KR100868832B1 - 촬상소자 및 그것을 이용한 촬상장치, 및 촬상소자를제조하는 제조방법 - Google Patents
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Abstract
이 발명의 CCD형 고체촬상소자(CCD) 및 촬영장치로는, 촬상부 및 전하 증배부(增加倍部)를 서로 분리해서 패키지용 기반 상에 설치함으로써 촬상부 또는 전하 증배부의 어느 한쪽에 의한 다른 쪽으로의 영향을 저감시킬 수 있다. 따라서, 제품수율의 향상을 실현할 수가 있다. 또한, 촬상부 및 전하 증배부를 서로 분리해서 패키지용 기반(基盤) 상에 설치함으로써 촬상부 또는 전하 증배부의 어느 한쪽을 설계 변경할 경우에 있어서도 범용성의 높은 CCD형 고체촬상소자(CCD) 및 촬영장치를 실현할 수가 있다.
고체촬상소자, 전하 증배부, 판상부재
Description
이 발명은, 입사광에 감응해서 촬상(撮像)을 하는 촬상수단과, 그 입사광의 강도에 따른 신호전하를 전압으로 변환하는 전하전압 변환수단을 갖춘 촬상소자 및 그것을 이용한 촬상장치, 및 촬상소자를 제조하는 제조방법에 관한 것이며, 특히, 촬상수단과 전하전압 변환수단의 사이에 갖추어진 전하증배수단에 의해 신호전하를 증배시키는 기술에 관한 것이다.
이 종류의 촬상소자로서, 예컨대 입사광을 전압으로 변환함으로써 그 광의 강도에 따른 전압을 발생시키는 CMOS(Complementary Metal 0xide Semiconductor)형고체촬상소자나, 입사광을 전하로 변환함으로써 그 광의 강도에 따른 신호전하를 발생시켜서 전송하는 CCD(Charge Coupled Device)형 고체촬상소자가 있다. CCD형 고체촬상소자(이하,『CCD』로 약기한다)를 예로 들어서 설명하면, FT(Frame Tran
sfer)방식에서는, 도 15에 도시한 바와 같이, 각각이 2차원 모양으로 배치된 포토 게이트(111)와, 각각이 2차원 모양과 같게 배치된 축적용 CCD셀(112)을 갖추고 있다. 각 포토 게이트(111)는, 입사광을 전하로 변환함으로써 그 광의 강도에 따른 신호전하를 발생시키는 광전(光電) 변환부로서 구성된다. 또한, 각 축적용 CCD셀
(112)은, 그 신호전하를 도 15의 도면으로부터 보아서 수직방향으로 순차로 전송하면서 인접하는 셀에 축적하는 전하 전송부로서 구성된다.
또, 전송된 신호전하를 도 15의 도면으로부터 보아서 수평방향으로 전송하는
수평전송용 CCD셀(113)을, 축적용 CCD셀(112)의 하류측에 접속해서 배설(配設)하고있다. 또, 이들 포토 게이트(111)나 축적용 CCD셀(112)이나 수평전송용 CCD셀(113)로 촬상부(114)를 구성하고 있다. 더욱이, 수평전송용 CCD셀(113)의 하류측에 복수의 결합용 CCD셀(115)을 차례로 접속하고, 그 결합용 CCD셀(115)을 통해서 수평전송용 CCD셀(113)로부터 전송된 신호전하를 증배(增倍)시키는 전하 증배부(增倍部)
(116)를 결합용 CCD셀(115)의 하류측에 접속하고 있다. 그리고, 증배한 신호전하를 전압으로 변환하는 전하전압 변환부(117)를 전하 증배부(116)에 접속하고 있다. 전하 증배부(116)는, 예컨대 전하 증배용의 고전계영역(高電界領域)을 생성시켜서, 신호전하를 전송할 때에 전하 증배용의 고전계영역을 통과시켜서 신호전하를 증배시킨다(예컨대, 특허문헌1, 2 참조). 이들 촬상부(114)나 전하 증배부(116)나 전하전압 변환부(117)는 동일한 기반(110) 상에 마련되어져 있다.
특허문헌1 : 특개평7-176721호 공보(제 3-7 페이지, 도 1-11)
특허문헌2 : 특개평10-304256호 공보(제 4-5 페이지, 도 1-4)
[발명이 해결하려고 하는 과제]
그렇지만, 이러한 구성을 갖는 촬상소자의 경우에는, 상기한 바와 같이 촬
상소자를 구성하는 각 부분을 동일한 기반(基盤) 상에 설치하고 있으므로, 예컨대 촬상부 또는 전하 증배부의 어느 한쪽을 설계 변경하고 싶을 때 등에 있어서 범용성이 낮다. 특히, 촬상소자를 구성하는 부분 중, 촬상부 또는 전하 증배부의 어느한쪽에 의해 다른 쪽으로 영향이 미치기 쉬우므로, 설계 변경하지 않더라도 제품수율이 나빠질 우려가 있다.
또한, 촬상부에서 전하 증배부로의 영향이 특히 크다. 구체적으로 설명하면, CCD의 소자온도 혹은 전하 증배부의 온도에 의해 전하 증배이득(게인)이 크게 변화된다. 게인(gain)이 변화되면, 촬영화상의 재현성이나 프로파일의 재현성을 악화시킨다. 그러므로, CCD의 소자온도 혹은 전하 증배부의 온도를 일정하게 유지하는 온도제어를 행하여, 게인을 안정시킬 필요가 있다.
그러나, 예를 들어 촬영 속도가 1.O×106 프레임/초(1,000,000 프레임/초)의 고속촬영을 할 경우에는, CCD를 고속으로 구동하므로, 기반의 온도상승이 현저하
다. 따라서, 온도상승을 방지하기 위해서 냉각기구(예컨대 냉매)나 냉각소자(예컨대 펠티에 소자(Peltier device)) 등의 냉각방법을 이용해도 온도를 일정하게 하는 것은 곤란하다.
이 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 제품수율의 향상 및 범용성이 높은 촬상소자 및 그것을 이용한 촬상장치, 및 촬상소자를 제조하는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
이 발명은, 이러한 목적을 달성하기 위해서, 다음과 같은 구성을 취한다.
즉, 이 발명의 촬상소자는, 촬상을 하는 촬상소자이며, 입사광에 감응해서 촬상을 하는 촬상수단과, 그 입사광의 강도에 따른 신호전하를 전압으로 변환하는 전하전압 변환수단과, 상기 촬상수단과 상기 전하전압 변환수단의 사이에 신호전하를 증배시키는 전하증배수단을 갖추고, 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 대해서 적어도 일부를 서로 분리해서 기반 상에 설치하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 발명의 촬상소자에 의하면, 촬상수단 및 전하증배수단에 대해서 적어도 일부를 서로 분리해서 기반 상에 설치함으로써 촬상수단 또는 전하증배수단의 어느 한쪽에 의한 다른 쪽으로의 영향을 저감시킬 수 있다. 따라서, 제품수율의 향상을 실현할 수가 있다. 또한, 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 대해서 적어도 일부를 서로 분리해서 기반 상에 설치함으로써 촬상수단 또는 전하증배수단의 어느 한쪽을 설계 변경할 경우에서도 범용성이 높은 촬상소자를 실현할 수가 있다.
상기한 발명에 있어서, 촬상수단과 전하증배수단을 서로 열적(熱的)으로 분
리하는 열분리 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 열분리 구조를 가짐으로써 촬상수단에 온도변화가 생겼다고 해도, 열분리 구조에 의해 촬상수단으로부터 전하증배수단으로의 영향을 저감시킬 수 있다.
또한, 상기한 촬상수단의 일례는, 입사광을 전하로 변환함으로써 그 광의 강도에 따른 신호전하를 발생시키는 광전(光電) 변환수단, 및 그 광전변환수단으로부터 발생한 신호전하를 전송하는 전하 전송수단을 포함해서 구성되어 있는 것이다.
또한, 촬상수단의 다른 일례는, 입사광을 전압으로 변환함으로써 그 광의 강도에 따른 전압을 발생시키도록 구성되어 있는 것이다. 전압을 발생시키도록 구성된 촬상수단의 경우에는, 촬상수단과 전하증배수단의 사이를 상기한 전압으로 전송한다. 그리고, 촬상수단과 전하증배수단의 사이에 전압전하 변환수단을 갖추고, 전송된 전압을 전압전하 변환수단이 전하로 변환하도록 하면 된다. 전하로 변환 후에는, 전하증배수단으로 신호전하를 증배시켜, 촬상소자에 관한 발명에서 상기한 전하전압 변환수단으로 신호전하를 전압으로 변환한다.
또한, 촬상수단의 전자의 일례와 같이 , 광전변환수단, 전하 전송수단을 포함해서 구성된 촬상수단의 경우에는, 촬상수단과 전하증배수단 사이의 전송예(傳送例)로서 이하와 같은 것이 있다.
즉, 전송의 일례로서, 광전변환수단으로부터 발생한 신호전하를 검출해서 전압으로서 출력하는 전하 검출수단을 갖추고, 촬상수단과 전하증배수단의 사이를 상기한 전압으로 전송한다. 그리고, 촬상수단과 전하증배수단의 사이에 전압전하 변환수단을 갖추며, 전송된 전압을 전압전하 변환수단이 전하로 변환하도록 하면 된다. 전하로 변환 후에는, 전하증배수단으로 신호전하를 증배시켜, 촬상소자에 관한 발명에서 상기한 전하전압 변환수단으로 신호전하를 전압으로 변환한다.
또한, 전송의 다른 일례로서, 촬상수단과 전하증배수단의 사이를 신호전하로 전송한다. 전송된 신호전하를 전하증배수단으로 증배시켜, 촬상소자에 관한 발명에서 상기한 전하전압 변환수단으로 신호전하를 전압으로 변환한다. 이 경우에는, 전하전압 변환수단으로 전송될 때까지 변환하는 일없이 동일형식(신호전하)으로 전송할 수가 있다.
또한, 이 발명의 촬상장치는, 촬상소자를 이용한 촬상장치이며, 그 촬상소자는, 입사광에 감응해서 촬상을 하는 촬상수단과, 그 입사광의 강도에 따른 신호전하를 전압으로 변환하는 전하전압 변환수단과, 상기 촬상수단과 상기 전하전압 변환수단의 사이에 신호전하를 증배시키는 전하증배수단을 갖추고, 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 대해서 적어도 일부를 서로 분리해서 기반 상에 설치해서 상기 소자를 구성하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 발명의 촬상장치에 의하면, 촬상수단 및 전하증배수단에 대해서 적어도 일부를 서로 분리해서 기반 상에 설치함으로써 제품수율의 향상 및 범용성이 높은 촬상장치를 실현할 수가 있다.
또한, 이 발명의 촬상소자를 제조하는 제조방법은, 입사광에 감응해서 촬상을 하는 촬상수단과, 그 입사광의 강도에 따른 신호전하를 전압으로 변환하는 전하전압 변환수단을 갖추는 동시에, 상기 촬상수단과 상기 전하전압 변환수단의 사이에 신호전하를 증배시키는 전하증배수단을 갖춘 촬상소자를 제조하는 제조방법이
며, 제1 판상부재(板狀部材)에, 촬상수단 및 전하증배수단을 설치하기 위한 제2 판상부재를 적층하고, 그 적층 후에 촬상수단과 전하증배수단의 사이에 상당하는 개소에 상기 제2 판상부재의 형상가공(形狀加工)을 행하며, 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 대해서 일부를 서로 분리하고, 제2 판상부재의 형상가공 후의 제1 및 제2 판상부재를, 상기 소자를 설치하기 위한 기반에 적층하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 발명의 촬상소자를 제조하는 제조방법에 의하면, 제1 판상부재에, 촬상수단 및 전하증배수단을 설치하기 위한 제2 판상부재를 적층하고, 그 적층 후에 촬상수단과 전하증배수단 사이에 상당하는 개소에 제2 판상부재의 형상가공을 행하며, 촬상수단 및 전하증배수단에 대해서 일부를 서로 분리하고, 제2 판상부재의 형상가공 후의 제1 및 제2 판상부재를, 소자를 설치하기 위한 기반에 적층 한다. 이러한 제조방법에 의해 이 발명의 촬상소자를 실현할 수가 있다. 또한, 제1 판상부재 상에 제2 판상부재를 적층한 상태로 제2 판상부재의 형상가공을 행하므로, 제2 판상부재의 형상가공을 먼저 행하고 나서 제1 판상부재를 적층했을 경우(후술하는 별도의 제조방법에 관계하는 발명)와 비교하면, 제1 판상부재 상에 제2 판상부재를 적층했을 때에 생기는 제2 판상부재의 파손을 방지할 수가 있다.
또한, 상술한 제조방법과는 다른 발명의 촬상소자를 제조하는 제조방법은, 입사광에 감응해서 촬상을 하는 촬상수단과, 그 입사광의 강도에 따른 신호전하를 전압으로 변환하는 전하전압 변환수단을 갖추는 동시에, 상기 촬상수단과 상기 전하전압 변환수단의 사이에 신호전하를 증배시키는 전하증배수단을 갖춘 촬상소자를 제조하는 제조방법이며, 제1 판상부재에, 촬상수단 및 전하증배수단을 설치하기 위한 제2 판상부재를 적층하기 전에, 촬상수단과 전하증배수단의 사이에 상당하는 개소에 상기 제2 판상부재의 형상가공을 미리 행하며, 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 대해서 일부를 서로 분리하고, 제2 판상부재의 형상가공 후에 상기 제1 판상부재에 형상가공 후의 제2 판상부재를 적층하며, 그 적층후의 제1 및 제2 판상부재를, 상기 소자를 설치하기 위한 기반에 적층하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 발명의 촬상소자를 제조하는 제조방법에 의하면, 제1 판상부재에, 촬상수단 및 전하증배수단을 설치하기 위한 제2 판상부재를 적층하기 전에, 촬상수단과 전하증배수단과의 사이에 상당하는 개소에 제2 판상부재의 형상가공을 미리 행하
며, 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 있어서 일부를 서로 분리하고, 제2 판상부재의 형상가공 후에 제1 판상부재에 형상공정 후의 제2 판상부재를 적층하며, 그 적층후의 제1 및 제2 판상부재를, 상기 소자를 설치하기 위한 기반에 적층한다. 이러한 제조방법에 의해 이 발명의 촬상소자를 실현할 수가 있다.
또한, 상술한 이들 제조방법에 있어서, 제1 판상부재는 전열(傳熱)기판이며, 분리해야 할 촬상수단 및 전하증배수단에 상당하는 각각의 개소에 전열기판에 방열부재를 설치함으로써 촬상수단과 전하증배수단을 서로 열적으로 분리하는 열분리 구조를 구성하는 것이 보다 바람직하다. 제2 판상부재에 있어서, 촬상수단과 전하증배수단과에 상당하는 개소에서 발열해도, 그 열은 제1 판상부재인 전열기판을 각각 통하여 방열부재에 의해 방출된다. 따라서, 이러한 제조방법에 의해 촬상수단과 전하증배수단을 서로 열적으로 분리하는 열분리 구조를 갖게 되고, 상기한 열분리 구조를 갖는 촬상소자를 실현할 수가 있다.
도 1은, 실시예1, 2에 관한 CCD형 고체촬상소자(CCD)를 이용한 촬상장치의 개략을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 실시예1에 관한 CCD의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은,실시예1에 관한 CCD의 구성을 나타내는 개략 사시도이다.
도 4는,실시예1에 관한 CCD의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는, 실시예1에 관한 CCD의 촬상부측의 출력부의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 6은, 실시예1에 관한 CCD의 전하 증배부측의 입력부의 구성을 나타내는 개략도 및 입력부의 각 개소의 포텐셜을 나타내는 도이다.
도 7은, 입력부의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 8은, 실시예2에 관한 CCD의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는, 실시예2에 관한 CCD의 구성을 나타내는 개략 사시도이다.
도 10은, 실시예2에 관한 CCD의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 11은, 일부분리의 형태를 나타내는 평면도이다.
도 12는, 일부분리의 형태를 나타내는 평면도이다.
도 13은, 일부분리의 형태를 나타내는 평면도이다.
도 14는, (a)∼ (c)은, 실시예2에 관한 CCD를 제조하는 공정을 각각 나타낸 사시도이다.
도 15는, 종래의 CCD의 구성을 나타내는 블록도이다.
[부호의 설명]
1 … 고체 촬상소자(CCD)
11 … 포토 게이트
12 … 축적용 CCD셀
14 … 촬상부(撮像部)
15 … 출력부
21 … 입력부
22 … 전하증배부(電荷增倍部)
23 … 전하전압 변환부
40 … 패키지용 기반
41 … 전열기판(傳熱基板)
42 … 센서칩
45 … 방열단자(放熱端子)
촬상부 및 전하 증배부를 서로 분리해서 패키지용 기반 상에 설치함으로써
촬상부 또는 전하 증배부의 어느 한쪽에 의한 다른 한쪽으로의 영향을 저감시킬 수 있다. 따라서, 제품수율의 향상을 실현한다는 목적을 실현했다. 또한, 촬상부 및 전하 증배부를 서로 분리해서 패키지용 기반 상에 설치함으로써 촬상부 또는 전하 증배부의 어느 한쪽을 설계 변경할 경우에 있어서도 범용성이 높은 CCD형 고체촬상소자(CCD) 및 촬영장치를 실현한다는 목적을 실현했다.
(실시예1)
이하, 도면을 참조해서 이 발명의 실시예1을 설명한다. 도 1은, 실시예1에
관한 CCD형 고체촬상소자(CCD)를 이용한 촬상장치의 개략을 나타내는 블록도이며, 도 2는, CCD의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 3은, CCD의 구성을 나타내는 개략사시도(槪略 斜視圖)이며, 도 4는, CCD의 구성을 나타내는 단면도이다. 또, 후술하는 실시예2를 포함시켜 실시예1에서는, FT(Frame Transfer)방식의 CCD를 예로 들어 설명한다. 또한, FT방식의 경우에는, 이 발명에 있어서의 광전변환수단으로서는, 포토 게이트를 이용할 수 있다.
후술하는 실시예2도 포함시킨 본 실시예1에 관한 촬상장치는, 피사체의
광학상(光學像)을 수용하며, 받아들인 광학상을 신호전하로 변환하는 동시에 전기신호로 변환해서 피사체를 촬상하도록 구성되어 있다. 즉, 촬상장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 고체촬상소자(CCD)(1)를 갖추는 동시에, 렌즈(2)와 상관(相關) 2중 샘플링부(3)와 AD컨버터(4)와 화상처리 연산부(5)와 모니터(6)와 조작부(7)와 제어부(8)를 갖추고 있다. 촬상장치는, 전원부(9a)와 타이밍 제네레이터(9b)를 더 갖추고 있다. 고체촬상소자(CCD)(1)는, 이 발명에 있어서의 촬상소자에 상당한다.
렌즈(2)는, 피사체의 광학상을 받아들인다. 상관 2중 샘플링부(3)는, CCD(1)
로부터의 출력전압을 저잡음으로 증폭해서 전기신호로서 인출한다. AD 컨버터(4)는, 그 전기신호를 디지털 신호로 변환한다. 화상처리 연산부(5)는, AD 컨버터(4)에서 디지털화된 전기신호에 근거해서 피사체의 2차원 화상을 작성하기 위해서 각종의 연산 처리를 한다. 모니터(6)는, 그 2차원 화상을 화면에 출력한다. 조작부
(7)는, 촬상의 실행에 필요한 여러 가지 조작을 행한다. 제어부(8)는, 조작부(7)에 의해 설정된 촬영조건 등의 조작에 따라서 장치 전체를 통괄 제어한다.
전원부(9a)는, CCD(1) 내의 신호전하를 전송하는 전송전극 등에 전압을 인가 한다. 타이밍 제네레이터(9b)는, 전압의 인가 타이밍이나 촬상의 타이밍이나 클록등을 생성한다.
CCD(1)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 입사광(피사체의 광학상)을 전하로 변 환함으로써 그 광의 강도에 따른 신호전하를 발생시키는 포토 게이트(11)와, 그 포토 게이트(11)로부터 발생한 신호전하를 도 2의 도면으로부터 보아서 수직방향으로순차로 전송하면서 인접하는 셀에 축적하는 축적용 CCD셀(12)을 갖추고 있다. 각각이 2차원 모양으로 배치되도록 포토 게이트(11)를 구성하는 동시에, 각각이 2차원모양과 같게 배치되도록 축적용CCD셀(12)을 구성하고 있다. 후술하는 실시예2도 포함해서 본 실시예1에서는 도 2의 도면으로부터 보아서 수평방향, 수직방향에 8×8의 2차원 모양으로 배치되도록 포토 게이트(11), 축적용 CCD셀(12)을 각각 구성하고 있다. 또, 2차원 모양으로 배치되는 포토 게이트(11), 축적용 CCD셀(12)의 수에 있어서는 8×8에 한정되지 않고, 설계에 따라 적당히 변경할 수가 있다. 포토 게이트(11)는, 이 발명에 있어서의 광전변환수단에 상당하고, 축적용 CCD셀(12)은, 이 발명에 있어서의 전하 전송수단에 상당한다.
포토 게이트(11) 및 축적용 CCD셀(12)에 대해서는, 같은 광전 변환부로 구성
하고 있으며, 축적용 CCD셀(12)만, 광이 입사해서 전하로 변환함으로써 노이즈가 중첩되는 것을 방지하기 위해서 각각을 차광하고 있다.
후술하는 실시예2를 포함한 본 실시예1에서는, 포토 게이트(11)에는, 8개
의 전송전극을 배설하는 동시에, 축적용 CCD셀(12)에도, 8개의 전송전극을 배설하고 있다. 4상(相) 펄스구동으로 각 포토 게이트(11) 및 각 축적용 CCD셀(12)을 제어하고, 4개의 전송전극에서 1화소분의 각포토 게이트(11) 및 각축적용 CCD셀(12)을 제어하고 있다. 구체적인 펄스구동에 대해서는 그 설명을 생략한다. 또, 상기한 4상 펄스구동에 한정되지 않고, 예컨대 2상이나 3상이나 5상 펄스구동 등이어도 좋 다.
상기한 축적용 CCD셀(12)의 하류측에는 수평전송용 CCD셀(13)을 접속해서 배
설하고 있고, 수평전송용 CCD셀(13)은, 축적용 CCD셀(12)로부터 전송된 신호전하를 도 2의 도면으로부터 보아서 수평방향으로 전송한다. 수평전송용 CCD셀(13)에는, 전송전극을 배설하고 있다. 이들 포토 게이트(11)나 축적용 CCD셀(12)이나 수평전송용 CCD셀(13)로 촬상부(14)를 구성하고 있다. 촬상부(14)는, 이 발명에 있어서의 촬상수단에 상당한다.
수평전송용 CCD셀(13)의 하류측에는 출력부(15)를 배설하고 있고, 출력부
(15)는, 포토 게이트(11)로부터 발생하여 축적용/수평전송용 CCD셀(12, 13)을 통해서 전송된 신호전하를 검출하여 출력전압Vout로서 출력한다. 출력부(15)는, 이 발명에 있어서 전하 검출수단에 상당한다.
출력전압Vout를 본딩와이어(30)로 입력부(21)로 전송해서 출력전압Vout와 같은 값으로 입력전압Vin으로서 입력한다. 입력부(21)는, 전송된 출력전압Vout(즉 입력된 입력전압Vin)을 신호전하로 되돌려서 변환한다. 입력부(21)는, 이 발명에 있어서 전압전하 변환수단에 상당한다.
입력부(21)에는 전하증배부(22)를 접속해서 배설하고 있고, 전하증배부(22)
는, 변환된 신호전하를 증배시킨다. 전하증배부(22)는, 예를 들어 전하 증배용의 고전계영역을 생성시키며, 신호전하를 전송할 때에 전하 증배용의 고전계영역을 통과시켜서 신호전하를 증배로 시킨다. 전하증배부(22)는, 이 발명에 있어서의 전하 증배수단에 상당한다.
전하증배부(22)의 하류측에는 전하전압 변환부(23)를 배설하고 있고, 전하전압 변환부(23)는, 전하증배부(22)에서 증배한 전하를 전압으로 변환한다. 변환된 전압을 도 1에 나타내는 상관 2중 샘플링부(3)로 보낸다. 전하전압 변환부(23)는, 이 발명에 있어서의 전하전압 변환수단에 상당한다.
출력부(15)를 포함한 촬상부(14), 및 입력부(21)나 전하전압 변환부(23)를
포함한 전하증배부(22)에 대해서는, 도 2∼도 4 도시한 바와 같이 서로 분리하
여, 패키지용 기반(40)(도 3, 도 4 참조) 상에 설치하고 있다. 그리고, 도 3, 도 4에 도시한 바와 같이 패키지용 기반(40)에는 촬상용 기대(基臺)(10) 및 증배용 기대(20)를 각각 탑재하고 있으며, 도 2에 도시한 바와 같이 촬상용 기대(10)에는 출력부(15)를 포함한 촬상부(14)를, 증배용 기대(20)에는 입력부(21)나 전하전압 변환부(23)를 포함한 전하증배부(22)를 각각 탑재하고 있다. 촬상용 기대(10) 및 증배용 기대(20) 사이에는, 상기한 본딩와이어(30)가 양쪽 기대(10, 20)에 걸치도록 배설하고 있고, 본딩와이어(30)에 의해 촬상용기대(lO) 상에 있는 촬상부측(14)
의 출력부(15)와 증배용 기대(20) 상에 있는 전하증배부(22)측의 입력부(21)를 서로 접속하고 있다. 패키지용 기반(40)은, 이 발명에 있어서의 기반에 상당한다.
양쪽 기대(10, 20)에 대해서는, 도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 전열기판
(41) 및 그것에 적층된 센서칩(42)으로 각각을 구성하고 있다. 즉, 전열기판(41a) 및 센서칩(42a)에서 촬상용 기대(10)를 구성하는 동시에, 전열기판(41b) 및 센서칩
(42b)으로 증배용 기대(20)를 구성하고 있다. 각 전열기판(41a, 41b)에 대해서도 서로 분리하는 동시에, 각 센서칩(42a, 42b)에 대해서도 서로 분리하고 있다. 그리고, 출력부(15)를 포함한 촬상부(14)를 센서칩(42a)에 직접적으로 탑재하는 동시
에, 입력부(21)나 전하전압 변환부(23)를 포함한 전하증배부(22)를 센서칩(42b)에 직접적으로 탑재하고 있다. 본딩와이어(30)의 접속부분과 반대측에는 다른 본딩와이어(43)를 양쪽 기대(10, 20)에 각각 배설하고 있다. 그리고, CCD(l) 밖의 각 부분(예컨대 도 1에 나타내는 상관 2중 샘플링부(3)나 제어부(8)나 전원부(9a)나 타이밍 제네레이터(9b) 등)과 CCD(1) 사이에서 신호를 송수신하기 위한 신호단자(44)를, 상기한 본딩와이어(43)에 전기적으로 접속하고 있다.
출력부(15)를 포함한 촬상부(14), 및 입력부(21)나 전하전압 변환부(23)를 포함한 전하증배부(22)에 상당하는 각각의 개소에는, 전열기판(41a, 41b)에 방열단
자(45)를 설치하고 있다. 이러한 방열단자(45)를 설치함으로써 센서칩(42a, 42b)에 있어서, 촬상부(14)와 전하전압 변환부(23)에 상당하는 개소에서 발열해도, 그 열은 전열기판(41a, 41b)을 각각 통하여 방열단자(45)에 의해 방출된다. 따라서, 이러한 전열기판(41a, 41b) 및 방열단자(45)에 의해, 촬상부(14)와 전하증배부(22)를 서로 열적으로 분리하는 열분리 구조를 갖게 된다.
다음으로, 출력부(15) 및 입력부(21)의 구체적인 구성에 대해서, 도 5∼도 7을 참조해서 설명한다. 도 5는, CCD 촬상부측의 출력부 구성을 나타내는 개략도이며, 도 6은, CCD 전하 증배부측의 입력부 구성을 나타내는 개략도 및 입력부의 각개소의 포텐셜을 나타내는 도이고, 도 7은, 입력부의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다. 본 실시예1에서의 입력부 및 출력부에서는 4상 펄스구동을 예로 들어 설명한
다.
본 실시예1에서는 출력부(15)를, 플로팅 디퓨젼 검출기(Floating Diffusion
Amplifier : FDA)라 불리는 검출기로 구성하고 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, P형 실리콘기반(15a), 그것에 N- 가 확산된 매립채널(15b), 그것에 N+ 가 더욱 확산된 전하주입 확산층(플로팅 디퓨젼)(15c)을 갖추어 출력부(15)를 구성하고 있다. 더욱
이 전송전극 Φ1, Φ2, Φ3, Φ4 을 인가하기 위한 전송 게이트(15d)나 전압Vog를 인가하기 위한 출력 게이트(15e)를 적층하고 있다. 이들 게이트(15d, 15e)에 대해서는 폴리 실리콘으로 형성하고 있다. 전하주입 확산층(15c)에는, 리셋(reset) 전압ΦR을 가진 소스 팔로어(source follower) 증폭기(15f)를 접속하고 있다. 소스 팔로어 증폭기(15f) 내의 각 트랜지스터에는 전원전압Vdd를 접속하고 있다.
포토 게이트(11)로부터 발생해서 축적용/수평전송용 CCD셀(12, 13)을 통해서 전송된 신호전하를, 전송전극Φ4, Φ1, Φ2, Φ3 용의 각 게이트(15d)의 차례로 전송해서 전하주입 확산층(15c)으로 보낸다. 보내기 전에는 리셋 전압ΦR에 의해 전하 주입 확산층(15c)의 전위를 미리 리셋한다. 이 신호전하에 의해 전하주입 확산층
(15c)의 전위가 변화된다. 신호전하에 의한 전하주입 확산층(15c)의 전위 변화는, 보내진 신호전하에 비례한다. 이 전위변화를 소스 팔로어 증폭기(15f)에 의해 전압으로 변환해서 출력전압Vout으로서 출력한다.
본 실시예1에서는 입력부(21)를, 가장 노이즈가 적다고 되어 있는 전위평형 법(電位平衡法)을 이용해서 구성하고 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, P형 실리콘 기반(21a), 그것에 N+가 확산된 전하주입 확산층(플로팅 디퓨젼)(21b), P형 실리콘 기반(21a)에 N-가 확산된 매립채널(21c)을 갖추어서 입력부(21)를 구성하고 있다. 전하주입 확산층(21b)에는 전압Vd를 접속하고 있다. 또한, 일정한 전위로 유지된 DC바이어스 전압Vdc을 인가하기 위한 DC바이어스 게이트(21d)나, 출력전압Vout과 같은 값으로 입력된 입력전압Vin를 인가하기 위한 입력 게이트(21e)나, 전송전극Φ1, Φ2, Φ3, Φ4을 인가하기 위한 전송 게이트(21f)를 적층하고 있다. 이들 게이트(21d, 21e, 21f)에 대해서는 폴리 실리콘으로 형성하고 있다. 포텐셜의 여유도를 충분히 크게 확보하기 위해서 DC바이어스 게이트(21d), 입력 게이트(21e) 밑은 표면 채널이 되어 있으며, 전송전극Φ1을 인가하는 전송 게이트(21f) 밑의 도중으로부터 매립채널(21c)이 되어 있다.
도 7에 나타내는 타이밍에 있어서 시각 t1∼t8 으로 각 전압/전극Vd, Φ1, Φ2, Φ3, Φ4를 조작하면, 도 6에 도시한 바와 같이 CCD웰에 있어서 포텐셜이 변화된다. 전하주입 확산층(21b)에서는 전압Vd의 크기에 따라 전하의 주입이 변화된다.시각t1에서 높은 전압Vd(도 6, 도 7에서는『High』로 나타낸다)이 인가되어 있던 전하주입 확산층(21b)에, 시각t2에서 낮은 전압Vd(도 6, 도 7에서는『Low』로 나타낸 다)이 인가되어서, 인가되는 전압Vd가 전환된다. 이 낮은 전압Vd의 인가에 의해 DC바이어스 게이트(21d), 입력 게이트(21e) 밑에 전하가 주입된다. 이때, 전송전극Φ1의 전송 게이트(21f)에는 낮은 전압이 인가되어서 오프(OFF)상태로 되어 있고, 주입된 전하가 전송전극Φ1, Φ2, Φ3, Φ4의 전송부로 새지 않도록 막고 있다.
시각t2에서 낮은 전압Vd가 인가되어 있는 전하주입 확산층(21b)에, 시각t3에서 높은 전압Vd가 인가 되어서, 인가되는 전압Vd가 고전위(高電位)로 되돌아간다. 고전위로 되돌아감으로써 DC바이어스 게이트(21d), 입력 게이트(21e) 아래의 잉여전하는 전하주입 확산층(21b)으로 되돌아가고, DC 바이어스 게이트(21d)와 입력 게이트(21e)의 전위차에 거의 비례한 전하량Q(도 6을 참조), 즉 신호 전하만이 입력 게이트(21e) 밑에 남는다.
시각t4에 전송전극Φ1의 전송 게이트(21f)에 높은 전압이 인가되어서 온
(ON) 상태로 전환되며, 입력 게이트(21e) 밑에 있던 신호전하Q가 전송 게이트(21f) 밑으로 전송된다. 시각t5 이후에, 통상의 4상(相) 펄스구동에 의해 각 전송전극Φ2, Φ3, Φ4의 전송 게이트(21f)에 순차로 전송된다. 이와 같이 하여, 입력부(21)는 입력전압Vin을 신호전하로 되돌려서 변환한다.
이러한 전위평형법을 이용한 입력부(21)에서는, 전하주입 동작 및 전송동작은 입력전압Vin 주파수의 나이키스트(Nyquist) 주파수 이상의 속도로 행하여지므로, 입력전압Vin을 정확히 전송할 수가 있다.
출력부(15), 입력부(21)에 대해서는, 상기한 4상 펄스구동에 한정되지 않는다. 포토 게이트(11) 및 축적용 CCD셀(12)에 동기(同期)해서 출력부(15) 및 입력부
(21)가 동작하는 것으로부터, 포토 게이트(11) 및 축적용 CCD셀(12)과 같은 구동 방법이라면, 예컨대 포토 게이트(11) 및 축적용 CCD셀(12)이 2상 펄스구동의 경우에는 그것과 같은 2상 펄스구동이어도 좋다. 3상이나 5상 펄스구동의 경우도 마찬가지다.
상술한 CCD(1) 및 그것을 이용한 촬상장치에 의하면, 촬상부(14) 및 전하증배부(22)를 서로 분리해서 패키지용 기반(40) 상에 설치함으로써 촬상부(14) 또는 전하증배부(22)의 어느 한쪽에 의한 다른 쪽으로의 영향을 저감시킬 수 있다. 따라서, 제품수율의 향상을 실현할 수가 있다. 또한, 촬상부(14) 및 전하증배부(22)를 서로 분리해서 패키지용 기반(40) 상에 설치함으로써 촬상부(14) 또는 전하증배부
(22)의 어느 한쪽을 설계 변경할 경우에 있어서도 범용성이 높은 CCD(1) 및 촬영장치를 실현할 수가 있다.
또한, 본 실시예1에서는, 전열기판(41a, 41b) 및 방열단자(45)에 의해, 촬상부(14)와 전하증배부(22)를 서로 열적으로 분리하는 열분리 구조를 갖고 있다. 이러한 열분리 구조를 가짐으로써 촬상부(14)에 온도변화가 생겼다고 하더라도, 열분리 구조에 의해 촬상부(14)로부터 전하증배부(22)로의 영향을 저감시킬 수 있다. 따라서, 온도변화에 민감한 전하 증배이득(게인)을 안정시켜서, 촬영화상의 재현성 이나 프로파일의 재현성을 향상시킬 수 있다. 예컨대 촬영 속도가 1.O×106 프레임/초(1,000,000 프레임/초)의 고속촬영을 할 경우에 있어서, CCD를 고속으로 구동하는 것에 의한 기반의 온도상승이 현저해도, 이러한 열분리 구조를 가짐으로써 촬상부(14)로부터 전하증배부(22)로의 영향을 저감시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예1에서는 고속촬영을 할 경우에 있어서 특히 유용하다.
본 실시예1에서는 촬상부(14) 및 전하증배부(22)를 완전히 분리해서 패키지용 기반(40) 상에 설치하고 있으므로, 후술하는 실시예2에 있어서 촬상부(14) 및 전하증배부(22)에 대해서 일부를 분리해서 패키지용 기반(40) 상에 설치하고 있을 경우와 비교하면, 열분리 구조에 의한 열적인 분리를 한층 더 발휘할 수가 있다.
본 실시예1에서는, 촬상부(14)로서, 입사광을 전하로 변환함으로써 그 광의 강도에 따른 신호전하를 발생시키는 포토 게이트(11), 및 그 포토 게이트(11)로부터 발생한 신호전하를 전송하는 축적용 CCD셀(12)을 포함해서 구성된 CCD형 고체촬상소자를 예로 들어서 설명하고 있다.
이러한 신호전하를 출력형식으로 하고 있을 경우에 있어서, 본 실시예1과 같이 촬상부(14) 및 전하증배부(22)를 완전히 분리하고 있을 때에는, 신호전하의 출력형식으로 전송하는 것이 어렵다. 그러므로, 본 실시예1에서는, 포토 게이트(11)로부터 발생한 신호전하를 검출해서 출력전압Vout으로서 출력하는 출력부(15)를 갖추고, 촬상부(14)와 전하 증배부(22)의 사이를 본딩 와이어(30)에 의해 상술한 전압으로 전송한다. 그리고, 촬상부(14)와 전하증배부(22)의 사이에 입력부(21)를 갖 추고, 전송된 출력전압Vout(즉 입력된 입력전압Vin)을 입력부(21)가 전하로 변환하도록 구성하고 있다. 그리고 전하의 변환 후에는, 전하증배부(22)에서 신호전하를 증배시키고, 전하전압 변환부(23)에서 전압으로 변환한다. 이렇게, 완전히 분리하고 있을 경우라도 전하로부터 변환된 전압의 출력형식으로 간단히 전송할 수가 있다.
상기한 바와 같이 본 실시예1에서는 촬상부(14) 및 전하증배부(22)를 완전히 분리해서 패키지용 기반(40) 상에 설치했지만, 하기에 나타내는 실시예2에서는 촬상부(14) 및 전하증배부(22)에 있어서 일부를 분리해서 패키지용 기반(40) 상에 설치하고 있다.
(실시예2)
다음으로, 도면을 참조해서 이 발명의 실시예2를 설명한다. 도 8은, 실시예
2에 관계하는 CCD의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 9는, CCD의 구성을 나타내는 개략 사시도이며, 도 10은, CCD의 구성을 나타내는 단면도이다. 또, 상기한 실시예
1과 공통되는 개소에 대해서는 같은 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
본 실시예2에 관한 CCD(1)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 실시예1과 같이, 포토 게이트(11), 축적용 CCD셀(12), 수평전송용 CCD셀(13)로 이루어진 촬상부(14)를 갖추는 동시에, 전하증배부(22), 전하전압 변환부(23)를 갖추고 있다. 실시예1과의 상이점(相異点)은, 실시예1의 출력부(15), 본딩와이어(30), 입력부(30)의 대신에,
본 실시예2에서는, 수평전송용 CCD셀(13)과 전하증배부(22)의 사이에 복수 개의 결합용 CCD셀(16)을 차례로 접속해서 배설하고 있는 점에 있다. 이 결합용 CCD셀(16) 은, 종래의 도 15에 있어서의 결합용 CCD셀(115)에 상당하는 것이다. 또한, 실시예
1과의 상이점은, 실시예1에서는 촬상부(14) 및 전하증배부(22)를 완전히 분리해서 패키지용 기반(40) 상에 설치하고 있었던 것에 대해서, 촬상부(14) 및 전하증배부
(22)에 대해서 일부를 분리해서 패키지용 기반(40) 상에 설치하고 있는 점에 있다.
결합용 CCD셀(16)에 있어서는, 각각이 수평전송용 CCD셀(13)과 전하증배부
(22)의 사이에 걸치도록 구성하고 있으며, 촬상부(14) 및 전하증배부(22)의 일부를 분리하는 것으로 남은 촬상부(14)와 전하증배부(22)의 접속 개소에 배설하고 있다.결합용 CCD셀(16)은, 포토 게이트(11)로부터 발생해서 축적용/수평전송용 CCD셀
(12, 13)을 통해서 전송된 신호전하를, 도 8의 화살표 방향으로 순차로 전송한다.그리고, 전하증배부(22)로 보낸다. 즉, 본 실시예2에서는, 실시예1과 상이하게, 촬상부(14)와 전하증배부(22)의 사이를 결합용 CCD셀(16)에 의해 신호전하 그대로 전송하고 있다. 그리고, 전송된 신호전하를 전하전압 변환부(23)에서 전압으로 변환한다. 이렇게, 전하전압 변환부(23)에 전송될 때까지 변환하는 일없이 동일형식(신호전하)으로 전송할 수가 있다.
또한, 동일형식으로 전송함으로써 실시예1과 같이 전하로부터 전압으로 변환할 때의 리셋 노이즈가 혼입하는 것이 본 실시예2에는 없다. 따라서, 실시예1과 비교해서 노이즈를 저감시킬 수 있다.
본 실시예2에서는, 출력부(15)를 포함한 촬상부(14), 및 입력부(21)나 전하전압 변환부(23)를 포함한 전하증배부(22)에 대해서는, 도 8∼도 10 도시한 바와 같이 일부를 서로 분리하고, 패키지용 기반(40)(도 9, 도 10참조) 상에 설치하고 있다. 실시예1과 마찬가지로 패키지용 기반(40)에는 촬상용 기대(基臺)(10) 및 증배용 기대(20)를 각각 탑재하고 있다. 실시예1과 상이하게, 촬상용 기대(10) 및 증배용 기대(20)에 있어도 일부를 서로 분리하고 있다. 즉, 촬상용 기대(10)를 구성하는 전열기판(41a), 증배용 기대(20)를 구성하는 전열기판(41b)에 대해서도 일부를 서로 분리하는 동시에, 촬상용 기대(10)를 구성하는 센서칩(42a), 증배용 기대
(20)를 구성하는 센서칩(42b)에 관해서도 일부를 서로 분리하고 있다.
실시예1과 마찬가지로, 본딩와이어(43)에 신호단자(44)를 전기적으로 접속하
고, 출력부(15)를 포함한 촬상부(14), 및 입력부(21)나 전하전압 변환부(23)를 포함한 전하증배부(22)에 상당하는 각각의 개소에는, 전열기판(41a, 41b)에 방열단자
(45)를 설치하고 있다.
또, 분리의 형태는, 도 8∼도 10과 같이 단부 이외의 일부의 영역만을 촬상
부(14)와 전하증배부(22)의 접속 개소로 하여, 나머지를 분리하도록 해도 좋고, 도 11과 같이 전열기판(41)이 센서칩(42)에 각각 불거져 나오도록 분리해도 좋다. 또한, 도 12와 같이 분리해야 할 개소에 다수의 구멍(孔)을 설치함으로써 분리해도 좋다. 또한, 도 13과 같이, 각 전열기판(41a, 41b)을 분리하지 않고 전열기판(41)에 의해 센서칩(42)을 보강하도록 구성해서 분리하여도 좋다.
본 실시예2과 같이 촬상부(14) 및 전하증배부(22)에 대해서 일부를 분리해서 구성한 CCD(1)를 제조할 때는, 하기의 도 14에 나타내는 방법으로 제조하는 것이 바람직하다. 도 14(a)∼도 14(c)는, 본 실시예2에 관한 CCD를 제조하는 공정을 각각 나타낸 사시도(斜視圖)이다.
CCD(1)를 제조할 때는, 전열기판(41)에 센서칩(42)을 적층하고, 적층된 상태의 전열기판(41) 및 센서칩(42)을 패키지용 기반(40)에 적층함으로써 행하여진다.따라서, 센서칩(42)이 도 8∼도 10에 나타내는 형상이 되도록, 이방성(異方性) 에칭이나 레이저에 의한 절삭, 다이싱에 의해 센서칩(42)을 형상가공한 후, 전열기판
(41)에 적층하는 방법도 생각할 수 있다. 이 방법에 의하면, 센서칩(42)의 형상가공을 먼저 행하고 나서 전열기판(41)에 적층하므로, 형상가공이 행하여진 센서칩
(42)을 전열기판(41) 상에 적층했을 때에, 그 센서칩(42)이 파손할 우려가 있다.
그러므로, 도 14(a)∼도 14(c)에 나타내는 순서로 CCD(1)을 제조한다. 도 14의 각 도면에서는, 패키지용 기반(40)의 도시를 생략한다. 우선, 도 14(a) 및 도14
(b)에 도시한 바와 같이, 전열기판(41)에 센서칩(42)을 적층한다. 그 적층 후에 촬상부(14)와 전하증배부(22)의 사이에 상당하는 개소에 상기한 전열기판(41)의 형상가공을 한다(도 14(c)를 참조). 형상가공으로서는, 가공 대상물의 성질이나 형상에
따라, 상기한 이방성 에칭이나 레이저에 의한 절삭, 다이싱 등을 적당히 조합시켜서 행하면 좋다. 전열기판(41)은, 이 발명에 있어서의 제1 판상부재에 상당하고, 센서칩(42)은, 이 발명에 있어서의 제2 판상부재에 상당한다.
그리고, 분리해야 할 촬상부(14) 및 전하증배부(22)에 상당하는 각각의 개소
에 전열기판(41a, 41b)에, 도 9, 도 10에 나타내는 방열단자(45)를 설치한다. 센서칩(42a, 42b)에 있어서, 촬상부(14)와 전하전압 변환부(23)에 상당하는 개소에서 발열하여도, 그 열은 전열기판(41a, 41b)을 각각 통하여 방열단자(45)에 의해 방출된다. 따라서, 이러한 전열기판(41a, 41b) 및 방열단자(45)에 의해, 촬상부(14)와 전하증배부(22)를 서로 열적으로 분리하는 열분리 구조를 갖게 된다. 방열단자(45)는, 이 발명에 있어서의 방열부재에 상당한다.
방열단자를 설치하는 한편, 센서칩(42)에 촬상부(14) 및 전하증배부(22)에
관한 포토리소그래피 처리를 행하거나, 촬상부(14) 및 전하증배부(22)의 회로패턴을 형성하거나, 본딩을 행하여 각 회로를 전기적으로 접속한다. 그리고, 형상가공 후의 전열기판(41) 및 센서칩(42)을, 패키지용 기반(40)에 적층해서 완성된다. 방
열단자와 회로 패턴형성의 순서에 있어서는 특히 한정되지 않는다.
도 14(a)∼도 14(c)에 나타내는 제조방법에 의해 본 실시예2에 관한 CCD(1)를 실현할 수가 있다. 또한, 전열기판(41) 상에 센서칩(42)을 적층한 상태에서 센서칩(42)의 형상가공을 하므로, 센서칩(42)의 형상가공을 먼저 행하고나서 전열기판(41)을 적층했을 경우와 비교하면, 전열기판(41) 상에 센서칩(42)을 적층했을 때에 생기는 센서칩(42)의 파손을 방지할 수가 있다.
이 발명은, 상기 실시 형태에 한정되지는 않으며, 하기와 같이 변형 실시할 수가 있다.
(1) 상기한 실시예1, 2에서는, 광전변환수단으로서 포토 게이트를 예로 들어서 설명했으나, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 포토다이오드를 광전변환수단으로서 이용해도 좋다.
(2) 상기한 실시예1, 2에서는, 전열기판이나 방열단자 등으로 열분리 구조를
가졌지만, 열분리 구조를 갖지 않고, 촬상부 등으로 대표되는 촬상수단, 및 전하증배부 등으로 대표되는 전하증배수단을 단순히 서로 분리해서 설치해도 좋다.
(3) 상기한 실시예1과 같이, 촬상부 등으로 대표되는 촬상수단, 및 전하증배부등으로 대표되는 전하증배수단을 완전히 분리해서 패키지용 기반 등으로 대표되
는 기반에 설치해도 좋고, 실시예2과 같이, 촬상수단 및 전하증배수단에 있어서 일부를 분리해서 기반에 설치해도 좋다. 즉, 촬상수단 및 전하증배수단에 대해서 적어도 일부를 서로 분리해서 기반 상에 설치하면 된다.
(4) 상기한 실시예1, 2에서는, 촬상부 등으로 대표되는 촬상수단은, 포토 게
이트 등으로 대표되는 광전변환수단, 및 축적용 CCD셀 등으로 대표되는 전하 전송수단을 포함해서 구성된 CCD형 고체촬상소자이며, 광의 강도에 따른 신호전하를 출
력했지만, CMOS형 고체촬상소자와 같이, 입사광을 전압으로 변환함으로써 그 광의 강도에 따른 전압을 출력하는 것이어도 좋다.
CMOS의 경우에는, 실시예1과 같이 촬상수단 및 전하증배수단을 완전히 분
리해서 기반 상에 배설하고, 실시예1과 같은 본딩와이어 등으로 전압을 전송하며, 실시예1과 같은 입력부(전압전하 변환수단)에 의해 전하로 변환하면 좋다. 또한, CMOS의 경우에는 출력형식이 전압이므로, 실시예1에서 언급한 신호전하를 검출해서 전압으로서 출력하는 출력부(전하 검출수단)가 불필요해서, CMOS의 출력부분을 직접적으로 본딩와이어 등으로 전기적으로 접속하면 된다.
(5) 상기한 실시예2에서는, 전열기판(41) 상에 센서칩(42)을 적층했을 때에 생기는 센서칩(42)의 파손을 방지하기 위해서, 전열기판(41) 상에 센서칩(42)을 적층한 상태에서 센서칩(42)의 형상가공을 행하였지만, 파손의 우려가 없을 경우에
는, 전열기판(41) 상에 센서칩(42)을 적층하기 전에, 센서칩(42)의 형상가공을 미 리 행하고, 촬상부 등으로 대표되는 촬상수단, 및 전하 증배부 등으로 대표되는 전하증배수단에 대해서 일부를 서로 분리해도 좋다.
(6) 이 발명에서는, 어느 쪽의 촬상방식에도 적용할 수가 있다. 촬상방식으로서는, 주로 IL(Interline)방식, FT(Frame Transfer)방식, FFT(Full Frame Transf
er)방식, FIT(Frame Interline Transfer)방식 등이 있다. 이들 방식에 맞추어 촬상소자의 구조도 변화된다. 그 변화에 맞추어 각각 촬상수단 및 전하증배수단을 구성하면 된다.
이 발명에 관한 촬상소자 및 그것을 이용한 촬상장치에 의하면, 촬상수단 및 전하증배수단에 있어서 적어도 일부를 서로 분리해서 기반 상에 설치함으로써 제품수율의 향상 및 범용성이 높은 촬상소자 및 그것을 이용한 촬상장치를 실현할 수가 있다. 또한, 촬상소자를 제조하는 제조방법에 의해, 제품수율의 향상 및 범용성이 높은 촬상소자를 실현할 수가 있다.
이상과 같이, 이 발명은, CCD형 고체촬상소자나 CMOS형 고체촬상소자에 적합하다.
Claims (22)
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- 촬상을 행하는 촬상소자에 있어서,입사광에 감응해서 촬상(撮像)을 행하는 촬상수단과, 그 입사광의 강도에 따른 신호전하를 전압으로 변환하는 전하전압 변환수단과, 상기 촬상수단과 상기 전하전압 변환수단의 사이에 신호전하를 증배(增倍)시키는 전하증배수단을 갖추며, 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 대해서 적어도 일부를 서로 분리하여 기반(基盤) 상에 설치하고,상기 촬상수단은, 입사광을 전하로 변환함으로써 그 광의 강도에 따른 신호전하를 발생시키는 광전(光電) 변환수단, 및 그 광전변환수단으로부터 발생한 신호전하를 전송하는 전하 전송수단을 포함해서 구성되어 있으며,상기 소자는 상기 광전변환수단으로부터 발생한 상기 신호전하를 검출해서 전압으로서 출력하는 전하 검출수단을 갖추고, 상기 촬상수단과 상기 전하증배수단의 사이를 상기 전압으로 전송하며, 촬상수단과 전하증배수단의 사이에 그 전송된 전압을 전하로 변환하는 전압전하 변환수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
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- 제4 항에 있어서,상기 소자는, 입사광을 전하로 변환함으로써, 그 광의 강도에 따른 신호전하를 발생시켜서 전송하는 CCD형 고체촬상소자(固體撮像素子)인 것을 특징으로 하는 촬상소자.
- 촬상을 행하는 촬상소자에 있어서,입사광에 감응해서 촬상(撮像)을 행하는 촬상수단과, 그 입사광의 강도에 따른 신호전하를 전압으로 변환하는 전하전압 변환수단과, 상기 촬상수단과 상기 전하전압 변환수단의 사이에 신호전하를 증배(增倍)시키는 전하증배수단을 갖추며, 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 대해서 적어도 일부를 서로 분리하여 기반(基盤) 상에 설치하고,상기 촬상수단은, 입사광을 전압으로 변환함으로써 그 광의 강도에 따른 전압을 발생시키도록 구성되어 있으며, 촬상수단과 상기 전하증배수단의 사이를 상기 전압으로 전송하고, 촬상수단과 전하증배수단의 사이에 그 전송된 전압을 전하로 변환하는 전압전하 변환수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
- 제7 항에 있어서,상기 소자는, 입사광을 전압으로 변환함으로써 그 광의 강도에 따른 전압을 발생시키는 CMOS형 고체촬상소자인 것을 특징으로 하는 촬상소자.
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- 촬상소자를 이용한 촬상장치에 있어서,그 촬상소자는, 입사광에 감응해서 촬상을 행하는 촬상수단과, 그 입사광의 강도에 따른 신호전하를 전압으로 변환하는 전하전압 변환수단과, 상기 촬상수단과 상기 전하전압 변환수단의 사이에 신호전하를 증배시키는 전하증배수단을 갖추고, 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 대해서 적어도 일부를 서로 분리하여 기반 상에 설치해서 상기 소자를 구성하고,상기 촬상수단은, 입사광을 전하로 변환함으로써 그 광의 강도에 따른 신호전하를 발생시키는 광전변환수단, 및 그 광전변환수단으로부터 발생한 신호전하를 전송하는 전하 전송수단을 포함해서 구성되어 있으며,상기 소자는, 상기 광전변환수단으로부터 발생한 상기 신호전하를 검출해서 전압으로서 출력하는 전하 검출수단을 갖추고, 상기 촬상수단과 상기 전하증배수단의 사이를 상기 전압으로 전송하며, 촬상수단과 전하증배수단의 사이에 그 전송된 전압을 전하로 변환하는 전압전하 변환수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
- 삭제
- 촬상소자를 이용한 촬상장치에 있어서,그 촬상소자는, 입사광에 감응해서 촬상을 행하는 촬상수단과, 그 입사광의 강도에 따른 신호전하를 전압으로 변환하는 전하전압 변환수단과, 상기 촬상수단과 상기 전하전압 변환수단의 사이에 신호전하를 증배시키는 전하증배수단을 갖추고, 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 대해서 적어도 일부를 서로 분리하여 기반 상에 설치해서 상기 소자를 구성하고,상기 촬상수단은, 입사광을 전압으로 변환함으로써 그 광의 강도에 따른 전압을 발생시키도록 구성되어 있으며, 상기 소자는, 촬상수단과 상기 전하증배수단 의 사이를 상기 전압으로 전송하고, 촬상수단과 전하증배수단의 사이에 그 전송된 전압을 전하로 변환하는 전압전하 변환수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
- 입사광에 감응해서 촬상을 행하는 촬상수단과, 그 입사광의 강도에 따른 신호전하를 전압으로 변환하는 전하전압 변환수단을 갖추는 동시에, 상기 촬상수단과 상기 전하전압 변환수단의 사이에 신호전하를 증배시키는 전하증배수단을 갖춘 촬상소자를 제조하는 제조방법에 있어서,제1 판상부재(板狀部材)에, 촬상수단 및 전하증배수단을 설치하기 위한 제2 판상부재를 적층(積層)하고, 그 적층 후에 촬상수단과 전하증배수단의 사이에 상당하는 개소에 상기 제2 판상부재의 형상가공(形狀加工)을 행하여, 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 대해서 일부를 서로 분리하고, 제2 판상부재의 형상가공 후의 제1 및 제2 판상부재를, 상기 소자를 설치하기 위한 기반(基盤)에 적층하는 것을 특징으로 하는 촬상소자를 제조하는 제조방법.
- 제15 항에 있어서,상기 제1 판상부재는 전열기판(傳熱基板)이며, 분리해야 할 상기 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 상당하는 각각의 개소에 상기 전열기판에 방열부재(放熱部材)를 설치함으로써 촬상수단과 전하증배수단을 서로 열적으로 분리하는 열분리 구조를 구성하는 것을 특징으로 하는 촬상소자를 제조하는 제조방법.
- 입사광에 감응해서 촬상을 행하는 촬상수단과, 그 입사광의 강도에 따른 신호전하를 전압으로 변환하는 전하전압 변환수단을 갖추는 동시에, 상기 촬상수단과 상기 전하전압 변환수단의 사이에 신호전하를 증배시키는 전하증배수단을 갖춘 촬상소자를 제조하는 제조방법에 있어서,제1 판상부재에, 촬상수단 및 전하증배수단을 설치하기 위한 제2 판상부재를 적층하기 전에, 촬상수단과 전하증배수단의 사이에 상당하는 개소에 상기 제2 판상부재의 형상가공을 미리 행하여, 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 대해서 일부를 서로 분리하고, 제2 판상부재의 형상가공 후에 상기 제1 판상부재에 형상가공 후의 제2 판상부재를 적층하고, 그 적층 후의 제1 및 제2 판상부재를, 상기 소자를 설치하기 위한 기반(基盤)에 적층하는 것을 특징으로 하는 촬상소자를 제조하는 제조방법.
- 제17 항에 있어서,상기 제1 판상부재는 전열기판이며, 분리해야 할 상기 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 상당하는 각각의 개소에 상기 전열기판에 방열부재를 설치함으로써 촬상수단과 전하증배수단을 서로 열적으로 분리하는 열분리 구조를 구성하는 것을 특징으로 하는 촬상소자를 제조하는 제조방법.
- 제4 항에 있어서,분리해야 할 상기 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 상당하는 각각의 개소에 전열기판에 방열부재(放熱部材)를 설치함으로써 촬상수단과 전하증배수단을 서로 열적으로 분리하는 열분리 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
- 제7 항에 있어서,분리해야 할 상기 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 상당하는 각각의 개소에 전열기판에 방열부재(放熱部材)를 설치함으로써 촬상수단과 전하증배수단을 서로 열적으로 분리하는 열분리 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
- 제12 항에 있어서,분리해야 할 상기 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 상당하는 각각의 개소에 전열기판에 방열부재(放熱部材)를 설치함으로써 촬상수단과 전하증배수단을 서로 열적으로 분리하는 열분리 구조를 상기 소자가 갖는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
- 제14 항에 있어서,분리해야 할 상기 촬상수단 및 상기 전하증배수단에 상당하는 각각의 개소에 전열기판에 방열부재(放熱部材)를 설치함으로써 촬상수단과 전하증배수단을 서로 열적으로 분리하는 열분리 구조를 상기 소자가 갖는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
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