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CN114450795A - 拍摄元件及拍摄装置 - Google Patents

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CN114450795A
CN114450795A CN202080068179.8A CN202080068179A CN114450795A CN 114450795 A CN114450795 A CN 114450795A CN 202080068179 A CN202080068179 A CN 202080068179A CN 114450795 A CN114450795 A CN 114450795A
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heat
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circuit
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Application number
CN202080068179.8A
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铃木智
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Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

提供一种拍摄元件，该拍摄元件具有：第1层，其具有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部；第2层，其与第1层层叠，具有对基于由光电转换部生成的电荷得到的信号进行处理的第1电路；以及第3层，其与第2层层叠，具有对由第1电路处理后的信号进行处理的第2电路、在与所述第2层之间设置的绝缘层、和设于绝缘层并具有比绝缘层高的导热率的导热层。

Description

拍摄元件及拍摄装置
技术领域
本发明涉及拍摄元件及拍摄装置。
背景技术
在拍摄元件中，已知一种配置有包括光电转换部的多个像素的层与设有信号处理电路的层层叠而成的结构(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2015-128187号公报
在上述的拍摄元件中，为了处理从像素输出的信号而在信号处理电路中产生热。
发明内容
在本发明的第1形态中，提供一种拍摄元件，该拍摄元件具备：第1层，其具有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部；第2层，其与第1层层叠，并具有对基于由光电转换部生成的电荷得到的信号进行处理的第1电路；以及第3层，其与第2层层叠，并具有对由第1电路处理后的信号进行处理的第2电路、在与第2层之间设置的绝缘层、和设于绝缘层并具有比绝缘层高的导热率的导热层。
在本发明的第2形态中，提供一种具备第1形态的拍摄元件的拍摄装置。
此外，上述的发明的概要并非列举本发明的全部必要特征的内容。另外，这些特征组的子组合也同样能成为发明。
附图说明
图1是表示本实施方式的拍摄元件10的概要的图。
图2是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。
图3是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。
图4是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。
图5是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Y方向截面的一个例子的图。
图6是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Y方向截面的一个例子的图。
图7是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。
图8是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Y方向截面的一个例子的图。
图9是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Y方向截面的一个例子的图。
图10是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Y方向截面的一个例子的图。
图11是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Y方向截面的一个例子的图。
图12是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。
图13是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。
图14是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。
图15是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。
图16是表示本实施方式的拍摄装置500的构成例的框图。
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式来说明本发明，但以下的实施方式并不用于限定权利要求书的发明。另外，在实施方式中所说明的特征的组合的全部未必是发明的解决手段所必须的。
图1是表示本实施方式的拍摄元件10的概要的图。拍摄元件10基于从被摄体入射的光而生成图像数据。拍摄元件10是第1层100、第2层200以及第3层300层叠而成的层叠构造。此外，图1是用于说明拍摄元件10中的各层的位置关系和各层中的处理的概要的图。对于各层所具有的一部分部件、例如将层彼此接合的布线层、设于布线层的布线等，参照图2所示的拍摄元件10的剖视图等进行说明，在图1中为了简洁而省略。
第1层100具有输出基于入射的光而生成的信号的像素。多个像素设于第1层100，沿着行列方向配置。各像素具有后述的光电转换部102、传输部、浮动扩散区(FD)、重置部以及输出部。此外，像素也可以是多个光电转换部共用FD、重置部及输出部的结构。
光电转换部102对入射的光进行光电转换而生成电荷。光电转换部102例如是光电二极管等光电转换元件。多个光电转换部102设于第1基板110，沿着行列方向配置。
传输部由传输晶体管构成，向FD传输由光电转换部102进行光电转换而得到的电荷。FD蓄积(保持)传输到FD的电荷并将其转换成除以电容值而得到的电压。FD是蓄积部，蓄积由光电转换部102生成的电荷。输出部具有放大部和选择部。
放大部由栅极(端子)与FD连接的放大晶体管构成，输出基于蓄积到FD的电荷得到的信号。放大晶体管的漏极(端子)被供给电源电压。放大晶体管的源极(端子)经由选择部与信号线连接。放大晶体管作为源极跟随电路的一部分发挥功能。放大部和选择部构成输出部，该输出部生成并输出基于由光电转换部102生成的电荷得到的信号。
重置部由重置晶体管构成，将FD和电源电压电连接或断开。重置部将蓄积到FD的电荷重置。重置部排出蓄积到FD的电荷而使FD的电压重置。
选择部由选择晶体管构成，将放大部和信号线电连接或断开。选择晶体管在导通状态时向信号线输出来自放大部的信号。此外，传输晶体管、放大晶体管、选择晶体管、重置晶体管包含于后述的晶体管105。
第2层200具有：对从设于第1层100的像素输出的信号进行处理的信号处理部；和用于控制像素的控制部。第2层200具有设于第2基板210的多个信号处理电路202作为信号处理部。信号处理电路202是第1电路的一个例子。另外，第2层200具有设于第2基板210的多个控制电路作为控制部。信号处理电路202和控制电路针对每个光电转换部102设置。此外，信号处理电路202和控制电路也可以针对每多个光电转换部102设置。
本例的信号处理电路202具有AD转换部等。各信号处理电路202所具有的AD转换部将从像素输出的模拟信号转换成数字信号。信号处理电路202输出转换得到的数字信号。控制电路通过控制像素(传输部、重置部、选择部)，从而控制光电转换部102的受光的开始和结束。
第3层300具有图像处理部，该图像处理部处理从设于第2层200的信号处理电路输出的信号。第3层300具有设于第3基板310的图像处理电路302作为图像处理部。图像处理电路302是第2电路的一个例子。本例的图像处理电路302针对每多个信号处理电路202和控制电路而设有一个，利用总线与各信号处理电路202和控制电路连接。图像处理电路302处理从信号处理电路202输出的信号而生成用于控制像素(传输部、重置部、选择部)的信号、图像数据等。由图像处理电路302生成的用于控制像素的信号向第2层200的控制电路传输。由图像处理电路302生成的图像数据等向第1层100传输，从第1层100或第3层300向拍摄元件10的外部输出。此外，图像处理电路302也可以针对每1个信号处理电路202和控制电路而设置。
图2是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。在本例中，示出背面照射型的拍摄元件10，但拍摄元件10并不限定于背面照射型。本例的拍摄元件10具备第1层100、第2层200以及第3层300。此外，如图示这样，来自被摄体的光向以空心箭头表示的方向(在图中是Z轴负方向)入射。在本实施方式中，有时将第1层100中的光入射来的那一侧(在图中是Z轴正侧)的面称为表面、将该表面的相反侧(在图中是Z轴负侧)的面称为背面。
X轴与Y轴彼此正交，Z轴与X-Y平面正交。此外，有时将与Z轴平行的方向称为拍摄元件10的层叠方向。“上”和“下”的用语并不限定于重力方向的上下方向。这些用语是指相对于Z轴而言的相对的方向。
第1层100的一个例子是背面照射型的CMOS图像传感器。第1层100具有第1基板110和第1布线层120。第1基板110设于比第1布线层120靠Z轴正侧的位置。第1基板110具有二维地配置并基于入射的光而蓄积电荷的多个光电转换部102、和多个晶体管105。
在比第1基板110靠Z轴正侧的位置隔着钝化膜103设有多个彩色滤光片104。彩色滤光片104是使特定波段的光透过的光学滤波器。多个彩色滤光片104使互不相同的波段的光透过，以特定的阵列(例如拜耳阵列)设置。
在比彩色滤光片104靠Z轴正侧的位置设有微透镜101。微透镜101针对每个光电转换部102设置，使入射的光聚光于光电转换部102。
第1布线层120设于比第1基板110靠第2层200侧(在图中是Z轴负侧)的位置。第1布线层120具有由导体膜(金属膜)构成的多个布线180、多个连接部190、以及绝缘膜(绝缘层)。第1布线层120具有与电源或电路等电连接的布线、向第2层200传输来自第1层100(像素)的信号的布线、向第1层100(像素)传输来自第2层200的信号的布线这多个布线180。第1布线层120也可以是多层，另外，也可以设有无源元件和有源元件。连接部190设于第1布线层120的表面(Z轴负侧的面)，与布线180连接。另外，如后述那样，连接部190也用于辅助层彼此的连接。连接部190例如是凸块、焊盘、电极等，由铜等导电性材料形成。此外，连接部也可以由金或银、铝形成。在多个布线180之间和多个连接部190之间形成有绝缘层(绝缘膜)。
第2层200具有设有信号处理电路202和控制电路的第2基板210、第2布线层220以及布线层230。第2布线层220设于比第2基板210靠第1层100侧(在图中是Z轴正侧)的位置。布线层230设于比第2基板210靠第3层300侧(在图中是Z轴负侧)的位置，设于第2基板210与第3层300之间。
第2层200与第1层100同样地具有：多个布线180，其设于第2布线层220；多个连接部190，其设于第2布线层220和布线层230；以及绝缘膜(绝缘层)，其设于第2布线层220和布线层230。第2布线层220具有多个布线180和连接部190，该多个布线180和连接部190用于与电源或电路等电连接、用于向信号处理电路202传输来自第1层100(像素)的信号、用于向第1层100(像素)传输来自控制电路的信号。布线180和连接部190也可以还设于布线层230。
第2层200还具有将分别设于表背面的电路彼此连接的TSV(硅贯通电极)106。TSV106优选设于周边区域。TSV106向第1层100传输由图像处理电路302生成的图像数据等。也可以是，TSV106还设于第1层100和第3层300。
此外，如上述那样，信号处理电路202和控制电路针对具有光电转换部102的每个像素、或针对由多个像素构成的每个区块设置。多个布线180中的、向信号处理电路202的AD转换部传输来自像素的信号的信号线、以及向像素传输来自控制电路的信号的控制线设于光电转换部102与信号处理电路202及控制电路之间。由此，信号处理电路202能够按像素或按像素的区块读出信号，另外，控制电路能够按像素来控制像素或按照像素的区块来控制像素。
第3层300具有设有图像处理电路302的第3基板310、和第3布线层320。第3布线层320设于第3基板310与第2层200之间。
第3层300与第1层100同样地具有设于第3布线层320的布线180和多个连接部190、以及绝缘膜(绝缘层)。第3布线层320具有多个布线180和连接部190，该多个布线180和连接部190用于与电源或电路等电连接、用于向图像处理电路302传输来自信号处理电路202的信号、用于向第2层200的控制电路传输来自图像处理电路302的信号。
此外，第1层100、第2层200以及第3层300通过设于各层的连接部190彼此的电连接和各层的布线层(绝缘层)彼此的接合，各层层叠起来。
若第1层100与第2层200层叠，则层叠面150由第1布线层120的Z轴负侧的面和第2布线层220的Z轴正侧的面构成。同样地，若第2层200与第3层300层叠，则层叠面160由布线层230的Z轴负侧的面和第3布线层320的Z轴正侧的面构成。在层叠面150和层叠面160配置多个连接部190。具体而言，相对应的连接部190彼此对位，两个层层叠，由此将已对位的连接部电连接。
第1层100、第2层200以及第3层300通过以芯片化之前的晶片的状态层叠、并切割层叠后的晶片而形成(单片化)。
在层叠晶片之际，利用活化装置以等离子体扫描晶片的要层叠的面而使该面活化。层叠面活化后的晶片利用由于接触而产生的氢键、范德瓦尔斯键以及共价键等而接合，形成层叠基板。在晶片由于相互的接触而产生氢键的情况下，在形成了层叠基板之后，通过利用退火炉等加热装置加热层叠基板，从而使晶片之间产生共价键。
此外，晶片的活化是指如下情况：为了设为晶片的要层叠的面彼此通过接触而产生氢键、范德瓦尔斯键、共价键等并且不熔融而以固相接合的状态，对至少一方的层叠面进行处理。例如活化包括通过使晶片的层叠面产生悬空键(悬键，dangling-bond)来促进结合。
更具体而言，活化装置在例如减压气氛下使作为处理气体的氧气激励而等离子体化，将氧离子向要层叠的面照射。例如，在晶片是形成有SiO等氧化膜的硅基板的情况下，通过氧离子的照射，层叠面中的SiO的键被切断，形成Si和O的悬空键。
在将形成有悬空键的层叠面暴露于例如大气的情况下，空气中的水分与悬空键结合，基板表面成为由氢氧基(OH基)覆盖、易于与水分子结合而亲水化的状态。也就是说，通过活化来促进层叠面的亲水化。另外，在固相的接合中，由于要层叠的面中的氧化物等杂质的存在、缺陷等会影响接合强度，所以活化也可以包括要层叠的面的清洁化。
而且，晶片的活化也可以包括通过使用亲水化装置向要层叠的面涂敷纯水等实现的层叠面的亲水化。通过亲水化，晶片的层叠面成为附着有OH基的状态、即以OH基封端的状态。
通过对层叠基板进行加热处理，使分别设于晶片的层叠面的连接部一体化并电连接。在连接部由铜等导电性材料形成的情况下，已对位的连接部由于加热处理而膨胀并被压接，利用固相扩散被接合。
以往，具有光电转换部的像素、AD转换部、控制部等设于相同的基板。AD转换部、控制部等设于设有多个像素的区域周边的区域。本实施方式的拍摄元件10是层叠构造，具有光电转换部102的像素设于第1层100，具有AD转换部的信号处理电路202和控制电路设于第2层200。信号处理电路202按具有光电转换部102的像素、或按由多个像素构成的区块进行信号的读出。控制电路按具有光电转换部102的像素、或按由多个像素构成的区块来控制像素。由此，拍摄元件10实现比以往的拍摄元件更高速的信号处理。另一方面，拍摄元件10具有比以往的拍摄元件多的信号处理电路202和控制电路，因此，由信号处理电路202和控制电路产生的发热量相比于以往的拍摄元件增加。尤其是，由信号处理电路202产生的发热量相比于以往的拍摄元件增加。
另外，以往，对从拍摄元件输出的信号进行图像处理的图像处理部在拍摄元件之外设置。本实施方式的拍摄元件10层叠有具有图像处理电路302作为图像处理部的第3层300。图像处理电路302按信号处理电路202、或按由多个信号处理电路202构成的区块进行信号的处理。由此，拍摄元件10实现比以往的拍摄元件更高速的图像处理。另一方面，由于拍摄元件10设有图像处理电路302，所以发热量相比于以往的拍摄元件进一步增加。
因此，在信号处理电路202和图像处理电路302中产生的热会向第1层100传递。若热向第1层传递、像素(光电转换部102、FD、传输部、输出部)的温度上升，则易于产生暗电流、散粒噪声这样的噪声。由此，像素生成的信号中包含的噪声增加。增加的噪声成为画质降低的原因。
因此，在拍摄元件10中，需要使在信号处理电路202和图像处理电路302中产生的热向外部释放。尤其是，需要使在信号处理电路202和图像处理电路302中产生的热向比第1层靠Z轴负侧的位置释放，以使热不向像素传递。或者，需要在比像素靠Z轴负侧的位置处进行隔热，以使热不向像素传递。
在本例中，导热层设于第3布线层320。导热层具有比第3布线层320所具有的绝缘层高的导热率。导热层由例如铜形成。此外，导热层也可以由金或银、铝形成。
如图2所示，本例的导热层可以是在与布线180相同的工序中形成的导热层410。不过，虽然布线180与电源或电路等电连接，但导热层410未与电源或电路等电连接。在图2中，导热层410示为多层，也可以是单一层。
在本例中，在设于第3基板310的图像处理电路302中产生的热向设于第3布线层320的导热层410传递。传递到导热层410的热经由导热层410向外部释放。也就是说，通过导热层410促进在图像处理电路302中产生的热的散热。如此，能够抑制在图像处理电路302中产生的热向第1层100传递。
此外，在图2中，导热层410设于第3层300，但也可以设于第2层200。另外，也可以设于第2层200和第3层300。具体而言，具有比布线层230高的导热率的导热层410设于布线层230。由此，在设于第2基板210的信号处理电路202中产生的热向设于布线层230的导热层410传递。传递到导热层410的热经由导热层410向外部释放。通过导热层410促进在信号处理电路202中产生的热的散热。另外，导热层410设于比第2基板210靠第3层300侧(Z轴负侧)的位置，因此，能够抑制在信号处理电路202中产生的热向第1层100传递。
图3是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。其中，对与图2共同的要素标注相同的附图标记，省略说明。
本例的导热层具有：第1导热层412，其设于第3布线层320；和第2导热层414，其在第3布线层320中设于比第1导热层412靠第2层200侧(Z轴正侧)的位置，且比第1导热层412厚。第1导热层412和第2导热层414是图2所示的导热层410的一个例子。其中，“厚”是指X-Z方向上的长度长。
比第1导热层412厚的第2导热层414具有比第1导热层412高的导热率。因此，不仅在图像处理电路302中产生的热、而且在第2层200的信号处理电路202中产生的热也向第2导热层414传递，并向拍摄元件10的外部释放。也就是说，通过第2导热层414促进在信号处理电路202中产生的热的散热。另外，能够抑制在信号处理电路202中产生的热向第1层100传递。
此外，对于在第2层200中产生的热，对来自信号处理电路202的热进行了说明，但在第2层200的控制电路中也产生热。第2导热层414也可以还用于使在第2层200的控制电路中产生的热散热。关于发热对策，在提及信号处理电路202的情况下，也包括第2层200的控制电路。
图4是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。其中，对与图2共同的要素标注相同的附图标记，省略说明。
本例的导热层具有将设有1个或多个像素的受光区域覆盖的导热板。其中，受光区域是指，将设有1个或多个像素的区域投影到与X-Y平面平行的面而得到的区域。
作为一个例子，导热板包括设于第2层200的第1导热板420和设于第3层300的第2导热板421。第1导热板420设于布线层230，第2导热板421设于第3布线层320。第1导热板420和第2导热板421由铜、铝等导热性材料形成。此外，导热层也可以由金或银等金属形成。此外，导热板也可以设有第1导热板420和第2导热板421中的某一方。
第2导热板421的面积比第1导热板420的面积大。比第1导热板420大的第2导热板421具有比第1导热板420高的导热率，因此，传递比第1导热板420更多的热。因此，在信号处理电路202中产生的热向第1导热板420传递，并且也向第2导热板421传递。传递到第1导热板420的热经由第2导热板421向拍摄元件10的外部释放。另外，在图像处理电路302中产生的热向第2导热板421传递，并向拍摄元件10的外部释放。也就是说，通过第1导热板420和第2导热板421促进在信号处理电路202和图像处理电路302中产生的热的散热。
第1导热板420和第2导热板421也可以利用连结部422连接。连结部422由在层叠方向上延伸的导热性材料形成。由此，传递到第1导热板420的热易于进一步向第2导热板421传递，并向拍摄元件10的外部释放。
第1导热板420和第2导热板421的整周可以由绝缘层覆盖。整周由绝缘层覆盖是指，上表面、下表面以及侧面全部由绝缘层覆盖。例如绝缘层是布线层230和第3布线层320所具有的绝缘层。由此，第1导热板420和第2导热板421与其他要素电气阻断。
图5是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Y方向截面的一个例子的图。具体而言，图5表示从层叠面160朝向Z轴负侧观察第3层300的状态，为了简洁而省略了第3布线层320等要素。
如(a)所示，本例的层叠面160具有：第1区域162，其包括层叠面160的中央附近；和第2区域164，其位于第1区域162的外周与层叠面160的外周之间。第1区域162是指，用于将第2层200和第3层300接合(层叠)的要素未配置于层叠面160的区域，第2区域164是指该要素配置于层叠面160的区域。第2区域164中，用于将设于第2层200的电路与设于第3层300的电路电连接的连接部190作为用于将第2层200和第3层300接合(层叠)的要素而配置于层叠面160。
将第1区域162与第2区域164的边界附近的放大图示于(b)。在本例中，在布线层230中，连接部190在第2区域164中配置于层叠面160。另外，在第3布线层320中，第2导热板421以覆盖第1区域162的方式设置，连接部190在第2区域164中配置于层叠面160。第2导热板421是导热层的一个例子。在本例中，第2区域164具有在对角上配置有两个连接部190的多个第3区域166。此外，只要确保接合强度和平坦性，则配置于第3区域166的连接部190的数量也可以是1个，或者也可以比两个多。此外，连接部190的X-Y方向截面的形状以矩形表示，但并不限定于此，也可以是其他形状。
一般而言，对于电路的发热量，电路的中央附近比周边区域大。本实施方式的拍摄元件10中，在设有信号处理电路202的第2基板210的中央附近、或在设有图像处理电路302的第3基板310的中央附近产生的热量比在各电路的周边区域中产生的热量大。因此，将多个连接部190统一配置于层叠面160的外周来确保接合强度，并且将第2导热板421配置于发热量大的中央附近，由此能够有效地使在电路中产生的热向外部散热。
图6是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Y方向截面的一个例子的图。其中，对与图5共同的要素标注相同的附图标记，省略说明。
如(b)所示，在本例中，与图5同样地，在布线层230中，连接部190在第2区域164中配置于层叠面160。另外，在第3布线层320中，第2导热板421以覆盖第1区域162的方式设置，连接部190在第2区域164中配置于层叠面160。在本例中，在布线层230中，第1导热板420以覆盖第1区域162的方式设置。另外，连结部422沿着第2导热板421的外周设置。连结部422将未图示的第1导热板420和第2导热板421连接。由此，传递到第1导热板420的热进一步向第2导热板421传递，并向拍摄元件10的外部释放。
图7是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。其中，对与图2共同的要素标注相同的附图标记，省略说明。
在本例中，配置于层叠面160的多个连接部具有：连接部190，其在层叠方向上与相对应的连接部相对并彼此连接；和非连接部430，其在层叠方向上未与其他连接部相对。非连接部430是导热层的一个例子。非连接部430可以在与连接部190相同的工序中形成。不过，虽然连接部190将设于第2层200的电路与设于第3层300的电路电连接，但非连接部430未与其他连接部连接，未将设于第2层200的电路与设于第3层300的电路电连接。换言之，非连接部是虚设连接部。
本例的非连接部430设于第3层300。具体而言，多个非连接部430在第3布线层320中配置于层叠面160，未配置于布线层230。由此，在信号处理电路202和图像处理电路302中产生的热向非连接部430传递，并向拍摄元件10的外部释放。或者，非连接部430也可以在布线层230和第3布线层320中交错地配置于层叠面160。
图8是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Y方向截面的一个例子的图。其中，对与图5共同的要素标注相同的附图标记，省略说明。
在本例中，非连接部430配置于第1区域162，连接部190配置于第2区域164。如此，通过将多个连接部190配置于层叠面160的外周，能够确保层间的接合强度，同时将导热层设于第1区域162。
图9是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Y方向截面的一个例子的图。其中，对与图5共同的要素标注相同的附图标记，省略说明。
在本例中，与图8同样地，非连接部430配置于第1区域162，连接部190配置于第2区域164。不过，非连接部430的配置密度比连接部190的配置密度高。作为一个例子，在第2区域164中，针对每个第3区域166在对角上配置有两个连接部190，但在第1区域162中，针对每个第3区域166配置有4个非连接部430。如此，通过以比第2区域164高的密度配置非连接部430，能够有效地使在电路中产生的热向外部散热。
图10是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Y方向截面的一个例子的图。其中，对与图5共同的要素标注相同的附图标记，省略说明。
在本例中，连接部190在层叠方向上具有矩形截面，非连接部430在层叠方向上具有圆形截面。另外，相邻的非连接部430彼此的距离比相邻的连接部190彼此的距离短。如此，通过将非连接部430设为圆形截面，能够进行细密填充，能够以更高的配置密度配置非连接部430。
图11是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Y方向截面的一个例子的图。其中，对与图5共同的要素标注相同的附图标记，省略说明。
在本例中，越是接近层叠面160的中央的第3区域166，每个第3区域166的非连接部430的配置密度越大。电路的发热量随着朝向电路的中央附近而变大，随着朝向周边区域而变小。如此，通过与电路的发热量相应地越是靠近层叠面160的中央、越提高非连接部430的配置密度，能够使热均匀地散热。由此，热向多个像素(光电转换部102)均匀地传递，因此，能够防止温度不均导致的画质恶化。
图12是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。其中，对与图2共同的要素标注相同的附图标记，省略说明。
在本例中，在层叠方向上延伸的散热层450设于与无效像素相对应的周边区域。散热层450是导热层的一个例子。散热层450由金、银、铜、铝等金属形成。
散热层450可以是多层，或者也可以是单一的层。也可以是，散热层450设于第2层200的信号处理电路202的周边区域，在层叠方向上从第2布线层220延伸到第2基板210的内部。也可以是，散热层450还设于第3层300的图像处理电路302的周边区域，在层叠方向上从第3布线层320延伸到第3基板310的内部。
如此，由于散热层450设于周边区域，所以不会成为其他要素的障碍。另外，散热层450能够在与TSV106同样的工序中形成，因此工艺不会变得复杂。
图13是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。其中，对与图2共同的要素标注相同的附图标记，省略说明。
在本例中，导热板460设于比第3层300靠Z轴负侧的位置。导热板460是导热层的一个例子。导热板460设于比与设于第1层100的Z轴正侧的像素相反的一侧的第3层300靠Z轴负侧的位置，因此，热向导热板460传递，从而能够抑制热向像素传递。
导热板460可以直接粘接于第3基板310的表面。第3基板310的表面可以被研磨。由此，提高第3基板310的平坦性。另外，通过使导热板460固定于第3基板310的表面，能够使第3基板310的强度提高。
作为一个例子，导热板460是铜板。铜板易于确保平坦性，因此，能够确保拍摄元件10的平坦性。导热板460也可以由金形成，还由银、铝等金属形成。
导热板460可以与设置拍摄元件10的拍摄装置的壳体直接连接。由此，从拍摄元件10传递到导热板460的热能够进一步向拍摄装置的壳体传递，促进散热。
导热板460可以覆盖第3基板310的整个表面，或者也可以具有比第3基板310的表面积(XY面中的面积)大的表面积。由此，尤其是在利用风扇等进行空冷的情况下，能够提高散热效果。
图14是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。其中，对与图2共同的要素标注相同的附图标记，省略说明。
在本例中，在第1基板110的Z轴正侧设有形成有多个凹凸的凹凸区域470。凹凸区域470是导热层的一个例子。
凹凸区域470在未设置像素的周边区域中设于第1基板110的Z轴正侧。在周边区域具有空间的余量，因此，能够容易地形成多个凹凸。
作为一个例子，凹凸区域470可以由配置在第1基板110的Z轴正侧的三棱锥或圆锥状的多个突起形成。或者，凹凸区域470也可以由设于第1基板110的Z轴正侧的多个槽形成。由此，第1基板110的表面积增加，能够促进散热。
另外，可以设有使来自导热层的热向拍摄元件10的外部排热的传递部。传递部的一端与导热层连接，另一端向拍摄元件10的外部延伸。由此，传递部使在导热层传递来的热向拍摄元件10的外部排热。传递部可以是由金、银、铜、铝等金属形成的切片。或者，传递部也可以是一端利用连接部190或接合线等与像素(光电转换部102)连接，另一端延伸到拍摄元件10的外部。
图15是表示本实施方式的拍摄元件10的X-Z方向截面的一个例子的图。其中，对与图2共同的要素标注相同的附图标记，省略说明。
在本例中，隔热层440设于第2布线层220。隔热层440的导热率比第2布线层220低。隔热层440由氧化铝、氧化锆或钨等形成。
作为一个例子，隔热层440具有覆盖1个或多个像素的面积。如此，通过利用隔热层440阻断在信号处理电路202和图像处理电路302中产生的热，能够抑制热向像素(光电转换部102)传递。
在图15中，隔热层440设于第1布线层120和第2布线层220这两者，但并不限定于此。隔热层440也可以设于第1布线层120和第2布线层220中的一方。另外，隔热层440通过与导热层一起使用，能够抑制热向像素传递，并且有效地使热向外部散热。
图16是表示本实施方式的拍摄装置500的构成例的框图。拍摄装置500具备拍摄元件10、控制部501、测光部503、记录部505、显示部506以及驱动部514。拍摄透镜520向拍摄元件10引导来自被摄体的光，使被摄体像在拍摄元件10成像。另外，拍摄透镜520也可以能够相对于拍摄装置500拆装。
拍摄透镜520由包括焦点调节透镜(聚焦透镜)的多个光学透镜群和开口光圈构成，使来自被摄体的光在焦点面附近成像。此外，在图16中代表性地示出配置于拍摄透镜520的光瞳附近的虚拟的1枚透镜。
驱动部514使拍摄透镜520的位置移动。更具体而言，驱动部514使拍摄透镜520的光学透镜组移动而改变聚焦位置。另外，驱动拍摄透镜520内的光圈而控制向拍摄元件10入射的光的光量。
拍摄元件10同与图1～图15相关联地进行了说明的拍摄元件10相同。拍摄元件10对接收到的光进行光电转换而生成信号，并将所生成的信号向控制部501的图像处理部511输出。图像处理部511对从拍摄元件10输出的信号实施各种图像处理而生成静态图像数据、动态图像数据。例如，图像处理部511执行灰度转换处理、颜色插值处理、压缩处理等图像处理。
记录部505是存储卡等记录介质。在记录部505记录图像数据、控制程序等。数据向记录部505的写入和数据从记录部505的读出由控制部501控制。显示部506显示基于图像数据的图像、快门速度、光圈值等与拍摄有关的信息、以及菜单画面等。操作部508包括释放按钮、电源开关、用于切换各种模式的开关等各种设定开关等，向控制部501输出基于来自拍摄者的操作的信号。
测光部503在生成图像数据的一系列拍摄序列之前检测被摄体、场景的亮度分布。测光部503包括例如100万像素左右的传感器。控制部501的运算部512基于测光部503的输出来计算被摄体、场景的亮度。
运算部512按照计算出的亮度分布来决定快门速度、光圈值、ISO灵敏度。测光部503也可以兼用在拍摄元件10中。此外，运算部512也执行用于使拍摄装置500动作的各种运算。控制部501的一部分也可以搭载于拍摄元件10。
控制部501由CPU、FPGA、ASIC等处理器、和ROM、RAM等存储器构成，基于控制程序控制拍摄装置500的各部。例如，控制部501向拍摄元件10供给控制拍摄元件10的信号而控制拍摄元件10的动作。
以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限定于上述实施方式所记载的范围。能够对上述实施方式施加多样的改变或改良对本领域技术人员来说是显而易见的。根据权利要求书的记载，施加这样的改变或改良而得到的形态也能包含于本发明的技术范围是显而易见的。
应该留意的是，关于在权利要求书、说明书和在图中所示的装置、系统、程序、以及方法中的动作、顺序、步骤及阶段等各处理的执行顺序，只要未特别明示为“在…之前”、“先于”等、且不是将之前的处理的输出用在之后的处理中，就能以任意的顺序实现。对于权利要求书、说明书以及附图中的动作流程，即使出于方便使用“首先”、“接着”等而进行了说明，也并不意味着必须以该顺序实施。
附图标记说明
10：拍摄元件，100：第1层，101：微透镜，102：光电转换部，103：钝化膜，104：彩色滤光片，105：晶体管，106：TSV，110：第1基板，120：第1布线层，150：层叠面，160：层叠面，162：第1区域，164：第2区域，166：第3区域，180：布线，190：连接部，200：第2层，202：信号处理电路，210：第2基板，220：第2布线层，230：布线层，300：第3层，302：图像处理电路，310：第3基板，320：第3布线层，410：导热层，412：第1导热层，414：第2导热层，420：第1导热板，421：第2导热板，422：连结部，430：非连接部，440：隔热层，450：散热层，460：导热板，470：凹凸区域，500：拍摄装置，501：控制部，503：测光部，505：记录部，506：显示部，508：操作部，511：图像处理部，512：运算部，514：驱动部，520：拍摄透镜。

Claims (20)

1.一种拍摄元件，具备：
第1层，其具有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部；
第2层，其与所述第1层层叠，具有对基于由所述光电转换部生成的电荷得到的信号进行处理的第1电路；以及
第3层，其与所述第2层层叠，具有对由所述第1电路处理后的信号进行处理的第2电路、在与所述第2层之间设置的绝缘层、和设于所述绝缘层并具有比所述绝缘层高的导热率的导热层。
2.根据权利要求1所述的拍摄元件，其中，
所述第3层具有设有所述第2电路的基板，
所述绝缘层设于所述基板与所述第2层之间。
3.根据权利要求1或2所述的拍摄元件，其中，
所述第3层的导热层具有：
第1导热层；和
第2导热层，其设于比所述第1导热层靠所述第2层侧的位置，比所述第1导热层厚。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述第2层具有：
基板，其设有所述第1电路；
绝缘层，其设于所述第2层的基板与所述第3层之间；以及
导热层，其设于所述绝缘层，并具有比所述绝缘层高的导热率。
5.根据权利要求4所述的拍摄元件，其中，
具备将所述第2层的导热层和所述第3层的导热层连结的连结部。
6.根据权利要求4或5所述的拍摄元件，其中，
所述第3层的导热层的面积比所述第2层的导热层的面积大。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述导热层覆盖以下区域，该区域是与光向所述光电转换部入射的方向交叉的区域，且设有1个或多个光电转换部。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述导热层是导热板。
9.根据权利要求8所述的拍摄元件，其中，
所述导热板的整周由绝缘层覆盖。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的拍摄元件，其中，
具备多个连接部，该多个连接部设于所述第2层与所述第3层相层叠的面，
所述多个连接部具有用于将所述第1电路和所述第2电路连接的第1连接部、以及用于将所述第2层和所述第3层连接的第2连接部，
所述导热层包括所述第2连接部。
11.根据权利要求10所述的拍摄元件，其中，
所述面具有：
包括所述面的中央区域的第1区域；和
所述第1区域的外周与所述面的外周之间的第2区域，
所述第2连接部设于所述第1区域，
所述第1连接部设于所述第2区域。
12.根据权利要求10或11所述的拍摄元件，其中，
所述第2连接部设于所述第2层和所述第3层中的至少一方。
13.根据权利要求10～12中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述第2连接部的配置密度比所述第1连接部的配置密度高。
14.根据权利要求10～13中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述第2连接部的配置的密度越是靠近所述面的中央则越高。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的拍摄元件，其中，
具备导热板，该导热板设于所述第3层的基板的、与设有所述第3层的绝缘层的面相反的一侧的面，并具有比所述第3层的绝缘层高的导热率。
16.根据权利要求15所述的拍摄元件，其中，
所述导热板具有比所述第3层的基板大的面积。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述第1层具有设有所述光电转换部的基板，
所述第1层的该基板在设有所述光电转换部的面中，在设有所述光电转换部的区域以外的区域具有形成有凹凸的区域。
18.根据权利要求1～17中任一项所述的拍摄元件，其中，
所述第2层具有隔热层，该隔热层设于在设有所述第1电路的基板与所述第1层之间设置的绝缘层，且该隔热层的导热率比所述绝缘层低。
19.根据权利要求1～18中任一项所述的拍摄元件，其中，
具备向外传递来自所述导热层的热的传递部。
20.一种拍摄装置，其具备权利要求1～19中任一项所述的拍摄元件。
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