[发明专利]半导体装置、其制造方法和设计方法、以及电子装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含与2010年3月25日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2010-070925所公开的内容相关的主题，因此将该日本优先权专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及半导体装置(例如固体摄像装置)、该半导体装置的制造方法、该半导体装置的设计方法、以及装配有该固体摄像装置的电子装置(例如照相机)。

背景技术

作为固体摄像装置，在本技术领域内广泛已知的有以诸如互补型金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)等MOS型图像传感器为代表的放大型固体摄像装置。在本技术领域内还广泛已知的有以电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)图像传感器为代表的电荷传输型固体摄像装置。这些固体摄像装置被广泛地应用于数码相机、数码摄像机等装置中。近年来，由于具有低电源电压、低电力消耗等方面的优点，MOS型图像传感器被广泛用作固体摄像装置而安装在例如装配有照相机的手机或个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等移动装置中。

MOS型固体摄像装置包括像素阵列(像素区域)和周边电路区域，所述像素阵列是通过以二维阵列布置多个单位像素而获得的，其中所述单位像素包括一个作为光电转换部的光电二极管和多个像素晶体管。多个像素晶体管是由MOS晶体管形成，并且可以采用包括有传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管的三晶体管结构或者采用额外还包括有选择晶体管的四晶体管结构。

在相关技术中，作为这样的MOS型固体摄像装置的示例，曾提出了如下的各种固体摄像装置：在这些装置中，包含有其中布置有多个像素的像素区域的半导体芯片与包含有用于进行信号处理的逻辑电路的半导体芯片相互电连接并且被集成为单个器件。例如，日本专利申请公开公报特开第2006-49361号披露了这样一种半导体模块：该模块中，每个像素单元中具有微型焊盘的背面照射型图像传感器芯片与具有信号处理电路和微型焊盘的信号处理芯片通过微型凸块而相互连接。

日本专利申请公开公报特开第2007-13089号揭露了一种通过如下方式而获得的器件：在中介层(中间基板)上安装传感器芯片(其作为设有摄像像素部的背面照射型MOS固体摄像元件)和信号处理芯片(其包括用于信号处理的周边电路)。在日本专利申请公开公报特开第2008-130603号中，揭露了一种具有图像传感器芯片、薄电路基板以及用于信号处理的逻辑电路芯片的结构。另外，上述薄电路基板从上述逻辑电路芯片彼此电连接，并且上述薄电路基板是从图像传感器芯片的背面起借助于贯通过孔(through-hole via)而进行电连接的。

日本专利公报第4000507号揭露了一种固体摄像装置，在该装置中，在由透明基板支撑着的固体摄像元件中设有贯通电极，并且该固体摄像元件借助于该贯通电极而电连接至柔性电路板。另外，日本专利申请公开公报特开第2003-31785号揭露了一种背面照射型固体摄像装置，该装置中设有穿透支撑基板的电极。

如在日本专利申请公开公报特开第2006-49361号、第2007-13089号和第2008-130603号中所述，已经提出了将图像传感器芯片与例如逻辑电路等其它种类的电路芯片集成起来的各种技术。在相关技术中，多个处于几乎完成状态的功能芯片通过如下方式被集成为单个芯片：形成贯通连接孔，并且在这些芯片能够彼此连接的状态下将这些芯片沿垂直方向层叠起来。

如在相关技术的前述固体摄像装置中所认识到的那样，通过用穿透基板的连接导体将不同种类的层叠芯片连接来构造出半导体器件的构思是已知的。然而，由于必须在很深的基板内开设连接孔且同时确保绝缘性，因此从连接孔加工过程和连接导体埋入过程所需的制造工艺的成本效率的角度来看，难以实际运用上述这样的技术。

此外，例如，为了形成很小的大约1μm的接触孔，必须将上层芯片减薄至极限。在此情况下，由于例如在减薄前必须要将上层芯片附着在支撑基板上等问题，因此制造工艺变得复杂并且成本增大。另外，为了将连接导体埋入高纵横比的连接孔中，就必须要求使用可涂敷性较高的例如钨(W)等CVD膜来作为连接导体，从而使连接导体的材料受到了限制。