[发明专利]光电转换装置、图像拾取系统以及制造光电转换装置的方法

说明书

技术领域

实施方式公开的一个方面涉及包括多个半导体衬底的光电转换装置。

背景技术

在相关技术的光电转换装置中，包括多个光电转换元件的光电转换单元、用于处理来自光电转换单元的电信号的信号处理单元及用于控制光电转换单元和信号处理单元的控制单元整体式地安装在单个半导体衬底上。为了减小光电转换装置的面积并实现较高的信号处理能力，需要增加光电转换单元的面积。在日本专利特开2011-159958中，讨论了堆叠多个半导体衬底，以便在一个半导体衬底中提供光电转换单元并且在另一个半导体衬底中提供信号处理单元。

由于信号处理单元是以比光电转换单元高的速度（以更高的频率）来驱动的，因此信号处理单元中所消耗的功率比光电转换单元中所消耗的功率大。与所消耗的功率成比例，所生成的热量变得更大。如果堆叠多个半导体衬底，那么，由于这些半导体衬底彼此靠近地定位，因此与其中光电转换单元和信号处理单元整体式地安装在单个半导体衬底上的情况相比，信号处理单元热量生成的影响变得显著。

发明内容

用于解决上面提到的问题的技术的第一方面是一种光电转换装置，该光电转换装置包括：第一半导体衬底，包括用于根据入射光生成信号电荷的光电转换单元；以及第二半导体衬底，包括用于处理基于所述信号电荷的电信号的信号处理单元，该信号处理单元位于从光电转换单元到第二半导体衬底的正交投影区域中，以及包括设置在第一半导体衬底与第二半导体衬底之间的多个绝缘体层的多层膜，其中第二半导体衬底的厚度小于500微米，并且第二半导体衬底的厚度大于在第二半导体衬底与第一半导体衬底的光接收表面之间的距离。

用于解决上面提到的问题的技术的第二方面是一种制造光电转换装置的方法，该方法包括：接合处理，其中包括第一半导体晶片和第一膜的第一构件以及包括第二半导体晶片和第二膜的第二构件在第一膜和第二膜被置于第一半导体晶片和第二半导体晶片之间的状态下彼此接合，来准备复合构件，其中在第一半导体晶片上布置多个光电转换元件组，第一膜包括绝缘体层并且设置在第一半导体晶片的正面上，在第二半导体晶片上布置多个半导体装置组，第二膜包括绝缘体层并且设置在第二半导体晶片的正面上；第一减薄处理，其中，在接合处理之后，复合构件的第一半导体晶片从第一半导体晶片的背面侧减薄；以及第二减薄处理，其中，在第一减薄处理之后，复合构件的第二半导体晶片从第二半导体晶片的背面侧减薄，其中：减薄之后的第二半导体晶片的厚度小于500微米，并且减薄之后的第二半导体晶片的厚度大于减薄之后的第一半导体晶片的背面与第二半导体晶片的表面之间的距离。

根据那些技术，可以提供其中信号处理单元热量生成的影响得以减小的光电转换装置。

参考附图，本公开内容的更多特征将从以下示例性实施方式的描述变得明显。

附图说明

图1A至1C是光电转换装置的主要部分的示意图。

图2是光电转换装置的主要部分的示意图。

图3A-1至3D-2是光电转换装置的示意图。

图4A和4B是光电转换装置的示意图。

图5A至5J是制造光电转换装置的方法的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述示例性实施方式。在以下描述和附图中，可以相互参考多个图。相同或相似的配置用共同的标号来指示，并且适当地省略对由共同的标号所指示的配置的描述。

第一实施方式

将简单地描述光电转换装置。图1A是作为光电转换装置的主要部分的半导体装置1的透视图。图1B和1C是示例性半导体装置1的分解透视图。如图1A或1B中所示出的，在图1A所示出的半导体装置1中，第一半导体衬底10以电连接的方式堆叠在第二半导体衬底20上。

半导体装置1包括第一半导体衬底10，该第一半导体衬底10包括光电转换单元11，在光电转换单元11中根据入射光生成信号电荷。光电转换单元11由以二维布置的多个光电转换元件构成。所述光电转换元件可以是光电二极管和光门。光电转换单元11可以包括基于在光电转换元件中所生成的信号电荷来生成电信号的信号生成电路。该信号生成电路可以由传输晶体管、放大晶体管和复位晶体管构成。