JP2014099582A5 - - Google Patents
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Description
本技術の第１の側面は、光電変換部を含むセンサ回路を有する第１の半導体基板と、前記センサ回路とは異なる回路をそれぞれ有する第２の半導体基板および第３の半導体基板とを備え、前記第１の半導体基板を最上層とし、前記第１の半導体基板、前記第２の半導体基板、および前記第３の半導体基板が３層に積層され、前記第１の半導体基板に、外部接続用の電極を構成する電極用金属素子が配置される固体撮像装置である。
前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板との電気的接続、または、前記第２の半導体基板と前記第３の半導体基板との電気的接続には、前記第１の半導体基板または前記第２の半導体基板を貫通し、前記第２の半導体基板または前記第３の半導体基板の金属配線層に達し、且つ一部が第１の半導体基板または第２の半導体基板の金属配線層の配線に達するコンタクトが用いられるようにすることができる。
本技術の第２の側面は、光電変換部を含むセンサ回路を有する第１の半導体基板と、前記センサ回路とは異なる回路をそれぞれ有する第２の半導体基板および第３の半導体基板とを備え、前記第１の半導体基板を最上層とし、前記第１の半導体基板、前記第２の半導体基板、および前記第３の半導体基板が３層に積層され、前記第１の半導体基板に、外部接続用の電極を構成する電極用金属素子が配置される固体撮像装置を備えるようにすることができる。
この画素部に係る固体撮像装置は、第１の半導体基板と第２の半導体基板とを積層して構成される裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサとして構成される。すなわち、図１に示される固体撮像装置は、２層積層構造とされる。
図６は、本技術を適用した固体撮像装置の画素部の一実施の形態に係る構成を説明する断面図である。この画素部に係る固体撮像装置は、第１の半導体基板と、第２の半導体基板と、第３の半導体基板とを積層して構成される裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサとして構成される。すなわち、図６に示される画素部に係る固体撮像装置は、３層積層構造とされる。
図６に示される固体撮像装置においては、コンタクト２６５およびコンタクト３１１が設けられているので、アルミパッド２８０ａを介し、第１の半導体基板２１１乃至第３の半導体基板２１３のそれぞれとの信号の入出力が可能となる。
なお、図６に示される固体撮像装置も、図３と図４を参照して上述したように、第２の半導体基板２１２と、第３の半導体基板２１３とを接着面２９２において層間膜どうしを貼り合わせる。第２の半導体基板２１２と第１の半導体基板２１１とを接着面２９１において層間膜どうしを貼り合わせて構成される。
図８は、本技術を適用した固体撮像装置の画素部の別の実施の形態に係る構成を説明する断面図である。この画素部に係る固体撮像装置は、図６と同様に、第１の半導体基板と、第２の半導体基板と、第３の半導体基板とを積層して構成される裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサとして構成される。すなわち、図８に示される画素部に係る固体撮像装置は、やはり３層積層構造とされる。
図９は、本技術を適用した固体撮像装置の画素部のさらに別の実施の形態に係る構成を説明する断面図である。この画素部に係る固体撮像装置は、図６と同様に、第１の半導体基板と、第２の半導体基板と、第３の半導体基板とを積層して構成される裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサとして構成される。すなわち、図９に示される画素部に係る固体撮像装置は、やはり３層積層構造とされる。
図１０は、本技術を適用した固体撮像装置の概略構成を示す図である。この固体撮像装置４０１は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサとして構成される。
図１０に示される固体撮像装置４０１は、３層積層構造の裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサとして構成される。例えば、図１０に示される画素４０２が、第１の半導体基板に形成されるセンサ回路とされ、周辺回路が第２の半導体基板に形成されるロジック回路または第３の半導体基板に形成されるメモリ回路とされる。
次に、図２２に示されるように、第２の半導体基板２１２と第３の半導体基板２１３を貼り合わせる。このとき、互いの多層配線層２５５および多層配線層３４５が向き合うように、第２の半導体基板２１２と第３の半導体基板２１３が貼り合わせられる。
すなわち、アルミパッド２８０が第１の半導体基板２１１の多層配線層２４５内に設けられる構成（図１１）において、各半導体基板間の電気的接続にシェアードコンタクトが用いられるようにしてもよい。また、アルミパッド２８０が第２の半導体基板２１２の多層配線層２５５内に設けられる構成（図１２）において、各半導体基板間の電気的接続にシェアードコンタクトが用いられるようにしてもよい。さらに、アルミパッド２８０が絶縁膜層２３０内に設けられる構成（図２０）において、各半導体基板間の電気的接続にシェアードコンタクトが用いられるようにしてもよい。
次に、図３１に示されるように、第２の半導体基板２１２と第３の半導体基板２１３を貼り合わせる。このとき、互いの多層配線層２５５および多層配線層３４５が向き合うように、第２の半導体基板２１２と第３の半導体基板２１３が貼り合わせられる。そして、メタル配線２５０ａとメタル配線３４０ａが直接接合され、メタル配線２５０ｂとメタル配線３４０ｂが直接接合される。
すなわち、アルミパッド２８０が第１の半導体基板２１１の多層配線層２４５内に設けられる構成（図１１）において、各半導体基板間の電気的接続に直接接合が用いられるようにしてもよい。また、アルミパッド２８０が第２の半導体基板２１２の多層配線層２５５内に設けられる構成（図１２）において、各半導体基板間の電気的接続に直接接合が用いられるようにしてもよい。さらに、アルミパッド２８０が絶縁膜層２３０内に設けられる構成（図２０）において、各半導体基板間の電気的接続に直接接合が用いられるようにしてもよい。
次に、図３７に示されるように、第２の半導体基板２１２と第３の半導体基板２１３を貼り合わせる。このとき、互いの多層配線層２５５および多層配線層３４５が向き合うように、第２の半導体基板２１２と第３の半導体基板２１３が貼り合わせられる。そして、メタル配線２５０ａとメタル配線３４０ａが直接接合され、メタル配線２５０ｂとメタル配線３４０ｂが直接接合される。
Claims (14)
- 光電変換部を含むセンサ回路を有する第１の半導体基板と、
前記センサ回路とは異なる回路をそれぞれ有する第２の半導体基板および第３の半導体基板とを備え、
前記第１の半導体基板を最上層とし、前記第１の半導体基板、前記第２の半導体基板、および前記第３の半導体基板が３層に積層され、
前記第１の半導体基板に、外部接続用の電極を構成する電極用金属素子が配置される
固体撮像装置。 - 前記第１の半導体基板のセンサ回路は、裏面照射型とされ、
前記電極用金属素子を露出する孔が、前記第１の半導体基板の受光面側から開口される
請求項１に記載の固体撮像装置。 - 前記第２の半導体基板または第３の半導体基板は、ロジック回路またはメモリ回路を有し、
前記ロジック回路またはメモリ回路が、外部との信号の入出力を伴って動作する
請求項１または２に記載の固体撮像装置。 - 前記第２の半導体基板または前記第１の半導体基板の少なくとも一方に、前記第１の半導体基板の受光面の反対側から前記光電変換部に入射する光を遮光する遮光機構が設けられている
請求項１から３のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 前記遮光機構が前記電極用金属素子により形成される
請求項４に記載の固体撮像装置。 - 前記第２の半導体基板には、前記第２の半導体基板内の配線に用いられる配線用金属素子が配置され、
前記電極用金属素子および前記配線用金属素子により前記遮光機構が形成される
請求項４に記載の固体撮像装置。 - 前記遮光機構が前記第２の半導体基板に配置された遮光体により形成される
請求項４に記載の固体撮像装置。 - 前記第１の半導体基板には、前記第１の半導体基板内の配線に用いられる配線用金属素子がさらに配置され、
配線用金属素子より、前記第２の半導体基板との接着面に近い位置に、前記電極用金属素子が配置される
請求項１に記載の固体撮像装置。 - 前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板との電気的接続、または、前記第２の半導体基板と前記第３の半導体基板との電気的接続には、前記第１の半導体基板または前記第２の半導体基板を貫通し、前記第２の半導体基板または前記第３の半導体基板の金属配線層に達し、且つ一部が第１の半導体基板または第２の半導体基板の金属配線層の配線に達するコンタクトが用いられる
請求項１から８のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板との電気的接続、または、前記第２の半導体基板と前記第３の半導体基板との電気的接続に用いられるコンタクトの一部が前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板との接合面、または、前記第２の半導体基板と前記第３の半導体基板との接合面において、導体同士が接合されて形成されている
請求項１から８のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 前記第１の半導体基板または前記第２の半導体基板と、前記第２の半導体基板または前記第３の半導体基板の接合面に露出した配線同士が接合されて、前記第１の半導体基板と第２の半導体基板が電気的に接続される
請求項１から８のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 前記第２の半導体基板の金属配線層が前記第１の半導体基板と接するように、前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板が積層され、
前記第２の半導体基板の金属配線層内に、外部接続用の電極を構成する電極用金属素子が配置される
請求項１に記載の固体撮像装置。 - 前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板との間に絶縁膜層が形成され、
前記第２の半導体基板の金属配線層が前記絶縁膜層と接するように、前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板が積層され、
前記絶縁膜層内に、外部接続用の電極を構成する電極用金属素子が配置される
請求項１に記載の固体撮像装置。 - 光電変換部を含むセンサ回路を有する第１の半導体基板と、
前記センサ回路とは異なる回路をそれぞれ有する第２の半導体基板および第３の半導体基板とを備え、
前記第１の半導体基板を最上層とし、前記第１の半導体基板、前記第２の半導体基板、および前記第３の半導体基板が３層に積層され、
前記第１の半導体基板に、外部接続用の電極を構成する電極用金属素子が配置される固体撮像装置を備える
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