CN111295762A - 固态摄像元件、制造方法和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能够提高遮光性能的固态摄像元件、制造方法和电子设备。该固态摄像元件具有其中存储基板、逻辑基板和传感器基板被层叠的层叠结构。固态摄像元件设置有：贯通电极，其使存储基板和传感器基板彼此连接，并使得贯通电极穿过所述逻辑基板的半导体层；遮光金属膜，其设置在逻辑基板的设置在传感器基板侧的配线层中，并且遮光金属膜中形成有开口以便使所述贯通电极穿过；以及接触电极，其形成在逻辑基板和传感器基板之间的接合表面上，并且用于将贯通电极连接至传感器基板侧。本技术能够应用于例如其中层叠有三层基板的层叠型固态摄像元件。

Description

固态摄像元件、制造方法和电子设备
技术领域
本发明涉及固态摄像元件、制造方法和电子设备，且特别地，涉及能够进一步提高遮光效果的固态摄像元件、制造方法和电子设备。
背景技术
近年来，通过将互补金属氧化物半导体(CMOS：Complementary Metal OxideSemiconductor)图像传感器与诸如逻辑电路和存储器之类的基板垂直重叠而获得的层叠型固态摄像元件被广泛地用于诸如数码照相机或数码摄像机之类的具有摄像功能的电子设备。对于这种层叠型固态摄像元件，已经开发出一种如下的技术：其中，通过利用在接合基板时在接合表面上形成的虚设图案而在各个基板之间进行遮光。
例如，在专利文献1中，对如下技术进行开发：其中，在层叠有两个基板的固态摄像元件中，通过以交错的格子形状在接合表面上形成虚设图案来将整个表面遮光，并且可以抑制由于来自晶体管的热载流子而引起的发光的不利影响(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开第2012-164870号
发明内容
本发明要解决的技术问题
顺便提及，有时将以穿过硅基板的方式形成的硅贯通孔(TSV：Through-SiliconVia)用于层叠有三个以上基板的层叠型固态摄像元件。尽管专利文献1中公开的上述构造被应用于这种固态摄像元件，但是存在以下可能性：设置在TSV周围的间隙不能充分地被遮光，并且光会穿过间隙并进入CMOS图像传感器。
本发明是鉴于这种情况而作出的，并且本发明旨在实现对遮光效果的进一步提高。
解决技术问题的技术方案
根据本发明的一方面的固态摄像元件包括：贯通电极，在层叠有第一基板、第二基板和第三基板的层叠结构中，贯通电极以穿过第二基板的半导体层的方式连接第一基板侧和第三基板侧；遮光膜，其布置在第二基板的设置在第三基板侧的配线层中，并且遮光膜具有被开口以使贯通电极穿过的开口部；以及接触电极，其形成在第二基板和第三基板之间的接合表面上并且用于将贯通电极连接至第三基板侧。
根据本发明的一方面的制造方法包括由用于制造固态摄像元件的制造装置执行的制造方法，固态摄像元件包括：贯通电极，在层叠有第一基板、第二基板和第三基板的层叠结构中，贯通电极以穿过第二基板的半导体层的方式连接第一基板侧和第三基板侧；遮光膜，其布置在第二基板的设置在第三基板侧的配线层中，并且遮光膜具有被开口以使贯通电极穿过的开口部；以及接触电极，其形成在第二基板和第三基板之间的接合表面上并且被用于将贯通电极连接至第三基板侧，制造方法包括：将第一基板和第二基板接合；以不大于预定膜厚的膜厚沉积要成为第二基板的配线层的绝缘膜，在绝缘膜的整个表面上沉积遮光膜，并且接着沉积绝缘膜直到获得预定膜厚，由此形成第二基板的配线层；在遮光膜中将开口部开口，并且以穿过开口部的方式形成贯通电极，然后以连接至贯通电极的方式在第二基板的配线层的表面上形成接触电极；并且将第二基板和第三基板接合。
根据本发明的一方面的电子设备包括固态摄像元件，固态摄像元件包括：固态摄像元件，固态摄像元件具有层叠有第一基板、第二基板和第三基板的层叠结构，并且固态摄像元件包括：贯通电极，其以穿过第二基板的半导体层的方式连接第一基板侧和第三基板侧；遮光膜，其布置在第二基板的设置在第三基板侧的配线层中，并且遮光膜具有被开口以使贯通电极穿过的开口部；以及接触电极，其形成在第二基板和第三基板之间的接合表面上并且被用于将贯通电极连接至第三基板侧。
根据本发明的一方面，在层叠有第一基板、第二基板和第三基板的层叠结构中，贯通电极以穿过第二基板的半导体层的方式连接第一基板侧和第三基板侧；在第二基板的设置在第三基板侧的配线层中布置遮光膜，遮光膜具有被开口以使贯通电极穿过的开口部，并且接触电极被形成在第二基板和第三基板之间的接合表面上并且被用于将贯通电极连接至第三基板侧。
本发明的效果
根据本发明的一方面，能够进一步提高遮光效果。
需要注意，本文中列举的效果不一定是限制性的，并且可以是本发明中列举的这些效果之中的任何一种。
附图说明
图1是图示了应用本技术的固态摄像元件的第一实施例的示例性构造的横断面图。
图2是图示了固态摄像元件的第二示例性构造的横断面图。
图3是图示了固态摄像元件的第三示例性构造的横断面图。
图4是图示了固态摄像元件的第四示例性构造的横断面图。
图5是图示了固态摄像元件的第五示例性构造的横断面图。
图6是图示了固态摄像元件的第六示例性构造的横断面图。
图7是图示了固态摄像元件的第七示例性构造的横断面图。
图8是图示了固态摄像元件的第八示例性构造的横断面图。
图9是用于描述固态摄像元件的制造方法的图。
图10是用于描述固态摄像元件的制造方法的图。
图11是图示了摄像装置的示例性构造的框图。
图12是图示了图像传感器的示例性用途的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述应用了本技术的具体实施例。
<固态摄像元件的第一示例性构造>
图1是图示了应用本技术的固态摄像元件的第一实施例的示例性构造的视图。
图1图示了层叠型固态摄像元件11的横断面构造，并且如图所示，固态摄像元件11具有通过层叠包括存储基板12、逻辑基板13和传感器基板14这三层而获得的构造。此外，图中所示的虚线表示各个基板之间的接合表面。
存储基板12是通过在半导体层21上层叠配线层22而形成的，其中，在半导体层21上，形成有用于驱动存储器的多个半导体元件，并且在配线层22上，形成有用于将半导体元件连接至逻辑基板13和传感器基板14的配线。
逻辑基板13具有通过层叠配线层31、半导体层32和配线层33而获得的构造，其中，在配线层31上，形成有用于连接至存储基板12侧的配线，在半导体层32上，形成有用于驱动逻辑电路的半导体元件，并且在配线层33上，形成有用于连接至半导体层32侧的配线。
传感器基板14具有通过层叠配线层41、半导体层42和片上透镜层43而获得的构造，其中，在配线层41上，形成有用于连接存储基板12和逻辑基板13的配线，在半导体层42上，形成有构成像素的光电二极管或半导体元件，并且在片上透镜层43上，形成有针对每个像素会聚光的微透镜。
此外，在图1的下侧，以放大的方式图示了逻辑基板13和传感器基板14之间的接合表面的结构。
如图所示，在逻辑基板13的配线层31中布置有多层配线51(在图1的示例中为两层配线51-1和51-2)，并且多层配线51通过电极52连接。然后，配线51-1和接触电极54通过以穿过逻辑基板13的半导体层32的方式形成的贯通电极53连接。
接触电极54形成在逻辑基板13的配线层33的表面(即逻辑基板13和传感器基板14之间的接合表面)上，并且接触电极54用于将贯通电极53连接至传感器基板14侧。然后，接触电极54接合(例如，Cu-Cu接合)至形成在传感器基板14侧的接合表面上的接触电极55。此外，接触电极55被连接至例如电极56，电极56提供与设置在传感器基板14上的像素的连接。
此外，固态摄像元件11具有在逻辑基板13的配线层33中形成有遮光金属膜57的构造。遮光金属膜57例如是通过沉积诸如铝、钛、钨、铜或钽之类的具有遮光效果的金属而形成的，并且形成有贯通电极53的部分通过开口部58被开口。即，贯通电极53穿过形成在遮光金属膜57中的开口部58，以连接配线51-1和接触电极54。
此外，平面观察固态摄像元件11，遮光金属膜57以覆盖除形成有贯通电极53的部分以外的整个表面的方式被沉积。此外，平面观察固态摄像元件11，形成在遮光金属膜57中的开口部58以开口部直径小于接触电极54的方式形成。即，平面观察固态摄像元件11，接触电极54形成为具有比开口部58更大的形状。
由于设置有遮光金属膜57，因此，如此构成的固态摄像元件11能够防止光从逻辑基板13进入传感器基板14，并且与现有技术相比，更能够提高遮光效果。例如，固态摄像元件11通过遮光金属膜57遮挡由于在驱动诸如存储基板12或逻辑基板13之类的半导体元件时产生的热载流子而引起的光，并且可以避免这种光对传感器基板14的像素产生不利影响。
特别地，由于设置有形状比遮光金属膜57的开口部58更大的接触电极54，因此即使在例如产生可以穿过贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光时，固态摄像元件11也能够通过接触电极54遮挡光。利用这种构造，可以防止光从逻辑基板13直接进入传感器基板14。
即，与仅设置有遮光金属膜57的构造相比，固态摄像元件11能够利用这种接触电极54来进一步提高遮光效果。此外，例如，在整个表面上布置有金属层以提供遮光效果的结构中不能使用贯通电极，然而固态摄像元件11能够使用贯通电极53。
<固态摄像元件的第二至第八示例性构造>
将参照图2至图8描述固态摄像元件11的第二至第八示例性构造。需要注意，在下面描述的固态摄像元件11A至11G中，用相同的附图标记表示与图1的固态摄像元件11共同的构造，并省略其详细描述。
即，类似于图1的固态摄像元件11，固态摄像元件11A至11G为层叠有存储基板12、逻辑基板13和传感器基板14的层叠型，并且以穿过逻辑基板13的半导体层32的方式形成贯通电极53。此外，同样在固态摄像元件11A至11G中，具有开口部58的遮光金属膜57布置在逻辑基板13中所包括的设置在传感器基板14侧的配线层33中，开口部58被设置为允许贯通电极53穿过。
图2图示了作为第二示例性构造的固态摄像元件11A的逻辑基板13和传感器基板14之间的接合表面的横断面构造。
如图2所示，固态摄像元件11A具有如下的构造：其中，在遮光金属膜57和接触电极54之间沉积折射率与配线层33的折射率不同的绝缘膜61A。例如，为绝缘膜61A选择具有低折射率的材料，使得绝缘膜61A的折射率n2变得低于构成配线层33的层间绝缘膜的二氧化硅(SiO2)的折射率n1(n2<n1)。此外，在图2所示的示例中，虽然绝缘膜61A布置在与接触电极54接触的位置处，但是绝缘膜61A只需布置在比遮光金属膜57更靠近接触电极54侧的任何位置处即可。
在如此构成的固态摄像元件11A中，能够在配线层33和绝缘膜61A之间的界面处全反射已经从逻辑基板13侧穿过贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光。即，如图2中的白色箭头所示，固态摄像元件11A具有被形成为使得已经穿过贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光能够在朝向固态摄像元件11A的侧面的方向上被全反射的绝缘膜61A。利用这种构造，在固态摄像元件11A中，能够防止已经穿过贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光进入传感器基板14。
因此，由于设置有折射率与配线层33的折射率不同的绝缘膜61A，因此固态摄像元件11A能够可靠地防止光从逻辑基板13进入传感器基板14，并且与图1的固态摄像元件11相比，更能够提高遮光效果。
接下来，图3图示了作为第三示例性构造的固态摄像元件11B的逻辑基板13和传感器基板14之间的接合表面的横断面构造。
如图3所示，固态摄像元件11B具有以覆盖贯通电极53的侧面的方式沉积有绝缘膜61B的构造。类似于图2的绝缘膜61A，为绝缘膜61B选择具有低折射率的材料。
在如此构成的固态摄像元件11B中，从倾斜方向朝向贯通电极53被引导的光能够在配线层33和绝缘膜61B之间的界面处被全反射。换句话说，如图3中的白色箭头所示，固态摄像元件11B具有被形成为使得从倾斜方向朝向贯通电极53被引导的光能够沿着贯通电极53的纵向方向朝向接触电极54被全反射的绝缘膜61B。光在接触电极54处被反射并且返回到逻辑基板13侧，并且能够防止光进入传感器基板14。
因此，由于设置有折射率与配线层33的折射率不同的绝缘膜61B，因此固态摄像元件11B能够可靠地防止光从逻辑基板13进入传感器基板14，并且与图1的固态摄像元件11相比，更能够提高遮光效果。
接下来，图4图示了作为第四示例性构造的固态摄像元件11C的逻辑基板13和传感器基板14之间的接合表面的横断面构造。
如图4所示，固态摄像元件11C具有如下的构造：其中，将折射率与作为逻辑基板13侧的接合表面的配线层33的折射率不同的绝缘膜61C用作传感器基板14侧的接合表面。类似于图2的绝缘膜61A，为绝缘膜61C选择具有低折射率的材料。即，绝缘膜61C设置在逻辑基板13和传感器基板14之间的接合表面的传感器基板14侧。
在如此构成的固态摄像元件11C中，能够在配线层33和绝缘膜61C之间的界面(即逻辑基板13和传感器基板14之间的接合表面)处全反射已经从逻辑基板13侧穿过贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光。即，如图4中的白色箭头所示，固态摄像元件11C具有被形成为使得已经穿过贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光能够在朝向固态摄像元件11C的侧面的方向上被全反射的绝缘膜61C。利用这种构造，在固态摄像元件11C中，能够防止已经穿过贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光进入传感器基板14。
因此，由于设置有折射率与配线层33的折射率不同的绝缘膜61C，因此固态摄像元件11C能够可靠地防止光从逻辑基板13进入传感器基板14，并且与图1的固态摄像元件11相比，更能够提高遮光效果。
接下来，图5图示了作为第五示例性构造的固态摄像元件11D的逻辑基板13和传感器基板14之间的接合表面的横断面构造。
如图5所示，固态摄像元件11D具有如下的构造：其中，在比遮光金属膜57更靠近传感器基板14侧的位置处使用折射率与配线层33的折射率不同的绝缘膜61D-1，并且在贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙中设置配线层33和绝缘膜61D-1之间的界面。此外，在传感器基板14侧的接合表面上还使用折射率与绝缘膜61D-1的折射率相同的绝缘膜61D-2。类似于图2的绝缘膜61A，为绝缘膜61D-1和61D-2选择具有低折射率的材料。即，绝缘膜61D以层叠在遮光金属膜57上的方式相对于遮光金属膜57设置在传感器基板14侧。
在如此构成的固态摄像元件11D中，能够在配线层33和绝缘膜61D之间的界面处全反射从逻辑基板13侧引导向贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光。即，如图5中的白色箭头所示，固态摄像元件11D具有被形成为使得引导向贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光能够在朝向固态摄像元件11D的侧面的方向上被全反射的绝缘膜61D。利用这种构造，在固态摄像元件11D中，能够防止引导向贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光进入传感器基板14。
因此，由于设置有折射率与配线层33的折射率不同的绝缘膜61D，因此固态摄像元件11D能够可靠地防止光从逻辑基板13进入传感器基板14，并且与图1的固态摄像元件11相比，更能够提高遮光效果。
接下来，图6图示了作为第六示例性构造的固态摄像元件11E的逻辑基板13和传感器基板14之间的接合表面的横断面构造。
如图6所示，固态摄像元件11E具有如下的构造：其中，在逻辑基板13的半导体层32所包括的面对传感器基板14侧的表面上，在形成有贯通电极53的部分处设置遮光电极62，并且遮光电极62具有比形成在遮光金属膜57中的开口部58更大的形状。例如，平面观察固态摄像元件11，遮光电极62被形成为与接触电极54大致相同的尺寸。此外，固态摄像元件11E的贯通电极53具有经由遮光电极62来连接配线51-1和接触电极54的构造。
如此构成的固态摄像元件11E能够通过遮光电极62遮挡从逻辑基板13侧引导向贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光。即，如图6中的白色箭头所示，固态摄像元件11E具有被形成为遮挡引导向贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光的遮光电极62。利用这种构造，在固态摄像元件11E中，能够防止引导向贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光进入传感器基板14。
因此，由于以在接触电极54和遮光电极62之间插入开口部58的方式设置有双重遮光构造，因此固态摄像元件11E能够可靠地防止光从逻辑基板13进入传感器基板14，并且与图1的固态摄像元件11相比，更能够提高遮光效果。
接下来，图7图示了作为第七示例性构造的固态摄像元件11F的逻辑基板13和传感器基板14之间的接合表面的横断面构造。
如图7所示，固态摄像元件11F具有如下的构造：其中，在逻辑基板13的半导体层32所包括的面对传感器基板14侧的表面上形成包括图案的蛾眼(moth-eye)结构63，且该图案包括周期性设置的细微凹凸形状。例如，蛾眼结构63能够防止光反射，并且能够使光扩散等。
如此构成的固态摄像元件11F能够通过蛾眼结构63防止从逻辑基板13侧引导向贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光的透射。即，如图7中的白色箭头所示，固态摄像元件11F具有被形成为防止引导向贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光的透射的蛾眼结构63。利用这种构造，在固态摄像元件11F中，能够防止引导向贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的光进入传感器基板14。
因此，由于设置有蛾眼结构63，因此固态摄像元件11F能够可靠地防止光从逻辑基板13进入传感器基板14，并且与图1的固态摄像元件11相比，更能够提高遮光效果。
接下来，图8图示了作为第八示例性构造的固态摄像元件11G的逻辑基板13和传感器基板14之间的接合表面的横断面构造。
如图8所示，固态摄像元件11G具有如下的构造：其中，穿过逻辑基板13的半导体层32的贯通电极53G被形成为直径朝向传感器基板14增加的锥形形状。
在如此构成的固态摄像元件11G中，能够在防止光被引导向贯通电极53和遮光金属膜57之间的间隙的方向上反射从倾斜方向朝向贯通电极53G被引导的光。即，如图8中的白色箭头所示，固态摄像元件11G具有形成为锥形形状的贯通电极53G，以便使从倾斜方向朝向贯通电极53G被引导的光朝向遮光金属膜57的表面反射。光在遮光金属膜57处被反射并且被导向逻辑基板13的侧面的方向上，并且能够防止光进入传感器基板14。
因此，由于设置有锥形贯通电极53G，因此固态摄像元件11G能够可靠地防止光从逻辑基板13进入传感器基板14，并且与图1的固态摄像元件11相比，更能够提高遮光效果。
例如，事实证明，来自存储基板12和逻辑基板13的发光是在设备操作期间由热载流子引起的，并且来自传感器基板14的下层侧的光是从设置在存储基板12和逻辑基板13上的晶体管的附近产生的。因此，从锥形贯通电极53G的角度来看，该光源的方向是晶体管侧的方向，并且锥形贯通电极53G的周边的入射角取决于每个晶体管的相对于锥形贯通电极53G的位置关系。
由此，锥形贯通电极53G的锥度角被设定为使得遮光金属膜57位于相对于入射角的反射角的方向上。即，在将锥形贯通电极53G的中心轴定义为垂直方向上的基准时，根据从晶体管到锥形贯通电极53G的方向(入射方向)形成的角度θ和锥形贯通电极53G的侧面的角度
Figure BDA0002470983720000101
来自晶体管的光在锥形贯通电极53G的侧面上以相对于锥形贯通电极53G的中心轴的反射角
Figure BDA0002470983720000102
被反射。
因此，由于取决于从晶体管到遮光金属膜57的高度，以与锥形贯通电极53G的中心成
Figure BDA0002470983720000103
以下的角度的方式使遮光金属膜57形成有开口部58，因此能够遮挡来自晶体管的光。
如上所述，固态摄像元件11和固态摄像元件11A至11D是层叠有存储基板12、逻辑基板13和传感器基板14的层叠型，并且即使在通过贯通电极53提供电气连接的结构中，也能够进一步提高遮光效果。利用这种构造，例如，可以遮挡由诸如存储基板12或逻辑基板13之类的半导体元件中产生的热载流子引起的光，并且这种光不会对传感器基板14的像素产生任何不利影响。
需要注意，固态摄像元件11可以具有如下的构造：其中，沉积具有光吸收特性的光吸收膜来代替遮光金属膜57，并且用该光吸收膜来遮挡光。此外，固态摄像元件11可以具有包括存储基板12、逻辑基板13和传感器基板14的三层或更多层的层叠结构。
<固态摄像元件的制造方法>
接下来，将参照图9和图10描述图1中的固态摄像元件11的制造方法。
首先，在第一步骤中，如图9的上部所示，通过混合接合将分开制造的存储基板12和逻辑基板13接合。例如，将配线层22的绝缘膜和配线层31的绝缘膜彼此接合，并且如图9以放大的方式所示，将形成在配线层22的表面上的接触电极71和形成在配线层31的表面上的接触电极72接合(例如，Cu-Cu接合)。
此外，在第二步骤中，如图9的下部所示，通过例如化学机械抛光(CMP：ChemicalMechanical Polishing)等使逻辑基板13的半导体层32的膜厚变薄。
接下来，在第三步骤中，如图10的第一阶段所示，以不大于预定膜厚的膜厚将要成为配线层33的绝缘膜沉积在半导体层32上，并将遮光金属膜57沉积在该绝缘膜的整个表面上。此后，通过在遮光金属膜57上沉积绝缘膜直到获得预定膜厚来形成插入有遮光金属膜57的配线层33。
此外，在第四步骤中，如图10的第二阶段所示，以连接至半导体层32的方式形成贯通电极53，并且还在配线层33的表面上以连接至贯通电极53的方式形成接触电极54。这里，当形成贯通电极53时，在遮光金属膜57中将开口部58处理成具有小于接触电极54的开口部直径，并且以穿过开口部58的方式形成贯通电极53。
然后，在第五步骤中，如图10的第三阶段所示，将传感器基板14接合至逻辑基板13。例如，如图1所示，将逻辑基板13的接触电极54和传感器基板14的接触电极55接合(例如，Cu-Cu接合)。
使用执行上述步骤的制造装置，可以制造包括遮光金属膜57的固态摄像元件11，该遮光金属膜57防止光从逻辑基板13进入传感器基板14并且能够提高遮光效果。需要注意，上述的固态摄像元件11A至11G也能够通过类似于制造固态摄像元件11的步骤来制造。
<电子设备的示例性构造>
需要注意，如上所述的层叠型固态摄像元件11可应用于例如各种电子设备，诸如像数码照相机或数码摄像机等的摄像系统、具有摄像功能的移动电话或分别包括摄像功能的其他设备等。
图11是图示了安装在电子设备上的摄像装置的示例性构造的框图。
如图11所示，摄像装置101包括光学系统102、摄像元件103、信号处理电路104、监视器105和存储器106，并且能够拍摄静止图像和运动图像。
光学系统102包括一个或多个透镜，将来自被摄体的光(入射光)引导到摄像元件103，并且在摄像元件103的光接收表面(传感器部分)上形成图像。
作为摄像元件103，应用上述的固态摄像元件11。在摄像元件103中，根据经由光学系统102在光接收表面上形成的图像，在预定时段内累积电子。然后，根据在摄像元件103中累积的电子的信号被供给至信号处理电路104。
信号处理电路104对从摄像元件103输出的像素信号执行各种信号处理。通过信号处理电路104执行信号处理而获得的图像(图像数据)被供给至并显示在监视器105上，和/或被供给至并存储(记录)在存储器106中。
在如此构成的摄像装置101中，由于应用了上述的层叠型固态摄像元件11，因此，能够拍摄没有受到例如由热载流子引起的光的不利影响的高质量图像。
<图像传感器的示例性用途>
图12是图示了使用上述图像传感器(摄像元件)的示例性用途的图。
例如，上述图像传感器能够用于如下所述的对诸如可见光、红外光、紫外光或X射线之类的光进行感测的各种情况。
-适于拍摄图像以供鉴赏的设备，诸如数码照相机或具有相机功能的便携式设备等。
-供交通用的设备，以实现诸如自动停止等安全操作或识别操作者的状况等，并且这种设备的示例包括：拍摄车辆的前侧、后侧、周围和车辆内部的图像的车载传感器；监视行驶车辆和道路的监视相机；和测量车间距离等的测距传感器等。
-供诸如电视机、冰箱和空调等的家用电器用的设备，以便拍摄用户的手势的图像并根据该手势来操作电器。
-供医疗保健用的设备，诸如内窥镜或通过接收红外光来拍摄血管图像的设备等。
-供安全用的设备，诸如用于预防犯罪的监视相机或用于人员认证的相机等。
-供美容用的设备，诸如拍摄皮肤图像的皮肤测量仪或拍摄头皮图像的显微镜等。
-供运动用的设备，诸如用于运动的运动相机或可穿戴式相机等。
-供农业用的设备，诸如用于监视田地和农作物状况的相机等。
<构造的示例性组合>
需要注意，本技术也可以具有下列构造。
(1)一种固态摄像元件，其包括：
贯通电极，在层叠有第一基板、第二基板和第三基板的层叠结构中，所述贯通电极以穿过所述第二基板的半导体层的方式连接所述第一基板侧和所述第三基板侧；
遮光膜，所述遮光膜布置在所述第二基板的设置在所述第三基板侧的配线层中，并且所述遮光膜具有被开口以使所述贯通电极穿过的开口部；以及
接触电极，所述接触电极形成在所述第二基板和所述第三基板之间的接合表面上并且用于将所述贯通电极连接至所述第三基板侧。
(2)根据上述(1)所述的固态摄像元件，其中
平面观察所述固态摄像元件，形成在所述遮光膜中的所述开口部具有小于所述接触电极的直径。
(3)根据上述(1)或(2)所述的固态摄像元件，其中
在比所述遮光膜更靠近所述接触电极侧形成绝缘膜，所述绝缘膜具有与所述第二基板的所述配线层的折射率不同的折射率。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的固态摄像元件，其中
以覆盖所述贯通电极的侧面的方式形成有绝缘膜，所述绝缘膜具有与所述第二基板的所述配线层的折射率不同的折射率。
(5)根据上述(1)至(4)中任一项所述的固态摄像元件，其中
在所述第二基板和所述第三基板之间的接合表面的所述第三基板侧设置有绝缘膜，所述绝缘膜具有与所述第二基板的所述配线层的折射率不同的折射率。
(6)根据上述(1)至(5)中任一项所述的固态摄像元件，其中
在所述遮光膜的所述第三基板侧，以层叠在所述遮光膜上的方式设置有绝缘膜，所述绝缘膜具有与所述第二基板的所述配线层的折射率不同的折射率。
(7)根据上述(1)至(6)中任一项所述的固态摄像元件，还包括：
遮光电极，在所述第二基板的所述半导体层的面对所述第三基板侧的表面上，所述遮光电极被形成在形成有所述贯通电极的部分处，其中，所述遮光电极具有比形成在所述遮光膜中的所述开口部更大的形状。
(8)根据上述(1)至(7)中任一项所述的固态摄像元件，其中
在所述第二基板的所述半导体层的面对所述第三基板侧的表面上形成有包括图案的蛾眼结构，并且所述图案包括以周期性设置的细微凹凸形状。
(9)根据上述(1)至(8)中任一项所述的固态摄像元件，其中，所述贯通电极被形成为直径朝向所述第三基板增加的锥形形状。
(10)一种由用于制造固态摄像元件的制造装置进行的制造方法，所述固态摄像元件包括：
贯通电极，在层叠有第一基板、第二基板和第三基板的层叠结构中，所述贯通电极以穿过所述第二基板的半导体层的方式连接所述第一基板侧和所述第三基板侧；
遮光膜，所述遮光膜布置在所述第二基板的设置在所述第三基板侧的配线层中，并且所述遮光膜具有被开口以使所述贯通电极穿过的开口部；以及
接触电极，所述接触电极形成在所述第二基板和所述第三基板之间的接合表面上并且用于将所述贯通电极连接至所述第三基板侧，
所述制造方法包括以下步骤：
将所述第一基板和所述第二基板接合；
以不大于预定膜厚的膜厚沉积要成为所述第二基板的所述配线层的绝缘膜，在所述绝缘膜的整个表面上沉积所述遮光膜，并且接着沉积所述绝缘膜直到获得所述预定膜厚，由此形成所述第二基板的所述配线层；
在所述遮光膜中将所述开口部开口，并且以穿过所述开口部的方式形成所述贯通电极，然后以连接至所述贯通电极的方式在所述第二基板的所述配线层的表面上形成所述接触电极；并且
将所述第二基板和所述第三基板接合。
(11)一种电子设备，其包括固态摄像元件，所述固态摄像元件包括：
所述固态摄像元件，所述固态摄像元件具有第一基板、第二基板和第三基板被层叠的层叠结构；
贯通电极，所述贯通电极以穿过所述第二基板的半导体层的方式连接所述第一基板侧和所述第三基板侧；
遮光膜，所述遮光膜布置在所述第二基板的设置在所述第三基板侧的配线层中，并且所述遮光膜具有被开口以使所述贯通电极穿过的开口部；以及
接触电极，所述接触电极形成在所述第二基板和所述第三基板之间的接合表面上并且被用于将所述贯通电极连接至所述第三基板侧。
需要注意，本发明的实施例不限于上述实施例，并且能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形。此外，需要注意，本说明书中描述的效果仅是示例，并且不限于此，而且还可以提供其他效果。
附图标记列表
11 固态摄像元件
12 存储基板
13 逻辑基板
14 传感器基板
21 半导体层
22 配线层
31 配线层
32 半导体层
33 配线层
41 配线层
42 半导体层
43 片上透镜层
51 配线
52 电极
53 贯通电极
54和55 接触电极
56 电极
57 遮光金属膜
58 开口部
61 绝缘膜
62 遮光电极
63 蛾眼结构

Claims (11)

1.一种固态摄像元件，其包括：
贯通电极，在层叠有第一基板、第二基板和第三基板的层叠结构中，所述贯通电极被构造成以穿过所述第二基板的半导体层的方式连接所述第一基板侧和所述第三基板侧；
遮光膜，所述遮光膜布置在所述第二基板的设置在所述第三基板侧的配线层中，并且所述遮光膜具有被开口以使所述贯通电极穿过的开口部；以及
接触电极，所述接触电极形成在所述第二基板和所述第三基板之间的接合表面上并且用于将所述贯通电极连接至所述第三基板侧。
2.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中
平面观察所述固态摄像元件，形成在所述遮光膜中的所述开口部具有小于所述接触电极的直径。
3.根据权利要求2所述的固态摄像元件，其中
在比所述遮光膜更靠近所述接触电极侧形成有绝缘膜，所述绝缘膜具有与所述第二基板的所述配线层的折射率不同的折射率。
4.根据权利要求2所述的固态摄像元件，其中
以覆盖所述贯通电极的侧面的方式形成有绝缘膜，所述绝缘膜具有与所述第二基板的所述配线层的折射率不同的折射率。
5.根据权利要求2所述的固态摄像元件，其中
在所述第二基板和所述第三基板之间的接合表面的所述第三基板侧设置有绝缘膜，所述绝缘膜具有与所述第二基板的所述配线层的折射率不同的折射率。
6.根据权利要求2所述的固态摄像元件，其中
在所述遮光膜的所述第三基板侧，以层叠在所述遮光膜上的方式设置有绝缘膜，所述绝缘膜具有与所述第二基板的所述配线层的折射率不同的折射率。
7.根据权利要求2所述的固态摄像元件，还包括：
遮光电极，在所述第二基板的所述半导体层的面对所述第三基板侧的表面上，所述遮光电极被形成在形成有所述贯通电极的部分处，其中，所述遮光电极具有比形成在所述遮光膜中的所述开口部更大的形状。
8.根据权利要求2所述的固态摄像元件，其中
在所述第二基板的所述半导体层的面对所述第三基板侧的表面上形成有包括图案的蛾眼结构，并且所述图案包括周期性设置的细微凹凸形状。
9.根据权利要求2所述的固态摄像元件，其中
所述贯通电极被形成为直径朝向所述第三基板增加的锥形形状。
10.一种由用于制造固态摄像元件的制造装置进行的制造方法，所述固态摄像元件包括：
贯通电极，在层叠有第一基板、第二基板和第三基板的层叠结构中，所述贯通电极以穿过所述第二基板的半导体层的方式连接所述第一基板侧和所述第三基板侧；
遮光膜，所述遮光膜布置在所述第二基板的设置在所述第三基板侧的配线层中，并且所述遮光膜具有被开口以使所述贯通电极穿过的开口部；以及
接触电极，所述接触电极形成在所述第二基板和所述第三基板之间的接合表面上并且用于将所述贯通电极连接至所述第三基板侧，
所述制造方法包括以下步骤：
将所述第一基板和所述第二基板接合；
以不大于预定膜厚的膜厚沉积要成为所述第二基板的所述配线层的绝缘膜，在所述绝缘膜的整个表面上沉积所述遮光膜，并且接着沉积所述绝缘膜直到获得所述预定膜厚，由此形成所述第二基板的所述配线层；
在所述遮光膜中将所述开口部开口，并且以穿过所述开口部的方式形成所述贯通电极，然后以连接至所述贯通电极的方式在所述第二基板的所述配线层的表面上形成所述接触电极；并且
将所述第二基板和所述第三基板接合。
11.一种电子设备，其包括固态摄像元件，所述固态摄像元件包括：
固态摄像元件，所述固态摄像元件具有第一基板、第二基板和第三基板被层叠的层叠结构；
贯通电极，所述贯通电极被构造成以穿过所述第二基板的半导体层的方式连接所述第一基板侧和所述第三基板侧；
遮光膜，所述遮光膜布置在所述第二基板的设置在所述第三基板侧的配线层中，并且所述遮光膜具有被开口以使所述贯通电极穿过的开口部；以及
接触电极，所述接触电极形成在所述第二基板和所述第三基板之间的接合表面上并且被用于将所述贯通电极连接至所述第三基板侧。
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