專利名稱：半導(dǎo)體模塊、固態(tài)圖像拾取器件、攝像機(jī)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)型固態(tài)圖像拾取器件的半導(dǎo)體模塊、MOS型固態(tài)圖像拾取器件、攝像機(jī)和攝像機(jī)的制造方法。
背景技術(shù)：
到目前為止，例如，MOS攝像機(jī)模塊被當(dāng)作包括MOS型固態(tài)圖像拾取器件的半導(dǎo)體模塊。為了制造小型MOS攝像機(jī)模塊，需要使用將MOS型固態(tài)圖像拾取器件(下文稱為“MOS型圖像傳感器芯片”)和信息處理芯片疊放在一起的有前途方法。
作為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)例子1的MOS攝像機(jī)模塊，在例如非專利參考文獻(xiàn)1中描述的SIP(插件式系統(tǒng))排列是眾所周知的。在這種MOS攝像機(jī)模塊中，MOS型圖像傳感器芯片疊放在信號處理芯片上和被焊在信號處理芯片上，MOS型圖像傳感器芯片和信號處理芯片位于電路板上，用引線焊接工藝處理兩個芯片和電路板，然后，用這種引線焊接工藝使MOS型圖像傳感器芯片和信號處理芯片互連。
附圖中的圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的MOS型圖像傳感器芯片的排列的示意圖。如圖1所示，這種MOS型圖像傳感器芯片1包括以二維方式(即，XY矩陣方式)排列數(shù)個像素3的像素部分2、列部分4、與水平信號線5連接的輸出電路6、垂直驅(qū)動電路7、水平驅(qū)動電路8和控制電路9。
將指示工作模式的輸入時鐘和數(shù)據(jù)從MOS型圖像傳感器1的外部供應(yīng)給控制電路9。響應(yīng)這些輸入時鐘和數(shù)據(jù)，控制電路9將時鐘和脈沖供應(yīng)給隨后的各個部分，以便各個部分可以工作起來。
垂直驅(qū)動電路7選擇像素部分2的一行，并且通過盡管未示出，但沿著橫向延伸的控制布線將必要脈沖供應(yīng)給所選行的像素。
列部分4含有與列相對應(yīng)排列的列信號處理電路10。將一條線量的像素信號供應(yīng)給列信號處理電路10，并且列信號處理電路10以諸如CDS(相關(guān)復(fù)式取樣消除固定模式噪聲的處理)、信號放大和A/D(模擬到數(shù)字)轉(zhuǎn)換之類的適當(dāng)處理方式處理如此供應(yīng)的信號。
水平驅(qū)動電路8依次選擇列信號處理電路10，并且將列信號處理電路10的信號供應(yīng)給水平信號線5。輸出電路10處理來自水平線5的信號和輸出如此處理過的信號。例如，輸出電路6所作的處理可以是諸如只有緩沖或黑色電平調(diào)整、列散射的糾正、信號放大、緩沖之前的顏色處理之類的各種處理。
圖2是示出如圖1所示的MOS型圖像傳感器1中的像素電路的例子的電路圖。在本例中，4個像素構(gòu)成一個單元。
如圖2所示，這個像素電路包括用作光電轉(zhuǎn)換元件的4個光電二極管PD[PD1，PD2，PD3，PD4]。光電二極管PD1到PD4分別與相應(yīng)的4個傳送晶體管12[121、122，123、124]連接。傳送布線161到164與各自傳送晶體管121到124的柵極連接。各自傳送晶體管121到124的漏極被連接成共同電極，然后，共同電極與重置晶體管13的源極連接。傳送晶體管12的漏極和重置晶體管13的源極之間的所謂浮動擴(kuò)散點(diǎn)(FD)與放大晶體管14的柵極連接。重置晶體管13的漏極與電源布線15連接，其柵極與重置布線17連接。此外，還配備了其漏極與電源布線15連接的選擇晶體管18。選擇晶體管18的源極與放大晶體管14的漏極連接。選擇布線19與選擇晶體管18的柵極連接。光電二極管PD[PD1-PD4]、傳送晶體管12[121-124]、重置晶體管13、選擇晶體管18和放大晶體管14構(gòu)成集中4個像素(光電二極管)形成的一個單元。另一方面，放大晶體管14的源極與垂直信號線21連接。如后所述的其漏極與垂直信號線21連接并可以用作恒流源的負(fù)載晶體管22作為列信號處理電路10的一部分與垂直信號線21連接。負(fù)載布線23與負(fù)載晶體管22的柵極連接。
在這個像素電路中，4個光電二極管PD[PD1-PD4]光電轉(zhuǎn)換信號電荷。光電二極管PD的光電子(信號電荷)通過相應(yīng)傳送晶體管12[121-124]被傳送到浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD。由于浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD與放大晶體管14的柵極連接，如果選擇晶體管18被導(dǎo)通，那么，與浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD的電位相對應(yīng)的信號通過放大晶體管14輸出到垂直信號線21。
重置晶體管13去除浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD到電源線15的信號電荷(電子)，以便重置浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD的信號電荷。使橫向布線19、17和16[161-164]成為同一行的像素的公用線，從而通過垂直驅(qū)動電路7控制它們。
用作恒流源的負(fù)載晶體管22作為列信號處理電路10的一部分來提供。所選行的負(fù)載晶體管22和放大晶體管14構(gòu)成源極跟隨器，將它的輸出供應(yīng)給垂直信號線21。
作為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)例子2的CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器模塊，在引用的非專利參考文獻(xiàn)1中描述的那一種是眾所周知的。在本例中，圖像傳感器芯片擁有被布線穿過的基底和利用微型凸塊(bulk)使圖像傳感器與下側(cè)芯片連接。根據(jù)這種方法，由于可以增加凸塊的數(shù)量和可以減少電感和電容成分，使高速接口成為可能。并且，圖像傳感器芯片通過來自像素部分的布線直接與下側(cè)芯片連接，從而也可以獲得畫面內(nèi)的同時性。
Sharp technical journal Volume 81，2001，December，page 34。
IEDM 99，pp.879-882。

發(fā)明內(nèi)容
在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)例子1制造MOS攝像機(jī)模塊的方法中，當(dāng)MOS型圖像傳感器芯片是一般來說長幾毫米的正方形時，來自MOS型圖像傳感器的輸出通過最多幾十條的焊線供應(yīng)給信號處理芯片，這成為阻礙圖像處理速度提高的瓶頸。這種圖像處理速度受到限制的原因是不可以增加焊線的數(shù)量和由于焊線的電感和在焊線之間或在焊線與電路基底之間產(chǎn)生的電容成分干擾和延遲了信號。
此外，由于這種類型的MOS攝像機(jī)模塊按行的順序從像素部分的像素中讀出信號已成慣例，所以在不同時間從像素部分的上面像素和下面像素中讀出像素信號，從而不能建立起畫面內(nèi)的同時性。另一方面，如果使畫面內(nèi)的曝光定時一致，那么，在從像素中讀出像素信號之前，使噪聲疊加在像素信號上，從而導(dǎo)致畫面質(zhì)量變差。
在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)例子2的CMOS型圖像傳感器模塊中，使布線穿過基底的工藝的成本的增加和成品率的下降是嚴(yán)重問題。另外，由于像素電路使像素的孔徑比變小的問題與現(xiàn)有技術(shù)相似。尤其，由于應(yīng)該在硅(Si)基底上保留布線可以穿過的區(qū)域，因此從光學(xué)的角度來看，無用區(qū)將不可避免地增大。例如，在本例中，通孔的直徑是2.5μm(微米)，并且在這樣的通孔周圍應(yīng)該預(yù)留邊緣區(qū)，使得直徑約為3μm的區(qū)域變成無用的。并且，需要形成通孔的工藝，因此，工藝變復(fù)雜了，從而使制造工藝變得錯綜復(fù)雜。在這種現(xiàn)有技術(shù)例子中，不存在像素電路。在這種現(xiàn)有技術(shù)例子中要試驗(yàn)的是只在上晶片上形成光電二極管，使光電流按原樣流過下晶片的結(jié)構(gòu)。
鑒于上述這些方面，本發(fā)明提供了在可以提高圖像處理速度的同時可以簡化制造工藝、提高成品率、實(shí)現(xiàn)畫面內(nèi)的同時性并且可以改善圖像質(zhì)量的半導(dǎo)體模塊。
并且，本發(fā)明提供了可以控制同時驅(qū)動所有像素或大量像素時消耗的電流的半導(dǎo)體模塊。
并且，本發(fā)明提供了可以應(yīng)用于半導(dǎo)體模塊等的MOS型固態(tài)圖像拾取器件。
并且，本發(fā)明提供了包括MOS型固態(tài)圖像拾取器件和半導(dǎo)體模塊的攝像機(jī)和攝像機(jī)的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，半導(dǎo)體模塊包括在布線層側(cè)在每個單位像素單元上或在每個數(shù)個像素的單元上形成微型焊點(diǎn)(pad)的背照型MOS型固態(tài)圖像拾取器件以及在布線層側(cè)在與MOS型固態(tài)圖像拾取器件的微型焊點(diǎn)相對應(yīng)的位置上形成微型焊點(diǎn)的信號處理芯片，其中，MOS型固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片通過微型凸塊連接。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在上述半導(dǎo)體模塊中，在與MOS型固態(tài)圖像拾取器件的像素區(qū)部分的外圍相對應(yīng)的區(qū)域上形成像素驅(qū)動微型焊點(diǎn)，像素驅(qū)動微型焊點(diǎn)通過微型凸塊與信號處理芯片側(cè)的微型焊點(diǎn)連接。
并且，半導(dǎo)體模塊含有只通過信號處理芯片的普通焊點(diǎn)建立的外部接口。也就是說，半導(dǎo)體模塊不含有從MOS型固態(tài)圖像拾取器件中建立的外部接口。
此外，MOS型固態(tài)圖像拾取器件包括普通測試焊點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在上述半導(dǎo)體模塊中，MOS型固態(tài)圖像拾取器件含有單元，該單元包括光電轉(zhuǎn)換元件、包括用于從光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管、直接或間接與放大晶體管的源極連接以便與微型焊點(diǎn)連接的輸出線、其漏極直接或間接與輸出線連接的負(fù)載晶體管、與負(fù)載晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線、重置放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)以及直接或間接與放大晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在上述半導(dǎo)體模塊中，MOS型固態(tài)圖像拾取器件含有單元，該單元包括光電轉(zhuǎn)換元件、包括用于從光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管、直接或間接與放大晶體管的源極連接的輸出線、其漏極直接或間接與所述輸出線連接的注入晶體管、與注入晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線、重置放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)、其源極直接或間接與放大晶體管的漏極連接的激活晶體管以及直接或間接與激活晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在上述半導(dǎo)體模塊中，將重置脈沖供應(yīng)給重置機(jī)構(gòu)，重置脈沖與供應(yīng)給注入晶體管的第一注入脈沖重疊，并且重置脈沖在第一注入脈沖結(jié)束之前結(jié)束。
并且，該單元進(jìn)一步包括傳送晶體管，其源極與光電轉(zhuǎn)換元件連接以及其漏極直接或間接與放大晶體管的柵極連接，供應(yīng)給傳送晶體管的傳送脈沖在供應(yīng)給注入晶體管的第二注入脈沖開始之前結(jié)束。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在上述半導(dǎo)體模塊中，MOS型固態(tài)圖像拾取器件輸出作為多路復(fù)用模擬信號的單元輸出，該模擬信號經(jīng)過信號處理芯片數(shù)字化之后被多路復(fù)用并存儲在存儲器中。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在上述半導(dǎo)體模塊中，MOS型固態(tài)圖像拾取器件輸出作為數(shù)字信號的單元輸出，該數(shù)字信號由信號處理芯片多路分解并存儲在存儲器中。
并且，該單元輸出是在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換像素信號之后，進(jìn)一步多路復(fù)用像素信號得出的輸出。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，MOS型固態(tài)圖像拾取器件可以不包括控制電路。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，MOS型固態(tài)圖像拾取器件含有單位像素單元或含有數(shù)個像素的單元，該單元包括光電轉(zhuǎn)換元件、包括用于從光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管、直接或間接與放大晶體管的源極連接的輸出線、其漏極直接或間接與輸出線連接的注入晶體管、與注入晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線、重置放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)、其源極直接或間接與放大晶體管的漏極連接的激活晶體管以及直接或間接與激活晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線。
這種MOS型固態(tài)圖像拾取器件可以應(yīng)用于背照型固態(tài)圖像拾取器件和前照型固態(tài)圖像拾取器件兩者。此外，這種MOS型固態(tài)圖像拾取器件可以應(yīng)用于與微型凸塊的存在與否無關(guān)的固態(tài)圖像拾取器件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，在上述MOS型固態(tài)圖像拾取器件中，供應(yīng)給重置機(jī)構(gòu)的重置脈沖與供應(yīng)給注入晶體管的第一注入脈沖重疊，并且重置脈沖在第一注入脈沖結(jié)束之前結(jié)束。
并且，該單元進(jìn)一步包括傳送晶體管，其源極與光電轉(zhuǎn)換元件連接以及其漏極直接或間接與放大晶體管的柵極連接，供應(yīng)給所述傳送晶體管的傳送脈沖在供應(yīng)給注入晶體管的第二注入脈沖開始之前結(jié)束。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，攝像機(jī)包括含有如下的半導(dǎo)體模塊在布線層側(cè)在每個單位像素單元上或在每個數(shù)個像素的單元上形成微型焊點(diǎn)的背照型MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)型固態(tài)圖像拾取器件以及在布線層側(cè)在與MOS型固態(tài)圖像拾取器件的微型焊點(diǎn)相對應(yīng)的位置上形成微型焊點(diǎn)的信號處理芯片，其中，MOS型固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片通過微型凸塊連接。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，在上述攝像機(jī)中，在與MOS型固態(tài)圖像拾取器件的像素區(qū)部分的外圍相對應(yīng)的區(qū)域上形成像素驅(qū)動微型焊點(diǎn)，像素驅(qū)動微型焊點(diǎn)通過微型凸塊與信號處理芯片側(cè)的微型焊點(diǎn)連接。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，在上述攝像機(jī)中，半導(dǎo)體模塊含有通過信號處理芯片的普通焊點(diǎn)建立的外部接口。
并且，根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，在上述攝像機(jī)中，MOS型固態(tài)圖像拾取器件含有單元，該單元包括光電轉(zhuǎn)換元件、包括用于從光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管、直接或間接與放大晶體管的源極連接以便與微型焊點(diǎn)連接的輸出線、其漏極直接或間接與輸出線連接的負(fù)載晶體管、與負(fù)載晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線、重置放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)以及直接或間接與放大晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線。
此外，根據(jù)本發(fā)明的更進(jìn)一步實(shí)施例，攝像機(jī)的制造方法包括在背照型MOS型固態(tài)圖像拾取器件中，在布線層側(cè)在每個單位像素單元上或在每個數(shù)個像素的單元上形成微型焊點(diǎn)的工藝，以及通過微型凸塊將背照MOS型固態(tài)圖像拾取器件與含有在布線層側(cè)在與MOS型固態(tài)圖像拾取器件的微型焊點(diǎn)相對應(yīng)的位置上形成的微型焊點(diǎn)的信號處理芯片連接的工藝。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊的實(shí)施例，由于這個半導(dǎo)體模塊包括在布線層側(cè)在每個單位像素單元上或在每個數(shù)個像素的單元上形成微型焊點(diǎn)的背照型MOS型固態(tài)圖像拾取器件以及在布線層側(cè)在與MOS型固態(tài)圖像拾取器件的微型焊點(diǎn)相對應(yīng)的位置上形成微型焊點(diǎn)的信號處理芯片，其中，MOS型固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片通過微型凸塊連接?？梢蕴岣邎D像處理速度，因此，使高速接口成為可能。此外，由于可以同時驅(qū)動所有像素或大量像素并且可以同時讀出像素信號，因此可以獲得畫面內(nèi)的同時性。于是，可以獲得極好的畫面質(zhì)量。
由于半導(dǎo)體模塊應(yīng)用在布線層側(cè)在它與光入射表面相反的表面上形成微型焊點(diǎn)的背照MOS型固態(tài)圖像拾取器件，無需考慮圖像傳感器的孔徑比，可以在表面上布置大量微型焊點(diǎn)。
在MOS型固態(tài)圖像拾取器件側(cè)上只形成像素和布線，并且在信號處理芯片側(cè)上形成除了像素和布線之外的所有其它電路系統(tǒng)。借助于這種布置，可以降低MOS型固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片兩者的成本。
由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件被做成背照MOS型固態(tài)圖像拾取器件，并且在布線層側(cè)通過微型焊點(diǎn)和微型凸塊連接固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片，所以不需要現(xiàn)有技術(shù)通孔形成工藝，因此，可以減少工藝的數(shù)量。因此，可以簡化制造工藝和可以提高成品率。結(jié)果，由于光敏區(qū)不隨為通孔準(zhǔn)備的空間而減小，可以提高M(jìn)OS型固態(tài)圖像拾取器件的靈敏度，因此，可以防止相對于斜光的不對稱性。
在MOS型固態(tài)圖像拾取器件上在它與像素區(qū)部分的外圍相對應(yīng)的區(qū)域上形成諸如用于電源、地線和像素控制信號的那些那樣的所謂像素驅(qū)動微型焊點(diǎn)，并且微型焊點(diǎn)可以通過微型凸塊與信號處理芯片的微型焊點(diǎn)連接。因此，可以減少相連部分之間的電感和電容成分，并且可以避免信號的干擾和延遲。
由于外部接口只通過信號處理芯片的普通焊點(diǎn)建立，也就是說，外部接口不從MOS型固態(tài)圖像拾取器件中建立，可以去掉MOS型固態(tài)圖像拾取器件上的光學(xué)無用區(qū)，因此，可以避免電路系統(tǒng)占據(jù)像素區(qū)的比例下降。
由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件包括用于測試的普通焊點(diǎn)，在與信號處理芯片焊接在一起之前，可以檢查MOS型固態(tài)圖像拾取器件的特性。
由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件含有單元，該單元包括光電轉(zhuǎn)換元件、包括用于從光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管、直接或間接與放大晶體管的源極連接以便與微型焊點(diǎn)連接的輸出線、其漏極直接或間接與輸出線連接的負(fù)載晶體管、與負(fù)載晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線、重置放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)以及直接或間接與放大晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線，因此MOS型固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片可以通過上述微型凸塊連接，可以同時驅(qū)動所有像素或大量像素和可以同時讀出像素信號。
由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件含有單元，該單元包括光電轉(zhuǎn)換元件、包括從光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管、直接或間接與放大晶體管的源極連接的輸出線、其漏極直接或間接與輸出線連接的注入晶體管、與注入晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線、重置放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)、其源極直接或間接與放大晶體管的漏極連接的激活晶體管以及直接或間接與激活晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線，因此MOS型固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片可以通過上述微型凸塊連接，可以同時驅(qū)動所有像素或大量像素和可以同時讀出像素信號。并且，該單元包括激活晶體管和注入晶體管，可以防止激活晶體管和注入晶體管兩者同時導(dǎo)通，從而可以防止恒定電流流過，并且MOS型固態(tài)圖像拾取器件包括1,000,000數(shù)量級的單元。因此，當(dāng)可以同時驅(qū)動所有像素或大量像素和可以同時讀出像素信號時，可以防止大電流流過，從而可以解決電流問題。
由于將重置脈沖供應(yīng)給重置機(jī)構(gòu)，重置脈沖與供應(yīng)給注入晶體管的第一注入脈沖重疊，并且重置脈沖結(jié)束在第一注入脈沖結(jié)束之前，可以使重置脈沖之后馬上獲得的輸出線電位等于地電位，因此，可以防止輸出線電位波動。
由于該單元包括傳送晶體管，并且供應(yīng)給傳送晶體管的傳送脈沖結(jié)束在供應(yīng)給注入晶體管的第二注入脈沖開始之前，可以使電壓降低。也就是說，與傳送脈沖與第二注入脈沖重疊的情況相比，在傳送時從浮動擴(kuò)散點(diǎn)(FD)獲得的電位因像素內(nèi)電容耦合的作用而處在高電平上，從而可以使電壓降低。
由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件輸出作為多路復(fù)用模擬信號的單元輸出，該模擬信號被信號處理芯片數(shù)字化、多路分用和存儲在存儲器中，MOS型固態(tài)圖像拾取器件可以不要求信號處理芯片處理單元輸出被轉(zhuǎn)換成模擬信號之后獲得的信號，并且可以提高M(jìn)OS型固態(tài)圖像拾取器件制造過程中的成品率。
由于來自MOS型固態(tài)圖像拾取器件的單元輸出被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且這個數(shù)字信號在信號處理芯片側(cè)被多路分用和存儲在存儲器中，可以將數(shù)個像素集中在一起作為一個單元，以數(shù)個單元為單位集中與那些像素相對應(yīng)的數(shù)字信號和可以通過微型焊點(diǎn)將其輸出到信號處理芯片側(cè)。于是，可以增加每個微型焊點(diǎn)的像素個數(shù)，可以擴(kuò)大微型焊點(diǎn)的尺寸，并且也可以降低微型焊點(diǎn)的密度。
一般說來，與信號處理芯片相比，像素特性難以變一致的MOS型固態(tài)圖像拾取器件的成品率較低。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件不包括控制電路的配置，即，它具有可以盡可能多地減少除了像素之外的其它電路，所以可以縮小無用區(qū)，并且可以降低包括MOS型固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片的系統(tǒng)的成本。
根據(jù)本發(fā)明的MOS型固態(tài)圖像拾取器件的實(shí)施例，由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件包括單位像素單元或含有數(shù)個像素的單元，該單元包括光電轉(zhuǎn)換元件、包括用于從光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管、直接或間接與放大晶體管的源極連接的輸出線、其漏極直接或間接與輸出線連接的注入晶體管、與注入晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線、重置放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)、其源極直接或間接與放大晶體管的漏極連接的激活晶體管以及直接或間接與激活晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線，因此可以同時驅(qū)動所有像素或大量像素和可以同時讀出像素信號。并且，該單元包括激活晶體管和注入晶體管，并且可以防止激活晶體管和注入晶體管兩者同時導(dǎo)通，從而可以防止恒定電流流過，并且MOS型固態(tài)圖像拾取器件包括1,000,000數(shù)量級的單元。因此，當(dāng)可以同時驅(qū)動所有像素或大量像素和可以同時讀出像素信號時，可以防止大電流流過，從而可以解決電流問題。
在上述MOS型固態(tài)圖像拾取器件中，由于將重置脈沖供應(yīng)給重置機(jī)構(gòu)，重置脈沖與供應(yīng)給注入晶體管的第一注入脈沖重疊，并且重置脈沖在第一注入脈沖結(jié)束之前結(jié)束，可以使重置脈沖之后馬上獲得的輸出線電位等于地電位，因此，可以防止輸出線電位波動。
在上述MOS型固態(tài)圖像拾取器件中，由于該單元包括傳送晶體管，并且供應(yīng)給傳送晶體管的傳送脈沖在供應(yīng)給注入晶體管的第二注入脈沖開始之前結(jié)束，可以使電壓降低。也就是說，與傳送脈沖與第二注入脈沖重疊的情況相比，在傳送時從浮動擴(kuò)散點(diǎn)(FD)獲得的電位因像素內(nèi)電容耦合的作用而處在高電平上，從而可以使電壓降低。


圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的MOS型固態(tài)圖像拾取器件的例子的示意圖；圖2是示出如圖1所示的MOS型圖像傳感器中像素電路的例子的電路圖；圖3A是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體模塊的側(cè)視圖；圖3B是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體模塊的平面圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的視頻攝像機(jī)的布置的截面圖；圖5是示出背照MOS型固態(tài)圖像拾取器件的布置的示意圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的MOS型圖像傳感器芯片的示意圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的MOS型圖像傳感器芯片的一個單元的排列的例子的電路圖；圖8是如圖7所示的單元排列的驅(qū)動時序圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的MOS型圖像傳感器芯片的一個單元的排列的另一個例子的電路圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的微型焊點(diǎn)的布局的例子的概念圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的MOS型圖像傳感器芯片和信號處理芯片之間的互連的例子的概念圖；圖12是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的信號處理芯片側(cè)的相關(guān)復(fù)式取樣(CDS)/模擬-數(shù)字(A/D)電路的例子的電路圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的信號處理芯片側(cè)的例子的概念圖；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的MOS型圖像傳感器芯片和信號處理芯片之間的互連的另一個例子的概念圖；和圖15是示出根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的MOS型圖像傳感器芯片的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下文參照附圖對本發(fā)明加以描述。
圖3A和3B示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體模塊的基本結(jié)構(gòu)。具體地說，圖3A是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體模塊的側(cè)視圖，而圖3B是它的平面圖。
在圖3A和3B中用標(biāo)號31總體表示的半導(dǎo)體模塊包括相互疊在一起的MOS型固態(tài)圖像拾取器件(下文稱為“MOS型圖像傳感器芯片”)32以及信號處理芯片(即，DSP(數(shù)字信號處理)芯片)33。如圖3A和3B所示，信號處理芯片33與MOS型圖像傳感器芯片32連接，處理MOS型圖像傳感器芯片32供應(yīng)的輸出。并且，不用說，信號處理芯片33可以具有控制MOS型圖像傳感器芯片32的功能。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的視頻攝像機(jī)的布置的截面圖。根據(jù)這個實(shí)施例的攝像機(jī)是能夠拍攝運(yùn)動圖像的視頻攝像機(jī)的例子。
如圖4所示，根據(jù)這個實(shí)施例的攝像機(jī)包括固態(tài)圖像拾取器件201、光學(xué)系統(tǒng)202、快門設(shè)備203、驅(qū)動電路204和信號處理電路205。
光學(xué)系統(tǒng)202適用于將來自對象的成像光線(入射光)聚焦在固態(tài)圖像拾取器件201的圖像拾取表面上，從而在恒定時間間隔內(nèi)在固態(tài)圖像拾取器件201中積累信號電荷。
快門設(shè)備203適用于控制光線照射在固態(tài)圖像拾取器件201上的時間間隔和屏蔽照射在固態(tài)圖像拾取器件201上的光線的時間間隔。
驅(qū)動電路204適用于供應(yīng)驅(qū)動信號以控制固態(tài)圖像拾取器件201的傳送操作和快門設(shè)備203的快門操作。根據(jù)驅(qū)動電路204供應(yīng)的驅(qū)動信號(定時信號)，在固態(tài)圖像拾取器件201中傳送信號電荷。信號處理電路205適用于進(jìn)行各種各樣的信號處理。盡管未示出，但經(jīng)過信號處理之后的視頻信號可以存儲在諸如存儲器之類的存儲介質(zhì)中或輸出到監(jiān)視器。
MOS型圖像傳感器芯片32被做成背照(即，光線從背后輸入)型MOS型圖像傳感器芯片。背照型MOS型圖像傳感器芯片32具有在基底表面?zhèn)刃纬刹季€層以便從位于布線層的反面的基底背面?zhèn)纫牍饩€的布置。圖5是示出背照型MOS型固態(tài)圖像拾取器件32的布置的示意圖。如圖5所示，這種背照型MOS型固態(tài)圖像拾取器件32包括用作在半導(dǎo)體基底41的背面41b側(cè)存在光入射面的光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管PD。在半導(dǎo)體基底41的正面?zhèn)刃纬捎米鲝墓怆姸O管PD中讀出信號電荷的裝置的數(shù)個MOS晶體管Tr。并且，在半導(dǎo)體基底41的正面?zhèn)刃纬捎蓭в袑娱g絕緣體42的多層布線43形成的布線層44。從半導(dǎo)體基底41的正面41a側(cè)到背面41b側(cè)形成光電二極管PD。在光線L穿過純化膜45入射在上面的背面41b側(cè)形成與每個像素相對應(yīng)的濾色器46和芯片上微型透鏡47。盡管未示出，但由諸如硅基底之類的適當(dāng)基底材料制成的支承基底可以與布線層44焊接在一起。
回頭參照圖3A和3B，正如后面所述的那樣，在其至少與像素部分(所謂像素區(qū)部分)相對應(yīng)的區(qū)域上，在MOS型圖像傳感器芯片32的布線層44側(cè)的表面(如果MOS型圖像傳感器芯片32包括支承基底，為支承基底的表面)上，在每個單位像素單元上或在每個數(shù)個像素的單元上形成大量微型焊點(diǎn)34。并且，在信號處理芯片33的布線層的表面上形成與MOS型圖像傳感器芯片32的微型焊點(diǎn)34相對應(yīng)的大量微型焊點(diǎn)35。然后，通過用微型凸塊36電連接相應(yīng)微型焊點(diǎn)34和35，使MOS型圖像傳感器芯片32和信號處理芯片33一體化成一個主體。微型焊點(diǎn)34，35由比普通焊點(diǎn)小的微型焊點(diǎn)形成。例如，微型焊點(diǎn)34，35由比50μm見方的普通焊點(diǎn)小的10μm見方的微型焊點(diǎn)形成。在這些微型焊點(diǎn)34，35上形成微型凸塊36。與普通焊點(diǎn)布局不同，可以在芯片中心附近形成大量微型焊點(diǎn)34，35。作為微型凸塊36的尺寸(這種關(guān)系也將應(yīng)用于如后所述的微型凸塊)，微型凸塊36的直徑可以選為30μm或更小，并且，可以在10μm到5μm的范圍內(nèi)選擇微型凸塊36的直徑。
與MOS型圖像傳感器芯片32的像素部分相對應(yīng)，形成大量微型焊點(diǎn)34，35和微型凸塊36。最好，如后所述，應(yīng)該在與像素部分的外圍相對應(yīng)的區(qū)域中形成微型焊點(diǎn)37，38和微型凸塊39。
信號處理芯片33是在比MOS型圖像傳感器芯片32的區(qū)域大的區(qū)域上形成的。在這個信號處理芯片33上，在其與MOS型圖像傳感器芯片32的外部相對應(yīng)的位置上形成普通焊點(diǎn)51，從而構(gòu)成與除了這兩個芯片的系統(tǒng)之外的其它系統(tǒng)的接口。在MOS型圖像傳感器芯片32與信號處理芯片33焊接在一起之后使用的普通焊點(diǎn)未位于MOS型圖像傳感器芯片32側(cè)上。盡管為了清楚地表達(dá)基本概念而未示出，但用于測試和選擇的普通焊點(diǎn)最好應(yīng)該位于MOS型圖像傳感器芯片32側(cè)上。
在通過微型凸塊36，39連接之后，至少在周圍部分用密封件52，例如，樹脂密封信號處理芯片33和MOS型圖像傳感器芯片32。
根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體模塊31，通過如圖3A和3B所示的布置，可以解決在現(xiàn)有技術(shù)中遇到的各種問題，譬如，通過半導(dǎo)體基底形成布線的制造工藝的復(fù)雜性、制造成本的升高、成品率的降低、像素孔徑比因像素電路而變小的問題以及讓穿過布線經(jīng)過的區(qū)域的光學(xué)無用區(qū)增加的問題。具體地說，由于MOS型圖像傳感器芯片32被做成背照型MOS型圖像傳感器芯片32，可以使像素的孔徑比變大。由于MOS型圖像傳感器芯片32和信號處理芯片33兩者是通過微型凸塊36，39連接的，可以簡化制造工藝和可以提高成品率。由于MOS型圖像傳感器芯片32和信號處理芯片33不是利用穿過布線，而是通過微型凸塊36，39連接的，可以縮小光學(xué)無用區(qū)。
根據(jù)這種布置，盡管與現(xiàn)有技術(shù)例子2不同，通過連接凸塊不能疊加大量芯片，但從成品率、下側(cè)芯片33(即，信號處理芯片33)產(chǎn)生的熱量以及總高度的角度來看，只連接MOS型圖像傳感器芯片32和信號處理芯片33應(yīng)該是可取的。也就是說，如果將芯片疊成許多層，那么，下側(cè)芯片產(chǎn)生的大量熱量流入圖像傳感器中，尤其會使暗特性變壞。但是，根據(jù)本實(shí)施例使兩個芯片32和33相互疊在一起的布置，由于下側(cè)芯片只是信號處理芯片33，信號處理芯片33產(chǎn)生的少量熱量流入MOS型圖像傳感器芯片32中，因此，暗特性的變壞不會成為嚴(yán)重問題。此外，在CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)傳感器中，經(jīng)常希望帶有透鏡的模塊的高度應(yīng)該盡可能降低。根據(jù)本實(shí)施例的布置，可以保持半導(dǎo)體模塊31的高度較低。
圖6是示出MOS型圖像傳感器芯片32的方框圖。如圖6所示，MOS型圖像傳感器芯片32包括排列大量單元54的中心區(qū)像素部分53。單元54可以是單位像素，或可以由數(shù)個像素形成。然后，在如上所述的布線層之一側(cè)在每個單元54上排列微型焊點(diǎn)34(參見圖3A和3B)，并且像素部分53含有在它外圍形成的像素驅(qū)動單元55。在這個像素驅(qū)動單元55中，排列著用于供應(yīng)信號和功率以驅(qū)動像素和供應(yīng)地信號(GND)的大量微型焊點(diǎn)37(參見圖3A和3B)。在像素驅(qū)動單元55外圍形成排列著用于測試的普通焊點(diǎn)57的測試焊點(diǎn)56。
將像素輸出供應(yīng)給像素部分53的微型焊點(diǎn)34。將像素驅(qū)動信號、電源和地信號(GND)供應(yīng)給像素驅(qū)動單元55的微型焊點(diǎn)37。如上所述，最好，MOS型圖像傳感器芯片32側(cè)應(yīng)該不包括控制電路。其原因描述如下。由于像素特性難以變一致的MOS型圖像傳感器芯片的成品率一般比信號處理芯片低，如果MOS型圖像傳感器芯片盡可能地不包括除了像素之外的其它電路，那么，可以使光學(xué)無用區(qū)變小。此外，關(guān)于此的另一個原因是可以用比信號處理芯片的設(shè)計(jì)規(guī)則更寬松的設(shè)計(jì)規(guī)則制造MOS型圖像傳感器芯片。
圖7是示出單元54的例子的圖形。在本實(shí)施例中，4個像素集中在一起形成一個單元54。如圖7所示，根據(jù)本實(shí)施例的單元54包括4個光電二極管PD[PD1，PD2，PD3，PD4]。各個光電二極管PD1到PD4分別與相應(yīng)的4個傳送晶體管61[611，612，613，614]連接，并且傳送晶體管61[611-614]的柵極與供應(yīng)給傳送脈沖的傳送布線62[621-624]連接。各個傳送晶體管611到614的柵極被共同連接成一起，然后，與重置晶體管63的源極連接。此外，傳送晶體管61的漏極和重置晶體管63的源極之間的所謂浮動擴(kuò)散點(diǎn)(FD)與放大晶體管64連接。重置晶體管63的漏極與供應(yīng)給電源電壓的電源布線65連接，其柵極與供應(yīng)給重置脈沖的重置布線67連接。此外，在現(xiàn)有技術(shù)例子中的如圖2所示的選擇晶體管上配備了激活晶體管68。具體地說，配備了其漏極與電源布線65連接和其源極與放大晶體管64的漏極連接的激活晶體管68。激活晶體管68的柵極與供應(yīng)給激活脈沖的激活布線69連接。注入晶體管70與放大晶體管64的源極連接。注入晶體管70的源極與地線(GND)連接，而其柵極與供應(yīng)給注入脈沖的注入布線73連接。然后，放大晶體管64和注入晶體管70之間的連接點(diǎn)與輸出線(或輸出終端)72連接。
從電路的角度來看，本實(shí)施例與如圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)例子的不同之處在于，像素在其中包括了注入晶體管70和接地布線71，而輸出線72不是沿著垂直方向，而是在每個單元54上獨(dú)立地延伸。在這個單元54中，響應(yīng)供應(yīng)給傳送布線62[621-624]的傳送脈沖，相應(yīng)晶體管61[611-614]被導(dǎo)通，從而將相應(yīng)光電二極管PD[PD1-PD4]的信號電荷傳送到浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD。此外，響應(yīng)供應(yīng)給重置布線67的重置脈沖，重置晶體管63被導(dǎo)通，從而去除浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD到電源布線65的信號電荷(在本例中，為電子)，因此使浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD的電位等于電源電位。
接著，參照圖8描述這個單元54的操作。首先，隨著通過注入布線73施加注入脈沖1(Pn1)，注入晶體管70被導(dǎo)通，并且輸出線72被固定在0V上。在這條輸出線72被固定在0V上之后，隨著通過重置布線67施加重置脈沖Pr，重置晶體管63被導(dǎo)通，從而，浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD的電位被重置成高電平(電源電位)。當(dāng)浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD被設(shè)置成高電平時，放大晶體管64被導(dǎo)通。接著，在注入晶體管70被斷開之后，隨著通過激活布線69施加激活脈沖Pk1，激活晶體管68被導(dǎo)通。
當(dāng)激活晶體管68被導(dǎo)通時，輸出線72的電位升高到與浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD的電位相對應(yīng)的電平。這個輸出線電位被稱為“重置電平”。
接著，激活晶體管68被斷開，從而將傳送脈沖Pt1供應(yīng)給傳送布線621。傳送晶體管611被導(dǎo)通，從而將相應(yīng)光電二極管PD1的信號電荷傳送到浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD。然后，隨著注入脈沖2(Pn2)的施加注入晶體管70被導(dǎo)通和輸出線72被設(shè)置成0。然后，當(dāng)隨著激活脈沖Pk2的施加，激活晶體管68被導(dǎo)通時，輸出線72的電位升高到與那時獲得的浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD的電位相對應(yīng)的電平。這時獲得的輸出線電位被稱為“信號電平”。
將輸出線72的電位通過微型凸塊36供應(yīng)給信號處理芯片33(參見圖3A和3B)。在信號處理芯片33中，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，從而以數(shù)字信號處理的方式處理信號電平與重置電平之間的差值。在本實(shí)施例中，從4個光電二極管PD[PD1-PD4]當(dāng)中的一個光電二極管PD1讀出信號。按照那個順序，對其余三個光電二極管PD2到PD4實(shí)施類似操作。
如圖8所示，最好，重置脈沖Pr應(yīng)該與注入脈沖1(Pn1)重疊，重置脈沖Pr在注入脈沖1(Pn1)之前下降。其原因是在重置脈沖Pr下降之后馬上獲得的輸出線電位被設(shè)置成0V，從而可以防止這樣的輸出線電位波動。此外，最好，從低電壓的角度來看，傳送脈沖Pt1應(yīng)該在注入脈沖2(Pn2)上升之前下降。其原因是，由于與傳送脈沖Pt1與注入脈沖2(Pn2)重疊的情況相比，在傳送時獲得的浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD電位因像素內(nèi)的電容耦合而處在高電平上，可以使電壓降低。毫無疑問，當(dāng)不需要嚴(yán)格考慮這些電壓降時，本發(fā)明不局限于上述情況。
雖然到目前為止已經(jīng)描述了一個單元的操作，但在像素部分中排列著大量單元。在本實(shí)施例中，大量像素被同時驅(qū)動。在那種情況下，由于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在利用恒定電流源的源極跟隨器操作中，電流同時流入大量單元(例如，1,000,000個單元)，它的電流值增大，致使可靠性降低，并且由于布線電阻的緣故，電源電壓也降低。因此，根據(jù)本實(shí)施例，如上所述，使注入晶體管70位于單元中，可以防止它在激活晶體管68被導(dǎo)通的同時被導(dǎo)通，從而防止恒定電流流入單元中。
在本實(shí)施例中，不需要以行為單位選擇單元，因此不要求選擇晶體管。如果MOS型固態(tài)圖像拾取器件不含有許多像素或要求的規(guī)范不那么嚴(yán)格，那么，沒有激活晶體管68的單元也可以進(jìn)行現(xiàn)有技術(shù)源極跟隨器操作。圖9是示出這種情況的單元電路的例子的電路圖。
如圖9所示，與如上所述類似，4個像素集中在一起形成一個單元151。根據(jù)本實(shí)施例的單元151包括4個光電二極管PD[PD1，PD2，PD3，PD4]，并且各個光電二極管PD1到PD4分別與相應(yīng)的4個傳送晶體管61[611，612，613，614]連接。傳送晶體管61[611-614]的各自柵極分別與供應(yīng)給傳送脈沖的傳送布線62[621-624]連接。各個傳送晶體管611到614的柵極被連接成公用電極并與重置晶體管63的源極連接，而傳送晶體管61的漏極和重置晶體管63的源極之間的浮動擴(kuò)散點(diǎn)FD與放大晶體管64連接。重置晶體管63的漏極與供應(yīng)給電源電壓的電源布線65連接，其柵極與供應(yīng)給重置脈沖的重置布線67連接。放大晶體管64的漏極與電源布線65連接。負(fù)載晶體管152與放大晶體管64的源極連接。負(fù)載晶體管152的源極與地線(GND)連接，而其柵極與負(fù)載布線153連接。然后，放大晶體管64和負(fù)載晶體管152的連接點(diǎn)與輸出線72連接。
在本實(shí)施例中，雖然在圖7中控制布線69、67、73、621到624都沿著橫向延伸，但本發(fā)明不局限于此。也就是說，由于所有單元被同時操作，控制布線可以沿著垂直方向延伸，控制布線可以沿著橫向和垂直方向兩者延伸?？商娲兀刂撇季€可以以控制布線可以沿著垂直方向和橫向連接的網(wǎng)格方式延伸。此外，當(dāng)所有單元被同時操作，而使得電流值增加太多時，可以將MOS型固態(tài)圖像拾取器件的操作劃分成幾十行的單元的操作。關(guān)于這一點(diǎn)，雖然這個單元的電路，而其驅(qū)動方法對組合背照MOS型固態(tài)圖像拾取器件和微型凸塊的情況尤其有效，但當(dāng)同時驅(qū)動所有像素或大量像素和同時輸出像素信號時，盡管本發(fā)明與這樣的組合無關(guān)，這種單元的電路，而其驅(qū)動方法從上述電流問題的角度來看也是有效的。
圖10是為了簡單起見，就單元輸出和重置脈沖的部分而言，以4行×4列的單元排列的形式示出微型焊點(diǎn)的陣列的例子的概念圖。如圖10所示，包括4個像素的單元54以4×4矩陣的方式排列著，并在每個單元上形成用于模擬輸出的微型焊點(diǎn)34。重置柵極驅(qū)動脈沖由用于重置柵極驅(qū)動脈沖的微型焊點(diǎn)75供應(yīng)，從像素部分的外圍輸入緩沖器76中。緩沖器76配備在單元54的每行上，并且重置布線67處在橫向上。在緩沖器76的每兩條線上配備一個用于電源的微型焊點(diǎn)77。類似地，在每兩條線上配備一個用于供應(yīng)地線(GND)的微型焊點(diǎn)78。如上所述，最好，電源電壓和地電壓應(yīng)該由許多微型焊點(diǎn)供應(yīng)。
圖11是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的MOS型圖像傳感器芯片32和信號處理芯片33之間的連接的概念圖。如圖11所示，在MOS型圖像傳感器芯片32側(cè)，模擬多路復(fù)用器81適用于在一個單元中依次選擇4個光電二極管(光電轉(zhuǎn)換元件)PD1到PD4。這個模擬多路復(fù)用器81的處理包括將如圖7所示的傳送晶體管61[611-614]多路復(fù)用的信號通過放大晶體管64輸出到輸出線72的相應(yīng)處理。將來自模擬多路復(fù)用器81的輸出通過微型凸塊36供應(yīng)給進(jìn)行相關(guān)復(fù)式取樣和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換的、處在信號處理芯片33側(cè)的相關(guān)復(fù)式取樣(CDS)和模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路82。通過數(shù)字多路分解器83供應(yīng)來自CDS和A/D轉(zhuǎn)換電路82的所得數(shù)字信號，然后，將其存儲在幀存儲器84[841-844]中。
計(jì)算電路85適當(dāng)?shù)匾么鎯υ趲鎯ζ?4中的值，并且以數(shù)字信號方式處理它們。這里，盡管到目前為止已經(jīng)描述了一個單元的上述電路部件的連接，但實(shí)際上，這些電路部件可以配備在每個單元上，并且可以相互并行地操作它們。但是，計(jì)算電路85無需總是配備在每個單元上，而是例如，一個計(jì)算電路85可以引用存儲在幀存儲器84[841-844]中的多個值，并且它可以串行地處理它們。此外，多路分解器83、幀存儲器84和計(jì)算電路85無需總是明顯地相互分開，而是可以在它們可以進(jìn)行同等信號處理的程度上將它們合并一起。
例如，如圖12所示，與信號處理芯片33相對應(yīng)的單元具有包括比較器和鎖存器的配置。在如圖12所示的例子中，微型焊點(diǎn)35與由開關(guān)晶體管Q11和取樣和保持電容器C2組成的取樣和保持電路連接，而這個取樣和保持電路通過隔直電容器C1與反相器91連接。開關(guān)晶體管Q11的柵極與供應(yīng)給取樣和保持脈沖的取樣和保持布線92連接。取樣和保持電容器C2的另一端與被供應(yīng)傾斜波(ramp wave)(電壓隨時間升高)的傾斜布線93連接。初始化開關(guān)(MOS晶體管)Q12連接在反相器91的輸入端和輸出端之間。
另一方面，如圖12所示，與構(gòu)成一個單元的4個像素相對應(yīng)配備了4條字線WD0到WD3，并且在與字線WD0到WD3垂直的方向配備了數(shù)條(在本實(shí)施例中為10條)位線BIT[BIT0-BIT9]。此外，與4個像素相對應(yīng)配備了4列的DRAM(動態(tài)隨機(jī)訪問存儲器)單元組94[940-943]。每個DRAM單元由一個MOS晶體管Q2[Q200-Q209，Q210-Q219，Q220-Q229，Q230一Q239]和一個電容器C3[C300-C309，C310-C319，C320-C329，C330-C339]形成。每列的DRAM單元組940到943由10個DRAM 95形成。DRAM單元組94內(nèi)各個MOS晶體管Q2的柵極被連接成公用電極，并通過開關(guān)SW[SW0-SW3]分別與相應(yīng)字線WD0到WD3連接。開關(guān)SW的可動觸點(diǎn)c與MOS晶體管Q2的柵極連接，它的第一固定觸點(diǎn)a與反相器91的輸出線97連接，而其第二固定觸點(diǎn)b與相應(yīng)字線WD0到WD3連接。
如圖12所示，通過微型凸塊36從微型焊點(diǎn)35輸入的模擬信號經(jīng)電容器C1隔直，供應(yīng)給反相器91。反相器91與初始化開關(guān)Q12(布線是INIT)一起構(gòu)成比較器。當(dāng)上述重置電平通過微型凸塊36從微型焊點(diǎn)35輸入比較器時，輸入的重置電平被初始化。然后，當(dāng)信號電平輸入比較器時，反相器91的輸入以基本上與輸入信號電平和重置電平之差成正比的數(shù)量降低，而反相器91的輸出轉(zhuǎn)成高電平。此后，當(dāng)傾斜波輸入傾斜布線93時，在DRAM單元95中鎖存當(dāng)比較器反相時獲得的位線BIT的電壓值，使得經(jīng)過CDS和A/D轉(zhuǎn)換器電路82處理的信號被存儲在幀存儲器84[841-844]中。開關(guān)SW0到SW3適用于當(dāng)讀取DRAM單元時，多路分用包含在單元中的4個像素的信號，并將信號與字線WD0到WD3連接。這里，上文例示了A/D轉(zhuǎn)換10-位數(shù)據(jù)的例子，因此，將10-位格雷碼值輸入位線BIT[BIT0-BIT9]。從理論的角度來看，由比較器和鎖存器組成的A/D轉(zhuǎn)換電路很久以前就是眾所周知的，因此，無需加以描述。
當(dāng)同時對所有單元實(shí)施這種操作時，將單元的4個像素的信號依次供應(yīng)給信號處理芯片33，在信號處理芯片33中模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換它們，從而將一個幀的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲在信號處理芯片33側(cè)中。當(dāng)輸出一個幀的數(shù)據(jù)時，由于從幀存儲器中讀出數(shù)據(jù)4次就足夠了，因此，可以使幀速率較高。并且，盡管在一個單元的4個像素中會出現(xiàn)非常短時間間隔的時間差，但從頻帶的角度來看，在畫面中不會出現(xiàn)時間差，從而可以在畫面內(nèi)建立同時性。信號處理芯片33利用一個幀的這個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行攝像機(jī)信號處理。
圖13是示出信號處理芯片33的電路布局的示意圖。如圖13所示，在信號處理芯片33側(cè)的單元110包括與MOS型圖像傳感器芯片32側(cè)的單元54相對應(yīng)的微型焊點(diǎn)35。在微型焊點(diǎn)35的外圍配備了像素驅(qū)動部分111，像素驅(qū)動部分111含有排列在上面將驅(qū)動信號和電源電壓供應(yīng)給MOS型圖像傳感器芯片32側(cè)的微型焊點(diǎn)38。由于利用上層的布線配備微型焊點(diǎn)38就足夠了，可以使由晶體管和下層的布線組成的電路位于微型焊點(diǎn)38下面。在本例中，在信號處理芯片33側(cè)的單元110的選擇電路113和讀出放大器114部分疊在像素驅(qū)動部分111之上?？刂聘鱾€部分的操作的控制電路115和對幀存儲器的數(shù)據(jù)進(jìn)行信號處理的信號處理電路116配備在像素驅(qū)動部分111的上面和下面。在本例中，從電路區(qū)的角度來看，可以在處在信號處理芯片33側(cè)的單元110的外部，通過依次讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行信號處理。如果由于像素的尺寸等較大而可以將信號處理芯片116嵌入單元110中，那么，可以將信號處理單元116嵌入單元110中。
最好，MOS型圖像傳感器芯片32應(yīng)該通過寬松舊工藝(例如，0.25μm)來制造，其中相對于通過設(shè)置的靈敏度和透鏡規(guī)格確定的特定像素尺寸可以便宜地和穩(wěn)定地制造光電二極管，而信號處理芯片33應(yīng)該通過可收縮超小型化工藝(例如，0.06μm)來制造。當(dāng)工藝標(biāo)準(zhǔn)差別相當(dāng)大時，每個單元的電路規(guī)模在信號處理芯片33側(cè)較大的本實(shí)施例對于這樣的情況有效。
另一方面，當(dāng)MOS型圖像傳感器芯片32和信號處理芯片33的加工產(chǎn)物相互接近時，在信號處理芯片32側(cè)A/D轉(zhuǎn)換像素信號是有效的。圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的MOS型圖像傳感器芯片和信號處理芯片之間的連接的另一個例子的概念圖。在MOS型圖像傳感器芯片32側(cè)，例如，兩個單元與能夠依次選擇4個光電二極管(光電轉(zhuǎn)換元件)PD1到PD4和PD5到PD8的多路復(fù)用器121、122連接，4個光電二極管PD1到PD4，PD5到PD8的每一個都包括在一個單元中。第一多路復(fù)用器121、122分別與相應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換電路123、124連接。并且，兩個A/D轉(zhuǎn)換電路123、124與第二多路復(fù)用器125連接。信號處理芯片33包括來自第二多路復(fù)用器125的輸出通過微型凸塊126與之連接的多路分解器127、與多路分解器127連接和與圖像傳感器芯片32側(cè)的光電二極管PD[PD1-PD4，PD5-PD8]相對應(yīng)的存儲器131到138以及計(jì)算電路128。
如圖14所示，在圖像傳感器芯片32側(cè)的第一多路復(fù)用器121、122依次選擇了傳感器的光電二極管之后，A/D轉(zhuǎn)換電路123、124A/D轉(zhuǎn)換像素信號，而第二多路復(fù)用器125選擇經(jīng)如此A/D轉(zhuǎn)換過的像素信號，然后，將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)供應(yīng)給信號處理芯片33側(cè)。將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過微型凸塊126供應(yīng)給信號處理芯片33側(cè)的多路分解器127，在信號處理芯片33側(cè)，多路分解器127分開數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且供應(yīng)給與像素相對應(yīng)的存儲器。
信號處理芯片33的布置不局限于上述的布置，可以將它修改成不需要總是配備多路分解器127和存儲器131到138，而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以直接輸入計(jì)算電路128中。并且，半導(dǎo)體模塊需要清楚地分成如圖14所示的圖像傳感器芯片32和信號處理芯片33。例如，圖像傳感器芯片32和信號處理芯片33之間的接口可以通過如圖12所示的比較器輸出端上的微型凸塊建立。A/D轉(zhuǎn)換電路123、124可以是其它系統(tǒng)，例如，它們可以通過在例如美國專利第5,801,657號中描述的方法形成。存儲器131到138不需要總是由DRAM形成。與現(xiàn)有技術(shù)例子2不同，如果圖像傳感器芯片32具有將經(jīng)過微型凸塊126的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字值(需要總是完全A/D轉(zhuǎn)換上面的信號)的配置，可以建立起高速接口，因此，可以防止畫面質(zhì)量變差。此外，由于可以建立起高速接口，如果在如圖14所示的圖像傳感器芯片32側(cè)配置了另一級的第二多路復(fù)用器125，那么，可以增加每個微型焊點(diǎn)像素的個數(shù)，可以擴(kuò)大微型焊點(diǎn)的尺寸，并且可以降低微型焊點(diǎn)所處位置的密度。
本發(fā)明的實(shí)施例不局限于上述例子，也可以采用各種各樣的例子。
例如，MOS型圖像傳感器芯片32不局限于如圖6所示的布置，它也可以采用如圖15所示的布置。也就是說，如圖15所示，可以在圖像傳感器芯片32側(cè)配備像素控制電路141，以便可以優(yōu)先減少如圖6所示的像素驅(qū)動部分55的微型焊點(diǎn)37。
響應(yīng)各種用途，可采用各種類型的A/D轉(zhuǎn)換，譬如，計(jì)數(shù)光電二極管達(dá)到某個電位的時間段的方法(Dig.Tech.Papers，ISSCC，pp.230-231)。
雖然在圖7中放大晶體管64的源極直接與輸出線(或輸出終端)72連接，但放大晶體管64的源極也可以通過例如通常處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶體管，或通過其它裝置間接與輸出線(或輸出終端)72連接。類似地，雖然注入晶體管70的漏極直接與輸出線(或輸出終端)72連接，但放大晶體管70的漏極也可以通過例如通常處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶體管，或通過其它裝置間接與輸出線(或輸出終端)72連接。類似地，雖然如上所述，放大晶體管64的漏極和激活晶體管68的源極直接連接，而激活晶體管68和電源布線65直接連接，但它們也可以通過例如通常處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶體管，或通過其它裝置間接連接。
雖然在圖9中放大晶體管64的源極直接與輸出線72連接，但放大晶體管64的源極也可以通過例如通常處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶體管，或通過其它裝置間接與輸出線(或輸出終端)72連接。類似地，雖然負(fù)載晶體管152的漏極和輸出線(或輸出終端)72和放大晶體管64和電源布線65可以分別直接連接，但它們也可以通過例如通常處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶體管，或通過其它裝置間接連接。
雖然如圖7和9所示，傳送晶體管61的漏極直接與放大晶體管64的柵極連接，但本發(fā)明不局限于此，傳送晶體管61的漏極可以通過例如通常導(dǎo)通狀態(tài)晶體管，或通過其它裝置間接與放大晶體管64的柵極連接。
根據(jù)上述實(shí)施例，由于MOS型圖像傳感器32和信號處理芯片33通過微型凸塊36和39連接在一起，使高速接口成為可能。并且，還可以實(shí)現(xiàn)畫面內(nèi)的同時性。此外，由于半導(dǎo)體模塊包括背照型MOS型圖像傳感器芯片，可以在與光入射表面(或者，如果MOS型圖像傳感器芯片包括支承基底，支承基底的表面)相反的那一側(cè)的布線層上形成大量微型焊點(diǎn)36和39。
由于MOS型圖像傳感器芯片被做成背照型MOS型圖像傳感器芯片和圖像傳感器芯片32和信號處理芯片33通過微型凸塊36和39在布線側(cè)連接在一起，與現(xiàn)有技術(shù)例子2不同，不需要通孔形成工藝，因此，可以減少工藝數(shù)量。結(jié)果，可以簡化制造工藝，并且可以提高成品率。此外，由于可以防止光敏區(qū)因電路和通孔空間而縮小，可以使靈敏度提高，并且可以防止相對于斜光的不對稱性。
根據(jù)如圖7所示的單元排列，由于激活晶體管68和注入晶體管70位于單元內(nèi)，并且操作激活晶體管68和注入晶體管70，以便不同時導(dǎo)通，即使同時驅(qū)動所有像素或大量像素和同時讀出像素信號，也可以防止大電流流過，因此，可以提高作為固態(tài)圖像拾取器件的可靠性。
在本發(fā)明中，可以獨(dú)立構(gòu)造包括如圖7所示的上述單元54的MOS型固態(tài)圖像拾取器件。在這種情況下，本發(fā)明可應(yīng)用于任何背照型MOS型固態(tài)圖像拾取器件和前照型MOS型固態(tài)圖像拾取器件。并且，關(guān)于將圖像傳感器芯片與信號處理芯片連接的連接方法，可以利用基于微型凸塊或其它適當(dāng)連接裝置的任何連接連接圖像傳感器芯片和信號處理芯片。
根據(jù)上述MOS型固態(tài)圖像拾取器件，同時驅(qū)動所有像素或大量像素，因此，可以同時讀出像素信號。并且，由于該單元包括激活晶體管和注入晶體管，并且防止了激活晶體管和注入晶體管被同時導(dǎo)通，從而可以防止恒定電流流過，當(dāng)MOS型固態(tài)圖像拾取器件包括1,000,000數(shù)量級的單元或同時驅(qū)動所有像素或大量像素以便同時讀出像素信號時，可以防止大電流流過，因此，可以提高M(jìn)OS型固態(tài)圖像拾取器件的可靠性。
并且，由于供應(yīng)給重置機(jī)構(gòu)的重置脈沖與供應(yīng)給注入晶體管的第一注入脈沖重疊和重置脈沖在第一注入脈沖下降之前下降，可以使重置脈沖之后馬上獲得的輸出線電位等于地電位，因此，可以防止輸出線電位波動。
此外，由于該單元包括傳送晶體管和供應(yīng)給傳送晶體管的傳送脈沖在供應(yīng)給注入晶體管的第二注入脈沖上升之前下降，可以使電壓降低。也就是說，由于與傳送脈沖第二注入脈沖重疊的情況相比，在傳送時獲得的浮動擴(kuò)散點(diǎn)(FD)電位因像素內(nèi)電容耦合的作用而處在高電平上，可以使電壓降低。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊的實(shí)施例，由于這個半導(dǎo)體模塊包括在布線層側(cè)在每個單位像素單元上或在每個數(shù)個像素的單元上形成微型焊點(diǎn)的背照型MOS型固態(tài)圖像拾取器件，以及在布線層側(cè)在與MOS型固態(tài)圖像拾取器件的微型焊點(diǎn)相對應(yīng)的位置上形成微型焊點(diǎn)的信號處理芯片，其中，MOS型固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片通過微型凸塊連接，所以可以提高信號處理速度，因此，使高速接口成為可能。此外，由于可以同時驅(qū)動所有像素或大量像素和可以同時讀出像素信號，可以獲得畫面內(nèi)的同時性。于是，可以獲得極好的畫面質(zhì)量。
由于半導(dǎo)體模塊應(yīng)用在布線層側(cè)在它與光入射表面相反的表面上形成微型焊點(diǎn)的背照MOS型固態(tài)圖像拾取器件，無需考慮圖像傳感器的孔徑比，可以在表面上布置大量微型焊點(diǎn)。
在MOS型固態(tài)圖像拾取器件側(cè)上只形成像素和布線，而在信號處理芯片側(cè)上形成除了像素和布線之外的所有其它電路系統(tǒng)。借助于這種布置，可以降低MOS型固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片兩者的成本。
由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件被做成背照MOS型固態(tài)圖像拾取器件，并且在布線層側(cè)通過微型焊點(diǎn)和微型凸塊連接固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片，所以不需要現(xiàn)有技術(shù)通孔形成工藝，因此，可以減少工藝的數(shù)量。因此，可以簡化制造工藝和可以提高成品率。結(jié)果，由于光敏區(qū)不隨為通孔準(zhǔn)備的空間而減小，可以提高M(jìn)OS型固態(tài)圖像拾取器件的靈敏度，因此，可以防止相對于斜光的不對稱性。
在MOS型固態(tài)圖像拾取器件上在它與像素區(qū)部分的外圍相對應(yīng)的區(qū)域上形成諸如用于電源、地線和像素控制信號的那些那樣的所謂像素驅(qū)動微型焊點(diǎn)，并且微型焊點(diǎn)可以通過微型凸塊與信號處理芯片的微型焊點(diǎn)連接。因此，可以減少相連部分之間的電感和電容成分，并且可以避免信號的干擾和延遲。
由于外部接口只通過信號處理芯片的普通焊點(diǎn)建立，也就是說，外部接口不從MOS型固態(tài)圖像拾取器件中建立，可以去掉MOS型固態(tài)圖像拾取器件上的光學(xué)無用區(qū)，因此，可以避免電路系統(tǒng)占據(jù)像素區(qū)的比例下降。
由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件包括用于測試的普通焊點(diǎn)，在與信號處理芯片焊接在一起之前，可以檢查MOS型固態(tài)圖像拾取器件的特性。
由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件含有單元，該單元包括光電轉(zhuǎn)換元件、包括用于從光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管、直接或間接與放大晶體管的源極連接以便與微型焊點(diǎn)連接的輸出線、其漏極直接或間接與輸出線連接的負(fù)載晶體管、與負(fù)載晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線、重置放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)以及直接或間接與放大晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線，因此MOS型固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片可以通過上述微型凸塊連接，可以同時驅(qū)動所有像素或大量像素和可以同時讀出像素信號。
由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件含有單元，該單元包括光電轉(zhuǎn)換元件、包括用于從光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管、直接或間接與放大晶體管的源極連接的輸出線、其漏極直接或間接與輸出線連接的注入晶體管、與注入晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線、重置放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)、其源極直接或間接與放大晶體管的漏極連接的激活晶體管以及直接或間接與激活晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線，因此MOS型固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片可以通過上述微型凸塊連接，可以同時驅(qū)動所有像素或大量像素和可以同時讀出像素信號。并且，該單元包括激活晶體管和注入晶體管，并且可以防止激活晶體管和注入晶體管兩者同時導(dǎo)通，從而可以防止恒定電流流過，并且MOS型固態(tài)圖像拾取器件包括1,000,000數(shù)量級的單元。因此，當(dāng)可以同時驅(qū)動所有像素或大量像素和可以同時讀出像素信號時，可以防止大電流流過，從而可以解決電流問題。
由于將重置脈沖供應(yīng)給重置機(jī)構(gòu)，重置脈沖與供應(yīng)給注入晶體管的第一注入脈沖重疊，并且重置脈沖結(jié)束在第一注入脈沖結(jié)束之前，可以使重置脈沖之后馬上獲得的輸出線電位等于地電位，因此，可以防止輸出線電位波動。
由于該單元包括傳送晶體管，并且供應(yīng)給傳送晶體管的傳送脈沖結(jié)束在供應(yīng)給注入晶體管的第二注入脈沖開始之前，可以使電壓降低。也就是說，與傳送脈沖與第二注入脈沖重疊的情況相比，在傳送時從浮動擴(kuò)散點(diǎn)(FD)獲得的電位因像素內(nèi)電容耦合的作用而處在高電平上，從而可以使電壓降低。
由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件輸出作為多路復(fù)用模擬信號的單元輸出，該模擬信號被信號處理芯片數(shù)字化、多路分用和存儲在存儲器中，MOS型固態(tài)圖像拾取器件可以不要求信號處理芯片處理單元輸出被轉(zhuǎn)換成模擬信號之后獲得的信號，并且可以提高M(jìn)OS型固態(tài)圖像拾取器件制造過程中的成品率。
由于來自MOS型固態(tài)圖像拾取器件的單元輸出被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且這個數(shù)字信號在信號處理芯片側(cè)被多路分用和存儲在存儲器中，可以將數(shù)個像素集中在一起作為一個單元，以數(shù)個單元為單位集中與那些像素相對應(yīng)的數(shù)字信號和可以通過一個微型焊點(diǎn)將其輸出到信號處理芯片側(cè)。于是，可以增加每個微型焊點(diǎn)的像素個數(shù)，可以擴(kuò)大微型焊點(diǎn)的尺寸，并且也可以降低微型焊點(diǎn)的密度。
一般說來，與信號處理芯片相比，像素特性難以變一致的MOS型固態(tài)圖像拾取器件的成品率較低。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件不包括控制電路，即，它具有可以盡可能多地減少除了像素之外的其它電路的配置，所以可以縮小無用區(qū)，并且可以降低包括MOS型固態(tài)圖像拾取器件和信號處理芯片的系統(tǒng)的成本。
根據(jù)本發(fā)明的MOS型固態(tài)圖像拾取器件的實(shí)施例，由于MOS型固態(tài)圖像拾取器件包括單位像素單元或含有數(shù)個像素的單元，該單元包括光電轉(zhuǎn)換元件、包括用于從光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管、直接或間接與放大晶體管的源極連接的輸出線、其漏極直接或間接與輸出線連接的注入晶體管、與注入晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線、重置放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)、其源極直接或間接與放大晶體管的漏極連接的激活晶體管以及直接或間接與激活晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線，因此可以同時驅(qū)動所有像素或大量像素和可以同時讀出像素信號。并且，該單元包括激活晶體管和注入晶體管，并且可以防止激活晶體管和注入晶體管兩者同時導(dǎo)通，從而可以防止恒定電流流過，并且MOS型固態(tài)圖像拾取器件包括1,000,000數(shù)量級的單元。因此，當(dāng)可以同時驅(qū)動所有像素或大量像素和可以同時讀出像素信號時，可以防止大電流流過，從而可以解決電流問題。
在上述MOS型固態(tài)圖像拾取器件中，由于將重置脈沖供應(yīng)給重置機(jī)構(gòu)，重置脈沖與供應(yīng)給注入晶體管的第一注入脈沖重疊，并且重置脈沖在第一注入脈沖結(jié)束之前結(jié)束，可以使重置脈沖之后馬上獲得的輸出線電位等于地電位，因此，可以防止輸出線電位波動。
在上述MOS型固態(tài)圖像拾取器件中，由于該單元包括傳送晶體管，并且供應(yīng)給傳送晶體管的傳送脈沖在供應(yīng)給注入晶體管的第二注入脈沖開始之前結(jié)束，可以使電壓降低。也就是說，與傳送脈沖與第二注入脈沖重疊的情況相比，在傳送時從浮動擴(kuò)散點(diǎn)(FD)獲得的電位因像素內(nèi)電容耦合的作用而處在高電平上，從而可以使電壓降低。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，取決于設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以作出各種各樣的修改、組合、子組合和變更，它們都在所附權(quán)利要求書或它的等效物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體模塊，包括在布線層側(cè)在每個單位像素單元上或在每個數(shù)個像素的單元上形成微型焊點(diǎn)的背照型MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)固態(tài)圖像拾取器件；和在布線層側(cè)在與所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件的所述微型焊點(diǎn)相對應(yīng)的位置上形成微型焊點(diǎn)的信號處理芯片，其中，所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件和所述信號處理芯片通過微型凸塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其中，在與所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件的像素區(qū)部分的外圍相對應(yīng)的區(qū)域上形成像素驅(qū)動微型焊點(diǎn)，和所述像素驅(qū)動微型焊點(diǎn)通過所述微型凸塊與所述信號處理芯片側(cè)的所述微型焊點(diǎn)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體模塊，其中，所述半導(dǎo)體模塊含有通過所述信號處理芯片的普通焊點(diǎn)建立的外部接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體模塊，其中，所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件包括普通測試焊點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體模塊，其中，所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件含有單元，該單元包括光電轉(zhuǎn)換元件；包括用于從所述光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管；直接或間接與所述放大晶體管的源極連接以便與所述微型焊點(diǎn)連接的輸出線；其漏極直接或間接與所述輸出線連接的負(fù)載晶體管；與所述負(fù)載晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線；重置所述放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)；和直接或間接與所述放大晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其中，所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件含有單元，該單元包括光電轉(zhuǎn)換元件；包括用于從所述光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管；直接或間接與所述放大晶體管的源極連接的輸出線；其漏極直接或間接與所述輸出線連接的注入晶體管；與所述注入晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線；重置所述放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)；其源極直接或間接與所述放大晶體管的漏極連接的激活晶體管；和直接或間接與所述激活晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體模塊，其中，將重置脈沖供應(yīng)給所述重置機(jī)構(gòu)，所述重置脈沖與供應(yīng)給所述注入晶體管的第一注入脈沖重疊，并且所述重置脈沖在所述第一注入脈沖結(jié)束之前結(jié)束。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體模塊，其中，所述單元進(jìn)一步包括傳送晶體管，其源極與所述光電轉(zhuǎn)換元件連接并且其漏極直接或間接與所述放大晶體管的柵極連接，以及供應(yīng)給所述傳送晶體管的傳送脈沖在供應(yīng)給所述注入晶體管的第二注入脈沖開始之前結(jié)束。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其中，所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件輸出作為多路復(fù)用模擬信號的單元輸出，并且所述模擬信號經(jīng)過所述信號處理芯片數(shù)字化之后，被多路復(fù)用并存儲在存儲器中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其中，所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件輸出作為數(shù)字信號的單元輸出，和所述數(shù)字信號由所述信號處理芯片多路分解并存儲在存儲器中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體模塊，其中，所述單元輸出是在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換所述像素信號之后，進(jìn)一步多路復(fù)用像素信號得出的輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體模塊，其中，所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件不包括控制電路。
13.一種MOS型固態(tài)圖像拾取器件，包括單位像素單元或含有數(shù)個像素的單元，所述單元包括光電轉(zhuǎn)換元件；包括用于從所述光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管；直接或間接與所述放大晶體管的源極連接的輸出線；其漏極直接或間接與所述輸出線連接的注入晶體管；與所述注入晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線；重置所述放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)；其源極直接或間接與所述放大晶體管的漏極連接的激活晶體管；和直接或間接與所述激活晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的MOS型固態(tài)圖像拾取器件，其中，供應(yīng)給所述重置機(jī)構(gòu)的所述重置脈沖與供應(yīng)給所述注入晶體管的第一注入脈沖重疊，所述重置脈沖在所述第一注入脈沖結(jié)束之前結(jié)束。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的MOS型固態(tài)圖像拾取器件，其中，所述單元進(jìn)一步包括傳送晶體管，其源極與所述光電轉(zhuǎn)換元件連接以及其漏極直接或間接與放大晶體管的柵極連接，以及供應(yīng)給所述傳送晶體管的傳送脈沖在供應(yīng)給所述注入晶體管的第二注入脈沖開始之前結(jié)束。
16.一種攝像機(jī)，包括含有如下的半導(dǎo)體模塊在布線層側(cè)在每個單位像素單元上或在每個數(shù)個像素的單元上形成微型焊點(diǎn)的背照型MOS型固態(tài)圖像拾取器件；和在布線層側(cè)在與所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件的微型焊點(diǎn)相對應(yīng)的位置上形成微型焊點(diǎn)的信號處理芯片，其中，所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件和所述信號處理芯片通過微型凸塊連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的攝像機(jī)，其中，在與所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件的像素區(qū)部分的外圍相對應(yīng)的區(qū)域上形成像素驅(qū)動微型焊點(diǎn)，和所述像素驅(qū)動微型焊點(diǎn)通過所述微型凸塊與所述信號處理芯片側(cè)的所述微型焊點(diǎn)連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的攝像機(jī)，其中，所述半導(dǎo)體模塊含有通過所述信號處理芯片的普通焊點(diǎn)建立的外部接口。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的攝像機(jī)，其中，所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件含有單元，該單元包括光電轉(zhuǎn)換元件；包括用于從所述光電轉(zhuǎn)換元件接收信號電荷的柵極的放大晶體管；直接或間接與所述放大晶體管的源極連接以便與所述微型焊點(diǎn)連接的輸出線；其漏極直接或間接與所述輸出線連接的負(fù)載晶體管；與所述負(fù)載晶體管的源極連接以施加第一電壓的布線；重置所述放大晶體管的柵極電位的重置機(jī)構(gòu)；和直接或間接與所述放大晶體管的漏極連接以施加第二電壓的布線。
20.一種攝像機(jī)的制造方法，包括如下步驟在背照型MOS型固態(tài)圖像拾取器件中，在布線層側(cè)在每個單位像素單元上或在每個數(shù)個像素的單元上形成微型焊點(diǎn)；和通過微型凸塊將所述背照MOS型固態(tài)圖像拾取器件與含有在布線層側(cè)在與所述MOS型固態(tài)圖像拾取器件的微型焊點(diǎn)相對應(yīng)的位置上形成的微型焊點(diǎn)的信號處理芯片連接。
全文摘要
在布線層側(cè)形成微型焊點(diǎn)34，37的背照型MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)固態(tài)圖像拾取器件32和在布線層側(cè)在與MOS型固態(tài)圖像拾取器件的微型焊點(diǎn)34，37相對應(yīng)的位置上形成微型焊點(diǎn)35，38的信號處理芯片33通過微型凸塊36，39連接。在包括MOS型固態(tài)圖像拾取器件的半導(dǎo)體模塊中，在可以提高圖像處理速度的同時，可以實(shí)現(xiàn)畫面內(nèi)的同時性和可以提高畫面質(zhì)量，可以簡化制造工藝，并且可以提高成品率。此外，可以降低同時驅(qū)動所有像素或大量像素時所需的功耗。
文檔編號H01L27/14GK1728397SQ200510087979
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
發(fā)明者馬渕圭司, 浦崎俊一 申請人:索尼株式會社