[发明专利]半导体装置、制造方法、固态成像元件和电子设备

说明书

本公开涉及一种进一步提高了可靠性的半导体装置、制造方法、固态成像元件和电子设备。在分别设置于传感器基板的配线层中和信号处理基板的配线层中的层间膜内形成有用于使所述传感器基板和所述信号处理基板彼此电气连接的连接焊盘，所述传感器基板上形成有具有像素的传感器表面，所述信号处理基板对所述传感器基板进行信号处理。然后，在所述传感器基板的层间膜和所述信号处理基板的层间膜之间、在所述传感器基板侧形成的连接焊盘和所述信号处理基板侧的层间膜之间以及在所述信号处理基板侧形成的连接焊盘和在所述传感器基板侧的层间膜之间形成有金属氧化膜。本技术可以适用于例如层叠型CMOS图像传感器。

技术领域

本公开涉及一种半导体装置、制造方法、固态成像元件和电子设备，更具体地，涉及一种可以实现可靠性的进一步提高的半导体装置、制造方法、固态成像元件和电子设备。

背景技术

通常，例如，诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器等固态成像元件用在诸如数码相机或数码摄像机等设有成像功能的电子设备中。固态成像元件具有其中组合了进行光电转换的光电二极管和多个晶体管的像素，并且基于从多个像素输出的像素信号来创建图像，所述多个像素配置在其上产生被摄体的图像的像平面上。

此外，近年来，为了实现固态成像元件的小型化和高性能，已经开发了一种层叠型固态成像元件，其中在传感器基板(其上形成有像素)上层叠有对从传感器基板输出的图像信号进行信号处理的信号处理基板。在这种层叠型固态成像元件中，执行诸如对晶片的接合面进行物理连接以及对形成在接合面上的连接焊盘进行电连接等复合接合。

例如，专利文献1公开了一种半导体装置，其中通过在两个半导体基板的整个接合面上形成金属膜并在金属膜彼此接触的状态下进行热处理，与层间绝缘层接触的一部分金属膜发生反应而形成绝缘膜。

[引用文献列表]

[专利文献]

专利文献1：JP2013-168419A

发明内容

[发明所要解决的技术问题]

另一方面，通常，当接合晶片时可能发生未对准，从而导致其中一个晶片的连接焊盘(Cu)的一部分被接合到另一个晶片的绝缘层(SiO₂)上的结构。在这种结构中，在连接焊盘与绝缘层之间的界面处没有设置阻挡金属。这引起了以下担忧：在进行加热的后续处理(例如，诸如接合后退火(post bond anneal)或ILD沉积等)中构成连接焊盘的铜从连接焊盘与绝缘层之间的界面扩散到绝缘层中，从而造成泄漏。

此外，连接焊盘(Cu)和绝缘层(SiO₂)之间的低粘合强度引起了整体接合强度(晶片接合强度)降低的担忧。因此，降低了电迁移(Electro Migration)阻力和应力诱生空洞(Stress Induced Voiding)阻力等，从而导致整体上可靠性的下降。

鉴于这些情况而完成了本公开，并且本公开可以实现可靠性的进一步提高。

[解决问题的方案]

本公开一个方面的半导体装置包括：连接焊盘，所述连接焊盘形成在分别设置于第一半导体基板的配线层中和第二半导体基板的配线层中的层间膜内，以在所述第一半导体基板和所述第二半导体基板之间形成电连接；和金属氧化膜，所述金属氧化膜形成在所述第一半导体基板的层间膜和所述第二半导体基板的层间膜之间、在所述第一半导体基板侧形成的所述连接焊盘和在所述第二半导体基板侧的所述层间膜之间以及在所述第二半导体基板侧形成的所述连接焊盘和在所述第一半导体基板侧的所述层间膜之间。