半导体装置和光检测装置制造方法及图纸

本公开涉及一种进一步提高了可靠性的半导体装置、制造方法、固态成像元件和电子设备。在分别设置于传感器基板的配线层中和信号处理基板的配线层中的层间膜内形成有用于使所述传感器基板和所述信号处理基板彼此电气连接的连接焊盘，所述传感器基板上形成有具有像素的传感器表面，所述信号处理基板对所述传感器基板进行信号处理。然后，在所述传感器基板的层间膜和所述信号处理基板的层间膜之间、在所述传感器基板侧形成的连接焊盘和所述信号处理基板侧的层间膜之间以及在所述信号处理基板侧形成的连接焊盘和在所述传感器基板侧的层间膜之间形成有金属氧化膜。本技术可以适用于例如层叠型CMOS图像传感器。用于例如层叠型CMOS图像传感器。用于例如层叠型CMOS图像传感器。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置和光检测装置
[0001]本申请是申请日为2016年5月6日、专利技术名称为“半导体装置、制造方法、固态成像元件和电子设备”的申请号为201680023993.1专利申请的分案申请。


[0002]本公开涉及一种半导体装置、制造方法、固态成像元件和电子设备，更具体地，涉及一种可以实现可靠性的进一步提高的半导体装置、制造方法、固态成像元件和电子设备。

技术介绍

[0003]通常，例如，诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器等固态成像元件用在诸如数码相机或数码摄像机等设有成像功能的电子设备中。固态成像元件具有其中组合了进行光电转换的光电二极管和多个晶体管的像素，并且基于从多个像素输出的像素信号来创建图像，所述多个像素配置在其上产生被摄体的图像的像平面上。
[0004]此外，近年来，为了实现固态成像元件的小型化和高性能，已经开发了一种层叠型固态成像元件，其中在传感器基板(其上形成有像素)上层叠有对从传感器基板输出的图像信号进行信号处理的信号处理基板。在这种层叠型固态成像元件中，执行诸如对晶片的接合面进行物理连接以及对形成在接合面上的连接焊盘进行电连接等复合接合。
[0005]例如，专利文献1公开了一种半导体装置，其中通过在两个半导体基板的整个接合面上形成金属膜并在金属膜彼此接触的状态下进行热处理，与层间绝缘层接触的一部分金属膜发生反应而形成绝缘膜。
[0006][引用文献列表][0007][专利文献][0008]专利文献1：JP2013
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技术实现思路

[0009][专利技术所要解决的技术问题][0010]另一方面，通常，当接合晶片时可能发生未对准，从而导致其中一个晶片的连接焊盘(Cu)的一部分被接合到另一个晶片的绝缘层(SiO2)上的结构。在这种结构中，在连接焊盘与绝缘层之间的界面处没有设置阻挡金属。这引起了以下担忧：在进行加热的后续处理(例如，诸如接合后退火(post bond anneal)或ILD沉积等)中构成连接焊盘的铜从连接焊盘与绝缘层之间的界面扩散到绝缘层中，从而造成泄漏。
[0011]此外，连接焊盘(Cu)和绝缘层(SiO2)之间的低粘合强度引起了整体接合强度(晶片接合强度)降低的担忧。因此，降低了电迁移(Electro Migration)阻力和应力诱生空洞(Stress Induced Voiding)阻力等，从而导致整体上可靠性的下降。
[0012]鉴于这些情况而完成了本公开，并且本公开可以实现可靠性的进一步提高。
[0013][解决问题的方案][0014]本公开一个方面的半导体装置包括：连接焊盘，所述连接焊盘形成在分别设置于
第一半导体基板的配线层中和第二半导体基板的配线层中的层间膜内，以在所述第一半导体基板和所述第二半导体基板之间形成电连接；和金属氧化膜，所述金属氧化膜形成在所述第一半导体基板的层间膜和所述第二半导体基板的层间膜之间、在所述第一半导体基板侧形成的所述连接焊盘和在所述第二半导体基板侧的所述层间膜之间以及在所述第二半导体基板侧形成的所述连接焊盘和在所述第一半导体基板侧的所述层间膜之间。
[0015]在本公开一个方面的半导体装置的制造方法中，所述半导体装置包括：连接焊盘，所述连接焊盘形成在分别设置于第一半导体基板的配线层中和第二半导体基板的配线层中的层间膜内，以在所述第一半导体基板和所述第二半导体基板之间形成电连接；和金属氧化膜，所述金属氧化膜形成在所述第一半导体基板的层间膜和所述第二半导体基板的层间膜之间、在所述第一半导体基板侧形成的所述连接焊盘和在所述第二半导体基板侧的所述层间膜之间以及在所述第二半导体基板侧形成的所述连接焊盘和在所述第一半导体基板侧的所述层间膜之间。所述方法包括以下步骤：在包括在所述第一半导体基板侧的所述层间膜和形成在所述层间膜中的所述连接焊盘的接合面以及包括在所述第二半导体基板侧的所述层间膜和形成在所述层间膜中的所述连接焊盘的接合面中的至少一个接合面上形成金属膜；和通过在其中以所述金属膜介于所述第一半导体基板和所述第二半导体基板之间的方式使所述第一半导体基板和所述第二半导体基板彼此紧密接触的状态下进行热处理，自发形成由所述金属膜和所述层间膜之间的反应产生的所述金属氧化膜。
[0016]本公开一个方面的固态成像元件包括：连接焊盘，所述连接焊盘形成在分别设置于传感器基板的配线层中和信号处理基板的配线层中的层间膜内，以在所述传感器基板和所述信号处理基板之间形成电连接，所述传感器基板上形成有具有像素的传感器表面，所述信号处理基板构造成对所述传感器基板进行信号处理；和金属氧化膜，所述金属氧化膜形成在所述传感器基板的层间膜和所述信号处理基板的层间膜之间、在所述传感器基板侧形成的所述连接焊盘和在所述信号处理基板侧的所述层间膜之间以及在所述信号处理基板侧形成的所述连接焊盘和在所述传感器基板侧的所述层间膜之间。
[0017]本公开一个方面的电子设备包括固态成像元件，所述固态成像元件包括：连接焊盘，所述连接焊盘形成在分别设置于传感器基板的配线层中和信号处理基板的配线层中的层间膜内，以在所述传感器基板和所述信号处理基板之间形成电连接，所述传感器基板上形成有具有像素的传感器表面，所述信号处理基板构造成对所述传感器基板进行信号处理；和金属氧化膜，所述金属氧化膜形成在所述传感器基板的层间膜和所述信号处理基板的层间膜之间、在所述传感器基板侧形成的所述连接焊盘和在所述信号处理基板侧的所述层间膜之间以及在所述信号处理基板侧形成的所述连接焊盘和在所述传感器基板侧的所述层间膜之间。
[0018]在本公开的一个方面中，连接焊盘形成在分别设置于第一半导体基板(传感器基板)的配线层中和第二半导体基板(信号处理基板)的配线层中的层间膜内，以在第一半导体基板和第二半导体基板之间形成电连接。另外，金属氧化膜形成在第一半导体基板的层间膜和第二半导体基板的层间膜之间、在第一半导体基板侧形成的连接焊盘和在第二半导体基板侧的层间膜之间以及在第二半导体基板侧形成的连接焊盘和在第一半导体基板侧的层间膜之间。
[0019][本专利技术的有益效果][0020]根据本公开的一个方面，可以实现可靠性的进一步提高。
附图说明
[0021]图1是示出了本技术适用的固态成像元件的实施方案的构成例的图。
[0022]图2是说明固态成像元件的制造方法的图。
[0023]图3是示出了安装在电子设备上的成像装置的构成例的框图。
[0024]图4是示出了使用图像传感器的使用例的图。
具体实施方式
[0025]在下文中，参照附图对本技术适用的具体实施方案进行详细说明。
[0026]图1是示出了作为本技术适用的半导体装置的固态成像元件的实施方案的构成例的图。
[0027]在图1中，示出了固态成像元件11的断面构成例及其放大部分。
[0028]如图1所示，固态成像元件11通过使其上形成有传感器表面12的传感器基板13和以支撑传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，包括：传感器基板，所述传感器基板包括光电二极管、晶体管和第一配线层；和电路基板，所述电路基板包括信号处理电路和第二配线层，所述传感器基板层叠在所述电路基板上，其中，所述第一配线层包括第一连接焊垫和第一绝缘膜，其中，所述第二配线层包括第二连接焊垫和第二绝缘膜，其中，所述第一连接焊垫和所述第二连接焊垫布置在包括所述光电二极管的像素区域之外的周边区域中，其中，所述第一连接焊垫在所述第一连接焊垫的距离所述第二绝缘膜最远的一侧上由第一阻挡金属覆盖，其中，所述第二连接焊垫在所述第二连接焊垫的距离所述第一绝缘膜最远的一侧上由第二阻挡金属覆盖，其中，所述第一阻挡金属的第一部分与所述第二连接焊垫的第一部分接触，其中，所述第一连接焊垫的第一部分与所述第二连接焊垫的第二部分接触，其中，所述第一连接焊垫的第二部分与阻挡膜的第一部分接触，其中，所述第一阻挡金属的第二部分与所述阻挡膜的第二部分接触，且其中，所述第一阻挡金属的所述第一部分和所述第一阻挡金属的所述第二部分在所述第一连接焊垫的相对侧上。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，在纵剖视图中，所述阻挡膜的第三部分布置在所述第一绝缘膜的第一部分和所述第二绝缘膜的第一部分之间，并与所述第一绝缘膜的所述第一部分和所述第二绝缘膜的所述第一部分接触。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述阻挡膜包括绝缘体。4.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述周边区域包围所述像素区域。5.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：羽根田雅希，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：