KR20230092028A - 고체 촬상 장치 및 전자 기기 - Google Patents

고체 촬상 장치 및 전자 기기 Download PDF

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KR20230092028A
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히데토 하시구치
레이지로 쇼지
히로시 호리코시
이쿠에 미츠하시
타다시 이이지마
타카토시 카메시마
미노루 이시다
마사키 하네다
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소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

성능이 보다 향상한 고체 촬상 장치 및 전자 기기를 제공한다.
화소가 배열된 화소부가 형성되고, 제1 반도체 기판 및 제1 다층 배선층이 적층된 제1 기판과, 소정의 기능을 갖는 회로가 형성되고, 제2 반도체 기판 및 제2 다층 배선층이 적층된 제2 기판과, 소정의 기능을 갖는 회로가 형성되고, 제3 반도체 기판 및 제3 다층 배선층이 적층된 제3 기판이 이 순서로 적층되어 구성되고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은, 상기 제1 다층 배선층과 상기 제2 반도체 기판이 대향하도록 접합되고, 상기 제1 기판의 회로와 상기 제2 기판의 회로를 전기적으로 접속하기 위한 제1의 접속 구조는, 상기 제1 다층 배선층 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 상기 제2 다층 배선층 내의 배선을 노출시키는 상기 제1의 관통구멍과는 다른 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조, 또는 성막된 구조를 갖는 비아를 포함하는 고체 촬상 장치.

Description

고체 촬상 장치 및 전자 기기{SOLID STATE IMAGING DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 개시는, 고체 촬상 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
고체 촬상 장치로서, 화소부가 마련되는 화소 칩과, 고체 촬상 장치의 동작에 관한 각종의 신호 처리를 실행하는 로직 회로가 탑재되는 로직 칩 등이 적층된 구조를 갖는 것이 개발되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 화소 칩과, 로직 칩과, 화소 칩의 화소부에서 취득된 화소 신호를 유지하는 메모리 회로가 탑재되는 메모리 칩이 적층된 3층 적층형의 고체 촬상 장치가 개시되어 있다.
또한, 본 명세서에서는, 고체 촬상 장치의 구조에 관해 설명할 때에, 화소 칩, 로직 칩, 또는 메모리 칩이 형성되는 반도체 기판과, 당해 반도체 기판상에 형성되는 다층 배선층을 합친 구성을, 「기판」이라고도 호칭한다. 그리고, 당해 「기판」인 것을, 적층 구조에서의 상측(관찰광이 입사하는 측)부터 하측을 향하여, 차례로, 「제1 기판」, 「제2 기판」, 「제3 기판」, …로, 각각 호칭하여, 구별한다. 또한, 적층형의 고체 촬상 장치는, 각 기판이 웨이퍼의 상태로 적층된 후, 복수개의 적층형 고체 촬상 장치(즉, 적층형 고체 촬상 장치 칩)로 다이싱됨에 의해, 제조된다. 본 명세서에서는, 편의적으로, 「기판」이란, 다이싱 전의 웨이퍼의 상태도 의미할 수 있고, 다이싱 후의 칩의 상태도 의미할 수 있는 것으로 한다.
일본 특개2014-99582호 공보
특허문헌 1에 기재되어 있는 적층형의 고체 촬상 장치에서는, 상하의 기판에 구비되는 신호선 사이 및 전원선 사이의 전기적인 접속 방법으로서, 몇가지의 방법이 고안되어 있다. 예를 들면, 패드를 통하여 칩의 외부에서 접속하는 방법이나, TSV(Through-Silicon Via)에 의해 칩의 내부에서 접속하는 방법 등이 존재한다. 지금까지 이 기판에 구비되는 신호선 사이 및 전원선 사이의 전기적인 접속 방법의 베리에이션에 관해서는, 반드시 상세한 검토가 행하여지고 있다고는 말할 수 없었다. 이러한 베리에이션에 관해 상세히 검토를 행함에 의해, 보다 고성능의 고체 촬상 장치를 얻기 위한 적절한 구조에 관한 지견을 얻을 수 있을 가능성이 있다.
그래서, 본 개시에서는, 성능을 보다 향상시키는 것이 가능한 신규이면서 개량된 고체 촬상 장치 및 전자 기기를 제안한다.
본 개시에 의하면, 화소가 배열된 화소부가 형성된 제1 반도체 기판과, 상기 제1 반도체 기판상에 적층된 제1 다층 배선층을 갖는 제1 기판과, 정의 기능을 갖는 회로가 형성된 제2 반도체 기판과, 상기 제2 반도체 기판상에 적층된 제2 다층 배선층을 갖는 제2 기판과, 소정의 기능을 갖는 회로가 형성된 제3 반도체 기판과, 상기 제3 반도체 기판상에 적층된 제3 다층 배선층을 갖는 제3 기판이 이 순서로 적층되어 구성되고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은, 상기 제1 다층 배선층과 상기 제2 반도체 기판이 대향하도록 접합되고, 상기 제1 기판의 회로와 상기 제2 기판의 회로를 전기적으로 접속하기 위한 제1의 접속 구조를 가지며, 상기 제1의 접속 구조는, 상기 제1 다층 배선층 내의 소정의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 상기 제2 다층 배선층 내의 소정의 배선을 노출시키는 상기 제1의 관통구멍과는 다른 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조, 또는 상기 제1의 관통구멍 및 상기 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조를 갖는 비아를 포함하는 고체 촬상 장치가 제공된다.
또한, 본 개시에 의하면, 관찰 대상을 전자적으로 촬영하는 고체 촬상 장치를 구비하고, 상기 고체 촬상 장치는, 화소가 배열된 화소부가 형성된 제1 반도체 기판과, 상기 제1 반도체 기판상에 적층된 제1 다층 배선층을 갖는 제1 기판과, 소정의 기능을 갖는 회로가 형성된 제2 반도체 기판과, 상기 제2 반도체 기판상에 적층된 제2 다층 배선층을 갖는 제2 기판과, 소정의 기능을 갖는 회로가 형성된 제3 반도체 기판과, 상기 제3 반도체 기판상에 적층된 제3 다층 배선층을 갖는 제3 기판이 이 순서로 적층되어 구성되고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은, 상기 제1 다층 배선층과 상기 제2 반도체 기판이 대향하도록 접합되고, 상기 제1 기판의 회로와 상기 제2 기판의 회로를 전기적으로 접속하기 위한 제1의 접속 구조를 가지며, 상기 제1의 접속 구조는, 상기 제1 다층 배선층 내의 소정의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 상기 제2 다층 배선층 내의 소정의 배선을 노출시키는 상기 제1의 관통구멍과는 다른 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조, 또는 상기 제1의 관통구멍 및 상기 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조를 갖는 비아를 포함하는 전자 기기가 제공된다.
본 개시에 의하면, 적층된 각 기판에 구비되는 신호선 및 전원선을, 보다 적절한 전기적인 접속 방법에 의해 각각 접속하는 것이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 개시에 의하면, 고체 촬상 장치의 성능을 보다 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 상기한 효과는 반드시 한정적인 것이 아니고, 상기한 효과와 함께, 또는 상기한 효과에 대신하여, 본 명세서에 나타난 어느 하나의 효과 또는 본 명세서로부터 파악될 수 있는 다른 효과가 이루어져도 좋다.
도 1은 본 개시의 한 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 개략 구성을 도시하는 종단면도.
도 2A는 고체 촬상 장치에서의 접속 구조의 수평면 내에서의 배치의 한 예에 관해 설명하기 위한 도면.
도 2B는 고체 촬상 장치에서의 접속 구조의 수평면 내에서의 배치의 한 예에 관해 설명하기 위한 도면.
도 2C는 고체 촬상 장치에서의 접속 구조의 수평면 내에서의 배치의 다른 예에 관해 설명하기 위한 도면.
도 2D는 고체 촬상 장치에서의 접속 구조의 수평면 내에서의 배치의 다른 예에 관해 설명하기 위한 도면.
도 2E는 고체 촬상 장치에서의 접속 구조의 수평면 내에서의 배치의 또 다른 예에 관해 설명하기 위한 도면.
도 2F는 고체 촬상 장치에서의 접속 구조의 수평면 내에서의 배치의 또 다른 예에 관해 설명하기 위한 도면.
도 3A는 제1 기판과 제2 기판이 FtoF로 접합되는 고체 촬상 장치의 개략 구성을 도시하는 종단면도.
도 3B는 제1 기판과 제2 기판이 FtoB로 접합되는 고체 촬상 장치의 개략 구성을 도시하는 종단면도.
도 4A는 도 3A에 도시하는 고체 촬상 장치에서의, PWELL과 전원 배선 사이의 기생 용량에 관해 설명하기 위한 도면.
도 4B는 도 3B에 도시하는 고체 촬상 장치에서의, PWELL과 전원 배선 사이의 기생 용량에 관해 설명하기 위한 도면.
도 5A는 도 3A에 도시하는 고체 촬상 장치에서의, 전원 배선 및 GND 배선의 배치를 개략적으로 도시하는 도면.
도 5B는 도 3B에 도시하는 고체 촬상 장치에서의, 전원 배선 및 GND 배선의 배치를 개략적으로 도시하는 도면.
도 5C는 도 5A에 도시하는 고체 촬상 장치에 있어서 임피던스를 저하시키기 위한한 구성례를 도시하는 도면.
도 6A는 제1의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 6B는 제1의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 6C는 제1의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 6D는 제1의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 6E는 제1의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 6F는 제1의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 6G는 제1의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7A는 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 7B는 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7C는 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7D는 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7E는 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7F는 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7G는 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7H는 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7I는 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7J는 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7K는 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7L은 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7M은 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7N은 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도
도 7O는 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 7P는 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 8A는 제3의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 8B는 제3의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 8C는 제3의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 8D는 제3의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 8E는 제3의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 8F는 제3의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 8G는 제3의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 8H는 제3의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 8I는 제3의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 8J는 제3의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 9A는 제4의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 9B는 제4의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 9C는 제4의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 9D는 제4의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 9E는 제4의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 9F는 제4의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 9G는 제4의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 9H는 제4의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 10A는 제5의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 10B는 제5의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 10C는 제5의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 10D는 제5의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 10E는 제5의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 10F는 제5의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 10G는 제5의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 10H는 제5의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 10I는 제5의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 10J는 제5의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 11A는 제6의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 11B는 제6의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 11C는 제6의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 11D는 제6의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 11E는 제6의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 11F는 제6의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 11G는 제6의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 11H는 제6의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12A는 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 12B는 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12C는 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12D는 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12E는 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12F는 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12G는 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12H는 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12I는 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12J는 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12K는 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12L은 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12M은 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12N은 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12O는 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 12P는 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 13A는 제8의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 13B는 제8의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 13C는 제8의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 13D는 제8의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 13E는 제8의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 13F는 제8의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 13G는 제8의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 13H는 제8의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 13I는 제8의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 13J는 제8의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14A는 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 14B는 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14C는 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14D는 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14E는 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14F는 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14G는 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14H는 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도
도 14I는 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14J는 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14K는 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14L은 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14M은 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14N은 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14O는 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 14P는 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 15A는 제10의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 15B는 제10의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 15C는 제10의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 15D는 제10의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 15E는 제10의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 15F는 제10의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 15G는 제10의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 15H는 제10의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 15I는 제10의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 15J는 제10의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 16A는 제11의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 16B는 제11의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 16C는 제11의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 17A는 제12의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 17B는 제12의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 17C는 제12의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 17D는 제12의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 17E는 제12의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 17F는 제12의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 18A는 제13의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 18B는 제13의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 18C는 제13의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 18D는 제13의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 18E는 제13의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 19A는 제14의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 19B는 제14의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 19C는 제14의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 19D는 제14의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 19E는 제14의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 19F는 제14의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 20A는 제15의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 20B는 제15의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 20C는 제15의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 20D는 제15의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 20E는 제15의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 21A는 제16의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 21B는 제16의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 21C는 제16의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 22A는 제17의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 22B는 제17의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 22C는 제17의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 22D는 제17의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 22E는 제17의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 22F는 제17의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 23A는 제18의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 23B는 제18의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 23C는 제18의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 23D는 제18의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 23E는 제18의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 24A는 제19의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 24B는 제19의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 24C는 제19의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 24D는 제19의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 24E는 제19의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 24F는 제19의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 25A는 제20의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 25B는 제20의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 25C는 제20의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 25D는 제20의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 25E는 제20의 구성례에 관한 고체 촬상 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 26A는 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치(1∼25E)가 적용될 수 있는 전자 기기의 한 예인 스마트 폰의 외관을 도시하는 도면.
도 26B는 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치(1∼25E)가 적용될 수 있는 전자 기기의 다른 예인 디지털 카메라의 외관을 도시하는 도면.
도 26C는 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치(1∼25E)가 적용될 수 있는 전자 기기의 다른 예인 디지털 카메라의 외관을 도시하는 도면.
도 27A는 본 개시에 관한 기술을 적용할 수 있는 고체 촬상 장치의 구성례를 도시하는 단면도.
도 27B는 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 고체 촬상 장치의 개략 구성을 도시하는 설명도.
도 27C는 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 비디오 카메라의 구성례를 도시하는 설명도.
도 27D는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 27E는 카메라 헤드 및 CCU의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 27F는 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 27G는 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 알맞은 실시의 형태에 관해 상세히 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 관해서는, 동일한 부호를 붙임에 의해 중복 설명을 생략한다.
또한, 설명은 이하의 순서로 행하는 것으로 한다.
1. 고체 촬상 장치의 전체 구성
2. 접속 구조의 배치에 관해
3. 제2 기판의 방향에 관해
3-1. PWELL의 면적에 의거한 검토
3-2. 소비 전력 및 GND 배선의 배치에 의거한 검토
4. 접속 구조의 베리에이션
4-1. 제1의 구성례
4-2. 제2의 구성례
4-3. 제3의 구성례
4-4. 제4의 구성례
4-5. 제5의 구성례
4-6. 제6의 구성례
4-7. 제7의 구성례
4-8. 제8의 구성례
4-9. 제9의 구성례
4-10. 제10의 구성례
4-11. 제11의 구성례
4-12. 제12의 구성례
4-13. 제13의 구성례
4-14. 제14의 구성례
4-15. 제15의 구성례
4-16. 제16의 구성례
4-17. 제17의 구성례
4-18. 제18의 구성례
4-19. 제19의 구성례
4-20. 제20의 구성례
5. 적용례
6. 보충
(1. 고체 촬상 장치의 전체 구성)
도 1은, 본 개시의 한 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 개략 구성을 도시하는 종단면도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치(1)는, 제1 기판(110A)과, 제2 기판(110B)과, 제3 기판(110C)이 적층되어 구성되는, 3층 적층형의 고체 촬상 장치이다. 도면 중에서 파선(A-A)은, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)과의 접합면을 나타내고 있고, 파선(B-B)은, 제2 기판(110B)과 제3 기판(110C)과의 접합면을 나타내고 있다. 제1 기판(110A)은, 화소부가 마련되는 화소 기판이다. 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)에는, 고체 촬상 장치(1)의 동작에 관한 각종의 신호 처리를 행하기 위한 회로가 마련된다. 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)은, 예를 들면, 로직 회로가 마련되는 로직 기판 또는 메모리 회로가 마련되는 메모리 기판이다. 고체 촬상 장치(1)는, 제1 기판(110A)이 후술하는 이면측부터 입사한 광을 화소부에서 광전변환하는 이면 조사형의 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서이다. 또한, 이하, 도 1에 관한 설명에서는, 한 예로서, 제2 기판(110B)이 로직 기판이고, 제3 기판(110C)이 메모리 기판인 경우에 관해 설명한다.
적층형의 고체 촬상 장치(1)에서는, 각 기판의 기능에 대응하도록, 각 회로를 보다 적절하게 구성하는 것이 가능하기 때문에, 고체 촬상 장치(1)의 고기능화를 보다 용이하게 실현할 수 있다. 나타낸 구성례라면, 제1 기판(110A)에서의 화소부와, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)에서의 로직 회로 또는 메모리 회로를 각 기판의 기능에 대응하도록 적절하게 구성할 수 있기 때문에, 고기능의 고체 촬상 장치(1)를 실현할 수 있다.
또한, 이하에서는, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 적층 방향을 z축방향이라고도 호칭한다. 또한, z축방향에서 제1 기판(110A)이 위치하는 방향을 z축의 정방향으로 정의한다. 또한, z축방향과 수직한 면(수평면)상에서 서로 직교하는 2방향을, 각각, x축방향 및 y축방향이라고도 호칭한다. 또한, 이하에서는, 각 기판에서 후술하는 반도체 기판(101, 121, 131)이 기판 주면 방향에 대향하여 구비하는 2개의 면 중, 트랜지스터 등의 기능 부품이 마련되는 측의 면, 또는 당해 기능 부품을 동작시키는 후술하는 다층 배선층(105, 125, 135)이 마련되는 일측의 면을 표면(프론트 사이드 서페이스)이라고도 호칭하고, 당해 표면에 대향하는 다른 측의 면을 이면(백 사이드 서페이스)이라고도 호칭한다.
제1 기판(110A)은, 예를 들면 실리콘(Si)으로 이루어지는 반도체 기판(101)과, 당해 반도체 기판(101)상에 형성되는 다층 배선층(105)을 주로 갖는다. 반도체 기판(101)상에는, 화소가 소정의 배치로 나열된 화소부와, 화소 신호를 처리하는 화소 신호 처리 회로가 주로 형성된다. 각 화소는, 관찰 대상으로부터의 광(관찰광)을 수광하여 광전변환하는 포토 다이오드(PD)와, 당해 PD에 의해 취득된 관찰광에 대응하는 전기 신호(화소 신호)를 판독하기 위한 트랜지스터 등을 갖는 구동 회로로 주로 구성된다. 화소 신호 처리 회로에서 화소 신호에 대해, 예를 들면 아날로그-디지털 변환(AD 변환) 등의 각종의 신호 처리가 실행된다. 또한, 제1 기판(110A)은, 반도체 기판(101)에 대신하여, 반도체 이외의 재료를 사용하여 형성한 기판을 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 제1 기판(110A)은, 반도체 이외의 재료의 기판인 사파이어 기판의 위에, 광전변환을 행하는 막(예를 들면, 일반적인 유기 광전변환막)을 성막하여 화소를 형성하는 형태라도 좋다.
화소부 및 화소 신호 처리 회로가 형성된 반도체 기판(101)의 표면측에는, 절연막(103)이 적층된다. 절연막(103)의 내부에는, 화소 신호 및 구동 회로의 트랜지스터를 구동하기 위한 구동 신호 등의 각종의 신호를 전달하기 위한 다층 배선층(105)이 형성된다. 다층 배선층(105)에는, 또한, 전원 배선이나 그라운드 배선(GND 배선) 등이 포함된다. 다층 배선층(105)의 최하층의 배선은, 예를 들면 텅스텐(W) 등의 도전 재료가 매입된 콘택트(107)에 의해, 화소부 또는 화소 신호 처리 회로와 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 실제로는, 소정 두께의 층간 절연막의 형성과, 금속막의 형성 및 패터닝을 반복함에 의해, 복수층의 배선층이 형성될 수 있지만, 도 1에서는, 간단함을 위해, 이들 복수층의 층간 절연막을 절연막(103)이라고 총칭하고, 복수층의 배선층을 다층 배선층(105)이라고 총칭한다.
또한, 다층 배선층(105)에는, 외부와의 사이에서 각종의 신호의 교환을 행하기 위한 외부 입출력부(I/O부)로서 기능하는 패드(151)가 형성될 수 있다. 패드(151)는 칩의 외주에 따라 마련될 수 있다.
제2 기판(110B)은, 예를 들면 로직 기판이다. 제2 기판(110B)은, 예를 들면 Si로 이루어지는 반도체 기판(121)과, 당해 반도체 기판(121)상에 형성되는 다층 배선층(125)을 주로 갖는다. 반도체 기판(121)상에는, 로직 회로가 형성된다. 당해 로직 회로에서는, 고체 촬상 장치(1)의 동작에 관한 각종의 신호 처리가 실행된다. 예를 들면, 당해 로직 회로에서는, 제1 기판(110A)의 화소부를 구동하기 위한 구동 신호의 제어(즉, 화소부의 구동 제어)나, 외부와의 신호의 교환이 제어될 수 있다. 또한, 제2 기판(110B)은, 반도체 기판(121)에 대신하여, 반도체 이외의 재료를 사용하여 형성한 기판을 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 제2 기판(110B)은, 반도체 이외의 재료의 기판인 사파이어 기판의 위에, 회로 소자가 형성 가능한 반도체막(예를 들면, 실리콘막 등)을 성막하여 회로를 형성한 형태라도 좋다.
로직 회로가 형성된 반도체 기판(121)의 표면측에는, 절연막(123)이 적층된다. 절연막(123)의 내부에는, 로직 회로의 동작에 관한 각종의 신호를 전달하기 위한 다층 배선층(125)이 형성된다. 다층 배선층(125)에는, 또한, 전원 배선이나 GND 배선 등이 포함된다. 다층 배선층(125)의 최하층의 배선은, 예를 들면 W 등의 도전 재료가 매입된 콘택트(127)에 의해, 로직 회로와 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 제1 기판(110A)의 절연막(103) 및 다층 배선층(105)과 마찬가지로, 제2 기판(110B)에 대해서도, 절연막(123)은 복수층의 층간 절연막의 총칭이고, 다층 배선층(125)은 복수층의 배선층의 총칭일 수 있다.
또한, 반도체 기판(121)의 이면측에는, 소정 두께의 절연막(129)이 형성된다. 또한, 제2 기판(110B)에는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 전기적으로 접속하는 TSV(157)가 형성될 수 있다. 구체적으로는, TSV(157)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 반도체 기판(121)을 관통하여 마련되고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키고, 또한, 제1의 관통구멍과는 다른 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조를 갖는 구조로 형성될 수 있다.
제3 기판(110C)은, 예를 들면 메모리 기판이다. 제3 기판(110C)은, 예를 들면 Si로 이루어지는 반도체 기판(131)과, 당해 반도체 기판(131)상에 형성되는 다층 배선층(135)을 주로 갖는다. 반도체 기판(131)상에는, 메모리 회로가 형성된다. 당해 메모리 회로에서는, 제1 기판(110A)의 화소부에서 취득되고, 화소 신호 처리 회로에 의해 AD 변환된 화소 신호가, 일시적으로 유지된다. 메모리 회로에 화소 신호를 일단 유지함에 의해, 글로벌 셔터 방식이 실현됨과 함께, 고체 촬상 장치(1)로부터 외부에의 당해 화소 신호의 판독을 보다 고속으로 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 고속 촬영시에서도, 왜곡이 억제된, 보다 고품질의 화상을 촬영하는 것이 가능해진다. 또한, 제3 기판(110C)은, 반도체 기판(131)에 대신하여, 반도체 이외의 재료를 사용하여 형성한 기판을 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 제3 기판(110C)은, 반도체 이외의 재료의 기판인 사파이어 기판의 위에, 메모리 소자가 형성 가능한 막(예를 들면, 상(相) 변화 재료막 등)을 성막하여 회로를 형성한 형태라도 좋다.
메모리 회로가 형성된 반도체 기판(131)의 표면측에는, 절연막(133)이 적층된다. 절연막(133)의 내부에는, 메모리 회로의 동작에 관한 각종의 신호를 전달하기 위한 다층 배선층(135)이 형성된다. 다층 배선층(135)에는, 또한, 전원 배선이나 GND 배선 등이 포함된다. 다층 배선층(135)의 최하층의 배선은, 예를 들면 W 등의 도전 재료가 매입된 콘택트(137)에 의해, 메모리 회로와 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 제1 기판(110A)의 절연막(103) 및 다층 배선층(105)과 마찬가지로, 제3 기판(110C)에 대해서도, 절연막(133)은 복수층의 층간 절연막의 총칭이고, 다층 배선층(135)은 복수층의 배선층의 총칭일 수 있다.
또한, 다층 배선층(135)에는, 외부와의 사이에서 각종의 신호의 교환을 행하기 위한 I/O부로서 기능하는 패드(151)가 형성될 수 있다. 패드(151)는, 칩의 외주에 따라 마련될 수 있다.
제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)이, 각각 웨이퍼의 상태로 제작된다. 그 후, 이들이 접합되고, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)에 각각 구비된 신호선끼리 및 전원선끼리를 전기적으로 접속하기 위한 각 공정이 행하여진다.
구체적으로는, 우선, 웨이퍼 상태의 제2 기판(110B)의 표면(다층 배선층(125)이 마련되는 측의 면)과, 웨이퍼 상태의 임의의 더미 기판의 일면이 대향하도록, 당해 제2 기판(110B)과 당해 더미 기판이 접합된다. 다음에, 제2 기판(110B)의 이면(다층 배선층(125)이 마련되는 측의 면과 대향하는 면)을 박육화한 후, 접합된 제2 기판(110B)의 이면에는, 소정 두께의 절연막(129)이 형성된다. 계속해서, 웨이퍼 상태의 제2 기판(110B)의 이면(다층 배선층(125)이 마련되는 측의 면과 대향하는 면)과, 웨이퍼 상태의 제1 기판(110A)의 표면(다층 배선층(105)이 마련되는 측의 면)이 대향하도록, 제2 기판(110B) 및 더미 기판의 적층체와 당해 제1 기판(110A)이 접합된다. 이하에서는, 이와 같은, 2개의 기판이 표면과 이면을 대향시켜서 접합된 상태를 Face to Back(FtoB)라고도 한다. 그 후, 더미 기판은, 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)의 적층체로부터 박리된다.
계속해서, 제2 기판(110B)의 표면측부터, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선의 접속면까지 달하는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선의 접속면까지 달하는 제2의 관통구멍을 구비하는 TSV(157)가 형성된다. 구체적으로는, TSV(157)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에, 도전 재료를 매입함으로써 형성된다. 이와 같은, 각각 다른 다층 배선층 내의 배선을 2개의 관통구멍에 의해 각각 노출시키고, 그 2개의 관통구멍에 도전 재료를 매입함으로써 형성되는 TSV(157)는, 예를 들면, 트윈 콘택트(twin contact)라고도 칭하여진다. TSV(157)를 통하여, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선이 전기적으로 접속된다.
다음에, 제2 기판(110B)의 표면(다층 배선층(125)이 마련되는 측의 면)과, 제3 기판(110C)의 표면(다층 배선층(135)이 마련되는 측의 면)이 대향하도록, 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)의 적층체와, 웨이퍼 상태의 제3 기판(110C)이 또한, 접합된다. 이하에서는, 이와 같은, 2개의 기판이 표면과 표면을 대향시켜서 접합된 상태를 Face to Face(FtoF)라고도 한다.
또한, TSV(157)는, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125)에 포함되는 배선과 접촉하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105)에 포함되는 배선을 노출시키는 하나의 관통구멍에, 도전 재료를 매입함으로써 형성하는 것도 가능하다. 예를 들면, 이와 같은 TSV(157)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되고, 다층 배선층(125)에 포함되는 배선의 적어도 측면을 노출시키고, 다층 배선층(105)에 포함되는 배선의 상면을 노출시키는 관통구멍을 도전 재료로 매입한 구조로 형성될 수 있다. 이와 같은 TSV(157)는, 예를 들면, 셰어드 콘택트(shared contact)라고도 칭하여진다. 또한, 셰어드 콘택트 구조의 TSV(157)는, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 복수의 배선과 양측에서 접촉하여도 좋고 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 하나의 배선과 편측에서 접촉하여도 좋다. 이하에서 설명하는 다른 셰어드 콘택트 구조의 TSV(157)에 대해서도 마찬가지로, TSV(157)는, 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 양측 또는 편측의 어느 것에 접촉하고 있어도 좋다.
이상으로 형성된 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 적층 구조체에 대해, 제1 기판(110A)의 반도체 기판(101)의 이면측에, 절연막(109)을 통하여, 컬러 필터층(111)(CF층(111)) 및 마이크로렌즈 어레이(113)(ML 어레이(113))가 형성된다.
CF층(111)은, 복수의 CF가 화소에 대응하도록 배열되어 구성된다. ML 어레이(113)는, 복수의 ML이 화소에 대응하도록 배열되어 구성된다. CF층(111) 및 ML 어레이(113)는, 화소부의 직상에 형성되고, 하나의 화소의 PD에 대해 하나의 CF 및 하나의 ML이 배설된다.
CF층(111)의 각 CF는, 예를 들면 적색, 녹색 및 청색의 어느 하나의 색을 갖는다. CF를 통과한 관찰광이 화소의 PD에 입사하고, 화소 신호가 취득됨에 의해, 관찰 대상에 관해, 당해 컬러 필터의 색의 성분의 화소 신호가 취득되게 된다(즉, 컬러로의 촬상이 가능해진다). 실제로는, 하나의 CF에 대응하는 하나의 화소가 부화소로서 기능하고, 복수의 부화소에 의해 하나의 화소가 형성될 수 있다. 예를 들면, 고체 촬상 장치(1)에서는, 적색의 CF가 마련되는 화소(즉, 적색의 화소), 녹색의 CF가 마련되는 화소(즉, 녹색의 화소), 청색의 CF가 마련되는 화소(즉, 청색의 화소) 및 CF가 마련되지 않는 화소(즉, 백색의 화소)의 4색의 부화소에 의해, 하나의 화소가 형성될 수 있다. 단, 본 명세서에서는, 설명을 위해, 편의적으로, 부화소와 화소를 구별하지 않고, 하나의 부화소에 대응하는 구성인 것도, 단지 화소라고 호칭하는 것으로 한다. 또한, CF의 배열 방법은 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 델타 배열, 스트라이프 배열, 다이아고날 배열, 또는 렉탱글 배열 등 각종의 배열이라도 좋다.
ML 어레이(113)는, 각 CF의 직상에 각 ML이 위치하도록 형성된다. ML 어레이(113)가 마련됨에 의해, ML에 의해 집광된 관찰광이 CF를 통하여 화소의 PD에 입사하게 되기 때문에, 관찰광의 집광 효율을 향상시켜, 고체 촬상 장치(1)로서의 감도를 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)에 마련되는 패드(151)의 외부 입력과의 접속면을 노출시키기 위해, 패드 개구부(153a, 153b)가 형성된다. 패드 개구부(153a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터, 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105)에 마련되는 패드(151)의 접속면까지 달하도록 형성된다. 패드 개구부(153b)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터, 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)에 마련되는 패드(151)의 접속면까지 달하도록 형성된다. 패드 개구부(153a, 153b)를 통하여, 예를 들면 와이어 본딩에 의해, 패드(151)의 접속면과 외부의 다른 회로가 전기적으로 접속된다. 즉, 당해 외부의 회로를 통하여, 제1 기판(110A) 내의 각종 배선 및 제3 기판(110C) 내의 각종 배선이 전기적으로 접속될 수 있다.
이와 같이, 고체 촬상 장치(1)에서는, TSV(157)를 통하여, 제1 기판(110A) 내의 각종 배선 및 제2 기판(110B) 내의 각종 배선이 전기적으로 접속된다. 또한, 고체 촬상 장치(1)에서는, 고체 촬상 장치(1)의 외부에 구비되는 배선이나 기판 등의 전기적 접속 수단을 통하여, 패드(151)를 접속함에 의해, 제1 기판(110A) 내의 각종 배선 및 제3 기판(110C) 내의 각종 배선이 전기적으로 접속될 수 있다. 이에 의해, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 각각에 구비되는, 신호를 전달하기 위한 신호 배선이 복수의 기판에 걸처서 서로 전기적으로 접속될 수 있다. 마찬가지로 하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 각각에 구비되는, 전원을 공급하기 위한 전원 배선(나아가서는, 그라운드(GND)에 지락하는 GND 배선)이, 복수의 기판에 걸처서 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 이하에서는, 간략화를 위해, 신호 배선, 전원 배선 및 GND 배선 등의 각종 배선을 아울러서 단지 「배선」이라고 기재하는 경우도 있다. 본 명세서에서는, 도 1에 도시하는 TSV(157)(트윈 콘택트 및 셰어드 콘택트도 포함한다), 패드(151) 및 패드 개구부(153a, 153b)와 같은, 기판끼리에 구비되는 각종 배선(예를 들면, 신호선 및 전원선)을 전기적으로 접속하는 구조인 것을, 접속 구조라고도 총칭한다. 단, 전술한 바와 같이 본 실시 형태에서 반도체 기판(101, 121, 131)은, 실리콘 등의 반도체 이외의 재료를 사용하는 것도 가능하기 때문에, 본 명세서에서 호칭되는 TSV는, 기판을 관통하여 마련되는 것을 나타내고, 기판의 재질에 관해서는 특히 한정하지 않는 것으로 한다. 또한, 도 1에 도시하는 구성에서는 사용되고 있지 않지만, 후술하는 전극 접합 구조(제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)과의 접합면, 또는 제2 기판(110B)과 제3 기판(110C)과의 접합면에 각각 형성되는 전극끼리가 직접 접촉한 상태로 접합된 구조)도 접속 구조에 포함된다. 전극 접합 구조는, 예를 들면, 일방의 기판의 다층 배선층의 최상층에 형성된 전극과, 타방의 기판의 다층 배선층의 최상층에 형성된 전극을 직접 접촉시킨 상태에서 열처리하고, 서로의 전극을 접합시킴으로써 형성되는 구조이다. 전극 접합 구조는, 접합면에 전극 접합 구조가 형성된 기판끼리에 구비되는 배선의 각각을 서로 전기적으로 접속한다.
또한, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)은, 비교적 저저항인 제1의 금속에 의해 형성되는 복수의 제1 금속 배선층(141)이 포함된다. 제1의 금속은 예를 들면 구리(Cu)이다. Cu 배선을 이용함에 의해, 보다 고속으로의 신호의 교환이 가능해진다. 단, 패드(151)에 관해서는, 와이어 본딩의 와이어와의 접착성 등을 고려하여, 제1의 금속과는 다른 제2의 금속에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)에는, 패드(151)와 동층에, 제2의 금속에 의해 형성되는 제2 금속 배선층(143)이 포함될 수 있다. 제2의 금속은 예를 들면 알루미늄(Al)이다. Al 배선은, 패드(151) 외에, 예를 들면, 일반적으로 폭이 넓은 배선으로서 형성되는 전원 배선이나 GND 배선으로서 이용될 수 있다. 또한, 콘택트(107, 127, 137)에 관해서는, 성막시의 충전성 등을 고려하여, 제1의 금속 및 제2의 금속과는 다른 제3의 금속에 의해 형성될 수 있다. 제3의 금속은 예를 들면 텅스텐(W)이다. W 비아는, 성막시의 충전성이 높기 때문에, 보다 작은 개구의 비아로서 형성할 수 있다. W 비아를 이용함으로써, 예를 들면, 보다 미세한 크기 및 간격으로 마련되는 파인 피치 비아를 용이하게 형성하는 것이 가능하다.
또한, 제1의 금속, 제2의 금속 및 제3의 금속은, 상기에서 예시한 Cu, Al 및 W로 한정되지 않는다. 제1의 금속, 제2의 금속 및 제3의 금속으로서는, 각종의 금속이 사용되어도 좋다. 또는, 다층 배선층(105, 125, 135)에 포함되는 각 배선층은, 금속 이외의 도전 재료에 의해 형성되어도 좋다. 이들의 배선층은, 도전 재료에 의해 형성되면 좋고 그 재료는 한정되지 않는다. 또한, 2종류의 도전 재료를 사용하는 것이 아니고, 다층 배선층(105, 125, 135)의 패드(151)를 포함하는 모든 배선층이 동일한 도전 재료에 의해 형성되어도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는, 후술하는 전극 접합 구조를 구성하는 전극 및 비아는, 제1의 금속(예를 들면 Cu)에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1의 금속이 Cu인 경우, 이들의 구조는, 싱글다마신법, 또는 듀얼다마신법에 의해 형성될 수 있다. 단, 본 실시 형태는 이러한 예로 한정되지 않고, 이들의 구조 중의 일부 또는 전부가, 제1의 금속 및 제2의 금속의 어느 것과도 다른 딴 금속, 또는 딴 비금속의 도전 재료에 의해 형성되어도 좋다.
여기서, 도 1 및 이후의 각 도면에서는 도시를 생략하고 있는 경우가 있지만, 고체 촬상 장치(1)에서 제1의 금속 및 제2의 금속 등의 도전 재료가 반도체 기판(101, 121, 131)과 접촉하고 있는 부위에 관해서는, 이 양자를 전기적으로 절연하기 위한 절연 재료가 존재하고 있다. 당해 절연 재료는, 예를 들면, SiO2 또는 SiN 등 각종의 공지의 재료면 좋다. 당해 절연 재료는, 도전 재료와 반도체 기판(101, 121, 131)과의 사이에 개재하도록 존재하여도 좋고 양자의 접촉부위로부터 떨어진 반도체 기판(101, 121, 131)의 내부에 존재하여도 좋다. 예를 들면, TSV(157)에 관해서는, 반도체 기판(101, 121, 131)에 마련되는 관통구멍의 내측벽과, 당해 관통구멍에 매입된 도전 재료와의 사이에, 절연 재료가 존재할 수 있다(즉, 당해 관통구멍의 내측벽에 절연 재료가 성막될 수 있다). 또는, TSV(157)에 관해서는, 반도체 기판(101, 121, 131)의 내부의 부위로서, 당해 반도체 기판(101, 121, 131)에 마련되는 관통구멍으로부터 수평면 안쪽 방향으로 소정의 거리만큼 떨어진 부위에, 절연 재료가 존재하고 있어도 좋다.
이와 같이 하여 웨이퍼 상태로 적층된 후, 가공된 적층 구조체를 고체 촬상 장치(1)마다 다이싱함에 의해, 고체 촬상 장치(1)가 완성된다.
이상, 고체 촬상 장치(1)의 개략 구성에 관해 설명하였다. 또한, 각 기판의 반도체 기판(101, 121, 131)에 형성되는 각 구성(제1 기판(110A)에 마련되는 화소부 및 화소 신호 처리 회로, 제2 기판(110B)에 마련되는 로직 회로 및 제3 기판(110C)에 마련되는 메모리 회로), 다층 배선층(105, 125, 135) 및 절연막(103, 109, 123, 129, 133)의 구체적인 구성이나, 형성 방법은, 각종의 공지의 것과 같으면 좋기 때문에, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
예를 들면, 절연막(103, 109, 123, 129, 133)은, 절연성을 갖는 재료에 의해 형성되면 좋고 그 재료는 한정되지 않는다. 절연막(103, 109, 123, 129, 133)은, 예를 들면, 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiN) 등에 의해 형성될 수 있다. 또한, 절연막(103, 109, 123, 129, 133)의 각각은, 한 종류의 절연 재료에 의해 형성되지 않아도 좋고 복수의 종류의 절연 재료가 적층되어 형성되어도 좋다. 또한, 예를 들면, 절연막(103, 123, 133)에서 보다 고속으로의 신호의 전달을 실현하기 위해서는, 절연성을 가지며, 비유전율이 낮은 Low-k 재료가 사용되어도 좋다. Low-k 재료를 사용함에 의해, 배선 사이의 기생 용량을 작게 할 수 있기 때문에, 신호 전송의 고속화에 또한, 기여하는 것이 가능해진다.
그 밖에, 각 기판의 반도체 기판(101, 121, 131)에 형성되는 각 구성, 다층 배선층(105, 125, 135) 및 절연막(103, 109, 123, 129, 133)의 구체적인 구성이나 형성 방법에 관해서는, 예를 들면, 본원 출원인에 의한 선행 출원인 특허문헌 1에 기재된 것을 적절히 적용할 수 있다.
또한, 이상 설명한 구성례에서는, 제1 기판(110A)에, 화소 신호에 대해 AD 변환 등의 신호 처리를 행하는 화소 신호 처리 회로가 탑재되어 있지만, 본 실시 형태는 이러한 예로 한정되지 않는다. 당해 화소 신호 처리 회로의 기능 중의 일부 또는 전부가, 제2 기판(110B)에 마련되어도 좋다. 이 경우에는, 예를 들면, 복수의 화소를 열(칼럼)방향 및 행(로우)방향의 쌍방에 어레이형상으로 배열시킨 화소 어레이에 있어서, 각 화소에 구비되는 PD에 의해 취득된 화소 신호가, 화소마다 제2 기판(110B)의 화소 신호 처리 회로에 전송되어, 화소마다 AD 변환이 행하여지는, 이른바 화소마다 아날로그-디지털 변환(화소 ADC) 방식의 고체 촬상 장치가 실현될 수 있다. 이에 의해, 화소 어레이의 열마다 하나의 AD 변환 회로를 구비하고, 열에 포함되는 복수의 화소의 AD 변환을 순서대로 행하는 일반적인 칼럼마다 아날로그 디지털 변환(칼럼 ADC) 방식의 고체 촬상 장치에 비하여, 보다 고속으로 화소 신호의 AD 변환 및 판독을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 화소 ADC를 실행 가능하게 고체 촬상 장치(1)를 구성하는 경우에는, 화소마다, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속한 전극 접합 구조가 마련되게 된다.
또한, 이상 설명한 구성례에서는, 제2 기판(110B)이 로직 기판이고, 제3 기판(110C)이 메모리 기판인 경우에 관해 설명하였지만, 본 실시 형태는 이러한 예로 한정되지 않는다. 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)은 화소 기판 이외의 기능을 갖는 기판이면 좋고 그 기능은 임의로 결정되면 좋다. 예를 들면, 고체 촬상 장치(1)는, 메모리 회로를 갖지 않아도 좋다. 이 경우에는, 예를 들면, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)은, 모두 로직 기판으로서 기능할 수 있다. 또는, 로직 회로 및 메모리 회로가, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)에 분산되어 형성되고, 이들의 기판이 협동하여, 로직 기판 및 메모리 기판으로서의 기능을 다하여도 좋다. 또는, 제2 기판(110B)은 메모리 기판이고, 제3 기판(110C)은 로직 기판이라도 좋다.
또한, 이상 설명한 구성례에서는, 각 기판에서 반도체 기판(101, 121, 131)으로서 Si 기판이 사용되고 있지만, 본 실시 형태는 이러한 예로 한정되지 않는다. 반도체 기판(101, 121, 131)으로서는, 예를 들면, 갈륨비소(GaAs) 기판이나, 실리콘 카바이드(SiC) 기판 등 다른 종류의 반도체 기판이 사용되어도 좋다. 또한, 반도체 기판(101, 121, 131)에 대신하여, 사파이어 기판 등의 비반도체 재료로 이루어지는 기판이 사용되어도 좋다.
(2. 접속 구조의 배치에 관해)
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 고체 촬상 장치(1)에서는, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 어느 하나에 마련된 패드(151)는, 고체 촬상 장치(1)의 외부에 구비되는 배선 및 기판 등의 전기적 접속 수단에 의해, 서로 접속하는 접속 구조로 되어 있다. 따라서 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)에 구비되는 신호선 및 전원선은, 이들의 접속 구조를 통함으로써, 복수의 기판에 걸처서 상호 전기적으로 접속할 수 있다. 이러한 접속 구조의 수평면 내에서의 배치는, 각 기판(각 칩)의 구성, 성능 등을 고려하여, 고체 촬상 장치(1) 전체로서의 성능이 향상될 수 있도록, 적절히 결정될 수 있다. 여기서는, 고체 촬상 장치(1)에서의 접속 구조의 수평면 내에서의 배치의 몇가지의 베리에이션에 관해 설명한다.
도 2A 및 도 2B는, 고체 촬상 장치(1)에서의 접속 구조의 수평면 내에서의 배치의 한 예에 관해 설명하기 위한 도면이다. 도 2A 및 도 2B는, 예를 들면, 고체 촬상 장치(1)에서 제1 기판(110A)에 화소 신호에 대해 AD 변환 등의 처리를 행하는 화소 신호 처리 회로가 탑재되는 경우에 있어서의, 접속 구조의 배치를 도시하고 있다.
도 2A에서는, 고체 촬상 장치(1)를 구성하는 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)을 개략적으로 도시하고 있다. 그리고, 제1 기판(110A)의 하면(제2 기판(110B)과 대향하는 면)과 제2 기판(110B)의 상면(제1 기판(110A)과 대향하는 면)과의 접속 구조를 통한 전기적 접속을 파선으로 모의적으로 도시하고, 제2 기판(110B)의 하면(제3 기판(110C)과 대향하는 면)과 제3 기판(110C)의 상면(제2 기판(110B)과 대향하는 면)과의 접속 구조를 통한 전기적 접속을 실선으로 모의적으로 도시하고 있다.
제1 기판(110A)의 상면에는, 화소부(206) 및 접속 구조(201)의 위치를 나타내고 있다. 접속 구조(201)는, 전원 신호 및 GND 신호 등의 각종의 신호를 외부와 교환하기 위한 외부 입출력부(I/O부)로서 기능한다. 구체적으로는, 접속 구조(201)는, 제1 기판(110A)의 상면에 마련되는 패드(151)일 수 있다. 또는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내에 패드(151)가 매입되어 있는 경우에는, 접속 구조(201)는, 당해 패드(151)의 외부 입력과의 접속면을 노출시키도록 마련되는 패드 개구부(153)일 수 있다. 도 2A에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(110A)에서는, 그 칩의 중앙에 화소부(206)가 마련되고, I/O부를 구성하는 접속 구조(201)는, 당해 화소부(206)의 주위에(즉, 칩의 외주에 따라) 배치되어 있다. 또한, 도시하지 않지만, 화소 신호 처리 회로도, 당해 화소부(206)의 주위에 배치될 수 있다.
도 2B에서는, 제1 기판(110A)의 하면에서의 접속 구조(202)의 위치, 제2 기판(110B)의 상면에서의 접속 구조(203)의 위치, 제2 기판(110B)의 하면에서의 접속 구조(204)의 위치 및 제3 기판(110C)의 상면에서의 접속 구조(205)의 위치를 개략적으로 도시하고 있다. 이들 접속 구조(202∼205)는, 기판 사이에 마련되는 TSV(157) 또는 전극 접합 구조일 수 있다. 또는, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내에 패드(151)가 매입되어 있는 경우에는, 접속 구조(202∼205) 중 접속 구조(201)의 직하에 위치하는 것은, 당해 패드(151)의 외부 입력과의 접속면을 노출시키도록 마련되는 패드 개구부(153)일 수 있다. 또한, 도 2B에서는, 도 2A에 도시하는 전기적인 접속을 나타내는 직선의 형태에 맞추어서, 접속 구조(202∼205)를 나타내고 있다. 즉, 제1 기판(110A)의 하면에서의 접속 구조(202) 및 제2 기판(110B)의 상면에서의 접속 구조(203)에 관해서는 파선으로 도시하고, 제2 기판(110B)의 하면에서의 접속 구조(204) 및 제3 기판(110C)의 상면에서의 접속 구조(205)에 관해서는 실선으로 도시하고 있다.
상술한 바와 같이, 도시하는 구성례에서는, 화소 신호 처리 회로가, 제1 기판(110A)의 화소부(206)의 주위에 탑재되어 있다. 따라서, 제1 기판(110A)에서 화소부(206)에서 취득된 화소 신호는, 당해 화소 신호 처리 회로에서 AD 변환 등의 처리가 행하여진 후, 제2 기판(110B)에 전송된다. 또한, 상술한 바와 같이, 제1 기판(110A)에서는, I/O부를 구성하는 접속 구조(201)도, 제1 기판(110A)의 화소부(206)의 주위에 배치되어 있다. 따라서, 도 2B에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(110A)의 하면에서의 접속 구조(202)는, 화소 신호 처리 회로 및 I/O부를 제2 기판(110B)에 구비되는 배선과 전기적으로 접속하기 위해, 당해 화소 신호 처리 회로 및 당해 I/O부가 존재한 영역에 대응하여, 칩의 외주에 따라 배치된다. 또한, 이에 대응하여, 제2 기판(110B)의 상면에서의 접속 구조(203)도, 칩의 외주에 따라 배치된다.
한편, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)에 탑재되는 로직 회로 또는 메모리 회로는, 칩의 전면(全面)에 형성될 수 있기 때문에, 이 회로가 탑재되는 위치에 대응하여, 도 2B에 도시하는 바와 같이, 제2 기판(110B)의 하면에서의 접속 구조(204) 및 제3 기판(110C)의 상면에서의 접속 구조(205)는, 칩의 전면에 걸처서 배치된다.
도 2C 및 도 2D는, 고체 촬상 장치(1)에서의 접속 구조의 수평면 내에서의 배치의 다른 예에 관해 설명하기 위한 도면이다. 도 2C 및 도 2D는, 예를 들면, 고체 촬상 장치(1)가 화소 ADC를 실행 가능하게 구성되는 경우에 있어서의, 접속 구조의 배치를 도시하고 있다. 이 경우, 화소 신호 처리 회로가, 제1 기판(110A)이 아니고, 제2 기판(110B)에 탑재되게 된다.
도 2C에서는, 도 2A와 마찬가지로, 고체 촬상 장치(1)를 구성하는 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)을 개략적으로 도시하고 있다. 그리고, 제1 기판(110A)의 하면(제2 기판(110B)과 대향하는 면)과 제2 기판(110B)의 상면(제1 기판(110A)과 대향하는 면)과의 접속 구조를 통한 전기적 접속을 파선 또는 점선으로 모의적으로 도시하고, 제2 기판(110B)의 하면(제3 기판(110C)과 대향하는 면)과 제3 기판(110C)의 상면(제2 기판(110B)과 대향하는 면)과의 접속 구조를 통한 전기적 접속을 실선으로 모의적으로 도시하고 있다. 제1 기판(110A)의 하면과 제2 기판(110B)의 상면과의 전기적 접속을 나타내는 선 중, 파선은, 도 2A에서도 존재하였던, 예를 들면 I/O부에 관한 전기적 접속을 나타내고 있고, 점선은 도 2A에서는 존재하고 있지 않았다, 화소 ADC에 관한 전기적 접속을 나타내고 있다.
도 2D에서는, 도 2B와 마찬가지로, 제1 기판(110A)의 하면에서의 접속 구조(202)의 위치, 제2 기판(110B)의 상면에서의 접속 구조(203)의 위치, 제2 기판(110B)의 하면에서의 접속 구조(204)의 위치 및 제3 기판(110C)의 상면에서의 접속 구조(205)의 위치를 개략적으로 도시하고 있다. 또한, 도 2D에서는, 도 2C에 도시하는 전기적인 접속을 나타내는 직선의 형태에 맞추어서, 접속 구조(202∼205)를 나타내고 있다. 즉, 제1 기판(110A)의 하면에서의 접속 구조(202) 및 제2 기판(110B)의 상면에서의 접속 구조(203) 중, 도 2A에서도 존재하였던, 예를 들면 I/O부에 관한 전기적 접속에 대응하는 것에 관해서는 파선으로 도시하고, 화소 ADC에 관한 전기적 접속에 대응할 수 있는 것에 관해서는 점선으로 도시하고 있다. 또한, 제2 기판(110B)의 하면에서의 접속 구조(204) 및 제3 기판(110C)의 상면에서의 접속 구조(205)에 관해서는 실선으로 도시하고 있다.
상술한 바와 같이, 도시하는 구성례에서는, 화소 신호 처리 회로가 제2 기판(110B)에 탑재되어 있고, 화소 ADC가 가능하게 구성되어 있다. 즉, 화소부(206)의 각 화소에서 취득된 화소 신호는, 화소마다, 직하의 제2 기판(110B)에 탑재되는 화소 신호 처리 회로에 전송되고, 당해 화소 신호 처리 회로에서 AD 변환 등의 처리가 행하여진다. 따라서, 도 2C 및 도 2D에 도시하는 바와 같이, 당해 구성례에서는, 제1 기판(110A)의 하면에서의 접속 구조(202)는, I/O부로부터의 신호를 제2 기판(110B)에 전송하기 위해, 당해 I/O부가 존재하는 영역에 대응하여 칩의 외주에 따라 배치됨과 함께(도면 중 파선으로 도시하는 접속 구조(202)), 화소부(206)의 각 화소로부터의 화소 신호를 제2 기판(110B)에 전송하기 위해, 당해 화소부(206)가 존재하는 영역의 전체에 걸처서 배치되게 된다(도면 중 점선으로 도시하는 접속 구조(202)).
제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선과 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선과의 전기적인 접속에 관해서는, 도 2A 및 도 2B에 도시하는 구성례와 같기 때문에, 도 2C 및 도 2D에 도시하는 바와 같이, 제2 기판(110B)의 하면에서의 접속 구조(204) 및 제3 기판(110C)의 상면에서의 접속 구조(205)는, 칩의 전면에 걸처서 배치된다.
도 2E 및 도 2F는, 고체 촬상 장치(1)에서의 접속 구조의 수평면 내에서의 배치의 또 다른 예에 관해 설명하기 위한 도면이다. 도 2E 및 도 2F는, 예를 들면, 제2 기판(110B)에 메모리 회로가 탑재되는 경우에 있어서의, 접속 구조의 배치를 도시하고 있다.
도 2E에서는, 도 2A와 마찬가지로, 고체 촬상 장치(1)를 구성하는 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)을 개략적으로 도시하고 있다. 그리고, 제1 기판(110A)의 하면(제2 기판(110B)과 대향하는 면)과 제2 기판(110B)의 상면(제1 기판(110A)과 대향하는 면)과의 접속 구조를 통한 전기적 접속을 파선 또는 점선으로 모의적으로 도시하고, 제2 기판(110B)의 하면(제3 기판(110C)과 대향하는 면)과 제3 기판(110C)의 상면(제2 기판(110B)과 대향하는 면)과의 접속 구조를 통한 전기적 접속을 실선 또는 점선으로 모의적으로 도시하고 있다. 제1 기판(110A)의 하면과 제2 기판(110B)의 상면과의 전기적 접속을 나타내는 선 중, 파선은, 도 2A에서도 존재하였던, 예를 들면 I/O부에 관한 전기적 접속을 나타내고 있고, 점선은 도 2A에서는 존재하지 않았던 메모리 회로에 관한 전기적 접속을 나타내고 있다. 또한, 제2 기판(110B)의 하면과 제3 기판(110C)의 상면과의 전기적 접속을 나타내는 선 중, 실선은, 도 2A에서도 존재하였던, 예를 들면 메모리 회로의 동작과는 직접적으로는 관계되지 않는 신호에 관한 전기적 접속을 나타내고 있고, 점선은 도 2A에서는 존재하지 않았던 메모리 회로에 관한 전기적 접속을 나타내고 있다.
도 2F에서는, 도 2B와 마찬가지로, 제1 기판(110A)의 하면에서의 접속 구조(202)의 위치, 제2 기판(110B)의 상면에서의 접속 구조(203)의 위치, 제2 기판(110B)의 하면에서의 접속 구조(204)의 위치 및 제3 기판(110C)의 상면에서의 접속 구조(205)의 위치를 개략적으로 도시하고 있다. 또한, 도 2F에서는, 도 2E에 도시하는 전기적인 접속을 나타내는 직선의 형태에 맞추어서, 접속 구조(202∼205)를 나타내고 있다. 즉, 제1 기판(110A)의 하면에서의 접속 구조(202) 및 제2 기판(110B)의 상면에서의 접속 구조(203) 중, 도 2A에서도 존재하였던, 예를 들면 I/O부에 관한 전기적 접속에 대응하는 것에 관해서는 파선으로 도시하고, 메모리 회로에 관한 전기적 접속에 대응할 수 있는 것에 관해서는 점선으로 도시하고 있다. 또한, 제2 기판(110B)의 하면에서의 접속 구조(204) 및 제3 기판(110C)의 상면에서의 접속 구조(205) 중, 도 2A에서도 존재하였던, 예를 들면 메모리 회로의 동작과는 직접적으로는 관계되지 않는 신호에 관한 전기적 접속에 대응하는 것에 관해서는 실선으로 도시하고, 메모리 회로에 관한 전기적 접속에 대응할 수 있는 것에 관해서는 점선으로 도시하고 있다.
상술한 바와 같이, 도시하는 구성례에서는, 메모리 회로가 제2 기판(110B)에 탑재되어 있다. 이 경우, 화소 신호 처리 회로는 제1 기판(110A)에 탑재되어 있고, 제1 기판(110A)에서의 화소부(206)에 의해 취득되어 당해 화소 신호 처리 회로에 의해 AD 변환된 화소 신호가, 제2 기판(110B)의 메모리 회로에 전송되고, 유지될 수 있다. 그리고, 제2 기판(110B)의 메모리 회로에 유지된 화소 신호를 예를 들면 외부에 판독하기 위해, 제2 기판(110B)의 메모리 회로와 제3 기판(110C)의 로직 회로와의 사이에서 신호의 전송이 행하여진다.
따라서 당해 구성례에서는, 제1 기판(110A)의 하면에서의 접속 구조(202)로서는, I/O부 및 화소 신호 처리 회로로부터의 신호를 제2 기판(110B)에 구비되는 배선에 전송하기 위해, 당해 I/O부 및 화소 신호 처리 회로가 탑재되는 영역에 대응하여 칩의 외주에 따라 배치되는 것(도면 중 파선으로 도시하는 접속 구조(202))와 함께, AD 변환된 화소 신호를 제2 기판(110B)의 메모리 회로에 전송하기 위한 것(도면 중 점선으로 도시하는 접속 구조(202))이 배치되게 된다. 이때, 지연 시간을 정돈하기 위해, 제1 기판(110A)부터 제2 기판(110B)의 메모리 회로에의 화소 신호의 전송 경로의 배선 길이 및 제2 기판(110B)의 메모리 회로와 제3 기판(110C)의 로직 회로 사이의 신호의 전송 경로의 배선 길이는, 각각, 가능한 한 균등한 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들면, 도 2F에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)의 메모리 회로와의 사이 및 제2 기판(110B)의 메모리 회로와 제3 기판(110C)과의 사이에서 신호를 교환하기 위한 접속 구조(202∼205)는, 수평면 내의 중앙 부근에 집중적으로 마련될 수 있다. 단, 배선 길이를 개략 균일하게 할 수 있는 것이면, 접속 구조(202∼205)는, 반드시 도시한 예와 같이 수평면 내의 중앙 부근에 마련되지 않아도 좋다.
이상, 고체 촬상 장치(1)에서의 접속 구조의 수평면 내에서의 배치의 몇가지의 예에 관해 설명하였다. 또한, 본 실시 형태는 이상 설명한 예로 한정되지 않는다. 고체 촬상 장치(1)에서 각 기판에 탑재되는 구성은 적절히 결정되면 좋고 그 구성에 응하여, 고체 촬상 장치(1)에서의 접속 구조의 수평면 내에서의 배치도 적절히 결정되면 좋다. 각 기판에 탑재되는 구성 및 그것에 응한 접속 구조의 수평면 내에서의 배치로서는, 각종의 공지의 것이 적용되면 좋다. 또한, 도 2A∼도 2F에 도시하는 예에서는, I/O부를 구성하는 접속 구조(201)가, 칩의 외주의 3변에 따르도록 배치되어 있지만, 본 실시 형태는 이러한 예로 한정되지 않는다. I/O부의 배치에 대해서도, 각종의 공지의 것이 적용되면 좋다. 예를 들면, I/O부를 구성하는 접속 구조(201)는, 칩의 외주의 1변, 2변 또는 4변에 따르도록 배치되어도 좋다.
(3. 제2 기판의 방향에 관해)
도 1에 도시하는 구성례에서는, 고체 촬상 장치(1)에서 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoB로 접합되어 있다(즉, 제2 기판(110B)의 이면측은 제1 기판(110A)의 표면측을 향하고 있다). 한편, 고체 촬상 장치(1)는, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoF로 접합되어 구성되어도 좋다(즉, 제2 기판(110B)의 표면측은 제1 기판(110A)의 표면측을 향하고 있어도 좋다).
제2 기판(110B)의 방향을 어느 것으로 하는지는, 예를 들면 각 기판(각 칩)의 구성, 성능 등을 고려하여, 고체 촬상 장치(1) 전체로서의 성능이 향상할 수 있도록, 적절히 결정되면 좋다. 여기서는, 예로서, 제2 기판(110B)의 방향을 결정할 때의 2개의 사고방식에 관해 설명한다.
(3-1. PWELL의 면적에 의거한 검토)
도 3A는, 도 1에 도시하는 구성례와는 달리, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoF로 접합되는 고체 촬상 장치(1a)의 개략 구성을 도시하는 종단면도이다. 도 3B는, 도 1에 도시하는 구성례와 마찬가지로, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoB로 접합되는 고체 촬상 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 종단면도이다. 고체 촬상 장치(1a)의 구성은, 제2 기판(110B)의 방향이 역방향인 것 이외는, 도 1에 도시하는 고체 촬상 장치(1)와 마찬가지이다.
도 3A 및 도 3B에서는, 다층 배선층(105, 125, 135)에 포함되는 각 배선의 기능(신호 배선, GND 배선 또는 전원 배선)을 범례에 도시하는 해칭에 의해 나타내고, 각 배선의 기능을 나타내는 이들의 해칭을 도 1에서 도시하는 배선의 해칭에 중첩함에 의해 표현하고 있다. 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(1, 1a)에서는, 신호 배선, GND 배선 및 전원 배선을 외부에 인출하기 위한 단자(상술한 패드(151)에 대응한다)가, 칩의 외주에 따라 마련되어 있다. 이들 단자의 각각은, 수평면 내에서 화소부(206)를 끼우는 위치에, 쌍(對)이 되어 마련된다. 따라서, 고체 촬상 장치(1, 1a)의 내부에서는, 신호 배선, GND 배선 및 전원 배선이, 이등의 단자 사이를 접속하도록 연설(延設)되게 되고, 수평면 내에 둘러쳐지게 된다.
또한, 도 3A 및 도 3B에서는, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)에 마련되는 PWELL에 「P」를 NWELL에 『N」을 붙이고 있다. 예를 들면, 도시한 구성에서는, 화소부의 각 화소에 구비되는 포토 다이오드는, 입사광을 광전변환하고, 전자를 취출하기 위해, PWELL 중에 N형 확산 영역을 형성한 포토 다이오드로 되어 있다. 또한, 각 화소에 구비되는 트랜지스터는, 포토 다이오드에서 발생한 전자를 판독하기 위해, N형 MOS 트랜지스터로 되어 있다. 이 때문에, 당해 화소부의 WELL은 PWELL이다. 한편, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)에 마련되는 로직 회로 및 메모리 회로에 관해서는, CMOS 회로로 구성되기 때문에, PMOS 및 NMOS가 혼재할 수 있는다. 이 때문에, PWELL 및 NWELL이, 예를 들면 같은 정도의 면적으로 존재하고 있다. 따라서, 도시하는 구성례에서는, 제1 기판(110A)의 쪽이, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)보다도, PWELL의 면적이 크다.
여기서, 고체 촬상 장치(1, 1a)에서는, PWELL에는 GND 전위가 주어질 수 있다. 따라서, PWELL과 전원 배선이 절연체를 끼우고 대향하는 구성이 존재하면, 양자의 사이에 기생 용량이 형성되게 된다.
이 PWELL과 전원 배선 사이에 형성되는 기생 용량에 관해, 도 4A 및 도 4B를 참조하여 설명한다. 도 4A는, 도 3A에 도시하는 고체 촬상 장치(1a)에서 PWELL과 전원 배선 사이의 기생 용량에 관해 설명하기 위한 도면이다. 도 4A에서는, 도 3A에 도시하는 고체 촬상 장치(1a)를 간략화하여 나타내고, 도 3A와 마찬가지로, 도 1에서 도시하는 배선의 해칭에 중첩된 해칭에 의해 각 배선의 기능을 나타낸다. 도 4A에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(1a)에서는, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoF로 접합되기 때문에, 제1 기판(110A)의 화소부의 PWELL과, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 전원 배선이, 절연막(103, 123)을 구성하는 절연체를 끼우고 대향하게 된다. 따라서, 양자의 사이에 기생 용량이 형성될 수 있다(도 4A에서는, 당해 기생 용량을 모의적으로 2점쇄선으로 도시하고 있다).
한편, 도 4B는, 도 3B에 도시하는 고체 촬상 장치(1)에서 PWELL과 전원 배선 사이의 기생 용량에 관해 설명하기 위한 도면이다. 도 4B에서는, 도 3B에 도시하는 고체 촬상 장치(1)를 간략화하여 나타내고, 도 3B와 마찬가지로, 도 1에서 도시하는 배선의 해칭에 중첩된 해칭에 의해 각 배선의 기능을 나타낸다. 도 4B에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(1)에서는, 제2 기판(110B)과 제3 기판(110C)이 FtoF로 접합되기 때문에, 제3 기판(110C)의 로직 회로 또는 메모리 회로의 PWELL과, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 전원 배선이, 절연막(123, 133)를 구성하는 절연체를 끼우고 대향하게 된다. 따라서, 양자의 사이에 기생 용량이 형성될 수 있다(도 4B에서는, 당해 기생 용량을 모의적으로 2점쇄선으로 도시하고 있다).
상기 기생 용량은, PWELL의 면적이 클수록 커진다고 생각된다. 따라서, 도 4A 및 도 4B에 도시하는 구성례라면, 도 4A에 도시하는 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoF로 접합되는 구성의 쪽이, 도 4B에 도시하는 제2 기판(110B)과 제3 기판(110C)이 FtoF로 접합되는 구성보다도, 기생 용량이 커진다.
제2 기판(110B)에서의 전원 배선에 관한 기생 용량이 크면, 당해 제2 기판(110B)에서의 전원-GND의 전류 경로에 관한 임피던스가 저하된다. 따라서, 당해 제2 기판(110B)에서의 전원계를 보다 안정화하는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 예를 들면 제2 기판(110B)에서의 회로의 동작의 변동에 수반하여 소비 전력이 변동한 경우라도, 그 소비 전력의 변동에 의한 전원 레벨의 요동이 억제될 수 있다. 따라서, 제2 기판(110B)에 관한 회로를 고속으로 동작시킨 경우라도, 그 동작을 보다 안정화시킬 수 있고, 고체 촬상 장치(1a) 전체의 성능의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
이와 같이, PWELL의 면적으로 주목하면, 도 3A∼도 4B에 도시하는 구성례에서는, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoF로 접합되는 고체 촬상 장치(1a)의 쪽이, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoB로 접합되는 고체 촬상 장치(1)보다도, 제2 기판(110B)의 전원 배선에 관해 보다 큰 기생 용량이 형성되고, 고속 동작시킨 때에 높은 안정성을 얻을 수 있다. 즉, 고체 촬상 장치(1a)의 쪽이 보다 바람직한 구성이라고 말할 수 있다.
단, 각 기판의 설계에 따라서는, 제3 기판(110C)의 쪽이 제1 기판(110A)보다도 PWELL의 면적이 큰 경우도 있을 수 있다. 이 경우에는, 제2 기판(110B)의 전원 배선과 제3 기판(110C)의 PWELL 사이에 보다 큰 기생 용량이 형성되는, 고체 촬상 장치(1)의 구성의 쪽이, 고체 촬상 장치(1a)보다도, 고속 동작시킨 때에 높은 안정성을 얻을 수 있다고 생각된다.
정리하면, 제2 기판(110B)의 방향에 관해, PWELL의 면적에 의거하여 검토하면, 제1 기판(110A)의 PWELL의 면적이 제3 기판(110C)의 PWELL의 면적보다도 큰 경우에는, 제2 기판(110B)의 표면측이 제1 기판(110A)의 표면측을 향하도록, 즉 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoF로 접합되도록, 고체 촬상 장치(1a)가 구성되는 것이 바람직하다. 역으로, 제3 기판(110C)의 PWELL의 면적이 제1 기판(110A)의 PWELL의 면적보다도 큰 경우에는, 제2 기판(110B)의 표면측이 제3 기판(110C)의 표면측을 향하도록, 즉 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoB로 접합되도록, 고체 촬상 장치(1)가 구성되는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 이와 같은 PWELL의 면적에 의거한 관점에서 제2 기판(110B)의 방향이 결정되면 좋다. 도 1 및 후술하는 도 6A∼도 25E에 도시하는 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치(1∼25E)는, 예를 들면, 제1 기판(110A)의 PWELL의 면적이 제3 기판(110C)의 PWELL의 면적보다도 작게 구성되어 있고, 그에 응하여, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoB로 접합되도록 구성되어 있다. 따라서, 고체 촬상 장치(1∼25E)에 의하면, 고속 동작시에서도 높은 동작 안정성을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 제1 기판(110A)의 PWELL의 면적이 제3 기판(110C)의 PWELL의 면적보다도 큰 경우로서는, 예를 들면, 제1 기판(110A)에는, 입사광을 광전변환하고, 전자를 취출하는 포토 다이오드 및 당해 포토 다이오드로부터 전자를 판독하기 위한 NMOS 트랜지스터를 PWELL 중에 구비한 화소부만이 탑재되고, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)에 각종의 회로(화소 신호 처리 회로, 로직 회로 및 메모리 회로 등)가 탑재되는 경우가 생각된다. 한편, 제3 기판(110C)의 PWELL의 면적이 제1 기판(110A)의 PWELL의 면적보다도 큰 경우로서는, 예를 들면, 제1 기판(110A)에, 화소부 및 각종의 회로가 함께 탑재되고, 제1 기판(110A)에서의 당해 각종의 회로가 점하는 면적이 비교적 큰 경우가 생각된다.
(3-2. 소비 전력 및 GND 배선의 배치에 의거한 검토)
도 3A에 도시하는 고체 촬상 장치(1a)와 도 3B에 도시하는 고체 촬상 장치(1)에 관해, 상기에서는 PWELL의 면적에 주목하였지만, 여기서는, 각 기판에서의 소비 전력과 GND 배선의 배치에 주목한다.
도 5A는, 도 3A에 도시하는 고체 촬상 장치(1a)에서의, 전원 배선 및 GND 배선의 배치를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 5B는, 도 3B에 도시하는 고체 촬상 장치(1)에서의, 전원 배선 및 GND 배선의 배치를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 5A 및 도 5B에서는, 고체 촬상 장치(1, 1a)의 구조를 간이적으로 도시함과 함께, 전원 배선 및 GND 배선의 개략적인 배치를 전원 배선을 2점쇄선으로 도시하고, GND 배선을 1점쇄선으로 도시함으로써 나타내고 있다. 또한, 도면 중의 화살표의 크기는, 전원 배선 및 GND 배선을 흐르는 전류량을 모의적으로 나타내고 있다.
도 5A 및 도 5B에 도시하는 바와 같이, 전원 배선은, 제1 기판(110A)의 상면(즉, 고체 촬상 장치(1, 1a)의 상면)에 마련되는 전원 단자(VCC)로부터 z축방향으로 연신하는 수직 전원 배선(303)과, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내에서 수평 방향으로 연신하는 수평 전원 배선(304)으로 주로 구성된다고 간주할 수 있다. 이하, 수직 전원 배선(303) 및 수평 전원 배선(304)을 총칭하여 전원 배선(303, 304)이라고도 기재한다. 또한, 실제로는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내에도 수평 전원 배선(304)이 존재할 수 있지만, 도 5A 및 도 5B에서는, 간단함을 위해, 그 도시를 생략하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 수평 전원 배선(304)만을 도시하고 있다.
또한, GND 배선은, 제1 기판(110A)의 상면에 마련되는 GND 단자로부터 z축방향으로 연신하는 수직 GND 배선(305)과, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내에서 수평 방향으로 연신하는 수평 GND 배선(306)으로 주로 구성된다고 간주할 수 있다. 이하, 수직 GND 배선(305) 및 수평 GND 배선(306)을 총칭하여 GND 배선(305, 306)이라고도 기재한다. 또한, 구별을 위해, 제1 기판(110A)의 수평 GND 배선(306)을 수평 GND 배선(306a)이라고도 기재하고, 제2 기판(110B)의 수평 GND 배선(306)을 수평 GND 배선(306b)이라고도 기재하고, 제3 기판(110C)의 수평 GND 배선(306)을 수평 GND 배선(306c)이라고도 기재하기로 한다.
여기서는, 한 예로서, 제1 기판(110A)의 소비 전력보다도, 제3 기판(110C)의 소비 전력의 쪽이 큰 경우에 관해 생각한다. 예를 들면, 제3 기판(110C)은, 로직 기판이라고 한다. 로직 회로는, 복수의 회로 블록으로 나뉘어 있고, 처리하는 내용에 의해 동작하는 회로 블록도 변화한다. 즉, 고체 촬상 장치(1, 1a)에서의 일련의 동작 중에, 로직 회로 내에서 주로 동작하는 장소는 변동할 수 있다. 따라서, 로직 회로 내에서 전원 전류가 흐르는 장소에는 치우침이 있고(예를 들면, 전원 전류는, 회로의 동작에 수반하는 트랜지스터 게이트 용량과 배선 용량의 충방전에 기인하여 발생한다), 게다가 그 장소는 변동할 수 있다.
지금, 도 5A 및 도 5B에 도시하는 바와 같이, 제3 기판(110C)의 로직 회로 내의 2개의 회로 블록(301, 302)에 주목한다. 이들 2개의 회로 블록(301, 302)이 동작할 때에는, 전원 단자-전원 배선(303, 304)-회로 블록(301, 302)-GND 배선(305, 306)-GND 단자의 전류 경로가 형성된다.
여기서, 어느 타이밍에서의 소비 전력에 관해, 회로 블록(301)의 쪽이 회로 블록(302)보다도 크다고 한다. 이 경우, 도 5A 및 도 5B에 도시하는 바와 같이, 당해 타이밍에서는, 전원 배선(303, 304)으로부터, 회로 블록(301)에 대해, 회로 블록(302)보다도 많은 전류가 공급되게 된다. 이 소비 전력의 차에 기인하여, 회로 블록(301, 302)을 통하여 수직 GND 배선(305)에 흐르는 전류량에 관해서도, 회로 블록(301)에 가까운 수직 GND 배선(305)(구별을 위해, 수직 GND 배선(305a)이라고도 기재하기로 한다)의 족이, 회로 블록(302)에 가까운 수직 GND 배선(305)(구별을 위해, 수직 GND 배선(305b)이라고도 기재하기로 한다)보다도 커진다.
제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)에는, 수평 GND 배선(306a, 306b)이 존재하기 때문에, 이 수직 GND 배선(305a, 305b) 사이에서의 전류량의 불균형은, 제1 기판(110A)의 상면의 GND 단자를 향하는 도중에서 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)의 당해 수평 GND 배선(306a, 306b)에 의해 해소된다. 즉, 수직 GND 배선(305a, 305b) 사이에서의 전류량의 불균형을 해소하도록, 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)의 수평 GND 배선(306a, 306b)에 전류가 흐르게 된다. 따라서, 고체 촬상 장치(1, 1a)에는, 도 5A 및 도 5B에서 실선의 화살표로 도시하는 바와 같이, 수평 전원 배선(304)-회로 블록(301, 302)-수평 GND 배선(306c)-수직 GND 배선(305a)-수평 GND 배선(306a, 306b)라는 루프형상의 전류 경로가 형성된다.
이때, 도 5A에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoF로 접합되는 고체 촬상 장치(1a)에서는, 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)의 수평 GND 배선(306a, 306b)이, 모두, 제3 기판(110C)의 수평 전원 배선(304)으로부터 비교적 먼 점에 배치되게 된다. 따라서, 상기 루프형상의 전류 경로에서 루프의 개구폭이 커지기 때문에, 상기 루프형상의 전류 경로의 인덕턴스가 커진다. 즉, 임피던스가 높아진다. 따라서, 전원 전류의 안정성이 저하되고, 고체 촬상 장치(1a) 전체로서의 성능이 저하되어 버릴 우려가 있다.
한편, 도 5B에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoB로 접합되는 고체 촬상 장치(1)에서는, 제1 기판(110A)의 수평 GND 배선(306a)은, 제3 기판(110C)의 수평 전원 배선(304)으로부터 비교적 먼 점에 배치되는데, 제2 기판(110B)의 수평 GND 배선(306b)은, 제3 기판(110C)의 수평 전원 배선(304)으로부터 비교적 가까운 곳에 배치되게 된다. 따라서, 상기 루프형상의 전류 경로에서 루프의 개구폭이 작아지기 때문에, 상기 루프형상의 전류 경로의 인덕턴스가 작아진다. 즉, 임피던스가 낮아진다. 따라서, 전원 전류를 보다 안정화시킬 수 있고, 고체 촬상 장치(1) 전체로서의 성능을 보다 향상시키는 것이 가능해진다.
이와 같이, 소비 전력 및 GND 배선의 배치에 주목하면, 제3 기판(110C)의 소비 전력이 제1 기판(110A)의 소비 전력보다도 큰 경우에는, 당해 제3 기판(110C)의 수평 전원 배선(304)의 보다 가까이에 제2 기판(110B)의 수평 GND 배선(306b)을 배치시킬 수 있는, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoB로 접합되는 고체 촬상 장치(1)의 쪽이, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoF로 접합되는 고체 촬상 장치(1a)보다도, 보다 안정적인 동작이 실현될 수 있다고 생각된다. 즉, 고체 촬상 장치(1)의 쪽이 보다 바람직한 구성이라고 말할 수 있다.
단, 각 기판의 설계에 따라서는, 제1 기판(110A)의 쪽이 제3 기판(110C)보다도 소비 전력이 큰 경우도 있을 수 있다. 이 경우에는, 제1 기판(110A)의 수평 전원 배선과 제2 기판(110B)의 수평 GND 배선(306b)과의 거리를 보다 가깝게 할 수 있는, 고체 촬상 장치(1a)의 구성의 쪽이, 고체 촬상 장치(1)보다도, 보다 안정적인 동작이 기대할 수 있다고 생각된다.
정리하면, 제2 기판(110B)의 방향에 관해, 소비 전력 및 GND 배선의 배치에 의거하여 검토하면, 제1 기판(110A)의 소비 전력이 제3 기판(110C)의 소비 전력보다도 큰 경우에는, 제2 기판(110B)의 표면측이 제1 기판(110A)의 표면측을 향하도록, 즉 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoF로 접합되도록, 고체 촬상 장치(1a)가 구성되는 것이 바람직하다. 역으로, 제3 기판(110C)의 소비 전력이 제1 기판(110A)의 소비 전력보다도 큰 경우에는, 제2 기판(110B)의 표면측이 제3 기판(110C)의 표면측을 향하도록, 즉 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoB로 접합되도록, 고체 촬상 장치(1)가 구성되는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 이와 같은 소비 전력 및 GND 배선의 배치에 의거한 관점에서 제2 기판(110B)의 방향이 결정되면 좋다. 도 1 및 후술하는 도 6A∼도 25E에 도시하는 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치(1∼25E)는, 예를 들면, 제1 기판(110A)의 소비 전력이 제3 기판(110C)의 소비 전력보다도 작게 구성되어 있고, 그에 응하여, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoB로 접합되도록 구성되어 있다. 따라서, 고체 촬상 장치(1∼25E)에 의하면, 보다 안정적인 동작이 실현될 수 있다.
또한, 제3 기판(110C)의 소비 전력이 제1 기판(110A)의 소비 전력보다도 큰 경우로서는, 예를 들면, 제1 기판(110A)에는 화소부만이 탑재되고, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)에 많은 회로(예를 들면, 화소 신호 처리 회로, 로직 회로 및 메모리 회로 등)가 탑재되는 경우가 생각된다. 이와 같은 구성으로서는, 구체적으로는, 예를 들면, 제1 기판(110A)에는 화소부만이 탑재되고, 제2 기판(110B)에는 화소 신호 처리 회로 및 메모리 회로가 탑재되고, 제3 기판(110C)에 로직 회로가 탑재되는 구성 등이 생각된다. 이때, 화소 신호 처리 회로에서의 디지털 회로(예를 들면, AD 변환을 위한 참조 전압을 생성하는 디지털 회로 등)는, 제3 기판(110C)에 탑재되어도 좋다. 또는, 제3 기판(110C)에, 액세스 빈도가 높은 메모리 회로(예를 들면, 1프레임에 복수회, 화소 신호가 기록 또는 판독되는 메모리 회로)가 탑재되는 경우에도, 당해 제3 기판(110C)의 소비 전력은 커진다고 생각된다.
한편, 제1 기판(110A)의 소비 전력이 제3 기판(110C)의 소비 전력보다도 큰 경우로서는, 예를 들면, 제1 기판(110A)에, 화소부 및 각종의 회로가 함께 탑재되고, 제1 기판(110A)에서의 당해 각종의 회로가 점하는 면적이 비교적 큰 경우가 생각된다. 또는, 제3 기판(110C)에, 액세스 빈도가 낮은 메모리 회로(예를 들면, 1프레임에 1회만, 화소 신호가 기록 또는 판독되는 메모리 회로)가 탑재되는 경우에도, 제3 기판(110C)의 소비 전력이 작아지고, 상대적으로 제1 기판(110A)의 소비 전력이 커진다고 생각된다.
또한, 제1 기판(110A) 및 제3 기판(110C)의 소비 전력을 비교할 때에는, 소비 전력 그 자체가 비교되어도 좋고 소비 전력의 대소를 나타낼 수 있는 다른 지표가 비교되어도 좋다. 당해 다른 지표로서는, 예를 들면, 각 기판의 회로에 탑재되는 게이트 수(예를 들면, 100게이트와 1M게이트)나, 각 기판의 회로의 동작 주파수(예를 들면, 100㎒와 1㎓) 등을 들 수 있다.
여기서, 도 5A에 도시하는 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoF로 접합되는 고체 촬상 장치(1a)에서 상기 루프형상의 전류 경로에서의 임피던스를 저하시키기 위한 방법으로서, 도 5C에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(110A)의 수평 GND 배선(306a)과, 제2 기판(110B)의 수평 GND 배선(306b)과의 사이를 z축방향으로 연신하는 복수의 배선(즉, 수직 GND 배선)으로 접속하는 방법이 생각된다. 도 5C는, 도 5A에 도시하는 고체 촬상 장치(1a)에서의 임피던스를 저하시키기 위한한 구성례를 도시하는 도면이다. 또한, 도 5C에 도시하는 고체 촬상 장치(1b)는, 도 5A에 도시하는 고체 촬상 장치(1a)에 대해, 제1 기판(110A)의 수평 GND 배선(306a)과, 제2 기판(110B)의 수평 GND 배선(306b)을, 복수의 수직 GND 배선으로 접속한 것에 대응하고, 기타의 구성은 고체 촬상 장치(1a)와 마찬가지이다.
도 5C에 도시하는 구성을 채용함에 의해, 수평 GND 배선(306a, 306b)이 강화되고, 상기 루프형상의 전류 경로에서 임피던스를 저하시킬 수 있기 때문에, 고체 촬상 장치(1b)는, 고체 촬상 장치(1a)보다도 전체로서의 성능을 보다 향상시키는 것이 가능해진다고 생각된다. 또한, 도 5C에서는, 한 예로서, 제3 기판(110C)의 소비 전력이 제1 기판(110A)의 소비 전력보다도 크고, 또한, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoF로 접합되는 경우에 있어서, 그 루프형상의 전류 경로의 임피던스를 저하시킬 수 있는 구성을 나타내고 있지만, 제1 기판(110A)의 소비 전력이 제3 기판(110C)의 소비 전력보다도 크고, 또한, 제1 기판(110A)과 제2 기판(110B)이 FtoB로 접합되는 경우에 있어서, 그 루프형상의 전류 경로의 임피던스를 저하시키기 위해서는, 제2 기판(110B)의 수평 GND 배선(306b)과, 제3 기판(110C)의 수평 GND 배선(306c)과의 사이를 복수의 수직 GND 배선으로 접속하면 좋다.
그렇지만, 도 5C에 도시하는 구성을 실현하기 위해서는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105)과, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125)에, 그 GND 배선끼리를 접속하기 위한 접속 구조를 마련할 필요가 있다. 따라서, 다층 배선층(105, 125) 내에서의 GND 배선의 배치 및 다른 배선의 배치가, 당해 접속 구조가 마련되는 것을 고려한 제약을 받게 된다. 구체적으로는, 도 5C에 도시하는 구성에서는, 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)에서 수직 GND 배선 및 그들을 기판 사이에서 접속하기 위한 접속 구조가, 수평면 내에서 칩의 외주부뿐만 아니라, 칩의 중앙부에도 보다 많이 분포하게 되기 때문에, 그 것을 고려하여 각 배선을 배치시킬 필요가 있다. 즉, 다층 배선층(105, 125)에서의 각 배선의 설계의 자유도가 저하된다.
이에 대해, 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 제2 기판(110B) 방향을 조정함에 의해, 상기 루프형상의 전류 경로의 임피던스를 저하시킨다. 따라서, 도 5C에 도시하는 구성과는 달리, 수평면 내에서 수직 GND 배선이 칩의 외주부에 보다 많이 분포하도록, 당해 수직 GND 배선을 배치시킬 수 있다. 따라서, 다층 배선층(105, 125)에서의 각 배선의 설계의 자유도를 저하시키는 일 없이, 전류 경로에서의 임피던스의 저하, 즉 고체 촬상 장치(1, 1a)의 동작의 안정화를 도모할 수 있다.
또한, 수평면 내의 칩의 외주부 및 칩의 중앙부에서의 수직 GND 배선의 배치의 소밀(疏密)에 관해서는, 예를 들면 이하와 같이 판단할 수 있다. 예를 들면, 칩을 수평면 내에서 )×3의 영역으로 등분한 9개의 영역에서 중앙의 하나의 영역에 존재하는 수직 GND 배선의 수가, 주위의 8개의 영역에 존재하는 수직 GND 배선의 수보다도 많은 경우에는, 칩의 중앙부에서의 수직 GND 배선의 수가 많다고 판단할 수 있다(즉, 도 5C에 도시하는 고체 촬상 장치(1b)의 구성이 적용되고 있을 가능성이 있다고 판단할 수 있다). 한편, 중앙의 하나의 영역에 존재하는 수직 GND 배선의 수가, 주위의 8개의 영역에 존재하는 수직 GND 배선의 수보다도 적은 경우에는, 칩의 외주부에서의 수직 GND 배선의 수가 많다고 판단할 수 있다(즉, 도 5A 및 도 5B에 도시하는 고체 촬상 장치(1, 1a)의 구성이 적용되고 있을 가능성이 있다고 판단할 수 있다).
여기서는 한 예로서 칩을 수평면 내에서 9개의 영역으로 등분한 경우에 관해 설명하였지만, 분할하는 영역의 수는 이러한 예로 한정되지 않고, 4×4의 16개의 영역, 또는 5×5의 25개의 영역 등 적절히 변경되면 좋다. 예를 들면, 칩을 4×4의 16개의 영역으로 분할하는 경우에는, 중앙의 4개의 영역과, 그 주위의 12개의 영역에서의 수직 GND 배선의 수로, 소밀을 판단하면 좋다. 또는, 칩을 5×5의 25개의 영역으로 분할하는 경우에는, 중앙의 하나의 영역과 그 주위의 24개의 영역에서 또는 중앙의 9개의 영역과 그 주위의 16개의 영역에서의 수직 GND 배선의 수로, 소밀을 판단하면 좋다.
(4. 접속 구조의 베리에이션)
도 1에 도시하는 고체 촬상 장치(1)의 구성은, 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 한 예이다. 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치는, 도 1에 도시하는 것과는 다른 접속 구조를 갖도록 구성되어도 좋다. 이하, 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의, 접속 구조가 다른 딴 구성례에 관해 설명한다.
또한, 이하에 설명하는 각 고체 촬상 장치의 구성은, 도 1에 도시하는 고체 촬상 장치(1)의 구성의 일부를 변경한 것에 대응한다. 따라서, 도 1을 참조하여 이미 설명하고 있는 구성에 관해서는, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하에 설명하는 각 고체 촬상 장치의 개략 구성을 도시하는 각 도면에 관해서는, 도면이 복잡해지는 것을 피하기 위해, 도 1에서는 붙이고 있던 일부의 부호를 생략하고 있다. 또한, 도 1 및 이하의 각 도면에 관해, 동일한 종류의 해칭을 붙이고 있는 부재는, 동일한 재료에 의해 형성되어 있는 것을 나타낸다.
또한, 제1의 구성례∼제10의 구성례는, 하나의 반도체 기판을 관통하고, 트윈 콘택트로서 형성되는 TSV에 의해, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선이 전기적으로 접속되어 있는 구성례이다. 또한, 제11의 구성례∼제20의 구성례는, 2개의 반도체 기판을 관통하고, 트윈 콘택트로서 형성되는 TSV에 의해, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선이 전기적으로 접속되어 있는 구성례이다. 이하에서는, 각각의 구성례의 차분(差分)에 관해 주로 설명하기로 한다.
(4-1. 제1의 구성례)
우선, 도 6A∼도 6G를 참조하여, 제1의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(6A∼6G)에 관해 설명한다. 도 6A∼도 6G는, 제1의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(6A∼6G)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제1의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(6A∼6G)에서는, 도 1에서 도시하는 고체 촬상 장치(1)와 마찬가지로, 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 트윈 콘택트 구조의 TSV(157)가 마련된다.
구체적으로는, 도 6A에 도시하는 바와 같이, TSV(157)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련된다. 예를 들면, TSV(157)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다.
또한, 고체 촬상 장치(6A)에서는, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선과 전기적으로 접속한다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성되고, 인출선 개구부(155b)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터, 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속할 수 있다. 이하에서는, 이와 같은 구조를 패드 인출 구조라고도 칭한다.
이에 의해, 고체 촬상 장치(6A)에서는, TSV(157), 도전 재료층(510) 및 패드(151)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다.
또한, 도 6B에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(6A)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 6C에 도시하는 바와 같이, TSV(157)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157)는, 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)이 구비하는 신호선 및 전원선의 각각을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 6D에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(6C)의 구조에 대해, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109) 및 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 이에 의해, 패드(151)는, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 6E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(6D)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 6F에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(6D)의 구조에 대해, TSV(157)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a))에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157)는, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하고, 인출선 개구부(155c)를 포함하는 패드 인출 구조와 동시에 형성하는 것이 가능하다.
또한, 도 6G에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(6F)의 구조에 대해, 패드(151)는, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 6A∼도 6G에서 도시한 고체 촬상 장치(6A∼6G)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b, 155c)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-2. 제2의 구성례)
다음에, 도 7A∼도 7P를 참조하여, 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(7A∼7P)에 관해 설명한다. 도 7A∼도 7P는, 제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(7A∼7P)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제2의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(7A∼7P)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 트윈 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 7A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되어도 좋다. 예를 들면, TSV(157a)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 또한, TSV(157b)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하여 마련되어도 좋다. 예를 들면, TSV(157b)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 이면측부터 반도체 기판(131)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(7A)에서는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 7B에 도시하는 바와 같이, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다.
또한, 도 7C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(7B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 7D에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 배선 및 제2 기판(110B)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 7E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(7D)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157a)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 7F에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(7E)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 7G에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(7E)의 구조에 대해, TSV(157a)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157a)는, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157a)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 7H에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(7G)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 7I에 도시하는 바와 같이, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 반도체 기판(121)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 배선 및 제3 기판(110C)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 7J에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(7I)의 구조에 대해, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 이에 의해, 패드(151)는, 도전 재료층(510)을 통하여 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 7K에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(7J)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 7L에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(7I)의 구조에 대해, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 배선 및 제2 기판(110B)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 7M에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(7L)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157a)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 7N에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(7M)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 7O에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(7M)의 구조에 대해, TSV(157a)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157a)는, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157a)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 7P에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(7O)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 7A∼도 7P에서 도시한 고체 촬상 장치(7A∼7P)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-3. 제3의 구성례)
계속해서, 도 8A∼도 8J를 참조하여, 제3의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(8A∼8J)에 관해 설명한다. 도 8A∼도 8J는, 제3의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(8A∼8J)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제3의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(8A∼8J)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 트윈 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 8A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 또한, TSV(157b)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(8A)에서는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 8B에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(8A)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157b)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 각 배선과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 8C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(8B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 8D에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(8A)의 구조에 대해, TSV(157b)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155a, 155b))에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157b)는, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157b)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 8E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(8D)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 8F에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(8A)의 구조에 대해, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 배선 및 제2 기판(110B)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, TSV(157a) 및 TSV(157b)를 구성하는 관통구멍은, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 동일한 배선을 노출시켜도 좋고 서로 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 다른 배선을 노출시켜도 좋다.
또한, 도 8G에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(8F)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157a, 157b)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 8H에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(8G)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 8I에 도시하는 바와 같이 고체 촬상 장치(8G)의 구조에 대해, TSV(157a, 157b)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 각각에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 각각의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 또한, TSV(157b)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155c, 155d)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157a, 157b)는, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c, 155d)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157a, 157b)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 8J에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(8I)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 8A∼도 8J에서 도시한 고체 촬상 장치(8A∼8J)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c, 155d)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c, 155d)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b, 155c, 155d)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157a, 157b)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-4. 제4의 구성례)
다음에, 도 9A∼도 9H를 참조하여, 제4의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(9A∼9H)에 관해 설명한다. 도 9A∼도 9H는, 제4의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(9A∼9H)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제4의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(9A∼9H)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선과 접속하고, 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 셰어드 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 9A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련된다. 예를 들면, TSV(157a)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. TSV(157b)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하여 마련되고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선과 접촉하여 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(9A)에서는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 9B에 도시하는 바와 같이, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다.
또한, 도 9C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(9B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 9D에 도시하는 바와 같이, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선과 접촉하여 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 배선 및 제3 기판(110C)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 9E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(9D)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157a)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 9F에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(9E)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 9G에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(9E)의 구조에 대해, TSV(157a)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157a)는, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157a)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 9H에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(9G)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 9A∼도 9H에서 도시한 고체 촬상 장치(9A∼9H)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157a, 157b)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-5. 제5의 구성례)
계속해서, 도 10A∼도 10J를 참조하여, 제5의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(10A∼10J)에 관해 설명한다. 도 10A∼도 10J는, 제5의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(10A∼10J)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제5의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(10A∼10J)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하여 마련된 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 셰어드 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 10A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련된다. 예를 들면, TSV(157a)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 또한, TSV(157b)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선과 접촉하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(10A)에서는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 10B에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(10A)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157b)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 10C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(10B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 10D에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(10B)의 구조에 대해, TSV(157b)는, 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155))에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157b)는, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157b)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 10E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(10D)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 10F에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(10A)의 구조에 대해, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 배선 및 제2 기판(110B)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, TSV(157a) 및 TSV(157b)가 접속하는 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 동일하여도 좋고 서로 달라도 좋다.
또한, 도 10G에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(10F)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157a, 157b)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 10H에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(10G)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 10I에 도시하는 바와 같이 고체 촬상 장치(10G)의 구조에 대해, TSV(157a, 157b)는, 각각의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 각각의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 또한, TSV(157b)의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155c))에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157a, 157b)는, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157a, 157b)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 10J에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(10I)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 10A∼도 10J에서 도시한 고체 촬상 장치(10A∼10J)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b, 155c)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157a, 157b)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-6. 제6의 구성례)
다음에, 도 11A∼도 11H를 참조하여, 제6의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(11A∼11H)에 관해 설명한다. 도 11A∼도 11H는, 제6의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(11A∼11H)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제6의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(11A∼11H)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 접합면에, 서로의 전극이 직접 접촉하는 상태로 접합된 전극 접합 구조(159)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 11A에 도시하는 바와 같이, 전극 접합 구조(159)는, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125)의 최상층에 형성된 전극과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 최상층에 형성된 전극이 직접 접촉하는 상태로 접합됨으로써, 형성된다. 또한, TSV(157)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련된다. 예를 들면, TSV(157)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(11A)에서는, TSV(157) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 11B에 도시하는 바와 같이, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다.
또한, 도 11C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(11B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 11D에 도시하는 바와 같이, TSV(157)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157)는, 제1 기판(110A)의 배선 및 제2 기판(110B)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 11E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(11D)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157), 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 11F에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(11E)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 11G에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(11E)의 구조에 대해, TSV(157)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155a, 155b))에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157)는, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 11H에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(11G)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 11A∼도 11H에서 도시한 고체 촬상 장치(11A∼11H)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-7. 제7의 구성례)
계속해서, 도 12A∼도 12P를 참조하여, 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(12A∼12P)에 관해 설명한다. 도 12A∼도 12P는, 제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(12A∼12P)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제7의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(12A∼12P)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 트윈 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련되고, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 접합면에, 서로의 전극이 직접 접촉하는 상태로 접합된 전극 접합 구조(159)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 12A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. TSV(157b)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 이면측부터 반도체 기판(131)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 또한, 전극 접합 구조(159)는, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125)의 최상층에 마련되는 전극과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 최상층에 마련된 전극을 직접 접촉한 상태로 접합함으로써 형성된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(12A)에서는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 12B에 도시하는 바와 같이, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다.
또한, 도 12C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(12B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 12D에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 배선 및 제2 기판(110B)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 12E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(12D)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157a)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 12F에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(12E)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 12G에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(12E)의 구조에 대해, TSV(157a)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157a)는, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157a)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 12H에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(12G)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 12I에 도시하는 바와 같이, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 반도체 기판(121)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 배선 및 제3 기판(110C)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 12J에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(12I)의 구조에 대해, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 이에 의해, 패드(151)는, 도전 재료층(510)을 통하여 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 12K에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(12J)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 12L에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(12I)의 구조에 대해, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 배선 및 제2 기판(110B)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 12M에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(12L)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157a)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 12N에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(12M)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 12O에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(12M)의 구조에 대해, TSV(157a)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157a)는, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157a)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 12P에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(12O)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 12A∼도 12P에서 도시한 고체 촬상 장치(12A∼12P)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157a, 157b)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-8. 제8의 구성례)
다음에, 도 13A∼도 13J를 참조하여, 제8의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(13A∼13J)에 관해 설명한다. 도 13A∼도 13J는, 제8의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(13A∼13J)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제8의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(13A∼13J)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 트윈 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련되고, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 접합면에, 서로의 전극이 직접 접촉하는 상태로 접합된 전극 접합 구조(159)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 13A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. TSV(157b)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 또한, 전극 접합 구조(159)는, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125)의 최상층에 마련된 전극과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 최상층에 마련된 전극을 직접 접촉한 상태로 접합함으로써 형성된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(13A)에서는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 13B에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(13A)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157b)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 13C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(13B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 13D에 도시하는 바와 같이, TSV(157b)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157b)는, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157b)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 13E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(13D)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 13F에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 배선 및 제2 기판(110B)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, TSV(157a) 및 TSV(157b)가 접속하는 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 동일하여도 좋고 서로 달라도 좋다.
또한, 도 13G에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(13F)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157a, 157b)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 13H에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(13G)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 13I에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(13G)의 구조에 대해, TSV(157a, 157b)는, 각각의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 각각의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 또한, TSV(157b)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155c, 155d)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157a, 157b)는, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c, 155d)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157a, 157b)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 13J에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(13I)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 13A∼도 13J에서 도시한 고체 촬상 장치(13A∼13J)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c, 155d)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c, 155d)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b, 155c, 155d)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157a, 157b)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-9. 제9의 구성례)
계속해서, 도 14A∼도 14P를 참조하여, 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(14A∼14P)에 관해 설명한다. 도 14A∼도 14P는, 제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(14A∼14P)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제9의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(14A∼14P)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선과 접속하고, 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 셰어드 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련되고, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)이 접합하고 면에 마련되는 서로의 전극을 접촉 상태로 접합한 전극 접합 구조(159)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 14A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. TSV(157b)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하여 마련되고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선과 접촉하여 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 또한, 전극 접합 구조(159)는, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125)의 최상층에 마련되는 전극과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 최상층에 마련된 전극을 직접 접촉한 상태로 접합함으로써 형성된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(14A)에서는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 14B에 도시하는 바와 같이, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다.
또한, 도 14C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(14B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 14D에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 배선 및 제2 기판(110B)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 14E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(14D)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157a)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 14F에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(14E)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 14G에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(14E)의 구조에 대해, TSV(157a)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157a)는, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157a)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 14H에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(14G)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 14I에 도시하는 바와 같이, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선과 접촉하여 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 배선 및 제3 기판(110C)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 14J에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(14I)의 구조에 대해, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 이에 의해, 패드(151)는, 도전 재료층(510)을 통하여 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 14K에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(14J)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 14L에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(14I)의 구조에 대해, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 배선 및 제2 기판(110B)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 14M에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(14L)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157a)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 14N에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(14M)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 14O에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(14M)의 구조에 대해, TSV(157a)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157a)는, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157a)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 14P에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(14O)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 14A∼도 14P에서 도시한 고체 촬상 장치(14A∼14P)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157a, 157b)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-10. 제10의 구성례)
다음에, 도 15A∼도 15J를 참조하여, 제10의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(15A∼15J)에 관해 설명한다. 도 15A∼도 15J는, 제10의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(15A∼15J)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제10의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(15A∼15J)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선과 접속하고, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하여 마련된 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 셰어드 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련되고, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)이 접합하고 면에 마련되는 서로의 전극을 접촉 상태로 접합한 전극 접합 구조(159)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 15A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제2 기판(110B)의 표면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. TSV(157b)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선과 접촉하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 또한, 전극 접합 구조(159)는, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125)의 최상층에 마련되는 전극과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 최상층에 마련된 전극을 직접 접촉한 상태로 접합함으로써 형성된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(15A)에서는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 15B에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(15A)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157b)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 15C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(15B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 15D에 도시하는 바와 같이, TSV(157b)는, 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155))에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157b)는, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157b)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 15E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(15D)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 15F에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 배선 및 제2 기판(110B)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, TSV(157a) 및 TSV(157b)가 접속하는 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 동일하여도 좋고 서로 달라도 좋다.
또한, 도 15G에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(15F)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157a, 157b)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 15H에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(15G)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 15I에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(15G)의 구조에 대해, TSV(157a, 157b)는, 각각의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 각각의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157a)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 또한, TSV(157b)의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155c))에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157a, 157b)는, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157a, 157b)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 15J에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(15I)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 15A∼도 15J에서 도시한 고체 촬상 장치(15A∼15J)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b, 155c)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b, 155c)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157a, 157b)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-11. 제11의 구성례)
다음에, 도 16A∼도 16C를 참조하여, 제11의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(16A∼16C)에 관해 설명한다. 도 16A∼도 16C는, 제11의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(16A∼16C)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제11의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(16A∼16C)에서는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C) 및 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157)가 마련된다.
구체적으로는, 도 16A에 도시하는 바와 같이, TSV(157)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C) 및 제2 기판(110B)을 관통하여 마련된다. 예를 들면, TSV(157)는, 제3 기판(110C) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 또한, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)에는, 각각 패드(151)가 마련되고, 당해 패드(151)를 노출되도록 패드 개구부(153a, 153b)가 마련된다. 따라서, 고체 촬상 장치(16A)에서는, 패드(151), 패드 개구부(153a, 153b) 및 TSV(157)를 통하여 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 내부와, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 또는 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125)의 어느 하나의 내부에 적어도 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 16B에 도시하는 바와 같이, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성되고, 인출선 개구부(155b)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터, 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 16C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(16B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 16A∼도 16C에서 도시한 고체 촬상 장치(16A∼16C)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(제12의 구성례)
다음에, 도 17A∼도 17F를 참조하여, 제12의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(17A∼17F)에 관해 설명한다. 도 17A∼도 17F는, 제12의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(17A∼17F)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제12의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(17A∼17F)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 17A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하여 마련되고, 제3 기판(110C) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 또한, TSV(157b)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하여 마련되고, 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 이면측부터 반도체 기판(131)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(17A)에서는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 17B에 도시하는 바와 같이, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다.
또한, 도 17C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(17B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 17D에 도시하는 바와 같이, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 반도체 기판(121)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 배선 및 제3 기판(110C)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 17E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(17D)의 구조에 대해, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다.
또한, 도 17F에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(17E)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 17A∼도 17F에서 도시한 고체 촬상 장치(17A∼17F)에서 패드(151)는, 하나의 인출선 개구부(155)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157a, 157b)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-13. 제13의 구성례)
계속해서, 도 18A∼도 18E를 참조하여, 제13의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(18A∼8E)에 관해 설명한다. 도 18A∼도 18E는, 제13의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(18A∼18E)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제13의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(18A∼18E)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 트윈 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 18A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. TSV(157a)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(18A)에서는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 18B에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(18A)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157b)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 각 배선과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 18C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(18B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 18D에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(18A)의 구조에 대해, TSV(157b)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155b, 155a)에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157b)는, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157b)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 18E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(18D)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 18A∼도 18E에서 도시한 고체 촬상 장치(18A∼18E)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157a, 157b)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-14. 제14의 구성례)
다음에, 도 19A∼도 19F를 참조하여, 제14의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(19A∼19F)에 관해 설명한다. 도 19A∼도 19F는, 제14의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(19A∼19F)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제14의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(19A∼19F)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선과 접속하고, 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 셰어드 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 19A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. TSV(157b)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하여 마련되고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선과 접촉하여 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(19A)에서는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 19B에 도시하는 바와 같이, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다.
또한, 도 19C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(19B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 19D에 도시하는 바와 같이, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선과 접촉하여 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 배선 및 제3 기판(110C)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 19E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(19D)의 구조에 대해, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다.
또한, 도 19F에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(19E)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 19A∼도 19F에서 도시한 고체 촬상 장치(19A∼19F)에서 패드(151)는, 하나의 인출선 개구부(155)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157a, 157b)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-15. 제15의 구성례)
계속해서, 도 20A∼도 20E를 참조하여, 제15의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(20A∼20E)에 관해 설명한다. 도 20A∼도 20E는, 제15의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(20A∼20E)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제15의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(20A∼20E)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하여 마련된 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 셰어드 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 20A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. TSV(157b)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선과 접촉하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(20A)에서는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 20B에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(20A)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157b)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 20C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(20B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 20D에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(20B)의 구조에 대해, TSV(157b)는, 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155))에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157b)는, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157b)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 20E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(20D)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 20A∼도 20E에서 도시한 고체 촬상 장치(20A∼20E)에서 패드(151)는, 하나의 인출선 개구부(155)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157a, 157b)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-16. 제16의 구성례)
다음에, 도 21A∼도 21C를 참조하여, 제16의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(21A∼21C)에 관해 설명한다. 도 21A∼도 21C는, 제16의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(21A∼21C)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제16의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(21A∼21C)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157)에 더하여, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 접합면에, 서로의 전극이 직접 접촉하는 상태로 접합된 전극 접합 구조(159)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 21A에 도시하는 바와 같이, 전극 접합 구조(159)는, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125)의 최상층에 형성된 전극과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 최상층에 형성된 전극이 직접 접촉한 상태로 접합됨으로써 형성된다. 또한, TSV(157)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(21A)에서는, TSV(157) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 21B에 도시하는 바와 같이, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다.
또한, 도 21C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(21B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 21A∼도 21C에서 도시한 고체 촬상 장치(21A∼21C)에서 패드(151)는, 하나의 인출선 개구부(155)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-17. 제17의 구성례)
계속해서, 도 22A∼도 22F를 참조하여, 제17의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(22A∼2F)에 관해 설명한다. 도 22A∼도 22F는, 제17의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(22A∼22F)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제17의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(22A∼22F)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 트윈 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련되고, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 접합면에, 서로의 전극이 직접 접촉하는 상태로 접합된 전극 접합 구조(159)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 22A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. TSV(157b)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 이면측부터 반도체 기판(131)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 또한, 전극 접합 구조(159)는, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125)의 최상층에 마련되는 전극과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 최상층에 마련된 전극을 직접 접촉한 상태로 접합함으로써 형성된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(22A)에서는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 22B에 도시하는 바와 같이, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다.
또한, 도 22C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(22B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 22D에 도시하는 바와 같이, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 반도체 기판(121)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 배선 및 제3 기판(110C)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 22E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(22D)에 대해, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 즉, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면상에 마련되고, 도전 재료층(510)을 통하여 각 기판의 다층 배선층(105, 125, 135) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다.
또한, 도 22F에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(22E)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 22A∼도 22F에서 도시한 고체 촬상 장치(22A∼22F)에서 패드(151)는, 하나의 인출선 개구부(155)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-18. 제18의 구성례)
다음에, 도 23A∼도 23E를 참조하여, 제18의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(23A∼23E)에 관해 설명한다. 도 23A∼도 23E는, 제18의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(23A∼23E)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제18의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(23A∼23E)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 트윈 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련되고, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 접합면에, 서로의 전극이 직접 접촉하는 상태로 접합된 전극 접합 구조(159)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 23A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. TSV(157b)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되고, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 또한, 전극 접합 구조(159)는, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125)의 최상층에 마련되는 전극과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 최상층에 마련된 전극을 직접 접촉한 상태로 접합함으로써 형성된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(23A)에서는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 23B에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(23A)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157b)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 23C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(23B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 23D에 도시하는 바와 같이, TSV(157b)는, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)의 제1의 관통구멍 및 제2의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155a, 155b))에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157b)는, 인출선 개구부(155a, 155b)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157b)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 23E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(23D)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 23A∼도 23E에서 도시한 고체 촬상 장치(23A∼23E)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157a, 157b)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-19. 제19의 구성례)
계속해서, 도 24A∼도 24F를 참조하여, 제19의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(24A∼24F)에 관해 설명한다. 도 24A∼도 24F는, 제19의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(24A∼24F)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제19의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(24A∼24F)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선과 접속하고, 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 셰어드 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련되고, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)이 접합하고 면에 마련되는 서로의 전극을 접촉 상태로 접합한 전극 접합 구조(159)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 24A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. TSV(157b)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하여 마련되고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선과 접촉하여 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 또한, 전극 접합 구조(159)는, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125)의 최상층에 마련되는 전극과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 최상층에 마련된 전극을 직접 접촉한 상태로 접합함으로써 형성된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(24A)에서는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 24B에 도시하는 바와 같이, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 이에 의해, 패드(151)는, 도전 재료층(510)을 통하여 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 24C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(24B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 24D에 도시하는 바와 같이, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 이면측부터 제2 기판(110B)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선과 접촉하여 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련되어도 좋다. 이에 의해서도, TSV(157b)는, 제2 기판(110B)의 배선 및 제3 기판(110C)의 배선을 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각은 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 24E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(24D)의 구조에 대해, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 이면측에 마련되고, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속하여도 좋다. 구체적으로는, 인출선 개구부(155)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 반도체 기판(101)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키도록 형성된다. 또한, 인출선 개구부(155)의 내벽에는, 텅스텐(W) 등으로 형성된 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)은, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위까지 연신된다. 또한, 제1 기판(110A)의 이면측의 절연막(109)의 위에 연신된 도전 재료층(510)의 위에는, 패드(151)가 마련된다. 이에 의해, 패드(151)는, 도전 재료층(510)을 통하여 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선과 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 24F에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(24E)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 24A∼도 24F에서 도시한 고체 촬상 장치(24A∼24F)에서 도전 재료층(510)은, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 전기적으로 격리되어 마련되어도 좋다. 또한, 패드(151)는, 인출선 개구부(155a, 155b)마다 마련되어 있어도 좋고 하나의 인출선 개구부(155a, 155b)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157a, 157b)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(4-20. 제20의 구성례)
다음에, 도 25A∼도 25E를 참조하여, 제20의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(25A∼25E)에 관해 설명한다. 도 25A∼도 25E는, 제20의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(25A∼25E)의 한 예를 도시하는 종단면도이다.
제20의 구성례에 관한 고체 촬상 장치(25A∼25E)에서는, 제1 기판(110A)의 신호선 및 전원선과, 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선을 전기적으로 접속하는 트윈 콘택트 구조의 TSV(157a)에 더하여, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선과 접속하고, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하여 마련된 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 셰어드 콘택트 구조의 TSV(157b)가 또한 마련되고, 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)이 접합하고 면에 마련되는 서로의 전극을 접촉 상태로 접합한 전극 접합 구조(159)가 또한 마련된다.
구체적으로는, 도 25A에 도시하는 바와 같이, TSV(157a)는, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C) 및 제2 기판(110B)을 관통하고, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105) 내의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 제3 기판(110C)의 이면측부터 제3 기판(110C)을 관통하고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선을 노출시키는 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. TSV(157b)는, 제1 기판(110A)의 이면측부터 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)을 관통하여 마련되고, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선과 접촉하고, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선을 노출시키는 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조로 마련된다. 또한, 전극 접합 구조(159)는, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125)의 최상층에 마련되는 전극과, 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 최상층에 마련된 전극을 직접 접촉한 상태로 접합함으로써 형성된다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(25A)에서는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각이 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 패드(151)는, 제1 기판(110A)의 다층 배선층(105), 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125), 또는 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135)의 어느 하나의 내부에 마련되어 있으면 좋다.
또한, 도 25B에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(25A)의 구조에 대해, 제1 기판(110A)의 이면측에는 도전 재료층(510)이 마련되고, 도전 재료층(510)의 위에는 패드(151)가 마련되어도 좋다. 도전 재료층(510)이 제1 기판(110A)의 이면측에 노출하는 TSV(157b)의 위에 연신되도록 마련됨으로써, 외부 회로와의 접점이 되는 패드(151)는, TSV(157a, 157b) 및 전극 접합 구조(159)를 통하여, 제1 기판(110A), 제2 기판(110B) 및 제3 기판(110C)의 신호선 및 전원선의 각각과 서로 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 도 25C에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(25B)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 25D에 도시하는 바와 같이, TSV(157b)는, 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조에 대신하여, 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조로 마련되어도 좋다. 구체적으로는, TSV(157b)의 관통구멍(즉, 인출선 개구부(155))에 도전 재료층(510)이 성막되고, 도전 재료층(510)에 의해, 제2 기판(110B)의 다층 배선층(125) 내의 배선 및 제3 기판(110C)의 다층 배선층(135) 내의 배선은, 전기적으로 접속된다. 이와 같은 경우, TSV(157b)는, 인출선 개구부(155)의 내벽에 성막된 도전 재료층(510)에 의해, 패드(151)와, 각 기판의 다층 배선층 내의 배선을 전기적으로 접속하는 패드 인출 구조와 유사한 구조를 취할 수 있다. 따라서, TSV(157b)는, 패드 인출 구조의 기능을 겸하는 것도 가능하다.
또한, 도 25E에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(25D)의 구조에 대해, 패드(151)는, 절연막(109)의 내부에 매입되어 형성되어도 좋다.
또한, 도 25A∼도 25E에서 도시한 고체 촬상 장치(25A∼25E)에서 패드(151)는, 하나의 인출선 개구부(155)에 대해 복수 마련되어도 좋다. 또한, TSV(157)는, 패드(151)와 같은 제2의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋고 통상의 배선과 같은 제1의 금속에 의해 형성되는 배선에 접속하여도 좋다.
(5. 적용례)
(전자 기기에의 응용)
이상 설명한 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치(1∼25E)의 적용례에 관해 설명한다. 여기서는, 고체 촬상 장치(1∼25E)가 적용될 수 있는 전자 기기의 몇가지의 예에 관해 설명한다.
도 26A는, 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치(1∼25E)가 적용될 수 있는 전자 기기의 한 예인 스마트 폰의 외관을 도시하는 도면이다. 도 26A에 도시하는 바와 같이, 스마트 폰(901)은, 버튼으로 구성되고 유저에 의한 조작 입력을 접수하는 조작부(903)와, 각종의 정보를 표시하는 표시부(905)와, 몸체 내에 마련되고, 관찰 대상을 전자적으로 촬영하는 촬상부(도시 생략)를 갖는다. 당해 촬상부가, 고체 촬상 장치(1∼25E)에 의해 구성될 수 있다.
도 26B 및 도 26C는, 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치(1∼25E)가 적용될 수 있는 전자 기기의 다른 예인 디지털 카메라의 외관을 도시하는 도면이다. 도 26B는, 디지털 카메라(911)를 전방(피사체측)에서 바라본 외관을 도시하고 있고, 도 26C는, 디지털 카메라(911)를 후방에서 바라본 외관을 도시하고 있다. 도 26B 및 도 26C에 도시하는 바와 같이, 디지털 카메라(911)는, 본체부(카메라 바디)(913)와, 교환식의 렌즈 유닛(915)와, 촬영시에 유저에 의해 파지되는 그립부(917)와, 각종의 정보를 표시하는 모니터(919)와, 촬영시에 유저에 의해 관찰되는 스루화(畵)를 표시하는 EVF(921)와, 몸체 내에 마련되고, 관찰 대상을 전자적으로 촬영하는 촬상부(도시 생략)를 갖는다. 당해 촬상부가, 고체 촬상 장치(1∼25E)에 의해 구성될 수 있다.
이상, 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치(1∼25E)가 적용될 수 있는 전자 기기의 몇가지의 예에 관해 설명하였다. 또한, 고체 촬상 장치(1∼25E)가 적용될 수 있는 전자 기기는 상기에서 예시한 것으로 한정되지 않고, 당해 고체 촬상 장치(1∼25E)는, 비디오 카메라, 안경형의 웨어러블 디바이스, HMD(Head Mounted Display), 태블릿 PC, 또는 게임기기 등 모든 전자 기기에 탑재되는 촬상부로서 적용하는 것이 가능하다.
(고체 촬상 장치의 다른 구조에의 응용)
또한, 본 개시에 관한 기술은, 도 27A에서 도시하는 고체 촬상 장치에 적용되어도 좋다. 도 27A는, 본 개시에 관한 기술을 적용할 수 있는 고체 촬상 장치의 구성례를 도시하는 단면도이다.
고 촬상 장치에서는, PD(포토 다이오드)(20019)가, 반도체 기판(20018)의 이면(도면에서는 상면)측부터 입사하는 입사광(20001)을 수광한다. PD(20019)의 상방에는, 평탄화막(20013), CF(컬러 필터(20012)), 마이크로렌즈(20011)가 마련되어 있고, 각 부분을 순차적으로 통하여 입사한 입사광(20001)을, 수광면(20017)에서 수광하여 광전변환이 행하여진다.
예를 들면, PD(20019)는, n형 반도체 영역(20020)이, 전하(전자)를 축적하는 전하 축적 영역으로서 형성되어 있다. PD(20019)에서는, n형 반도체 영역(20020)은, 반도체 기판(20018)의 p형 반도체 영역(20016, 20041)의 내부에 마련되어 있다. n형 반도체 영역(20020)의, 반도체 기판(20018)의 표면(하면)측에는, 이면(상면)측보다도 불순물 농도가 높은 p형 반도체 영역(20041)이 마련되어 있다. 즉, PD(20019)는, HAD(Hole-Accumulation Diode) 구조로 되어 있고, n형 반도체 영역(20020)의 상면측과 하면측의 각 계면에서 암전류가 발생하는 것을 억제하도록, p형 반도체 영역(20016, 20041)이 형성되어 있다.
반도체 기판(20018)의 내부에는, 복수의 화소(20010)의 사이를 전기적으로 분리하는 화소 분리부(20030)가 마련되어 있고, 이 화소 분리부(20030)로 구획된 영역에, PD(20019)가 마련되어 있다. 도면 중, 상면측부터 장치를 본, 화소 분리부(20030)는, 예를 들면, 복수의 화소(20010)의 사이에 개재하도록 격자형상으로 형성되어 있고, PD(20019)는, 이 화소 분리부(20030)로 구획된 영역 내에 형성되어 있다.
각 PD(20019)에서는, 애노드가 접지되어 있고, 고체 촬상 장치에서의, PD(20019)가 축적한 신호 전하(예를 들면, 전자)는, 도시하지 않은 전송 Tr(MOS FET) 등을 통하여 판독되어, 전기 신호로서, 도시하지 않은 VSL(수직 신호선)에 출력된다.
배선층(20050)은, 반도체 기판(20018) 중, 차광막(20014), CF(20012), 마이크로렌즈(20011) 등의 각 부분이 마련된 이면(상면)과는 반대측의 표면(하면)에 마련되어 있다.
배선층(20050)은, 배선(20051)과 절연층(20052)을 포함하고, 절연층(20052) 내에서 배선(20051)이 각 소자에 전기적으로 접속하도록 형성되어 있다. 배선층(20050)은, 이른바 다층 배선의 층으로 되어 있고, 절연층(20052)을 구성하는 층간 절연막과 배선(20051)이 교대로 복수회 적층되어 형성되어 있다. 여기서는, 배선(20051)로서는, 전송 Tr 등의 PD(20019)로부터 전하를 판독하기 위한 Tr에의 배선이나, VSL 등의 각 배선이, 절연층(20052)을 통하여 적층되어 있다.
배선층(20050)의, PD(20019)가 마련되어 있는 측에 대해 반대측의 면에는, 유지 기판(20061)이 마련되어 있다. 예를 들면, 두께가 수백㎛의 실리콘 반도체로 이루어지는 기판이, 유지 기판(20061)으로서 마련되어 있다.
차광막(20014)은, 반도체 기판(20018)의 이면(도면에서는 상면)의 측에 마련되어 있다.
차광막(20014)은, 반도체 기판(20018)의 상방부터 반도체 기판(20018)의 이면을 향하는 입사광(20001)의 일부를 차광하도록 구성되어 있다.
차광막(20014)은, 반도체 기판(20018)의 내부에 마련된 화소 분리부(20030)의 상방에 마련되어 있다. 여기서는, 차광막(20014)은, 반도체 기판(20018)의 이면(상면)상에서 실리콘 산화막 등의 절연막(20015)을 통하여, 볼록형상으로 돌출하도록 마련되어 있다. 이에 대해, 반도체 기판(20018)의 내부에 마련된 PD(20019)의 상방에서는, PD(20019)에 입사광(20001)이 입사하도록, 차광막(20014)은, 마련되어 있지 않고, 개구하고 있다.
즉, 도면 중, 상면측부터, 고체 촬상 장치를 본 경우, 차광막(20014)의 평면 형상은, 격자형상으로 되어 있고, 입사광(20001)이 수광면(20017)에 통과하는 개구가 형성되어 있다.
차광막(20014)은, 광을 차광하는 차광 재료로 형성되어 있다. 예를 들면, 티탄(Ti)막과 텅스텐(W)막을, 순차적으로, 적층함으로써, 차광막(20014)이 형성되어 있다. 이 밖에, 차광막(20014)은, 예를 들면, 질화티탄(TiN)막과 텅스텐(W)막을, 순차적으로, 적층함으로써 형성할 수 있다.
차광막(20014)은, 평탄화막(20013)에 의해 피복되어 있다. 평탄화막(20013)은, 광을 투과하는 절연 재료를 사용하여 형성되어 있다.
화소 분리부(20030)는, 홈부(20031), 고정 전하막(20032) 및, 절연막(20033)을 갖는다.
고정 전하막(20032)은, 반도체 기판(20018)의 이면(상면)의 측에서 복수의 화소(20010)의 사이를 구획하고 있는 홈부(20031)를 덮도록 형성되어 있다.
구체적으로는, 고정 전하막(20032)은, 반도체 기판(20018)에서의 이면(상면)측에 형성되는 홈부(20031)의 내측의 면을 일정한 두께로 피복하도록 마련되어 있다. 그리고, 그 고정 전하막(20032)으로 피복된 홈부(20031)의 내부를 매입하도록, 절연막(20033)이 마련되어 있다(충전되어 있다).
여기서는, 고정 전하막(20032)은, 반도체 기판(20018)과의 계면 부분에서 정전하(홀) 축적 영역이 형성되어 암전류의 발생이 억제되도록, 부의 고정 전하를 갖는 고유전체를 이용하여 형성되어 있다. 고정 전하막(20032)이 부의 고정 전하를 갖도록 형성되어 있음으로써, 그 부의 고정 전하에 의해, 반도체 기판(20018)과의 계면에 전계가 가하여져, 정전하(홀) 축적 영역이 형성된다.
고정 전하막(20032)은, 예를 들면, 하프늄 산화막(HfO2막)로 형성할 수 있다. 또한, 고정 전하막(20032)은, 그 밖에, 예를 들면, 하프늄, 지르코늄, 알루미늄, 탄탈, 티탄, 마그네슘, 이트륨, 란타노이드 원소 등의 산화물의 적어도 하나를 포함하도록 형성할 수 있다.
또한, 본 개시에 관한 기술은, 도 27B에서 도시하는 고체 촬상 장치에 적용되어도 좋다. 도 27B는, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 고체 촬상 장치의 개략 구성을 도시한다.
고체 촬상 장치(30001)는, 복수의 화소(30002)가 규칙성을 갖고서 2차원 배열된 촬상부(이른바 화소부)(30003)와, 촬상부(30003)의 주변에 배치된 주변 회로, 즉 수직 구동부(30004), 수평 전송부(30005) 및 출력부(30006)를 갖고서 구성된다. 화소(30002)는, 하나의 광전변환 소자인 포토 다이오드(30021)와, 복수의 화소 트랜지스터(MOS 트랜지스터)(Tr1, Tr2, Tr3, Tr4)에 의해 구성된다.
포토 다이오드(30021)는, 광 입사로 광전변환되고, 그 광전변환에서 생성된 신호 전하를 축적하는 영역을 갖고서 이루어진다. 복수의 화소 트랜지스터는, 본 예에서는 전송 트랜지스터(Tr1), 리셋 트랜지스터(Tr2), 증폭 트랜지스터(Tr3) 및 선택 트랜지스터(Tr4)의 4개의 MOS 트랜지스터를 갖고 있다. 전송 트랜지스터(Tr1)는, 포토 다이오드(30021)에 축적된 신호 전하를 후술하는 플로팅 디퓨전(FD) 영역(30022)에 판독하는 트랜지스터이다. 리셋 트랜지스터(Tr2)는, FD 영역(30022)의 전위를 규정의 값으로 설정하기 위한 트랜지스터이다. 증폭 트랜지스터(Tr3)는, FD 영역(30022)에 판독된 신호 전하를 전기적으로 증폭하기 위한 트랜지스터이다. 선택 트랜지스터(Tr4)는, 화소 1행을 선택하여 화소 신호를 수직 신호선(30008)에 판독하기 위한 트랜지스터이다.
또한, 도시하지 않지만, 선택 트랜지스터(Tr4)를 생략한 3트랜지스터와 포토 다이오드(PD)로 화소를 구성하는 것도 가능하다.
화소(30002)의 회로 구성에서는, 전송 트랜지스터(Tr1)의 소스가 포토 다이오드(30021)에 접속되고, 그 드레인이 리셋 트랜지스터(Tr2)의 소스에 접속된다. 전송 트랜지스터(Tr1)와 리셋 트랜지스터(Tr2) 사이의 전하-전압 변환 수단이 되는 FD 영역(30022)(전송 트랜지스터의 드레인 영역, 리셋 트랜지스터의 소스 영역에 상당한다)가 증폭 트랜지스터(Tr3)의 게이트에 접속된다. 증폭 트랜지스터(Tr3)의 소스는 선택 트랜지스터(Tr4)의 드레인에 접속된다. 리셋 트랜지스터(Tr2)의 드레인 및 증폭 트랜지스터(Tr3)의 드레인은, 전원 전압 공급부에 접속된다. 또한, 선택 트랜지스터(Tr4)의 소스가 수직 신호선(30008)에 접속된다.
수직 구동부(30004)로부터는, 1행에 배열된 화소의 리셋 트랜지스터(Tr2)의 게이트에 공통으로 인가되는 행 리셋 신호(φRST)가, 마찬가지로 1행의 화소의 전송 트랜지스터(Tr1)의 게이트에 공통으로 인가되는 행 전송 신호(φTRG)가, 마찬가지로 1행의 선택 트랜지스터(Tr4)의 게이트에 공통으로 인가되는 행 선택 신호(φSEL)가, 각각 공급되도록 이루어진다.
수평 전송부(30005)는, 각 열의 수직 신호선(30008)에 접속된 증폭기 또는 아날로그/디지털 변환기(ADC), 본 예에서는 아날로그/디지털 변환기(30009)와, 열선택 회로(스위치 수단)(30007)와, 수평 전송선(예를 들면 데이터 비트선과 동수의 배선으로 구성된 버스 배선)(30010)를 갖고서 구성된다. 출력부(30006)는, 증폭기 또는, 아날로그/디지털 변환기 및/또는 신호 처리 회로, 본 예에서는 수평 전송선(30010)로부터의 출력을 처리하는 신호 처리 회로(30011)와, 출력 버퍼(30012)를 갖고서 구성된다.
이 고체 촬상 장치(30001)에서는, 각 행의 화소(30002)의 신호가 각 아날로그/디지털 변환기(30009)에서 아날로그/디지털 변환되어, 순차적으로 선택되는 열선택 회로(30007)를 통하여 수평 전송선(30010)에 판독되고, 순차적으로 수평 전송된다. 수평 전송선(30010)에 판독된 화상 데이터는, 신호 처리 회로(30011)를 통하여 출력 버퍼(30012)에서 출력된다.
화소(3002)에서의 일반적인 동작은, 최초에 전송 트랜지스터(Tr1)의 게이트와 리셋 트랜지스터(Tr2)의 게이트를 온 상태로 하여 포토 다이오드(30021)의 전하를 전부 비운다. 뒤이어, 전송 트랜지스터(Tr1)의 게이트와 리셋 트랜지스터(Tr2)의 게이트를 오프 상태로 하여 전하 축적을 행한다. 다음에, 포토 다이오드(30021)의 전하를 판독하기 직전에 리셋 트랜지스터(Tr2)의 게이트를 온 상태로 하여 FD 영역(30022)의 전위를 리셋한다. 그 후, 리셋 트랜지스터(Tr2)의 게이트를 오프 상태로 하고 전송 트랜지스터(Tr1)의 게이트를 온 상태로 하여 포토 다이오드(30021)로부터의 전하를 FD 영역(30022)에 전송한다. 증폭 트랜지스터(Tr3)에서는 게이트에 전하가 인가된 것을 받아서 신호 전하를 전기적으로 증폭한다. 한편, 선택 트랜지스터(Tr4)는 상기 판독 직전의 FD 리셋시부터 판독 대상 화소만 온 상태가 되고, 당해 화소 내 증폭 트랜지스터(Tr3)로부터의 전하-전압 변환된 화상 신호가 수직 신호선(30008)에 판독되게 된다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 고체 촬상 장치의 다른 구조례에 관해 설명하였다.
(카메라에의 적용례)
상술한 고체 촬상 장치는, 예를 들면, 디지털 카메라나 비디오 카메라 등의 카메라 시스템, 촬상 기능을 갖는 휴대 전화, 또는, 촬상 기능을 구비한 다른 기기 등의 전자 기기에 적용할 수 있다. 이하, 전자 기기의 한 구성례로서, 카메라를 예로 들어 설명한다. 도 27C는, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 비디오 카메라의 구성례를 도시하는 설명도이다.
이 예의 카메라(10000)는, 고체 촬상 장치(10001)와, 고체 촬상 장치(10001)의 수광 센서부에 입사광을 유도하는 광학계(10002)와, 고체 촬상 장치(10001) 및 광학계(10002) 사이에 마련되는 셔터 장치(10003)와, 고체 촬상 장치(10001)를 구동하는 구동 회로(10004)를 구비한다. 또한, 카메라(10000)는, 고체 촬상 장치(10001)의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로(10005)를 구비한다.
광학계(광학 렌즈10002)는, 피사체로부터의 상광(입사광)을 고체 촬상 장치(10001)의 촬상면(부도시)상에 결상시킨다. 이에 의해, 고체 촬상 장치(10001) 내에, 일정 기간, 신호 전하가 축적된다. 또한, 광학계(10002)는, 복수의 광학 렌즈를 포함하는 광학 렌즈군으로 구성하여도 좋다. 또한, 셔터 장치(10003)는, 입사광의 고체 촬상 장치(10001)에의 광조사 기간 및 차광 기간을 제어한다.
구동 회로(10004)는, 고체 촬상 장치(10001) 및 셔터 장치(10003)에 구동 신호를 공급한다. 그리고, 구동 회로(10004)는, 공급한 구동 신호에 의해, 고체 촬상 장치(10001)의 신호 처리 회로(10005)에의 신호 출력 동작 및, 셔터 장치(10003)의 셔터 동작을 제어한다. 즉, 이 예에서는, 구동 회로(10004)로부터 공급된 구동 신호(타이밍 신호)에 의해, 고체 촬상 장치(10001)로부터 신호 처리 회로(10005)에의 신호 전송 동작을 행한다.
신호 처리 회로(10005)는, 고체 촬상 장치(10001)로부터 전송된 신호에 대해, 각종의 신호 처리를 시행한다. 그리고, 각종 신호 처리가 시행된 신호(AV-SIGNAL)는, 메모리 등의 기억 매체(부도시)에 기억되는, 또는, 모니터(부도시)에 출력된다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 카메라의 한 예에 관해 설명하였다.
(내시경 수술 시스템에의 적용례)
예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 내시경 수술 시스템에 적용되어도 좋다.
도 27D는, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면이다.
도 27D에서는, 시술자(의사(11131))가, 내시경 수술 시스템(11000)을 이용하여, 환자 베드(11133)상의 환자(11132)에 수술을 행하고 있는 양상이 도시되어 있다. 도시하는 바와 같이, 내시경 수술 시스템(11000)은, 내시경(11100)과, 기복 튜브(11111)나 에너지 처치구(11112) 등의, 그 밖의 시술구(11110)와, 내시경(11100)을 지지하는 지지 암 장치(11120)와, 내시경하 수술을 위한 각종의 장치가 탑재된 카트(11200)로 구성된다.
내시경(11100)은, 선단부터 소정 길이의 영역이 환자(11132)의 체강 내에 삽입되는 경통(11101)과, 경통(11101)의 기단에 접속된 카메라 헤드(11102)로 구성된다. 도시하는 예에서는, 경성의 경통(11101)을 갖는 이른바 경성경으로서 구성된 내시경(11100)을 도시하고 있지만, 내시경(11100)은, 연성의 경통을 갖는 이른바 연성경으로서 구성되어도 좋다.
경통(11101)의 선단에는, 대물 렌즈가 감입된 개구부가 마련되어 있다. 내시경(11100)에는 광원 장치(11203)가 접속되어 있고, 당해 광원 장치(11203)에 의해 생성된 광이, 경통(11101)의 내부에 연설되는 라이트 가이드에 의해 당해 경통의 선단까지 도광되고, 대물 렌즈를 통하여 환자(11132)의 체강 내의 관찰 대상을 향하여 조사된다. 또한, 내시경(11100)은, 직시경이라도 좋고 사시경 또는 측시경이라도 좋다.
카메라 헤드(11102)의 내부에는 광학계 및 촬상 소자가 마련되어 있고, 관찰 대상으로부터의 반사광(관찰광)은 당해 광학계에 의해 당해 촬상 소자에 집광된다. 당해 촬상 소자에 의해 관찰광이 광전변환되고, 관찰광에 대응하는 전기 신호, 즉 관찰상에 대응하는 화상 신호가 생성된다. 당해 화상 신호는, RAW 데이터로서 카메라 컨트롤 유닛(CCU : Camera Control Unit)(11201)에 송신된다.
CCU(11201)는, CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 등에 의해 구성되고, 내시경(11100) 및 표시 장치(11202)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, CCU(11201)는, 카메라 헤드(11102)로부터 화상 신호를 수취하고, 그 화상 신호에 대해, 예를 들면 현상 처리(디모자이크 처리) 등의, 당해 화상 신호에 의거한 화상을 표시하기 위한 각종의 화상 처리를 시행한다.
표시 장치(11202)는, CCU(11201)로부터의 제어에 의해, 당해 CCU(11201)에 의해 화상 처리가 시행된 화상 신호에 의거한 화상을 표시한다.
광원 장치(11203)는, 예를 들면 LED(light emitting diode) 등의 광원으로 구성되고, 시술부 등을 촬영할 때의 조사광을 내시경(11100)에 공급한다.
입력 장치(11204)는, 내시경 수술 시스템(11000)에 대한 입력 인터페이스이다. 유저는, 입력 장치(11204)를 통하여, 내시경 수술 시스템(11000)에 대해 각종의 정보의 입력이나 지시 입력을 행할 수가 있다. 예를 들면, 유저는, 내시경(11100)에 의한 촬상 조건(조사광의 종류, 배율 및 초점 거리 등)을 변경하는 취지의 지시 등을 입력한다.
처치구 제어 장치(11205)는, 조직의 소작(燒灼), 절개 또는 혈관의 봉지 등을 위한 에너지 처치구(11112)의 구동을 제어한다. 기복 장치(11206)는, 내시경(11100)에 의한 시야의 확보 및 시술자의 작업 공간의 확보의 목적으로, 환자(11132)의 체강을 팽창시키기 위해, 기복 튜브(11111)를 통하여 당해 체강 내에 가스를 보낸다. 레코더(11207)는, 수술에 관한 각종의 정보를 기록 가능한 장치이다. 프린터(11208)는, 수술에 관한 각종의 정보를 텍스트, 화상 또는 그래프 등 각종의 형식으로 인쇄 가능한 장치이다.
또한, 내시경(11100)에 시술부를 촬영할 때의 조사광을 공급하는 광원 장치(11203)는, 예를 들면 LED, 레이저광원 또는 이들의 조합에 의해 구성되는 백색광원으로 구성할 수 있다. RGB 레이저광원의 조합에 의해 백색광원이 구성되는 경우에는, 각 색(각 파장)의 출력 강도 및 출력 타이밍을 고정밀도로 제어할 수 있기 때문에, 광원 장치(11203)에서의 촬상 화상의 화이트 밸런스의 조정을 행할 수가 있다. 또한, 이 경우에는, RGB 레이저광원 각각으로부터의 레이저광을 시분할로 관찰 대상에 조사하고, 그 조사 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어함에 의해, RGB 각각에 대응하는 화상을 시분할로 촬상하는 것도 가능하다. 당해 방법에 의하면, 당해 촬상 소자에 컬러 필터를 마련하지 않아도, 컬러 화상을 얻을 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 출력한 광의 강도를 소정의 시간마다 변경하도록 그 구동이 제어되어도 좋다. 그 광의 강도의 변경의 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어하여 시분할로 화상을 취득하고, 그 화상을 합성함에 의해, 이른바 흑바램 및 백바램이 없는 고다이내믹 레인지의 화상을 생성할 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 특수광 관찰에 대응하는 소정의 파장 대역의 광을 공급 가능하게 구성되어도 좋다. 특수광 관찰에서는, 예를 들면, 체조직에서의 광의 흡수의 파장 의존성을 이용하여, 통상의 관찰시에 있어서의 조사광(즉, 백색광)과 비교하여 협대역의 광을 조사함에 의해, 점막 표층의 혈관 등의 소정의 조직을 고콘트라스트로 촬영하는 이른바 협대역 광관찰(Narrow Band Imaging)이 행하여진다. 또는, 특수광 관찰에서는, 여기광을 조사함에 의해 발생하는 형광에 의해 화상을 얻는 형광 관찰이 행하여져도 좋다. 형광 관찰에서는, 체조직에 여기광을 조사하여 당해 체조직으로부터의 형광을 관찰하는 것(자가 형광 관찰), 또는 인도시아닌그린(ICG) 등의 시약을 체조직에 국주(局注)함과 함께 당해 체조직에 그 시약의 형광 파장에 대응하는 여기광을 조사하여 형광상을 얻는 것 등을 행할 수가 있다. 광원 장치(11203)는, 이와 같은 특수광 관찰에 대응하는 협대역광 및/또는 여기광을 공급 가능하게 구성될 수 있다.
도 27E는, 도 27D에 도시하는 카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다.
카메라 헤드(11102)는, 렌즈 유닛(11401)과, 촬상부(11402)와, 구동부(11403)와, 통신부(11404)와, 카메라 헤드 제어부(11405)를 갖는다. CCU(11201)는, 통신부(11411)와, 화상 처리부(11412)와, 제어부(11413)를 갖는다. 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201)는, 전송 케이블(11400)에 의해 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.
렌즈 유닛(11401)은, 경통(11101)과의 접속부에 마련되는 광학계이다. 경통(11101)의 선단부터 받아들여진 관찰광은, 카메라 헤드(11102)까지 도광되고, 당해 렌즈 유닛(11401)에 입사한다. 렌즈 유닛(11401)은, 줌렌즈 및 포커스 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈가 조합되어 구성된다.
촬상부(11402)를 구성하는 촬상 소자는, 하나(이른바 단판식)라도 좋고 복수(이른바 다판식)라도 좋다. 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 예를 들면 각 촬상 소자에 의해 RGB 각각에 대응하는 화상 신호가 생성되고, 그들이 합성됨에 의해 컬러 화상이 얻어져도 좋다. 또는, 촬상부(11402)는, 3D(dimensional) 표시에 대응하는 우안용 및 좌안용의 화상 신호를 각각 취득하기 위한 한 쌍의 촬상 소자를 갖도록 구성되어도 좋다. 3D 표시가 행하여짐에 의해, 시술자(11131)는 시술부에서의 생체조직의 깊이를 보다 정확하게 파악하는 것이 가능해진다. 또한, 촬상부(11402)가 다판식으로 구성된 경우에는, 각 촬상 소자에 대응하여, 렌즈 유닛(11401)도 복수 계통 마련될 수 있다.
또한, 촬상부(11402)는, 반드시 카메라 헤드(11102)에 마련되지 않아도 좋다. 예를 들면, 촬상부(11402)는, 경통(11101)의 내부에, 대물 렌즈의 직후에 마련되어도 좋다.
구동부(11403)는, 액추에이터에 의해 구성되고, 카메라 헤드 제어부(11405)로부터의 제어에 의해, 렌즈 유닛(11401)의 줌렌즈 및 포커스 렌즈를 광축에 따라 소정의 거리만큼 이동시킨다. 이에 의해, 촬상부(11402)에 의한 촬상 화상의 배율 및 초점이 적절히 조정될 수 있다.
통신부(11404)는, CCU(11201)와의 사이에서 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11404)는, 촬상부(11402)로부터 얻은 화상 신호를 RAW 데이터로서 전송 케이블(11400)을 통하여 CCU(11201)에 송신한다.
또한, 통신부(11404)는, CCU(11201)로부터, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 수신하고, 카메라 헤드 제어부(11405)에 공급한다. 당해 제어 신호에는, 예를 들면, 촬상 화상의 프레임 레이트를 지정하는 취지의 정보, 촬상시의 노출치를 지정하는 취지의 정보 및/또는 촬상 화상의 배율 및 초점을 지정하는 취지의 정보 등 촬상 조건에 관한 정보가 포함된다.
또한, 상기한 프레임 레이트나 노출치, 배율, 초점 등의 촬상 조건은, 유저에 의해 적절히 지정되어도 좋고 취득된 화상 신호에 의거하여 CCU(11201)의 제어부(11413)에 의해 자동적으로 설정되어도 좋다. 후자인 경우에는, 이른바 AE(Auto Exposure) 기능, AF(Auto Focus) 기능 및 AWB(Auto White Balance) 기능이 내시경(11100)에 탑재되어 있게 된다.
카메라 헤드 제어부(11405)는, 통신부(11404)를 통하여 수신한 CCU(11201)로부터의 제어 신호에 의거하여, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어한다.
통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)와의 사이에서 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)로부터, 전송 케이블(11400)을 통하여 송신되는 화상 신호를 수신한다.
또한, 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)에 대해, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 송신한다. 화상 신호나 제어 신호는, 전기통신이나 광통신 등에 의해 송신할 수 있다.
화상 처리부(11412)는, 카메라 헤드(11102)로부터 송신된 RAW 데이터인 화상 신호에 대해 각종의 화상 처리를 시행한다.
제어부(11413)는, 내시경(11100)에 의한 시술부 등의 촬상 및, 시술부 등의 촬상에 의해 얻어지는 촬상 화상의 표시에 관한 각종의 제어를 행한다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.
또한, 제어부(11413)는, 화상 처리부(11412)에 의해 화상 처리가 시행된 화상 신호에 의거하여, 시술부 등이 찍혀진 촬상 화상을 표시 장치(11202)에 표시시킨다. 이때, 제어부(11413)는, 각종의 화상 인식 기술을 이용하여 촬상 화상 내에서의 각종의 물체를 인식하여도 좋다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 촬상 화상에 포함되는 물체의 에지의 형상이나 색 등을 검출함에 의해, 겸자(鉗子) 등의 시술구, 특정한 생체 부위, 출혈, 에너지 처치구(11112)의 사용시의 미스트 등을 인식할 수 있다. 제어부(11413)는, 표시 장치(11202)에 촬상 화상을 표시시킬 때에, 그 인식 결과를 이용하여, 각종의 수술 지원 정보를 당해 시술부의 화상에 중첩 표시시켜도 좋다. 수술 지원 정보가 중첩 표시되어, 시술자(11131)에게 제시됨에 의해, 시술자(11131)의 부담을 경감하는 것이나, 시술자(11131)가 확실하게 수술을 진행하는 것이 가능해진다.
카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)를 접속하는 전송 케이블(11400)은, 전기 신호의 통신에 대응하는 전기 신호 케이블, 광통신에 대응하는 광파이버, 또는 이들의 복합 케이블이다.
여기서, 도시한 예에서는, 전송 케이블(11400)을 이용하여 유선으로 통신이 행하여지고 있지만, 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201)와의 사이의 통신은 무선으로 행하여져도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 예를 들면, 카메라 헤드(11102)의 촬상부(11402)에 적용될 수 있다. 촬상부(11402)에 본 개시에 관한 기술을 적용함에 의해, 보다 선명한 시술부 화상을 얻을 수 있기 때문에, 시술자가 시술부를 확실하게 확인하는 것이 가능해진다.
또한, 여기서는, 한 예로서 내시경 수술 시스템에 관해 설명하였지만, 본 개시에 관한 기술은, 그 밖에, 예를 들면, 현미경 수술 시스템 등에 적용되어도 좋다.
(이동체에의 적용례)
예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 하나의 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 좋다.
도 27F는, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 27F에 도시한 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 바디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040) 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052) 및 차량탑재 네트워크 I/F(Interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
바디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 바디계 제어 유닛(12020)은, 키레스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신된 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 바디계 제어 유닛(12020)은, 이들의 전파 또는 신호의 입력을 접수하여, 차량의 도어 로크 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행하여도 좋다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력하는 것도 가능하고, 거리측정의 정보로서 출력하는 것도 가능하다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광이라도 좋고 적외선 등의 비가시광이라도 좋다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력된 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출하여도 좋고 운전자가 앉아서 졸고 있지 않는지를 판별하여도 좋다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차내외의 정보에 의거하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거한 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차량의 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득된 차외의 정보에 의거하여, 바디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 응하여 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔에 전환하는 등의 방현(防眩)을 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 27F의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)가 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다.
도 27G는, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.
도 27G에서는, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실내의 프론트유리의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실내의 프론트유리의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 차실내의 프론트유리의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 사용된다.
또한, 도 1022에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 프런트 노우즈에 마련되는 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 마련되는 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련되는 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)에서 촬상된 화상 데이터가 겹쳐짐에 의해, 차량(12100)을 상방에서 본 부감 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자라도 좋다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함에 의해, 특히 차량(12100)의 진행로상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 개략 동일 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0㎞/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한 마이크로 컴퓨터(12051)는, 선행차와 내차와의 사이에 미리 확보하여야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수가 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 근거하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를 2륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 그 밖의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량(12100)의 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하고, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황인 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통하여 드라이버에게 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 이용하여 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수가 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라라도 좋다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지의 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지의 여부를 판별하는 순서에 의해 행하여진다. 마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사가형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어하여도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(12031) 등에 적용될 수 있다. 촬상부(12031)에 본 개시에 관한 기술을 적용함에 의해, 보다 보기 쉬운 촬영 화상을 얻을 수 있기 때문에, 드라이버의 피로를 경감하는 것이 가능해진다. 또한, 보다 인식하기 쉬운 촬영 화상을 얻을 수 있기 때문에, 운전 지원의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(6. 보충)
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 개시의 알맞은 실시 형태에 관해 상세히 설명하였지만, 본 개시의 기술적 범위는 이러한 예로 한정되지 않는다. 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 각종의 변경례 또는 수정례에 상도할 수 있음은 분명하고, 이들에 대해 서도, 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 또한, 첨부 도면은, 본 개시의 한 실시 형태를 모식적으로 도시하는 것이기 때문에, 첨부 도면에 도시하는 각 구성의 크기의 비율은, 실제의 각 구성의 크기의 비율과 다른 경우가 있을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치(1∼25E)에서는, 상술한 제1의 접속 구조, 제2의 접속 구조 및 제3의 접속 구조 이외에, 필요에 응하여, 각 기판의 사이를 전기적으로 접속하는 접속 구조를 구비하고 있어도 좋음은 말할 필요도 없다. 예를 들면, 상술한 화소 ADC를 실행하기 위해, 고체 촬상 장치(1)는, 화소 또는 화소군마다, 제1 기판(110A) 및 제2 기판(110B)의 신호선 및 전원선의 각각을 전기적으로 접속하는 전극 접합 구조(159)가 마련되어 있어도 좋다, 또한, 고체 촬상 장치(1∼25E)가 구비하는 각종 배선은, 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치(1∼25E)의 기능을 실현하기 위해, 도시하지 않은 단면에 있어서, 서로 접속되어 있을 수 있음은 말할 필요도 없다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는, 어디까지나 설명적 또는 예시적인 것이고 한정적이 아니다. 즉, 본 개시에 관한 기술은, 상기한 효과와 함께, 또는 상기한 효과에 대신하여, 본 명세서의 기재로부터 당업자에게는 분명한 다른 효과를 이룰 수 있다.
또한, 이하와 같은 구성도 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
(1) 화소가 배열된 화소부가 형성된 제1 반도체 기판과, 상기 제1 반도체 기판상에 적층된 제1 다층 배선층을 갖는 제1 기판과,
소정의 기능을 갖는 회로가 형성된 제2 반도체 기판과, 상기 제2 반도체 기판상에 적층된 제2 다층 배선층을 갖는 제2 기판과,
소정의 기능을 갖는 회로가 형성된 제3 반도체 기판과, 상기 제3 반도체 기판상에 적층된 제3 다층 배선층을 갖는 제3 기판이 이 순서로 적층되어 구성되고,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판은, 상기 제1 다층 배선층과 상기 제2 반도체 기판이 대향하도록 접합되고,
상기 제1 기판의 회로와 상기 제2 기판의 회로를 전기적으로 접속하기 위한 제1의 접속 구조를 가지며,
상기 제1의 접속 구조는, 상기 제1 다층 배선층 내의 소정의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 상기 제2 다층 배선층 내의 소정의 배선을 노출시키는 상기 제1의 관통구멍과는 다른 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조, 또는 상기 제1의 관통구멍 및 상기 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조를 갖는 비아를 포함하는 고체 촬상 장치.
(2) 상기 제2 기판의 회로와 상기 제3 기판의 회로를 전기적으로 접속하기 위한 제2의 접속 구조를 또한 가지며,
상기 제2의 접속 구조는, 상기 제2 다층 배선층 내의 소정의 배선을 노출시키도록 상기 제1 기판의 이면측부터 적어도 상기 제1 기판을 관통하여 마련되는 개구부 및 상기 제3 다층 배선층 내의 소정의 배선을 노출시키도록 상기 제1 기판의 이면측부터 적어도 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 관통하여 마련되는 개구부를 포함하는 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(3) 상기 개구부에 의해 노출시키는 상기 제2 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선 및 상기 제3 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선은, I/O부로서 기능하는 패드인 상기 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(4) 상기 제1 기판의 이면상에 I/O부로서 기능하는 패드가 존재하고,
상기 개구부의 내벽에는 도전 재료가 성막되어 있고,
상기 도전 재료에 의해, 상기 개구부에 의해 노출시키는 상기 제2 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선 및 상기 제3 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선이, 상기 패드와 전기적으로 접속되어 있는, 상기 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(5) 상기 제2 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선 및 상기 제3 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선이, 상기 도전 재료에 의해, 동일한 상기 패드와 전기적으로 접속되는 상기 (4)에 기재된 고체 촬상 장치.
(6) 상기 제2 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선 및 상기 제3 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선이, 상기 도전 재료에 의해, 각각 다른 상기 패드와 전기적으로 접속되는 상기 (4)에 기재된 고체 촬상 장치.
(7) 상기 제2 기판의 회로와 상기 제3 기판의 회로를 전기적으로 접속하기 위한 제2의 접속 구조를 또한 가지며,
상기 제2 기판과 상기 제3 기판은, 상기 제2 다층 배선층과 상기 제3 다층 배선층이 대향하도록 접합되고,
상기 제2의 접속 구조는, 상기 제2 기판 또는 상기 제3 기판을 관통하여 마련되고, 상기 제2 다층 배선층 내의 소정의 배선과, 상기 제3 다층 배선층 내의 소정의 배선을 전기적으로 접속하는 비아를 포함하는 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(8) 상기 비아는, 상기 제2 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 상기 제3 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선을 노출시키는 상기 제1의 관통구멍과는 다른 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조, 또는 상기 제1의 관통구멍 및 상기 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조를 갖는 상기 (7)에 기재된 고체 촬상 장치.
(9) 상기 비아는, 상기 제2 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선과 접촉하여 상기 제3 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선을 노출시키도록 마련되는 하나의 관통구멍, 또는 상기 제3 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선과 접촉하여 상기 제2 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선을 노출시키도록 마련되는 하나의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조, 또는 상기 제1의 관통구멍 및 상기 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조를 갖는 상기 (7)에 기재된 고체 촬상 장치.
(10) 상기 제1 기판의 회로와 상기 제3 기판의 회로를 전기적으로 접속하기 위한 제3의 접속 구조를 또한 가지며, 상기 제2 기판과 상기 제3 기판은, 상기 제2 다층 배선층과 상기 제3 다층 배선층이 대향하도록 접합되고,
상기 제3의 접속 구조는, 상기 제1 기판의 이면측 또는 상기 제3 기판의 이면측부터 적어도 상기 제2 기판을 관통하여 마련되고, 상기 제1 다층 배선층 내의 소정의 배선과, 상기 제3 다층 배선층 내의 소정의 배선을 전기적으로 접속하는 비아를 포함하는 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(11) 상기 비아는, 상기 제1 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 상기 제3 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선을 노출시키는 상기 제1의 관통구멍과는 다른 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조, 또는 상기 제1의 관통구멍 및 상기 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조를 갖는 상기 (10)에 기재된 고체 촬상 장치.
(12) 상기 비아는, 상기 제3 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선과 접촉하여 상기 제1 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선을 노출시키도록 마련되는 하나의 관통구멍에, 도전 재료가 매입된 구조, 또는 상기 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조를 갖는 상기 (10)에 기재된 고체 촬상 장치.
(13) 상기 비아는, 상기 제2 다층 배선층 내의 소정의 배선과도 전기적으로 접속되어 있는 상기 (12)에 기재된 고체 촬상 장치.
(14) 상기 제2 기판의 회로와 상기 제3 기판의 회로를 전기적으로 접속하기 위한 제2의 접속 구조를 또한 가지며,
상기 제2의 접속 구조는, 상기 제2 기판 및 상기 제3 기판의 접합면에 존재하고, 상기 접합면에 각각 형성되는 전극끼리가 직접 접촉한 상태로 접합하고 있는 전극 접합 구조를 포함하는 상기 (1)∼(13)의 어느 한 항에 기재된 고체 촬상 장치.
(15) 상기 제2 기판 및 상기 제3 기판은, 상기 고체 촬상 장치의 동작에 관한 각종의 신호 처리를 실행하는 로직 회로 및 상기 제1 기판의 상기 화소의 각각에 의해 취득된 화소 신호를 일시적으로 유지하는 메모리 회로의 적어도 어느 하나를 갖는 상기 (1)∼(14)의 어느 한 항에 기재된 고체 촬상 장치.
(16) 상기 제2 기판은, 상기 제1 기판의 상기 화소의 각각에 의해 취득된 화소 신호를 AD 변환하는 화소 신호 처리 회로를 가지며,
상기 제1의 접속 구조는, 상기 화소 신호를 상기 화소 신호 처리 회로에 전송하기 위해, 상기 화소의 각각에 대응하여 존재하는 상기 (1)∼(15)의 어느 한 항에 기재된 고체 촬상 장치.
(17) 관찰 대상을 전자적으로 촬영하는 고체 촬상 장치를 구비하고,
상기 고체 촬상 장치는,
화소가 배열된 화소부가 형성된 제1 반도체 기판과, 상기 제1 반도체 기판상에 적층된 제1 다층 배선층을 갖는 제1 기판과,
소정의 기능을 갖는 회로가 형성된 제2 반도체 기판과, 상기 제2 반도체 기판상에 적층된 제2 다층 배선층을 갖는 제2 기판과,
소정의 기능을 갖는 회로가 형성된 제3 반도체 기판과, 상기 제3 반도체 기판상에 적층된 제3 다층 배선층을 갖는 제3 기판이 이 순서로 적층되어 구성되고,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판은, 상기 제1 다층 배선층과 상기 제2 반도체 기판이 대향하도록 접합되고,
상기 제1 기판의 회로와 상기 제2 기판의 회로를 전기적으로 접속하기 위한 제1의 접속 구조를 가지며,
상기 제1의 접속 구조는, 상기 제1 다층 배선층 내의 소정의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 상기 제2 다층 배선층 내의 소정의 배선을 노출시키는 상기 제1의 관통구멍과는 다른 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조, 또는 상기 제1의 관통구멍 및 상기 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조를 갖는 비아를 포함하는 전자 기기.
1, 1a, 1b, 6A∼6G, 7A∼7P, 8A∼8J, 9A∼9H, 10A∼10J, 11A∼11H, 12A∼12P, 13A∼13J, 14A∼14P, 15A∼15J, 16A∼16C, 17A∼17F, 18A∼18E, 19A∼19F, 20A∼20E, 21A∼21C, 22A∼22F, 23A∼23E, 24A∼24F, 25A∼25E : 고체 촬상 장치
101, 121, 131 : 반도체 기판
103, 109, 123, 129, 133 : 절연막
105, 125, 135 : 다층 배선층
110A : 제1 기판
110B : 제2 기판
110C : 제3 기판
111 : CF층
113 : ML 어레이
151 : 패드
153, 153a, 153b : 패드 개구부
155, 155a, 155b, 155c, 155d : 인출선 개구부
157, 157a, 157b : TSV
159, 159a, 159b : 전극 접합 구조
510 : 도전 재료층
901 : 스마트 폰(전자 기기)
911 : 디지털 카메라(전자 기기)

Claims (1)

  1. 화소가 배열된 화소부가 형성된 제1 반도체 기판과, 상기 제1 반도체 기판상에 적층된 제1 다층 배선층을 갖는 제1 기판과,
    소정의 기능을 갖는 회로가 형성된 제2 반도체 기판과, 상기 제2 반도체 기판상에 적층된 제2 다층 배선층을 갖는 제2 기판과,
    소정의 기능을 갖는 회로가 형성된 제3 반도체 기판과, 상기 제3 반도체 기판상에 적층된 제3 다층 배선층을 갖는 제3 기판이 이 순서로 적층되어 구성되고,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판은, 상기 제1 다층 배선층과 상기 제2 반도체 기판이 대향하도록 접합되고,
    상기 제1 기판의 회로와 상기 제2 기판의 회로를 전기적으로 접속하기 위한 제1의 접속 구조를 가지며,
    상기 제1의 접속 구조는, 상기 제1 다층 배선층 내의 소정의 배선을 노출시키는 제1의 관통구멍과, 상기 제2 다층 배선층 내의 소정의 배선을 노출시키는 상기 제1의 관통구멍과는 다른 제2의 관통구멍에 도전 재료가 매입된 구조, 또는 상기 제1의 관통구멍 및 상기 제2의 관통구멍의 내벽에 도전 재료가 성막된 구조를 갖는 비아를 포함하고,
    상기 제1의 관통구멍은 상기 제2 기판의 표면측으로부터 상기 제2 반도체 기판을 관통하여 마련되고,
    상기 제2의 관통구멍은 상기 제2 기판의 표면측으로부터 마련되고,
    상기 제1 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선 및 상기 제2 다층 배선층 내의 상기 소정의 배선은 상기 제2 기판의 표면에서 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
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