[发明专利]图像传感器、摄像装置及蜂窝电话

说明书

本发明提供一种图像传感器、摄像装置及蜂窝电话。该图像传感器包括：第一半导体，其包括二维布置的多个像素以及在第一方向上的多个分割输出线，所述多个分割输出线被构造为在所述第一方向上从所述多个像素中读出像素信号；以及第二半导体，其包括多个信号处理单元和读出单元，所述多个信号处理单元分别对应于所述多个输出线，并被构造为对所读出的像素信号进行处理，所述读出单元被构造为在第二方向上读出从所述信号处理单元输出的信号，其中，所述第一半导体和所述第二半导体被堆叠，并且所述多个输出线和所述多个信号处理单元被彼此对应地连接。

技术领域

本发明涉及图像传感器、以及使用图像传感器的摄像装置和蜂窝电话。

背景技术

传统上，CMOS图像传感器已被广泛适用于诸如数字照相机和数字视频照相机的摄像装置中。图像传感器包括像素区域、以及用于对来自像素区域的信号进行输出、放大以及读出的外围电路。

近年来，随着像素的小型化，已开始考虑如何确保光电二极管的面积。通过减少构成各像素的元件数量，能够确保光电二极管的面积，并且还能够确保高像素数和图像质量。

另一方面，如果仅增大像素数量，则读出速度降低。因此，为了实现高速读出操作，例如，准备多个水平输出线和多个输出放大器以提供多输出通道。此外，引进了针对各列集成了A/D转换功能的所谓的列A/D型图像传感器(参照例如日本特开平05-048460号公报)，以提高包括A/D转换的系统的速度。

一些列A/D型图像传感器通过例如日本特开2011-159958号公报所描述的所谓的堆叠式结构形成，在该堆叠式结构中，针对各列的A/D转换单元被形成在两个芯片上，并且将这些芯片相连接。

然而，如果如日本特开平05-048460号公报中所述的那样，将A/D转换器作为外围电路而添加，则随着外围电路的功能的增加，外围电路的面积不期望地相对变大。

例如，如果像单镜头反光数字照相机中的35mm全尺寸格式那样，预先确定由图像传感器所占据的面积，则随着外围电路面积的增大，芯片尺寸也单纯地增大。理所当然地，容纳芯片的封装(package)也变大。

尤其是，当在单镜头反光照相机中合并图像传感器时，如果图像传感器的垂直方向上的尺寸(在照相机的垂直方向上的尺寸)增大，则图像传感器干涉单镜头反光照相机的光学取景器的光路。如果为抑制这样的干涉而尝试将光路向上移动，则需要对取景器光学系统进行大的改变。这需要对单镜头反光照相机的传统机械结构进行大的修改，并且由此增加了机械设计的负荷。即使实现了修改，也需要大的取景器棱镜等，由此增加了机械结构零件和光学零件的成本。

另一方面，即使如日本特开2011-159958号公报所描述的那样采用堆叠式结构，与通过单个芯片形成图像传感器的情况相比，能够减小投影面积，但是通过采用堆叠式结构，将不会缩短读出时间。

在日本特开2011-159958号公报中，由于装载了图像处理块，因此能够有效地利用第二芯片。然而，事实上，在使用大容量存储器的单镜头反光数字照相机中，需要将存储器芯片布置在图像处理块附近，并且因此不总是期望将图像处理块布置在第二芯片上。如果图像信号处理块不被布置在第二芯片上，则相对于芯片面积，实际布置在第二芯片上的电路数量非常小，导致了非常昂贵的堆叠式芯片。

发明内容

本发明是考虑到上述情形而做出的，并且在不使图像传感器的面积和成本过大的情况下，实现高质量图像和高速读出操作。