CN112310132A - 半导体装置和使用物体识别的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体装置和使用物体识别的设备，该半导体装置包括：半导体层，其中设置了多个像素，该多个像素各自包括光电转换器；以及互连结构，其被布置在半导体层上。多个像素包括第一光接收像素和第二光接收像素，互连结构包括：第一绝缘膜，其由第一绝缘材料制成；第一绝缘构件，其被布置成与第一光接收像素相关联并且由与第一绝缘材料相比具有更大氢含量的第二绝缘材料制成；以及第二绝缘构件，其被布置成与第二光接收像素相关联并且由第二绝缘材料制成，以及第一绝缘构件的体积大于第二绝缘构件的体积。

Description

半导体装置和使用物体识别的设备
技术领域
本发明涉及半导体装置和使用物体识别的设备。
背景技术
近年来，在诸如固态摄像装置等的半导体装置中，需要降低由于硅中的晶体缺陷或者硅与绝缘膜之间的界面状态的影响引起的噪声。在这种背景下，提出了使用氢的悬空键终止效应来降低在光电转换元件附近发生的噪声或暗电流的技术。例如，通过将由氮化硅制成的构件布置在光电转换元件附近，可以将氮化硅中所包含的氢供给至光电转换元件并降低暗电流的电平。
另一方面，日本特开2014-086551公开了一种在到光电转换元件的光入射路径中设置由氮化硅形成的高折射率区域以减少由于光向相邻像素的泄漏而引起的颜色混合的技术。由于在日本特开2014-086551中公开的高折射率区域被布置在光电转换元件附近，因此该高折射率区域中所包含的氢可以有助于降低光电转换元件中的暗电流的电平。
然而，在布置了日本特开2014-086551中所公开的高折射率区域的情况下，尽管可以整体降低光电转换元件的暗电流的电平，但是对于各光电转换元件，在暗电流的均一性方面仍有考虑的余地。
发明内容
本发明旨在提供可以降低布置在光接收像素区域中的像素的光电转换器中的暗电流、并改善暗电流的非均一性的半导体装置。
根据本发明的一方面，提供了一种半导体装置，包括：半导体层，其中设置了多个像素，所述多个像素各自包括光电转换器；以及互连结构，其被布置在所述半导体层上，其中，所述多个像素包括第一光接收像素和第二光接收像素，其中，所述互连结构包括：第一绝缘膜，其由第一绝缘材料制成，第一绝缘构件，其被布置成与所述第一光接收像素相关联并且由与所述第一绝缘材料相比具有更大氢含量的第二绝缘材料制成，以及第二绝缘构件，其被布置成与所述第二光接收像素相关联并且由所述第二绝缘材料制成，以及其中，所述第一绝缘构件的体积大于所述第二绝缘构件的体积。
一种使用物体识别的设备，包括：上述的半导体装置；以及信号处理单元，用于处理从所述半导体装置输出的信号。
此外，根据本发明的另一方面，提供了一种半导体装置，包括：半导体层，其中设置了多个像素，所述多个像素各自包括光电转换器；基板，其被布置成与所述半导体层重叠；以及互连结构，其被布置在所述半导体层和所述基板之间，其中，所述多个像素包括第一光接收像素和第二光接收像素，其中，所述互连结构包括：第一绝缘膜，其由第一绝缘材料制成，以及绝缘构件，其由与所述第一绝缘材料相比具有更大氢含量的第二绝缘材料制成，以及其中，与所述第一光接收像素相对应的部分中的氢含量大于与所述第二光接收像素相对应的部分中的氢含量。
一种使用物体识别的设备，包括：上述的半导体装置；以及信号处理单元，用于处理从所述半导体装置输出的信号。
此外，根据本发明的又一方面，提供了一种半导体装置，包括：半导体层，其中设置了多个像素，所述多个像素各自包括光电转换器；以及互连结构，其被布置在所述半导体层上，其中，所述多个像素包括第一光接收像素和第二光接收像素，其中，所述互连结构包括由第一绝缘材料制成的第一绝缘膜、以及被设置在所述第一绝缘膜的半导体层侧并且由与所述第一绝缘材料相比透过较少的氢的第三绝缘材料制成的第二绝缘膜，其中，由所述第一绝缘材料制成的绝缘构件位于所述第一绝缘膜和所述半导体层之间，其中，在与所述第一光接收像素相对应的部分中，所述第一绝缘膜和所述绝缘构件经由所述第二绝缘膜中所设置的第一开口而彼此连接，其中，在与所述第二光接收像素相对应的部分中，所述第一绝缘膜和所述绝缘构件经由所述第二绝缘膜中所设置的第二开口而彼此连接，以及其中，所述第一开口大于所述第二开口。
一种使用物体识别的设备，包括：上述的半导体装置；以及信号处理单元，用于处理从所述半导体装置输出的信号。
根据以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的半导体装置的一般结构的框图。
图2是示出根据本发明的第一实施例的半导体装置中的像素区域的结构示例的平面图。
图3是示出根据本发明的第一实施例的半导体装置的结构的示意截面图。
图4A是示出根据本发明的第一实施例的半导体装置中的光接收像素区域的结构的平面图。
图4B是示出根据本发明的第一实施例的半导体装置中的光接收像素区域的结构的示意截面图。
图5和图6是示出光接收像素区域中的暗电流的分布的图。
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E、图7F和图7G是示出根据本发明的第一实施例的半导体装置的制造方法的截面图。
图8A、图8B和图8C是示出根据本发明的第二实施例的半导体装置的制造方法的截面图。
图9A是示出根据本发明的第三实施例的半导体装置中的光接收像素区域的结构的平面图。
图9B是示出根据本发明的第三实施例的半导体装置中的光接收像素区域的结构的一般截面图。
图10是示出根据本发明的第四实施例的半导体装置中的光接收像素区域的结构的一般截面图。
图11是示出根据本发明的第五实施例的半导体装置中的光接收像素区域的结构的一般截面图。
图12是示出根据本发明的第六实施例的摄像系统的一般结构的框图。
图13A是示出根据本发明的第七实施例的摄像系统的结构示例的图。
图13B是示出根据本发明的第七实施例的可移动物体的结构示例的图。
具体实施方式
现在将根据附图来详细说明本发明的优选实施例。
第一实施例
将参考图1至图7G来说明根据本发明的第一实施例的半导体装置及其制造方法。
首先，将参考图1至图4B描述来说明根据本实施例的半导体装置的结构。图1是示出根据本实施例的半导体装置的一般结构的框图。图2是示出根据本实施例的半导体装置中的像素区域的结构示例的平面图。图3是示出根据本实施例的半导体装置的结构的示意截面图。图4A是示出根据本实施例的半导体装置中的光接收像素区域的结构的平面图。图4B是示出根据本实施例的半导体装置中的光接收像素区域的结构的示意截面图。
如图1所示，根据本实施例的半导体装置1包括像素区域10和外围电路区域20。外围电路区域20包括垂直扫描电路30、读出电路40、水平扫描电路50、输出电路60和控制电路70。
在像素区域10中，设置了以矩阵形式布置以形成多个行和多个列的多个像素12。像素12各自包括由诸如光电二极管等的光电转换元件形成的光电转换器，并输出与入射光的光量相对应的像素信号。布置在像素区域10中的像素阵列的行数和列数不受特别限制。此外，在像素区域10中，除了输出与入射光的光量相对应的像素信号的光接收像素(有效像素)之外，还可以布置被遮光的遮光像素。遮光像素可以例如是光电转换器被遮光的光学黑像素(OB像素)、没有光电转换器的NULL像素、或者不输出信号的虚拟像素等。
在像素区域10的像素阵列的各行上，控制线14被布置为沿第一方向(图1中的X方向)延伸。各控制线14分别与沿第一方向对准的像素12相连接，以形成这些像素12所共通的信号线。控制线14延伸的第一方向可被称为行方向或水平方向。控制线14连接至垂直扫描电路30。
在像素区域10的像素阵列的各列上，输出线16被布置为沿与第一方向交叉的第二方向(图1中的Y方向)延伸。各输出线16分别与沿第二方向对准的像素12相连接，以形成这些像素12所共通的信号线。输出线16延伸的第二方向可被称为列方向或垂直方向。输出线16连接至读出电路40。
垂直扫描电路30是经由像素阵列的各行上所设置的控制线14向像素12供给用于在从像素12读出信号时驱动像素12内的读出电路的控制信号的控制电路单元。垂直扫描电路30可以由移位寄存器或地址译码器形成。垂直扫描电路30通过使用经由控制线14供给的控制信号来以行为单位驱动像素区域10的像素12。以行为单位从像素12读出的信号经由像素阵列的各列上所设置的输出线16输入到读出电路40。
读出电路40是对经由输出线16从各列的像素12读出的信号进行预定信号处理(例如，诸如放大处理或模数(A/D)转换处理等的信号处理)的电路单元。读出电路40可包括信号保持单元、列放大器、相关双采样(CDS)电路、加法器电路、A/D转换器电路或列存储器等。
水平扫描电路50是向读出电路40供给用于将读出电路40中所处理的信号以列为单位顺次传送至输出电路60的控制信号的控制单元。水平扫描电路50可以由移位寄存器或地址译码器形成。输出电路60是由缓冲放大器或差分放大器等形成、并对水平扫描电路50所选择的列的信号进行放大和输出的电路单元。
控制电路70是向垂直扫描电路30、读出电路40和水平扫描电路50供给用以控制这些电路的操作或定时的控制信号的电路单元。注意，被供给至垂直扫描电路30、读出电路40和水平扫描电路50的控制信号中的至少一些可以从半导体装置1的外部供给。
如图2所示，像素区域10包括布置有用于输出像素信号的像素12的光接收像素区域10A以及布置有用于输出用作黑电平的基准的基准信号的像素12的遮光像素区域10B(光学黑区域、遮光像素区域)。光接收像素区域10A是布置有被配置为接收光的光接收像素的区域。遮光像素区域10B是布置有诸如光学黑像素(OB像素)等的被遮光的像素的区域。虽然不受特别限制，但是遮光像素区域10B例如如图2所示沿着像素区域10的外围的两边布置。此外，外围电路区域20例如如图2所示布置在像素区域10的周围。
图3是沿着图2的线A-A’截取的示意截面图。在图3中，为了例示，从光接收像素区域10A、遮光像素区域10B和外围电路区域20的每一个提取位于线A-A’上的元件中的一些。图4A和图4B示出以上的光接收像素区域10A的外缘部的示意截面图和平面图。图4A是光接收像素区域10A的平面图，以及图4B是沿着图4A的线B-B’截取的截面图。注意，图4A是各组件垂直地投影到与半导体层120的主面平行的投影面上的平面图。
根据本实施例的半导体装置1如图3、图4A和图4B所示包括半导体基板210、互连结构180、半导体层120和光学结构320。半导体基板210具有形成彼此相对的面的第一面212和第二面214的配对。互连结构180、半导体层120和光学结构320按照该顺序层叠在半导体基板210的第一面212侧。半导体基板210被布置成与半导体层120重叠。
互连结构180包括绝缘膜162、160、152、148、144、140、136、130和128(从半导体基板210侧起按照该顺序层叠)以及布置在其中的多个互连层。在由该多个互连层形成的金属构件中，图3、图4A和图4B示出布置在不同层级的互连158、146和138。注意，布置在互连结构180中的互连层的层数不受特别限制。
在形成互连结构180的绝缘膜中，从降低互连间电容的角度出发，绝缘膜128、136、144、152和162一般由具有相对低的相对介电常数的绝缘材料形成。具有相对低的相对介电常数的绝缘材料可以例如是氧化硅或碳氧化硅等。诸如氧化硅或碳氧化硅等的绝缘材料具有透过氢的性质。另一方面，绝缘膜130、140、148和160具有作为在形成互连138、146和158时的蚀刻终止膜或者互连材料的扩散防止膜的作用。在这样的作用下，绝缘膜130、140、148和160例如由碳化硅、碳氮化硅或氮化硅等形成。诸如碳化硅、碳氮化硅或氮化硅等的绝缘材料具有防止氢扩散的性质。
以这种方式，互连结构180具有多层堆叠体，其中由透过氢的绝缘材料形成的多个第一绝缘膜和由防止氢扩散的绝缘材料形成的多个第二绝缘膜交替地层叠。形成第一绝缘膜的第一绝缘材料与形成第二绝缘膜的第二绝缘材料相比透过更多的氢。
半导体层120具有形成彼此相对的面的第一面112和第二面114的配对。半导体层120在一面侧、即第一面112侧与互连结构180接触。换句话说，互连结构180布置在半导体层120上。
在光接收像素区域10A和遮光像素区域10B中，在半导体层120的第一面112侧设置了多个像素以及元件分离部122，其中该多个像素各自包括光电转换器124以及包含栅电极126的MOS晶体管。该多个像素被布置成阵列，以形成光接收像素区域10A和遮光像素区域10B。
在外围电路区域20中，在半导体层120的第一面112侧设置了包括栅电极126的MOS晶体管以及元件分离部。
光学结构320被设置在另一面侧、即半导体层120的第二面114侧。光学结构320被布置在半导体层120的与互连结构180相对的侧。在光接收像素区域10A中，光学结构320包括绝缘膜302、滤色层308和微透镜310(从半导体层120的第二面114侧起按照该顺序设置)。滤色层308和微透镜310被设置到多个像素中的相应像素。在遮光像素区域10B和外围电路区域20中，光学结构320包括绝缘膜302、被布置在绝缘膜302内的遮光膜312、以及布置在绝缘膜302上的绝缘膜306。
半导体基板210可以是仅具有作为支撑基板的作用的基板。在这种情况下，可以使用绝缘基板来代替半导体基板210。此外，半导体基板210可以是包括形成外围电路区域20的电路元件中的至少一些或者用于处理从半导体装置1输出的信号的信号处理电路等的基板。在这种情况下，还可以在半导体基板210和互连结构180之间设置相比于互连结构180的其它互连结构。
如上所述，根据本实施例的半导体装置1可以是堆叠传感器，也可以是背面照射型传感器。半导体装置1可被称为光电转换装置或摄像装置。
这里，如图3、图4A和图4B所示，根据本实施例的半导体装置在光接收像素区域10A中的绝缘膜128内包括与绝缘膜128相比具有更大氢含量的绝缘构件170。绝缘构件170被设置到布置在光接收像素区域10A中的相应像素12。此外，如图4A所示，与半导体层120的主面平行的投影面上的绝缘构件170的面积随着其越靠近光接收像素区域10A的外部而越大。尽管在图3、图4A和图4B中仅示出形成光接收像素区域10A的外缘部的周围4边中的右侧的1边，但同样适用于其余3边。
这里，在被布置于光接收像素区域10A的外缘部的光接收像素中，关注于一个光接收像素(第二光接收像素)以及与该一个光接收像素相比被布置于光接收像素区域10A的更外部的另一光接收像素(第一光接收像素)。在这种情况下，在与半导体层120的主面平行的投影面中，与第一光接收像素相关联地布置在绝缘膜128中的绝缘构件170的面积大于与第二光接收像素相关联地布置在绝缘膜128中的绝缘构件170的面积。换句话说，在互连结构180中，与第一光接收像素相对应的部分中的氢含量大于与第二光接收像素相对应的部分中的氢含量。注意，与光接收像素相对应的部分是与平行于半导体层120的主面的投影面上的光接收像素重叠的部分。
接着，将参考图5和图6来说明本实施例的半导体装置所提供的有益效果。图5和图6是示出光接收像素区域10A内的光电转换器的暗电流的分布的图。在图5和图6中，横轴表示沿着光接收像素区域10A的线C-C’截取的像素的位置，以及纵轴示出相应像素的光电转换器中的暗电流的电平。
在图5中，虚线表示根据没有绝缘构件170的参考示例的半导体装置的情况(比较示例1)。点划线表示具有相同面积的绝缘构件170均匀地布置在整个光接收像素区域10A上的半导体装置的情况(比较示例2)。
如图5所示，在根据没有绝缘构件170的比较示例1的半导体装置中，在光接收像素区域10A的外周附近，暗电流较大。本发明人检查并发现，在从光接收像素区域10A的外周起宽度为数百μm的范围内，明显发生暗电流的增加。光接收像素区域10A的外周附近的暗电流的增加不仅发生在光接收像素区域10A和外围电路区域20之间的边界部，而且发生在光接收像素区域10A和遮光像素区域10B之间的边界部。
尽管光接收像素区域10A的边缘部的暗电流的增加的原因不一定清楚，但假定布置在遮光像素区域10B和外围电路区域20中的遮光膜312的影响是原因之一。遮光膜312一般由诸如钨等的金属材料形成，并且是针对氢扩散的防止膜。因此，由于光接收像素区域10A的边缘部中的遮光膜312的影响，导致与光接收像素区域10A的中央部相比，向光接收像素的氢供给量可能减少。在这种情况下，由于悬空键终止效应而引起的暗电流降低效果可能减小，并且暗电流在光接收像素区域10A的边缘部中可能增加。
因此，期待由于氢的悬空键终止效应而降低暗电流，本发明人试图在光接收像素区域10A中的各像素12的光电转换器124附近均匀地布置具有高氢含量的绝缘构件。作为结果，如在图5中作为比较示例2所示，暗电流的电平在整个光接收像素区域10A上均匀地降低。然而，同样在这种情况下，光接收像素区域10A的外周附近的较大暗电流的现象未得到抑制。
本发明的发明人基于光电转换器周围的结构的变化引起暗电流的变化这一事实、通过试验的方式制造了具有各种结构的半导体装置。然后，分别测量完成的光电转换器的暗电流值和光电转换器中的氢浓度。在用于测量氢浓度的各种测量方法中，使用了SIMS(二次离子质谱法)。作为结果，发现在光电转换器的暗电流值与光电转换器中的氢浓度之间存在负相关关系。具体地，针对光电转换器的各单位面积的暗电流值与光电转换器中的氢浓度的对数成比例。直线的斜率约为-8[pA/cm2/dec]。例如，当光电转换器中的氢浓度增加10倍时，光电转换器的暗电流值减少8[pA/cm2]。实际上，可通过改进半导体装置的结构控制的氢浓度的变化是数倍，并且暗电流可被控制在小于8[pA/cm2]的范围内。
此外，本发明人已经达成下面这样的事实：作为提供光电转换器124的氢浓度的变化的结构，改变作为氢供给源的绝缘构件170的面积是有效的。例如，考虑以下情况：相对于作为基准的光接收像素区域10A的中央部中的像素12的光电转换器124的暗电流值，光接收像素区域10A的外缘部中的像素12的光电转换器124的暗电流值小4[pA/cm2]。在这种情况下，用作氢供给源的绝缘构件170的面积优选被设置为光接收像素区域10A的外缘部的中心的面积的约五倍。尽管光电转换器124的暗电流增加的区域根据半导体装置的具体结构而变化、因此没有必要被唯一地限定，但是这样的区域通常是从光接收像素区域10A的外周起宽度为300μm或更小的区域。
例如，如果光接收像素区域10A中的光电转换器124的暗电流增加的外缘部的宽度为200μm，则可以沿着外缘部的宽度方向布置4μm×4μm的至多50个光电转换器124。在这些光电转换器124从光接收像素区域10A的最外侧起以第1、第2、...、第50进行编号的情况下，绝缘构件170的面积优选地被设计成针对第一光电转换器124最大，并从该第一光电转换器124起按照诸如第二光电转换器124、第三光电转换器124、...、第五十光电转换器124等的编号的升序顺序逐渐减小。
由于光电转换器124中的暗电流根据光接收像素区域10A中的像素12的位置而不同，因此设置针对各像素12独立的绝缘构件170以抑制暗电流的变化是有效的。此外，在提高从绝缘构件170向光电转换器124的氢供给的效率方面，期望光电转换器124和绝缘构件170在与半导体层120的主面平行的投影面上至少部分地重叠。
在图6中，实线表示本实施例的半导体装置的如下情况(示例)：绝缘构件170的面积随着其越靠近光接收像素区域10A的外部而越大。虚线表示没有绝缘构件170的参考示例的半导体装置的情况(比较示例1)。
在本实施例的半导体装置中，如上所述，在被布置于光接收像素区域10A的外缘部的像素12中，绝缘构件170的面积随着其越靠近光接收像素区域10A的外部而以根据光电转换器124的暗电流值的适当速率逐渐增大。利用这样的结构，如图6中的实线所示，可以降低光电转换器124中的暗电流并且减少光接收像素区域10A的面内的暗电流的非均一性。
注意，暗电流增加的范围或各像素12中的暗电流增大的量根据形成光接收像素区域10A的像素12的结构、布置在与光接收像素区域10A相邻的遮光像素区域10B和外围电路区域20中的元件的结构、或半导体装置的制造条件等而变化。因此，期望知道各像素12中的暗电流增加的情况，然后适当地设置布置有具有绝缘构件170的像素12的区域或这些像素12中的绝缘构件170的面积。
接着，将参考图7A至图7G来说明根据本实施例的半导体装置的制造方法。图7A至图7G是示出根据本实施例的半导体装置的制造方法的截面图。注意，图7A至图7G与沿着图4A的线B-B’截取的截面图相对应。
首先，准备半导体基板110作为第一组件100的基材。半导体基板110例如是硅基板，并且具有形成彼此相对的面的第一面112和第二面114的配对。
接着，通过已知的半导体装置制造工艺，在半导体基板110的第一面112侧形成元件分离部122、光电转换器124以及包括栅电极126的MOS晶体管等。注意，图中示出仅出现这些组件中的光电转换器124的截面。
接着，在设置了元件分离部122、光电转换器124和MOS晶体管等的半导体基板110的第一面112侧上形成例如由氧化硅制成的绝缘膜128(图7A)。例如，在通过CVD(化学气相沉积)法在半导体基板110的第一面112上沉积氧化硅之后，该氧化硅的表面被平坦化以形成由氧化硅膜制成的绝缘膜128。绝缘膜128由具有高的氢透过性的绝缘材料形成，或者可以由氧化硅之外的例如碳氧化硅形成。
接着，通过使用光刻法在绝缘膜128上形成了在与要形成绝缘构件170的区域相对应的部分中具有开口的光致抗蚀膜129。
接着，使用光致抗蚀膜129作为掩模，以对绝缘膜128进行干蚀刻并在绝缘膜128中形成开口134(图7B)。在该工艺中，为了降低针对光电转换器124的蚀刻损坏，可以在开口134的底部留下厚度为至少约10nm的绝缘膜128。可以在绝缘膜128的下层中设置另一绝缘膜(例如，用作蚀刻终止膜的氮化硅膜)，并且该蚀刻终止膜可以用作形成开口134的阻止膜。形成开口134的位置与布置绝缘构件170的位置相对应。
接着，在去除光致抗蚀膜129之后，例如通过CVD法来沉积氮化硅，以在设置有开口134的绝缘膜128的整个面上形成由氮化硅制成的绝缘膜170a(图7C)。在绝缘膜170a的沉积后，期望在开口134中不存在空隙。绝缘膜170a由与形成绝缘膜128的绝缘构件相比具有更大氢含量的绝缘材料形成。
接着，例如，通过CMP(化学机械抛光)法去除绝缘膜128上的绝缘膜170a，以形成布置在开口134中的绝缘构件170(图7D)。绝缘构件170根据开口134的底部上剩余的绝缘膜128的厚度而被设置成与半导体基板110的第一面112相隔10nm或更多。
接着，通过CVD法在设置了绝缘构件170的绝缘膜128上沉积碳化硅，以形成由碳化硅膜制成的绝缘膜130。注意，绝缘膜130可以由氮化硅膜或碳氮化硅膜形成。
接着，通过已知的半导体装置制造工艺形成接触插塞132、互连138、绝缘膜136、140和144、互连146、绝缘膜148和152、互连158、以及绝缘膜160和162等以形成互连结构180(图7E)。如上所述，接合前的包括光电转换元件的第一组件100完成。
此外，与第一组件100分开地准备半导体基板210作为第二组件200的基材。半导体基板210例如是硅基板，并且具有形成彼此相对的面的第一面212和第二面214的配对。注意，半导体基板210可以是仅具有作为支撑基板的作用的基板。在这种情况下，可以使用绝缘基板来代替半导体基板210。此外，半导体基板210可以是具有形成外围电路区域20的电路元件中的至少一些或者用于处理像素信号的信号处理电路等的基板。在这种情况下，还可以在半导体基板210和互连结构180之间设置相对于互连结构180的另一互连结构。
接着，第一组件100和第二组件200彼此对向配置和附着，使得第一组件100的绝缘膜162侧的面和第二组件200的第一面212侧的面面向彼此。
接着，使第一组件100的半导体基板110薄化至从第二面114起的预定厚度，以形成作为薄化半导体基板110的半导体层120(图7F)。背面研磨、CMP或蚀刻等的方法可以适用于半导体基板110的薄化。可选地，三维实现或硅通孔(TSV)形成工艺等中所采用的另一已知基板薄化技术可以适用。在以下描述中，为了例示的目的，由半导体基板110的薄化得到的半导体层120的新露出面也将被称为第二面114。
接着，在氮气氛或含氢气氛(例如，组成气体气氛)中进行热处理。这种热处理使氢从绝缘构件170放出，该氢到达光电转换器124，从而半导体层120的第一面112侧的悬空键以氢终止。在该工艺中，在光接收像素区域10A的外缘部，在具有面向光电转换器124的绝缘构件170的越大面积的外侧像素12的光电转换器124中，氢供给量越大，这导致暗电流降低的效果越高。因此，可以降低光电转换器124中的暗电流，并提高光接收像素区域10A的面内的暗电流的均一性。
注意，进行这种热处理的定时不限于半导体基板110薄化之后的时间，并且热处理可以通过使用第一组件100和第二组件200接合时的热处理来进行，或者可以在第一组件100和第二组件200接合之前的定时进行。此外，这种热处理可以在第一组件100和第二组件200接合之前进行，并且进一步在第一组件100和第二组件200接合时或者在半导体基板110薄化之后进行。此外，在可以通过诸如绝缘膜152、160和162的沉积过程等的后端工艺的热历史使足够的氢扩散到光电转换器124的情况下，没有必要需要进行单独的热处理。
接着，在半导体层120的第二面114上形成绝缘膜302、滤色层308和微透镜310等，以通过使用已知的半导体装置制造工艺来完成根据本实施例的半导体装置(图7G)。
如上所述，根据本实施例，可以降低布置在光接收像素区域中的像素的光电转换器中的暗电流，并减少暗电流的非均一性。
第二实施例
将参考图8A至图8C来说明根据本发明第二实施例的半导体装置的制造方法。与根据第一实施例的半导体装置的组件相同的组件用相同的附图标记进行标记，并且其说明将被省略或简化。图8A至图8C是示出根据本实施例的半导体装置的制造方法的截面图。
首先，准备半导体基板110作为第一组件100的基材。半导体基板110例如是硅基板，并且具有形成彼此相对的面的第一面112和第二面114的配对。
接着，通过已知的半导体装置制造工艺，在半导体基板110的第一面112侧上形成元件分离部122、光电转换器124以及包括栅电极126的MOS晶体管等。注意，图中示出仅出现以上组件中的光电转换器124的截面。
接着，例如在设置了元件分离部122、光电转换器124和MOS晶体管等的半导体基板110的第一面112侧，通过CVD法或热氧化法形成由氧化硅制成的绝缘膜128a。绝缘膜128a由具有高的氢透过性的绝缘材料形成，或者可以由氧化硅之外的例如碳氧化硅形成。
接着，例如通过CVD法在绝缘膜128a上形成由例如氮化硅制成的绝缘膜170a(图8A)。绝缘膜170a由与形成绝缘膜128的绝缘构件相比具有更大氢含量的绝缘材料形成。
接着，通过使用光刻法在绝缘膜170a上形成具有与要形成绝缘构件170的区域相对应的图案的光致抗蚀膜129。
接着，使用光致抗蚀膜129作为掩模，以对绝缘膜170a进行干蚀刻并形成由绝缘膜170a形成的绝缘构件170(图8B)。在该工艺中，为了降低对光电转换器124的蚀刻损坏，在从中去除绝缘膜170a的部分中留下厚度为至少约10nm的绝缘膜128a。
接着，在去除光致抗蚀膜129之后，例如在设置了绝缘构件170的绝缘膜128a上形成由例如氧化硅制成的绝缘膜128b。例如，在通过CVD法沉积氧化硅之后，该氧化硅的表面被平面化以形成由氧化硅膜形成的绝缘膜128b(图8C)。绝缘膜128b由具有高的氢透过性的绝缘材料形成，或者可以由氧化硅之外的例如碳氧化硅形成。注意，绝缘膜128b可以如图所示在绝缘构件170上延伸，或者可以是与绝缘构件170相同的高度。
然后，在以与第一实施例中相同的方式形成之后，第一组件100与第二组件接合，形成光学结构320等，从而半导体装置完成。
第三实施例
将参考图9A和图9B来说明根据本发明的第三实施例的半导体装置及其制造方法。与根据第一实施例和第二实施例的半导体装置的组件相同的组件用相同的附图标记进行标记，并且其说明将被省略或简化。图9A是示出根据本实施例的半导体装置的结构示例的平面图。图9B是示出根据本实施例的半导体装置的结构示例的示意截面图。
尽管在第一实施例中通过使绝缘构件170的面积随着其越靠近光接收像素区域10A的外部而增大来增加氢供给量，但是也可以通过使绝缘构件170的体积随着其越靠近光接收像素区域10A的外部而增大来增加氢供给量。随着绝缘构件170的体积越大，绝缘构件170中累积的氢量越大。因此，在光接收像素区域10A的外缘部，同样通过使绝缘构件170的体积随着其越靠近光接收像素区域10A的外部而增大，可以降低光电转换器124中的暗电流，并减少光接收像素区域10A的面内的暗电流电平的变化。
在图9A和图9B中，绝缘构件170的面积以及与半导体层120的主面平行的投影面中的绝缘构件170的厚度随着其越靠近光接收像素区域10A的外部而增大，从而绝缘构件170的体积随着其越靠近光接收像素区域10A的外部而增大。通过不仅改变绝缘构件170的面积、而且还改变绝缘构件170的厚度，可以进一步增大来自绝缘构件170的氢供给量的范围。可选地，在与半导体层120的主面平行的投影面上的绝缘构件170的面积恒定的情况下，绝缘构件170的厚度可以随着其越靠近光接收像素区域10A的外部而增大。
这里，在被布置于光接收像素区域10A的外缘部的光接收像素中，关注于一个光接收像素(第二光接收像素)以及与该一个光接收像素相比被布置于光接收像素区域10A的更外部的另一光接收像素(第一光接收像素)。在这种情况下，在与半导体层120的主面平行的投影面中，与第一光接收像素相关联地布置在绝缘膜128中的绝缘构件170的体积大于与第二光接收像素相关联地布置在绝缘膜128中的绝缘构件170的体积。换句话说，在互连结构180中，与第一光接收像素相对应的部分中的氢含量大于与第二光接收像素相对应的部分中的氢含量。注意，与光接收像素相对应的部分是与平行于半导体层120的主面的投影面上的光接收像素重叠的部分。
注意，暗电流增加的范围或各像素12中的暗电流增大的量根据形成光接收像素区域10A的像素12的结构、布置在与光接收像素区域10A相邻的遮光像素区域10B和外围电路区域20中的元件的结构、或半导体装置的制造条件等而变化。因此，期望知道各像素12中的暗电流增加的状况，然后适当地设置布置有具有绝缘构件170的像素12的区域或这些像素12中的绝缘构件170的面积和厚度。
根据本实施例的半导体装置的制造方法不受特别限制。例如，可以通过针对具有不同厚度的绝缘构件170的各区域、使用图7A至图7G所示的工艺来形成绝缘构件170。
如上所述，根据本实施例，可以降低布置在光接收像素区域中的像素的光电转换器中的暗电流并减少暗电流的变化。
第四实施例
将参考图10来说明根据本发明的第四实施例的半导体装置及其制造方法。与根据第一实施例至第三实施例的半导体装置的组件相同的组件用相同的附图标记进行标记，并且其说明将被省略或简化。图10是示出根据本实施例的半导体装置的结构示例的示意截面图。
尽管在第一实施例至第三实施例中使用从绝缘构件170供给的氢来实现光电转换器124中的暗电流的降低以及光接收像素区域10A的面内的暗电流的均一性的提高，但是氢供给源不限于绝缘构件170。
例如，在形成互连结构180的绝缘膜中，从降低互连间电容的角度出发，绝缘膜128、136、144、152和162一般由具有相对低的相对介电常数的绝缘材料形成。具有相对低的相对介电常数的绝缘材料可以例如是氧化硅或碳氧化硅等。诸如氧化硅或碳氧化硅等的绝缘材料具有透过氢的性质。因此，绝缘膜128、136、144、152和162可以用作氢供给源。
另一方面，绝缘膜130、140、148和160具有作为在形成互连138、146和158时的蚀刻终止膜或者互连材料的扩散防止膜的作用。在这样的作用下，绝缘膜130、140、148和160例如由碳化硅、碳氮化硅或氮化硅等形成。诸如碳化硅、碳氮化硅或氮化硅等的绝缘材料具有防止氢扩散的性质。
因此，在本实施例中，如图10所示，设置了绝缘膜130、140、148和160中的开口154，并且在绝缘膜136、144、152和162与光电转换器124之间形成氢扩散所经由的路径。开口154被设置到布置在光接收像素区域10A中的相应像素12。注意，开口154是嵌入由具有高的氢透过性的绝缘材料制成的绝缘膜的部位，并且可以说开口154不是物理孔，而是在从由具有高的氢扩散防止效果的绝缘材料制成的绝缘膜130、140、148和160观察时透过氢的孔(开口)。
此外，在本实施例中，针对光接收像素区域10A中的更外侧像素12，与半导体层120的主面平行的投影面上的开口154的面积增大。利用这样的结构，可以针对光接收像素区域10A的外缘部中的更外侧像素12使向光电转换器124的氢供给量增加。因此，以与第一实施例至第三实施例中相同的方式，可以降低光电转换器124中的暗电流并减少光接收像素区域10A的面内的暗电流的非均一性。
注意，尽管在图10的示例中、各开口154被设置在绝缘膜130、140、148和160中，但是各开口154可被设置在绝缘膜130、140、148和160之外的半导体层120侧的一个或多个层的绝缘膜中。
此外，形成开口154的绝缘膜可以根据像素12的位置而不同。例如，还可以在光接收像素区域10A的外缘部的外侧像素12中在绝缘膜130、140、148和160中设置开口154，并且在光接收像素区域10A的外缘部的内侧像素12中仅在绝缘膜130中设置开口154。在这种情况下，与半导体层120的主面平行的投影面中的开口154的面积对于光接收像素区域10A中的更外侧像素12没有必要需要更大。
此外，除了在绝缘膜130、140、148和160中设置开口154以外，还可以进一步布置第一实施例至第三实施例中所示的绝缘构件170。在这种情况下，各绝缘构件170没有必要需要设置在绝缘膜128中，并且可被布置在例如绝缘膜136或144中，只要各绝缘构件170被布置在可以确保可经由开口154向光电转换器124供给氢的路径的位置中即可。
如上所述，根据本实施例，可以降低被布置在光接收像素区域中的像素的光电转换器中的暗电流，并减少暗电流的变化。
第五实施例
将参考图11来说明根据本发明的第五实施例的半导体装置。与根据第一实施例至第四实施例的半导体装置的组件相同的组件用相同的附图标记进行标记，并且其说明将被省略或简化。图11是示出根据本实施例的半导体装置的结构示例的示意截面图。
尽管在第一实施例至第四实施例中已经说明了本发明适用于背面照射型传感器的示例，但本发明可以适用于正面照射型传感器。在本实施例中，将说明本发明适用于正面照射型传感器的结构示例。
如图11所示，根据本实施例的半导体装置1包括半导体层120、互连结构180和光学结构320。
半导体层120具有形成彼此相对的面的第一面112和第二面114的配对。互连结构180和光学结构320按照该顺序层叠在半导体层120的第一面112侧。注意，半导体层120可以是半导体基板。
互连结构180包括绝缘膜128、130、136、140、144、148、152、160和162(从半导体层120侧起按照该顺序层叠)以及布置在其中的多个互连层。在由这多个互连层形成的金属构件中，图11示出布置在不同层中的互连138、146和158。互连结构180具有多层堆叠体，其中由透过氢的绝缘材料形成的多个第一绝缘膜和由防止氢扩散的绝缘材料形成的多个第二绝缘膜以与第一实施例至第四实施例中相同的方式交替地层叠。形成第一绝缘膜的第一绝缘材料与形成第二绝缘膜的第二绝缘材料相比透过更多的氢。
在光接收像素区域10A的绝缘膜128中，以与第一实施例至第三实施例中相同的方式设置与绝缘膜128相比具有更大氢含量的绝缘构件170。绝缘构件170被设置到布置在光接收像素区域10A中的相应像素12。此外，如图11所示，与半导体层120的主面平行的投影面上的绝缘构件170的面积随着其越靠近光接收像素区域10A的外部而越大。
光学结构320被设置在互连结构180上。光学结构320包括绝缘膜302、滤色层308和微透镜310(从半导体层120的第二面114侧起按照该顺序设置)。滤色层308和微透镜310被设置到多个像素中的相应像素。
同样，在根据本实施例的半导体装置中，在光接收像素区域10A的外缘部，对于光接收像素区域10A中的更外侧像素12，与半导体层120的主面平行的投影面上的绝缘构件170的面积更大。利用这样的结构，可以针对光接收像素区域10A的外缘部中的更外侧像素12使向光电转换器124的氢供给量增加。因此，以与第一实施例至第三实施例中相同的方式，可以降低光电转换器124中的暗电流并减少光接收像素区域10A的面内的暗电流的非均一性。
注意，在正面照射型传感器的情况下，入射光经由互连结构180进入各像素12的光电转换器124。因此，入射光可以在布置有绝缘构件170的一些位置处经由绝缘构件170进入光电转换器124，从而可以针对各像素12改变进入光电转换器124的光的特性。在这种情况下，绝缘构件170可被布置在不与平行于半导体层120的主面的投影面上的光电转换器124重叠的像素12内的区域中。尽管在光电转换器124和绝缘构件170在与半导体层120的主面平行的投影面上彼此重叠时、从绝缘构件170向光电转换器124的氢供给最高效，但是光电转换器124和绝缘构件170没有必要需要彼此重叠。
如上所述，根据本实施例，可以降低布置在光接收像素区域中的像素的光电转换器中的暗电流并提高暗电流的均一性。
第六实施例
将参考图12来说明根据本发明的第六实施例的摄像系统。图12是示出根据本实施例的摄像系统的一般结构的框图。
作为以上的第一实施例至第五实施例中所描述的光电转换装置的半导体装置可以适用于各种摄像系统。可适用的摄像系统的示例可以是数字静态照相机、数字摄像机、监视照相机、复印机或传真机、移动电话、车载照相机或观测卫星等。此外，包括诸如镜头等的光学系统和作为摄像装置的半导体装置的照相机模块也包括在摄像系统中。图12示出作为其示例的数字静态照相机的框图。
作为示例在图12中示出的摄像系统400包括半导体装置401、用于将被摄体的光学图像成像到半导体装置401上的镜头402、用于改变通过镜头402的光量的光圈404、以及用于保护镜头402的挡板406。镜头402和光圈404形成用于将光会聚到半导体装置401上的光学系统。半导体装置401是第一实施例至第五实施例的任一个中所描述的半导体装置1，并且将由镜头402成像的光学图像转换成图像数据。
摄像系统400还包括信号处理单元408，该信号处理单元408进行对从半导体装置401输出的输出信号的处理。信号处理单元408根据从半导体装置401输出的数字信号来进行图像数据的生成。此外，信号处理单元408进行用以在必要时进行各种校正或压缩并输出图像数据的操作。半导体装置401可以具有AD转换单元，该AD转换单元用于生成由信号处理单元408处理后的数字信号。AD转换单元可以在形成半导体装置401的光电转换器的半导体层(半导体基板)中形成，或者可以相对于形成半导体装置401的光电转换器的半导体层在其它半导体基板中形成。此外，信号处理单元408可以在与半导体装置401所用的半导体基板相同的半导体基板中形成。
摄像系统400还包括用于暂时存储图像数据的存储器单元410以及用于与外部计算机等进行通信的外部接口单元(外部I/F单元)412。摄像系统400还包括用于进行摄像数据的存储或读出的诸如半导体存储器等的存储介质414、以及用于在存储介质414上进行存储或读出的存储介质控制接口单元(存储介质控制I/F单元)416。注意，存储介质414可以嵌入摄像系统400中或者可以是可移除的。
此外，摄像系统400包括用于控制各种操作和整个数字静态照相机的总控制/操作单元418、以及用于将各种定时信号输出至半导体装置401和信号处理单元408的定时生成单元420。这里，定时信号等可以从外部输入，并且摄像系统400可以至少具有半导体装置401以及用于处理从半导体装置401输出的输出信号的信号处理单元408。
半导体装置401将摄像信号输出至信号处理单元408。信号处理单元408对从半导体装置401输出的摄像信号进行预定信号处理，并输出图像数据。信号处理单元408使用摄像信号来生成图像。
如以上所讨论的，根据本实施例，可以实现根据第一实施例至第五实施例的半导体装置适用的摄像系统。
第七实施例
将参考图13A和图13B来说明根据本发明的第七实施例的摄像系统和可移动物体。图13A是示出根据本实施例的摄像系统和可移动物体的结构的图。图13B是示出根据本实施例的摄像系统和可移动物体的结构的图。
图13A示出与车载照相机相关的摄像系统的示例。摄像系统500包括半导体装置510。半导体装置510是在上述的第一实施例至第五实施例的任一个中描述的半导体装置1。摄像系统500包括用于对由半导体装置510获取到的多个图像数据进行图像处理的图像处理单元512、以及用于根据摄像系统500所获取的多个图像数据计算视差(视差图像的相位差)的视差获取单元514。此外，摄像系统500包括用于基于所计算出的视差来计算到对象物的距离的距离获取单元516、以及用于基于所计算出的距离来判断是否存在碰撞可能性的碰撞判断单元518。这里，视差获取单元514和距离获取单元516是用于获取与到对象物的距离有关的距离信息的距离信息获取单元的示例。即，距离信息是与视差、散焦量或到对象物的距离等有关的信息。碰撞判断单元518可以使用距离信息中的任意信息来判断碰撞可能性。距离信息获取单元可以由专门设计的硬件实现，或者可以由软件模块实现。此外，距离信息获取单元可以由现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)等实现，或者可以由它们的组合实现。
摄像系统500连接至车辆信息获取装置520，并且可以获取诸如车速、偏航率或转向角等的车辆信息。此外，摄像系统500连接至控制ECU 530，该控制ECU 530是用于基于碰撞判断单元518的判断结果而输出用于使车辆产生制动力的控制信号的控制装置。此外，摄像系统500还连接至警报装置540，该警报装置540基于碰撞判断单元518的判断结果来向驾驶员发出警报。例如，当碰撞可能性高作为碰撞判断单元518的判断结果时，控制ECU 530通过施加制动、推回加速器或者抑制发动机功率等来进行车辆控制以避免碰撞或减少损坏。警报装置540通过发出诸如声音等的警报、在汽车导航系统等的显示器上显示警报信息、或者向安全带或方向盘提供振动等来警告用户。
在本实施例中，通过使用摄像系统500来拍摄车辆周围的区域(例如，前方区域或后方区域)。图13B示出拍摄车辆的前方区域(拍摄区域550)的情况下的摄像系统。车辆信息获取装置520向摄像系统500或半导体装置510发送指示。这种结构可以进一步提高测距精度。
此外，尽管以上在本实施例中已经说明了用于避免与另一车辆碰撞的控制的示例，但是本实施例可适用于跟随另一车辆的自动驾驶控制或者不离开车道的自动驾驶控制等。此外，摄像系统不限于诸如本车辆等的车辆，并且例如可以适用于诸如船舶、飞机或工业机器人等的可移动物体(移动设备)。另外，摄像系统可以广泛地适用于诸如智能交通系统(ITS)等的利用物体识别的装置，而不限于可移动物体。
变形例
本发明不限于上述的实施例，并且各种变形例也是可以的。
例如，将任意实施例的结构的一部分添加到另一实施例的示例或者将任意实施例的结构的一部分替代为另一实施例的结构的一部分的示例是本发明的实施例其中之一。
此外，以上的第六实施例和第七实施例中所示的摄像系统是本发明的半导体装置可以适用的摄像系统示例的例示，并且本发明的半导体装置可以适用的摄像系统不限于图12和图13A所示的结构。
本发明的半导体装置可以广泛地适用于使用物体识别的设备，而不限于摄像系统或可移动物体。这里所使用的设备的范围包括电子设备(照相机和智能电话等)、办公设备(扫描仪等)、运输设备(车辆、船舶和飞机等)、医疗设备(内窥镜和放射线检查设备等)、分析设备(SEM和TEM等)以及工业设备(机器人等)等。这些设备可被配置为包括以上实施例中所述的半导体装置以及用于处理从该半导体装置输出的信号的信号处理单元。
虽然已经参考典型实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围应被给予最广泛的解释，以涵盖所有这样的变形以及等效结构和功能。

Claims (38)

1.一种半导体装置，包括：
半导体层，其中设置了多个像素，所述多个像素各自包括光电转换器；以及
互连结构，其被布置在所述半导体层上，
其中，所述多个像素包括第一光接收像素和第二光接收像素，
其中，所述互连结构包括：
第一绝缘膜，其由第一绝缘材料制成，
第一绝缘构件，其被布置成与所述第一光接收像素相关联并且由与所述第一绝缘材料相比具有更大氢含量的第二绝缘材料制成，以及
第二绝缘构件，其被布置成与所述第二光接收像素相关联并且由所述第二绝缘材料制成，以及
其中，所述第一绝缘构件的体积大于所述第二绝缘构件的体积。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，在垂直地投影在与所述半导体层的主面平行的投影面上的情况下，所述投影面上的所述第一绝缘构件的面积大于所述投影面上的所述第二绝缘构件的面积。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，在垂直地投影在与所述半导体层的主面平行的投影面上的情况下，所述第一光接收像素的光电转换器和所述第一绝缘构件在所述投影面上至少部分地彼此重叠，以及所述第二光接收像素的光电转换器和所述第二绝缘构件在所述投影面上至少部分地彼此重叠。
4.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘构件和所述第二绝缘构件被设置成与所述半导体层相隔10nm或更大。
5.根据权利要求1或2所述的半导体装置，
其中，所述多个像素包括遮光像素，以及
其中，所述互连结构在与布置有所述遮光像素的遮光像素区域相对应的部分的所述第一绝缘膜中不包括由所述第二绝缘材料制成的绝缘构件。
6.根据权利要求1或2所述的半导体装置，
其中，所述半导体层还包括布置有用于驱动所述多个像素的电路的外围电路区域，以及
其中，所述互连结构在与所述外围电路区域相对应的部分的所述第一绝缘膜中不包括由所述第二绝缘材料制成的绝缘构件。
7.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，所述第二绝缘材料是氮化硅。
8.根据权利要求1或2所述的半导体装置，
其中，所述第一光接收像素和所述第二光接收像素被布置在布置有所述多个像素的光接收像素区域的外缘部中，以及
其中，所述第一光接收像素与所述第二光接收像素相比位于所述光接收像素区域的更外部中。
9.根据权利要求8所述的半导体装置，其中，所述外缘部是从所述光接收像素区域的外周起宽度为300μm或更小的区域。
10.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘材料包含氢。
11.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘材料是氧化硅或碳氧化硅。
12.根据权利要求1或2所述的半导体装置，还包括光学结构，所述光学结构被布置在所述半导体层的与所述互连结构相对的一侧。
13.根据权利要求1或2所述的半导体装置，还包括光学结构，所述光学结构被布置在所述互连结构的与所述半导体层相对的一侧。
14.一种使用物体识别的设备，包括：
根据权利要求1至13中任一项所述的半导体装置；以及
信号处理单元，用于处理从所述半导体装置输出的信号。
15.一种半导体装置，包括：
半导体层，其中设置了多个像素，所述多个像素各自包括光电转换器；
基板，其被布置成与所述半导体层重叠；以及
互连结构，其被布置在所述半导体层和所述基板之间，
其中，所述多个像素包括第一光接收像素和第二光接收像素，
其中，所述互连结构包括：
第一绝缘膜，其由第一绝缘材料制成，以及
绝缘构件，其由与所述第一绝缘材料相比具有更大氢含量的第二绝缘材料制成，以及
其中，与所述第一光接收像素相对应的部分中的氢含量大于与所述第二光接收像素相对应的部分中的氢含量。
16.根据权利要求15所述的半导体装置，
其中，所述绝缘构件包括：
第一绝缘构件，其被布置成与所述第一光接收像素相关联并且由所述第二绝缘材料制成，以及
第二绝缘构件，其被布置成与所述第二光接收像素相关联并且由所述第二绝缘材料制成，以及
其中，所述第一绝缘构件的体积大于所述第二绝缘构件的体积。
17.根据权利要求16所述的半导体装置，其中，在垂直地投影在与所述半导体层的主面平行的投影面上的情况下，所述投影面上的所述第一绝缘构件的面积大于所述投影面上的所述第二绝缘构件的面积。
18.根据权利要求16或17所述的半导体装置，其中，在垂直地投影在与所述半导体层的主面平行的投影面上的情况下，所述第一光接收像素的光电转换器和所述第一绝缘构件在所述投影面上至少部分地彼此重叠，以及所述第二光接收像素的光电转换器和所述第二绝缘构件在所述投影面上至少部分地彼此重叠。
19.根据权利要求16或17所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘构件和所述第二绝缘构件被设置成与所述半导体层相隔10nm或更大。
20.根据权利要求15至17中任一项所述的半导体装置，
其中，所述多个像素包括遮光像素，以及
其中，所述互连结构在与布置有所述遮光像素的遮光像素区域相对应的部分的所述第一绝缘膜中不包括由所述第二绝缘材料制成的绝缘构件。
21.根据权利要求15至17中任一项所述的半导体装置，
其中，所述半导体层还包括布置有用于驱动所述多个像素的电路的外围电路区域，以及
其中，所述互连结构在与所述外围电路区域相对应的部分的所述第一绝缘膜中不包括由所述第二绝缘材料制成的绝缘构件。
22.根据权利要求15至17中任一项所述的半导体装置，其中，所述第二绝缘材料是氮化硅。
23.根据权利要求15至17中任一项所述的半导体装置，
其中，所述第一光接收像素和所述第二光接收像素被布置在布置有所述多个像素的光接收像素区域的外缘部中，以及
其中，所述第一光接收像素与所述第二光接收像素相比位于所述光接收像素区域的更外部中。
24.根据权利要求23所述的半导体装置，其中，所述外缘部是从所述光接收像素区域的外周起宽度为300μm或更小的区域。
25.根据权利要求15至17中任一项所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘材料包含氢。
26.根据权利要求15至17中任一项所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘材料是氧化硅或碳氧化硅。
27.根据权利要求15至17中任一项所述的半导体装置，还包括光学结构，所述光学结构被布置在所述半导体层的与所述互连结构相对的一侧。
28.根据权利要求15至17中任一项所述的半导体装置，其中，所述基板包括信号处理电路。
29.一种使用物体识别的设备，包括：
根据权利要求15至28中任一项所述的半导体装置；以及
信号处理单元，用于处理从所述半导体装置输出的信号。
30.一种半导体装置，包括：
半导体层，其中设置了多个像素，所述多个像素各自包括光电转换器；以及
互连结构，其被布置在所述半导体层上，
其中，所述多个像素包括第一光接收像素和第二光接收像素，
其中，所述互连结构包括由第一绝缘材料制成的第一绝缘膜、以及被设置在所述第一绝缘膜的半导体层侧并且由与所述第一绝缘材料相比透过较少的氢的第三绝缘材料制成的第二绝缘膜，
其中，由所述第一绝缘材料制成的绝缘构件位于所述第一绝缘膜和所述半导体层之间，
其中，在与所述第一光接收像素相对应的部分中，所述第一绝缘膜和所述绝缘构件经由所述第二绝缘膜中所设置的第一开口而彼此连接，
其中，在与所述第二光接收像素相对应的部分中，所述第一绝缘膜和所述绝缘构件经由所述第二绝缘膜中所设置的第二开口而彼此连接，以及
其中，所述第一开口大于所述第二开口。
31.根据权利要求30所述的半导体装置，其中，在垂直地投影在与所述半导体层的主面平行的投影面上的情况下，所述第一光接收像素的光电转换器和所述第一开口在所述投影面上至少部分地彼此重叠，以及所述第二光接收像素的光电转换器和所述第二开口在所述投影面上至少部分地彼此重叠。
32.根据权利要求30或31所述的半导体装置，其中，所述第三绝缘材料是碳化硅、氮化硅或碳氮化硅。
33.根据权利要求30或31所述的半导体装置，
其中，所述第一光接收像素和所述第二光接收像素被布置在布置有所述多个像素的光接收像素区域的外缘部中，以及
其中，所述第一光接收像素与所述第二光接收像素相比位于所述光接收像素区域的更外部中。
34.根据权利要求33所述的半导体装置，其中，所述外缘部是从所述光接收像素区域的外周起宽度为300μm或更小的区域。
35.根据权利要求30或31所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘材料包含氢。
36.根据权利要求30或31所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘材料是氧化硅或碳氧化硅。
37.根据权利要求30或31所述的半导体装置，还包括光学结构，所述光学结构被布置在所述半导体层的与所述互连结构相对的一侧。
38.一种使用物体识别的设备，包括：
根据权利要求30至37中任一项所述的半导体装置；以及
信号处理单元，用于处理从所述半导体装置输出的信号。
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