(57)【要約】【課題】画素領域に設けられた電極及び回路領域に設けられた電極の合わせずれにより生じる接合不良を抑制することのできる固体撮像装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】  第１半導体基板と、第１半導体基板に設けられた光電変換素子と、第１半導体基板の上側に設けられた第１絶縁層と、第１絶縁層内に設けられ、第１の面を有する第１電極と、第２半導体基板と、第２半導体基板の上側に設けられた第２絶縁層と、第２絶縁層内に設けられ、第１の面の大きさと異なる第２の面を有する第２電極とを有し、第１の面及び前記第２の面が接合する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１半導体基板と、
前記第１半導体基板に設けられた光電変換素子と、
前記第１半導体基板の上側に設けられた第１絶縁層と、
前記第１絶縁層内に設けられ、第１の面を有する第１電極と、
第２半導体基板と、
前記第２半導体基板の上側に設けられた第２絶縁層と、
前記第２絶縁層内に設けられ、前記第１の面の大きさと異なる第２の面を有する第２電極とを有し、
前記第１の面及び前記第２の面が接合する
固体撮像装置
【請求項２】
前記第２の面の全部が前記第１の面に接合するか又は、前記第１の面の全部が前記第２の面に接合する請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１絶縁層の上側に設けられ、前記第１電極の周囲を囲む第１絶縁膜と、
前記第２絶縁層の上側に設けられ、前記第２電極の周囲を囲む第２絶縁膜とをさらに有する請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１の面が、前記第１絶縁膜の表面よりも窪んでおり、前記第２の面が、前記第２絶縁膜表面より突出している、又は、前記第２の面が、前記第２絶縁膜の表面より窪んでおり、前記第１の面が、前記第１絶縁膜より突出している
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
第１半導体基板上に第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層上に第１絶縁膜を形成する工程と、
周囲を前記第１絶縁膜で囲まれる第１電極を形成する工程と、
第２半導体基板上に第２絶縁層を形成する工程と、
前記第２絶縁層上に第２絶縁膜を形成する工程と、
周囲を前記第２絶縁膜で囲まれ、前記第１の電極の第１の面の大きさと異なる第２の面を有する第２電極を形成する工程と、
前記第１電極と前記第２電極を接合する工程と、
を有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１電極又は前記第２電極のいずれか大きい電極を窪ませる工程と、
他方の電極を突出させる工程と、を有する
請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
研磨により前記第１電極又は前記第２電極のいずれか大きいほうを削る厚さ及び、他方の電極を囲む絶縁膜をエッチングにより削る厚さが同じである
請求項５又は６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、同一半導体基板上に画素領域及び回路領域とを有する。画素領域は、フォトダイオードを備える。また、回路領域はロジック回路等を備える。画素領域では光を電気信号に変換し、回路領域では画素領域で生成された電気信号を信号処理する。近年の固体撮像装置は、小型化、多機能化し、画素領域で生成された電気信号を回路領域で行う処理が増えている。さらに小型化、多機能化を図るため、画素領域及び回路領域は、別々の半導体基板上に形成され、両者を重ねて配置している。すなわち、光を受光する画素領域の面と反対側の面に回路領域が位置するように重ねた構造が知られている。この時、画素領域に設けられた電極及び回路領域に設けられた電極が電気的に接続することにより、画素領域で得た電気信号を回路領域で動作させることができる。しかし、重ね合わせにおいて画素領域に設けられた電極及び回路領域に設けられた電極の位置が所定の位置からずれることがある。この結果、それぞれが重なる面に接合不良が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４９２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
画素領域に設けられた電極及び回路領域に設けられた電極の合わせずれにより生じる接合不良を抑制することのできる固体撮像装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１半導体基板と、第１半導体基板に設けられた光電変換素子と、第１半導体基板の上側に設けられた第１絶縁層と、第１絶縁層内に設けられ、第１の面を有する第１電極と、第２半導体基板と、第２半導体基板の上側に設けられた第２絶縁層と、第２絶縁層内に設けられ、第１の面の大きさと異なる第２の面を有する第２電極とを有し、第１の面及び前記第２の面が接合する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】固体撮像装置の構成を示す模式的斜視図。
【図２】第１実施形態に係る固体撮像装置における画素領域の一部を示す模式図であり、(a)は、図１に示すIa-Iaに沿った固体撮像装置における画素領域の一部断面図、(b)は、図１に示す固体撮像装置における第１電極を示す平面図。
【図３】第１実施形態に係る固体撮像装置における回路領域の一部を示す模式図であり、(a)は、図１に示すIb-Ibに沿った固体撮像装置における回路領域の一部を示す断面図であり、(b)は、図１に示す固体撮像装置における第２電極を示す平面図。
【図４】第１実施形態に係る固体撮像装置における互いの基板が重ねて配置された状態の一部を示す断面図。
【図５】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図６】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図７】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図８】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図９】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図１０】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図１１】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図１２】第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図１３】第２実施形態に係る固体撮像装置における互いの基板が重ねて配置された状態の一部を示す断面図。
【図１４】第２実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【図１５】第２実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、第１実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において、同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る固体撮像装置を図１から図４を参照して説明する。図１は、固体撮像装置の構成を示す模式的斜視図である。図２は、第１実施形態に係る固体撮像装置における画素領域の一部を示す模式図であり、(a)は、図１に示すIa-Iaに沿った固体撮像装置における画素領域の一部断面図、(b)は、図１に示す固体撮像装置における第１電極を示す平面図である。図３は、第１実施形態に係る固体撮像装置における回路領域の一部を示す模式図であり、(a)は、図１に示すIb-Ibに沿った固体撮像装置における回路領域の一部を示す断面図であり、(b)は、図１に示す固体撮像装置における第２電極を示す平面図である。図４は、第１実施形態に係る固体撮像装置における互いの基板が重ねて配置された状態の一部を示す断面図である。
【０００９】
第１実施形態に係る固体撮像装置は、画素領域１０及び回路領域３０が別々の半導体基板に設けられる。
【００１０】
これらを重ねることにより固体撮像装置が構成される。図１に示すように、固体撮像装置は画素領域１０及び画素領域１０の下面に回路領域３０が設けられている。以下、画素領域１０について説明するが、画素領域１０において光が入射する面を第１半導体基板１の上面とし、光が入射する面と反対側の面を第１半導体基板１の下面とする。
【００１１】
図２に示す画素領域１０について説明する。
【００１２】
画素領域１０は、素子分離領域２により区画された画素が２次元的に配列することにより構成される。素子分離領域２は第１半導体基板１内に設けられる。
【００１３】
画素は光電変換素子であるフォトダイオード３及び複数の電界効果トランジスタを含んで構成される。
【００１４】
フォトダイオード３は、p形不純物層３a及びn形不純物層３bが互いに接して第１半導体基板１内に構成される。フォトダイオード３は入射光をその光量に応じた電気信号に変換する機能を有する。
【００１５】
複数の電界効果トランジスタは、例えば増幅トランジスタ、読み出しトランジスタ、リセットトランジスタ及びアドレストランジスタである。ここでは図示明確化のためこれら４つの電界効果トランジスタをMOSトランジスタ４として説明する。
【００１６】
第１層間絶縁膜５aは第１半導体基板１の下面側に設けられている。第１層間絶縁膜５aは例えばシリコン酸化膜(SiO2)である。第１層間絶縁膜５aには、配線７が設けられている。配線７は例えば銅（Cu）である。
【００１７】
第１拡散防止膜６aは、第１層間絶縁膜５a及び配線７上に設けられている。第１拡散防止膜６aは配線７及びビア８の材料である銅が第２層間絶縁膜５bに拡散することを抑制する機能を有する。第１拡散防止膜６aは例えば窒化ケイ素（SiN）、炭化酸化シリコン（SiOC）及び窒化炭化酸化シリコン（SiOCN）等である。
【００１８】
第２層間絶縁膜５bは第１拡散防止膜６a上に設けられている。第１絶縁層としての第２層間絶縁膜５bには、ビア８を介して配線７と電気的に接続する第１電極９が設けられている。第２層間絶縁膜５bは例えばシリコン酸化膜(SiO2)である。
【００１９】
第１絶縁膜としての第２拡散防止膜６bは第２層間絶縁膜５b上に設けられている。第２拡散防止膜６bは、第１電極９が回路領域３０の第２電極２９と重なる際、第２電極２９の材料である銅が第２層間絶縁膜５b内に拡散することを抑制する機能を有する。尚、第２電極２９の説明については後述する。第２拡散防止膜６bは例えば、窒化ケイ素（SiN）、炭化酸化シリコン（SiOC）及び窒化炭化酸化シリコン（SiOCN）等である。第２拡散防止膜６bの膜厚は、銅が第２層間絶縁膜５bへ拡散することを抑制出来ればよく、その一例として７０nmから１００nm程度である。
【００２０】
第１電極９は第２層間絶縁膜５b内に設けられている。図２（b）に示すように他の電極と接続可能な状態である面を第１の面９aとする。第１電極９の周囲は、第２拡散防止膜６bで囲まれている。つまり第１の面９aと第２拡散防止膜６bの表面には段差がなく、同一平面上にある。第１の面９aの反対側の面は、ビア８により配線７と電気的に接続している。第１電極９の厚さは、一例として300nmから370nm程度である。
【００２１】
なお、図示しないが、反射防止膜、カラーフィルタ及びマイクロレンズは、第１半導体基板１の上面に設けられる。
【００２２】
なお、第１実施形態において、第１層間絶縁膜５a及び第２層間絶縁膜５bについてのみ説明したが、層間絶縁膜は２層に限られない。
【００２３】
次に第２半導体基板２０上に設けられた回路領域３０について説明する。
【００２４】
図１に示す回路領域３０は、垂直駆動回路３１、カラム信号処理回路３２、水平駆動回路３３、出力回路３４及び制御回路３５等から構成される。
【００２５】
制御回路３５は、垂直駆動回路３１、カラム信号処理回路３２及び水平駆動回路３３を動作させるためのクロック信号や制御信号を生成する機能を有する。
【００２６】
垂直駆動回路３１は、画素駆動配線（図示しない）を選択し、選択された画素駆動配線に画素を駆動させるためのパルスを供給し画素を駆動させる機能を有する。垂直駆動回路３１は、画素領域１０の各画素を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線（図示しない）を通してフォトダイオード３の受光量に応じ生成した電気信号をカラム信号処理回路３２に供給する。なお、第１実施形態において、垂直駆動回路３１は回路領域３０に位置しているが、画素領域１０に位置していても実施可能である。
【００２７】
カラム信号処理回路３２は、１行の画素から出力される信号に対して画素列ごとにノイズ除去等の信号処理を行う機能を有する。
【００２８】
水平駆動回路３３は、カラム信号処理回路３２の画素信号を水平信号線（図示しない）に出力する機能を有する。
【００２９】
出力回路３４は、カラム信号処理回路３２から水平信号線を通して供給される信号を信号処理を行い出力する機能を有する。
【００３０】
回路領域３０における回路は、抵抗素子や容量素子、トランジスタ等から構成される。第１実施形態において、図示の明確化のため図３に示すようにMOSトランジスタ２４のみを示す。
【００３１】
第３層間絶縁膜２５aは第２半導体基板２０の上側に設けられている。第３層間絶縁膜２５aは例えばシリコン酸化膜(SiO2)である。第３層間絶縁膜２５aには、配線２７が設けられている。配線２７は例えば銅（Cu）である。
【００３２】
第３拡散防止膜２６aは、第３層間絶縁膜２５a及び配線２７上に設けられている。第３拡散防止膜２６aは配線２７及びビア２８の材料である銅が第４層間絶縁膜２５bに拡散することを抑制する機能を有する。第３拡散防止膜２６aは例えば窒化ケイ素（SiN）、炭化酸化シリコン（SiOC）及び窒化炭化酸化シリコン（SiOCN）等である。
【００３３】
第２絶縁層としての第４層間絶縁膜２５bには、ビア２８を介して配線２７と電気的に接続する第２電極２９が設けられている。第４層間絶縁膜２５bは第３拡散防止膜６a上に設けられている。第４層間絶縁膜２５bは例えばシリコン酸化膜(SiO2)である。
【００３４】
第２絶縁膜としての第４拡散防止膜２６bは第４層間絶縁膜２５b上に設けられている。第４拡散防止膜２６bは、第２電極２９が第１電極９と重なる際、第１電極９の材料である銅が第４層間絶縁膜２５b内に拡散することを抑制する機能を有する。第４拡散防止膜２６bは例えば、窒化ケイ素（SiN）、炭化酸化シリコン（SiOC）及び窒化炭化酸化シリコン（SiOCN）等である。第４拡散防止膜２６bの膜厚は、銅が第４層間絶縁膜２５bへ拡散することを抑制出来ればよく、その一例として７０nmから１００nm程度である。
【００３５】
第２電極２９は第４層間絶縁膜２５b内に設けられている。図３（b）に示すように、他の電極と電気的に接続可能な状態である面を第２の面２９aとする。第２電極２９の周囲は第４拡散防止膜２６bに囲まれている。つまり第２の面２９aと第４拡散防止膜２６bの表面には段差がなく、同一平面上にある。第２電極２９の第２の面２９aと反対側の面は、ビア２８により配線２７と電気的に接続している。第２電極２９の厚さは、一例として300nmから370nm程度である。
【００３６】
第１実施形態において、図示の明確化のため第１電極９及び第２電極２９のみが電気的に接続するとして説明するが、多数の電極が第２層間絶縁膜５b及び第４層間絶縁膜２５b内にそれぞれ設けられている。これらの多数の電極は互いに重なり合い電気的に接続する。
【００３７】
図４に示す第１実施形態に係る固体撮像装置の第１電極９及び第２電極２９の接合状態について説明する。
【００３８】
図４に示すように、第１の面９aの大きさは、第２の面２９aより大きい。ここで第１の面９aが大きいとは、第１電極９のX方向及びY方向のそれぞれの長さが第２電極２９のX方向及びY方向に対して長く、第２の面２９aの全部が第１の面９aに接合することである。ここで、X方向は図４に示す紙面左から右に平行方向である。Y方向は、紙面X方向に対し奥行き方向に直交した方向である。Z方向は、X方向に対し、紙面下から上へ向かう方向である。
【００３９】
第２の面２９aの全部が第１の面９aに接合するため、第１の面９a及び第２の面２９aの重ね合わせによる合わせずれが生じても、第２の面２９aは第１の面９aの範囲内に位置する。なお、第１の面９a及び第２の面２９aの面の大きさは、第２電極２９と第１電極９の間で生じうる合わせずれの幅、隣り合う配線間の長さ及び電流量等をそれぞれ考慮して適宜決定される。
【００４０】
次に第１実施形態に係る固体撮像装置における作用及び効果を説明する。
【００４１】
第１実施形態では、第１の面９a及び第２の面２９aの大きさに差を設けた。これにより、第１電極９及び第２電極２９を重ねる際に合わせずれが生じても、第２の面２９aが第１の面９の接触面の範囲内に位置するため、第１の面９a及び第２の面２９aが重なる面を十分確保することができる。このため、電極の重なる面の減少による抵抗値が増大することを抑制することができる。また、第２の面２９aと重ならない第１の面９a部分は、第４拡散防止膜２６bと重なる。このため熱処理により銅が第４層間絶縁膜２５bに拡散することを抑制できる為、リーク電流の発生を抑制できる。
【００４２】
なお、第１実施形態では第１の面９aの大きさが第２の面２９aより大きいとして説明したが、第２の面２９aの大きさが第１の面９aより大きいとしても実施可能である。
【００４３】
次に第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図５から図１１を用いて説明する。
【００４４】
図５から図１２は第１実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図である。
【００４５】
まず、画素領域１０における製造工程について説明する。
【００４６】
図５に示すように、第１半導体基板１に素子分離領域２を形成する。その後、イオン注入法などによりフォトダイオード３及びMOSトランジスタ４を形成する。フォトダイオード３は、p形不純物層３a及びn形不純物層３bを互いに接することにより構成される。フォトダイオード３におけるp形不純物層３aは例えばボロンをイオン注入することにより形成し、n形不純物層３bは例えばリン又は砒素をイオン注入することにより形成する。次に、第１半導体基板１表面に熱酸化法などによりゲート酸化膜（図示しない）を形成する。ゲート酸化膜上にCVD法により堆積した導電層をRIE(Reactive Ion Etching)法により加工することでMOSトランジスタ４を形成する。MOSトランジスタ４のソース及びドレインを構成する不純物領域を例えばイオン注入法により形成する（図示しない）。なお、先にMOSトランジスタ４を形成した後にフォトダイオード３を形成してもよい。
【００４７】
図６に示すように、第１半導体基板１上に第１層間絶縁膜５aを形成する。第１層間絶縁膜５aは例えばシリコン酸化膜(SiO2)である。シリコン酸化膜は例えばシラン(SiH4)等のシリコン原子を含むガス及び酸素ガスの混合ガスに熱エネルギーを加えて反応させることにより形成する。熱エネルギーを加える方法としてCVD（Chemical Vapor Deposition）法が用いられる。
【００４８】
次にデュアルダマシン法などにより形成した配線７等用の溝を形成する。
【００４９】
溝に銅をめっきした後、CMP法により銅膜を平坦化する。これにより配線７及びビア８が形成される。
【００５０】
図７に示すように第１層間絶縁膜５a及び配線７上に第１拡散防止膜６aを形成する。第１拡散防止膜６aは例えば窒化シリコン(SiN) 、炭化酸化シリコン（SiOC）又は窒化炭化酸化シリコン（SiOCN）である。ここでは窒化シリコンを一例として説明する。窒化シリコンは、アンモニアガス（NH3）と窒素ガス(N2)にプラズマにより反応させることにより形成する。
【００５１】
図８に示すように第１絶縁層としての第２層間絶縁膜５bを第１拡散防止膜６a上に形成する。第２層間絶縁膜５bは第１層間絶縁膜５aと同様にして形成する。
【００５２】
第１絶縁膜としての第２拡散防止膜６bを第２層間絶縁膜５b上に形成する。第２拡散防止膜6bは第１拡散防止膜６aと同様にして形成する。
【００５３】
その後、例えばデュアルダマシン法やRIE(Reactive Ion Etching)により第２拡散防止膜６b及び第２層間絶縁膜５bに溝を形成する。溝内に配線材料である銅をめっきにより堆積する。
【００５４】
次に溝から溢れた銅をCMP法によりを平坦化する。CMPに用いられる研磨材は、例えばシリカスラリーが用いられる。このため第２拡散防止膜６bがストッパー膜の役割を果たすため、第２層間絶縁膜５bは研磨されない。これにより第１電極９が形成される。ここで、第１電極９が他の電極と接続可能な状態である面を第１の面９aとする。
【００５５】
次に回路領域３０における製造工程について説明する。
【００５６】
図９に示すように、第２半導体基板２０にMOSトランジスタ２４等を形成する。まず第２半導体基板２０表面に熱酸化法などによりゲート酸化膜（図示しない）を形成する。その後ゲート酸化膜上にCVD法により堆積した導電層をRIE(Reactive Ion Etching)法により加工することでMOSトランジスタ２４を形成する。MOSトランジスタ２４のソース及びドレインを構成する不純物領域を例えばイオン注入法により形成する（図示しない）。
【００５７】
次に図１０に示すように、第２半導体基板２０上に第３層間絶縁膜２５aを形成する。第３層間絶縁膜２５aは例えばシリコン酸化膜(SiO2)である。シリコン酸化膜は例えばシラン(SiH4)等のシリコン原子を含むガス及び酸素ガスの混合ガスに熱エネルギーを加えて反応させることにより形成する。熱エネルギーを加える方法としてCVD（Chemical Vapor Deposition）法が用いられる。
【００５８】
図１０に示すように、デュアルダマシン法やRIEなどにより形成した配線２７用溝及びビア２８用溝を形成する。
【００５９】
次に、溝に銅をめっきした後、CMP法により銅膜を平坦化する。これにより配線２７及びビア２８が形成される。
【００６０】
図１１に示すように、第３層間絶縁膜２５a及び配線２７上に第３拡散防止膜２６aを形成する。第３拡散防止膜２６aは例えば窒化シリコン(SiN) 、炭化酸化シリコン（SiOC）又は窒化炭化酸化シリコン（SiOCN）である。ここでは一例として窒化シリコンとする。窒化シリコンは、アンモニアガス（NH3）と窒素ガス(N2)にプラズマにより反応させることにより形成する。
【００６１】
図１２に示すように、に第２絶縁層としての第４層間絶縁膜２５bを第３拡散防止膜２６a上に形成する。第４層間絶縁膜２５bは第３層間絶縁膜２５aと同様にして形成する。
【００６２】
第２絶縁膜としての第４拡散防止膜２６bを第４層間絶縁膜２５b上に形成する。第４拡散防止膜２６bは第３拡散防止膜２６a同様にして形成する。
【００６３】
その後、例えばデュアルダマシン法やRIEにより第４層間絶縁膜２５b及び第４拡散防止膜２５b及び第４拡散防止膜２６bに溝を形成する。溝内に配線材料である銅をめっきにより堆積する。
【００６４】
次に溝から溢れた銅をCMP法によりを平坦化する。CMPに用いられる研磨材は、例えばシリカスラリーが用いられる。このため第４拡散防止膜２６bがストッパー膜の役割を果たすため、第４層間絶縁膜２５bは研磨されない。これにより第２電極２９が形成される。ここで、第２電極２９が他の電極と接続可能な状態である面を第２の面２９aとする。
【００６５】
次に、図４に示すように第１電極９及び第２電極２９を重ね合わせる。
【００６６】
まず、第２拡散防止膜６b又は第４拡散防止膜２６bを例えば酸素プラズマを照射して、活性化させる。
【００６７】
次に第２拡散防止膜６b及び第４拡散防止膜２６bを純水で洗浄する。これにより第２拡散防止膜６b及び第４拡散防止膜２６bの表面にシラノール基（Si-O）を形成する。それぞれの第２拡散防止膜６b及び第４拡散防止膜２６bを重ねる合わせ力を加えることにより、ファンデルワールス力により接合する。その後、接合界面の密着力を更に高めるため、例えば４００℃/６０minの熱処理を加えてシラノール基同士を脱水縮合結合反応させる。第１電極９及び第２電極２９を銅を熱膨張させることにより接合する。これにより第１電極９と第２電極２９との接合面を十分に確保でき、また電極の接合が強固になる。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態に係る製造方法により固体撮像装置を製造することにより、第１の面９a及び第２の面２９aとで合わせずれが生じたとしても、第２の面２９aが第１の面９aの面積内に収まる。このため、接合面を十分に確保できる。以上より第１電極９及び第２電極２９の接触面が低減することを抑制できる為、合わせずれによる抵抗値の増大を抑制できる。
【００６９】
なお、第１実施形態において、配線７、ビア８、第１電極９及び第２電極２９の材料を銅として説明した。このため、銅が層間絶縁膜へ拡散することを抑制するため拡散防止膜を設けたが、配線７、ビア８、第１電極９及び第２電極２９の材料が銅以外の材料である場合、拡散防止膜は必要としない。
【００７０】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る固体撮像装置を図１３を参照して説明する。図１３は、第２実施形態に係る固体撮像装置における第１電極９及び第２電極２９が接合した状態を示す一部模式図であり図１３は、第２実施形態に係る固体撮像装置における互いの基板が重ねて配置された状態の一部を示す断面図である。
【００７１】
第２実施形態に係る固体撮像装置が第１実施形態と異なる点は、いずれか一方の電極の面の大きいほうが半導体基板側に向かい窪んでおり、他方の電極が半導体基板と反対方向に突出していることである。上記の構成要素以外は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
第２実施形態では、第１の面９aの大きさが第２の面２９aより大きいとして説明するが、第２の面２９aの大きさが第１の面９aより大きいとしても実施可能である。
【００７３】
図１３に示すように、第１電極９はZ方向に向かい窪んでいる。つまり第２拡散防止膜６bの表面と第１の面９aは平坦でなく段差が設けられている。
【００７４】
第２電極２９はZ方向に向かい突出している。つまり第４拡散防止膜２６bの表面と第２の面２９aは平坦でなく、段差が設けられている。
【００７５】
突出した第２電極２９が窪んだ第１電極９内に入り重なることで第１電極９及び第２電極２９は電気的に接続している
第１電極９の窪みの厚さ及び、第２電極２９の突出した厚さは、第１の面９a及び第２の面２９aが重なるように互いの厚さを考慮して適宜決定される。
【００７６】
次に第２実施形態に係る固体撮像装置における作用及び効果を説明する。
【００７７】
第１の面９a及び第２の面２９aの大きさに差を設けた。このため、第１の面９a及び第２の面２９aを重ねる際に合わせずれが生じても、第２の面２９aは第１の面９aの接触面内に収まる。また第１電極９及び第２電極２９が凹凸を有していることから、それぞれがはまり込む。このため、ウエットエッチング工程によるエッチング液が電極の接触面に侵入することを防ぐことができる。これにより電極がウエットエッチングにより浸食されることを抑制できる。
【００７８】
以上、第１の面９a及び第２の面２９aの重なる面を十分に確保することができることから、電極における高抵抗化を抑制できる。第２の面２９aと重ならない第１の面９a部分は、第４拡散防止膜２６bと重なる。このため熱処理により銅が第４層間絶縁膜２５bに拡散することを抑制できる為、リーク電流の発生を抑制できる。
【００７９】
次に第２実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図１４及び図１５を用いて説明する。図１４及び図１５は第２実施形態に係る固体撮像装置の製造過程における固体撮像装置の断面図である。
【００８０】
第２実施形態に係る固体撮像装置の製造方法が第１実施形態と異なる点は、いずれか一方の電極の面の大きいほうを半導体基板側に向かい窪ませたこと及び、他方の電極を半導体基板と反対方向に突出させたことである。上記の構成要素以外は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８１】
第１の面９aの大きさが第２の面２９aの大きさより大きいとして説明する。
【００８２】
第１の面９aにおいて、図１４に示すように第１の面９aをCMP法によりオーバーディッシングさせる。これにより第１の面９aは、第２拡散防止膜６b表面よりも窪む。CMPに用いられる研磨材は、例えばシリカスラリーが用いられる。このため第２拡散防止膜６bがストッパー膜の役割を果たすため、第２層間絶縁膜５bは研磨されない。
【００８３】
第１の面９aを第２拡散防止膜６b表面より窪ませる製造方法として、過酸化水素及び塩酸の溶液によるウエットエッチングを行うことでも可能である。
【００８４】
第２の面２９aにおいて、まず図１５に示すように、第４拡散防止膜２６b及び第４層間絶縁膜２６bに溝を形成した溝内に配線材料である銅をめっきする。その後、CMP法により第２の面２９aと第４拡散防止膜２６bの面が同一面になるように平坦化する。これにより第２の面２９aは第４拡散防止膜２６bの表面と同一平面上に形成される。
【００８５】
次に、第２の面２９aを第４拡散防止膜２６ｂ表面より突出させるため、第４拡散防止膜２６bをウエットエッチングにより削る。ウエットエッチングは、例えば回路領域３０が形成されている第２半導体基板２０を希フッ酸（DHF）でエッチングした後超純水で洗浄する。銅は希フッ酸と反応しないためエッチングされずに残存するため、銅の周りを覆う第４拡散防止膜２６bが削られる。これにより、第２の面２９aは第４拡散防止膜２６ｂ表面より突出する。
【００８６】
なお、第１電極９の研磨により削る厚さ及び第４拡散防止膜２６bのエッチングにより削る厚さを同じになるよう適宜調整して行う。
【００８７】
次に、図１３に示すように第１電極９及び第２電極２９を重ね合わせる。第１電極９及び第２電極２９は、銅を熱膨張させることにより接合させる。熱膨張させることにより突出した第２電極２９が第１電極９の窪みに充填される。これにより第１電極９と第２電極２９との接合面を十分に確保でき、また電極の接合が強固になる。第２電極２９が第１電極９側に十分に充填されず空間が残存しても、電極は外気に触れないため、酸化されることはない。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態に係る製造方法により固体撮像装置を製造することにより、第１の面９a及び第２の面２９aとで合わせずれが生じたとしても、第２の面２９aが第１の面９aの面積内に収まる。また、第１電極９及び第２電極２９に凹凸を設けることにより、熱膨張により第２電極２９の突出部が第１電極９の窪みに充填されるため、接合面を十分に確保できる。更に第１電極９及び第２電極２９に凹凸を設けることにより、ウエットエッチング液が電極の接合面へ侵入することを抑制できる。以上より第１電極９及び第２電極２９の接触面が低減することを抑制できる為、合わせずれによる抵抗値の増大を抑制できる。
【００８９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９０】
１・・・第１半導体基板、
２・・・素子分離領域
３・・・フォトダイオード
３a・・・p形不純物層
３b・・・n形不純物層
４・・・MOSトランジスタ
５a・・・第１層間絶縁膜
５b・・・第２層間絶縁膜
６a・・・第１拡散防止膜
６b・・・第２拡散防止膜
７・・・配線
８・・・ビア
９・・・第１電極
１０・・・画素領域
２０・・・第２半導体基板
２２・・・素子分離領域
２４・・・MOSトランジスタ
２５a・・・第３層間絶縁膜
２５b・・・第４層間絶縁膜
２６a・・・第３拡散防止膜
２６b・・・第４拡散防止膜
２７・・・配線
２８・・・ビア
２９・・・第２電極
３０・・・回路領域
３１・・・垂直駆動回路
３２・・・カラム信号処理回路
３３・・・水平駆動回路
３４・・・出力回路
３５・・・制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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