CN110574164A - 固态摄像装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

[问题]为了进一步增强固态摄像装置的性能。[解决方案]本发明提供了一种固态摄像装置，所述固态摄像装置通过按照以下顺序层叠第一基板、第二基板和第三基板而构成，所述第一基板具有第一半导体基板和层叠在所述第一半导体基板上的第一多层布线层，所述第一半导体基板上形成有像素单元，所述像素单元上布置有像素，所述第二基板具有第二半导体基板和堆叠在所述第二半导体基板上的第二多层布线层，所述第二半导体基板上形成有具有预定功能的电路，所述第三基板具有第三半导体基板和堆叠在所述第三半导体基板上的第三多层布线层，所述第三半导体基板上形成有具有预定功能的电路，其中，所述第一基板和所述第二基板以所述第一多层布线层和所述第二多层布线层彼此相对的方式键合在一起，用于将所述第一基板和所述第二基板彼此电气接合的第一接合结构存在于所述第一基板和所述第二基板的键合表面上，并且所述第一接合结构包括电极连接结构，在所述电极连接结构中，形成在各个所述键合表面上的电极以彼此直接接触的方式彼此连接。

Description

固态摄像装置和电子设备
技术领域
本发明涉及固态摄像装置和电子设备。
背景技术
人们已经开发出具有如下结构的固态摄像装置：其中，设置有像素单元的像素芯片和安装有逻辑电路的逻辑芯片等堆叠。逻辑电路执行与固态摄像装置的操作有关的各种信号处理。例如，专利文献1公开了一种三层堆叠式固态摄像装置，其中像素芯片、逻辑芯片和安装有存储电路的存储芯片堆叠。存储电路保存由像素芯片的像素单元获取的像素信号。
需要注意，当描述固态摄像装置的结构时，本说明书也将如下部件称为“基板”：每个部件组合地包括半导体基板和形成在半导体基板上的多层布线层，半导体基板上形成有像素芯片、逻辑芯片或存储芯片。另外，将“基板”按照从堆叠结构的上侧(观察光进入的一侧)到下侧的顺序称为“第一基板”、“第二基板”、“第三基板”……，以便将基板彼此区分开。需要注意，堆叠式固态摄像装置是通过堆叠晶片状态的各个基板、然后将堆叠的基板切成多个堆叠式固态摄像装置(堆叠式固态摄像装置芯片)而制造的。为了方便起见，本说明书假设“基板”可以表示切割前的晶片状态或切割后的芯片状态。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：日本未经审查的专利申请特开第2014-99582号
发明内容
技术问题
已经设计出一些方法：在如专利文献1所述的堆叠式固态摄像装置中，将上基板和下基板中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将上基板和下基板中所包括的各条电源线彼此电气接合。方法的示例包括：通过焊盘在芯片外部将信号线彼此接合并将电源线彼此接合的方法、以及使用硅贯通孔(TSV：Through-Silicon Via)在芯片内部将信号线彼此接合并将电源线彼此接合的方法等。到目前为止，已经详细检查了将基板中所包括的信号线彼此电气接合并且将基板中所包括的电源线彼此电气接合的方法的变形，而事实并非如此。对这些变形的详细检查可以提供对获得表现出更高性能的固态摄像装置的适当结构的深入了解。
因此，本发明提出了能够进一步提高性能的新颖且改进的固态摄像装置和电子设备。
解决技术问题的技术方案
根据本发明，提供了一种固态摄像装置，其包括：第一基板，其包括第一半导体基板和堆叠在所述第一半导体基板上的第一多层布线层，所述第一半导体基板上形成有像素单元，所述像素单元上布置有像素；第二基板，其包括第二半导体基板和堆叠在所述第二半导体基板上的第二多层布线层，所述第二半导体基板上形成有具有预定功能的电路；以及第三基板，其包括第三半导体基板和堆叠在所述第三半导体基板上的第三多层布线层，所述第三半导体基板上形成有具有预定功能的电路，所述第一基板、所述第二基板和所述第三基板按照这种顺序堆叠，所述第一基板和所述第二基板以所述第一多层布线层和所述第二多层布线层彼此相对的方式键合在一起，用于将所述第一基板和所述第二基板彼此电气接合的第一接合结构存在于所述第一基板和所述第二基板的键合表面上，并且所述第一接合结构包括电极连接结构，在所述电极连接结构中，形成在各个所述键合表面上的电极以彼此直接接触的方式彼此连接。
此外，根据本发明，提供了一种电子设备，其包括固态摄像装置，所述固态摄像装置以电子方式拍摄待观察目标的图像，所述固态摄像装置包括：第一基板，其包括第一半导体基板和堆叠在所述第一半导体基板上的第一多层布线层，所述第一半导体基板上形成有像素单元，所述像素单元上布置有像素；第二基板，其包括第二半导体基板和堆叠在所述第二半导体基板上的第二多层布线层，所述第二半导体基板上形成有具有预定功能的电路；以及第三基板，其包括第三半导体基板和堆叠在所述第三半导体基板上的第三多层布线层，所述第三半导体基板上形成有具有预定功能的电路，所述第一基板、所述第二基板和所述第三基板按照这种顺序堆叠，所述第一基板和所述第二基板以所述第一多层布线层和所述第二多层布线层彼此相对的方式键合在一起，用于将所述第一基板和所述第二基板彼此电气接合的第一接合结构存在于所述第一基板和所述第二基板的键合表面上，并且所述第一接合结构包括电极连接结构，在所述电极连接结构中，形成在各个所述键合表面上的电极以彼此直接接触的方式彼此连接。
根据本发明，在包括堆叠的三个基板的固态摄像装置中，作为像素基板的第一基板和第二基板面对面地键合在一起(稍后详细描述)，并且在第一基板和第二基板的键合表面上，形成在各个键合表面上的电极以彼此直接接触的方式彼此连接的电极连接结构被设置为用于将第一基板和第二基板中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板和第二基板中所包括的各条电源线彼此电气接合的第一接合结构。根据该构造，多种接合结构设置为用于将第二基板和第三基板中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板和第三基板中所包括的各条电源线彼此电气接合的第二接合结构，和/或用于将第一基板和第三基板中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板和第三基板中所包括的各条电源线彼此电气接合的第三接合结构，这使得可以实现接合结构的多种变形。这可以实现允许进一步提高性能的优异的固态摄像装置。
本发明的效果
如上所述，根据本发明，可以进一步提高固态摄像装置的性能。需要注意，上述效果不一定是限制性的，并且使用或代替上述效果，可以实现本说明书中所述的任何一种效果或可以从本说明书中理解出来的其他效果。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图2A是用于描述固态摄像装置的接合结构在水平面内的布置示例的图。
图2B是用于描述固态摄像装置的接合结构在水平面内的布置示例的图。
图2C是用于描述固态摄像装置的接合结构在水平面内的另一布置示例的图。
图2D是用于描述固态摄像装置的接合结构在水平面内的另一布置示例的图。
图2E是用于描述固态摄像装置的接合结构在水平面内的又一布置示例的图。
图2F是用于描述固态摄像装置的接合结构在水平面内的又一布置示例的图。
图3A是第一基板和第二基板面对面地键合在一起的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图3B是第一基板和第二基板面对背地键合在一起的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图4A是用于描述图3A所示的固态摄像装置中的P阱与电源配线之间的寄生电容的图。
图4B是用于描述图3B所示的固态摄像装置中的P阱与电源配线之间的寄生电容的图。
图5A是示意性地图示了图3A所示的固态摄像装置中的电源配线和GND配线的布置的图。
图5B是示意性地图示了图3B所示的固态摄像装置中的电源配线和GND配线的布置的图。
图5C是图示了用于降低阻抗的图5A所示的固态摄像装置的构造示例的图。
图6A是用于描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的制造方法(第一制造方法)的图。
图6B是用于描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的制造方法(第一制造方法)的图。
图6C是用于描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的制造方法(第一制造方法)的图。
图6D是用于描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的制造方法(第一制造方法)的图。
图6E是用于描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的制造方法(第一制造方法)的图。
图7A是用于描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的另一制造方法(第二制造方法)的图。
图7B是用于描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的另一制造方法(第二制造方法)的图。
图7C是用于描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的另一制造方法(第二制造方法)的图。
图7D是用于描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的另一制造方法(第二制造方法)的图。
图7E是用于描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的另一制造方法(第二制造方法)的图。
图8A是用于描述根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的制造方法(第三制造方法)的图。
图8B是用于描述根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的制造方法(第三制造方法)的图。
图8C是用于描述根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的制造方法(第三制造方法)的图。
图8D是用于描述根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的制造方法(第三制造方法)的图。
图8E是用于描述根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的制造方法(第三制造方法)的图。
图8F是用于描述根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的制造方法(第三制造方法)的图。
图9A是用于描述根据本实施例的第四构造示例的固态摄像装置的制造方法(第四制造方法)的图。
图9B是用于描述根据本实施例的第四构造示例的固态摄像装置的制造方法(第四制造方法)的图。
图9C是用于描述根据本实施例的第四构造示例的固态摄像装置的制造方法(第四制造方法)的图。
图9D是用于描述根据本实施例的第四构造示例的固态摄像装置的制造方法(第四制造方法)的图。
图9E是用于描述根据本实施例的第四构造示例的固态摄像装置的制造方法(第四制造方法)的图。
图9F是用于描述根据本实施例的第四构造示例的固态摄像装置的制造方法(第四制造方法)的图。
图9G是用于描述根据本实施例的第四构造示例的固态摄像装置的制造方法(第四制造方法)的图。
图10A是根据本实施例的第一构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图10B是根据本实施例的第一构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图10C是根据本实施例的第一构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图10D是根据本实施例的第一构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图10E是根据本实施例的第一构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图11A是根据本实施例的第二构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图11B是根据本实施例的第二构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图11C是根据本实施例的第二构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图11D是根据本实施例的第二构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图11E是根据本实施例的第二构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图12A是根据本实施例的第三构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图12B是根据本实施例的第三构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图12C是根据本实施例的第三构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图12D是根据本实施例的第三构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图12E是根据本实施例的第三构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图12F是根据本实施例的第三构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图12G是根据本实施例的第三构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图12H是根据本实施例的第三构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图12I是根据本实施例的第三构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图12J是根据本实施例的第三构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图12K是根据本实施例的第三构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图13A是根据本实施例的第四构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图13B是根据本实施例的第四构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图13C是根据本实施例的第四构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图14A是根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图14B是根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图14C是根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图14D是根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图14E是根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图14F是根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图15A是根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图15B是根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图15C是根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图15D是根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图15E是根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图15F是根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图15G是根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图15H是根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图15I是根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图15J是根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图16A是根据本实施例的第七构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图16B是根据本实施例的第七构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图16C是根据本实施例的第七构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图16D是根据本实施例的第七构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图16E是根据本实施例的第七构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图16F是根据本实施例的第七构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图17A是根据本实施例的第八构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图17B是根据本实施例的第八构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图17C是根据本实施例的第八构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图17D是根据本实施例的第八构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图17E是根据本实施例的第八构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图17F是根据本实施例的第八构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图17G是根据本实施例的第八构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图17H是根据本实施例的第八构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图17I是根据本实施例的第八构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图17J是根据本实施例的第八构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图17K是根据本实施例的第八构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图17L是根据本实施例的第八构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图18A是根据本实施例的第九构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图18B是根据本实施例的第九构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图18C是根据本实施例的第九构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图19A是根据本实施例的第十构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图19B是根据本实施例的第十构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图19C是根据本实施例的第十构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图19D是根据本实施例的第十构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图19E是根据本实施例的第十构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图19F是根据本实施例的第十构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。
图20A是图示了作为可以应用根据本实施例的固态摄像装置的电子设备的示例的智能手机的外观的图。
图20B是图示了作为可以应用根据本实施例的固态摄像装置的电子设备的另一示例的数码相机的外观的图。
图20C是图示了作为可以应用根据本实施例的固态摄像装置的电子设备的另一示例的数码相机的外观的图。
图21A是可以应用根据本发明的技术的固态摄像装置的构造示例的截面图。
图21B是图示了可以应用根据本发明的技术的固态摄像装置的示意性构造的说明图。
图21C是图示了可以应用根据本发明的技术的摄像机的构造示例的说明图。
图21D是示出了内窥镜手术系统的示意性构造示例的视图。
图21E是示出了摄像头和相机控制单元(CCU)的功能构造示例的框图。
图21F是示出了车辆控制系统的示意性构造示例的框图。
图21G是辅助描述车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。需要注意，在本说明书和附图中，具有基本相同的功能和构造的部件用相同的附图标记表示，由此防止了重复描述这些部件。
此外，在下面描述的每个附图中，在某些情况下，为了描述可以夸大地表示某些组成构件的尺寸。附图中所示的组成构件的相对尺寸不必精确地表示实际组成构件之间的尺寸关系。
需要注意，按照以下顺序给出描述。
1.固态摄像装置的总体构造
2.接合结构的布置
3.第二基板的方向
3-1.基于P阱区域的考虑
3-2.基于功耗和GND配线的布置的考虑
4.制造方法
4-1.第一制造方法
4-2.第二制造方法
4-3.第三制造方法
4-4.第四制造方法
4-5.总结
5.固态摄像装置的构造的变形
5-1.第一构造示例
5-2.第二构造示例
5-3.第三构造示例
5-4.第四构造示例
5-5.第五构造示例
5-6.第六构造示例
5-7.第七构造示例
5-8.第八构造示例
5-9.第九构造示例
5-10.第十构造示例
5-11.总结
6.应用示例
7附录
(1.固态摄像装置的总体构造)
图1是根据本发明的实施例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。如图1所示，根据本实施例的固态摄像装置1是包括堆叠的第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C的三层堆叠式固态摄像装置。在图中，虚线A-A表示第一基板110A和第二基板110B的键合表面，并且虚线B-B表示第二基板110B和第三基板110C的键合表面。第一基板110A是设置有像素单元的像素基板。第二基板110B和第三基板110C是设置有用于执行与固态摄像装置1的操作有关的各种信号处理的电路。例如，第二基板110B和第三基板110C是设置有逻辑电路的逻辑基板或设置有存储电路的存储基板。固态摄像装置1是在像素单元中对从第一基板110A的下述的后表面侧进入的光进行光电转换的背照式互补金属氧化物半导体(CMOS：Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)图像传感器。需要注意，为了说明图1，以下描述第二基板110B是逻辑基板并且第三基板110C是存储基板的情况。
在堆叠式固态摄像装置1中，可以更适当地构造电路以适应各个基板的功能。因此，更易于使固态摄像装置1表现出更高的性能。在所示的构造示例中，可以适当地构造第一基板110A中的像素单元以及第二基板110B和第三基板110C中的逻辑电路或存储电路，以适应各个基板的功能。这使得可以实现表现出高性能的固态摄像装置1。
需要注意，以下还将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C的堆叠方向称为z轴方向。此外，将第一基板110A沿z轴方向布置的方向定义为z轴的正方向。另外，还将在垂直于z轴方向的平面(水平面)上彼此正交的两个方向称为x轴方向和y轴方向。此外，半导体基板101、121和131的各个基板上的在基板主表面方向上的两个相反表面中的一个表面设置有诸如晶体管等功能部件，或者设置有多层布线层105、125和135，并且以下还将这些表面称为前表面(也称为前侧表面)。多层布线层105、125和135使功能部件操作，并且下面描述多层布线层105、125和135。下面描述半导体基板101、121和131。还将与前表面相反的其他表面称为后表面(后侧表面)。另外，在每个基板中，还将设置有前表面的一侧称为前表面侧(前侧)，并且还将设置有后表面的一侧称为后表面侧(后侧)。
第一基板110A主要包括包含例如硅(Si)的半导体基板101以及形成在半导体基板101上的多层布线层105。半导体基板101上主要形成有具有二维布置的像素的像素单元以及用于对像素信号进行处理的像素信号处理电路。每个像素主要包括光电二极管(PD)和驱动电路。PD接收来自观察目标的光(观察光)并执行光电转换，并且驱动电路包括用于读出与由PD获取的观察光对应的电气信号(像素信号)的晶体管等。例如，在像素信号处理电路中，对像素信号执行诸如模数转换(AD转换)等各种信号处理。需要注意，在本实施例中，像素单元不限于具有二维布置的像素的像素单元，并且可以是具有三维布置的像素的像素单元。此外，在本实施例中，使用半导体以外的材料形成的基板可以用于代替半导体基板101。例如，蓝宝石基板可以用于代替半导体基板101。在这种情况下，可以应用通过在蓝宝石基板上沉积用于执行光电转换的膜(例如，有机光电转换膜)来形成像素的模式。
绝缘膜103堆叠在半导体基板101的形成有像素单元和像素信号处理电路的前表面上。多层布线层105形成在绝缘膜103内部。多层布线层105包括用于传输诸如像素信号和用于驱动驱动电路的晶体管的驱动信号等各种信号的信号线配线。多层布线层105还包括电源配线和接地配线(GND配线)等。需要注意，在下文中，为了简单起见，有时将信号线配线简称为信号线。此外，有时将电源配线和GND配线统称为电源线。多层布线层105的最低配线可以通过接触部107与像素单元或像素信号处理电路电气接合，例如，诸如钨(W)等导电材料嵌入接触部107中。需要注意，实际上，可以通过重复地形成具有预定厚度的层间绝缘膜并形成布线层来形成多个布线层，但是为了简单起见，图1将多个层间绝缘膜统称为绝缘膜103，并且将多个布线层统称为多层布线层105。
需要注意，在多层布线层105的最上层中，电极以电极的金属表面从绝缘膜103露出的方式形成。在第一基板110A和第二基板110B键合在一起的情况下，如稍后所述，电极包括在用于将这些基板中的配线彼此电气接合的电极连接结构159中。需要注意，在本说明书中，为了简单起见，有时将一个基板中的配线和另一个基板中的配线彼此电气接合简单地缩写为将一个基板和另一个基板彼此电气接合。此时，在基板彼此电气接合时彼此电气接合的配线可以是信号线或电源线。
例如，第二基板110B是逻辑基板。第二基板110B主要包括包含例如Si的半导体基板121以及形成在半导体基板121上的多层布线层125。逻辑电路形成在半导体基板121上。在逻辑电路中，执行与固态摄像装置1的操作有关的各种信号处理。例如，逻辑电路可以控制用于驱动第一基板110A的像素单元(即，像素单元的驱动控制)的驱动信号，并且可以控制与外部的信号交换。需要注意，在本实施例中，使用半导体以外的材料形成的基板可以用于代替半导体基板121。例如，蓝宝石基板可以用于代替半导体基板121。在这种情况下，可以应用在蓝宝石基板上沉积半导体膜(例如，Si膜)以在半导体膜中形成逻辑电路的模式。
绝缘膜123堆叠在半导体基板121的形成有逻辑电路的前表面上。用于传输与逻辑电路的操作有关的各种信号的多层布线层125形成在绝缘膜123内部。多层布线层125还包括电源配线和GND配线等。多层布线层125的最低配线可以通过接触部127与逻辑电路电气接合，例如，诸如W等导电材料嵌入接触部127中。需要注意，与第一基板110A的绝缘膜103和多层布线层105类似，第二基板110B的绝缘膜123也可以是多个层间绝缘膜的总称，并且多层布线层125也可以是多个布线层的总称。
需要注意，在多层布线层125的最上层中，电极以电极的金属表面从绝缘膜123中露出的方式形成。在第一基板110A和第二基板110B键合在一起的情况下，如稍后所述，电极包括用于将这些基板中所包括的信号线彼此电气接合并且将这些基板中所包括的电源线彼此电气接合的电极连接结构159中。此外，焊盘151可以形成在多层布线层125中。焊盘151用作外部输入/输出单元(I/O单元)以与外部交换各种信号。焊盘151可以沿着芯片的外周设置。
例如，第三基板110C是存储基板。第三基板110C主要包括包含例如Si的半导体基板131以及形成在半导体基板131上的多层布线层135。存储电路形成在半导体基板131上。存储电路暂时保存由第一基板110A的像素单元获取并且通过像素信号处理电路进行了AD转换的像素信号。将像素信号暂时保存在存储电路中可以实现全局快门系统并且使得像素信号以更高的速度从固态摄像装置1读出到外部。这使得即使在高速拍摄时也可以拍摄出抑制了畸变的更高质量的图像。需要注意，在本实施例中，使用半导体以外的材料形成的基板可以用于代替半导体基板131。例如，蓝宝石基板可以用于代替半导体基板131。在这种情况下，可以应用在蓝宝石基板上沉积用于形成存储元件的膜(例如，相变材料膜)并使用该膜形成存储电路的模式。
绝缘膜133堆叠在半导体基板131的形成有存储电路的前表面上。用于传输与存储电路的操作有关的各种信号的多层布线层135形成在绝缘膜133内部。多层布线层135还包括电源配线和GND配线等。多层布线层135的最低配线可以通过接触部137与存储电路电气接合，例如，诸如W等导电材料嵌入接触部137中。需要注意，与第一基板110A的绝缘膜103和多层布线层105类似，第三基板110C的绝缘膜133也可以是多个层间绝缘膜的总称，并且多层布线层135也可以是多个布线层的总称。
需要注意，焊盘151可以形成在多层布线层135中。焊盘151用作I/O单元以与外部交换各种信号。焊盘151可以沿着芯片的外周设置。
第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中的各者在晶片状态下制造。其后，这些基板键合在一起，并且执行用于将基板中所包括的各条信号线彼此电气接合并将基板中所包括的各条电源线彼此电气接合的各个过程。
具体地，首先以第一基板110A的半导体基板101的前表面(设置有多层布线层105的表面)和第二基板110B的半导体基板121的前表面(设置有多层布线层125的表面)彼此相对的方式将晶片状态下的第一基板110A和晶片状态下的第二基板110B键合在一起。以下还将两个基板在这些基板的半导体基板的前表面彼此相对的情况下键合在一起的这种状态称为面对面(F-to-F)。
此时，第一基板110A和第二基板110B以第一基板110A的多层布线层105的最上层中的电极的金属表面和第二基板110B的多层布线层125的最上层中的电极的金属表面彼此接触的方式键合在一起。然后执行热处理，由此将电极彼此连接，并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合。本说明书还将电极彼此直接连接并且用于将基板中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将基板中所包括的各条电源线彼此电气接合的这种结构称为电极连接结构159。即，电极连接结构159包括形成在第一基板110A中的键合表面上的电极、用于将该电极与多层布线层105中的预定配线电气接合的过孔、形成在第二基板110B中的键合表面上的电极、以及用于将该电极与多层布线层125中的预定配线电气接合的过孔。在所示的示例中，第一基板110A和
第二基板110B面对面键合在一起；因此，这些过孔中的各者设置在对应的绝缘膜中(绝缘膜103和123中)，但是根据基板键合在一起的方向，过孔中的一个过孔可以是贯穿半导体基板的过孔(所谓的TSV(通过从第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中的任何一者的一个表面贯穿半导体基板101、121和131中的至少一个半导体基板而设置的过孔))(例如，在稍后描述的图15A所示的电极连接结构159b中，通过贯穿半导体基板121而设置的第二基板110B的过孔)。需要注意，在本实施例中，如上所述，包含半导体以外的材料的基板也可以用于代替半导体基板101、121和131，但是为了方便起见，本说明书还将通过贯穿包含半导体以外的材料的这种基板而设置的过孔称为TSV。
接下来，以晶片状态下的第二基板110B的半导体基板121的后表面(与设置有多层布线层125相反的表面)和第三基板110C的半导体基板131的前表面(设置有多层布线层135的表面)彼此相对的方式将晶片状态下的第三基板110C进一步键合到第一基板110A和第二基板110B的堆叠体。需要注意，此时，在第二基板110B中，半导体基板121在键合过程之前被减薄，并且具有预定厚度的绝缘膜129形成在半导体基板121的后表面上。以下还将以一个基板的半导体基板的前表面和另一个基板的半导体基板的后表面彼此相对的方式将两个基板键合在一起的这种状态称为面对背(F-to-B)。
接下来，对第一基板110A的半导体基板101进行减薄，并且在半导体基板101的后表面侧上形成绝缘膜109。其后，在第一基板110A的半导体基板101的后表面上形成滤色器层111(CF层111)和微透镜阵列113(ML阵列113)，并且绝缘膜109插入半导体基板101与滤色器层111之间。
CF层111包括多个二维布置的CF。ML阵列113包括多个二维布置的ML。CF层111和ML阵列113形成在像素单元正上方，并且针对相应的一个像素的PD设置有一个CF和一个ML。
例如，CF层111的每个CF具有红色、绿色和蓝色中的任何一者。已经通过CF的观察光进入像素的PD，并且获取像素信号。这允许针对观察目标获取滤色器的颜色分量的像素信号(即，这允许彩色摄像)。实际上，对应于一个CF的一个像素可以用作子像素，并且一个像素可以包括多个子像素。例如，在固态摄像装置1中，一个像素可以包括四种颜色的子像素，所述子像素包括设置有红色CF的像素(即，红色像素)、设置有绿色CF的像素(即，绿色像素)、设置有蓝色CF的像素(即，蓝色像素)、以及未设置CF的像素(即，白色像素)。然而，为了方便说明，在不区分像素和子像素的情况下，本说明书也将对应于一个子像素的部件简称为像素。需要注意，布置CF的方法没有特别限制，但是可以采用诸如三角形布置、条纹布置、对角线布置或矩形布置等任何类型的布置。
形成ML阵列113以将每个ML定位在相应的一个CF的正上方。设置ML阵列113使得由ML收集的观察光通过CF进入像素的PD，这可以实现提高观察光的收集效率并提高固态摄像装置1的灵敏度的效果。
在形成CF层111和ML阵列113之后，形成焊盘开口153a和153b以露出设置在第二基板110B的多层布线层125和第三基板110C的多层布线层135中的焊盘151。以从第一基板110A的后表面侧贯穿第一基板110A并且到达设置在第二基板110B的多层布线层125中的焊盘151的金属表面的方式形成焊盘开口153a。以从第一基板110A的后表面侧贯穿第一基板110A和第二基板110B并且到达设置在第三基板110C的多层布线层135中的焊盘151的金属表面的方式形成焊盘开口153b。例如，焊盘151和其他外部电路利用导线接合而通过焊盘开口153a和153b彼此电气接合。即，第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线可以通过其他外部电路彼此电气接合，并且第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线可以通过其他外部电路彼此电气接合。
需要注意，在本说明书中，在如图1所示的图中存在多个焊盘开口153的情况下，为了方便起见，通过将不同的字母附加到附图标记末端来区分多个焊盘开口153，例如焊盘开口153a和焊盘开口153b。
其后，针对每个固态摄像装置1切割包括以晶片状态堆叠的基板的已处理的堆叠晶片结构，从而完成固态摄像装置1。
上面已经描述了固态摄像装置1的示意性构造。如上所述，在固态摄像装置1中，电极连接结构159将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合，并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合，并且通过焊盘开口153a和153b露出的焊盘151通过诸如设置在固态摄像装置1外部的配线或基板等电气接合构件彼此接合，这允许第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且允许第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。即，第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线可以通过电极连接结构159、焊盘151以及焊盘开口153a和153b彼此电气接合，并且第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线可以通过电极连接结构159、焊盘151以及焊盘开口153a和153b彼此电气接合。需要注意，本说明书还将诸如图1所示的电极连接结构159、焊盘151以及焊盘开口153a和153b等结构统称为接合结构，该接合结构允许基板中所包括的各条信号线彼此电气接合并且允许基板中所包括的各条电源线彼此电气接合。尽管在图1所示的结构中未使用，但是接合结构还包括稍后描述的TSV 157(稍后描述的双接触部式或共用接触部式TSV)。
需要注意，第一基板110A的多层布线层105、第二基板110B的多层布线层125和第三基板110C的多层布线层135可以包括多个堆叠的第一金属布线层141，每个第一金属布线层141都包括具有相对低电阻的第一金属。例如，第一金属是铜(Cu)。使用Cu配线使得可以以更高的速度交换信号。然而，考虑到用于导线键合的与导线的键合性等，焊盘151均可以包括不同于第一金属的第二金属。因此，在所示的构造示例中，设置有焊盘151的第二基板110B的多层布线层125和设置有焊盘151的第三基板110C的多层布线层135包括第二金属布线层143，第二金属布线层143包含与焊盘151在同一层中的第二金属。例如，第二金属是铝(Al)。例如，除了焊盘151之外，Al配线可以用作通常形成为宽配线的电源配线或GND配线。
此外，第一金属和第二金属不限于上面例示的Cu和Al。可以使用各种金属作为第一金属和第二金属。可替代地，多层布线层105、125和135的各个布线层均可以包含金属以外的导电材料。如果这些布线层均包括导电材料，那么这就足够了。材料没有限制。可替代地，包括焊盘151的所有多层布线层105、125和135可以包含相同的导电材料来代替使用两种类型的导电材料。
另外，在本实施例中，稍后描述TSV 157，并且电极连接结构159中所包括的电极和过孔还均包含第一金属(例如，Cu)。例如，在第一金属是Cu的情况下，这些结构可以通过镶嵌方法或双镶嵌方法形成。然而，本实施例不限于这种示例，并且这些结构的一部分或全部可以包括第二金属、与第一金属和第二金属都不同的其他金属、或其他非金属导电材料。例如，电极连接结构159中所包括的TSV 157和过孔可以通过在开口中嵌入诸如W等具有良好的可嵌入性的金属材料形成。在过孔的直径相对小的情况下，考虑到可嵌入性，可以适当地应用使用W的这种结构。此外，TSV 157可以不必通过将导电材料嵌入通孔(贯穿至少一个半导体基板的开口)中而被形成，并且可以通过在通孔的内壁(侧壁和底部)上形成包含导电材料的膜而被形成。
此外，尽管在图1和各个后续图中的一些图中未图示，但是固态摄像装置1包含绝缘材料，该绝缘材料用于使诸如第一金属和第二金属等导电材料与半导体基板101、121和131在图示为仿佛诸如第一金属和第二金属等导电材料与半导体基板101、121和131接触的部分中电气绝缘。例如，绝缘材料可以包括诸如氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)等各种已知材料。绝缘材料可以插入导电材料与半导体基板101、121和131之间，或者可以存在于远离导电材料与半导体基板101、121和131接触的部分的半导体基板101、121和131内部。例如，关于稍后描述的TSV 157和电极连接结构159中所包括的TSV，绝缘材料可以存在于设置在半导体基板101、121和131中的通孔的内壁与嵌入通孔中的导电材料之间(即，包含绝缘材料的膜可以形成在通孔的内壁上)。可替代地，关于TSV 157和电极连接结构159中所包括的TSV，绝缘材料可以存在于半导体基板101、121和131内部的在水平面的方向上以预定距离远离设置在半导体基板101、121和131中的通孔的部分。此外，尽管在图1和各个后续图中的一些图中未图示，但是在第一金属是Cu的情况下，用于防止Cu扩散的阻挡金属存在于Cu与半导体基板101、121和131或绝缘膜103、109、123、129和133接触的部分中。作为阻挡金属，可以使用诸如氮化钛(TiN)或氮化钽(TaN)等各种已知材料。
此外，形成在各个基板的半导体基板101、121和131上的各个部件(设置到第一基板110A上的像素单元和像素信号处理电路、设置到第二基板110B上的逻辑电路和设置到第三基板110C上的存储电路)、多层布线层105、125和135、以及绝缘膜103、109、123、129和133的具体构造及其形成方法可以与各种已知的构造和方法类似。因此，此处不详细描述具体构造和形成方法。
例如，如果绝缘膜103、109、123、129和133包含具有绝缘特性的材料，那么这就足够了，并且材料没有限制。例如，绝缘膜103、109、123、129和133可以包含SiO2或SiN等。此外，绝缘膜103、109、123、129和133中的各者不必包含一种类型的绝缘材料，反而可以包含多种类型的堆叠绝缘材料。此外，例如，在绝缘膜103、123和133中，具有绝缘特性的低k材料可以用于形成需要以更高的速度传输信号的配线的区域。使用低k材料允许减少配线之间的寄生电容，这可以进一步促进高速信号传输。
作为形成在各个基板的半导体基板101、121和131上的各个部件、多层布线层105、125和135、以及绝缘膜103、109、123、129和133的其他具体构造以及它们的其他形成方法，可以适当地应用例如专利文献1中所述的内容。专利文献1是由本申请的申请人提交的在先申请。
此外，在上述构造示例中，对像素信号执行诸如AD转换等信号处理的像素信号处理电路安装在第一基板110A上，但是本实施例不限于该示例。像素信号处理电路的一部分功能或全部功能可以设置到第二基板110B上。这种情况可以实现执行所谓的逐像素模数转换(像素ADC)的固态摄像装置1。在像素ADC中，由针对每个像素设置的PD获取的像素信号针对每个像素传输到第二基板110B的像素信号处理电路，并且针对例如在列方向和行方向上排列有多个像素的像素阵列中的每个像素执行AD转换。与针对像素阵列的每列包括一个AD转换电路并执行普通的逐列模数转换(列ADC)的固态摄像装置相比，这允许以更高的速度使像素信号进行AD转换并读出像素信号。在列ADC中，一列中所包括的多个像素顺序地进行AD转换。需要注意，在固态摄像装置1被构造成能够执行像素ADC的情况下，每个像素设置有将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合的电极连接结构。
此外，在上述构造示例中，已经描述了第二基板110B是逻辑基板并且第三基板110C是存储基板的情况。然而，本实施例不限于这种示例。如果第二基板110B和第三基板110C是具有像素基板的功能以外的功能的基板，那么这就足够了，并且可以随意地确定功能。例如，固态摄像装置1不必包括任何存储电路。在这种情况下，例如，第二基板110B和第三基板110C都可以用作逻辑基板。可替代地，逻辑电路和存储电路可以分布在第二基板110B和第三基板110C中，并且这些基板可以协作，以实现逻辑基板和存储基板的功能。可替代地，第二基板110B可以是存储基板，并且第三基板110C可以是逻辑基板。
此外，在上述构造示例中，Si基板用作各个基板中的半导体基板101、121和131，但是本实施例不限于这种示例。例如，作为半导体基板101、121和131，可以使用诸如砷化镓(GaAs)基板或碳化硅(SiC)基板等其他类型的半导体基板。可替代地，代替半导体基板101、121和131，可以使用均包含半导体以外的材料的基板，例如如上所述的蓝宝石基板。
(2.接合结构的布置)
如上面参照图1所述，在固态摄像装置1中，各个基板中所包括的各条信号线和/或各条电源线可以通过接合结构在多个基板上彼此电气接合。通过考虑每个基板(芯片)的构造和性能等，可以适当地确定这些接合结构在水平面内的布置以提高整个固态摄像装置1的性能。现在描述固态摄像装置1的接合结构在水平面内的布置的几种变形。
图2A和图2B中的各者是用于描述固态摄像装置1的接合结构在水平面内的布置示例的图。例如，图2A和图2B分别示出了在用于对像素信号执行诸如AD转换等处理的像素信号处理电路安装在第一基板上的情况下的固态摄像装置1中的接合结构的布置。
图2A示意性地图示了固态摄像装置1中所包括的第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C。通过接合结构实现的第一基板110A的下表面(与第二基板110B相对的表面)与第二基板110B的上表面(与第一基板110A相对的表面)之间的电气接合由虚线以模拟的方式表示，并且通过接合结构实现的第二基板110B的下表面(与第三基板110C相对的表面)与第三基板110C的上表面(与第二基板110B相对的表面)之间的电气接合由实线以模拟的方式表示。
在第一基板110A的上表面上，图示了像素单元206和接合结构201的位置。每个接合结构201都用作用于与外部交换诸如电源信号和GND信号等各种信号的I/O单元。具体地，每个接合结构201可以是设置在第一基板110A的上表面上的焊盘151。可替代地，如图1所示，在焊盘151嵌入第一基板110A的多层布线层105、第二基板110B的多层布线层125或第三基板110C的多层布线层135中的情况下，接合结构201可以是被设置成露出焊盘151的焊盘开口153。可替代地，接合结构201可以是稍后描述的引线开口(lead line opening)155。如图2A所示，第一基板110A在芯片中央设置有像素单元206，并且I/O单元中所包括的接合结构201布置在像素单元206周围(即，沿着芯片的外周)。此外，尽管未图示，但是像素信号处理电路也可以布置在像素单元206周围。
图2B示意性地图示了第一基板110A的下表面上的接合结构202的位置、第二基板110B的上表面上的接合结构203的位置、第二基板110B的下表面上的接合结构204的位置和第三基板110C的上表面上的接合结构205的位置。接合结构202至205中的各者可以是稍后描述的TSV 157或上述的设置在基板之间的电极连接结构159。可替代地，如图1所示，在焊盘151嵌入第二基板110B的多层布线层125或第三基板110C的多层布线层135中的情况下，其可以是接合结构202至205之中的定位在接合结构201正下方的焊盘开口153。焊盘开口153被设置为露出焊盘151。可替代地，接合结构202至205可以是稍后描述的引线开口155。需要注意，图2B图示了与图2A所示的表示电气接合的直线的形式一致的接合结构202至205。即，由虚线表示第一基板110A的下表面上的接合结构202和第二基板110B的上表面上的接合结构203，并且由实线表示第二基板110B的下表面上的接合结构204和第三基板110C的上表面上的接合结构205。
如上所述，在所示的构造示例中，像素信号处理电路安装在第一基板110A的像素单元206周围。因此，由像素单元206获取的像素信号通过第一基板110A上的像素信号处理电路进行诸如AD转换等处理，然后被传输到第二基板110B中所包括的电路。此外，如上所述，I/O单元中所包括的接合结构201也布置在第一基板110A的像素单元206周围。因此，如图2B所示，第一基板110A的下表面上的接合结构202沿着芯片的外周与存在像素信号处理电路和I/O单元的区域相关联地布置，以便将像素信号处理电路和I/O单元电气接合到第二基板110B中所包括的电路。此外，第二基板110B的上表面上的接合结构203也相应地沿着芯片的外周布置。
同时，安装在第二基板110B和第三基板110C上的逻辑电路或存储电路可以形成在芯片的整个表面上。因此，如图2B所示，第二基板110B的下表面上的接合结构204和第三基板110C的上表面上的接合结构205与逻辑电路或存储电路安装的位置相关联地布置在芯片的整个表面上。
图2C和图2D中的各者是用于描述固态摄像装置1的接合结构在水平面内的另一布置示例的图。例如，图2C和图2D分别图示了在固态摄像装置1被构造成能够执行像素ADC的情况下的接合结构的布置。在这种情况下，像素信号处理电路没有安装在第一基板110A上，而是安装在第二基板110B上。
类似于图2A，图2C示意性地图示了固态摄像装置1中所包括的第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C。通过接合结构实现的第一基板110A的下表面(与第二基板110B相对的表面)与第二基板110B的上表面(与第一基板110A相对的表面)之间的电气接合由虚线或点线以模拟的方式表示，并且通过接合结构实现的第二基板110B的下表面(与第三基板110C相对的表面)与第三基板110C的上表面(与第二基板110B相对的表面)之间的电气接合由实线以模拟的方式表示。在表示第一基板110A的下表面与第二基板110B的上表面之间的电气接合的线中，虚线表示在图2A中也存在的例如与I/O单元有关的电气接合，并且点线表示在图2A中不存在的与像素ADC有关的电气接合。
类似于图2B，图2D示意性地图示了第一基板110A的下表面上的接合结构202的位置、第二基板110B的上表面上的接合结构203的位置、第二基板110B的下表面上的接合结构204的位置和第三基板110C的上表面上的接合结构205的位置。需要注意，图2D图示了与图2C所示的表示电气接合的直线的形式一致的接合结构202至205。即，在第一基板110A的下表面上的接合结构202和第二基板110B的上表面上的接合结构203中，由虚线表示对应于例如在图2A中也存在的与I/O单元有关的电气接合的接合结构，并且由点线表示可以对应于与像素ADC有关的电气接合的接合结构。相比之下，由实线表示第二基板110B的下表面上的接合结构204和第三基板110C的上表面上的接合结构205。
如上所述，在所示的构造示例中，像素信号处理电路安装在第二基板110B上，并且像素信号处理电路被构造成能够执行像素ADC。即，由像素单元206的每个像素获取的像素信号针对每个像素被传输到安装在第二基板110B正下方的像素信号处理电路，并且像素信号处理电路执行诸如AD转换等处理。因此，如图2C和图2D所示，在构造示例中，第一基板110A的下表面上的接合结构202沿着芯片的外周与存在I/O单元的区域相关联地布置(图中由虚线表示的接合结构202)，以便将信号从I/O单元传输到第二基板110B中所包括的电路，并且第一基板110A的下表面上的接合结构202布置于存在像素单元206的整个区域上方(图中由点线表示的接合结构202)，以便将像素信号从像素单元206的每个像素传输到第二基板110B中所包括的电路。
类似于图2A和图2B所示的构造示例，第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合，并且第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。因此，如图2C和图2D所示，第二基板110B的下表面上的接合结构204和第三基板110C的上表面上的接合结构205布置在芯片的整个表面之上。
图2E和图2F中的各者是用于描述固态摄像装置1的接合结构在水平面内的又一布置示例的图。图2E和图2F分别图示了在例如存储电路安装在第二基板110B上的情况下的接合结构的布置。
类似于图2A，图2E示意性地图示了固态摄像装置1中所包括的第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C。通过接合结构实现的第一基板110A的下表面(与第二基板110B相对的表面)与第二基板110B的上表面(与第一基板110A相对的表面)之间的电气接合由虚线或点线以模拟的方式表示，并且通过接合结构实现的第二基板110B的下表面(与第三基板110C相对的表面)与第三基板110C的上表面(与第二基板110B相对的表面)之间的电气接合由实线或点线以模拟的方式表示。在表示第一基板110A的下表面与第二基板110B的上表面之间的电气接合的线中，虚线表示例如在图2A中也存在的与I/O单元有关的电气接合，并且点线表示在图2A中不存在的与存储电路有关的电气接合。此外，在表示第二基板110B的下表面与第三基板110C的上表面之间的电气接合的线中，实线表示例如在图2A中也存在的与如下信号有关的电气接合：该信号与存储电路的操作不直接相关，并且点线表示在图2A中不存在的与存储电路有关的电气接合。
类似于图2B，图2F示意性地图示了第一基板110A的下表面上的接合结构202的位置、第二基板110B的上表面上的接合结构203的位置、第二基板110B的下表面上的接合结构204的位置和第三基板110C的上表面上的接合结构205的位置。需要注意，图2F图示了与图2E所示的表示电气接合的直线的形式一致的接合结构202至205。即，在第一基板110A的下表面上的接合结构202和第二基板110B的上表面上的接合结构203中，由虚线表示对应于例如在图2A中也存在的与I/O单元有关的电气接合的接合结构，并且由点线表示可以对应于与存储电路有关的电气接合的接合结构。此外，在第二基板110B的下表面上的接合结构204和第三基板110C的上表面上的接合结构205中，由实线表示对应于例如在图2A中也存在的与如下信号有关的电气接合的接合结构：该信号与存储电路的操作不直接相关，并且由点线表示可以对应于与存储电路有关的电气接合的接合结构。
如上所述，在所示的构造示例中，存储电路安装在第二基板110B上。在这种情况下，像素信号处理电路安装在第一基板110A上，并且由像素单元206获取并通过第一基板110A的像素信号处理电路进行了AD转换的像素信号可以传输到第二基板110B的存储电路并且可以保存在存储电路中。例如，为了将保存在第二基板110B的存储电路中的像素信号读出到外部，然后在第二基板110B的存储电路与第三基板110C的逻辑电路之间传输信号。
因此，在构造示例中，作为第一基板110A的下表面上的接合结构202，接合结构202(图中由虚线表示的接合结构202)沿着芯片的外周与安装有I/O单元和像素信号处理电路的区域相关联地布置，以便将信号从I/O单元和像素信号处理电路传输到第二基板110B，并且接合结构202(图中由点线表示的接合结构202)被布置成用于将进行了AD转换的像素信号传输到第二基板110B的存储电路。此时，为了均衡延迟时间，期望像素信号从第一基板110A的电路到第二基板110B的存储电路的传输路径的布线长度和信号在第二基板110B的存储电路与第三基板110C的逻辑电路之间的传输路径的布线长度尽可能相等。因此，例如，如图2F所示，用于在第一基板110A的电路与第二基板110B的存储电路之间以及在第二基板110B的存储电路与第三基板110C的电路之间交换信号的接合结构202至205可以被设置成集中在水平面的中央附近。然而，只要可以使布线长度基本一致，接合结构202至205就不必如在所示的示例中那样被设置在水平面的中央附近。
上面已经描述了固态摄像装置1的接合结构在水平面内的几个布置示例。需要注意，本实施例不限于上述示例。可以适当地确定安装在固态摄像装置1的各个基板上的部件，并且也可以根据部件适当地确定固态摄像装置1的接合结构在水平面内的布置。作为安装在每个基板上的部件和接合结构在水平面内的相应布置，可以应用各种已知部件和布置。此外，在图2A至图2F所示的示例中，I/O单元中所包括的接合结构201沿着芯片的外周的三个边布置，但是本实施例不限于这些示例。也可以应用各种已知布置作为I/O单元的布置。例如，I/O单元中所包括的接合结构201可以沿着芯片的外周的一个边、两个边、或四个边布置。
(3.第二基板的方向)
在图1所示的构造示例中，在固态摄像装置1中，第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起(即，第二基板110B的前表面侧指向第一基板110A)。同时，固态摄像装置1可以包括面对背地键合在一起的第一基板110A和第二基板110B(即，第二基板110B的前表面侧指向第三基板110C)。
例如，可以通过考虑每个基板(每个芯片)的构造和性能等适当地确定第二基板110B的方向以提高整个固态摄像装置1的性能。在此，描述两个作为示例的用于确定第二基板110B的方向的概念。
(3-1.基于P阱面积的考虑)
图3A是与图1所示的构造示例类似的第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起的固态摄像装置1的示意性构造的垂直截面图。图3B是与图1所示的构造示例不同的第一基板110A和第二基板110B面对背地键合在一起的固态摄像装置1a的示意性构造的垂直截面图。除了第二基板110B的方向相反之外，固态摄像装置1a的构造类似于图1所示的固态摄像装置1的构造。
在图3A和图3B中，多层布线层105、125和135中所包括的配线(信号线、GND配线或电源配线)的功能是通过在这些配线上叠加不同种类的阴影来表示的(即，图3A和图3B所示的配线的阴影是通过将图3A和图3B中的图例所示的表示配线功能的阴影叠加在图1所示的各个配线的阴影上来表示的(这同样适用于稍后描述的图4A和图4B))。如图所示，在固态摄像装置1和1a中，用于将信号线、GND配线和电源配线引出到外部的端子(对应于上述的焊盘151)沿着芯片的外周设置。这些相应的端子成对地设置在水平面内夹着像素单元206的位置处。因此，在固态摄像装置1和1a内部，信号线、GND配线和电源配线延伸以将这些端子彼此接合，并且信号线、GND配线和电源配线在水平面内伸展。
在图3A和图3B中，“P”附着到P阱，并且“N”附着到针对第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C设置的N阱。例如，在所示的构造中，像素单元的各个像素中所包括的PD是在P阱中形成N型扩散区域的PD，以便读出由光电转换产生的电子，并且每个像素中所包括的驱动电路的晶体管是N型MOS晶体管，以便读出在PD中产生的电子。因此，像素单元的阱是P阱。相比之下，设置到第二基板110B和第三基板110C的逻辑电路和存储电路包括CMOS电路，因此PMOS和NMOS混合。因此，例如，存在面积基本相同的P阱和N阱。因此，在所示的构造示例中，第一基板110A具有比第二基板110B和第三基板110C更大的P阱面积。
在此，在固态摄像装置1和1a中，GND电位可以赋予P阱。因此，P阱和电源配线彼此相对并且二者之间插入有绝缘体的任何构造导致P阱与电源配线之间形成寄生电容。
参照图4A和图4B描述形成在P阱与电源配线之间的寄生电容。图4A是用于描述图3A所示的固态摄像装置1中的P阱与电源配线之间的寄生电容的图。在图4A中，相对于图3A所示的固态摄像装置1，P阱与电源配线之间的寄生电容由双点划线以模拟的方式表示。如图4A所示，在固态摄像装置1中，第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起。因此，如图所示，第一基板110A的像素单元的P阱和第二基板110B的多层布线层125中的电源配线彼此相对，并且二者之间插入有绝缘体。绝缘体包括在绝缘膜103和123中。这可能导致在P阱与电源配线之间的相应区域中形成寄生电容。
同时，图4B是用于描述图3B所示的固态摄像装置1a中的P阱与电源配线之间的寄生电容的图。在图4B中，相对于图3B所示的固态摄像装置1a，P阱与电源配线之间的寄生电容由双点划线以模拟的方式表示。如图4B所示，在固态摄像装置1a中，第二基板110B和第三基板110C面对面地键合在一起。因此，第三基板110C的逻辑电路或存储电路的P阱和第二基板110B的多层布线层125中的电源配线彼此相对，并且二者之间插入有绝缘体。绝缘体包括在绝缘膜123和133中。这可能导致在P阱与电源配线之间的相应区域中形成寄生电容。
上述寄生电容被认为随着P阱面积增大而增大。这导致在图4A和图4B所示的构造示例中，图4A所示的第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起的构造中的寄生电容比图4B所示的第一基板110A和第二基板110B面对背地键合在一起的构造中的寄生电容更大。
如果与第二基板110B中的电源配线有关的寄生电容大，那么第二基板110B中的电源与GND之间的电流路径的阻抗减小。因此，可以进一步稳定第二基板110B中的电源系统。具体地，例如，即使在功耗根据第二基板110B上的电路的操作中的波动而发生波动的情况下，也可以抑制由功耗波动导致的电源电平的波动。即使在与第二基板110B有关的电路高速操作的情况下，也因此可以进一步稳定操作，并且可以提高整个固态摄像装置1的性能。
以这种方式，当着重于P阱面积时，在图3A至图4B所示的构造示例中，第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起的固态摄像装置1形成比第一基板110A和第二基板110B面对背地键合在一起的固态摄像装置1a更大的关于第二基板110B的电源配线的寄生电容，使得可以在高速操作时实现更高的稳定性。即，可以说固态摄像装置1具有更优选的构造。
然而，各个基板的一些设计可能导致第三基板110C具有比第一基板110A更大的P阱面积。在这种情况下，在第二基板110B的电源配线与第三基板110C的P阱之间形成更大的寄生电容的固态摄像装置1a的构造被认为可以在高速操作时获得比固态摄像装置1更高的稳定性。
总之，当基于P阱面积考虑第二基板110B的方向时，优选地，在第一基板110A的P阱面积大于第三基板110C的P阱面积的情况下，固态摄像装置1以第二基板110B的前表面侧指向第一基板110A的方式构造。即，优选地，固态摄像装置1以第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起的方式构造。相反，优选地，在第三基板110C的P阱面积大于第一基板110A的P阱面积的情况下，固态摄像装置1a以第二基板110B的前表面侧指向第三基板110C的方式构造。即，优选地，固态摄像装置1a以第一基板110A和第二基板110B面对背地键合在一起的方式构造。
在本实施例中，可以从基于P阱面积这样的视角确定第二基板110B的方向。例如，图1和下述的图10A至图19F所示的根据本实施例的固态摄像装置1至11f分别被构造成第一基板110A的P阱面积大于第三基板110C的P阱面积并且被构造成具有相应地面对面地键合在一起的第一基板110A和第二基板110B。因此，固态摄像装置1至11f甚至在高速操作时也可以获得高操作稳定性。
需要注意，第一基板110A的P阱面积大于第三基板110C的P阱面积的情况的示例包括：仅像素单元安装在第一基板110A上并且各种电路(诸如像素信号处理电路、逻辑电路和存储电路)安装在第二基板110B和第三基板110C上的情况，该像素单元在P阱中包括用于读出由光电转换产生的电子的PD和用于读出PD的电子的NMOS晶体管。同时，第三基板110C的P阱面积大于第一基板110A的P阱面积的情况的示例包括：像素单元和各种电路一起安装在第一基板110A上并且由各种电路占据的第一基板110A的面积相对大的情况。
(3-2.基于功耗和GND配线的布置的考虑)
上面着重于图3A所示的固态摄像装置1和图3B所示的固态摄像装置1a的P阱面积，但是现在着重于每个基板中的功耗和GND配线的布置。
图5A是示意性地图示了图3A所示的固态摄像装置1中的电源配线和GND配线的布置的图。图5B是示意性地图示了图3B所示的固态摄像装置1a中的电源配线和GND配线的布置的图。图5A和图5B简单地图示了固态摄像装置1和1a的结构，并且通过由双点划线图示电源配线并由单点划线图示GND配线来表示电源配线和GND配线的示意性布置。此外，图中箭头的大小以模拟的方式表示流过电源配线和GND配线的电流的量。
如图5A和图5B所示，可以认为电源配线主要包括垂直电源配线303和水平电源配线304，垂直电源配线303从设置到第一基板110A的上表面(即，固态摄像装置1和1a的上表面)的电源端子(VCC)沿z轴方向延伸，水平电源配线304在第一基板110A的多层布线层105、第二基板110B的多层布线层125和第三基板110C的多层布线层135中沿水平方向延伸。以下还将垂直电源配线303和水平电源配线304统称为电源配线303和304。需要注意，水平电源配线304实际上也可以存在于第一基板110A的多层布线层105和第二基板110B的多层布线层125中，但是为了简单起见，在图5A和图5B中未图示。图5A和图5B分别仅图示了第三基板110C的多层布线层135中的水平电源配线304。
此外，可以认为GND配线主要包括垂直GND配线305和水平GND配线306，垂直GND配线305从设置到第一基板110A的上表面的GND端子沿z轴方向延伸，水平GND配线306在第一基板110A的多层布线层105、第二基板110B的多层布线层125和第三基板110C的多层布线层135中沿水平方向延伸。以下还将垂直GND配线305和水平GND配线306统称为GND配线305和306。需要注意，还将第一基板110A的水平GND配线306称为水平GND配线306a，还将第二基板110B的水平GND配线306称为水平GND配线306b，并且还将第三基板110C的水平GND配线306称为水平GND配线306c，以区分它们。
在此，作为示例，检查第三基板110C的功耗大于第一基板110A的功耗的情况。例如，假设第三基板110C是逻辑基板。逻辑电路被分为多个电路块，操作的电路块可以根据处理内容变化。即，在固态摄像装置1和1a中的一系列操作期间，主要操作的逻辑电路的位置可以变化。因此，电源电流流过的逻辑电路的位置被偏置(例如，由于与电路操作相关联的晶体管栅极电容和布线电容的充电和放电而产生电源电流)，此外，该位置可以变化。
如图5A和图5B所示，现在着重于第三基板110C的逻辑电路中的两个电路块301和302。当这两个电路块301和302操作时，形成经过电源端子、电源配线303和304、电路块301和302、GND配线305和306、以及GND端子的电流路径。
在此，假设电路块301在某个时间的功耗大于电路块302的功耗。在这种情况下，如图5A和图5B所示，此时从电源配线303和304供应到电路块301的电流比供应到电路块302的电流更多。这种功耗差异导致靠近电路块301的垂直GND配线305(还被称为垂直GND配线305a以区分垂直GND配线305)具有比靠近电路块302的垂直GND配线305(还被称为垂直GND配线305b以区分垂直GND配线305)更大的通过电路块301和302流向垂直GND配线305的电流量。
第一基板110A和第二基板110B包括水平GND配线306a和306b，因此，由在通往第一基板110A的上表面上的GND端子的途中的第一基板110A和第二基板110B的水平GND配线306a和306b来校正垂直GND配线305a和305b之间的电流量的不平衡。即，电流流向第一基板110A和第二基板110B的水平GND配线306a和306b，以校正垂直GND配线305a和305b之间的电流量的不平衡。因此，如图5A和图5B中的各者中的实线箭头所示，经过水平电源配线304、电路块301和302、水平GND配线306c、垂直GND配线305a、以及水平GND配线306a和306b的环状电流路径形成在固态摄像装置1和1a中的各者中。
此时，如图5A所示，在第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起的固态摄像装置1中，第一基板110A和第二基板110B的水平GND配线306a和306b都布置得离第三基板110C的水平电源配线304相对远。因此，在上述的环状电流路径中，环形的开口宽度增大。这使环状电流路径的电感增大。即，阻抗变高。因此，电源电流的稳定性可能降低，并且整个固态摄像装置1的性能可能降低。
同时，如图5B所示，在第一基板110A和第二基板110B面对背地键合在一起的固态摄像装置1a中，第一基板110A的水平GND配线306a布置得离第三基板110C的水平电源配线304相对远，但是第二基板110B的水平GND配线306b布置得相对靠近第三基板110C的水平电源配线304。因此，在上述的环状电流路径中，环形的开口宽度减小。这使环状电流路径的电感减小。即，阻抗变低。因此，可以进一步稳定电源电流，并且可以进一步提高整个固态摄像装置1的性能。
以这种方式，当着重于功耗和GND配线的布置时，在第三基板110C的功耗大于第一基板110A的功耗的情况下，第一基板110A和第二基板110B面对背地键合在一起的固态摄像装置1a被认为能够实现比第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起的固态摄像装置1更稳定的操作。固态摄像装置1a允许第二基板110B的水平GND配线306b布置得更靠近第三基板110C的水平电源配线304。即，可以说固态摄像装置1a具有更优选的构造。
然而，各个基板的一些设计可能导致第一基板110A比第三基板110C消耗更多电力。在这种情况下，认为可以从允许第一基板110A的水平电源配线与第二基板110B的水平GND配线306b之间的距离减小的固态摄像装置1的构造而非固态成像装置1a预期更稳定的操作。
总之，当基于功耗和GND配线的布置考虑第二基板110B的方向时，优选地，固态摄像装置1在第一基板110A的功耗大于第三基板110C的功耗的情况下以第二基板110B的前表面侧指向第一基板110A的方式构造。即，优选地，固态摄像装置1以第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起的方式构造。相反，优选地，固态摄像装置1a在第三基板110C的功耗大于第一基板110A的功耗的情况下以第二基板110B的前表面侧指向第三基板110C的方式构造。即，优选地，固态摄像装置1a以第一基板110A和第二基板110B面对背地键合在一起的方式构造。
在本实施例中，可以从基于功耗和GND配线的布置这样的视角确定第二基板110B的方向。例如，图1和下述的图10A至图19F所示的根据本实施例的固态摄像装置1至11f分别被构造成第一基板110A的功耗大于第三基板110C的功耗并且被构造成具有相应地面对面地键合在一起的第一基板110A和第二基板110B。因此，固态摄像装置1至11f可以实现更稳定的操作。
需要注意，第三基板110C的功耗大于第一基板110A的功耗的情况的示例包括：仅像素单元安装在第一基板110A上并且许多电路(例如，诸如像素信号处理电路、逻辑电路和存储电路等)安装在第二基板110B和第三基板110C上的情况。这种构造的具体示例包括：仅像素单元安装在第一基板110A上，像素信号处理电路和存储电路安装在第二基板110B上并且逻辑电路安装在第三基板110C上的构造。此时，像素信号处理电路中的数字电路(例如，产生用于AD转换的参考电压的数字电路)可以安装在第三基板110C上。可替代地，在更频繁访问的存储电路(例如，每帧对像素信号进行多次写入或读出的存储电路)安装在第三基板110C上的情况下，第三基板110C被认为消耗更多的电力。
同时，第一基板110A的功耗大于第三基板110C的功耗的情况的示例包括：像素单元和各种电路一起安装在第一基板110A上并且由各种电路占据的第一基板110A的面积相对大的情况。可替代地，在较少访问的存储电路(例如，每帧仅对像素信号进行一次写入或读出的存储电路)安装在第三基板110C上的情况下，第三基板110C被认为消耗更少的电力并且第一基板110A被认为相对消耗更多的电力。
需要注意，当将第一基板110A的功耗和第三基板110C的功耗彼此比较时，可以比较功耗本身，或者可以比较可以表示功耗大小的其他指标。其他指标的示例包括安装在每个基板的电路上的栅极数量(例如，100个栅极和一百万个栅极)和每个基板的电路的操作频率(例如，100MHz和1GHz)等。
在此，作为减小图5A所示的第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起的固态摄像装置1中的环状电流路径的阻抗的方法，如图5C所示，考虑通过使用多条在z轴方向上延伸的配线(即，垂直GND配线)将第一基板110A的水平GND配线306a和第二基板110B的水平GND配线306b彼此接合的方法。图5C是图示了用于减小图5A所示的固态摄像装置1中的阻抗的构造示例的图。需要注意，图5C所示的固态摄像装置1b对应于图5A所示的通过使用多条垂直GND配线将第一基板110A的水平GND配线306a和第二基板110B的水平GND配线306b彼此接合的固态摄像装置1，并且其他部件类似于固态摄像装置1的部件。
采用图5C所示的构造能够强化水平GND配线306a和306b，并且能够使环状电流路径中的阻抗减小。因此，认为可以进一步提高整个固态摄像装置1b的性能。需要注意，图5C图示了作为示例的在第三基板110C的功耗大于第一基板110A的功耗并且第一基板110A和第二基板110B面对面键合在一起的情况下可以使环状电流路径的阻抗减小的构造。同时，在第一基板110A的功耗大于第三基板110C的功耗并且第一基板110A和第二基板110B面对背地键合在一起的情况下，如果为了减小环状电流路径的阻抗而通过使用多条垂直GND配线将第二基板110B的水平GND配线306b和第三基板110C的水平GND配线306c彼此接合，那么这就足够了。
然而，为了实现图5C所示的构造，第一基板110A的多层布线层105和第二基板110B的多层布线层125必须设置有用于将它们的GND配线彼此接合的接合结构。考虑到设置的接合结构，这对多层布线层105和125中的GND配线的布置和其他配线的布置产生约束。具体地，在图5C所示的构造中，在第一基板110A和第二基板110B中，垂直GND配线和用于使基板之间的垂直GND配线彼此接合的接合结构在水平面内不仅分布在芯片的外周部分中，而且更多地分布在芯片的中央部分中。因此，必须通过考虑这种分布来布置各条配线。即，多层布线层105和125中的各条配线的设计灵活度降低。
相比之下，如上所述，在本实施例中，通过调节第二基板110B的方向来减小环状电流路径的阻抗。不同于图5C所示的构造，这使得可以将垂直GND配线布置成在水平面内更多的垂直GND配线分布在芯片的外周部分中。因此，可以在不降低多层布线层105和125中的配线的设计灵活度的情况下减小电流路径的阻抗。即，可以稳定固态摄像装置1和1a的操作。
需要注意，例如，可以如下地确定布置在水平面内的芯片的外周部分中和芯片的中央部分中的垂直GND配线的密度。例如，在存在于通过在水平面内将芯片等分为3×3区域而获得的九个区域中的一个中央区域中的垂直GND配线的数量大于存在于八个周边区域中的垂直GND配线的数量的情况下，可以确定芯片的中央部分中的垂直GND配线的数量大(即，可以确定可以应用图5C所示的固态摄像装置1b的构造)。相反，在存在于一个中央区域中的垂直GND配线的数量小于存在于八个周边区域中的垂直GND配线的数量的情况下，可以确定芯片的外周部分中的垂直GND配线的数量大(即，可以确定可以应用图5A和图5B所示的固态摄像装置1和1a的构造)。
在此，作为示例，已经描述了在水平面内将芯片等分为九个区域的情况，但是通过分割芯片获得的区域数量不限于该示例。通过分割芯片获得的区域数量可以适当地变为4×4区域的16个区域或5×5区域的25个区域等。例如，如果在将芯片分割为作为4×4区域的16个区域的情况下由4个中央区域和12个周边区域中的垂直GND配线的数量来确定密度，那么这就足够了。可替代地，如果在将芯片分割为作为5×5区域的25个区域的情况下由1个中央区域和24个周边区域中的垂直GND配线的数量来确定密度，那么这就足够了。
(4.制造方法)
将描述根据本实施例的固态摄像装置的制造方法。需要注意，图1所示的固态摄像装置1的构造是根据本实施例的固态摄像装置的示例。根据本实施例的固态摄像装置可以包括不同于图1所示的接合结构的接合结构。以下(5.固态摄像装置的构造的变形)通过固态摄像装置中的不同接合结构来描述构造的这种变形(第一构造示例至第十构造示例)。在本文中，将描述作为示例的与以下(5.固态摄像装置的构造的变形)描述的根据本实施例的固态摄像装置的一些构造示例(第四构造示例至第六构造示例)有关的制造方法。需要注意，在各个制造方法的以下描述中，假设已经制造出第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C，并且主要描述在这种制造之后堆叠第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C的工艺。
(4-1.第一制造方法)
第一制造方法对应于稍后描述的图15A至图15J所示的根据第六构造示例的固态摄像装置7a至7j的制造方法。参照图6A至图6E，将描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的制造方法。图6A至图6E是用于描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的制造方法(第一制造方法)的图。图6A至图6E按照固态摄像装置的制造方法中的工艺顺序示意性地图示了根据第六构造示例的固态摄像装置的部分区域的平行于z轴方向的横截面，并且图6A至图6E表示制造方法中的工艺流程。
在根据第六构造示例的固态摄像装置的制造方法中，首先将第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起(图6A)。此时，第一基板110A和第二基板110B以形成在第一基板110A的前表面侧上的电极和形成在第二基板110B的前表面侧上的电极在第一基板110A和第二基板110B的键合表面上彼此直接接触的方式键合在一起。即，电极连接结构159a形成在第一基板110A与第二基板110B之间。需要注意，严格地说，电极连接结构159a可以通过在电极彼此接触的同时执行热处理而被形成，但是为了方便，在下文中，将执行热处理之前的结构和执行热处理之后的结构都称为电极连接结构159a。可以在图6A所示的工艺之后立即执行热处理，或者可以在稍后描述的图6D所示的工艺之后同时对电极连接结构159a和159b执行热处理。
在此，在第二基板110B中，在形成多层布线层125时形成过孔401。过孔401电气接合到多层布线层125中的预定配线，并且过孔401从半导体基板121的前表面到达预定深度。过孔401最终包括在电极连接结构159b的过孔中，电极连接结构159b将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。过孔401包含第一金属(例如，Cu)。然而，本实施例不限于该示例，并且过孔401可以包含其他导电材料。
接下来，从后表面侧减薄第二基板110B的半导体基板121(图6B)。在该减薄工艺中，如图6B所示，减薄半导体基板121直到露出过孔401的端部。需要注意，例如，可以应用通常在诸如通过研磨机的研磨和化学机械抛光(CMP：Chemical Mechanical Polishing)等晶片减薄工艺中使用的各种方法作为减薄工艺的具体方法。
接下来，在第二基板110B的半导体基板121的后表面侧上形成再分配线(RDL)(图6C)。具体地，在半导体基板121的后表面侧上形成绝缘膜129，并且在绝缘膜129内部形成布线图案。例如，通过使用镶嵌方法使用第一金属(例如，Cu)形成布线图案。在使用Cu形成布线图案的情况下，具体地，通过顺序地执行利用化学气相沉积(CVD：Chemical VaporDeposition)法形成包含SiO2等的绝缘膜的工艺、利用光刻和干式蚀刻处理绝缘膜以在将变成布线层的区域中形成凹槽(布线凹槽)的工艺、通过在形成的布线凹槽中嵌入金属而形成金属膜的工艺、以及去除多余金属膜(即，在形成有布线凹槽的区域以外的区域中的金属膜)以便使金属膜仅留在将变成布线层的区域(即，形成有布线凹槽的区域)中的工艺，可以形成绝缘膜129和布线图案。此时，在形成金属膜的工艺中，具体地，可以顺序地执行通过溅射法或CVD法形成包含用于抑制Cu扩散的阻挡金属的膜的工艺、通过溅射法形成包含被称为晶种层的Cu的膜的工艺、以及通过电镀沉积法(例如，电化学沉积(ECD：Electro-Chemical Deposition)电镀沉积法)形成Cu膜的工艺。晶种层是执行电镀所需的膜并且充当生长起点。此外，在去除多余金属膜的工艺中，为了去除形成在布线凹槽以外的区域中的Cu膜，考虑到平坦化，通常使用CMP法。在此，如图所示，在第一制造方法中，接合到过孔401的电极402形成为布线图案。电极402以其金属表面从绝缘膜129中露出的方式形成。需要注意，尽管未图示，但是也可以在其他绝缘膜129中形成其他布线图案。
接下来，将第二基板110B和第三基板110C面对背地键合在一起(图6D)。在第三基板110C中，多层布线层135以电极403在绝缘膜133的前表面侧上露出的方式形成，并且第二基板110B和第三基板110C以形成在第二基板110B的后表面侧上的上述电极402和形成在第三基板110C的前表面侧上的电极403在第二基板110B和第三基板110C的键合表面上彼此直接接触的方式键合在一起。其后，执行热处理以在第二基板110B与第三基板110C之间形成电极402和403两者彼此连接的电极连接结构159b。
接下来，从后表面侧减薄第一基板110A的半导体基板101。在该工艺中，类似于上述图6B所示的工艺，可以通过各种已知方法中的任何方法执行减薄工艺。然后，在已减薄的半导体基板101的后表面上形成绝缘膜109。例如，通过CVD法形成包含SiO2的膜来形成绝缘膜109。在绝缘膜109上的与像素单元对应的区域中形成CF层111和ML阵列113。由此，根据第六构造示例的固态摄像装置1c完成(图6E)。实际上，类似于稍后描述的图15A至图15J所示的固态摄像装置7a至7j，固态摄像装置1c可以设置有作为I/O单元的焊盘开口153或引线开口155。
(4-2.第二制造方法)
类似于第一制造方法，第二制造方法也对应于稍后描述的图15A至图15J所示的根据第六构造示例的固态摄像装置7a至7j的制造方法。然而，第二制造方法对应于与根据第六构造示例的固态摄像装置的第一制造方法不同的制造方法。
参照图7A至图7E，将描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的另一制造方法。图7A至图7E是用于描述根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的另一制造方法(第二制造方法)的图。图7A至图7E按照固态摄像装置的制造方法中的工艺顺序示意性地图示了根据第六构造示例的固态摄像装置的部分区域的平行于z轴方向的横截面，并且图7A至图7E表示制造方法中的工艺流程。
在根据第六构造示例的固态摄像装置的另一制造方法中，首先将第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起(图7A)。通过该工艺，电极连接结构159a形成在第一基板110A与第二基板110B之间。该工艺类似于图6A所示的与上述的第一制造方法有关的工艺。然而，在第二制造方法中，不在第二基板110B中形成过孔401。
接下来，从后表面侧减薄第二基板110B的半导体基板121(图7B)。该工艺类似于图6B所示的与上述的第一制造方法有关的工艺。
接下来，在第二基板110B的半导体基板121的后表面侧上形成再分配线(图7C)。具体地，在半导体121的后表面侧上形成绝缘膜129，并且在绝缘膜129内部形成布线图案。此时，从半导体基板121的后表面侧贯穿半导体基板121的过孔411形成，并且在布线图案中形成电气接合到过孔411的电极412。例如，可以使用诸如双镶嵌方法等各种已知方法中的任何方法作为形成过孔411和电极412的方法。
随后的工艺类似于上述的第一制造方法的工艺。具体地，接下来将第二基板110B和第三基板110C面对背地键合在一起(图7D)。此时，第二基板110B和第三基板110C以形成在第二基板110B的后表面侧上的上述电极412和形成在第三基板110C的前表面侧上的电极413在第二基板110B和第三基板110C的键合表面上彼此直接接触的方式键合在一起。其后，执行热处理以在第二基板110B与第三基板110C之间形成电极412和413两者彼此键合的电极连接结构159b。
接下来，从后表面侧减薄第一基板110A的半导体基板101。然后，在已减薄的半导体基板101的后表面上形成绝缘膜109。例如，通过CVD法形成包含SiO2的膜来形成绝缘膜109。在绝缘膜109上的与像素单元对应的区域中形成CF层111和ML阵列113。由此，根据第六构造示例的固态摄像装置1d完成(图7E)。实际上，类似于稍后描述的图15A至图15J所示的固态摄像装置7a至7j，固态摄像装置1d可以设置有作为I/O单元的焊盘开口153或引线开口155。
(4-3.第三制造方法)
第三制造方法对应于稍后描述的图14A至图14F所示的根据第五构造示例的固态摄像装置6a至6f的制造方法。参照图8A至图8F，将描述根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的制造方法。图8A至图8F是用于描述根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的制造方法(第三制造方法)的图。图8A至图8F按照固态摄像装置的制造方法中的工艺顺序示意性地图示了根据第五构造示例的固态摄像装置的部分区域的平行于z轴方向的横截面，并且图8A至图8F表示制造方法中的工艺流程。
在根据第五构造示例的固态摄像装置的制造方法中，首先将第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起(图8A)。在该工艺中，电极连接结构159形成在第一基板110A与第二基板110B之间。该工艺类似于图7A所示的根据上述的第二制造方法的工艺。
接下来，从后表面侧减薄第二基板110B的半导体基板121(图8B)。该工艺类似于图6B所示的与上述的第一制造方法有关的工艺，并且类似于图7B所示的与上述的第二制造方法有关的工艺。
接下来，在第二基板110B的半导体基板121的后表面侧上形成绝缘膜129(图8C)。例如，通过CVD法形成包含SiO2的膜来形成绝缘膜129。
接下来，将第二基板110B和第三基板110C面对背地键合在一起(图8D)。此时，与第一和第二制造方法不同，不在第二基板110B的后表面侧和第三基板110C的前表面侧上形成电极，并且不在第二基板110B与第三基板110C之间形成电极连接结构。
接下来，从后表面侧减薄第一基板110A的半导体基板101(图8E)。在该工艺中，类似于上述图8B所示的工艺，可以通过各种已知方法中的任何方法执行减薄工艺。
接下来，在第一基板110A的半导体基板101的后表面侧上形成绝缘膜109。例如，通过CVD法形成包含SiO2的膜来形成绝缘膜109。其后，从绝缘膜109上方(即，从第一基板110A的后表面侧)形成TSV 421以贯穿第一基板110A的半导体基板101和第二基板110B并且到达第三基板110C的多层布线层135的预定配线。TSV 421具有导电材料(在所示的示例中为第一金属(例如，Cu))嵌入一个通孔中的结构，该通孔从第一基板110A的后表面侧设置成在露出第二基板110B的多层布线层125中的预定配线的一部分的同时露出第三基板110C的多层布线层135中的预定配线。即，第二基板110B的多层布线层125中的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的预定配线可以通过TSV 421彼此电气接合。需要注意，以这种方式，还将通过一个通孔将多个基板的配线彼此电气接合的TSV称为共用接触部。使用共用接触部提供了以下优点：可以通过相对简单的工艺实现具有相对小的面积的TSV结构。
其后，在半导体基板101的后表面侧的绝缘膜109上的与像素单元对应的区域中形成CF层111和ML阵列113。因此，根据第五构造示例的固态摄像装置1e完成(图8F)。实际上，类似于稍后描述的图14A至图14F所示的固态摄像装置6a至6f，固态摄像装置1d可以设置有作为I/O单元的焊盘开口153或引线开口155。
需要注意，在所示的示例中，TSV 421是将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合的接合结构，但是TSV421可以形成为将第一基板110A的多层布线层105中的信号线和第三基板110C的多层布线层135中的信号线彼此电气接合并且将第一基板110A的多层布线层105中的电源线和第三基板110C的多层布线层135中的电源线彼此电气接合，或者可以形成为将第一基板110A的多层布线层105中的信号线、第二基板110B的多层布线层125中的信号线和第三基板110C的多层布线层135中的信号线彼此电气接合并且将第一基板110A的多层布线层105中的电源线、第二基板110B的多层布线层125中的电源线和第三基板110C的多层布线层135中的电源线彼此电气接合。
(4-4.第四制造方法)
第四制造方法对应于稍后描述的图13A至图13C所示的根据第四构造示例的固态摄像装置5a至5c的制造方法。参照图9A至图9G，将描述根据本实施例的第四构造示例的固态摄像装置的制造方法。图9A至图9G是用于描述根据本实施例的第四构造示例的固态摄像装置的制造方法(第四制造方法)的图。图9A至图9G按照固态摄像装置的制造方法中的工艺顺序示意性地图示了根据第四构造示例的固态摄像装置的部分区域的平行于z轴方向的横截面，并且图9A至图9G表示制造方法中的工艺流程。
在根据第四构造示例的固态摄像装置的制造方法中，首先，将支撑基板431键合到第二基板110B的前表面侧(图9A)。
接下来，从后表面侧减薄第二基板110B的半导体基板121(图9B)。在该工艺中，类似于上述的图6B、图7B和图8B所示的工艺，可以通过各种已知方法中的任何方法执行减薄工艺。
接下来，在第二基板110B的半导体基板121的后表面侧上形成绝缘膜129(图9C)。例如，通过CVD法形成包含SiO2的膜来形成绝缘膜129。
接下来，在将第二基板110B和第三基板110C面对背地键合在一起之后，从第二基板110B剥离支撑基板431(图9D)。此时，类似于第三制造方法，不在第二基板110B的后表面侧和第三基板110C的前表面侧上形成电极，并且不在第二基板110B与第三基板110C之间形成电极连接结构159。
接下来，从第二基板110B的前表面侧(即，从绝缘膜123上方)形成TSV 432和电极433、以及过孔434和电极435。TSV 432是从第二基板110B的前表面侧贯穿第二基板110B并到达第三基板110C的多层布线层135的预定配线的过孔。TSV 432具有导电材料(在所示的示例中为第一金属(例如，Cu))嵌入一个通孔中的结构，该通孔从第二基板110B的前表面侧设置成在露出第二基板110B的多层布线层125中的预定配线的一部分的同时露出第三基板110C的多层布线层135中的预定配线。即，第二基板110B的多层布线层125中的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的预定配线可以通过TSV 432彼此电气接合。类似于上述的TSV 421，TSV 432是共用接触部。
此外，电极433以其金属表面从绝缘膜123中露出的方式与TSV 432一体形成。即，TSV 432和电极433是通过将导电材料嵌入与TSV 432和电极433对应的一个通孔中而被形成的。电极433可以最终包括在将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合的电极连接结构159中。即，在该构造示例中，共用接触部式TSV 432是将基板中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将基板中所包括的各条电源线彼此电气接合的过孔，并且共用接触部式TSV 432也是电极连接结构159中所包括的过孔。
此外，电极435以其金属表面从绝缘膜123中露出的方式形成，并且过孔434形成为将多层布线层125中的电极435和预定配线彼此电气接合。过孔434和电极435可以最终包括在将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合的电极连接结构159中。需要注意，作为形成TSV 432和电极433、以及过孔434和电极435的方法，例如，可以使用诸如双镶嵌方法等各种已知方法中的任何方法。
接下来，将第一基板110A和第二基板110B面对面地键合在一起(图9F)。在第一基板110A中，多层布线层105以电极436和437从绝缘膜103的前表面侧露出的方式形成，并且第一基板110A和第二基板110B以形成在第一基板110A的前表面侧上的电极436和437与形成在第二基板110B的前表面侧上的上述电极433和435在第一基板110A和第二基板110B的键合表面上彼此直接接触的方式键合在一起。其后，执行热处理以在第一基板110A与第二基板110B之间形成将电极433和436彼此连接并且将电极435和437彼此连接的电极连接结构159。
接下来，从后表面侧减薄第一基板110A的半导体基板101。在该工艺中，类似于上述图9B所示的工艺，可以通过各种已知方法中的任何方法执行减薄工艺。然后，在已减薄的半导体基板101的后表面上形成绝缘膜109。例如，通过CVD法形成包含SiO2的膜来形成绝缘膜109。在绝缘膜109上的与像素单元对应的区域中形成CF层111和ML阵列113。由此，根据第四构造示例的固态摄像装置1f完成(图9G)。实际上，类似于稍后描述的图13A至图13C所示的固态摄像装置5a至5c，固态摄像装置1f可以设置有作为I/O单元的焊盘开口153或引线开口155。
(4-5.总结)
上面已经描述了根据本实施例的固态摄像装置的一些制造方法。在此，由上述的第一至第四制造方法制造的固态摄像装置1c至1f中的各者具有作为接合结构的将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合的电极连接结构159。然而，作为将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合的接合结构，固态摄像装置1c和1d具有的接合结构以及固态摄像装置1e和1f具有的接合结构彼此不同。具体地，固态摄像装置1c和1d具有作为接合结构的位于第二基板110B与第三基板110C之间的电极连接结构159b。电极连接结构159b将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。相比之下，固态摄像装置1c和1d具有作为接合结构的将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合的共用接触部式TSV 421和TSV 432。
在固态摄像装置1c和1d中，需要用于形成电极连接结构159b的工艺；因此，工艺数量趋于大于用于形成固态摄像装置1e和1f的工艺数量。因此，从减少工艺数量和降低制造成本的视角来看，优选地，采用允许制造固态摄像装置1e和1f的第三或第四制造方法。特别地，在固态摄像装置1e由第三制造方法制造的情况下，在堆叠三个基板110A、110B和110C之后，通过一次操作形成TSV 421，这可以大大减少工艺数量。
同时，在第三制造方法中，TSV 421是从第一基板110A的半导体基板101(例如，Si基板)的后表面侧形成的。因此，必须通过半导体基板101执行对准；因此，技术难度高。另外，在上述的程序示例中，尽管在形成CF层111和ML阵列113之前形成TSV 421，但是在形成CF层111和ML阵列113之后形成TSV 421的情况下，必须在预定热约束下形成TSV 421，以便不会损坏这些可能使用树脂材料形成的结构，这增加了技术难度。
相比之下，在第四制造方法中，TSV 432是从第二基板110B的前表面侧形成的。因此，不会出现上述的对准问题。此外，TSV 432是在键合第一基板110A之前形成的；因此，不会出现上述的热约束问题。因此，可以说第四制造方法具有比第三制造方法更低的技术难度。
在此，由第一制造方法制造的固态摄像装置1c和由第二制造方法制造的固态摄像装置1d具有基本上类似的结构作为最终结构。然而，在固态摄像装置1c与固态摄像装置1d之间，通过贯穿第二基板110B的半导体基板121而设置的过孔401和411(即，TSV 401和TSV411)的形成方法是不同的。过孔401和411包括在将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合的电极连接结构159b中。
具体地，在第一制造方法中，在制造第二基板110B的情况下，预先形成从半导体基板121的前表面侧到达预定深度的过孔401。相比之下，在第二制造方法中，在将第一基板110A和第二基板110B键合在一起之后，从第二基板110B的半导体基板121的后表面侧形成过孔411。
在第二制造方法中，类似于上述的第三制造方法，必须通过半导体基板121执行对准；因此，技术难度的增加令人担忧。相比之下，在第一制造方法中，在将第一基板110A和第二基板110B彼此键合之前预先形成过孔401，使得不会出现对准问题。因此，可以说第一制造方法具有比第二制造方法更低的技术难度。
考虑到上述的优点和缺点，可以从上述方法中适当地确定用于制造根据本实施例的固态摄像装置的方法。根据本实施例的固态摄像装置的制造方法不限于上述方法，并且可以使用其他方法。可以通过各种已知方法中的任何方法制造根据本实施例的固态摄像装置。
(5.固态摄像装置的构造的变形)
已经给出了根据本实施例的固态摄像装置的具有不同接合结构的其他构造示例的描述。需要注意，下述的各个固态摄像装置的部件对应于图1所示的改变了一部分部件的固态摄像装置1的部件。因此，不详细描述已经参照图1描述了的部件。此外，为了防止使图复杂化，图示了下述的每个固态摄像装置的示意性构造的每个图都没有图1中所附的一部分附图标记。此外，图1和随后的每个图图示了具有相同类型的阴影的构件包含相同材料。
在此，将根据本实施例的固态摄像装置分为10类(第一构造示例至第十构造示例)。
在根据本实施例的固态摄像装置的每个构造中，作为图1所示的固态摄像装置1，至少电极连接结构159(形成在第一基板110A和第二基板110B各自的键合表面上的电极以彼此直接接触的方式连接在一起的结构)作为将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合的接合结构存在。在固态摄像装置中，必须将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中所包括的各自的所有信号线彼此电气接合并且将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中所包括的各自的所有电源线彼此电气接合；因此，除了上述的电极连接结构159之外，固态摄像装置还可以设置有用于将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合的接合结构，和/或用于将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合的接合结构。在本实施例中，根据这些接合结构的具体结构类型将固态摄像装置分为10类。
第一构造示例(图10A至图10E)是如下的构造示例：其中，设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159被设置为接合结构，但是不存在稍后描述的双接触部式或共用接触部式TSV 157以及另一电极连接结构159(即，设置在第二基板110B与第三基板110C之间的电极连接结构159)。因此，在根据第一构造示例的固态摄像装置中，通过I/O单元实现第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条信号线之间以及第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线之间的电气接合，和/或第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线之间以及第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线之间的电气接合。即，根据第一构造示例的固态摄像装置包括设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159，并且包括作为其他接合结构的允许第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条信号线之间以及第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线之间的电气接合的焊盘151和/或允许第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线之间以及第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线之间的电气接合的焊盘151。需要注意，图1所示的固态摄像装置1也包括在第一构造示例中。
第二构造示例(图11A至图11E)是如下的构造示例：其中，包括设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159，并且稍后描述的两层间的双接触部式TSV157设置为另一接合结构。在此，将双接触部称为过孔，该过孔具有导电材料嵌入第一通孔和第二通孔中的结构，第一通孔露出预定配线，第二通孔不同于第一通孔并且露出不同于所述预定配线的另一配线，或者该过孔具有包含导电材料的膜形成在第一通孔和第二通孔的内壁上的结构。此外，在本说明书中，将两层间的TSV称为被设置成允许第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中相邻的两个基板中所包括的各条信号线之间以及相邻的两个基板中所包括的各条电源线之间的电气接合的TSV。
第三构造示例(图12A至图12K)是如下的构造示例：其中，包括设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159，并且稍后描述的三层间的双接触部式TSV157设置为另一接合结构。需要注意，在本说明书中，将三层间的TSV称为在所有的第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C上延伸的TSV。从第一基板110A的后表面侧朝向第三基板110C形成的三层间的双接触部式TSV 157在结构上允许第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条信号线之间以及第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线之间的电气接合，或者在结构上允许第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线之间以及第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线之间的电气接合。此外，从第三基板110C的后表面侧朝向第一基板110A形成的三层间的双接触部式TSV 157在结构上允许第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线之间以及第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线之间的电气接合，或者在结构上允许第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条信号线之间以及第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线之间的电气接合。
第四构造示例(图13A至图13C)是如下的构造示例：其中，包括设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159，并且稍后描述的两层间的共用接触部式TSV157设置为另一接合结构。在此，将共用接触部称为过孔，该过孔具有导电材料嵌入一个通孔中的结构，该通孔设置成在露出一个基板中的一部分预定配线的同时露出另一基板中的预定配线，或者该过孔具有包含导电材料的膜形成在通孔的内壁上的结构。上述图8F和图9G所示的TSV 421和TSV 432中的各者是嵌入有导电材料的类型的共用接触部。
例如，在第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合的共用接触部式TSV157从第一基板110A的后表面侧形成的情况下，首先，因为在第一基板110A的多层布线层105中以预定间隔并排布置且具有等电位的两条配线以及第二基板110B的多层布线层125中的位于第一基板110A的多层布线层105中具有等电位的两条配线之间的空间的正下方的配线，从第一基板110A的后表面侧形成通孔。通孔的直径大于具有等电位的两条配线之间的空间的直径，并且通孔是通过干式蚀刻从具有等电位的两条配线的正上方形成的。此时，具有大直径的通孔形成为不露出具有等电位的两条配线。接下来，通过光刻和干式蚀刻，形成直径小于具有等电位的两条配线之间的空间的直径的通孔以露出第二基板110B的多层布线层125中的位于具有等电位的两条配线之间的空间的正下方的配线。接下来，具有大直径的通孔通过回蚀生长，因此露出了第一基板110A的多层布线层105中的具有等电位的两条配线的一部分。结果，通过上述工艺，通孔具有在露出第一基板110A的多层布线层105中的具有等电位的两条配线的一部分的同时露出第二基板110B的多层布线层125中的位于两条配线层之间的空间的正下方的配线的形状。然后，将导电材料嵌入通孔中，或者将包含导电材料的膜形成在通孔的内壁上，这使得可以形成共用接触部式TSV 157。根据该方法，不对具有等电位的两条配线执行干式蚀刻以形成具有大直径的通孔和具有小直径的通孔，这使得可以抑制具有等电位的两条配线的角部被削掉并发生污染的情形。这使得可以实现更可靠的固态摄像装置1。
需要注意，在上述示例中，已经描述了将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合的共用接触部式TSV 157从第一基板110A的后表面侧形成的情况，但是这同样适用于将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合的共用接触部式TSV 157从第二基板110B的前表面侧或从第三基板110C的后表面侧形成的情况，以及稍后描述的三层间的共用接触部式TSV 157从第一基板110A的后表面侧或从第三基板110C的后表面侧形成的情况。此外，在上述示例中，通孔被设置成穿过以预定间隔并排布置的两条配线之间的空间，但是，例如，可以形成具有开口的环状配线，并且通孔可以被设置成穿过配线的开口。
可替代地，可以通过上述方法以外的方法形成共用接触部式TSV 157。例如，类似于上述情况，在将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合的共用接触部式TSV157从第一基板110A的后表面侧形成的情况下，当直径大于第一基板110A的多层布线层105中的具有等电位的两条配线之间的空间的直径的通孔通过干式蚀刻从第一基板110A的后表面侧形成在具有等电位的两条配线的正上方时，在露出具有等电位的两条配线的一部分的同时可以按原样继续进行干式蚀刻，而不是在中间停止干式蚀刻以防止露出具有等电位的两条配线。在这种情况下，关于通孔，通过在具有等电位的两条配线中所包含的导电材料(例如，Cu)与绝缘膜103中所包含的绝缘材料(例如，SiO2)之间选择性地蚀刻，具有等电位的两条配线的蚀刻难以进行，并且绝缘膜103的蚀刻可以在具有等电位的两条配线之间的空间中进行。结果，通孔具有在露出第一基板110A的多层布线层105中的具有等电位的两条配线的一部分的同时露出第二基板110B的多层布线层125中的位于两条配线之间的空间的正下方的配线的形状。共用接触部式TSV 157可以通过将导电材料嵌入如此形成的通孔中或通过在通孔的内壁上形成包含导电材料的膜而被形成。
此外，共用接触部式TSV 157不必设置成穿过具有等电位的两条配线之间的空间或环状配线的开口。例如，在形成通孔的情况下，位于上层中的配线(在上述示例中，第一基板110A的多层布线层105中的配线)的数量可以是1条。具体地，例如，在将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合的共用接触部式TSV 157如上所述地从第一基板110A的后表面侧形成的情况下，通孔可以形成为具有在露出第一基板110A的多层布线层105中的1条配线的一部分的同时露出第二基板110B的多层布线层125中的配线的形状。然后，共用接触部式TSV 157可以通过将导电材料嵌入通孔中或通过在通孔的内壁上形成包含导电材料的膜而被形成。然而，在这种模式下，在上层中存在1条配线，这导致如下担忧：与上层中的配线数量是2条的情况或上层中的配线具有包括开口的环形形状的情况相比，通孔在由于例如未对准等而露出上层中的配线的情况下形成，并且因此可能出现接触缺陷。因此，优选地，将配线数量是1条的模式应用到可以具有对通孔与1条配线之间的重叠而言足够的裕度的情况，以能够确保TSV 157与1条配线之间的接触性。
第五构造示例(图14A至图14F)是如下的构造示例：其中，包括设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159，并且稍后描述的三层间的共用接触部式TSV157设置为另一接合结构。三层间的共用接触部式TSV 157在结构上允许第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中的至少两个基板上所包括的各条信号线之间以及第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中的至少两个基板上所包括的各条电源线之间的电气接合。
第六构造示例(图15A至图15J)是如下的构造示例：其中，包括设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159，并且电极连接结构159进一步设置在第二基板110B与第三基板110C之间作为另一接合结构。在本说明书中，如在第六构造示例中，在电极连接结构159存在于两个键合表面上的情况下，为了区分电极连接结构159，将存在于第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159称为电极连接结构159a，并且将存在于第二基板110B与第三基板110C之间的电极连接结构159称为电极连接结构159b。
第七构造示例(图16A至图16F)是如下的构造示例：其中，包括设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159a，设置在第二基板110B与第三基板110C之间的电极连接结构159b和稍后描述的两层间的双接触部式TSV 157被设置为其他接合结构。
第八构造示例(图17A至图17L)是如下的构造示例：其中，包括设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159a，设置在第二基板110B与第三基板110C之间的电极连接结构159b和稍后描述的三层间的双接触部式TSV 157被设置为其他接合结构。
第九构造示例(图18A至图18C)是如下的构造示例：其中，包括设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159a，设置在第二基板110B与第三基板110C之间的电极连接结构159b和稍后描述的两层间的共用接触部式TSV 157被设置为其他接合结构。
第七构造示例(图19A至图19F)是如下的构造示例：其中，包括设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159a，设置在第二基板110B与第三基板110C之间的电极连接结构159b和稍后描述的三层间的共用接触部式TSV 157被设置为其他接合结构。
在下文中，将按顺序描述第一至第十构造示例。需要注意，在以下的各个图中，图示了至少根据本实施例的固态摄像装置中所包括的接合结构的示例。在以下的各个图中所示的构造并不意味着根据本实施例的固态摄像装置仅具有所示的接合结构，并且固态摄像装置可以适当地具有所示的接合结构以外的接合结构。在各个图的以下描述中，第一金属布线层例如是Cu布线层，并且第二金属布线层例如是Al布线层。
(5-1.第一构造示例)
图10A至图10E是根据本实施例的第一构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。根据本实施例的固态摄像装置可以具有图10A至图10E所示的任何构造。
图10A所示的固态摄像装置2a包括作为接合结构的下列构件：设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159；设置在第一基板110A的多层布线层105中的焊盘151和露出该焊盘151的焊盘开口153a；以及设置在第三基板110C的多层布线层135中的焊盘151和露出该焊盘151的焊盘开口153b。电极连接结构159将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合。焊盘151以及焊盘开口153a和153b可以将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。
图10B所示的固态摄像装置2b包括作为接合结构的下列构件：设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159；用于引出第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的引线开口155a；用于引出第三基板110C的多层布线层135中的预定配线的引线开口155b；以及布置在第一基板110A的后侧表面上并且通过引线开口155a和155b中所包含的导电材料将预定配线电气接合的焊盘151。
在此，引线开口155a和155b中的各者是用于将基板110A、110B和110C中相应的一个基板中的预定配线(在所示的示例中，第一基板110A中的预定配线和第三基板110C中的预定配线)引出到外部的开口。引线开口155a和155b中的各者具有包含导电材料(例如，W)的膜形成在开口的内壁上的结构，该开口被形成为露出作为引出目标的配线。如图所示，包含导电材料的该膜从引线开口155a和155b中的各者的内部延伸到第一基板110A的后侧表面上。焊盘151形成在包含延伸的导电材料的膜上，并且焊盘151通过包含导电材料的膜电气接合到基板中由引线开口155a和155b引出的配线。在图10B所示的构造中，引线开口155a和155b被构造成引出第一基板110A的多层布线层105中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线。需要注意，形成在引线开口155中的开口内壁上的包含导电材料的膜不限于W，并且各种已知的导电材料中的任何材料都可以用作导电材料。
如图10B所示，本说明书还将布置在第一基板110A的后表面侧上的焊盘151电气接合到通过引线开口155a和155b引出的配线的结构称为引出焊盘结构(lead padstructure)。此外，例如，与引出焊盘结构相反，本说明书还将如图10A所示的焊盘开口153a针对形成在基板中的焊盘151设置的结构称为嵌入焊盘结构(embedded pad structure)(图1所示的结构也是嵌入焊盘结构)。可以说引出焊盘结构是将嵌入焊盘结构中的形成在基板中的焊盘151引出到基板的外部(第一基板110A的后侧表面上)的结构。需要注意，在本说明书中，在如图6D所示的图中存在多个引线开口155的情况下，为了方便起见，通过将不同的字母附加到附图标记末端来区分多个引线开口155，例如引线开口155a和引线开口155b。
此外，在图10B所示的构造中，通过两个引线开口155a和155b引出的各条配线电气接合到同一焊盘151。然而，本实施例不限于这种示例，并且多个焊盘151可以设置成对应于通过引线开口155a和155b引出的各条配线。
图10C所示的固态摄像装置2c对应于图10B所示的固态摄像装置2b，其中改变了引出焊盘结构的构造。具体地，在图10C所示的构造中，针对第三基板110C的多层布线层135中的预定配线仅设置有一个引线开口155。此外，在图10C所示的构造中，第二金属布线层设置在第三基板110C的多层布线层135中，并且引线开口155被构造成引出第二金属布线层的预定配线。
图10D所示的固态摄像装置2d对应于图10C所示的固态摄像装置2c，其中改变了焊盘151的布置。具体地，在图10C所示的固态摄像装置2c中，引线开口155中所包含的导电材料延伸到第一基板110A的后侧表面，并且焊盘151形成在包含延伸的导电材料的膜上，但是在固态摄像装置2d中，无论引线开口155如何，焊盘151都形成在第一基板110A中的延伸的导电材料膜501上以用于其他目的。然后，将引线开口155中所包含的导电材料和导电材料膜501彼此电气接合，从而通过引线开口155引出的配线和焊盘151彼此电气接合。
例如，在第一基板110A的像素单元中，为了抑制相邻像素之间的漏光，可以在CF与半导体基板101的后表面之间(即，在CF与半导体基板101的扩散层的PD之间)设置包含金属材料并在与各个像素对应的部分中具有开口的遮光膜(像素二维地布置；因此，遮光膜中所包含的金属材料仅存在于像素之间，即，以网格形状存在于像素单元中)。例如，W可以用作金属材料。
在图10D所示的构造示例中，遮光膜中所包含的金属材料延伸到芯片外周的形成有I/O单元的位置，以用作上述的导电材料膜501(尽管未图示，但是在稍后描述的图10D和图10E中，用作遮光膜的导电材料膜501也存在于像素单元中)。此时，包含具有绝缘特性的树脂材料的树脂膜503形成在像素单元以外的区域中的导电材料膜501(即，遮光膜)上，以便不露出导电材料膜501。树脂膜503的材料不受限制，但是，例如，可以使用与CF相同的材料形成树脂膜503。在这种情况下，可以与CF层111同时形成树脂膜503，这使得可以简化工艺。
焊盘151以焊盘151的底部与导电材料膜501接触的方式形成为嵌入树脂膜503中。然后，引线开口155形成为允许形成在开口的侧壁上的包含导电材料的膜和导电材料膜501在侧壁上彼此接触。结果，通过引线开口155引出的配线和焊盘151彼此电气接合。需要注意，在图10D所示的构造中，引线开口155被构造成引出第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线。
图10E所示的固态摄像装置2e对应于图10D所示的固态摄像装置2d，其中改变了焊盘151的布置。具体地，同样在固态摄像装置2e中，类似于固态摄像装置2d，通过引线开口155引出的配线和焊盘151通过导电材料膜501彼此电气接合，但是在固态摄像装置2e中，引线开口155中所包含的导电材料延伸到导电材料膜501上以与导电材料膜501接触，并且焊盘151形成在包含延伸的导电材料的膜上。即，如图所示，图10E所示的引出焊盘结构具有引线开口155中所包含的导电材料和焊盘嵌入树脂膜503中的结构。需要注意，在图10E所示的构造中，引线开口155被构造成引出第三基板110C的多层布线层135中的第二金属布线层的预定配线。
需要注意，本说明书还将如图10D和图10E所示的焊盘151嵌入第一基板110A的后侧表面上的膜中的引出焊盘结构称为嵌入式引出焊盘结构。嵌入式引出焊盘结构还包括焊盘151嵌入绝缘膜109中的结构，例如稍后描述的图11E所示的结构。另外，相比之下，还将如图10B和图10C所示的焊盘151布置在第一基板110A的后侧表面上而不嵌入膜中的引出焊盘结构称为非嵌入式引出焊盘结构。
尽管未图示，但是在图10C至图10E所示的构造中，除了所示的引出焊盘结构之外，嵌入焊盘结构和/或引出焊盘结构可以设置在第一基板110A和/或第二基板110B中。这些结构可以将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且可以将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合，和/或可以将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且可以将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。
尽管未在其他图中图示，但是根据本实施例的任何固态摄像装置都可以设置有如图10D和图10E所示的可以用作遮光膜的导电材料膜501。
(5-2.第二构造示例)
图11A至图11E是根据本实施例的第二构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。根据本实施例的固态摄像装置可以具有图11A至图11E所示的任何构造。
图11A所示的固态摄像装置3a包括作为接合结构的下列构件：设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159；两层间的双接触部式TSV 157；以及用于第二基板110B的嵌入焊盘结构(即，设置在第二基板110B的多层布线层125中的焊盘151和露出该焊盘151的焊盘开口153)。电极连接结构159将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，TSV 157从第二基板110B的前表面侧朝向第三基板110C设置，以将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。需要注意，在图11A所示的构造中，TSV157将第二基板110B的多层布线层125中的第二金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第二金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图11B所示的固态摄像装置3b对应于图11A所示的固态摄像装置3a，其中改变了通过两层间的双接触部式TSV 157而彼此电气接合的配线的类型(材料)。具体地，在图11B所示的构造中，TSV 157将第二基板110B的多层布线层125中的第二金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图11C所示的固态摄像装置3c对应于图11A所示的固态摄像装置3a，其中改变了嵌入焊盘结构和通过两层间的双接触部式TSV 157而彼此电气接合的配线的类型。具体地，在图11C所示的构造中，设置用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的非嵌入式引出焊盘结构(即，用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的引线开口155和第一基板110A的后侧表面上的焊盘151)来代替嵌入焊盘结构。另外，在图11C所示的构造中，TSV157将第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第二金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图11D所示的固态摄像装置3d对应于图11C所示的固态摄像装置3c，其中改变了通过两层间的双接触部式TSV 157而彼此电气接合的配线的类型。具体地，在图11D所示的构造中，TSV 157将第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图11E所示的固态摄像装置3e对应于图11D所示的固态摄像装置3d，其中改变了引出焊盘结构的构造。具体地，在图11E所示的构造中，如下的嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构：其中，引线开口155中所包括的包含导电材料的膜和形成在该膜上的焊盘151都嵌入绝缘膜109中。
需要注意，在图11A至图11E所示的各个构造中，通过两层间的双接触部式TSV 157而彼此电气接合的配线的类型不受限制。TSV 157可以接合到第一金属布线层的预定配线或者可以接合到第二金属布线层的预定配线。例如，在图11E所示的构造中，与TSV 157接合的配线中的一条或两条配线可以变成第二金属布线层的预定配线。此外，多层布线层105、125和135中的各者可以仅包括第一金属布线层，可以仅包括第二金属布线层，或者可以包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。
另外，在图11A至图11E所示的各个构造中，TSV 157从第二基板110B的前表面侧朝向第三基板110C形成，但是本实施例不限于这种示例。TSV 157可以从第三基板110C的后表面侧朝向第二基板110B形成。
(5-3.第三构造示例)
图12A至图12K是根据本实施例的第三构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。根据本实施例的固态摄像装置可以具有图12A至图12K所示的任何构造。
图12A所示的固态摄像装置4a包括作为接合结构的下列构件：设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159；三层间的双接触部式TSV 157；以及用于第二基板110B的嵌入焊盘结构(即，设置在第二基板110B的多层布线层125中的焊盘151和露出该焊盘151的焊盘开口153)。电极连接结构159将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，TSV 157从第一基板110A的后表面侧形成，并且TSV 157设置成将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。需要注意，在图12A所示的构造中，TSV157将第二基板110B的多层布线层125中的第二金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第二金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图12B所示的固态摄像装置4b对应于图12A所示的固态摄像装置4a，其中改变了三层间的双接触部式TSV 157的构造。具体地，在图12B所示的构造中，TSV 157设置成将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，在图12B所示的构造中，TSV 157将第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第二金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图12C所示的固态摄像装置4c对应于图12A所示的固态摄像装置4a，其中改变了嵌入焊盘结构和通过三层间的双接触部式TSV 157而彼此电气接合的配线的类型。具体地，在图12C所示的构造中，设置用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的非嵌入式引出焊盘结构(即，用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的引线开口155和第一基板110A的后侧表面上的焊盘151)来代替嵌入焊盘结构。此外，在图12C所示的构造中，TSV157将第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第二金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图12D所示的固态摄像装置4d对应于图12C所示的固态摄像装置4c，其中改变了三层间的双接触部式TSV 157的构造。具体地，在图12D所示的构造中，TSV 157设置成将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，在图12D所示的构造中，TSV 157将第一基板110A的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第二金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图12E所示的固态摄像装置4e对应于图12C所示的固态摄像装置4c，其中改变了引出焊盘结构的构造和通过三层间的双接触部式TSV 157而彼此电气接合的配线的类型。具体地，在图12E所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，将嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。此外，在图12E所示的构造中，TSV 157将第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图12F所示的固态摄像装置4f对应于图12D所示的固态摄像装置4d，其中改变了引出焊盘结构的构造和通过三层间的双接触部式TSV 157而彼此电气接合的配线的类型。具体地，在图12F所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。此外，在图12F所示的构造中，TSV 157将第一基板110A的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图12G所示的固态摄像装置4g对应于图12A所示的固态摄像装置4a，其中改变了三层间的双接触部式TSV 157的构造。具体地，在图12G所示的构造中，TSV 157从第三基板110C的后表面侧设置，以将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。需要注意，在图12G所示的构造中，TSV 157将第一基板110A的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图12H所示的固态摄像装置4h对应于图12G所示的固态摄像装置4g，其中改变了嵌入焊盘结构。具体地，在图12H所示的构造中，设置用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的非嵌入式引出焊盘结构来代替嵌入焊盘结构。
图12I所示的固态摄像装置4i对应于图12H所示的固态摄像装置4h，其中改变了第三基板110C的多层布线层135的构造。具体地，在图12H所示的构造中，多层布线层135包括第一金属布线层和第二金属布线层两者，但是在图12I所示的构造中，多层布线层135仅包括第一金属布线层。
图12J所示的固态摄像装置4j对应于图12H所示的固态摄像装置4h，其中改变了引出焊盘结构的构造。具体地，在图12J所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。
图12K所示的固态摄像装置4k对应于图12J所示的固态摄像装置4j，其中改变了第三基板110C的多层布线层135的构造。具体地，在图12J所示的构造中，多层布线层135包括第一金属布线层和第二金属布线层两者，但是在图12K所示的构造中，多层布线层135仅包括第一金属布线层。
需要注意，在图12A至图12K所示的各个构造中，与三层间的双接触部式TSV 157接合的配线的类型不受限制。TSV 157可以接合到第一金属布线层的预定配线或者可以接合到第二金属布线层的预定配线。此外，多层布线层105、125和135中的各者可以仅包括第一金属布线层，可以仅包括第二金属布线层，或者可以包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。例如，在图12G所示的构造中，第三基板110C的多层布线层135可以包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。
此外，如果三层间的双接触部式TSV 157根据TSV 157形成的方向将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中的两个基板中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中的两个基板中所包括的各条电源线彼此电气接合，那么这就足够了，并且可以随意地改变包括通过TSV 157而彼此电气接合的各条信号线和通过TSV 157而彼此电气接合的各条信号线的基板。
(5-4.第四构造示例)
图13A至图13C是根据本实施例的第四构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。根据本实施例的固态摄像装置可以具有图13A至图13C所示的任何构造。
图13A所示的固态摄像装置5a包括作为接合结构的下列构件：设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159；两层间的共用接触部式TSV 157；以及用于第二基板110B的嵌入焊盘结构(即，设置在第二基板110B的多层布线层125中的焊盘151和露出该焊盘151的焊盘开口153)。电极连接结构159将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，TSV 157从第二基板110B的前表面侧朝向第三基板110C形成，并且TSV 157设置成将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。需要注意，在图13A所示的构造中，TSV 157将第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图13B所示的固态摄像装置5b对应于图13A所示的固态摄像装置5a，其中改变了嵌入焊盘结构。具体地，在图13B所示的构造中，设置用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的非嵌入式引出焊盘结构(即，用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的引线开口155和第一基板110A的后侧表面上的焊盘151)来代替嵌入焊盘结构。
图13C所示的固态摄像装置5c对应于图13B所示的固态摄像装置5b，其中改变了引出焊盘结构的构造。具体地，在图13C所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。
需要注意，在图13A至图13C所示的各个构造中，与两层间的共用接触部式TSV 157接合的配线的类型不受限制。TSV 157可以接合到第一金属布线层的预定配线或者可以接合到第二金属布线层的预定配线。例如，在图13A至图13C所示的各个构造中，与TSV 157接合的配线中的一条或两条配线可以变成第二金属布线层的预定配线。此外，多层布线层105、125和135中的各者可以仅包括第一金属布线层，可以仅包括第二金属布线层，或者可以包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。
此外，在图13A至图13C所示的各个构造中，TSV 157从第二基板110B的前表面侧朝向第三基板110C形成，但是本实施例不限于这种示例。TSV 157可以从第三基板110C的后表面侧朝向第二基板110B形成。
(5-5.第五构造示例)
图14A至图14F是根据本实施例的第五构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。根据本实施例的固态摄像装置可以具有图14A至图14F所示的任何构造。
图14A所示的固态摄像装置6a包括作为接合结构的下列构件：设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159；三层间的共用接触部式TSV 157；以及用于第二基板110B的嵌入焊盘结构(即，设置在第二基板110B的多层布线层125中的焊盘151和露出该焊盘151的焊盘开口153)。电极连接结构159将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，TSV 157从第三基板110C的后表面侧形成，并且TSV 157设置成将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C彼此电气接合。需要注意，在图14A所示的构造中，TSV 157将第一基板110A的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线、第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图14B所示的固态摄像装置6b对应于图14A所示的固态摄像装置6a，其中改变了嵌入焊盘结构。具体地，在图14B所示的构造中，设置用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的非嵌入式引出焊盘结构(即，用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的引线开口155和第一基板110A的后侧表面上的焊盘151)来代替嵌入焊盘结构。
图14C所示的固态摄像装置6c对应于图14B所示的固态摄像装置6b，其中改变了引出焊盘结构的构造。具体地，在图14C所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。
图14D所示的固态摄像装置6d对应于图14A所示的固态摄像装置6a，其中改变了三层间的共用接触部式TSV 157的构造。具体地，在图14D所示的构造中，TSV 157从第一基板110A的后表面侧形成，并且TSV 157设置成将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。需要注意，在图14D所示的构造中，TSV 157将第一基板110A的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线、第二基板110B的多层布线层125中的第二金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图14E所示的固态摄像装置6e对应于图14D所示的固态摄像装置6d，其中改变了嵌入焊盘结构和通过三层间的共用接触部式TSV 157而彼此电气接合的配线的类型。具体地，在图14E所示的构造中，设置用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的非嵌入式引出焊盘结构(即，用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的引线开口155和第一基板110A的后侧表面上的焊盘151)来代替嵌入焊盘结构。此外，TSV 157将第一基板110A的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线、第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图14F所示的固态摄像装置6f对应于图14E所示的固态摄像装置6e，其中改变了引出焊盘结构的构造。具体地，在图14F所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。
需要注意，在图14A至图14F所示的各个构造中，与三层间的共用接触部式TSV 157接合的配线的类型不受限制。TSV 157可以接合到第一金属布线层的预定配线或者可以接合到第二金属布线层的预定配线。例如，在图14A至图14F所示的各个构造中，与TSV 157接合的第一金属布线层的配线可以变成第二金属布线层的配线，并且与TSV 157接合的第二金属布线层的配线可以变成第一金属布线层的配线。此外，多层布线层105、125和135中的各者可以仅包括第一金属布线层，可以仅包括第二金属布线层，或者可以包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。例如，在图14A至图14F所示的各个构造中，第三基板110C的多层布线层135可以包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。
另外，如果三层间的共用接触部式TSV 157将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中的至少两个基板中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中的至少两个基板中所包括的各条电源线彼此电气接合，那么这就足够了，并且可以随意地改变包括通过TSV 157而彼此电气接合的各条信号线和通过TSV 157而彼此电气接合的各条电源线的基板。
(5-6.第六构造示例)
图15A至图15J是根据本实施例的第六构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。根据本实施例的固态摄像装置可以具有图15A至图15J所示的任何构造。
图15A所示的固态摄像装置7a包括作为接合结构的下列构件：设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159a；设置在第二基板110B与第三基板110C之间的电极连接结构159b；用于第二基板110B的嵌入焊盘结构(即，设置在第二基板110B的多层布线层125中的焊盘151和露出该焊盘151的焊盘开口153b)；以及用于第三基板110C的嵌入焊盘结构(即，设置在第三基板110C的多层布线层135中的焊盘151和露出该焊盘151的焊盘开口153a)。电极连接结构159a将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，电极连接结构159b将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。另外，两个嵌入焊盘结构将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。
图15B所示的固态摄像装置7b对应于图15A所示的固态摄像装置7a，其中改变了嵌入焊盘结构。具体地，在图15B所示的构造中，仅设置用于第二基板110B的焊盘151的嵌入焊盘结构。
图15C所示的固态摄像装置7c对应于图15B所示的固态摄像装置7b，其中改变了嵌入焊盘结构。具体地，在图15C所示的构造中，设置用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的非嵌入式引出焊盘结构(即，用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的引线开口155和第一基板110A的后侧表面上的焊盘151)来代替嵌入焊盘结构。
图15D所示的固态摄像装置7d对应于图15C所示的固态摄像装置7c，其中改变了引出焊盘结构的构造。具体地，在图15D所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。
图15E所示的固态摄像装置7e对应于图15A所示的固态摄像装置7a，其中改变了电极连接结构159a和159b的构造。具体地，在图15A所示的构造中，电极连接结构159a和159b设置成将布置在不同基板中并且存在于水平面内基本相同的位置处的配线彼此电气接合。相比之下，在图15E所示的构造中，电极连接结构159a被形成为使电极连接结构159a中所包括的电极中的在第一基板110A侧上的电极的一部分在水平的面内方向上延伸，并且电极连接结构159a被构造成将存在于水平面内不同位置处的第一基板110A的多层布线层105中的配线和第二基板110B的多层布线层125中的配线彼此电气接合。类似地，电极连接结构159b被形成为使电极连接结构159b中所包括的电极中的在第二基板110B侧上的电极的一部分在水平的面内方向上延伸，并且电极连接结构159b被构造成将存在于水平面内不同位置处的第二基板110B的多层布线层125中的配线和第三基板110C的多层布线层135中的配线彼此电气接合。
根据该构造，电极连接结构159a和159b中所包括的电极中的在水平的面内方向上延伸的电极可以具有作为电极的功能以及作为配线的功能。即，也可以使用电极连接结构159a和159b中所包括的电极作为配线，这提高了基板110A、110B和110C的配线的设计灵活度。
图15F所示的固态摄像装置7f对应于图15B所示的固态摄像装置7b，其中改变了电极连接结构159a和159b的构造。具体地，在图15F所示的构造中，类似于图15E所示的构造，电极连接结构159a和159b分别形成为使它们的电极的一部分在水平的面内方向上延伸，并且电极连接结构159a和159b被构造成将布置在不同基板中并且存在于水平面内不同位置处的配线彼此电气接合。
图15G所示的固态摄像装置7g对应于图15C所示的固态摄像装置7c，其中改变了电极连接结构159a和159b的构造。具体地，在图15G所示的构造中，类似于图15E所示的构造，电极连接结构159a和159b分别形成为使它们的电极的一部分在水平的面内方向上延伸，并且电极连接结构159a和159b被构造成将布置在不同基板中并且存在于水平面内不同位置处的配线彼此电气接合。
图15H所示的固态摄像装置7h对应于图15G所示的固态摄像装置7g，其中改变了第三基板110C的多层布线层135的构造。具体地，在图15G所示的构造中，多层布线层135仅包括第一金属布线层，但是在图15H所示的构造中，多层布线层135包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。
图15I所示的固态摄像装置7i对应于图15D所示的固态摄像装置7d，其中改变了电极连接结构159a和159b的构造。具体地，在图15I所示的构造中，类似于图15E所示的构造，电极连接结构159a和159b分别形成为使它们的电极的一部分在水平的面内方向上延伸，并且电极连接结构159a和159b被构造成将布置在不同基板中并且存在于水平面内不同位置处的配线彼此电气接合。
图15J所示的固态摄像装置7j对应于图15I所示的固态摄像装置7i，其中改变了第三基板110C的多层布线层135的构造。具体地，在图15I所示的构造中，多层布线层135仅包括第一金属布线层，但是在图15J所示的构造中，多层布线层135包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。
在图15A至图15J所示的各个构造中，多层布线层105、125和135中的各者可以仅包括第一金属布线层，可以仅包括第二金属布线层，或者可以包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。例如，在图15A至图15D所示的各个构造中，在所示的示例中，第三基板110C的多层布线层135仅包括第一金属布线层，但是多层布线层135可以包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。
(5-7.第七构造示例)
图16A至图16F是根据本实施例的第七构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。根据本实施例的固态摄像装置可以具有图16A至图16F所示的任何构造。
图16A所示的固态摄像装置8a包括作为接合结构的下列构件：设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159a；设置在第二基板110B与第三基板110C之间的电极连接结构159b；两层间的双接触部式TSV 157；以及用于第二基板110B的嵌入焊盘结构(即，设置在第二基板110B的多层布线层125中的焊盘151和露出该焊盘151的焊盘开口153b)。电极连接结构159a将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，电极连接结构159b将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。另外，TSV 157从第二基板110B的前表面侧朝向第三基板110C形成，并且TSV 157设置成将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。需要注意，在图16A所示的构造中，TSV 157将第二基板110B的多层布线层125中的第二金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第二金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图16B所示的固态摄像装置8b对应于图16A所示的固态摄像装置8a，其中改变了两层间的双接触部式TSV 157的构造。具体地，在图16B所示的构造中，TSV 157从第三基板110C的后表面侧朝向第二基板110B形成。此外，在图16B所示的构造中，TSV 157将第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第二金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图16C所示的固态摄像装置8c对应于图16A所示的固态摄像装置8a，其中改变了嵌入焊盘结构和通过两层间的双接触部式TSV 157而彼此电气接合的配线的类型。具体地，在图16C所示的构造中，设置用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的非嵌入式引出焊盘结构(即，用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的引线开口155和第一基板110A的后侧表面上的焊盘151)来代替嵌入焊盘结构。此外，在图16C所示的构造中，TSV157将第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第二金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图16D所示的固态摄像装置8d对应于图16C所示的固态摄像装置8c，其中改变了两层间的双接触部式TSV 157的构造。具体地，在图16D所示的构造中，TSV 157从第三基板110C的后表面侧朝向第二基板110B形成。此外，在图16D所示的构造中，TSV 157将第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图16E所示的固态摄像装置8e对应于图16C所示的固态摄像装置8c，其中改变了引出焊盘结构的构造和通过两层间的双接触部式TSV 157而彼此电气接合的配线的类型。具体地，在图16E所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。此外，在图16E所示的构造中，TSV 157将第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图16F所示的固态摄像装置8f对应于图16E所示的固态摄像装置8e，其中改变了两层间的双接触部式TSV 157的构造。具体地，在图16F所示的构造中，TSV 157从第三基板110C的后表面侧朝向第二基板110B形成。
需要注意，在图16A至图16F所示的各个构造中，与两层间的双接触部式TSV 157接合的配线的类型不受限制。TSV 157可以接合到第一金属布线层的预定配线或者可以接合到第二金属布线层的预定配线。此外，多层布线层105、125和135中的各者可以仅包括第一金属布线层，可以仅包括第二金属布线层，或者可以包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。
(5-8.第八构造示例)
图17A至图17L是根据本实施例的第八构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。根据本实施例的固态摄像装置可以具有图17A至图17L所示的任何构造。
图17A所示的固态摄像装置9a包括作为接合结构的下列构件：设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159a；设置在第二基板110B与第三基板110C之间的电极连接结构159b；三层间的双接触部式TSV 157；以及用于第二基板110B的嵌入焊盘结构(即，设置在第二基板110B的多层布线层125中的焊盘151和露出该焊盘151的焊盘开口153)。电极连接结构159a将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合。电极连接结构159b将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，TSV 157从第一基板110A的后表面侧形成，并且TSV 157设置成将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。需要注意，在图17A所示的构造中，TSV 157将第二基板110B的多层布线层125中的第二金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第二金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图17B所示的固态摄像装置9b对应于图17A所示的固态摄像装置9a，其中改变了三层间的双接触部式TSV 157的构造。具体地，在图17B所示的构造中，TSV 157设置成将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。需要注意，在图17B所示的构造中，TSV157将第一基板110A的多层布线层105中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第二金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图17C所示的固态摄像装置9c对应于图17A所示的固态摄像装置9a，其中改变了嵌入焊盘结构和通过三层间的双接触部式TSV 157而彼此电气接合的配线的类型。具体地，在图17C所示的构造中，设置用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的非嵌入式引出焊盘结构(即，用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的引线开口155和第一基板110A的后侧表面上的焊盘151)来代替嵌入焊盘结构。此外，在图17C所示的构造中，TSV157将第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第二金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图17D所示的固态摄像装置9d对应于图17C所示的固态摄像装置9c，其中改变了三层间的双接触部式TSV 157的构造。具体地，在图17D所示的构造中，TSV 157设置成将第一基板110A和第三基板110C中的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。
图17E所示的固态摄像装置9e对应于图17C所示的固态摄像装置9c，其中改变了引出焊盘结构的构造和通过三层间的双接触部式TSV 157而彼此电气接合的配线的类型。具体地，在图17E所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。此外，在图17E所示的构造中，TSV 157将第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图17F所示的固态摄像装置9f对应于图17E所示的固态摄像装置9e，其中改变了三层间的双接触部式TSV 157的构造。具体地，在图17F所示的构造中，TSV 157设置成将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。
图17G所示的固态摄像装置9g对应于图17A所示的固态摄像装置9a，其中改变了三层间的双接触部式TSV 157的构造。具体地，在图17G所示的构造中，TSV 157从第三基板110C的后表面侧设置，以将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，在图17G所示的构造中，TSV 157将第一基板110A的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图17H所示的固态摄像装置9h对应于图17G所示的固态摄像装置9g，其中改变了三层间的双接触部式TSV 157的构造。具体地，在图17H所示的构造中，TSV 157设置成将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，在图17H所示的构造中，TSV 157将第一基板110A的多层布线层105中的第一金属布线层的预定配线和第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图17I所示的固态摄像装置9i对应于图17G所示的固态摄像装置9g，其中改变了嵌入焊盘结构。具体地，在图17I所示的构造中，设置用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的非嵌入式引出焊盘结构(即，用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的引线开口155和第一基板110A的后侧表面上的焊盘151)来代替嵌入焊盘结构。
图17J所示的固态摄像装置9j对应于图17I所示的固态摄像装置9i，其中改变了三层间的双接触部式TSV 157的构造。具体地，在图17J所示的构造中，TSV 157设置成将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，在图17J所示的构造中，TSV157将第一基板110A的多层布线层105中的第一金属布线层的预定配线和第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图17K所示的固态摄像装置9k对应于图17I所示的固态摄像装置9i，其中改变了引出焊盘结构的构造。具体地，在图17K所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。
图17L所示的固态摄像装置9l对应于图17J所示的固态摄像装置9j，其中改变了引出焊盘结构的构造。具体地，在图17L所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。
需要注意，在图17A至图17L所示的各个构造中，与三层间的双接触部式TSV 157接合的配线的类型不受限制。TSV 157可以接合到第一金属布线层的预定配线或者可以接合到第二金属布线层的预定配线。此外，多层布线层105、125和135中的各者可以仅包括第一金属布线层，可以仅包括第二金属布线层，或者可以包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。
此外，如果三层间的双接触部式TSV 157根据TSV 157形成的方向将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中的两个基板中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中的两个基板中所包括的各条电源线彼此电气接合，那么这就足够了，并且可以随意地改变包括通过TSV 157而彼此电气接合的各条信号线和通过TSV 157而彼此电气接合的各条电源线的基板。
(5-9.第九构造示例)
图18A至图18C是根据本实施例的第九构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。根据本实施例的固态摄像装置可以具有图18A至图18C所示的任何构造。
图18A所示的固态摄像装置10a包括作为接合结构的下列构件：设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159a；设置在第二基板110B与第三基板110C之间的电极连接结构159b；两层间的共用接触部式TSV 157；以及用于第二基板110B的嵌入焊盘结构(即，设置在第二基板110B的多层布线层125中的焊盘151和露出该焊盘151的焊盘开口153)。电极连接结构159a将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，电极连接结构159b将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。另外，TSV 157从第二基板的前表面侧朝向第三基板形成，并且TSV 157设置成将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。需要注意，在图18A所示的构造中，TSV 157将第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图18B所示的固态摄像装置10b对应于图18A所示的固态摄像装置10a，其中改变了嵌入焊盘结构。具体地，在图18B所示的构造中，设置用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的非嵌入式引出焊盘结构(即，用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的引线开口155和第一基板110A的后侧表面上的焊盘151)来代替嵌入焊盘结构。
图18C所示的固态摄像装置10c对应于图18B所示的固态摄像装置10b，其中改变了引出焊盘结构的构造。具体地，在图18C所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。
需要注意，在图18A至图18C所示的各个构造构中，与两层间的共用接触部式TSV157接合的配线的类型不受限制。TSV 157可以接合到第一金属布线层的预定配线或者可以接合到第二金属布线层的预定配线。例如，在图18A至图18C所示的各个构造中，与TSV 157接合的配线中的一条或两条配线可以变成第二金属布线层的预定配线。此外，多层布线层105、125和135中的各者可以仅包括第一金属布线层，可以仅包括第二金属布线层，或者可以包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。
另外，在图18A至图18C所示的各个构造中，TSV 157从第二基板110B的前表面侧朝向第三基板110C形成，但是本实施例不限于这种示例。TSV 157可以从第三基板110C的后表面侧朝向第二基板110B形成。
(5-10.第十构造示例)
图19A至图19F是根据本实施例的第十构造示例的固态摄像装置的示意性构造的垂直截面图。根据本实施例的固态摄像装置可以具有图19A至图19F所示的任何构造。
图19A所示的固态摄像装置11a包括作为接合结构的下列构件：设置在第一基板110A与第二基板110B之间的电极连接结构159a；设置在第二基板110B与第三基板110C之间的电极连接结构159b；三层间的共用接触部式TSV 157；以及用于第二基板110B的嵌入焊盘结构(即，设置在第二基板110B的多层布线层125中的焊盘151和露出该焊盘151的焊盘开口153)。电极连接结构159a将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A和第二基板110B中所包括的各条电源线彼此电气接合。此外，电极连接结构159b将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。另外，TSV 157从第三基板110C的后表面侧形成，并且TSV 157设置成将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。需要注意，在图19A所示的构造中，TSV 157将第一基板110A的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线、第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图19B所示的固态摄像装置11b对应于图19A所示的固态摄像装置11a，其中改变了嵌入焊盘结构。具体地，在图19B所示的构造中，设置用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的非嵌入式引出焊盘结构(即，用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的引线开口155和第一基板110A的后侧表面上的焊盘151)来代替嵌入焊盘结构。
图19C所示的固态摄像装置11c对应于图19B所示的固态摄像装置11b，其中改变了引出焊盘结构的构造。具体地，在图19C所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。
图19D所示的固态摄像装置11d对应于图19A所示的固态摄像装置11a，其中改变了三层间的共用接触部式TSV 157的构造。具体地，在图19D所示的构造中，TSV 157从第一基板110A的后表面侧形成，并且TSV 157设置成将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中所包括的各条电源线彼此电气接合。需要注意，在图19D所示的构造中，TSV 157将第一基板110A的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线、第二基板110B的多层布线层125中的第二金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图19E所示的固态摄像装置11e对应于图19D所示的固态摄像装置11d，其中改变了嵌入焊盘结构和通过三层间的共用接触部式TSV 157而彼此电气接合的配线的类型。具体地，在图19E所示的构造中，设置用于第一基板110A的多层布线层105中的预定配线的非嵌入式引出焊盘结构来代替嵌入焊盘结构。此外，在图19E所示的构造中，TSV 157将第一基板110A的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线、第二基板110B的多层布线层125中的第一金属布线层的预定配线和第三基板110C的多层布线层135中的第一金属布线层的预定配线彼此电气接合。
图19F所示的固态摄像装置11f对应于图19E所示的固态摄像装置11e，其中改变了引出焊盘结构的构造。具体地，在图19F所示的构造中，代替非嵌入式引出焊盘结构，嵌入式引出焊盘结构设置为引出焊盘结构。
需要注意，在图19A至图19F所示的各个构造中，与三层间的共用接触部式TSV 157接合的配线的类型不受限制。TSV 157可以接合到第一金属布线层的预定配线或者可以接合到第二金属布线层的预定配线。例如，在图19A至图19F所示的各个构造中，与TSV 157接合的第一金属布线层的配线可以变成第二金属布线层的配线，并且与TSV 157接合的第二金属布线层的配线可以变成第一金属布线层的配线。此外，多层布线层105、125和135中的各者可以仅包括第一金属布线层，可以仅包括第二金属布线层，或者可以包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。例如，在图19A至图19F所示的各个构造中，第三基板110C的多层布线层135可以包括第一金属布线层和第二金属布线层两者。
另外，如果三层间的共用接触部式TSV 157将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中的至少两个基板中所包括的各条信号线彼此电气接合并且将第一基板110A、第二基板110B和第三基板110C中的至少两个基板中所包括的各条电源线彼此电气接合，那么这就足够了，并且可以随意地改变包括通过TSV 157而彼此电气接合的各条信号线和通过TSV 157而彼此电气接合的各条电源线的基板。
(5-11.总结)
上面已经描述了根据本实施例的固态摄像装置的一些构造示例。
需要注意，在上述构造示例中的第二至第四构造示例以及第七至第十构造示例中，可以以TSV 157的上端在第一基板110A的后表面侧上或第三基板110C的后表面侧上露出的方式形成TSV 157。如此露出的TSV 157的上端可以用作用于将固态摄像装置中所包括的电路和外部电路彼此电气接合的电极。例如，焊接凸块等可以设置在TSV 157露出的上端上，以将固态摄像装置和外部设备彼此电气接合。
此外，在上述构造示例中，在第二至第四构造示例以及第七至第十构造示例中仅设置一个TSV 157，但是本实施例不限于这种示例。可以设置多个TSV 157。此外，设置的多个TSV 157可以在其模式方面彼此不同(无论TSV是双接触部还是共用接触部，以及哪些基板具有通过TSV而彼此接合的配线等)。
此外，在上述的各个构造示例中，在焊盘151针对基板110A、110B和110C中的各者设置的情况下，可以应用嵌入焊盘结构或引出焊盘结构。另外，关于引出焊盘结构，可以应用非嵌入式引出焊盘结构或嵌入式引出焊盘结构。
(6.应用示例)
(电子设备的应用)
将描述上述的根据本实施例的固态摄像装置1至11f的应用示例。在此，将描述可以应用固态摄像装置1至11f的电子设备的一些示例。
图20A是图示了作为可以应用根据本实施例的固态摄像装置1至11f的电子设备的示例的智能手机的外观的图。如图20A所示，智能手机901包括：操作单元903，其包括用于接收用户的操作输入模式的按钮；显示单元905，其显示各种信息；以及摄像单元(未图示)，其设置在壳体中并且以电子方式拍摄待观察物体的图像。摄像单元可以包括固态摄像装置1至11f。
图20B和图20C是图示了作为可以应用根据本实施例的固态摄像装置1至11f的电子设备的另一示例的数码相机的外观的图。图20B图示了从正面(被摄体侧)观看的数码相机911的外观，并且图20C图示了从背面观看的数码相机911的外观。如图20B和图20C所示，数码相机911包括：主体(相机机体)913；可互换的透镜单元915；抓握单元917，其在拍摄时由用户抓握；显示屏919，其显示各种信息；EVF 921，其显示拍摄时用户观察到的直通图像(through image)；以及摄像单元(未图示)，其设置在壳体中并且以电子方式拍摄待观察物体的图像。摄像单元可以包括固态摄像装置1至11f。
上面已经描述了可以应用根据本实施例的固态摄像装置1至11f的电子设备的一些示例。需要注意，可以应用固态摄像装置1至11f的电子设备不限于上述这些示例，但是固态摄像装置1至11f可用作安装在诸如摄像机、眼镜型可穿戴设备、头戴式显示器(HMD：HeadMounted Display)、平板电脑或游戏机等任何电子设备上的摄像单元。
(固态摄像装置的另一结构的应用)
需要注意，根据本发明的技术可以应用到图21A所示的固态摄像装置。图21A是可以应用根据本发明的技术的固态摄像装置的构造示例的截面图。
在固态摄像装置中，PD(光电二极管)20019接收从半导体基板20018的后表面(图中的上表面)侧进入的入射光20001。在PD 20019上方，设置有平坦化膜20013、CF(滤色器)20012和微透镜20011，并且顺序穿过各个单元的入射光20001被光接收表面20017接收以进行光电转换。
例如，在PD 20019中，n型半导体区20020形成为积累电荷(电子)的电荷积累区。在PD 20019中，n型半导体区20020设置在半导体基板20018的p型半导体区20016和20041内部。n型半导体区20020的半导体基板20018的前表面(下表面)侧设置有杂质浓度比后表面(上表面)侧的杂质浓度更高的p型半导体区20041。即，PD 20019具有空穴积累二极管(HAD：Hole-Accumulation Diode)结构，并且形成p型半导体区20016和20041以抑制在与n型半导体区20020的上表面侧和下表面侧的各个界面处产生暗电流。
将多个像素20010彼此电气隔离的像素隔离单元20030设置在半导体基板20018内部，并且PD 20019设置在由像素隔离单元20030限定的区域中。在图中，例如，在从上表面侧观看固态摄像装置的情况下，像素隔离单元20030以插入多个像素20010之间的网格形状形成，并且PD20019形成在由该像素隔离单元20030限定的区域中。
在每个PD 20019中，阳极接地。在固态摄像装置中，由PD 20019积累的信号电荷(例如，电子)通过未图示的传输Tr(MOS FET)读出，并且作为电气信号输出到未图示的VSL(垂直信号线)。
布线层20050设置在半导体基板20018的与后表面(上表面)相反的前表面(下表面)上，在后表面上设置有诸如遮光膜20014、CF 20012和微透镜20011等各个单元。
布线层20050包括配线20051和绝缘层20052，并且配线20051形成在绝缘层20052中以与每个元件电气接合。布线层20050是所谓的多层布线层，并且通过交替地多次堆叠层间绝缘膜和配线20051形成。层间绝缘膜包括在绝缘层20052中。在此，作为配线20051，通向诸如传输Tr等用于从PD 20019读出电荷的Tr的配线和诸如VSL等各条配线堆叠，并且绝缘层20052插入这些配线之间。
布线层20050在与设置有PD 20019的一侧相反的表面上设置有支撑基板20061。例如，将包含硅半导体并具有几百μm厚度的基板设置为支撑基板20061。
遮光膜20014设置到半导体基板20018的后表面(图中的上表面)。
遮光膜20014被构造成遮挡从半导体基板20018上方朝向半导体基板20018的后表面入射的入射光20001的一部分。
遮光膜20014设置在设置于半导体基板20018内部的像素隔离单元20030上方。在此，遮光膜20014设置在半导体基板20018的后表面(上表面)上，以通过诸如氧化硅膜等绝缘膜20015以突起形状突出。相反，为了使入射光20001进入PD 20019，不设置遮光膜20014，但是在设置于半导体基板20018内部的PD 20019上方存在开口。
即，在从图中的上表面侧观看固态摄像装置的情况下，遮光膜20014在平面图中具有网格形状，并且形成开口，入射光20001穿过该开口到达光接收表面20017。
遮光膜20014包含用于遮挡光的遮光材料。例如，顺序堆叠钛(Ti)膜和钨(W)膜以形成遮光膜20014。此外，例如，可以通过顺序堆叠氮化钛(TiN)膜和钨(W)膜形成遮光膜20014。
遮光膜20014被平坦化膜20013覆盖。使用透光的绝缘材料形成平坦化膜20013。
像素隔离单元20030包括凹槽20031、固定电荷膜(fixed-charge film)20032和绝缘膜20033。
固定电荷膜20032形成在半导体基板20018的后表面(上表面)侧上，以覆盖限定了多个像素20010之间的空间的凹槽20031。
具体地，固定电荷膜20032设置成以预定厚度覆盖形成在半导体基板20018的后表面(上表面)侧上的凹槽20031的内表面。然后，绝缘膜20033设置成嵌入(装入)覆盖有固定电荷膜20032的凹槽20031的内部中。
在此，使用具有负固定电荷的高介电材料形成固定电荷膜20032，以在与半导体基板20018的界面处形成正电荷(空穴)积累区并抑制暗电流的产生。形成固定电荷膜20032以具有负固定电荷。这导致负固定电荷将电场施加到与半导体基板20018的界面，并且形成正电荷(空穴)积累区。
例如，可以通过使用氧化铪膜(HfO2膜)形成固定电荷膜20032。此外，可以形成额外地包括例如铪、锆、铝、钽、钛、镁、钇或镧系元素等的氧化物中的至少一者的固定电荷膜20032。
此外，根据本发明的技术也可以应用到图21B所示的固态摄像装置。图21B图示了可以应用根据本发明的技术的固态摄像装置的示意性构造。
固态摄像装置30001包括：摄像单元(所谓的像素单元)30003，其中多个像素30002规则地二维布置着；和布置在摄像单元30003周围的周边电路，即垂直驱动单元30004、水平传输单元30005和输出单元30006。每个像素30002包括作为一个光电转换元件的光电二极管30021以及多个像素晶体管(MOS晶体管)Tr1、Tr2、Tr3和Tr4。
光电二极管30021具有如下区域：其中，积累通过使用入射光光电转换并通过光电转换产生的信号电荷。在该示例中，多个像素晶体管包括传输晶体管Tr1、复位晶体管Tr2、放大晶体管Tr3和选择晶体管Tr4这四个MOS晶体管。传输晶体管Tr1是将在光电二极管30021中积累的信号电荷读出到下述的浮动扩散(FD)区30022中的晶体管。复位晶体管Tr2是用于设定规定值作为FD区30022的电位的晶体管。放大晶体管Tr3是用于对读出到FD区30022的信号电荷进行电气放大的晶体管。选择晶体管Tr4是用于选择一行像素并将像素信号读出到垂直信号线30008的晶体管。
需要注意，尽管未图示，但是像素也可以包括排除选择晶体管Tr4的三个晶体管和光电二极管PD。
在像素30002的电路构造中，传输晶体管Tr1的源级接合到光电二极管30021，并且传输晶体管Tr1的漏级接合到复位晶体管Tr2的源级。充当传输晶体管Tr1与复位晶体管Tr2之间的电荷电压转换构件的FD区30022(对应于传输晶体管的漏级区域和复位晶体管的源级区域)接合到放大晶体管Tr3的栅极。放大晶体管Tr3的源级接合到选择晶体管Tr4的漏级。复位晶体管Tr2的漏级和放大晶体管Tr3的漏级接合到电源电压供应单元。此外，选择晶体管Tr4的源级接合到垂直信号线30008。
通常施加到布置在一行中的像素的复位晶体管Tr2的栅极的行复位信号φRST、通常以相同方式施加到一行中的像素的传输晶体管Tr1的栅极的行传输信号φTRG、以及通常以相同方式施加到一行中的选择晶体管Tr4的栅极的行选择信号φSEL均由垂直驱动电路30004供应。
水平传输单元30005包括列选择电路(开关构件)30007、水平传输线(例如，包括与数据位线的数量相同数量的配线的总线布线)30010、以及接合到每列的垂直信号线30008的放大器或模/数转换器(ADC)，在该示例中，模/数转换器是模/数转换器30009。输出单元30006包括放大器或模/数转换器和/或信号处理电路、以及输出缓冲器30012，在该示例中，信号处理电路是对水平传输线30010的输出进行处理的信号处理电路30011。
在该固态摄像装置30001中，每行像素30002的信号通过每个模/数转换器30009进行模/数转换，通过顺序选择的列选择电路30007读出到水平传输线30010，并且顺序地水平传输。读出到水平传输线30010的图像数据通过信号处理电路30011由输出缓冲器30012输出。
作为像素3002的一般操作，首先接通传输晶体管Tr1的栅极和复位晶体管Tr2的栅极以清空光电二极管30021中的所有电荷。然后断开传输晶体管Tr1的栅极和复位晶体管Tr2的栅极以积累电荷。接下来，在读出光电二极管30021的电荷之前，立即接通复位晶体管Tr2的栅极，并且复位FD区30022的电位。随后，断开复位晶体管Tr2的栅极，并接通传输晶体管Tr1的栅极以将电荷从光电二极管30021传输到FD区30022。放大晶体管Tr3响应于电荷对栅极的施加而对信号电荷进行电气放大。同时，在读取之前立即复位FD时，仅接通待读取的像素中的选择晶体管Tr4，并且将进行电荷电压转换后的图像信号从像素中的放大晶体管Tr3读出到垂直信号线30008。
上述已经描述了可以应用根据本发明的技术的固态摄像装置的其他结构示例。
(相机的应用示例)
例如，上述固态摄像装置可以应用到诸如相机系统(例如，数码相机或摄像机)、具有摄像功能的移动电话、或具有摄像功能的其他设备等电子设备。作为电子设备的构造示例，以下通过使用相机作为示例来进行描述。图21C是图示了可以应用根据本发明的技术的摄像机的构造示例的说明图。
在该示例中，相机10000包括：固态摄像装置10001；光学系统10002，其将入射光引导到固态摄像装置10001的光接收传感器单元；快门装置10003，其设置在固态摄像装置10001与光学系统10002之间；以及驱动电路10004，其驱动固态摄像装置10001。另外，相机10000还包括对固态摄像装置10001的输出信号进行处理的信号处理电路10005。
光学系统(光学透镜)10002在固态摄像装置10001的摄像表面(未图示)上形成来自被摄体的图像光(入射光)的图像。这导致信号电荷在预定周期内在固态摄像装置10001中积累。需要注意，光学系统10002可以包括具有多个光学透镜的光学透镜组。此外，快门装置10003控制固态摄像装置10001上的入射光的光照射周期和遮光周期。
驱动电路10004将驱动信号供应到固态摄像装置10001和快门装置10003。然后，驱动电路10004基于供应的驱动信号控制固态摄像装置10001的操作以将信号输出到信号处理电路10005，并且控制快门装置10003的快门操作。即，在该示例中，基于从驱动电路10004供应的驱动信号(时序信号)执行将信号从固态摄像装置10001传输到信号处理电路10005的操作。
信号处理电路10005对从固态摄像装置10001传输过来的信号执行各种信号处理。进行了各种信号处理的信号(AV信号)存储在诸如存储器等存储介质(未图示)中或者输出到显示屏(未图示)。
上面已经描述了可以应用根据本发明的技术的相机的示例。
(内窥镜手术系统的应用示例)
例如，根据本发明的技术可以应用到内窥镜手术系统。
图21D是示出了可以应用根据本发明的实施例的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造示例的视图。
在图21D中，图示了外科医生(医师)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括：内窥镜11100；诸如气腹管11111和能量设备11112等其他手术工具11110；用于支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120；和安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括镜筒11101和摄像头11102，镜筒11101具有从其远端起预定长度的区域以插入到患者11132的体腔中，摄像头11102连接到镜筒11101的近端。在所示的示例中，将内窥镜11100示出为包括具有硬型镜筒11101的刚性内窥镜。然而，内窥镜11100也可以包括具有软型镜筒11101的软性内窥镜。
镜筒11101在其远端具有安装物镜的开口。光源装置11203连接到内窥镜11100，使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101的内部延伸的光引导件(light guide)而被引入到镜筒11101的远端，并且通过物镜朝向患者11132的体腔中的观察目标照射。需要注意，内窥镜11100可以是直视内窥镜(forward-viewing endoscope)，或者可以是斜视内窥镜(oblique-viewing endoscope)或侧视内窥镜(side-viewing endoscope)。
光学系统和摄像元件设置在摄像头11102的内部，使得来自观察目标的反射光(观察光)通过该光学系统被聚集在该摄像元件上。该摄像元件对观察光进行光电转换，以产生对应于观察光的电气信号，即对应于观察图像的图像信号。该图像信号作为RAW数据被传输到CCU 11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)等，并且CCU 11201集成地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。另外，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并且CCU 11201对该图像信号执行例如显像处理(去马赛克处理)等用于基于图像信号而显示出图像的各种图像处理。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202基于已经由CCU 11201进行了图像处理的图像信号而在该显示装置11202上显示图像。
例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(LED)等光源，并且向内窥镜11100供应对手术区域摄影时的照射光。
输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入接口。用户能够通过输入装置11204执行针对内窥镜手术系统11000的各种信息的输入或指令输入。例如，用户将会输入用于通过内窥镜11100改变摄像条件(照射光类型、倍率或焦距等)的指令等。
治疗工具控制装置11205控制用于组织的烧灼或切开、或者血管的封闭等的能量设备11112的驱动。为了确保内窥镜11100的视野并确保外科医生的作业空间，气腹装置11206通过气腹管11111将气体供给到患者11132的体腔中以使体腔膨胀。记录仪11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像或图形等各种形式打印与手术有关的各种信息的装置。
需要注意，向内窥镜11100供应对手术区域摄影时的照射光的光源装置11203可以包括白色光源，该白色光源包括例如LED、激光光源、或它们的组合。在白色光源包括红色、绿色和蓝色(RGB)激光光源的组合的情况下，由于能够以高精度控制各颜色(各波长)的输出强度和输出时序，所以光源装置11203能够对摄像图像的白平衡进行调节。另外，在这种情况下，如果把来自各个RGB激光光源的激光束以时分(time-divisionally)的方式对观察目标照射，并且与照射时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动，那么也能够以时分的方式拍摄分别对应于R、G和B颜色的图像。根据该方法，即使没有为摄像元件设置滤色器，也能够获得彩色图像。
另外，光源装置11203可以被控制成使得：待输出的光的强度针对每个预定时间发生变化。通过与光的强度的变化时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动以便以时分的方式获取图像、且合成该图像，能够产生没有曝光不足的遮挡暗影和过度曝光的耀斑的高动态范围图像。
另外，光源装置11203可以被构造成供应为特殊光观察准备的预定波段的光。在特殊光观察中，例如，通过利用人体组织中的光的吸收的波长依赖性来照射与普通观察时的照射光(即，白色光)相比的窄带域的光，能够执行以高对比度对诸如粘膜表层部分的血管等预定组织进行摄像的窄带域观察(窄带域摄像)。可替代地，在特殊光观察中，可以执行用于从通过激励光的照射而产生的荧光获得图像的荧光观察。在荧光观察中，可以通过将激励光照射在人体组织上对来自人体组织的荧光进行观察(自发荧光观察)，或者可以通过将诸如吲哚菁绿(ICG：indocyanine green)等试剂局部地注射到人体组织中并将与该试剂的荧光波长对应的激励光照射到人体组织上来获得荧光图像。光源装置11203能够被构造成供应适合于如上所述的特殊光观察的这种窄带域光和/或激励光。
图21E是示出了图21D所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构造示例的框图。
摄像头11102包括透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和CCU 11201通过传输电缆11400连接以彼此通信。
透镜单元11401是设置在与镜筒11101的连接位置处的光学系统。从镜筒11101的远端进入的观察光被引导到摄像头11102，并被引入到透镜单元11401中。透镜单元11401包括多个透镜的组合，所述多个透镜包括变焦透镜和聚焦透镜。
摄像单元11402所包括的摄像元件的数量可以是一个(单板式)或多个(多板式)。在摄像单元11402被构造为多板式的情况下，例如，摄像元件会分别产生与R、G和B对应的图像信号，并且可以合成这些图像信号以获得彩色图像。摄像单元11402还可以被构造成具有一对摄像元件，它们用于获取为三维(3D)显示准备的右眼用图像信号和左眼用图像信号。如果执行3D显示，则外科医生11131能够更准确地掌握手术区域中的活体组织的深度。需要注意，在摄像单元11402被构造为多板式的情况下，对应于各个摄像元件都设置有透镜单元11401的多个系统。
另外，摄像单元11402可以不必设置在摄像头11102上。例如，摄像单元11402可以设置成在镜筒11101的内部紧跟在物镜的后方。
驱动单元11403包括致动器，并且在摄像头控制单元11405的控制下，驱动单元11403将透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，能够适当地调节由摄像单元11402拍摄的图像的倍率和焦点。
通信单元11404包括用于向CCU 11201传输各种信息和从CCU11201接收各种信息的通信装置。通信单元11404将从摄像单元11402获取的图像信号作为RAW数据通过传输电缆11400传输到CCU 11201。
此外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并且通信单元11404将该控制信号供应给摄像头控制单元11405。控制信号包括与摄像条件相关的信息，例如：用于指定所拍摄图像的帧速率的信息、用于指定摄像时的曝光值的信息、和/或用于指定所拍摄图像的倍率和焦点的信息。
需要注意，诸如帧速率、曝光值、倍率或焦点等摄像条件可以由用户指定，或者可以基于所获取的图像信号由CCU 11201的控制单元11413自动设定。在后者的情况下，在内窥镜11100中并入有自动曝光(AE：Auto Exposure)功能、自动聚焦(AF：Auto Focus)功能和自动白平衡(AWB：Auto White Balance)功能。
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收的来自CCU11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411包括用于向摄像头11102传输各种信息和从摄像头11102接收各种信息的通信装置。通信单元11411接收从摄像头11102通过传输电缆11400传输过来的图像信号。
另外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号传输到摄像头11102。图像信号和控制信号能够通过电气通信或光学通信等而被传输。
图像处理单元11412对从摄像头11102传输过来的呈RAW数据形式的图像信号进行各种图像处理。
控制单元11413执行与通过内窥镜11100对手术区域等的摄像、和通过对手术区域等的摄像而获得的所拍摄图像的显示有关的各种控制。例如，控制单元11413产生用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
另外，基于已经由图像处理单元11412执行了图像处理的图像信号，控制单元11413控制显示装置11202使其显示出手术区域等成像的所拍摄图像。因此，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别所拍摄图像中的各种物体。例如，控制单元11413能够通过检测所拍摄图像中所包括的物体的边缘的形状和颜色等来识别诸如镊子等手术工具、特定活体区域、出血、以及当使用能量设备11112时的薄雾等。在控制显示装置11202显示所拍摄图像时，控制单元11413可以使用识别结果使各种手术支援信息以与手术区域的图像叠加的方式显示。在手术支援信息以叠加的方式显示并呈现给外科医生11131的情况下，能够减轻外科医生11131的负担，并且外科医生11131能够确定地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201彼此连接的传输电缆11400是为电气信号的通信准备的电气信号电缆、为光学通信准备的光纤、或为电气通信和光学通信两者准备的复合电缆。
在此，虽然在所示的示例中通过使用传输电缆11400的有线通信进行通信，但是也可以通过无线通信进行摄像头11102与CCU 11201之间的通信。
上面已经描述了可以应用根据本发明的技术的内窥镜手术系统的示例。根据本发明的技术可以应用到例如上述部件之中的摄像头11102的摄像单元11402。将根据本发明的技术应用到摄像单元11402使得可以获得更清晰的手术区域图像。这允许外科医生确定地检查手术区域。
需要注意，虽然在此已经描述了作为示例的内窥镜手术系统，但是根据本发明的技术还可以应用到例如显微镜外科手术系统等。
(移动体的应用示例)
例如，根据本发明的技术可以实现为安装于诸如汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动设备(personal mobility)、飞机、无人机、船舶、或机器人等任何类型的移动体上的装置。
图21F是示出了作为能够应用根据本发明的实施例的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构造示例的框图。
车辆控制系统12000包括通过通信网络12001而彼此连接起来的多个电子控制单元。在图21F所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。此外，作为集成控制单元12050的功能构造，图示了微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F：interface)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元120101用作下列装置的控制装置：例如内燃机或驱动电机等用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置；用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆的转向角的转向机构；以及用于产生车辆的制动力的制动装置等。
车身系统控制单元12020根据各种程序来控制设置到车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作下述装置的控制装置：无钥匙进入系统；智能钥匙系统；自动窗装置；或者诸如车头灯、车尾灯、刹车灯、转向灯或雾灯等各种车灯。在这种情况下，能够将作为钥匙的替代方案的从便携式设备发送的无线电波或各种开关的信号输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、自动窗装置、或车灯等。
车外信息检测单元12030检测关于包括车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031拍摄车辆外部的图像，并且接收所拍摄到的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元12030可以执行对诸如人类、车辆、障碍物、标志、或路面上的文字等物体进行检测的处理或执行与上述物体相距的距离的检测处理。
摄像部12031是接收光并输出与所接收到的光的光量对应的电气信号的光学传感器。摄像部12031能够将电气信号作为图像而输出，或者能够将电气信号作为关于测距的信息而输出。此外，由摄像部12031接收到的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。例如，驾驶员状态检测部12041包括拍摄驾驶员的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的专注程度，或者可以判定驾驶员是否正在打瞌睡。
基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆内部或外部的信息，微型计算机12051能够计算驱动力产生装置、转向机构、或制动装置的控制目标值，并且微型计算机12051可以输出针对驱动系统控制单元12010的控制命令。例如，微型计算机12051能够执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：Advanced DriverAssistance System)的功能的协同控制，所述功能包括车辆碰撞规避或车辆冲击缓和、基于车间距离的跟车行驶、车速保持行驶、车辆碰撞警告、或车辆偏离车道警告等。
此外，基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆外部或内部的信息，微型计算机12051能够通过控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等来执行旨在不依赖于驾驶员的操作而使车辆自主行驶等的自动驾驶的协同控制。
此外，基于通过车外信息检测单元12030获得的有关车辆外部的信息，微型计算机12051能够输出针对车身系统控制单元12020的控制命令。例如，微型计算机12051能够例如根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对面车辆的位置，执行旨在通过控制车头灯而将远光灯变为近光灯来防止眩目的协同控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送到输出设备，该输出设备能够在视觉上或听觉上将信息通知给车上的乘员或车辆外部。在图21F的示例中，作为输出设备，图示了音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063。例如，显示部12062可以包括板载显示器(on-board display)和平视显示器(head-up display)中的至少一者。
图21G是示出了摄像部12031的安装位置的示例的图。
在图21G中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
例如，摄像部12101、12102、12103、12104和12105设置在车辆12100的前鼻上、侧视镜上、后保险杠上和后备箱门上的各位置处以及车辆内部的挡风玻璃的上部的位置处。设置在前鼻上的摄像部12101和设置在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置在侧视镜上的摄像部12102和12103主要获得车辆12100两侧的图像。设置在后保险杠或后备箱门上的摄像部12104主要获得车辆12100后方的图像。设置在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号灯、交通标志或车道等。
顺便提及，图1022示出了摄像部12101～12104的拍摄范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻上的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜上的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置在后保险杠或后备箱门上的摄像部12104的摄像范围。例如，通过把由摄像部12101～12104拍摄的图像数据进行叠加，从而获得车辆12100的从上方观察到的鸟瞰图像。
摄像部12101～12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101～12104中的至少一者可以是由多个摄像元件构成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
例如，微型计算机12051能够基于从摄像部12101～12104获得的距离信息来确定与摄像范围12111～12114内的每个三维物体相距的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，并由此提取如下的最靠近的三维物体作为前方车辆：具体地，该三维物体存在于车辆12100的行驶路径上，并且该三维物体在与车辆12100大致相同的方向上以预定速度(例如，大于或等于0km/h)行驶。另外，微型计算机12051能够设定与前方车辆的在车前预先要确保的跟随距离，并能够执行自动刹车控制(包括跟进停止控制)或自动加速控制(包括跟进启动控制)等。因此，可以执行旨在无需依赖于驾驶员的操作就能使车辆自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
例如，微型计算机12051能够基于从摄像部12101～12104获得的距离信息将关于三维物体的三维物体数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据，提取分类后的三维物体数据，并使用所提取的三维物体数据来自动规避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员在视觉上能够识别的障碍物和车辆12100的驾驶员在视觉上难以识别的障碍物。然后，微型计算机12051判断用于指示与每个障碍物发生碰撞的危险程度的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或规避转向。因此，微型计算机12051能够辅助驾驶以规避碰撞。
摄像部12101～12104中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051能够通过判定摄像部12101～12104所拍摄的图像中是否存在行人来识别行人。例如，对行人的这种识别是通过如下过程来执行的：提取作为红外相机的摄像部12101～12104的所拍摄图像中的特征点的过程；以及通过对表示物体轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理来判定该物体是否是行人的过程。当微型计算机12051判定摄像部12101～12104的所拍摄图像中存在行人并由此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得以叠加在识别出的行人上的方式显示出用于强调的方形轮廓线。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062，使得在期望的位置处显示表示行人的图标等。
上面已经描述了可以应用根据本发明的技术的车辆控制系统的示例。根据本发明的技术可以应用到上述部件之中的摄像部12031等。将根据本发明的技术应用到摄像部12031使得可以获得更容易看见的捕捉图像。这可以减轻司机的疲劳。此外，还可以获得更容易识别的捕捉图像，从而可以提高驾驶辅助的准确性。
(7.附录)
上面已经参照附图描述了本发明的优选实施例，但是本发明不限于上述示例。本领域技术人员可以在随附权利要求的范围内进行各种变更和修改，并且应当理解，这些变更和修改自然落入本发明的技术范围内。
例如，上述的根据本实施例的固态摄像装置的各个构造(例如，图1及图10A至图19F所示的固态摄像装置1至11f的各个部件)可以在可能的范围内组合。根据本实施例的固态摄像装置也可以包括具有各个构造的这种组合的固态摄像装置。
此外，上述的根据本实施例的各个固态摄像装置的构造仅是根据本发明的技术的示例。在本发明中，作为另一实施例，可以设置具有上述实施例中没有包括的各种接合结构的固态摄像装置。
另外，本说明书中描述的效果仅是说明性的或示例性的效果，并且不是限制性的。即，使用或代替上述效果，根据本发明的技术可以从本说明书的描述中实现对本领域技术人员显而易见的其他效果。
需要注意，本发明的技术范围还包括以下构造：
(1)一种固态摄像装置，其包括：
第一基板，所述第一基板包括第一半导体基板和堆叠在所述第一半导体基板上的第一多层布线层，所述第一半导体基板上形成有像素单元，所述像素单元上布置有像素；
第二基板，所述第二基板包括第二半导体基板和堆叠在所述第二半导体基板上的第二多层布线层，所述第二半导体基板上形成有具有预定功能的电路；以及
第三基板，所述第三基板包括第三半导体基板和堆叠在所述第三半导体基板上的第三多层布线层，所述第三半导体基板上形成有具有预定功能的电路，
所述第一基板、所述第二基板和所述第三基板按照这种顺序堆叠，
所述第一基板和所述第二基板以所述第一多层布线层和所述第二多层布线层彼此相对的方式键合在一起，
用于将所述第一基板和所述第二基板彼此电气接合的第一接合结构存在于所述第一基板和所述第二基板的键合表面上，并且所述第一接合结构包括电极连接结构，在所述电极连接结构中，形成在各个所述键合表面上的电极以彼此直接接触的方式彼此连接。
(2)根据权利要求(1)所述的固态摄像装置，其还包括用于将所述第二基板和所述第三基板彼此电气接合的第二接合结构，
其中，所述第二接合结构包括通过从所述第一基板的后表面侧至少贯穿所述第一基板以露出所述第二多层布线层中的预定配线而设置的开口和通过从所述第一基板的所述后表面侧至少贯穿所述第一基板和所述第二基板以露出所述第三多层布线层中的预定配线而设置的开口。
(3)根据(2)所述的固态摄像装置，其中，
通过所述开口露出的所述第二多层布线层中的所述预定配线和通过所述开口露出的所述第三多层布线层中的所述预定配线是用作I/O单元的焊盘。
(4)根据(2)所述的固态摄像装置，其中，
用作I/O单元的焊盘存在于所述第一基板的后表面侧的表面上，
包含导电材料的膜形成在所述开口的内壁上，并且
通过所述开口露出的所述第二多层布线层中的所述预定配线和通过所述开口露出的所述第三多层布线层中的所述预定配线通过所述导电材料电气接合到所述焊盘。
(5)根据(4)所述的固态摄像装置，其中，
所述第二多层布线层中的所述预定配线和所述第三多层布线层中的所述预定配线通过所述导电材料电气接合到同一个所述焊盘。
(6)根据(4)所述的固态摄像装置，其中，
所述第二多层布线层中的所述预定配线和所述第三多层布线层中的所述预定配线通过所述导电材料电气接合到彼此不同的所述焊盘。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的固态摄像装置，其还包括用于将所述第二基板和所述第三基板彼此电气接合的第二接合结构，
其中，所述第二基板和所述第三基板以所述第二半导体基板和所述第三多层布线层彼此相对的方式键合在一起，并且
所述第二接合结构包括过孔，所述过孔通过从所述第二基板的前表面侧至少贯穿所述第二基板而设置并且将所述第二多层布线层中的预定配线和所述第三多层布线层中的预定配线彼此电气接合，或者所述过孔通过从所述第三基板的后表面侧至少贯穿所述第三基板而设置并且将所述第二多层布线层中的预定配线和所述第三多层布线层中的预定配线彼此电气接合。
(8)根据(7)所述的固态摄像装置，其中，
所述过孔具有导电材料嵌入第一通孔和第二通孔中的结构，所述第一通孔露出所述第二多层布线层中的所述预定配线，所述第二通孔露出所述第三多层布线层中的所述预定配线且不同于所述第一通孔，或者所述过孔具有包含导电材料的膜形成在所述第一通孔和所述第二通孔的内壁上的结构。
(9)根据权利要求(7)所述的固态摄像装置，其中，
所述过孔具有导电材料嵌入一个通孔中的结构或包含导电材料的膜形成在所述通孔的内壁上的结构，所述通孔被设置成在露出所述第二多层布线层中的所述预定配线的一部分的同时露出所述第三多层布线层中的所述预定配线，或者所述通孔被设置成在露出所述第三多层布线层中的所述预定配线的一部分的同时露出所述第二多层布线层中的所述预定配线。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的固态摄像装置，其还包括用于将所述第一基板和所述第三基板彼此电气接合的第三接合结构，
其中，所述第二基板和所述第三基板以所述第二半导体基板和所述第三多层布线层彼此相对的方式键合在一起，并且
所述第三接合结构包括过孔，所述过孔通过从所述第一基板的后表面侧至少贯穿所述第一基板和所述第二基板而设置并且将所述第一多层布线层中的预定配线和所述第三多层布线层中的预定配线彼此电气接合，或者所述过孔通过从所述第三基板的后表面侧至少贯穿所述第三基板和所述第二基板而设置并且将所述第一多层布线层中的预定配线和所述第三多层布线层中的预定配线彼此电气接合。
(11)根据(10)所述的固态摄像装置，其中，
所述过孔具有导电材料嵌入第一通孔和第二通孔中的结构，所述第一通孔露出所述第一多层布线层中的所述预定配线，所述第二通孔露出所述第三多层布线层中的所述预定配线且不同于所述第一通孔，或者所述过孔具有包含导电材料的膜形成在所述第一通孔和所述第二通孔的内壁上的结构。
(12)根据(10)所述的固态摄像装置，其中，
所述过孔具有导电材料嵌入一个通孔中的结构或包含导电材料的膜形成在所述通孔的内壁上的结构，所述通孔被设置成在露出所述第一多层布线层中的所述预定配线的一部分的同时露出所述第三多层布线层中的所述预定配线，或者所述通孔被设置成在露出所述第三多层布线层中的所述预定配线的一部分的同时露出所述第一多层布线层中的所述预定配线。
(13)根据(12)所述的固态摄像装置，其中，所述过孔还电气接合到所述第二多层布线中的预定配线。
(14)根据(1)至(13)中任一项所述的固态摄像装置，其还包括用于将所述第二基板和所述第三基板彼此电气接合的第二接合结构，
其中，所述第二接合结构存在于所述第二基板和所述第三基板的键合表面上，并且所述第二接合结构包括电极连接结构，在该电极连接结构中，形成在所述第二基板和所述第三基板的各个所述键合表面上的电极以彼此直接接触的方式彼此连接。
(15)根据(1)至(14)中任一项所述的固态摄像装置，其中，
所述第二基板和所述第三基板包括逻辑电路或存储电路中的至少一者，所述逻辑电路执行与所述固态摄像装置的操作有关的各种信号处理，所述存储电路暂时保存由所述第一基板的每个所述像素获取的像素信号。
(16)根据(1)至(15)中任一项所述的固态摄像装置，其中，
所述第二基板包括像素信号处理电路，所述像素信号处理电路对由所述第一基板的每个所述像素获取的像素信号执行AD转换，并且
所述第一接合结构与每个所述像素对应地存在，以便将所述像素信号传输到所述像素信号处理电路。
(17)一种电子设备，其包括固态摄像装置，所述固态摄像装置以电子方式拍摄待观察目标的图像，
所述固态摄像装置包括：
第一基板，所述第一基板包括第一半导体基板和堆叠在所述第一半导体基板上的第一多层布线层，所述第一半导体基板上形成有像素单元，所述像素单元上布置有像素；
第二基板，所述第二基板包括第二半导体基板和堆叠在所述第二半导体基板上的第二多层布线层，所述第二半导体基板上形成有具有预定功能的电路；以及
第三基板，所述第三基板包括第三半导体基板和堆叠在所述第三半导体基板上的第三多层布线层，所述第三半导体基板上形成有具有预定功能的电路，
所述第一基板、所述第二基板和所述第三基板按照这种顺序堆叠，
所述第一基板和所述第二基板以所述第一多层布线层和所述第二多层布线层彼此相对的方式键合在一起，
用于将所述第一基板和所述第二基板彼此电气接合的第一接合结构存在于所述第一基板和所述第二基板的键合表面上，并且所述第一接合结构包括电极连接结构，在所述电极连接结构中，形成在各个所述键合表面上的电极以彼此直接接触的方式彼此连接。
附图标记列表
1、1a至1f、2a至2e、3a至3e、4a至4k、5a至5c、6a至6f、7a至7j、8a至8f、9a至9l、10a至10c、11a至11f 固态摄像装置
101、121、131 半导体基板
103、109、123、129、133 绝缘膜
105、125、135 多层布线层
110A 第一基板
110B 第二基板
110C 第三基板
111 CF层
113 ML阵列
151 焊盘
153、153a、153b 焊盘开口
155 引线开口
157 TSV
159、159a、159b 电极连接结构
501 导电材料膜
503 树脂膜
901 智能手机(电子设备)
911 数码相机(电子设备)

Claims (17)

1.一种固态摄像装置，其包括：
第一基板，所述第一基板包括第一半导体基板和堆叠在所述第一半导体基板上的第一多层布线层，所述第一半导体基板上形成有像素单元，所述像素单元上布置有像素；
第二基板，所述第二基板包括第二半导体基板和堆叠在所述第二半导体基板上的第二多层布线层，所述第二半导体基板上形成有具有预定功能的电路；以及
第三基板，所述第三基板包括第三半导体基板和堆叠在所述第三半导体基板上的第三多层布线层，所述第三半导体基板上形成有具有预定功能的电路，
所述第一基板、所述第二基板和所述第三基板按照这种顺序堆叠，
所述第一基板和所述第二基板以所述第一多层布线层和所述第二多层布线层彼此相对的方式键合在一起，
用于将所述第一基板和所述第二基板彼此电气接合的第一接合结构存在于所述第一基板和所述第二基板的键合表面上，并且所述第一接合结构包括电极连接结构，在所述电极连接结构中，形成在各个所述键合表面上的电极以彼此直接接触的方式彼此连接。
2.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其还包括用于将所述第二基板和所述第三基板彼此电气接合的第二接合结构，
其中，所述第二接合结构包括通过从所述第一基板的后表面侧至少贯穿所述第一基板以露出所述第二多层布线层中的预定配线而设置的开口和通过从所述第一基板的所述后表面侧至少贯穿所述第一基板和所述第二基板以露出所述第三多层布线层中的预定配线而设置的开口。
3.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中，
通过所述开口露出的所述第二多层布线层中的所述预定配线和通过所述开口露出的所述第三多层布线层中的所述预定配线是用作I/O单元的焊盘。
4.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中，
用作I/O单元的焊盘存在于所述第一基板的后表面侧的表面上，
包含导电材料的膜形成在所述开口的内壁上，并且
通过所述开口露出的所述第二多层布线层中的所述预定配线和通过所述开口露出的所述第三多层布线层中的所述预定配线通过所述导电材料电气接合到所述焊盘。
5.根据权利要求4所述的固态摄像装置，其中，
所述第二多层布线层中的所述预定配线和所述第三多层布线层中的所述预定配线通过所述导电材料电气接合到同一个所述焊盘。
6.根据权利要求4所述的固态摄像装置，其中，
所述第二多层布线层中的所述预定配线和所述第三多层布线层中的所述预定配线通过所述导电材料电气接合到彼此不同的所述焊盘。
7.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其还包括用于将所述第二基板和所述第三基板彼此电气接合的第二接合结构，
其中，所述第二基板和所述第三基板以所述第二半导体基板和所述第三多层布线层彼此相对的方式键合在一起，并且
所述第二接合结构包括过孔，所述过孔通过从所述第二基板的前表面侧至少贯穿所述第二基板而设置并且将所述第二多层布线层中的预定配线和所述第三多层布线层中的预定配线彼此电气接合，或者所述过孔通过从所述第三基板的后表面侧至少贯穿所述第三基板而设置并且将所述第二多层布线层中的预定配线和所述第三多层布线层中的预定配线彼此电气接合。
8.根据权利要求7所述的固态摄像装置，其中，
所述过孔具有导电材料嵌入第一通孔和第二通孔中的结构，所述第一通孔露出所述第二多层布线层中的所述预定配线，所述第二通孔露出所述第三多层布线层中的所述预定配线且不同于所述第一通孔，或者所述过孔具有包含导电材料的膜形成在所述第一通孔和所述第二通孔的内壁上的结构。
9.根据权利要求7所述的固态摄像装置，其中，
所述过孔具有导电材料嵌入一个通孔中的结构或包含导电材料的膜形成在所述通孔的内壁上的结构，所述通孔被设置成在露出所述第二多层布线层中的所述预定配线的一部分的同时露出所述第三多层布线层中的所述预定配线，或者所述通孔被设置成在露出所述第三多层布线层中的所述预定配线的一部分的同时露出所述第二多层布线层中的所述预定配线。
10.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其还包括用于将所述第一基板和所述第三基板彼此电气接合的第三接合结构，
其中，所述第二基板和所述第三基板以所述第二半导体基板和所述第三多层布线层彼此相对的方式键合在一起，并且
所述第三接合结构包括过孔，所述过孔通过从所述第一基板的后表面侧至少贯穿所述第一基板和所述第二基板而设置并且将所述第一多层布线层中的预定配线和所述第三多层布线层中的预定配线彼此电气接合，或者所述过孔通过从所述第三基板的后表面侧至少贯穿所述第三基板和所述第二基板而设置并且将所述第一多层布线层中的预定配线和所述第三多层布线层中的预定配线彼此电气接合。
11.根据权利要求10所述的固态摄像装置，其中，
所述过孔具有导电材料嵌入第一通孔和第二通孔中的结构，所述第一通孔露出所述第一多层布线层中的所述预定配线，所述第二通孔露出所述第三多层布线层中的所述预定配线且不同于所述第一通孔，或者所述过孔具有包含导电材料的膜形成在所述第一通孔和所述第二通孔的内壁上的结构。
12.根据权利要求10所述的固态摄像装置，其中，
所述过孔具有导电材料嵌入一个通孔中的结构或包含导电材料的膜形成在所述通孔的内壁上的结构，所述通孔被设置成在露出所述第一多层布线层中的所述预定配线的一部分的同时露出所述第三多层布线层中的所述预定配线，或者所述通孔被设置成在露出所述第三多层布线层中的所述预定配线的一部分的同时露出所述第一多层布线层中的所述预定配线。
13.根据权利要求12所述的固态摄像装置，其中，所述过孔还电气接合到所述第二多层布线中的预定配线。
14.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其还包括用于将所述第二基板和所述第三基板彼此电气接合的第二接合结构，
其中，所述第二接合结构存在于所述第二基板和所述第三基板的键合表面上，并且所述第二接合结构包括电极连接结构，在该电极连接结构中，形成在所述第二基板和所述第三基板的各个所述键合表面上的电极以彼此直接接触的方式彼此连接。
15.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，
所述第二基板和所述第三基板包括逻辑电路或存储电路中的至少一者，所述逻辑电路执行与所述固态摄像装置的操作有关的各种信号处理，所述存储电路暂时保存由所述第一基板的每个所述像素获取的像素信号。
16.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，
所述第二基板包括像素信号处理电路，所述像素信号处理电路对由所述第一基板的每个所述像素获取的像素信号执行AD转换，并且
所述第一接合结构与每个所述像素对应地存在，以便将所述像素信号传输到所述像素信号处理电路。
17.一种电子设备，其包括固态摄像装置，所述固态摄像装置以电子方式拍摄待观察目标的图像，
所述固态摄像装置包括：
第一基板，所述第一基板包括第一半导体基板和堆叠在所述第一半导体基板上的第一多层布线层，所述第一半导体基板上形成有像素单元，所述像素单元上布置有像素；
第二基板，所述第二基板包括第二半导体基板和堆叠在所述第二半导体基板上的第二多层布线层，所述第二半导体基板上形成有具有预定功能的电路；以及
第三基板，所述第三基板包括第三半导体基板和堆叠在所述第三半导体基板上的第三多层布线层，所述第三半导体基板上形成有具有预定功能的电路，
所述第一基板、所述第二基板和所述第三基板按照这种顺序堆叠，
所述第一基板和所述第二基板以所述第一多层布线层和所述第二多层布线层彼此相对的方式键合在一起，
用于将所述第一基板和所述第二基板彼此电气接合的第一接合结构存在于所述第一基板和所述第二基板的键合表面上，并且所述第一接合结构包括电极连接结构，在所述电极连接结构中，形成在各个所述键合表面上的电极以彼此直接接触的方式彼此连接。
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