WO2024024450A1 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024024450A1
WO2024024450A1 PCT/JP2023/025222 JP2023025222W WO2024024450A1 WO 2024024450 A1 WO2024024450 A1 WO 2024024450A1 JP 2023025222 W JP2023025222 W JP 2023025222W WO 2024024450 A1 WO2024024450 A1 WO 2024024450A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
oxide layer
insulating film
semiconductor device
conductive layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/025222
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
司 三浦
Original Assignee
ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 filed Critical ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
Publication of WO2024024450A1 publication Critical patent/WO2024024450A1/ja

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

半導体装置(100)は、第1電極(6)を有する第1基板(2)と、前記第1電極に対向して配置される第2電極(8)を有する第2基板(3)と、前記第1電極及び前記第2電極の間に配置され、前記第1電極又は前記第2電極の少なくとも一方の酸化層(7)と、を備え、微細化を妨げることなく、キャパシタの容量を増やせる。

Description

半導体装置及びその製造方法
 本開示は、半導体装置及びその製造方法に関する。
 イメージセンサ等の撮像装置は、高解像度化する傾向にあり、感度を落とさずに画素サイズを微細化することが求められている。
 微細化を図るために、複数のチップを積層させた撮像装置が実用化されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された撮像装置は、画素内で画素信号のアナログ-デジタル変換を行う画素ADC(Analog Digital Converter)方式を採用している。画素ADC方式では、全画素が同じタイミングでアナログ-デジタル変換を行うため、動きのある被写体を撮像したときの撮像画像の歪みをなくすことができる。
特開2021-176206号公報
 画素ADC方式の撮像装置は、ランダムノイズの影響を受けやすいことから、ランダムノイズの影響を軽減するために、画素内に設けるキャパシタの容量を増やす対策を取る必要がある。
 しかしながら、画素ADC方式の撮像装置は、画素内にAD変換に必要な比較器などを設けなければならず、キャパシタの容量を増やすのは容易ではない。
 画素ADC方式でないカラムADC方式の撮像装置であっても、画素サイズの微細化が進んでおり、画素内のキャパシタの容量を増やすスペースを確保するのが困難である。
 そこで、本開示では、微細化を妨げることなく、キャパシタの容量を増やすことができる半導体装置及びその製造方法を提供するものである。
 上記の課題を解決するために、本開示によれば、第1電極を有する第1基板と、
 前記第1電極に対向して配置される第2電極を有する第2基板と、
 前記第1電極及び前記第2電極の間に配置され、前記第1電極又は前記第2電極の少なくとも一方の酸化層と、を備える、半導体装置が提供される。
 前記第1電極、前記酸化層、及び前記第2電極を含んでキャパシタが構成されてもよい。
 前記第1電極及び前記酸化層の間、又は、前記第2電極及び前記酸化層の間の少なくとも一方に配置され、前記酸化層よりも薄い絶縁膜を備えてもよい。
 前記絶縁膜は、酸化物、窒化物、又は金属酸化物を含んでもよい。
 前記酸化層は、
 前記第1電極の表面を酸化した第1酸化層と、
 前記第2電極の表面を酸化した第2酸化層と、を有し、
 前記キャパシタは、前記第1電極、前記第1酸化層、前記第2酸化層、及び前記第2電極を含んで構成されてもよい。
 前記第1酸化層及び前記第2酸化層の間に積層される第1絶縁膜及び第2絶縁膜を備え、
 前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜は、前記第1酸化層及び前記第2酸化層よりも薄くてもよい。
 前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜は、酸化物、窒化物、又は金属酸化物を含んでもよい。
 前記第1電極と同じ層高さに、前記第1電極と離隔して配置される第1導電層と、
 前記第2電極と同じ高さに、前記第2電極と離隔して配置される第2導電層と、を備え、
 前記第1導電層及び前記第2導電層は、対向して配置されて互いに接合されてもよい。
 前記第1電極、前記第2電極、前記第1導電層、及び前記第2導電層は、同一の金属材料を含んでもよい。
 前記第1電極及び前記第2電極は、第1金属材料を含み、
 前記第1導電層及び前記第2導電層は、前記第1金属材料とは異なる第2金属材料を含んでもよい。
 前記第1金属材料は、前記第2金属材料よりも、熱拡散を生じにくい材料であってもよい。
 前記酸化層は、1nm以上で、かつ10nm以下の厚さであってもよい。
 前記絶縁膜は、0.1nm以上で、かつ1nm以下の厚さであってもよい。
 前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜のそれぞれは、0.1nm以上で、かつ1nm以下の厚さであってもよい。
 前記第1基板は、光電変換を行う複数の画素を有し、
 前記第2基板は、前記複数の画素で光電変換された画素信号の信号処理を行う信号処理回路を有し、
 前記画素は、
 光電変換素子と、
 前記光電変換素子で光電変換された電気信号を参照信号と比較して、比較結果を示す信号を出力するアナログ-デジタル変換器と、
 前記キャパシタと、を有してもよい。
 前記キャパシタは、前記第1基板と前記第2基板の接合面における、対応する画素の領域内に配置されてもよい。
 本開示によれば、第1基板上に第1導電層及び第1電極を形成する工程と、
 第2基板上に第2導電層及び第2電極を形成する工程と、
 前記第1電極又は前記第2電極の少なくとも一方の表面を酸化させて、酸化層を形成する工程と、
 前記第1導電層及び前記第2導電層を対向配置させて互いに接触させて接合させるとともに、前記第1電極及び前記第2電極を対向配置させて、前記第1電極、前記酸化層、及び前記第2電極を含むキャパシタを形成する工程と、を備える、半導体装置の製造方法が提供される。
 前記酸化層が形成された前記第1基板又は前記第2基板の少なくとも一方の表面に、前記酸化層よりも薄い絶縁膜を形成する工程と、を備えてもよい。
 前記酸化層を形成する工程は、
 前記第1電極の表面を酸化させて第1酸化層を形成する工程と、
 前記第2電極の表面を酸化させて第2酸化層を形成する工程と、を含み、
 前記絶縁膜を形成する工程は、
 前記第1酸化層の表面に、前記第1酸化層よりも薄い第1絶縁膜を形成する工程と、
 前記第2酸化層の表面に、前記第2酸化層よりも薄い第2絶縁膜を形成する工程と、を含み、
 前記キャパシタを形成する工程は、前記第1導電層及び前記第2導電層を対向配置させるとともに、前記第1電極及び前記第2電極を対向配置させた状態で、前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を接触させて熱処理を行うことにより、前記第1導電層及び前記第2導電層を接触させるとともに、前記第1電極及び前記第2電極の間に前記第1酸化層及び前記第2酸化層を配置させてもよい。
 前記第1導電層及び前記第1電極は、互いに異なる金属材料を含み、
 前記第2導電層及び前記第2電極は、互いに異なる金属材料を含み、
 前記キャパシタを形成する工程は、前記第1導電層及び前記第2導電層の金属材料同士が接触するように熱処理を行い、かつ前記第1電極及び前記第2電極の金属材料同士が接触しないように熱処理を行ってもよい。
本開示に係る半導体装置1の概略構成を示すブロック図。 画素アレイ部内の2次元アレイ状に配列された各画素の構成を示すブロック図。 図2の画素回路41と比較回路51の詳細を示す回路図。 画素チップとロジックチップを積層して固体撮像装置を構成する一例を示す図。 画素チップ2とロジックチップ3の接合面付近の模式的な平面図。 図5AのA-A線の断面図。 第2キャパシタC2の製造工程を説明する工程断面図。 図6Aに続く工程断面図。 図6Bに続く工程断面図。 図6Cに続く工程断面図。 図7Aに続く工程断面図。 図7Bに続く工程断面図。 図8Aに続く工程断面図。 図8Bに続く工程断面図。 図8Cに続く工程断面図。 図9Aに続く工程断面図。 図9Bに続く工程断面図。 図10Aに続く工程断面図。 第1変形例による半導体装置の最終的な断面構造を示す断面図。 第1酸化層の形成工程を省略した第2変形例による半導体装置の断面図。 第2酸化層の形成工程を省略した第2変形例による半導体装置の断面図。 第3変形例による半導体装置1の断面図。 電子機器の概略構成を示すブロック図。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図。
 以下、図面を参照して、半導体装置及びその製造方法の実施形態について説明する。以下では、半導体装置の主要な構成部分を中心に説明するが、半導体装置には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
 <撮像装置の概略構成例>
 図1は本開示に係る半導体装置1の概略構成を示すブロック図である。図1の半導体装置1は、固体撮像装置100を備えている。
 図1の固体撮像装置100は、例えばシリコン(Si)を材料とする半導体基板20を備えており、半導体基板20には、画素21が2次元アレイ状に配列された画素アレイ部22が設けられている。画素アレイ部22には、時刻コード発生部26で生成された時刻コードを各画素21に転送する時刻コード転送部23が設けられている。半導体基板20上の画素アレイ部22の周辺には、画素駆動回路24、DAC(D/A Converter)25、時刻コード発生部26、垂直駆動回路27、出力部28、及びタイミング生成回路29が設けられている。
 図2は画素アレイ部22内の2次元アレイ状に配列された各画素21の構成を示すブロック図である。各画素21は、図2に示すように、画素回路41とADC(Analog Digital Converter)42を有する。各画素21は、画素内の受光素子(例えば、フォトダイオード)で受光した光量に応じた電荷信号を生成し、デジタルの画素信号に変換して出力する。このように、図1の固体撮像装置100は、画素21ごとにADC42を有する画素ADC方式の撮像装置である。
 図1の画素駆動回路24は、画素21内の画素回路41(図2)を駆動する。DAC25は、時間経過に応じてレベル(電圧)が単調減少するスロープ信号である参照信号REF(基準電圧信号)REFを生成し、各画素21に供給する。時刻コード発生部26は、各画素21が、アナログの画素信号SIGをデジタルの信号に変換(AD変換)する際に使用する時刻コードを生成し、対応する時刻コード転送部23に供給する。時刻コード発生部26は、画素アレイ部22に対して複数個設けられており、画素アレイ部22内には、時刻コード発生部26に対応する数だけ、時刻コード転送部23が設けられている。即ち、時刻コード発生部26と、そこで生成された時刻コードを転送する時刻コード転送部23は、1対1に対応する。
 垂直駆動回路27は、画素21内で生成されたデジタルの画素信号を、タイミング生成回路29から供給されるタイミング信号に基づいて、所定の順番で時刻コード転送部23を介して出力部28に出力させる制御を行う。画素21から出力されたデジタルの画素信号は、出力部28から固体撮像装置100の外部へ出力される。出力部28は、黒レベルを補正する黒レベル補正処理やCDS(Correlated Double Sampling;相関2重サンプリング)処理など、所定のデジタル信号処理を必要に応じて行い、その後、外部へ出力する。このように、出力部28は、各種の演算処理や信号処理を行う機能を内蔵している。
 タイミング生成回路29は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータなどを有し、生成した各種のタイミング信号を、画素駆動回路24、DAC25、垂直駆動回路27等に供給する。
 図1の固体撮像装置100は、後述するように、画素チップ2とロジックチップ3に分けて構成能であり、画素チップ2とロジックチップ3は積層されて、Cu-Cu接合により接合及び各種信号の伝送を行う。
 <画素の詳細構成例>
 上述したように、画素21は、画素回路41とADC42を有する。図2に示すように、画素回路41は、受光した光量に応じた電荷信号をアナログの画素信号SIGとしてADC42に出力する。ADC42は、画素回路41から供給されたアナログの画素信号SIGをデジタル信号に変換する。ADC42は、比較回路51とデータ記憶部52とを有する。
 比較回路51は、DAC25から供給される参照信号REFと画素信号SIGを比較し、比較結果を表す出力信号VCOを出力する。比較回路51は、参照信号REFと画素信号SIGが同一(の電圧)になったとき、出力信号VCOを反転させる。
 比較回路51は、差動入力回路61、電圧変換回路62、及び正帰還回路(PFB:positive feedback)63を有する。比較回路51の詳細な構成は、図3を参照して後述する。
 データ記憶部52には、比較回路51から出力信号VCOが入力される他、垂直駆動回路27から、画素信号の書き込み動作であることを表すWR信号(以下では、書き込み制御信号WRともいう)、画素信号の読み出し動作であることを表すRD信号(以下では、読み出し制御信号RDともいう)、及び、画素信号の読み出し動作中における画素21の読み出しタイミングを制御するWORD信号が、垂直駆動回路27から供給される。また、時刻コード転送部23を介して、時刻コード発生部26で生成された時刻コードも供給される。
 データ記憶部52は、WR信号及びRD信号に基づいて、時刻コードの書き込み動作と読み出し動作を制御するラッチ制御回路(記憶制御部)71と、時刻コードを記憶するラッチ記憶部72とを有する。
 ラッチ制御回路71は、時刻コードの書き込み動作においては、比較回路51からハイレベルの出力信号VCOが入力されている間、時刻コード転送部23から供給される、単位時間ごとに更新される時刻コードをラッチ記憶部72に記憶させる。そして、参照信号REFと画素信号SIGが同一(の電圧)になり、比較回路51から供給される出力信号VCOがローレベルに反転されたとき、供給される時刻コードの書き込み(更新)を中止し、最後にラッチ記憶部72に記憶された時刻コードをラッチ記憶部72に保持させる。ラッチ記憶部72に記憶された時刻コードは、画素信号SIGと参照信号REFが等しくなった時刻を表しており、画素信号SIGがその時刻の基準電圧であったことを示すデータ、即ち、デジタル化された光量値を表す。
 参照信号REFの掃引が終了し、画素アレイ部22内の全ての画素21のラッチ記憶部72に時刻コードが記憶された後、画素21の動作が、書き込み動作から読み出し動作に変更される。
 ラッチ制御回路71は、時刻コードの読み出し動作においては、読み出し制御信号RDと読み出しタイミングを制御するWORD信号に基づいて、画素21が自分の読み出しタイミングとなったときに、ラッチ記憶部72に記憶されている時刻コード(デジタルの画素信号)を、時刻コード転送部23に出力する。時刻コード転送部23は、供給された時刻コードを、読出し方向(図1の出力部28に向かう列方向(垂直方向))に順次転送し、出力部28に供給する。時刻コード転送部23は、隣接して配置された複数の画素を含むクラスタを単位として、時刻コードを転送する場合もある。
 <画素回路の詳細構成例>
 図3を参照して、画素回路41の詳細構成について説明する。図3は図2の画素回路41と比較回路51の詳細を示す回路図である。
 画素回路41は、光電変換素子としてのフォトダイオード(PD)121、排出トランジスタ122、転送トランジスタ123、リセットトランジスタ124、及び、FD(浮遊拡散層)125を有する。画素回路41用の接地ノードVSS’は、比較回路51内の差動入力回路61と正帰還回路63の接地ノードVSSとは分離している。図3では、複数の画素回路41が1つのFD125を共有する例を示しているが、画素回路41ごとに別々にFD125を設けてもよい。
 排出トランジスタ122は、露光期間を調整する場合に使用される。具体的には、露光期間を任意のタイミングで開始したいときに排出トランジスタ122をオンさせると、それまでの間にフォトダイオード121に蓄積されていた電荷が排出されるので、排出トランジスタ122がオフされた以降から、露光期間が開始されることになる。
 転送トランジスタ123は、フォトダイオード121で生成された電荷をFD125に転送する。リセットトランジスタ124は、FD125に保持されている電荷をリセットする。FD125は、差動入力回路61のトランジスタ82のゲートに接続されている。これにより、差動入力回路61のトランジスタ82は、画素回路41の増幅トランジスタとしても機能する。
 リセットトランジスタ124のソースは、差動入力回路61のトランジスタ82のゲート、及び、FD125に接続されており、リセットトランジスタ124のドレインは、トランジスタ82のドレインと接続されている。したがって、FD125の電荷をリセットするための固定のリセット電圧がない。これは、差動入力回路61の回路状態を制御することで、FD125をリセットするリセット電圧を、参照信号REFを用いて任意に設定可能であるためである。
 比較回路51は、差動入力回路61、電圧変換回路62、及び正帰還回路63を有する。
 差動入力回路61は、画素21内の画素回路41から出力された画素信号SIGと、DAC25から出力された参照信号REFとを比較し、画素信号SIGが参照信号REFよりも高いときに所定の信号(電流)を出力する。
 差動入力回路61は、差動対となるトランジスタ81及び82、カレントミラーを構成するトランジスタ83及び84、入力バイアス電流Vbに応じた電流IBを供給する定電流源としてのトランジスタ85、並びに、差動入力回路61の出力信号HVOを出力するトランジスタ86を有する。
 トランジスタ81、82、及び85は、NMOS(Negative Channel MOS)トランジスタであり、トランジスタ83、84、及び86は、PMOS(Positive Channel MOS)トランジスタである。
 差動対となるトランジスタ81及び82のうち、トランジスタ81のゲートには、DAC25から出力された参照信号REFが入力され、トランジスタ82のゲートには、画素21内の画素回路41から出力された画素信号SIGが入力される。トランジスタ81と82のソースは、トランジスタ85のドレインと接続され、トランジスタ85のソースは、所定の電圧VSS(VSS<VDD2<VDD1)に接続されている。
 トランジスタ81のドレインは、カレントミラー回路を構成するトランジスタ83及び84のゲート及びトランジスタ83のドレインと接続され、トランジスタ82のドレインは、トランジスタ84のドレイン及びトランジスタ86のゲートと接続されている。トランジスタ83、84、及び86のソースは、第1電源電圧VDD1に接続されている。
 電圧変換回路62は、例えば、NMOS型のトランジスタ91である。トランジスタ91のドレインは、差動入力回路61のトランジスタ86のドレインと接続され、トランジスタ91のソースは、正帰還回路63内の所定の接続点に接続され、トランジスタ91のゲートは、バイアス電圧VBIASに接続されている。
 差動入力回路61を構成するトランジスタ81~86は、第1電源電圧VDD1までの高電圧で動作する回路であり、正帰還回路63は、第1電源電圧VDD1よりも低い第2電源電圧VDD2で動作する回路である。電圧変換回路62は、差動入力回路61から入力される出力信号HVOを、正帰還回路63が動作可能な低電圧の信号(変換信号)LVIに変換して、正帰還回路63に供給する。
 バイアス電圧VBIASは、定電圧で動作する正帰還回路63の各トランジスタ101~105を破壊しない電圧に変換する電圧であれば良い。例えば、バイアス電圧VBIASは、正帰還回路63の第2電源電圧VDD2と同じ電圧(VBIAS=VDD2)とすることができ、VCOを接続しても同様の電圧変換効果が得られる。
 正帰還回路63は、差動入力回路61からの出力信号HVOを第2電源電圧VDD2に対応する信号に変換した変換信号LVIに基づいて、画素信号SIGが参照信号REFよりも高いときに反転する比較結果信号を出力する。また、正帰還回路63は、比較結果信号として出力する出力信号VCOが反転するときの遷移速度を高速化する。
 正帰還回路63は、5つのトランジスタ101~107を有する。ここで、トランジスタ101、102、104、及び105は、PMOSトランジスタであり、トランジスタ103、106、及び107は、NMOSトランジスタである。
 電圧変換回路62の出力端であるトランジスタ91のソースは、トランジスタ102及び103のドレインと、トランジスタ104及び106のゲートに接続されている。トランジスタ101及び104のソースは、第2電源電圧VDD2に接続され、トランジスタ101のドレインは、トランジスタ102のソースと接続され、トランジスタ102のゲートは、正帰還回路63の出力端でもあるトランジスタ105及び107のドレインと接続されている。トランジスタ103、106、及び107のソースは、所定の電圧VSSに接続されている。トランジスタ101のゲートには初期化信号INI2が供給され、トランジスタ103のゲートには初期化信号INIが供給される。
 トランジスタ105及び107のゲートには、FORCEVCO信号が入力される。FORCEVCO信号がハイレベルのときには、トランジスタ107がオンし、VCO信号はローレベルになる。
 本実施形態による固体撮像装置100を備えた半導体装置1は、2つのチップを積層して構成することができる。図4は画素チップ(第1基板)2とロジックチップ(第2基板)3を積層して固体撮像装置100を構成する一例を示す図である。画素チップ2は光入射面側に配置され、画素チップ2の下側、すなわち光入射面とは反対の面側にロジックチップ3が配置される。画素チップ2とロジックチップ3は、例えばCu-Cu接合により接合される。
 画素チップ2には、複数の画素21が配列された画素アレイ部22などが配置される。ロジックチップ3には、画素駆動回路24、DAC(D/A Converter)25、時刻コード発生部26、垂直駆動回路27、出力部28、及びタイミング生成回路29などが配置される。例えば、図3の枠60の範囲内の回路は画素チップ2に配置され、枠60以外はロジックチップ3に配置される。
 画素チップ2内のトランジスタ81のドレインと、ロジックチップ3内のトランジスタ83のソース及びトランジスタ84のゲートとは、例えばCu-Cu接合(以下、第1Cu-Cu接合)にて電気的に接続されている。このCu-Cu接合の領域を第1Cu-Cu接合領域4と呼ぶ。
 同様に、画素チップ2内のトランジスタ82のドレインと、ロジックチップ3内のトランジスタ84のソース及びトランジスタ86のゲートとは、例えばCu-Cu接合(以下、第2Cu-Cu接合)にて電気的に接続されている。このCu-Cu接合の領域を第2Cu-Cu接合領域5と呼ぶ。
 トランジスタ86のソース-ドレイン間には2つのキャパシタC1、C2が並列に接続されている。これら2つのキャパシタC1、C2は、ランダムノイズを抑制する作用を行う。本明細書では、これらの2つのキャパシタC1、C2を第1キャパシタC1及び第2キャパシタC2と呼ぶ。第1キャパシタC1はロジックチップ3に配置され、第2キャパシタC2は、画素チップ2とロジックチップ3のCu-Cu接合面の近傍に配置される。
 図5Aは画素チップ2とロジックチップ3の接合面付近の模式的な平面図、図5Bは図5AのA-A線の断面図である。図5A及び図5Bには、上述した第1Cu-Cu接合領域4、第2Cu-Cu接合領域5、及び第2キャパシタC2が図示されている。
 図5Aに示すように、画素チップ2とロジックチップ3の接合面には、第1Cu-Cu接合領域4と第2Cu-Cu接合領域5以外にも、多数のCu-Cu接合領域が設けられるが、接合面には、これらCu-Cu接合領域が配置されていない空き領域がある。この空き領域に第2キャパシタC2が配置される。
 第2キャパシタC2は、図5Bに示すように、例えば、第1電極6、酸化層7、及び第2電極8を積層させた構造を有する。第1電極6は画素チップ2側に配置され、第2電極8はロジックチップ3側に配置される。酸化層7は、単層でもよいし、複数の酸化層7の積層体でもよい。
 第1電極6と第2電極8の間には、上述した酸化層7の他に、絶縁膜9が配置されていてもよい。絶縁膜9は、例えば、酸化物、窒化物、又は金属酸化物を含んでいる。絶縁膜9は、酸化層7よりも薄いことを想定している。
 酸化層7は、第1電極6の表面を酸化した第1酸化層7aと、第2電極8の表面を酸化した第2酸化層7bとを含む積層体でもよい。第1酸化層7aと第2酸化層7bの間に、上述した絶縁膜9が配置されていてもよい。絶縁膜9は、第1酸化層7a及び第2酸化層7bよりも薄いことを想定している。
 絶縁膜9は、第1絶縁膜9aと第2絶縁膜9bを含む積層体でもよい。この場合、第1酸化層7aと第2酸化層7bの間に、第1絶縁膜9aと第2絶縁膜9bが配置される。第1絶縁膜9aと第2絶縁膜9bはいずれも、第1酸化層7aより薄く、かつ第2酸化層7bより薄い。第1絶縁膜9aと第2絶縁膜9bは、酸化物、窒化物、又は金属酸化物を含んでいてもよい。
 図5Bに示すように、第2キャパシタC2は画素チップ2とロジックチップ3の接合面に沿って配置されており、接合面の近傍には、第1Cu-Cu接合領域4及び第2Cu-Cu接合領域5などの複数のCu-Cu接合領域が配置されている。
 これらCu-Cu接合領域4、5は、画素チップ2内の第1Cu層(第1導電層)10aと、ロジックチップ3内の第2Cu層(第2導電層)10bを対向して配置させて直接接合した領域である。第2キャパシタC2を構成する第1電極6は、第1Cu層10aと同じ層高さに配置されており、第1Cu層10aを形成する製造工程にて第1電極6を形成できる。同様に、第2キャパシタC2を構成する第2電極8は、第2Cu層10bと同じ層高さに配置されており、第2Cu層10bを形成する製造工程にて第2電極8を形成できる。
 第2キャパシタC2を構成する第1電極6及び第2電極8と、Cu-Cu接合領域を構成する第1Cu層(第1導電層)10a及び第2Cu層(第2導電層)10bは、同一の金属材料を含んでいてもよい。あるいは、第1電極6及び第2電極8の金属材料(第1金属材料)と、第1Cu層(第1導電層)10a及び第2Cu層(第2導電層)10bの金属材料(第2金属材料)とは異なっていてもよい。この場合、後述するように、第1金属材料は、第2金属材料よりも熱拡散を生じにくい材料であることが望ましい。
 (第2キャパシタC2の製造工程)
 図6A~図10Bは第2キャパシタC2の製造工程を説明する工程断面図である。図6A~図10Bでは、画素チップ2及びロジックチップ3の配線層の一部の断面構造を図示している。
 まず、図6Aに示すように、画素チップ2の配線層に、第1電極6と第1Cu層10aが形成される。次に、図6Bに示すように、第1電極6を除いて、第1Cu層10aの上面がレジスト11で覆われる。なお、第1Cu層10aの上面は、ロジックチップ3に対向して配置される面である。第1Cu層10aの上面をレジスト11で覆うのは、第1Cu層10aの表面が酸化されないようにするためである。
 次に、図6Cに示すように、第1電極6の上面に対して酸化処理を施す。これにより、第1電極6の上面に第1酸化層7aが形成される。第1酸化層7aは第1電極6の酸化物であり、例えば1~10nmの範囲内の厚さを有する。このように、第1電極6の上面部分だけが第1酸化層7aになる。
 次に、図7Aに示すように、エッチング等により、レジスト11が除去される。この状態では、画素チップ2の上面が必ずしも平坦ではないため、図7Bに示すように、画素チップ2の上面の全域を薄い第1絶縁膜9aで覆う。第1絶縁膜9aの成膜方法としては、例えば、ALD(Atomic Layer Deposition)法などが用いられる。この第1絶縁膜9aは、第1酸化層7aよりも薄い膜である。具体的には、第1絶縁膜9aは、0.1~1nmの範囲内の厚さを有する。
 画素チップ2の上面を第1絶縁膜9aで覆うことにより、画素チップ2の上面を平坦化することができる。後述するように、画素チップ2の上面は、ロジックチップ3の上面と対向して配置されて、Cu-Cu接合により接合されるが、両チップの上面を予め平坦化しておくことで、Cu-Cu接合時に接合面にボイドが発生しなくなり、導通性能を向上できる。
 図6及び図7の工程に前後して、ロジックチップ3の配線層の加工が行われる。具体的には、図8Aに示すように、ロジックチップ3の配線層に、第2電極8と第2Cu層10bが形成される。次に、図8Bに示すように、第2電極8を除いて、第2Cu層10bの上面がレジスト11で覆われる。次に、図8Cに示すように、第2電極8の上面に対して酸化処理を施して、第2電極8の酸化物である第2酸化層7bが形成される。第2酸化層7bの厚さは、第1酸化層7aと同程度である。次に、図9Aに示すようにレジスト11が除去される。次に、図9Bに示すように、ロジックチップ3の上面の全域が薄い第2絶縁膜9bで覆われる。第2絶縁膜9bの膜厚は、第1絶縁膜9aの膜厚と同程度である。
 以上の工程により、画素チップ2の配線層の加工と、ロジックチップ3の配線層の加工が完了し、次に両チップの接合工程が行われる。
 具体的には、図10Aに示すように、画素チップ2とロジックチップ3の上面同士を対向させて接触させる。これにより、画素チップ2の第1絶縁膜9aとロジックチップ3の第2絶縁膜9bとが接触され、この状態で、熱処理が行われる。熱処理を行うことで、図10Bに示すように、第1Cu層10aと第2Cu層10bはその間の薄い第1絶縁膜9a及び第2絶縁膜9bを破って互いに拡散し、電気的な導通が確保される。
 一方、第1電極6と第2電極8の間には、第1絶縁膜9a及び第2絶縁膜9bよりも厚い第1酸化層7a及び第2酸化層7bが配置されているため、第1電極6と第2電極8の金属材料が第1酸化層7aと第2酸化層7bを突き破ることはなく、第1電極6と第2電極8の間に酸化層7が残存する。
 以上により、画素チップ2とロジックチップ3の接合面に沿って、第1Cu-Cu接合領域4及び第2Cu-Cu接合領域5を含む複数のCu-Cu接合領域と、第2キャパシタC2とが形成される。
 画素チップ2とロジックチップ3の上面を平坦化するための第1絶縁膜9a及び第2絶縁膜9bは、ALD法などで形成される酸化膜以外に、窒化膜でもよいし、High-k材料からなる金属酸化膜でもよい。図7Bと図9Bでは、画素チップ2側とロジックチップ3側の双方に第1絶縁膜9aと第2絶縁膜9bを形成しているが、いずれか一方を省略してもよい。
 (第1変形例)
 図6A~図10Bに示した半導体装置1の製造工程では、第1電極6及び第2電極8の上に第1酸化層7a及び第2酸化層7bを形成してレジスト11を除去した後に、画素チップ2及びロジックチップ3の上面にそれぞれ第1絶縁膜9a及び第2絶縁膜9bを形成しているが、レジスト11を除去した段階で、画素チップ2及びロジックチップ3の上面が平坦である場合には、第1絶縁膜9a及び第2絶縁膜9bの形成工程を省略してもよい。
 図11は第1絶縁膜9a及び第2絶縁膜9bの形成工程を省略した第1変形例による半導体装置1の最終的な断面構造を示す断面図である。図10Bと比べて、図11では第1絶縁膜9a及び第2絶縁膜9bからなる絶縁膜9が省略されている。第1絶縁膜9a及び第2絶縁膜9bを形成せずに画素チップ2とロジックチップ3を接触させて熱処理を行う場合、画素チップ2とロジックチップ3の各上面が平坦でないと、両チップを接触させたときにボイドが発生し、電気的導通が不完全になるおそれがある。よって、図11のように、第1絶縁膜9a及び第2絶縁膜9bの製造工程を省略した場合には、CMP(Chemical Mechanical Polishing)などの何らかの平坦化工程を行った後に両チップを接合してもよい。
 (第2変形例)
 図6A~図10Bに示した半導体装置1の製造工程では、画素チップ2の配線層内の第1電極6の上面に第1酸化層7aを形成し、かつロジックチップ3の配線層内の第2電極8の上面に第2酸化層7bを形成しているが、第1酸化層7aと第2酸化層7bのいずれか一方だけを形成し、他方を省略してもよい。
 図12は画素チップ2側の第1酸化層7aの形成工程を省略した第2変形例による半導体装置1の断面図である。図12の場合、ロジックチップ3の配線層内の第2電極8の上面に第2酸化層7bが形成され、さらにその上に第2絶縁膜9bが形成される。一方、画素チップ2の配線装置内の第1電極6は露出したままで、ロジックチップ3と接合される。これにより、第1電極6と第2電極8の間には、第2酸化層7bと第2絶縁膜9bが配置され、第1酸化層7aと第1絶縁膜9aは省略される。これにより、第2キャパシタC2の容量は、第1酸化層7aと第1絶縁膜9aを設ける場合よりも大きくなる。
 図13はロジックチップ3側の第2酸化層7bの形成工程を省略した第2変形例による半導体装置1の断面図である。図13の場合、画素チップ2の配線層内の第1電極6の上面に第1酸化層7aが形成され、さらにその上に第1絶縁膜9aが形成される。一方、ロジックチップ3の配線装置内の第2電極8は露出したままで、画素チップ2と接合される。これにより、第1電極6と第2電極8の間には、第1酸化層7aと第1絶縁膜9aが配置され、第2酸化層7bと第2絶縁膜9bは省略される。これにより、第2キャパシタC2の容量は、第2酸化層7bと第2絶縁膜9bを設ける場合よりも大きくなる。
 (第3変形例)
 第2キャパシタC2を構成する第1電極6層及び第2電極8層の金属材料は、必ずしもCuである必要はない。Cuは熱処理を行ったときに熱拡散を起こしやすい。このため、Cu-Cu接合領域に絶縁膜9が配置されていても、Cuは絶縁膜9を破って拡散し、導電性が確保される。これに対して、第2キャパシタC2を構成する第1電極6層と第2電極8層は、その間に酸化層7を維持する必要がある。そこで、第1電極6層と第2電極8層の材料は、Cuよりも熱拡散しにくい材料が望ましい。
 図14は第3変形例による半導体装置1の断面図である。図14では、第1Cu-Cu接合領域4及び第2Cu-Cu接合領域5などのCu-Cu接合領域の金属材料である銅とは別の金属材料で、第2キャパシタC2の第1電極6及び第2電極8を形成する例を示している。第1電極6及び第2電極8の金属材料としては、熱拡散を起こしにくい金属(例えば、アルミニウムなど)が選択される。これにより、画素チップ2とロジックチップ3の表面を平坦化するために第1絶縁膜9aと第2絶縁膜9bを形成した後に熱拡散処理を行っても、第1電極6及び第2電極8の金属材料が熱拡散しなくなり、第2キャパシタC2の容量の変動を抑制できる。
 なお、第1電極6及び第2電極8の材料を銅以外にするには、図6A及び図8Aの工程の前に、まずはCu-Cu接合領域にCu層を形成した後、Cu層をレジスト11で覆って、第1電極6及び第2電極8の形成箇所にAl層などを形成し、その後にレジスト11を除去し、図6B及び図8B以降の製造工程を行えばよい。
 上述した実施形態では、固体撮像装置100を備えた半導体装置1を画素チップ2とロジックチップ3で構成し、これらチップをCu-cu接合にて接合するとともに、これらチップの接合面に沿ってキャパシタ(第2キャパシタC2)を形成する例を説明したが、本実施形態による半導体装置1は、固体撮像装置100以外の機能を備えていてもよい。すなわち、本実施形態による半導体装置1は、第1電極6を有する第1基板と、第1電極6に対向して配置される第2電極8を有する第2基板と、第1電極6及び第2電極8の間に配置される酸化層7とを備えていればよい。この場合、酸化層7は、第1電極6又は第2電極8の酸化層である。よって、本開示の半導体装置1では、固体撮像装置100を必ずしも備えている必要はない。
 このように、本実施形態では、画素チップ2等の第1基板と、ロジックチップ3等の第2基板の接合面に沿って設けられるCu-Cu接合領域の空き領域に、Cu-Cu接合領域の形成工程を利用して、キャパシタ(第2キャパシタC2)を形成する。これにより、実装面積を広げることなく、また、製造工程を追加することなく、所望の容量のキャパシタを形成できる。
 本実施形態による固体撮像装置100は、種々の電子機器201に内蔵することができる。図15は電子機器201の概略構成を示すブロック図である。図15の電子機器201は、例えば、デジタルスチルカメラ又はデジタルビデオカメラなどの撮像装置、撮像機能を備えたスマートフォン、携帯電話、タブレット、又はPC(Personal Computer)などである。
 図15の電子機器201は、光学系202、シャッタ装置203、固体撮像素子204、駆動回路205、信号処理回路206、モニタ207、及びメモリ208を備えており、静止画像及び動画像の少なくとも一方を撮像可能である。
 光学系202は、1枚又は複数枚のレンズを有し、被写体からの光(入射光)を固体撮像素子204に導き、固体撮像素子204の受光面に撮像させる。
 シャッタ装置203は、光学系202及び固体撮像素子204の間に配置され、駆動回路205の制御に従って、固体撮像素子204への光照射期間及び遮光期間を制御する。
 固体撮像素子204は、上述した本実施形態による固体撮像装置100と同様の機能を有する。固体撮像素子204は、光学系202及びシャッタ装置203を介して受光面に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。固体撮像素子204に蓄積された信号電荷は、駆動回路205から供給される駆動信号(タイミング信号)に従って転送される。
 駆動回路205は、固体撮像素子204の転送動作及びシャッタ装置203のシャッタ動作を制御する駆動信号を出力して、固体撮像素子204及びシャッタ装置203を駆動する。
 信号処理回路206は、固体撮像素子204から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路206が信号処理を施すことにより得られた画像(画像データ)は、モニタ207に供給されて表示されたり、メモリ208に供給されて記憶(記録)されたりする。
 このように構成されている電子機器201においても、固体撮像素子204を第1基板に配置するとともに、信号処理回路206を第2基板に配置し、第2基板の接合面に沿って設けられるCu-Cu接合領域の空き領域に、Cu-Cu接合領域の形成工程を利用して、キャパシタ(第2キャパシタC2)を形成することで、実装面積を広げることなく、また、製造工程を追加することなく、所望の容量のキャパシタを形成できる。
 <<応用例>>
 本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械(トラクター)などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
 図16は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システム7000の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム7000は、通信ネットワーク7010を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図16に示した例では、車両制御システム7000は、駆動系制御ユニット7100、ボディ系制御ユニット7200、バッテリ制御ユニット7300、車外情報検出ユニット7400、車内情報検出ユニット7500、及び統合制御ユニット7600を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク7010は、例えば、CAN(Controller Area Network)、LIN(Local Interconnect Network)、LAN(Local Area Network)又はFlexRay(登録商標)等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。
 各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク7010を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークI/Fを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信I/Fを備える。図16では、統合制御ユニット7600の機能構成として、マイクロコンピュータ7610、汎用通信I/F7620、専用通信I/F7630、測位部7640、ビーコン受信部7650、車内機器I/F7660、音声画像出力部7670、車載ネットワークI/F7680及び記憶部7690が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信I/F及び記憶部等を備える。
 駆動系制御ユニット7100は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット7100は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。駆動系制御ユニット7100は、ABS(Antilock Brake System)又はESC(Electronic Stability Control)等の制御装置としての機能を有してもよい。
 駆動系制御ユニット7100には、車両状態検出部7110が接続される。車両状態検出部7110には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット7100は、車両状態検出部7110から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。
 ボディ系制御ユニット7200は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット7200は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット7200には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット7200は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
 バッテリ制御ユニット7300は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池7310を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット7300には、二次電池7310を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット7300は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池7310の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。
 車外情報検出ユニット7400は、車両制御システム7000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット7400には、撮像部7410及び車外情報検出部7420のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部7410には、ToF(Time Of Flight)カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部7420には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム7000を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。
 環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びLIDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部7410及び車外情報検出部7420は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。
 ここで、図17は、撮像部7410及び車外情報検出部7420の設置位置の例を示す。撮像部7910,7912,7914,7916,7918は、例えば、車両7900のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部のうちの少なくとも一つの位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部7910及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部7918は、主として車両7900の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部7912,7914は、主として車両7900の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部7916は、主として車両7900の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部7918は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
 なお、図17には、それぞれの撮像部7910,7912,7914,7916の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲aは、フロントノーズに設けられた撮像部7910の撮像範囲を示し、撮像範囲b,cは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部7912,7914の撮像範囲を示し、撮像範囲dは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部7916の撮像範囲を示す。例えば、撮像部7910,7912,7914,7916で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両7900を上方から見た俯瞰画像が得られる。
 車両7900のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部7920,7922,7924,7926,7928,7930は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両7900のフロントノーズ、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部7920,7926,7930は、例えばLIDAR装置であってよい。これらの車外情報検出部7920~7930は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。
 図16に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット7400は、撮像部7410に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット7400は、接続されている車外情報検出部7420から検出情報を受信する。車外情報検出部7420が超音波センサ、レーダ装置又はLIDAR装置である場合には、車外情報検出ユニット7400は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット7400は、受信した情報に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット7400は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット7400は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。
 また、車外情報検出ユニット7400は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット7400は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部7410により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット7400は、異なる撮像部7410により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。
 車内情報検出ユニット7500は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット7500には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部7510が接続される。運転者状態検出部7510は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット7500は、運転者状態検出部7510から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。車内情報検出ユニット7500は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。
 統合制御ユニット7600は、各種プログラムにしたがって車両制御システム7000内の動作全般を制御する。統合制御ユニット7600には、入力部7800が接続されている。入力部7800は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット7600には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部7800は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム7000の操作に対応した携帯電話又はPDA(Personal Digital Assistant)等の外部接続機器であってもよい。入力部7800は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部7800は、例えば、上記の入力部7800を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット7600に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部7800を操作することにより、車両制御システム7000に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
 記憶部7690は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するRAM(Random Access Memory)を含んでいてもよい。また、記憶部7690は、HDD(Hard Disc Drive)等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。
 汎用通信I/F7620は、外部環境7750に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信I/Fである。汎用通信I/F7620は、GSM(登録商標)
(Global System of Mobile communications)、WiMAX(登録商標)、LTE(登録商標)(Long Term Evolution)若しくはLTE-A(LTE-Advanced)などのセルラー通信プロトコル、又は無線LAN(Wi-Fi(登録商標)ともいう)、Bluetooth(登録商標)などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信I/F7620は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク(例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク)上に存在する機器(例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ)へ接続してもよい。また、汎用通信I/F7620は、例えばP2P(Peer To Peer)技術を用いて、車両の近傍に存在する端末(例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はMTC(Machine Type Communication)端末)と接続してもよい。
 専用通信I/F7630は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信I/Fである。専用通信I/F7630は、例えば、下位レイヤのIEEE802.11pと上位レイヤのIEEE1609との組合せであるWAVE(Wireless Access in Vehicle Environment)、DSRC(Dedicated Short Range Communications)、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信I/F7630は、典型的には、車車間(Vehicle to Vehicle)通信、路車間(Vehicle to Infrastructure)通信、車両と家との間(Vehicle to Home)の通信及び歩車間(Vehicle to Pedestrian)通信のうちの1つ以上を含む概念であるV2X通信を遂行する。
 測位部7640は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)衛星からのGNSS信号(例えば、GPS(Global Positioning System)衛星からのGPS信号)を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部7640は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、PHS若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。
 ビーコン受信部7650は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部7650の機能は、上述した専用通信I/F7630に含まれてもよい。
 車内機器I/F7660は、マイクロコンピュータ7610と車内に存在する様々な車内機器7760との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器I/F7660は、無線LAN、Bluetooth(登録商標)、NFC(Near Field Communication)又はWUSB(Wireless USB)といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器I/F7660は、図示しない接続端子(及び、必要であればケーブル)を介して、USB(Universal Serial Bus)、HDMI(登録商標)(High-Definition Multimedia Interface、又はMHL(Mobile High-definition Link)等の有線接続を確立してもよい。車内機器7760は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。また、車内機器7760は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器I/F7660は、これらの車内機器7760との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。
 車載ネットワークI/F7680は、マイクロコンピュータ7610と通信ネットワーク7010との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークI/F7680は、通信ネットワーク7010によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。
 統合制御ユニット7600のマイクロコンピュータ7610は、汎用通信I/F7620、専用通信I/F7630、測位部7640、ビーコン受信部7650、車内機器I/F7660及び車載ネットワークI/F7680のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム7000を制御する。例えば、マイクロコンピュータ7610は、取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット7100に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ7610は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行ってもよい。また、マイクロコンピュータ7610は、取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行ってもよい。
 マイクロコンピュータ7610は、汎用通信I/F7620、専用通信I/F7630、測位部7640、ビーコン受信部7650、車内機器I/F7660及び車載ネットワークI/F7680のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の3次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ7610は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。
 音声画像出力部7670は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図16の例では、出力装置として、オーディオスピーカ7710、表示部7720及びインストルメントパネル7730が例示されている。表示部7720は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。表示部7720は、AR(Augmented Reality)表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ7610が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。
 なお、図16に示した例において、通信ネットワーク7010を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム7000が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク7010を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク7010を介して相互に検出情報を送受信してもよい。
 なお、図1~図4等を用いて説明した本実施形態に係る半導体装置1の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを、いずれかの制御ユニット等に実装することができる。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することもできる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。
 以上説明した車両制御システム7000において、図1~図3等を用いて説明した本実施形態に係る半導体装置1は、図16に示した応用例の撮像部7410及び統合制御ユニット7600に適用することができる。例えば、半導体装置1の処理動作は、統合制御ユニット7600のマイクロコンピュータ7610、記憶部7690、車載ネットワークI/F7680が行うことができる。
 また、図1~図4等を用いて説明した半導体装置1の少なくとも一部の構成要素は、図16に示した統合制御ユニット7600のためのモジュール(例えば、一つのダイで構成される集積回路モジュール)において実現されてもよい。あるいは、図1~図4等を用いて説明した半導体装置1が、図16に示した車両制御システム7000の複数の制御ユニットによって実現されてもよい。
 なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
 (1)第1電極を有する第1基板と、
 前記第1電極に対向して配置される第2電極を有する第2基板と、
 前記第1電極及び前記第2電極の間に配置され、前記第1電極又は前記第2電極の少なくとも一方の酸化層と、を備える、半導体装置。
 (2)前記第1電極、前記酸化層、及び前記第2電極を含んでキャパシタが構成される、(1)に記載の半導体装置。
 (3)前記第1電極及び前記酸化層の間、又は、前記第2電極及び前記酸化層の間の少なくとも一方に配置され、前記酸化層よりも薄い絶縁膜を備える、(1)又は(2)に記載の半導体装置。
 (4)前記絶縁膜は、酸化物、窒化物、又は金属酸化物を含む、(3)に記載の半導体装置。
 (5)前記酸化層は、
 前記第1電極の表面を酸化した第1酸化層と、
 前記第2電極の表面を酸化した第2酸化層と、を有し、
 前記キャパシタは、前記第1電極、前記第1酸化層、前記第2酸化層、及び前記第2電極を含んで構成される、(2)に記載の半導体装置。
 (6)前記第1酸化層及び前記第2酸化層の間に積層される第1絶縁膜及び第2絶縁膜を備え、
 前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜は、前記第1酸化層及び前記第2酸化層よりも薄い、(5)に記載の半導体装置。
 (7)前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜は、酸化物、窒化物、又は金属酸化物を含む、(6)に記載の半導体装置。
 (8)前記第1電極と同じ層高さに、前記第1電極と離隔して配置される第1導電層と、
 前記第2電極と同じ高さに、前記第2電極と離隔して配置される第2導電層と、を備え、
 前記第1導電層及び前記第2導電層は、対向して配置されて互いに接合される、(1)乃至(7)のいずれか一項に記載の半導体装置。
 (9)前記第1電極、前記第2電極、前記第1導電層、及び前記第2導電層は、同一の金属材料を含む、(8)に記載の半導体装置。
 (10)前記第1電極及び前記第2電極は、第1金属材料を含み、
 前記第1導電層及び前記第2導電層は、前記第1金属材料とは異なる第2金属材料を含む、(8)に記載の半導体装置。
 (11)前記第1金属材料は、前記第2金属材料よりも、熱拡散を生じにくい材料である、(10)に記載の半導体装置。
 (12)前記酸化層は、1nm以上で、かつ10nm以下の厚さである、(1)乃至(11)のいずれか一項に記載の半導体装置。
 (13)前記絶縁膜は、0.1nm以上で、かつ1nm以下の厚さである、(3)又は(4)に記載の半導体装置。
 (14)前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜のそれぞれは、0.1nm以上で、かつ1nm以下の厚さである、(6)又は(7)に記載の半導体装置。
 (15)前記第1基板は、光電変換を行う複数の画素を有し、
 前記第2基板は、前記複数の画素で光電変換された画素信号の信号処理を行う信号処理回路を有し、
 前記画素は、
 光電変換素子と、
 前記光電変換素子で光電変換された電気信号を参照信号と比較して、比較結果を示す信号を出力するアナログ-デジタル変換器と、
 前記キャパシタと、を有する、
 (2)に記載の半導体装置。
 (16)前記キャパシタは、前記第1基板と前記第2基板の接合面における、対応する画素の領域内に配置される、(15)に記載の半導体装置。
 (17)第1基板上に第1導電層及び第1電極を形成する工程と、
 第2基板上に第2導電層及び第2電極を形成する工程と、
 前記第1電極又は前記第2電極の少なくとも一方の表面を酸化させて、酸化層を形成する工程と、
 前記第1導電層及び前記第2導電層を対向配置させて互いに接触させて接合させるとともに、前記第1電極及び前記第2電極を対向配置させて、前記第1電極、前記酸化層、及び前記第2電極を含むキャパシタを形成する工程と、を備える、半導体装置の製造方法。
 (18)前記酸化層が形成された前記第1基板又は前記第2基板の少なくとも一方の表面に、前記酸化層よりも薄い絶縁膜を形成する工程と、を備える、(17)に記載の半導体装置の製造方法。
 (19)前記酸化層を形成する工程は、
 前記第1電極の表面を酸化させて第1酸化層を形成する工程と、
 前記第2電極の表面を酸化させて第2酸化層を形成する工程と、を含み、
 前記絶縁膜を形成する工程は、
 前記第1酸化層の表面に、前記第1酸化層よりも薄い第1絶縁膜を形成する工程と、
 前記第2酸化層の表面に、前記第2酸化層よりも薄い第2絶縁膜を形成する工程と、を含み、
 前記キャパシタを形成する工程は、前記第1導電層及び前記第2導電層を対向配置させるとともに、前記第1電極及び前記第2電極を対向配置させた状態で、前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を接触させて熱処理を行うことにより、前記第1導電層及び前記第2導電層を接触させるとともに、前記第1電極及び前記第2電極の間に前記第1酸化層及び前記第2酸化層を配置させる、(18)に記載の半導体装置の製造方法。
 (20)前記第1導電層及び前記第1電極は、互いに異なる金属材料を含み、
 前記第2導電層及び前記第2電極は、互いに異なる金属材料を含み、
 前記キャパシタを形成する工程は、前記第1導電層及び前記第2導電層の金属材料同士が接触するように熱処理を行い、かつ前記第1電極及び前記第2電極の金属材料同士が接触しないように熱処理を行う、(19)に記載の半導体装置の製造方法。
 本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
1 半導体装置、2 画素チップ、3 ロジックチップ、4 第1Cu-Cu接合領域、5 第2Cu-Cu接合領域、6 第1電極、7 酸化層、7a 第1酸化層、7b 第2酸化層、8 第2電極、9 絶縁膜、9a 第1絶縁膜、9b 第2絶縁膜、10a 第1Cu層(第1導電層)、10b 第2Cu層(第2導電層)、11 レジスト、20 半導体基板、21 画素、22 画素アレイ部、23 時刻コード転送部、24 画素駆動回路、26 時刻コード発生部、27 垂直駆動回路、28 出力部、29 タイミング生成回路、41 画素回路、51 比較回路、52 データ記憶部、61 差動入力回路、62 電圧変換回路、63 正帰還回路、71 ラッチ制御回路、72 ラッチ記憶部、100 固体撮像装置

Claims (20)

  1.  第1電極を有する第1基板と、
     前記第1電極に対向して配置される第2電極を有する第2基板と、
     前記第1電極及び前記第2電極の間に配置され、前記第1電極又は前記第2電極の少なくとも一方の酸化層と、を備える、半導体装置。
  2.  前記第1電極、前記酸化層、及び前記第2電極を含んでキャパシタが構成される、請求項1に記載の半導体装置。
  3.  前記第1電極及び前記酸化層の間、又は、前記第2電極及び前記酸化層の間の少なくとも一方に配置され、前記酸化層よりも薄い絶縁膜を備える、請求項1に記載の半導体装置。
  4.  前記絶縁膜は、酸化物、窒化物、又は金属酸化物を含む、請求項3に記載の半導体装置。
  5.  前記酸化層は、
     前記第1電極の表面を酸化した第1酸化層と、
     前記第2電極の表面を酸化した第2酸化層と、を有し、
     前記キャパシタは、前記第1電極、前記第1酸化層、前記第2酸化層、及び前記第2電極を含んで構成される、請求項2に記載の半導体装置。
  6.  前記第1酸化層及び前記第2酸化層の間に積層される第1絶縁膜及び第2絶縁膜を備え、
     前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜は、前記第1酸化層及び前記第2酸化層よりも薄い、請求項5に記載の半導体装置。
  7.  前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜は、酸化物、窒化物、又は金属酸化物を含む、請求項6に記載の半導体装置。
  8.  前記第1電極と同じ層高さに、前記第1電極と離隔して配置される第1導電層と、
     前記第2電極と同じ高さに、前記第2電極と離隔して配置される第2導電層と、を備え、
     前記第1導電層及び前記第2導電層は、対向して配置されて互いに接合される、請求項1に記載の半導体装置。
  9.  前記第1電極、前記第2電極、前記第1導電層、及び前記第2導電層は、同一の金属材料を含む、請求項8に記載の半導体装置。
  10.  前記第1電極及び前記第2電極は、第1金属材料を含み、
     前記第1導電層及び前記第2導電層は、前記第1金属材料とは異なる第2金属材料を含む、請求項8に記載の半導体装置。
  11.  前記第1金属材料は、前記第2金属材料よりも、熱拡散を生じにくい材料である、請求項10に記載の半導体装置。
  12.  前記酸化層は、1nm以上で、かつ10nm以下の厚さである、請求項1に記載の半導体装置。
  13.  前記絶縁膜は、0.1nm以上で、かつ1nm以下の厚さである、請求項3に記載の半導体装置。
  14.  前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜のそれぞれは、0.1nm以上で、かつ1nm以下の厚さである、請求項6に記載の半導体装置。
  15.  前記第1基板は、光電変換を行う複数の画素を有し、
     前記第2基板は、前記複数の画素で光電変換された画素信号の信号処理を行う信号処理回路を有し、
     前記画素は、
     光電変換素子と、
     前記光電変換素子で光電変換された電気信号を参照信号と比較して、比較結果を示す信号を出力するアナログ-デジタル変換器と、
     前記キャパシタと、を有する、
     請求項2に記載の半導体装置。
  16.  前記キャパシタは、前記第1基板と前記第2基板の接合面における、対応する画素の領域内に配置される、請求項15に記載の半導体装置。
  17.  第1基板上に第1導電層及び第1電極を形成する工程と、
     第2基板上に第2導電層及び第2電極を形成する工程と、
     前記第1電極又は前記第2電極の少なくとも一方の表面を酸化させて、酸化層を形成する工程と、
     前記第1導電層及び前記第2導電層を対向配置させて互いに接触させて接合させるとともに、前記第1電極及び前記第2電極を対向配置させて、前記第1電極、前記酸化層、及び前記第2電極を含むキャパシタを形成する工程と、を備える、半導体装置の製造方法。
  18.  前記酸化層が形成された前記第1基板又は前記第2基板の少なくとも一方の表面に、前記酸化層よりも薄い絶縁膜を形成する工程と、を備える、請求項17に記載の半導体装置の製造方法。
  19.  前記酸化層を形成する工程は、
     前記第1電極の表面を酸化させて第1酸化層を形成する工程と、
     前記第2電極の表面を酸化させて第2酸化層を形成する工程と、を含み、
     前記絶縁膜を形成する工程は、
     前記第1酸化層の表面に、前記第1酸化層よりも薄い第1絶縁膜を形成する工程と、
     前記第2酸化層の表面に、前記第2酸化層よりも薄い第2絶縁膜を形成する工程と、を含み、
     前記キャパシタを形成する工程は、前記第1導電層及び前記第2導電層を対向配置させるとともに、前記第1電極及び前記第2電極を対向配置させた状態で、前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を接触させて熱処理を行うことにより、前記第1導電層及び前記第2導電層を接触させるとともに、前記第1電極及び前記第2電極の間に前記第1酸化層及び前記第2酸化層を配置させる、請求項18に記載の半導体装置の製造方法。
  20.  前記第1導電層及び前記第1電極は、互いに異なる金属材料を含み、
     前記第2導電層及び前記第2電極は、互いに異なる金属材料を含み、
     前記キャパシタを形成する工程は、前記第1導電層及び前記第2導電層の金属材料同士が接触するように熱処理を行い、かつ前記第1電極及び前記第2電極の金属材料同士が接触しないように熱処理を行う、請求項19に記載の半導体装置の製造方法。
PCT/JP2023/025222 2022-07-26 2023-07-07 半導体装置及びその製造方法 WO2024024450A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-119071 2022-07-26
JP2022119071 2022-07-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024024450A1 true WO2024024450A1 (ja) 2024-02-01

Family

ID=89706186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/025222 WO2024024450A1 (ja) 2022-07-26 2023-07-07 半導体装置及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024024450A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013080838A (ja) * 2011-10-04 2013-05-02 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器
JP2014187166A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Sony Corp 半導体装置、および製造方法
US20160020235A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Capacitance device in a stacked scheme and methods of forming the same
JP2016181531A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 ソニー株式会社 半導体装置、および半導体装置の製造方法、固体撮像素子、撮像装置、並びに電子機器
JP2018073851A (ja) * 2016-10-24 2018-05-10 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体装置、製造方法、及び、固体撮像装置
US20180342544A1 (en) * 2014-09-30 2018-11-29 Apple Inc. Image Sensor with a Cross-Wafer Capacitator
US20190123088A1 (en) * 2017-10-24 2019-04-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Stacked cmos image sensor
WO2020235234A1 (ja) * 2019-05-20 2020-11-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器
WO2022075190A1 (ja) * 2020-10-08 2022-04-14 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013080838A (ja) * 2011-10-04 2013-05-02 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器
JP2014187166A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Sony Corp 半導体装置、および製造方法
US20160020235A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Capacitance device in a stacked scheme and methods of forming the same
US20180342544A1 (en) * 2014-09-30 2018-11-29 Apple Inc. Image Sensor with a Cross-Wafer Capacitator
JP2016181531A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 ソニー株式会社 半導体装置、および半導体装置の製造方法、固体撮像素子、撮像装置、並びに電子機器
JP2018073851A (ja) * 2016-10-24 2018-05-10 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体装置、製造方法、及び、固体撮像装置
US20190123088A1 (en) * 2017-10-24 2019-04-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Stacked cmos image sensor
WO2020235234A1 (ja) * 2019-05-20 2020-11-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器
WO2022075190A1 (ja) * 2020-10-08 2022-04-14 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11895398B2 (en) Imaging device and imaging system
US20230047180A1 (en) Imaging device and imaging method
WO2020195822A1 (ja) 撮像システム
TW202147825A (zh) 攝像裝置及攝像方法
JP2018073967A (ja) 半導体装置、固体撮像装置、及び、製造方法
US20210127081A1 (en) Image sensor, imaging device, and electronic device
WO2022124086A1 (ja) 固体撮像素子及び電子機器
WO2024024450A1 (ja) 半導体装置及びその製造方法
WO2021153428A1 (ja) 撮像装置、電子機器及び撮像方法
US11101309B2 (en) Imaging element, method for manufacturing imaging element, and electronic device
WO2024048292A1 (ja) 光検出素子、撮像装置、及び車両制御システム
WO2024057471A1 (ja) 光電変換素子、固体撮像素子、測距システム
WO2023203811A1 (ja) 光検出装置
WO2024038828A1 (ja) 光検出装置
WO2024075492A1 (ja) 固体撮像装置及び比較装置
WO2023229018A1 (ja) 光検出装置
WO2022186040A1 (ja) 撮像装置、その駆動方法、および電子機器
WO2022102471A1 (ja) 撮像素子および撮像装置
US20240080587A1 (en) Solid-state imaging device and electronic instrument
WO2023234101A1 (ja) 固体撮像装置
WO2022270110A1 (ja) 撮像装置および電子機器
WO2022102549A1 (ja) 固体撮像装置
WO2023181663A1 (ja) 比較器、増幅器及び固体撮像装置
WO2022065032A1 (ja) 撮像装置及び撮像方法
WO2022065034A1 (ja) 撮像装置及び撮像方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23846182

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1