(57)【要約】【課題】  回路規模の増加に伴う消費電力および電磁輻射の増加を防止することができる半導体装置を提供する。【解決手段】  ＣＭＯＳ回路が形成された複数の子基板１３０が積層されてなり、半導体基板１１０と電気的に接続された子基板群１００ａ、１００ｂ、１００ｃと、ＣＭＯＳ回路が形成され、複数の出力端子ＯＶ１、ＯＶ２、ＯＶ３、ＯＶ４を具備する半導体基板１１０と、子基板群１００ａ、１００ｂ、１００ｃおよび半導体基板１１０を電気的に接続し、かつ、子基板群１００ａ、１００ｂ、１００ｃにおいて各子基板１３０同士を電気的に並列に接続するワイヤー等の接続手段１２０とを備える半導体装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置であって、
出力回路が形成された第１の半導体基板を複数積層してなる半導体基板群と、
複数の基板にわたって前記出力回路を並列に接続する第１の接続手段とを備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体装置は、外部の複数の出力端子と対応付けられた前記半導体基板群を複数備え、
前記半導体装置は、さらに、前記出力端子と前記出力端子と対応付けられた前記半導体基板群とを接続する第２の接続手段を備え、
前記半導体基板群を構成する第１の半導体基板の数は、前記出力端子に応じて異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記出力回路は、トランジスタにより構成され、
前記出力回路を構成するトランジスタの数は、前記複数の第１の半導体基板において同数である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
ロジック振幅の信号から駆動パルスを生成し、入射光を光電変換することにより生じた信号電荷を転送する固体撮像素子を、前記固体撮像素子に前記駆動パルスを供給することで駆動させる固体撮像装置の垂直転送駆動装置であって、
前記駆動パルスを前記固体撮像素子に供給する出力部として請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置を用いる
ことを特徴とする固体撮像装置の垂直転送駆動装置。
【請求項５】
前記固体撮像装置の垂直転送駆動装置は、前記ロジック振幅の信号が入力される入力部と、前記駆動パルスを生成する生成部と、前記出力部とを備えた第２の半導体基板を、前記固体撮像素子の駆動に必要な駆動パルスの種類に対応付けて複数備える
ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置の垂直転送駆動装置。
【請求項６】
ロジック振幅の信号から駆動パルスを生成し、入射光を光電変換することにより生じた信号電荷を転送する固体撮像素子を、前記固体撮像素子に前記駆動パルスを供給することで駆動させる固体撮像装置の垂直転送駆動装置であって、
前記ロジック振幅の信号が入力される入力部と、前記駆動パルスを生成する生成部と、前記駆動パルスを出力する出力部とを備えた第２の半導体基板を、前記固体撮像素子の駆動に必要な駆動パルスの種類に対応付けて複数備える
ことを特徴とする固体撮像装置の垂直転送駆動装置。
【請求項７】
前記駆動パルスを前記固体撮像素子に供給する出力部として請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置を用いる
ことを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置の垂直転送駆動装置。
【請求項８】
ロジック振幅の信号を発生するロジックパルス発生部と、
請求項４〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置の垂直転送駆動装置とを備える
ことを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動用のＩＣを含む半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子を用いたカメラは産業分野、民生分野を問わず広く使用されており、各部品の低コスト化および小型化が要望されている。一方、カメラに用いられる固体撮像素子は高性能化、高機能化、高画素化が進み、これに伴って駆動に必要なパルスの種類が増えている。
【０００３】
図７は、従来のＣＣＤカメラの概略構成図である（例えば、特許文献１参照）。
従来のＣＣＤカメラは、入射光を光電変換し、光電変換することにより生じた信号電荷を転送する固体撮像素子（ＣＣＤ）７００と、ＴＧ（タイミングジェネレータ）ＬＳＩ（以後、タイミングジェネレータという）７１０と、垂直ドライバ（以後、Ｖドライバという）７２０とを備える。
Ｖドライバ７２０は、タイミングジェネレータ７１０から出力されたロジック信号ＩＶ１〜４、ＣＨ１、２から駆動パルスＯＶ１〜４を生成し、駆動パルスＯＶ１〜４を固体撮像素子７００に供給し、固体撮像素子７００の垂直転送を行う。
【特許文献１】特開平９−３０７８２０号公報（第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来のＣＣＤカメラにおいて、駆動に必要なパルスの種類が増えるのに従って、固体撮像素子の入力端子数は増加するため、Ｖドライバの入力端子数および出力端子数は増加し、Ｖドライバの回路規模が増加する。
このような多くの入力端子を有する固体撮像素子において数百ｋＨｚの高速駆動をおこなう場合、入力端子とＶドライバの出力端子との間に駆動能力の高い出力回路を接続させる必要が生じるが、固体撮像素子の一部の入力端子の端子容量は１０００ｐＦを超えるため、Ｖドライバの全ての出力端子に駆動能力の高い出力回路を接続させることとなり、消費電力および電磁輻射の増加という問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、入力端子数および出力端子数の増加、つまり、回路規模の増加に伴う消費電力および電磁輻射の増加を防止することができる半導体装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、半導体装置であって、出力回路が形成された第１の半導体基板を複数積層してなる半導体基板群と、複数の基板にわたって前記出力回路を並列に接続する第１の接続手段とを備えることを特徴とする。ここで、前記半導体装置は、外部の複数の出力端子と対応付けられた前記半導体基板群を複数備え、前記半導体装置は、さらに、前記出力端子と前記出力端子と対応付けられた前記半導体基板群とを接続する第２の接続手段を備え、前記半導体基板群を構成する第１の半導体基板の数は、前記出力端子に応じて異なってもよいし、前記出力回路は、トランジスタにより構成され、前記出力回路を構成するトランジスタの数は、前記複数の第１の半導体基板において同数であってもよい。
【０００７】
これによって、駆動能力を向上させる必要がある出力端子についてのみ駆動能力を向上させ、不必要な駆動能力を削除することができる、つまり、駆動能力を調節することができるので、回路規模の増加に伴う消費電力および電磁輻射の増加を防止する半導体装置を実現することができる。
また、本発明は、ロジック振幅の信号から駆動パルスを生成し、入射光を光電変換することにより生じた信号電荷を転送する固体撮像素子を、前記固体撮像素子に前記駆動パルスを供給することで駆動させる固体撮像装置の垂直転送駆動装置であって、前記駆動パルスを前記固体撮像素子に供給する出力部として請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置を用いることを特徴とする固体撮像装置の垂直転送駆動装置であってもよい。
【０００８】
これによって、固体撮像装置の垂直転送駆動装置の駆動パルスの出力部において、駆動能力を調節することができるので、固体撮像装置の垂直転送駆動装置の回路規模の増加に伴う消費電力および電磁輻射の増加を防止する固体撮像装置の垂直転送駆動装置を実現することができる。
ここで、前記固体撮像装置の垂直転送駆動装置は、前記ロジック振幅の信号が入力される入力部と、前記駆動パルスを生成する生成部と、前記出力部とを備えた第２の半導体基板を、前記固体撮像素子の駆動に必要な駆動パルスの種類に対応付けて複数備えてもよい。
【０００９】
これによって、固体撮像装置の垂直転送駆動装置の駆動パルスの出力部において、駆動能力を調節することができるのに加えて、固体撮像素子を駆動させるために必要な駆動パルスの種類が増加した場合、その増加に応じた数の半導体基板を加えるだけで駆動パルスの種類の増加に対応することができるので、固体撮像装置の垂直転送駆動装置の回路規模の増加に伴う消費電力および電磁輻射の増加を防止し、かつ、集積化に伴う開発工数を削減する固体撮像装置の垂直転送駆動装置を実現することができる。
【００１０】
また、本発明は、ロジック振幅の信号から駆動パルスを生成し、入射光を光電変換することにより生じた信号電荷を転送する固体撮像素子を、前記固体撮像素子に前記駆動パルスを供給することで駆動させる固体撮像装置の垂直転送駆動装置であって、前記ロジック振幅の信号が入力される入力部と、前記駆動パルスを生成する生成部と、前記駆動パルスを出力する出力部とを備えた第２の半導体基板を、前記固体撮像素子の駆動に必要な駆動パルスの種類に対応付けて複数備えることを特徴とする固体撮像装置の垂直転送駆動装置であってもよい。ここで、前記駆動パルスを前記固体撮像素子に供給する出力部として請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置を用いてもよい。
【００１１】
これによって、駆動パルスの種類の増加に簡易に対応することができるので、集積化に伴う開発工数を削減する固体撮像装置の垂直転送駆動装置を実現することができる。
また、本発明は、ロジック振幅の信号を発生するロジックパルス発生部と、請求項４〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置の垂直転送駆動装置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。
【００１２】
これによって、駆動能力を調節することができ、かつ、駆動パルスの種類の増加に簡易に対応することができるので、回路規模の増加に伴う消費電力および電磁輻射の増加を防止し、かつ、集積化に伴う開発工数を削減する固体撮像装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る半導体装置によれば、駆動能力を向上させる必要がある出力端子についてのみ駆動能力を向上させ、不必要な駆動能力を削除することができる、つまり、駆動能力を調節することができるので、回路規模の増加に伴う消費電力および電磁輻射の増加を防止する半導体装置を実現できるという効果が奏される。また、本発明に係る固体撮像装置によれば、固体撮像素子を駆動するために必要な駆動パルスの種類が増加した場合、その増加に応じた数の半導体基板を加えるだけで駆動パルスの種類の増加に対応した固体撮像装置を実現できるので、集積化に伴う開発工数を削減する固体撮像装置を実現することができるという効果が奏される。
【００１４】
よって、本発明により、回路規模の増加に伴う消費電力および電磁輻射の増加を防止し、かつ、集積化に伴う開発工数を削減する固体撮像装置を提供することが可能となり、実用的価値は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態における半導体装置について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、第１の実施の形態の半導体装置の断面図である。
本実施の形態の半導体装置は、回路規模の増加に伴う消費電力および電磁輻射の増加を防止することを目的とするものであって、ＣＭＯＳ回路が形成された子基板１３０が複数積層されてなり、半導体基板１１０と電気的に接続された子基板群１００ａ、１００ｂ、１００ｃと、ＣＭＯＳ回路が形成され、複数の出力端子ＯＶ１、ＯＶ２、ＯＶ３、ＯＶ４を具備する半導体基板１１０と、子基板群１００ａ、１００ｂ、１００ｃおよび半導体基板１１０を電気的に接続し、かつ、子基板群１００ａ、１００ｂ、１００ｃにおいて各子基板１３０同士を電気的に並列に接続するワイヤー等の接続手段１２０とから構成される。
【００１６】
ここで、子基板１３０は、半導体基板であり、ＣＭＯＳ回路を形成するトランジスタの数に応じた面積を有し、ＣＭＯＳ回路を形成するトランジスタの数は、複数の子基板１３０において同一である。また、子基板１３０は、図２の子基板１３０の概観図に示されるように接続手段１２０と接続されるボンディングパッド２００を側面に備える。
また、複数の子基板群１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、それぞれ出力端子ＯＶ１、ＯＶ２、ＯＶ４と電気的に接続されており、異なる数の子基板１３０から構成される。例えば、複数の子基板群１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、それぞれ３枚、１枚、２枚の子基板１３０から構成される。
【００１７】
図３は、半導体基板１１０に１つの子基板群１００ａ、１００ｂ、１００ｃを搭載することにより形成される出力回路の回路図である。
図３に示されるように、出力回路はＰ型ＭＯＳトランジスタ３００およびＮ型ＭＯＳトランジスタ３１０からなるＣＭＯＳ回路が複数並列に接続されてなり、各ＣＭＯＳ回路の入出力端は共通で出力回路入力端子３２０および出力回路出力端子３３０と接続される。ここで、出力回路入力端子３２０は半導体基板１１０の出力端子と電気的に接続されている。
【００１８】
以上のような構成を有する半導体装置において、複数の子基板群１００ａ、１００ｂ、１００ｃを構成する子基板１３０の数はそれぞれ異なるので、各出力回路は接続される出力端子毎に異なる駆動能力を有する。例えば、半導体基板１１０の駆動能力が出力端子ＯＶ１、ＯＶ２、ＯＶ３、ＯＶ４においてそれぞれ同一で１であり、子基板１３０の駆動能力がそれぞれ同一で１であった場合、出力端子ＯＶ１、ＯＶ２、ＯＶ３、ＯＶ４と接続される出力回路はそれぞれ４、２、１、３の駆動能力を有する。
【００１９】
以上のように本実施の形態によれば、複数の子基板群１００ａ、１００ｂ、１００ｃを構成する子基板１３０の数をそれぞれ変化させることにより、各出力回路の駆動能力は変化する。よって、駆動能力を向上させる必要がある出力端子についてのみ駆動能力を向上させ、不必要な駆動能力を削除することができる、つまり、駆動能力を調節することができるので、本実施の形態の半導体装置は、入力端子数および出力端子数の増加、つまり、回路規模の増加に伴う消費電力および電磁輻射の増加を防止する半導体装置を実現することができる。
【００２０】
また、本実施の形態によれば、複数の子基板１３０を積層して子基板群１００ａ、１００ｂ、１００ｃを形成し、その子基板群１００ａ、１００ｂ、１００ｃを半導体基板１１０に搭載することにより出力回路を形成する。よって、子基板を平面上に並べて子基板群を形成する場合と比較して、２次元的な面積を削減することができるので、本実施の形態の半導体装置は、回路規模の増加に伴う２次元的な面積の増加を防止する半導体装置を実現することができる。
【００２１】
なお、ＣＭＯＳ回路を構成するトランジスタの数は、複数の子基板１３０において異なってもよい。これによって、更に自由に駆動能力を調節することができるので、設計自由度の高い半導体装置を実現することができる。
また、子基板１３０は、ＣＭＯＳ回路を形成するトランジスタの数に応じた面積を有しなくともよい。例えば、１０個のトランジスタからなるＣＭＯＳ回路が形成された子基板と、２０個のトランジスタからなるＣＭＯＳ回路が形成された子基板とが同一面積を有してもよい。
【００２２】
（実施の形態２）
上記第１の実施の形態の半導体装置をＣＣＤカメラが備えるＶドライバに用いることにより、Ｖドライバの回路規模の増加に伴う消費電力および電磁輻射の増加を防止することができる。しかし、上記ＣＣＤカメラにおいて、小型化のために電気回路の集積化を進めると、回路設計の検証や試作したサンプルの検証等の多くの工数が発生する。よって、本実施の形態のＣＣＤカメラは、Ｖドライバの回路規模の増加に伴う消費電力および電磁輻射の増加を防止することに加えて、集積化に伴う開発工数を削減するＣＣＤカメラを実現することを目的とする。
【００２３】
図４は、本実施の形態におけるＣＣＤカメラの概略構成図である。
本実施の形態のＣＣＤカメラは、入射光を光電変換し、光電変換することにより生じた信号電荷を転送する固体撮像素子４００と、タイミングジェネレータ４１０と、Ｖドライバ４２０と、固体撮像素子４００およびＶドライバ４２０に電源を供給する電源４３０とを備える。
【００２４】
図５は、Ｖドライバ４２０の概略構成図である。
Ｖドライバ４２０は、タイミングジェネレータ４１０から出力されたロジック信号ＩＶ１〜４、ＣＨ１、２と、電源４３０から供給されるロジック電源、高電圧電源および負電圧電源とから駆動パルスＯＶ１〜４を生成し、駆動パルスＯＶ１〜４を固体撮像素子４００に供給し、固体撮像素子４００の垂直転送を行うものであって、半導体基板５００に搭載された複数の第１の子基板５１０ａ、５１０ｂと、半導体基板５００および第１の子基板５１０ａ、５１０ｂを電気的に接続するワイヤー等の接続手段５２０とから構成され、第１の子基板５１０ａ、５１０ｂには、それぞれロジック信号が入力される入力回路５３０と、駆動パルスを生成する電圧変換回路５４０と、駆動パルスを出力する出力回路５５０とが形成される。
【００２５】
ここで、第１の子基板５１０ａ、５１０ｂは、半導体基板である。また、半導体基板５００には固体撮像素子４００の駆動に必要な駆動パルスの種類に応じた数の第１の子基板５１０ａ、５１０ｂが搭載されており、複数の第１の子基板５１０ａ、５１０ｂは、それぞれロジック信号の入力を受け、異なる駆動パルスを生成、出力する。例えば、固体撮像素子４００の駆動に４種類の駆動パルスＯＶ１〜４が必要なＣＣＤカメラにおいて、４つの第１の子基板５１０ａ、５１０ｂが半導体基板５００に搭載される
また、出力回路５５０は、図６に示されるように、複数、例えば２０個のＰ型ＭＯＳトランジスタおよびＮ型ＭＯＳトランジスタからなるＣＭＯＳ回路が形成された第２の子基板６００を第１の子基板５１０ａ、５１０ｂ上に複数、例えば５枚積層し、ワイヤー等の接続手段６１０で第１の子基板５１０ａ、５１０ｂおよび第２の子基板６００を電気的に接続し、かつ、第２の子基板６００同士を電気的に並列に接続して形成される。
【００２６】
ここで、第２の子基板６００は、半導体基板であり、ＣＭＯＳ回路を形成するトランジスタの数に応じた面積を有し、ＣＭＯＳ回路を形成するトランジスタの数は、複数の第２の子基板６００において同一である。
また、複数の第１の子基板５１０ａ、５１０ｂ上には、それぞれ異なる数の第２の子基板６００が積層される。
【００２７】
以上のような構成を有するＣＣＤカメラにおいて、半導体基板５００には固体撮像素子４００の駆動に必要な駆動パルスの種類に応じた数の第１の子基板５１０ａ、５１０ｂが搭載され、第１の子基板５１０ａ、５１０ｂ上には異なる数の第２の子基板６００が積層されるので、各出力回路５５０は、それぞれ駆動パルス毎に異なる駆動能力を有する。
【００２８】
以上のように本実施の形態のＣＣＤカメラによれば、半導体基板５００に固体撮像素子４００の駆動に必要な駆動パルスの種類に応じた数の第１の子基板５１０ａ、５１０ｂを搭載して、Ｖドライバ４２０は形成される。よって、必要な駆動パルスの種類が増加した場合、その増加に応じた数の第１の子基板を半導体基板に搭載するだけで駆動パルスの種類の増加に対応したＣＣＤカメラを実現できるので、本実施の形態のＣＣＤカメラは、全ての回路を半導体基板に形成する場合と比較して、集積化に伴う新たな回路設計および回路配置設計等の検証、試作結果の検証、信頼性の確認、検査の検証等の開発工数を大幅に削減するＣＣＤカメラを実現することができる。つまり、集積化が短時間に行え、短期開発が可能なＣＣＤカメラを実現することができる。
【００２９】
また、本実施の形態のＣＣＤカメラによれば、第１の子基板５１０ａ、５１０ｂ上に積層する第２の子基板６００の数を変化させることにより、各出力回路５５０の駆動能力は変化する。よって、駆動能力を向上させる必要がある駆動パルスについてのみ駆動能力を向上させ、不必要な駆動能力を削除することができる、つまり、駆動能力を調節することができるので、本実施の形態のＣＣＤカメラは、回路規模の増加に伴う消費電力および電磁輻射の増加を防止するＣＣＤカメラを実現することができる。
【００３０】
なお、ＣＭＯＳ回路を構成するトランジスタの数は、複数の第２の子基板６００において異なってもよい。これによって、更に自由に駆動能力を調節することができるので、設計自由度の高いＣＣＤカメラを実現することができる。
また、子基板１３０は、ＣＭＯＳ回路を形成するトランジスタの数に応じた面積を有しなくともよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、半導体装置に利用でき、特に固体撮像装置のＶドライバ等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の断面図である。
【図２】子基板１３０の概観図である。
【図３】出力回路の回路図である。
【図４】第２の実施の形態のＣＣＤカメラの概略構成図である。
【図５】Ｖドライバ４２０の概略構成図である。
【図６】出力回路５５０を形成するために第１の子基板５１０ａ、５１０ｂ上に積層された第２の子基板６００を示す図である。
【図７】従来のＣＣＤカメラの概略構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ    子基板群
１１０、５００    半導体基板
１２０、５２０、６１０    接続手段
１３０    子基板
２００    ボンディングパッド
３００    Ｐ型ＭＯＳトランジスタ
３１０    Ｎ型ＭＯＳトランジスタ
３２０    出力回路入力端子
３３０    出力回路出力端子
４００、７００    固体撮像素子
４１０、７１０    タイミングジェネレータ
４２０、７２０    Ｖドライバ
４３０    電源
５１０ａ、５１０ｂ    第１の子基板
５３０    入力回路
５４０    電圧変換回路
５５０    出力回路
６００    第２の子基板
【図１】
2005110101.tif 000003
【図２】
2005110101.tif 000004
【図３】
2005110101.tif 000005
【図４】
2005110101.tif 000006
【図５】
2005110101.tif 000007
【図６】
2005110101.tif 000008
【図７】
2005110101.tif 000009