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公開番号2025155801
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2024231795
出願日2024-12-27
発明の名称半導体装置及び光電変換システム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H10F 39/18 20250101AFI20251002BHJP()
要約【課題】半導体装置に対する保護性能を高くしながら、第1半導体層への金属元素の拡散を抑制して半導体装置の特性劣化を低減することを目的とする。
【解決手段】半導体装置は、第1配線構造と第1半導体層とを含む第1基板と、第2配線構造と第2半導体層とを含む第2基板と、を有し、前記第1配線構造に含まれる第1金属パターンと前記第2配線構造に含まれる第2金属パターンとを接合して前記第1半導体層と前記第2半導体層とは互いに電気的に接続されており、前記第1半導体層側から視た平面視において、前記第2半導体層は前記第1半導体層より大きく、前記第2配線構造は、前記第2金属パターンと同じ高さに配された第3金属パターンを有するガード構造を含み、前記平面視において、前記第3金属パターンと前記第3金属パターンに接触する拡散防止膜との接触部が前記第1半導体層の外に位置する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１配線構造と第１半導体層とを含む第１基板と、
第２配線構造と第２半導体層とを含む第２基板と、を有し、
前記第１配線構造に含まれる第１金属パターンと前記第２配線構造に含まれる第２金属パターンとを接合して前記第１半導体層と前記第２半導体層とは互いに電気的に接続されており、
前記第１半導体層側から視た平面視において、前記第２半導体層は前記第１半導体層より大きく、
前記第２配線構造は、前記第２金属パターンと同じ高さに配された第３金属パターンを有するガード構造を含み、
前記平面視において、前記第３金属パターンと前記第３金属パターンに接触する拡散防止膜との接触部が前記第１半導体層の外に位置することを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
前記第３金属パターンはＣｕを主成分とする材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記拡散防止膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮからなることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記拡散防止膜は、前記第１半導体層の側面まで連続的に配置されることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第３金属パターンは、前記第２半導体層と電気的に導通していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第３金属パターンは、前記第１半導体層と前記第２半導体層とを通る断面において、前記第２半導体層に接続されるコンタクトプラグと金属パターン及びビアプラグの少なくとも一方を介して接続されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第３金属パターンは、前記断面において、前記第２半導体層まで前記コンタクトプラグ、前記金属パターン及び前記ビアプラグを連続的に介して前記第２半導体層に接続されることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１半導体層は、光電変換素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２半導体層は、光電変換素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記拡散防止膜は、第１半導体層の前記第２半導体層の側とは反対の側まで連続的に配置されることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び光電変換システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子が設けられた大きさの異なる半導体層同士を積層した半導体装置が知られている。特許文献１には、半導体層と配線構造を含むチップと、半導体層と配線構造を含むウエハとを各配線構造に含まれる金属パターンのＣｕ－Ｃｕ接合を用いて接合するＣｈｉｐＯｎＷａｆｅｒ（ＣｏＷ）に関する技術が提案されている。Ｃｕ－Ｃｕ接合において、チップの配線層に含まれる金属パターンとウエハの配線層に含まれる金属パターンとを直接接合している。また、特許文献１には、ウエハに含まれる配線構造において、平面視でチップよりも外側に位置する領域に、後の工程でのダイシングによる影響から守るために、ガード構造を形成することが開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された技術では、ガード構造をウエハに含まれる金属パターンと同層、つまり、ウエハとチップとが接合される面まで形成することにより、半導体装置の保護性能が高くなるとされる。また、ガード構造を平面視においてチップより外側に形成することにより、ウエハに含まれる回路として使用する領域を広げることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－８９２７５号公開公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示の技術では、ガード構造を平面視においてチップより外側に形成し、金属パターンと同層まで形成すると、金属パターンの金属元素がチップに含まれる半導体層に拡散し、チップに含まれる半導体層の特性が劣化する可能性がある。
【０００６】
本発明の半導体装置は、半導体装置に対する保護性能を高くしながら、金属元素の拡散を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの形態に係る半導体装置は、第１配線構造と第１半導体層とを含む第１基板と、第２配線構造と第２半導体層とを含む第２基板と、を有し、前記第１配線構造に含まれる第１金属パターンと前記第２配線構造に含まれる第２金属パターンとを接合して前記第１半導体層と前記第２半導体層とは互いに電気的に接続されており、前記第１半導体層側から視た平面視において、前記第２半導体層は前記第１半導体層より大きく、前記第２配線構造は、前記第２金属パターンと同じ高さに配された第３金属パターンを有するガード構造を含み、前記平面視において、前記第３金属パターンと前記第３金属パターンに接触する拡散防止膜との接触部が前記第１半導体層の外に位置する。
【０００８】
また、別の形態に係る半導体装置は、第１配線構造と第１半導体層とを含む第１基板と、第２配線構造と第２半導体層とを含む第２基板と、を有し、前記第１配線構造に含まれる第１金属パターンと前記第２配線構造に含まれる第２金属パターンとを接合して前記第１半導体層と前記第２半導体層とは互いに電気的に接続されており、前記第１半導体層側から視た平面視において、前記第２半導体層は前記第１半導体層より大きく、前記第２配線構造は、前記第２金属パターンと同じ高さに配された第３金属パターンを有するガード構造を含み、前記平面視において、前記第３金属パターンと前記第３金属パターンに接触する膜との接触部が前記第１半導体層の外に位置し、前記膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮからなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体装置に対する保護性能を高くしながら、チップに含まれる半導体層への金属元素の拡散を抑制可能な半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態による半導体装置の概略平面図及び概略断面図
第１実施形態による半導体装置の接合部の断面模式図
第１実施形態による半導体装置の接合部の断面模式図
第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図
第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図
第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図
第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図
第２実施形態による半導体装置の概略平面図及び概略断面図
第２実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図
第２実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図
第２実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図
第２実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図
第２実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図
第３実施形態による光電変換システムの構成を示す図
第４実施形態による移動体の構成、動作を示す図
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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