KR101411800B1 - 고체 촬상 장치 및 촬상 시스템 - Google Patents

고체 촬상 장치 및 촬상 시스템 Download PDF

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가즈오 야마자끼
교오헤이 와따나베
다께시 이찌까와
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Abstract

본 발명의 고체 촬상 장치는, 광전 변환 소자 및 전송 트랜지스터의 게이트 전극을 갖는 제1 기판과, 주변 회로부를 갖는 제2 기판을 적층하여 구성되고, 제1 기판에는 고융점 금속 화합물층이 형성되어 있지 않고, 제2 기판에는 고융점 금속 화합물층이 배치된다. 이와 같은 구성에 의해, 간이한 구성으로, 광전 변환 소자의 특성의 저하를 억제하면서, 주변 회로부의 트랜지스터의 동작이 고속이 되고, 신호의 판독 동작을 고속으로 하는 것이 가능해진다.

Description

고체 촬상 장치 및 촬상 시스템{SOLID-STATE IMAGING DEVICE AND IMAGING SYSTEM}
본 발명은, 이면 조사형 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
최근 고체 촬상 장치의 고속화에 수반하여, 트랜지스터에 고융점 금속의 반도체 화합물층을 형성한 구성이 제안되고 있다.
특허문헌 1에는, 광전 변환부의 수광부 위에는 고융점 금속의 반도체 화합물층을 형성하지 않고, 주변 회로부에 고융점 금속의 반도체 화합물층을 형성한 고체 촬상 장치가 기재되어 있다.
특허문헌 2에는, 광전 변환 소자의 감도를 향상시키기 위해, 광전 변환 소자나 신호 판독용 회로를 설치한 화소부를 포함하는 기판과, 화소부의 회로를 구동하여 판독한 신호를 처리하기 위한 주변 회로를 포함하는 기판을 접합한 이면 조사형 고체 촬상 장치가 기재되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2001-111022호 일본 특허 출원 공개 제2009-170448호
특허문헌 1에 기재된 주변 회로부에 고융점 금속의 반도체 화합물층을 형성한 구조에서는 동일 기판 위에 고융점 금속이 설치되기 때문에, 광전 변환 소자로 고융점 금속이 확산해 버릴 가능성이 있다. 광전 변환 소자의 표면을 절연막으로 보호하고 있다고 하더라도, 절연막 위에 고융점 금속을 형성하는 공정 등이 있어 절연막 내를 확산해 버릴 가능성이 있다. 그리고, 광전 변환 소자가 고융점 금속에 의해 오염됨으로써 누설 전류가 발생하고, 화상에 백색 얼룩 등이 발생해 버린다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 구성을 형성하기 위해서는, 동일 기판 위에서 고융점 금속의 반도체 화합물층의 구분 제작이 필요하며, 공정이 번잡하였다.
따라서, 본 발명에서는, 간이한 구성으로, 백색 얼룩 등의 원인이 되는 광전 변환 소자의 특성의 저하를 억제하면서, 주변 회로부에 고융점 금속 화합물층을 배치한 고체 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 고체 촬상 장치는, 광전 변환 소자와 상기 광전 변환 소자로부터의 전하를 전송하기 위한 게이트 전극이 배치된 제1 기판과, 상기 광전 변환 소자에서 발생된 전하에 기초하는 신호를 판독하기 위한 주변 회로부가 배치된 제2 기판을 적층한 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 제2 기판에 고융점 금속 화합물층이 배치되고, 상기 제1 기판에는 고융점 금속 화합물층이 배치되어 있지 않다.
본 발명은 간이한 구성으로, 광전 변환 소자의 특성의 저하를 억제하면서, 주변 회로부에 고융점 금속 화합물층을 배치한 고체 촬상 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 실시예 1을 설명하는 고체 촬상 장치의 단면도.
도 2는 실시예 2를 설명하는 고체 촬상 장치의 단면도.
도 3은 실시예 3을 설명하는 고체 촬상 장치의 단면도.
도 4는 실시예 3의 고체 촬상 장치의 제조 방법.
도 5는 실시예 3의 고체 촬상 장치의 제조 방법.
도 6은 실시예 5를 설명하는 고체 촬상 장치의 단면도.
도 7은 실시예 4의 고체 촬상 장치의 제조 방법.
도 8은 실시예 4의 고체 촬상 장치의 제조 방법.
도 9는 실시예 4의 고체 촬상 장치의 제조 방법.
도 10은 실시예 5의 실시 형태를 설명하는 고체 촬상 장치의 단면도.
도 11은 실시예 6의 실시 형태를 설명하는 고체 촬상 장치의 단면도.
도 12는 본 발명의 고체 촬상 장치의 회로의 일례.
도 13은 실시예 7의 촬상 시스템을 설명하는 블록도.
본 발명의 고체 촬상 장치는, 광전 변환 소자 및 전송을 위한 게이트 전극을 갖는 제1 기판과, 주변 회로부를 갖는 제2 기판을 적층하여 구성되어 있다. 그리고, 제1 기판에는 고융점 금속 화합물층이 배치되어 있지 않고, 제2 기판에는 고융점 금속 화합물층이 배치된다. 이와 같은 구성에 의해, 구분 제작이 용이하며, 광전 변환 소자의 특성의 저하를 억제하면서, 주변 회로부의 트랜지스터의 동작이 고속이 되고, 신호의 판독 동작을 고속으로 하는 것이 가능해진다.
이하, 본 발명에 대해서 도면을 이용하여 상세하게 설명을 행한다.
[실시예 1]
본 발명의 실시예 1에 대해서, 도 1 및 도 12를 이용하여 설명한다.
우선, 도 12를 이용하여 실시예 1의 고체 촬상 장치의 회로의 일례를 설명한다. 도 12의 고체 촬상 장치(300)는, 복수의 광전 변환 소자가 배열한 화소부(301)와, 화소부(301)로부터의 신호를 판독하는 구동을 위한 제어 회로나 판독한 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 갖는 주변 회로부(302)를 갖는다.
화소부(301)는 광전 변환 소자(303)와, 전송 트랜지스터(304)와, 증폭 트랜지스터(306)와, 리셋 트랜지스터(307)가 복수 배치되어 있다. 적어도 하나의 광전 변환 소자(303)를 포함하는 구성을 화소로 한다. 본 실시예의 하나의 화소는, 광전 변환 소자(303)와, 전송 트랜지스터(304)와, 증폭 트랜지스터(306)와, 리셋 트랜지스터(307)를 포함한다. 전송 트랜지스터(304)의 소스는 광전 변환 소자(303)와 접속해 있고, 전송 트랜지스터(304)의 드레인 영역은 증폭 트랜지스터(306)의 게이트 전극과 접속해 있다. 이 증폭 트랜지스터(306)의 게이트 전극과 동일한 노드를 노드(305)라 한다. 리셋 트랜지스터는 노드(305)에 접속하고, 노드(305)의 전위를 임의의 전위(예를 들면, 리셋 전위)로 설정한다. 여기에서, 증폭 트랜지스터(306)는 소스 팔로워 회로의 일부이며, 노드(305)의 전위에 따른 신호를 신호선 RL에 출력한다.
주변 회로부(302)는 화소부(301)의 트랜지스터의 게이트 전극으로 제어 신호를 공급하기 위한 수직 주사 회로 VSR을 갖는다. 또한, 주변 회로부(302)는 화소부(301)로부터 출력된 신호를 유지하고, 증폭이나 가산이나 AD 변환 등의 신호 처리 회로를 포함하는 판독 회로 RC를 갖는다. 그리고, 주변 회로부(302)는 판독 회로 RC로부터 신호를 순차 출력하는 타이밍을 제어하는 제어 회로의 수평 주사 회로 HSR을 갖는다.
여기에서, 실시예 1의 고체 촬상 장치(300)는 2개의 칩이 적층됨으로써 구성되어 있다. 2개의 칩이란, 화소부(301)의 광전 변환 소자(303)와, 전송 트랜지스터(304)가 배치된 제1 칩(308)과, 화소부(301)의 증폭 트랜지스터(306)와, 리셋 트랜지스터(307)와, 주변 회로부(302)가 배치된 제2 칩(309)이다. 이와 같은 구성에 있어서, 제2 칩(309)의 주변 회로부(302)로부터 제1 칩(308)의 전송 트랜지스터(304)의 게이트 전극과 제어 신호가 접속부(310)를 거쳐서 공급된다. 또한, 제1 칩(308)의 광전 변환 소자(303)에서 발생된 신호는 전송 트랜지스터(304)의 드레인 영역에 접속하는 접속부(311)를 거쳐서, 노드(305)에 판독된다. 이와 같이 리셋 트랜지스터(307)나 증폭 트랜지스터(306)를 별도의 칩에 설치함으로써, 광전 변환 소자(303)의 면적을 크게 하는 것이 가능해져서 감도를 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 면적을 동일하게 하면, 광전 변환 소자(303)를 많이 설치하는 것이 가능해져서, 다화소화가 가능해진다.
다음으로, 도 1을 이용하여 본 실시예의 고체 촬상 장치를 설명한다. 도 1은 도 12의 고체 촬상 장치(300)에 대응한 고체 촬상 장치(100)의 단면도이다. 도 1은 도 12의 광전 변환 소자(303), 전송 트랜지스터(304), 증폭 트랜지스터(306)에 대응하는 단면도이며, 그 밖의 부분에 대해서는 기재를 생략한다. 도 1은 2 화소분의 구성을 도시하고 있다.
도 1에 있어서, 제1 칩(101)과, 제2 칩(102)과, 제1 칩과 제2 칩의 접합면(103)이 도시되어 있다. 제1 칩(101)은 도 12의 제1 칩(308)과, 제2 칩(102)은 도 12의 제2 칩(309)과 대응하고 있다.
제1 칩(101)은 제1 기판(104)을 갖는다. 제1 기판(104)에 있어서, 트랜지스터가 형성되는 면을 주면(105)이라 하고, 그 반대의 면을 이면(106)이라 한다. 제1 기판(104)에는, 도 12에 있어서의 광전 변환 소자(303), 전송 트랜지스터(304)를 구성하는 부위가 배치되어 있다. 그리고, 제1 칩(101)의 제1 기판(104)의 주면(105)측의 상부에는, 예를 들면 알루미늄을 주성분으로 한 배선(알루미늄 배선)으로 이루어지는 제1 배선층(122)과 제2 배선층(123)을 포함하는 다층 배선 구조(107)를 갖는다. 여기에서는, 다층 배선 구조(107)의 복수의 층간 절연막을 일체의 절연막으로서 기재하고 있다.
제2 칩(102)은 제2 기판(108)을 갖는다. 제2 기판(108)에 있어서, 트랜지스터가 형성되는 면을 주면(109)이라 하고, 그 반대의 면을 이면(110)이라 한다. 제2 기판(108)의 주면(109)의 상부에는, 예를 들면 알루미늄 배선으로 이루어지는 제1 배선층(128)과 제2 배선층(129)을 포함하는 다층 배선 구조(111)가 형성되어 있다. 여기에서도, 다층 배선 구조(111)의 복수의 층간 절연막을 일체의 절연막으로서 나타내고 있다. 그리고, 제2 기판(108)에는, 도 12에 있어서의 증폭 트랜지스터(306)가 배치되어 있다. 또, 설명에 있어서, 각 칩에 있어서, 기판의 주면으로부터 이면을 향하는 방향을 하측 방향 또는 깊은 방향이라 하고, 이면으로부터 주면을 향하는 방향을 상측 방향 또는 얕은 방향이라 한다.
여기에서, 본 실시예의 고체 촬상 장치에 있어서는, 제1 칩(101)과 제2 칩(102)의 각각의 기판의 주면(105) 및 주면(109)이 대향하여 적층되어 있다. 도 1에서는, 제1 칩(101)과 제2 칩(102)의 접속부의 구성은, 제1 칩(101)의 플로팅 디퓨전 영역(FD 영역)(113)과 제2 칩(102)의 증폭 트랜지스터의 게이트 전극(126)의 접속만 나타내고 있다. 구체적으로는, 제1 칩(101)의 FD 영역(113)은 다층 배선 구조(107), 접속부(311), 다층 배선 구조(111)를 거쳐, 증폭 트랜지스터의 게이트 전극(126)과 접속해 있다. 또, 전송 트랜지스터의 게이트 전극(114)으로의 제어 신호를 공급하는 도 12에 도시하는 접속부(310)는 도 1에서는 도시하지 않는다. 그리고, 본 실시예의 고체 촬상 장치에 있어서는, 제1 기판(104)의 이면(106)측으로부터 광이 입사하는 이면 입사형 고체 촬상 장치이다.
각 칩에 대해서 상세히 설명한다. 우선, 제1 칩(101)의 제1 기판(104)에는, 웰(115)과, 광전 변환 소자를 형성하는 N형의 전하 축적 영역(112)과, 전송 트랜지스터를 구성하는, 게이트 전극(114)이 배치되어 있다. 또한, 광전 변환 소자를 형성하는 P형의 표면 보호층이 전하 축적 영역(112)의 상부에 배치되어 있다. 또한, 제1 기판(104)에는, 전송 트랜지스터의 드레인 영역(113)과, 소자 분리 영역(117)과, P형의 반도체 영역(116)이 배치되어 있다. 웰(115)은 트랜지스터나 광전 변환 소자가 배치되는 반도체 영역이고, 여기에서는 N형이든 P형이든 어느쪽이든 좋다. P형의 반도체 영역(116)은 제1 기판(104)의 이면(106)의 실리콘과 실리콘 산화막 계면에서 발생되는 암전류의 억제가 가능하고, 또한 광전 변환 소자의 일부라 하더라도 기능 가능하다. 전하 축적 영역(112)은 광전 변환 소자에서 발생된 전하(전자)를 축적하고, 도 1에서는 전송 트랜지스터의 게이트 전극측에 P형의 보호층을 갖고 있다. 소자 분리 영역(117)은 P형의 반도체 영역으로 이루어져, 도시하지 않지만 LOCOS 분리나 STI 분리와 같은 절연막을 포함하는 소자 분리 구조를 갖고 있어도 된다. 전송 트랜지스터의 드레인 영역(113)은 FD 영역이고, 도 12의 노드(305)를 구성한다. 그리고, 제1 칩(101)은 제1 기판(104)의 이면(106)측에, 반사 방지막(118), 차광막(119), 평탄화층 등을 포함하는 컬러 필터층(120), 마이크로 렌즈(121)를 갖는다.
다음으로, 제2 칩(102)의 제2 기판(108)에는, 웰(124)과, 도 12에 있어서의 증폭 트랜지스터(306)를 구성하는 소스 영역 및 드레인 영역(125)과, 증폭 트랜지스터의 게이트 전극(126)과, 소자 분리 영역(127)이 배치되어 있다. 웰(124)은 P형의 반도체 영역이다. 여기에서, 본 실시예의 고체 촬상 장치의 제2 칩(102)에 배치된 트랜지스터(도 12의 증폭 트랜지스터(306))의 소스 영역 및 드레인 영역(125)과 게이트 전극(126)은 고융점 금속 화합물층(130)을 갖는다. 또한, 마찬가지로 제2 칩(102)에 배치되는 도 12의 주변 회로부(302)를 구성하는 영역에도 고융점 금속 화합물을 포함하는 트랜지스터가 배치된다(도시하지 않음). 고융점 금속 화합물은, 예를 들면 반도체 기판에 실리콘을 이용한 경우에는, 고융점 금속인 코발트나 티탄 등을 이용한 실리사이드이다.
한편, 제1 기판(104)의 트랜지스터 등에는 고융점 금속 화합물층은 형성되어 있지 않으며, 제1 기판(104)의 주면(105)의 상부에는, 다층 배선 구조를 구성하는 절연막이 배치되어 있다. 이와 같이, 제1 기판(104)에는 고융점 금속 화합물층은 형성되어 있지 않으며, 제2 기판에 배치된 주변 회로부의 트랜지스터가 고융점 금속 화합물을 가짐으로써, 노이즈를 저감하면서, 트랜지스터의 동작의 고속화가 가능해진다. 또한, 이와 같은 고융점 금속 화합물을 갖는 트랜지스터를 제2 칩(102)에만 가짐으로써, 광전 변환 소자로의 고융점 금속의 혼입을 저감하는 것이 가능해지고, 고융점 금속의 혼입에 의해 발생되는 노이즈를 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 동일 기판 위에 고융점 금속 화합물을 형성하는 영역과 형성하지 않는 영역을 구분 제작할 필요가 없기 때문에 고융점 금속 화합물이 형성하지 않도록 보호하는 막 등이 불필요해지고, 즉 각 기판은 간이한 구성이 되고, 간이한 공정으로의 제조가 가능하다.
또, 본 실시예에서는 광전 변환 소자에 더하여 FD 영역을 제1 기판(104)에 형성하고 있다. 그것은 광전 변환 소자에서 발생된 신호 전하가 유지되는 광전 변환 소자나 FD 영역을 구성하는 반도체 영역에 고융점 금속 화합물층을 형성하면, 고융점 금속이 반도체 영역에 혼입하여 발생된 노이즈가 신호 전하에 혼입해 버리기 때문이다. 또, 증폭 트랜지스터가 제1 기판에 배치된 경우에는, 증폭 트랜지스터에 고융점 금속 화합물층은 형성하지 않는다.
본 실시 형태에서는, 각 배선층은 알루미늄 배선으로 이루어지는 것으로 했지만, 구리를 주성분으로 한 배선(구리 배선)에 의해 구성되어 있어도 된다. 구리 배선의 상부에는 구리에 대한 확산 방지막이 형성되어 있어도 되고, 구리에 대한 확산 방지막은 패터닝되어 있어도 된다.
[실시예 2]
본 실시예의 고체 촬상 장치를 도 2를 이용하여 설명한다. 본 실시예의 고체 촬상 장치는, 실시예 1의 고체 촬상 장치는, 도 12에 도시한 바와 같은 회로는 동일하고, 칩의 적층 구조가 서로 다르다. 이하, 회로에 대해서는 설명을 생략하고, 도 2에 도시한 구성에 대해서 설명을 행한다.
도 2는 도 12의 회로에 대응한 고체 촬상 장치(200)의 단면도이다. 도 2는 도 12의 광전 변환 소자(303), 전송 트랜지스터(304), 증폭 트랜지스터(306)에 대응하는, 2화소분의 단면도이고, 그 밖의 부분에 대해서는 기재를 생략한다.
도 2에는, 제1 칩(201)과, 제2 칩(202)과, 제1 칩과 제2 칩의 접합면(203)이 도시되어 있다. 제1 칩(201)은 도 12의 제1 칩(308)과, 제2 칩(202)은 도 12의 제2 칩(309)과 대응하고 있다.
제1 칩(201)은 제1 기판(204)을 갖는다. 제1 기판(204)에 있어서, 트랜지스터가 배치되는 면을 주면(205)이라 하고, 그 반대의 면을 이면(206)이라 한다. 제1 기판(204)에는, 도 12에 있어서의 광전 변환 소자(303), 전송 트랜지스터(304)를 구성하는 부위가 배치되어 있다. 그리고, 제1 기판(204)의 주면(205)의 상부에는, 알루미늄 배선으로 이루어지는 제1 배선층(222)과 제2 배선층(223)을 포함하는 다층 배선 구조(207)가 배치되어 있다. 여기에서는, 다층 배선 구조(207)의 복수의 층간 절연막을 일체의 절연막으로서 기재하고 있다.
제2 칩(202)은 제2 기판(208)을 갖는다. 제2 기판(208)에 있어서, 트랜지스터가 형성되는 면을 주면(209)이라 하고, 그 반대의 면을 이면(210)이라 한다. 제2 기판(208)의 주면(209)의 상부에는, 알루미늄 배선으로 이루어지는 제1 배선층(228)과 제2 배선층(229)을 포함하는 다층 배선 구조(211)가 배치되어 있다. 여기에서도, 다층 배선 구조(211)의 복수의 층간 절연막을 일체의 절연막으로서 나타내고 있다. 그리고, 제2 기판(208)에는 도 12에 있어서의 증폭 트랜지스터(306)를 구성하는 부위가 배치되어 있다.
여기에서, 본 실시예의 고체 촬상 장치에 있어서는, 제1 기판(204)의 주면(205)과 제2 기판(208)의 이면(210)이 대향하여 적층되어 있다. 도 2에서는, 제1 칩(201)과 제2 칩(202)의 접속부의 구성은, 제1 칩(201)의 FD 영역(213)과 제2 칩(202)의 증폭 트랜지스터의 게이트 전극(226)의 접속만 나타내고 있다. 구체적으로는, 제1 칩(201)의 FD 영역(213)은, 다층 배선 구조(207), 접속부(311), 다층 배선 구조(211)를 거쳐, 증폭 트랜지스터의 게이트 전극(226)과 접속해 있다. 여기에서, 접속부(311)의 일부를 구성하는, 제2 기판(208)에 관한 관통 전극(235)이 배치되어 있다. 이 관통 전극에 의해, FD 영역(213)과 증폭 트랜지스터의 게이트 전극(226)이 접속된다. 또, 전송 트랜지스터의 게이트 전극(214)으로의 제어 신호를 공급하는, 도 12에 있어서의 접속부(310)는 도 2에 있어서는 도시하지 않는다. 그리고, 본 실시예의 고체 촬상 장치에 있어서는, 제1 기판(204)의 이면(206)측으로부터 광이 입사하는 이면 입사형 고체 촬상 장치이다.
다음으로, 각 칩에 대하여 상세히 설명한다. 제1 칩(201)의 제1 기판(204)에는, 웰(215)과, 광전 변환 소자를 형성하는 N형의 전하 축적 영역(212)과, 전송 트랜지스터의 게이트 전극(214)이 배치되어 있다. 또한, 제1 기판(204)에는 전송 트랜지스터의 드레인 영역(213)과, 소자 분리 영역(217)과, P형의 반도체 영역(216)이 배치되어 있다. 그리고, 제1 칩(201)은, 제1 기판(204)의 이면(206)측에, 반사 방지막(218), 차광막(219), 평탄화층 등을 포함하는 컬러 필터층(220), 마이크로 렌즈(221)를 갖는다. 다음으로, 제2 칩(202)의 제2 기판(208)에는, 웰(224)과, 도 12의 증폭 트랜지스터(306)를 구성하는 소스 영역, 드레인 영역(225) 및 게이트 전극(226)과, 소자 분리 영역(227)이 배치되어 있다. 또한, 제2 기판(208)의 상부에 제1 배선층(228), 제2 배선층(229)을 갖고, 제2 기판(208)의 최심부에 절연층(234)을 갖는다. 이들 제1 칩(201)과 제2 칩(202)의 구성에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
실시예 2에 있어서는, 또한 제2 칩(202)의 상부에 접착층(232)과 지지 기판(233)을 갖고 있다. 실시예 2에 있어서의 절연층, 접착층(232), 지지 기판(233)에 대해서는 후술한다.
여기에서, 본 실시예의 고체 촬상 장치의 제2 칩(202)에 배치된 트랜지스터(도 12의 증폭 트랜지스터(306))의 소스 영역 및 드레인 영역(225)과 게이트 전극(226)은 고융점 금속 화합물층(230)을 갖는다. 또한, 마찬가지로 제2 칩(202)에 배치되는 도 12에 도시하는 주변 회로부(302)를 구성하는 영역에도 고융점 금속 화합물을 포함하는 트랜지스터가 배치된다(도시하지 않음). 고융점 금속 화합물은, 예를 들면 반도체 기판에 실리콘을 이용한 경우에는, 고융점 금속인 코발트나 티탄 등을 이용한 실리사이드이다. 제2 기판에 배치된 주변 회로부 등의 트랜지스터가 고융점 금속 화합물을 가짐으로써, 트랜지스터의 동작의 고속화가 가능해진다. 또한, 이와 같은 고융점 금속 화합물을 갖는 트랜지스터를 제2 칩(202)에만 가짐으로써, 제1 칩(201)의 광전 변환 소자의 특성의 저하를 억제하면서, 광전 변환 소자의 고융점 금속의 혼입을 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 동일 기판 위에 고융점 금속 화합물을 형성하는 영역과 형성하지 않는 영역을 구분 제작할 필요가 없기 때문에 고융점 금속 화합물이 형성하지 않도록 보호하는 막 등이 불필요해지고, 즉 각 기판은 간이한 구성이 되고, 간이한 공정으로의 제조가 가능하다.
[실시예 3]
본 실시예의 고체 촬상 장치를 도 3을 이용하여 설명한다. 본 실시예의 고체 촬상 장치는, 실시예 1의 고체 촬상 장치(100)에 대응하고, 실시예 1의 고체 촬상 장치(100)에 대하여 확산 방지막을 갖는 점이 서로 다르다. 이하, 도 3에 도시하는 구성에 대하여 설명을 행한다. 또, 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 3의 고체 촬상 장치(400)에 있어서, 확산 방지막(131)이 제1 칩(101)과 제2 칩(102) 사이에 배치되어 있다. 이와 같은 확산 방지막(131)을 가짐으로써, 제2 칩에 배치된 고융점 금속 화합물층의 고융점 금속이, 다층 배선 구조(111과 107)를 확산하고, 제1 칩의 광전 변환 소자나 FD 영역을 구성하는 반도체 영역에 혼입하는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 고융점 금속이 반도체 영역에 혼입함으로써 발생되는 암전류나 (화상의) 백색 얼룩의 원인이 되는 누설 전류의 발생을, 보다 억제하는 것이 가능해진다.
도 3에 도시한 고체 촬상 장치(400)의 제조 방법을 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다. 우선, 도 4의 (a)에서는, 도 3의 제1 기판(104)이 되는 포토 다이오드 형성 부재(이하 PD 형성 부재)(401)와, 도 3의 제2 기판(108)이 되는 회로 형성 부재(402)를 준비한다. 이들 부재는, 예를 들면 실리콘 반도체 기판이고, 도전형은 임의이다. PD 형성 부재(401)는, P형 반도체 영역(116)과 절연층(403)을 포함한다. 이 PD 형성 부재(401)는, SOI 기판을 사용하고 있고, P형 반도체 영역(116)은 이온 주입이나 에피택셜 성장에 의해 형성되어 있어도 된다.
다음으로, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, PD 형성 부재(401)에, 전하 축적 영역(112)이나 전송 트랜지스터의 게이트 전극(114) 등의 소자를 형성한다. 그리고, PD 형성 부재(401)의 상부에 다층 배선 구조(107)를 형성한다. 다층 배선 구조(107)는 제1 배선층(122) 및 제2 배선층(123)을 갖는다. 제1 배선층(122)과 제2 배선층(123)은 각각 복수의 배선을 포함한다. 본 실시예에 있어서 각 배선은, 알루미늄 배선이다. 또한, 다층 배선 구조(107)는, 배선끼리를 절연하기 위한 층간 절연막을 갖는다. 층간 절연막은, 예를 들면 전송 트랜지스터의 게이트 전극과 제1 배선층(122) 사이나, 제1 배선층(122)과 제2 배선층(123) 사이에 배치된다. 이 다층 배선 구조(107)의 형성에는 일반적인 반도체 프로세스가 사용 가능하다. 마지막으로, 제2 배선층(123)을 덮는 층간 절연막을 형성하고, 제2 배선층(123)의 일부 배선이 노출하도록 층간 절연막을 제거한다. 노출한 제2 배선층(123)은 접속부(311)를 구성한다. PD 형성 부재(401)의 전송 트랜지스터의 게이트 전극이 배치된 면이, 나중의 제1 기판(104)의 주면(105)이 된다.
도 4의 (b)에 있어서는, 회로 형성 부재(402)에, 웰(124)을 형성하고, 증폭 트랜지스터(306)를 포함하는 트랜지스터 등의 주변 회로부를 형성한다. 그 후, 트랜지스터의 소스 영역, 드레인 영역(125) 및 게이트 전극(126) 등 원하는 위치에, 고융점 금속을 퇴적하고, 열 처리를 행함으로써 고융점 금속 화합물층(130)을 형성한다. 그 후, 회로 형성 부재(402)의 상부에 다층 배선 구조(111)를 형성한다. 다층 배선 구조(111)는, 제1 배선층(128) 및 제2 배선층(129)을 갖는다. 이 다층 배선 구조(111)의 구성이나 제조 방법에 대해서는, PD 형성 부재(401)의 다층 배선 구조(107)와 마찬가지이다. 다음으로, 제2 배선층(129)까지 형성한 후, 제2 배선층(129)을 덮는 확산 방지막(131)을 형성한다. 확산 방지막(131)은 실리콘 나이트라이드나 실리콘 카바이드 등으로 형성된다. 이 확산 방지막(131)은, 고융점 금속의 PD 형성 부재(401)로의 확산을 억제하기 위한 막이다. 그 후, 접속부(311)를 구성하는 제2 배선층(129)의 일부 배선이 노출하도록 확산 방지막(131)을 제거한다. 확산 방지막의 제거는 에칭이나 CMP 기술을 사용하는 것이 가능하다. 여기에서, 회로 형성 부재(402)는 제2 기판(108)이 된다. 제2 기판(108)의 주면(109)이 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이 정해진다.
다음으로, 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이, PD 형성 부재(401)와 회로 형성 부재(402)의 기판의 주면(105, 109)이 서로 대향하도록 배치하고, 예를 들면 마이크로 범프에 의해 접합한다.
마지막으로, 도 5의 (d)에 도시한 바와 같이, PD 형성 부재(401)의 불필요 부분(404) 및 절연층(403)을 CMP나 에칭 등에 의해 제거하고, PD 형성 부재(401)의 박막화를 도모하고, 제1 기판(104)을 구성한다. 그 후, 제1 기판(104)의 이면(106)의 상부에 실리콘 나이트라이드 등으로 이루어지는 반사 방지막(118)을 형성한다. 반사 방지막(118)의 형성 후에, 반사 방지막(118)의 상부에, 텅스텐막을 형성하고 패터닝을 함으로써, 차광막(119)을 형성한다. 그 후, 평탄화층이나 컬러 필터층(120)을 형성하고, 마이크로 렌즈(121)를 형성한다. 이와 같은 제조 방법에 의해, 도 3에 도시한 고체 촬상 장치(400)를 제조하는 것이 가능하다.
여기에서, 본 실시예의 구성에 의하면, 다층 배선 구조(107)의 층간 절연막을 형성한 후에, 광전 변환 소자의 결함 회복을 포함하는 특성 향상을 위한 고온 또는 장시간의 열 처리를 행하는 것이 가능해진다. 가령, 고융점 금속 화합물층을 제1 기판이 갖고 있는 경우에는, 층간 절연막을 형성하기 전에 고융점 금속의 반도체 화합물층을 형성하게 된다. 그리고, 층간 절연막을 형성한 후에는, 고융점 금속의 확산 등의 문제에 의해 고온, 장시간의 열 처리를 행하는 것이 곤란해져 버린다. 따라서, 본 실시예의 구성에 따르면, 광전 변환 소자의 결함 회복을 위한 열 처리를 임의의 공정으로 행하는 것이 가능해지기 때문에, 광전 변환 소자의 특성의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 바람직한 형태로서, FD 영역에 형성된 컨택트의 접속 저항을 향상시키기 위해서, 플래그와 접속하는 반도체 영역에 이온 주입 및 열 처리를 행하는 것이 바람직하다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 가령, 고융점 금속 화합물층을 제1 기판이 갖고 있는 경우에는, 층간 절연막을 형성한 후에 행해지는 컨택트 형성 공정에 있어서의 열 처리를 행하는 것이 어려워져 버린다. 따라서, 본 실시예의 구성에 따르면, 주변 회로부에 고융점 금속 화합물층을 형성하면서, 고융점 금속 화합물층을 형성하지 않는 FD 영역의 컨택트의 형성 공정에 있어서 충분한 열 처리를 행하는 것이 가능해진다. 따라서, FD 영역에서의 고융점 금속의 오염을 억제하면서, FD 영역의 컨택트의 접속을 양호하게 하는 것이 가능해진다.
이상 설명해 온 바와 같이, 본 실시예의 고체 촬상 장치에 따르면, 주변 회로부의 트랜지스터의 동작이 고속이 되고, 신호의 판독 동작을 고속으로 하면서, 또한 광전 변환 소자에서의 암전류의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
[실시예 4]
본 실시예의 고체 촬상 장치를 도 6을 이용하여 설명한다. 본 실시예의 고체 촬상 장치(500)는, 실시예 2의 고체 촬상 장치(300)에 대응하는 구성이고, 실시예 2의 고체 촬상 장치에 비해서 확산 방지막을 갖는 점이 서로 다르다. 이하, 도 6에 도시하는 구성에 대해서 설명을 행한다. 또, 실시예 2와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 6의 고체 촬상 장치(500)에 있어서, 고융점 금속에 대한 확산 방지막(231)이 제1 칩(201)과 제2 칩(202) 사이에 배치되어 있다. 확산 방지막(231)을 가짐으로써, 제2 칩에 배치된 고융점 금속 화합물층의 고융점 금속이 제1 칩의 광전 변환 소자나 FD 영역을 구성하는 반도체 영역에 혼입하는 것을, 보다 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 암전류나 (화상의) 백색 얼룩의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 또, 확산 방지막(231)은, 예를 들면 실리콘 나이트라이드나 실리콘 카바이드로 이루어지는 막이다.
다음으로, 도 6에 도시한 고체 촬상 장치(500)의 제조 방법을 도 7 내지 도 9를 이용하여 설명한다. 우선, 도 7의 (a)에 있어서, 도 6의 제1 기판(204)이 되는 포토다이오드 형성 기판(이하, PD 형성 부재)(501)과, 도 6의 제2 기판(208)이 되는 회로 형성 부재(502)를 준비한다. PD 형성 부재(501)는 P형 반도체 영역(216)과 절연층(503)이 배치되어 있다. PD 형성 부재(501)는 SOI 기판을 사용하고 있고, P형 반도체 영역(216)은 이온 주입이나 에피택셜 성장에 의해 형성되어 있어도 된다. 회로 형성 부재(502)는 SOI 기판을 사용하고, 절연층(234)이 배치되어 있다.
다음으로, 도 7의 (b)의 PD 형성 부재(501)에 있어서, 웰(215)이나 전하 축적 영역(212)이나 전송 트랜지스터의 게이트 전극(214) 등의 소자를 형성한다. 그리고, PD 형성 부재(501)의 상부에 다층 배선 구조(207)를 형성한다. 다층 배선 구조(207)는 제1 배선층(222) 및 제2 배선층(223)을 갖는다. 다층 배선 구조(207)의 구성이나 제조 방법에 대해서는, 실시예 3과 마찬가지이기 때문에 생략한다. 다음으로, 제2 배선층(223)을 덮는 층간 절연막을 형성하고, 제2 배선층(223)의 배선이 노출하도록 층간 절연막을 제거한다. 제2 배선층(223)은 접속부(311)를 구성한다. 그리고, 제2 배선층(223)을 덮는, 실리콘 나이트라이드나 실리콘 카바이드 등으로 이루어지는 확산 방지막(231)을 형성한다. 또, 제2 배선층(223)과 확산 방지막(231) 사이에, 제2 배선층(223)을 덮는 층간 절연막이 배치되어 있어도 된다.
또한, 도 7의 (b)의 회로 형성 부재(502)에 있어서, 웰(224)이나 증폭 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터를 형성한다. 그 후, 트랜지스터의 소스 영역, 드레인 영역 및 게이트 전극 등 원하는 위치에, 고융점 금속을 퇴적하고, 열 처리를 행함으로써 고융점 금속 화합물층(230)을 형성한다. 그 후, 회로 형성 부재(502)의 상부에 다층 배선 구조(211)를 형성한다. 다층 배선 구조(211)는 제1 배선층(228)을 갖는다. 이 제1 배선층(228)의 구성이나 제조 방법에 대해서는, 실시예 3과 마찬가지이다.
다음으로, 도 8의 (c)에 있어서, 회로 형성 부재(502)의 제1 배선층(228)의 상부에 접착층(506)과 지지 기판(507)을 형성한다. 그리고, 회로 형성 부재(502)의 불필요 부분(504)을 연마나 에칭에 의해 제거하고, 제2 기판(208)을 형성한다.
도 8의 (d)에 있어서, 도 6의 제1 기판(204)이 되는 PD 형성 부재(501)의 주면(205)과 제2 기판(208)의 이면(210)이 대향하도록 배치하고, 예를 들면 마이크로 범프에 의해 접합한다. 그 후, 제1 접착층(506)과 제1 지지 기판(507)을 제거한다. 그리고, 제2 기판(208)의 제1 배선층(228)의 상부에 층간 절연막을 형성하고, 제1 기판(204)과의 도통을 취하기 위한 관통 전극(235)을 형성한다. 이 관통 전극(235)의 제조 방법에 대해서는, 일반적인 반도체 프로세스를 이용할 수 있다. 그리고, 관통 전극(235)을 덮어, 제2 배선층(229)을 형성한다.
다음으로, 도 9에 도시하는 바와 같이, 제2 기판(208)의 제2 배선층(229)의 상부에 접착층(232)과 지지 기판(233)을 형성한다. 그리고, PD 형성 부재(501)의 불필요 부분(505)을 에칭이나 CMP 등에 의해 제거하고, 제1 기판(204)이 형성된다. 그 후, 제1 기판(204)의 이면(206)의 상부에 예를 들면 실리콘 나이트라이드로 이루어지는 반사 방지막(218)을 형성한다. 그 후, 반사 방지막(218)의 상부에 예를 들면 텅스텐으로 이루어지는 차광막(219)을 형성한다. 또한, 차광막(219)의 상부에 평탄화층이나 컬러 필터층(220)을 형성하고, 마이크로 렌즈(221)를 형성한다. 이상의 제조 방법에 의해, 도 6에 도시하는 고체 촬상 장치(500)를 형성할 수 있다.
또, 본 실시예의 구성에 있어서도, 광전 변환 소자나 컨택트의 열 처리를 임의의 공정으로 행하기 위해, 광전 변환 소자의 특성의 저하나 컨택트의 접속 저항의 증대를 억제하는 것이 가능해진다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 실시예의 고체 촬상 장치에 따르면, 주변 회로부의 트랜지스터의 동작이 고속이 되고, 신호의 판독 동작을 고속으로 하면서, 또한 광전 변환 소자에서의 암전류의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
[실시예 5]
본 실시예의 고체 촬상 장치를, 도 10을 이용하여 설명한다. 도 10에 도시하는 본 실시예의 고체 촬상 장치(600, 610, 620)는, 실시예 3의 고체 촬상 장치(400)에 대응하는 구성이고, 확산 방지막(131)의 배치의 변형예를 도시한다. 이하, 실시예 3과 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 10의 (a)에 도시하는 고체 촬상 장치(600)에 있어서, 확산 방지막(131)은, 제1 기판(104)과 제2 기판(108) 사이에 배치되고, 또한 제1 기판(104)의 상부에 배치된 다층 배선 구조(107)에 포함되는 층간 절연막을 겸하고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 층간 절연막을 형성하는 공정을 삭감하는 것이 가능해지고, 고체 촬상 장치의 박막화가 가능해진다. 또한, 고체 촬상 장치(600)는 이면 조사형이므로, 예를 들면 실리콘 나이트라이드로 이루어지는 확산 방지막(131)을 광전 변환 소자의 상부에 전면에 설치했다고 하더라도, 층간 절연막으로서 일반적인 실리콘 산화막과 확산 방지막(131)의 굴절율차에 의한 반사 등은 발생하지 않는다. 따라서, 광학 특성의 저하를 억제하면서, 제2 기판(108)으로부터의 고융점 금속의 확산을 억제하는 것이 가능해진다. 또, 확산 방지막(131)을 층간 절연막으로서 겸하는 구성은, 도 10의 (a)의 구성에 한하지 않고, 예를 들면 제2 기판(108)의 상부에 배치되는 다층 배선 구조(111) 내의 층간 절연막이어도 된다.
다음으로, 도 10의 (b)에 도시하는 고체 촬상 장치(610)에 있어서, 확산 방지막(131)은 제1 기판(104)과 제2 기판(108) 사이에 배치된다. 그리고, 확산 방지막(131)은 제2 기판(108)의 소스 영역 및 드레인 영역(125)과 게이트 전극(126) 위의 고융점 금속 화합물층(130)에 접하여 형성되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 확산 방지막(131)은 제2 기판(108)의 컨택트홀 형성 시의 에칭 스톱층으로서도 사용하는 것이 가능해진다.
다음으로, 도 10의 (c)에 도시하는 고체 촬상 장치(620)에 있어서, 확산 방지막(131)은, 제1 기판(104)과 제2 기판(108) 사이에 배치되고, 제2 기판(108)의 제1 배선층(128)의 상부에 접하여 배치되어 있다. 제1 배선층(128)은 구리 배선으로 이루어지고, 확산 방지막(131)은 구리에 대한 확산 방지막으로서도 기능한다. 이와 같은 구성을 가짐으로써, 구리에 대한 확산 방지막을 형성하는 공정을 삭감할 수 있으며, 또한 고체 촬상 장치의 박막화가 가능해진다. 또, 확산 방지막(131)을 구리에 대한 확산 방지막과 겸하는 구성은 도 10의 (c)의 구성에 한하지 않는다. 예를 들면, 제1 기판(104)의 상부에 배치된 다층 배선 구조(107)가 구리 배선으로 구성되고, 확산 방지막(131)을 각 배선층에 대하여 형성하여도 된다.
[실시예 6]
본 실시예의 고체 촬상 장치를, 도 11을 이용하여 설명한다. 도 11에 도시하는 본 실시예의 고체 촬상 장치(700, 710, 720)는, 실시예 4의 고체 촬상 장치(500)에 대응하는 구성이고, 확산 방지막(231)의 배치의 변형예를 나타낸다. 이하, 실시예 4와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 11의 (a)에 도시하는 고체 촬상 장치(700)에 있어서, 확산 방지막(231)은 제1 기판(204)과 제2 기판(208) 사이에 배치되고, 또한 제1 기판(204)의 상부에 배치된 다층 배선 구조(207)에 포함되는 층간 절연막을 겸하고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 층간 절연막을 형성하는 공정을 삭감하는 것이 가능해지고, 고체 촬상 장치의 박막화가 가능해진다. 또한, 고체 촬상 장치(700)는 이면 조사형이다. 따라서, 예를 들면 실리콘 나이트라이드로 이루어지는 확산 방지막(231)을 광전 변환 소자의 상부에 전면에 설치했다고 하더라도, 층간 절연막으로서 일반적인 실리콘 산화막과 확산 방지막(231)의 굴절율차에 의한 입사광의 반사에 대하여 검토가 불필요하다. 따라서, 제2 기판(208)으로부터의 고융점 금속의 확산을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 도 11의 (b)에 도시하는 고체 촬상 장치(710)에 있어서는, 확산 방지막(231)은, 제1 기판(204)과 제2 기판(208) 사이에 배치되고, 제1 기판(204)의 제1 배선층(222)의 상부에 접하여 배치되어 있다. 제1 배선층(222)은 구리 배선으로 이루어지고, 확산 방지막(231)은 구리에 대한 확산 방지막으로서도 기능한다. 이와 같은 구성을 가짐으로써, 구리에 대한 확산 방지막을 형성하는 공정을 삭감할 수 있으며, 또한 고체 촬상 장치의 박막화가 가능해진다. 또, 확산 방지막(231)을 구리에 대한 확산 방지막과 겸하는 구성은 도 11의 (b)의 구성에 한하지 않는다. 예를 들면, 도 11의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(204)의 상부에 배치된 다층 배선 구조(207) 중, 제2 배선층(223)이 구리 배선으로 구성되고, 확산 방지막(231)이 제2 배선층(223)의 상부에 배치되어 있어도 된다. 이때, 제1 배선층(222)의 상부에 확산 방지막(231)이 배치되어 있어도 된다. 또한, 배선층 간의 용량을 저감하기 위해, 제1 배선층(222)의 상부에는 구리에 대한 확산 방지막이 배선의 형상을 따라서 패터닝되고, 일부 제거되어 있어도 된다. 또한, 도 11의 (c)와 같이, 제2 기판(208)의 상부에 배치된 다층 배선 구조(211)가 구리 배선에 의해 구성되어 있어도 되고, 구리의 확산 방지막(901)을 더 갖고 있어도 된다.
[실시예 7]
본 실시예에서는, 본 발명의 광전 변환 장치를 촬상 장치로서 촬상 시스템에 적용한 경우에 대하여 상세히 설명한다. 촬상 시스템으로서, 디지털 스틸 카메라나 디지털 캠코더 등을 들 수 있다. 도 13에, 촬상 시스템의 예로서 디지털 스틸 카메라에 광전 변환 장치를 적용한 경우의 블록도를 도시한다.
도 13에 있어서, 참조 부호 1은 렌즈의 보호를 위한 배리어, 참조 부호 2는 피사체의 광학상을 촬상 장치(4)에 결상시키는 렌즈, 참조 부호 3은 렌즈(2)를 통과한 광량을 가변하기 위한 조리개이다. 참조 부호 4는 상술한 각 실시예에서 설명한 고체 촬상 장치인 촬상 장치이다. 촬상 장치(4)는 렌즈(2)에 의해 결상된 광학상을 화상 데이터로서 변환한다. 여기에서, 촬상 장치(4)에는 AD 변환기가 배치되고, 구체적으로는 제2 칩에 AD 변환기가 형성되어 있다. 참조 부호 7은 촬상 장치(4)로부터 출력된 촬상 데이터에 각종 보정이나 데이터를 압축하는 신호 처리부이다. 그리고, 도 13에서, 참조 부호 8은 촬상 장치(4) 및 신호 처리부(7)에, 각종 타이밍 신호를 출력하는 타이밍 발생부, 참조 부호 9는 각종 연산과 디지털 스틸 카메라 전체를 제어하는 전체 제어·연산부이다. 참조 부호 10은 화상 데이터를 일시적으로 기억하기 위한 메모리부, 참조 부호 11은 기록 매체에 기록 또는 판독을 행하기 위한 인터페이스부, 참조 부호 12는 촬상 데이터의 기록 또는 판독을 행하기 위한 반도체 메모리 등의 착탈 가능한 기록 매체이다. 그리고, 참조 부호 13은 외부 컴퓨터 등과 통신하기 위한 인터페이스부이다. 여기에서, 타이밍 신호 등은 촬상 시스템의 외부로부터 입력되어도 되고, 촬상 시스템은 적어도 촬상 장치(4)와, 촬상 장치로부터 출력된 촬상 신호를 처리하는 신호 처리부(7)를 가지면 된다. 본 실시예에서는, 촬상 장치(4)에 AD 변환기가 설치되어 있는 경우를 설명하였지만, 촬상 장치와 AD 변환기가 별도의 칩이어도 된다. 또한, 촬상 장치(4)에 신호 처리부(7) 등이 설치되어 있어도 된다. 촬상 장치(4)의 제2 칩에는 고융점 금속 화합물층이 형성되어 있기 때문에, 신호 처리 등을 고속으로 행하는 것이 가능하다. 이상과 같이, 본 발명의 광전 변환 장치를 촬상 시스템에 적용하는 것이 가능하다. 본 발명의 광전 변환 장치를 촬상 시스템에 적용함으로써, 고속의 촬영이 가능해진다.
이상 설명해 온 바와 같이, 본 발명의 고체 촬상 장치에 의해, 고속의 동작이 가능한 고체 촬상 장치를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 확산 방지막을 형성함으로써, 암전류를 저감하는 것이 가능해지고, 화상에 백색 얼룩이 발생되는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 각 실시예는 설명한 구성에 한정되지 않고, 또한 각 실시예는 적절하게 조합 가능하다. 예를 들면, 고체 촬상 장치는 고융점 금속에 대한 확산 방지막을 복수 갖고 있어도 된다.
또한, 고융점 금속 화합물층은, 트랜지스터의 소스 영역, 드레인 영역 및 게이트 전극 외에, 웰 컨택트 등의 반도체 영역에 전위를 공급하는 부분에 형성되어 있어도 된다.
산업상 이용가능성
본 발명은, 디지털 스틸 카메라나 디지털 캠코더 등의 촬상 시스템에 이용되는 고체 촬상 장치에 적용 가능하다.
101 : 제1 칩
102 : 제2 칩
103 : 접합면
104 : 제1 기판
107 : 다층 배선 구조
108 : 제2 기판
111 : 다층 배선 구조
112 : 광전 변환 소자
124 : 웰
125 : 소스·드레인 영역
126 : 증폭 트랜지스터의 게이트 전극
130 : 고융점 금속 화합물층

Claims (19)

  1. 제1 기판과, 상기 제1 기판 상에 형성된 제2 기판을 포함하는 고체 촬상 장치이며,
    상기 제1 기판에는, 광전 변환 소자와 상기 광전 변환 소자로부터의 전하를 전송하기 위한 전송 트랜지스터의 게이트 전극이 배치되고,
    상기 제2 기판에는, 상기 광전 변환 소자에서 발생된 전하에 기초하는 신호를 판독하기 위한 회로부가 배치되고,
    상기 제2 기판에 고융점 금속 화합물층이 배치되고,
    상기 제1 기판에는 고융점 금속 화합물층이 배치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판의 상부에, 알루미늄 배선 또는 구리 배선으로 이루어지는 배선층이 배치되고,
    상기 제2 기판의 상부에, 알루미늄 배선 또는 구리 배선으로 이루어지는 배선층이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에, 상기 고융점 금속에 대한 확산 방지막을 갖는 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전송 트랜지스터의 게이트 전극이 배치된 상기 제1 기판의 주면과, 상기 회로부의 트랜지스터가 형성된 상기 제2 기판의 주면을 대향하여 적층한 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에, 상기 고융점 금속에 대한 확산 방지막을 갖는 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 기판의 상부에 배선층과 층간 절연막이 배치되고,
    상기 고융점 금속에 대한 확산 방지막은 상기 제1 기판에 배치된 층간 절연막인 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 기판의 상부에 배선층과 층간 절연막이 배치되고,
    상기 고융점 금속에 대한 확산 방지막은 상기 제2 기판에 배치된 상기 층간 절연막인 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 고융점 금속에 대한 확산 방지막은, 상기 제2 기판에 배치된 고융점 금속 화합물층을 갖는 트랜지스터의 상기 고융점 금속 화합물층에 접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    적어도 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판의 상부에 구리 배선으로 이루어지는 배선층이 배치되고,
    상기 구리 배선으로 이루어지는 배선층의 상부에 구리에 대한 확산 방지막이 배치되고,
    상기 구리에 대한 확산 방지막이, 상기 고융점 금속에 대한 확산 방지막을 겸하는 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전송 트랜지스터의 게이트 전극이 배치된 상기 제1 기판의 주면과, 상기 회로부에 있어서 트랜지스터가 형성된 상기 제2 기판의 주면과 반대의 면이 대향하여 적층된 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에, 상기 고융점 금속에 대한 확산 방지막을 갖는 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 기판의 상부에 배선층과 상기 배선층에 접하여 배치되는 층간 절연막이 배치되고,
    상기 고융점 금속에 대한 확산 방지막은 상기 제1 기판에 배치된 층간 절연막인 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 고융점 금속에 대한 확산 방지막은 상기 제2 기판의 이면에 접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    적어도 상기 제1 기판의 상부에 구리 배선으로 이루어지는 배선층이 배치되고,
    상기 구리 배선으로 이루어지는 배선층의 상부에, 구리에 대한 확산 방지막이 배치되고,
    상기 구리에 대한 확산 방지막이, 상기 고융점 금속에 대한 확산 방지막을 겸하는 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판에, 상기 전송 트랜지스터의 게이트 전극에 의해 상기 광전 변환 소자로부터의 상기 전하가 전송되는 플로팅 디퓨전 영역이 배치되고,
    상기 제2 기판에, 상기 플로팅 디퓨전 영역의 전위에 기초하는 신호가 입력되는 게이트 전극을 갖는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터의 게이트 전극을 리셋 전위로 설정하기 위한 리셋 트랜지스터가 배치되고, 상기 제2 기판의 상부에는 상기 증폭 트랜지스터의 게이트 전극에 기초하는 신호가 출력되는 신호선이 배치되는 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판에, 상기 전송 트랜지스터의 게이트 전극에 의해 상기 광전 변환 소자로부터의 상기 전하가 전송되는 플로팅 디퓨전 영역과, 상기 플로팅 디퓨전 영역의 전위에 기초하는 신호가 입력되는 게이트 전극을 갖는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터의 게이트 전극을 리셋 전위로 설정하기 위한 리셋 트랜지스터가 배치되고,
    상기 제2 기판의 상부에, 상기 증폭 트랜지스터의 게이트 전극에 기초하는 신호가 출력되는 신호선이 배치되는 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 실리콘을 포함하고,
    상기 고융점 금속 화합물층은 실리사이드를 포함하는, 고체 촬상 장치.
  18. 제3항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 실리콘을 포함하고,
    상기 고융점 금속 화합물층은 실리사이드를 포함하며,
    상기 확산 방지막은 실리콘 나이트라이드 또는 실리콘 카바이드를 포함하는, 고체 촬상 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 고체 촬상 장치와,
    상기 고체 촬상 장치로부터 출력되는 신호를 처리하는 신호 처리부를 갖는 것을 특징으로 하는, 촬상 시스템.
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