Твердотельное устройство формирования изображений и электронное устройство

Твердотельное устройство формирования изображений и электронное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к твердотельному устройству формирования изображений и к электронному устройству.

Уровень техники

Электронное устройство, такое как цифровая видеокамера или цифровая фотокамера, включает в себя твердотельное устройство формирования изображений. В твердотельном устройстве формирования изображений область формирования изображения, в которой множество пикселей расположены в виде матрицы, включает в себя микросхему датчика изображения на поверхности полупроводниковой подложки. Например, область формирования изображения включает в себя микросхему датчика изображения типа CCD (прибор с зарядовой связью) или CMOS (комплементарный металлооксидный полупроводник).

В микросхеме датчика изображения предусмотрен блок фотоэлектрического преобразования в каждом из множества пикселей. Блок фотоэлектрического преобразования представляет собой, например, фотодиод и принимает свет, попадающий через внешнюю оптическую систему на поверхность приема света, и осуществляет фотоэлектрическое преобразование для генерирования сигнальных зарядов.

В твердотельном устройстве формирования изображений обработку сигналов выполняют для выходного сигнала, который выводят из микросхемы датчика изображения.

С другой стороны, существует потребность в уменьшении размера твердотельного устройства формирования изображений.

По этой причине в твердотельном устройстве формирования изображений, была предложена технология, в которой, как микросхема датчика изображения, так и микросхема обработки сигналов, которая выполняет обработку сигналов для выходного сигнала, установлены в виде многослойного взаимосоединенного пакета (японский патент №3417225 (фиг.1 и т.п.)).

Кроме того, с целью пояснений, авторы настоящего изобретения привели следующее описание для пояснения проблем, которые они распознали и преодолели в настоящем изобретении. В этом отношении, на фиг.24A-24C показаны схемы, схематично представляющие твердотельное устройство формирования изображений.

На фиг.24A показана верхняя поверхность. На фиг.24B показан вид в поперечном сечении вдоль линии X1-X2 по фиг.24A. На фиг.24C показан вид в поперечном сечении вдоль линии Y1-Y2 по фиг.24A.

Как показано на фиг.24A-24C, твердотельное устройство формирования изображений включает в себя микросхему 100 датчика изображения, микросхему 200 обработки сигналов и многослойный керамический пакет 300Z межсоединений.

Микросхема 100 датчика изображения представляет собой, например, CCD. Как показано на фиг.24A, микросхема 100 датчика изображения осуществляет формирование изображений в области PA формирования изображения. В области PA формирования изображения множество пикселей (не показаны) расположены в виде матрицы, и принимают падающий свет, как изображение субъекта, и генерируют сигнальные заряды. В микросхеме 100 - датчике изображения, предусмотрена выходная схема во внешней области SA вокруг области PA формирования изображения, и она выводит сигнальные заряды, передаваемые из области PA формирования изображения, как выходной сигнал.

Микросхема 200 обработки сигналов представляет собой, например, входной интерфейс (AFE) или аналогово-цифровой преобразователь (ADC) и выполняет обработку сигналов для выходного сигнала из микросхемы 100 датчика изображения.

Как показано на фиг.24A-24C, в многослойном керамическом пакете 300Z межсоединений, установлены как микросхема 100 датчика изображения, так и микросхема 200 обработки сигналов.

В частности, как показано на фиг.24B и 24C, микросхема 100 датчика изображения предусмотрена на верхней поверхности многослойного керамического пакета 300Z межсоединений. Пространство SP1 для размещения, которое выполнено в виде вогнутой формы, предусмотрено на верхней поверхности многослойного керамического пакета 300Z межсоединений, и микросхема 100 датчика изображения размещена в пространстве SP1 размещения. Микросхема 100 датчика изображения установлена с использованием материала 710 соединения с кристаллом на нижней поверхности S12 пространства SP1 размещения. Поверхность S12 может использоваться как поверхность закрепления кристалла. Как показано на фиг.24B, в пространстве SP1 размещения предусмотрена ступенька, и проводники 810 предусмотрены между поверхностью S11 ступеньки, и поверхностью микросхемы 100 датчика изображения, предусмотренной на нижней поверхности S12, для электрического соединения поверхности S11 ступеньки и поверхностью микросхемы 100 датчика изображения.

Как показано на фиг.24B и 24C, стеклянная пластина 400 соединена с верхней поверхностью многослойного керамического пакета 300Z межсоединений с использованием герметизирующего материала 740, для герметизации пространства SP1 размещения. Дискретные компоненты 500 предусмотрены вокруг стеклянной пластины 400 на верхней поверхности многослойного керамического пакета 300Z межсоединений.

С другой стороны, как показано на фиг.24B и 24C, микросхема 200 обработки сигналов установлена на нижней поверхности многослойного керамического пакета 300Z межсоединений. Пространство SP2 размещения, которое выполнено в виде вогнутой формы, предусмотрено в нижней поверхности многослойного керамического пакета 300Z межсоединений, и микросхема 200 обработки сигналов размещена в пространстве SP2 размещения. Микросхема 200 обработки сигналов установлена с использованием материала 720 соединения кристалла на нижней поверхности S22 пространства SP2 размещения. Поверхность S22 может использоваться как поверхность закрепления кристалла. Как показано на фиг.24B и 24C, в пространстве SP2 размещения предусмотрена ступенька, и проводники 820 предусмотрены между поверхностью S21 ступеньки и поверхностью микросхемы 200 обработки сигналов, предусмотренной на нижней поверхности S22, для электрического соединения поверхности S21 ступеньки и поверхности микросхемы 200 обработки сигналов.

Как показано на фиг.24B и 24C, заполненный слой 600 предусмотрен на нижней поверхности многослойного керамического пакета 300Z межсоединений, таким образом, что он заполняет пространство SP2 размещения.

Как показано на фиг.24A, внешние выводы 310 предусмотрены на верхнем и нижнем оконечных участках многослойного керамического пакета 300Z межсоединений.

В твердотельном устройстве формирования изображений микросхема 100 датчика изображения выполнена таким образом, что происходит малое потребление энергии в области PA формирования изображения, и большая часть потребления энергии происходит в периферийной области SA, где расположена периферийная схема, такая как выходная схема, имеющая схему истокового повторителя. В твердотельном устройстве формирования изображений микросхема 100 датчика изображения имеет более высокое потребление энергии, чем у микросхемы 200 обработки сигналов.

По этой причине в твердотельном устройстве формирования изображений, микросхема 200 обработки сигналов становится источником тепла, и тепло микросхемы 200 обработки сигналов передается в область PA формирования изображения микросхемы 100 датчика изображения, вызывая подъем температуры области PA формирования изображения. В результате, может существенно ухудшиться характеристика темнового тока.

На фиг.25 показана схема, представляющая взаимосвязь между температурой окружающей среды и темновым током в твердотельном устройстве формирования изображений.

Как показано на фиг.25, можно видеть, что при подъеме температуры от нескольких °C до 10°C, происходит ухудшение темнового тока приблизительно в 1,5-3 раза.

При возникновении темнового тока качество изображения снимаемых изображений может быть ухудшено.

Следовательно, в твердотельном устройстве формирования изображений, трудно реализовать уменьшение размера и улучшить при этом качество снимаемых изображений.

Сущность изобретения

Здесь раскрыто одно или больше изобретений, которые обеспечивают твердотельное устройство формирования изображений и электронное устройство, которые выполнены с возможностью простой реализации уменьшения их размера и улучшения качества изображения снимаемых изображений.

В соответствии с вариантом осуществления, твердотельное устройство формирования изображений включает в себя подложку, область датчика изображения, схему обработки сигналов и область с низкой теплопроводностью. Область датчика изображения размещена на подложке. Схема обработки сигналов размещена на подложке и выполнена с возможностью обработки выходного сигнала из области датчика изображения. Область с низкой теплопроводностью расположена между областью датчика изображения и схемой обработки сигналов. Область с низкой теплопроводностью имеет теплопроводность, ниже, чем у подложки.

В соответствии с вариантом осуществления, твердотельное устройство формирования изображений включает в себя микросхему датчика изображения, микросхему обработки сигналов и область с низкой теплопроводностью. Микросхема обработки сигналов электрически соединена с микросхемой датчика изображения. Область с низкой теплопроводностью расположена между микросхемой датчика изображения и микросхемой обработки сигналов. Область с низкой теплопроводностью позволяет эффективно изолировать микросхему датчика изображения от тепла, генерируемого микросхемой обработки сигналов.

В соответствии с вариантом осуществления, электронное устройство включает в себя твердотельное устройство формирования изображений и блок управления, выполненный с возможностью управления твердотельным устройством формирования изображений. Твердотельное устройство формирования изображений включает в себя (a) подложку, (b) микросхему датчика изображения, (c) микросхему обработки сигналов и (d) область с низкой теплопроводностью. Микросхема датчика изображения находится на подложке. Схема обработки сигналов выполнена с возможностью обработки выходных сигналов микросхемы датчика изображения. Область с низкой теплопроводностью расположена между микросхемой датчика изображения и схемой обработки сигналов. Область с низкой теплопроводностью имеет теплопроводность более низкую, чем у подложки.

Эти варианты осуществления позволяют достичь, по меньшей мере, уменьшения размера и улучшения качества изображения снимаемых изображений.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана схема конфигурации, представляющая конфигурацию камеры в соответствии с вариантом 1 осуществления.

На фиг.2A-2C показаны схемы, представляющие конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 1 осуществления.

На фиг.3 показана схема, представляющая основную часть микросхемы датчика изображения в соответствии с вариантом 1 осуществления.

На фиг.4 показана схема, представляющая основную часть микросхемы датчика изображения в соответствии с вариантом 1 осуществления.

На фиг.5 показана схема, представляющая цветной фильтр CF в соответствии с вариантом 1 осуществления.

На фиг.6A и 6B показаны схемы, представляющие аспект передачи тепла в твердотельном устройстве формирования изображений в соответствии с вариантом 1 осуществления изобретения.

На фиг.7A-7C показаны схемы, представляющие конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 2 осуществления.

На фиг.8A-8C показаны схемы, представляющие конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 3 осуществления.

На фиг.9A-9C показаны схемы, представляющие конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 4 осуществления.

На фиг.10A-10C показаны схемы, представляющие конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 5 осуществления.

На фиг.11A-11C показаны схемы, представляющие конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 6 осуществления.

На фиг.12A-12C показаны схемы, представляющие конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 7 осуществления.

На фиг.13A-13C показаны схемы, представляющие конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 8 осуществления.

На фиг.14A-14C показаны схемы, представляющие конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 9 осуществления.

На фиг.15A-15C показаны схемы, представляющие конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 9 осуществления.

На фиг.16A-16C показаны схемы, представляющие конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 10 осуществления.

На фиг.17A-17C показаны схемы, представляющие конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 10 осуществления.

На фиг.18 показана схема, представляющая конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 11 осуществления.

На фиг.19 показана схема, представляющая конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 12 осуществления.

На фиг.20 показана схема, представляющая конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 13 осуществления.

На фиг.21 показана схема, представляющая конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 14 осуществления.

На фиг.22 показана схема, представляющая конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 15 осуществления.

На фиг.23 показана схема, представляющая конфигурацию твердотельного устройства формирования изображений в соответствии с вариантом 16 осуществления.

На фиг.24A-24C показаны схемы, схематично представляющие твердотельное устройство формирования изображений.

На фиг.25 показана схема, представляющая взаимосвязь между окружающей температурой и темновым током в твердотельном устройстве формирования изображений.

Подробное описание изобретения

Ниже будут описаны устройства и конструкции, в которых воплощаются принципы настоящего изобретения (изобретений) (здесь называются вариантами осуществления). Описание будет приведено в следующем порядке.

1. Вариант 1 осуществления (когда вогнутый участок предусмотрен на верхней поверхности пакета)

2. Вариант 2 осуществления (когда вогнутый участок предусмотрен на нижней поверхности пакета)

3. Вариант 3 осуществления (когда вогнутые участки предусмотрены на верхней и нижней поверхностях пакета)

4. Вариант 4 осуществления (когда сквозное отверстие предусмотрено в пакете)

5. Вариант 5 осуществления (когда сквозное отверстие пакета отличается по ширине между верхним и нижним участками)

6. Вариант 6 осуществления (когда полый участок предусмотрен в пакете)

7. Вариант 7 осуществления (когда CCD и AFE размещены на разных ступеньках)

8. Вариант 8 осуществления (когда CCD предусмотрен с использованием промежуточной пластины)

9. Вариант 9 осуществления (когда CCD предусмотрен только на угловых участках)

10. Вариант 10 осуществления (когда CCD предусмотрен с использованием распорной детали)

11. Вариант 11 осуществления (когда CCD непосредственно установлен без корпуса на AFE)

12. Вариант 12 осуществления (когда CCD непосредственно установлен без корпуса на AFE)

13. Вариант 13 осуществления (когда CCD непосредственно установлен без корпуса на AFE)

14. Вариант 14 осуществления (когда CCD непосредственно установлен без корпуса на AFE)

15. Вариант 15 осуществления (когда CCD непосредственно установлен без корпуса на AFE)

16. Вариант 16 осуществления (когда CCD непосредственно установлен без корпуса на AFE)

17. Другие

<1. Вариант 1 осуществления>

[A] Конфигурация устройства

[a-1] Конфигурация основной части камеры

На фиг.1 показана схема конфигурации, представляющая конфигурацию камеры 40 в соответствии с вариантом 1 осуществления.

Как показано на фиг.1, камера 40 имеет твердотельное устройство 1 формирования изображений, оптическую систему 42 и блок 43 управления. Соответствующие блоки будут описаны последовательно.

Твердотельное устройство 1 формирования изображений принимает падающий свет Н, поступающий через оптическую систему 42 на поверхность формирования изображения и выполняет фотоэлектрическое преобразование для генерирования сигнальных зарядов. После этого выполняют обработку сигналов для генерирования и вывода цифрового сигнала.

Оптическая система 42 включает в себя оптический элемент, такой как объектив формирования изображения и/или диафрагму, и расположена так, чтобы фокусировать падающий свет изображения субъекта на поверхности формирования изображения твердотельного устройства 1 формирования изображений.

Блок 43 управления выводит различные сигналы управления в твердотельное устройство 1 формирования изображений и управляет, и приводит в действие твердотельное устройство 1 формирования изображений.

[a-2] Конфигурация основной части твердотельного устройства формирования изображений

Общая конфигурация твердотельного устройства 1 формирования изображений будет описана ниже.

На фиг.2A к 2C показаны схемы, представляющие конфигурацию твердотельного устройства 1 формирования изображений в соответствии с вариантом 1 осуществления.

На фиг.2A показана верхняя поверхность твердотельного устройства формирования изображений в виде в плане. На фиг.2B показан вид в поперечном сечении вдоль линии X1-X2 по фиг.2A. На фиг.2C показан вид в поперечном сечении вдоль линии Y1-Y2 по фиг.2A.

Как показано на фиг.2A-2C, твердотельное устройство 1 формирования изображений включает в себя микросхему 100 датчика изображения, микросхему 200 обработки сигналов, многослойный керамический пакет 300 межсоединений, и слой 901 с низкой теплопроводностью.

Соответствующие блоки, составляющие твердотельное устройство 1 формирования изображений, будут описаны последовательно.

(a) Микросхема 100 датчика изображения

Как показано на фиг.2A-2C, микросхема 100 датчика изображения установлена в многослойном керамическом пакете 300 межсоединений.

Как показано на фиг.2A, в микросхеме 100 датчика изображения предусмотрены область PA формирования изображения и периферийная область SA на ее поверхности.

Микросхема 100 датчика изображения принимает падающий свет, поступающий, как изображение субъекта, в области PA формирования изображения и генерирует сигнальные заряды. В области PA формирования изображения множество пикселей (не показаны) расположены в виде матрицы, и выходная схема (не показана), которая предусмотрена в периферийной области SA вокруг области РА формирования изображения, выводит сигнальные заряды, передаваемые из области PA формирования изображения, как выходной сигнал. Как показано на фиг.2B и 2C, микросхема 100 датчика изображения предусмотрена на верхней поверхности многослойного керамического пакета 300 межсоединений.

Микросхема 100 датчика изображения размещена в пространстве SP1 размещения, которое выполнено в виде вогнутой формы на верхней поверхности многослойного керамического пакета 300 межсоединений. Микросхема 100 датчика изображения установлена с помощью материала 710 соединения кристалла на поверхности S12 пространства SP1 размещения. Поверхность S12 может использоваться как поверхность прикрепления кристалла. Как показано на фиг.2B, ступенька предусмотрена в пространстве SP1 размещения, и проводники 810 предусмотрены между поверхностью S11 ступеньки и поверхностью микросхемы 100 датчика изображения для электрического соединения поверхности S11 ступеньки и поверхности микросхемы 100 датчика изображения.

На фиг.3 и 4 показаны схемы, представляющие основную часть микросхемы 100 датчика изображения в варианте 1 осуществления. На фиг.3 схематично представлена верхняя поверхность микросхемы 100 датчика изображения в виде в плане. На фиг.4 показан вид в поперечном сечении вдоль линии X1a-X2a по фиг.3.

Как показано на фиг.3, микросхема 100 датчика изображения представляет собой, например, межстрочный твердотельный элемент формирования изображений CCD. Микросхема 100 датчика изображения имеет полупроводниковую подложку 11 и область PA формирования изображения, и периферийная область SA предусмотрены на поверхности полупроводниковой подложки 11.

Как показано на фиг.3, пиксели P, участки RO считывания заряда, участки VT регистра вертикальной передачи и участки SS разделения элемента предусмотрены в области PA формирования изображения. В то же время, участок HT регистра горизонтального переноса и выходной участок OUT предусмотрены в периферийной области SA.

(a-1) Пиксель P

Как показано на фиг.3, множество пикселей P предусмотрены в области PA формирования изображения и расположены параллельно в виде матрицы в горизонтальном направлении x и в вертикальном направлении y.

Как показано на фиг.4, фотодиод 21 предусмотрен в каждом пикселе P. Фотодиод 21 принимает падающий свет H на поверхности JS приема света и выполняет фотоэлектрическое преобразование для генерирования сигнальных зарядов.

В частности, фотодиод 21 предусмотрен на передней поверхности внутри полупроводниковой подложки 11. Хотя это и не показано, фотодиод 21 выполнен, например, таким образом, что полупроводниковая область (n) n-типа (не показана) и полупроводниковая область (p+) p-типа (не показана) последовательно сформированы на области (p) полупроводниковой ямы p-типа (не показана), сформированной внутри полупроводниковой подложки 11. Полупроводниковая область (n) n-типа функционирует, как область накопления сигнального заряда. Полупроводниковая область (p+) p-типа функционирует как область накопления дырок и подавляет возникновение темнового тока в полупроводниковой области (n) n-типа, в качестве области накопления сигнального заряда.

Как показано на фиг.4, на фотодиоде 21 предусмотрены цветной фильтр CF и линза ML на микросхеме, на выравнивающей пленке HT.

Цветной фильтр CF окрашивает падающий свет изображения субъекта и передает свет на поверхность JS приема света полупроводниковой подложки 11.

На фиг.5 показана схема, представляющая цветной фильтр CF в соответствии с вариантом 1 осуществления. На фиг.5 представлена верхняя поверхность цветного фильтра CF.

Как показано на фиг.5, цветной фильтр CF включает в себя слой CFR красного фильтра, слой CFG зеленого фильтра и слой CFB синего фильтра. Слой CFR красного фильтра, слой CFG зеленого фильтра и слой CFB фильтра синего фильтра расположены рядом друг с другом и предусмотрены так, что они соответствуют множеству пикселей P.

Как показано на фиг.5, слой CFR красного фильтра, слой CFG зеленого фильтра и слой СРВ синего фильтра расположены параллельно в виде массива BH Байера. Таким образом, множество из слоев CFG зеленого фильтра расположены параллельно в направлении диагонали так, что они имеют структуру шахматной доски. Слой CFR красного фильтра и слой CFB синего фильтра расположены параллельно в направлении диагонали относительно множества слоев CFG зеленого фильтра.

Как показано на фиг.4, множество линз ML на микросхеме расположены на верхней поверхности цветного фильтра CF, так, чтобы они соответствовали пикселю P. Каждая из линз ML на микросхеме представляет собой выпуклую линзу, которая сформирована над поверхностью JS приема света, таким образом, что центр ее выполнен более толстым, чем кромка, и фокусирует падающий свет H на поверхности JS приема света фотодиода 21.

В каждом пикселе Р фотодиод 21 принимает падающий свет Н на поверхности JS приема света через описанные выше участки (например, линзу на микросхеме, цветной фильтр и выравнивающую пленку).

(a-2) Участок RO считывания заряда, участок VT регистра вертикального переноса, участок SS разделения элемента

Как показано на фиг.3, множество участков RO считывания заряда предусмотрены в области PA формирования изображения, так, что они соответствуют множеству пикселей P. Каждый участок RO считывания заряда считывает сигнальные заряды, генерируемые в соответствующем пикселе P, для соответствующего участка VT регистра вертикального переноса.

Как показано на фиг.4, на каждом участке RO считывания заряда предусмотрена область 22R канала считывания заряда, и считывают сигнальные заряды, генерируемые фотодиодом 21.

В частности, как показано на фиг.4, область 22R канала считывания заряда предусмотрена так, что она расположена рядом с фотодиодом 21 на участке передней стороны внутри полупроводниковой подложки 11.

Область 22R считывания заряда расположена на левой стороне фотодиода 21 в горизонтальном направлении x. Например, область 22R канала считывания заряда составлена как полупроводниковая область p-типа.

Как показано на фиг.3, в области РА формирования изображения каждый участок VT регистра вертикального переноса продолжается в вертикальном направлении y, так, что он соответствует множеству пикселей P, расположенных в вертикальном направлении y. Каждый участок VT регистра вертикального переноса расположен между столбцами множества пикселей P, расположенных в вертикальном направлении y. Множество участков VT регистра вертикального переноса предусмотрено в области PA формирования изображения. Множество участков VT регистра вертикального переноса расположено в горизонтальном направлении x, так, что они соответствуют множеству пикселей Р, расположенных в горизонтальном направлении х. Каждый участок VT регистра вертикального переноса в так называемом CCD с вертикальным переносом последовательно переносит сигнальные заряды, считываемые из каждого пикселя P через участок RO считывания заряда в вертикальном направлении y. Например, на каждом участке VT регистра вертикального переноса сигнальные заряды переносят, используя четырехфазное управление.

Как показано на фиг.4, в каждом участке VT регистра вертикального переноса предусмотрена область 23V канала переноса заряда. Область 23V канала переноса заряда переносит сигнальные заряды, считываемые из фотодиода 21 участком RO считывания заряда, в области 23V канала переноса заряда.

В частности, как показано на фиг.4, область 23V канала переноса заряда предусмотрена рядом с областью 22R канала считывания заряда на участке передней стороны внутри полупроводниковой подложки 11.

Область 23V канала переноса заряда расположена с левой стороны от области 22R канала считывания заряда в горизонтальном направлении x. Например, область 23V канала переноса заряда выполнена таким образом, что полупроводниковая область (n) n-типа (не показана) предусмотрена на области (p) полупроводниковой ямы p-типа (не показана) внутри полупроводниковой подложки 11.

Как показано на фиг.3, каждый участок SS разделения элемента предусмотрен так, что он разделяет пиксели P на периферии множества пикселей P.

Как показано на фиг.4, в каждом участке SS разделения элемента предусмотрена область 24S ограничителя канала.

В частности, как показано на фиг.4, область 24S ограничителя канала предусмотрена на участке передней стороны внутри полупроводниковой подложки 11.

Область 24S ограничителя канала предусмотрена таким образом, чтобы она была расположена между областью 23V канала переноса заряда и фотодиодом 21, расположенным в соседнем столбце в горизонтальном направлении x. Что касается поперечного сечения в вертикальном направлении y, хотя это и не показано, область 24S ограничителя канала предусмотрена между двумя фотодиодами 21, расположенными параллельно в вертикальном направлении y.

Область 24S ограничителя канала выполнена, например, таким образом, что полупроводниковая область (p+) p-типа (не показана) предусмотрена на области (p) полупроводниковой ямы p-типа (не показана) внутри полупроводниковой подложки 11 и формирует потенциальный барьер для предотвращения оттока и притока сигнальных зарядов.

Как показано на фиг.4, электрод 31Т переноса предусмотрен в области RO считывания заряда, участок VT регистра вертикального переноса и участок SS разделения элемента.

Как показано на фиг.4, электрод 31Т переноса предусмотрен так, что он обращен к области 22R канала считывания заряда и области 23V канала переноса заряда через изолирующую пленку затвора (не показана) на верхней поверхности полупроводниковой подложки 11.

Электрод 31T переноса функционирует, как электрод считывания заряда для считывания сигнальных зарядов, генерируемых фотодиодом 21 на участке RO считывания заряда. Кроме того, электрод 31T переноса функционирует как электрод вертикального переноса для переноса считываемых сигнальных зарядов в вертикальном направлении y на участке VT регистра вертикального переноса. Хотя это и не показано, множество электродов 31T переноса расположены параллельно в вертикальном направлении y. Сигнальные заряды переносят путем последовательной подачи импульсного сигнала с четырехфазным управлением к электродам 31T переноса, расположенным параллельно в вертикальном направлении у.

Например, электрод 31T переноса состоит из электропроводного материала, такого как поликремний, и сформирован на пленке изоляции затвора (не показана), изготовленной, например, из пленки оксида кремния.

Противоотражающая пленка 322 предусмотрена на верхней поверхности электрода 31Т переноса. Электрод 31T переноса покрыт пленкой 60 блокирования света через изолирующую пленку ZZ.

(a-3) Участок НТ регистра горизонтального переноса

Как показано на фиг.3, участок HT регистра горизонтального переноса расположен на нижнем оконечном участке области РА формирования изображения. Участок HT регистра горизонтального переноса продолжается в горизонтальном направлении x и последовательно переносит сигнальные заряды, которые переносятся каждым из множества участков VT регистра вертикального переноса в вертикальном направлении y в горизонтальном направлении x. Таким образом, участок HT регистра горизонтального переноса представляет собой, так называемый, CCD с горизонтальным переносом и управляется, например, двухфазным импульсным сигналом управления для переноса сигнальных зарядов, передаваемых для каждой горизонтальной линии (один ряд пикселей).

(a-4) Выходной участок OUT

Как показано на фиг.3, выходной участок OUT предусмотрен на левом оконечном участке участка HT регистра горизонтального переноса. Выходной участок OUT имеет, например, схему истокового повторителя, и преобразует сигнальные заряды, горизонтально перенесенные участком НТ регистра горизонтального переноса, в напряжение и выводит это напряжение как аналоговый сигнал.

(b) Микросхема 200 обработки сигналов

Как показано на фиг.2A-2C, микросхема 200 обработки сигналов установлена на многослойном керамическом пакете 300 межсоединений.

Как показано на фиг.2B и 2C, микросхема 200 обработки сигналов расположена на нижней поверхности, противоположной верхней поверхности, на которой расположена микросхема 100 датчика изображения в многослойном керамическом пакете 300 межсоединений. Микросхема 200 обработки сигналов расположена так, что она обращена к области PA формирования изображения микросхемы 100 датчика изображения.

В частности, как показано на фиг.2B и 2c, микросхема 200 обработки сигналов размещена внутри пространства SP2 размещения, которое выполнено в виде вогнутой формы на нижней поверхности многослойного керамического пакета 300 межсоединений. Микросхема 200 обработки сигналов установлена с помощью материала связывания кристалла 720 на нижней поверхности S22 пространства SP2 размещения. Поверхность S22 может использоваться как поверхность закрепления кристалла. Как показано на фиг.2B и 2C, ступенька предусмотрена в пространстве SP2 размещения, и проводники 820 предусмотрены между поверхностью S21 ступеньки и поверхностью микросхемы 200 обработки сигналов, предусмотренной на нижней поверхности S22, для электрического соединения поверхности S21 ступеньки и поверхности микросхемы 200 обработки сигналов.

Микросхема 200 обработки сигналов выполнена таким образом, что полупроводниковое устройство (не показано) предусмотрено на полупроводниковой подложке (не показана), и слой межсоединения множества слоев (не показан), включающий в себя электропроводные линии (не показаны), электрически соединенные с полупроводниковым устройством, предусмотрен на полупроводниковой подложке (не показана). Микросхема 200 обработки сигналов выполняет обработку сигналов для вывода сигнала, выводимого из микросхемы 100 датчика изображения, используя полупроводниковое устройство, предусмотренное на полупроводниковой подложке. Микросхема 200 обработки сигналов представляет собой, например, аналоговый входной интерфейс (AFE) или аналогово-цифровой преобразователь (ADC) и выводит выходной сигнал, как цифровой сигнал, выводимый из микросхемы датчика 100 изображения, как аналоговый сигнал.

(c) Многослойный керамический пакет 300 межсоединений

Как показано на фиг.2A-2C, в многослойном керамическом пакете 300 межсоединений установлены, как микросхема 100 датчика изображения, так и микросхема 200 обработки сигналов.

Многослойный керамический пакет 300 межсоединений выполнен таким образом, что слой межсоединения множества слоев (не показан) предусмотрен на керамической подложке (не показана), изготовленной из кремния. Таким образом, в многослойном керамическом пакете 300 межсоединений сформировано множество электропроводных линий (не показаны) на керамической подложке (не показана) через изолирующие пленки между слоями (не показаны), для формирования многослойной структуры. Многослойный керамический пакет 300 межсоединений размещает микросхему 100 датчика изображения и микросхему 200 обработки сигналов, и электрически соединяет микросхему 100 датчика изображения и микросхему 200 обработки сигналов через электропроводные линии (не показаны).

В данном варианте осуществления микросхема 100 датчика изображения и микросхема 200 обработки сигналов, соответственно, размещены на верхней и нижней поверхностях многослойного керамического пакета 300 межсоединений. Затем, например, микросхема 100 датчика изображения и микросхема 200 обработки сигналов электрически соединены со слоями межсоединения между слоями (не показаны), предусмотренными на обеих поверхностях керамической подложки (не показана), таким образом, что микросхема 100 датчика изображения и микросхема 200 обработки сигналов электрически соединяются друг с другом. Микросхема 100 датчика изображения и микросхема 200 обработки сигналов расположена так, что между ними размещается керамическая подложка (не показана), составляя многослойный керамический пакет 300 межсоединений и слой 901 с низкой теплопроводностью между ними.

В частности, как показано на фиг.2B и 2C, в многослойном керамическом пакете 300 межсоединений микросхема 100 датчика изображения предусмотрена на верхней поверхности. Пространство SP1 размещения, которое выполнено в виде вогнутой формы, предусмотрено на верхней поверхности многослойного керамического пакета 300 межсоединений, и микросхема 100 датчика изображения размещена внутри пространства SP1 размещения. Микросхема 100 датчика изображения установлена на многослойном керамическом пакете 300 межсоединений с помощью материала 710 соединения кристалла с поверхностью S12 пространства SP1 размещения, в качестве поверхности прикрепления кристалла. Например, термореактивный клей (например, серебряную пасту) используют как материал 710 соединения кристалла для фиксации микросхемы 100 датчика изображения.

Как показано на фиг.2В, ступенька предусмотрена в пространстве SP1 размещения, и проводники 810 предусмотрены между поверхностью S11 ступеньки и поверхностью микросхемы 100 датчика изображения для электрического соединения поверхности S11 ступеньки и поверхности микросхемы 100 датчика изображения. Например, внутренние проводники (электропроводные линии) (не показаны) многослойного керамического пакета 300 межсоединений и микросхемы 100 датчика изображения электрически соединены друг с другом через золотые проводники 810.

Как показано на фиг.2B и 2C, прозрачная стеклянная пластина 400 соединена с верхней поверхностью многослойного керамического пакета 300 межсоединений с помощью уплотнительного материала 740 для герметизации пространства SP1 размещения.