JP2016219660A - 半導体装置、製造方法、固体撮像素子、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の更なる向上を図る。【解決手段】画素を有するセンサ面が形成されるセンサ基板、および、センサ基板に対する信号処理を行う信号処理基板の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に、センサ基板および信号処理基板の電気的な接続を行う接続パッドが形成される。そして、センサ基板および信号処理基板の層間膜どうしの間、センサ基板側に形成される接続パッドと信号処理基板側の層間膜との間、および、信号処理基板側に形成される接続パッドとセンサ基板側の層間膜との間に金属酸化膜が形成される。本技術は、例えば、積層型のCMOSイメージセンサに適用できる。【選択図】図１

Description

本開示は、半導体装置、製造方法、固体撮像素子、および電子機器に関し、特に、信頼性の更なる向上を図ることができるようにした半導体装置、製造方法、固体撮像素子、および電子機器に関する。

従来、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像機能を備えた電子機器においては、例えば、CCD（Charge Coupled Device）やCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子が使用されている。固体撮像素子は、光電変換を行うフォトダイオードと複数のトランジスタとが組み合わされた画素を有しており、被写体の像が結像する像面に配置された複数の画素から出力される画素信号に基づいて画像が構築される。

また、近年、固体撮像素子の小型化および高機能化を図るために、画素が形成されるセンサ基板に、センサ基板から出力される画像信号に対する信号処理を行う信号処理基板を積層した積層型の固体撮像素子が開発されている。このような積層型の固体撮像素子では、ウェハの接合面どうしを物理的に接続するとともに、接合面に形成される接続パッドどうしを電気的に接続するような複合的な接合が行われる。

例えば、特許文献１には、２枚の半導体基板の接合面の全面に金属膜を成膜して、金属膜どうしを接触させた状態で加熱処理を行うことで、層間絶縁層と接触する部分の金属膜が反応して絶縁膜が形成された半導体装置が開示されている。

特開２０１３−１６８４１９号公報

ところで、従来、ウェハどうしを接合する際に、アライメントのずれが発生することによって、一方のウェハの接続パッド（Cu）の一部が、他方のウェハの絶縁層（SiO2）に接合された構造となることがある。このような構造では、接続パッドおよび絶縁層の界面にはバリアメタルが設けられないことになる。このため、熱を加える後工程（例えば、post bond annealや、ILD depoなど）において、接続パッドと絶縁層との界面から、接続パッドを構成する銅が絶縁層に拡散してしまい、リークが発生することが懸念される。

また、接続パッド（Cu）と絶縁層（SiO2）とは密着強度が低いことより、全体の接合強度（ウェハ接合強度）が低下することが懸念される。このため、エレクトロマイグレーション（Electro Migration）耐性やストレスマイグレーション（Stress Induced Voiding）耐性などが低下してしまい、全体として信頼性が低下することになっていた。

本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、信頼性の更なる向上を図ることができるようにするものである。

本開示の一側面の半導体装置は、第１の半導体基板および第２の半導体基板の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に形成され、前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板の電気的な接続を行う接続パッドと、前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板の層間膜どうしの間、前記第１の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第２の半導体基板側の前記層間膜との間、および、前記第２の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第１の半導体基板側の前記層間膜との間に形成される金属酸化膜とを備える。

本開示の一側面の製造方法は、第１の半導体基板および第２の半導体基板の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に形成され、前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板の電気的な接続を行う接続パッドと、前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板の層間膜どうしの間、前記第１の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第２の半導体基板側の前記層間膜との間、および、前記第２の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第１の半導体基板側の前記層間膜との間に形成される金属酸化膜とを備える半導体装置の製造方法において、前記第１の半導体基板側の前記層間膜と、その層間膜に形成される前記接続パッドとからなる接合面、および、前記第２の半導体基板側の前記層間膜と、その層間膜に形成される前記接続パッドとからなる接合面の少なくとも一方の接合面に金属膜を成膜し、前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板とを前記金属膜を介して密着させた状態で熱処理を施すことによって、前記金属膜と前記層間膜との反応による前記金属酸化膜を自己形成するステップを含む。

本開示の一側面の固体撮像素子は、画素を有するセンサ面が形成されるセンサ基板、および、前記センサ基板に対する信号処理を行う信号処理基板の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に形成され、前記センサ基板および前記信号処理基板の電気的な接続を行う接続パッドと、前記センサ基板および前記信号処理基板の層間膜どうしの間、前記センサ基板側に形成される前記接続パッドと前記信号処理基板側の前記層間膜との間、および、前記信号処理基板側に形成される前記接続パッドと前記センサ基板側の前記層間膜との間に形成される金属酸化膜とを備える。

本開示の一側面の電子機器は、画素を有するセンサ面が形成されるセンサ基板、および、前記センサ基板に対する信号処理を行う信号処理基板の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に形成され、前記センサ基板および前記信号処理基板の電気的な接続を行う接続パッドと、前記センサ基板および前記信号処理基板の層間膜どうしの間、前記センサ基板側に形成される前記接続パッドと前記信号処理基板側の前記層間膜との間、および、前記信号処理基板側に形成される前記接続パッドと前記センサ基板側の前記層間膜との間に形成される金属酸化膜とを有する固体撮像素子を備える。

本開示の一側面においては、第１の半導体基板（センサ基板）および第２の半導体基板（信号処理基板）の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に、第１の半導体基板および第２の半導体基板の電気的な接続を行う接続パッドが形成される。そして、第１の半導体基板および第２の半導体基板の層間膜どうしの間、第１の半導体基板側に形成される接続パッドと第２の半導体基板側の層間膜との間、および、第２の半導体基板側に形成される接続パッドと第１の半導体基板側の層間膜との間に、金属酸化膜が形成される。

本開示の一側面によれば、信頼性の更なる向上を図ることができる。

本技術を適用した固体撮像素子の一実施の形態の構成例を示す図である。 固体撮像素子の製造方法を説明する図である。 電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。 イメージセンサを使用する使用例を示す図である。

以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本技術を適用した半導体装置である固体撮像素子の一実施の形態の構成例を示す図である。

図１には、固体撮像素子１１の断面的な構成例と、その一部が拡大して示されている。

図１に示すように、固体撮像素子１１は、図示しない光学系により被写体の像が結像される像面に配置されるセンサ面１２が形成されるセンサ基板１３と、センサ基板１３を支持するように貼り付けられる信号処理基板１４とが積層されて構成される。

センサ面１２は、光を受光して電荷に変換する光電変化部であるフォトダイオードが行列状に配置されており、それらの画素が光を受光することにより撮像を行う。

センサ基板１３は、例えば、画素を構成するフォトダイオードやトランジスタなどが形成されるシリコン層と、画素に接続される配線が形成される配線層とが積層されて構成されており、センサ面１２において撮像された画像の画像信号を出力する。例えば、配線層は、二酸化ケイ素（SiO2）により形成される層間膜１５の内部に、導電性を有する金属配線が形成されて構成される。

信号処理基板１４は、センサ基板１３から出力される画像信号に対して各種の信号処理を施した後に、後段の画像処理回路などに出力する。また、信号処理基板１４には、センサ基板１３から出力される画像信号を取り込むための配線が形成される配線層が設けられており、その配線層には、センサ基板１３の層間膜１５と同様に、層間膜１６が設けられる。

このように、固体撮像素子１１は、センサ基板１３および信号処理基板１４が積層されて構成されており、センサ基板１３と信号処理基板１４とが物理的および電気的に接合される。例えば、図１の右側には、センサ基板１３および信号処理基板１４の間で、電気的な接続を行う２つの接合端子部２１−１および２１−２の近傍における断面的な構成例が拡大して示されている。

センサ基板１３および信号処理基板１４の接合面には、接合端子部２１−１および２１−２が形成される箇所以外の全面に金属酸化膜２２が形成されている。

また、接合端子部２１−１では、センサ基板１３の層間膜１５側に形成された接続パッドと、信号処理基板１４の層間膜１６側に形成された接続パッドとが接合されて一体となった接続パッド２３−１が形成され、電気的な接続が行われる。接続パッド２３−１の層間膜１５側は、バリアメタル２４ａ−１により覆われており、接続パッド２３−１の層間膜１６側は、バリアメタル２４ｂ−１により覆われている。同様に、接合端子部２１−２に形成される接続パッド２３−２についても、接続パッド２３−２の層間膜１５側は、バリアメタル２４ａ−２により覆われており、接続パッド２３−２の層間膜１６側は、バリアメタル２４ｂ−２により覆われている。

なお、接合端子部２１−１および２１−２は同様に構成されており、以下適宜、接合端子部２１−１および２１−２を区別する必要がない場合には、単に、接合端子部２１と称する。同様に、接続パッド２３−１および２３−１を接続パッド２３と称し、バリアメタル２４ａ−１および２４ａ−２をバリアメタル２４ａと称し、バリアメタル２４ｂ−１および２４ｂ−２をバリアメタル２４ｂと称する。

ここで、センサ基板１３および信号処理基板１４を接合する際に、センサ基板１３の層間膜１５に形成された接続パッドと、信号処理基板１４の層間膜１６に形成された接続パッドとの位置を合わせる調整が行われる。そのとき、それらの位置を完全に一致させることができれば、バリアメタル２４ａおよび２４ｂにより接続パッド２３を覆うことができるが、実際には、多少の位置ずれが発生してしまう。そのため、図１に示すように、接続パッド２３は、層間膜１５側と層間膜１６側とでずれた形状に形成されてしまう。

このような位置ずれが発生したとしても、固体撮像素子１１では、金属酸化膜２２を形成することにより、接続パッド２３と層間膜１５および１６とが直接的に接することがないような構成となっている。即ち、固体撮像素子１１では、センサ基板１３の層間膜１５および信号処理基板１４の層間膜１６の間、センサ基板１３側に形成される接続パッド２３と信号処理基板１４の層間膜１６との間、並びに、信号処理基板１４側に形成される接続パッド２３とセンサ基板１３の層間膜１５との間に、金属酸化膜２２が形成される。

このように形成される金属酸化膜２２が拡散バリアとして機能することにより、接続パッド２３を構成する銅が、層間膜１５または１６に拡散することを防止することができ、リークの発生（配線間のショート）を抑制することができる。

また、接続パッド２３を構成する銅と、層間膜１５および１６を構成するSiO2とは密着強度が低いことが知られている。これに対し、固体撮像素子１１では、図２を参照して後述するように、接続パッド２３と層間膜１５および１６との界面に金属酸化膜２２を自己形成することができるため、密着強度を確保することができる。これにより、固体撮像素子１１は、より高いエレクトロマイグレーション耐性およびストレスマイグレーション耐性を備えることができ、従来よりも更に、信頼性の向上を図ることができる。

次に、図２を参照して、固体撮像素子１１の製造方法におけるセンサ基板１３および信号処理基板１４の接合工程について説明する。

まず、センサ基板１３および信号処理基板１４を接合する工程が行われる前に、センサ基板１３および信号処理基板１４それぞれにおいて、ダマシンプロセスにより接続パッド２３ａおよび２３ｂが形成される。

ここで、センサ基板１３の層間膜１５に接続パッド２３ａを形成する工程について説明する。まず、層間膜１５となる二酸化ケイ素（SiO2）またはそれに準ずる絶縁膜中へ配線溝をリソグラフィーおよびドライエッチングで形成し、その配線溝に、接続パッド２３ａと層間膜１５との間で拡散バリアとなるバリアメタル２４ａを形成する。バリアメタル２４ａは、例えば、タンタル（Ta）を物理蒸着（PVD：Physical Vapor Deposition）することにより形成することができる。

その後、後工程のめっきプロセスの電極となる銅（銅合金）シード層を、例えば、物理蒸着により形成した後、めっきプロセスで銅を充填して、余剰の銅を化学機械研磨（CMP：Chemical mechanical polishing）で除去することで、配線溝に銅が充填される。このような工程により、接続パッド２３ａが形成される。また、同様の工程により、信号処理基板１４の層間膜１６に、バリアメタル２４ｂを拡散バリアとして接続パッド２３ｂが形成される。

そして、層間膜１５および接続パッド２３ａの全面に、金属膜３１ａを成膜する。同様に、層間膜１６および接続パッド２３ｂの全面に、金属膜３１ｂを成膜する。このとき、金属膜３１ａおよび３１ｂは、マンガン（Mn）、バナジウム（V）、アルミニウム（Al）、マグネシウム（Mg）、またはジルコニウム（Zr）の中の少なくとも一つ以上の元素を含み、それらを0.1〜10nm程度の厚みで堆積させることにより構成される。

このような金属膜３１ａおよび３１ｂとして採用される金属としては、例えば、後の熱処理で層間膜１５および１６を構成するSiO2と反応して酸化物を形成する性質を有する金属が選択される。これにより、接続パッド２３の間で発生するリークを抑制することができる。即ち、酸化物としては、銅の拡散を防止するバリアとして機能する絶縁性を備え、かつ、接続パッド２３を構成する銅へ固溶する（接続パッド２３の界面の導通を妨げない）性質を備えるものを使用することが望ましい。

これにより、図２の上段に示すように、センサ基板１３では、層間膜１５および接続パッド２３ａの全面に金属膜３１ａが成膜され、信号処理基板１４では、層間膜１６および接続パッド２３ｂの全面に金属膜３１ｂが成膜される。そして、センサ基板１３の金属膜３１ａと信号処理基板１４の金属膜３１ｂとを向い合せて、接続パッド２３ａおよび２３ｂの位置が一致するようにアライメントが調整される。

そして、図２の中段に示すように、センサ基板１３の金属膜３１ａの全面と信号処理基板１４の金属膜３１ｂの全面とを密着させ、互いに未接合となる領域が設けられないように接合させる工程が行われる。このとき、例えば、センサ基板１３の接合面と信号処理基板１４の接合面とのいずれか一方の全面に、金属膜３１が成膜された状態で接合が行われる。なお、この工程が行われる前に、水素結合による接合強度の向上を図るために、金属膜３１ａおよび金属膜３１ｂに対して、水素を含む液体または気体を用いた前処理を行うことが好ましい。

その後、センサ基板１３および信号処理基板１４を密着させたまま、例えば、400度以下の熱負荷を加える工程が行われる。

これにより、図２の下段に示すように、接続パッド２３ａおよび２３ｂを構成する銅の中へ金属膜３１ａおよび３１ｂが固溶されるとともに、金属と酸化膜の反応による金属酸化膜２２が自己形成される。即ち、最終構造としては、接続パッド２３と層間膜１５および１６との間に金属酸化膜２２が形成され、接続パッド２３ａおよび２３ｂは一体となって、それらの界面には金属膜３１は存在しないものとなる。なお、金属は容易に酸化するものが多い事は一般的に知られているが、従来の拡散バリアとなる金属（例えば、タンタル）を金属膜３１ａおよび３１ｂとして用いた場合、酸化によりタンタルの拡散バリア性能が失われてしまうため、元素選定が重要である。

以上のような工程により、センサ基板１３および信号処理基板１４が物理的および電気的に接合される。

このような製造方法により製造される固体撮像素子１１は、金属酸化膜２２が拡散バリアとして機能することにより、接続パッド２３の間でのリークの発生（配線間のショート）を抑制することができる。また、金属酸化膜２２を自己形成することにより密着強度を確保することができるため、信頼性の更なる向上を図ることができる。

また、固体撮像素子１１は、上述したように、接続パッド２３ａおよび２３ｂの界面には金属膜３１は存在しないため、良好な導通特性を得ることができる。例えば、熱処理後においても接続パッド２３ａおよび２３ｂの界面に金属膜３１が残るような金属元素（例えば、チタン）を用いた場合には、抵抗値が上昇することになる。これに対し、固体撮像素子１１では、このような抵抗値が上昇することを回避することができる。なお、接続パッド２３ａおよび２３ｂの間にあった金属膜３１を構成していた元素は、接続パッド２３中に検出される。

また、固体撮像素子１１は、金属膜３１ａおよび３１ｂの厚みを0.1〜10nm程度とすることで、金属酸化膜２２を薄く形成することによって、リークの発生を良好に抑制することができる。

なお、図２を参照して説明したように、センサ基板１３の層間膜１５と信号処理基板１４の層間膜１６との両方に金属膜３１を成膜するのではなく、少なくとも一方に金属膜３１が成膜されていればよく、金属酸化膜２２が確実に形成されるような構成であればよい。

さらに、金属膜３１として使用可能な元素としては、上述したものの他、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、または銀（Ａｇ）を用いることができる。例えば、特許文献１では、チタン（Ｔｉ）を金属膜とした構成例が開示されているが、チタンは、容易に酸化し得るのと同時に、普通の状態で示す反応性を失った不動態を形成し易いため、薄膜全体が酸化できないような状態が発生してしまう。このような不動態を形成し易い金属は、固体撮像素子１１の金属膜３１として使用するのに不適切であり、マンガンなどの不動態を形成しない金属を、固体撮像素子１１の金属膜３１として使用することが好適である。

なお、本技術は、上述したような固体撮像素子１１の他、例えば、ウェハどうしが接合されて構成される様々な積層型の半導体装置（例えば、メモリ）に適用することができる。

なお、上述したような各実施の形態の固体撮像素子１１は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。

図３は、電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。

図３に示すように、撮像装置１０１は、光学系１０２、撮像素子１０３、信号処理回路１０４、モニタ１０５、およびメモリ１０６を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。

光学系１０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を撮像素子１０３に導き、撮像素子１０３の受光面（センサ部）に結像させる。

撮像素子１０３としては、上述した実施の形態の固体撮像素子１１が適用される。撮像素子１０３には、光学系１０２を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電子が蓄積される。そして、撮像素子１０３に蓄積された電子に応じた信号が信号処理回路１０４に供給される。

信号処理回路１０４は、撮像素子１０３から出力された画素信号に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路１０４が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ１０５に供給されて表示されたり、メモリ１０６に供給されて記憶（記録）されたりする。

このように構成されている撮像装置１０１では、上述した実施の形態の固体撮像素子１１を適用することで、例えば、より耐久性を向上させることができ、撮像を確実に行うことができる。

図４は、上述の固体撮像素子１１（イメージセンサ）を使用する使用例を示す図である。

上述したイメージセンサは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。

・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
第１の半導体基板および第２の半導体基板の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に形成され、前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板の電気的な接続を行う接続パッドと、
前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板の層間膜どうしの間、前記第１の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第２の半導体基板側の前記層間膜との間、および、前記第２の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第１の半導体基板側の前記層間膜との間に形成される金属酸化膜と
を備える半導体装置。
（２）
前記第１の半導体基板側の前記層間膜と、その層間膜に形成される前記接続パッドとからなる接合面、および、前記第２の半導体基板側の前記層間膜と、その層間膜に形成される前記接続パッドとからなる接合面の少なくとも一方の接合面に金属膜を成膜し、
前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板とを前記金属膜を介して密着させた状態で熱処理を施すことによって、前記金属膜と前記層間膜との反応による前記金属酸化膜が自己形成される
上記（１）に記載の半導体装置。
（３）
前記金属膜は、前記熱処理において、前記第１の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第２の半導体基板側に形成される前記接続パッドとの間に挟まれていた部分が、前記接続パッドに固溶する性質を有する金属により構成される
上記（２）に記載の半導体装置。
（４）
前記金属膜は、前記熱処理において前記層間膜と反応して、絶縁性を備える酸化物を形成する性質を有する金属により構成される
上記（２）または（３）に記載の半導体装置。
（５）
前記金属膜は、マンガン、バナジウム、アルミニウム、マグネシウム、またはジルコニウムの中の少なくとも一つ以上の元素を含んで構成される
上記（２）から（４）までのいずれかに記記載の半導体装置。
（６）
前記金属膜は、厚みが0.1 nmから10nmまでの範囲となるように成膜される
請求項２に記載の半導体装置。
上記（２）から（５）までのいずれかに記載の半導体装置。
（７）
前記金属膜が前記層間膜および前記接続パッドの全面に成膜された状態で、前記金属膜に対して水素を含む液体または気体を用いた前処理が行われる
上記（２）から（６）までのいずれかに記載の半導体装置。
（８）
前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板を接合するとき、少なくとも一方の前記接合面の全面に前記金属膜が成膜された状態で接合が行われる
上記（２）から（７）までのいずれかに記載の半導体装置。
（９）
第１の半導体基板および第２の半導体基板の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に形成され、前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板の電気的な接続を行う接続パッドと、
前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板の層間膜どうしの間、前記第１の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第２の半導体基板側の前記層間膜との間、および、前記第２の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第１の半導体基板側の前記層間膜との間に形成される金属酸化膜と
を備える半導体装置の製造方法において、
前記第１の半導体基板側の前記層間膜と、その層間膜に形成される前記接続パッドとからなる接合面、および、前記第２の半導体基板側の前記層間膜と、その層間膜に形成される前記接続パッドとからなる接合面の少なくとも一方の接合面に金属膜を成膜し、
前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板とを前記金属膜を介して密着させた状態で熱処理を施すことによって、前記金属膜と前記層間膜との反応による前記金属酸化膜を自己形成する
ステップを含む製造方法。
（１０）
画素を有するセンサ面が形成されるセンサ基板、および、前記センサ基板に対する信号処理を行う信号処理基板の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に形成され、前記センサ基板および前記信号処理基板の電気的な接続を行う接続パッドと、
前記センサ基板および前記信号処理基板の層間膜どうしの間、前記センサ基板側に形成される前記接続パッドと前記信号処理基板側の前記層間膜との間、および、前記信号処理基板側に形成される前記接続パッドと前記センサ基板側の前記層間膜との間に形成される金属酸化膜と
を備える固体撮像素子。
（１１）
画素を有するセンサ面が形成されるセンサ基板、および、前記センサ基板に対する信号処理を行う信号処理基板の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に形成され、前記センサ基板および前記信号処理基板の電気的な接続を行う接続パッドと、
前記センサ基板および前記信号処理基板の層間膜どうしの間、前記センサ基板側に形成される前記接続パッドと前記信号処理基板側の前記層間膜との間、および、前記信号処理基板側に形成される前記接続パッドと前記センサ基板側の前記層間膜との間に形成される金属酸化膜と
を有する固体撮像素子を備える電子機器。

なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１１ 固体撮像素子， １２ センサ面， １３ センサ基板， １４ 信号処理基板， １５および１６ 層間膜， ２１ 接合端子部， ２２ 金属酸化膜， ２３ 接続パッド， ２４ バリアメタル， ３１ 金属膜

Claims (11)

1. 第１の半導体基板および第２の半導体基板の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に形成され、前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板の電気的な接続を行う接続パッドと、
   前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板の層間膜どうしの間、前記第１の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第２の半導体基板側の前記層間膜との間、および、前記第２の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第１の半導体基板側の前記層間膜との間に形成される金属酸化膜と
   を備える半導体装置。
2. 前記第１の半導体基板側の前記層間膜と、その層間膜に形成される前記接続パッドとからなる接合面、および、前記第２の半導体基板側の前記層間膜と、その層間膜に形成される前記接続パッドとからなる接合面の少なくとも一方の接合面に金属膜を成膜し、
   前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板とを前記金属膜を介して密着させた状態で熱処理を施すことによって、前記金属膜と前記層間膜との反応による前記金属酸化膜が自己形成される
   請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記金属膜は、前記熱処理において、前記第１の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第２の半導体基板側に形成される前記接続パッドとの間に挟まれていた部分が、前記接続パッドに固溶する性質を有する金属により構成される
   請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記金属膜は、前記熱処理において前記層間膜と反応して、絶縁性を備える酸化物を形成する性質を有する金属により構成される
   請求項２に記載の半導体装置。
5. 前記金属膜は、マンガン、バナジウム、アルミニウム、マグネシウム、またはジルコニウムの中の少なくとも一つ以上の元素を含んで構成される
   請求項２に記載の半導体装置。
6. 前記金属膜は、厚みが0.1 nmから10nmまでの範囲となるように成膜される
   請求項２に記載の半導体装置。
7. 前記金属膜が前記層間膜および前記接続パッドの全面に成膜された状態で、前記金属膜に対して水素を含む液体または気体を用いた前処理が行われる
   請求項２に記載の半導体装置。
8. 前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板を接合するとき、少なくとも一方の前記接合面の全面に前記金属膜が成膜された状態で接合が行われる
   請求項２に記載の半導体装置。
9. 第１の半導体基板および第２の半導体基板の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に形成され、前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板の電気的な接続を行う接続パッドと、
   前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板の層間膜どうしの間、前記第１の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第２の半導体基板側の前記層間膜との間、および、前記第２の半導体基板側に形成される前記接続パッドと前記第１の半導体基板側の前記層間膜との間に形成される金属酸化膜と
   を備える半導体装置の製造方法において、
   前記第１の半導体基板側の前記層間膜と、その層間膜に形成される前記接続パッドとからなる接合面、および、前記第２の半導体基板側の前記層間膜と、その層間膜に形成される前記接続パッドとからなる接合面の少なくとも一方の接合面に金属膜を成膜し、
   前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板とを前記金属膜を介して密着させた状態で熱処理を施すことによって、前記金属膜と前記層間膜との反応による前記金属酸化膜を自己形成する
   ステップを含む製造方法。
10. 画素を有するセンサ面が形成されるセンサ基板、および、前記センサ基板に対する信号処理を行う信号処理基板の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に形成され、前記センサ基板および前記信号処理基板の電気的な接続を行う接続パッドと、
    前記センサ基板および前記信号処理基板の層間膜どうしの間、前記センサ基板側に形成される前記接続パッドと前記信号処理基板側の前記層間膜との間、および、前記信号処理基板側に形成される前記接続パッドと前記センサ基板側の前記層間膜との間に形成される金属酸化膜と
    を備える固体撮像素子。
11. 画素を有するセンサ面が形成されるセンサ基板、および、前記センサ基板に対する信号処理を行う信号処理基板の配線層にそれぞれ設けられる層間膜に形成され、前記センサ基板および前記信号処理基板の電気的な接続を行う接続パッドと、
    前記センサ基板および前記信号処理基板の層間膜どうしの間、前記センサ基板側に形成される前記接続パッドと前記信号処理基板側の前記層間膜との間、および、前記信号処理基板側に形成される前記接続パッドと前記センサ基板側の前記層間膜との間に形成される金属酸化膜と
    を有する固体撮像素子を備える電子機器。

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