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光检测装置和电子设备

文献发布时间:2024-04-18 20:02:18


光检测装置和电子设备

技术领域

本技术(根据本发明的技术)涉及光检测装置和电子设备,特别地,涉及层叠型光检测装置和电子设备。

背景技术

在层叠型图像传感器中,存在一些通过混合接合(hybrid bonding)将晶圆相互直接接合起来的情况。在混合接合中,通过将形成于各配线层中的由金属制成的连接焊盘彼此接合,来将晶圆相互电气接合(例如,专利文献1)。

此外,为了抑制配线间的寄生电容的增大,有时使用低介电常数绝缘材料作为配线层的绝缘膜(例如,专利文献2)。

[引用文献列表]

[专利文献]

[专利文献1]:日本专利申请特开第2019-110260号公报

[专利文献2]:日本专利申请特开第2015-76502号公报

发明内容

[要解决的技术问题]

在将连接焊盘彼此重叠之后对连接焊盘进行热处理。通过这种热处理,用于构成连接焊盘的金属会膨胀。这抑制了连接焊盘彼此之间的接触特性的劣化。此外,伴随着微细化(miniaturization)的进展,这种连接焊盘的尺寸已经变小。因为连接焊盘的尺寸变小了,所以用于构成连接焊盘的金属的体积也减小了。此外,随着金属的体积的减小,因热处理而引起的膨胀量也会减小。此外,已知低介电常数绝缘材料比例如氧化硅具有更低的杨氏模量。

本技术的目的在于,提供能够抑制连接焊盘彼此之间的接触特性劣化的光检测装置和电子设备。

[解决问题的技术方案]

根据本技术的一个方面的光检测装置包括:至少两个半导体层;以及在层叠方向上的一侧处的配线层和在所述层叠方向上的另一侧处的配线层。所述一侧处的配线层和所述另一侧处的配线层被夹在所述至少两个半导体层之间,且各自包括绝缘膜和设置于所述绝缘膜中的连接焊盘,并且在所述连接焊盘的表面接合在一起的状态下相互电气结合。这里,所述至少两个半导体层之中的位于光入射面侧的半导体层具有光电转换区域,所述绝缘膜包括第一绝缘膜和第二绝缘膜,所述第二绝缘膜包含比所述第一绝缘膜的材料具有更高刚性的材料,且所述第二绝缘膜在所述层叠方向上贯穿所述第一绝缘膜。而且,所述第二绝缘膜被设置在所述至少两个半导体层中的至少一者与所述连接焊盘之间。

根据本技术的另一方面的光检测装置包括:至少两个半导体层;以及在层叠方向上的一侧处的配线层和在所述层叠方向上的另一侧处的配线层。所述一侧处的配线层和所述另一侧处的配线层被夹在所述至少两个半导体层之间,且各自包括绝缘膜和设置于所述绝缘膜中的连接焊盘,并且在所述连接焊盘的表面接合在一起的状态下相互电气结合。这里,所述至少两个半导体层之中的位于光入射面侧的半导体层具有光电转换区域,并且所述连接焊盘中的至少一者具有第一部分和第二部分,所述第一部分包含第一金属且形成该连接焊盘的表面,所述第二部分被设置在所述第一部分和所述绝缘膜之间,且所述第二部分包含比所述第一金属更容易塑性变形的第二金属。

根据本技术的又一方面的光检测装置包括:至少两个半导体层;以及在层叠方向上的一侧处的配线层和在所述层叠方向上的另一侧处的配线层。所述一侧处的配线层和所述另一侧处的配线层被夹在所述至少两个半导体层之间,且各自包括绝缘膜和设置于所述绝缘膜中的连接焊盘,并且在所述连接焊盘的表面接合在一起的状态下相互电气结合。这里,所述至少两个半导体层之中的位于光入射面侧的半导体层具有光电转换区域。而且,所述绝缘膜的与所述连接焊盘的侧面相邻的部分即第三部分的材料的线膨胀系数小于所述绝缘膜的与所述连接焊盘的底面相邻的部分即第四部分的材料的线膨胀系数。

根据本技术的一个方面的电子设备包括:上述任一种光检测装置;和光学系统,所述光学系统被构造为使得来自被摄体的成像光在所述光检测装置上成像。

附图说明

图1是示出根据本技术第一实施方案的光检测装置的构造示例的芯片布局图。

图2是示出根据本技术第一实施方案的光检测装置的构造示例的框图。

图3是根据本技术第一实施方案的光检测装置的像素的等效电路图。

图4A是根据本技术第一实施方案的光检测装置的纵向剖面图。

图4B是以放大的方式示出了图4A的主要部分的局部放大图。

图5A是示出根据本技术第一实施方案的光检测装置的制造方法的工序剖面图。

图5B是图5A之后的工序剖面图。

图5C是图5B之后的工序剖面图。

图5D是图5C之后的工序剖面图。

图5E是图5D之后的工序剖面图。

图5F是图5E之后的工序剖面图。

图5G是图5F之后的工序剖面图。

图5H是图5G之后的工序剖面图。

图5I是图5H之后的工序剖面图。

图5J是图5I之后的工序剖面图。

图5K是图5J之后的工序剖面图。

图5L是图5K之后的工序剖面图。

图5M是图5L之后的工序剖面图。

图5N是图5M之后的工序剖面图。

图6是以放大的方式示出了根据本技术第一实施方案的另一形式的光检测装置的纵向剖面的主要部分的局部放大图。

图7是以放大的方式示出了根据本技术第一实施方案的第一变形例的光检测装置的纵向剖面的主要部分的局部放大图。

图8A是示出根据本技术第一实施方案的第一变形例的光检测装置的制造方法的工序剖面图。

图8B是图8A之后的工序剖面图。

图8C是图8B之后的工序剖面图。

图8D是图8C之后的工序剖面图。

图9是根据本技术第二实施方案的光检测装置的纵向剖面图。

图10是用于说明根据本技术第二实施方案的光检测装置的连接焊盘的构造的说明图。

图11A是示出根据本技术第二实施方案的光检测装置的制造方法的工序剖面图。

图11B是图11A之后的工序剖面图。

图11C是图11B之后的工序剖面图。

图11D是图11C之后的工序剖面图。

图11E是图11D之后的工序剖面图。

图11F是图11E之后的工序剖面图。

图12是用于说明根据本技术第二实施方案的第一变形例的光检测装置的连接焊盘的构造的说明图。

图13是用于说明根据本技术第二实施方案的第二变形例的光检测装置的连接焊盘的构造的说明图。

图14是根据本技术第三实施方案的光检测装置的纵向剖面图。

图15是用于说明根据本技术第三实施方案的光检测装置的连接焊盘周围的绝缘膜的构造的说明图。

图16A是示出根据本技术第三实施方案的光检测装置的制造方法的工序剖面图。

图16B是图16A之后的工序剖面图。

图16C是图16B之后的工序剖面图。

图16D是图16C之后的工序剖面图。

图16E是图16D之后的工序剖面图。

图16F是图16E之后的工序剖面图。

图17是用于说明根据本技术第三实施方案的第一变形例的光检测装置的接触层的构造的说明图。

图18A是示出根据本技术第三实施方案的第一变形例的光检测装置的制造方法的工序剖面图。

图18B是图18A之后的工序剖面图。

图18C是图18B之后的工序剖面图。

图18D是图18C之后的工序剖面图。

图18E是图18D之后的工序剖面图。

图18F是图18E之后的工序剖面图。

图18G是图18F之后的工序剖面图。

图19是示出根据本技术第四实施方案的电子设备的示意性构造的图。

图20是示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。

图21是用于辅助说明车外信息检测单元和摄像部的安装位置的示例的图。

图22是示出内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。

图23是示出相机头和相机控制单元(CCU:camera control unit)的功能构造的示例的框图。

具体实施方式

现在,参照附图来说明用于实施本技术的优选方式。注意,以下所说明的实施方案表示本技术的代表性实施方案的示例,并且不应当基于这些内容来狭义地解释本技术的保护范围。

在以下所参照的附图的记载中,相同或相似的部分由相同或相似的附图标记表示。然而,应当注意,附图是示意性的,因此,厚度和平面尺寸之间的关系、各层的厚度的比率等与现实情况不同。因此,具体的厚度和尺寸应当参照以下的说明来进行判断。此外,当然,各附图有时在尺寸关系或比率上是互不相同的。

此外,以下所说明的各实施方案例示了用于将本技术的技术思想具体化的装置或方法,并且本技术的技术思想在构件的材料、形状、结构、布置等方面并非被特定为以下所说明的内容。本技术的技术思想可以在由权利要求书中所记载的权利要求限定的技术范围内以各种方式进行变形。

按以下顺序给出说明。

1.第一实施方案

2.第二实施方案

3.第三实施方案

4.第四实施方案

<1.电子设备的应用例>

<2.移动体的应用例>

<3.内窥镜手术系统的应用例>

[1.第一实施方案]

在第一实施方案中,将会说明将本技术应用于作为背面照射型互补金属氧化物半导体(CMOS:Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器的光检测装置的示例。

[光检测装置的总体构造]

首先,对光检测装置1的总体构造进行说明。如图1所示,根据本技术第一实施方案的光检测装置1主要包括当在平面图中观察时具有矩形二维平面形状的半导体芯片2。也就是说,光检测装置1被安装在半导体芯片2上。如图19所示,该光检测装置1通过光学系统(光学透镜)102摄入来自被摄体的成像光(入射光106),把成像于摄像面上的入射光106的光量以像素为单位转换为电气信号,并且将该电气信号作为像素信号而输出。

如图1所示,在包括彼此交叉的X方向和Y方向的二维平面中,安装有光检测装置1的半导体芯片2包括:设置在中央部的矩形像素区域2A;以及以包围像素区域2A的方式设置在像素区域2A外侧的周边区域2B。

例如,像素区域2A是用于接收由图19所示的光学系统102会聚的光的光接收面。此外,在像素区域2A中,多个像素3在包括X方向和Y方向的二维平面中以矩阵状布置着。换句话说,像素3在二维平面中的彼此交叉的X方向和Y方向的各个方向上重复布置着。注意,在本实施方案中,作为示例,X方向与Y方向正交。此外,与X方向和Y方向两者正交的方向是Z方向(厚度方向)。

如图1所示,多个接合焊盘14被布置在周边区域2B中。例如,多个接合焊盘14各者沿着半导体芯片2的二维平面中的四条边之中的每条边排列着。多个接合焊盘14各者是在将半导体芯片2电气连接到外部装置时所使用的输入/输出端子。

<逻辑电路>

如图2所示,半导体芯片2包括逻辑电路13,该逻辑电路13包括垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7、控制电路8等。逻辑电路13包括CMOS(互补MOS)电路,该CMOS电路包括作为场效应晶体管的例如n沟道导电型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET:Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)和p沟道导电型MOSFET。

例如,垂直驱动电路4包括移位寄存器。垂直驱动电路4依次选择所期望的像素驱动线10,将用于驱动像素3的脉冲提供给所选择的像素驱动线10,并且对各个像素3以行为单位进行驱动。也就是说,垂直驱动电路4对像素区域2A中的像素3以行为单位沿垂直方向依次进行选择和扫描,并且把来自像素3的像素信号经由垂直信号线11提供给列信号处理电路5,所述像素信号基于由像素3的光电转换元件生成的与所接收的光量对应的信号电荷。

例如,列信号处理电路5针对像素3的每列而布置着,并且对于从一行中的像素3输出的信号按每个像素列来执行诸如噪声去除等信号处理。例如,列信号处理电路5执行用于去除像素固定的固定模式噪声的诸如相关双采样(CDS:Correlated Double Sampling)和模数(AD:Analog Digital)转换等信号处理。在列信号处理电路5的输出级和水平信号线12之间连接有水平选择开关(未图示)。

例如,水平驱动电路6包括移位寄存器。水平驱动电路6通过向列信号处理电路5依次输出水平扫描脉冲,来依次选择列信号处理电路5各者,并且致使列信号处理电路5各者把经过信号处理后的像素信号向水平信号线12输出。

输出电路7对从列信号处理电路5各者经由水平信号线12依次提供过来的像素信号执行信号处理,并且输出结果。作为信号处理,例如,可以使用缓冲、黑电平调整、列差异校正、各种数字信号处理等。

控制电路8基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟信号生成用作垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等的操作的基准的时钟信号和控制信号。然后,控制电路8将所生成的时钟信号和控制信号输出到垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等。

<像素>

图3是示出像素3的构造示例的等效电路图。像素3包括:光电转换元件PD;电荷累积区域(浮动扩散部)FD,其用于累积(保存)通过光电转换元件PD的光电转换而生成的信号电荷;以及传输晶体管TR,其被构造为把通过光电转换元件PD的光电转换而生成的信号电荷传输到电荷累积区域FD。此外,像素3还包括:电气连接到电荷累积区域FD的读出电路15。

光电转换元件PD生成与所接收到的光量对应的信号电荷。此外,光电转换元件PD临时累积(保存)所生成的信号电荷。光电转换元件PD的阴极侧电气连接到传输晶体管TR的源极区域,并且光电转换元件PD的阳极侧电气连接到基准电位线(例如,接地)。例如,作为光电转换元件PD,可以使用光电二极管。

传输晶体管TR的漏极区域电气连接到电荷累积区域FD。传输晶体管TR的栅极电极电气连接到像素驱动线10(参见图2)之中的传输晶体管驱动线。

电荷累积区域FD临时累积或保存从光电转换元件PD经由传输晶体管TR传输过来的信号电荷。

读出电路15读出累积于电荷累积区域FD中的信号电荷,并且输出基于该信号电荷的像素信号。例如,读出电路15包括但不限于作为像素晶体管的放大晶体管AMP、选择晶体管SEL和复位晶体管RST。这些晶体管(AMP、SEL和RST)各自包括MOSFET,所述MOSFET包括:含有例如氧化硅膜(SiO

放大晶体管AMP的源极区域电气连接到选择晶体管SEL的漏极区域,并且放大晶体管AMP的漏极区域电气连接到电源线Vdd和复位晶体管的漏极区域。此外,放大晶体管AMP的栅极电极电气连接到电荷累积区域FD和复位晶体管RST的源极区域。

选择晶体管SEL的源极区域电气连接到垂直信号线11(VSL),并且选择晶体管SEL的漏极区域电气连接到放大晶体管AMP的源极区域。此外,选择晶体管SEL的栅极电极电气连接到像素驱动线10(参见图2)之中的选择晶体管驱动线。

复位晶体管RST的源极区域电气连接到电荷累积区域FD和放大晶体管AMP的栅极电极,并且复位晶体管RST的漏极区域电气连接到电源线Vdd和放大晶体管AMP的漏极区域。复位晶体管RST的栅极电极电气连接到像素驱动线10(参见图2)之中的复位晶体管驱动线。

[光检测装置的具体构造]

接下来,使用图4A和图4B来说明光检测装置1的具体构造。

<光检测装置的层叠结构>

如图4A所示,光检测装置1(半导体芯片2)具有如下的层叠结构:该层叠结构包括依次层叠的聚光层90、第一半导体层20、第一配线层30、第二配线层40、第二半导体层50、第三配线层60、第四配线层70和第三半导体层80。在图4A所示的示例中,光检测装置1包括三个半导体层,即,第一半导体层20、第二半导体层50和第三半导体层80。

聚光层90具有但不限于如下的层叠结构:该层叠结构包括例如从第一半导体层20的第二面S2侧开始依次层叠的彩色滤光片(color filter)91和片上透镜(on-chip lens)92。第一半导体层20具有稍后说明的光电转换区域,第一半导体层20的一个表面用作第一面S1,并且另一表面用作成为光入射面的第二面S2。第一配线层30被叠加在第一半导体层20的第一面S1上。第二配线层40被叠加在第一配线层30的与位于第一半导体层20侧的表面相反的一侧的表面上。第二半导体层50包括晶体管,第二半导体层50的一个表面用作第三面S3,并且另一表面用作第四面S4。第三面S3被叠加在第二配线层40的与位于第一配线层30侧的表面相反的一侧的表面上。第三配线层60被叠加在第二半导体层50的第四面S4上。第四配线层70被叠加在第三配线层60的与位于第二半导体层50侧的表面相反的一侧的表面上。第三半导体层80的第五面S5被叠加在第四配线层70的与位于第三配线层60侧的表面相反的一侧的表面上。

这里,第一半导体层20的第一面S1有时被称为“元件形成面”或“主面”,并且第一半导体层20的第二面S2有时被称为“光入射面”或“背面”。此外,第二半导体层50的第三面S3有时被称为“元件形成面”或“主面”,并且第二半导体层50的第四面S4有时被称为“背面”。此外,第三半导体层80的第五面S5有时被称为“元件形成面”或“主面”,并且第三半导体层80的与第五面S5相反的一侧的表面有时被称为“背面”。这里,如图4A所示,第三面S3和第五面S5可以是不平坦的。

<第一半导体层>

第一半导体层20包括半导体基板。例如,第一半导体层20包括但不限于单晶硅基板。第一半导体层20呈现出第一导电类型(例如p型)。第一半导体层20是上述三个半导体层之中的位于光入射面侧的半导体层。更具体地,第一半导体层20是上述三个半导体层之中的与光检测装置1的光入射面侧最接近的半导体层。

此外,在第一半导体层20中,针对每个像素3都设置有光电转换区域20a。在第一半导体层20中,例如,按每个像素3都设置有由分离区域20b划分出来的岛状的光电转换区域20a。注意,像素3的数量不限于图4A中所示的这种情况。例如,分离区域20b具有但不限于通过在第一半导体层20中形成分离槽且在该分离槽中埋入绝缘膜而获得的沟槽结构。在图4A所示的示例中,在分离槽中埋入有绝缘膜和金属。

尽管未图示,但光电转换区域20a包括第一导电类型(例如p型)的阱区域和埋入在该阱区域中的第二导电类型(例如n型)的半导体区域(光电转换部)。图3所示的光电转换元件PD被包含于第一半导体层20中的包括阱区域和光电转换部的光电转换区域20a内。此外,光电转换区域20a中可以设置有晶体管T1。此外,光电转换区域20a中可以设置有电荷累积区域(未图示),该电荷累积区域是第二导电类型(例如n型)的半导体区域。

<第一配线层和第二配线层>

第一配线层30和第二配线层40被插入在半导体层之间,更具体地,插入在第一半导体层20和第二半导体层50之间。此外,第一配线层30和第二配线层40中的一者是层叠方向上的一侧处的配线层,并且另一者是层叠方向上的另一侧处的配线层。

第一配线层30包括绝缘膜31、配线32、第一连接焊盘33和过孔(via:verticalinterconnect access(垂直互连通路))(接触件)34。如图4A所示,配线32隔着绝缘膜31被层叠在第一连接焊盘33上。第一连接焊盘33的表面朝着第一配线层30的与第一半导体层20侧相反的一侧的表面。过孔34用于将第一半导体层20连接到配线32,用于在配线32之间进行连接,且用于将配线32连接到第一连接焊盘33等。此外,例如,配线32和第一连接焊盘33可以包含铜,并且可以通过镶嵌(damascene)法来予以形成,但本技术不限于这些。

绝缘膜31包括第一绝缘膜35和第二绝缘膜36,第一绝缘膜35包含第一材料,第二绝缘膜36包含第二材料。注意,在不必区分第一绝缘膜35和第二绝缘膜36的情况下,它们被简称为“绝缘膜31”。首先,从第二材料开始说明。第二材料是比第一材料具有更高的介电常数和比第一材料具有更高的刚性的材料。例如,第二材料是氧化硅(SiO

第二配线层40包括绝缘膜41、配线42、第二连接焊盘43和过孔(接触件)44。如图4A所示,配线42隔着绝缘膜41被层叠在第二连接焊盘43上。第二连接焊盘43的表面朝着第二配线层40的与第二半导体层50侧相反的一侧的表面。过孔44用于将第二半导体层50连接到配线42,用于在配线42之间进行连接,且用于将配线42连接到第二连接焊盘43等。此外,例如,配线42和第二连接焊盘43可以包含铜,并且可以通过镶嵌法来予以形成,但本技术不限于这些。

第一连接焊盘33的表面与第二连接焊盘43的表面接合。以这种方式,把双方的连接焊盘的表面接合在一起,从而将第一配线层30和第二配线层40相互电气结合。

绝缘膜41包括第一绝缘膜45和第二绝缘膜46,第一绝缘膜45包含第一材料,第二绝缘膜46包含第二材料。注意,在不必区分第一绝缘膜45和第二绝缘膜46的情况下,它们被简称为“绝缘膜41”。

<第二半导体层>

第二半导体层50包括半导体基板。例如,第二半导体层50包括但不限于单晶硅基板。第二半导体层50呈现出第一导电类型(例如p型)。第二半导体层50中设置有晶体管T2。此外,第二半导体层50中设置有贯穿第二半导体层50的贯穿电极51和52。

<第三配线层和第四配线层>

第三配线层60和第四配线层70被插入在半导体层之间,更具体地,插入在第二半导体层50和第三半导体层80之间。此外,第三配线层60和第四配线层70中的一者是层叠方向上的一侧处的配线层,并且另一者是层叠方向上的另一侧处的配线层。

如图4A所示,第三配线层60包括绝缘膜61、配线62和第三连接焊盘63。如图4A所示,配线62隔着绝缘膜61被层叠在第三连接焊盘63上。如图4B所示,第三连接焊盘63的表面63S朝着第三配线层60的与第二半导体层50侧相反的一侧的表面。例如,配线62和第三连接焊盘63可以包含铜,并且可以通过镶嵌法来予以形成,但本技术不限于这些。

如图4A所示,第四配线层70包括绝缘膜71、配线72、第四连接焊盘73和过孔(接触件)74。如图4A所示,配线72隔着绝缘膜71被层叠在第四连接焊盘73上。如图4B所示,第四连接焊盘73的表面73S朝着第四配线层70的与第三半导体层80侧相反的一侧的表面。过孔74用于将第三半导体层80连接到配线72,用于在配线72之间进行连接,且用于将配线72连接到第四连接焊盘73等。此外,例如,配线72和第四连接焊盘73可以包含铜,并且可以通过镶嵌法来予以形成,但本技术不限于这些。

第三连接焊盘63的表面63S与第四连接焊盘73的表面73S接合。以这种方式,把双方的连接焊盘的表面接合在一起,从而将第三配线层60和第四配线层70相互电气结合。

绝缘膜61包括第一绝缘膜65和第二绝缘膜66,第一绝缘膜65包含第一材料,第二绝缘膜66包含第二材料。注意,在不必区分第一绝缘膜65和第二绝缘膜66的情况下,它们被简称为“绝缘膜61”。如图4A和图4B所示,包含第二材料的第二绝缘薄膜66在层叠方向上贯穿包含第一材料的第一绝缘薄膜65。更具体地,包含第二材料的第二绝缘膜66具有沿着层叠方向延伸的柱状部分(下文中也被称为“柱P”)。第二绝缘膜66的用于形成柱P的部分在层叠方向上贯穿包含第一材料的第一绝缘膜65。这里,层叠方向是指其中各半导体层、各配线层、第一绝缘膜65、第二绝缘膜66等进行层叠的方向。此外,第二绝缘膜66的用于形成柱P的部分被设置在第三连接焊盘63和第二半导体层50之间。此外,如图4B所示,柱P沿着层叠方向延伸,柱P的在层叠方向上的一端与第三连接焊盘63接触,更具体地,与第三连接焊盘63的底面63a接触,并且柱P的在层叠方向上的另一端与第二半导体层50接触,更具体地,与第四面S4接触。

如图4A所示,绝缘膜71包括第一绝缘膜75和第二绝缘膜76,第一绝缘膜75包含第一材料,第二绝缘膜76包含第二材料。注意,在不必区分第一绝缘膜75和第二绝缘膜76的情况下,它们被简称为“绝缘膜71”。

<第三半导体层>

第三半导体层80包括半导体基板。第三半导体层80包括第一导电类型(例如p型)的单晶硅基板。第三半导体层80中设置有晶体管T3。

<设置有柱的位置>

包含第一材料的第一绝缘膜35、45、65和75被设置在配线层中的配线设置得较密集的地方。由此,能够抑制配线电容的增大。为了抑制配线电容的增大,优选在较宽区域中设置第一绝缘膜35、45、65和75。因此,将第一绝缘膜35、45、65和75布置成在配线层的水平方向上占据更宽的区域。

此外,设置柱P是为了防止连接焊盘相互之间的接合性不足。柱P是第二绝缘膜66的沿着层叠方向延伸的柱状部分。通过将柱P设置成具有这种形状,在配线设置得较密集的区域中就能够减少由第二绝缘膜66占据的区域。籍此,柱P仅是针对必要的地方而设置的。

[光检测装置的制造方法]

现在,参照图5A至图5N,说明光检测装置1的制造方法。注意,在图4A和图4B所示的光检测装置1的示例中,柱P被设置在第三配线层60中。然而,这里,以柱P被设置在第二配线层40中的示例来说明光检测装置1的制造方法。

首先,如图5A所示,在第一导电类型(例如p型)的第二半导体层50w的第三面S3侧上形成诸如晶体管T2等元件。然后,在第三面S3上,形成第二配线层40的一部分。更具体地,在第三面S3上,形成第二绝缘膜46、过孔44、贯穿电极52等。图5A所示的第二绝缘膜46包含第二材料。例如,第二绝缘膜46是钝化膜。

接下来,如图5B所示,在第二绝缘膜46的露出面上层叠包含第一材料的膜45m。然后,使用已知的光刻技术在膜45m的露出面上形成抗蚀剂图案R1。之后,使用已知的蚀刻技术,以抗蚀剂图案R1为掩模,蚀刻掉膜45m的从抗蚀剂图案R1的开口部R1a露出的部分。通过该蚀刻,形成了图5C所示的孔45h。之后,去除抗蚀剂图案R1。

然后,如图5D所示,以填埋该孔45h的方式,层叠包含第二材料的膜46m。然后,如图5E所示,通过化学机械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法去除膜46m的多余部分。更具体地,通过CMP法对膜46m的露出面进行研磨,以使该露出面平坦化并且去除膜46m的除了埋入在孔45h中的部分以外的部分。由此,形成了其中在垂直于层叠方向的方向上让不同的绝缘材料彼此相邻的绝缘膜。

接下来,如图5F所示,使用已知的光刻技术,在上述绝缘膜的露出面上,更具体地,在膜45m及膜46m的露出面上形成抗蚀剂图案R2。之后,如图5G所示,使用已知的蚀刻技术,以抗蚀剂图案R2为掩模,蚀刻掉上述绝缘膜的从抗蚀剂图案R2的开口部R2a露出的部分。通过该蚀刻,形成了开口42h。之后,去除抗蚀剂图案R2。

之后,如图5H所示,在开口42h的内壁和上述绝缘膜的露出面上层叠金属膜M1m。然后,如图5I所示,通过CMP法去除金属膜M1m的多余部分。由此,形成了属于金属层M1的配线42。

此后,对于每个金属层,重复与图5B至图5I所示的工序相同的工序。由此,如图5J所示,形成了属于金属层M1至金属层M4的配线42。此外,对于其中需要设置有过孔44的层,执行与图5B至图5E所示的工序相同的工序,然后通过已知方法来形成过孔44。于是,以这种方式,形成了直到用于设置第二连接焊盘43的层的前一层为止的层。

接下来,如图5K所示,在绝缘膜的露出面上层叠包含第一材料的膜45m,然后形成第二连接焊盘43。更具体地,在层叠了膜45m之后,执行与图5F至图5I所示的工序相同的工序,以形成第二连接焊盘43。第二连接焊盘43被埋入在形成于膜45m中的开口43h内。由此,大致完成了第二配线层40。如图5K所示,膜46m沿着层叠方向而被层叠着。此外,柱P由以这种方式层叠的膜46m以及包含第二材料的第二绝缘膜46的位于膜46m和第二半导体层50w之间的部分构成。

然后,如图5L所示,将其上层叠有第二配线层40的第二半导体层50w与另外制备的其上层叠有第一配线层30的第一半导体层20接合。更具体地,第一配线层30的与第一半导体层20侧相反的一侧的表面被层叠在第二配线层40的与第二半导体层50w侧相反的一侧的表面上,并且与第二配线层40的与第二半导体层50w侧相反的一侧的表面接合。之后,对接合起来的包含第一配线层30至第二半导体层50w的结构进行热处理。通过该热处理,用于构成第一连接焊盘33和第二连接焊盘43的金属进行膨胀。此外,在第二连接焊盘43的底面43a和第二半导体层50的第三面S3之间,柱P沿着层叠方向延伸。更具体地,柱P的在层叠方向上的一端与第二连接焊盘43的底面43a接触,并且柱P的在层叠方向上的另一端与第二半导体层50的第三面S3接触。因此,能够防止用于构成第一连接焊盘33和第二连接焊盘43的金属在进行膨胀时产生的挤压力向绝缘膜侧逃逸。由此,在用于构成第一连接焊盘33和第二连接焊盘43的金属进行膨胀时,挤压力作用于所期望的方向上,以使得连接焊盘相互推压,从而能够防止连接焊盘之间的接合性不足。以这种方式,设置于第一配线层30中的第一连接焊盘33的表面与设置于第二配线层40中的第二连接焊盘43的表面接合起来。

然后,在第二半导体层50w的背面侧上进行背面研磨等,以削减第二半导体层50w的厚度。由此,如图5M所示,留下将要用作第二半导体层50的部分。然后,在第二半导体层50的第四面S4侧上层叠第三配线层60。之后,尽管工序的顺序不限于以下所述,但其上层叠有第三配线层60的第二半导体层50与另外制备的其上层叠有第四配线层70的第三半导体层80接合。然后,在光入射面侧上形成聚光层90。由此,大致完成了图5N所示的光检测装置1。光检测装置1被形成在半导体基板上由划线(划片线)划分的多个芯片形成区域的每一者中。然后,沿着划线将多个芯片形成区域切割为各个构件,由此形成了其上安装有光检测装置1的半导体芯片2。

[第一实施方案的主要效果]

在过去,如上所述,在使用CMP法形成连接焊盘的情况下,有时候用于构成连接焊盘的金属与绝缘膜相比而言被研磨得更多。即使在这种情形下,通过在将配线层彼此叠加且接合在一起之后对配线层进行热处理,也能够使用于构成连接焊盘的金属因受热而膨胀,从而将连接焊盘接合在一起。然而,若要高密度地布置连接焊盘,那么连接焊盘的尺寸就要减小,并且其体积也会减小。此外,随着连接焊盘的体积的减小,用于构成连接焊盘的金属的膨胀量也会降低。

另一方面,为了减小配线的寄生电容,考虑了使用具有低介电常数的低介电常数绝缘材料来作为用于形成配线层的绝缘膜的材料。然而,这种低介电常数绝缘材料比氧化硅具有更低的刚性,并且在某些材料的情况下,该材料的杨氏模量仅为氧化硅的杨氏模量的大约1/20。在这种低介电常数绝缘材料被设置在连接焊盘的底面与半导体层之间的情况下,存在着低介电常数绝缘材料与刚性高的材料相比而言会更容易变形的风险,因此,用于构成连接焊盘的金属在进行膨胀时产生的挤压力没有作用于作为接合对象的连接焊盘上,而是逃逸到位于与接合对象相反的一侧的低介电常数绝缘膜。也就是说,存在着低介电常数绝缘材料会发生变形从而吸收挤压力的风险。

与此相对照地,在根据本技术第一实施方案的光检测装置1中,如图4B所示,绝缘膜61包括第一绝缘膜65和第二绝缘膜66,第一绝缘膜65包含第一材料,第二绝缘膜66包含比第一材料具有更高刚性的材料并且在层叠方向上贯穿第一绝缘膜65。第一绝缘膜65被设置在第三连接焊盘63和第二半导体层50之间。此外,第二绝缘膜66的柱状部分(柱P)沿着层叠方向延伸,柱P的在层叠方向上的一端与第三连接焊盘63接触并且柱P的在层叠方向上的另一端与第二半导体层50接触。以这种方式,柱P被选择性地设置为从第三连接焊盘63的底面63a不间断地沿着层叠方向延伸到具有足够高的杨氏模量的第二半导体层50的第四面S4,因此,能够防止用于构成第三连接焊盘63和第四连接焊盘73的金属在膨胀时产生的挤压力向第三配线层60侧逃逸。由此,用于构成第三连接焊盘63和第四连接焊盘73的金属在膨胀时,挤压力作用于所期望的方向上,以使连接焊盘相互推压,从而能够防止连接焊盘彼此之间的接合性不足。

此外,由于可以在配线层中设置低介电常数绝缘膜,因此能够抑制配线电容的增大。

注意,在第一实施方案中,柱P仅被设置在单个配线层中,但本技术不限于此。柱P优选地被应用于所有的第一配线层30、第二配线层40、第三配线层60和第四配线层70。此外,柱P可以适用于上述那些配线层中的任意配线层,或者可以适用于上述那些配线层中的至少一者。此外,可以针对单个第三连接焊盘63而设置有多个柱P。

此外,图6示出了其中在接合到一起的第三配线层60和第四配线层70中分别设置有柱Pa和柱Pb的示例。以这种方式,柱Pa和柱Pb夹着一对连接焊盘。更具体地,柱Pa被设置为从第二半导体层50的表面不间断地延伸到第三连接焊盘63的底面,而柱Pb被设置为从第三半导体层80的表面不间断地延伸到第四连接焊盘73的底面。因此,能够抑制用于构成第三连接焊盘63和第四连接焊盘73的金属在膨胀时产生的挤压力向第三配线层60侧和第四配线层70侧逃逸。由此,连接焊盘更有力地相互推压,从而能够更有效地防止连接焊盘相互之间的接合性不足。

[第一实施方案的第一变形例]

下面说明图7所示的本技术第一实施方案的第一变形例。根据第一实施方案的第一变形例的光检测装置1与根据上述第一实施方案的光检测装置1的不同之处在于,设置有柱P1以代替柱P,而除此之外的光检测装置1的构造与上述第一实施方案的光检测装置1的构造基本上相同。注意,已经说明过的构成要素由与前面相同的附图标记表示,并且省略它们的说明。

这里,说明其中柱P1被设置在第三配线层60中的示例。包含第二材料的第二绝缘膜66的形成柱P1的部分(换句话说,以柱状形成的第二绝缘膜66)在层叠方向上贯穿包含第一材料的第一绝缘膜65。与第一实施方案的情况一样,柱P1沿着层叠方向延伸,柱P1在层叠方向上的一端与第三连接焊盘63接触,更具体地,与第三连接焊盘63的底面63a接触,并且柱P1在层叠方向上的另一端与第二半导体层50接触,更具体地,与第四面S4接触。

此外,柱P1被设置在与形成于绝缘膜61中的配线62在层叠方向上不重叠的位置处,即,在平面图中不与配线62重叠的位置处。因此,柱P1贯穿位于配线62之间的绝缘膜。此外,柱P1被设置得比图4A等所示的柱P具有更小的宽度。由此,柱P1可以被设置于在平面图中不与配线62重叠的位置处。此外,可以针对单个第三连接焊盘63而设置有一个或多个柱P1。在针对单个第三连接焊盘63而设置有多个柱P1的情况下,即使柱P1具有较小的宽度,也能够防止第三连接焊盘63和第二半导体层50之间的刚性变得不足。

[光检测装置的制造方法]

现在,参照图8A至图8D,说明光检测装置1的制造方法。注意,这里,仅对形成柱P1的工序进行说明。

首先,如图8A所示,在第二半导体层50的第四面S4侧上形成第三配线层60的一部分。更具体地,形成属于金属层M1的配线62,并且在该结构的露出面上进一步沉积第一绝缘膜65。也就是说,形成了直到设置有第三连接焊盘63的层的前一层为止的所有层。之后,通过使用已知的光刻技术在露出面上形成抗蚀剂图案R3。

接下来,如图8B所示,通过使用已知的蚀刻技术,以抗蚀剂图案R3为掩模,蚀刻掉第一绝缘膜65的从抗蚀剂图案R3的开口部R3a露出的部分。通过该蚀刻,形成了孔65h。孔65h贯穿第一绝缘膜65,并且孔65h的底面到达第二半导体层50。之后,去除抗蚀剂图案R3。

然后,如图8C所示,以填埋孔65h的方式层叠包含第二材料的膜66m。然后,如图8D所示,通过CMP法去除膜66m的多余部分。更具体地,通过CMP法对膜66m的露出面进行研磨,以使露出面平坦化并且去除膜66m的除了埋入在孔65h中的部分以外的部分。由此,形成了其中在垂直于层叠方向的方向上让不同的绝缘材料彼此相邻的绝缘膜。于是,形成了柱P1。之后,尽管未图示,但通过已知的方法来形成第三连接焊盘63。

[第一实施方案的第一变形例的主要效果]

即使在根据第一实施方案的第一变形例的该光检测装置1中,也能够获得与根据上述第一实施方案的光检测装置1类似的效果。

此外,在根据第一实施方案的第一变形例的该光检测装置1中,由于可以通过将光刻技术和蚀刻技术分别执行一次来形成柱P1,因此与第一实施方案的情况相比,可以减少工序数量。

此外,在根据第一实施方案的第一变形例的该光检测装置1中,由于在避开配线的同时设置柱P1,因此配线之间的第一材料(低介电常数绝缘材料)能够留下得更多,因而能够更有效地抑制配线电容的增大。

注意,在一个光检测装置1中可以设置有本实施方案的柱P1和第一实施方案的柱P二者。可以按每个配线层来选择性地使用柱P1和柱P,例如,柱P被设置在光检测装置1的第一配线层30中,并且柱P1被设置在第二配线层40中。例如,在其中配线之间的间隔不足的配线层中,可以设置有不太可能受到配线布置位置的制约的柱P。在想要进一步减小配线电容的配线层中以及在能够避开配线的配线层中,可以设置有柱P1。

[第一实施方案的第二变形例]

下面说明本技术第一实施方案的第二变形例。根据第一实施方案的第二变形例的光检测装置1在第二材料方面与根据上述第一实施方案的光检测装置1不同,而除此以外的光检测装置1的构造与上述第一实施方案的光检测装置1的构造基本上相同。注意,已经说明过的构成要素由与前面相同的附图标记表示,并且省略它们的说明。此外,这里,图4A和图4B被重新参考以进行说明。

在第一实施方案中,第二材料是氧化硅,但在第一实施方案的第二变形例中,第二材料是氮化硅。这里,氧化硅的杨氏模量为80GPa,而氮化硅的杨氏模量为200GPa。也就是说,氮化硅比氧化硅具有更高的刚性。因此,可以更有效地防止用于构成第一连接焊盘33和第二连接焊盘43的金属在膨胀时产生的挤压力向绝缘膜侧逃逸。由此,连接焊盘更有力地相互推压,从而能够更有效地防止连接焊盘之间的接合性不足。

此外,氧化硅的线膨胀系数为0.5ppm/K,而氮化硅的线膨胀系数为2.9ppm/K。也就是说,氮化硅的因热引起的膨胀量大于氧化硅的因热引起的膨胀量。因此,在柱P包含氮化硅的情况下,与柱P包含氧化硅的情况相比,不仅可以更有效地防止挤压力向绝缘膜侧逃逸,而且还能够增大将第三连接焊盘63朝着第四连接焊盘73挤压的力。因此,对于线膨胀系数越大的材料,越能够更有效地抑制连接焊盘之间的接触特性的劣化。

[第一实施方案的第二变形例的主要效果]

即使在根据第一实施方案的第二变形例的该光检测装置1中,也能够获得与根据上述第一实施方案的光检测装置1类似的效果。

此外,由于根据第一实施方案的第二变形例的该光检测装置1的用于构成柱P的第二材料是具有更高刚性的材料,因此可以更有效地防止用于构成连接焊盘的金属在膨胀时产生的挤压力向绝缘膜侧逃逸。

此外,由于根据第一实施方案的第二变形例的该光检测装置1的用于构成柱P的第二材料是具有更大的线膨胀系数的材料,因此用于将一个连接焊盘朝着另一个连接焊盘挤压的力增大。籍此,对于线膨胀系数越大的材料,越能够更有效地抑制连接焊盘之间的接触特性的劣化。

注意,根据上述第一实施方案的第二变形例的光检测装置1的用于构成柱P的第二材料是氮化硅,但本技术不限于此。例如,柱P可以包括包含氮化硅的部分(或层)和包含氧化硅的部分(或层)。以这种方式,柱P可以包括含有不同材料的部分(或层),只要这些材料满足作为第二材料的条件即可。

此外,在第一实施方案的第二变形例中已经说明了其中图4A等所示的柱P包含氮化硅的示例,但本技术不限于此。图7等所示的柱P1可以包含氮化硅。此外,柱P1可以具有包含氮化硅的部分(或层)和包含氧化硅的部分(或层)。柱P1可以具有包含不同材料的部分(或层),只要这些材料满足作为第二材料的条件即可。即使在这种情况下,也能够获得与根据第一实施方案的第二变形例的光检测装置1类似的效果。

[2.第二实施方案]

下面说明图9和图10所示的本技术的第二实施方案。根据第二实施方案的光检测装置1与根据上述第一实施方案的光检测装置1的不同之处在于连接焊盘的构造,而除此以外的光检测装置1的构造与上述第一实施方案的光检测装置1的构造基本上相同。注意,已经说明过的构成要素由与前面相同的附图标记表示,并且省略它们的说明。

<绝缘膜>

如图9所示,第一配线层30包括绝缘膜31A,第二配线层40包括绝缘膜41A,第三配线层60包括绝缘膜61A,并且第四配线层70包括绝缘膜71A。绝缘膜31A、41A、61A和71A包括但不限于含有例如氧化硅的层。

<连接焊盘>

图10是用于说明连接焊盘的构造的说明图。为了方便起见,图10所示的连接焊盘在这里都被称为“连接焊盘A”。连接焊盘A的构造可以应用于图9所示的第一连接焊盘33、第二连接焊盘43、第三连接焊盘63和第四连接焊盘73中的任一者。优选地,连接焊盘A的构造被应用于第一连接焊盘33、第二连接焊盘43、第三连接焊盘63和第四连接焊盘73中的全部连接焊盘,但该构造也可以应用于这些连接焊盘中的至少一者。

如图10所示,连接焊盘A包括第一部分a、第二部分b和种子层c。此外,连接焊盘A被设置在形成于绝缘膜d中的开口e内。此外,阻挡金属层f被设置在连接焊盘A和绝缘膜d之间。

第一部分a包含第一金属并且形成连接焊盘A的表面。当对连接焊盘A进行热处理时,第一部分a热膨胀。更具体地,假定在热处理之前的状态下,尽管本技术不限于此,但例如如图10所示,第一部分a占据从开口e中的更靠近底部e1的位置到开口e中的虚线高度位置的区域。然后,当对连接焊盘A进行热处理时,第一部分a从虚线高度位置在箭头a1所示的方向上热膨胀,因此变成从绝缘膜d的表面d1上突出的状态。第一金属的示例包括但不限于铜(Cu)。这里,基于第一金属是铜的假定来给出说明。

第二部分b被设置在第一部分a和绝缘膜d之间。第二部分b包含比第一金属更容易塑性变形的第二金属。换句话说,第二金属比第一金属具有更低的刚性。容易塑性变形的金属是指当受到力时容易变形的金属并且是具有低的屈服应力或耐性的金属。金属具有在一旦被施加了一定程度以上的力而发生变形后不会恢复其原始形状的特性。屈服应力表示材料的塑性变形开始时的力。此外,对于屈服应力不清楚的金属,塑性变形的困难度在某些情况下作为耐性而被评估。此外,越容易塑性变形的金属以越小的力发生变形。

当对连接焊盘A进行热处理时,第二部分b发生塑性变形。更具体地,当对连接焊盘A进行热处理时,在第二部分b的侧壁部b1和底部b2二者之中,侧壁部b1主要地发生塑性变形。也就是说,第二部分b被至少设置在第一部分a的侧面和绝缘膜d之间就足够了。这里,底部b2是位于开口e中的更靠近底部e1的部分,而侧壁部b1是位于开口e中的更靠近侧壁e2的部分。

假定在热处理之前的状态下,尽管本技术不限于此,但例如如图10所示,侧壁部b1占据从开口e中的更靠近底部e1的位置到开口e中的虚线高度位置的区域。然后,当对连接焊盘A执行热处理时,侧壁部b1受到第一部分a的热膨胀的牵引而发生塑性变形,因此与第一部分a一起从虚线高度位置在由箭头b3所示的方向上延伸。此外,第二部分b可以在发生塑性变形的同时热膨胀。侧壁部b1可以在发生塑性变形的同时在箭头b3所示的方向上热膨胀。

当对连接焊盘A执行热处理时,侧壁部b1的更靠近阻挡金属层f的表面b11受到阻挡金属层f的约束。这是因为阻挡金属层f的因热而引起的变形量较小。与此相反,侧壁部b1的更靠近第一部分a的表面b12受到因第一部分a的热膨胀而引起的张力。以这种方式,不同的力作用在表面b11和表面b12上,从而导致侧壁部b1的塑性变形。

第二金属的示例可以包括铝(Al)、铝铜合金(AlCu)、铝硅合金(AlSi)等。这些金属是在室温下容易发生塑性变形的金属。此外,由于第一金属是在热处理期间发生膨胀的,因此第二金属可以是在加热的状态下比第一金属更容易塑性变形的金属。更具体地,即使在室温下难以塑性变形但是在对连接焊盘进行热处理的温度下比第一金属更容易塑性变形的金属可以用作第二金属。

在加热的状态下比第一金属更容易塑性变形的金属的示例包括具有低熔点的金属。具有低熔点的金属的示例可以包括镉(Cd)、锡(Sn)、钽(Tl)、铅(Pb)。这些金属的熔点低于400℃。

此外,通常,随着金属被加热至其熔点时,该金属的刚性降低。因此,即使在它们具有较高的熔点的情况下,在对连接焊盘进行热处理的温度下比第一金属具有更低的刚性的金属也可以被认为是在加热的状态下比第一金属更容易塑性变形的金属。这种金属的示例可以包括锑(Sb)、镱(Yb)、钙(Ca)、银(Ag)、锗(Ge)、锶(Sr)、铈(Ce)、铅铜合金(PbCu)等。这些金属的熔点低于1000℃。注意,铝(Al)的熔点也低于1000℃。在本实施方案中,基于第二金属是铝铜合金的假定来进行说明。

种子层c用作当通过电解镀法来沉积金属时要使用的电极。此外,种子层c还兼用作通过电解镀法来沉积的金属的晶种层。用于构成种子层c的材料可以根据要沉积在种子层c上的金属的类型来选择。更具体地,第二部分b被沉积在种子层c的露出面上,因此,只要种子层c包含能够成为用于构成第二部分b的材料的晶种的材料就足够了。

在本实施方案中,由于第二金属是铝铜合金,因此用于构成种子层c的材料是能够成为铝铜合金的晶种的材料。例如,种子层c可以包括诸如铝铜合金或铜等金属。这里,以种子层c包括铝铜合金的示例进行说明。

例如,阻挡金属层f包含但不限于高熔点金属。阻挡金属层f包括诸如钛(Ti)、氮化钛(TiN)或钽(Ta)等金属。阻挡金属层f具有诸如能够确保连接焊盘A和绝缘膜d之间的附着性(adhesion)以及能够防止用于构成连接焊盘A的金属扩散到绝缘膜d中的功能。

[光检测装置的制造方法]

现在,参照图11A至图11F,说明光检测装置1的制造方法。注意,这里,仅说明连接焊盘的形成方法。此外,作为连接焊盘的形成方法的示例,说明第四连接焊盘73的形成方法。

如图11A所示,在第三半导体层80的第五面S5侧上形成直到金属层M4为止的层。之后,在配线层的露出面上层叠绝缘膜71Am。绝缘膜71Am可以具有但不限于如下的层叠结构,该层叠结构包括依次层叠的例如氧化硅膜、氮化硅膜和氧化硅膜。然后,如图11B所示,通过使用已知的光刻技术和蚀刻技术,在绝缘膜71Am中形成开口e。注意,从下一幅图中可知,绝缘膜71Am和绝缘膜71A没有被区分,并且它们被简称为“绝缘膜71A”。

接下来,如图11C所示,通过使用诸如溅射法等已知技术,在绝缘膜71A的露出面上依次层叠用于形成阻挡金属层f的膜fm和用于形成种子层c的膜cm。之后,通过电镀法沉积金属。

首先,如图11D所示,在电镀的初始阶段,在膜cm的露出面上沉积包含第二金属的膜bm。这里,沉积铝铜合金作为第二金属。之后,如图11E所示,通过电镀法在膜bm的露出面上沉积包含第一金属的膜am。这里,沉积的是铜。

然后,如图11F所示,通过CMP法去除膜fm、cm、bm和am的多余部分。更具体地,通过CMP法对配线层的露出面进行研磨,以使该露出面平坦化并且去除膜fm、cm、bm和am的除了埋入在开口e中的部分以外的部分。由此,大致完成了属于金属层M5的第四连接焊盘73。然后,将第三配线层60和第四配线层70叠加且接合在一起,并且进行热处理。

注意,如图11F所示,第四连接焊盘73从第三半导体层80侧开始沿着层叠方向具有主体部73a和头部73b,头部73b连接到主体部73a的与第三半导体膜80侧相反的一侧处的端部并且比主体部73a更宽。主体部73a和头部73b二者之中的比主体部73a具有更大体积的头部73b在热处理期间呈现出更大的膨胀量。此外,头部73b形成第四连接焊盘73的表面,因此,期望能够因热处理而进一步膨胀从而抑制连接焊盘之间的接触特性劣化的部分主要是用于形成头部73b的部分。因此,第二分b的侧壁部b1被形成在主体部73a的侧壁和头部73b的侧壁之中的至少头部73b的侧壁上就足够了。

注意,对于与如上所述的第四连接焊盘73接合的第三连接焊盘63,根据需要也可以应用连接焊盘A的构造。例如,如果能够实现第三连接焊盘63和第四连接焊盘73之间的接合性,则也可以不将连接焊盘A的构造应用于第三连接焊盘63。此外,为了实现第三连接焊盘63和第四连接焊盘73之间的接合性,在一些情况下,优选将连接焊盘A的构造应用于第三连接焊盘63。

[第二实施方案的主要效果]

在过去,通过在将连接焊盘彼此叠加之后对连接焊盘进行热处理从而使用于构成连接焊盘的金属膨胀,已经能够抑制连接焊盘之间的接触特性的劣化。此外,当通过使用CMP法来形成连接焊盘时,存在如下风险:用于构成连接焊盘的金属比绝缘膜更多地被磨削从而后退,由此会产生凹陷。在产生凹陷的情况下,为了抑制连接焊盘之间的接触特性劣化,必须通过热处理使用于构成连接焊盘的金属膨胀,从而利用其膨胀量来补偿上述凹陷的体积。

同时,随着元件的微细化,期望减小连接焊盘的尺寸。减小连接焊盘的尺寸也就减小了它们的体积。随着连接焊盘的体积的减小,热处理期间的膨胀量也减小。因热而引起的金属的膨胀量取决于金属的体积和膨胀率。当膨胀率保持恒定时,体积的减小会导致膨胀量的减小。

此外,设置在连接焊盘和绝缘膜之间的阻挡金属层因热而引起的变形量较小。因此,已经如下情况:即使用于构成连接焊盘的金属在热处理期间膨胀,用于构成连接焊盘的金属的与阻挡金属层接触的表面也会受到阻挡金属层的约束,从而抑制了用于构成连接焊盘的金属的膨胀。随着连接焊盘的尺寸的减小,来自阻挡金属层的这种约束对膨胀量的影响增大了。

在进行热处理的情况下,一般地,连接焊盘的在平面图中的中央部附近更容易膨胀。这是因为中央部附近比周边部离阻挡金属层更远并且不太可能受到约束。如果在平面图中连接焊盘的尺寸变小,则随着该尺寸的减小,连接焊盘的在平面图中的中央部与阻挡金属层之间的距离也减小。因此,随着在平面图中连接焊盘的尺寸减小,连接焊盘的在平面图中的中央部越容易受到阻挡金属层的约束。于是,就存在着由于阻挡金属层的阻碍而不能达到预期膨胀量的情况。因此,为了确保膨胀量,有时在层叠方向上将连接焊盘的尺寸增大。然而,在层叠方向上将连接焊盘的尺寸增大就使得连接焊盘的体积增大,从而导致半导体芯片在层叠方向上的尺寸增大。

与此对照地,在根据本技术第二实施方案的光检测装置1中,一对连接焊盘中的至少一者具有第一部分a和第二部分b,第一部分a包含第一金属且形成该连接焊盘的表面,第二部分b被设置在第一部分a和绝缘膜之间,并且第二部分b包含比第一金属更容易塑性变形的第二金属。由此,在热处理期间即使第二部分b的表面b11受到阻挡金属层f的约束时,用于构成第二部分b的第二金属也会塑性变形从而吸收阻挡金属层f的约束。因此,阻挡金属层f的约束难以传递到第一部分a,因此,能够抑制第一部分a的膨胀量受到阻挡金属层f的影响。结果,即使连接焊盘的在平面图中的尺寸减小的情况下,也能够抑制连接焊盘之间的接触特性的劣化。

作为用于构成连接焊盘的金属的热膨胀的模拟结果,已经发现,在设置有包含第二金属的第二部分b的情况下,与未设置有第二部分b的情况相比,热膨胀量提高了大约33%。

此外,在根据本技术第二实施方案的光检测装置1中,因为能够抑制由阻挡金属层造成的对用于构成连接焊盘的金属的膨胀的阻碍,所以即使在不改变连接焊盘的体积的情况下也能抑制连接焊盘之间的接触特性的劣化。于是,不需要为了增大连接焊盘的体积而增大连接焊盘的在层叠方向上的尺寸。由此,可以抑制半导体芯片2的在层叠方向上的厚度的变大。

此外,即使在根据第二实施方案的光检测装置1中,也能够获得与根据上述第一实施方案的光检测装置1类似的效果。

[第二实施方案的第一变形例]

下面说明图12所示的本技术第二实施方案的第一变形例。根据第二实施方案的第一变形例的光检测装置1与根据上述第二实施方案的光检测装置1的不同之处在于,种子层c包含第二金属,而除此以外的光检测装置1的构造与上述第二实施方案的光检测装置1的构造基本上相同。注意,已经说明过的构成要素由与前面相同的附图标记表示,并且省略它们的说明。

<连接焊盘>

图12是用于说明连接焊盘的构造的说明图。为了方便起见,图12所示的连接焊盘在这里被称为“连接焊盘A1”。连接焊盘A1的构造可以应用于图9所示的第一连接焊盘33、第二连接焊盘43、第三连接焊盘63和第四连接焊盘73中的任一者。优选地,连接焊盘A1的构造被应用于第一连接焊盘33、第二连接焊盘43、第三连接焊盘63和第四连接焊盘73中的全部连接焊盘,但该构造也可以应用于这些连接焊盘中的至少一者。

连接焊盘A1包括第一部分a和种子层c,种子层c被构造为充当用于层叠第一部分a(第一金属)的基底。在第二实施方案的第一变形例中,种子层c充当第二部分而发挥作用,并且充当种子层而发挥作用。种子层c被设置在第一部分a和绝缘膜d之间。种子层c包含比第一金属更容易塑性变形的第二金属。此外,第一部分a通过电镀法而被沉积在种子层c上。因此,种子层c优选地包含上述第二金属的示例之中的还能充当用于构成第一部分a的第一金属的晶种层的金属。

[第二实施方案的第一变形例的主要效果]

即使在根据第二实施方案的第一变形例的该光检测装置1中,也能够获得与根据上述第二实施方案的光检测装置1类似的效果。

[第二实施方案的第二变形例]

下面说明图13所示的本技术第二实施方案的第二变形例。根据第二实施方案的第二变形例的光检测装置1与根据上述第二实施方案的光检测装置1的不同之处在于,阻挡金属层f包含第二金属,而除此以外的光检测装置1的构造与上述第二实施方案的光检测装置的构造基本上相同。注意,已经说明过的构成要素由与前面相同的附图标记表示,并且省略它们的说明。

<连接焊盘>

图13是用于说明连接焊盘的构造的说明图。为了方便起见,图13所示的连接焊盘在这里被称为“连接焊盘A2”。连接焊盘A2的构造可以应用于图9所示的第一连接焊盘33、第二连接焊盘43、第三连接焊盘63和第四连接焊盘73中的任一者。优选地,连接焊盘A2的构造被应用于第一连接焊盘33、第二连接焊盘43、第三连接焊盘63和第四连接焊盘73中的全部连接焊盘,但该构造也可以应用于这些连接焊盘中的至少一者。

连接焊盘A2包括第一部分a和阻挡金属层f。在第二实施方案的第二变形例中,阻挡金属层f也被包含于连接焊盘A2中。此外,阻挡金属层f充当第二部分而发挥作用。阻挡金属层f被设置在第一部分a和绝缘膜d之间。阻挡金属层f包含比第一金属更容易塑性变形的第二金属。此外,阻挡金属层f具有诸如能够确保第一部分a和绝缘膜d之间的附着性和能够防止用于构成第一部分a的金属扩散到绝缘膜d中等的功能。因此,阻挡金属膜f优选地包含第二金属的示例之中的还具有上述功能的金属。

[第二实施方案的第二变形例的主要效果]

即使在根据第二实施方案的第二变形例的该光检测装置1中,也能够获得与根据上述第二实施方案的光检测装置1类似的效果。

[3.第三实施方案]

下面说明图14和图15所示的本技术的第三实施方案。根据第三实施方案的光检测装置1与根据上述第一实施方案的光检测装置1的不同之处在于配线层的绝缘膜,而除此以外的光检测装置1的构造与上述第一实施方案中的光检测装置1的构造基本上相同。注意,已经说明过的构成要素由与前面相同的附图标记表示,并且省略它们的说明。

<绝缘膜>

如图14所示,第一配线层30包括绝缘膜31B,第二配线层40包括绝缘膜41B,第三配线层60包括绝缘膜61B,并且第四配线层70包括绝缘膜71B。绝缘膜31B包括绝缘膜da31和绝缘膜db31,绝缘膜41B包括绝缘膜da41和绝缘膜db41,绝缘膜61B包括绝缘膜da61和绝缘膜db61,并且绝缘膜71B包括绝缘膜da71和绝缘膜db71。当不需要区分绝缘膜da31、绝缘膜da41、绝缘膜da61和绝缘膜da71时,它们彼此不做区分且被简称为“绝缘膜da”,并且当不需要区分绝缘膜db31、绝缘膜db41、绝缘膜db61和绝缘膜db71时,它们彼此不做区分且被简称为“绝缘膜db”。

<第三部分和第四部分>

图15是用于说明连接焊盘周围的绝缘膜的构造的说明图。如图15所示,配线层C1与配线层C2叠加且接合在一起。配线层C1和配线层C2各自包括:绝缘膜d和设置在绝缘膜d中的连接焊盘B。以双方的连接焊盘B的表面彼此接合在一起的方式,配线层C1和配线层C2相互电气结合。例如,连接焊盘B可以具有但不限于与第一实施方案的连接焊盘类似的构造。

绝缘膜d具有绝缘膜da和绝缘膜db的层叠结构。绝缘膜da和绝缘膜db依次层叠着。连接焊盘B被设置在形成于绝缘膜d中的开口e中。绝缘膜d的与连接焊盘的侧面B1相邻的部分被称为“第三部分”,以便将该部分与其他部分区分开,并且绝缘膜d的与连接焊盘B的底面B2相邻的部分被称为“第四部分”,以便将该部分与其他部分区分开。此外,用于构成第三部分的材料的线膨胀系数小于用于构成第四部分的材料的线膨胀系数。在图15所示的示例中,在绝缘膜da和绝缘膜db之中,绝缘膜db是第三部分,绝缘膜da是第四部分。注意,如图14所示,第三部分和第四部分的构造优选地应用于绝缘膜31B、绝缘膜41B、绝缘膜61B和绝缘膜71B中的所有绝缘膜,但该构造也可以应用于这些绝缘膜中的任一者。第三部分和第四部分的构造可以应用于这些绝缘膜中的至少一者。

当将配线层C1与配线层C2接合时,首先,将配线层C1层叠到配线层C2上,并且之后,进行热处理。在进行热处理时,连接焊盘B膨胀,并且双方的连接焊盘B的表面彼此接合到一起。箭头B3示意性地表示因热处理而引起的连接焊盘B的膨胀量。由箭头B3指示的连接焊盘B的膨胀量优选地是更大的。注意,图15的虚线B4指示了在热处理之前连接焊盘B的表面所处的位置。此外,当对配线层C1和配线层C2进行热处理时,绝缘膜d也膨胀。箭头db1示意性地指示了因热处理而引起的绝缘膜db的膨胀量。

连接焊盘B的膨胀量越大,就可以越有效地抑制连接焊盘之间的接触特性的劣化。此外,绝缘膜db的膨胀量越小,就可以越有效地抑制连接焊盘之间的接触特性的劣化。这是因为连接焊盘B的膨胀量实质上减少了与绝缘膜db的膨胀量相当的程度。因此,连接焊盘B的材料的线膨胀系数与绝缘膜db的材料的线膨胀系数之间的差(线膨胀系数差)优选地是更大的。在本实施方案中,为了增大这种线膨胀系数差,设计了绝缘膜db的材料。作为绝缘膜db的材料,优选地使用线膨胀系数较小的材料。

注意,关于绝缘膜da的材料,由于绝缘膜da在层叠方向上被叠加在连接焊盘B上,因此连接焊盘B的膨胀量不会根据绝缘膜da的线膨胀系数的大小而发生实质性的减少。因此,绝缘膜da和绝缘膜db之中的绝缘膜db包含具有较小线膨胀系数的材料。

绝缘膜db的材料的示例包括具有通过添加剂而被调整了的线膨胀系数的玻璃陶瓷。添加剂的示例包括但不限于当温度升高时发生收缩的材料。这里,基于绝缘膜db的材料是这种玻璃陶瓷的假定来进行说明。例如,绝缘膜da可以包括包含氧化硅的层。

[光检测装置的制造方法]

现在,参照图16A至图16F,说明光检测装置1的制造方法。注意,这里仅说明连接焊盘的形成方法。此外,作为连接焊盘的形成方法的示例,说明第二连接焊盘43的形成方法。

如图16A所示,在第二半导体层50w的第三面S3侧上形成直到金属层M4为止的层。例如,绝缘膜da41的在配线层的露出面上露出的部分由氧化硅膜构成。之后,在配线层的露出面上层叠玻璃陶瓷db41。更具体地,准备与第二半导体层50w相同大小的板状玻璃陶瓷db41,并且将准备的玻璃陶瓷db41贴合到配线层的露出面上。然后,如图16B所示,对玻璃陶瓷db41的露出面进行背面研磨等,以削减玻璃陶瓷db41的厚度。

接下来,如图16C所示,通过使用已知的光刻技术和蚀刻技术来蚀刻玻璃陶瓷db41,以形成开口e。之后,去除抗蚀剂图案。然后,如图16D所示,在配线层的露出面上沉积包含铜的膜43m,以填埋开口e。更具体地,首先,通过使用诸如溅射法等已知技术沉积铜,并且之后,通过电镀法沉积铜。之后,如图16E所示,通过CMP法去除膜43m的多余部分,以获得第二连接焊盘43。然后,如图16F所示,将第二配线层40和第一配线层30彼此叠加并进行热处理。在图16F所示的示例中,与第二配线层40一样,第一配线层30的绝缘膜31也包括玻璃陶瓷db31。

[第三实施方案的主要效果]

考虑的是使用在过去已经常常被使用的氧化硅作为用于构成绝缘膜db的材料的情况。由于铜的线膨胀系数为16.5ppm/K,而氧化硅的线性膨胀率为0.6ppm/K,因此铜和氧化硅之间的线膨胀系数差为15.9ppm/K。由于连接焊盘的尺寸随着元件的微细化而减小,为了补偿因用于构成连接焊盘的金属的后退而产生的凹陷,金属的膨胀量就变得更加重要。

例如,考虑使用由SCHOTT AG制造的ZERODUR(注册商标)作为绝缘膜db(第三部分)的材料的情况。ZERODUR(注册商标)是线膨胀系数为0.02ppm/K的玻璃陶瓷。因此,ZERODUR和铜之间的线膨胀系数差为16.48ppm/K。以这种方式,与由氧化硅形成绝缘膜db的情况相比,能够增大线膨胀系数差。

以这种方式,在根据本技术第三实施方案的光检测装置1中,使用具有更小线膨胀系数的材料作为绝缘膜db的材料,从而能够防止连接焊盘的膨胀量实质上减少与绝缘膜db的膨胀量相当的程度。因此,可以防止连接焊盘之间的接合性变得不足。

此外,在根据本技术第三实施方案的光检测装置1中,与连接焊盘的侧面相邻的部分即第三部分的材料的线膨胀系数小于与连接焊盘的底面相邻的部分即第四部分的材料的线膨胀系数。在绝缘膜da和绝缘膜db之中,会影响连接焊盘的实质膨胀量的绝缘膜db选择性地包含具有更小线膨胀系数的材料。因此,能够防止连接焊盘之间的接合性变得不足。

此外,即使在根据第三实施方案的光检测装置1中,也能够获得与根据上述第一实施方案的光检测装置1类似的效果。

[第三实施方案的第一变形例]

下面说明图17所示的本技术第三实施方案的第一变形例。根据第三实施方案的第一变形例的光检测装置1与根据上述第三实施方案的光检测装置1的不同之处在于包括接触层,而除此以外的光检测装置1的构造与上述第一实施方案中的光检测装置1的构造基本上相同。注意,已经说明过的构成要素由与前面相同的附图标记表示,并且省略它们的说明。

<接触层>

图17是用于说明接触层g的构造的说明图。在作为第三部分的绝缘膜db和绝缘膜da之间设置有接触层g。更具体地,作为第三部分的绝缘膜db与绝缘膜da隔着接触层g进行接合。此外,在绝缘膜db和连接焊盘B之间也设置有接触层g。接触层g包含氧化硅膜、氮化硅膜、碳氮化硅(SiCN)膜、含碳氧化硅膜、碳化硅(SiC)膜、氧化铝膜(Al

[光检测装置的制造方法]

现在,参照图18A至图18G,说明光检测装置1的制造方法。注意,这里仅说明连接焊盘的形成方法。此外,作为连接焊盘的形成方法的示例,说明形成第二连接焊盘43的方法。

如图18A所示,在第二半导体层50w的第三面S3侧上形成直到金属层M4为止的层。例如,绝缘膜da41的在配线层的露出面上露出的部分由氧化硅膜构成。之后,在配线层(例如,绝缘膜da41等)的露出面上层叠了在自身的两个表面上均具有接触层g的玻璃陶瓷db41。更具体地,准备与第二半导体层50w相同大小的且具有沉积于自身的两个表面上的接触层g的板状玻璃陶瓷db41,并且将准备的玻璃陶瓷db41贴合到配线层的露出面上。然后,如图18B所示,对露出面进行背面研磨等,以削减玻璃陶瓷db41的厚度。

接下来,如图18C所示,通过使用已知的光刻技术和蚀刻技术来蚀刻玻璃陶瓷db41和接触层g,以形成开口e。之后,去除抗蚀剂图案。然后,如图18D所示,在露出面上沉积接触层g。随后,如图18E所示,通过使用已知的光刻技术和蚀刻技术,去除接触层g的层叠于开口e的底面上的部分。因此,保留了接触层g的沉积于玻璃陶瓷db41的露出面上的部分。更具体地,保留了接触层g的层叠于开口e的侧面上的部分以及接触层g的层叠于玻璃陶瓷db41的与第二半导体层50侧相反的一侧的表面上的部分。之后,去除抗蚀剂图案。

接下来,如图18F所示,在配线层的露出面上沉积包含铜的膜,以填埋开口e。然后,通过CMP法去除所述包含铜的膜的多余部分。由此,获得了第二连接焊盘43。此外,通过该CMP工序,还去除了接触层g的层叠于玻璃陶瓷db41的与第二半导体层50侧相反的一侧的表面上的部分。由此,使玻璃陶瓷db41露出。

然后,如图18G所示,将第二配线层40和第一配线层30彼此叠加且进行热处理。在图18G所示的示例中,与第二配线层40一样,第一配线层30的绝缘膜31也包括玻璃陶瓷db31和接触层g。然后,玻璃陶瓷db31和db41的露出表面彼此接合在一起,从而将第一连接焊盘33与第二连接焊盘43接合起来。

[第三实施方案的第一变形例的主要效果]

即使在根据第三实施方案的第一变形例的该光检测装置1中,也能够获得与根据上述第三实施方案的光检测装置1类似的效果。

此外,在根据第三实施方案的第一变形例的光检测装置1中,由于在玻璃陶瓷db的与配线层接合的部分上层叠有接触层g,因此用于构成配线层的层彼此之间的接合性至少可以是与过去的接合性相等的接合性。

此外,由于在玻璃陶瓷db和绝缘膜da之间以及在玻璃陶瓷db与诸如第二连接焊盘43等配线之间设置有接触层g,因此能够防止用于构成玻璃陶瓷db的材料扩散到周围区域中。

注意,在第三实施方案的第一变形例中,接触层g被沉积在玻璃陶瓷db41的两个表面上。然而,接触层g可以仅被沉积在玻璃陶瓷db41的与配线层接合的一侧的表面上。

[第三实施方案的第二变形例]

下面说明本技术第三实施方案的第二变形例。根据第三实施方案的第二变形例的光检测装置1与根据上述第三实施方案的光检测装置1的不同之处在于用于构成第三部分(绝缘膜db)的材料,而除此以外的光检测装置1的构造与上述第三实施方案的光检测装置的构造基本上相同。注意,已经说明过的构成要素由与前面相同的附图标记表示,并且省略它们的说明。此外,在这里,图14和图15被重新用来进行说明。

<第三部分>

用于构成第三部分(绝缘膜db)的材料的线膨胀系数小于用于构成第四部分(绝缘膜da)的材料的线膨胀系数。更具体地,用于构成绝缘膜db的材料的线膨胀系数是负值。一般地,物质在加热时膨胀,但具有负的线膨胀系数的材料具备在加热时收缩的性质。绝缘膜db由具有负的线膨胀系数的材料制成,或者包含具有负的线膨胀系数的材料。具有负的线膨胀系数的材料的示例包括:立方钨酸锆、铜(Cu)-锌(Zn)-钒(V)氧化物(Cu-Zn-V-O系氧化物)、磷酸锆、磷酸钨酸锆、含有具有负的线膨胀系数的玻璃的填料。

立方钨酸锆在0.3K至热分解点1050K的温度范围内随着温度的升高而连续收缩。作为表现出类似行为的材料,可以列举出具有组成式AM

Cu-Zn-V-O系氧化物是包括铜、锌和钒三种金属的氧化物。Cu-Zn-V-O系氧化物的示例包括由IBLC Co.有限公司制造的CG-NiTE(注册商标)。CG-NiTE(注册商标)的线膨胀系数为大约-10ppm/K至大约-5ppm/K。Cu-Zn-V-O系氧化物也可以是颗粒的形式,并且在这种情况下,Cu-Zn-V-O系氧化物可以在添加到诸如玻璃或树脂等材料中的状态下而被使用。

磷酸锆的线膨胀系数大约为-2,并且磷酸钨酸锆的线膨胀系数大约为-3。

包含具有负的线膨胀系数的玻璃的填料的示例包括包含由Nippon ElectricGlass Co.有限公司制造的低热膨胀玻璃陶瓷的填料。例如,包含由Nippon ElectricGlass Co.有限公司制造的低热膨胀玻璃陶瓷的填料的线膨胀系数大约-1.1ppm/K至大约-0.9ppm/K。由于填料是颗粒形式的,因此填料可以在添加到诸如玻璃或树脂等材料中的状态下而被使用。

[第三实施方案的第二变形例的主要效果]

即使在根据第三实施方案的第二变形例的该光检测装置1中,也能够获得与根据上述第三实施方案的光检测装置1类似的效果。

在根据第三实施方案的第二变形例的该光检测装置1中,考虑了使用例如磷酸锆作为用于构成绝缘膜db(第三部分)的材料的情况。磷酸锆的线膨胀系数为-2ppm/K。因此,磷酸锆与线膨胀系数为16.5ppm/K的铜之间的线膨胀系数差为18.5ppm/K。以这种方式,与第三实施方案中所说明的由氧化硅形成绝缘膜db的情况相比,能够增大线膨胀系数差。此外,由于磷酸锆的线膨胀系数为负,因此线膨胀系数差可以大于作为铜的线膨胀系数值的16.5ppm/K。因此,诸如铜等用于构成连接焊盘的金属的实质线膨胀系数可以大于该材料的原本值。换句话说,可以在不改变用于构成连接焊盘的金属的情况下增大实质性的线膨胀系数。因此,可以防止连接焊盘之间的接合性变得不足。

注意,上述具有负的线膨胀系数的材料可以被用作根据图17等所示的第三实施方案的第一变形例的光检测装置1中的用于构成绝缘膜db(第三部分)的材料。

[4.第四实施方案]

<1.电子设备的应用例>

接下来,说明根据图19所示的本技术第四实施方案的电子设备100。电子设备100包括固体摄像装置101、光学透镜102、快门装置103、驱动电路104和信号处理电路105。电子设备100是诸如相机等电子设备,但不限于此。此外,电子设备100包括用作固体摄像装置101的上述光检测装置1。

光学透镜(光学系统)102使来自被摄体的成像光(入射光106)在固体摄像装置101的摄像面上成像。因此,在一定期间内把信号电荷累积在固体摄像装置101中。快门装置103控制对固体摄像装置101的光照期间和遮光期间。驱动电路104提供用于控制固体摄像装置101的传输操作和快门装置103的快门操作的驱动信号。利用从驱动电路104提供过来的驱动信号(定时信号),对固体摄像装置101的信号进行传输。信号处理电路105对从固体摄像装置101输出的信号(像素信号)执行各种信号处理。经过信号处理后的视频信号被存储到诸如存储器等存储介质中,或者被输出到监视器。

利用这样的构造,因为电子设备100包括作为固体摄像装置101的能够降低电力消耗且提高速度的光检测装置1,所以电子设备100能够实现电力消耗的降低和速度的进一步提高。此外,能够防止固体摄像装置101的连接焊盘之间的接合性不足,因而提高了电子设备100的可靠性。

注意,电子设备100不限于相机,也可以是其他的电子设备。例如,电子设备100可以是用于诸如手机等移动设备中的诸如相机模块等摄像设备。

此外,电子设备100可以包括作为固体摄像装置101的根据第一实施方案至第三实施方案及各变形例中任一者的光检测装置1,或者可以包括作为固体摄像装置101的根据第一实施方案至第三实施方案及各变形例中至少两者的组合的光检测装置1。

<2.移动体的应用例>

根据本发明的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如,根据本发明的技术可以被实现为安装在诸如汽车、电动汽车、混合动力汽车、自动二轮车、自行车、个人机动载具、飞机、无人飞行器、船舶或机器人等任何类型的移动体上的装置。

图20是示出车辆控制系统的示意性构成例的框图,该车辆控制系统作为根据本发明实施方案的技术可适用的移动体控制系统的一个示例。

车辆控制系统12000包括经由通信网络12001相互连接的多个电子控制单元。在图20所示的示例中,车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。另外,作为综合控制单元12050的功能构造,示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F:interface)12053。

驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的设备的操作。例如,驱动系统控制单元12010起到诸如下列等各种设备的控制装置的作用:诸如内燃机或驱动马达等用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置;用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构;用于调节车辆的转向角的转向机构;用于产生车辆制动力的制动装置。

车身系统控制单元12020根据各种程序来控制设置于车身中的各种设备的操作。例如,车身系统控制单元12020用作诸如下列等各种设备的控制装置:无钥匙进入系统;智能钥匙系统;电动车窗装置;或者诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向灯、雾灯等各种灯。在这种情况下,可以向车身系统控制单元12020输入从代替钥匙的便携装置发出的无线电波或各种开关的信号。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号,并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。

车外信息检测单元12030检测搭载有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如,车外信息检测单元12030连接有摄像部12031。车外信息检测单元12030使摄像部12031摄取车辆外部的图像,并接收所摄取的图像。基于所接收到的图像,车外信息检测单元12030可以执行诸如人、车、障碍物、标志及路面上的文字等物体的物体检测处理或距该物体的距离的距离检测处理。

摄像部12031是接收光且输出与所接收到的光的光量对应的电气信号的光学传感器。摄像部12031可以将电气信号作为图像而输出,或者可以将电气信号作为测距信息而输出。另外,由摄像部12031接收的光可以是可见光,或者可以是诸如红外线等非可见光。

车内信息检测单元12040检测车辆的内部的信息。例如,车内信息检测单元12040连接有用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041。例如,驾驶员状态检测部12041包括对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息,车内信息检测单元12040可以计算出驾驶员的疲劳程度或驾驶员的专注程度,或者可以判别出驾驶员是否在打瞌睡。

基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车辆内部或外部的信息,微型计算机12051可以计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值,并且向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如,微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS:advanced driver assistance system)的功能的协调控制,该ADAS的功能包括诸如车辆碰撞规避或冲击减缓、基于车间距离的追随行驶、车辆定速行驶、车辆碰撞警告、车辆偏离车道的警告等。

另外,基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车辆周围的信息,微型计算机12051可以通过控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等,来执行旨在实现使车辆无需驾驶员的操作就能自主行驶的自动驾驶等的协调控制。

另外,基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息,微型计算机12051可以将控制指令输出到车身系统控制单元12020。例如,根据由车外信息检测单元12030检测到的前车或迎面来车的位置,微型计算机12051可以执行例如通过控制前照灯使其从远光改变为近光等旨在实现防眩的协调控制。

声音/图像输出部12052将声音和图像中至少一者的输出信号发送到能够在视觉上或听觉上把信息通知给车辆乘客或车辆外部的输出装置。在图20所示的示例中,作为输出装置,示出了音频扬声器12061、显示部12062和仪表面板12063。例如,显示部12062可以包括板载显示器和平视显示器中的至少一者。

图21是示出了摄像部12031的安装位置的一个示例的图。

在图21中,摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。

例如,摄像部12101、12102、12103、12104和12105布置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后备箱门的位置以及车厢内挡风玻璃的上部的位置处。设置在前鼻处的摄像部12101和设置在车厢内挡风玻璃的上部处的摄像部12105主要获取车辆12100前方的图像。设置在侧视镜处的摄像部12102和12103主要获取车辆12100侧方的图像。设置在后保险杠或后备箱门处的摄像部12104主要获取车辆12100后方的图像。由摄像部12101和摄像部12105获取的前方图像主要用来检测前面的车辆、行人、障碍物、信号灯、交通标志、车道等。

顺便提及,图21示出了摄像部12101至12104的摄像范围的一个示例。摄像范围12111表示设置于前鼻处的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置于侧视镜处的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置于后保险杠或后备箱门处的摄像部12104的摄像范围。例如,通过把由摄像部12101至12104摄取的图像数据合成,可以获得车辆12100的从上方观看的俯瞰图像。

摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获取距离信息的功能。例如,摄像部12101至12104中的至少一者可以是由多个摄像器件构成的立体相机,或者可以是具有相位差检测用像素的摄像器件。

例如,基于从摄像部12101至12104获得的距离信息,微型计算机12051可以求出与摄像范围12111至12114内的各个立体物相距的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度),并且由此将如下立体物作为前车提取出来:其尤其是存在于车辆12100的行驶路径上的最近的立体物,并且是在与车辆12100大致相同的方向上以预定速度(例如,0km/h以上)行驶的立体物。此外,微型计算机12051可以设定关于前车的近前应当预先确保的车间距离,并且执行自动制动控制(包括追随停止控制)、自动加速控制(包括追随启动控制)等。因此,能够执行旨在实现使车辆无需驾驶员的操作就能够自主行驶等的自动驾驶的协调控制。

例如,基于从摄像部12101至12104获得的距离信息,微型计算机12051可以将与立体物有关的立体物数据分类为两轮车、普通汽车、大型车辆、行人、电线杆和其他立体物的立体物数据,对分类的立体物数据进行提取,并且使用所提取的立体物数据来自动规避障碍物。例如,微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物区分为车辆12100的驾驶员可以在视觉上察觉的障碍物和车辆12100的驾驶员难以在视觉上察觉的障碍物。然后,微型计算机12051判断用于表示与各障碍物发生碰撞的危险度的碰撞风险。在碰撞风险等于或大于设定值并且有可能发生碰撞的情形下,微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员发出警告,或者经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或规避转向。因此,微型计算机12051可以提供能够规避碰撞的驾驶辅助。

摄像部12101至12104中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。例如,微型计算机12051可以通过判定在摄像部12101至12104的所摄取图像中是否存在行人来识别行人。例如,这种对行人的识别是通过如下的过程来执行的:从作为红外相机的摄像部12101至12104的所摄取图像中提取特征点的过程;以及通过对表示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理来判别该物体是否为行人的过程。当微型计算机12051判定在摄像部12101至12104的所摄取图像中存在行人,并且由此识别出该行人时,声音/图像输出部12052控制显示部12062使其在识别出来的行人上叠加地显示出用于强调的方形轮廓线。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062使其在所期望位置处显示出用于表示行人的图标等。

上面已经说明了根据本发明的技术可适用的车辆控制系统的一个示例。根据本发明的技术可以应用于上面所说明的构造之中的摄像部12031等。具体地,上述光检测装置1可以应用于摄像部12031。根据本发明的技术应用于摄像部12031,就能够防止摄像部12031的连接焊盘之间的接合性不足,从而能够提高摄像部12031的可靠性。

<3.内窥镜手术系统的应用例>

根据本发明的技术(本技术)可适用于各种产品。例如,根据本发明的技术可适用于内窥镜手术系统。

图22是示出了根据本发明实施方案的技术(本技术)可以适用的内窥镜手术系统的示意性构造的一个示例的图。

在图22中,示出了其中手术医师(医生)11131使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如该图所示,内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量处置器械11112等其他手术器械11110、用于支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120、以及安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。

内窥镜11100包括:镜筒11101,该镜筒的从前端算起的预定长度的区域被插入患者11132的体腔内;和相机头11102,其连接到镜筒11101的基端。在该图所示的示例中,内窥镜11100被图示为包括具有硬性镜筒11101的硬镜。然而,内窥镜11100也可以包括具有软性镜筒11101的软镜。

镜筒11101在其前端处具有开口部,物镜嵌入到该开口部内。光源装置11203连接到内窥镜11100,使得由光源装置11203生成的光通过在镜筒11101内部延伸的光导件而被引导到镜筒11101的前端,并且经由物镜朝着患者11132的体腔内的观察对象照射。应当注意,内窥镜11100可以是直视镜,或者可以是斜视镜或侧视镜。

在相机头11102的内部设有光学系统和摄像元件,使得来自观察对象的反射光(观察光)通过该光学系统会聚在该摄像元件上。该摄像元件对观察光执行光电转换,以生成与观察光对应的电气信号,即,与观察图像对应的图像信号。该图像信号作为RAW(原始)数据被传输到相机控制单元(CCU:camera control unit)11201。

CCU 11201包括中央处理单元(CPU:central processing unit)或图形处理单元(GPU:graphics processing unit)等,并且综合地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外,CCU 11201接收来自相机头11102的图像信号,并且例如,对图像信号执行诸如显像处理(去马赛克处理)等各种图像处理以便显示出基于该图像信号的图像。

在CCU 11201的控制下,显示装置11202在其上显示出基于已经由CCU 11201实施了图像处理后的图像信号的图像。

例如,光源装置11203包括诸如发光二极管(LED:light emitting diode)等光源,并且把当对手术区域进行摄像时的照射光供给到内窥镜11100。

输入装置11204是用于内窥镜手术系统11000的输入接口。用户可以经由输入装置11204向内窥镜手术系统11000输入各种信息或指令。例如,用户可以输入用于变更内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、倍率、焦距等)的指令等。

处置器械控制装置11205控制用于组织的烧灼和切开、血管的密封等的能量处置器械11112的驱动。为了确保内窥镜11100的视野并确保手术医师的作业空间,气腹装置11206经由气腹管11111向患者11132的体腔内注入气体以使该体腔膨胀。记录器11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像或图形等各种形式打印与手术有关的各种信息的装置。

应当注意,用于把当对手术区域进行摄像时的照射光供给到内窥镜11100的光源装置11203可以由例如包括LED、激光光源或它们的组合的白色光源构成。在白色光源包括红色、绿色和蓝色(RGB)激光光源的组合的情况下,由于可以针对各种颜色(各种波长)高精度地控制输出强度和输出时序,因此可以由光源装置11203进行所摄取图像的白平衡调整。此外,在这种情况下,通过把来自RGB激光光源各者的激光以时分的方式(time-divisionally)照射到观察对象上,并且与照射时序同步地控制相机头11102的摄像元件的驱动。则可以以时分的方式拍摄出对应于RGB各者的图像。根据该方法,即使未针对摄像元件而设置彩色滤光片,也能够获得彩色图像。

此外,可以对光源装置11203的驱动进行控制,使得要输出的光的强度每隔预定时间发生变化。通过与光强度的变化的时序同步地控制相机头11102的摄像元件的驱动,以时分的方式获取图像并且合成这些图像,能够生成没有曝光不足的暗影或曝光过度的白斑的高动态范围图像。

此外,光源装置11203可以被构造成能够提供用于特殊光观察的预定波长带域的光。在特殊光观察中,例如,通过利用身体组织中的光吸收的波长依赖性而照射出与普通观察时的照射光(即,白光)相比具有窄带域的光,以高对比度对诸如粘膜表层中的血管等预定组织进行摄像,由此执行窄带域光观察(窄带域成像)。可选择地,在特殊光观察中,可以执行利用通过照射激励光而产生的荧光来获得图像的荧光观察。在荧光观察中,能够通过向身体组织照射激励光来执行对于来自身体组织的荧光的观察(自荧光观察),或者通过将诸如吲哚菁绿(ICG:indocyanine green)等试剂局部注射到身体组织中并且用与该试剂的荧光波长对应的激励光照射该身体组织来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造成能够提供适用于上述特殊光观察的窄带域光和/或激励光。

图23是示出了图22所示的相机头11102和CCU 11201的功能构造的一个示例的框图。

相机头11102包括透镜部11401、摄像部11402、驱动部11403、通信部11404和相机头控制部11405。CCU 11201包括通信部11411、图像处理部11412和控制部11413。相机头11102和CCU 11201通过传输线缆11400彼此可通信地连接。

透镜部11401是设置在与镜筒11101的连接部处的光学系统。从镜筒11101的前端摄入的观察光被引导到相机头11102并且入射到透镜部11401中。透镜部11401包括含有变焦透镜和聚焦透镜在内的多个透镜的组合。

摄像部11402所包括的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或者多个(多板型)。在摄像部11402被构造成多板型的情况下,例如,由各摄像元件生成与RGB各者对应的图像信号,并且可以将这些图像信号合成以获得彩色图像。摄像部11402还可以被构造成具有一对摄像元件,它们分别获取用于3D(三维)显示的右眼用图像信号和左眼用图像信号。在进行3D显示的情况下,手术医师11131能够更加准确地掌握手术区域中的生物组织的深度。应当注意,在摄像部11402被构造成多板型的情况下,与各个摄像元件对应地设置有多个体系的透镜部11401。

此外,摄像部11402并非必须设置在相机头11102中。例如,摄像部11402可以设置在镜筒11101内部且紧跟在物镜的后方。

驱动部11403包括致动器,并且在相机头控制部11405的控制下使透镜部11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此,可以适宜地调整由摄像部11402摄取的图像的倍率和焦点。

通信部11404包括用于向CCU 11201传输各种信息和从CCU 11201接收各种信息的通信装置。通信部11404将从摄像部11402获取的图像信号作为RAW数据经由传输线缆11400传输到CCU 11201。

另外,通信部11404从CCU 11201接收用于控制相机头11102的驱动的控制信号,并将该控制信号供给到相机头控制部11405。例如,控制信号包括如下的与摄像条件有关的信息:用于指定所摄取图像的帧速率的信息、用于指定摄像时的曝光值的信息和/或用于指定所摄取图像的倍率及焦点的信息等。

应当注意,诸如帧速率、曝光值、倍率或焦点等摄像条件可以由用户适宜地指定,或者可以基于所获取的图像信号由CCU 11201的控制部11413自动设定。在后一种情况下,在内窥镜11100中合并有自动曝光(AE:auto exposure)功能、自动对焦(AF:auto focus)功能和自动白平衡(AWB:auto white balance)功能。

相机头控制部11405基于经由通信部11404接收到的来自CCU 11201的控制信号来控制相机头11102的驱动。

通信部11411包括用于向相机头11102传输各种信息和从相机头11102接收各种信息的通信装置。通信部11411接收从相机头11102经由传输线缆11400传输过来的图像信号。

此外,通信部11411将用于对相机头11102的驱动进行控制的控制信号传输到相机头11102。图像信号和控制信号可以通过电气通信、光通信等予以传输。

图像处理部11412对从相机头11102传输过来的RAW数据形式的图像信号实施各种图像处理。

控制部11413进行与利用内窥镜11100对手术区域等的摄像以及通过对手术区域等的摄像而获得的所摄取图像的显示有关的各种控制。例如,控制部11413生成用于对相机头11102的驱动进行控制的控制信号。

此外,基于已经由图像处理部11412实施了图像处理的图像信号,控制部11413控制显示装置11202使其显示出反映了手术区域等的所摄取图像。由此,控制部11413可以使用各种图像识别技术来识别所摄取图像内的各种物体。例如,控制部11413可以通过检测所摄取图像中所包含的物体的边缘形状、颜色等来识别诸如钳子等手术器械、特定生物部位、出血、当使用能量处置器械11112时的薄雾等。控制部11413在控制显示装置11202使其显示出所摄取图像时,可以利用识别结果而使各种手术辅助信息以叠加的方式显示于手术区域的图像上。当手术辅助信息以叠加的方式显示并且呈现给手术医师11131时,可以减轻手术医师11131的负担,并且手术医师11131可以可靠地进行手术。

将相机头11102和CCU 11201连接起来的传输线缆11400是用于电气信号通信的电气信号线缆、用于光通信的光纤、或者用于电气通信和光通信两者的复合线缆。

这里,在所图示的示例中,使用传输线缆11400以有线通信的方式来执行通信,但是相机头11102和CCU 11201之间的通信也可以以无线通信的方式来执行。

上面已经说明了可以应用根据本发明的技术的内窥镜手术系统的示例。例如,根据本发明的技术可以应用于上面所说明的构造之中的相机头11102的摄像部11402。具体地,上述光检测装置1可以应用于摄像部11402。根据本发明的技术被应用于摄像部11402,就能够防止摄像部11402的连接焊盘之间的接合性不足,从而提高摄像部11402的可靠性。

注意,在这里,已经以内窥镜手术系统为例进行说明。然而,根据本发明的技术也可以应用于其他系统,例如,显微镜手术系统。

<其他实施方案>

如上所述,已经通过多个实施方案说明了本技术,但应当理解,本技术不受构成本发明的一部分的论述和附图的限制。从本发明可知,本领域技术人员应当清楚各种替代实施方案、示例和运用技术。

例如,在第一实施方案至第三实施方案中予以说明的各个技术思想也可以彼此组合。例如,根据第一实施方案的柱的构造、根据第二实施方案的连接焊盘的构造和根据第三实施方案的绝缘膜db的构造可以全部进行组合,或者它们中的两者可以进行组合。通过组合这些实施方案中的至少两者,能够进一步更有效地防止连接焊盘之间的接合性不足。

此外,在根据第二实施方案的光检测装置1中,绝缘膜31A、41A、61A和71A可以包含作为低介电常数(low-K)绝缘材料的第一材料。在根据本技术第二实施方案的光检测装置1中,由于能够抑制阻挡金属层f对第一部分a的膨胀量的影响,因此即使当绝缘膜包含第一材料时,也能够抑制连接焊盘之间的接触特性的劣化。此外,绝缘膜31A、41A、61A和71A的各者可以至少部分地包含作为低介电常数(low-K)绝缘材料的第一材料。类似地,在根据第三实施方案的光检测装置1中,绝缘膜da可以包含作为低介电常数(low-K)绝缘材料的第一材料。在根据本技术第三实施方案的光检测装置1中,由于可以减小绝缘膜db的膨胀量,因此即使当绝缘膜da包含第一材料时,也能够抑制连接焊盘之间的接触特性的劣化。此外,各个配线层的绝缘膜da可以至少部分地包含作为低介电常数(low-K)绝缘材料的第一材料。以这种方式,按照各个技术思想进行各种组合都是可能的。

此外,上述光检测装置1包括三个半导体层,但本技术不限于此,并且光检测装置1至少包括两个半导体层即可。

此外,本技术可以应用于全体的光检测装置,这些光检测装置不仅包括用作上述图像传感器的固体摄像装置,也包括被称为“ToF(飞行时间)传感器”的用于测量距离的测距传感器等。测距传感器朝着物体发射照射光,检测该照射光由物体表面反射回来的反射光,并且基于从照射光的发射到反射光的接收为止的飞行时间来计算到物体的距离。作为该测距传感器的结构,可以采用包括上述连接焊盘和绝缘膜的结构。此外,本技术也可以应用于除光检测装置1以外的半导体装置。

以这种方式,本技术当然还包括本文中尚未记载的各种实施方案等。因此,本技术的技术范围仅根据由上述说明所支持的权利要求书中所记载的发明特定事项来确定。

此外,本文中所记载的效果仅仅是说明性的,而非限制性的,并且也可以提供其他效果。

注意,本技术可以采用以下技术方案。

(1)一种光检测装置,包括:

至少两个半导体层;以及

在层叠方向上的一侧处的配线层和在所述层叠方向上的另一侧处的配线层,所述一侧处的配线层和所述另一侧处的配线层被夹在所述至少两个半导体层之间,且各自包括绝缘膜和设置于所述绝缘膜中的连接焊盘,并且在所述连接焊盘的表面接合在一起的状态下相互电气结合,

其中,所述至少两个半导体层之中的位于光入射面侧的半导体层具有光电转换区域,

所述绝缘膜包括第一绝缘膜和第二绝缘膜,所述第二绝缘膜包含比所述第一绝缘膜的材料具有更高刚性的材料,且所述第二绝缘膜在所述层叠方向上贯穿所述第一绝缘膜,并且

所述第二绝缘膜被设置在所述至少两个半导体层中的至少一者与所述连接焊盘之间。

(2)根据(1)所述的光检测装置,

其中,所述第二绝缘膜具有沿着所述层叠方向延伸的柱状部分,并且

所述柱状部分的在所述层叠方向上的一端与所述连接焊盘接触,且另一端与所述至少两个半导体层中的一个半导体层接触。

(3)根据(2)所述的光检测装置,其中,

所述柱状部分被设置在与形成于所述绝缘膜中的配线在所述层叠方向上不重叠的位置处。

(4)根据(2)或(3)所述的光检测装置,其中,

针对一个所述连接焊盘设置有多个所述柱状部分。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的光检测装置,其中,

所述第一绝缘膜的所述材料的介电常数低于所述第二绝缘膜的所述材料的介电常数。

(6)根据(1)至(5)中任一项所述的光检测装置,其中,

所述第二绝缘膜的所述材料包含:氧化硅、氮化硅、或者氧化硅及氮化硅。

(7)一种光检测装置,包括:

至少两个半导体层;以及

在层叠方向上的一侧处的配线层和在所述层叠方向上的另一侧处的配线层,所述一侧处的配线层和所述另一侧处的配线层被夹在所述至少两个半导体层之间,且各自包括绝缘膜和设置于所述绝缘膜中的连接焊盘,并且在所述连接焊盘的表面接合在一起的状态下相互电气结合,

其中,所述至少两个半导体层之中的位于光入射面侧的半导体层具有光电转换区域,并且

所述连接焊盘中的至少一者具有第一部分和第二部分,所述第一部分包含第一金属且形成该连接焊盘的表面,所述第二部分被设置在所述第一部分和所述绝缘膜之间,且所述第二部分包含比所述第一金属更容易塑性变形的第二金属。

(8)根据(7)所述的光检测装置,其中,

所述第二部分被设置在所述第一部分的至少侧面和所述绝缘膜之间。

(9)根据(7)或(8)所述的光检测装置,其中,

所述第二金属的熔点低于所述第一金属的熔点。

(10)根据(7)至(9)中任一项所述的光检测装置,其中,

所述第二部分包括:被构造为充当用于层叠所述第一金属的基底的种子层、或者被构造为防止所述第一金属向所述绝缘膜中扩散的阻挡金属层。

(11)根据(7)至(10)中任一项所述的光检测装置,

其中,所述第一金属包含铜,并且

所述第二金属包含铝、铝铜合金、铝硅合金、镉、锡、钽、铅、铅铜合金、锑、镱、钙、银、锗、锶或铈。

(12)一种光检测装置,包括:

至少两个半导体层;以及

在层叠方向上的一侧处的配线层和在所述层叠方向上的另一侧处的配线层,所述一侧处的配线层和所述另一侧处的配线层被夹在所述至少两个半导体层之间,且各自包括绝缘膜和设置于所述绝缘膜中的连接焊盘,并且在所述连接焊盘的表面接合在一起的状态下相互电气结合,

其中,所述至少两个半导体层之中的位于光入射面侧的半导体层具有光电转换区域,并且

所述绝缘膜的与所述连接焊盘的侧面相邻的部分即第三部分的材料的线膨胀系数小于所述绝缘膜的与所述连接焊盘的底面相邻的部分即第四部分的材料的线膨胀系数。

(13)根据(12)所述的光检测装置,其中,

所述第三部分的所述材料包含具有利用添加剂而被调整的线膨胀系数的玻璃陶瓷。

(14)根据(12)所述的光检测装置,其中,

所述第三部分的所述材料的线膨胀系数为负值。

(15)根据(14)所述的光检测装置,其中,

所述第三部分的所述材料包含下列中的至少一种:立方钨酸锆、Cu-Zn-V-O系氧化物、磷酸锆、磷酸钨酸锆、含有具有负的线膨胀系数的玻璃的填料。

(16)根据(12)至(15)中任一项所述的光检测装置,其中,

在所述第三部分和所述第四部分之间,设置有氧化硅膜、氮化硅膜、碳氮化硅膜、含碳氧化硅膜、碳化硅膜、氧化铝膜、氧化钽膜中的至少一种。

(17)一种电子设备,包括:

光检测装置;和

光学系统,其被构造为使得来自被摄体的成像光在所述光检测装置上成像,

所述光检测装置包括:

至少两个半导体层,以及

在层叠方向上的一侧处的配线层和在所述层叠方向上的另一侧处的配线层,所述一侧处的配线层和所述另一侧处的配线层被夹在所述至少两个半导体层之间,且各自包括绝缘膜和设置于所述绝缘膜中的连接焊盘,并且在所述连接焊盘的表面接合在一起的状态下相互电气结合,

其中,所述至少两个半导体层之中的位于光入射面侧的半导体层具有光电转换区域,

所述绝缘膜包括第一绝缘膜和第二绝缘膜,所述第二绝缘膜包含比所述第一绝缘膜的材料具有更高刚性的材料,且所述第二绝缘膜在所述层叠方向上贯穿所述第一绝缘膜,并且

所述第二绝缘膜被设置在所述至少两个半导体层中的至少一者与所述连接焊盘之间。

(18)一种电子设备,包括:

光检测装置;和

光学系统,其被构造为使得来自被摄体的成像光在所述光检测装置上成像,

所述光检测装置包括:

至少两个半导体层,以及

在层叠方向上的一侧处的配线层和在所述层叠方向上的另一侧处的配线层,所述一侧处的配线层和所述另一侧处的配线层被夹在所述至少两个半导体层之间,且各自包括绝缘膜和设置于所述绝缘膜中的连接焊盘,并且在所述连接焊盘的表面接合在一起的状态下相互电气结合,

其中,所述至少两个半导体层之中的位于光入射面侧的半导体层具有光电转换区域,并且

所述连接焊盘中的至少一者具有第一部分和第二部分,所述第一部分包含第一金属且形成该连接焊盘的表面,所述第二部分被设置在所述第一部分和所述绝缘膜之间,且所述第二部分包含比所述第一金属更容易塑性变形的第二金属。

(19)一种电子设备,包括:

光检测装置;和

光学系统,其被构造为使得来自被摄体的成像光在所述光检测装置上成像,

所述光检测装置包括:

至少两个半导体层,以及

在层叠方向上的一侧处的配线层和在所述层叠方向上的另一侧处的配线层,所述一侧处的配线层和所述另一侧处的配线层被夹在所述至少两个半导体层之间,且各自包括绝缘膜和设置于所述绝缘膜中的连接焊盘,并且在所述连接焊盘的表面接合在一起的状态下相互电气结合,

其中,所述至少两个半导体层之中的位于光入射面侧的半导体层具有光电转换区域,并且

所述绝缘膜的与所述连接焊盘的侧面相邻的部分即第三部分的材料的线膨胀系数小于所述绝缘膜的与所述连接焊盘的底面相邻的部分即第四部分的材料的线膨胀系数。

本技术的范围不限于附图中所示出的和上面所说明的说明性实施方案,并且还包括能够提供与本技术的目的等同的效果的所有实施方案。此外,本技术的范围不限于由各权利要求记载的本发明的特征的组合,并且也可以由所公开的所有特征中的某些特定特征的所有期望组合来限定。

[附图标记列表]

1:光检测装置

2:半导体芯片

2A:像素区域

2B:周边区域

3:像素

4:垂直驱动电路

5:列信号处理电路

6:水平驱动电路

7:输出电路

8:控制电路

10:像素驱动线

11:垂直信号线

12:水平信号线

13:逻辑电路

14:接合焊盘

15:读出电路

20:第一半导体层

20a:光电转换区域

30:第一配线层

31、31A、31B:绝缘膜

32:配线

33:第一连接焊盘

35:第一绝缘膜

36:第二绝缘膜

40:第二配线层

41、41A、41B:绝缘膜

42:配线

43:第二连接焊盘

43a:底面

45:第一绝缘膜

46:第二绝缘膜

50:第二半导体层

60:第三配线层

61、61A、61B:绝缘膜

62:配线

63:第三连接焊盘

63a:底面

63S:表面

65:第一绝缘膜

66:第二绝缘膜

70:第四配线层

71、71A、71B:绝缘膜

72:配线

73:第四连接焊盘

73S:表面

75:第一绝缘膜

76:第二绝缘膜

80:第三半导体层

100:电子设备

101:固体摄像装置

102:光学系统(光学透镜)

103:快门装置

104:驱动电路

105:信号处理电路

a:第一部分

A、A1、A2、B:连接焊盘

b:第二部分

b1:侧壁部

B1:侧面

B2:底面

c:种子层

d:绝缘膜

da、da31、da41、da61、da71:绝缘膜

db、db31、db41、db61、db71:绝缘膜

f:阻挡金属层

g:接触层

P、P1、Pa、Pb:柱

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技术分类

06120116585996