JP2015065479A - 半導体装置とその製造方法、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
固体撮像装置に限らず、他の半導体集積回路を有する半導体装置においても、それぞれの半導体集積回路の性能を十分に発揮できるように形成し、高性能化が図れることが望まれる。
1.MOS固体撮像装置の概略構成例
2.第1実施の形態(固体撮像装置の構成例とその製造方法例)
3.第2実施の形態(固体撮像装置の構成例)
4.第3実施の形態(固体撮像装置の構成例)
5.第4実施の形態(固体撮像装置の構成例とその製造方法例)
6.第5実施の形態(半導体装置の構成例とその製造方法例)
7.第6実施の形態(電子機器の構成例)
図1に、本発明の半導体装置に適用されるMOS固体撮像装置の概略構成を示す。このMOS固体撮像装置は、各実施の形態の固体撮像装置に適用される。本例の固体撮像装置1は、図1に示すように、半導体基板11例えばシリコン基板に複数の光電変換部を含む画素2が規則的に2次元アレイ状に配列された画素領域(いわゆる画素アレイ)3と、周辺回路部とを有して構成される。画素2は、光電変換部となる例えばフォトダイオードと、複数の画素トランジスタ(いわゆるMOSトランジスタ)を有して成る。複数の画素トランジスタは、例えば転送トランジスタ、リセットトランジスタ及び増幅トランジスタの3つのトランジスタで構成することができる。その他、選択トランジスタ追加して4つのトランジスタで構成することもできる。単位画素の等価回路は通常と同様であるので、詳細説明は省略する。画素2は、1つの単位画素として構成することができる。また、画素2は、共有画素構造とすることもできる。この画素共有構造は、複数のフォトダイオードと、複数の転送トランジスタと、共有する1つのフローティングディフージョンと、共有する1つずつの他の画素トランジスタとから構成される。すなわち、共有画素では、複数の単位画素を構成するフォトダイオード及び転送トランジスタが、他の1つずつの画素トランジスタを共有して構成される。
[固体撮像装置の構成例とその製造方法例]
図3、図4〜図13を用いて、本発明の第1実施の形態に係る半導体装置、すなわちMOS固体撮像装置をその製造方法と共に説明する。
一方、各チップ部となる領域の所要の位置において、第1層の層間絶縁膜49の表面から半導体基板45内の所望の深さ位置にわたって接続孔を形成し、この接続孔内に取り出し電極用の接続導体51を埋め込む。この接続導体51としては、例えば銅(Cu)、タングステン(W)、ポリシリコンなどで形成することができる。接続導体51を埋め込む前に、接続孔の内壁面に接続導体51と半導体基板45とを絶縁するための絶縁膜52を形成して置く。
[固体撮像装置の構成例]
図14に、本発明の第2実施の形態に係る半導体装置、すなわちMOS固体撮像装置の第2実施の形態を示す。第2実施の形態に係る固体撮像装置81は、第1実施の形態における第2の半導体基板45側の接続導体51、絶縁膜52及び電極バンプ78を省略し、第1の半導体基板31側の電極パッド72のみを形成して構成される。第2の半導体基板45の裏面にはパシベーション膜76が形成される。その他の構成は第1実施の形態で説明したと同様であるので、図3と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。また、固体撮像装置81の製造は、接続導体51を形成するための接続孔、接続導体51、絶縁膜52及び電極バンプ78を形成しない工程を除き、図4〜図13で示す第1実施の形態の製造方法を適用できる。
[固体撮像装置の構成例]
図15に、本発明の第3実施の形態に係る半導体装置、すなわち、MOS固体撮像装置の第3実施の形態を示す。第3実施の形態に係る固体撮像装置83は、第1の半導体基板31に形成する1つの貫通接続導体84によって、第1の半導体基板31側の画素領域23及び制御回路24と、第2の半導体基板45側のロジック回路25とを電気的に接続して構成される。
[固体撮像装置の構成例とその製造方法例]
図16、図17〜図21を用いて、本発明の第4実施の形態に係る半導体装置、すなわちMOS固体撮像装置をその製造方法と共に説明する。
[半導体装置の構成例とその製造方法例]
図22、図23〜図28を用いて、本発明の第5実施の形態に係る半導体装置をその製造方法と共に説明する。本実施の形態の半導体装置は、第1の半導体集積回路と第2の半導体集積回路を混載した半導体装置である。
MOSトランジスタTr11〜Tr13は代表として示した。ロジック回路102は、CMOSトランジスタで構成することができる。このため、これら複数のMOSトランジスタとしては、nチャネルMOSトランジスタ、あるいはpチャネルMOSトランジスタとして構成することができる。従って、nチャネルMOSトランジスタを形成するときは、p型半導体ウェル領域にn型ソース/ドレイン領域が形成される。pチャネルMOSトランジスタを形成するときは、n型半導体ウェル領域にp型ソース/ドレイン領域が形成される。
MOSトランジスタTr21〜Tr23は代表として示した。ロジック回路117は、CMOSトランジスタで構成することができる。このため、これら複数のMOSトランジスタとしては、nチャネルMOSトランジスタ、あるいはpチャネルMOSトランジスタとして構成することができる。従って、nチャネルMOSトランジスタを形成するときは、p型半導体ウェル領域にn型ソース/ドレイン領域が形成される。pチャネルMOSトランジスタを形成するときは、n型半導体ウェル領域にp型ソース/ドレイン領域が形成される。
上述の第5実施の形態に係る半導体装置において、上側の半導体基板104の厚さは、下側の半導体基板118の厚さよりも厚い。上側の半導体基板104と多層配線層111を含めた第1の半導体基板101の厚さも、下側の半導体基板118と多層配線層126を含めた第2の半導体基板116の厚さより厚い。
[電子機器の構成例]
上述の本発明に係る固体撮像装置は、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話、あるいは撮像機能を備えた他の機器、などの電子機器に適用することができる。
Claims (13)
- 光電変換部と、少なくとも1つ以上の転送トランジスタ、リセットトランジスタ、及び、増幅トランジスタとが形成された画素アレイを有し、薄膜化された第1の半導体ウェハと、
信号処理回路が形成されたロジック回路を有し、前記第1の半導体ウェハと貼り合わされた第2の半導体ウェハと、
前記第1の半導体ウェハを貫通して形成され、前記第2の半導体ウェハに形成された配線に達する貫通接続孔と、
前記貫通接続孔に埋め込まれた第1の接続導体と、
前記第1の半導体ウェハを貫通して形成され、前記第1の半導体ウェハに形成された配線に達する接続孔と、
前記接続孔に埋め込まれた第2の接続導体と、を備え、
前記第1の接続導体と、前記第2の半導体ウェハに形成された前記配線とが接続され、前記第2の接続導体と、前記第1の半導体ウェハに形成された前記配線とが接続されて、前記画素アレイと前記ロジック回路とが電気的に接続される
半導体装置。 - 前記第1の接続導体と前記第2の接続導体とを電気的に接続し、前記第1の半導体ウェハ側に露出された電極パッドを備える請求項1に記載の半導体装置。
- 前記貫通接続孔と前記接続孔とが近接して設けられ、前記接続孔の外側に前記貫通接続孔が設けられている請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記ロジック回路と電気的に接続され、前記第2の半導体ウェハの裏面側に露出される第3の接続導体を備える請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1の接続導体、及び、前記第2の接続導体は、前記画素アレイが形成される領域の外側に形成されている請求項1から4のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記貫通接続孔、及び、前記接続孔の側壁に絶縁膜が形成されている請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置。
- 光電変換部と、少なくとも1つ以上の転送トランジスタ、リセットトランジスタ、及び、増幅トランジスタとを形成した画素アレイを備える第1の半導体ウェハを形成する工程と、
信号処理回路が形成されたロジック回路を備える第2の半導体ウェハを形成する工程と、
前記第1の半導体ウェハと前記第2の半導体ウェハとを貼り合わせる工程と、
前記第1の半導体ウェハを薄膜化する工程と、
前記第1の半導体ウェハを貫通して、前記第2の半導体ウェハに形成された配線に達する貫通接続孔を形成する工程と、
前記貫通接続孔内に第1の接続導体を埋め込む工程と、
前記第1の半導体ウェハを貫通して、前記第1の半導体ウェハに形成された配線に達する接続孔を形成する工程と、
前記接続孔内に第2の接続導体を埋め込む工程と、を有する
半導体装置の製造方法。 - 前記第1の接続導体と前記第2の接続導体とを電気的に接続し、前記第1の半導体ウェハ側に露出する電極パッドを形成する工程を備える請求項7に記載の半導体装置。
- 前記貫通接続孔と前記接続孔とを近接して設け、前記接続孔の外側に前記貫通接続孔を形成する請求項7又は8に記載の半導体装置。
- 前記第2の半導体ウェハを貫通して前記第2の半導体ウェハの裏面側に露出され、前記ロジック回路と電気的に接続された第3の接続導体を形成する工程を有する請求項7から9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記貫通接続孔を、前記画素アレイが形成される領域の外側に形成する請求項7から10のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記貫通接続孔、及び、前記接続孔の側壁に絶縁膜を形成する工程を有する請求項7から11のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路と、を有し、
前記固体撮像装置は、
前記光電変換部と、少なくとも1つ以上の転送トランジスタ、リセットトランジスタ、及び、増幅トランジスタとが形成された画素アレイを有し、薄膜化された第1の半導体ウェハと、
信号処理回路が形成されたロジック回路を有し、前記第1の半導体ウェハと貼り合わされた第2の半導体ウェハと、
前記第1の半導体ウェハを貫通して形成され、前記第2の半導体ウェハに形成された配線に達する貫通接続孔と、
前記貫通接続孔に埋め込まれた第1の接続導体と、
前記第1の半導体ウェハを貫通して形成され、前記第1の半導体ウェハに形成された配線に達する接続孔と、
前記接続孔に埋め込まれた第2の接続導体と、を備え、
前記第1の接続導体と、前記第2の半導体ウェハに形成された前記配線とが接続され、前記第2の接続導体と、前記第1の半導体ウェハに形成された前記配線とが接続されて、前記画素アレイと前記ロジック回路とが電気的に接続される
電子機器。
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