CN102668081A - 固态图像拾取装置和图像拾取系统 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的固态图像拾取装置通过层叠具有光电转换元件和传送晶体管的栅电极的第一基板与具有周边电路部的第二基板而被配置。第一基板不具有高熔点金属化合物层，而第二基板具有高熔点金属化合物层。此简单的配置使得周边电路部中的晶体管能够以高的速度操作，同时抑制光电转换元件的特性的劣化，由此使得能够进行高速的信号读出操作。

Description

固态图像拾取装置和图像拾取系统
技术领域
本发明涉及背面照射型固态图像拾取装置。
背景技术
近年来的较高速度的固态图像拾取装置已导致提出在晶体管处设置半导体化合物层的结构。
PTL 1讨论了如下这样的固态图像拾取装置，其中不在光电转换部的光检测器上设置高熔点金属半导体化合物层，并且在周边电路部（peripheral circuit portion）处设置高熔点金属半导体化合物层。
PTL 2讨论了背面照射型的固态图像拾取装置，在该背面照射型的固态图像拾取装置中，为了增加光电转换元件的灵敏度，包含具有该光电转换元件和信号读出电路的像素部的基板和包含用于通过驱动像素部的电路来处理读出信号的周边电路的基板相互粘接。
引文列表
专利文献
PTL 1：日本专利公开No.2001-111022
PTL 2：日本专利公开No.2009-170448
发明内容
技术问题
在PTL 1中的在周边电路部设置高熔点金属半导体化合物层的结构中，由于高熔点金属被设置在同一基板上，因此，高熔点金属可扩散到光电转换元件。即使光电转换元件的表面被绝缘膜保护，由于例如存在在绝缘膜上形成高熔点金属的步骤，因此，高熔点金属也可变得在绝缘膜中扩散。另外，例如，由于作为高熔点金属污染光电转换元件的结果产生的泄漏电流，因此可在图像中出现白色缺陷。并且，为了形成在PTL 1中讨论的结构，必须确定在同一基板上在哪里形成高熔点金属半导体化合物层，由此使处理复杂化。
因此，本发明的一个目的是，通过使用简单的结构，提供在抑制导致例如产生白色缺陷的光电转换元件的特性的降低的同时在周边电路部设置高熔点金属化合物层的固态图像拾取装置。
问题的解决方案
本发明提供一种固态图像拾取装置，其中，设置光电转换元件和用于传送来自光电转换元件的电荷的栅电极的第一基板和设置用于读出基于在光电转换元件处产生的电荷的信号的周边电路部的第二基板相互层叠，其中，第二基板具有高熔点金属化合物层，并且，第一基板不具有高熔点金属化合物层。
本发明的有益的效果
根据本发明，能够通过使用简单的结构提供在抑制光电转换元件的特性的降低的同时在周边电路部设置高熔点金属化合物层的固态图像拾取装置。
附图说明
图1是用于描述第一实施例的固态图像拾取装置的断面图。
图2是用于描述第二实施例的固态图像拾取装置的断面图。
图3是用于描述第三实施例的固态图像拾取装置的断面图。
图4表示根据第三实施例的固态图像拾取装置的制造方法。
图5表示根据第三实施例的固态图像拾取装置的制造方法。
图6是用于描述第五实施例的固态图像拾取装置的断面图。
图7表示根据第四实施例的固态图像拾取装置的制造方法。
图8表示根据第四实施例的固态图像拾取装置的制造方法。
图9表示根据第四实施例的固态图像拾取装置的制造方法。
图10是用于描述第五实施例的固态图像拾取装置的断面图。
图11是用于描述第六实施例的固态图像拾取装置的断面图。
图12是根据本发明的固态图像拾取装置的示例性电路。
图13是示出根据第七实施例的图像拾取系统的框图。
具体实施方式
通过相互层叠第一基板和第二基板形成根据本发明的固态图像拾取装置，其中第一基板具有光电转换元件和用于传送的栅电极并且第二基板具有周边电路部。不在第一基板设置高熔点金属化合物层，而在第二基板设置高熔点金属化合物层。通过这种结构，变得更容易确定在哪里形成化合物层，并且变得能够使周边电路部处的晶体管以更高的速度操作，并且以高速执行信号读出操作，同时抑制光电转换元件的特性降低。
以下，将参照附图详细描述本发明。
第一实施例
将参照图1和图12描述本发明的第一实施例。
首先，参照图12描述根据第一实施例的固态图像拾取装置的示例性电路。图12所示的固态图像拾取装置300包括布置多个光电转换元件的像素部301和具有用于执行用于从像素部301读取信号的驱动操作的控制电路并具有处理读出信号的信号处理电路的周边电路部302。
在像素部301中，设置多个光电转换元件303、传送晶体管304、放大晶体管306和复位晶体管307。包含至少一个光电转换元件303的结构被定义为像素。实施例中的一个像素包含光电转换元件303、传送晶体管304、放大晶体管306和复位晶体管307。传送晶体管304的源极与光电转换元件303连接，并且，传送晶体管304的漏极区域与放大晶体管306的栅电极连接。与放大晶体管306的栅电极对应的节点被定义为节点305。复位晶体管与节点305连接，并且，节点305的电势被设为任何电势（例如，复位电势）。这里，放大晶体管306是源极跟随器电路的一部分，并且，与节点305的电势对应的信号被输出到信号线RL。
周边电路部302包含用于向像素部301的晶体管的栅电极供给控制信号的垂直扫描电路VSR。周边电路部302包含保持从像素部301输出的信号并包含用于放大、加算、AD转换等的信号处理电路的读出电路RC。另外，周边电路部302包含控制依次输出来自读出电路RC的信号的定时的控制电路的水平扫描电路HSR。
这里，通过相互层叠两个芯片形成根据第一实施例的固态图像拾取装置300。两个芯片是包含像素部301的光电转换元件303和传送晶体管304的第一芯片308，和包含像素部301的放大晶体管306和复位晶体管307和周边电路部302的第二芯片309。在这种结构中，控制信号通过连接部310从第二芯片309的周边电路部302被供给到第一芯片308的传送晶体管304的栅电极。在第一芯片308的光电转换元件303处产生的信号通过与传送晶体管304的漏极区域连接的连接部311被读出到节点305。通过以这种方式在另一芯片上设置复位晶体管307和放大晶体管306，能够增加光电转换元件303的面积，并增加灵敏度。如果光电转换元件303的面积相同，那么可以提供许多的光电转换元件303，由此使得能够增加像素的数量。
下面将参照图1描述根据实施例的固态图像拾取装置。图1是与图12所示的固态图像拾取装置300对应的固态图像拾取装置100的断面图。图1是与图12所示的光电转换元件303、传送晶体管304和放大晶体管306对应的断面图。不描述其它的部分。图1表示用于两个像素的结构。
图1表示第一芯片101、第二芯片102以及第一芯片和第二芯片的接合表面103。第一芯片101与图12所示的第一芯片308对应，并且，第二芯片102与图12所示的第二芯片309对应。
第一芯片101具有第一基板104。第一基板104的形成晶体管的表面是主面105，第一基板的与其相反的面是背面106。构成图12所示的光电转换元件303和传送晶体管304的部分被设置在第一基板104。例如具有主要成分是铝的布线（铝线）的包含第一布线层122和第二布线层123的多层布线结构107被设置在第一芯片101的第一基板104的主面105侧的上部上。这里，多层布线结构107的多个层间绝缘膜被描述为一体绝缘膜。
第二芯片102具有第二基板108。第二基板108的形成晶体管的表面是主面109，并且，该第二基板的与其相反的面是背面110。例如具有铝线的包含第一布线层128和第二布线层129的多层布线结构111被设置在第二基板108的主面109的上部上。即使在这里，多层布线结构111的多个层间绝缘膜也被描述为一体绝缘膜。图12所示的放大晶体管306被设置在第二基板108上。在描述中，在各芯片中，从基板的主面到背面的方向被定义为向下的方向或深的方向，并且，从背面到主面的方向被定义为向上的方向或浅的方向。
这里，在根据实施例的固态图像拾取装置中，第一芯片101的基板主面105和第二芯片102的基板主面109被相互层叠以相互面对。在图1中，在第一芯片101和第二芯片102的连接部的结构中，仅表示第一芯片101的浮动扩散区域（FD区域）113与第二芯片102的放大晶体管126的栅电极之间的连接。具体而言，第一芯片101的FD区域113通过多层布线结构107、连接部311和多层布线结构111与放大晶体管的栅电极126连接。图12所示的向传送晶体管的栅电极114供给控制信号的连接部310在图1没有被示出。根据实施例的固态图像拾取装置是从第一基板104的背面106射光的背面照射型的固态图像拾取装置。
将详细描述各芯片。首先，阱115、构成光电转换元件的N型电荷蓄积区域112和传送晶体管的栅电极114被设置在第一芯片101的第一基板104。并且，构成光电转换元件的P型表面保护层被设置在电荷蓄积区域112的上部上。并且，P型半导体区域116、元件隔离区域117和传送晶体管的漏极区域113被设置在第一基板104。阱115是设置晶体管和光电转换元件的半导体区域，并且，在这里可以是N型或P型。P型半导体区域116可抑制在第一基板104的背面106的硅与氧化硅膜之间的界面上产生的暗电流，并且甚至可用作光电转换元件的一部分。电荷蓄积区域112蓄积在光电转换元件处产生的电荷（电子），并且在图1中在传送晶体管的栅电极侧具有P型表面保护层。元件隔离区域117由P型半导体区域形成，并且，虽然没有示出，但是可具有包含诸如LOCOS隔离层或STI隔离层的绝缘膜的元件隔离结构。传送晶体管的漏极区域113是FD区域，并且构成图12所示的节点305。第一芯片101的第一基板104的背面106侧具有抗反射膜118、遮光膜119、包含平坦化层的滤色层120和微透镜121。
然后，阱124、图12中的放大晶体管306的源极区域和漏极区域125和栅电极126和元件隔离区域127被设置在第二芯片102的第二基板108上。阱124是P型半导体区域。这里，设置在根据实施例的固态图像拾取装置的第二芯片102处的晶体管（图12所示的放大晶体管306）的源极区域和漏极区域125包含高熔点金属化合物层130。设置在第二芯片102处的构成图12所示的周边电路部302的区域也类似地具有包含高熔点金属化合物层的晶体管（未示出）。当在半导体基板中使用硅时，高熔点金属化合物层是例如使用作为高熔点金属的钴或钛的硅化物。
不在例如第一基板104的晶体管形成高熔点金属化合物层。多层布线结构的绝缘膜被设置在第一基板104的主面105的上部。因此，不在第一基板104形成高熔点金属化合物层，并且，设置在第二基板的周边电路部的晶体管具有高熔点金属化合物层，使得能够在降低噪声的同时增加晶体管的操作速度。另外，通过仅在第二芯片102设置包含这种高熔点金属化合物层的晶体管，能够减少高熔点金属向光电转换元件的混入，并减少由于高熔点金属的混合产生的噪声。由于不必在同一基板上形成将设置高熔点金属化合物层的区域和不设置高熔点金属化合物层的区域，因此，不必形成例如保护膜以防止高熔点金属化合物层的形成，即，能够使得各基板具有简单的结构并通过使用简单的步骤制造它。
在实施例中，除了光电转换元件以外，在第一基板104还形成FD区域。这是由于，如果高熔点金属化合物层被设置在光电转换元件和构成保持在光电转换元件产生的信号电荷的FD区域的半导体区域，那么当高熔点金属混入半导体区域中时产生的噪声混入信号电荷中。如果放大晶体管被设置在第一基板，那么不在放大晶体管形成高熔点金属化合物层。
虽然在实施例中各布线层由铝线形成，但是，各布线层可由主要成分是铜的布线（铜线）形成。防止铜的扩散的扩散防止膜也可被设置在铜线的上部，并且，防止铜的扩散的扩散防止膜可经受构图。
第二实施例
将参照图2描述根据本实施例的固态图像拾取装置。根据实施例的固态图像拾取装置与根据第一实施例的固态图像拾取装置的类似之处在于其电路与图12所示的电路等同，并且，两者的不同之处在于其芯片层叠结构。以下将省略电路的描述。以下将描述图2所示的结构。
图2是与图12所示的电路对应的固态图像拾取装置200的断面图。图2是与图12所示的光电转换元件303、传送晶体管304和放大晶体管306对应的两个像素的断面图，并且不示出其它的部分。
图2表示第一芯片201、第二芯片202以及第一芯片和第二芯片的接合表面203。第一芯片201与图12所示的第一芯片308对应，并且，第二芯片202与图12所示的第二芯片309对应。
第一芯片201具有第一基板204。第一基板204的形成晶体管的表面是主面205，第一基板的与其相反的面是背面206。构成图12所示的光电转换元件303和传送晶体管304的部分被设置在第一基板204。例如具有铝线的包含第一布线层222和第二布线层223的多层布线结构207被设置在第一基板204的主面205的上部上。这里，多层布线结构207的多个层间绝缘膜被描述为一体绝缘膜。
第二芯片202具有第二基板208。第二基板208的形成晶体管的表面是主面209，并且，第二基板的与其相反的面是背面210。例如具有铝线的包含第一布线层228和第二布线层229的多层布线结构211被设置在第二基板208的主面209的上部上。即使在这里，多层布线结构211的多个层间绝缘膜也被描述为一体绝缘膜。图12所示的放大晶体管306被设置在第二基板208。
这里，在根据实施例的固态图像拾取装置中，第一基板204的主面205和第二基板208的背面210相互层叠以相互面对。在图2中，在第一芯片201和第二芯片202的连接部的结构中，仅示出第一芯片201的FD 213与第二芯片202的放大晶体管的栅电极226之间的连接。具体而言，第一芯片201的FD区域213通过多层布线结构207、连接部311和多层布线结构211与放大晶体管的栅电极226连接。这里，设置构成连接部311的一部分并与第二基板208有关的贯通电极235。通过贯通电极，FD区域213和放大晶体管的栅电极226相互连接。在图2中没有表示向传送晶体管的栅电极214供给控制信号的图12所示的连接部310。根据实施例的固态图像拾取装置是从第一基板204的背面206入射光的背面照射型的固态图像拾取装置。
下面将详细描述各芯片。阱215、构成光电转换元件的N型电荷蓄积区域212和传送晶体管的栅电极214被设置在第一芯片201的第一基板204。并且，P型半导体区域216、元件隔离区域217和传送晶体管的漏极区域213被设置在第一基板204。第一芯片201的第一基板204的背面206侧具有抗反射膜218、遮光膜219、包含平坦化层的滤色层220和微透镜121。然后，阱224、图12中的放大晶体管306的源极区域和漏极区域225和栅电极226和元件隔离区域227被设置在第二芯片202的第二基板208上。另外，第一布线层228和第二布线层229被设置在第二基板208的上部，并且，绝缘层234被设置在第二基板208的最深部分处。第一芯片201和第二芯片202的结构与第一实施例的那些类似，因此以下将不描述它们。
在第二实施例中，进一步在第二芯片202的上部设置粘接层232和支撑基底233。将在后面描述第二实施例中的绝缘层、粘接层232和支撑基底233。
这里，设置在根据实施例的固态图像拾取装置的第二芯片202的晶体管（图12所示的放大晶体管306）的源极区域和漏极区域225和栅电极226具有高熔点金属化合物层230。设置在第二芯片202的构成图12所示的周边电路部302的区域也类似地具有包含高熔点金属化合物层的晶体管（未示出）。当在半导体基板中使用硅时，高熔点金属化合物层是例如使用作为高熔点金属的钴或钛的硅化物。例如设置在第二基板的周边电路部的晶体管具有高熔点金属化合物层，使得能够增加晶体管的操作的速度。另外，通过仅在第二芯片202设置包含这种高熔点金属化合物层的晶体管，能够在抑制第一芯片201的光电转换元件的特性降低的同时减少高熔点金属向光电转换元件的混入。由于不必在同一基板上形成将设置高熔点金属化合物层的区域和不设置高熔点金属化合物层的区域，因此，不必形成例如保护膜以防止高熔点金属化合物层的形成，即，能够使得各基板具有简单的结构并通过使用简单的步骤制造它。
第三实施例
将参照图3描述根据本实施例的固态图像拾取装置。根据实施例的固态图像拾取装置与根据第一实施例的固态图像拾取装置100对应，并且与其的不同在于，它包含扩散防止膜。以下将描述图3所示的结构。与第一实施例相同的结构特征将不被描述。
在图3所示的固态图像拾取装置400中，扩散防止膜131被设置在第一芯片101和第二芯片102之间。通过设置这种扩散防止膜131，能够抑制设置在第二芯片的高熔点金属化合物层的高熔点金属扩散到多层布线结构111和107中以及高熔点金属混入构成FD区域的半导体区域和第一芯片的光电转换元件中。因此，能够进一步抑制导致（图像的）白色缺陷的泄漏电流或当高熔点金属混入半导体区域中时产生的暗电流的生成。
将参照图4和图5描述图3所示的固态图像拾取装置400的制造方法。首先，在图4（a）中，设置变为图3所示的第一基板104的光电二极管形成部件（以下，称为“PD形成部件”）401和变为图3所示的第二基板108的电路形成部件402。这些部件为例如硅半导体基板，并且可以为任何导电类型。PD形成部件401包含P型半导体区域116和绝缘层403。PD形成部件401使用SOI基板，并且，可通过外延生长或离子注入形成P型半导体区域116。
然后，如图4（b）所示，在PD形成部件401形成诸如传送晶体管的栅电极114和电荷蓄积区域112的元件。在PD形成部件401的上部上形成多层布线结构107。多层布线结构107具有第一布线层122和第二布线层123。第一布线层122和第二布线层123包含多个布线。实施例中的布线是铝线。多层布线结构107具有用于相互绝缘布线的层间绝缘膜。例如，层间绝缘膜被设置在第一布线层122与传送晶体管的栅电极之间以及第一布线层122与第二布线层123之间。为了形成多层布线结构107，可以使用一般的半导体工艺。最后，形成覆盖第二布线层的层间绝缘膜，并且，其多个部分被去除，使得第二布线层123的一些布线被露出。露出的第二布线层123构成连接部311。PD形成部件401的形成传送晶体管的栅电极的表面变为后面描述的第一基板的主面105。
在图4（b）中，在电路形成部件402形成阱124和包含诸如放大晶体管306的晶体管的周边电路部。然后，高熔点金属被沉积在诸如晶体管的源极区域、漏极区域125和栅电极126的预定位置上，并且，执行热处理，由此形成高熔点金属化合物层130。然后，在电路形成部件402的上部形成多层布线结构111。多层布线结构111具有第一布线层128和第二布线层129。多层布线结构111的结构和制造方法与PD形成部件401的多层布线结构107的那些类似。然后，在形成第二布线层129之后，形成覆盖第二布线层129的扩散防止膜131。扩散防止膜131由例如氮化硅或碳化硅形成。扩散防止膜131用于抑制向PD形成部件401扩散高熔点金属。然后，扩散防止膜131的多个部分被去除，使得构成连接部311的第二布线层129的一些布线被露出。这里，可通过蚀刻或CMP技术去除扩散防止膜。这里，电路形成部件402变为第二基板108。如图4（b）所示的那样确定第二基板108的主面109。
然后，如图5（c）所示，PD形成部件401和电路形成部件402的主面（105、109）被设置为相互面对并且通过例如微凸块被接合在一起。
最后，如图5（d）所示，通过例如CMP或蚀刻去除PD形成部件401的不希望的部分404和绝缘层403，使得PD形成部件401更薄，以形成第一基板104。然后，在第一基板104的背面106的上部形成由碳化硅形成的抗反射膜118。在形成抗反射膜118之后，在抗反射膜118的上部形成钨膜以便构图，由此形成遮光膜119。然后，形成平坦化层和滤色器120，并且形成微透镜121。这种制造方法使得能够制造图3所示的固态图像拾取装置400。
这里，根据实施例的结构，在形成多层布线结构107的层间绝缘膜之后，能够在高温下或者长时间地执行热处理，以便提高光电转换元件的诸如从缺陷恢复的特性。如果第一基板具有高熔点金属化合物层，那么在形成层间绝缘膜之前形成高熔点金属化合物层。在形成层间绝缘膜之后，由于诸如高熔点金属的扩散的问题，变得难以在高温下或者长时间地执行热处理。因此，根据实施例的结构，由于可以任选地执行用于光电转换元件的从缺陷恢复的热处理，因此，能够抑制光电转换元件的特性的降低。
在希望的形式中，为了增加设置在FD区域的触点的连接电阻，希望在与插头连接的半导体区域上执行离子注入和热处理。但是，如上所述，如果第一基板具有高熔点金属化合物层，那么变得难以在在形成层间绝缘膜之后实施的触点形成步骤中执行热处理。因此，根据实施例的结构，能够在周边电路部设置高熔点金属化合物层的同时在不设置高熔点金属化合物层的FD区域形成触点的步骤中执行充分的热处理。因此，能够在减少FD区域的高熔点金属的污染的同时适当地连接FD区域处的触点。
如上所述，根据实施例的固态图像拾取装置，能够在增加周边电路部处的晶体管的操作的速度并增加信号读出操作的速度的同时进一步抑制光电转换元件处的暗电流的产生。
第四实施例
将参照图6描述根据本实施例的固态图像拾取装置。根据本实施例的固态图像拾取装置的结构与根据第二实施例的固态图像拾取装置的结构对应，与其的不同在于，它包含扩散防止膜。以下将描述图6所示的结构。与第二实施例等同的结构特征将不被描述。
在图6所示的固态图像拾取装置500中，防止高熔点金属的扩散的扩散防止膜231被设置在第一芯片210与第二芯片202之间。通过设置这种扩散防止膜231，能够进一步抑制设置在第二芯片的高熔点金属化合物层的高熔点金属向第一芯片的光电转换元件和构成FD区域的半导体区域的混入。因此，能够抑制（图像的）白色缺陷或暗电流的产生。扩散防止膜231是由例如氮化硅或碳化硅形成的膜。
下面，将参照图7～9描述图6所示的固态图像拾取装置500的制造方法。首先，在图7（a）中，设置变为图6所示的第一基板204的光电二极管形成基板（以下，称为“PD形成部件”）501和变为图6所示的第二基板208的电路形成部件502。PD形成部件501包含p型半导体区域216和绝缘层503。PD形成部件501使用SOI基板，并且，可通过外延生长或离子注入形成p型半导体区域216。电路形成部件502使用SOI基板并包含绝缘层234。
然后，在图7（b）所示的PD形成部件501中，形成诸如传送晶体管的栅电极214、电荷蓄积区域212和阱215的元件。在PD形成部件501的上部上形成多层布线结构207。多层布线结构207包含第一布线层222和第二布线层223。多层布线结构207的结构和制造方法与第三实施例中的那些类似，因此将不描述它们。然后，形成覆盖第二布线层223的层间绝缘膜，并且，层间绝缘膜的多个部分被去除，使得第二布线层223的布线被露出。第二布线层223构成连接部311。然后，形成覆盖第二布线层223并由例如氮化硅或碳化硅形成的扩散防止膜231。覆盖第二布线层233的层间绝缘膜可被设置在第二布线层223和扩散防止膜231之间。
在图7（b）所示的电路形成部件502中，形成包含放大晶体管的晶体管和阱224。然后，在诸如晶体管的源极区域、漏极区域和栅电极的预定位置上沉积高熔点金属，并且，执行热处理，由此形成高熔点金属化合物层230。然后，在电路形成部件502的上部上形成多层布线结构211。多层布线结构211具有第一布线层228。第一布线层228的结构和制造方法与第三实施例的类似。
然后，在图8（c）中，在电路形成部件502处的第一布线层228的上部形成粘接剂层506和支撑基底507。然后，通过烧蚀或蚀刻去除电路形成部件502的不希望的部分504，并且，形成第二基板208。
在图8（d）中，变为图6所示的第一基板204的PD形成部件501的主面205和第二基板208的背面210被相互层叠以相互面对，并且，通过例如微凸块被接合在一起。然后，第一粘接层506和第一支撑基底507被去除。然后，在第二基板208的第一布线层228的上部上形成层间绝缘膜，并且，形成用于与第一基板204的电连接的贯通电极235。可通过一般的半导体工艺制造贯通电极235。然后，覆盖贯通电极235，并且，形成第二布线层229。
然后，如图9所示，在第二基板208的第二布线层229的上部上设置粘接剂层232和支撑基底233。然后，例如通过CMP或蚀刻去除PD形成部件501的不希望的部505，并且，形成第一基板204。然后，在第一基板204的背面206的上部形成由例如氮化硅形成的抗反射膜218。然后，在抗反射膜218的上部形成由例如钨形成的遮光膜219。并且，在遮光膜219的上部形成平坦化层和滤色器120，并且，形成微透镜212。这种制造方法使得能够制造图6所示的固态图像拾取装置500。
即使在根据实施例的结构中，由于可以任选地执行触点或光电转换元件的热处理，因此，能够抑制光电转换元件的特性的降低和触点的连接电阻的增加。
如上所述，根据实施例的固态图像拾取装置，能够在增加周边电路部处的晶体管的操作速度并增加信号读出操作的速度的同时进一步抑制光电转换元件处的暗电流的产生。
第五实施例
将参照图10描述根据本实施例的固态图像拾取装置。根据图10所示的实施例的固态图像拾取装置600、610和620的结构与根据第三实施例的固态图像拾取装置400的结构对应，但是扩散防止膜131的设置被修改。与第三实施例等同的结构特征将不被描述。
在图10（a）所示的固态图像拾取装置600中，扩散防止膜131被设置在第一基板104和第二基板108之间，并用作包含于设置在第一基板104的上部的多层布线结构107中的层间绝缘膜。借助于这种结构，能够省略形成层间绝缘膜的步骤，并实现固态图像拾取装置的薄型化。另外，由于固态图像拾取装置600是背面照射型的固态图像拾取装置，因此，即使由例如氮化硅形成的扩散防止膜131被设置在光电转换元件的整个顶面上，例如，也不出现源自扩散防止膜131和作为一般的层间绝缘膜的氧化硅膜之间的折射率差的反射。因此，能够在抑制光学特性降低的同时抑制来自第二基板108的高熔点金属的扩散。扩散防止膜131用作层间绝缘膜的结构不限于图10（a）所示的结构。例如，可以使用被设置在第二基板108的上部的多层布线结构111中的层间绝缘膜。
然后，在图10（b）所示的固态图像拾取装置610中，在第一基板104和第二基板108之间设置扩散防止膜131。另外，扩散防止膜131形成为接触第二基板108的源极区域和漏极区域125和栅电极126上的高熔点金属化合物层130。借助于这种结构，能够使用扩散防止膜131作为形成第二基板108的接触孔时的蚀刻阻止层。
然后，在图10（c）所示固态图像拾取装置620中，扩散防止膜131被设置在第一基板104和第二基板108之间，并且接触第二基板108的第一布线层228的上部。第一布线层228由铜线形成。扩散防止膜131还用作防止铜的扩散的扩散防止膜。借助于这种结构，能够省略形成防止铜的扩散的扩散防止膜的步骤，并实现固态图像拾取装置的薄型化。扩散防止膜131用作防止铜的扩散的扩散防止膜的结构不限于图10（c）所示的结构。例如，设置在第一基板104的上部上的多层布线结构107可由铜线形成，并且，可对于各布线层形成扩散防止膜131。
第六实施例
将参照图11描述根据本实施例的固态图像拾取装置。根据图11所示的实施例的固态图像拾取装置700、710和720的结构与根据第四实施例的固态图像拾取装置500的结构对应，但是扩散防止膜231的设置被修改。以下将不描述与第四实施例等同的结构特征。
在图11（a）所示的固态图像拾取装置700中，扩散防止膜231被设置在第一基板204和第二基板208之间，并用作包含于设置在第一基板104的上部的多层布线结构207中的层间绝缘膜。借助于这种结构，能够省略形成层间绝缘膜的步骤，并实现固态图像拾取装置的薄型化。另外，固态图像拾取装置700是背面照射型的固态图像拾取装置。因此，即使由例如氮化硅形成的扩散防止膜231被设置在光电转换元件的整个顶面上，也不必考虑源自扩散防止膜231与作为一般的层间绝缘膜的氧化硅膜之间的折射率差的入射光的反射。因此，能够抑制来自第二基板208的高熔点金属的扩散。
在图11（b）所示的固态图像拾取装置710中，扩散防止膜231被设置在第一基板204和第二基板208之间，并且接触第一基板208的第一布线层222的上部。第一布线层222由铜线形成。扩散防止膜231还用作防止铜的扩散的扩散防止膜。借助于这种结构，能够省略形成防止铜的扩散的扩散防止膜的步骤，并实现固态图像拾取装置的薄型化。扩散防止膜231用作防止铜的扩散的扩散防止膜的结构不限于图11（b）所示的结构。例如，如图11（c）所示，在被设置在第一基板204的上部的多层布线结构207的多个部分中，第二布线层223可由铜线形成，并且，扩散防止膜231可被设置在第二布线层223的上部。这里，扩散防止膜231可被设置在第一布线层222的上部。为了减少布线层之间的电容，能够根据第一布线层222的上部处的布线的形式执行防止铜的扩散的扩散防止膜的构图，并去除其一部分。如图11（c）所示，被设置在第二基板208的上部上的多层布线结构211可由铜线形成，并且可包含铜扩散防止膜901。
第七实施例
在实施例中，详细描述根据本发明的光电转换装置作为图像拾取装置被应用于图像拾取系统的情况。图像拾取系统可以例如为数字静物照相机或数字摄像机。在图13中示出向作为图像拾取系统的例子的数字静物照相机应用光电转换装置的情况的框图。
在图13中，附图标记1表示用于保护透镜的挡板，附图标记2表示在该处在图像拾取装置4上形成被照体的光学图像的透镜，附图标记3表示用于改变透过透镜2的光的量的孔径光阑。附图标记4表示作为在上述的实施例中的任一个中描述的固态图像拾取装置的图像拾取装置。图像拾取装置4将通过透镜2形成的光学图像转换成图像数据。这里，AD转换器被设置在图像拾取装置4处。具体而言，在第二芯片处形成AD转换器。附图标记7表示对于从图像拾取装置4输出的图像拾取数据执行各种校正和数据压缩的信号处理部。另外，在图13中，附图标记8表示向图像拾取装置4和信号处理部7输出各种定时信号的定时产生部，附图标记9表示执行各种运算并控制整个数字静物照相机的总体控制/运算部。附图标记10表示暂时存储图像数据的存储器部，附图标记11表示用于在记录介质上执行记录操作或读出操作的接口部，附图标记12表示诸如用于记录或读出图像拾取数据的半导体存储器的可去除的记录介质。另外，附图标记13表示用于与例如外部计算机执行通信的接口部。这里，例如，定时信号可从图像拾取系统外面被输入，并且，图像拾取系统可至少包括图像拾取装置4和处理从图像拾取装置输出的图像拾取信号的信号处理部7。虽然在实施例中使用在图像拾取装置4设置AD转换器的情况，但是，可以在不同的芯片处设置图像拾取装置和AD转换器。另外，信号处理部7等可被设置在图像拾取装置4。由于在图像拾取装置4的第二芯片处形成高熔点金属化合物层，因此，可以高速执行信号处理等。因此，根据本发明的光电转换装置适用于图像拾取系统。通过将根据本发明的光电转换装置应用于图像拾取装置，可以执行高速拍摄。
如上所述，根据本发明的固态图像拾取装置使得能够提供可执行高速操作的固态图像拾取装置。并且，扩散防止膜使得能够减少暗电流，并抑制图像中的白色缺陷的产生。实施例不限于描述的结构，并且，实施例可根据需要被组合。例如，固态图像拾取装置可包括防止高熔点金属的扩散的多个扩散防止膜。
除了晶体管的源极区域、漏极区域和栅电极以外，还可在向诸如阱触点的半导体区域施加电势的部分形成高熔点金属化合物层。
工业适用性
本发明适用于在诸如数字静物照相机或数字摄像机的图像拾取系统中使用的固态图像拾取装置。
101 第一芯片
102 第二芯片
103 接合表面
104 第一基板
107 多层布线结构
108 第二基板
111 多层布线结构
112 光电转换元件
124 阱
125 源极/漏极区域
126 放大晶体管的栅电极
130 高熔点金属化合物层

Claims (17)

1.一种固态图像拾取装置，其中，设置有光电转换元件和用于传送来自光电转换元件的电荷的传送晶体管的栅电极的第一基板和设置有用于读出基于在光电转换元件处产生的电荷的信号的周边电路部的第二基板相互层叠，其中，
第二基板具有高熔点金属化合物层，并且，
第一基板不具有高熔点金属化合物层。
2.根据权利要求1的固态图像拾取装置，其中，第一基板的上部具有包含铝线或铜线的布线层，并且，
第二基板的上部具有包含铝线或铜线的布线层。
3.根据权利要求1或权利要求2的固态图像拾取装置，包括被设置在第一基板和第二基板之间的扩散防止膜，该扩散防止膜防止高熔点金属的扩散。
4.根据权利要求1或权利要求2的固态图像拾取装置，其中，第一基板的设置有传送晶体管的栅电极的主面和第二基板的设置有周边电路部的晶体管的主面相互层叠以相互面对。
5.根据权利要求4的固态图像拾取装置，包括被设置在第一基板和第二基板之间的扩散防止膜，该扩散防止膜防止高熔点金属的扩散。
6.根据权利要求5的固态图像拾取装置，包括被设置在第一基板之上的布线层和层间绝缘膜，
其中，防止高熔点金属的扩散的扩散防止膜是被设置在第一基板的所述层间绝缘膜。
7.根据权利要求5的固态图像拾取装置，包括被设置在第二基板之上的布线层和层间绝缘膜，
其中，防止高熔点金属的扩散的扩散防止膜是被设置在第二基板的所述层间绝缘膜。
8.根据权利要求5的固态图像拾取装置，其中，防止高熔点金属的扩散的扩散防止膜被设置为接触包含设置在第二基板的高熔点金属化合物层的晶体管的高熔点金属化合物层。
9.根据权利要求5的固态图像拾取装置，其中，至少第一基板的上部或第二基板的上部具有包含铜线的布线层，
包含铜线的布线层的上部具有防止铜的扩散的扩散防止膜，并且，
防止铜的扩散的所述扩散防止膜用作防止高熔点金属的扩散的扩散防止膜。
10.根据权利要求1或权利要求2的固态图像拾取装置，其中，第一基板的设置有传送晶体管的栅电极的主面和第二基板的在该处在周边电路部中形成晶体管的主面的相反面相互层叠以相互面对。
11.根据权利要求10的固态图像拾取装置，包括被设置在第一基板和第二基板之间的扩散防止膜，扩散防止膜防止高熔点金属的扩散。
12.根据权利要求11的固态图像拾取装置，包括设置在第一基板之上的布线层和被设置为接触所述布线层的层间绝缘膜，
防止高熔点金属的扩散的扩散防止膜是被设置在第一基板的所述层间绝缘膜。
13.根据权利要求11的固态图像拾取装置，其中，防止高熔点金属的扩散的扩散防止膜被设置为接触第二基板的背面。
14.根据权利要求11的固态图像拾取装置，包括至少设置在第一基板之上的包含铜线的布线层，和
设置在包含铜线的布线层上的防止铜的扩散的扩散防止膜，
其中，防止铜的扩散的扩散防止膜用作防止高熔点金属的扩散的扩散防止膜。
15.根据权利要求1～14中的任一项的固态图像拾取装置，其中，第一基板具有通过传送晶体管的栅电极从光电转换元件传送电荷的浮动扩散区域，并且，
第二基板具有包含被输入基于浮动扩散区域的电势的信号的栅电极的放大晶体管和用于将放大晶体管的栅电极设为复位电势的复位晶体管，并且，第二基板的上部具有输出基于放大晶体管的栅电极的信号的信号线。
16.根据权利要求1～14中的任一项的固态图像拾取装置，其中，第一基板具有通过传送晶体管的栅电极从光电转换元件传送电荷的浮动扩散区域、包含被输入基于浮动扩散区域的电势的信号的栅电极的放大晶体管、和用于将放大晶体管的栅电极设为复位电势的复位晶体管，并且，
第二基板的上部具有输出基于放大晶体管的栅电极的信号的信号线。
17.一种图像拾取系统，包括：
根据权利要求1～16中的任一项的固态图像拾取装置；和
处理从固态图像拾取装置输出的信号的信号处理部。
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