JP7001120B2 - 固体撮像装置及び電子機器 - Google Patents
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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。
本発明に係る電子機器は、上記本発明に係る固体撮像装置を備える。
1.MOS型固体撮像装置の概略構成例
2.第1の実施形態(裏面照射型の固体撮像装置の構成例とその製造方法例)
3.第2の実施形態(半導体装置の構成例とその製造方法例)
4.第3の実施形態(固体撮像装置の構成例と、その設計方法)
5.第4の実施形態(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型固体撮像装置の概略構成を示す。このMOS型固体撮像装置は、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、図示しない半導体基板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については後述する。画素2は、1つの単位画素として構成することができ、また、複数の画素でトランジスタを共有する共有画素構造とすることもできる。この共有画素構造は、複数のフォトダイオードが、転送トランジスタを構成するフローティングディフュージョン、及び転送トランジスタ以外の他のトランジスタを共有する構造である。
以下に説明する実施形態例では、本発明の固体撮像装置と、その製造方法について説明する。
[固体撮像装置の構成例とその製造方法例]
図4~図19を用いて、本発明の第1の実施形態例に係る半導体装置として、裏面照射型のMOS型固体撮像装置をその製造方法と共に説明する。
図5~図19を用いて、本実施形態例の固体撮像装置81の製造方法について説明する。
[半導体装置の構成例とその製造方法例]
図20~図26を用いて、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置をその製造方法と共に説明する。本実施形態例の半導体装置140は、第1の半導体集積回路が形成された第1の半導体基板101と第2の半導体集積回路が形成された第2の半導体基板102が積層して構成された半導体装置である。図20において、図4に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
その後、ダイシング加工することにより、各チップ部に分割することで、図20に示す本実施形態例の半導体装置140が完成される。
以下に、基板間配線を、第1の半導体基板及び第2の半導体基板に共通に用いられる電源配線、及び接地配線として形成する例を説明する。
図27に、本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成図を示す。図27において、図4に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
以下に、本実施形態例の固体撮像装置の設計を実現するための設計方法について説明する。
[電子機器の構成例]
上述した本発明の固体撮像装置は、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 (21)
- フォトダイオードと、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、およびアンプトランジスタのうちの少なくとも1つと、第1の配線層を含む第1の半導体基板と、
ロジック回路と第2の配線層を含む第2の半導体基板と、
前記第1の配線層と前記第2の配線層を電気的に接続する基板間配線と、
前記第1の半導体基板に形成され前記基板間配線を囲む絶縁スペーサ層と、
前記第1の半導体基板に形成された素子分離領域と
を備え、
前記第1の配線層と前記第2の配線層が向き合うように、前記第1の半導体基板と前記第2の半導体基板は貼り合わされ、
前記絶縁スペーサ層は前記フォトダイオードの光入射面と垂直な方向に延伸し、
前記絶縁スペーサ層の一部と前記素子分離領域の一部は接するように設けられ、
前記第1の半導体基板を貫通して設けられ、前記第2の配線層に達する貫通接続孔と、
前記第1の半導体基板内の前記光入射面側に設けられた溝部及び遮光膜用溝部と、
前記第1の半導体基板内の前記光入射面側に設けられた接続孔と、
前記貫通接続孔と前記接続孔と前記溝部とを含む領域と、前記遮光膜用溝部内に形成された導電材料と、
を備え、
前記溝部は、前記貫通接続孔及び前記接続孔に接する領域に形成され、前記溝部内の前記導電材料は、前記貫通接続孔内及び前記接続孔内の前記導電材料と一体に形成され、
前記遮光膜用溝部内の前記導電材料により遮光膜が形成され、
前記溝部内の前記導電材料と、前記遮光膜用溝部内の前記導電材料は、表面が同一平面に形成された
固体撮像装置。 - 前記絶縁スペーサ層は光入射面と垂直な方向に第1の深さを有し、前記第1の深さは少なくとも前記フォトダイオードと同じ深さである
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の半導体基板内の前記光入射面側に設けられた遮光膜を備え、前記遮光膜に含まれる導電材料と、前記基板間配線に含まれる導電材料は、表面が同一平面に形成された
請求項1または2に記載の固体撮像装置。 - 前記導電材料が前記第1の配線層と前記第2の配線層とを電気的に接続する
請求項3項に記載の固体撮像装置。 - 前記導電材料は、タングステンまたは銅を含む
請求項3または4に記載の固体撮像装置。 - 前記導電材料により、前記第1の配線層と前記第2の配線層とに共通の電位を有する配線が接続される
請求項3~5のうちの何れか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の半導体基板の前記光入射面側に形成され、前記導電材料に電気的に接続された裏面配線によって前記第1の半導体基板に設けられた第1の半導体集積回路と前記第2の半導体基板に設けられた第2の半導体集積回路とに共通に用いられる回路の一部が形成されている
請求項6に記載の固体撮像装置。 - 前記貫通接続孔の側壁には、絶縁層が形成された
請求項1~7のうちの何れか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記貫通接続孔は、前記第2の配線層のバリアメタル層と接している
請求項1~8のうちの何れか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記貫通接続孔と前記溝部は、画素領域内に配置されている
請求項1~9のうちの何れか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記貫通接続孔と前記溝部は、画素領域外に配置されている
請求項1~10のうちの何れか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記画素領域内に複数の前記貫通接続孔と前記溝部とを含む
請求項10に記載の固体撮像装置。 - 前記画素領域内には複数の前記フォトダイオードが設けられ、前記複数のフォトダイオードはフローティングディフュージョンを共有する
請求項10に記載の固体撮像装置。 - 前記貫通接続孔の開口部の直径は、前記接続孔の開口部の直径よりも大きく形成された
請求項1~13のうちの何れか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記貫通接続孔の深さは、前記接続孔の深さよりも深く形成された
請求項1~14のうちの何れか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第2の半導体基板は、信号処理回路または制御回路を含む
請求項1~15のうちの何れか1項に記載の固体撮像装置。 - 電源端子と接地端子が、略四角形のチップにおいて対向する角に形成されている
請求項1~16のうちの何れか1項に記載の固体撮像装置。 - 画素領域内に、前記転送トランジスタ、前記リセットトランジスタ、前記アンプトランジスタ、および選択トランジスタを有する
請求項1~17のうちの何れか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の配線層には、銅を含む
請求項1~18のうちの何れか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第2の配線層には、銅またはアルミニウムを含む
請求項1~19のうちの何れか1項に記載の固体撮像装置。 - 請求項1~20のうちの何れか1項に記載の固体撮像装置と、
前記フォトダイオードの光入射面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備えた
電子機器。
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