧生成部は、
前記第２の基板内で前記出力回路が占める領域に対して垂直方向に重なる前記第１の基板内の領域に配置する、
ことを特徴とする請求項３３に記載の固体撮像装置。
【請求項３５】
前記参照信号を生成する参照電圧生成部を、前記第１の基板内に配置し、
前記画素部に配置された前記画素の行毎に、それぞれの前記画素に具備した前記読み出しトランジスタによる、対応する前記光電変換素子で発生した信号の前記読み出し信号としての読み出しを制御する垂直読出し制御回路を、前記第２の基板内に配置する、
ことを特徴とする請求項３０に記載の固体撮像装置。
【請求項３６】
前記参照電圧生成部は、
前記第２の基板内で前記垂直読出し制御回路が占める領域に対して垂直方向に重なる前記第１の基板内の領域に配置する、
ことを特徴とする請求項３５に記載の固体撮像装置。
【請求項３７】
前記第２の基板内に配置された前記読み出しトランジスタと、前記第１の基板に配置される前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素とを、前記接続部によって電気的に接続し、
前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素と、前記第２の基板に配置される前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素とを、前記接続部によって電気的に接続する、
ことを特徴とする請求項２９に記載の固体撮像装置。
【請求項３８】
前記読み出しトランジスタの出力端と、前記第１信号処理回路の入力端となる前記回路要素の入力端とを、前記接続部を介して電気的に接続し、
前記第１信号処理回路の出力端となる前記回路要素の出力端と、前記第２信号処理回路の入力端となる前記回路要素の入力端とを、前記接続部を介して電気的に接続する、
ことを特徴とする請求項３７に記載の固体撮像装置。
【請求項３９】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置であって、
前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、
前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、
を具備する画素が、複数配置された画素部と、
前記読み出し信号に対して信号処理を行い、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換する信号処理回路と、
を備え、
前記信号処理回路は、
前記第１の基板に配置され、前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、
前記第２の基板に配置され、前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、
を備える、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４０】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置であって、
前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、
前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、
を具備する画素が、複数配置された画素部と、
前記読み出し信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、
を備え、
前記信号処理回路は、
前記第１の基板に配置され、所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、
前記第２の基板に配置され、前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、
を備える、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４１】
前記画素は、
前記光電変換素子で発生した信号を蓄積する信号蓄積容量を、さらに有し、
前記読み出しトランジスタは、
前記信号蓄積容量に蓄積された信号を読み出す、
ことを特徴とする請求項２９に記載の固体撮像装置。
【請求項４２】
前記信号蓄積容量は、
前記第２の基板に配置される、
ことを特徴とする請求項４１に記載の固体撮像装置。
【請求項４３】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の制御方法であって、
前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受ける読み出しトランジスタのソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しステップと、
前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの回路要素が第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分され、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素が前記第１の基板内に配置され、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素が前記第２の基板内に配置された信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせる信号処理ステップと、
を含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【請求項４４】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の制御方法であって、
前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受ける読み出しトランジスタのソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しステップと、
前記第１の基板に配置された前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置された前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、を備えた信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせ、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換させる信号処理ステップと、
を含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【請求項４５】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の制御方法であって、
前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受ける読み出しトランジスタのソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しステップと、
前記第１の基板に配置された所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置された前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、を備えた信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせる信号処理ステップと、
を含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【請求項４６】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された撮像装置であって、
前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、
前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、
を具備する画素が、複数配置された画素部と、
前記読み出し信号に対して信号処理を行う回路要素を具備した信号処理回路と、
を備え、
前記信号処理回路は、
当該信号処理回路を構成する前記回路要素を、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの前記回路要素を、第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分し、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第１の基板内に配置し、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第２の基板内に配置する、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項４７】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された撮像装置であって、
前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、
前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、
を具備する画素が、複数配置された画素部と、
前記読み出し信号に対して信号処理を行い、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換する信号処理回路と、
を備え、
前記信号処理回路は、
前記第１の基板に配置され、前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、
前記第２の基板に配置され、前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、
を備える、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項４８】
第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された撮像装置であって、
前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、
前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、
を具備する画素が、複数配置された画素部と、
前記読み出し信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、
を備え、
前記信号処理回路は、
前記第１の基板に配置され、所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、
前記第２の基板に配置され、前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、
を備える、
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、固体撮像装置の制御方法、および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラや電子スチルカメラなどの撮像装置が広く一般に普及している。これらの撮像装置（以下、「カメラ」という）には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）型の固体撮像装置や、増幅型の固体撮像装置が使用されている。増幅型の固体撮像装置では、画素がマトリクス状に複数配置されている。そして、増幅型の固体撮像装置では、各画素の受光部である光電変換部で生成、蓄積された信号電荷を、画素内に設けられた増幅部に導き、増幅部によって増幅された信号を画素からの出力信号として出力する。
【０００３】
増幅型の固体撮像装置には、例えば、増幅部に接合型電界効果トランジスタを用いた固体撮像装置や、増幅部にＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：相補型金属酸化膜半導体）トランジスタを用いたＣＭＯＳ型固体撮像装置などがある。
【０００４】
また、従来から、一般的なＣＭＯＳ型固体撮像装置（以下、「固体撮像装置」ともいう）では、二次元のマトリクス状に配列された各画素の光電変換部で生成、蓄積された信号電荷を、行毎に順次読み出す方式が採用されている。この読み出し方式の場合、各画素の光電変換部における露光のタイミングは、信号電荷の読み出しの開始と終了によって決まり、画素の行毎に露光のタイミングが異なる。このため、このようなＣＭＯＳ型固体撮像装置を用いて速い動きの被写体を撮像すると、被写体が歪んで撮像されてしまうことがある。
【０００５】
この被写体の歪みをなくすための露光方法として、全ての画素を同じタイミングで露光させることによって、信号電荷の生成、蓄積の同時刻性を実現する同時撮像機能（以下、「グローバルシャッタ機能」という）が提案されている。そして、グローバルシャッタ機能を有するＣＭＯＳ型固体撮像装置の用途も多くなってきている。
【０００６】
グローバルシャッタ機能を有するＣＭＯＳ型固体撮像装置では、通常、光電変換部が生成した信号電荷を、読み出しが終了するまで蓄えておく必要があることから、遮光性を持った蓄積容量部を有することが必要となる。従来のグローバルシャッタ機能を有するＣＭＯＳ型固体撮像装置では、全ての画素を同時に露光した後、各光電変換部で生成された信号電荷を、全ての画素同時に、各蓄積容量部に転送して一旦蓄積しておき、蓄積容量部に蓄積された信号電荷を、所定の読み出しタイミングで順次画素信号に変換するようにしている。
【０００７】
しかし、従来のグローバルシャッタ機能を有するＣＭＯＳ型固体撮像装置では、光電変換部と蓄積容量部とを、基板の同一平面上に配置しなければならず、固体撮像装置のチップ面積の増大を避けることができない。さらに、蓄積容量部に蓄積された信号電荷を読み出すまでの待機期間中に、光や蓄積容量部のリークに起因するノイズによって、信号の品質が劣化してしまうという問題がある。
【０００８】
このような問題を解決するための技術として、例えば、特許文献１のように、光電変換部が形成された第１の基板と、複数のＭＯＳトランジスタが形成された第２の基板とを、別々に作製し、これらの基板を張り合わせて１つの固体撮像装置とすることによって、固体撮像装置のチップ面積（実装面積）の増大を防ぐ方法が開示されている。特許文献１で開示された技術では、別々に作製した第１の基板と第２の基板とを、接続電極によって電気的に接続している。
【０００９】
また、ＣＭＯＳ型固体撮像装置は、ＣＣＤ型固体撮像装置と異なり、単一電源で駆動することが可能である。また、ＣＣＤ型固体撮像装置では、専用の製造プロセスを必要とするのに対し、ＣＭＯＳ型固体撮像装置は、他のＬＳＩと同じ製造プロセスを用いて製造することができることからＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｎ  Ｃｈｉｐ）への対応が容易である。このため、固体撮像装置に信号処理回路を搭載することによって、多機能化を実現したＣＭＯＳ型固体撮像装置が提案されている。
【００１０】
多機能化を実現したＣＭＯＳ型固体撮像装置として、例えば、特許文献２では、アナログデジタル変換を行うＡＤ変換器を、信号処理回路として搭載したＣＭＯＳ型固体撮像装置が開示されている。特許文献２で開示されたＣＭＯＳ型固体撮像装置では、画素列毎にＡＤ変換器を搭載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２１９３３９号公報
【特許文献２】特開２００５−３２３３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１で開示された技術では、従来のグローバルシャッタ機能を有する画素を、２つの基板に分けて構成している。このため、第１の基板のチップ面積の増大を避けることができる。また、第１の基板と第２の基板とを張り合わせた構成にすることによって、蓄積容量部に蓄積された信号電荷を読み出すまでの待機期間中の光に起因するノイズによる信号品質の劣化を避けることができる。
【００１３】
図８は、特許文献１で開示された技術を適用し、さらに、特許文献２で開示された信号処理回路を搭載した従来の固体撮像装置の基板の接続構成を示した概観図である。図８（ａ）には、固体撮像装置８００の第１の基板と第２の基板の接続構成の側面図を示し、図８（ｂ）には、固体撮像装置８００の第１の基板と第２の基板の接続構成の平面図を示している。
【００１４】
図８（ａ）に示したように、固体撮像装置８００では、第１の基板に形成された画素部１１と、第２の基板に形成された画素部１２とを基板間接続部１３を介して接続している。より具体的には、画素部１１に光電変換部を形成し、画素部１２に蓄積容量部を形成している。また、基板間接続部１３内では、例えば、バンプによって画素部１１の光電変換部と画素部１２の蓄積容量部とを接続している。このようにして、固体撮像装置８００では、バンプを介して接続された画素部１１と画素部１２との構成によって、固体撮像装置８００の画素アレイ部４０の領域を積層構成で形成している。
【００１５】
ところで、固体撮像装置内に配置された各画素から読み出した画素信号を正確に出力するには、それぞれの信号処理回路によるノイズ除去などの信号処理を施す必要がある。しかしながら、特許文献１には、信号処理するための構成については、その技術や具体例が開示されていない。すなわち、特許文献１からは、画素部の光電変換部によって生成された信号電荷を増幅した画素信号を信号処理回路に読み出し、さらに信号処理回路で信号処理を行うための具体的な構成を導き出すことができない。
【００１６】
そこで、仮に、図８に示した固体撮像装置８００のように、画素信号を読み出す読出し回路を第２の基板内に設ける場合を考える。固体撮像装置８００では、第１の基板の画素部１１の領域に相当する第２の基板の領域に、画素部１１の光電変換部で生成した信号電荷を蓄積する蓄積容量部を形成する信号保持領域を設け、さらに、固体撮像装置８００の周辺の読出し回路（図８に示した固体撮像装置制御信号発生回路１０、垂直読出し制御回路２０、水平読出し制御回路３０、カラム信号処理回路６０、出力回路８０）を、第２の基板内に形成している。このようにすると、図８を見てわかるように、固体撮像装置８００における第２の基板のチップ面積は、第１の基板に比べ大幅に大きくなってしまう。
【００１７】
これにより、特許文献１で開示された技術では、第１の基板と第２の基板とを接続した後の固体撮像装置８００のチップ面積は、第２の基板と同様の大きな面積となり、固体撮像装置８００の実装面積は、１枚の基板で製造された固体撮像装置の実装面積よりも大幅に小さくすることができないという問題がある。
【００１８】
また、近年では、画素列毎に搭載したＡＤ変換器（図８に示したカラム信号処理回路６０）などの信号処理回路を、より多機能化したり、高速化したりする例が増加し、信号処理回路の回路面積も増大が進んでいる。このため、上述したような構成では、第１の基板と第２の基板とのチップ面積の差がさらに大きくなる。
【００１９】
また、第１の基板と第２の基板とを張り合わせる方法としては、それぞれの半導体製造工程を終えた後に、第１の基板を生成したウエハと第２の基板を生成したウエハとをウエハの状態で張り合わせる方法などがある。この場合には、第１の基板を生成したウエハと第２の基板を生成したウエハとを張り合わせた後にダイシングを行うことになるため、第１の基板と第２の基板のチップ面積とは同じ面積になる。このため、上述したように、第１の基板と第２の基板とのチップ面積に差があると、いずれかの基板に、回路が形成されていない領域（以下、「調整領域」という）が発生し、固体撮像装置のチップ面積増大に繋がってしまう。例えば、図８に示した固体撮像装置８００においては、第１の基板のチップ面積も第２の基板のチップ面積と同じ面積になるため、第１の基板に余分な調整領域が発生し、固体撮像装置８００のチップ面積が増大してしまう。このため、特許文献１で開示された技術を適用した固体撮像装置では、チップコストが高くなってしまうという問題がある。
【００２０】
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、複数枚のチップを接続することによって構成される固体撮像装置において、固体撮像装置が形成されるそれぞれのチップの大きさの差を少なくすることによって、固体撮像装置のチップ面積（実装面積）の縮小化と、コストの削減を図ることができる固体撮像装置、固体撮像装置の制御方法、および撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の課題を解決するため、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し回路と、を具備する画素が、複数配置された画素部と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う回路要素を具備した信号処理回路と、を備え、前記信号処理回路は、当該信号処理回路を構成する前記回路要素を、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの前記回路要素を、第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分し、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第１の基板内に配置し、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第２の基板内に配置する。
【００２２】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し回路と、を具備する画素が、複数配置された画素部と、前記読み出し信号に対して信号処理を行い、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換する信号処理回路と、を備え、前記信号処理回路は、前記第１の基板に配置され、前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置され、前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、を備える。
【００２３】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し回路と、を具備する画素が、複数配置された画素部と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を備え、前記信号処理回路は、前記第１の基板に配置され、所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置され、前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、を備える。
【００２４】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置の制御方法は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の制御方法であって、前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置された読み出し回路によって、前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しステップと、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの回路要素が第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分され、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素が前記第１の基板内に配置され、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素が前記第２の基板内に配置された信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせる信号処理ステップと、を含む。
【００２５】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置の制御方法は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の制御方法であって、前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置された読み出し回路によって、前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しステップと、前記第１の基板に配置された前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置された前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、を備えた信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせ、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換させる信号処理ステップと、を含む。
【００２６】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置の制御方法は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の制御方法であって、前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置された読み出し回路によって、前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しステップと、前記第１の基板に配置された所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置された前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、を備えた信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせる信号処理ステップと、を含む。
【００２７】
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し回路と、を具備する画素が、複数配置された画素部と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う回路要素を具備した信号処理回路と、を備え、前記信号処理回路は、当該信号処理回路を構成する前記回路要素を、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの前記回路要素を、第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分し、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第１の基板内に配置し、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第２の基板内に配置する。
【００２８】
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し回路と、を具備する画素が、複数配置された画素部と、前記読み出し信号に対して信号処理を行い、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換する信号処理回路と、を備え、前記信号処理回路は、前記第１の基板に配置され、前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置され、前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、を備える。
【００２９】
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し回路と、を具備する画素が、複数配置された画素部と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を備え、前記信号処理回路は、前記第１の基板に配置され、所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置され、前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、を備える。
【００３０】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、を具備する画素が、複数配置された画素部と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う回路要素を具備した信号処理回路と、を備え、前記信号処理回路は、当該信号処理回路を構成する前記回路要素を、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの前記回路要素を、第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分し、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第１の基板内に配置し、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第２の基板内に配置する。
【００３１】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、を具備する画素が、複数配置された画素部と、前記読み出し信号に対して信号処理を行い、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換する信号処理回路と、を備え、前記信号処理回路は、前記第１の基板に配置され、前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置され、前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、を備える。
【００３２】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、を具備する画素が、複数配置された画素部と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を備え、前記信号処理回路は、前記第１の基板に配置され、所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置され、前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、を備える。
【００３３】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置の制御方法は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の制御方法であって、前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受ける読み出しトランジスタのソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しステップと、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの回路要素が第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分され、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素が前記第１の基板内に配置され、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素が前記第２の基板内に配置された信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせる信号処理ステップと、を含む。
【００３４】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置の制御方法は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の制御方法であって、前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受ける読み出しトランジスタのソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しステップと、前記第１の基板に配置された前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置された前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、を備えた信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせ、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換させる信号処理ステップと、を含む。
【００３５】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置の制御方法は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の制御方法であって、前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受ける読み出しトランジスタのソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しステップと、前記第１の基板に配置された所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置された前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、を備えた信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせる信号処理ステップと、を含む。
【００３６】
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、を具備する画素が、複数配置された画素部と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う回路要素を具備した信号処理回路と、を備え、前記信号処理回路は、当該信号処理回路を構成する前記回路要素を、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの前記回路要素を、第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分し、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第１の基板内に配置し、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素を前記第２の基板内に配置する。
【００３７】
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、を具備する画素が、複数配置された画素部と、前記読み出し信号に対して信号処理を行い、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換する信号処理回路と、を備え、前記信号処理回路は、前記第１の基板に配置され、前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置され、前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、を備える。
【００３８】
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換素子と、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、対応する前記光電変換素子で発生した信号を、対応する前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、を具備する画素が、複数配置された画素部と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う信号処理回路と、を備え、前記信号処理回路は、前記第１の基板に配置され、所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置され、前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態によるデジタルカメラの概略構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の概略構成を示したブロック図である。
【図３】本第１の実施形態の固体撮像装置の画素アレイ部内の単位画素の概略構成を示した回路図である。
【図４】本第１の実施形態の固体撮像装置内のカラム信号処理回路の概略構成を示した回路図である。
【図５】本第１の実施形態の固体撮像装置の各構成要素の各基板への配置の一例を示したレイアウト図である。
【図６】本第１の実施形態の固体撮像装置の各構成要素の各基板への配置の別の一例を示したレイアウト図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による固体撮像装置内のカラム信号処理回路の概略構成を示した回路図である。
【図８】従来の固体撮像装置の基板の接続構成を示した概観図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明は、例示のために特定の詳細な内容が含まれている。しかし、当業者であれば、以下に説明する詳細な内容に様々な変更を加えた場合であっても、本発明の範囲を超えないことは理解できるであろう。従って、以下に説明する本発明の例示的な実施形態は、権利を請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。
【００４１】
図１は、本実施形態によるデジタルカメラ（例えば、デジタル一眼レフレックスカメラシステム）の概略構成を示したブロック図である。ここに示した各構成要素は、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子で実現することができ、ソフトウェア的にはコンピュータプログラムなどによって実現されるものであるが、ここでは、これらの連携によって実現される機能ブロックとして示している。従って、これらの機能ブロックは、ハードウェア、ソフトウェアの組合せによって、様々な形式で実現できるということは、当業者には理解できるであろう。
【００４２】
図１に示したデジタルカメラ７は、レンズユニット部２、固体撮像装置１、画像信号処理装置３、記録装置４、カメラ制御装置５、表示装置６から構成される。なお、図１に示したデジタルカメラ７は、固体撮像装置１を遮光するためのメカニカルシャッタを搭載せず、全画素同時に露光するグローバル露光を行うデジタルカメラである。
【００４３】
レンズユニット部２は、カメラ制御装置５によってズーム、フォーカス、絞りなどが駆動制御され、被写体像を固体撮像装置１に結像させる。
固体撮像装置１は、カメラ制御装置５によって駆動・制御され、レンズユニット部２を介して固体撮像装置１内に入射した被写体光を画像信号に変換するＭＯＳ型固体撮像装置である。なお、この固体撮像装置１に関する詳細な説明は、後述する。
【００４４】
画像信号処理装置３は固体撮像装置１から出力された画像信号に対して、信号の増幅、画像データへの変換および各種の補正、画像データの圧縮などの処理を行う。画像信号処理装置３は、各処理における画像データの一時記憶手段として図示しないメモリを利用する。
記録装置４は、半導体メモリなどの着脱可能な記録媒体であり、画像データの記録または読み出しを行う。
表示装置６は、固体撮像装置１に結像され、画像信号処理装置３によって処理された画像データ、または記録装置４から読み出された画像データに基づく画像を表示する液晶などの表示装置である。
カメラ制御装置５は、デジタルカメラ７の全体の制御を行う制御装置である。
【００４５】
＜第１の実施形態＞
次に、デジタルカメラ７に搭載した第１の実施形態の固体撮像装置１について説明する。図２は、本第１の実施形態による固体撮像装置１の概略構成を示したブロック図である。図２において、固体撮像装置１は、固体撮像装置制御信号発生回路１０、垂直読出し制御回路２０、水平読出し制御回路３０、複数の単位画素５０で構成された画素アレイ部４０、参照電圧生成部１００、カラム信号処理回路６０、出力回路８０から構成される。
【００４６】
なお、図２に示した固体撮像装置１では、複数の単位画素５０が、７行７列に２次元的に配置された画素アレイ部４０の例を示している。また、図２に示した固体撮像装置１では、参照電圧生成部１００と、カラム信号処理回路６０とを、信号処理回路として構成している。
【００４７】
固体撮像装置制御信号発生回路１０は、垂直読出し制御回路２０、水平読出し制御回路３０、カラム信号処理回路６０、および参照電圧生成部１００を制御する。
垂直読出し制御回路２０は、固体撮像装置制御信号発生回路１０からの制御に応じて、画素アレイ部４０内のそれぞれの単位画素５０を制御し、各単位画素５０の画素信号を垂直信号線９０に出力させる。垂直読出し制御回路２０は、単位画素５０を制御するための制御信号を、画素アレイ部４０に配置された単位画素５０の行毎に出力する。
【００４８】
画素アレイ部４０内のそれぞれの単位画素５０は、入射した被写体光を画素信号に変換し、垂直読出し制御回路２０から入力された制御信号に応じて、入射した被写体光に応じた画素信号を、垂直信号線９０に出力する。なお、この単位画素５０に関する詳細な説明は、後述する。
【００４９】
カラム信号処理回路６０は、画素アレイ部４０の各列に配置され、固体撮像装置制御信号発生回路１０からの制御に応じて、各列の単位画素５０からそれぞれ垂直信号線９０に出力された画素信号に対して、ノイズ抑圧やアナログデジタル変換などの信号処理を行う。また、カラム信号処理回路６０は、水平読出し制御回路３０からの制御に応じて、画素信号に対して信号処理を行った出力信号を、水平信号線７０に出力する。以下の説明においては、カラム信号処理回路６０が、参照電圧生成部１００から入力されたランプ波を用いてアナログデジタル変換を行うシングルスロープ型ＡＤ変換器で構成されているものとして説明する。なお、カラム信号処理回路６０に関する詳細な説明は、後述する。
【００５０】
参照電圧生成部１００は、固体撮像装置制御信号発生回路１０からの制御に応じて、時間の経過とともに増加または減少する一定の傾きをもったランプ波（参照電圧）を生成する。参照電圧生成部１００は、生成したランプ波を、それぞれのカラム信号処理回路６０に出力する。参照電圧生成部１００が生成したランプ波は、画素アレイ部４０の各列に配置されたカラム信号処理回路６０、すなわち、シングルスロープ型ＡＤ変換器がアナログデジタル変換する際に用いられる。
【００５１】
水平読出し制御回路３０は、固体撮像装置制御信号発生回路１０からの制御に応じて、各列に配置されたカラム信号処理回路６０から出力されるアナログデジタル変換後の出力信号を、水平信号線７０に順次読み出す。水平信号線７０に読み出された信号は、出力回路８０を介して固体撮像装置１の外部に出力される。
【００５２】
次に、本第１の実施形態の固体撮像装置１内の画素アレイ部４０に備えた単位画素５０について説明する。図３は、本第１の実施形態の固体撮像装置１の画素アレイ部４０内の単位画素５０の概略構成を示した回路図である。図３では、１つの単位画素５０を示している。単位画素５０は、入射した被写体光を画素信号に変換し、垂直信号線９０に出力する。図３に示した単位画素５０の概略構成は、従来の固体撮像装置における単位画素の構成と同様の構成である。ただし、本第１の実施形態の固体撮像装置１においては、図３に示したように、それぞれの単位画素５０内の各構成要素を、第１の基板の画素部１１と第２の基板の画素部１２とに分けて配置している。
【００５３】
図３において、単位画素５０は、第１の基板の画素部１１に形成された光電変換部１０１、光電変換部リセットトランジスタ１０２、および第１の転送トランジスタ１０３と、第２の基板の画素部１２に形成された第２の転送トランジスタ１０４、画素リセットトランジスタ１０５、増幅トランジスタ１０６、選択トランジスタ１０７、および電荷蓄積部１１０とから構成される。また、第１の基板の画素部１１と第２の基板の画素部１２とは、基板間接続部１３によって接続される。
【００５４】
基板間接続部１３は、第１の基板と第２の基板とを電気的に接続するための接続部である。基板間接続部１３は、例えば、蒸着法、めっき法で作製されるバンプなどを用いる。なお、第１の基板と第２の基板との間に存在する空間には、接着剤などの絶縁部材を充填させてもよい。第１の基板と第２の基板とは、基板間接続部１３を介して信号の送受信を行う。図３に示した単位画素５０では、第１の基板の画素部１１内の第１の転送トランジスタ１０３と、第２の基板の画素部１２内の第２の転送トランジスタ１０４および電荷蓄積部１１０とが、基板間接続部１３を介して接続されている。
【００５５】
光電変換部１０１は、入射した光を光電変換して信号電荷を発生させ、光電変換信号として蓄積する。第１の転送トランジスタ１０３は、垂直読出し制御回路２０から入力された制御信号φＴＸ１−ｘｘに応じて、光電変換部１０１に蓄積された光電変換信号を、基板間接続部１３を介して電荷蓄積部１１０に転送する。電荷蓄積部１１０は、光電変換信号を保持（蓄積）する容量である。第１の転送トランジスタ１０３によって転送された光電変換信号は、電荷蓄積部１１０に蓄積される。
【００５６】
なお、上述した制御信号の信号名「制御信号φＴＸ１−ｘｘ」の内、制御信号の名称「制御信号φＴＸ１」の後の「−」に続く「ｘｘ」の部分は、画素アレイ部４０内に配置されている単位画素５０の行番号を表す部分である。以下の説明においては、上述した制御信号φＴＸ１も含め、画素アレイ部４０内に配置されている単位画素５０の行番号の数字を、それぞれの制御信号の「ｘｘ」の部分に記述する。なお、「ｘｘ」の部分に行番号の数字を記述せず、そのまま“ｘｘ”と記述した場合には、今回の説明におけるこの制御信号は、画素アレイ部４０の特定の行の制御信号ではなく、画素アレイ部４０の行毎に異なる制御信号であり、適宜行番号を当てはめて考えることができる制御信号であることを表す。
【００５７】
第２の転送トランジスタ１０４は、垂直読出し制御回路２０から入力された制御信号φＴＸ２−ｘｘに応じて、電荷蓄積部１１０に保持（蓄積）された光電変換信号を、増幅トランジスタ１０６のゲート端子に転送する。増幅トランジスタ１０６は、ゲート端子に転送された光電変換信号に応じた信号電圧を出力する。選択トランジスタ１０７は、垂直読出し制御回路２０から入力された制御信号φＳＥＬ１−ｘｘに応じて、増幅トランジスタ１０６が出力した信号電圧を、単位画素５０が出力する画素信号として垂直信号線９０に出力する。
【００５８】
光電変換部リセットトランジスタ１０２は、垂直読出し制御回路２０から入力された制御信号φＦＴ１−ｘｘに応じて、光電変換部１０１を電源電圧ＶＤＤにリセットする。画素リセットトランジスタ１０５は、垂直読出し制御回路２０から入力された制御信号φＲＳＴ１−ｘｘに応じて、単位画素５０内の信号を電源電圧ＶＤＤにリセットする。
【００５９】
固体撮像装置１では、垂直読出し制御回路２０が、全ての単位画素５０を同時に制御することによって、グローバルシャッタ機能を実現している。より具体的には、垂直読出し制御回路２０は、全ての単位画素５０の制御信号φＦＴ１−ｘｘを同時に出力して、全ての単位画素５０の光電変換部１０１による光電変換を同時に開始させる。そして、予め定められた露光時間が経過した後、垂直読出し制御回路２０は、全ての単位画素５０の制御信号φＴＸ１−ｘｘを同時に出力して、全ての単位画素５０の光電変換部１０１が蓄積した光電変換信号を同時に、電荷蓄積部１１０に転送して保持させる。
【００６０】
その後、固体撮像装置１では、垂直読出し制御回路２０が、単位画素５０を行毎に順次制御することによって、それぞれの単位画素５０が光電変換した画素信号を、垂直信号線９０に出力する。より具体的には、垂直読出し制御回路２０は、単位画素５０の行毎に制御信号φＴＸ２−ｘｘ、制御信号φＲＳＴ１−ｘｘ、制御信号φＳＥＬ１−ｘｘを制御し、それぞれの電荷蓄積部１１０に保持された光電変換信号を、画素信号として垂直信号線９０に順次出力（読み出し）させる。単位画素５０では、それぞれの単位画素５０が読み出されるまでに発生する、リークなどに起因するノイズによる信号の品質の劣化を、電荷蓄積部１１０を第２の基板に設けることによって抑圧している。
【００６１】
次に、本第１の実施形態の固体撮像装置１内のカラム信号処理回路６０について説明する。図４は、本第１の実施形態の固体撮像装置１内のカラム信号処理回路６０の概略構成を示した回路図である。図４では、画素アレイ部４０の１つの列に配置されたカラム信号処理回路６０（シングルスロープ型ＡＤ変換器）を示している。また、図４には、図３に示した単位画素５０を併せて示している。さらに、図４には、シングルスロープ型ＡＤ変換器にランプ波を出力する参照電圧生成部１００も併せて示している。
【００６２】
カラム信号処理回路６０は、単位画素５０が垂直信号線９０に出力した画素信号に対して、アナログデジタル変換を行い、変換したデジタルの出力信号を水平信号線７０に出力する。図４に示したカラム信号処理回路６０の概略構成は、従来の固体撮像装置におけるカラム信号処理回路の構成と同様の構成である。ただし、本第１の実施形態の固体撮像装置１においては、図４に示したように、それぞれのカラム信号処理回路６０内の各構成要素を、第１の基板のカラム信号処理部１４と第２の基板のカラム信号処理部１５とに分けて配置している。
【００６３】
図４において、カラム信号処理回路６０は、第１の基板のカラム信号処理部１４に形成された比較器１６と、第２の基板のカラム信号処理部１５に形成されたカウンタ＆ラッチ部１９とから構成される。また、垂直信号線９０と第１の基板のカラム信号処理部１４とは、図３に示した単位画素５０における第１の基板の画素部１１と第２の基板の画素部１２との接続と同様に、基板間接続部１７によって接続され、第１の基板のカラム信号処理部１４と第２の基板のカラム信号処理部１５とは、基板間接続部１８によって接続される。なお、参照電圧生成部１００は、第１の基板に配置する。
【００６４】
図４に示したように、カラム信号処理回路６０では、アナログの動作を行う比較器１６を含むシングルスロープ型ＡＤ変換器の構成要素および参照電圧生成部１００を第１の基板に配置し、デジタルの動作を行うカウンタ＆ラッチ部１９を含むシングルスロープ型ＡＤ変換器の構成要素を第２の基板に配置している。
【００６５】
基板間接続部１７および基板間接続部１８は、図３に示した基板間接続部１３と同様に、第１の基板と第２の基板とを電気的に接続するための接続部であるため、詳細な説明は省略する。図４に示したカラム信号処理回路６０では、画素信号として垂直信号線９０に出力された、単位画素５０内の電荷蓄積部１１０に保持（蓄積）された光電変換信号に応じた信号電圧が、第１の基板のカラム信号処理部１４内の比較器１６の一方の入力端子に、基板間接続部１７を介して印加（入力）される。また、参照電圧生成部１００が生成したランプ波が、第１の基板のカラム信号処理部１４内の比較器１６の他方の入力端子に印加（入力）される。また、第１の基板のカラム信号処理部１４内の比較器１６による比較結果を表す信号（以下、「比較結果信号」という）が、第２の基板のカラム信号処理部１５内のカウンタ＆ラッチ部１９に、基板間接続部１８を介して入力される。
【００６６】
参照電圧生成部１００は、固体撮像装置制御信号発生回路１０からの制御に応じて、固体撮像装置制御信号発生回路１０から入力されるクロック信号に同期した一定の傾きを持ったランプ波（参照電圧）を、例えば、デジタルアナログ変換器を用いて生成する。参照電圧生成部１００は、生成したランプ波を、比較器１６に印加（出力）する。
【００６７】
比較器１６は、基板間接続部１７を介して印加された画素信号のレベルと、参照電圧生成部１００から印加されたランプ波のレベルとを比較する。例えば、比較器１６は、画素信号のレベルとランプ波のレベルとの大小関係を比較する。そして、比較器１６は、ランプ波のレベルと画素信号のレベルとが一致したことを表す比較結果信号を、カウンタ＆ラッチ部１９に出力する。
【００６８】
カウンタ＆ラッチ部１９は、固体撮像装置制御信号発生回路１０からの制御に応じて、固体撮像装置制御信号発生回路１０から入力されるクロック信号のカウントを開始する。カウンタ＆ラッチ部１９が、カウントを開始するタイミングは、参照電圧生成部１００がランプ波を出力するタイミングと同期したタイミングである。そして、カウンタ＆ラッチ部１９は、基板間接続部１８を介して比較器１６から比較結果信号が入力されたタイミングで、クロック信号のカウントを停止し、現在のカウント値を、単位画素５０から出力された画素信号のレベルを表すデジタル信号、すなわち、アナログデジタル変換した結果のデジタル信号として、水平信号線７０に出力する。
【００６９】
このような動作によって、カラム信号処理回路６０（シングルスロープ型ＡＤ変換器）は、単位画素５０内の電荷蓄積部１１０に保持（蓄積）された光電変換信号に応じた信号電圧をアナログデジタル変換処理することができる。これにより、固体撮像装置１は、入射した被写体光に応じたデジタル信号を、画像信号として出力することができる。
【００７０】
また、カラム信号処理回路６０を、図４に示したように、第１の基板のカラム信号処理部１４と第２の基板のカラム信号処理部１５とに分けて配置することによって、図８に示した従来の固体撮像装置８００よりもチップ面積を有効活用することができ、固体撮像装置１の実装面積を縮小することができる。
【００７１】
ここで、本第１の実施形態の固体撮像装置１の各構成要素の配置について説明する。図５は、本第１の実施形態の固体撮像装置１の各構成要素の各基板への配置の一例を示したレイアウト図である。図５は、固体撮像装置１に入射する被写体光の入射面側から見た各構成要素の配置を示している。なお、固体撮像装置１を形成する場合、図５（ａ）に示した第１の基板は、図５（ｂ）に示した第２の基板の上側に重ねて形成、すなわち、第１の基板と第２の基板とを積層構成にする。
【００７２】
図５に示したように、固体撮像装置１では、画素アレイ部４０の画素部１１と、カラム信号処理回路６０のカラム信号処理部１４と、参照電圧生成部１００とを、第１の基板に配置する。また、固体撮像装置１では、画素アレイ部４０の画素部１２と、カラム信号処理回路６０のカラム信号処理部１５と、固体撮像装置制御信号発生回路１０と、垂直読出し制御回路２０と、水平読出し制御回路３０と、出力回路８０とを、第２の基板に配置する。
【００７３】
図５に示した固体撮像装置１の各構成要素の各基板への配置の一例では、参照電圧生成部１００を、出力回路８０の直上に配置している。このように、固体撮像装置１の各構成要素を配置することにより、第１の基板と第２の基板とのチップ面積を、ほぼ同じ面積にすることができ、第１の基板において、回路が形成されていない調整領域を少なくすることができる。
【００７４】
上記に述べたように、本第１の実施形態における固体撮像装置１では、画素アレイ部４０内のそれぞれの単位画素５０およびカラム信号処理回路６０を、第１の基板と第２の基板とに分けて形成することによって、図５をみてわかるように、第１の基板と第２の基板との大きさの差を少なくすることができる。これにより、第１の基板内の調整領域を少なくすることができ、従来の固体撮像装置よりもチップ面積を有効に活用することができる。このことにより、固体撮像装置１の実装面積を縮小することができる。
【００７５】
また、本第１の実施形態における固体撮像装置１では、信号処理回路の構成要素において、アナログの動作を行う比較器１６を含むシングルスロープ型ＡＤ変換器の構成要素および参照電圧生成部１００を第１の基板に配置し、デジタルの動作を行うカウンタ＆ラッチ部１９を含むシングルスロープ型ＡＤ変換器の構成要素を第２の基板に配置している。すなわち、本第１の実施形態における固体撮像装置１では、信号処理回路の各構成要素がアナログの動作を行うか、デジタルの動作を行うかという基準に基づいて、各構成要素を、第１の基板または第２の基板のいずれかの基板に配置している。これにより、少なくとも一方の基板を、好適な半導体プロセス技術が適用された製造工程で作製することができる。例えば、第１の基板をアナログ回路に適した半導体プロセスで作製することができる。また、例えば、第２の基板をデジタル回路に適した半導体プロセスで作製することができる。このように、少なくとも一方の基板を好適な半導体プロセスで作製することができるように、信号処理回路の構成要素をそれぞれの基板に分けて配置することによって、固体撮像装置１のチップコストの低減と製造工程の削減とを図ることができる。なお、この場合には、カラム信号処理回路６０内における動作速度など、他の要因も考慮して配置する回路を決定することが望ましい。
【００７６】
なお、本第１の実施形態における固体撮像装置１では、図５に示した配置の一例において、出力回路８０の直上に参照電圧生成部１００を配置した例を示した。しかし、第１の基板と第２の基板とに配置する回路の面積がほぼ同じ面積になるように配置すれば、各基板への固体撮像装置１の各構成要素の配置は、図５に示した本第１の実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、固体撮像装置１の各構成要素を、図６に示したように各基板に配置することもできる。
【００７７】
図６は、本第１の実施形態の固体撮像装置１の各構成要素の各基板への配置の別の一例を示したレイアウト図である。図６に示した配置の一例でも、図５に示した配置の一例と同様に、固体撮像装置１に入射する被写体光の入射面側から見た各構成要素の配置を示している。なお、固体撮像装置１を形成する場合も、図５に示した配置の一例と同様に、図６（ａ）に示した第１の基板と、図６（ｂ）に示した第２の基板とを積層構成にする。
【００７８】
図６に示した固体撮像装置１の各構成要素の各基板への配置の別の一例でも、図５に示した配置の一例と同様に、画素アレイ部４０の画素部１１と、カラム信号処理回路６０のカラム信号処理部１４と、参照電圧生成部１００とを、第１の基板に配置する。また、画素アレイ部４０の画素部１２と、カラム信号処理回路６０のカラム信号処理部１５と、固体撮像装置制御信号発生回路１０と、垂直読出し制御回路２０と、水平読出し制御回路３０と、出力回路８０とを、第２の基板に配置する。
【００７９】
図６に示した配置の別の一例では、参照電圧生成部１００を、垂直読出し制御回路２０の直上に配置している。このように、第１の基板と第２の基板とに配置された画素アレイ部４０以外の回路の配置は、第１の基板と第２の基板とに配置される回路の面積がほぼ同じ面積になる配置であれば、図５に示した配置の一例と同様に、第１の基板の調整領域を少なくし、チップ面積を有効に活用することができるという効果を得ることができる。そして、図５に示した配置の一例と同様に、固体撮像装置１の実装面積を縮小することができるという効果や、固体撮像装置１のチップコストの低減と製造工程の削減とを図ることができるという効果を得ることができる。
【００８０】
＜第２の実施形態＞
次に、デジタルカメラ７に搭載した第２の実施形態の固体撮像装置について説明する。なお、本第２の実施形態の固体撮像装置は、図２に示した第１の実施形態の固体撮像装置１内のカラム信号処理回路６０が異なる回路構成となっているのみであり、その他の構成要素は、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様である。従って、本第２の実施形態の固体撮像装置の構成要素において、図２に示した第１の実施形態の固体撮像装置１と同様の構成要素には、同一の符号を付加して詳細な説明は省略する。
【００８１】
図７は、本第２の実施形態による固体撮像装置内のカラム信号処理回路６２の概略構成を示した回路図である。カラム信号処理回路６２は、図４に示したカラム信号処理回路６０と同様に、画素アレイ部４０の各列に配置され、固体撮像装置制御信号発生回路１０からの制御に応じて、各列の単位画素５０からそれぞれ垂直信号線９０に出力された画素信号に対して、ノイズ抑圧やアナログデジタル変換などの信号処理を行う。また、カラム信号処理回路６２は、図４に示したカラム信号処理回路６０と同様に、水平読出し制御回路３０からの制御に応じて、画素信号に対して信号処理を行った出力信号を、水平信号線７０に出力する。以下の説明においては、図４に示したカラム信号処理回路６０と同様に、カラム信号処理回路６２が、参照電圧生成部１００から入力されたランプ波を用いてアナログデジタル変換を行うシングルスロープ型ＡＤ変換器で構成されているものとして説明する。
【００８２】
図７では、図４に示したカラム信号処理回路６０と同様に、画素アレイ部４０の１つの列に配置されたカラム信号処理回路６２（シングルスロープ型ＡＤ変換器）を示している。また、図７には、図４に示したカラム信号処理回路６０と同様に、図３に示した単位画素５０と、参照電圧生成部１００とを併せて示している。図７に示したように、カラム信号処理回路６２においても、カラム信号処理回路６２内の各構成要素を、第１の基板のカラム信号処理部１４と第２の基板のカラム信号処理部１５とに分けて配置する。
【００８３】
図７において、カラム信号処理回路６２は、第１の基板のカラム信号処理部１４に形成された比較器１６およびレベルシフタ２１と、第２の基板のカラム信号処理部１５に形成されたカウンタ＆ラッチ部１９とから構成される。また、垂直信号線９０と第１の基板のカラム信号処理部１４とは、図４に示したカラム信号処理回路６０と同様に、基板間接続部１７によって接続され、第１の基板のカラム信号処理部１４と第２の基板のカラム信号処理部１５とは、基板間接続部１８によって接続される。なお、参照電圧生成部１００も、第１の基板に配置する。
【００８４】
カラム信号処理回路６２において、第１の基板に配置された比較器１６を含むシングルスロープ型ＡＤ変換器の構成要素は、比較的高い電源電圧で駆動される。また、カラム信号処理回路６２において、第２の基板に配置されたカウンタ＆ラッチ部１９を含むシングルスロープ型ＡＤ変換器の構成要素は、比較的低い電源電圧で駆動される。また、参照電圧生成部１００も、比較的高い電源電圧で駆動される。このため、図７に示したように、カラム信号処理回路６２では、比較的高い電源電圧で駆動される比較器１６を含むシングルスロープ型ＡＤ変換器の構成要素および参照電圧生成部１００を第１の基板に配置し、比較的低い電源電圧で駆動されるカウンタ＆ラッチ部１９を含むシングルスロープ型ＡＤ変換器の構成要素を第２の基板に配置している。そして、カラム信号処理回路６２では、図４に示したカラム信号処理回路６０に加えて、比較器１６が出力する比較結果信号の信号レベルを下げるためのレベルシフタ２１を備えている。
【００８５】
なお、比較器１６、カウンタ＆ラッチ部１９、および参照電圧生成部１００の動作は、駆動する電源電圧が異なる以外は、図４に示したカラム信号処理回路６０に備えた比較器１６、カウンタ＆ラッチ部１９、および参照電圧生成部１００の動作と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８６】
図７に示したカラム信号処理回路６２では、図４に示したカラム信号処理回路６０と同様に、画素信号として垂直信号線９０に出力された、単位画素５０内の電荷蓄積部１１０に保持（蓄積）された光電変換信号に応じた信号電圧が、第１の基板のカラム信号処理部１４内の比較器１６の一方の入力端子に、基板間接続部１７を介して印加（入力）される。また、カラム信号処理回路６２では、図４に示したカラム信号処理回路６０と同様に、参照電圧生成部１００が生成したランプ波が、第１の基板のカラム信号処理部１４内の比較器１６の他方の入力端子に印加（入力）される。
【００８７】
カラム信号処理回路６２では、第１の基板のカラム信号処理部１４内の比較器１６による比較結果である比較結果信号が、第１の基板のカラム信号処理部１４内のレベルシフタ２１に出力される。レベルシフタ２１は、比較器１６から入力された、比較的高い電圧である比較結果信号の出力レベルを、第２の基板で使用される比較的低い電圧の比較結果信号に変換する。そして、レベルシフタ２１は、出力レベルを変換した比較結果信号を、基板間接続部１８を介して、第２の基板のカラム信号処理部１５内のカウンタ＆ラッチ部１９に出力する。
【００８８】
カウンタ＆ラッチ部１９は、出力レベルが変換された比較結果信号が入力されたタイミングで停止した現在のカウント値を、単位画素５０から出力された画素信号のレベルをアナログデジタル変換した結果のデジタル信号として、水平信号線７０に出力する。
【００８９】
このような動作によって、カラム信号処理回路６２（シングルスロープ型ＡＤ変換器）は、単位画素５０内の電荷蓄積部１１０に保持（蓄積）された光電変換信号に応じた信号電圧をアナログデジタル変換処理することができる。これにより、本第２の実施形態の固体撮像装置１でも、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、入射した被写体光に応じたデジタル信号を、画像信号として出力することができる。
【００９０】
また、カラム信号処理回路６２を、図７に示したように、第１の基板のカラム信号処理部１４と第２の基板のカラム信号処理部１５とに分けて配置することによって、回路が形成されていない調整領域を少なくし、チップ面積を有効活用することができる。そして、本第２の実施形態の固体撮像装置１でも、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、固体撮像装置１の実装面積を縮小することができる。なお、本第２の実施形態の固体撮像装置１における各構成要素の各基板への配置は、図５および図６に示した配置の例と同様に考えることができるため、詳細な説明は省略する。
【００９１】
上記に述べたように、本第２の実施形態における固体撮像装置１でも、画素アレイ部４０内のそれぞれの単位画素５０およびカラム信号処理回路６２を、第１の基板と第２の基板とに分けて形成することによって、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、第１の基板と第２の基板との大きさの差を少なくすることができる。これにより、第１の基板内の調整領域を少なくすることができ、従来の固体撮像装置よりもチップ面積を有効に活用し、第１の実施形態の固体撮像装置１と同様に、固体撮像装置１の実装面積を縮小することができる。
【００９２】
また、本第２の実施形態における固体撮像装置１では、信号処理回路の構成要素において、比較的高い電源電圧で駆動される比較器１６を含むシングルスロープ型ＡＤ変換器の構成要素および参照電圧生成部１００を第１の基板に配置し、比較的低い電源電圧で駆動されるカウンタ＆ラッチ部１９を含むシングルスロープ型ＡＤ変換器の構成要素を第２の基板に配置している。また、第１の基板に配置されたシングルスロープ型ＡＤ変換器の構成要素と、第２の基板に配置されたシングルスロープ型ＡＤ変換器の構成要素との間の信号レベルを合わせるため、レベルシフタ２１を配置している。すなわち、本第２の実施形態における固体撮像装置１では、信号処理回路の各構成要素を駆動する電源電圧が比較的高いか低いかという基準に基づいて、各構成要素を、第１の基板または第２の基板のいずれかの基板に配置している。これにより、例えば、第２の基板のカラム信号処理部１５内に配置するカウンタ＆ラッチ部１９を含むシングルスロープ型ＡＤ変換器の構成要素を形成する際に、耐圧電圧が低い微細な半導体プロセス技術を適用することができる。このことにより、固体撮像装置１の実装面積をさらに縮小することができ、固体撮像装置１のチップコストの低減を図ることができる。なお、この場合にも、カラム信号処理回路６０内における動作速度など、他の要因も考慮して配置する回路を決定することが望ましい。
【００９３】
上記に述べたように、本発明を実施するための形態によれば、予め定めた基準に基づいて、固体撮像装置の信号処理回路の各構成要素を、第１の基板と第２の基板とに分けて形成する。これにより、固体撮像装置を形成する第１の基板と第２の基板との大きさの差を少なくすることができる。このことにより、固体撮像装置の製造やチップに係るコストの削減を図ることができる。
【００９４】
さらに、本発明を実施するための形態によれば、固体撮像装置を形成する第１の基板と第２の基板とを別々に作製することできるため、第１の基板と第２の基板とのそれぞれに適した半導体プロセスを使用することができる。これにより、固体撮像装置のコスト低減を図ることができる。
【００９５】
また、本発明を実施するための形態によれば、ノイズ抑圧やアナログデジタル変換などの信号処理を行う信号処理回路を、第１の基板と第２の基板とに分けて形成するため、小さなチップ面積（実装面積）で信号処理回路を実現することができ、高品質な画像を得ることができる固体撮像装置を実現することができる。
【００９６】
なお、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、本実施形態においては、例えば、固体撮像装置１に対応し、撮像装置は、例えば、デジタルカメラ７に対応し、接続部は、例えば、基板間接続部１３と、基板間接続部１７と、基板間接続部１８に対応する。また、本発明のある態様に係る光電変換素子は、本実施形態においては、例えば、光電変換部１０１に対応し、読み出し回路は、例えば、第２の転送トランジスタ１０４と、増幅トランジスタ１０６と、選択トランジスタ１０７とに対応し、信号処理回路は、例えば、カラム信号処理回路６０と、参照電圧生成部１００とに対応する。
【００９７】
また、本発明のある態様に係る画素部は、本実施形態においては、例えば、画素アレイ部４０、または画素部１１および画素部１２に対応し、画素は、例えば、単位画素５０に対応し、第１信号処理回路に区分された回路要素は、例えば、比較器１６およびレベルシフタ２１、またはカラム信号処理部１４に対応し、第２信号処理回路に区分された回路要素は、例えば、カウンタ＆ラッチ部１９、またはカラム信号処理部１５に対応する。
【００９８】
また、本発明のある態様に係る比較器は、本実施形態においては、例えば、比較器１６に対応し、カウンタおよびラッチは、例えば、カウンタ＆ラッチ部１９に対応し、レベルシフタは、例えば、レベルシフタ２１に対応し、参照電圧生成部は、例えば、参照電圧生成部１００に対応する。
【００９９】
また、本発明のある態様に係る読み出しトランジスタは、本実施形態においては、例えば、第２の転送トランジスタ１０４と、増幅トランジスタ１０６と、選択トランジスタ１０７に対応する。
【０１００】
なお、本発明における具体的な構成は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更をすることができる。例えば、本発明を実施するための形態においては、シングルスロープ型ＡＤ変換器を用いて信号処理回路を構成した場合について説明したが、シングルスロープ型ＡＤ変換器の代わりに、パイプライン型ＡＤ変換器、デルタシグマ型ＡＤ変換器、または時間変換型ＡＤ変換器を用いて信号処理回路を構成することもできる。また、例えば、ＡＤ変換器のみではなく、他の信号処理回路やカラム信号処理回路であっても、それぞれの回路の動作や電源電圧に応じて第１の基板と第２の基板とに分割して配置することができれば、本発明を実施するための形態と同様に、チップ面積を有効に活用することができる。このことにより、少なくとも一方の基板を、好適な半導体プロセス技術が適用された製造工程で作製することができ、固体撮像装置の実装面積を縮小することができるという効果や、固体撮像装置のチップコストの低減と製造工程の削減とを図ることができるという効果を得ることができる。
【０１０１】
また、本発明における回路構成および駆動方法の具体的な構成は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更をすることができる。例えば、画素や信号処理回路の構成要素および駆動方法が変わった場合においても、固体撮像装置、単位画素、信号処理回路、またはカラム信号処理回路内の構成要素や回路構成に応じて駆動方法を変更することによって対応することができる。
【０１０２】
また、画素の行方向および列方向の配置は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において画素を配置する行方向および列方向の数を変更することができる。
【０１０３】
以上、本発明を実施するための形態をもとに説明したが、各構成要素や各処理プロセスの任意の組み合わせ、本発明の表現をコンピュータプログラムプロダクトなどに変換したものもまた、本発明の態様として有効である。ここで、コンピュータプログラムプロダクトとは、プログラムコードが記録された記録媒体（ＤＶＤ媒体、ハードディスク媒体、メモリ媒体など）、プログラムコードが記録されたコンピュータ、プログラムコードが記録されたインターネットシステム（例えば、サーバとクライアント端末を含むシステム）など、プログラムコードが記録された記録媒体、装置、機器やシステムをいう。この場合、上述した各構成要素や各処理プロセスは各モジュールで実装され、その実装されたモジュールからなるプログラムコードはコンピュータプログラムプロダクト内に記録される。
【０１０４】
例えば、本発明のある態様に係るコンピュータプログラムプロダクトは、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトであって、前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置された読み出し回路によって、前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しモジュールと、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの回路要素が第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分され、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素が前記第１の基板内に配置され、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素が前記第２の基板内に配置された信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせる信号処理モジュールと、を含むプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトである。
【０１０５】
また、例えば、本発明のある態様に係るコンピュータプログラムプロダクトは、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトであって、前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置された読み出し回路によって、前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しモジュールと、前記第１の基板に配置された前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置された前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、を備えた信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせ、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換させる信号処理モジュールと、を含むプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトである。
【０１０６】
また、例えば、本発明のある態様に係るコンピュータプログラムプロダクトは、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトであって、前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置された読み出し回路によって、前記接続部を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しモジュールと、前記第１の基板に配置された所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置された前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、を備えた信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせる信号処理モジュールと、を含むプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトである。
【０１０７】
また、例えば、本発明のある態様に係るコンピュータプログラムプロダクトは、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトであって、前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受ける読み出しトランジスタのソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しモジュールと、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの回路要素が第１信号処理回路または第２信号処理回路に区分され、前記第１信号処理回路に区分された前記回路要素が前記第１の基板内に配置され、前記第２信号処理回路に区分された前記回路要素が前記第２の基板内に配置された信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせる信号処理モジュールと、を含むプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトである。
【０１０８】
また、例えば、本発明のある態様に係るコンピュータプログラムプロダクトは、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトであって、前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受ける読み出しトランジスタのソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しモジュールと、前記第１の基板に配置された前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置された前記第１信号処理回路によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理回路と、を備えた信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせ、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換させる信号処理モジュールと、を含むプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトである。
【０１０９】
また、例えば、本発明のある態様に係るコンピュータプログラムプロダクトは、第１の基板と第２の基板とが、接続部によって電気的に接続された固体撮像装置の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトであって、前記第１の基板に配置された光電変換素子が入射光量に応じて発生した信号を、前記第２の基板に前記光電変換素子に対応して配置され、前記接続部を経由してソースおよびドレインの一方に受ける読み出しトランジスタのソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力させる読み出しモジュールと、前記第１の基板に配置された所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理回路と、前記第２の基板に配置された前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理回路と、を備えた信号処理回路によって、前記読み出し信号に対して信号処理を行わせる信号処理モジュールと、を含むプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトである。
【０１１０】
また、例えば、図１に示したデジタルカメラ７の各構成要素による処理を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、デジタルカメラ７に係る上述した種々の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【０１１１】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【０１１２】
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。
【０１１３】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続手段によって電気的に接続された固体撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換手段と、前記第２の基板に前記光電変換手段に対応して配置され、対応する前記光電変換手段で発生した信号を、対応する前記接続手段を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し手段と、を具備する画素が、複数配置された画素手段と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う回路要素を具備した信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、当該信号処理手段を構成する前記回路要素を、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの前記回路要素を、第１信号処理手段または第２信号処理手段に区分し、前記第１信号処理手段に区分された前記回路要素を前記第１の基板内に配置し、前記第２信号処理手段に区分された前記回路要素を前記第２の基板内に配置する、ことを特徴とする固体撮像装置であってもよい。
【０１１４】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続手段によって電気的に接続された固体撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換手段と、前記第２の基板に前記光電変換手段に対応して配置され、対応する前記光電変換手段で発生した信号を、対応する前記接続手段を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し手段と、を具備する画素が、複数配置された画素手段と、前記読み出し信号に対して信号処理を行い、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換する信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、前記第１の基板に配置され、前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理手段と、前記第２の基板に配置され、前記第１信号処理手段によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理手段と、を備える、ことを特徴とする固体撮像装置であってもよい。
【０１１５】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続手段によって電気的に接続された固体撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換手段と、前記第２の基板に前記光電変換手段に対応して配置され、対応する前記光電変換手段で発生した信号を、対応する前記接続手段を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し手段と、を具備する画素が、複数配置された画素手段と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、前記第１の基板に配置され、所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理手段と、前記第２の基板に配置され、前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理手段と、を備える、ことを特徴とする固体撮像装置であってもよい。
【０１１６】
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続手段によって電気的に接続された撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換手段と、前記第２の基板に前記光電変換手段に対応して配置され、対応する前記光電変換手段で発生した信号を、対応する前記接続手段を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し手段と、を具備する画素が、複数配置された画素手段と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う回路要素を具備した信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、当該信号処理手段を構成する前記回路要素を、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの前記回路要素を、第１信号処理手段または第２信号処理手段に区分し、前記第１信号処理手段に区分された前記回路要素を前記第１の基板内に配置し、前記第２信号処理手段に区分された前記回路要素を前記第２の基板内に配置する、ことを特徴とする撮像装置であってもよい。
【０１１７】
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続手段によって電気的に接続された撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換手段と、前記第２の基板に前記光電変換手段に対応して配置され、対応する前記光電変換手段で発生した信号を、対応する前記接続手段を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し手段と、を具備する画素が、複数配置された画素手段と、前記読み出し信号に対して信号処理を行い、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換する信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、前記第１の基板に配置され、前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理手段と、前記第２の基板に配置され、前記第１信号処理手段によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理手段と、を備える、ことを特徴とする撮像装置であってもよい。
【０１１８】
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続手段によって電気的に接続された撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換手段と、前記第２の基板に前記光電変換手段に対応して配置され、対応する前記光電変換手段で発生した信号を、対応する前記接続手段を経由して読み出し、アナログの読み出し信号として出力する読み出し手段と、を具備する画素が、複数配置された画素手段と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、前記第１の基板に配置され、所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理手段と、前記第２の基板に配置され、前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理手段と、を備える、ことを特徴とする撮像装置であってもよい。
【０１１９】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続手段によって電気的に接続された固体撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換手段と、前記第２の基板に前記光電変換手段に対応して配置され、対応する前記光電変換手段で発生した信号を、対応する前記接続手段を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、を具備する画素が、複数配置された画素手段と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う回路要素を具備した信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、当該信号処理手段を構成する前記回路要素を、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの前記回路要素を、第１信号処理手段または第２信号処理手段に区分し、前記第１信号処理手段に区分された前記回路要素を前記第１の基板内に配置し、前記第２信号処理手段に区分された前記回路要素を前記第２の基板内に配置する、ことを特徴とする固体撮像装置であってもよい。
【０１２０】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続手段によって電気的に接続された固体撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換手段と、前記第２の基板に前記光電変換手段に対応して配置され、対応する前記光電変換手段で発生した信号を、対応する前記接続手段を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、を具備する画素が、複数配置された画素手段と、前記読み出し信号に対して信号処理を行い、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換する信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、前記第１の基板に配置され、前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理手段と、前記第２の基板に配置され、前記第１信号処理手段によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理手段と、を備える、ことを特徴とする固体撮像装置であってもよい。
【０１２１】
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続手段によって電気的に接続された固体撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換手段と、前記第２の基板に前記光電変換手段に対応して配置され、対応する前記光電変換手段で発生した信号を、対応する前記接続手段を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、を具備する画素が、複数配置された画素手段と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、前記第１の基板に配置され、所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理手段と、前記第２の基板に配置され、前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理手段と、を備える、ことを特徴とする固体撮像装置であってもよい。
【０１２２】
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続手段によって電気的に接続された撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換手段と、前記第２の基板に前記光電変換手段に対応して配置され、対応する前記光電変換手段で発生した信号を、対応する前記接続手段を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、を具備する画素が、複数配置された画素手段と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う回路要素を具備した信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、当該信号処理手段を構成する前記回路要素を、前記第１の基板側または前記第２の基板側に区分するための基準である区分基準に基づいて、それぞれの前記回路要素を、第１信号処理手段または第２信号処理手段に区分し、前記第１信号処理手段に区分された前記回路要素を前記第１の基板内に配置し、前記第２信号処理手段に区分された前記回路要素を前記第２の基板内に配置する、ことを特徴とする撮像装置であってもよい。
【０１２３】
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続手段によって電気的に接続された撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換手段と、前記第２の基板に前記光電変換手段に対応して配置され、対応する前記光電変換手段で発生した信号を、対応する前記接続手段を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、を具備する画素が、複数配置された画素手段と、前記読み出し信号に対して信号処理を行い、該読み出し信号に応じたデジタルの信号に変換する信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、前記第１の基板に配置され、前記読み出し信号に対してアナログ信号処理を行う第１信号処理手段と、前記第２の基板に配置され、前記第１信号処理手段によってアナログ信号処理された読み出し信号に対してデジタル信号処理を行う第２信号処理手段と、を備える、ことを特徴とする撮像装置であってもよい。
【０１２４】
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、第１の基板と第２の基板とが、接続手段によって電気的に接続された撮像装置であって、前記第１の基板に配置され、入射光量に応じた信号を発生させる光電変換手段と、前記第２の基板に前記光電変換手段に対応して配置され、対応する前記光電変換手段で発生した信号を、対応する前記接続手段を経由してソースおよびドレインの一方に受け、ソースおよびドレインの他方から、アナログの読み出し信号として出力する読み出しトランジスタと、を具備する画素が、複数配置された画素手段と、前記読み出し信号に対して信号処理を行う信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、前記第１の基板に配置され、所定の基準値よりも高い電源電圧で駆動する第１信号処理手段と、前記第２の基板に配置され、前記所定の基準値よりも低い電源電圧で駆動する第２信号処理手段と、を備える、ことを特徴とする撮像装置であってもよい。
【０１２５】
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の代替物、変形、等価物による変更を行うこともできる。従って、本発明の範囲は、上記の説明を参照して決められるものではなく、請求項によって決められるべきであり、均等物の全ての範囲も含まれる。また、上述した特徴は、いずれも、好ましいか否かを問わず、他の特徴と組み合わせてもよい。また、請求項において、明示的に断らない限り、各構成要素は１またはそれ以上の数量である。また、請求項において「〜のための手段」のような語句を用いて明示的に記載する場合を除いて、請求項が、ミーンズ・プラス・ファンクションの限定を含むものと解してはならない。
【０１２６】
また、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、２枚の基板が接続部により接続されていてもよいし、３枚以上の基板が接続部で接続されていてもよい。３枚以上の基板が接続部で接続される固体撮像装置の場合、そのうちの２枚が請求項に係る第１の基板と第２の基板に相当する。
【符号の説明】
【０１２７】
１・・・固体撮像装置
２・・・レンズユニット部
３・・・画像信号処理装置
４・・・記録装置
５・・・カメラ制御装置
６・・・表示装置
７・・・デジタルカメラ
１０・・・固体撮像装置制御信号発生回路
２０・・・垂直読出し制御回路
３０・・・水平読出し制御回路
４０・・・画素アレイ部
５０・・・単位画素
１１・・・画素部
１２・・・画素部
１０１・・・光電変換部
１０２・・・光電変換部リセットトランジスタ
１０３・・・第１の転送トランジスタ
１０４・・・第２の転送トランジスタ
１０５・・・画素リセットトランジスタ
１０６・・・増幅トランジスタ
１０７・・・選択トランジスタ
１１０・・・電荷蓄積部
１３・・・基板間接続部
６０，６２・・・カラム信号処理回路
１４・・・カラム信号処理部
１５・・・カラム信号処理部
１６・・・比較器
１７・・・基板間接続部
１８・・・基板間接続部
１９・・・カウンタ＆ラッチ部
２１・・・レベルシフタ
７０・・・水平信号線
８０・・・出力回路
９０・・・垂直信号線
１００・・・参照電圧生成部
８００・・・固体撮像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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