(57)【要約】【課題】  高感度・高解像度で、かつ、固体撮像素子の位置合わせが容易な固体撮像装置を提供する。【解決手段】  二つの固体撮像素子３，４を積層して貼り合わせることにより、従来のようにビームスプリッタを用いなくても、二つの固体撮像素子３，４分の情報を得ることができる。少なくとも上側の固体撮像素子３の感度を低下させずに、解像度を向上させて、画質の劣化が起こらないようにすることができる。このように、従来のようにビームスプリッタを用いた場合に比べて、１個の固体撮像装置として取り扱えるため、固体撮像素子の位置合わせが容易で製品への組み込みも容易になる。上下の固体撮像素子３および４を共に輝度検出用に使用することにより、ダイナミックレンジが広がった白黒画像を得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像光を電気信号に変換する複数の光電変換部が２次元状に配設された固体撮像素子が複数、積層されて設けられ、該複数の固体撮像素子により画像を撮像可能とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記複数の固体撮像素子のうち、上側に配置される一または複数の固体撮像素子は、色情報および輝度情報の少なくともいずれかを検出するために必要な全ての波長光を透過可能とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記複数の固体撮像素子のうち、上側に配置される一または複数の固体撮像素子は、所定の厚さから薄く研磨されている請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記複数の固体撮像素子のうち、上側の固体撮像素子と下側の固体撮像素子とが厚み方向に貼り合わされている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記上側の固体撮像素子と下側の固体撮像素子とは、前記光電変換部が形成された表面側同士を対向させて絶縁層および／または接着層を介して貼り合わされている請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記複数の固体撮像素子のうち、上側の固体撮像素子と下側の固体撮像素子とは、縦横ともに１／２画素ずつ位置をずらせて貼り合わされている請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記複数の固体撮像素子のうち、前記上側の固体撮像素子の配線は、前記下側の固体撮像素子の光電変換部上方以外の領域に配置されている請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記複数の固体撮像素子のうち、上側の固体撮像素子の配線と下側の固体撮像素子の配線とを電気的に接続するための接続用パッド手段が、それぞれの固体撮像素子に設けられている請求項１〜７のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項９】
基板上に前記下側の固体撮像素子と上側の固体撮像素子とが積層されて設けられ、該下側の固体撮像素子と基板とを電気的に接続することにより、該基板と上側の固体撮像素子とを電気的に接続するための接続用パッド手段が、該下側の固体撮像素子と基板とにそれぞれ設けられている請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
基板上に前記下側の固体撮像素子と上側の固体撮像素子とが積層されて設けられ、該下側の固体撮像素子と基板とを電気的に接続すると共に、該上側の固体撮像素子と基板とを電気的に接続するための接続用パッド手段が、該基板、下側の固体撮像素子および上側の固体撮像素子にそれぞれ設けられている請求項１〜７のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記複数の固体撮像素子のうち、上側の一または複数の固体撮像素子は、輝度情報を検出するために用いられている請求項１〜１０のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記複数の固体撮像素子のうち、下側の一または複数の固体撮像素子は、輝度情報を検出するために用いられている請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記複数の固体撮像素子のうち、下側の一または複数の固体撮像素子は、色情報を検出するために用いられている請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記下側の一または複数の固体撮像素子の表面には、色情報検出用のカラーフィルタが各光電変換部にそれぞれ対応するように配置されている請求項１３に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の固体撮像装置を用いて画像を撮像可能とされる電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元状に配列された複数の光電変換部を各画素部としてそれぞれ、画像光を電気信号に変換することにより画像を撮影可能とする固体撮像装置および、これを用いて画像を撮像可能とされる例えば電子ムービーカメラ、電子スチルカメラおよび携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、例えば電子ムービーカメラや電子スチルカメラ、さらには携帯電話装置にまで固体撮像素子が搭載され、画像を撮影することが可能になっている。このような固体撮像素子には、画像光を電気信号に変換する複数の光電変換部として、例えば複数のフォトトランジスタが縦横に２次元状（例えばマトリクス状）に配設されて複数の画素部が構成されている。これらの各光電変換部において、集光レンズなどの光学系を介して入射する被写体からの画像光を電気信号に変換し、その電気信号を各種制御信号処理回路などによって検出することによって、画像が撮像されるようになっている。
【０００３】
従来から、この固体撮像素子は、より高感度かつ高解像度で、より美しく画像を撮影できるように技術進歩を遂げてきている。
【０００４】
しかしながら、固体撮像装置を更に高感度化するためには、一般に、フォトトランジスタのサイズを大きくして解像度を低下させるか、またはフォトトランジスタのサイズを小さくして画質を低下させる（ノイズが目立つようになる）必要があった。
【０００５】
また、固体撮像装置を高解像度化させるためには、固体撮像装置を大きくして、より多くのフォトトランジスタを収容したりフォトトランジスタの受光面を大きくしたりすることにより、製造コストを大幅に高くするか、またはフォトトランジスタのサイズを小さくしてより多くのフォトトランジスタを収容したり、これによってフォトトランジスタの受光面が小さくなることにより、感度を低下させたり、画質を低下させる必要があった。
【０００６】
そこで、固体撮像装置において感度や解像度を改善する方法として、従来では、例えば特許文献１，２のように、ビームスプリッタによって画像光の強度を複数に分割し、それぞれの焦点位置に複数の固体撮像素子をそれぞれ配置する方法が採用されていた。
【０００７】
特許文献１には、ビームスプリッタで分割された画像光の焦点位置にそれぞれ固体撮像素子をそれぞれ配置して、例えば一方の固体撮像素子を輝度検出用、他方の固体撮像素子を色情報検出用とした２板式の固体撮像装置が開示されている。
【０００８】
特許文献２には、ビームスプリッタで分割された画像光の焦点位置にそれぞれ設けられた２枚の固体撮像素子共に、表面にカラーフィルタを設けて色情報を検出可能とした２板式の固体撮像装置が開示されている。
【特許文献１】特開昭６２−１０４２９４号公報
【特許文献２】特開平６−８６３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ビームスプリッタによって画像光の強度を複数に分割する従来の方法では、ビームスプリッタを画像光が通過した時点で光の強度が数分の１に大きく減ってしまうという問題があった。以下に、この問題について、図７を用いて詳細に説明する。
【００１０】
図７は、従来の固体撮像装置の概略構成例を示す要部断面図である。
【００１１】
図７に示すように、固体撮像装置１００は、被写体からの画像光を所定位置に集光するレンズ１０１と、このレンズ１０１からの画像光を２方向に分割するビームスプリッタ１０２と、このビームスプリッタ１０２で２方向に分割された画像光の焦点位置にそれぞれ配設された第１の固体撮像素子１０３および第２の固体撮像素子１０４とを有しており、被写体からの画像光はレンズ１０１を通り、ビームスプリッタ１０２によって２方向に分割され、一部の画像光はビームスプリッタ１０２を真っ直ぐに通過して第１の固体撮像素子１０３側に導かれ、この第１の固体撮像素子１０３上に結像し、また、残りの画像光はビームスプリッタ１０２で角度９０度で方向を変えて第２の固体撮像素子１０４側に導かれて第２の固体撮像素子１０４上に結像する。
【００１２】
ビームスプリッタ１０２で画像光が１／２ずつに分割されると仮定すると、二つの固体撮像素子１０３，１０４にはそれぞれ１／２の強度の光しか照射されないことから、それぞれの固体撮像素子では感度が１／２になってしまい、良好な撮像画像が得られにくいという問題が生じる。
【００１３】
特許文献１では、２板式で一方が輝度検出用、他方が色情報検出用の固体撮像素子である場合、上記図７の場合と同様に、ビームスプリッタによって画像光が１／２に分割されるため、各固体撮像素子の感度も１／２になってしまう。
【００１４】
特許文献２では、二つの固体撮像素子共にカラーフィルタがそれぞれ設けられているため、特許文献１の場合よりもさらに画像光の強度がカラーフィルタによって弱められ、固体撮像素子の感度がさらに低下してしまう。このように、固体撮像素子の感度が低下すると、カラー撮影の場合には、偽色が発生するという問題が生じる。
【００１５】
しかも、近年の固体撮像素子のフォトトランジスタのピッチは、４μｍ〜７μｍと非常に微小になって来ており、複数の固体撮像素子を位置合わせすること（縦・横の位置、回転方向、焦点位置の全ての位置を合わせること）は、非常に困難な作業になっている。
【００１６】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、高感度・高解像度でかつ固体撮像素子の位置合わせをより容易に行うことができる固体撮像装置およびこれを用いた電子情報機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の固体撮像装置は、画像光を電気信号に変換する複数の光電変換部が２次元状に配設された固体撮像素子が複数、積層されて設けられ、該複数の固体撮像素子により画像を撮像可能としており、そのことにより上記目的が達成される。
【００１８】
また、好ましくは、本発明の固体撮像装置における複数の固体撮像素子のうち、上側に配置される一または複数の固体撮像素子は、色情報および輝度情報の少なくともいずれかを検出するために必要な全ての波長光を透過可能とする。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における複数の固体撮像素子のうち、上側に配置される一または複数の固体撮像素子は、所定の厚さから薄く研磨されている。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における複数の固体撮像素子のうち、上側の固体撮像素子と下側の固体撮像素子とが厚み方向に貼り合わされている。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における上側の固体撮像素子と下側の固体撮像素子とは、前記光電変換部が形成された表面側同士を対向させて絶縁層および／または接着層を介して貼り合わされている。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における複数の固体撮像素子のうち、上側の固体撮像素子と下側の固体撮像素子とは、縦横ともに１／２画素ずつ位置をずらせて貼り合わされている。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における複数の固体撮像素子のうち、前記上側の固体撮像素子の配線は、前記下側の固体撮像素子の光電変換部上方以外の領域に配置されている。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における複数の固体撮像素子のうち、上側の固体撮像素子の配線と下側の固体撮像素子の配線とを電気的に接続するための接続用パッド手段が、それぞれの固体撮像素子に設けられている。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における基板上に前記下側の固体撮像素子と上側の固体撮像素子とが積層されて設けられ、該下側の固体撮像素子と基板とを電気的に接続することにより、該基板と上側の固体撮像素子とを電気的に接続するための接続用パッド手段が、該下側の固体撮像素子と基板とにそれぞれ設けられている。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における基板上に前記下側の固体撮像素子と上側の固体撮像素子とが積層されて設けられ、該下側の固体撮像素子と基板とを電気的に接続すると共に、該上側の固体撮像素子と基板とを電気的に接続するための接続用パッド手段が、該基板、下側の固体撮像素子および上側の固体撮像素子にそれぞれ設けられている。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における複数の固体撮像素子のうち、上側の一または複数の固体撮像素子は、輝度情報を検出するために用いられている。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における複数の固体撮像素子のうち、下側の一または複数の固体撮像素子は、輝度情報を検出するために用いられている。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における複数の固体撮像素子のうち、下側の一または複数の固体撮像素子は、色情報を検出するために用いられている。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における下側の一または複数の固体撮像素子の表面には、色情報検出用のカラーフィルタが各光電変換部にそれぞれ対応するように配置されている。
【００３１】
本発明の電子情報機器は、請求項１〜１４のいずれかに記載の固体撮像装置を用いて画像を撮像可能とされており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３２】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００３３】
本発明にあっては、複数の固体撮像素子（ここでは上側の固体撮像素子と下側の固体撮像素子の２枚について説明する）を積層して貼り合わせることにより、従来のように光の強度が大幅に減るビームスプリッタを用いなくても、複数の固体撮像素子分の情報を得ることができる。少なくとも上側の固体撮像素子の感度は低下させずに、解像度を向上させて、画質の劣化も生じないようにすることができる。したがって、ビームスプリッタを用いた場合に比べて、上側の固体撮像素子と下側の固体撮像素子とが貼り合わされた１個の固体撮像装置として取り扱うことができるため、複数の固体撮像素子の位置合わせが、例えばレンズとの１回の位置合わせで済み、これの製品への組み込みもより容易なものとなる。
【００３４】
また、例えば上側の固体撮像素子を極力薄く研磨して、色情報を検出するために必要な全ての波長光が透過できるようにし、これを下側の固体撮像素子に貼り合わせることによって、下側の固体撮像素子で感度の低下を少なくすることが可能となる。所望の量の透過光を確保することができれば、３枚以上の固体撮像素子を積層して貼り合わせることも可能である。
【００３５】
また、上側の固体撮像素子と下側の固体撮像素子とを厚み方向に、例えば各光電変換部が形成された表面側同士を対向させて、絶縁層および／または接着層などを介するなどして互いに貼り合わせると、焦点位置の位置ずれを最小にできてより良好な撮像画像を得ることができる。
【００３６】
さらに、上側の固体撮像素子と下側の固体撮像素子とを１／２画素分だけ縦横に位置をずらして貼り合わせることによって、上側の光電変換部（フォトトランジスタ）が設けられていない部分に下側のフォトトランジスタが配置され、上側の固体撮像素子の画像光情報がない部分を下側の固体撮像素子の画像光情報で補間して、さらに高感度・高解像度な固体撮像装置を実現することが可能となる。
【００３７】
上側の固体撮像素子の配線をその光電変換部（フォトトランジスタ）側に配置することによって、フォトトランジスタが設けられていない部分（平面視で下側の固体撮像素子のある部分）の透過率を向上させて、下側の固体撮像素子に充分な画像光が照射されるようにして、さらに高感度化することができる。
【００３８】
さらに、上側の固体撮像素子上の配線と、下側の固体撮像素子上の配線とを電気的に接続するための接続用パッドをそれぞれの固体撮像素子に設けて、下側の固体撮像素子と基板とを接続することによって、下側の固体撮像素子を介して上側の固体撮像素子とこれらを搭載した基板とを接続することができる。
【００３９】
上側および下側に配置される複数の固体撮像素子を共に輝度検出用に使用することにより、ダイナミックレンジが広がった白黒画像を得ることができる。また、上側に配置される少なくとも１枚の固体撮像素子を輝度情報検出用に、下側に配置される少なくとも１枚の固体撮像素子を色情報検出用に使用することにより、解像度を低下させずに偽色の少ないカラー画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、複数の固体撮像素子を貼り合わせることによって、感度の低下が少なく、高解像度でかつ製品への組み込みが容易な固体撮像装置を実現することができる。また、上側の固体撮像素子と下側の固体撮像素子とを１／２画素だけ縦横にずらして互いに貼り合わせることによって、さらに高感度で高解像度な固体撮像装置を実現することができる。複数の固体撮像素子を輝度検出用に使用することにより、ダイナミックレンジが広がった白黒画像を得ることができる。また、上側の固体撮像素子を輝度情報検出用に、下側の固体撮像素子を色情報検出用に使用することにより、高感度・高解像度で偽色の少ないカラー画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下に、本発明の固体撮像装置の実施形態１〜３について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１である固体撮像装置の概略基本構成例を示す要部断面図である。
【００４２】
図１に示すように、固体撮像装置１は、被写体からの画像光を集光させるレンズ２と、このレンズ２の焦点位置に配置された光電変換部（フォトトランジスタ部）がそれぞれ設けられ、上下に積層されて貼り合わされた２枚の固体撮像素子３，４と、これらの固体撮像素子３，４を搭載した基板５とを有し、被写体からの画像光がレンズ２を介して固体撮像素子３，４上にそれぞれ結像している。
【００４３】
図２は、図１の固体撮像装置の固体撮像素子３，４および基板５の構成例を示す拡大断面図である。
【００４４】
図２において、上側の固体撮像素子３は、下側の固体撮像素子４上に固定され、下側の固体撮像素子４は基板５上に積層されて固定されている。上側の固体撮像素子３および下側の固体撮像素子４にはそれぞれ、光電変換部として複数のフォトトランジスタ３１および４１がそれぞれ縦横に二次元状でマトリクス状に配列されて各画素部を構成している。
【００４５】
また、上側の固体撮像素子３に設けられた接続用パッド手段としてのチップ接続用パッド３２はワイヤ３３により基板５上の所定電極上に電気的に接続され、下側の固体撮像素子４に設けられた接続用パッド手段としてのチップ接続用パッド４２はワイヤ４３により基板５上の所定電極上に電気的に接続されている。
【００４６】
このように構成された本実施形態の固体撮像装置において、被写体からの画像光はレンズ２を通り、上側の固体撮像素子３および下側の固体撮像素子４に結像される。上側の固体撮像素子３に設けられたフォトトランジスタ３１および、下側の固体撮像素子４に設けられたフォトトランジスタ４１では、照射された光の量（光の強度）に応じて電気信号が発生し、その電気信号が基板５上の所定電極に伝えられる。基板５に設けられた各種制御回路（図示せず）により各種の信号処理が為されて画像として視覚化されると共に、画像データとしてデータ保存される。
【００４７】
本実施形態１の固体撮像装置１において、上側の固体撮像素子３には、レンズ２を通った画像光が全て照射されるため、固体撮像素子３での感度の低下は生じない。この場合、上側の固体撮像素子３のフォトトランジスタ３１に焦点を合わせると、下側の固体撮像素子４のフォトトランジスタ４１は焦点から多少ずれ、逆に、下側の固体撮像素子４のフォトトランジスタ４１に焦点を合わせると上側の固体撮像素子３のフォトトランジスタ３１は焦点位置からずれることになるため、上側の固体撮像素子３を極力薄く研磨して、焦点位置のずれを少なくすることが好ましい。
【００４８】
下側の固体撮像素子４には、上側の固体撮像素子３を透過した画像光しか照射されないため、上側の固体撮像素子３は、輝度情報および／または色情報を検出するために必要な全ての波長の光が透過するように、極力薄く研磨（もちろん材質的にも選択）することが望ましい。
【００４９】
なお、本実施形態では、２枚の固体撮像素子３，４を用いた場合について説明したが、所定の厚みから薄く研磨することによって透過光を所望の光量（光の強度）だけ確保することが可能であれば、固体撮像素子３，４のように２枚に限定せず、３枚以上の固体撮像素子を積層して貼り合わせるようにしてもよい。
【００５０】
レンズ２による焦点位置の位置ずれを更に低減するためには、図３に示すような実施形態２の構成とすればよい。以下に、本発明の実施形態２について詳細に説明する。
（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２における固体撮像装置の一部構成を示す断面図であり、図４は、図３の固体撮像装置におけるフォトトランジスタの配置例を示す上面図である。
【００５１】
図３に示すように、固体撮像装置１Ａは、図１と同様のレンズ２と、上側の固体撮像素子３が極力薄く研磨されており、フォトトランジスタ３１，４１がそれぞれ形成されている固体撮像素子３Ａ，４Ａの各表面側同士を対向させて絶縁層および接着層（図示せず）などを介するなどして貼り合わされている。これにより、上側の固体撮像素子３Ａのフォトトランジスタ３１と、下側の固体撮像素子４Ａのフォトトランジスタ４１とが厚み方向に更に接近して配置され、レンズ２による焦点位置の位置ずれを最小にして良好な撮像画像を得ることができる。この場合には、高感度ＣＣＤで採用されている裏面受光型の構造と同じ原理によって、上側の固体撮像素子３Ａでは、光が配線層を通過せずに直接フォトトランジスタ３１に達するため、通常の固体撮像素子と比較しても高感度化することができる。
【００５２】
さらに、上側の固体撮像素子３Ａでは裏面側から光が照射されるので、配線を極力フォトトランジスタ３１上を通すようにすれば、フォトトランジスタ３１が設けられていない部分の透過率を上げることができる。
【００５３】
そこで、図４に示すように、上側の固体撮像素子３Ａおよび下側の固体撮像素子４Ａをフォトトランジスタピッチ（画素ピッチ）の１／２だけ縦・横にずらして貼り合わせることによって、平面視において、下側の固体撮像素子４Ａのフォトトランジスタ４１が、ちょうど上側の固体撮像素子３のフォトトランジスタ３１が設けられていない部分に配置される。これにより、下側の固体撮像素子４Ａに光が照射されるようにして、さらに高感度化することができる。さらに、この場合には、上側の固体撮像素子３Ａと下側の固体撮像素子４Ａとをフォトトランジスタピッチの１／２だけずらすことにより、上側の固体撮像素子３Ａによって情報が検出されない部分の画像光を、下側の固体撮像素子４Ａによって検出することができるため、補間処理により高解像度の画像を得ることが可能となる。
【００５４】
ここで、また、図３の説明に戻って、接続用パッド手段について説明すると、上側の固体撮像素子３Ａからの画像光信号を基板５Ａ側に伝送するために、上側の固体撮像素子３Ａおよび下側の固体撮像素子４Ａの両方に、上側の固体撮像素子３Ａ上の配線と、下側の固体撮像素子４Ａ上の配線とを電気的に接続するための接続用パッド手段としてのチップ間接続用パッド３４Ａおよび４４Ａが設けられている。二つの固体撮像素子３Ａおよび４Ａを貼り付けるときに、これらチップ間接続用パッド３４Ａおよび４４Ａが互いに重なるように配置して半田などによって接続し、下側の固体撮像素子４Ａに設けられた接続用パッド手段としての基板接続用パッド４５をワイヤー４６により基板５Ａの接続用パッド手段（所定電極を含む）上に接続することによって、上側の固体撮像素子３Ａおよび下側の固体撮像素子４Ａと基板５とをそれぞれ接続することができる。
【００５５】
ところで、上記図２および図３では、上側の固体撮像素子３Ａおよび下側の固体撮像素子４Ａ共に輝度情報を検出することができるように構成されている。この場合に、下側の固体撮像素子４Ａは上側の固体撮像素子３Ａを透過した光しか照射されない。このため、下側の固体撮像素子４Ａの感度が低下する。このため、上側の固体撮像素子３Ａに設けられたフォトトランジスタ３１では飽和してしまうような明るい部分の画像を、下側の固体撮像素子４Ａのフォトトランジスタ４１で検出するようにすれば、明るい部分の画像でも飽和せずに検出可能となり、ダイナミックレンジを広げることができる。例えば、日向部分と日陰部分とを含む画像を撮影した場合、日向部分は下側の固体撮像素子４Ａからの画像光情報を使用し、日陰部分は上側の固体撮像素子３Ａからの画像光情報を使用することによって、日向部分に存在する物体から日陰部分に存在する物体まで、幅広く撮影することが可能となる。
（実施形態３）
図５は、本実施形態３の固体撮像装置の要部構成例を示す断面図であり、図６は、図５の固体撮像装置におけるフォトトランジスタおよびカラーフィルタの配置例を示す上面図である。
【００５６】
図５に示すように、上側の固体撮像素子３Ｂと下側の固体撮像素子４Ｂとの間に、下側の固体撮像素子４Ｂのフォトトランジスタ４１に対応するようにカラーフィルタ６をそれぞれ配置し、上側の固体撮像素子３Ｂを輝度情報検出用に、下側の固体撮像素子４Ｂを色情報検出用に使用することによって、カラー画像を得ることができる。このカラーフィルタ６は、例えば図６に示すようにＲＧＢの各色層が配置されている。
【００５７】
この場合、焦点位置を上側の固体撮像素子３Ｂに合わせると、下側の固体撮像素子４Ｂは若干焦点位置からずれることになり、さらに、下側の固体撮像素子４Ｂには、上側の固体撮像素子３Ｂを透過した光しか照射されない。このため、多少ぼけてしまうことになるが、これは、ちょうどローパスフィルタを通した場合と同様の効果になる。一般に、単一のカラー固体撮像素子を使用する場合、偽色を防ぐために全体にローパスフィルタをかけているため、全体的に解像度も低下する。これに対して、本実施形態３の固体撮像装置では、解像度は上側の固体撮像素子３Ｂからの輝度情報で決定され、色情報は下側の固体撮像素子４Ｂで生成されるため、解像度を低下させずに偽色を低減することができる。
【００５８】
以上により、本実施形態１〜３では、二つの例えば固体撮像素子３，４を積層して貼り合わせることにより、従来のようにビームスプリッタを用いなくても、二つの固体撮像素子３，４分の画像光情報を得ることができる。少なくとも上側の固体撮像素子３の感度を低下させずに、解像度を向上させて、画質の劣化が起こらないようにすることができる。このように、従来のようにビームスプリッタを用いた場合に比べて、１個の固体撮像装置として取り扱えるため、固体撮像素子の位置合わせが容易で製品への組み込みも容易になる。上下の固体撮像素子３および４を共に輝度検出用に使用することにより、ダイナミックレンジが広がった白黒画像を得ることができる。また、上側の固体撮像素子３を輝度情報検出用に、下側の固体撮像素子４を色情報検出用に使用することにより、解像度を低下させずに偽色の少ないカラー画像を得ることができる。
【００５９】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、２次元状に配列された複数の光電変換部を各画素部としてそれぞれ、画像光を電気信号に変換することにより画像を撮影する固体撮像装置および、これを用いた例えば電子ムービーカメラ、電子スチルカメラおよび携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、高感度かつ高解像度で、カラー撮影においても偽色の発生が少ない固体撮像装置が得られる。本発明の固体撮像装置は製品への組み込みも容易であるため、電子ムービーカメラや電子スチルカメラ、携帯電話などに本発明の固体撮像装置を搭載することにより、高画質の撮像画像を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態１における固体撮像装置の概略構成例を示す断面図である。
【図２】図１の固体撮像装置の要部構成例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態２における固体撮像装置の要部構成を示す断面図である。
【図４】図３の固体撮像装置におけるフォトトランジスタの平面視での配置例を示す上面図である。
【図５】本発明の実施形態３における実施形態のさらに他の固体撮像装置の要部構成例を示す断面図である。
【図６】図５の固体撮像装置におけるフォトトランジスタおよびカラーフィルタの平面視での配置例を示す上面図である。
【図７】従来の固体撮像装置の概略構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１，１Ａ，１Ｂ  固体撮像装置
２  レンズ
３，３Ａ，３Ｂ  上側の固体撮像素子
３１  上側の固体撮像素子のフォトトランジスタ
３２  上側の固体撮像素子のチップ接続用パッド
３３，４３，４６，  ワイヤ
３４Ａ，３４Ｂ，４４Ａ，４４Ｂ  チップ間接続用パッド
４，４Ａ，４Ｂ  下側の固体撮像素子
４１  下側の固体撮像素子のフォトトランジスタ
４２  下側の固体撮像素子のチップ接続用パッド
４５Ａ，４５Ｂ  基板接続用パッド
５，５Ａ，５Ｂ  基板
６  カラーフィルタ
【図１】
2005252411.tif 000003
【図２】
2005252411.tif 000004
【図３】
2005252411.tif 000005
【図４】
2005252411.tif 000006
【図５】
2005252411.tif 000007
【図６】
2005252411.tif 000008
【図７】
2005252411.tif 000009