TWI901611B

TWI901611B - 攝像裝置及電子機器

Info

Publication number: TWI901611B
Application number: TW109140666A
Authority: TW
Inventors: 唐仁原裕樹
Original assignee: 日商索尼半導體解決方案公司
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2025-10-21

Abstract

本發明之課題在於提供一種可使動態範圍擴大之攝像裝置及電子機器。本揭示之一實施形態之攝像裝置具備：第1半導體基板，其具有第1面及第2面，且具有進行光電轉換之感測器像素；第2半導體基板，其具有第3面及第4面，且具有輸出基於自感測器像素輸出之電荷之像素信號的讀出電路，使第1面與第4面對向地與第1半導體基板積層；及配線層，其設置於第1半導體基板與第2半導體基板之間，具有相互電性連接之第1配線及第2配線，第1配線及第2配線之一者處於電性浮動狀態，另一者與設置於第1半導體基板或第2半導體基板之電晶體電性連接。

Description

攝像裝置及電子機器

本揭示係關於一種具有3維構造之攝像裝置及具備其之電子機器。

2維構造之攝像裝置中之每1像素之面積之細微化藉由導入細微製程與提高安裝密度而實現。近年來，為了實現攝像裝置之進一步小型化及像素之高密度化，正在開發3維構造之攝像裝置。於3維構造之攝像裝置，將例如具有複數個感測器像素之半導體基板、與具有處理各感測器像素中獲得之信號之信號處理電路的半導體基板相互積層(例如，參照專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2014-22561號公報

然而，於3維構造之攝像裝置，期望擴大動態範圍。

期望提供一種可使動態範圍擴大之攝像裝置及電子機器。

本揭示之一實施形態之攝像裝置係具備如以下者：第1半導體基板，其具有第1面及第2面，且具有進行光電轉換之感測器像素；第2半導體基板，其具有第3面及第4面，且具有輸出基於自感測器像素輸出之電荷之像素信號的讀出電路，使第1面與第4面對向地與第1半導體基板積層；及配線層，其設置於第1半導體基板與第2半導體基板之間，具有相互電性連接之第1配線及第2配線，第1配線及第2配線之一者處於電性浮動狀態，另一者與設置於第1半導體基板或第2半導體基板之電晶體電性連接。

本揭示之一實施形態之電子機器係具備上述本揭示之一實施形態之攝像裝置者。

於本揭示之一實施形態之攝像裝置及一實施形態之電子機器，藉由在具有感測器像素之第1半導體基板及具有讀出電路之第2半導體基板之各自的對向面形成的配線層之層內，一者為電性浮動狀態，另一者與設置於第1半導體基板或第2半導體基板之電晶體電性連接，且設置相互電性連接之第1配線及第2配線，而使配線電容增加。

1:攝像裝置

2:攝像裝置

3:攝像裝置

4:攝像系統

10:半導體基板

10A:第1面

10B:第2面

11:感測器像素

12:受光元件

13:VSS接點區域

14:p井

20:半導體基板

20A:第1面

20B:第2面

21:讀出電路

22:n型半導體區域

23:VSS接點區域

24:VDD接點區域

25:邏輯電路

25a:垂直驅動電路

25b:行信號處理電路

25c:水平驅動電路

25d:系統控制電路

30:配線層

31:配線

31A:配線

32:配線

32A:配線

33:層間絕緣層

34:焊墊電極

34A:焊墊電極

35:閘極配線

40:配線層

41:閘極配線

42:配線

42A:配線

43:配線

43A:配線

44:配線

44A:配線

45:配線

45A:配線

46:層間絕緣層

47:焊墊電極

47A:焊墊電極

50:半導體基板

51:邏輯電路

51a:垂直驅動電路

51b:行信號處理電路

51c:水平驅動電路

51d:系統控制電路

52:升壓電路

60:配線層

71A:貫通配線

71B:貫通配線

71C:貫通配線

72:配線

100:第1基板

110:像素區域

111:像素共用單元

112:驅動配線

121:讀出電路區域

200:第2基板

243:DSP電路

244:訊框記憶體

245:顯示部

246:記憶部

247:操作部

248:電源部

249:匯流排線

300:第3基板

11000:內視鏡手術系統

11100:內視鏡

11101:鏡筒

11102:相機頭

11110:其他手術器械

11111:氣腹管

11112:能量處置器具

11120:支持臂裝置

11131:施術者(醫師)

11132:患者

11133:病床

11200:台車

11201:CCU

11202:顯示裝置

11203:光源裝置

11204:輸入裝置

11205:處置器具控制裝置

11206:氣腹裝置

11207:記錄器

11208:印表機

11400:傳輸纜線

11401:透鏡單元

11402:攝像部

11403:驅動部

11404:通信部

11405:相機頭控制部

11411:通信部

11412:圖像處理部

11413:控制部

12000:車輛控制系統

12001:通信網路

12010:驅動系統控制單元

12020:車體系統控制單元

12030:車外資訊檢測單元

12031:攝像部

12040:車內資訊檢測單元

12041:駕駛者狀態檢測部

12050:整合控制單元

12051:微電腦

12052:聲音圖像輸出部

12053:車載網路I/F

12061:聲頻揚聲器

12062:顯示部

12063:儀表板

12100:車輛

12101:攝像部

12102:攝像部

12103:攝像部

12104:攝像部

12105:攝像部

12111:攝像範圍

12112:攝像範圍

12113:攝像範圍

12114:攝像範圍

AMP:放大電晶體

FD:浮動擴散區

FDG:轉換效率切換電晶體

H:列方向

PD:光電二極體

RST:重設電晶體

SEL:選擇電晶體

SubFD:次浮動擴散區

S101~S105:步驟

TR:傳送電晶體

TR1:傳送電晶體

TR2:傳送電晶體

TR3:傳送電晶體

TR4:傳送電晶體

TRG1:配線

TRG2:配線

TRG3:配線

TRG4:配線

V:行方向

V1:通道

V2:通道

V3:通道

V4:通道

V5:通道

V6:通道

V7:通道

V8:通道

VDD:電源線

Vout:輸出電壓

VSL:垂直信號線

VSS:基準電位線

X:電容附加配線

Y:傳送閘極配線

圖1係顯示本揭示之第1實施形態之攝像裝置之構成之垂直方向的剖面模式圖。

圖2係顯示圖1所示之攝像裝置之等效電路之一例之圖。

圖3係顯示圖1所示之攝像裝置之等效電路之另一例之圖。

圖4係顯示圖1所示之第1基板中之閘極配線及下層配線層之佈局之一例的模式圖。

圖5係顯示圖1所示之第1基板中之下層配線層及上層配線層之配線佈局之一例的模式圖。

圖6係顯示圖1所示之第1基板中之上層配線層及焊墊電極之配線佈局之一例的模式圖。

圖7係顯示圖1所示之第2基板中之閘極配線及下層配線層之佈局之一例的模式圖。

圖8係顯示圖1所示之第2基板中之下層配線層及第1中間配線層之配線佈局之一例的模式圖。

圖9係顯示圖1所示之第2基板中之第1中間配線層及第2中間配線層之配線佈局之一例的模式圖。

圖10係顯示圖1所示之第2基板中之第2中間配線層及上層配線層之配線佈局之一例的模式圖。

圖11係顯示圖1所示之第2基板中之上層配線層及焊墊電極之配線佈局之一例的模式圖。

圖12係顯示邏輯電路之功能塊之一例之圖。

圖13係顯示本揭示之變化例1之攝像裝置之配線佈局之一例之模式圖。

圖14係顯示本揭示之第2實施形態之攝像裝置之構成之垂直方向的剖面模式圖。

圖15係顯示圖14所示之攝像裝置之展開立體構成例之圖。

圖16係顯示圖15所示之邏輯電路之功能塊之一例之圖。

圖17係顯示本揭示之變化例2之攝像裝置之構成之垂直方向的剖面模式圖。

圖18係顯示具備上述第1、第2實施形態及變化例1、2之攝像裝置之攝像系統之概略構成之一例的圖。

圖19係顯示圖18之攝像系統之攝像順序之一例之圖。

圖20係顯示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。

圖21係顯示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例之說明圖。

圖22係顯示內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。

圖23係顯示相機頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。

以下，參照圖式對本揭示之一實施形態詳細地進行說明。以下之說明係本揭示之一具體例，本揭示並非限定於以下之態樣者。又，對於各圖所示之各構成要件之配置或尺寸、尺寸比等，本揭示並非限定於該等者。另，說明之順序係如以下所述。

1.第1實施形態(於第1基板及第2基板設置有附加電容配線之攝像裝置之例)

1-1.攝像裝置之概略構成

1-2.攝像裝置之具體構成

1-3.作用、效果

2.變化例1

3.第2實施形態(積層3塊基板之攝像裝置之例)

4.變化例2

5.適用例

6.應用例

<1.第1實施形態>

(1-1.攝像裝置之概略構成)

圖1係模式性顯示本揭示之第1實施形態之攝像裝置(攝像裝置1)之垂直方向之剖面構成之一例者。圖2係顯示圖1所示之攝像裝置1之等效電路之一例者，圖3係顯示圖1所示之攝像裝置1之等效電路之另一例者。圖4~圖6係顯示圖1所示之攝像裝置1之第1基板100側之配線佈局之一例者。圖7~圖11係顯示圖1所示之攝像裝置1之第2基板200側之配線佈局之一例者。另，於圖1，顯示圖4~圖11所示之I-I’線之攝像裝置1之剖面。攝像裝置1具備2塊基板(第1基板100及第2基板200)。攝像裝置1係具有積層第1基板100及第2基板200之3維構造之攝像裝置。

第1基板100具有半導體基板10與配線層30。半導體基板10具有對向之第1面10A及第2面10B，配線層30設置於半導體基板10之第1面10A上。第2基板200具有半導體基板20與配線層40。半導體基板20具有對向之第1面20A及第2面20B，配線層40設置於半導體基板10之第1面20A上。於攝像裝置1，第1基板100及第2基板200將設置於半導體基板10之第1面10A上之配線層30、與設置於半導體基板20之第1面20A上之配線層40置於中間而積層。該半導體基板10相當於本揭示之「第1半導體基板」之一具體例，第1面10A相當於本揭示之「第1面」，第2面10B相當於本揭示之「第2面」之一具體例。半導體基板20相當於本揭示之「第2半導體基板」之一具體例，第1面20A相當於本揭示之「第3面」之一具體例，第2面20B相當於本揭示之「第4面」之一具體例。配線層30相當於本揭示之「第1配線層」之一具體例，配線層40相當於本揭示之「第2配線層」之一具體例。

第1基板100於半導體基板10具有進行光電轉換之複數個感測器像素11。具體而言，於第1基板100，設置有光電二極體PD(受光元件12)、浮動擴散區FD及VSS接點區域13、及傳送電晶體TR。第2基板200於半導體基板20具有輸出基於自感測器像素11輸出之電荷之像素信號的讀出電路21。讀出電路21包含例如4個電晶體，具體而言係放大電晶體AMP、選擇電晶體SEL、重設電晶體RST及轉換效率切換電晶體FDG。

傳送電晶體TR係若傳送電晶體TR成為導通狀態，則將光電二極體PD之電荷傳送至浮動擴散區FD。

重設電晶體RST將浮動擴散區FD之電位重設為特定電位。若重設電晶體RST成為導通狀態，則將浮動擴散區FD之電位重設為電源線VDD。

選擇電晶體SEL控制自讀出電路21之像素信號之輸出時序。

放大電晶體AMP產生與保持於浮動擴散區FD之電荷之位準對應之電壓信號作為像素信號。放大電晶體AMP構成源極跟隨型之放大器，輸出與光電二極體PD中產生之電荷之位準對應之電壓之像素信號。放大電晶體AMP係若選擇電晶體SEL成為導通狀態，則將浮動擴散區FD之電位放大，並將對應於該電位之電壓經由垂直信號線VSL輸出至稍後敘述之邏輯電路25。

轉換效率切換電晶體FDG係於變更浮動擴散區FD中之電荷-電壓轉換之增益時使用。一般而言，於昏暗場所(低照度)之攝像時像素信號較小。基於Q=CV，進行電荷電壓轉換時，若浮動擴散區FD之電容(FD電容C)較大，則以放大電晶體AMP轉換為電壓時之V變小。另一方面，於明亮場所(高照度)，因像素信號變大，故若FD電容C不大，則於浮動擴散區FD，未接收完光電二極體PD之電荷。再者，為了不使以放大電晶體AMP轉換為電壓時之V過大(換言之，為了變小)，需要使FD電容C變大。鑑於該等情況，於導通轉換效率切換電晶體FDG時，因轉換效率切換電晶體FDG部分之擴散層電容、或擴散層電容及配線電容增加，故整體之FD電容C變大。另一方面，於斷開轉換效率切換電晶體FDG時，整體之FD電容C變小。如此，藉由將轉換效率切換電晶體FDG進行導通斷開切換，可將FD電容C設為可變，而切換轉換效率。

於攝像裝置1，例如於第1基板100之像素區域110，陣列狀重複配置有複數個感測器像素11(例如參照圖15)。具體而言，包含複數個感測器像素11之像素共用單元111成為重複之單位，其以包含列方向及行方向之陣列狀重複配置。於本實施形態，像素共用單元111包含4個感測器像素11， 4個感測器像素11共用1個浮動擴散區FD。讀出電路21於每4個感測器像素11具有1個。各感測器像素11具有相互共通之構成要件。於圖1及圖4~圖11，為了相互區分各感測器像素11之構成要件，而於各感測器像素11之構成要件之符號末尾標註識別碼(1、2、3、4)。於以下，於需相互區分各感測器像素11之構成要件之情形時，對各感測器像素11之構成要件之符號末尾標註識別號，但於無需相互區分各感測器像素11之構成要件之情形時，省略各感測器像素11之構成要件之符號末尾之識別號。

於各感測器像素11，例如光電二極體PD之陰極電性連接於傳送電晶體TR之源極，光電二極體PD之陽極電性連接於基準電位線(例如接地)。傳送電晶體TR之汲極電性連接於浮動擴散區FD，傳送電晶體TR之閘極電性連接於例如稍後敘述之垂直驅動電路25a。

4個感測器像素11共用之浮動擴散區FD電性連接於共通之讀出電路21之輸入端。具體而言，浮動擴散區FD電性連接於放大電晶體AMP之閘極及轉換效率切換電晶體FDG之源極。轉換效率切換電晶體FDG之汲極連接於重設電晶體RST之源極，轉換效率切換電晶體FDG之閘極連接於驅動信號線(配線43之FDG)。重設電晶體RST之汲極連接於電源線VDD，重設電晶體RST之閘極連接於驅動信號線(配線43之RST)。放大電晶體AMP之閘極連接於浮動擴散區FD，放大電晶體AMP之汲極連接於電源線VDD，放大電晶體AMP之源極連接於選擇電晶體SEL之汲極。選擇電晶體SEL之源極連接於垂直信號線VSL，選擇電晶體SEL之閘極連接於驅動信號線(配線43之SEL)。

另，於圖2，雖顯示對重設電晶體RST串聯連接轉換效率切換電晶體FDG之例，但不限定於此。例如如圖3所示，亦可對重設電晶體RST並聯連接轉換效率切換電晶體FDG。

於本實施形態，於轉換效率切換電晶體FDG之例如汲極進而連接有電容附加配線X。該電容附加配線X之詳情雖稍後敘述，但包含相互電性連接之第1基板100側之配線、與第2基板200側之配線而構成。藉由對例如轉換效率切換電晶體FDG之例如汲極連接電容附加配線X，而附加電容。具體而言，高照度時，當導通轉換效率切換電晶體FDG時，FD電容增大。藉此，轉換效率降低，可以同一像素電晶體處理高飽和信號量。

第2基板200亦可於半導體基板20進而具有邏輯電路25。邏輯電路25控制各感測器像素11及各讀出電路21，且處理自各讀出電路21獲得之像素信號。邏輯電路25例如如圖12所示，具有垂直驅動電路25a、行信號處理電路25b、水平驅動電路25c及系統控制電路25d。邏輯電路25將於每一感測器像素11獲得之輸出電壓Vout輸出至外部。

垂直驅動電路25a例如以列單位依序選擇複數個感測器像素11。垂直驅動電路25a例如電性連接於複數根驅動配線112，對複數根驅動配線112順次輸出選擇信號，藉此以列單位依序選擇複數個感測器像素11。

行信號處理電路25b對例如自由垂直驅動電路25a選擇之列之各感測器像素11輸出之像素信號，實施相關雙重取樣(Correlated Double Sampling：CDS)處理。行信號處理電路25b藉由實施例如CDS處理，而擷取像素信號之信號位準，保持對應於各感測器像素11之受光量之像素資料。行信號處理電路25b電性連接於例如複數根垂直信號線VSL，經由複數根垂直信號線VSL，自由垂直驅動電路25a選擇之列之各感測器像素11取得像素信號。行信號處理電路25b例如於每一垂直信號線VSL具有ADC(analog-to-digital：類比轉數位)，將經由複數根垂直信號線VSL取得之類比之像素信號轉換為數位之像素信號。

水平驅動電路25c將例如保持於行信號處理電路25b之像素資料順次作為輸出電壓Vout輸出至外部。系統控制電路25d控制例如邏輯電路25內之各區塊(垂直驅動電路25a、行信號處理電路25b及水平驅動電路25c)之驅動。升壓電路52產生例如特定大小之電源電位VDD。

(1-2.攝像裝置之具體構成)

半導體基板10由例如矽基板構成。半導體基板10於例如第1面10A側，具有光電二極體PD(受光元件12)、浮動擴散區FD及VSS接點區域13及傳送電晶體TR。半導體基板10進而具有由p型半導體區域構成之p井14。受光元件12以與p井14不同之導電型(具體而言係n型)之半導體區域構成。浮動擴散區FD作為與p井14不同之導電型(具體而言係n型)之半導體區域構成。VSS接點區域13作為與p井14相同之導電型(具體而言係p型)，且雜質濃度較p井14高之半導體區域構成，一部分設置於p井14內。於VSS接點區域13，連接有基準電位線VSS，藉此，相鄰之感測器像素11藉由p 井14而相互電性分離。

半導體基板20由例如矽基板構成。半導體基板20於例如第1面20A側，設置有構成放大電晶體AMP、選擇電晶體SEL、重設電晶體RST及轉換效率切換電晶體FDG之源極/汲極區域的n型半導體區域22。於第1面20A側，進而設置有包含p型半導體區域之VSS接點區域23、與包含n型半導體區域之VDD接點區域24。

配線層30將成為傳送電晶體TR之閘極之閘極配線(例如閘極配線35，參照圖14)、配線31(下層配線層)及配線32(上層配線層)形成於層間絕緣層33之層內。閘極配線35、配線31及配線32於層間絕緣層33之層內自半導體基板10之第1面10A側依序設置。於層間絕緣層33之表面，複數個焊墊電極34露出。

例如，配線31(下層配線層)包含被施加固定電位之基準電位線VSS，基準電位線VSS經由通道V1與VSS接點區域13電性連接。基準電位線VSS以例如包圍包含4個感測器像素11的像素共用單元111之方式形成。該基準電位線VSS例如具有作為屏蔽件之功能，防止相鄰之像素共用單元111間之浮動擴散區FD之配線間之電容耦合。配線31(下層配線層)進而包含配線31A。該配線31A以包圍構成像素共用單元111之4個傳送電晶體TR1、TR2、TR3、TR4之方式形成。配線31A不與設置於半導體基板10之受光元件12、VSS接點區域13及浮動擴散區FD之任一者電性連接，而於第1基板100內以電性浮動狀態存在。

例如，配線32(上層配線層)包含於H方向(列方向)延伸之配線TRG1、TRG2、TRG3、TRG4。配線TRG1、TRG2、TRG3、TRG4分別係用於對傳送電晶體TR1、TR2、TR3、TR4之傳送閘極TG1、TG2、TG3、TG4發送驅動信號者。配線TRG1、TRG2、TRG3、TRG4分別經由配線31及通道V1、V2而連接於傳送閘極TG1、TG2、TG3、TG4。

配線層40中，成為放大電晶體AMP、選擇電晶體SEL、重設電晶體RST及轉換效率切換電晶體FDG之閘極的閘極配線41、配線42(下層配線層)、配線43(第1中間配線層)、配線44(第2中間配線層)及配線45(上層配線層)形成於層間絕緣層46之層內。閘極配線41、配線42、配線43、配線44及配線45於層間絕緣層46之層內，自半導體基板20之第1面20A側起依序設置。於層間絕緣層46之表面，複數個焊墊電極47露出。

例如，配線42(下層配線層)及配線43(第1中間配線層)包含於H方向(列方向)延伸之配線SEL、RST、FDG(驅動信號線)。配線SEL係用於對選擇電晶體SEL之閘極發送驅動信號者，配線RST係用於對重設電晶體RST之閘極發送驅動信號者，配線FDG係用於對轉換效率切換電晶體FDG之閘極發送驅動信號者。配線SEL、RST、FDG分別經由通道V4、V5而連接於選擇電晶體SEL、重設電晶體RST及轉換效率切換電晶體FDG之閘極。配線42(下層配線層)及配線43(第1中間配線層)進而包含電源線VDD及基準電位線VSS。電源線VDD經由通道V4、V5連接於放大電晶體AMP之汲極。基準電位線VSS經由通道V4、V5連接於半導體基板20之VSS接點區域23。

例如，配線44(第2中間配線層)包含有於V方向(行方向)延伸之電源線VDD、基準電位線VSS及垂直信號線VSL。電源線VDD經由通道V6與配線43之電源線VDD連接，並連接於放大電晶體AMP之汲極。基準電位線VSS經由通道V6與配線43之基準電位線VSS連接，並連接於半導體基板20之VSS接點區域23。垂直信號線VSL經由配線42、43及通道V4、V5、V6連接於選擇電晶體SEL之源極(Vout)。

例如，配線45(上層配線層)包含有基準電位線VSS。基準電位線VSS與配線31之基準電位線VSS同樣，以包圍例如包含4個感測器像素11之像素共用單元111之方式形成，並經由通道V7連接於配線44之基準電位線VSS。

第1基板100與第2基板200藉由將半導體基板10之第1面10A與半導體基板20之第1面20A對向，將設置於各個第1面10A、20A之面上之配線層30及配線層40之於各個表面露出的複數個焊墊電極34及焊墊電極47接合而貼合。

上述電容附加配線X包含形成於轉換效率切換電晶體FDG之例如汲極之上方的配線層30之配線31A及配線32A、與配線層40之配線42A、配線43A、配線44A及配線45A而形成。配線31A與配線32A雖經由例如通道V2連接，但以未與設置於第1基板100之任何元件電性連接之所謂浮動狀態存在。配線42A、配線43A、配線44A及配線45A分別經由通道V5、V6、V7相互連接，配線42經由通道V4與成為轉換效率切換電晶體FDG之例如汲極之n型半導體區域22電性連接。該配線31A及配線32A相當於本揭示之「第1配線」之一具體例，配線42A、配線43A、配線44A及配線45A相當於本揭示之「第2配線」之一具體例。

配線31A例如如圖1所示於層間絕緣層33之層內延伸，例如如圖4所示，以包圍構成像素共用單元111之4個傳送電晶體TR1、TR2、TR3、TR4之方式形成。配線31A及配線32A、與配線42A、配線43A、配線44A及配線45A例如分別經由通道V3、V8，連接於相互接合之焊墊電極34A及焊墊電極47A。即，配線31A及配線32A、配線42A、配線43A、配線44A及配線45A電性連接。藉此，高照度時，當導通轉換效率切換電晶體FDG時，連接有電容附加配線X之成為轉換效率切換電晶體FDG之例如汲極之n型半導體區域22(次浮動擴散區SubFD)之電容增大，浮動擴散區FD中可處理之信號量增加。

另，於圖1，雖已顯示相鄰之感測器像素11藉由p井14電性分離之例，但相鄰之感測器像素11之分離亦可由例如包含氧化矽(SiO)等絕緣膜之像素分離部進行。像素分離部以例如將相鄰之感測器像素11相互隔開之方式設置，例如具有點陣狀之俯視形狀。像素分離部可具有例如貫通半導體基板10之第1面10A與第2面10B之間的FTI(Full Trench Isolation：全溝渠隔離)構造，亦可為例如自半導體基板10之第1面10A朝向第2面10B延伸，並於半導體基板10內具有端部的DTI(Deep Trench Isolation：深溝渠隔離)構造。

(1-3.作用、效果)

於本實施形態之攝像裝置1中，在積層於具有感測器像素11之半導體基板10之第1面10A上之配線層30，設置未與設置於半導體基板10之任何元件電性連接之配線(配線31A、32A)，將配線(配線31A、32A)與配線(配線42、43、44、45)電性連接，配線(配線42、43、44、45)設置於積層在具有讀出電路21之半導體基板20之第1面20A上之配線層40之層內，並與設置於半導體基板20之元件電性。藉此，配線電容增大。以下，對此進行說明。

如上所述，為了實現攝像裝置之進一步小型化及像素之高密度化，開發有例如將具有複數個感測器像素之半導體基板、與具有處理由各感測器像素獲得之信號的信號處理電路之半導體基板相互積層之3維構造之攝像裝置。於此種攝像裝置，藉由將光電二極體PD、浮動擴散區FD及傳送電晶體、及傳送電晶體以外之像素電晶體形成於不同之矽基板，使光電二極體之面積(體積)擴大，而謀求飽和電荷量之增加或量子效率之提高。該構造係像素電晶體區域相對於像素尺寸佔據之面積比例高的越為細微像素越有效之構造。

此外，開發有分別將光電二極體PD、浮動擴散區FD及傳送電晶體形成於第1基板，將傳送電晶體以外之像素電晶體形成於第2基板，將邏輯電路形成於第3基板，並將該等3塊基板(第1基板、第2基板及第3基板)積層之3維構造之攝像裝置。

然而，於設為如上述之構造之情形時，因像素電晶體之通道寛度或閘極長度隨著像素之細微化而縮小，故選擇電晶體或重設電晶體等各像素電晶體之動作範圍縮小，結果可處理之信號電荷量降低。即，有動態範圍縮小之課題。

再者，浮動擴散區FD之配線長度因像素之細微化而變短，轉換效率增大，即，接收同一電荷量時之FD電位之振幅寛度增加，因此可處理之信號電荷量進一步降低。

作為用於處理高飽和信號量之技術，報告一種設置有於一端連接浮動擴散區FD，於另一端連接重設電晶體之電容附加用電晶體的攝像裝置。於該攝像裝置，藉由將電容附加用電晶體設為斷開狀態而實現高轉換效率，改善雜訊之影響。另一方面，於高照度區域，藉由將電容附加用電晶體設為導通狀態而將配線電容、擴散層電容及氧化膜電容附加至浮動擴散區之電容使得轉換效率降低。藉此，可以同一像素電晶體處理高飽和信號量。

然而，即使將上述技術適用於3維構造之攝像裝置，因於經細微化之像素，牽拉附加電容之配線之面積受限，故可附加之電容有限，難以確保充足之電容。

對此，本實施形態中，在積層於具有感測器像素11之半導體基板10之第1面10A上之配線層30，設置未與欲設置於半導體基板10之任何元件電性連接的配線(配線31A、32A)，將配線(配線31A、32A)與例如連接於轉換效率切換電晶體FDG之對轉換效率切換電晶體FDG附加電容之配線(配線42、43、44、45；電容附加配線)經由例如焊墊電極34A、47A電性連接。藉此，於轉換效率切換電晶體FDG，除第2基板200之配線層40以外，亦連接有於第1基板100之配線層30牽拉之電容附加配線X。

藉由以上，於本實施形態之攝像裝置1，可使將轉換效率切換電晶體FDG設為導通狀態時之浮動擴散區FD之電容增大。具體而言，可使連接有電容附加配線X之成為轉換效率切換電晶體FDG之例如汲極的n型半導體區域22(次浮動擴散區SubFD)之電容增大，而大幅降低轉換效率。因此，於浮動擴散區FD，可處理更多之信號量，可擴大動態範圍。

又，於一般攝像裝置中為了使浮動擴散區FD之電容增大，僅靠增加配線之總數來對應，這會引起步驟數增加，即成本增加。對此，於本實施形態之攝像裝置1，因於第1基板100側之配線層30內之配線層(下層配線層、配線31)中進行電容附加配線X之牽拉，故可不增加步驟數而使浮動擴散區FD之電容增大。

於以下，對第2實施形態及變化例1、2進行說明。另，於以下之說明中，對與上述第1實施形態同一構成部分標註同一符號而適當省略其說明。

<2.變化例1>

圖13係模式性顯示攝像裝置1之第1基板100中之下層配線層(配線31)之佈局之另一例作為本揭示之變化例(變化例1)者。於上述第1實施形態，雖已顯示基準電位線VSS包圍包含4個感測器像素11之像素共用單元111之例(圖4)，但例如如圖13所示，亦可省略於H方向(行方向)延伸之基準電位VSS，配置構成電容附加配線X之配線31A。

例如，於像素之細微化進一步發展之情形時，認為作為屏蔽配線發揮功能之配線31之基準電位線VSS、與構成電容附加配線X之配線31A過度接近，而有難以進行配線31A之牽拉之虞。

對此，於本變化例，構成電容附加配線X之配線31A兼作屏蔽配線(配線31之基準電位線VSS)之一部分。低照度時，於以高轉換效率模式驅動攝像裝置1之情形時，若斷開轉換效率切換電晶體FDG，導通重設電晶體RST，則電容附加配線X之電位被固定於VDD。藉此，於H方向(列方向)上相鄰之像素共用單元111間由電位被固定於VDD之電容附加配線X(配線31A)予以屏蔽。因此，與上述第1實施形態同樣，可防止相鄰之像素共用單元111間之浮動擴散區FD之配線間之電容耦合。

又，藉由使配線31A兼作屏蔽配線(配線31之基準電位線VSS)之一部分，配線之佈局效率提高。因此，即使於像素之細微化進一步發展之情形時，亦可進行電容附加配線X之牽拉。即，可維持動態範圍。

<3.第2實施形態>

圖14係模式性顯示本揭示之第2實施形態之攝像裝置(攝像裝置2)之垂直方向之剖面構成之一例者。圖15係顯示圖14所示之攝像裝置2之概略構成之一例者。攝像裝置2具備3塊基板(第1基板100、第2基板200及第3基板300)。攝像裝置2係具有將該等第1基板100、第2基板200及第3基板300依序積層之3維構造的攝像裝置。本實施形態之攝像裝置2於將邏輯電路(邏輯電路51)設置於與讀出電路21不同之基板(第3基板300)之點與上述第1實施形態不同。

第1基板100與上述第1實施形態同樣，具有半導體基板10、與設置於半導體基板10之第1面10A上之配線層30。於半導體基板10具有進行光電轉換之複數個感測器像素11，複數個感測器像素11矩陣狀設置於第1基板100之像素區域110內。第1基板100具有例如於列方向延伸之複數根驅動配線112。複數根驅動配線112電性連接於垂直驅動電路51a(稍後敘述)。複數根驅動配線112相當於例如上述配線32之配線TRG1、TRG2、TRG3、TRG4。

第2基板200與上述第1實施形態同樣，具有半導體基板20、與設置於半導體基板20之第1面20A之配線層40。半導體基板20例如於每4個感測器像素11具有1個輸出基於自感測器像素11輸出之電荷的像素信號之讀出電路21。複數個讀出電路21矩陣狀設置於第2基板200之讀出電路區域121內。配線層40包含例如於列方向延伸之複數根驅動配線、與於行方向延伸之複數根垂直信號線VSL。該等複數根驅動配線相當於例如上述之配線43之配線RST、FDG、SEL。設置於第2基板200之複數根驅動配線電性連接於稍後敘述之垂直驅動電路51a。複數根垂直信號線VSL電性連接於稍後敘述之行信號處理電路51b。

於配線層30及配線層40，與上述第1實施形態同樣，設置有包含設置於轉換效率切換電晶體FDG之例如汲極上方的配線層30之配線31A及配線32A、與配線層40之配線42A、43A、配線44A及配線45A而形成的電容附加配線X，並將其連接於轉換效率切換電晶體FDG之例如汲極(n型半導體區域22)。

第3基板300具有半導體基板50、與配線層60。半導體基板50具有對向之第1面50A及第2面50B，配線層60設置於半導體基板50之第1面50A上。半導體基板50具有邏輯電路51、與升壓電路52。邏輯電路51與上述第1實施形態之邏輯電路25同樣，控制各感測器像素11及各讀出電路21，且處理自各讀出電路21獲得之像素信號。邏輯電路51例如如圖16所示，具有垂直驅動電路51a、行信號處理電路51b、水平驅動電路51c及系統控制電路51d。邏輯電路51將於每一感測器像素11獲得之輸出電壓Vout輸出至外部。

於攝像裝置2，於像素區域110之周圍，設置有例如自攝像裝置2提取自邏輯電路51輸出之輸出電壓Vout，或用於對升壓電路52供給參考電壓之貫通配線71A。於像素區域110之周圍，進而設置有到達第1基板100及第2基板200之貫通配線71B、71C。貫通配線71A經由設置於半導體基板10之第2面1B之配線72，與貫通配線71B、71C電性連接，自邏輯電路51提取之輸出電壓Vout或升壓電位經由貫通配線71B、71C，分別供給至第1基板100及第2基板200。

如以上般，於本實施形態之攝像裝置2，將邏輯電路51設置於第3基板300，並將第1基板100、第2基板200及第3基板300依序積層。於第1基板100之配線層30及第2基板200之配線層40，與上述第1實施形態同樣，設置有電容附加配線X，該電容附加配線X藉由將未與設置於半導體基板10之任何元件電性連接之配線(配線31A、32A)、與設置於配線層40，且連接於轉換效率切換電晶體FDG之配線(配線42、43、44、45)連接而形成。藉此，與上述第1實施形態同樣，可不增加步驟數而使浮動擴散區FD之電容增大，可擴大動態範圍。

<3.變化例2>

圖17係模式性顯示本揭示之變化例(變化例2)之攝像裝置(攝像裝置3)之垂直方向之剖面構成的一例者。攝像裝置3與上述第2實施形態同樣，係具有將第1基板100、第2基板200及第3基板300依序積層之3維構造之攝像裝置。

於本變化例，例如將設置於第1基板100之配線32(上層配線層)之配線TRG1、TRG2、TRG3、TRG4、與在第2基板200之配線層40之層內以電性浮動狀態存在之配線(例如配線44A)電性連接。

於將像素細微化之情形時，除上述之動態範圍縮小之問題以外，亦有無法對FD配線與傳送閘極配線之間賦予充足之耦合電容之虞。

一般而言，有刻意使FD配線與傳送閘極配線並行，並對兩者之間附加耦合電容之配線佈局技術。其係為獲得以下效果者：電荷傳送時，當將傳送電晶體設為導通狀態時，經由與傳送閘極配線之耦合電容使FD電位升壓，利用該情況以光電二極體PD與浮動擴散區FD之間產生之電位差輔助自光電二極體PD向浮動擴散區FD傳送電荷。於將像素細微化之情形時，因牽拉FD配線與傳送閘極配線之空間有限，故無法確保充足之耦合電容，導致電荷之傳送效率降低。

對此，於本變化例，如上所述，例如將設置於第1基板100之配線32(上層配線層)之配線TRG1、TRG2、TRG3、TRG4、與在第2基板200之配線層40之層內以電性浮動狀態存在之配線(例如配線43A、44A、45A)電性連接。藉此，在設置於半導體基板10與半導體基板20之間之配線層30及配線層40，形成配線(例如配線31A、配線TRG1、配線43A、44A、45A；傳送閘極配線Y)，該等配線與連接設置於半導體基板10之第1面10A之浮動擴散區FD、及設置於半導體基板20之第1面20A之放大電晶體AMP之間的配線(FD配線)並行，且與傳送閘極TG(例如傳送閘極TG1)電性連接；於FD配線與傳送閘極配線Y之間形成配線間電容。

藉由以上，即使於像素之細微化進一步發展之情形時，亦可於FD配線與傳送閘極配線Y之間確保充足之對向長度。因此，於自受光元件12向浮動擴散區FD傳送電荷時，FD電位經由傳送閘極配線Y升壓，而可使電荷之傳送效率提高。即，可改善餘像特性。

<5.適用例>

圖18係顯示具備上述第1、第2實施形態及該等變化例1、2之攝像裝置(例如攝像裝置1)的攝像系統4之概略構成之一例者。

攝像系統4係例如數位靜態相機或攝像機等攝像裝置、或智慧型手機或平板型終端等可攜式終端裝置等電子機器。攝像系統4具備例如上述實施形態及其變化例之攝像裝置1、DSP電路243、訊框記憶體244、顯示部245、記憶部246、操作部247及電源部248。於攝像系統4中，上述實施形態及其變化例之攝像裝置1、DSP電路243、訊框記憶體244、顯示部245、記憶部246、操作部247及電源部248經由匯流排線249相互連接。

上述實施形態及其變化例之攝像裝置1輸出對應於入射光之圖像資料。DSP電路243係處理自上述實施形態及其變化例之攝像裝置1輸出之信號(圖像資料)的信號處理電路。訊框記憶體244以訊框單位暫時保持由DSP電路243處理後之圖像資料。顯示部245包含例如液晶面板或有機EL(Electro Luminescence：電致發光)面板等面板型顯示裝置，並顯示由上述實施形態及其變化例之攝像裝置1拍攝到之動態圖像或靜止圖像。記憶部246將由上述實施形態及其變化例之攝像裝置1拍攝到之動態圖像或靜止圖像資料記錄於半導體記憶體或硬碟等記錄媒體。操作部247依照使用者之操作，發出攝像系統4所具有之各種功能相關之操作指令。電源部248將成為上述實施形態及其變化例之攝像裝置1、DSP電路243、訊框記憶體244、顯示部245、記憶部246及操作部247之動作電源的各種電源，適當供給至該等供給對象。

其次，對攝像系統4之攝像順序進行說明。

圖19係顯示攝像系統4之攝像動作之流程圖之一例。使用者藉由操作操作部247而指示攝像開始(步驟S101)。於是，操作部247將攝像指令發送至攝像裝置1(步驟S102)。攝像裝置1(具體而言為系統控制電路)接收到攝像指令時，執行特定攝像方式之攝像(步驟S103)。

攝像裝置1將藉由攝像獲得之圖像資料輸出至DSP電路243。此處，圖像資料係基於暫時保持於浮動擴散區FD之電荷而產生之像素信號之所有像素量之資料。DSP電路243基於自攝像裝置1輸入之圖像資料進行特定信號處理(例如雜訊減少處理等)(步驟S104)。DSP電路243使訊框記憶體244保持經特定信號處理之圖像資料，訊框記憶體244使記憶部246記憶圖像資料(步驟S105)。如此，進行攝像系統4之攝像。

本適用例中，將上述實施形態及其變化例之攝像裝置1適用於攝像系統4。藉此，因可將攝像裝置1小型化或高精細化，故可提供小型或高精細之攝像系統4。

<6.應用例>

(應用例1)

本揭示之技術(本技術)可應用於各種產品。例如，本揭示之技術亦可作為搭載於汽車、電動汽車、混合動力汽車、機車、自行車、個人移動載具、飛機、無人機、船舶、機器人等任一種移動體之裝置而實現。

圖20係顯示可適用本揭示之技術之移動體控制系統之一例即車輛控制系統之概略構成例的方塊圖。

車輛控制系統12000具備經由通信網路12001連接之複數個電子控制單元。於圖20所示之例中，車輛控制系統12000具備驅動系統控制單元12010、車體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及整合控制單元12050。又，作為整合控制單元12050之功能構成，圖示有微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車載網路I/F(interface：介面)12053。

驅動系統控制單元12010依照各種程式，控制與車輛之驅動系統關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等用於產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用於將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛之舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等控制裝置發揮功能。

車體系統控制單元12020依照各種程式，控制車體所裝備之各種裝置之動作。例如，車體系統控制單元12020作為免鑰匙啟動系統、智慧鑰匙系統、電動車窗裝置、或頭燈、尾燈、煞車燈、方向燈或霧燈等各種燈之控制裝置發揮功能。該情形時，可對車體系統控制單元12020輸入自替代鑰匙之可攜式機器發送之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入，控制車輛之門鎖裝置、電動車窗裝置、燈等。

車外資訊檢測單元12030檢測搭載有車輛控制系統12000之車輛之外部之資訊。例如，於車外資訊檢測單元12030連接有攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，並接收拍攝到之圖像。車外資訊檢測單元12030亦可基於接收到之圖像，進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等之物體檢測處理或距離檢測處理。

攝像部12031係接受光且輸出與該光之受光量對應之電性信號之光感測器。攝像部12031可將電性信號作為圖像輸出，亦可作為測距資訊輸出。又，攝像部12031接受之光可為可見光，亦可為紅外線等非可見光。

車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。於車內資訊檢測單元12040，連接有例如檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041包含例如拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元12040可基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，算出駕駛者之疲勞度或精力集中度，亦可判別駕駛者是否在打瞌睡。

微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車內外之資訊，運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值，對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以實現包含迴避車輛碰撞或緩和衝擊、基於車間距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告或車輛偏離車道警告等之ADAS(Advanced Driver Assistance System：先進駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。

又，微電腦12051可藉由基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛周圍之資訊，控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，而進行以不依據駕駛者之操作而自主行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。

又，微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030取得之車外資訊，對車體系統控制單元12020輸出控制指令。例如，微電腦12051可根據由車外資訊檢測單元12030檢測到之前方車或對向車之位置而控制頭燈，進行將遠光切換為近光等以謀求防眩為目的之協調控制。

聲音圖像輸出部12052向可對車輛之搭乘者或車外視覺性或聽覺性地通知資訊之輸出裝置，發送聲音及圖像中之至少一者之輸出信號。於圖20之例中，作為輸出裝置，例示有擴音器12061、顯示部12062及儀表板12063。顯示部12062亦可包含例如車載顯示器及抬頭顯示器之至少一者。

圖21係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。

圖21中，車輛12100具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105作為攝像部12031。

攝像部12101、12102、12103、12104、12105設置於例如車輛12100之前保險桿、側視鏡、後保險桿、尾門及車廂內之擋風玻璃之上部等位置。前保險桿所裝備之攝像部12101及車廂內之擋風玻璃之上部所裝備之攝像部12105主要取得車輛12100之前方之圖像。側視鏡所裝備之攝像部12102、12103主要取得車輛12100之側方之圖像。後保險桿或尾門所裝備之攝像部12104主要取得車輛12100之後方之圖像。由攝像部12101及12105取得之前方之圖像主要用於檢測前方車輛或行人、障礙物、號誌機、交通標識或車道線等。

另，圖21中顯示攝像部12101至12104之攝像範圍之一例。攝像範圍12111表示設置於前保險桿之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113表示分別設置於側視鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114表示設置於後保險桿或尾門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由將由攝像部12101至12104拍攝之圖像資料重合，可獲得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。

攝像部12101至12104之至少1者亦可具有取得距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104之至少1者可為包含複數個攝像元件之立體相機，亦可為具有相位差檢測用之像素之攝像元件。

例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，求得到達攝像範圍12111至12114內之各立體物之距離、及該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，藉此尤其可將位於車輛12100之行進路上某最近之立體物、且在與車輛12100大致相同之方向以特定速度(例如，0km/h以上)行駛之立體物，作為前方車擷取。再者，微電腦12051可設定近前應與前方車確保之車間距離，進行自動煞車控制(亦包含停止追隨控制)、或自動加速控制(亦包含追隨起步控制)等。如此可進行以不依據駕駛者之操作而自主地行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。

例如，微電腦12051可基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，將與立體物相關之立體物資料分類為機車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他立體物而擷取，並使用於自動迴避障礙物。例如，微電腦12051可將車輛12100周邊之障礙物識別為車輛12100之駕駛者可視認之障礙物與難以視認之障礙物。且，微電腦12051判斷表示與各障礙物碰撞之危險度之碰撞風險，當碰撞風險為設定值以上而為可能碰撞之狀況時，經由擴音器12061或顯示部12062向駕駛者輸出警報，或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或迴避轉向，藉此可進行用於避免碰撞之駕駛支援。

攝像部12101至12104之至少1者亦可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判定攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在行人而辨識行人。該行人之辨識藉由例如擷取作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像中之特徵點之順序、及對表示物體輪廓之一連串特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為行人之順序進行。若微電腦12051判定攝像部12101至12104之攝像圖像中存在行人，且辨識出行人，則聲音圖像輸出部12052以對該經辨識出之行人重合顯示用於強調之方形輪廓線之方式控制顯示部12062。又，聲音圖像輸出部12052亦可以將表示行人之圖標等顯示於期望之位置之方式控制顯示部12062。

以上，已對可適用本揭示之技術之移動體控制系統之一例進行說明。本揭示之技術可適用於以上說明之構成中之攝像部12031。具體而言，上述實施形態及其變化例之固態攝像裝置1可適用於攝像部12031。藉由將本揭示之技術適用於攝像部12031，可獲得雜訊較少且高精細之攝像圖像，故可於移動體控制系統中進行利用攝像圖像之高精度之控制。

(應用例2)

圖22係顯示可適用本揭示之技術(本技術)之內視鏡手術系統之概略構成之一例的圖。

於圖22中，圖示施術者(醫師)11131使用內視鏡手術系統11000，對病床11133上之患者11132進行手術之狀況。如圖所示，內視鏡手術系統11000由內視鏡11100、氣腹管11111或能量處置器具11112等之其他手術器械11110、支持內視鏡11100之支持臂裝置11120、及搭載有用於內視鏡下手術之各種裝置之台車11200構成。

內視鏡11100由將距前端特定長度之區域插入至患者11132之體腔內之鏡筒11101、及連接於鏡筒11101之基端之相機頭11102構成。於圖示之例中，圖示作為具有硬性鏡筒11101之所謂硬性鏡構成之內視鏡11100，但內視鏡11100亦可作為具有軟性鏡筒之所謂軟性鏡構成。

於鏡筒11101之前端，設置嵌入有對物透鏡之開口部。於內視鏡11100連接有光源裝置11203，由該光源裝置11203產生之光藉由於鏡筒11101內部延設之導光件而被導光至該鏡筒之前端，並經由對物透鏡向患者11132體腔內之觀察對象照射。另，內視鏡11100可為直視鏡，亦可為斜視鏡或側視鏡。

於相機頭11102之內部設置有光學系統及攝像元件，來自觀察對象之反射光(觀察光)藉由該光學系統而聚光於該攝像元件。藉由該攝像元件將觀察光進行光電轉換，產生對應於觀察光之電性信號，即對應於觀察圖像之圖像信號。該圖像信號作為RAW資料發送至相機控制單元(CCU：Camera Contral Unit)11201。

CCU11201由CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit：圖形處理單元)等構成，且總括性控制內視鏡11100及顯示裝置11202之動作。再者，CCU11201自相機頭11102接收圖像信號，對該圖像信號實施例如顯影處理(去馬賽克處理)等用以顯示基於該圖像信號之圖像之各種圖像處理。

顯示裝置11202藉由來自CCU11201之控制，顯示基於由該CCU11201實施圖像處理後之圖像信號之圖像。

光源裝置11203由例如LED(Light Emitting Diode：發光二極體)等光源構成，並將拍攝手術部等時之照射光供給至內視鏡11100。

輸入裝置11204為針對內視鏡手術系統11000之輸入介面。使用者可經由輸入裝置11204，對內視鏡手術系統11000進行各種資訊之輸入或指示輸入。例如，使用者輸入變更內視鏡11100之攝像條件(照射光之種類、倍率及焦點距離等)之主旨的指示等。

處置器具控制裝置11205控制用於組織之燒灼、切開或血管之封閉等之能量處置器具11112之驅動。氣腹裝置11206基於確保內視鏡11100之視野及確保施術者之作業空間之目的，為了使患者11132之體腔鼓起，而經由氣腹管11111對該體腔內送入空氣。記錄器11207係可記錄手術相關之各種資訊之裝置。印表機11208係可以文字、圖像或圖表等各種形式印刷手術相關之各種資訊之裝置。

另，對內視鏡11100供給拍攝手術部時之照射光之光源裝置11203例如可由LED、雷射光源或由該等之組合構成之白色光源構成。於藉由RGB雷射光源之組合構成白色光源之情形時，由於可高精度地控制各色 (各波長)之輸出強度及輸出時序，故光源裝置11203中可進行攝像圖像之白平衡之調整。又，於該情形時，亦可藉由分時對觀察對象照射來自RGB雷射光源各者之雷射光，與該照射時序同步控制相機頭11102之攝像元件之驅動，而分時拍攝對應於RGB各者之圖像。根據該方法，即便不於該攝像元件設置彩色濾光片，亦可獲得彩色圖像。

又，光源裝置11203亦可以每隔特定時間變更要輸出之光的強度之方式控制其驅動。與該光之強度之變更時序同步地，控制相機頭11102之攝像元件之驅動，分時取得圖像，並合成該圖像，藉此可產生不存在所謂欠曝及過曝之高動態範圍之圖像。

又，光源裝置11203亦可構成為能夠供給對應於特殊光觀察之特定波長頻帶之光。於特殊光觀察中，例如進行所謂窄頻帶成像(Narrow Band Imaging)，即，利用身體組織之光吸收之波長依存性，照射與通常觀察時之照射光(即白色光)相比更窄頻帶之光，藉此以高對比度拍攝黏膜表層之血管等特定組織。或，於特殊光觀察中，亦可進行藉由因照射激發光產生之螢光獲得圖像之螢光觀察。於螢光觀察中，可進行對身體組織照射激發光，觀察來自該身體組織之螢光(自螢光觀察)，或將吲哚青綠(ICG)等試劑局部注射於身體組織，且對該身體組織照射對應於該試劑之螢光波長之激發光，獲得螢光像等。光源裝置11203可構成為能供給對應於此種特殊光觀察之窄頻帶光及/或激發光。

圖23係顯示圖22所示之相機頭11102及CCU11201之功能構成之一例之方塊圖。

相機頭11102具有透鏡單元11401、攝像部11402、驅動部11403、通信部11404及相機頭控制部11405。CCU11201具有通信部11411、圖像處理部11412及控制部11413。相機頭11102與CCU11201藉由傳輸纜線11400可相互通信地連接。

透鏡單元11401係設置於與鏡筒11101之連接部之光學系統。將自鏡筒11101之前端提取之觀察光導光至相機頭11102，並使之入射至該透鏡單元11401。透鏡單元11401係組合包含變焦透鏡及聚焦透鏡之複數個透鏡而構成。

攝像部11402係以攝像元件構成。構成攝像部11402之攝像元件可為1個(所謂單板式)，亦可為複數個(所謂多板式)。於攝像部11402以多板式構成之情形時，例如亦可由各攝像元件產生對應於RGB各者之圖像信號，並將其等合成，藉此可獲得彩色圖像。或，攝像部11402亦可構成為具有用以分別取得對應於3D(Dimensional：維)顯示之右眼用及左眼用圖像信號之1對攝像元件。藉由進行3D顯示，施術者11131可更準確地掌握手術部之生物體組織之深度。另，於攝像部11402以多板式構成之情形時，亦可對應於各攝像元件，設置複數個系統之透鏡單元11401。

又，攝像部11402亦可不設置於相機頭11102。例如，攝像部11402亦可於鏡筒11101之內部緊接對物透鏡之正後方而設置。

驅動部11403由致動器構成，且根據來自相機頭控制部11405之控制，使透鏡單元11401之變焦透鏡及聚焦透鏡沿光軸移動特定距離。藉此，可適當調整攝像部11402之攝像圖像之倍率及焦點。

通信部11404由用以與CCU11201之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11404將自攝像部11402獲得之圖像信號作為RAW資料經由傳輸纜線11400發送至CCU11201。

又，通信部11404自CCU11201接收用以控制相機頭11102之驅動的控制信號，並供給至相機頭控制部11405。該控制信號中包含有例如指定攝像圖像之訊框率之主旨之資訊、指定攝像時之曝光值之主旨之資訊、以及/或指定攝像圖像之倍率及焦點之主旨的資訊等攝像條件相關之資訊。

另，上述訊框率或曝光值、倍率、焦點等攝像條件可由使用者適當設定，亦可基於取得之圖像信號由CCU11201之控制部11413自動設定。於後者之情形時，將所謂之AE(Auto Exposure：自動曝光)功能、AF(Auto Focus：自動聚焦)功能及AWB(Auto White Balance：自動白平衡)功能搭載於內視鏡11100。

相機頭控制部11405基於經由通信部11404接收到之來自CCU11201之控制信號，控制相機頭11102之驅動。

通信部11411由用以於與相機頭11102之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11411接收自相機頭11102經由傳輸纜線11400發送之圖像信號。

又，通信部11411對相機頭11102發送用以控制相機頭11102之驅動的控制信號。圖像信號或控制信號可藉由電性通信或光通信等發送。

圖像處理部11412對自相機頭11102發送之RAW資料即圖像信號實施各種圖像處理。

控制部11413進行利用內視鏡11100拍攝手術部等、及藉由拍攝手術部等獲得之攝像圖像之顯示相關之各種控制。例如，控制部11413產生用以控制相機頭11102之驅動之控制信號。

又，控制部11413基於由圖像處理部11412實施圖像處理後之圖像信號，使顯示裝置11202顯示手術部等映射之攝像圖像。此時，控制部11413亦可使用各種圖像辨識技術辨識攝像圖像內之各種物體。例如，控制部11413可藉由檢測攝像圖像所含之物體之邊緣形狀或顏色等，而辨識鉗子等手術器械、特定生物體部位、出血、使用能量處置器具11112時之霧等。控制部11413於使顯示裝置11202顯示攝像圖像時，亦可使用該辨識結果，使各種手術支援資訊與該手術部之圖像重疊顯示。藉由重疊顯示手術支援資訊，並對施術者11131提示，可減輕施術者11131之負擔，或施術者11131可確實地進行手術。

連接相機頭11102及CCU11201之傳輸纜線11400為對應於電性信號通信之電性信號纜線、對應於光通信之光纖或其等之複合纜線。

此處，於圖示之例中，使用傳輸纜線11400以有線進行通信，但亦可以無線進行相機頭11102與CCU11201之間的通信。

以上，已對可適用本揭示之技術之內視鏡手術系統之一例進行說明。本揭示之技術可較佳適用於以上說明之構成中設置於內視鏡11100之相機頭11102的攝像部11402。因藉由對攝像部11402適用本揭示之技術，可將攝像部11402小型化或高精細化，故可提供小型或高精細之內視鏡11100。

以上，雖已列舉第1、第2實施形態及其變化例1、2、適用例以及應用例說明本揭示，但本揭示亦並非限定於上述實施形態等者，而可進行各種變化。

另，本說明書中記載之效果僅為例示。本揭示之效果並非限定於本說明書中記載之效果者。本揭示亦可具有本說明書中記載之效果以外之效果。

另，本揭示亦可採取如以之構成。根據以下構成之本技術，在具有感測器像素之第1半導體基板及具有讀出電路之第2半導體基板的各個對向面形成之配線層之層內，一者為電性浮動狀態，另一者與設置於第1半導體基板或第2半導體基板之電晶體電性連接，且設置相互電性連接之第1配線及第2配線，因此配線電容增加，可使動態範圍擴大。

(1)

一種攝像裝置，其具備：第1半導體基板，其具有第1面及第2面，且具有進行光電轉換之感測器像素；第2半導體基板，其具有第4面及第3面，且具有輸出基於自上述感測器像素輸出之電荷之像素信號之讀出電路，使上述第1面與上述第3面對向地與上述第1半導體基板積層；及配線層，其設置於上述第1半導體基板與上述第2半導體基板之間，具有相互電性連接之第1配線及第2配線，上述第1配線及上述第2配線之一者處於電性浮動狀態，另一者與設置於上述第1半導體基板或上述第2半導體基板之電晶體電性連接。

(2)

如上述(1)之攝像裝置，其中上述配線層包含設置於上述第1半導體基板之上述第1面上之第1配線層、與設置於上述第2半導體基板之上述第3面上之第2配線層，上述第1配線設置於上述第1配線層之層內，於上述第1配線層內處於電性浮動狀態，上述第2配線設置於上述第2配線層之層內，與設置於上述第2半導體基板之上述電晶體電性連接。

(3)

如上述(2)之攝像裝置，其中上述第1配線未與設置於上述第1半導體基板之上述電晶體電性連接。

(4)

如上述(1)之攝像裝置，其中上述配線層包含設置於上述第1半導體基板之上述第1面上之第1配線層、與設置於上述第2半導體基板之上述第3面上之第2配線層，上述第1配線設置於上述第2配線層之層內，於上述第2配線層內處於電性浮動狀態，上述第2配線設置於上述第1配線層之層內，與設置於上述第1半導體基板之上述電晶體電性連接。

(5)

如上述(4)之攝像裝置，其中上述第1配線未與設置於上述第2半導體基板之上述電晶體電性連接。

(6)

如上述(1)至(5)中任一項之攝像裝置，其中上述感測器像素具有：受光元件；傳送電晶體，其與上述受光元件電性連接；及浮動擴散區，其暫時保持經由上述傳送電晶體自上述受光元件輸出之電荷；且上述讀出電路具有：重設電晶體，其將上述浮動擴散區之電位重設為特定位置；放大電晶體，其產生與被保持於上述浮動擴散區之電荷位準對應之電壓信號作為上述像素信號；選擇電晶體，其控制來自上述放大電晶體之上述像素信號之輸出時序；及轉換效率切換電晶體，其變更上述浮動擴散區中之電荷-電壓轉換效率。

(7)

如上述(6)之攝像裝置，其中上述第1配線及上述第2配線之上述另一者與上述轉換效率切換電晶體電性連接。

(8)

如上述(6)之攝像裝置，其中上述第1配線及上述第2配線之上述另一者與上述傳送電晶體電性連接。

(9)

如上述(2)至(8)中任一項之攝像裝置，其中上述第1配線層及上述第2配線層各自具有於表面露出之複數個焊墊電極，上述第1配線層與上述第2配線層將上述複數個焊墊電極相互接合地貼合。

(10)

如上述(9)之攝像裝置，其中上述第1配線與上述第2配線經由於上述第1配線層及上述第2配線層各自之表面露出之上述焊墊電極，而與設置於上述第1配線層及上述第2配線層的連接配線電性連接。

(11)

如上述(6)至(10)中任一項之攝像裝置，其中上述第1半導體基板於每一上述感測器像素具有上述受光元件、上述傳送電晶體及上述浮動擴散區。

(12)

如上述(6)至(10)中任一項之攝像裝置，其中上述第1半導體基板於每一上述感測器像素具有上述受光元件及上述傳送電晶體，於每複數個上述感測器像素共用上述浮動擴散區。

(13)

如上述(12)攝像裝置，其中上述第1半導體基板具有複數個像素共用單元，該像素共用單元包含共用1個上述浮動擴散區之複數個上述感測器像素，上述第1配線及上述第2配線配置於相鄰之上述像素共用單元之間。

(14)

如上述(13)之攝像裝置，其中對上述第1配線及上述第2配線施加固定電位。

(15)

如上述(2)至(14)中任一項之攝像裝置，其進而具有第3基板，其於第3半導體基板，具有處理上述像素信號之信號處理電路；且依序積層有包含上述第1半導體基板及上述第1配線層的第1基板、包含上述第2半導體基板及上述第2配線層的第2基板、及上述第3基板。

(16)

一種電子機器，其具有攝像裝置，該攝像裝置具備：第1半導體基板，其具有第1面及第2面，且具有進行光電轉換之感測器像素；第2半導體基板，其具有第4面及第3面，且具有輸出基於自上述感測器像素輸出之電荷之像素信號的讀出電路，使上述第1面與上述第3面對向地與上述第1半導體基板積層；及配線層，其設置於上述第1半導體基板與上述第2半導體基板之間，具有相互電性連接之第1配線及第2配線，上述第1配線及上述第2配線之一者處於電性浮動狀態，另一者與設置於上述第1半導體基板或上述第2半導體基板之電晶體電性連接。