Твердотельное устройство захвата изображения
Обеспечено твердотельное устройство захвата изображения, способное на подавление генерирования темнового тока и/или тока утечки. Твердотельное устройство захвата изображения имеет первую подложку, снабженную фотоэлектрическим преобразователем на ее первичной поверхности, первую структуру разводки, имеющую первый контактный участок, который содержит проводящий материал, вторую подложку, снабженную частью периферийной схемы на ее первичной поверхности, и вторую структуру разводки, имеющую второй контактный участок, который содержит проводящий материал. В дополнение, первый контактный участок и второй контактный участок соединены так, что первая подложка, первая структура разводки, вторая структура разводки и вторая подложка расположены в указанном порядке. Кроме того, проводящий материал первого контактного участка и проводящий материал второго контактного участка окружены пленками предотвращения диффузии. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к контактной части твердотельного устройства захвата изображения.
Уровень техники
[0002] В твердотельных устройствах захвата изображения ПЗС-типа (прибор с зарядовой связью) и усилительного типа, используемых для цифровых фотокамер, видеокамер, и т.п., для получения изображений с высокой четкостью, размеры пикселей должны быть снижены. Однако, поскольку размеры пикселей снижаются все больше и больше, светоприемная площадь фотоэлектрического преобразователя, улавливающая свет, выраженная в пикселях, уменьшается, а также понижается чувствительность.
[0003] В PTL 1 было раскрыто твердотельное устройство захвата изображения, причем оно является твердотельным устройством захвата изображения КМОП-типа, которое представляет собой твердотельное устройство захвата изображения усилительного типа, для обеспечения светоприемной площади фотоэлектрического преобразователя, первая подложка была обеспечена фотоэлектрическими преобразователями и транзисторами переноса, а вторая подложка была снабжена другими схемами, соединенными друг с другом. В PTL 1, для осуществления этого соединения, для каждого пикселя была использована медная контактная площадка.
Перечень цитат
Патентная литература
[0004] PTL 1: Японская выложенная патентная заявка № 2006-191081
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0005] Однако, согласно способу осуществления соединения, раскрытому в PTL 1, медь может в некоторых случаях диффундировать из медной контактной площадки в первую подложку и/или вторую подложку. При примешивании этой металлической примеси в области полупроводника, может, таким образом, начаться генерирование темнового тока и/или тока утечки, и в результате на получаемых данных изображения возникают белые пятна, и т.п. В дополнение, при примешивании этой металлической примеси в области полупроводника, образующей транзистор, может произойти генерирование тока утечки и/или изменение порогового значения, и в результате, в некоторых случаях может возникнуть сбой эксплуатации. В частности, в твердотельном устройстве захвата изображения, имеющем несколько десятков тысяч или более пикселей, то есть, несколько десятков тысяч или более контактных участков, с этих контактных участков может начаться серьезное загрязнение. Явление, описанное выше, способно возникнуть при использовании для контактного участка проводящего материала, такого как медь, обладающего высоким коэффициентом диффузии.
[0006] Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает твердотельное устройство захвата изображения, способное подавить генерирование темнового тока и/или тока утечки.
Решение проблемы
[0007] Твердотельное устройство захвата изображения согласно настоящему изобретению содержит первую подложку, снабженную фотоэлектрическим преобразователем на ее первичной поверхности; первую структуру разводки, расположенную на первичной поверхности первой подложки и имеющую первый контактный участок, который содержит проводящий материал; вторую подложку, снабженную, на ее первичной поверхности, частью периферийной схемы, включающей в себя схему управления и схему считывания, считывающую сигнал на основе заряда фотоэлектрического преобразователя; и вторую структуру разводки, расположенную на первичной поверхности второй подложки и имеющую второй контактный участок, который содержит проводящий материал, причем первый контактный участок и второй контактный участок должны быть соединены друг с другом так, чтобы первая подложка, первая структура разводки, вторая структура разводки и вторая подложка были расположены в указанном порядке, а проводящий материал первого контактного участка и проводящий материал второго контактного участка были окружены пленками предотвращения диффузии.
Полезные эффекты изобретения
[0008] Настоящее изобретение может успешно обеспечивать твердотельное устройство захвата изображения, способное подавлять генерирование темнового тока и/или тока утечки.
Краткое описание чертежей
[0009] Фиг. 1 представляет собой схематичный разрез твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 2A представляет собой схематичный вид сверху твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 2B представляет собой схематичный вид сверху твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 3 представляет собой принципиальную схему твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 4A представляет собой схематичный разрез, иллюстрирующий этап способа для изготовления твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 4B представляет собой схематичный разрез, иллюстрирующий этап способа для изготовления твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 5A представляет собой схематичный разрез, иллюстрирующий этап способа для изготовления твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 5B представляет собой схематичный разрез, иллюстрирующий этап способа для изготовления твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 6A представляет собой схематичный разрез, иллюстрирующий этап способа для изготовления твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 6B представляет собой схематичный разрез, иллюстрирующий этап способа для изготовления твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 7A представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 7B представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 7C представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 7D представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1.
Фиг. 8A представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 2.
Фиг. 8B представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 2.
Фиг. 8C представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 2.
Фиг. 8D представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 2.
Фиг. 8E представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 2.
Фиг. 8F представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 2.
Фиг. 8G представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 2.
Фиг. 8H представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 2.
Фиг. 9A представляет собой схематичный разрез, иллюстрирующий этап способа для изготовления контактного участка согласно Варианту воплощения 2.
Фиг. 9B представляет собой схематичный разрез, иллюстрирующий этап способа для изготовления контактного участка согласно Варианту воплощения 2.
Фиг. 9C представляет собой схематичный разрез, иллюстрирующий этап способа для изготовления контактного участка согласно Варианту воплощения 2.
Фиг. 10A представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 3.
Фиг. 10B представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 3.
Фиг. 10C представляет собой схематичный разрез контактного участка твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 3.
Фиг. 11A представляет собой схематичный вид сверху, иллюстрирующий контактный участок твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 3.
Фиг. 11B представляет собой схематичный вид сверху, иллюстрирующий контактный участок твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 3.
Фиг. 11C представляет собой схематичный вид сверху, иллюстрирующий контактный участок твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 3.
Описание Вариантов воплощения
[0010] Твердотельное устройство захвата изображения согласно настоящему изобретению имеет первую подложку, снабженную фотоэлектрическими преобразователями на ее первичной поверхности, первой структурой разводки, имеющей первые контактные участки, каждый из которых содержит проводящий материал, вторую подложку, снабженную частью периферийной схемы на ее первичной поверхности, и вторую структуру разводки, имеющую вторые контактные участки, каждый из которых содержит проводящий материал. В дополнение, первый контактный участок и второй контактный участок соединяют друг с другом так, чтобы первая подложка, первая структура разводки, вторая структура разводки и вторая подложка были расположены в указанном порядке. В данном твердотельном устройстве захвата изображения проводящий материал первого контактного участка и проводящий материал второго контактного участка окружены пленками предотвращения диффузии для соответствующих проводящих материалов. Благодаря структуре, описанной выше, проводящие материалы окружены соответственными пленками предотвращения диффузии даже после их соединения, и, следовательно, может быть обеспечено твердотельное устройство захвата изображения, пригодное для подавления генерирования темнового тока и/или тока утечки.
[0011] Здесь и далее, настоящее изобретение будет подробно описано со ссылкой на чертежи. В данном варианте воплощения первичная поверхность первой подложки и первичная поверхность второй подложки представляют собой поверхности подложек, на которых сформированы транзисторы. Противолежащие боковые поверхности (противолежащие боковые поверхности), обращенные к соответствующим первичным поверхностям (первичным поверхностям), представляют собой заднюю поверхность (заднюю поверхность) первой подложки и заднюю поверхность (заднюю) второй подложки. В дополнение, направление вверх означает направление от задней поверхности к первичной поверхности подложки, а каждое из направлений, - вниз и вглубь, означает направление от первичной поверхности к задней поверхности подложки. В следующих описаниях, когда первая и вторая подложка соединены друг с другом, задняя поверхность второй подложки находится на нижней поверхности, а задняя поверхность первой подложки находится на верхней поверхности.
[0012] В дополнение, проводку, имеющую структуру одиночной дамасцировки, формируют способом одиночной дамасцировки, в котором в межслоевой изолирующей пленке формируют канавку для проводки, и канавку заполняют проводящим материалом, таким как барьерный металл или медь, в результате чего получается проводка, погруженная в межслоевую изолирующую пленку. Проводку, имеющую структуру двойной дамасцировки, формируют так, чтобы проводка и сквозные межсоединения были сформированы неразъемно так, чтобы они были погружены в межслоевую изолирующую пленку. То есть, проводку, имеющую структуру двойной дамасцировки, формируют способом двойной дамасцировки, в котором канавки, используемые для проводки и сквозных межсоединений, формируют в межслоевой изолирующей пленке, а проводящий материал, такой как барьерный металл или медь, помещают в канавки.
[0013] Вариант воплощения 1 согласно настоящему изобретению будет описан со ссылкой на Фиг. 1-6B. Сначала, схема твердотельного устройства захвата изображения согласно Варианту воплощения 1 будет описана со ссылкой на Фиг. 3. В этом варианте воплощения в качестве примера будет описан случай, в котором информационным электрическим зарядом является электрон. Твердотельное устройство захвата изображения, показанное на Фиг. 3, имеет пиксельный участок 301, на котором установлено множество фотоэлектрических преобразователей, и участок периферийной схемы 302, имеющий периферийную схему, которая включает в себя схему управления, управляющую считыванием сигнала из пиксельной части 301, и схему обработки сигналов, обрабатывающую сигнал считывания.
[0014] В пиксельном участке 301 расположены фотоэлектрические преобразователи 303, транзисторы 304 переноса, усилительные транзисторы 306 и транзисторы сброса 307. Структура, включающая в себя, по меньшей мере, один фотоэлектрический преобразователь 303, определена как пиксель. Один пиксель согласно этому варианту воплощения включает в себя один фотоэлектрический преобразователь 303, один транзистор 304 переноса, один усилительный транзистор 306 и один транзистор сброса 307. Исток транзистора 304 переноса соединяют с фотоэлектрическим преобразователем 303, а стоковую область транзистора 304 переноса соединяют с электродом затвора усилительного транзистора 306. Узел, который является тем же, что и электрод затвора этого усилительного транзистора 306, определяется как узел 305. Транзистор сброса 307 соединяют с узлом 305 и задают его электрический потенциал равным произвольному электрическому потенциалу (такому как электрический потенциал сброса). В такой стркутуре усилительный транзистор 306 является частью схемы истокового повторителя и подает сигнал, соответствующий электрическому сигналу узла 305, на сигнальную линию RL. Узел 305 в некоторых случаях также может быть назван плавающей диффузионной областью.
[0015] Участок периферийной схемы 302 указывает на область, отличную от пиксельного участка 301. На участке периферийной схемы 302 расположена периферийная схема, включающая в себя схему считывания и схему управления. Периферийная схема содержит схему вертикального сканирования, VSR, которая представляет собой схему управления, подающую управляющие сигналы на электроды затвора транзисторов пиксельных участков 301. В дополнение, периферийная схема содержит схему считывания RC, которая поддерживает сигналы, испускаемые из пиксельного участка 301, и выполняет обработку сигналов, такую как усиление, суммирование и аналого-цифровое преобразование. Кроме того, периферийная схема содержит схему горизонтального сканирования HSR, которая представляет собой схему управления, регулирующую расчет по времени для последовательного испускания сигналов из схемы считывания RC.
[0016] В дополнение, твердотельное устройство захвата изображения согласно Варианту воплощения 1 формируют путем соединения двух элементов друг с другом. Два элемента представляют собой первый элемент 308, имеющий первую подложку 101, и второй элемент 309, имеющий вторую подложку 121. Фотоэлектрические преобразователи 303 и транзисторы 304 переноса пиксельных участков 301 устанавливают на первой подложке, а усилительные транзисторы 306 и транзисторы сброса 307 пиксельных участков 301 и, по меньшей мере, часть периферийной схемы устанавливают на второй подложке. Управляющий сигнал из периферийной схемы второго элемента 309 на электрод затвора транзистора 304 переноса первого элемента 308 подают через контактный участок 310. Структура контактного участка 310 будет описана позднее. Сигнал, генерируемый в фотоэлектрическом преобразователе 303 первого элемента 308, считывается на стоковой области транзистора 304 переноса, то есть, на узле 305. Узел 305 включает в себя структуру, образованную в первом элементе 308, и структуру, образованную во втором элементе 309.
[0017] Согласно структуре, описанной выше, по сравнению с родственным случаем, когда весь пиксельный участок расположен на одном элементе (то есть, на одной крупной подложке), площадь поверхности фотоэлектрического преобразователя 303 может быть увеличена, и, следовательно, может быть повышена чувствительность. В дополнение, по сравнению с родственным случаем, когда весь пиксельный участок расположен на одном элементе (то есть, на одной крупной подложке), когда площадь поверхности фотоэлектрического преобразователя не изменяется, количество фотоэлектрических преобразователей 303 может повыситься, и, следовательно, может повыситься количество пикселей. В дополнение, по сравнению с родственным случаем, когда весь пиксельный участок и весь участок периферийной схемы расположен на одном элементе (то есть, на одной крупной подложке), становится легче формировать пиксельный участок и участок периферийной схемы по отдельности.
[0018] Конкретная плоская компоновка твердотельного устройства захвата изображения, как было описано выше, будет описана с использованием схематичных видов сверху твердотельного устройства захвата изображения, показанных на Фиг. 2A и 2B. Фиг. 2A показывает плоскую компоновку первого элемента 308, то есть, первую подложку 101, а Фиг. 2B показывает плоскую компоновку второго элемента 309, то есть, вторую подложку 121.
[0019] На Фиг. 2A, в первом элементе 308 расположен пиксельный участок 301A, в котором установлены фотоэлектрические преобразователи, и участки 312A контактных площадок, на каждом из которых установлены контактные площадки 313. На пиксельном участке 301A расположены фотоэлектрические преобразователи 303, транзисторы 304 переноса, контактные участки 310 и контактные участки 311, показанные на Фиг. 3. В дополнение, контактные участки 314A, предназначенные для соединения со вторым элементом 309, расположены в том же местоположении, что и контактные участки контактных площадок 313, если смотреть вдоль направления, перпендикулярного первичной поверхности подложки 101. Внешний вывод соединен с контактной площадкой 313. Контактные площадки 313 расположены в твердотельном устройстве захвата изображения и включают в себя контактные площадки, каждая из которых испускает сигнал (сигнал изображения) на основе заряда, генерируемого в фотоэлектрическом преобразователе, и контактные площадки, для каждой из которых вводят напряжение, и т.п., подаваемое снаружи, для приведения в действие периферийной схемы.
[0020] Далее, на Фиг. 2B, пиксельный участок 301B, участок периферийной схемы 302 и участки 312B контактных площадок расположены во втором элементе 309. Часть пиксельной схемы расположена на пиксельном участке 301B, а в ней расположены усилительные транзисторы 306, транзисторы сброса 307 и контактные участки 310 и 311, показанные на Фиг. 3. Часть периферийной схемы расположена на участке периферийной схемы 302, а в ней расположены схемы горизонтального сканирования HSR, схемы вертикального сканирования VSR и схемы считывания RC. Контактные участки 314B, предназначенные для соединения с первым элементом и схемами 315 защитных диодов, расположены на участках 312B контактных площадок.
[0021] В дополнение, первый элемент 308 и второй элемент 309, которые имеют плоскую компоновку, показанную, соответственно, на Фиг. 2A и Фиг. 2B, соединяют друг с другом, с образованием твердотельного устройства захвата изображения согласно этому варианту воплощения. В частности, пиксельный участок 301A и пиксельный участок 301B расположены так, чтобы они перекрывали друг друга. В дополнение, контактные участки 314A и контактные участки 314B соединяют друг с другом, а контактные участки 310 и контактные участки 311 первого элемента соединяют, соответственно, с контактными участками 310 и контактными участками 311 второго элемента. В дополнение, на Фиг. 2A и 2B, область первого элемента 308, соответствующая участку периферийной схемы 302B второго элемента 309, обозначена как участок периферийной схемы 302A. Часть схемы сканирования, то есть, часть периферийной схемы, может быть расположена на участке периферийной схемы 302A. Структура этого контактного участка будет описана более подробно ниже.
[0022] Далее, твердотельное устройство захвата изображения, показанное на Фиг. 2A, 2B и 3, будет описано со ссылкой на схематичный разрез, показанный на Фиг. 1. На Фиг. 1 те же составляющие элементы, что и на Фиг. 2A, 2B и 3, обозначены теми же ссылочными позициями, что и описанные выше, и их описание можно опустить.
[0023] Первый элемент 308 содержит первую структуру 149 разводки и первую подложку 101. Первая подложка 101 представляет собой, например, кремниевую полупроводниковую подложку и имеет первичную поверхность 102 и заднюю поверхность 103. Транзисторы установлены на первичной поверхности 102 первой подложки. Первая структура 149 разводки имеет межслоевые изолирующие пленки 104 и 105, слой 107 электродов затвора, содержащий электроды затвора и проводку, слои 109 и 110 разводки, содержащие проводку, и контактный слой 108, содержащий контакты и/или сквозные межсоединения. В дополнение, первая структура 149 разводки имеет первую пленку 111 предотвращения диффузии. В этом варианте воплощения количество межслоевых изолирующих пленок, слоев разводки и контактных слоев, включенных в первую структуру 149 разводки, может быть определено произвольно. В дополнение, слой 110 разводки первой структуры 149 разводки содержит контактные участки 311 и 314A и интегрирован с контактным слоем. Здесь и далее, контактный участок означает участок, на котором проводящий материал первого элемента и проводящий материал второго элемента, которые вместе образуют электрическое соединение, соединены друг с другом, а также означает проводящий материал до осуществления соединения.
[0024] На пиксельном участке 301 первого элемента 308 полупроводниковая область 112 n-типа, образующая фотоэлектрический преобразователь, полупроводниковая область 114 n-типа, функционирующая в качестве стока транзистора переноса, и изоляционная структура 119 элемента расположены в первой подложке 101. Транзистор переноса образован из полупроводниковой области n-типа 112, полупроводниковой области 114 n-типа и электрода затвора 113, содержащегося в слое 107 электрода затвора. Заряд, сохраненный в полупроводниковой области n-типа 112, передается полупроводниковой области 114 n-типа электродом затвора 113. Электрический потенциал на основе заряда, передаваемого полупроводниковой области 114 n-типа, передается второму элементу 309 через контакт контактного слоя 108, проводник слоя 109 разводки и слоя 110 разводки, содержащего контактный слой. Проводник, содержащийся в этом слое 110 разводки, образует контактный участок 311. В дополнение, фотоэлектрический преобразователь может представлять собой погруженный фотодиод, дополнительно имеющий полупроводниковую область p-типа или фотозатвор, и может быть подходящим образом изменен.
[0025] Планаризующий слой 115, слой 116 цветного фильтра, содержащий множество цветных фильров, планаризующий слой 117 и слой 118 микролинз, содержащий множество микролинз, расположены в указанном порядке на пиксельном участке 301 на стороне задней поверхности 103 первой подложки 101. На Фиг. 1, хотя каждый из цветовых фильтров и каждая из микролинз обеспечены для одного фотоэлектрического преобразователя, то есть, обеспечены в каждом пикселе, причем один цветовой фильтр и одна микролинза могут быть обеспечены для множества пикселей. Твердотельное устройство захвата изображения согласно этому варианту воплощения представляет собой так называемое твердотельное устройство захвата изображения типа тыльного освещения, в котором свет падает со стороны слоя 118 микролинз и принимается фотоэлектрическим преобразователем.
[0026] На участке 312A контактных площадок первого элемента обеспечены 308 контактные площадки 313 и окна 100, с помощью которых контактные площадки 313 соединяют с внешним выводом. В дополнение, установлены контактные участки 314A, каждый из которых передает напряжение, введенное с контактной площадки 313 во второй элемент 309. Контактные участки 314A содержатся в слое 110 разводки в виде контактных участков пиксельных участков. В дополнение, в первом элементе 308, как показано на Фиг. 1, элемент 120 схемы (не обязательный) обеспечен в области, соответствующей участку периферийной схемы 302B второго элемента 309.
[0027] Второй элемент 309 имеет вторую структуру 150 разводки и вторую подложку 121. Вторая подложка 121 представляет собой, например, подложку из кремниевого полупроводника и имеет первичную поверхность 122 и заднюю поверхность 123. Транзисторы установлены на первичной поверхности 102 второй подложки. Вторая структура 150 разводки имеет межслоевые изолирующие пленки 124 to 127, слой 128 электрода затвора, содержащий электроды затвора и проводку, слои 130, 131 и 132 разводки, содержащие проводку, и контактный слой 129, содержащий контакты и/или сквозные межсоединения. В дополнение, вторая структура 150 разводки имеет вторую пленку 133 предотвращения диффузии. В этом варианте воплощения, количество межслоевых изолирующих пленок, слоев разводки и контактных слоев, включенных во вторую структуру 150 разводки, может быть определено произвольно. В дополнение, каждый из слоев 131 и 132 разводки второй структуры 150 разводки соединен с контактным слоем. В дополнение, слой 132 разводки содержит контактные участки 311 и 314B.
[0028] На пиксельном участке 301 второго элемента 309, карман 135, формирующий усилительный транзистор, который образует пиксельную схему, полупроводниковая область 138 n-типа, образующая истоковые/стоковые области усилительного транзистора, и изоляционная структура 136 элемента расположены во второй подложке 121. Усилительный транзистор расположен в кармане 135 и образован из электрода затвора 137, содержащегося в слое 128 электрода затвора, и полупроводниковой области 138 n-типа, образующей истоковые/стоковые области. В этом варианте воплощения первый элемент 308 соединен с электродами затвора 137 усилительного транзистора через контактные участки 311. Контактный участок 311 и электрод затвора 137 усилительного транзистора соединены друг с другом через проводку и сквозное межсоединение слоя 132 разводки, проводку и сквозное межсоединение слоя 131 разводки, проводку слоя 130 разводки и контакт контактного слоя 129. В этом случае узел 305, показанный на Фиг. 3, образован из полупроводниковой области 114 n-типа, проводки и сквозных межсоединений слоев 109, 110, 132, 131 и 130 разводки, контактов контактных слоев 108 и 129 и электрода затвора 137, показанного на Фиг. 1. Другие схемы (такие как транзистор сброса) пиксельных участков 301 не показаны на Фигуре.
[0029] Затем, по меньшей мере, часть периферийной схемы, включающую в себя схемы управления, такие как схема горизонтального сканирования и схема вертикального сканирования, и схемы считывания помещают на участок периферийной схемы 302B второго элемента 309. Фиг. 1 показывает транзистор n-типа и транзистор p-типа в схеме (не обязательной), включенной в периферийную схему. Транзистор n-типа, образованный из электрода затвора 140, содержащегося в слое 128 электрода затвора, и истоковых/стоковых областей 141 n-типа, помещают в карман p-типа 139. В дополнение, транзистор p-типа, имеющий электрод затвора 143, содержащийся в слое 128 электрода затвора, и полупроводниковую область p-типа 144, образующую истоковые/стоковые области p-типа, помещают в карман n-типа 142.
[0030] В дополнение, на участке 312B контактных площадок второго элемента 309 расположена схема 315 защитного диода, вводящего сигнал от контактной площадки 313 первого элемента 308, и контактный участок 314B для соединения с первым элементом 308. Контактный участок 314B содержится в слое 132 разводки в качестве контактного участка пиксельных участков. Каждый из двух диодов 145 и 146, образованных из полупроводниковой области и двух резисторов 147 и 148, образованных из слоя 128 электрода затвора, содержатся в схеме 315 защитного диода согласно данному варианту воплощения. Для данной схемы 315 защитного диода может быть применена широко распространенная схема защитного диода.
[0031] В дополнение, в твердотельном устройстве захвата изображения согласно этому варианту воплощения первичная поверхность 102 первой подложки 101 и первичная поверхность 122 второй подложки 121 расположены друг напротив друга, с первой и второй структурами разводки, обеспеченными между ними (внешнее расположение). То есть, первая подложка, первая структура разводки, вторая структура разводки и вторая подложка расположены в указанном порядке. В дополнение, также можно упомянуть, что верхняя поверхность первой структуры 149 разводки и верхняя поверхность второй структуры 150 разводки соединены друг с другом по плоскости X соединения. То есть, первый элемент 308 и второй элемент 309 соединены друг с другом по плоскости X соединения. Плоскость X соединения образована верхней поверхностью первой структуры 149 разводки и верхней поверхностью второй структуры 150 разводки. Контактные участки, расположенные в соответствующих элементах, соединены друг с другом по плоскости X соединения и обеспечивают проводимость между элементами. В дополнение, контактная площадка 313 твердотельного устройства захвата изображения, предназначенная для обмена сигналами с внешней средой, расположена выше первичной поверхности 122 второго элемента 309, и на стороне первого элемента 308 обеспечено окно 100.
[0032] В этом варианте воплощения, в первой структуре 149 разводки слой 109 разводки образован из проводки (алюминиевой проводки), состоящей в основном из алюминия, а слой 110 разводки образован из проводки (медной проводки), состоящей в первую очередь из меди, и имеет структуру двойной дамасцировки. В дополнение, во второй структуре 150 разводки слой 130 разводки образован из медной проводки и имеет структуру одиночной дамасцировки. Слои 131 и 132 разводки образованы из медной проводки, и каждый имеет структуру двойной дамасцировки. Контактный участок 311 и контактный участок 314A, образованный из проводки, содержащейся в слое 110 разводки, соединены с контактным участком 311 и контактным участком 314B, образованными из проводки, содержащейся, соответственно, в слое 132 разводки, по плоскости X соединения за счет металлического соединения. В дополнение, на участке контактных площадок контактная площадка 313, предназначенная для соединения с внешним выводом, расположена в том же слое, что и контактная площадка слоя 109 разводки, то есть, на той же высоте, что и ее высота, и изготовлена из проводящего материала, представляющего собой, как правило, алюминий. Высота этого слоя 109 разводки и высота контактной площадки 313 каждая представляет собой высоту от первичной поверхности 102 первой подложки 101.
[0033] Затем, способ для изготовления твердотельного устройства захвата изображения согласно этому варианту воплощения будет описан со ссылкой на Фиг. 4A-6B. Каждая из Фиг. 4A и 4B представляет собой схематичный разрез, показывающий этап изготовления первого элемента 308, каждая из Фиг. 5A и 5B представляет собой схематичный разрез, показывающий этап изготовления второго элемента 309, а каждая из Фиг. 6A и 6B представляет собой схематичный разрез, показывающий этап изготовления, осуществляемый после приведения в контакт друг с другом первого элемента 308 и второго элемента 309.
[0034] Этапы изготовления первого элемента 308, показанные на Фиг. 1, будут описаны со ссылкой на Фиг. 4A и 4B. На Фиг. 4A и 4B структура, позднее сформированная в виде первого элемента 308, показанного на Фиг. 1, представлена ссылочной позицией 308', а участки, формируемые в виде пиксельного участка 301, участка периферийной схемы 302, участка контактных площадок 312 и элемента схемы 120, который является частью периферийной схемы, показанной на Фиг. 1, представлены, соответственно, ссылочным позициями 301', 302', 312' и 120'.
[0035] Сначала обеспечивают полупроводниковую подложку, и в полупроводниковой подложке формируют элементы. Обеспечена полупроводниковая подложка 401 толщиной D3, имеющая первичную поверхность 402 и заднюю поверхность 403. Полупроводниковая подложка 401 представляет собой, например, подложку из кремниевого полупроводника. В полупроводниковой подложке 401 сформирована структура 119 изоляции элементов. Структура 119 изоляции элементов содержит изолирующий материал, такой как пленка оксида кремния, и имеет структуру, например, LOCOS или STI. В дополнение, в полупроводниковой подложке 401 формируют карман (не показан), обладающий произвольным типом проводимости. Впоследствии формируют полупроводниковые области 112 и 114 n-типа и полупроводниковые области p-типа (не показаны), которые образуют фотоэлектрический преобразователь и транзистор. В дополнение, формируют слой 107 электрода затвора, содержащий электрод затвора 113 транзистора переноса. Слой электрода затвора формируют, например, путем осаждения и формирования рисунка из слоя поликристаллического кремния, и он может содержать проводку, а также электрод затвора. Способы для формирования электрода затвора, изоляции элементов и полупроводниковой области могут быть выполнены в соответствии с общей полупроводниковой технологией, и подробное описание можно опустить. Структуру, показанную на Фиг. 4A, получают на этапах, описанных выше.
[0036] Затем, на первичной поверхности 402 полупроводниковой подложки 401 формируют структуру разводки. В частности, сначала пленку, создаваемую в виде межслоевой изолирующей пленки 104', формируют так, чтобы она покрывала слой 107 электрода затвора. После создания контактных отверстий в пленке, формируемой в виде межслоевой изолирующей пленки 104', формируют пленки барьерного металла и вольфрама, а избыточные части их пленок удаляют, формируя, таким образом, межслоевую изолирующую пленку 104' и контактный слой 108. В дополнение, на межслоевой изолирующей пленке 104' формируют пленки барьерного металла и алюминия, с последующим нанесением рисунка, вследствие чего образуется слой 109 разводки. Затем, пленку, создаваемую в виде межслоевой изолирующей пленки 105, формируют так, чтобы она покрывала слой 109 разводки, и формируют пленку, создаваемую в виде первой пленки 111 предотвращения диффузии. Затем, способом двойной дамасцировки формируют слой 110 разводки. Канавки для проводов и канавки (отверстия) для сквозных межсоединений формируют в ламинированных пленках, из которых создают межслоевую изолирующую пленку 105, и в пленках, из которых создают первую пленку 111 предотвращения диффузии. Пленку барьерного металла, обладающую функцией предотвращения диффузии, и пленку меди формируют так, чтобы они заполняли канавки. Слой 110 разводки формируют путем удаления избыточного барьерного металла и меди, и формируют межслоевую изолирующую пленку 105 и первую пленку 111 предотвращения диффузии. В этом случае, первая пленка 111 предотвращения диффузии имеет отверстия, заполняемые проводками. В дополнение, можно одновременно, при удалении барьерного металла и меди, провести планаризацию первой пленки 111 предотвращения диффузии, за счет травления или химико-механической полировки (ХМП). Верхняя поверхность первой планаризуемой пленки 111 предотвращения диффузии, планаризуемой указанным способом, обладает достаточной плоскостностью для последующего создания соединения. Верхнюю поверхность структуры разводки формируют из верхней поверхности первой пленки 111 предотвращения диффузии, и верхней поверхности 110 слоя проводников. Из межслоевой изолирующей пленки 104' позднее формируют межслоевую изолирующую пленку 104, показанную на Фиг. 1.
[0037] В этом варианте воплощения, межслоевые изолирующие пленки 104' и 105 каждая представляет собой пленку оксида кремния. Однако также могут быть сформированы межслоевые изолирующие пленки 104' и 105, например, пленки нитрида кремния или органической смолы. Контакт 108 формируют, например, из вольфрама. Слой 110 разводки содержит контактный участок 314A и контактный участок 311A, а слой 109 разводки содержит контактную площадку 313. Барьерный металл обладает функцией предотвращения диффузии меди, которая является проводящим материалом, и сформирован, например, из тантала или нитрида тантала. Первую пленку 111 предотвращения диффузии формируют из пленки, которая обладает функцией предотвращения диффузии для проводящего материала слоя 110 разводки, содержащего контактный участок, и она представляет собой высокоплотную неорганическую изолирующую пленку. Например, пленка предотвращения диффузии представляет собой пленку нитрида кремния или пленку карбида кремния. Способы для изготовления этих слоев разводки, контактных слоев и межслоевых изолирующих пленок могут быть осуществлены в соответствии с общей полупроводниковой технологией, и их подробное описание будет опущено. Структуру, показанную Фиг. 4B, получают на этапах, описанных выше. На Фиг. 4B участки, представленные ссылочными позициями 104', 105, 106, 108, 109 и 110, будут в дальнейшем использованы для формирования первой структуры 149 разводки, показанной на Фиг. 1. В дополнение, контактный участок 311A в дальнейшем образует контактный участок 311. На этой Фиг. 4B верхняя поверхность первой структуры 149 разводки, которая в дальнейшем образует плоскость X соединения, показанную на Фиг. 1, образована верхней поверхностью первой пленки 111 предотвращения диффузии, и верхней поверхностью каждой проводки слоя 110 разводки. Структура этой верхней поверхности будет в дальнейшем описана подробно.
[0038] Далее, этапы изготовления второго элемента 309, показанного на Фиг. 1, будут описаны со ссылкой на Фиг. 5A и 5B. На Фиг. 5A и 5B структура, из которой в дальнейшем формируют второй элемент 309, показанный на Фиг. 1, отображена под ссылочной позицией 309', а участки, из которых формируют пиксельный участок 301, участок 302 периферийной схемы, участок 312 контактных площадок и схему 315 защитного диода, показанного на Фиг. 1, отображены, соответственно, под ссылочными позициями 301', 302', 312' и 315'.
[0039] Далее, на первичной поверхности 405 полупроводниковой подложки 404 формируют структуру разводки. В частности, сначала, пленку, из которой формируют межслоевую изолирующую пленку 124, формируют так, чтобы она покрывала электрод затвора 128. После формирования контактных отверстий в пленке, из которой формируют межслоевую изолирующую пленку 124, формируют пленку барьерного металла и пленку вольфрама, а межслоевую изолирующую пленку 124 и контактный слой 129 формируют путем удаления избыточных частей пленок барьерного металла и вольфрама. В дополнение, пленку, из которой формируют межслоевую изолирующую пленку 125, формируют на межслоевой изолирующей пленке 124. Затем, слой 130 разводки формируют способом одиночной дамасцировки. Канавки для проводников формируют в пленке, из которой формируют межслоевую изолирующую пленку 125, а пленку барьерного металла, обладающую функцией предотвращения диффузии, и пленку меди формируют так, чтобы они заполняли канавки. Слой 130 разводки формируют путем удаления избыточного барьерного металла и меди, и формируют межслоевую изолирующую пленку 125. Затем, формируют пленку, из которой формируют межслоевую изолирующую пленку 126, так, чтобы она покрывала межслоевую изолирующую пленку 125 и слой 130 разводки. В дополнение, слой 131 разводки формируют способом двойной дамасцировки. В частности, канавки для проводников и сквозные межсоединения формируют в пленке, из которой формируют межслоевую изолирующую пленку 126. Пленку барьерного металла, обладающую функцией предотвращения диффузии, и пленку меди формируют так, чтобы они заполняли канавки. Слой 131 разводки формируют путем удаления избыточного барьерного металла и меди, и формируют межслоевую изолирующую пленку 126. В дополнение, пленку, из которой формируют межслоевую изолирующую пленку 127, и пленку, из которой формируют вторую пленку 133 предотвращения диффузии, формируют так, чтобы они покрывали межслоевую изолирующую пленку 126 и слой 131 разводки. Затем, слой 132 разводки формируют способом двойной дамасцировки. То есть, канавки для проводников и сквозные межсоединения формируют в пленках, из которых формируют межслоевую изолирующую пленку 127 и вторую пленку 133 предотвращения диффузии, а пленку барьерного металла, обладающую функцией предотвращения диффузии, и пленку меди формируют так, чтобы они заполняли канавки. Слой 132 разводки формируют путем удаления избыточных частей пленки меди и пленки барьерного металла, обладающей функцией предотвращения диффузии. В этом случае, барьерный металл обладает функцией предотвращения диффузии для меди, которая является проводящим материалом, и который формируют, например, из тантала или нитрида тантала. В дополнение, формируют межслоевую изолирующую пленку 127 и вторую пленку 133 предотвращения диффузии. В этом варианте воплощения, вторая пленка 133 предотвращения диффузии имеет отверстия, предназначенные для проводников. В дополнение, вторую пленку 133 предотвращения диффузии можно одновременно планаризировать путем травления или выполнения ХМП при удалении барьерного металла и меди. Верхнюю поверхность структуры разводки формируют из верхней поверхности второй пленки 133 предотвращения диффузии, и верхней поверхности слоя 132 разводки.
[0040] В этом случае, хотя межслоевые изолирующие пленки 124-127 изготавливают из оксида кремния, каждую из них также можно формировать, например, из пленки нитрида кремния или органической смолы. Контакт 129 формируют, например, из вольфрама. Слой 130 разводки формируют из проводок, состоящих, в первую очередь, из меди, и имеющих структуру одиночной дамасцировки. Слои 131 разводки и 132 формируют каждый из проводок, состоящих, в первую очередь, из меди и имеющих структуру двойной дамасцировки. Слой 132 разводки содержит контактный участок 314B и контактный участок 311B. Способы для изготовления этих слоев разводки, контактного слоя и межслоевой изолирующей пленки могут быть выполнены в соответствии с общей полупроводниковой технологией, и его более подробное описание будет опущено. Структуру, показанную на Фиг. 5B, получают на этапах, описанных выше. На Фиг. 5B участки, представленные, например, ссылочными позициями 124 - 127 и 129 - 133, используют в дальнейшем для формирования второй структуры 150 разводки, показанной на Фиг. 1. В дополнение, из контактного участка 311B в дальнейшем формируют контактный участок 311.
[0041] На этой Фиг. 5B верхняя поверхность второй структуры 150 разводки, из которой в дальнейшем формируют плоскость X соединения, показанную на Фиг. 1, формируют на основе верхней поверхности межслоевой изолирующей пленки 127 и верхней поверхности каждой проводки из слоя 132 разводки. Слой 132 разводки также представляет собой проводящий материал, используемый в качестве контактного участка. То есть, верхняя поверхность второй структуры 150 разводки содержит верхнюю поверхность проводящего материала. Структура этой верхней поверхности будет подробно описана в дальнейшем.
[0042] Первый элемент 308' и второй элемент 309', как показано, соответственно, на Фиг. 4B и 5B, соединяют вместе так, чтобы первичная поверхность 402 и первичная поверхность 405 соответственных полупроводниковых подложек были обращены друг к другу. То есть, самую верхнюю поверхность структуры разводки первого элемента 308' и самую верхнюю поверхность структуры разводки второго элемента 309' соединяют друг с другом. В этом варианте воплощения, поскольку контактные участки 311A и 311B и контактные участки 314A и 314B формируют из проводников, состоящих главным образом из меди, при их соединении между собой, можно выполнять сварку меди металлическим электродом. В дополнение, является предпочтительным, чтобы соединение было осуществлено в вакууме или в атмосфере инертного газа. Кроме того, перед выполнением соединения, является предпочтительным осуществлять плазменное облучение верхней поверхности каждой структуры разводки. При выполнении этого плазменного облучения, по сравнению со случаем, когда плазменное облучение не выполняют, связь между межслоевыми изолирующими пленками, такими как пленка оксида кремния и/или пленка нитрида кремния, может стать более прочной. В дополнение, вместо использования плазменного облучения, можно также использовать способ активации путем химической обработки. При таком способе соединения, две структуры разводки объединяются в одну структуру разводки, которая включает в себя медные контактные участки, окруженные пленками предотвращения диффузии.
[0043] В дополнение, после соединения первого элемента 308' и второго элемента 309', толщина полупроводниковой подложки 401 первого элемента 308' со стороны задней поверхности 403 уменьшается. Уменьшение толщины можно осуществлять за счет ХМП или травления. Следовательно, из полупроводниковой подложки 401 формируют полупроводниковую подложку 407, и толщина изменяется от D3 до D1 (D1<D3) (Фиг. 6A). Как было описано выше, поскольку толщина полупроводниковой подложки 401 уменьшается, с образованием полупроводниковой подложки 407, впоследствии падающий свет может эффективно попадать в фотоэлектрический преобразователь. В дополнение, на этой стадии, толщина D1 полупроводниковой подложки 407 становится меньше, чем толщина D4 полупроводниковой подложки 404.
[0044] Затем, планаризующий слой 409, образованный из смолы, слой цветового фильтра 410, планаризующий слой 411, образованный из смолы, и слой микролинз 412 формируют в указанном порядке на задней поверхности 408 полупроводниковой подложки 407. Способы для изготовления этих слоев - планаризующего слоя, слоя цветового фильтра и слоя микролинз могут быть выполнены в соответствии с общей полупроводниковой технологией, и подробное описание будет опущено. В этом случае слой микролинз может быть сформирован для области 312', который должен быть сформирован в участке контактной площадки. Структуру, показанную на Фиг. 6B, получают на этапах, описанных выше.
[0045] В дополнение, формируют окно 100, предназначенное для контактной площадки 313. На этом этапе, на слое микролинз 412, с использованием технологии фотолитографии формируют фоторезистную маску с произвольными окнами. В дополнение, с использованием технологии сухого травления, слой микролинз 412, планаризующий слой 411, слой 410 цветового фильтра, планаризующий слой 409, полупроводниковую подложку 407 и межслоевую изолирующую пленку 104' частично удаляют, с образованием, таким образом, окна 100, предназначенного для контактной площадки 313.
[0046] Таким образом, формируют слой микролинз 118, планаризующие слои 117 и 115, слой цветового фильтра 116, первую подложку 101 и межслоевую изолирующую пленку 104. В результате, получается структура, показанная на Фиг. 1. Полупроводниковая подложка 404, первичная поверхность 405, задняя поверхность 406, и толщина D4, показанная на Фиг. 6B, соответствуют второй подложке 121, первичной поверхности 122, задней поверхности 123 и толщине D2, показанным на Фиг. 1. Хотя толщина D4, в данном случае, не отклоняется от значения толщины D2, толщина полупроводниковой подложки 404 может быть снижена так, чтобы толщина D2 была меньше, чем толщина D4. Хотя количество этапов при уменьшении толщины увеличивается, твердотельное устройство захвата изображения можно сконструировать с миниатюрными размерами.
[0047] Здесь и далее, подробности контактного участка будут описаны со ссылкой на Фиг. 7A-7D. Каждая из Фиг. 7A-7D представляет собой увеличенный схематичный разрез контактного участка 311, показанного на Фиг. 1. На Фиг. 7A-7D составные элементы, являющиеся теми же, что и показанные на Фиг. 1-6B, обозначены теми же ссылочными позициями, что и описанные выше, и их описание будет опущено.
[0048] Во-первых, Фиг. 7A показывает состояние перед соединением первого элемента и второго элемента друг с другом, а Фиг. 7B показывает состояние, при котором два элемента соединяют друг с другом (Фиг. 6A). Первый элемент 308' имеет слой 109 разводки, слой 110 разводки, и первую пленку 111 предотвращения диффузии. Слой 109 разводки содержит алюминий 109a и барьерный металл 109b, а слой 110 разводки содержит медь 110a и барьерный металл 110b. В дополнение, второй элемент 309' имеет слой 131 разводки, слой 132 разводки и вторую пленку 133 предотвращения диффузии. Слой 131 разводки содержит медь 131a и барьерный металл 131b, а слой 132 разводки содержит медь 132a и барьерный металл 132b. То есть, контактный участок содержит медь, обладающую более высоким коэффициентом диффузии, чем у алюминия, используемого в качестве проводящего материала. В этом случае, проводящий материал не ограничен медью и может быть выбран из сплавов, состоящих в первую очередь из меди, других металлов, таких как Au, и их сплавов. В дополнение, барьерный металл для меди функционирует как пленка предотвращения диффузии, обладающая способностью предотвращать диффузию меди. В качестве такого барьерного металла можно упомянуть, например, такие металлы, как тантал, марганец, ниобий и хром и их сплавы, а пленка нитрида тантала также обладает барьерной функцией. В дополнение, в качестве первой пленки предотвращения диффузии и второй пленки предотвращения диффузии можно упомянуть, например, пленку нитрида кремния, пленку карбида кремния, пленку карбонитрида кремния или пленку оксинитрида кремния. В дополнение, медь 110a окружена барьерным металлом 110b, за исключением участка, открытого в плоскости X1. Кроме того, медь 132a окружена барьерным металлом 132b, за исключением участка, открытого в плоскости X2. В этом варианте воплощения плоскость X1 представляет собой верхнюю поверхность первой структуры 149 разводки, а плоскость X2 представляет собой верхнюю поверхность второй структуры 150 разводки.
[0049] Как показано на Фиг. 7B, плоскость X1 и плоскость X2 образуют плоскость X соединения, а первый элемент 308' и второй элемент 309' соединены друг с другом. Медь 110a и медь 132a соединены друг с другом. В этом случае, медь 110a и медь 132a окружены, соответственно, барьерным металлом 110b и барьерным металлом 132b, каждый из которых представляет собой пленку предотвращения диффузии, обладающую функцией предотвращения диффузии, для меди. Согласно структуре, как было описано выше, поскольку проводящий материал окружен пленкой предотвращения диффузии на контактном участке, может быть обеспечено твердотельное устройство захвата изображения, пригодное для подавления генерирования темнового тока и/или тока утечки.
[0050] Фиг. 7C представляет собой схематичный разрез, показывающий случай, при котором в структуре, показанной на Фиг. 7A, позиции слоя 110 разводки и слоя 132 разводки, которые образуют контактный участок, смещены. В случае, показанном на Фиг. 7C, поскольку обеспечена первая пленка 111 предотвращения диффузии и вторая пленка 133 предотвращения диффузии проводящий материал также может быть окружен пленками предотвращения диффузии на контактном участке. В частности, как показано на Фиг. 7D, медь 110a и медь 132a вместе окружены барьерным металлом 110b и барьерным металлом 132b, каждый из которых представляет собой пленку предотвращения диффузии, и первой пленкой 111 111 предотвращения диффузии и второй пленкой 133 предотвращения диффузии. При наличии структуры, описанной выше, даже при смещенных позициях, например, при изменениях режима процесса, проводящие материалы будут окружены пленками предотвращения диффузии на контактном участке; следовательно, может быть обеспечено твердотельное устройство захвата изображения, пригодное для подавления генерирования темнового тока и/или тока утечки.
[0051] Настоящее изобретение не ограничено этапами, описанными для способа изготовления согласно этому варианту воплощения, и порядок этих этапов также может быть изменен. В дополнение, можно соответствующим образом определить порядок изготовления первого элемента 308 и второго элемента 309. Подложка SOI также может быть нанесена на каждую из полупроводниковых подложек 401 и 404. В дополнение, также является возможным, чтобы первый элемент 308 и второй элемент 309 были получены по отдельности в качестве подложек для твердотельного устройства захвата изображения, а затем были соединены вместе.
[0052] Далее, Вариант воплощения 2 настоящего изобретения будет описан со ссылкой на Фиг. 8A-9C. В этом варианте воплощения будет описано несколько модификаций структуры контактного участка. Фиг. 8A-8H каждая представляет собой схематичный разрез, фокусирующий внимание на контактном участке, соответствующем участкам, показанным на Фиг. 7A-7D. На Фиг. 8A-8H составные элементы, аналогичные тем, которые показаны на Фиг. 1-7D, обозначены теми же ссылочными позициями, что и описанные выше, и их описание будет опущено.
[0053] Сначала будет описана модификация контактного участка, показанного на Фиг. 8A и 8B. Фиг. 8A представляет собой схематичный разрез, соответствующий разрезу, показанному на Фиг. 7A, а Фиг. 8B представляет собой схематичный разрез соответствующий разрезу, показанному на Фиг. 7B. На Фиг. 8A отличия от Фиг. 7A состоят в том, что слой 110 разводки имеет меньшую площадь открытой поверхности, чем площадь открытой поверхности слоя 132 разводки, и в том, что второй элемент 309' не имеет второй пленки 133 предотвращения диффузии. Хотя структура, показанная на Фиг. 8A, представляет собой только ее частичный разрез, площадь поверхности слоя 110 разводки на плоскости X1 будет меньше, чем площадь поверхности слоя 132 разводки на плоскости X2. В структуре, описанной выше, как показано на Фиг. 8B, иллюстрирующей состояние после соединения, медь 110a и медь 132a также окружены барьерными металлами 110b и 132b, каждый из которых представляет собой пленку предотвращения диффузии, и первой пленкой 111 предотвращения диффузии.
[0054] Далее, будет описана модификация контактного участка, показанного на Фиг. 8C и 8D. Фиг. 8C представляет собой схематичный разрез, соответствующий разрезу, показанному на Фиг. 8A, а Фиг. 8D представляет собой схематичный разрез, соответствующий разрезу, показанному на Фиг. 8B. На Фиг. 8C отличие от Фиг. 8A состоит в том, что слой 110 разводки имеет вогнутый участок 801 на плоскости X1. В частности, первая пленка 111 предотвращения диффузии расположена поверх межслоевой изолирующей пленки 105 и слоя 110 разводки и имеет отверстие, соответствующее слою 110 разводки. В структуре, описанной выше, как показано на Фиг. 8D, иллюстрирующей состояние после соединения, медь 110a и медь 132a также окружены барьерными металлами 110b и 132b, каждый из которых представляет собой пленку предотвращения диффузии, и первой пленкой 111 предотвращения диффузии. В этой модификации, хотя вогнутый участок 801 имеет ступеньку, соответствующую толщине первой пленки 111 предотвращения диффузии, ступенька может быть увеличена, например, за счет частичного удаления меди 110a. В дополнение, даже если слой 110 разводки имеет вогнутый участок 801, поскольку коэффициент термического расширения проводящего материала, такого как медь, является большим, чем коэффициент термического расширения диэлектрического материала, образующего пленку предотвращения диффузии, и межслоевой изолирующей пленки, плоскость X соединения может иметь плоскую поверхность, как показано на Фиг. 8D.
[0055] Далее, будет описана модификация контактного участка, показанная на Фиг. 8E и 8F. Фиг. 8E представляет собой схематичный разрез, соответствующий разрезу, показанному на Фиг. 8C, а Фиг. 8F представляет собой схематичный разрез, соответствующий разрезу, показанному на Фиг. 8D. На Фиг. 8E отличие от Фиг. 8C состоит в том, что слой 110 разводки имеет выпуклый участок 802 на плоскости X1. В частности, медь 110a имеет выпуклый участок, выступающий на толщину D от плоскости X1, образованной первой пленкой 111 предотвращения диффузии, и т.п. В структуре, описанной выше, как показано на Фиг. 8F, иллюстрирующей состояние после осуществления соединения, медь 110a и медь 132a также окружены барьерными металлами 110b и 132b, каждый из которых представляет собой пленку предотвращения диффузии, и первой пленкой 111 предотвращения диффузии. В случае, описанном выше, несмотря на наличие гладкой формы, выпуклый участок 802 может иметь прямоугольную форму. В дополнение, поскольку для осуществления соединения прикладывается давление, даже если слой 110 разводки имеет выпуклый участок 802, плоскость X соединения после осуществления соединения может иметь плоскую поверхность, как показано на Фиг. 8F.
[0056] Далее, будет описана модификация контактного участка, показанная на Фиг. 8G и 8H. Фиг. 8G представляет собой схематичный разрез, соответствующий разрезу, показанному на Фиг. 8E, а Фиг. 8H представляет собой схематичный разрез, соответствующий разрезу, показанному на Фиг. 8F. На Фиг. 8G отличия от Фиг. 8E состоят в следующих трех пунктах. То есть, эти три пункта состоят в том, что слой 132 разводки также имеет выпуклый участок 803 на плоскости X2, площадь поверхности слоя 110 разводки на плоскости X1 и площадь поверхности слоя 132 разводки на плоскости X2 равны друг другу, а второй элемент 309' имеет вторую пленку 133 предотвращения диффузии. Медь 110a имеет выпуклый участок, выступающий из плоскости X1 на толщину D1, а медь 132a имеет выпуклый участок, выступающий из плоскости X2 на толщину D2. В структуре, описанной выше, как показано на Фиг. 8H, иллюстрирующей состояние после осуществления соединения, медь 110a и медь 132a также окружены барьерными металлами 110b и 132b, каждый из которых представляет собой пленку предотвращения диффузии, первую пленку 111 предотвращения диффузии, и вторую пленку 133 предотвращения диффузии. В этом случае, между первым элементом 308' и вторым элементом 309' образуется зазор 804. Поскольку медь 110a и медь 132a находятся в контакте с зазором 804, медь в некоторых случаях может диффундировать на границу раздела с этим зазором 804. Однако, поскольку обеспечена первая пленка 111 предотвращения диффузии и вторая пленка 133 предотвращения диффузии диффузия меди к сторонам подложки первого элемента 308' и второго элемента 309' может быть устранена. Конечно, в некоторых случаях после соединения первого элемента 308' и второго элемента 309', показанных на Фиг. 8G, зазор 804 может и не быть образован.
[0057] Как было описано выше, также в структурах, показанных на Фиг. 8A - 8H, медь может быть окружена пленкой предотвращения диффузии на контактном участке. Следовательно, может быть обеспечено твердотельное устройство захвата изображения, пригодное для подавления генерирования темнового тока и/или тока утечки.
[0058] Здесь и далее, способ образования контактного участка, имеющего выпуклый участок, показанный на каждой из Фиг. 8E и 8G, будет описан с особым вниманием к контактному участку 311B, показанному на Фиг. 8G. Сначала формируют межслоевую изолирующую пленку 126, слой 131 разводки и межслоевую изолирующую пленку 127. Впоследствии, слой 132 разводки формируют в межслоевой изолирующей пленке 127 способом двойной дамасцировки. В этом случае, при удалении избыточных пленок меди и барьерного металла, медь 132a, имеющая выпуклый участок (выступающий участок), может быть сформирована путем регулировки скорости полировки, а также количества суспензии, в случае использования способа ХМП, или путем регулировки количества травильного газа, и т.п., в случае использования травления (Фиг. 9A). Затем, формируют пленку 133', которая покрывает выпуклый участок и из которой формируют вторую пленку предотвращения диффузии (Фиг. 9B), а затем частично удаляют способом травления или способом ХМП, вследствие чего можно сформировать вторую пленку 133 предотвращения диффузии и выпуклый участок 803 (Фиг. 9C).
[0059] В дополнение, на Фиг. 9A-9C каждую из пленок - межслоевую изолирующую пленку 126 и межслоевую изолирующую пленку 127 формируют из множества изолирующих пленок, и формируют пленку предотвращения диффузии 701, покрывающую верхнюю поверхность слоя 131 разводки. Как было описано выше, можно соответствующим образом определить структуру межслоевой изолирующей пленки.
[0060] Выше, в данном варианте воплощения, были описаны модификации структуры контактного участка. Модификации, описанные выше, можно соответствующим образом использовать в сочетании между собой, и можно соответствующим образом применять, по меньшей мере, для одного первого элемента и второго элемента.
[0061] Далее, Вариант воплощения 3 настоящего изобретения будет описан со ссылкой на Фиг. 10A-11C. В этом варианте воплощения будет описано несколько модификаций структуры контактного участка. Фиг. 10A-10C представляют собой схематичные разрезы контактных участков, описанных со ссылкой на Фиг. 8A-8H. На Фиг. 10A-10C составные элементы, аналогичные составным элементам, показанным на Фиг. 1-7D, обозначены теми же ссылочными позициями, что и составные элементы, описанные выше, и их описание будет опущено.
[0062] Фиг. 10A и 10B соответствуют друг другу, и каждый из них представляет собой схематичный разрез, в котором установлено множество контактных участков, показанных на Фиг. 8B или 8D. Фиг. 10C показывает модификацию структуры, показанной на Фиг. 10B.
[0063] Сначала, как показано на Фиг. 10A, формируют первую пленку 111 предотвращения диффузии, общую для множества контактных участков 311. Как показано на Фиг. 10B, первую пленку 111P предотвращения диффузии формируют путем формирования из нее рисунка так, чтобы она окружала периферию соответствующего контактного участка, а между контактными участками 311 удаляют первую пленку 111 предотвращения диффузии. В дополнение, по сравнению со структурой, показанной на Фиг. 10B, на Фиг. 10C дополнительно обеспечена вторая пленка 133P предотвращения диффузии, и вторую пленку 133P предотвращения диффузии формируют путем формирования рисунка так, чтобы она окружала периферию соответствующего контактного участка, как и в случае первой пленки 111P предотвращения диффузии.
[0064] В этом случае, поскольку первую пленку предотвращения диффузии формируют из пленки нитрида кремния, а межслоевую изолирующую пленку формируют из оксида кремния, первая пленка предотвращения диффузии обладает более высокой диэлектрической постоянной, чем у межслоевой изолирующей пленки. При размещении пленки, обладающей высокой диэлектрической постоянной, как было описано выше, вдоль периферии проводника, его паразитная емкость повышается. Следовательно, по сравнению со структурой, показанной на Фиг. 10A, паразитную емкость между проводниками можно снизить за счет структуры, показанной на Фиг. 10B. В дополнение, паразитную емкость можно снизить также в случае, когда обеспечена вторая пленка 133P предотвращения диффузии, как показано на Фиг. 10C. Из пленки предотвращения диффузии 701 также можно сформировать рисунок, как показано на Фиг. 10B и 10C.
[0065] Каждая из Фиг. 11A-11C представляет собой схематичный вид сверху внешней кромки каждой структуры, для иллюстрации взаимного расположения слоя 110 разводки, слоя 132 разводки, первой пленки предотвращения диффузии, и второй пленки предотвращения диффузии на контактном участке 311. Иными словами, эти изображения показывают расположение каждой структуры в плоскости X соединения. На Фиг. 11A-11C составные элементы, аналогичные составным элементам, показанным на Фиг. 1-10C, обозначены теми же ссылочными позициями, что и составные элементы, описанные выше, и их описание будет опущено.
[0066] Фиг. 11A представляет собой схематичный вид сверху, соответствующий Фиг. 10B. Линия XB-XB, показанная на Фиг. 11A, соответствует разрезу, проведенному вдоль плоскости X соединения на Фиг. 10B. Как показано на Фиг. 11A, первая пленка 111P предотвращения диффузии имеет наибольшую площадь поверхности и покрывает слой 132 разводки. То есть, поверхность, на который медь слоя 132 разводки обнажена, соответствует первой пленке 111P предотвращения диффузии и слою 110 разводки. При соотношении размеров между рисунками, как описано выше, медь можно легко покрывать пленкой предотвращения диффузии.
[0067] Фиг. 11B и Фиг. 11C представляют собой схематичные виды сверху, соответствующие Фиг. 10C. Линия XC-XC, показанная на Фиг. 11B и Фиг. 11C, соответствует разрезу, взятому вдоль плоскости X соединения, показанной на Фиг. 10C. На Фиг. 11B размеры рисунков повышаются в следующем порядке: слой 110 разводки, слой 132 разводки, первая пленка 111P предотвращения диффузии и вторая пленка 133P предотвращения диффузии. При соотношении размеров между рисунками, как описано выше, поверхность, на которой медь слоя 132 разводки обнажена, соответствует первой пленке 111P предотвращения диффузии и слою 110 разводки, и медь можно легко покрывать пленкой предотвращения диффузии.
[0068] Фиг. 11C имеет рисунки слоя 110 разводки и слоя 132 разводки, отличные от рисунков, показанных на Фиг. 11B. Рисунки слоя 110 разводки и слоя 132 разводки имеют длинную сторону, ориентированную, соответственно, в первом направлении и во втором направлении, которые отличны друг от друга. При наличии рисунков, описанных выше, приемлемый диапазон смещения позиций при соединении может быть повышен.
[0069] Как было описано в данном варианте воплощения, первая пленка предотвращения диффузии, вторая пленка предотвращения диффузии и контактный участок могут обладать каждый собственной произвольной формой, и их формы можно выбрать подходящим образом.
[0070] Здесь и далее, в качестве одного примера применения твердотельного устройства захвата изображения согласно каждому из вышеуказанных вариантов воплощения, система приема изображения, включающая в себя твердотельное устройство захвата изображения, будет описана в виде примера. В системе приема изображений, помимо таких устройств, как фотокамера, исходно используемая для приема изображений, также задействованы устройства (такие как персональный компьютер и персональный цифровой помощник), обладающие вспомогательной функцией приема изображений. Например, фотокамера включает в себя твердотельное устройство захвата изображения настоящего изобретения и участок обработки, который обрабатывает сигнал, испускаемый из твердотельного устройства захвата изображения. Этот участок обработки может включать в себя, например, аналогово-цифровой преобразователь и процессор, обрабатывающий полученные из него цифровые данные.
[0071] Таким образом, как было описано, согласно твердотельному устройству захвата изображения по настоящему изобретению, может быть обеспечено твердотельное устройство захвата изображения, пригодное для подавления генерирования темнового тока и/или тока утечки.
[0072] В дополнение, настоящее изобретение не ограничено структурами, представленными в описании изобретения, и его также можно применять в случае, когда пиксельная схема изменяется, и только фотоэлектрические преобразователи установлены для первого элемента. Кроме того, настоящее изобретение можно подходящим образом применять, например, для структуры, в которой структура проводящего типа и/или типа схемы заменена на структуру реверсивного типа, при которой дополнительно обеспечен слой проводников и межслоевая изолирующая пленка, и в случае, когда структура с одиночной дамасцировкой заменена на структуру с двойной дамасцировкой. В дополнение, структуры согласно Вариантам воплощения также можно использовать в сочетании друг с другом.
[0073] Кроме того, настоящее изобретение не ограничено твердотельным устройством захвата изображения, и его также можно применять для обычных полупроводниковых устройств, таких как DRAM.
[0074] Тогда как настоящее изобретение было описано со ссылкой на примерные варианты воплощения, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми примерными вариантами воплощения. Объем следующей формулы изобретения согласуется с самой широкой интерпретацией, охватывающей все такие модификации и эквивалентные структуры и функции.
[0075] Данная заявка испрашивает приоритет Японской патентной заявки № 2010-156926 от 9 июля 2010 г., которая, таким образом, полностью включена в настоящий документ путем ссылки.
Список ссылочных обозначений
[0076] 301 - пиксельный участок,
302 - участок периферийной схемы,
308 - первый элемент,
309 - второй элемент,
149 - первая структура разводки,
150 - вторая структура разводки,
311 - контактный участок,
314 - контактный участок,
101 - первая подложка,
121 - вторая подложка,
X - плоскость соединения,
111 - первая пленка предотвращения диффузии,
133 - вторая пленка предотвращения диффузии.
1. Твердотельное устройство захвата изображения, содержащее:
- первую подложку, снабженную фотоэлектрическим преобразователем, расположенным на ее первичной поверхности;
- первую структуру разводки, которая расположена на первичной поверхности первой подложки и которая имеет первый контактный участок, содержащий проводящий материал;
- вторую подложку, снабженную, на ее первичной поверхности, частью периферийной схемы, включающей в себя схему управления и схему считывания, считывающую сигнал на основе заряда фотоэлектрического преобразователя; и
- вторую структуру разводки, которая расположена на первичной поверхности второй подложки, и которая имеет второй контактный участок, содержащий проводящий материал,
причем первый контактный участок и второй контактный участок соединены так, что первая подложка, первая структура разводки, вторая структура разводки и вторая подложка расположены в указанном порядке, и
проводящий материал первого контактного участка и проводящий материал второго контактного участка окружены пленками предотвращения диффузии.
2. Твердотельное устройство захвата изображения по п.1, в котором первый контактный участок содержит проводящий материал и барьерный металл,
второй контактный участок содержит проводящий материал и барьерный металл, и
пленки предотвращения диффузии содержат соответственные барьерные металлы.
3. Твердотельное устройство захвата изображения по п.2, в котором первая структура разводки имеет межслоевую изолирующую пленку, в которой расположен первый контактный участок, а
барьерный металл первого контактного участка расположен между проводящим материалом первого контактного участка и межслоевой изолирующей пленкой.
4. Твердотельное устройство захвата изображения по п.2, в котором вторая структура разводки имеет межслоевую изолирующую пленку, в которой расположен второй контактный участок, а
барьерный металл второго контактного участка расположен между проводящим материалом второго контактного участка и межслоевой изолирующей пленкой.
5. Твердотельное устройство захвата изображения по п.1,
в котором каждый из проводящих материалов содержит металл, обладающий более высоким коэффициентом диффузии, чем коэффициент диффузии алюминия или сплав, содержащий металл.
6. Твердотельное устройство захвата изображения по п.5, в котором каждый из проводящих материалов содержит медь или сплав, в основном состоящий из меди.
7. Твердотельное устройство захвата изображения по п.1,
в котором пленки предотвращения диффузии включают в себя первую пленку предотвращения диффузии, а
верхняя поверхность первой структуры разводки состоит из первого контактного участка и первой пленки предотвращения диффузии.
8. Твердотельное устройство захвата изображения по п.7, в котором первая пленка предотвращения диффузии имеет рисунок, окружающий периферию первого контактного участка.
9. Твердотельное устройство захвата изображения по п.7, в котором первая пленка предотвращения диффузии представляет собой пленку нитрида кремния или пленку карбида кремния.
10. Твердотельное устройство захвата изображения по п.1,
в котором пленки предотвращения диффузии включают в себя вторую пленку предотвращения диффузии, а
верхняя поверхность второй структуры разводки состоит из второго контактного участка и второй пленки предотвращения диффузии.
11. Твердотельное устройство захвата изображения по п.10, в котором вторая пленка предотвращения диффузии имеет рисунок, окружающий периферию второго контактного участка.
12. Твердотельное устройство захвата изображения по п.10, в котором вторая пленка предотвращения диффузии представляет собой пленку нитрида кремния или пленку карбида кремния.
13. Твердотельное устройство захвата изображения по п.1, в котором вторая подложка дополнительно снабжена усилительным транзистором, выводящим сигнал на основе заряда фотоэлектрического преобразователя, и транзистором сброса, сбрасывающим заряд фотоэлектрического преобразователя.
14. Система формирования изображения, содержащая: твердотельное устройство захвата изображения по одному из пп.1-13; и схему обработки сигналов, обрабатывающую сигнал, из твердотельного устройства захвата изображения.
