CN101656820A - 固体摄像装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种固体摄像装置，包括：摄像区域，在半导体基板上配置包含光电变换部和信号扫描电路部的单位像素阵列而成；驱动电路区域，在半导体基板上配置用于驱动所述信号扫描电路部的驱动电路而成；第1焊盘，设置在受光面一侧的所述半导体基板上的周边区域，所述受光面形成在与形成有所述信号扫描电路部的基板表面相反一侧的基板表面上；以及第2焊盘，设置在形成有所述信号扫描电路部的一侧、仅配置于在所述半导体基板的厚度方向上与所述摄像区域重合的位置。

Description

固体摄像装置及其制造方法
本申请基于2009年8月19日提交的日本专利申请第2008-210841号，并要求享有其优先权，通过引用将其全部内容结合到本申请中。
技术领域
本发明涉及固体摄像装置及其制造方法，例如是可以应用于MOS型固体摄像装置等的固体摄像装置及其制造方法。
背景技术
以CMOS传感器为首的固体摄像装置目前被应用于例如数码相机和摄像机、或者监视摄像头等多种用途。其中，以单一像素阵列取得多种色彩信息的单板式摄像元件占据主流地位。
然而，受近年来的多像素化和缩小光学尺寸的要求所影响，出现了像素尺寸缩小的倾向。例如，近年来被数码照相机等所广泛使用的CMOS传感器的像素尺寸为1.4μm～2.8μm左右的细微尺寸。
作为与这种细微像素相对应的结构，已知有例如背面照射型的固体摄像装置(例如日本特开2006-128392号公报)。在背面照射型固体摄像装置中，入射光照射到与形成有信号扫描电路及其布线层的硅(Si)表面(表面)相反一侧的硅(Si)表面(背面)上。在按照这种方式从与形成有信号扫描电路及其布线层的硅(Si)表面侧相反一侧的硅(Si)表面入射的背面照射型结构中，入射到像素上的光不会被布线层阻碍，并能够到达在硅(Si)基板内形成的受光区域。因此，即使在细微的像素中也能够实现较高的量子效应。
发明内容
与本发明的一个实施方式相关的固体摄像装置包含：包括：摄像区域，在半导体基板上配置包含光电变换部和信号扫描电路部的单位像素阵列而成；驱动电路区域，在半导体基板上配置用于驱动所述信号扫描电路部的驱动电路而成；第1焊盘(pad)，设置在受光面一侧的所述半导体基板上的周边区域，所述受光面形成在与形成有所述信号扫描电路部的基板表面相反一侧的基板表面上；以及第2焊盘，设置在形成有所述信号扫描电路部的一侧、仅配置于在所述半导体基板的厚度方向上与所述摄像区域重合的位置。。
与本发明的一个实施方式相关的固体摄像装置制造方法包含以下工序：在与半导体基板的光照射面相反一侧的表面上形成信号扫描电路部；在所述信号扫描电路部上形成第1支承基板；在所述半导体基板的光照射面一侧的表面上形成光电变换部；在所述半导体基板的周边区域形成第1通路，该第1通路从所述半导体基板的光照射面一侧的表面上开始直到所述信号扫描电路部，并且形成第1焊盘，该第1焊盘从所述第1通路中开始直到所述光照射面一侧的半导体基板表面上；在所述光照射面一侧的所述半导体基板的表面上形成连接构件；在所述连接构件上形成第2支承基板；以及仅在所述周边区域以外的摄像区域内形成第2通路，该第2通路从所述第1支承基板的表面上开始直到所述信号扫描电路部，并且形成第2焊盘，该第2焊盘从所述第2通路中开始直到所述信号扫描电路部一侧的半导体基板的表面上。
附图说明
图1是表示与本发明的第1实施方式相关的固体摄像装置的整体结构实例的框图。
图2是表示与第1实施方式相关的固体摄像装置所具有的像素阵列的等效电路图。
图3是表示与第1实施方式相关的固体摄像装置的平面结构实例(光照射面一侧)的平面图。
图4是表示与第1实施方式相关的固体摄像装置的平面结构实例(信号扫描电路形成面一侧)的平面图。
图5是表示沿图3、图4中的V-V线的截面结构实例的剖视图。
图6是用于说明与第1实施方式相关的滤色片的配置的平面图。
图7是表示与第1实施方式相关的单位像素的截面结构实例的剖视图。
图8是表示与第1实施方式相关的固体摄像装置的一个制造工序的剖视图。
图9是表示与第1实施方式相关的固体摄像装置的一个制造工序的剖视图。
图10是表示与第1实施方式相关的固体摄像装置的一个制造工序的剖视图。
图11是表示与第1实施方式相关的固体摄像装置的一个制造工序的剖视图。
图12是表示与第1实施方式相关的固体摄像装置的一个制造工序的剖视图。
图13是表示与第1实施方式相关的固体摄像装置的一个制造工序的剖视图。
图14是表示与第1实施方式相关的固体摄像装置的一个制造工序的剖视图。
图15是表示与第1实施方式相关的固体摄像装置的一个制造工序的剖视图。
图16是表示与变形例1相关的固体摄像装置的截面结构实例的剖视图。
图17是表示与变形例2相关的固体摄像装置的截面结构实例的剖视图。
图18是表示与第2实施方式相关的固体摄像装置的平面结构实例(光照射面一侧)的平面图。
图19是表示与第2实施方式相关的固体摄像装置的平面结构实例(信号扫描电路形成面一侧)的平面图。
图20是表示沿图18、图19中的XX-XX线的截面结构实例的剖视图。
图21是表示与变形例3相关的固体摄像装置的截面结构实例的剖视图。
图22是表示与第3实施方式相关的固体摄像装置的平面结构实例(光照射面一侧)的平面图。
图23是表示与第3实施方式相关的固体摄像装置的平面结构实例(信号扫描电路形成面一侧)的平面图。
图24是表示沿图22、图23中的XXIV-XXIV线的截面结构实例的剖视图。
图25是表示与比较例相关的固体摄像装置的平面结构实例(光照射面一侧)的平面图。
图26是表示与比较例相关的固体摄像装置的平面结构实例(信号扫描电路形成面一侧)的平面图。
图27是表示沿图25、图26中的XXVII-XXVII线的截面结构实例的剖视图。
具体实施方式
这里，在上述背面照射型固体摄像装置中，例如在后文所述的比较例的结构中，用于为信号扫描电路部提供基准电位的焊盘配置在光照射面一侧的周边区域内。因此，从摄像元件芯片外部经由该焊盘施加基准电位，并进一步经由布线和接点向扩散层施加基准电位。这里，施加了基准电位的扩散层在像素阵列内形成为纵横方式，利用该扩散层对像素阵列内部施加基准电位。
在对像素阵列进行驱动时，驱动配置在单位像素内部的信号扫描电路，由此发生各种各样的电位变动，例如栅极被施加驱动脉冲，或者对应于作为输入信号的入射光的强度而信号线的电位发生变化等。
另一方面，由于基准电位是按照上述方式从仅在光照射面一侧配置在周边区域中的焊盘施加基准电位而输入的，因此不是直接导入到单位像素上，而是供给到像素阵列***。这样一来，当单位像素内部发生了所述的电位变动时，栅极与施加了基准电位的扩散层之间的耦合电容、或者施加了信号电位的扩散层与施加了基准电位的扩散层之间的耦合电容会导致基准电位出现暂时性变动。
因而，在像素阵列端部与像素阵列中心部就可能会产生基准电位差。在这种情况下，在像素阵列内执行信号检测的浮置扩散层的电位会在像素阵列端部和像素阵列中心部发生变化，这会直接成为输出信号的差异。这样一来，在再现画面上像素阵列端部与像素阵列中心部会产生信号量差异，即使拍摄的是相同图案的被摄体，在再现画面上呈现的图案也会变得不一致，产生被称为“暗影(shading)”的伪信号。暗影一旦产生，其就会成为噪声，严重损害再现画面的画质。
另外，也存在着如下所述的倾向。即，在拍摄亮度极高的被摄体时，在基板内经光电转换而产生的光电子流入单位像素内的电源端子，并经由所述的接点、布线流出到摄像元件之外，形成电流。此外，由此产生的电位差ΔV会添加到正在拍摄亮度高的被摄体的单位像素的电源电位上。在此情况下，信号输出发生变化，因此在与正在拍摄亮度高的被摄体的像素共享电源布线的像素中就会产生伪信号。因此，再现画面上的图案变得不一致，其会成为噪声而严重损害再现画面的画质。
下面参照附图说明本发明的实施方式。在本说明中，对于所有的图中相同的部分标注相同的附图标记。下面将受光面(光照射面)设置在与形成有信号扫描电路部的半导体基板表面相反一侧的半导体基板上的背面照射型固体摄像装置作为一个实例进行说明。
(第1实施方式)
1.结构实例
首先使用图1至图7说明与本发明的第1实施方式相关的固体摄像装置的结构实例。
1-1.整体结构实例
使用图1说明与本例相关的固体摄像装置的整体结构实例。图1是表示与本例相关的固体摄像装置的整体结构实例的***框图。图1中示出了在像素阵列的列位置(Columns)上配置AD变换电路的情况下的一种结构。
如图所示，与本例相关的固体摄像装置10包括像素阵列(摄像区域)12和驱动电路区域14。
像素阵列12是在半导体基板上配置包含光电变换部和信号扫描电路部的单位像素阵列而形成的。
光电变换部具备单位像素1，起到摄像部的功能，单位像素1包含用于进行光电转换并蓄积电能的光电二极管。信号扫描电路部具备后文所述的放大晶体管等，该信号扫描电路部读取来自光电变换部的信号，加以放大后发送到AD变换电路15。在本例的情况下，受光面(光电变换部)设置在与形成有信号扫描电路部的半导体基板表面相反一侧的半导体基板的背面一侧。
驱动电路区域14由用于驱动上述信号扫描电路部的垂直移位寄存器13和AD变换电路等驱动电路配置而成。
此外，这里说明的是CMOS传感器的整体结构的一部分，但并不局限于此。亦即，例如也可以是不以列并联方式配置ADC电路、而是以芯片级别配置ADC电路的结构，或者是在传感器芯片上不配置ADC的结构等。
垂直移位寄存器(Vertical Shift register)13向像素阵列12输出信号LS1～LSk，起到逐行选择单位像素1的选择部功能。从被选中的行的单位像素1分别经由垂直信号线VSL输出与入射光的量相应的模拟信号Vsig。
AD变换电路(ADC)15将经由垂直信号线VSL输入的模拟信号Vsig变换为数字信号。
1-2.像素阵列(摄像区域)的结构实例
接着使用图2说明图1中的像素阵列(摄像区域)12的结构实例。图2是表示与本例相关的像素阵列的结构实例的等效电路图。在本例中，将使用单一像素阵列12取得多种色彩信息的单板式摄像元件作为一个实例进行说明。
如图所示，像素阵列12具备多个单位像素1，这些单位像素1呈矩阵状配置在来自垂直移位寄存器13的读出信号线和垂直信号线VSL的交叉位置。
单位像素(PIXEL)1具备光电二极管2、放大晶体管3、读出晶体管4、复位晶体管9、地址晶体管31。
在上述说明中，光电变换部包括光电二极管2。信号扫描电路部包括放大晶体管3、读出晶体管4、复位晶体管9和地址晶体管31。
在光电二极管2的阴极上供给基准电位Vss。如后文所述，该基准电位Vss是由配置在信号扫描电路形成面一侧的第2焊盘42提供的。
放大晶体管3构成为将来自浮置扩散层(floating diffusion)32的信号加以放大后输出。放大晶体管3的栅极连接浮置扩散层32，源极连接垂直信号线VSL，漏极连接地址晶体管31的源极。由垂直信号线VSL发送出来的单位像素1的输出信号经CDS噪声去除电路8被除去噪声后，从输出端子81输出。
读出晶体管4构成为对光电二极管2中的信号电荷的蓄积进行控制。读出晶体管4的栅极连接读出信号线TRF，源极连接光电二极管2的阳极，漏极连接浮置扩散层32。
复位晶体管9构成为对放大晶体管3的栅电位进行重置。复位晶体管9的栅极连接复位信号线RST，源极连接浮置扩散层32，漏极连接与漏极电源相连的电源端子5。
地址晶体管31的栅极连接地址信号线ADR。
另外，负载晶体管6的栅极连接选择信号线SF，漏极连接放大晶体管3的源极，源极连接控制信号线DC。
<读出驱动动作>
该像素阵列构造所实施的读出驱动动作如下所述。首先，利用垂直移位寄存器13发送过来的行选择脉冲，将读出行的地址晶体管31置为导通(ON)状态。
接着，同样地利用垂直移位寄存器13发送过来的复位脉冲，复位晶体管9变为导通(ON)状态，并重置为接近浮置扩散层32的电位的电压。其后，复位晶体管9变为截止(OFF)状态。
接着，传输门4变为导通(ON)状态，浮置扩散层32读出在光电二极管2中蓄积的信号电荷，对应于所读出的信号电荷数量来调制浮置扩散层32的电位。
接着，调制后的信号通过构成源极跟随器的MOS晶体管被读出至垂直信号线VSL，从而完成读出动作。
1-3.平面结构实例
下面，使用图3和图4说明与本例相关的固体摄像装置的平面结构实例。图3是光照射面一侧的平面结构实例，图4是表示图3的背面即信号扫描电路形成面一侧的平面结构实例的图。
如图3所示，在光照射面一侧，在除摄像区域12以外的周边区域内配置第1焊盘41，将摄像区域12包围起来。向第1焊盘41供给除了基准电位Vss之外的例如驱动脉冲、信号输入输出等。此外，来自耦合光学***的入射光也照射该光照射面一侧。
供给至第1焊盘41的上述驱动脉冲等经由与第1焊盘41电连接的信号扫描电路提供给各单位像素1。
如图4所示，在信号扫描电路形成面一侧，在半导体基板的厚度方向上仅在与摄像区域12重合的位置配置着第2焊盘42。在该第2焊盘42上供给未供给到上述第1焊盘的基准电位Vss。因此，第2焊盘42是基准电位(Vss)用的焊盘。
如后文所述，供给到第2焊盘42的上述基准电位Vss经由与第2焊盘42电连接的布线层47-2，通过包围着单位像素1且在摄像区域12内配置为格子状的扩散层48，提供给各单位像素1。
1-4.截面结构实例
下面，使用图5说明与本例相关的固体摄像装置的截面结构实例。这里，将沿图3和图4中的V-V线的截面结构作为一个实例进行说明。
如图5所示，单位像素1包括光电变换部和信号扫描电路部。
光电变换部在由光照射面一侧的硅构成的半导体基板(Si-sub)40的表面上具备供给了基准电位Vss的扩散层48、防反射膜51、滤色片52和微透镜53。例如，供给了基准电位Vss的扩散层48是如后文所述的用于构成光电二极管2(该光电二极管2构成信号电荷蓄积区域)的P型扩散层等。
信号扫描电路部具备上述放大晶体管3等以及多层布线层，该放大晶体管3是在设置在信号扫描电路形成面一侧的半导体基板40表面上的层间绝缘膜55中形成的。
另外，固体摄像装置还具备支承基板50，该支承基板50设置在层间绝缘膜55上形成有信号扫描电路部的一侧，并形成有为了形成第2焊盘42而贯穿其中的通路46-2。此外，图中省略了支承基板50的厚度比率的详细状况。
第1焊盘41设置在贯穿半导体基板40而到达层间绝缘膜55中的布线层47-1的通路46-1中。第1焊盘41的球体焊料区(ボ一ルランド)中设置有用于与外部电连接的焊线(bonding wire)43。
第2焊盘42设置在贯穿支承基板50而到达层间绝缘膜55中的布线层47-2的通路46-2中。第2焊盘42的球体焊料区(ボ一ルランド)中设置有用于与外部电连接的焊线43。
1-5.滤色片的平面结构实例
下面，使用图6说明与本例相关的固体摄像装置所具有的滤色片52的平面结构实例。图6是表示在单板式摄像元件结构中如何配置滤色片的布局图以取得色彩信号。
在该图中，表示为R的像素是配置了主要使红色波长范围的光透射过去的滤色片的像素，表示为G的像素是配置了主要使绿色波长范围的光透射过去的滤色片的像素，表示为B的像素是配置了主要使蓝色波长范围的光透射过去的滤色片的像素。
在本例中示出了作为拜耳(Bayer)配置而最为广泛使用的滤色片配置。如图中所示，相邻滤色片(R、G、B)在行方向和列方向上按照取得互不相同的色彩信号的方式配置。
1-6.单位像素的结构实例
下面，使用图7更详细地说明与本例相关的固体摄像装置所具有的单位像素1的结构实例。
在图示的截面中，单位像素1具备设置在硅基板40表面上的读出晶体管4以及设置在硅基板40中的光电二极管2。在本实施例中是针对硅基板为n型扩散层的情形进行示例的，但并不限于此，也可以是p型扩散层等。
读出晶体管4包括设置在层间绝缘膜55中的栅极绝缘膜56、设置在栅极绝缘膜56上的层间绝缘膜55中的栅电极57和包夹着栅电极57而在硅基板40中隔离设置的源极59(n+扩散层)、漏极58(n+扩散层)。
光电二极管2包括：作为源极59的n+扩散层；以及P阱层48，该P阱层48以与该源极59相接触的方式与设置在硅基板40中的源极59形成pn结。该P阱层48与上述第2焊盘42电连接，是被施加了由第2焊盘42所提供的基准电位Vss的扩散层。
漏极58经由在漏极58上的层间绝缘膜55中所设置的接点布线层60电连接到多层布线层。此外，对应于该多层布线层输出的电信号，单位像素1的像素分别进行显示。其他的单位像素的结构与此相同，因此省略详细说明。
2.制造方法
下面，使用图8至图15说明与本例相关的固体摄像装置的制造方法。
首先，图8中示出了加工前的硅基板(Si-sub)40。
接着，如图9所示，在信号扫描电路形成面一侧的半导体基板40的表面上使用例如CVD法(Chemical Vapor Deposition：化学汽相沉积法)等形成氧化硅膜等，从而形成层间绝缘膜55。接着，在层间绝缘膜中形成Cu布线层等，形成用于构成信号扫描电路部的多层布线层。此时，在周边区域中形成与第1焊盘41相连接的布线层47-1，并以同样的深度同时在摄像区域12中形成与第2焊盘42相连接的布线层47-2。
接着，如图10所示，在层间绝缘膜55的表面上粘接(第1)支承基板50。
接着，如图11所示，利用例如RIE(Reactive Ion Etching：反应离子蚀刻)法等通过蚀刻使受光面一侧的硅基板40的表面薄膜化。在本例的情况下，在执行该工序时，将硅基板40的厚度减薄至例如3～7μm左右。接着形成防反射膜51(未图示)、滤色片52、微透镜53。
接着，使用例如RIE法等形成第1通路46-1，该第1通路46-1从周边区域中的半导体基板40的光照射面一侧的表面上开始直到信号扫描电路部的布线层47-1。接着，在从第1通路46-1中开始直到半导体基板40的光照射面一侧的表面上，利用例如CVD法等形成Cu等的金属层，从而形成第1焊盘41。
接着，如图12所示，在半导体基板40的光照射面一侧的表面上的周边区域中的最顶端部位形成连接构件61。接着在连接部61上粘接(第2)支承基板62。
接着，如图13所示，利用例如RIE法等仅在除周边区域之外的摄像区域12中形成第2通路46-2，该第2通路46-2从第1支承基板50的表面开始直至层间绝缘膜55中的信号扫描电路部的布线层47-2。接着，在从第2通路46-2中开始直到半导体基板40的信号扫描电路部一侧的表面上，利用例如CVD法等形成Cu等的金属层，从而形成第2焊盘42。
接着，如图14所示，依次除去(第2)支承基板62和连接构件61。
接着，如图15所示，使用LSI制造工艺，在第1、第2焊盘41、42的球体焊料区中形成与外部电连接的焊线43。
3.与第1实施方式相关的效果
根据与本实施方式相关的固体摄像装置及其制造方法，至少能够获得下述(1)至(2)的效果。
(1)能够防止暗影的产生，从而能够提高再现画面的画质。
这里，在对像素阵列(摄像区域)12进行驱动时，驱动配置在单位像素1内部的信号扫描电路，由此会发生各种各样的电位变动，例如栅极被施加驱动脉冲，或者信号线的电位对应于作为输入信号的入射光的强度而变化等。
此时，如果采用后文在图25至图27中所述的比较例那样的结构，则通过仅在光照射面一侧配置在周边区域中的焊盘141施加基准电位Vss来进行输入，因此不是直接导入到单位像素上，而是供给到摄像区域(像素阵列)112***。这样一来，当上述单位像素1内部发生了电位变动时，栅极与施加了基准电位的扩散层(例如扩散层148)之间的耦合电容、或者施加了信号电位的扩散层与施加了基准电位的扩散层(例如扩散层148)之间的耦合电容会导致基准电位Vss出现暂时性变动。
这里，该变动的时间变化的速度τ主要由施加了基准电位Vss的扩散层的各单位像素的阻抗R及与其相连的单位像素的电容C决定，在像素阵列中心部，大致可以通过以下算式(1)表示。
τ＝R*C/2…式(1)
如上述算式(1)所示，在摄像区域112的端部和像素阵列112的中心部，在大约为τ的期间内会产生基准电位差。在这种情况下，在单位像素1内执行信号检测的浮置扩散层的电位会在摄像区域112端部及其中心部发生变化，这会直接成为输出信号的变化。这样一来，在再现画面上像素阵列112端部与像素阵列112中心部会产生信号量差异，即使拍摄的是相同图案的被摄体，在再现画面上呈现的图案也会变得不一致，产生被称为暗影的伪信号。暗影一旦产生，其就会成为噪声，严重损害再现画面的画质。
但是，如上述说明，与本第1实施方式相关的固体摄像装置是一种背面型固体摄像装置，在半导体基板40上具有由包含光电变换部和信号扫描电路部的单位像素阵列配置而成的摄像区域12和由用于驱动信号扫描电路部的驱动电路配置而成的驱动电路区域14，在与形成有信号扫描电路部的基板表面相反一侧的基板表面上形成受光面。进而，与第1实施方式相关的固体摄像装置具备：设置在受光面一侧的半导体基板40上的第1焊盘41；以及设置为用于向形成有信号扫描电路部的一侧供给基准电位Vss、且仅配置于在半导体基板40的厚度方向上与摄像区域12重合的位置处的第2焊盘42。
用于施加基准电位的第2焊盘42仅配置于在半导体基板40的厚度方向上与摄像区域12重合的位置。因此，即使是在摄像区域12中产生了上述电位变动的背面型固体摄像装置，也能够向摄像区域12内的所有单位像素1均匀地进行基准电位Vss的供给。其结果是，能够防止暗影的产生、减少伪信号的发生，能够提高再现画面的画质，非常有利于解决这些问题。
(2)即使在拍摄亮度高的被摄体的情况下，也能够防止在与亮度高的被摄体相对应的像素和除此以外的像素之间产生伪信号，从而能够防止再现画面上的图案不一致的现象，提高再现画面的画质。
这里，在拍摄亮度高的被摄体的情况下，在半导体基板40内经光电转换而产生的光电子会流入单位像素1内的电源端子，并经由多层布线层中的接点、布线流出到摄像元件之外而形成电流，但在被摄体的亮度极高、因而所排出的电流值Ie显著增大的情况下，此时的电位差ΔV可以通过接点阻抗Rc、布线阻抗R1表示为以下算式(2)。
ΔV＝(Rc十R1)*Ie…式(2)
如算式(2)所示，电位差ΔV会添加到正在拍摄亮度高的被摄体的单位像素1的电源电位上。在此情况下，如果采用后文在图25至图27中所述的比较例那样的结构，则基准电位用的焊盘141就不会分配到上下面，无法将基准电位Vss分开提供给摄像区域112和其他区域，信号输出会因此而变化。因而，在与正在拍摄亮度高的被摄体的像素共享电源布线的像素中就会产生伪信号，因此，再现画面上的图案变得不一致，其会成为噪声而严重损害再现画面的画质。
但是，如上述说明，与本第1实施方式相关的固体摄像装置中，用于施加基准电位(Vss)的第2焊盘42仅配置于在半导体基板40的厚度方向上与摄像区域12重合的位置。因此，在拍摄亮度极高的被摄体时，即使是在摄像区域12中因上述电位差ΔV而产生了电位变动的背面型固体摄像装置，也能够针对摄像区域12内的所有单位像素1均匀地进行基准电位Vss的供给。其结果是，即使在拍摄亮度高的被摄体的情况下，也能够防止在与亮度高的被摄体相对应的像素和除此以外的像素之间产生伪信号，从而能够防止再现画面上图案的不一致现象，提高再现画面的画质，在这一点上非常有利。
[变形例1(在单面上)]
接着使用图16说明与变形例1相关的固体摄像装置。该实施方式涉及一个在信号扫描电路形成面一侧具备球体焊料区的实例。在本说明中省略了与上述第1实施方式重复部分的详细说明。
如图中所示，与本变形例1相关的固体摄像装置与上述第1实施方式的不同点在于，其在信号扫描电路形成面一侧的第2焊盘42上设置了焊料球65。
其他制造方法等与上述第1实施方式实质上相同，因此省略其详细说明。
根据该变形例1，至少可以获得与上述(1)至(2)同样的效果。进而，可以根据需要应用本变形例1。
[变形例2(在双面上具备球体焊料区的一个实例)]
下面，使用图17说明与变形例2相关的固体摄像装置。该实施方式涉及一个在光照射面一侧和信号扫描电路形成面一侧具备球体焊料区的实例。在本说明中省略了与上述第1实施方式重复部分的详细说明。
如图中所示，与本变形例2相关的固体摄像装置与上述第1实施方式的不同点在于，其在光照射面一侧的第1焊盘41上以及信号扫描电路形成面一侧的第2焊盘42上设置了焊料球65、66。
其他制造方法等与上述第1实施方式实质上相同，因此省略其详细说明。
根据该变形例2，至少可以获得与上述(1)至(2)同样的效果。进而，可以根据需要应用本变形例2。
[第2实施方式(基准电位用的扩散层的另一个布局实例)]
下面，使用图18至图20说明与第2实施方式相关的固体摄像装置。该第2实施方式涉及基准电位用的扩散层的另一个平面布局实例。在本说明中省略了与上述第1实施方式重复部分的详细说明。
如图18所示，与该第2实施方式相关的固体摄像装置与上述第1实施方式的不同点在于，从第2焊盘42供给基准电位Vss等，平面布局为设置着梳状扩散层70。如图20所示，扩散层70设置在层间绝缘膜50上，并且每个单位像素1设置一个扩散层70。此外，在该扩散层70上并不限于供给基准电位Vss，也可以供给例如电源电位Vdd(或Vcc)。
其他制造方法等与上述第1实施方式实质上相同，因此省略其详细说明。
根据与该第2实施方式相关的固体摄像装置及其制造方法，至少能够获得与上述(1)至(2)相同的效果。进而，可以根据需要应用本例。
[变形例3(在双面上具备球体焊料区的一个实例)]
下面，使用图21说明与变形例3相关的固体摄像装置。该变形例3涉及一个在与上述第2实施方式相关的结构中在光照射面一侧及信号扫描电路形成面一侧具备球体焊料区的实例。在本说明中省略了与上述第2实施方式重复部分的详细说明。
如图中所示，与本变形例3相关的固体摄像装置与上述第1实施方式的不同点在于，其在光照射面一侧的第1焊盘41上以及信号扫描电路形成面一侧的第2焊盘42上设置了焊料球66。
其他制造方法等与上述第1实施方式实质上相同，因此省略其详细说明。
根据该变形例3，至少可以获得与上述(1)至(2)同样的效果。进而，可以根据需要应用本变形例3。
[第3实施方式(两层扩散层设置在同一层的一个实例)]
接着使用图22至图24说明与第3实施方式相关的固体摄像装置。该第3实施方式涉及一个两层扩散层48、70设置在同层的实例。在本说明中省略了与上述第1实施方式重复部分的详细说明。
如图中所示，与该第3实施方式相关的固体摄像装置与上述第1实施方式的不同点在于，两层扩散层48、70设置在层间绝缘膜50上的同一层(相同深度)。在扩散层70上通过第2焊盘42-1来供给基准电位Vss。在扩散层48上通过第2焊盘42-2来供给电源电位Vdd(或Vcc)。
其他制造方法等与上述第1实施方式实质上相同，因此省略其详细说明。
如上所述，根据与该实施方式相关的固体摄像装置，至少能够获得与上述(1)至(2)相同的效果。进而，可以根据需要应用本第3实施方式。
[比较例(不将基准电位用焊盘分开为上下面的一个实例)]
下面，为了与上述实施方式及变形例中的固体摄像装置进行比较，使用图25至图27说明与比较例相关的固体摄像装置。该比较例涉及一个不将基准电位(Vss)用焊盘分开为上下面的实例。在本说明中省略了与上述第1实施方式重复部分的详细说明。
如图中所示，与本比较例相关的固体摄像装置中，基准电位(Vss)用的焊盘141仅配置在光照射面一侧的周边区域。因此，如图26所示，在信号扫描电路形成面一侧没有配置基准电位用的焊盘141。这样，在与比较例相关的结构中，由于基准电位用焊盘141没有分开为上下面，因此无法将基准电位Vss分开提供给摄像区域112和其他区域。
更具体地讲，由于基准电位Vss是从仅在光照射面一侧配置在周边区域中的焊盘141施加基准电位而输入的，因此不是直接导入到单位像素上，而是供给到摄像区域(像素阵列)112***。这样一来，如上所述，当单位像素内部发生了电位变动时，栅极与施加了基准电位Vss的扩散层(例如扩散层148)之间的耦合电容、或者施加了信号电位的扩散层与施加了基准电位Vss的扩散层(例如扩散层148)之间的耦合电容会导致基准电位Vss出现暂时性变动。
如上述算式(1)所示，在摄像区域112的端部和其中心部，在大约为τ的期间内会产生基准电位差。在这种情况下，在单位像素1内执行信号检测的浮置扩散层的电位会在摄像区域112端部及摄像区域112的中心部发生变化，这会直接成为输出信号的变化。这样一来，在再现画面上像素阵列112端部与像素阵列112中心部会产生信号量差异，即使拍摄的是相同图案的被摄体，在再现画面上呈现的图案也会变得不一致，产生被称为暗影的伪信号。暗影一旦产生，其就会成为噪声，严重损害再现画面的画质，这一点非常不利。
而且，在拍摄亮度极高的被摄体时，在半导体基板140内经光电转换而产生的光电子会流入单位像素内的电源端子，并经由多层布线中的接点、布线流出到摄像元件之外，形成电流。
如上述算式(2)所示，电位差ΔV会添加到正在拍摄亮度高的被摄体的单位像素1的电源电位上。在此情况下，如果采用本比较例这样的结构，则基准电位用的焊盘141就不会分配到上下面，无法将基准电位分开提供给摄像区域112和其他区域，信号输出会因此而变化。因而，在与正在拍摄亮度高的被摄体的像素共享电源布线的像素中就会产生伪信号，因此，再现画面上的图案变得不一致，其会成为噪声而严重损害再现画面的画质，这一点非常不利。
[其他应用例]
除了上述说明的方式之外，也可以将用于施加基准电位的焊盘或球体焊料区和用于施加电源电位的焊盘或球体焊料区两者配置于与信号扫描电路形成面一侧的像素区域12重合的区域内。在此情况下，基准电位的变动受到抑制，或者电源电位的变动受到抑制，因此，能够获得进一步减少了噪声的再现图像，在这一点上更为有利。
另外，在上述实施例中示出的是在信号扫描电路形成面一侧设置6个用于施加基准电位的焊盘的情形，但并不限于上述所示的个数。亦即，就该个数而言，在与像素区域12重合的区域内至少有一个即可，或者也可以是一个以上的任意个，其个数并没有限定。
其他优点和变更对于本领域的技术人员来说是显而易见的。本发明的广义范围并不限于这里所展示和描述的具体细节、代表性实施方式。相应地，在不偏离所附的权利要求书及其等效物所定义的本发明的精神或基本发明概念的范围的前提下，可以作出各种变更。

Claims (18)

1.一种固体摄像装置，其特征在于，包括：
摄像区域，在半导体基板上配置单位像素阵列而成，该单位像素阵列包含光电变换部和信号扫描电路部；
驱动电路区域，在所述半导体基板上配置用于驱动所述信号扫描电路部的驱动电路而成；
第1焊盘，设置在受光面一侧的所述半导体基板上的周边区域，所述受光面形成在所述半导体基板的与形成有所述信号扫描电路部的基板表面相反一侧的基板表面上；以及
第2焊盘，设置在形成有所述信号扫描电路部的一侧、仅配置于在所述半导体基板的厚度方向上与所述摄像区域重合的位置。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于，
还包括支承基板，该支承基板设置在形成有所述信号扫描电路部的一侧的所述半导体基板上，并在该支承基板中形成有为了形成所述第2焊盘而贯穿的通路，
所述第2焊盘设置在所述支承基板上，至少被供给基准电位。
3.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于，
还包括第1布线层，该第1布线层配置在所述信号扫描电路部，与所述第1焊盘电连接以提供电源电位。
4.如权利要求3所述的固体摄像装置，其特征在于，
还包括第2布线层，该第2布线层配置在所述信号扫描电路部，与所述第2焊盘电连接以提供基准电位。
5.如权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述信号扫描电路部至少具备多层布线，并具备配置在所述半导体基板和所述支承基板之间的层间绝缘膜；
所述固体摄像装置还包含第1扩散层，该第1扩散层与所述第2焊盘电连接、且针对每个所述单位像素设置在半导体基板一侧的所述层间绝缘膜上。
6.如权利要求5所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述第1扩散层被提供基准电位，其平面布局呈格子状。
7.如权利要求5所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述第1扩散层被提供基准电位，其平面布局呈梳状。
8.如权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述信号扫描电路部至少具备多层布线，并具备配置在所述半导体基板和所述支承基板之间的层间绝缘膜；
所述固体摄像装置还包含第1扩散层和第2扩散层，该第1扩散层和第2扩散层与所述第2焊盘电连接、且针对每个所述单位像素设置在半导体基板一侧的所述层间绝缘膜上的同一层中。
9.如权利要求8所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述第1扩散层被提供基准电位，其平面布局呈格子状。
10.如权利要求9所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述第2扩散层被提供电源电位，其平面布局呈梳状。
11.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于，
还包括设置在所述第2焊盘上的焊料球。
12.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于，
还包括设置在所述第1焊盘和所述第2焊盘上的焊料球。
13.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于，还包括：
设置在光照射面一侧的所述半导体基板上的防反射膜；
在所述防反射膜上针对每个所述单位像素而配置的多个滤色片；以及
在所述滤色片上针对每个所述单位像素而配置的多个微透镜。
14.一种固体摄像装置的制造方法，其特征在于，包含以下工序：
在半导体基板的与光照射面相反一侧的表面上形成信号扫描电路部；
在所述信号扫描电路部上形成第1支承基板；
在所述半导体基板的光照射面一侧的表面上形成光电变换部；
在所述半导体基板的周边区域形成第1通路，该第1通路从所述半导体基板的光照射面一侧的表面上开始直到所述信号扫描电路部，并且形成第1焊盘，该第1焊盘从所述第1通路中开始直到所述半导体基板的所述光照射面一侧的表面上；
在所述半导体基板的所述光照射面一侧的表面上形成连接构件；
在所述连接构件上形成第2支承基板；以及
仅在所述周边区域以外的摄像区域内形成第2通路，该第2通路从所述第1支承基板的表面上开始直到所述信号扫描电路部，并且形成第2焊盘，该第2焊盘从所述第2通路中开始直到所述半导体基板的所述信号扫描电路部一侧的表面上。
15.如权利要求14所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，还包含以下工序：
除去所述第2支承基板和所述连接构件；以及
在所述第1焊盘和所述第2焊盘上形成焊线。
16.如权利要求14所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，还包含以下工序：
除去所述第2支承基板和所述连接构件；以及
在所述第1焊盘和所述第2焊盘上形成焊料球。
17.如权利要求14所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，还包含以下工序：
在所述信号扫描电路部上形成第1支承基板之后，将所述半导体基板薄膜化。
18.如权利要求14所述的固体摄像装置的制造方法，其特征在于，还包含以下工序：
在所述光照射面一侧的半导体基板上依次形成防反射膜、滤色片、微透镜。
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