半導體圖像接收裝置的制造方法

半導體圖像接收裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種半導體圖像接收裝置，其包括：第一半導體部件，其包括光電轉換層和第一配線層，第一配線層包括第一層間絕緣膜、第一電極焊盤和第一虛設電極；第二半導體部件，其包括第二配線層，第二配線層包括第二層間絕緣膜、第二電極焊盤和第二虛設電極，第一電極焊盤埋在第一層間絕緣膜內，第一虛設電極埋在第一層間絕緣膜內，并與光電轉換層電氣獨立地配置，第二電極焊盤埋在第二層間絕緣膜內，并與所述第一電極焊盤接合，且第二虛設電極埋在第二層間絕緣膜內，并與第一虛設電極接合。本發明中的半導體圖像接收裝置具有更可靠的接合面。
【專利說明】半導體圖像接收裝置
[0001]本申請是申請日為2012年5月16日、發明名稱為“半導體裝置”的申請號為201280021467.3專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本技術涉及一種其中兩個以上的半導體部件接合和層疊的半導體裝置。
【背景技術】
[0003]在現有技術中，例如，在通過將半導體部件貼合在一起形成三維集成電路等的情況下，可以使用直接接合設置在半導體部件的貼合面上的Cu電極的方法(例如，參照參照PTL UPTL 4和PTL 5)。例如，下面的PTL I公開了通過Cu電極(接合焊盤)接合其中形成光接收元件的第一基板和其中形成周邊電路的第二基板。在這種方法中，包含在各半導體部件中的Cu電極和層間絕緣膜在同一面上平坦化，并且貼合在一起，從而將對向的Cu電極和對向的層間絕緣膜接合在一起。
[0004]然而，在半導體部件之間的電連接時，難于在各半導體部件中包含的Cu電極之間直接接觸，并且難于確保接合面的平坦性達到使得接合面接合在一起的程度。例如，在半導體部件的接合面通過CMP(化學機械拋光)法平坦化的情況下，為了抑制接合面的凹陷發生，需要嚴格設定拋光條件。此外，難以穩定和持續地實施設定的條件。
[0005]因此，已經提出了通過使Cu電極和層間絕緣膜沒有完全平坦化并經由例如濕蝕亥IJ、干蝕刻等僅僅除去層間絕緣膜的一部分，從而使Cu電極從層間絕緣膜突出(例如，參照PTL 2和NPL l)o
[0006]另一方面，在未進行接合的一般的半導體部件中，通過提供具有均勻配線密度的虛設圖案抑制凹陷(例如，參照下面的PTL 3)。此外，在測量以這種方式貼合在一起的半導體部件之間的接合強度的情況下，迄今已知的是例如NPL 2中記載的所謂的刀片試驗。
[0007]此外，通常，當Cu電極接合在一起時，例如，大面積的Cu板被接合在一起以抑制錯位和接觸電阻增加等。然而，當形成各Cu板時，通常，在Cu板的接合面上進行CMP(化學機械拋光)處理。因此，當形成具有寬的寬度(例如，5μπι以上)的Cu板時，通過CMP處理容易在Cu板的接合面上產生凹陷(凹部)。
[0008]這里，圖19示出當具有凹陷接合面的Cu板接合在一起時接合界面附近的狀態。需要注意的是，圖19示出其中第一半導體芯片1401的Cu電極和第二半導體芯片1402的Cu電極接合在一起的例子。在第一半導體芯片1401的接合焊盤1403的接合面和第二半導體芯片1402的接合焊盤1404的接合面發生凹陷的情況下，當各接合面接合在一起時，在接合界面Sj處產生氣泡等。在這種情況下，例如，在接合界面Sj處可能會發生導通故障或接觸電阻增加，并因而接合性可能顯著劣化。
[0009]為了解決這個問題，在PTL5中，提出了一種通過在接合焊盤內形成多個開口來抑制凹陷發生的技術。
[0010]圖20示出在PTL5中提出的接合焊盤的示意性俯視圖。通過在板狀焊盤中分散多個矩形開口 1406形成在PTL 5中提出的接合焊盤1405。需要注意的是，盡管圖20中未示出，但是絕緣層(介電層)形成在接合焊盤1405的開口 1406內。當接合焊盤1405具有這樣的構造時，具有大面積(寬的寬度)的電極部分沒有形成在接合焊盤1405內，并因而抑制了凹陷的發生。
[0011]引用文獻列表
[0012]專利文獻
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[0014][PTL 2]日本未經審查的專利申請公開(PCT申請的【公開日】文翻譯)N0.2006-522461
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[0016][PTL 4]日本專利N0.3532788的說明書
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[0018]非專利文獻
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[0020][ NPL 2]ff.P.Maszara,G.Goetz,A.Caviglia and J.B.McKitteri ck ,J.Appl.Phys.6 4(10)1988，pp.4943

【發明內容】

[0021]因此，迄今已經提出各種方法更牢固地接合半導體部件;然而，還沒有發現可靠的方法。此外，希望在Cu電極之間的接合界面處進一步抑制例如導通故障和接觸電阻增加等的發生。因此，需要具有更可靠的接合面的半導體裝置。
[0022]因此，希望提供一種具有更可靠的接合面的半導體裝置。
[0023]根據本技術的實施方案的一種半導體圖像接收裝置，其包括:第一半導體部件，其包括光電轉換層和第一配線層，所述第一配線層包括第一層間絕緣膜、第一電極焊盤和第一虛設電極;第二半導體部件，其包括第二配線層，所述第二配線層包括第二層間絕緣膜、第二電極焊盤和第二虛設電極，其中，所述第一電極焊盤埋在所述第一層間絕緣膜內，并具有與所述第一層間絕緣膜的表面在同一側上的表面，所述第一虛設電極埋在所述第一層間絕緣膜內，具有與所述第一層間絕緣膜的所述表面在同一側上的表面，并與所述光電轉換層電氣獨立地配置，所述第二電極焊盤埋在所述第二層間絕緣膜內，具有與所述第二層間絕緣膜的表面在同一側上的表面，并且與所述第一電極焊盤接合，并且所述第二虛設電極埋在所述第二層間絕緣膜內，具有與所述第二層間絕緣膜的所述表面在同一側上的表面，并與所述第一虛設電極接合。
[0024]在根據本技術的實施方案的半導體圖像接收裝置中，通過在第一配線層和第二配線層之間的接合面上配置虛設電極，將虛設電極接合在一起。因此，進行金屬接合的面積增大。
[0025]在根據本技術的實施方案的半導體圖像接收裝置中，在第一配線層和第二配線層之間的接合面中，進行金屬接合的面積增大。因此，第一配線層和第二配線層之間的接合強度增強，并且可以獲得具有更可靠的接合面的半導體圖像接收裝置。
【附圖說明】
[0026]圖1A、圖1B和圖1C是示出根據本技術第一實施方案的半導體裝置的圖。
[0027]圖2A、圖2B和圖2C是示出根據本技術第二實施方案的半導體裝置的圖。
[0028]圖3A和圖3B是示出根據本技術第三實施方案的半導體裝置的圖。
[0029]圖4A和圖4B是示出根據本技術第四實施方案的半導體裝置的圖。
[0030]圖5A和圖5B是示出根據本技術第五實施方案的半導體裝置的圖。
[0031]圖6是示出根據本技術第六實施方案的半導體圖像接收裝置的圖。
[0032]圖7是用于說明接合錯位的問題的圖。
[0033]圖8是用于說明接合錯位的問題的圖。
[0034]圖9是根據本技術第七實施方案的半導體裝置的各Cu接合部的示意性構成圖。
[0035]圖10是在根據第七實施方案的半導體裝置中接合界面附近的區域的示意性斷面圖。
[0036]圖11是根據第七實施方案的半導體裝置的Cu電極之間的接合區域的示意性構成圖。
[0037]圖12是根據本技術第八實施方案的半導體裝置的各Cu接合部的示意性構成圖。
[0038]圖13是根據本技術第九實施方案的半導體裝置的各Cu接合部的示意性構成圖。
[0039]圖14是根據第九實施方案的半導體裝置的Cu電極之間的接合區域的示意性構成圖。
[0040]圖15是根據本技術第十實施方案的半導體裝置(固態圖像拾取裝置)的示意性構成斷面圖。
[0041 ]圖16A、圖16B和圖16C是示出根據比較例的半導體裝置的圖。
[0042]圖17是根據變形例I的Cu電極之間的接合區域的示意性構成圖。
[0043]圖18是示出適用本技術的半導體裝置(固態圖像拾取裝置)的電子設備的例子的圖。
[0044]圖19是用于說明現有技術中凹陷對于Cu電極之間的接合的影響的圖。
[0045]圖20是現有技術中的接合焊盤的示意性俯視圖。
【具體實施方式】
[0046]下面參照附圖詳細說明本技術的某些實施方案。
[0047](第一實施方案)
[0048]圖1A是根據第一實施方案的半導體裝置100的示意性斷面圖。根據本實施方案的半導體裝置100包括第一半導體部件10和與第一半導體部件10接合的第二半導體部件20。此外，圖1B是示出第一半導體部件10的接合面的圖，圖1A是沿著圖1B的線LI的斷面圖。此外，圖1C是沿著圖1B的線L2的斷面圖。
[0049]如圖1A和圖1C所示，第一半導體部件10包括例如基板I和形成在基板I上的第一配線層2。此外，盡管圖中未示出，但是例如，諸如晶體管或二極管等半導體元件形成在基板I上。例如，由S12、NSG(非摻雜的硅酸鹽玻璃)、PSG(磷硅玻璃)或TEOS(四乙氧基硅烷)制成的平坦化膜設置在半導體元件上，并且第一配線層2形成在平坦化膜上。此外，第一半導體部件10可以具有其中多個配線層層疊的多層配線構造。然而，在這種情況下，在各配線層中，第一配線層2最靠近第二半導體部件20配置。
[0050]例如由Cu制成的第一電極焊盤4和例如由Cu制成的虛設電極5設置在第一配線層2中。此外，第一電極焊盤4和虛設電極5埋在例如由諸如有機硅玻璃等低介電常數材料或S12等制成的層間絕緣膜3內。第一電極焊盤4、虛設電極5和層間絕緣膜3的更遠離基板I的各自表面位于同一面內，從而在第一配線層2和后述的第二配線層9之間形成接合面Pj。
[0051]此外，通孔12連接到各第一電極焊盤4，各第一電極焊盤4經由通孔12連接到配線(圖未示)。連接到一個配線的第一電極焊盤的數量被確定為使得連接到該配線和通孔12的焊盤4的總電阻值等于配線所需的電阻值。通過連接多個第一電極焊盤4到一個配線可以獲得與在配置大面積的焊盤的情況下類似的效果。
[0052]第二半導體部件20包括例如基板11和形成在基板11上的第二配線層9。此外，例如，諸如晶體管或二極管等半導體元件(圖未示)可以形成在基板11上。第二半導體部件20可以具有其中多個配線層層疊的多層配線構造;然而，在各配線層中，第二配線層9位于最遠離基板11的位置(最上層)。
[0053]第二配線層9包括例如由Cu制成的第二電極焊盤7、例如由Cu制成的虛設電極8和層間絕緣膜6。此外，第二電極焊盤7和虛設電極8埋在層間絕緣膜6內。層間絕緣膜6可以由與層間絕緣膜3相同的材料制成。第二電極焊盤7、虛設電極8和層間絕緣膜6的更遠離基板11的各自表面位于同一面內，從而在第一配線層2和第二配線層9之間形成接合面Pj。此外，通孔13連接到各第二電極焊盤7，各第二電極焊盤7經由通孔13連接到配線(圖未示)。
[0054]此外，第一電極焊盤4和第二電極焊盤7以及虛設電極5和虛設電極8相對于接合面Pj面對稱地配置。第一電極焊盤4、虛設電極5和層間絕緣膜3分別在接合面Pj處接合到第二電極焊盤7、虛設電極8和層間絕緣膜6。諸如等離子體接合等各種技術可以用于這種接合。
[0055]第一半導體部件10和第二半導體部件20通過第一電極焊盤4和第二電極焊盤7之間的接合彼此電連接。另一方面，虛設電極5和虛設電極8沒有使第一半導體部件10和第二半導體部件20彼此電連接，并且與其周圍電氣獨立地配置。
[0056]這里，如圖1B所示，虛設電極5(虛設電極8)配置在各第一電極焊盤4(第二電極焊盤7)之間。通過以這樣的方式配置虛設電極5(虛設電極8)并且將虛設電極5和虛設電極8接合在一起增加了金屬之間的接合面積。因此，第一半導體部件10和第二半導體部件20之間的接合強度增強。
[0057]在象現有技術中那樣未設置虛設電極的情況下，例如，當第一半導體部件10和第二半導體部件20沒有對準時，可能存在由Cu制成的電極焊盤和層間絕緣膜如S12膜接合在一起的部分。與Cu和Cu之間的接合相比，C u和S i O 2薄膜之間的接合的強度極弱。因此，在接合面內容易發生接合強度的變化。
[0058]另一方面，在根據本實施方案的半導體裝置100中，由于包括虛設電極(虛設電極8)以增加金屬之間的接合面積，因此盡管輕微錯位也可以維持高的接合強度。需要注意的是，金屬之間的接合面積的增加作用不依賴于虛設電極5(虛設電極8)的配置圖案是否是例如一樣的。因此，在增強接合強度是唯一目的的情況下，所有的虛設電極可以不接合在一起，并且至少具有足以獲得目標接合強度的大面積的虛設電極可以貼合在一起。
[0059]此外，通過在各第一電極焊盤4(第二電極焊盤7)之間配置虛設電極5(虛設電極8)可以使接合面Pj中的金屬配線密度是均勾的。因此，例如，當通過CMP法等形成接合面Pj時，可以抑制接合面Pj的凹陷或侵蝕的發生。這種效果也不依賴于虛設電極5(虛設電極8)的配置圖案，并且只要虛設電極5的面積密度滿足在預定的CMP條件下不發生凹陷或侵蝕的預定值，配置圖案就可以適宜地變化。
[0060]此外，虛設電極5(虛設電極8)例如可以僅配置在易于發生凹陷的第一電極焊盤4(第二電極焊盤7)的周圍。換句話說，面積密度滿足預定值的虛設電極5(虛設電極8)可以僅配置在希望抑制凹陷和侵蝕等的位置。
[0061 ](第二實施方案)
[0062]在第一實施方案中，第一電極焊盤4和第二電極焊盤7以及虛設電極5和虛設電極8相對于接合面Pj面對稱地配置。然而，如上所述，它們不必須面對稱地配置。
[0063]圖2A是示出根據第二實施方案的半導體裝置200的第一半導體部件10的接合面的圖，圖2B是示出第二半導體部件20的接合面的圖。此外，圖2C是半導體裝置200沿著圖2A和圖2B中示出的線L3的斷面圖。需要注意的是，相同的部件用與第一實施方案中相同的附圖標記表示，并且不再說明。此外，在本實施方案中，第一配線層2和第二配線層9以外的構成與第一實施方案中相同(參照圖1C);因此，在圖2C中，僅示出了第一配線層2和第二配線層9。
[0064]根據本實施方案的半導體裝置200包括第一半導體部件10和與第一半導體部件10接合的第二半導體部件20。第一半導體部件10包括第一配線層2，第二半導體部件20包括第二配線層9。在第一配線層2和第二配線層9中，第一電極焊盤4、第二電極焊盤7、虛設電極5和虛設電極8的配置圖案與第一實施方案中不同。
[0065]例如，在圖2C的區域Tl中，兩個第一電極焊盤4和一個虛設電極5接合到一個第二電極焊盤7。此外，在區域T2中，兩個虛設電極5接合到一個虛設電極8。因此，在本實施方案中，第一電極焊盤4和第二電極焊盤7以及虛設電極5和虛設電極8沒有相對于接合面Pj面對稱地配置。然而，由于多個虛設電極5接合到第二電極焊盤7和虛設電極8，因此象第一實施方案中那樣，接合強度增強。
[0066]此外，在本實施方案中，由于虛設電極5(虛設電極8)配置在各第一電極焊盤4(第二電極焊盤7)之間，因此接合面Pj中的金屬配線密度均勻，并且可以抑制當通過CMP法形成接合面Pj時引起的凹陷和侵蝕等。此外，其他構成實現的功能和效果也與第一實施方案中的類似。
[0067](第三實施方案)
[0068]圖3A是示出根據第三實施方案的半導體裝置300的第一半導體部件10的接合面的圖，圖3B是半導體裝置300沿著圖3A中示出的線L4的斷面圖。此外，在本實施方案中，第一配線層2、第二配線層9、第三配線層18和第四配線層19以外的構成與第一實施方案中相同(參照圖1C);因此，在圖3B中僅示出了配線層。
[0069]根據本實施方案的半導體裝置300包括第一半導體部件10和第二半導體部件20。第一半導體部件10包括第一配線層2和第三配線層18。如圖3A所示，在本實施方案中，第一配線層2中的第一電極焊盤4和虛設電極5具有相同的接合面形狀，并且全部以等間隔配置。
[0070]此外，如圖3B所示，第一電極焊盤4經由通孔12連接到第三配線層18中的配線21。需要注意的是，例如，由SiN等制成的擴散防止膜14形成在第一配線層2和第三配線層18之間。
[0071]第二半導體部件20包括第二配線層9和第四配線層19。第二配線層9中的第二電極焊盤7和虛設電極8相對于接合面Pj分別與第一電極焊盤4和虛設電極5面對稱地配置。第二電極焊盤7經由通孔13連接到第四配線層19中的配線22。此外，例如，由SiN等制成的擴散防止膜15配置在第二配線層9和第四配線層19之間。
[0072]此外，在本實施方案中，設置虛設電極5和8，并且以這樣的方式接合在一起;因此，第一半導體部件10和第二半導體部件20之間的接合強度增強。特別地，在本實施方案中，第一電極焊盤4(第二電極焊盤3)和虛設電極5(虛設電極8)具有相同的接合面形狀，并且全部以等間隔配置；因此，配線(電極焊盤和虛設電極)的面積密度更均勻。因此，可以抑制當通過拋光形成接合面時引起的凹陷和侵蝕等；因此，接合面更平面化。因此，可以防止當第一半導體部件10和第二半導體部件20接合在一起時接合面Pj中的空隙的產生。
[0073]此外，在本實施方案中，即使配線21和22的布局彼此不同，但是第一電極焊盤4(第二電極焊盤7)和虛設電極5(虛設電極8)的布局在不改變布局的情況下也允許通用。在這種情況下，第一電極焊盤4、第二電極焊盤7、虛設電極5和虛設電極8也可以由例如相同的Cu電極構成。換句話說，從全部以等間隔配置的Cu電極中選擇一些Cu電極用作第一電極焊盤4或第二電極焊盤7，并且通孔12和通孔13連接到所選擇的Cu電極。對于配線21和22的任意圖案，在不改變第一配線層2和第二配線層9中的Cu電極的布局的情況下，通過使用其他Cu電極作為虛設電極容易實現導通。因此，由于不必須在每次配線圖案改變時改變接合在一起的電極的布局，因此設計成本降低。此外，其他構成實現的功能和效果也與第一實施方案中的類似。
[0074](第四實施方案)
[0075]圖4A是示出構成根據第四實施方案的半導體裝置400的第一半導體部件10的接合面的圖。需要注意的是，相同的部件用與第一實施方案中相同的附圖標記表示，并且不再說明。此外，在本實施方案中，僅有第一電極焊盤4(第二電極焊盤7)和虛設電極5(虛設電極8)的布局與第一實施方案中不同，并且圖4A中未不出其他構成。
[0076]如圖4A所示，在本實施方案的第一半導體部件10中，虛設電極5僅配置在第一電極焊盤4的周圍。由于虛設電極5以這樣的方式配置，因此通過例如CMP法等拋光接合面之后，其中配置第一電極焊盤4和虛設電極5的周邊區域允許確保基本上一樣的平坦性。此外，在第二半導體部件20(圖未示)中，第二電極焊盤7和虛設電極8相對于接合面分別與第一電極焊盤4和虛設電極5面對稱地配置。因此，其中配置第二電極焊盤7和虛設電極8的周邊區域以類似的方式允許確保基本上一樣的平坦性。因此，在本實施方案中，第二電極焊盤7和虛設電極8也可以在不產生空隙的前提下分別接合到第一電極焊盤4和虛設電極5。
[0077]需要注意的是，象圖4B所示的半導體裝置410中那樣，虛設電極5可以不配置在第一電極焊盤4周圍的區域，而是配置在第一電極焊盤4以外的全部區域。盡管在圖4B中僅示出了第一半導體部件10，但是第二半導體部件中的第二電極焊盤7和虛設電極8分別與第一半導體部件10中的第一電極焊盤4和虛設電極5面對稱地配置。在這種情況下，虛設電極5不必須例如以等間隔配置。例如，當第一半導體部件10和第二半導體部件20接合在一起時，利用當選自多個虛設電極5和多個虛設電極8的一對以上接合在一起時獲得的配線密度的布局，可以獲得接合強度增強的效果。
[0078](第五實施方案)
[0079]圖5A是示出構成根據第五實施方案的半導體裝置500的第一半導體部件10的接合面的圖。此外，圖5B是半導體裝置500沿著圖5A的線L5的斷面圖。需要注意的是，相同的部件用與第二實施方案中相同的附圖標記表示，并且不再說明。此外，本實施方案與第二實施方案的不同之處僅在于設置有通孔23和24。因此，圖5B中沒有示出第一配線層2和第二配線層9以外的構成。
[0080]在根據本實施方案的半導體裝置500中，通孔23連接到第一半導體部件10的虛設電極5。此外，通孔23接地。此外，通孔24連接到第二半導體部件20的虛設電極8，并且通孔24接地。
[0081]通過以這樣的方式將所有的虛設電極5和8接地，可以使第一半導體部件10和第二半導體部件20的接地電平彼此相等。此外，在虛設電極5和8連接到電源電壓的情況下，電源可以被共用。此外，其他構成實現的功能和效果也與第二實施方案中的類似。
[0082](第六實施方案)
[0083]這里，作為根據本技術的半導體裝置的更具體的例子，將說明半導體圖像接收裝置。圖6是示出根據第六實施方案的半導體圖像接收裝置600的構成的圖。需要注意的是，相同的部件用與第二實施方案中相同的附圖標記表示(參照圖2C)，并且不再說明。
[0084]根據本實施方案的半導體圖像接收裝置600包括第一半導體部件30和與第一半導體部件30接合的第二半導體部件40。第一半導體部件30包括例如Si基板33和在Si基板33上由互補金屬氧化物形成的晶體管34。此外，多個配線層層疊在晶體管34上，第一配線層31形成在最遠離基板33的位置(最上層)。此外，例如由SiCN或SiN等制成的擴散防止膜41配置在各配線層之間。
[0085]在第一配線層31中，配置例如由Cu制成的第一電極焊盤4和例如由Cu制成的虛設電極5。此外，第一電極焊盤4和虛設電極5埋在例如由諸如有機硅玻璃等低介電常數材料或S12等制成的層間絕緣膜39內，并且第一電極焊盤4、虛設電極5和層間絕緣膜39的更遠離Si基板33的各自表面位于同一面內。此外，第一電極焊盤4經由通孔連接到更靠近Si基板33的配線層中的配線。
[0086]另一方面，在第二半導體部件40包括輸出對應于接收光量的電氣信號(電荷)的光電轉換層35、配置在光電轉換層35上的濾色片36和配置在濾色片36上的微透鏡37。此外，在光電轉換層35上，絕緣膜38形成在濾色片36以外的區域中。一個像素形成為對應于一個光電轉換層35、一個濾色片36和一個微透鏡37的一組。
[0087]配線層層疊在更遠離光電轉換層35的濾色片36的面上，第二配線層32形成在最遠離光電轉換層35的位置。需要注意的是，例如由SiCN或SiN制成的擴散防止膜42形成在配線層之間。此外，第二配線層32例如由諸如有機硅玻璃等低介電常數材料或S12等制成的層間絕緣膜43、第二電極焊盤7和虛設電極8構成。第二電極焊盤7和虛設電極8埋在層間絕緣膜43內，并且第二電極焊盤7、虛設電極8和層間絕緣膜43的更遠離光電轉換層35的各自表面位于同一面內。作為第一電極焊盤4、虛設電極5、第二電極焊盤7和虛設電極8的布局，可以采用第一至第五實施方案中示出的任意布局。
[0088]光電轉換層35可以例如由光電二極管等構成。此外，第二半導體部件中包含的晶體管34是所謂的轉移晶體管、復位晶體管和放大晶體管等，并且計算從光電轉換層35輸出的電荷。
[0089]此外，盡管圖中未示出，半導體圖像接收裝置600還包括例如垂直驅動電路、列信號處理電路和水平驅動電路等電路。垂直驅動電路在垂直方向上逐行選擇性地掃描各像素，并且將基于在光電轉換層35中產生的電荷的像素信號供給到列信號處理電路。此外，列信號處理電路例如針對每列像素配置，并且對從一行的像素輸出的信號在每個像素列中進行諸如噪聲去除等信號處理。此外，水平驅動電路通過順次輸出水平掃描脈沖來順次選擇列信號處理電路，并使得各個列信號處理電路輸出像素信號到水平信號線。
[0090]此外，在根據本實施方案的半導體圖像接收裝置600中，第一半導體部件30和第二半導體部件40通過虛設電極5和8接合在一起；因此，可以增強接合強度。此外，第一電極焊盤4、虛設電極5、第二電極焊盤7和虛設電極8的布局與第一至第五實施方案中的任一種類似；因此，接合面Pj可以在更均勻的平面中形成。因此，可以抑制凹陷和侵蝕；因此，可以防止在接合面Pj中產生空隙。此外，其他構成實現的功能和效果也與第一至第五實施方案中的類似。
[0091](第七實施方案)
[0092]首先，參照圖7和圖8(a)和(b)簡要地說明在使用上述PTL5中提出的接合焊盤的情況下可能造成的接合錯位的問題。需要注意的是，圖7是包括具有與上述PTL 5中提出的接合焊盤類似的構成的接合焊盤的Cu接合部的示意性立體圖。此外，圖8(a)是在未發生接合錯位的情況下接合界面Sj附近的區域的示意性斷面圖，圖8(b)是在發生接合錯位的情況下接合界面Sj附近的區域的示意性斷面圖。
[0093]第一Cu接合部1510包括其中形成有多個開口部1512的第一接合焊盤1511。另一方面，第二 Cu接合部1520包括其中形成有多個開口部1522的第二接合焊盤1521。需要注意的是，第一 Cu接合部1510和第二 Cu接合部1520具有相同的構成，并且接合焊盤具有相等的尺寸，開口部具有相等的尺寸。
[0094]此外，第一 Cu接合部1510經由通孔1503電連接到第一 Cu配線1501，第二 Cu接合部1520經由通孔1504電連接到第二 Cu配線1502。需要注意的是，絕緣膜1513和絕緣膜1523分別形成在第一接合焊盤1511的開口部1512和第二接合焊盤1521的開口部1522中。
[0095]當在圖7所示的構成中在第一Cu接合部1510和第二 Cu接合部1520之間不發生接合錯位的情況下，如圖8(a)所示，第一接合焊盤1511和第二接合焊盤1521之間的接觸面積最大化，并且接合界面Sj處的接觸電阻最小化。另一方面，在發生接合錯位的情況下，如圖8(b)所示，第一接合焊盤1511和第二接合焊盤1521之間的接觸面積減小(接合焊盤和絕緣膜之間的接觸面積增大)，并且接合界面Sj處的接觸電阻增大。
[0096]換句話說，圖7所示的構成例能夠解決上述的凹陷的問題;然而，當發生接合錯位時，接合界面Sj處接觸電阻可能顯著變化。此外，當接合錯位較大時，在接合界面Sj處可能會發生導通故障。因此，在本實施方案中，將說明以下構成例，其中，即使在包括電極部之間配置有絕緣膜的Cu接合部的半導體裝置中在兩個Cu接合部之間發生接合錯位，也可以抑制接觸電阻變化和導通故障等的發生。
[0097](半導體裝置的構成)
[0098]圖9和圖10示出根據第七實施方案的半導體裝置的示意性構成。圖9是根據本實施方案的半導體裝置中的各Cu接合部的示意性立體圖。此外，圖10是在根據本實施方案的半導體裝置中接合界面Sj附近的區域的示意性斷面圖。需要注意的是，為了簡化說明，在圖9和圖10中，僅示出了Cu電極之間的一個接合區域附近的示意性構成。此外，在圖9中，為了簡化說明，僅示出了電極部，圖中未示出諸如Cu阻擋層和層間絕緣膜等電極部周圍設置的構成部。此外，在圖9中，為了更清楚地示出各Cu接合部的構成，各Cu接合部分離地示出。
[0099]如圖10所示，半導體裝置1100包括第一配線部1101(第一半導體部)和第二配線部1102(第二半導體部)。在本實施方案中，更靠近第一配線部1101的后述的第一層間絕緣膜1015的表面和更靠近第二配線部1102的后述的第二層間絕緣膜1025的表面貼合在一起而形成半導體裝置1100。
[0100]需要注意的是，作為第一配線部1101和第二配線部1102之間的接合技術，可以使用任意技術。例如，第一配線部1101和第二配線部1102可以使用諸如等離子體接合或常溫接合等技術而接合。此外，第一配線部1101和第二配線部1102可以使用例如在諸如日本未經審查的專利申請公開N0.2004-63859等文獻中記載的形成技術而形成。
[0101]第一配線部1101包括第一半導體基板(圖未示)、第一S12層1011、第一Cu配線1012(第一配線)、第一 Cu阻擋膜1013和第一 Cu擴散防止膜1014。第一配線部1101還包括第一層間絕緣膜1015、包含3個第一接合電極1016(第一電極)的第一 Cu接合部1010(第一接合部)、第一Cu阻擋層1017和3個通孔1018。
[0102]第一S12層1011形成在第一半導體基板上。此外，第一Cu配線1012形成為埋在第一S12層1011的更遠離第一半導體基板的表面中。需要注意的是，第一Cu配線1012例如連接到半導體裝置1100內的預定的元件或電路等(圖未示)。
[0103]第一Cu阻擋膜1013形成在第一S12層1011和第一Cu配線1012之間。需要注意的是，第一 Cu阻擋膜1013是用于防止銅(Cu)從第一 Cu配線1012擴散到第一 S12層1011的薄膜，并且可以例如由T1、Ta、Ru或其氮化物形成。
[0104]第一 Cu擴散防止膜1014配置在第一 S12層1011、第一 Cu配線1012和第一 Cu阻擋膜1013的區域上，除了形成通孔1018的區域。需要注意的是，第一 Cu擴散防止膜1014是用于防止銅(Cu)從第一 Cu配線1012擴散到第一層間絕緣膜1015的薄膜，并且可以例如由SiC、SiN或SiCN等的薄膜構成。此外，第一層間絕緣膜1015配置在第一 Cu擴散防止膜1014上。
[0105]構成第一Cu接合部1010的3個第一接合電極1016配置成埋在第一層間絕緣膜1015的更遠離第一 Cu擴散防止膜1014的表面中。需要注意的是，此時，各第一接合電極1016連接到與其對應的通孔1018。此外，第一接合電極1016由Cu形成。
[0106]需要注意的是，如圖9所示，各第一接合電極1016由在預定方向(第一方向)延伸的棒狀電極構成。與各第一接合電極1016的延伸方向直交的截面為矩形狀，矩形截面的尺寸和形狀在延伸方向上是一致的。此外，在本實施方案中，3個第一接合電極1016在與第一接合電極1016的延伸方向直交的方向上以預定間隔平行配置。
[0107]第一 Cu阻擋層1017配置在3個第一接合電極1016和3個通孔1018與第一層間絕緣膜1015之間，并且配置成覆蓋3個第一接合電極1016和3個通孔1018。需要注意的是，第一Cu阻擋層1017可以例如由T1、Ta、Ru或其氮化物形成。
[0108]通孔1018是將第一 Cu配線1012和第一接合電極1016彼此電連接的縱孔配線，并且由Cu形成。此外，在本實施方案中，如圖9和圖10所示，3個通孔1018經由第一Cu阻擋層1017分別電連接到第一 Cu配線1012。
[0109]另一方面，第二配線部1102包括第二半導體基板(圖未示)、第二S12層1021、第二Cu配線1022(第二配線)、第二 Cu阻擋膜1023和第二 Cu擴散防止膜1024。第二配線部1102還包括第二層間絕緣膜1025、包含3個第二接合電極1026(第二電極)的第二 Cu接合部1020(第二接合部)、第二Cu阻擋層1027和3個通孔1028。需要注意的是，在第二配線部1102中，第二Cu接合部1020以外的構成與第一配線部1101的對應構成類似；因此，這里僅說明第二Cu接合部1020的構成。
[0110]第二Cu接合部1020由3個第二接合電極1026構成，并且3個第二接合電極1026配置成埋在第二層間絕緣膜1025的更遠離第二 Cu擴散防止膜1024的表面中。需要注意的是，此時，各第二接合電極1026連接到與其對應的通孔1028。此外，第二接合電極1026由Cu形成。
[0111]如圖9所示，象第一接合電極1016那樣，各第二接合電極1026由在預定方向(第二方向)延伸的棒狀電極構成。在本實施方案中，3個第二接合電極1026在與第二接合電極1026的延伸方向直交的方向上以預定間隔平行配置。
[0112]在本實施方案中，如圖9所示，第二接合電極1026形成為使第二接合電極1026的延伸方向(第二方向)與第一接合電極1016的延伸方向(第一方向)交叉。需要注意的是，在本實施方案中，第二接合電極1026的延伸方向以外的構成(例如，形狀、尺寸、間距和數量等)與第一接合電極1016類似。
[0113]第一接合電極1016的延伸方向和第二接合電極1026的延伸方向之間的交叉角度α被設置為O度<α〈180度的范圍內的值(參照后述的圖11)。交叉角度α取決于半導體裝置1100的用途在考慮諸如Cu接合部的所需規格(電阻值和接合間距等)、對準裝置的對準精度以及在接合時估計的半導體基板的旋轉位移量等條件下適宜地確定。然而，從接合界面Sj處的接觸電阻減小的觀點來看，交叉角度α可以優選設置為O度或180度附近以擴大接觸面積。此夕卜，從接合對準的精度改善的觀點來看，交叉角度α可以優選設置為90度附近。
[0114]這里，在具有上述構成的半導體裝置1100中，第一Cu接合部1010和第二Cu接合部1020之間形成的Cu電極之間的接合區域的構成示于圖11。如上所述，在本實施方案中，由于第一接合電極1016的延伸方向和第二接合電極1026的延伸方向彼此相交，因此Cu電極之間的接合區域1103形成在第一接合電極1016和第二接合電極1026之間的交叉區域中。
[0115]需要注意的是，在本實施方案中，說明了其中各Cu接合部(第一Cu接合部1010或第二 Cu接合部1020)由3個接合電極(第一接合電極1016或第二接合電極1026)構成的例子;然而，本技術不限于此。構成各Cu接合部的接合電極的數量可以任意設定，并且可以設定在例如I?約100的范圍內。
[0116]此外，各接合電極尺寸(例如，延伸長度、寬度和厚度等)和接合電極的配置間隔(間距)例如在考慮到諸如設計規則和估計的接合錯位等條件下適宜地設定。例如，各接合電極的寬度和接合電極的間距可以設定為約0.1μπι?5μηι。然而，從接合界面S j處的接觸電阻降低的觀點來看，各接合電極的寬度可以在設計規則容許的范圍內優選盡可能地大。此夕卜，從Cu接合部易于制造的觀點來看，接合電極的寬度與相鄰接合電極之間的距離之間的比值可以優選為1:1。
[0117]此外，在本實施方案中，說明了其中通孔配置在接合電極(第一Cu接合部1010或第二 Cu接合部1020)的一個端部附近的例子;然而，本技術不限于此，通孔可以配置在接合電極的任意位置。例如，通孔可以配置在對應于接合電極的Cu電極之間的接合區域的位置。
[0118]如上所述，在根據本實施方案的半導體裝置1100中，第一接合電極1016和第二連接電極1026接合成彼此相交；因此，S卩使在接合時發生接合電極之間的接合錯位，Cu電極之間的接合區域1103的面積也不改變。需要注意的是，當在接合時發生旋轉位移的情況下，Cu電極之間的接合區域1103的面積略微偏離期望區域。然而，如上所述，在考慮半導體基板的旋轉位移量的條件下設定各Cu接合部的構成；因此，即使在接合時發生旋轉位移，Cu電極之間的接合區域1103的面積的變化也可以被限制到估計的范圍。
[0119]因此，在本實施方案中，即使發生接合錯位，也可以獲得Cu電極之間的接合區域1103的期望面積，并且可以抑制在接合界面Sj處的接觸電阻的變化。需要注意的是，在本實施方案中，接合電極和絕緣部在Cu接合部的接合面中交替地配置;因此，具有寬的寬度的接合電極部分被消除，并且凹陷的問題得到解決。
[0120]因此，在本實施方案中，例如，可以進一步抑制在接合界面Sj處發生導通故障和接觸電阻增加等，可以提供具有更可靠的接合界面Sj的半導體裝置1100。此外，在本實施方案中，由于可以抑制在接合界面Sj處的接觸電阻增加，因此可以抑制半導體裝置1100的功耗增加和處理速度的延遲。
[0121](第八實施方案)
[0122]圖12示出根據第二實施方案的半導體裝置的示意性構成。圖12是根據本實施方案的半導體裝置的各Cu接合部的示意性立體圖。需要注意的是，在圖12中，為了簡化說明，僅示出了Cu電極之間的一個接合區域附近的示意性構成。此外，在圖12中，為了簡化說明，僅示出了電極部，電極部周圍配置的Cu阻擋層和層間絕緣膜等未示出。此外，在圖12中，為了更清楚地示出各Cu接合部的構成，各Cu接合部分離地示出。此外，在圖12所示的根據本實施方案的半導體裝置中，相同的部件用與圖9所示的根據第七實施方案的半導體裝置1100相同的附圖標記表示。
[0123]盡管圖12中未示出，但是象第七實施方案那樣，根據本實施方案的半導體裝置1110包括包含第一 Cu接合部1030(第一接合部)的第一配線部(第一半導體部)和包含第二Cu接合部1040(第二接合部)的第二配線部(第二半導體部)。通過使用諸如等離子體接合或常溫接合等技術將第一配線部和第二配線部貼合(接合)在一起形成半導體裝置1110。
[0124]需要注意的是，在本實施方案中，第一Cu接合部1030和第二Cu接合部1040以外的構成與上述第七實施方案(圖10)類似；因此，這里僅說明第一Cu接合部1030和第二Cu接合部1040的構成。
[0125]如圖12所示，第一Cu接合部1030包括3個第一接合電極部1031(第一電極)和第一引出電極部1032(第一引出電極)。需要注意的是，在本實施方案中，第一Cu接合部1030經由一個通孔1018連接到第一 Cu配線1012。
[0126]第一接合電極部1031以與上述第七實施方案中的第一接合電極1016類似的方式配置。因此，在本實施方案中的第一接合電極部1031的諸如形狀、尺寸、間距和數量等構成不限于圖12所示的例子，象上述第七實施方案中的第一接合電極1016那樣，可以適宜地變化。
[0127]第一引出電極部1032連接到3個第一接合電極部1031的各自一個端部。此外，第一引出電極部1032連接到一個通孔1018，并且經由通孔1018電連接到第一 Cu配線1012。換句話說，在本實施方案中，3個第一接合電極部1031經由第一引出電極部1032和通孔1018電連接到第一 Cu配線1012。需要注意的是，第一引出電極部1032的諸如形狀和尺寸等構成在考慮到諸如設計規則等條件下適宜地確定。
[0128]另一方面，如圖12所示，第二Cu接合部1040包括3個第二接合電極部1041(第二電極)和第二引出電極部1042(第二引出電極)。需要注意的是，在本實施方案中，第二Cu接合部1040經由一個通孔1028連接到第二 Cu配線1022。
[0129]第二接合電極部1041以與上述第七實施方案中的第二接合電極1026類似的方式配置。因此，在本實施方案中的第二接合電極部1041的諸如形狀、尺寸、間距和數量等構成不限于圖12所示的例子，象上述第七實施方案中的第二接合電極1026那樣，可以適宜地變化。此外，在本實施方案中，第二接合電極部1041的延伸方向以外的構成(例如，形狀、尺寸、間距和數量等)與第一接合電極部1031類似。
[0130]第二引出電極部1042連接到3個第二接合電極部1041的各自一個端部。此外，第二引出電極部1042連接到一個通孔1028，并且經由通孔1028電連接到第二 Cu配線1022。換句話說，在本實施方案中，3個第二接合電極部1041經由第二引出電極部1042和通孔1028電連接到第二 Cu配線1022。需要注意的是，象第一引出電極部1032那樣，第二引出電極部1042的諸如形狀和尺寸等構成在考慮到諸如設計規則等條件下適宜地確定。
[0131]在本實施方案中，如圖12所示，第一Cu接合部1030和第二Cu接合部1040被接合成使得第一 Cu接合部1030的第一接合電極部1031的延伸方向和第二 Cu接合部1040的第二接合電極部1041的延伸方向彼此相交。
[0132]需要注意的是，象上述第七實施方案那樣，第一接合電極部1031的延伸方向和第二接合電極部1041的延伸方向之間的交叉角度α被設置為O度<α〈180度的范圍內的值。此外，在本實施方案中，象上述第七實施方案那樣，交叉角度α在考慮諸如Cu接合部的所需規格、對準裝置的對準精度以及在接合時估計的半導體基板的旋轉位移量等條件下適宜地確定。
[0133]如上所述，在本實施方案中，第一接合電極部1031的延伸方向和第二接合電極部1041的延伸方向彼此相交;因此，S卩使其間發生接合錯位，也可以充分地抑制其間的接觸面積(接觸電阻)的變化。因此，在根據本實施方案的半導體裝置1110中，可以獲得與上述第七實施方案類似的效果。
[0134](第九實施方案)
[0135]圖13示出根據第九實施方案的半導體裝置的示意性構成。圖13是根據本實施方案的半導體裝置的Cu接合部的示意性立體圖。需要注意的是，在圖13中，為了簡化說明，僅示出了Cu電極之間的一個接合區域附近的示意性構成。此外，在圖13中，為了簡化說明，僅示出了電極部，電極部周圍配置的Cu阻擋層和層間絕緣膜等未示出。此外，在圖13中，為了更清楚地示出各Cu接合部的構成，各Cu接合部分離地示出。此外，在圖13所示的根據本實施方案的半導體裝置中，相同的部件用與圖9所示的根據第七實施方案的半導體裝置1100相同的附圖標記表示。
[0136]盡管圖13中未示出，但是象第七實施方案那樣，根據本實施方案的半導體裝置1120包括包含第一 Cu接合部1050(第一接合部)的第一配線部(第一半導體部)和包含第二Cu接合部1060(第二接合部)的第二配線部(第二半導體部)。通過使用諸如等離子體接合或常溫接合等技術將第一配線部和第二配線部貼合(接合)在一起形成半導體裝置1120。
[0137]需要注意的是，在本實施方案中，第一Cu接合部1050和第二Cu接合部1060以外的構成與上述第七實施方案(圖10)類似；因此，這里僅說明第一Cu接合部1050和第二Cu接合部1060的構成。
[0138]如圖13所示，第一Cu接合部1050由3個第一接合電極部1031(第一電極)和第一引出電極部1032(第一引出電極)。需要注意的是，在本實施方案中，第一Cu接合部1030經由一個通孔1018連接到第一 Cu配線1012。
[0139]如圖13所示，第一Cu接合部1050由其中形成有矩形開口形狀的3個第一狹縫1051的板狀電極部件構成。需要注意的是，在本實施方案中，第一Cu接合部1050經由一個通孔1018連接到第一Cu配線1012。
[0140]3個第一狹縫1051在第一 Cu接合部1050的面內沿著第一狹縫1051的短邊方向以預定間隔配置。因此，第一 Cu接合部1050具有其中第一接合電極部1052(第一電極)形成在相鄰第一狹縫1051的長邊部之間和最外位置的第一狹縫1051的外側的構成。換句話說，第一Cu接合部1050具有其中沿著第一狹縫1051的長邊方向延伸的4個第一接合電極部1052在其間沿著第一狹縫1051的短邊方向夾著第一狹縫1051而配置的構成。
[0141]需要注意的是，第一接合電極部1052以與上述第七實施方案中的第一接合電極1016類似的方式配置。因此，在本實施方案中的第一接合電極部1052的諸如形狀、尺寸、間距和數量等構成不限于圖13所示的例子，象上述第七實施方案中的第一接合電極1016那樣，可以適宜地變化。
[0142]此外，第一Cu接合部1050具有其中4個第一接合電極部1052的各自一個端部和另一個端部分別連接到2個第一引出電極部1053的構成。第一引出電極部1053中的一個連接到一個通孔1018，并且經由通孔1018電連接到第一 Cu配線1012。換句話說，在本實施方案中，4個第一接合電極部1052經由第一引出電極部1053和通孔1018電連接到第一Cu配線1012。需要注意的是，第一引出電極部1053的諸如形狀和尺寸等構成與上述第二實施方案中的第一引出電極部1032類似。
[0143]另一方面，如圖13所示，象第一Cu接合部1050那樣，第二 Cu接合部1060由其中形成有矩形開口形狀的3個第二狹縫1061的板狀電極部件構成。需要注意的是，在本實施方案中，第二Cu接合部1060經由一個通孔1028連接到第二Cu配線1022。
[0144]3個第二狹縫1061在第二 Cu接合部1060的面內沿著第二狹縫1061的短邊方向以預定間隔配置。因此，第二 Cu接合部1060具有其中第二接合電極部1062(第二電極)形成在相鄰第二狹縫1061的長邊部之間和最外位置的第二狹縫1061的外側的構成。換句話說，第二Cu接合部1060具有其中沿著第二狹縫1061的長邊方向延伸的4個第二接合電極部1062在其間沿著第二狹縫1061的短邊方向夾著第二狹縫1061而配置的構成。
[0145]需要注意的是，第二接合電極部1062以與上述第七實施方案中的第二接合電極1026類似的方式配置。因此，在本實施方案中的第二接合電極部1062的諸如形狀、尺寸、間距和數量等構成不限于圖13所示的例子，象上述第七實施方案中的第二接合電極1026那樣，可以適宜地變化。此外，在本實施方案中，第二接合電極部1062的延伸方向以外的構成(例如，形狀、尺寸、間距和數量等)與第一接合電極部1052類似。
[0146]此外，第二Cu接合部1060具有其中4個第二接合電極部1062的各自一個端部和另一個端部分別連接到2個第二引出電極部1063的構成。第二引出電極部1063中的一個連接到一個通孔1028，并且經由通孔1028電連接到第二 Cu配線1022。換句話說，在本實施方案中，4個第二接合電極部1062經由第二引出電極部1063和通孔1028電連接到第二Cu配線1022。需要注意的是，第二引出電極部1063的諸如形狀和尺寸等構成與上述第八實施方案中的第二引出電極部1042類似。
[0147]在本實施方案中，如圖13所示，第一Cu接合部1050和第二Cu接合部1060被接合成使得第一 Cu接合部1050的第一接合電極部1052的延伸方向和第二 Cu接合部1060的第二接合電極部1062的延伸方向彼此相交。
[0148]這里，在具有上述構成的半導體裝置1120中，在第一Cu接合部1050和第二Cu接合部1060之間形成的Cu電極之間的接合區域的構成示于圖14。在本實施方案中，Cu電極之間的接合區域1121和1122分別形成在第一接合電極部1052和第二接合電極部1062之間的交叉區域以及各Cu接合部的外周部中。
[0149]需要注意的是，象上述第七實施方案那樣，第一接合電極部1052的延伸方向和第二接合電極部1062的延伸方向之間的交叉角度α被設置為O度<α〈180度的范圍內的值。此外，在本實施方案中，象上述第七實施方案那樣，交叉角度α在考慮諸如Cu接合部的所需規格、對準裝置的對準精度以及在接合時估計的半導體基板的旋轉位移量等條件下適宜地確定。
[0150]在上述構成中，象上述第七實施方案那樣，即使發生接合錯位，在第一接合電極部1052和第二接合電極部1062之間的交叉區域中形成的Cu電極之間的接合區域1121的面積也不改變。另一方面，當發生接合錯位時，在各Cu接合部的外周部中形成的Cu電極之間的接合區域1122的面積略微改變。
[0151]換句話說，在本實施方案中，當發生接合錯位時，由于在各Cu接合部的外周部中形成的Cu電極之間的接合區域1122的面積改變，因此第一 Cu接合部1050和第二 Cu接合部1060之間的接觸面積(接觸電阻)改變。然而，例如，在具有圖7所示的構成的半導體裝置中，當發生接合錯位時，不僅在Cu接合部的外周部中而且在絕緣膜之間的區域(內部區域)中，接觸面積(接觸電阻)都變化。因此，在本實施方案中，例如，與具有圖7所示的構成的半導體裝置相比，可以抑制在接合界面Sj處的第一 Cu接合部1050和第二 Cu接合部1060之間的接觸面積(接觸電阻)的變化。
[0152]如上所述，在本實施方案中，第一接合電極部1052的延伸方向和第二接合電極部1062的延伸方向彼此相交。因此，即使在接合時發生接合錯位，也可以充分地抑制第一 Cu接合部1050和第二 Cu接合部1060之間的接觸面積(接觸電阻)的變化，并且可以獲得與上述第七實施方案類似的效果。
[0153](第十實施方案)
[0154]在上述第七至第九實施方案中各Cu接合部的構成(Cu電極接合在一起的技術)適用于其中通過將兩個半導體部件貼合在一起進行配線接合的任意的半導體裝置(例如，固態圖像拾取裝置和半導體存儲器等)。在第十實施方案中，將說明其中上述第七至第九實施方案中各Cu接合部的構成(Cu電極接合在一起的技術)適用于固態圖像拾取裝置的例子。
[0155]圖15示出根據第十實施方案的固態圖像拾取裝置的要部的示意性斷面圖。需要注意的是，在圖15中，為了簡化說明，未示出在Cu接合部和通孔與層間絕緣膜之間形成的Cu阻擋層(Cu阻擋膜)。
[0156]根據本實施方案的固態圖像拾取裝置1200包括具有光電轉換部1210的第一半導體部件1201和具有構成運算電路的各種MOS(金屬-氧化物-半導體)晶體管1220的第二半導體部件1202。此外，固態圖像拾取裝置1200包括濾色片1203和片上微透鏡1204。
[0157]在根據本實施方案的固態圖像拾取裝置1200中，第一半導體部件1201和第二半導體部件1202在接合界面Sj處接合在一起。此外，在本實施方案中，濾色片1203和片上微透鏡1204以該順序層疊在第一半導體部件1201的更遠離第二半導體部件1202的表面上(光電轉換層211上)。
[0158]第一半導體部件1201包括:包括光電轉換部1210的光電轉換層1211，和配置在光電轉換層1211的更遠離濾色片1203側的第一多層配線部1212。
[0159]第一多層配線部1212通過層疊多個第一Cu配線層1213而構成。各第一 Cu配線層1213包括層間絕緣膜1214、埋在層間絕緣膜1214內部的第一 Cu接合部1215和通孔1216，該通孔被設置成獲得與位于比該通孔更靠近濾色片1203的層(第一 Cu配線層1213或光電轉換層1211)的電連接。此外，在本實施方案中，Cu擴散防止膜1217配置在相鄰的第一 Cu配線層1213之間以及第一 Cu配線層1213和光電轉換層1211之間。
[0160]另一方面，第二半導體部件1202包括其中形成構成運算電路的各種MOS晶體管1220的晶體管部1221，和配置在晶體管部1221的更靠近第一半導體部件1201側的第二多層配線部1222。
[0161]第二多層配線部1222通過層疊多個第二Cu配線層1223而構成。各第二 Cu配線層1223包括層間絕緣膜1224、埋在層間絕緣膜1224內部的第二 Cu接合部1225和通孔1226，該通孔被設置成獲得與位于比該通孔更靠近晶體管部1221的層(第二 Cu配線層1223或晶體管部1221)的電連接。此外，在本實施方案中，Cu擴散防止膜1227配置在相鄰的第二 Cu配線層1223之間以及第二 Cu配線層1223和晶體管部1221之間。
[0162]在具有上述構成的固態圖像拾取裝置1200中，在上述第七至第九實施方案的任一個中的第一 Cu接合部和第二 Cu接合部分別適用于第一 Cu接合部1215和第二 Cu接合部1225，它們接合在一起，其間是接合界面Sj。在這種情況下，可以獲得具有更可靠的接合界面Sj的固態圖像拾取裝置1200。
[0163](實施例)
[0164]下面說明上述第一至第六實施方案的實施例以及比較例。
[0165](實施例1)
[0166]制作第一實施方案(參照圖1A?1C)中示出的半導體裝置100，并且對第一半導體部件10和第二半導體部件20之間的接合面進行使用超聲波的空隙檢查。需要注意的是，在第一半導體部件10和第二半導體部件20中，通過一般的鑲嵌工藝形成分別埋在層間絕緣膜3和6中的第一電極焊盤4和第二電極焊盤7。此外，使用其中軟質層和硬質層層疊的一般的CMP墊和制造半導體裝置用的一般的漿料，對第一半導體部件10和第二半導體部件20的表面進行拋光。
[0167]接著，將第一半導體部件10和第二半導體部件20的拋光后的表面彼此面對地接觸。然后，使用銷子以12N的荷重按壓第二半導體部件20的中心，進行臨時接合。此后，在350°C下進行熱處理，以將第一半導體部件10和第二半導體部件20接合在一起。
[0168]作為使用超聲波進行空隙檢查的結果，可以確認沒有觀察到空隙產生，在整個接合面上可靠地進行接合。需要注意的是，當通過上述NTL 2中記載的刀片試驗試圖測量第一半導體部件10和第二半導體部件20之間的接合強度時，電極焊盤之間和虛設電極之間的接合面沒有剝離，精確的測量是不可能的。換句話說，可以確認，第一半導體部件10和第二半導體部件20牢固地接合在一起，達到通過現有技術中的測量方法不能測量接合強度的程度。
[0169](實施例2)
[0170]通過與實施例1類似的方法制作第二實施方案中示出的半導體裝置200(參照圖2A?2C)，并使用超聲波進行空隙檢查。需要注意的是，在第一半導體部件10的接合面中，第一電極焊盤4和虛設電極5的表面積與層間絕緣膜3的表面積的比值在50%?60%的范圍內。
[0171]作為使用超聲波對半導體裝置200進行空隙檢查的結果，可以確認沒有觀察到空隙產生，在整個接合面上可靠地進行接合。此外，接合強度是..。
[0172](實施例3)
[0173]當通過與實施例1類似的方法制作第三實施方案中示出的半導體裝置300(參照圖
3)并使用超聲波進行空隙檢查時，可以確認沒有觀察到空隙產生，可靠地進行接合。此外，接合強度是..。
[0174](實施例4)
[0175]當通過與實施例1類似的方法制作第四實施方案中示出的半導體裝置400(參照圖4A)并使用超聲波進行空隙檢查時，可以確認沒有觀察到空隙產生，可靠地進行接合。此外，接合強度是..。
[0176]此外，按類似方式制作圖4B中示出的半導體裝置410，并使用超聲波進行空隙檢查。需要注意的是，在第一半導體部件10的接合面中，第一電極焊盤4和虛設電極5的表面積與層間絕緣膜3的表面積的比值在50%?60 %的范圍內。在半導體裝置410中，也可以確認在接合面中沒有產生空隙，可靠地進行接合。
[0177](實施例5)
[0178]制作第六實施方案中示出的半導體圖像接收裝置，并使用超聲波進行空隙檢查。使用一般的半導體工藝制作第一半導體部件10和第二半導體部件20，，并且通過CMP法對將被接合在一起的表面進行拋光。接著，象實施例1那樣，進行第一半導體部件10和第二半導體部件20之間的臨時接合，此后，在350°C下進行熱處理，完成接合。
[0179]此外，在這種情況下，可以確認在第一半導體部件10和第二半導體部件20之間的接合面中沒有產生空隙，并且沒有發生接合面的剝離以及由于接合部的脆弱性引起的可靠性降低等。
[0180](比較例)
[0181]作為比較例，制作具有其中未設置虛設電極的構成的半導體裝置100a。圖16A是示出根據比較例的半導體裝置10a的第一半導體部件1a的接合面的圖。此外，圖16B是半導體裝置10a沿著圖2A的線L6的斷面圖。此外，圖16C是半導體裝置10a沿著圖16A的線L7的斷面圖。半導體裝置10a與半導體裝置100類似，除了與半導體裝置100相比未設置虛設電極5和8。
[0182]在第一半導體部件1a和第二半導體部件20a中，通過一般的鑲嵌工藝形成分別埋在層間絕緣膜3a和6a中的第一電極焊盤4a和第二電極焊盤7a。此外，使用其中軟質層和硬質層層疊的一般的CMP墊和制造半導體裝置用的一般的漿料，對第一半導體部件1a和第二半導體部件20a之間的接合面Pj進行拋光。按與實施例1類似的方式進行第一半導體部件I Oa和第二半導體部件20a之間的接合。
[0183]如圖16B所不，在圖16A的線L6所不的位置中，在第一半導體部件1a和第二半導體部件20a之間的接合面中沒有形成空隙。然而，在圖16A的線L7所示的位置中，如圖16C所示，在第一電極焊盤4a和第二電極焊盤7a之間形成空隙。這是因為，當形成各半導體部件的接合面時，形成的第一電極焊盤4a和第二電極焊盤7a之間的接合面中發生凹陷。
[0184]因此，在其中通過本技術設置虛設電極的實施例1?5中，在接合面中沒有形成空隙；因此，可以提供其中兩個半導體部件牢固地接合在一起的半導體裝置。此外，當形成第一電極焊盤4和第二電極焊盤7時，可以同時地形成虛設電極5和8;因此，在不增加制造工序數量的情況下可以增強接合強度。
[0185](各種變形例和應用例)
[0186]接下來，說明上述第七?第九實施方案的變形例和應用例(適用例)。
[0187](變形例I)
[0188]在上述第七至第九實施方案中，說明了其中使用直線延伸的接合電極(接合電極部)的例子;然而，本技術不限于此。只要采用其中第一 Cu接合部的第一接合電極(第一接合電極部)的延伸方向和第二 Cu接合部的第二接合電極(第二接合電極部)的延伸方向被構造成彼此相交的構成，各接合電極(接合電極部)的形狀就可以任意設定。例如，接合電極(接合電極部)的延伸方向可以在某些點彎曲。這樣的例子(變形例I)示于圖17中。
[0189]在這個例子中，如圖17所示，第一Cu接合部的各第一接合電極1131和第二Cu接合部的各第二接合電極1132由“L”字母狀延伸的棒狀電極構成。然后，在這個例子中，第一接合電極1131和第二接合電極1132接合在一起，以O度<α〈180度的范圍內的交叉角度α彼此相交。然而，在這個例子中，各接合電極的延伸形狀是“L”字母狀;因此，如圖17所示，Cu電極之間的兩個接合區域1133形成在一個第一接合電極1131和一個第二接合電極1132之間。
[0190]此外，在這個例子的構成中，第一接合電極1131的延伸方向和第二接合電極1132的延伸方向彼此相交;因此，即使在接合時發生接合錯位，也可以充分地抑制其間的接觸面積(接觸電阻)的變化。因此，在這個例子的半導體裝置中，也可以獲得與上述第七實施方案類似的效果。
[0191]需要注意的是，在圖17中，示出了其中第一接合電極1131和第二接合電極1132均由“L”字母狀延伸的棒狀電極構成的例子;然而，本技術不限于此。例如，象上述第七實施方案那樣，第一接合電極1131和第二接合電極1132中的任一個可以由直線狀延伸的棒狀電極構成。
[0192](變形例2)
[0193]在上述第七至第九實施方案中，說明了其中第一接合電極(第一接合電極部)的延伸方向以外的構成(例如，形狀、尺寸、間距和數量等)與第二接合電極(第二接合電極部)類似的例子;然而，本技術不限于此。只要第一接合電極(第一接合電極部)的延伸方向和第二接合電極(第二接合電極部)的延伸方向被構造成彼此相交，第一和第二接合電極的延伸方向以外的構成也可以彼此不同。
[0194]例如，第一Cu接合部的第一接合電極(第一接合電極部)的形狀、尺寸、間距和數量中的至少一個構成可以與第二 Cu接合部的第二接合電極(第二接合電極部)不同。
[0195]此外，上述第七至第九實施方案中的各Cu接合部的構成可以適宜地組合，從而使第一Cu接合部的構成和第二Cu接合部的構成彼此不同。例如，第七實施方案的構成(圖9)可以適用于第一 Cu接合部和第二 Cu接合部之一，第八實施方案的構成(圖12)可以適用于另一個Cu接合部。此外，例如，第七實施方案的構成(圖9)可以適用于第一 Cu接合部和第二 Cu接合部之一，第九實施方案的構成(圖13)可以適用于另一個Cu接合部。此外，例如，第八實施方案的構成(圖12)可以適用于第一 Cu接合部和第二 Cu接合部之一，第九實施方案的構成(圖13)可以適用于另一個Cu接合部。
[0196](變形例3)
[0197]在上述第七至第九實施方案中，說明了其中接合電極(接合電極部)的形成材料是Cu的例子;然而，本技術不限于此。例如，接合電極(接合電極部)例如可以由諸如Al、W、T1、TiN、Ta、TaN或Ru等材料形成。
[0198]此外，在上述各實施方案中，說明了其中由Cu制成的接合電極(接合電極部)接合在一起的例子;然而，本技術不限于此。接合電極(接合電極部)之一的形成材料可以不同于另一個接合電極(接合電極部)的形成材料。
[0199](變形例4)
[0200]在上述第八和第九實施方案中，說明了其中各Cu接合部經由一個通孔電連接到外部Cu配線的例子。然而，在這種情況下，當通孔由于某種因素具有一定的麻煩時，在Cu接合部和Cu配線之間可能會出現導通故障，從而導致產品產率降低。
[0201]為了解決這個問題，象上述第七實施方案那樣，多個通孔可以連接到上述第八和第九實施方案的各Cu接合部(變形例4)。換句話說，在根據上述第八和第九實施方案的半導體裝置中，Cu接合部和外部Cu配線經由多個通孔可以彼此電連接。需要注意的是，在這種情況下，形成多個通孔的位置可以任意地確定，例如，多個通孔可以形成在引出電極部上。
[0202]在這個例子的構成中，即使多個通孔中的一個通孔具有麻煩，Cu接合部和Cu配線之間的電連接也可以由其他通孔維持；因此，上述問題得到解決。
[0203](變形例5)
[0204]在上述第七至第九實施方案中，說明了其中當經由通孔(縱孔配線)連接到Cu配線的Cu接合部接合在一起時采用本技術的Cu電極之間的接合技術(其中接合電極或接合電極部彼此相交的構成)的例子;然而，本技術不限于此。例如，本技術的Cu電極之間的接合技術可以適用于其中第一配線部(第一半導體部)的第一 Cu配線12和第二配線部(第二半導體部)的第二 Cu配線22沒有經由Cu接合部直接接合在一起的情況。
[0205]在這種情況下，各Cu配線形成為使得在第一配線部(第一半導體部)的接合面上形成的第一 Cu配線1012(第一電極)的延伸方向和在第二配線部(第二半導體部)的接合面上形成的第二 Cu配線1022(第二電極)的延伸方向彼此相交。當在各配線部的接合面上形成的Cu配線的圖案簡單的情況下，這個例子的構成是特別有效的。
[0206]需要注意的是，在這個例子的構成中，Cu配線可以在第一配線部和第二配線部之間的接合界面Sj的整個區域上直接接合在一起。此外，根據接合界面Sj的配線圖案，在接合界面Sj的一些區域中，Cu配線可以直接接合在一起，而在其他區域中，Cu配線可以經由Cu接合部接合在一起。
[0207](變形例6)
[0208]在上述第七至第九實施方案中，說明了其中本技術的Cu電極之間的接合技術適用于半導體裝置的例子;然而，本技術不限于此。例如，在上述第七至第九實施方案中說明的Cu電極之間的接合技術也可以適用于其中分別在由半導體以外的材料形成的兩個基板上配置的兩個配線接合在一起的情況，并且可以獲得類似的效果。
[0209](變形例7)
[0210]在上述各種變形例中，說明了上述第七至第九實施方案的變形例;然而，本技術不限于此。例如，取決于諸如半導體裝置的用途等條件，上述第七至第九實施方案和上述變形例I?6的一些構成可以任意地組合。
[0211](應用例)
[0212]根據上述各種實施方案和各種變形例的半導體裝置適用于各種電子設備。例如，在上述第六實施方案中說明的半導體圖像接收裝置600和在上述第十實施方案中說明的固態圖像拾取裝置1200適用于諸如相機系統(包括數碼相機和攝像機)、具有圖像拾取功能的手機、具有圖像拾取功能的其他設備等電子設備。作為電子設備的構成例，這里將說明相機。
[0213]圖18示出根據應用例的相機的示意性構成。需要注意的是，在圖18中，示出了能夠拍攝靜止圖像或運動圖像的攝像機的構成例。
[0214]在這個例子中的相機1300包括固態圖像拾取裝置1301、將入射光引導到固態圖像拾取裝置1301的光接收傳感器(未示出)的光學系統1302、設置在固態圖像拾取裝置1301和光學系統1302之間的快門裝置1303和驅動固態圖像拾取裝置1301的驅動電路1304。此外，相機1300包括處理固態圖像拾取裝置1301的輸出信號的信號處理電路1305。
[0215]固態圖像拾取裝置1301可以例如由在上述第六實施方案中說明的半導體圖像接收裝置600或在上述第十實施方案中說明的固態圖像拾取裝置1200構成。其他部件的構成和功能如下。
[0216]光學系統(光學透鏡)1302在固態圖像拾取裝置1301的圖像拾取面(圖未示)上形成來自對象的圖像光(入射光)的圖像。因此，信號電荷存儲在固態圖像拾取裝置1301中一定時間。需要注意的是，光學系統1302可以由包括多個光學透鏡的光學透鏡組構成。此外，快門裝置1303控制入射光在固態圖像拾取裝置1301上的光照射時間和遮光時間。
[0217]驅動電路1304將驅動信號供給到固態圖像拾取裝置1301和快門裝置1303。然后，驅動電路1304通過供給的驅動信號來控制信號輸出到固態圖像拾取裝置1301的信號處理電路1305的操作以及快門裝置1303的快門操作。換句話說，在這個例子中，通過從驅動電路1304供給的驅動信號(定時信號)進行從固態圖像拾取裝置1301傳送信號到信號處理電路1305的操作。
[0218]信號處理電路1305對從固態圖像拾取裝置1301傳送的信號進行各種信號處理。然后，進行過各種信號處理的信號(圖像信號)被存儲在諸如存儲器(圖未示)等存儲介質中，或者被輸出到監視器(圖未示)。
[0219](其他變形例)
[0220]需要注意的是，本技術不限于上述各種實施方案和各種變形例，在不脫離本技術的范圍的情況下，可以具有任何其他各種構成。
[0221]需要注意的是，本技術可以具有以下構成。
[0222](I) 一種半導體裝置，包括:
[0223]第一配線層，它包括第一層間絕緣膜、第一電極焊盤和第一虛設電極，第一電極焊盤埋在第一層間絕緣膜內并且具有與第一層間絕緣膜的一個表面在同一面上的一個表面，和第一虛設電極埋在第一層間絕緣膜內，具有與第一層間絕緣膜的上述一個表面在同一面上的一個表面，并且在第一電極焊盤的周圍配置;和
[0224]第二配線層，它包括第二層間絕緣膜、第二電極焊盤和第二虛設電極，第二層間絕緣膜更靠近第一層間絕緣膜的第一電極焊盤的上述一個表面，第二電極焊盤埋在第二層間絕緣膜內，具有與第二層間絕緣膜的更靠近第一層間絕緣膜的表面在同一表面上的一個表面，并且與第一電極焊盤接合，和第二虛設電極具有與第二層間絕緣膜的更靠近第一層間絕緣膜的表面在同一面上的一個表面，在第二電極焊盤的周圍配置，并且與第一虛設電極接合。
[0225](2)如(I)所述的半導體裝置，其中第一電極焊盤和第一虛設電極相對于第一配線層和第二配線層之間的接合面與第二電極焊盤和第二虛設電極面對稱地配置。
[0226](3)如(I)或(2)所述的半導體裝置，其中在第一配線層和第二配線層之間的接合面上，第一電極焊盤和第一虛設電極的表面積與第一層間絕緣膜的表面積的比值在50%?60%的范圍內。
[0227](4)如(I)?(3)中任一項所述的半導體裝置，其中第一和第二虛設電極都接地。
[0228](5)如(I)?(4)中任一項所述的半導體裝置，其中第一電極焊盤和第一虛設電極具有相同的外形，并且全部以等間隔配置。
[0229](6)如(I)?(4)中任一項所述的半導體裝置，其中第一虛設電極在第一配線層和第二配線層之間的接合面上僅配置在第一電極焊盤的周圍。
[0230]此外，本技術可以具有以下構成。
[0231](7) —種半導體裝置，包括:
[0232]包括第一電極的第一半導體部，第一電極在更靠近接合界面的表面上形成并在第一方向上延伸;和
[0233]包括第二電極并被配置成在所述接合界面處與第一半導體部貼合的第二半導體部，第二電極在所述接合界面處與第一電極接合并在與第一方向交叉的第二方向上延伸。
[0234](8)如(7)所述的半導體裝置，其中
[0235]第一半導體部包括第一接合部和第一配線，第一接合部包括多個第一電極，和第一配線電連接到第一接合部，
[0236]第二半導體部包括第二接合部和第二配線，第二接合部包括多個第二電極，和第二配線電連接到第二接合部。
[0237](9)如(8)所述的半導體裝置，其中所述多個第一電極單獨地連接到第一配線。
[0238](10)如(9)所述的半導體裝置，其中所述多個第二電極單獨地連接到第二配線。
[0239](11)如(8)所述的半導體裝置，其中第一接合部包括連接到所述多個第一電極的各自一個端部的第一引出電極，和第一引出電極電連接到第一配線。
[0240](12)如(8)或(11)所述的半導體裝置，其中第二接合部包括連接到所述多個第二電極的各自一個端部的第二引出電極，和第二引出電極電連接到第二配線。
[0241](13)如(8)所述的半導體裝置，其中第一接合部包括兩個第一引出電極，兩個第一引出電極中的一個連接到所述多個第一電極的各自一個端部，和另一個連接到所述多個第一電極的各自另一個端部，和兩個第一引出電極中的至少一個電連接到第一配線。
[0242](14)如(8)或(13)所述的半導體裝置，其中第二接合部包括兩個第二引出電極，兩個第二引出電極中的一個連接到所述多個第二電極的各自一個端部，和另一個連接到所述多個第二電極的各自另一個端部，和所述兩個第二引出電極中的至少一個電連接到第二配線。
[0243](15)如(7)?(14)中任一項所述的半導體裝置，其中第一電極和第二電極均由Cu形成。
[0244]本申請要求于2011年5月24日向日本專利局提交的日本在先專利申請N0.2011-115634和2011年6月9日向日本專利局提交的日本在先專利申請N0.2011-129190的優先權，在此它們的全部內容以引用的方式并入本文。
【主權項】
1.一種半導體圖像接收裝置，其包括: 第一半導體部件，其包括光電轉換層和第一配線層，所述第一配線層包括第一層間絕緣膜、第一電極焊盤和第一虛設電極； 第二半導體部件，其包括第二配線層，所述第二配線層包括第二層間絕緣膜、第二電極焊盤和第二虛設電極， 其中， 所述第一電極焊盤埋在所述第一層間絕緣膜內，并具有與所述第一層間絕緣膜的表面在同一側上的表面， 所述第一虛設電極埋在所述第一層間絕緣膜內，具有與所述第一層間絕緣膜的所述表面在同一側上的表面，并與所述光電轉換層電氣獨立地配置， 所述第二電極焊盤埋在所述第二層間絕緣膜內，具有與所述第二層間絕緣膜的表面在同一側上的表面，并且與所述第一電極焊盤接合，并且 所述第二虛設電極埋在所述第二層間絕緣膜內，具有與所述第二層間絕緣膜的所述表面在同一側上的表面，并與所述第一虛設電極接合。2.根據權利要求1所述的半導體圖像接收裝置，其中，所述第一電極焊盤、所述第一虛設電極與所述第二電極焊盤、所述第二虛設電極相對于所述第一配線層和所述第二配線層之間的接合面面對稱地配置。3.如權利要求1或2所述的半導體圖像接收裝置，其中，在所述第一配線層和所述第二配線層之間的接合面上，所述第一電極焊盤和所述第一虛設電極的表面積與所述第一層間絕緣膜的表面積的比值在50%?60%的范圍內。4.如權利要求1或2所述的半導體圖像接收裝置，其中所述第一虛設電極和所述第二虛設電極都接地。5.如權利要求1或2所述的半導體圖像接收裝置，其中，所述第一電極焊盤和所述第一虛設電極具有相同的接合面形狀，并且全部以等間隔配置。6.如權利要求1或2所述的半導體圖像接收裝置，其中，所述第一虛設電極在所述第一電極焊盤的周圍配置，且所述第二虛設電極在所述第二電極焊盤的周圍配置。7.如權利要求1或2所述的半導體圖像接收裝置，其中，所述第一虛設電極在所述第一配線層和所述第二配線層之間的接合面上僅配置在所述第一電極焊盤的周圍。8.如權利要求1或2所述的半導體圖像接收裝置，其中，在所述第二半導體部件中，所述第二虛設電極與所述第二配線層電氣獨立地配置。
【文檔編號】H01L23/522GK105938825SQ201610307746
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2012年5月16日
【發明人】藤井宣年, 香川恵永
【申請人】索尼公司