KR20180006623A - 고체 촬상 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

고체 촬상 장치는: 기판의 광 입사측에 형성되고, 광전 변환부를 포함하는 화소가 복수 배열된 화소 영역과; 상기 화소 영역의 기판 깊이 방향의 하부에 형성되고, 능동 소자를 포함하는 주변 회로부; 및 상기 화소 영역과 상기 주변 회로부의 사이에 형성되고, 상기 능동 소자의 동작시에 능동 소자로부터 방사되는 광의 상기 광전 변환부에의 입사를 차단하는 차광 부재를 포함한다.

Description

고체 촬상 장치 및 전자 기기{SOLID STATE IMAGING DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은, 고체 촬상 장치, 및 이 고체 촬상 장치를 구비한 카메라 등의 전자 기기에 관한 것이다.
근래, 전자식 카메라는 점점 보급이 진행되고 있고, 그 중심 부품인 고체 촬상 장치(이미지 센서)의 수요는 점점 높아지고 있다. 성능면에서는 고화질화, 고기능화를 실현하기 위한 기술 개발이 계속되고 있다. 한편, 비디오 카메라나 휴대형 카메라는 물론, 휴대 전화나 PDA(Personal Digital Assistant), 노트형 퍼스널 컴퓨터 등의 보급이 진행되고 있다. 이들의 보급이 진행됨에 따라, 고체 촬상 장치 및 그 부품에 대해서도, 휴대성을 용이하게 하기 위한 소형화, 경량화, 박형화, 및 보급 확대를 위한 저비용화가 필수의 것으로 되어 오고 있다.
일반적으로, 고체 촬상 장치, 예를 들면 MOS형 고체 촬상 장치는, 실리콘 기판상의 제 1의 주면(主面)(수광면)측에 광전 변환부나 증폭 회로, 다층 배선층을 형성하고, 이 위에 온 칩 마이크로 렌즈나 컬러 필터를 형성한 칩을 갖는다. 이 칩의 제 1의 주면상에, 접착제 등의 스페이서로 커버 유리를 접합하고, 칩의 제 2의 주면측에 단자를 형성하여 고체 촬상 장치가 구성된다.
이 고체 촬상 장치에 대해, 출력된 화상을 처리하기 위한 신호 처리 회로를 탑재한 칩이 접속되어 있다. 고체 촬상 장치의 다기능화에 수반하여, 신호 처리 회로에서 행하는 처리도 증가하는 경향에 있다.
이들 복수의 기능, 복수의 칩을 소형화하여 가기 위해, 다양한 수단이 취해지고 있다. 예를 들면, 복수의 칩을 SIP(Silicon in Package) 기술에 의해 하나의 패키지에 넣음으로써, 소형화가 행하여진다. 이 경우, 기존의 칩을 조합시킴으로써로 실현할 수 있는 것이 이점이지만, 칩 사이를 접속하기 때문에 전송 거리가 길어지고, 고속 접속이 곤란해지기 때문에, 고속 동작을 실현하기 어렵다는 폐해가 있다.
한편, 일본 특개 제2002-43556호 공보에는, 반도체 기판의 동일 평면 내에 형성되어 출력 회로가 되는 소스 폴로워 회로와 광전 변환부의 사이에, 출력 회로 내에서 발생한 이온 임팩트화를 원인으로 하는 발광광(發光光)을 차폐하는 차광 부재를 배치한 고체 촬상 장치가 나타나 있다.
고체 촬상 장치에서는, 복수의 칩끼리를 맞붙여서 접합함으로써, 신호를 고속 전송할 수 있도록 하는 연구도 시작되어 있다. 그러나, 이 경우, 광전 변환부와 주변 회로부가 지근(至近) 거리에 형성되기 때문에, 고체 촬상 장치 특유의 과제가 발생한다. 광전 변환부는 미소한 캐리어(예를 들면 전자)를 신호로서 취급하기 때문에, 주변에 있는 회로로부터의 열이나 전자장의 영향이 잡음으로서 혼입되기 쉽다. 또한, 트랜지스터의 통상의 회로 동작에서는 거의 문제가 되지 않는, 트랜지스터로부터 나오는 미소한 핫 캐리어 발광도 고체 촬상 장치의 특성에 큰 영향을 준다.
핫 캐리어 발광은, 소스 및 드레인 사이에서 가속된 캐리어가 드레인 단(端)에서 충돌 전리(電離)할 때에 나오는 전자와 정공의 생성 및 재결합, 또는 그 어느 하나의 상태 천이에 의해 일어나는 발광이다. 이 발광은, 특성상 어떤 문제도 없는 트랜지스터에서도 미소하지만 정상적으로 발생하고 있다. 발광은 사방으로 확산하기 때문에, 트랜지스터로부터 떨어지면 영향이 매우 적다. 그러나, 광전 변환부와 트랜지스터로 구성된 회로를 매우 가깝게 배치한 경우, 발광은 그다지 확산되지 않고 광전 변환부에 광자(光子)가 상당수 주입된다.
확산이 불충분하기 때문에, 회로의 트랜지스터 배치 밀도나 액티브율의 차이로부터 생기는 핫 캐리어 발광의 발광 분포가 2차원 정보로서 화상에 주입된다. 그 때문에, 광전 변환부에의 핫 캐리어 발광의 주입량을 검출 한계 이하로 억제하기 위한 차광이 필요하다.
또한, 주변 회로 내에, 서지 전압에 대해 회로 소자를 보호하기 위한 보호 회로가 내장되어 있다. 보호 회로를 구성하는 보호 다이오드에서는, 동작시에 역(逆)바이어스 전압이 걸려 브레이크 다운 상태에서 발광 현상이 일어난다. 이 발광이 광전 변환부에 들어가면 상술한 바와 마찬가지로, 고체 촬상 장치의 특성에 큰 영향을 준다.
본 발명은, 상술한 점을 감안하여, 기판 내의 상하에 지근 거리에서 화소 영역과 주변 회로가 배치된 고체 촬상 장치에 있어서, 동작시의 트랜지스터나 다이오드 등의 능동 소자로부터의 발광이 광전 변환부에 침입하는 것을 억제하고, 화질의 향상을 도모한 고체 촬상 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 이러한 고체 촬상 장치를 구비한 카메라 등의 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 고체 촬상 장치는, 기판의 광 입사측에 형성되고, 광전 변환부를 포함하는 화소가 복수 배열된 화소 영역과, 화소 영역의 기판 깊이 방향의 하부에 형성된 능동 소자를 포함하는 주변 회로부를 갖는다. 또한, 본 발명은, 화소 영역과 주변 회로부의 사이에 형성되어 능동 소자의 동작시에 능동 소자로부터 방사되는 광의 광전 변환부에의 입사를 차단하는 차광 부재를 갖는다.
본 발명의 고체 촬상 장치에서는, 화소 영역과 주변 회로부가 기판 내의 상하에 입체적으로 배치된다. 이 입체적으로 배치된 화소 영역과 주변 회로부 사이에 차광 부재가 배치되기 때문에, 화소 영역과 주변 회로가 지근 거리에서 배치되어 있어도, 주변 회로부에서의 능동 소자의 동작시에 능동 소자로부터 방사되는 광은 차광 부재에서 차단되어, 광전 변환부에의 광의 침입이 억제된다.
본 발명에 관한 전자 기기는, 고체 촬상 장치와, 고체 촬상 장치의 광전 변환부에 입사광을 유도하는 광학계와, 고체 촬상 장치의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 구비한다. 고체 촬상 장치는, 기판의 광 입사측에 형성되고, 광전 변환부를 포함하는 화소가 복수 배열된 화소 영역과, 화소 영역의 기판 깊이 방향의 하부에 형성된 능동 소자를 포함하는 주변 회로부를 갖는다. 또한 화소 영역과 주변 회로부의 사이에 형성되어 능동 소자의 동작시에 능동 소자로부터 방사되는 광의 광전 변환부에의 입사를 차단하는 차광 부재를 갖는다.
본 발명의 전자 기기에서는, 상기 본 발명의 고체 촬상 장치를 구비하기 때문에, 고체 촬상 장치에서, 주변 회로부에서의 능동 소자의 동작시에 능동 소자로부터 방사되는 광이 차광 부재에서 차단되어, 광전 변환부에의 광의 침입이 억제된다.
본 발명에 관한 고체 촬상 장치에 의하면, 주변 회로부에서의 능동 소자의 동작시에 능동 소자로부터 방사되는 광이 차광 부재에서 차단되어, 광전 변환부에의 광의 침입이 억제되기 때문에, 고체 촬상 장치의 화질을 향상할 수 있다.
본 발명에 관한 전자 기기에 의하면, 고체 촬상 장치의 주변 회로부에서의 능동 소자의 동작시에 광이 방사되지만, 차광 부재에 의해 광의 광전 변환부에 침입이 억제되기 때문에, 고체 촬상 장치의 화질이 향상한다. 이에 의해, 고화질의 화상을 얻을 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 MOS형 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 개략 구성예.
도 2는 본 발명의 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치의 모식도.
도 3은 본 발명에 관한 고체 촬상 장치의 제 1 실시의 형태를 도시하는 개략 구성도.
도 4의 A, B는 제 1 실시의 형태의 차광 부재의 예를 도시하는 개략 단면도 및 개략 평면도.
도 5의 A, B는 제 1 실시의 형태의 차광 부재의 다른 예를 도시하는 개략 평면도 및 VB-VB선상의 단면도.
도 6은 제 1 실시의 형태의 차광 부재의 다른 예를 도시하는 개략도.
도 7은 제 1 실시의 형태의 차광 부재의 다른 예를 도시하는 개략도.
도 8은 본 발명에 관한 고체 촬상 장치의 제 2 실시의 형태를 도시하는 개략 구성도.
도 9는 본 발명에 관한 고체 촬상 장치의 제 3 실시의 형태를 도시하는 개략 구성도.
도 10은 본 발명에 관한 고체 촬상 장치의 제 4 실시의 형태를 도시하는 주요부의 개략 구성도.
도 11은 본 발명에 관한 고체 촬상 장치의 제 5 실시의 형태를 도시하는 주요부의 개략 구성도.
도 12는 본 발명에 관한 고체 촬상 장치의 제 6 실시의 형태를 도시하는 주요부의 개략 구성도.
도 13은 본 발명에 관한 고체 촬상 장치의 제 7 실시의 형태를 도시하는 주요부의 개략 구성도.
도 14는 제 2 실시의 형태의 변형예를 도시하는 주요부의 개략 구성도.
도 15는 본 발명에 관한 고체 촬상 장치의 제 8 실시의 형태를 도시하는 개략 구성도.
도 16은 본 발명에 관한 고체 촬상 장치의 제 9 실시의 형태를 도시하는 개략 구성도.
도 17은 본 발명의 제 11 실시의 형태에 관한 전자 기기를 도시하는 개략 구성도.
이하, 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 형태(이하 실시의 형태라고 한다)에 관해 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 본 발명에 적용되는 MOS형 고체 촬상 장치의 개략 구성예
2. 제 1 실시의 형태(고체 촬상 장치의 구성예)
3. 제 2 실시의 형태(고체 촬상 장치의 구성예)
4. 제 3 실시의 형태(고체 촬상 장치의 구성예)
5. 제 4 실시의 형태(고체 촬상 장치의 구성예)
6. 제 5 실시의 형태(고체 촬상 장치의 구성예)
7. 제 6 실시의 형태(고체 촬상 장치의 구성예)
8. 제 7 실시의 형태(고체 촬상 장치의 구성예)
9. 제 8 실시의 형태(고체 촬상 장치의 구성예)
10. 제 9 실시의 형태(고체 촬상 장치의 구성예)
11. 제 10 실시의 형태(고체 촬상 장치의 구성예)
12. 제 11 실시의 형태(전자 기기의 구성예)
<1. 본 발명에 적용되는 MOS형 고체 촬상 장치의 개략 구성예>
도 1에, 본 발명의 고체 촬상 장치에 적용되는 MOS형 고체 촬상 장치의 개략 구성을 도시한다. 이 MOS형 고체 촬상 장치는, 각 실시의 형태의 고체 촬상 장치에 적용된다. 본 예의 고체 촬상 장치(1)는, 도시하지 않은 반도체 기판 예를 들면 실리콘 기판에 복수의 광전 변환부를 포함하는 화소(2)가 규칙적으로 2차원 어레이형상으로 배열된 화소 영역(이른바 화소 어레이)(3)과, 주변 회로부를 갖고서 구성된다. 화소(2)는, 광전 변환부가 되는 예를 들면 포토 다이오드와, 복수의 화소 트랜지스터(이른바 MOS 트랜지스터)를 갖고서 이루어진다. 복수의 화소 트랜지스터는, 예를 들면 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터 및 증폭 트랜지스터의 3개의 트랜지스터로 구성할 수 있다. 그 밖에, 선택 트랜지스터를 추가하여 4개의 트랜지스터로 구성할 수도 있다. 단위 화소의 등가 회로는 통상과 마찬가지이기 때문에, 상세 설명은 생략한다. 화소(2)는, 하나의 단위 화소로서 구성할 수 있다. 또한, 화소(2)는, 공유 화소 구조로 할 수도 있다. 이 화소 공유 구조는, 복수의 포토 다이오드가, 전송 트랜지스터를 구성하는 플로팅 디퓨전, 및 전송 트랜지스터 이외의 다른 트랜지스터를 공유하는 구조이다.
주변 회로부는, 수직 구동 회로(4)와, 칼럼 신호 처리 회로(5)와, 수평 구동 회로(6)와, 출력 회로(7)와, 제어 회로(8) 등을 갖고서 구성된다.
제어 회로(8)는, 입력 클록과, 동작 모드 등을 지령하는 데이터를 수취하고, 또한 고체 촬상 장치의 내부 정보 등의 데이터를 출력한다. 즉, 제어 회로(8)에서는, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호 및 마스터 클록에 의거하여, 수직 구동 회로(4), 칼럼 신호 처리 회로(5) 및 수평 구동 회로(6) 등의 동작의 기준이 되는 클록 신호나 제어 신호를 생성한다. 그리고, 이들의 신호를 수직 구동 회로(4), 칼럼 신호 처리 회로(5) 및 수평 구동 회로(6) 등에 입력한다.
수직 구동 회로(4)는, 예를 들면 시프트 레지스터에 의해 구성되고, 화소 구동 배선을 선택하고, 선택된 화소 구동 배선에 화소를 구동하기 위한 펄스를 공급하고, 행 단위로 화소를 구동한다. 즉, 수직 구동 회로(4)는, 화소 영역(3)의 각 화소(2)를 행 단위로 순차적으로 수직 방향으로 선택 주사하고, 수직 신호선(9)을 통하여 각 화소(2)의 광전 변환부가 되는 예를 들면 포토 다이오드에서 수광량에 응하여 생성한 신호 전하에 의거한 화소 신호를 칼럼 신호 처리 회로(5)에 공급한다.
칼럼 신호 처리 회로(5)는, 화소(2)의 예를 들면 열마다 배치되어 있고, 1행분의 화소(2)로부터 출력되는 신호에 대해 화소열마다 노이즈 제거 등의 신호 처리를 행한다. 즉 칼럼 신호 처리 회로(5)는, 화소(2) 고유의 고정 패턴 노이즈를 제거하기 위한 CDS나, 신호 증폭, AD 변환 등의 신호 처리를 행한다. 칼럼 신호 처리 회로(5)의 출력단(段)에는 수평 선택 스위치(도시 생략)가 수평 신호선(10)의 사이에 접속되어 마련된다.
수평 구동 회로(6)는, 예를 들면 시프트 레지스터에 의해 구성되고, 수평 주사 펄스를 순차적으로 출력함에 의해, 칼럼 신호 처리 회로(5)의 각각을 순번대로 선택하고, 칼럼 신호 처리 회로(5)의 각각으로부터 화소 신호를 수평 신호선(10)에 출력시킨다.
출력 회로(7)는, 칼럼 신호 처리 회로(5)의 각각으로부터 수평 신호선(10)을 통하여 순차적으로에 공급되는 신호에 대해, 신호 처리를 행하여 출력한다. 예를 들면, 버퍼링만 하는 경우도 있고, 흑레벨 조정, 열 편차 보정, 각종 디지털 신호 처리 등이 행하여지는 경우도 있다. 입출력 단자(12)는, 외부와 신호의 교환을 한다.
다음에, 본 실시 형태에 관한 MOS형 고체 촬상 장치의 구조에 관해 설명한다. 도 2의 A는, 종래의 MOS형 고체 촬상 장치의 구조를 도시하는 개략 구성도이고, 도 2의 B 및 C는, 본 실시 형태에 관한 MOS형 고체 촬상 장치의 구조를 도시하는 개략 구성도이다.
종래의 MOS형 고체 촬상 장치(151)는, 도 2의 A에 도시하는 바와 같이, 하나의 반도체 칩(152) 내에, 화소 영역(153)과, 제어 회로(154)와, 신호 처리하기 위한 로직 회로(155)를 탑재하여 구성된다. 통상, 화소 영역(153)과 제어 회로(154)로 이미지 센서(156)가 구성된다.
이에 대해, 본 실시 형태예의 MOS형 고체 촬상 장치(21)는, 도 2의 B에 도시하는 바와 같이, 제 1의 반도체 칩부(22)에 화소 영역(23)을 탑재하고, 제 2의 반도체 칩부(26)에 제어 회로(24), 신호 처리 회로를 포함하는 로직 회로(25)를 탑재한다. 이 제 1의 반도체 칩부(22)와 제 2의 반도체 칩부(26)를 상호 전기적으로 접속하여 하나의 반도체 칩으로서 MOS형 고체 촬상 장치(21)가 구성된다.
본 발명의 다른 실시 형태예에서의 MOS형 고체 촬상 장치(27)는, 도 2의 C에 도시하는 바와 같이, 제 1의 반도체 칩부(22)에 화소 영역(23)과 제어 회로(24)를 탑재하고, 제 2의 반도체 칩부(26)에 신호 처리하기 위한 신호 처리 회로를 포함하는 로직 회로(25)를 탑재한다. 이 제 1의 반도체 칩부(22)와 제 2의 반도체 칩부(26)를 상호 전기적으로 접속하여 하나의 반도체 칩으로서 MOS형 고체 촬상 장치(27)가 구성된다.
또한 도시하지 않지만, 본 발명의 다른 실시 형태예에서의 MOS형 고체 촬상 장치는, 제 1의 반도체 칩부(22)에, 화소 영역(23)과, 제어 회로의 일부가 되는 화소 영역의 제어에 적합한 제어 회로부를 탑재한다. 또한, 제 2의 반도체 칩부(26)에, 로직 회로(25)와, 제어 회로의 타부(他部)가 되는 로직 회로의 제어에 적합한 제어 회로부를 탑재한다. 이 제 1의 반도체 칩부(22)와 제 2의 반도체 칩부(26)를 상호 전기적으로 접속하여 하나의 반도체 칩으로서 MOS형 고체 촬상 장치(27)가 구성된다.
상술한 실시 형태예에 관한 MOS형 고체 촬상 장치는, 이종(異種)의 반도체 칩이 적층한 구조를 갖고 있고, 후술하는 특징을 갖고 있다.
<2. 제 1 실시의 형태>
[고체 촬상 장치의 구성예]
도 3에, 본 발명에 관한 고체 촬상 장치, 특히 MOS형 고체 촬상 장치의 제 1 실시의 형태를 도시한다. 본 실시의 형태의 MOS형 고체 촬상 장치는, 이면 조사형의 고체 촬상 장치이다. 본 실시의 형태의 MOS형 고체 촬상 장치는, 도 2의 C의 구성을 적용하였지만, 다른 도 2의 B의 구성 또는, 제어 회로를 각각의 제 1 및 제 2의 반도체 칩부에서 나누어 탑재한 구성에도 적용할 수 있다. 제 2 실시의 형태 이하의 각 실시의 형태에서도, 마찬가지로, 상기 구성을 적용할 수 있다.
제 1 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(28)는, 제 1의 반도체 칩부(31)와, 제 2의 반도체 칩부(45)가 맞붙여져서 구성된다. 제 1의 반도체 칩부(31)에는, 광전 변환부가 되는 포토 다이오드(PD)와, 복수의 화소 트랜지스터로 이루어지는 화소가 2차원적으로 복수 배열된 화소 어레이(이하, 화소 영역이라고 한다)(23)와, 제어 회로(24)가 형성된다.
포토 다이오드(PD)는, 반도체 웰 영역(32) 내에 n형 반도체 영역(34)과 기판 표면측의 p형 반도체 영역(35)을 갖고 형성된다. 화소를 구성하는 기판 표면상에는 게이트 절연막을 통하여 게이트 전극(36)을 형성하고, 게이트 전극(36)과 쌍(對)의 소스/드레인 영역(33)에 의해 화소 트랜지스터(Tr1, Tr2)가 형성된다. 도 3에서는, 복수의 화소 트랜지스터를, 2개의 화소 트랜지스터(Tr1, Tr2)로 대표하여 나타낸다. 포토 다이오드(PD)에 인접하는 화소 트랜지스터(Tr1)가 전송 트랜지스터에 상당하고, 그 소스/드레인 영역이 플로팅 디퓨전(FD)에 상당한다. 각 단위 화소가 소자 분리 영역(38)으로 분리된다.
한편, 제어 회로(24)는, 반도체 웰 영역(32)에 형성한 복수의 MOS 트랜지스터로 구성된다. 도 3에서는 제어 회로(24)를 구성하는 복수의 MOS 트랜지스터를, MOS 트랜지스터(Tr3, Tr4)로 대표하여 나타낸다. 각 MOS 트랜지스터(Tr3, Tr4)는, n형의 소스/드레인 영역(33)과, 게이트 절연막을 통하여 형성한 게이트 전극(36)에 의해 형성된다.
기판 표면측에는, 층간 절연막(39)을 통하여 복수층의 배선(40)을 배치하여 이루어지는 다층 배선층(41)이 형성된다. 배선(40)은 예를 들면 구리배선으로 형성된다. 화소 트랜지스터 및 제어 회로의 MOS 트랜지스터는, 제 1 절연막(43a) 및 제 2 절연막(43b)을 관통하는 접속 도체(44)를 통하여 소요되는 배선(40)에 접속된다. 제 1 절연막(43a)은 예를 들면 실리콘 산화막으로 형성되고, 제 2 절연막(43b)은 에칭 스토퍼가 되는 예를 들면 실리콘 질화막으로 형성된다.
반도체 웰 영역(32)의 이면상에는 반사 방지막(61)이 형성된다. 반사 방지막(61)상의 각 포토 다이오드(PD)에 대응하는 영역에는, 도파로 재료막(예를 들면 SiN막 등)(69)에 의한 도파로(70)가 형성된다. 반도체 웰 영역(32)의 이면상의 예를 들면 SiO막에 의한 절연막(62) 내에는, 소요 영역을 차광한 차광막(63)이 형성된다. 또한, 평탄화막(71)을 통하여, 각 포토 다이오드(PD)에 대응하도록, 컬러 필터(73) 및 온 칩 마이크로 렌즈(74)가 형성된다.
한편, 제 2의 반도체 칩부(45)에는, 신호 처리하기 위한 신호 처리 회로를 포함하는 로직 회로(25)가 형성된다. 로직 회로(25)는, 예를 들면 p형의 반도체 웰(46)에, 소자 분리 영역(50)으로 분리되도록 복수의 MOS 트랜지스터를 형성하여 구성된다. 여기서는, 복수의 MOS 트랜지스터를, MOS 트랜지스터(Tr6, Tr7, Tr8)로 대표한다. 각 MOS 트랜지스터(Tr6, Tr7, Tr8)는, 각각 한 쌍의 n형의 소스/드레인 영역(47)과, 게이트 절연막을 통하여 형성된 게이트 전극(48)을 갖고 형성된다.
반도체 웰 영역(46) 상에는, 층간 절연막(49)을 통하여 복수층의 배선(53), 배리어 메탈층(58)을 갖는 배선(57)을 배치하여 이루어지는 다층 배선층(55)이 형성된다. 각 MOS 트랜지스터(Tr6, Tr7, Tr8)는, 제 1 절연막(43a) 및 제 2 절연막(43b)을 관통하는 접속 도체(54)를 통하여 소요되는 배선(53)에 접속된다.
제 1의 반도체 칩부(31)와 제 2의 반도체 칩부(45)는, 서로의 다층 배선층(41 및 55)이 마주 대하도록 하여, 예를 들면 접착제층(60)을 통하여 맞붙여진다. 제 2의 반도체 칩부(45)측의 다층 배선층(55)의 맞붙임면에는, 맞붙임의 스트레스를 경감하기 위한 스트레스 보정막(59)이 형성되어 있다. 맞붙임은, 이 밖에, 플라즈마 접합으로 맞붙일 수도 있다.
또한, 제 1의 반도체 칩부(31)와 제 2의 반도체 칩부(45)는, 접속 도체(68)를 통하여 전기적으로 접속된다. 즉, 제 1의 반도체 칩부(31)의 반도체 웰 영역(32)을 관통하여 다층 배선층(41)의 소요되는 배선(40)에 달하는 접속 구멍이 형성된다. 또한, 제 1의 반도체 칩부(31)의 반도체 웰 영역(32) 및 다층 배선층(39)을 관통하고, 제 2의 반도체 칩(45)의 다층 배선층(55)의 소요되는 배선(53)에 달하는 접속 구멍이 형성된다. 이들의 접속 구멍에 서로 연결하는 접속 도체(68)가 매입되어 제 1 및 제 2의 반도체 칩부(31 및 45) 사이가 전기적으로 접속된다. 접속 도체(68)의 주위는, 반도체 웰 영역(32)과 절연하기 위해, 절연막(67)으로 덮여진다. 접속 도체(68)에 접속된 배선(40 및 57)은, 수직 신호선에 상당한다. 접속 도체(68)는, 전극 패드(도시 생략)에 접속되고, 또는 전극 패드로 할 수도 있다.
접속 도체(68)의 형성은, 제 1의 반도체 칩부(31) 및 제 2의 반도체 칩부(45)를 맞붙인 후, 제 1의 반도체 칩부(31)의 반도체 웰 영역(32)을 박막화한 후에 행하여진다. 그 후에 캡막(72), 평탄화막(71), 컬러 필터(73) 및 온 칩 마이크로 렌즈(74)가 형성된다. 반도체 웰 영역(32)에는, 접속 도체(68)를 둘러싸는 영역에 절연 스페이서층(42)이 형성된다.
본 실시의 형태의 고체 촬상 장치(28)에서는, 기판 깊이 방향의 상하에 화소 영역(23)과 주변 회로부의 로직 회로(25)가 배치되고, 게다가 포토 다이오드(PD)와 로직 회로(25)의 MOS 트랜지스터(Tr6 내지 Tr8)가 서로 지근 거리에 위치하고 있다.
주변 회로부에서 로직 회로(25) 내에는, 보호용의 다이오드가 마련되는 경우가 있다.
그리고, 본 실시의 형태에서는, 특히, 화소 영역과 주변 회로부의 사이에, 주변 회로부의 능동 소자의 동작시에 능동 소자로부터 방사되는 광이 화소의 포토 다이오드(PD)에 입사하는 것을 차단하는 차광 부재가 배치된다. 능동 소자로서는, MOS 트랜지스터, 또는 보호용의 다이오드 등이 있다. 본 예에서는, 화소 영역(23)과 주변 회로부를 구성하는 로직 회로(25)의 사이에 차광 부재(81)가 배치된다.
본 실시의 형태에서는, 제 1의 반도체 칩부(31)의 다층 배선층(41)의 소요되는 복수층의 배선(40)으로 차광 부재(81)가 형성된다. 도시한 예에서는, 3층의 배선(40)으로 하였을 때, 제 2의 반도체 칩부(45)에 가까운 2층째, 3층째의 배선(40)으로 차광 부재(81)를 형성할 수 있다. 이 경우, 화소 영역(23)을 간극 없이 피복하도록, 예를 들면 도 4의 A, B에 도시하는 바와 같이, 2층째의 배선(402)과 3층째의 배선(403)이 서로 일부 겹치도록 하여 차광 부재(81)가 구성된다. 배선(40)은 금속으로 형성되기 때문에, 당연히 402, 403도 금속이다. 따라서, 배선(40)을 이용하여 구성한 차광 부재(81)는, 반사 및 산란 부재가 된다.
도 4에서, 2층째 및 3층째의 배선(402 및 403)의 겹침량(overlapping amount; d2)은, 배선 사이의 거리(d1)와 개구 폭(d3)으로부터 정해진다. 예를 들면 핫 캐리어 광은, 점광원으로서 발생하기 때문에, 비스듬히 오는 광도 차광할 필요가 있다. 그 때문에, 겹침량(d2)을 적어도 배선 사이의 거리(d1)보다 크게 취함으로써, 비스듬한 광성분을 차광한다.
차광 부재(81)의 다른 예로서는, 도 5의 A, B(도 5의 A의 VB-VB선상의 단면)에 도시하는 바와 같이, 3층째의 배선(403)을 격자형상으로 형성하고, 2층째의 배선(402)을, 각 격자눈을 막아 배선(403)과 일부 겹쳐지도록 형성하여 구성할 수도 있다.
차광 부재(81)의 다른 예로서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 일방향으로 연장하는 3층째의 배선(403)과, 마찬가지로 일방향으로 연장하는 2층째의 배선(402)을 서로 일부가 겹쳐지도록 배치하여 구성할 수 있다.
차광 부재(81)의 또 다른 예로서는, 도 7에 도시하는 구성으로 할 수 있다. 즉, 일방향으로 연장하는 3층째의 배선(403)과, 배선(403)과 직교하는 다른 방향으로 연장하는 2층째의 배선(402)과, 2층째 및 3층째의 배선(403 및 402)이 겹쳐지지 않는 각 개구를 막는 1층째의 배선(401)에 의해 구성할 수 있다.
차광 부재의 형태로서는, 상기한 예로 한정되지 않고, 그 밖의 여러가지의 형태를 취할 수 있다. 복수층의 배선(40)을 이용하여 광을 반사·산란시키는 차광 부재(81)는, 배선끼리의 조합, 배선 및 배선으로서 이용하지 않는 더미 배선의 조합, 더미 배선끼리의 조합으로 구성할 수 있다.
상기한 배선을 이용한 차광 부재(81)는, 제 1의 반도체 칩부(31)의 다층 배선층의 배선(40)을 이용하여 구성하였다. 그 밖에, 도 3의 파선으로 도시하는 바와 같이, 제 2의 반도체 칩부(45)의 다층 배선층(55)의 배선(53)을 상기한 바와 같이 배치하여 광을 반사·산란시키는 차광 부재(81')를 구성할 수 있다. 차광 부재로서는, 제 1의 반도체 칩부(31)측에 형성한 차광 부재(81), 또는 제 2의 반도체 칩부(45)측에 형성한 차광 부재(81'), 또는 차광 부재(81 및 81')의 조합으로 구성할 수 있다.
제 1 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(28)에 의하면, 화소 영역(23)의 포토 다이오드(PD)와, 그 광 입사측에서 보아, 포토 다이오드(PD)의 하방의 지근 거리에 위치하는 로직 회로(25)의 사이에, 차광 부재(81)가 배치된다. 즉, 광을 반사·산란시키는 차광 부재(81)가 배치된다. 로직 회로(25)의 MOS 트랜지스터에서 발생하는 핫 캐리어 광은, 이 차광 부재(81)에 의해 차단되어, 포토 다이오드(PD)에 입사하지 않는다. 특히, 배선을 일부 겹치도록 하여 차광 부재(81)를 형성할 때는, 차광 부재(81)에 의해 광의 회절의 영향을 막아, 하부로부터의 핫 캐리어 광의 포토 다이오드(PD)에의 입사를 더욱 억제할 수 있다. 차광 부재(81'), 차광 부재(81 및 81')의 조합을 이용할 때도, 마찬가지로 포토 다이오드(PD)에의 핫 캐리어 광의 입사를 억제할 수 있다. 따라서, 핫 캐리어 광이 화소 영역에 주입되는 것이 회피되고, 따라서 화질이 향상된 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
보호용의 다이오드의 동작시에 발생하는 광에 대해서도, 포토 다이오드(PD)에의 입사를 억제할 수 있다.
배선을 이용한 차광 부재(81)에서는, 제 2의 반도체 칩부(45)에서 발생하는 전자장의 감쇠 기능을 얻을 수 있다.
본 실시의 형태의 고체 촬상 장치(28)에서는, 제 1의 반도체 칩부(31)에 화소 영역(23) 및 제어 회로(24)를 형성하고, 제 2의 반도체 칩부(45)에 신호 처리하는 로직 회로(25)를 형성하고 있다. 이와 같이, 화소 영역의 기능과 로직 기능을 다른 반도체 칩부에 형성하여 접합하는 구성이기 때문에, 화소 영역(23), 로직 회로(25)의 각각에 최적의 프로세스 형성 기술을 이용할 수 있다. 따라서, 화소 영역, 로직 회로 각각의 성능을 충분히 발휘시킬 수 있고 고성능의 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
<3. 제 2 실시의 형태>
[고체 촬상 장치의 구성예]
도 8에, 본 발명에 관한 고체 촬상 장치, 특히 MOS형 고체 촬상 장치의 제 2 실시의 형태를 도시한다. 본 실시의 형태의 MOS형 고체 촬상 장치는, 이면 조사형의 고체 촬상 장치이다. 제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(83)는, 전술한 바와 마찬가지로, 화소 영역과 주변 회로부의 사이에, 주변 회로부의 능동 소자의 동작시에 능동 소자로부터 방사되는 광이 화소의 포토 다이오드(PD)에 입사하는 것을 차단하는 차광 부재가 배치된다. 능동 소자로서는, MOS 트랜지스터, 또는 보호용의 다이오드 등이다.
본 실시의 형태에서는, 화소 영역(23)과 주변 회로부를 구성하는 로직 회로(25)의 사이에, 화소 영역(23)을 간극 없이 피복하는 금속의 단일막에 의한 차광 부재(84)가 배치된다. 본 예에서 제 1의 반도체 칩부(31)와 제 2의 반도체 칩(45)의 접합면 부근, 즉 제 1의 반도체 칩부(31)측의 다층 배선층(41) 상에, 차광 부재(84)가 배치된다. 차광 부재(84)를 구성하는 금속재료로서는, 텅스텐(W), 구리(Cu), 티탄(Ti), 질화 티탄(TiN), 카본(C) 등을 이용할 수 있다. 예를 들면, 텅스텐(W)이나 티탄(Ti)의 경우는, 100㎚ 정도의 막두께로, 2자리수(digits) 정도의 차광 특성을 얻을 수 있다.
또한, 차광 부재(84)는, 화소 영역(23)과, 로직 회로(25)의 MOS 트랜지스터의 사이라면, 어디에 배치하여도 좋다.
상기한 차광 부재(84)는, 제 1의 반도체 칩부(32)측의 접합면 부근에 배치하였다. 그 밖에, 도 8의 파선으로 도시하는 바와 같이, 제 2의 반도체 칩부(45)측의 접합면 부근에, 금속의 단일막에 의한 차광 부재(84')를 배치할 수도 있다. 또한, 차광 부재(84 및 84')의 조합으로 전체 차광 부재를 구성할 수도 있다. 금속의 단일막에 의한 차광 부재(84, 84')는, 반사 및 산란 부재가 된다.
차광 부재(84, 84')는, 전원에 접속하여도 좋고, 그라운드에 접속하여도 좋다. 또는 차광 부재(84, 84')는 전기적으로 플로팅이라도 좋다.
도 8에서, 그 밖의 구성은, 제 1 실시의 형태에서 설명하는 것과 같기 때문에, 도 3과 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 상세 설명을 생략한다.
제 2 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(83)에 의하면, 화소 영역(23)과 로직 회로(25)의 사이, 예를 들면 제 1 및 제 2의 반도체 칩부(31 및 45)의 접합면 부근에, 금속의 단일막에 의한 차광 부재(84)가 배치된다. 로직 회로(25)의 MOS 트랜지스터에서 발생하는 핫 캐리어 광은, 이 차광 부재(84)에 의해 차단되어, 포토 다이오드(PD)에 입사하지 않는다. 차광 부재(84'), 차광 부재(84 및 84')의 조합을 이용할 때도, 마찬가지로 포토 다이오드(PD)에의 핫 캐리어 광의 입사를 억제할 수 있다. 따라서, 핫 캐리어 광이 화소 영역에 주입되는 것이 회피되고, 따라서 화질이 향상된 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
보호용의 다이오드의 동작시에 발생하는 광에 대해서도, 포토 다이오드(PD)에의 입사를 억제할 수 있다.
금속의 단일막에 의한 차광 부재(84)에서는, 로직 회로를 갖는 제 2의 반도체 칩부(45)측에서의 발열을 확산하는 히트 스프레더(heat spreader)로서의 기능, 제 2의 반도체 칩부(45)에서 발생하는 전자장의 감쇠 기능을 얻을 수 있다. 차광 부재(84, 84')를 전원에 접속할 때는, 전원 안정화 용량으로서 이용할 수도 있다.
본 실시의 형태의 고체 촬상 장치(83)에서는, 제 1의 반도체 칩부(31)에 화소 영역(23) 및 제어 회로(24)를 형성하고, 제 2의 반도체 칩부(45)에 신호 처리하는 로직 회로(25)를 형성하고 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 화소 영역의 기능과 로직 기능을 다른 반도체 칩부에 형성하여 접합하는 구성이기 때문에, 화소 영역(23), 로직 회로(25)의 각각에 최적의 프로세스 형성 기술을 이용할 수 있다. 따라서, 화소 영역, 로직 회로 각각의 성능을 충분히 발휘시킬 수 있고 고성능의 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
[변형예]
제 2 실시의 형태에서는, 금속의 단일막으로 반사 및 산란 부재에 의한 차광 부재(84)가 형성된다. 이 때, 금속의 차광 부재(84)와 접속 도체(84) 사이의 간격은, 광을 통과시키기 어렵게 하기 위해 가능한 한 좁게 하는 것이 바람직하지만, 간격을 좁게 하면, 기생 용량(C)(도 14 참조)이 커져서, 바람직하지가 않다.
본 변형예는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 기생 용량(C)이 영향을 주지 않을 정도로, 금속의 단일막에 의한 차광 부재(84)가 접속 도체(68)로부터 떨어져서 형성된다. 한편, 접속 도체(68)에 접속한 배선(57)의 상층에 배선(57)과 일부 겹쳐지도록, 또한 접속 도체(68)를 둘러싸는 또한 한층의 더미 배선(57')이 형성되고, 이 더미 배선(57')과 배선(57) 사이에 밀봉용의 통형상 벽 부재(이른바 비어)(57A)가 형성된다. 이 구성에 의해, 접속 도체(68)와 차광 부재(84) 사이의 간격이 넓게 되어도, 통형상 벽 부재(57A)에 의해, 로직 회로측으로부터의 광(103)은 차단되어, 포토 다이오드(PD)에의 광의 입사가 억제된다.
<4. 제 3 실시의 형태>
[고체 촬상 장치의 구성예]
도 9에, 본 발명에 관한 고체 촬상 장치, 특히 MOS형 고체 촬상 장치의 제 3 실시의 형태를 도시한다. 본 실시의 형태의 MOS형 고체 촬상 장치는, 이면 조사형의 고체 촬상 장치이다. 제 3 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(86)는, 전술한 바와 마찬가지로, 화소 영역과 주변 회로부의 사이에, 주변 회로부의 능동 소자의 동작시에 능동 소자로부터 방사되는 광이 화소의 포토 다이오드(PD)에 입사되는 것을 차단하는 차광 부재가 배치된다. 능동 소자로서는, MOS 트랜지스터, 또는 보호용의 다이오드 등이다.
본 실시의 형태에서는, 화소 영역(23)과 주변 회로부를 구성하는 로직 회로(25)의 사이에, 화소 영역(23)을 간극 없이 피복하여 광을 흡수하는 광흡수 부재에 의한 차광 부재(87)가 배치된다. 본 예에서 제 1의 반도체 칩부(31)와 제 2의 반도체 칩(45)의 접합면 부근, 즉 제 1의 반도체 칩부(31)측의 다층 배선층(41)상에, 차광 부재(87)가 배치된다. 차광 부재(87)는, 로직 회로의 MOS 트랜지스터로부터의 핫 캐리어 광을 흡수하고, 포토 다이오드(PD)에 입사되지 않도록 하는 기능을 갖는다. 차광 부재(87)는, 이면 조사의 광이 화소에서 완전히 흡수되지 않고 투과하고, 제 2의 반도체 칩부(45)의 배선에서 반사하고, 다른 화소의 포토 다이오드(PD)에 입사하여 혼색을 일으키는 것을 막는 혼색 방지 기능을 갖는다.
차광 부재(87)를 구성하는 광흡수 부재로서는, 예를 들면 게르마늄(Ge)이나 화합물계(예를 들면 칼코파이라이트(CuInSe2)) 등의 실리콘보다 협(狹)밴드 갭을 갖는 반도체의 단일막을 이용할 수 있다. 제 1 및 제 2 의 반도체 칩부(31 및 45)에서는 기판으로서 실리콘이 사용된다. 실리콘보다 협밴드 갭의 반도체막은, 근적외 영역의 흡수 계수가 높고, 예를 들면 게르마늄(Ge)이라면 실리콘(Si)보다 10배 정도, 흡수률이 높다. 즉, 1/10정도의 막두께로 2자릿수 정도의 광자를 흡수 가능하다. 이것으로부터, 1㎛ 내지 수㎛의 막두께의 Ge막으로 근적외 영역의 광을 흡수할 수 있다.
차광 부재(87)를 구성하는 광흡수 부재로서는, 유전율이 다른 복수의 유전체막을 적층하여 이루어지는 반사 방지막을 이용할 수 있다. 유전율이 다른 유전체막으로서는, 예를 들면 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등을 이용할 수 있다.
상기한 차광 부재(87)는, 제 1의 반도체 칩부(32)측의 접합면 부근에 배치하였다. 그 밖에, 도 9의 파선으로 도시하는 바와 같이, 제 2의 반도체 칩부(45)측의 접합면 부근에, 광흡수 부재에 의한 차광 부재(87')를 배치할 수도 있다. 또한, 차광 부재(87 및 87')의 조합으로 토탈의 차광 부재를 구성할 수도 있다. 차광 부재(87, 87')는, 광흡수 부재이다.
도 9에서, 그 밖의 구성은, 제 1 실시의 형태에서 설명한 것과 같기 때문에, 도 3과 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 상세 설명을 생략한다.
제 3 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(86)에 의하면, 화소 영역(23)과 로직 회로(25)의 사이, 예를 들면 제 1 및 제 2의 반도체 칩부(31 및 45)의 접합면 부근에, 광흡수 부재에 의한 차광 부재(87)가 배치된다. 로직 회로(25)의 MOS 트랜지스터에서 발생하는 핫 캐리어 광은, 이 차광 부재(87)에 의해 흡수되고, 포토 다이오드(PD)에 입사하지 않는다. 차광 부재(87'), 차광 부재(87 및 87')의 조합을 이용할 때도, 마찬가지로 포토 다이오드(PD)에의 핫 캐리어 광의 입사를 억제할 수 있다. 또한, 로직 회로측에 배치된 보호용의 다이오드의 동작시에 발생하는 광에 대해서도, 포토 다이오드(PD)에의 입사를 억제할 수 있다. 따라서, 핫 캐리어 광 등의 능동 소자로부터 발생하는 광이 화소 영역에 주입되는 것이 회피되고, 따라서 화질이 향상된 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
한편, 이면 조사의 광은 화소에 입사하는데, 화소에서 완전히 흡수되지 않고 투과하는 장파장 성분이 제 2의 반도체 칩부(45)의 배선 등에 반사하여 다른 화소에 재입사될 우려가 있더라도, 광흡수 부재에 의한 차광 부재(87, 87')에 의해 투과한 장파장 성분이 흡수된다. 이 때문에, 혼색의 발생을 억제할 수 있다.
본 실시의 형태의 고체 촬상 장치(86)에서는, 제 1의 반도체 칩부(31)에 화소 영역(23) 및 제어 회로(24)를 형성하고, 제 2의 반도체 칩부(45)에 신호 처리하는 로직 회로(25)를 형성하고 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 화소 영역의 기능과 로직 기능을 다른 반도체 칩부에 형성하여 접합하는 구성이기 때문에, 화소 영역(23), 로직 회로(25)의 각각에 최적의 프로세스 형성 기술을 이용할 수 있다. 따라서, 화소 영역, 로직 회로 각각의 성능을 충분히 발휘시킬 수 있고 고성능의 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
<5. 제 4 실시의 형태>
[고체 촬상 장치의 구성예]
도 10에, 본 발명에 관한 고체 촬상 장치, 특히 MOS형 고체 촬상 장치의 제 4 실시의 형태를 도시한다. 본 실시의 형태의 MOS형 고체 촬상 장치는, 이면 조사형의 고체 촬상 장치이다. 도 10은, 차광 부재의 영역만을 나타낸 주요부의 구성만을 도시하고, 다른 구성은 전술한 제 1 실시의 형태와 같기 때문에, 상세를 생략하였다.
제 4 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(89)는, 전술한 바와 마찬가지로, 화소 영역과 주변 회로부의 사이에, 주변 회로부의 능동 소자의 동작시에 능동 소자로부터 방사되는 광이 화소의 포토 다이오드(PD)에 입사되는 것을 차단하는 차광 부재가 배치된다. 능동 소자로서는, MOS 트랜지스터, 또는 보호용의 다이오드 등이다.
본 실시의 형태에서는, 차광 부재(91, 91')가, 제 1 실시의 형태에서의 다층 배선층의 배선을 이용한 차광 부재(81, 81')와, 제 2 실시의 형태에서의 금속의 단일막에 의한 차광 부재(84, 84')의 조합으로 구성된다. 본 실시의 형태의 차광 부재는, 차광 부재(91), 또는 차광 부재(91'), 또는 차광 부재(91 및 91')의 조합으로 구성할 수 있다.
그 밖의 구성은, 제 1 실시의 형태에서 설명하는 것과 같기 때문에, 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 상세 설명을 생략한다.
제 4 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(89)에 의하면, 화소 영역(23)과 로직 회로(25)의 사이에, 배선을 이용한 차광 부재(81)와, 금속의 단일막에 의한 차광 부재(84)를 조합시킨 차광 부재(91)가 배치된다. 이에 의해, 로직 회로(25)의 MOS 트랜지스터로부터의 핫 캐리어 광이 포토 다이오드(PD)에 입사하는 것을 억제하는 것이 보다 확실하게 될 수 있다. 차광 부재(91'), 또는 차광 부재(91 및 91')의 조합을 이용한 경우에도, 상기와 같은 효과를 이룬다. 또한, 로직 회로측에 배치된 보호용의 다이오드의 동작시에 발생하는 광에 대해서도, 포토 다이오드(PD)에의 입사를 억제할 수 있다. 따라서, 핫 캐리어 광 등의 능동 소자로부터 발생하는 광이 화소 영역에 주입되는 것이 회피되고, 따라서 화질이 향상된 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
본 실시의 형태의 고체 촬상 장치(89)에서는, 전술한 바와 마찬가지로, 제 1의 반도체 칩부(31)에 화소 영역(23) 및 제어 회로(24)를 형성하고, 제 2의 반도체 칩부(45)에 신호 처리하는 로직 회로(25)를 형성하고 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 화소 영역의 기능과 로직 기능을 다른 반도체 칩부에 형성하여 접합하는 구성이기 때문에, 화소 영역(23), 로직 회로(25)의 각각에 최적의 프로세스 형성 기술을 이용할 수 있다. 따라서, 화소 영역, 로직 회로 각각의 성능을 충분히 발휘시킬 수 있고 고성능의 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
<6. 제 5 실시의 형태>
[고체 촬상 장치의 구성예]
도 11에, 본 발명에 관한 고체 촬상 장치, 특히 MOS형 고체 촬상 장치의 제 5 실시의 형태를 도시한다. 본 실시의 형태의 MOS형 고체 촬상 장치는, 이면 조사형의 고체 촬상 장치이다. 도 11은, 차광 부재의 영역만을 나타낸 주요부의 구성만을 도시하고, 다른 구성은 전술한 제 1 실시의 형태와 같기 때문에, 상세를 생략하였다.
제 5 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(93)는, 전술한 바와 마찬가지로, 화소 영역과 주변 회로부의 사이에, 주변 회로부의 능동 소자의 동작시에 능동 소자로부터 방사되는 광이 화소의 포토 다이오드(PD)에 입사되는 것을 차단하는 차광 부재가 배치된다. 능동 소자로서는, MOS 트랜지스터, 또는 보호용의 다이오드 등이다.
본 실시의 형태에서는, 차광 부재(94, 94')가, 제 1 실시의 형태에서의 다층 배선층의 배선을 이용한 차광 부재(81, 81')와, 제 3 실시의 형태에서의 광흡수 부재에 의한 차광 부재(87, 87')의 조합으로 구성된다. 본 실시의 형태의 차광 부재는, 차광 부재(94), 또는 차광 부재(94'), 또는 차광 부재(94 및 94')의 조합으로 구성할 수 있다.
그 밖의 구성은, 제 1 실시의 형태에서 설명하는 것과 같기 때문에, 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 상세 설명을 생략한다.
제 5 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(93)에 의하면, 화소 영역(23)과 로직 회로(25)의 사이에, 배선을 이용한 차광 부재(81)와, 광흡수 부재에 의한 차광 부재(87)를 조합시킨 차광 부재(94)가 배치된다. 이에 의해, 로직 회로(25)의 MOS 트랜지스터로부터의 핫 캐리어 광이 포토 다이오드(PD)에 입사하는 것을 억제하는 것이 보다 확실하게 될 수 있다. 또한, 광흡수 부재에 의한 차광 부재(87)의 존재에 의해, 화소를 투과한 광이 제 2의 반도체 칩부(45)의 배선(53)에 도달하는 것을 억제할 수 있고, 배선(53)에서 반사한 광에 기인한 혼색을 억제할 수 있다. 차광 부재(94'), 또는 차광 부재(94 및 94')의 조합을 이용한 경우에도, 상기와 같은 효과를 이룬다. 또한, 로직 회로측에 배치된 보호용의 다이오드의 동작시에 발생하는 광에 대해서도, 포토 다이오드(PD)에의 입사를 억제할 수 있다. 따라서, 핫 캐리어 광 등의 능동 소자로부터 발생하는 광이 화소 영역에 주입되는 것이 회피되고, 따라서 화질이 향상된 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
본 실시의 형태의 고체 촬상 장치(93)에서는, 전술한 바와 마찬가지로, 제 1의 반도체 칩부(31)에 화소 영역(23) 및 제어 회로(24)를 형성하고, 제 2의 반도체 칩부(45)에 신호 처리하는 로직 회로(25)를 형성하고 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 화소 영역의 기능과 로직 기능을 다른 반도체 칩부에 형성하여 접합하는 구성이기 때문에, 화소 영역(23), 로직 회로(25)의 각각에 최적의 프로세스 형성 기술을 이용할 수 있다. 따라서, 화소 영역, 로직 회로 각각의 성능을 충분히 발휘시킬 수 있고 고성능의 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
<7. 제 6 실시의 형태>
[고체 촬상 장치의 구성예]
도 12에, 본 발명에 관한 고체 촬상 장치, 특히 MOS형 고체 촬상 장치의 제 6 실시의 형태를 도시한다. 본 실시의 형태의 MOS형 고체 촬상 장치는, 이면 조사형의 고체 촬상 장치이다. 도 12는, 차광 부재의 영역만을 나타낸 주요부의 구성만을 도시하고, 다른 구성은 전술한 제 1 실시의 형태와 같기 때문에, 상세를 생략하였다.
제 6 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(95)는, 전술한 바와 마찬가지로, 화소 영역과 주변 회로부의 사이에, 주변 회로부의 능동 소자의 동작시에 능동 소자로부터 방사되는 광이 화소의 포토 다이오드(PD)에 입사되는 것을 차단하는 차광 부재가 배치된다. 능동 소자로서는, MOS 트랜지스터, 또는 보호용의 다이오드 등이다.
본 실시의 형태에서는, 차광 부재(96, 96')가, 제 2 실시의 형태에서의 금속의 단일막에 의한 차광 부재(84, 84')와, 제 3 실시의 형태에서의 광흡수 부재에 의한 차광 부재(87, 87')의 조합으로 구성된다. 본 실시의 형태의 차광 부재는, 차광 부재(96), 또는 차광 부재(96'), 또는 차광 부재(96 및 96')의 조합으로 구성할 수 있다. 제 1의 반도체 칩부(31)측에서는, 광흡수 부재에 의한 차광 부재(87)가 금속의 단일막에 의한 차광 부재(84)보다 포토 다이오드(PD)측에 배치된다.
그 밖의 구성은, 제 1 실시의 형태에서 설명하는 것과 같기 때문에, 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 상세 설명을 생략한다.
제 6 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(93)에 의하면, 화소 영역(23)과 로직 회로(25)의 사이에, 금속의 단일막에 의한 차광 부재(84)와, 광흡수 부재에 의한 차광 부재(87)를 조합시킨 차광 부재(96)가 배치된다. 이에 의해, 로직 회로(25)의 MOS 트랜지스터로부터의 핫 캐리어 광이 포토 다이오드(PD)에 입사하는 것을 억제하는 것이 보다 확실하게 될 수 있다. 또한, 광흡수 부재에 의한 차광 부재(87)의 존재에 의해, 화소를 투과한 광이 제 2의 반도체 칩부(45)의 배선(53)에 도달하는 것을 억제할 수 있고, 배선(53)에서 반사한 광에 기인한 혼색을 억제할 수 있다. 차광 부재(96'), 또는 차광 부재(96 및 96')의 조합을 이용한 경우에도, 상기와 같은 효과를 이룬다. 또한, 로직 회로측에 배치된 보호용의 다이오드의 동작시에 발생하는 광에 대해서도, 포토 다이오드(PD)에의 입사를 억제할 수 있다. 따라서, 핫 캐리어 광 등의 능동 소자로부터 발생하는 광이 화소 영역에 주입되는 것이 회피되고, 따라서 화질이 향상된 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
로직 회로(25)측은, 예를 들면 핫 캐리어의 광자가 반사하여도 로직 회로 동작에 영향을 주는 광자량이 아니기 때문에, 광흡수 부재(87')의 형성은, 필수 사항이 아니지만, 광흡수 특성을 올리기 위해 형성하여도 좋다.
본 실시의 형태의 고체 촬상 장치(95)에서는, 전술한 바와 마찬가지로, 제 1의 반도체 칩부(31)에 화소 영역(23) 및 제어 회로(24)를 형성하고, 제 2의 반도체 칩부(45)에 신호 처리하는 로직 회로(25)를 형성하고 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 화소 영역의 기능과 로직 기능을 다른 반도체 칩부에 형성하여 접합하는 구성이기 때문에, 화소 영역(23), 로직 회로(25)의 각각에 최적의 프로세스 형성 기술을 이용할 수 있다. 따라서, 화소 영역, 로직 회로 각각의 성능을 충분히 발휘시킬 수 있고 고성능의 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
<8. 제 7 실시의 형태>
[고체 촬상 장치의 구성예]
도 13에, 본 발명에 관한 고체 촬상 장치, 특히 MOS형 고체 촬상 장치의 제 7 실시의 형태를 도시한다. 본 실시의 형태의 MOS형 고체 촬상 장치는, 이면 조사형의 고체 촬상 장치이다. 도 13은, 차광 부재의 영역만을 나타낸 주요부의 구성만을 도시하고, 다른 구성은 전술한 제 1 실시의 형태와 같기 때문에, 상세를 생략하였다.
제 7 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(97)는, 전술한 바와 마찬가지로, 화소 영역과 주변 회로부의 사이에, 주변 회로부의 능동 소자의 동작시에 능동 소자로부터 방사되는 광이 화소의 포토 다이오드(PD)에 입사하는 것을 차단하는 차광 부재가 배치된다. 능동 소자로서는, MOS 트랜지스터, 또는 보호용의 다이오드 등이 있다.
전술한 제 2 실시의 형태에서는, 차광 부재(84)를 금속의 단일막으로 형성하였다. 공정수를 고려하면, 차광 부재로서 단일막인 것이 바람직하다. 그러나, 금속막의 홀 결함이나 제 1 및 제 2의 반도체 칩부의 맞붙임면의 평탄화를 고려하면, 단층막으로 형성하는 것이 곤란한 일도 있다.
본 실시의 형태에서는, 제 1 및 제 2의 반도체 칩부(31 및 45)의 접합면 부근, 본 예에서는 제 2의 반도체 칩부(45)측에, 2층의 금속의 단일막에 의한 제 1 차광 부재(99) 및 제 2 차광 부재(101)를 배치한다. 각각의 차광 부재(99 및 101)는, 각각 다른 위치에서 개구(99A, 101A)를 갖는 패턴으로 형성된다. 그리고, 개구(99A, 101A)의 주위를 둘러싸도록, 제 1 차광 부재(99)와 제 2 차광 부재(101) 사이에 밀봉용의 통형상 벽 부재(이른바 비어)(102)가 형성된다.
본 실시의 형태에서는, 파선으로 도시하는 바와 같이, 제 1의 반도체 칩부(45)측에 같은 구성의 차광 부재(98')를 배치할 수도 있다. 차광 부재(98')는, 2층의 금속의 단일막에 의한 제 1 차광 부재(99') 및 제 2 차광 부재(101')를 배치한다. 각각의 차광 부재(99' 및 101')는, 각각 다른 위치에서 개구(99A', 101A')를 갖는 패턴으로 형성된다. 그리고, 개구(99A', 101A')의 주위를 둘러싸도록, 제 1 차광 부재(99')와 제 2 차광 부재(101')에 접속하는 통형상 벽 부재(이른바 비어)(102')가 마련된다.
본 실시의 형태의 차광 부재는, 차광 부재(98), 또는 차광 부재(98'), 또는 차광 부재(98 및 98')의 조합으로 구성할 수 있다.
그 밖의 구성은, 제 1 실시의 형태에서 설명하는 것과 같기 때문에, 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 상세 설명을 생략한다.
제 7 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(97)에 의하면, 개구 위치를 달리한 2층의 금속의 단일막에 의한 제 1 차광 부재(99) 및 제 2 차광 부재(101)와, 개구의 주변을 둘러싸 대향하는 제 1, 제 2 차광 부재에 접속된 통형상 벽 부재(102)에 의해, 차광 부재(98)가 구성된다. 이 차광 부재(98)는, 제 1, 제 2의 차광 부재(99, 101)에 홀 결함 등이 있어도, 2중 구조이고, 게다가 통형상 벽 부재(102)가 마련되어 있기 때문에, 파선 도시한 하방으로부터의 광(103)은, 확실하게 차광되고, 포토 다이오드(PD)에의 입사가 억제된다. 차광 부재(98'), 또는 차광 부재(98 및 98')의 조합을 이용한 경우에도 상기와 같은 효과를 이룬다. 또한, 로직 회로측에 배치된 보호용의 다이오드의 동작시에 발생하는 광에 대해서도, 포토 다이오드(PD)에의 입사를 억제할 수 있다. 따라서, 핫 캐리어 광 등의 능동 소자로부터 발생하는 광이 화소 영역에 주입되는 것이 회피되고, 따라서 화질이 향상된 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
본 실시의 형태의 고체 촬상 장치(97)에서는, 전술한 바와 마찬가지로, 제 1의 반도체 칩부(31)에 화소 영역(23) 및 제어 회로(24)를 형성하고, 제 2의 반도체 칩부(45)에 신호 처리하는 로직 회로(25)를 형성하고 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 화소 영역의 기능과 로직 기능을 다른 반도체 칩부에 형성하여 접합하는 구성이기 때문에, 화소 영역(23), 로직 회로(25)의 각각에 최적의 프로세스 형성 기술을 이용할 수 있다. 따라서, 화소 영역, 로직 회로 각각의 성능을 충분히 발휘시킬 수 있고 고성능의 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
<9. 제 8 실시의 형태>
[고체 촬상 장치의 구성예]
도 15에, 본 발명에 관한 고체 촬상 장치, 특히 MOS형 고체 촬상 장치의 제 8 실시의 형태를 도시한다. 제 8 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(104)는, 전술한 화소 영역(23)을 포함하는 제 1의 반도체 칩(22)과, 로직 회로(25)를 포함하는 제 2의 반도체 칩부(26)와, 그 사이에 광을 흡수하는 차광 부재로서 기능하는 제 3의 반도체 칩부(105)를 접합하여 구성된다. 제 3의 반도체 칩부(105)는, 예를 들면 Ge 등의 협밴드 갭을 갖는 반도체로 형성되고, 박막형상으로 형성된다.
고체 촬상 장치(104)는, 이면 조사형으로서 구성하는 경우, 제 3의 반도체 칩부(105)를 끼우고 제 1의 반도체 칩부(22)와 제 2의 반도체 칩부(25)가 서로의 다층 배선층을 마주 대하게 하여 일체로 접합된다. 고체 촬상 장치(104)는, 표면 조사형으로서 구성하는 경우, 제 3의 반도체 칩부(105)를 끼우고 제 1의 반도체 칩부(22)의 반도체층의 이면과 제 2의 반도체 칩부(25)의 다층 배선층을 서로를 마주 보게 하여 일체로 접합된다.
제 8 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(104)에 의하면, 적어도 화소 영역을 포함하는 제 1의 반도체 칩부(22)와 주변 회로를 구성하는 적어도 로직 회로를 포함하는 제 2의 반도체 칩부(25)가, 광을 흡수하는 제 3의 반도체 칩부(105)를 통하여 접합된다. 이 구성에 의해, 제 2의 반도체 칩(25)측에서 핫 캐리어 광이 발생하여도, 핫 캐리어 광은 제 3의 반도체 칩부(105)에서 차단되어, 제 1의 반도체 칩부(22)의 포토 다이오드(PD)에 입사하는 일이 없다. 따라서, 핫 캐리어 광이 화소 영역에 주입되는 것이 회피되고, 따라서 화질이 향상된 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다. 보호용의 다이오드의 동작시에 발생하는 광에 대해서도, 포토 다이오드(PD)에의 입사를 억제할 수 있다.
<10. 제 9 실시의 형태>
[고체 촬상 장치의 구성예]
도 16에, 본 발명에 관한 고체 촬상 장치, 특히 MOS형 고체 촬상 장치의 제 9 실시의 형태를 도시한다. 본 실시의 형태의 MOS형 고체 촬상 장치는, 이면 조사형의 고체 촬상 장치이다. 제 1 실시의 형태 등에서는, 제 1의 반도체 칩부(31)와 제 2의 반도체 칩부(45)를 접합하고, 기판 깊이 방향의 상하에 화소 영역과 주변 회로를 구성하는 로직 회로를 배치한 구성으로 하였다. 제 9 실시의 형태는, 기판 깊이 방향의 상하에, 즉 입체적으로 화소 영역과 주변 회로를 배치한 구성의 다른 형태를 도시한다.
제 9 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(107)는, 실리콘의 반도체 기판(108)에 주변 회로를 구성하는 제어 회로(109) 및 신호 처리하기 위한 로직 회로(110), 또한 화소 트랜지스터군(111)이 형성된다. 이 반도체 기판(108)상에 층간 절연막을 통하여 복수층의 배선을 배치한 다층 배선층(112)이 형성된다. 또한, 다층 배선층(112)상에 실리콘의 에피택셜층(113)이 형성되고, 이 에피택셜층(113)에 복수의 광전 변환부로 이루어지는 포토 다이오드(PD)만이 2차원 배열된 화소 영역(114)이 형성되어, 본 고체 촬상 장치(107)가 구성된다. 화소는, 에피택셜층 내의 포토 다이오드와 반도체 기판(108) 내의 복수의 화소 트랜지스터로 구성된다.
그리고, 본 실시의 형태에서는, 화소 영역(114)과 적어도 주변 회로부를 구성하는 로직 회로(110)의 사이에, 전술한 어느 하나의 차광 부재로 구성된 차광 부재(115)가 배치된다. 차광 부재(115)는 다층 배선층(112)에 형성된다.
제 9 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치(107)에 의하면, 기판 내의 상하에 화소 영역(114)과 주변 회로부를 구성하는 로직 회로(110) 및 제어 회로(109)가 배치된 구성에서, 화소 영역(114)과 주변 회로의 사이에 차광 부재(115)가 배치된다. 이 구성에 의해, 주변 회로부로부터 핫 캐리어 광이 발생하여도, 핫 캐리어 광은 차광 부재(115)에 차단되어, 상방의 화소 영역(114)의 포토 다이오드(PD)에 입사하는 일이 없다. 따라서, 핫 캐리어 광이 화소 영역에 주입되는 것이 회피되고, 따라서 화질이 향상된 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다. 보호용의 다이오드의 동작시에 발생하는 광에 대해서도, 포토 다이오드(PD)에의 입사를 억제할 수 있다.
<11. 제 10 실시의 형태>
[고체 촬상 장치의 구성예]
본 발명에 관한 고체 촬상 장치, 특히 MOS형 고체 촬상 장치의 제 10 실시의 형태를 설명한다. 본 실시의 형태에 관한 MOS형 고체 촬상 장치는, 표면 조사형의 고체 촬상 장치이다. 제 10 실시의 형태에 관한 고체 촬상 장치는, 도시하지 않지만, 제 1의 반도체 칩부와 제 2의 반도체 칩부가 일체로 접합하여 구성된다. 제 1의 반도체 칩부는, 박막화된 실리콘의 반도체층에 포토 다이오드와 복수의 화소 트랜지스터로 이루어지는 화소가 복수 배열된 화소 영역이 형성되고, 반도체층의 표면상에 다층 배선층, 컬러 필터, 온 칩 마이크로 렌즈가 형성되고 이루어진다. 제 2의 반도체 칩부는, 실리콘의 반도체 기판에 신호 처리하기 위한 로직 회로, 제어 회로를 포함하는 주변 회로부가 형성되고, 반도체 기판상에 다층 배선층이 형성되어 이루어진다. 로직 회로, 제어 회로는, MOS 트랜지스터 등의 소자로 구성된다.
제 1의 반도체 칩부의 반도체층과, 제 2의 반도체 칩부의 다층 배선층이 마주 대하도록, 제 1 및 제 2의 반도체 칩부가 접합된다. 제 1의 반도체 칩부와 제 2의 반도체 칩부는, 전술과 같은 접속 도체에 의해 전기적으로 접속된다.
본 실시의 형태에서는, 화소 영역과 주변 회로부의 사이에, 전술한 어느 하나의 차광 부재가 배치된다. 차광 부재는, 제 1 및 제 2의 반도체 칩부의 접합면 부근에서 제 2의 반도체 칩부측에 형성할 수 있다.
제 10 실시의 형태에 관한 표면 조사형의 고체 촬상 장치에 의하면, 상하에 지근 거리에서 배치된 화소 영역과 주변 회로부의 사이에, 차광 부재가 배치된다. 이 구성에 의해, 주변 회로부의 로직 회로로부터 핫 캐리어 광이 발생하여도, 핫 캐리어 광은 차광 부재에 차단되어, 상방의 화소 영역의 포토 다이오드에 입사하는 일이 없다. 따라서, 핫 캐리어 광이 화소 영역에 주입되는 것이 회피되고, 따라서 화질이 향상된 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다. 보호용의 다이오드의 동작시에 발생하는 광에 대해서도, 포토 다이오드(PD)에의 입사를 억제할 수 있다.
본 실시의 형태의 고체 촬상 장치에서는, 전술한 바와 마찬가지로, 제 1의 반도체 칩부에 화소 영역을 형성하고, 제 2의 반도체 칩부에 주변 회로부를 형성하고 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 화소 영역의 기능과 주변 회로부의 기능을 다른 반도체 칩부에 형성하여 접합하는 구성이기 때문에, 화소 영역, 주변 회로부의 각각에 최적의 프로세스 형성 기술을 이용할 수 있다. 따라서, 화소 영역, 주변 회로부 각각의 성능을 충분히 발휘시킬 수 있고 고성능의 고체 촬상 장치를 제공할 수 있다.
<12. 제 11 실시의 형태>
[전자 기기의 구성예]
상술한 본 발명에 관한 고체 촬상 장치는, 예를 들면 디지털 카메라나 비디오 카메라 등의 카메라 시스템이나, 촬상 기능을 갖는 휴대 전화, 또는 촬상 기능을 구비한 다른 기기, 등의 전자 기기에 적용할 수 있다.
도 17에, 본 발명에 관한 전자 기기의 한 예로서 카메라에 적용한 제 11 실시의 형태를 도시한다. 제 11 실시의 형태에 관한 카메라는, 정지화상 또는 동화 촬영 가능한 비디오 카메라를 예로 한 것이다. 본 실시의 형태의 카메라(121)는, 고체 촬상 장치(122)와, 고체 촬상 장치(122)의 수광 센서부에 입사광을 유도하는 광학계(123)를 갖는다. 또한, 카메라(121)는, 셔터 장치(124)와, 고체 촬상 장치(122)를 구동하는 구동 회로(125)와, 고체 촬상 장치(122)의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로(126)를 갖는다.
고체 촬상 장치(122)는, 상술한 각 실시의 형태의 고체 촬상 장치의 어느 한쪽이 적용된다. 광학계(광학 렌즈)(123)는, 피사체로부터의 상광(입사광)을 고체 촬상 장치(122)의 촬상면상에 결상시킨다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(122) 내에, 일정 기간 신호 전하가 축적된다. 광학계(123)는, 복수의 광학 렌즈로 구성된 광학 렌즈계로 하여도 좋다. 셔터 장치(124)는, 고체 촬상 장치(122)에의 광조사 기간 및 차광 기간을 제어한다. 구동 회로(125)는, 고체 촬상 장치(122)의 전송 동작 및 셔터 장치(124)의 셔터 동작을 제어하는 구동 신호를 공급한다. 구동 회로(125)로부터 공급되는 구동 신호(타이밍 신호)에 의해, 고체 촬상 장치(122)의 신호 전송을 행한다. 신호 처리 회로(126)는, 각종의 신호 처리를 행한다. 신호 처리가 행하여진 영상 신호는, 메모리 등의 기억 매체에 기억되고, 또는, 모니터에 출력된다.
제 11 실시의 형태에 관한 전자 기기에 의하면, 고체 촬상 장치에서, 주변 회로부에서의 동작시의 MOS 트랜지스터, 다이오드 등의 능동 소자로부터의 핫 캐리어 광 등의 광의 포토 다이오드에의 입사를 억제할 수 있다. 따라서, 고화질의 전자 기기를 제공할 수 있다. 예를 들면, 화질을 향상시킨 카메라 등을 제공할 수 있다.
본 발명은 2010년 9월 15일자로 일본특허청에 특허출원된 일본특허원 제2010-206890호를 우선권으로 주장한다.
당업자라면, 하기의 특허청구범위 또는 그 등가의 범위 내에서, 설계상의 필요 또는 다른 요인에 따라, 상기 실시의 형태에 대한 여러 가지 변형예, 조합예, 부분 조합예, 및 수정예를 실시할 수 있을 것이다.
1 : 고체 촬상 장치 2 : 화소
3 : 화소 영역 4 : 수직 구동 회로
5 : 칼럼 신호 처리 회로 6 : 수평 구동 회로
7 : 출력 회로 8 : 제어 회로
9 : 수직 신호선 10 : 수평 신호선
12 : 입출력 단자 23 : 화소 영역
24 : 제어 회로 25 : 로직 회로
28, 83, 86, 89, 93, 95, 97, 104, 107 : 고체 촬상 장치
31 : 제 1의 반도체 칩부 32 : 반도체 웰 영역
39 : 층간 절연막 40 : 배선
41 : 다층 배선층 45 : 제 2의 반도체 칩부
PD : 포토 다이오드 49 : 층간 절연막
53, 57 : 배선 55 : 다층 배선층
60 : 접착제층 68 : 접속 도체
73 : 컬러 필터 74 : 온 칩 마이크로 렌즈
81, 81', 64, 84', 87, 87', 91, 91', 94, 94', 96, 96', 98, 98' : 차광 부재
121 : 카메라

Claims (24)

  1. 제1의 반도체층에 형성되는 복수의 광전 변환부와,
    제2의 반도체층에 형성되며, 상기 제1의 반도체층의 상기 복수의 광전 변환부 중의 적어도 하나의 광전 변환부의 하부에 있는 회로부와,
    상기 제1의 반도체층의 제1의 측에 형성되며, 제1의 배선을 갖는 제1의 배선층 및 제2의 배선을 갖는 제2의 배선층을 포함하는 제1의 다층 배선층과,
    상기 제2의 반도체층의 제1의 측에 형성되며, 제3의 배선을 갖는 제3의 배선층 및 제4의 배선을 갖는 제4의 배선층을 포함하는 제2의 다층 배선층을 포함하고,
    상기 제1의 배선은 상기 제2의 배선의 상부에 있고,
    상기 제1의 다층 배선층은 상기 복수의 광전 변환부와 상기 회로부 사이에 배치되고,
    제1의 방향으로 연장되는 상기 제1의 배선은 상기 제1의 방향으로 연장되는 상기 제2의 배선과 겹치는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 배선 및 상기 제2의 배선 각각은, 적어도 하나의 화소 또는 더미 배선에 접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 배선 및 상기 제2의 배선 각각은, 광을 반사하는 반사 부재 또는 광을 흡수하는 흡수 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 배선 및 상기 제2의 배선 각각은, 텅스텐(W), 구리(Cu), 티탄(Ti), 질화 티탄(TiN), 및 카본(C) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 배선 및 상기 제2의 배선 각각은, 광을 반사 및 산란하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 배선이 상기 제2의 배선과 겹치는 제1의 거리는, 제2의 거리보다 더 크고, 상기 제2의 거리는 상기 제1의 배선과 상기 제2의 배선 사이의 거리인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 반도체층은 복수의 제1의 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회로부는 복수의 제2의 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 다층 배선층은 상기 복수의 제1 및 제2의 트랜지스터 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고체 촬상 장치는 이면 조사형인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 배선의 적어도 일부 및 상기 제2의 배선의 적어도 일부는, 발광 능력이 있는 상기 제2의 반도체층 내의 하나 이상의 능동 소자 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    제2의 방향으로 연장되는 상기 제3의 배선은 상기 제2의 방향으로 연장되는 상기 제4의 배선과 겹치는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  13. 제1의 반도체층에 형성되는 복수의 광전 변환부와,
    제2의 반도체층에 형성되며, 상기 제1의 반도체층의 상기 복수의 광전 변환부 중의 적어도 하나의 광전 변환부의 하부에 있는 회로부와,
    상기 제1의 반도체층의 제1의 측에 형성되며, 제1의 배선을 갖는 제1의 배선층 및 제2의 배선을 갖는 제2의 배선층을 포함하는 제1의 다층 배선층과,
    상기 제2의 반도체층의 제1의 측에 형성되며, 제3의 배선을 갖는 제3의 배선층 및 제4의 배선을 갖는 제4의 배선층을 포함하는 제2의 다층 배선층을 포함하고,
    상기 제1의 배선은 상기 제2의 배선의 상부에 있고,
    상기 제1의 다층 배선층은 상기 복수의 광전 변환부와 상기 회로부 사이에 배치되고,
    제1의 방향으로 연장되는 상기 제1의 배선은 상기 제1의 방향으로 연장되는 상기 제2의 배선과 겹치는 고체 촬상 장치와,
    상기 고체 촬상 장치의 표면에 광을 유도하는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1의 배선 및 상기 제2의 배선 각각은, 적어도 하나의 화소 또는 더미 배선에 접속되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1의 배선 및 상기 제2의 배선 각각은, 광을 반사하는 반사 부재 또는 광을 흡수하는 흡수 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1의 배선 및 상기 제2의 배선 각각은, 텅스텐(W), 구리(Cu), 티탄(Ti), 질화 티탄(TiN), 및 카본(C) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1의 배선 및 상기 제2의 배선 각각은, 광을 반사 및 산란하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제1의 배선이 상기 제2의 배선과 겹치는 제1의 거리는, 제2의 거리보다 더 크고, 상기 제2의 거리는 상기 제1의 배선과 상기 제2의 배선 사이의 거리인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 제1의 반도체층은 복수의 제1의 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 회로부는 복수의 제2의 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 다층 배선층은 상기 복수의 제1 및 제2의 트랜지스터 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 고체 촬상 장치는 이면 조사형인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 제1의 배선의 적어도 일부 및 상기 제2의 배선의 적어도 일부는, 발광 능력이 있는 상기 제2의 반도체층 내의 하나 이상의 능동 소자 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  24. 제13항에 있어서,
    제2의 방향으로 연장되는 상기 제3의 배선은 상기 제2의 방향으로 연장되는 상기 제4의 배선과 겹치는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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