固体摄像装置、固体摄像装置制造方法和电子设备与流程

本发明涉及固体摄像装置、固体摄像装置制造方法和电子设备，并且特别地，涉及能够增大基板的利用效率的固体摄像装置、固体摄像装置制造方法和电子设备。

背景技术：

在相关技术中，作为固体摄像装置，已知的有以诸如互补金属氧化物半导体(CMOS；complementary metal oxide semiconductor)等金属氧化物半导体(MOS；metal oxide semiconductor)型图像传感器为代表的放大型固体摄像装置。而且，已知的还有以电荷耦合器件(CCD；charge coupled device)图像传感器为代表的电荷传输型固体摄像装置。

固体摄像装置已经广泛用于数码相机、或数码摄影机等。近年来，MOS型图像传感器由于具有低电源电压、或由于电力消耗的考虑等等，已经在许多情况下被用作安装于诸如具有照相机的移动电话及个人数字助手(PDA；personal digital assistants)等移动设备上的固体摄像装置。

MOS型固体摄像装置是由光电二极管(PD；photodiode)和多个像素晶体管形成的，在所述光电二极管中，单位像素作为光电转换部，并且该MOS型固体摄像装置由像素阵列(像素区域)和周边电路区域构成，在像素阵列中多个单位像素以二维的方式排列着。所述多个像素晶体管是都由MOS晶体管形成的，并且所述多个像素晶体管由包括传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管在内的三个晶体管构成或由这三个晶体管再加上选择晶体管而得到的四个晶体管构成。

而且，在上述的固体摄像装置中，也已经提出了将具有不同功能的多个半导体芯片彼此重叠以便彼此电连接的堆叠结构。

因为在堆叠结构中能够以与各半导体芯片的功能对应的方式最适宜地形成电路，所以能够容易地实现装置的高功能性。

例如，能够与设置有传感器电路的半导体芯片的功能和设置有逻辑电路(在该逻辑电路中，设置有被构造成处理信号的电路)的半导体芯片的功能对应的方式最适宜地形成传感器电路和逻辑电路，以使得能够制造出高性能的固体摄像装置。在这种情况下，在各所述半导体芯片的基板中设置有贯通电极(through electrode)以使多个半导体芯片彼此电连接。

然而，当半导体器件是通过使用穿过基板的连接导体来使不同种芯片(heterogeneous chips)彼此连接而被构成时，在确保深处基板的绝缘的同时，必须开设有连接孔。因此，由于在加工连接孔和埋入连接导体时所必需的制造工艺的成本经济性的原因，实用化是很困难的。

另一方面，必须使上部芯片减薄到最大极限以便形成例如大约1μm的小接触孔。在这种情况下，诸如在减薄之前将上部芯片接合至支撑基板等复杂步骤是必要的，并且制造成本增加了。此外，因为必须使用诸如钨(W)等具有良好覆盖性能的化学气相沉积(CVD；chemical vapor deposition)膜作为连接导体以便将该连接导体埋入高纵横比的连接孔中，所以该连接导体的材料是有限的。

因此，已经提出了一种能够充分地发挥各种性能、能够获得高性能、并且能够实现批量生产和成本降低的诸如固体摄像装置等半导体器件的制造方法(例如，参照专利文献1)。

在专利文献1中，提出了通过如下方式来实现的堆叠结构：将背面型图像传感器的支撑基板作为逻辑电路而堆叠，并且使用将该图像传感器减薄的步骤而从上部设置多个连接接触部。

然而，近年来，也已经提出了三层堆叠型固体摄像装置。当堆叠型图像传感器被构成为三层堆叠结构时，具有光接收部的传感器必须拍摄光。因此，因为该传感器被配置于最上部处，所以将两个芯片堆叠为它的下层。在这种情况下，例如逻辑芯片、或存储器芯片等能够用作充当下层的那两个芯片。

通常，较佳的是，当电路被堆叠时，不使用支撑基板以便使硅基板变薄。在这种情况下，在生产电路的时候，首先将充当下层的两个芯片的电路表面以彼此面对的方式接合，并且将第二层的芯片减薄。随后，以将最上层的传感器堆叠为背面型的方式接合所述最上层的传感器，并且进一步将该芯片减薄。

然而，相应地，三层堆叠结构中会出现下列问题。换言之，至焊盘金属的焊盘开口不必要地变得太深。换言之，因为开口被设置得直至第二层芯片中的Al层，所以该开口必须穿过最上层芯片中的传感器、穿过第二层芯片中的硅基板、然后到达布线层的最下层中的Al层。在使深的焊盘开口的过程中会出现使抗蚀剂增厚以及在干式蚀刻之后使抗蚀剂固化的问题。

例如，因为在开口的时候芯片上已经形成了有机透镜，所以必须使用化学溶液除掉抗蚀剂。然而，固化的抗蚀剂容易遗留在残渣上，并因此会阻止入射光入射在该透镜上。因为干式蚀刻而产生的沉积物也是个问题。特别地，粘附到焊盘的金属表面和焊盘开口的侧壁上并且不能从这些地方除掉的沉积物会在完成芯片之后通过吸收湿气而产生氟离子，且造成焊盘的金属被溶解(腐蚀)的故障。如上所述，工艺因为较深的焊盘而变得困难。

而且，在第二层或其以下层中的焊盘开口区域中，至今都必须在堆叠产品中形成贯通开口。因此，不能设置布线或电路元件，并且会产生许多死区。本来对于上部基板并非必要进行评估的评估项目必须在所有的堆叠层已经完成之后被执行测量作业，并且要对一个完成的堆叠产品执行诸如丢弃有缺陷的晶片或冗余修复等作业。因此，导致了缺陷率增大或测量时间增加。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：JP 2010-245506A

技术实现要素：

所要解决的技术问题

如上所述，在相关技术中，在三层堆叠型固体摄像装置中，因为通常必须形成开口，所以不能设置配线或电路元件，并且会产生许多死区。因此，必须有效地使用被认为是死区的区域并且必须增大基板的利用效率。

本发明是鉴于这样的情形而被做出的，并且本发明的目的旨在增大基板的利用效率。

解决技术问题的技术方案

根据本发明的一方面，提供了一种固体摄像装置，它包括第一半导体基板以及第二半导体基板和第三半导体基板，所述第一半导体基板设置有具有光电转换部的传感器电路，所述第二半导体基板和所述第三半导体基板分别设置有不同于所述传感器电路的电路。所述第一半导体基板充当最上层，并且所述第一半导体基板、所述第二半导体基板和所述第三半导体基板彼此堆叠成三层。所述第一半导体基板中配置有构成外部连接用电极的电极用金属元件，并且所述第二半导体基板或所述第三半导体基板内配置有构成测量端子用电极的电极用金属元件，且所述第一半导体基板是在执行预定测量之后被堆叠的。

根据本发明的一方面，提供了一种固体摄像装置制造方法，该固体摄像装置包括第一半导体基板以及第二半导体基板和第三半导体基板的固体摄像装置，所述第一半导体基板设置有具有光电转换部的传感器电路，所述第二半导体基板和所述第三半导体基板分别设置有不同于所述传感器电路的电路。所述方法包括以下步骤：使所述第一半导体基板充当最上层，并且将所述第一半导体基板、所述第二半导体基板和所述第三半导体基板彼此堆叠成三层；在所述第一半导体基板中配置构成外部连接用电极的电极用金属元件；以及在所述第二半导体基板或所述第三半导体基板内配置构成测量端子用电极的电极用金属元件，并且在执行预定测量之后堆叠所述第一半导体基板。

根据本发明的一方面，提供了一种电子设备，它包括固体摄像装置，该固体摄像装置包括第一半导体基板以及第二半导体基板和第三半导体基板，所述第一半导体基板设置有具有光电转换部的传感器电路，所述第二半导体基板和所述第三半导体基板分别设置有不同于所述传感器电路的电路。所述第一半导体基板充当最上层，并且所述第一半导体基板、所述第二半导体基板和所述第三半导体基板彼此堆叠成三层。所述第一半导体基板中配置有构成外部连接用电极的电极用金属元件，并且所述第二半导体基板或所述第三半导体基板内配置有构成测量端子用电极的电极用金属元件，且所述第一半导体基板是在执行预定测量之后被堆叠的。

根据本发明的一方面，固体摄像装置包括第一半导体基板以及第二半导体基板和第三半导体基板，所述第一半导体基板设置有具有光电转换部的传感器电路，所述第二半导体基板和所述第三半导体基板分别设置有不同于所述传感器电路的电路。所述第一半导体基板充当最上层，并且所述第一半导体基板、所述第二半导体基板和所述第三半导体基板彼此堆叠成三层。所述第一半导体基板中配置有构成外部连接用电极的电极用金属元件，并且所述第二半导体基板或所述第三半导体基板内配置有构成测量端子用电极的电极用金属元件，且所述第一半导体基板是在执行预定测量之后被堆叠的。

本发明的有益效果

根据本发明的一方面，能够增大基板的利用效率。

附图说明

图1是用来说明相关技术中的堆叠型固体摄像装置中的像素部的构造的截面图。

图2是用来说明三层堆叠型固体摄像装置的制造方法的图。

图3是用来说明三层堆叠型固体摄像装置的制造方法的图。

图4是用来说明利用相关技术而被制造的三层堆叠结构的固体摄像装置中的像素部的构造的截面图。

图5是用来说明与应用本发明技术的固体摄像装置中的像素部的实施例有关的构造的截面图。

图6是用来说明图5中的焊盘孔和铝焊盘的图。

图7是示出了三层堆叠结构的固体摄像元件中的连接构造的图。

图8是图示了测量用的铝焊盘与作为测量对象的基板之间的关系的图。

图9是用来说明三层堆叠结构的固体摄像元件的制造方法的图。

图10是图示了针对铝焊盘而言的测量位置和连接位置的关系的图。

图11是用来说明探针痕迹的平坦化的图。

图12是用来说明四层堆叠结构的固体摄像元件的制造方法的图。

图13是图示了测量用的铝焊盘与作为测量对象的基板之间的关系的图。

图14是第一层基板的平面图。

图15是第二层基板的平面图。

图16是第三层基板的平面图。

图17是用来说明测试电路的共用的图。

图18是用来说明上部基板与下部基板之间的共用的图。

图19是示出了应用本发明技术的固体摄像装置的示意性构造的图。

图20是示出了应用本发明技术的电子设备的构造示例的框图。

具体实施方式

以下，将参照附图来说明本文中所披露的技术的实施例。

首先，将说明相关技术中的问题。

如上所述，在相关技术中，已经提出了通过将具有不同功能的多个半导体芯片彼此重叠并且彼此电连接而得到的堆叠结构的固体摄像装置。在堆叠结构的固体摄像装置中，能够与各半导体芯片的功能对应的方式最适宜地形成电路。因此，能够容易地实现固体摄像装置的高功能性。

例如，高性能固体摄像装置能够通过以与具有传感器电路的半导体芯片的功能和具有逻辑电路(这些逻辑电路设置有被构造成处理信号的电路)的半导体芯片的功能对应的方式最适宜地形成这些传感器电路和这些逻辑电路而被制造出来。在这种情况下，在各所述半导体芯片的基板(多个半导体基板)中设置有贯通电极，以便这些半导体基板能够彼此电连接。

图1是用来说明相关技术中的堆叠型固体摄像装置的像素部的构造的截面图。

与像素部有关的固体摄像装置被构成为通过将第一半导体基板和第二半导体基板彼此堆叠而构成的背侧照射型CMOS(互补金属氧化物半导体；complementary metal oxide semiconductor)图像传感器。换言之，图1中所示的固体摄像装置被设定为两层堆叠结构。

如图1所示，在第一半导体基板31的各区域中形成图像传感器(即，像素阵列(以下，称为像素区域)和控制区域)。换言之，在半导体基板(例如，硅基板)31的各区域中形成充当各像素中的光电转换部的光电二极管(PD)34，并且在各半导体阱区域中形成像素晶体管的源极/漏极区域。

在分别形成有像素的基板表面(元件形成表面)上经由栅极绝缘膜分别形成栅极电极，并且像素晶体管Tr1和像素晶体管Tr2是由栅极电极和与栅极电极配对的源极/漏极区域形成的。靠近PD 34的像素晶体管Tr1对应于传输晶体管，并且像素晶体管Tr1的源极/漏极区域对应于浮动扩散部(FD；floating diffusion)。

随后，在第一半导体基板31的表面上形成第一层的层间绝缘膜39，在层间绝缘膜39中形成连接孔，并且形成要被连接至必要晶体管的连接导体44。随后，经由层间绝缘膜39由要被连接至连接导体44的多层(在这个示例中，两层)金属布线形成多层布线层41。这些金属布线是由铜(Cu)布线形成的。通常，Cu布线(金属布线)分别被覆盖有能够防止Cu扩散的阻挡金属膜。因为这个原因，在多层布线层41上形成充当Cu布线的盖膜的保护膜。

通过上述工艺，形成了处于半成品状态的具有像素区域和控制区域的第一半导体基板31。

另一方面，例如，在第二半导体基板45的各区域中形成具有信号处理电路的逻辑电路，所述信号处理电路与用于控制像素区域的信号处理或用于控制与外部的通信的信号处理有关。换言之，在半导体基板(例如，硅基板)45的表面侧的p型半导体阱区域中形成要被元件分离区分离的多个金属氧化物半导体(MOS；metal oxide semiconductor)晶体管Tr6、Tr7和Tr8，这些MOS晶体管Tr6、Tr7和Tr8构成所述逻辑电路。

随后，在第二半导体基板45的表面上形成第一层的层间绝缘膜49，在层间绝缘膜49中形成连接孔，并且形成要被连接至必要晶体管的连接导体54。随后，经由层间绝缘膜49通过形成要被连接至连接导体54的多层(在这个示例中，四层)金属布线来形成多层布线层55。这些金属布线分别是使用Cu布线形成的。在多层布线层55上形成充当Cu布线(金属布线)的盖膜的保护膜。在这里，多层布线层55的最上层是由充当电极的铝焊盘形成的。

通过上述工艺，形成了具有逻辑电路的第二半导体基板45。

而且，以让多层布线层41和多层布线层55彼此面对的方式，将第一半导体基板31和第二半导体基板45在接合表面99处接合。接合的示例包括等离子体接合和使用粘合剂的接合。此外，第一半导体基板31通过从它的背面侧(在图1中，面向上侧的表面)对第一半导体基板31进行磨削/研磨而被减薄，因此当第一半导体基板31被构成为背侧照射型固体摄像装置时，第一半导体基板31的背面被设定为光入射面。

在减薄后的第一半导体基板31的必要位置处分别形成从背面侧穿过第一半导体基板31并且到达第二半导体基板45的多层布线层55中的最上层的铝焊盘的连接孔。同时，邻近于该贯通连接孔，在第一半导体基板31中分别形成有从第一半导体基板31的背面侧到达第一半导体基板31侧的第一层布线的连接孔。

随后，贯通连接导体64和连接导体65被埋入上述两个贯通连接孔内。诸如铜(Cu)和钨(W)等金属能够用作贯通连接导体64和连接导体65。

如上所述，因为用于执行信号处理等的逻辑电路被形成于第二半导体基板45中，所以必须通过将各所述晶体管的电极和信号线连接起来而进行信号交换。换言之，逻辑电路根据与外部交换的信号而进行操作。因此，第二半导体基板45中的铝焊盘53是外部连接用电极。

因为这个原因，形成穿过第一半导体基板31的焊盘孔81，以使得能够在第二半导体基板中的铝焊盘53上执行布线接合，并因此使铝焊盘53露出。此后，形成平坦化膜73，例如，在平坦化膜73上与像素对应地形成红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的芯片上彩色滤光片74，并且在芯片上彩色滤光片74上形成芯片上微透镜75。而且，焊盘孔81形成于第一半导体基板31中，且使得焊盘孔81从第一半导体基板31的背面侧(光接收表面侧)到达充当用来与外部装置、或外部电路等进行信号的发送或接收等的电极的铝焊盘53。

因此，完成了堆叠半导体结构的工艺。

然后，背侧照射型固体摄像装置的晶片能够通过将上述半导体芯片切割成晶片而被获得。

另一方面，近年来，已经开发出了三层堆叠型固体摄像装置。三层堆叠型固体摄像装置除了包括形成有像素区域和控制区域(以下，也称为传感器电路)的第一半导体基板和形成有逻辑电路的第二半导体基板以外，还通过包括例如形成有存储器电路的第三半导体基板而被构成。

例如，三层堆叠型固体摄像装置是如图2和图3所示地被制造的。

如图2所示，首先将第二半导体基板112和第三半导体基板113以使它们的电路表面彼此面对的方式接合在一起。需要注意的是，这两个半导体基板的层间膜是实际上被接合的。而且，减薄第二半导体基板112。

随后，如图3所示，在第一半导体基板111的背面朝上的同时将第一半导体基板111接合在减薄后的第二半导体基板112上。需要注意的是，这两个半导体基板的层间膜是实际上被接合的。而且，减薄第一半导体基板111。

如上所述，当堆叠型图像传感器由三层堆叠结构构成时，具有光接收部的传感器电路必须拍摄光。因此，该传感器电路被配置于最上部上，并且在该传感器电路下堆叠逻辑电路和存储器电路这两个下层。

而且，当各电路彼此堆叠时，期望的是，在不使用当将硅基板减薄时所使用的支撑基板的情况下完成堆叠。因为这个原因，当制造各电路时，首先将充当下层的两个半导体基板的电路表面以彼此面对的方式接合，并且减薄充当第二层的半导体基板(第二半导体基板112)。随后，把充当最上层的半导体基板(第一半导体基板111)以接合为背面型的方式进行堆叠，并且进一步减薄该半导体基板。

然而，相应地，三层堆叠结构中会出现下列问题。

图4是用来说明利用相关技术而被制造的三层堆叠结构的固体摄像装置中的像素部的构造的截面图。

相关技术中的三层堆叠结构的第一个问题是焊盘孔太深。在图4中，形成有比图1中的焊盘孔81还深的焊盘孔121。

换言之，当设置三层堆叠结构时，参照图2和图3，如上所述地将第二半导体基板112的电路表面以面向第三半导体基板的电路表面的方式接合。因为这个原因，充当第二半导体基板的多层布线层中的最上层的铝焊盘被移动得远离第一半导体基板111的光接收表面，因此，只要开口部不被形成为穿过第一半导体基板且大体上穿过第二半导体基板，第二半导体基板中的铝焊盘133(外部连接用电极)就不会暴露出来。

为了使深焊盘孔121开口，必须增厚抗蚀剂。当为了使深焊盘孔121开口而增厚抗蚀剂时，在干式蚀刻之后使抗蚀剂固化是一个问题。例如，因为使用有机材料的芯片上微透镜已经在开口的时候形成于第一半导体基板上，所以必须使用化学溶液除掉抗蚀剂。然而，固化的抗蚀剂容易遗留在残渣上，并因此会阻止入射光入射在透镜上。

而且，当使深焊盘孔121开口时，由于干式蚀刻而产生的沉积物也是一个问题。特别地，粘附到铝焊盘133的表面和焊盘孔121的侧壁上并且不能从这些地方除掉的沉积物例如在完成三层堆叠结构之后通过吸收湿气而产生氟离子，并且会造成铝焊盘的金属被溶解(腐蚀)的故障。

如上所述，在相关技术中，固体摄像装置的制造工艺因为深焊盘孔而变得困难。

图5是用来说明与应用本发明技术的固体摄像装置中的像素部的一个实施例有关的构造的截面图。与像素部有关的该固体摄像装置被构成为通过将第一半导体基板、第二半导体基板和第三半导体基板彼此堆叠而构成的背侧照射型CMOS图像传感器。换言之，图5中所示的与像素部有关的固体摄像装置被设定为三层堆叠结构。

而且，该固体摄像装置除了包括形成有传感器电路的第一半导体基板和形成有逻辑电路的第二半导体基板以外，还通过包括例如形成有存储器电路的第三半导体基板而被构成。所述逻辑电路和所述存储器电路根据与外部进行交换的信号而进行操作。

在该实施例中，第二半导体基板被描述为逻辑电路并且第三半导体基板被描述为存储器电路，但是即使在第二半导体基板被描述为存储器电路并且第三半导体基板被描述为逻辑电路的情况下，也能够实现具有与上述情况下的功能相同的功能的芯片。

如图5所示，在第一半导体基板(例如，硅基板)211中形成有充当像素中的光电转换部的PD 234，并且在各半导体阱区域中形成有像素晶体管的源极/漏极区域。

在分别形成有像素的基板表面上经由栅极绝缘膜分别形成有栅极电极，并且像素晶体管Tr1和像素晶体管Tr2由栅极电极和与栅极电极配对的源极/漏极区域形成。靠近PD 234的像素晶体管Tr1对应于传输晶体管，并且像素晶体管Tr1中的源极/漏极区域对应于FD。

在第一半导体基板211上形成有层间绝缘膜，在该层间绝缘膜中形成有连接孔，并且形成了要被连接至像素晶体管Tr1和像素晶体管Tr2的连接导体244。通过形成要被连接至连接导体244的多层金属布线240而形成了多层布线层245。Cu布线240(金属布线)是由铜(Cu)布线形成的。通常，Cu布线分别被覆盖有能够防止Cu扩散的阻挡金属膜。因为这个原因，在多层布线层245上形成有充当Cu布线的盖膜的保护膜。

第一半导体基板211的多层布线层245中的最下层上形成有充当外部连接用电极的铝焊盘280。换言之，铝焊盘280形成于比Cu布线240更靠近与第二半导体基板212的接合表面291的位置处。该外部连接用电极被用作与外部交换信号有关的布线的一端。需要注意的是，该电极在这里被描述成由铝形成，但是该电极可以由其它金属形成。

第一半导体基板211中形成有用于与第二半导体基板212的电连接的接触部265。接触部265被连接至第二半导体基板212中的下面将说明的接触部311，并且还被连接至第一半导体基板211中的铝焊盘280。

第一半导体基板211中形成有焊盘孔351，其从第一半导体基板211的背面侧(光接收表面侧)到达铝焊盘280。

图6是用来说明焊盘孔351和铝焊盘280的构造的图。图6中的A是靠近焊盘孔351的部分的放大图，并且图6中的B是从上面观察的铝焊盘280的焊盘孔351的图。

如图6中的B所示，多个接触部265被布置成连接至铝焊盘280的端部，以便能够减小连接电阻。

再次参照图5，第一半导体基板211的整个背面上形成有绝缘保护膜，并且如在上面参照图1所说明的情况中一样在要被遮挡的区域上形成有遮光膜。而且，在平坦化膜上以与像素对应的方式形成芯片上彩色滤光片274，并且芯片上微透镜275形成于芯片上彩色滤光片274上。

另一方面，第二半导体基板212形成有逻辑电路。换言之，在该半导体基板(例如，硅基板)212的p型半导体阱区域中形成有MOS晶体管Tr6、MOS晶体管Tr7和MOS晶体管Tr8，这些晶体管是构成逻辑电路的多个晶体管。

而且，在第二半导体基板212中，形成有被连接至MOS晶体管Tr6、MOS晶体管Tr7和MOS晶体管Tr8的连接导体254。通过形成要被连接至连接导体254的多层金属布线250而形成了多层布线层255。这些金属布线是由铜(Cu)布线形成的。在多层布线层255上形成有充当Cu布线(金属布线)250中各者的盖膜的保护膜。

第二半导体基板212的多层布线层255中的最下层上形成有充当电极的铝焊盘320。在第二半导体基板212中，建立有用于与第一半导体基板211及第三半导体基板213的电连接的接触部311。接触部311被连接至第一半导体基板211中的接触部265，并且还被连接至第三半导体基板213中的铝焊盘330。

而且，第三半导体基板213形成有存储器电路。换言之，在该半导体基板(例如，硅基板)213的p型半导体阱区域中形成有MOS晶体管Tr11、MOS晶体管Tr12和MOS晶体管Tr13，这些晶体管是构成存储器电路的多个晶体管。

而且，在第三半导体基板213中，形成有被连接至MOS晶体管Tr11、MOS晶体管Tr12和MOS晶体管Tr13的连接导体344。通过形成要被连接至连接导体344的多层金属布线340而形成了多层布线层345。这些金属布线是由铜(Cu)布线形成的。在多层布线层345上形成有充当Cu布线(金属布线)340中各者的盖膜的保护膜。在多层布线层345中的最上层上形成有充当电极的铝焊盘330。

因为图5中所示的固体摄像装置中设置有接触部265和接触部311，所以第一半导体基板211至第三半导体基板213能够通过铝焊盘280而相互交换信号。

即使在图5所示的固体摄像装置中，如上面参照图2和图3所述，第二半导体基板212的层间膜和第三半导体基板213的层间膜也是在接合表面292处接合的。第二半导体基板212的层间膜和第一半导体基板211的层间膜是在接合表面291处接合的。

换言之，如上面参照图2和图3所述，首先把充当下层的两个半导体基板的电路表面以彼此面对的方式接合，并且把充当第二层的半导体基板(第二半导体基板212)减薄。此后，把充当最上层的半导体基板(第一半导体基板211)以接合为背面型的方式进行堆叠，并且进一步减薄该半导体基板。在这种情况下，在接触部311的上层被平坦化之后，第一半导体基板211以背面型的方式接合到第二半导体基板212上。

因此，当各电路彼此堆叠时，不使用支撑基板就能完成堆叠，从而使硅基板变薄。

如上所述，在如图5所示的三层堆叠结构的固体摄像装置中，因为焊盘孔351只形成于第一半导体基板211中，所以能够有效地利用焊盘孔351的下层的区域，因此与例如图4中所示的相关技术中的三层堆叠结构的固体摄像元件相比，能够增大基板的利用效率。

接下来，将参照图7至图18来说明堆叠结构的固体摄像元件中的基板的利用效率的进一步增大。需要注意的是，下文中，使用与图5的构造示例相比而言以简化的方式示出的固体摄像元件来给出说明，并且虽然这两个固体摄像元件中的构成元件彼此对应，但是在一些情况下，利用不同的附图标记表示这些构成元件。

图7中所示的固体摄像元件500由通过将第一层基板501、第二层基板502和第三层基板503彼此堆叠而得到的三层堆叠结构构成。需要注意的是，第一层基板501、第二层基板502和第三层基板503分别对应于例如图5中的第一半导体基板211、第二半导体基板212和第三半导体基板213。换言之，在固体摄像元件500中，第一层基板501设置有传感器电路，第二层基板502设置有逻辑电路，并且第三层基板503设置有存储器电路。

第一层基板501被构造成使得布线层512堆叠在硅基板511的表面(面对图7中的下侧的表面)侧上，并且平坦化膜513堆叠在硅基板511的背面(面对图7中的上侧的表面)侧上。而且，在第一层基板501中，焊盘孔515被形成为从背面侧穿过第一层基板501至形成于布线层512中的铝焊盘514。而且，在第一层基板501中，形成有将铝焊盘514连接至第二层基板502和第三层基板503中的至少一者的接触部516。需要注意的是，铝焊盘514、焊盘孔515和接触部516分别对应于例如图5中的铝焊盘280、焊盘孔351和接触部265。

第二层基板502被构造成使得布线层522堆叠在硅基板521的背面(面对图7中的上侧的表面)侧上，并且布线层523堆叠在硅基板521的表面(面对图7中的下侧的表面)侧上。而且，在第二层基板502中，布线层522形成有背面侧的铝焊盘524，并且布线层523形成有表面侧的铝焊盘525。而且，第二层基板502形成有将第一层基板501和第三层基板503连接起来的接触部526。第二层基板502形成有：背面侧的铝焊盘524；表面侧的铝焊盘525；以及接触部527，这些接触部分别连接用于构成设置于第二层基板502中的逻辑电路的晶体管。需要注意的是，接触部526和接触部527对应于例如图5中的接触部311。

第三层基板503被构造成使得布线层532堆叠在硅基板531的表面(面对图7中的上侧的表面)侧上，并且布线层533堆叠在布线层532上。而且，在第三层基板503中，布线层533形成有铝焊盘534。在第三层基板503中，在布线层532中形成有将铝焊盘534连接至设置于第三层基板503中的存储器电路的连接导体535。需要注意的是，铝焊盘534和连接导体535分别对应于例如图5中的铝焊盘330和连接导体344。

第一层基板501和第二层基板502经由接合表面291而彼此贴合，并且第二层基板502和第三层基板503经由接合表面292而彼此贴合，从而构成固体摄像元件500。

在以这种方式构成的固体摄像元件500中，形成于第一层基板501的布线层512中的铝焊盘514充当外部连接用电极(金属元件)。在具有必须与外部交换信号的逻辑电路的第二层基板502中，代替外部连接用电极的是，设置有用作测量端子用电极(金属元件)的背面侧的铝焊盘524和表面侧的铝焊盘525。同样地，在具有存储器电路的第三层基板503中，代替外部连接用电极的是，设置有用作测量端子用电极(金属元件)的铝焊盘534。

这里，在固体摄像元件500中，多个连接构造能够被用作充当外部连接用电极的铝焊盘514的连接构造。换言之，连接构造A、连接构造B和连接构造C从图7中的右边开始按顺序而被图示为铝焊盘514的三个连接构造。

例如，连接构造A是这样的构造：其中，第二层基板502和第三层基板503被连接至充当外部连接用电极的铝焊盘514A。换言之，在连接构造A中，铝焊盘514A与背面侧的铝焊盘524A之间的电连接是利用接触部516A而被建立的，并且背面侧的铝焊盘524A与铝焊盘534A之间的电连接是利用接触部526A而被建立的。第一层基板501、第二层基板502和第三层基板503通过这样的连接构造A而彼此连接，并因此能够形成当在堆叠之前进行测量时和在堆叠之后进行测量时具有相同功能的连接端子。

连接构造B是这样的构造：其中，第二层基板502被连接至充当外部连接用电极的铝焊盘514B。换言之，在连接构造B中，虽然铝焊盘514B与背面侧的铝焊盘524B之间的电连接是利用接触部516B而被建立的，但是铝焊盘534B与外部的电连接没有建立。第一层基板501和第二层基板502通过这样的连接构造B而彼此连接，并因此能够以堆叠的方式形成当在堆叠之前进行测量时和在堆叠之后进行测量时具有独立的其它功能的外部连接用电极和测量用电极。

连接构造C是这样的构造：其中，第三层基板503被连接至充当外部连接用电极的铝焊盘514C。换言之，在连接构造C中，虽然铝焊盘514C与铝焊盘534C之间的电连接是利用接触部516C和526C而被建立的，但是背面侧的铝焊盘524C与外部的电连接没有建立。第一层基板501和第三层基板503通过连接构造C而彼此连接，并因此能够以堆叠的方式形成当在堆叠之前进行测量时和在堆叠之后进行测量时具有独立的其它功能的外部连接用电极和测量用电极。

如上所述，在固体摄像元件500中，各铝焊盘的功能能够通过将第一层基板501、第二层基板502和第三层基板503之间的连接构造建立为诸如连接构造A、连接构造B和连接构造C等不同构造而被分别地创建。换言之，充当外部连接用电极的铝焊盘514、充当测量用电极的背面侧的铝焊盘524和表面侧的铝焊盘525、以及充当测量用电极的铝焊盘534以混合的方式设置着。

第一层基板501中的铝焊盘514、第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524和表面侧的铝焊盘525、以及第三层基板503中的铝焊盘534被设置于在垂直方向上大体相同的位置(当从垂直于这些基板的表面的方向观察时彼此重叠的位置)处。

像在连接构造A和连接构造B中，第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524被用来经由第一层基板501中的铝焊盘514而与外部连接，并且被用来在第二层基板502中从背面侧对逻辑电路进行单独地测量。例如，像在连接构造C中，没有建立与外部的电连接的背面侧的铝焊盘524C被用作测量专用的电极端子。第二层基板502中的没有建立与外部的电连接的表面侧的铝焊盘525被用作在第二层基板502中从表面侧对逻辑电路进行单独地测量时专用的电极端子。

同样地，像在连接构造A和连接构造C中，第三层基板503中的铝焊盘534被用来经由第一层基板501中的铝焊盘514而与外部连接，并且被用来在第三层基板503中从表面侧对存储器电路进行单独地测量。例如，像在连接构造B中，没有建立与外部的电连接的铝焊盘534B被用作测量专用的电极端子。

作为通过将第二层基板502和第三层基板503彼此堆叠而得到的堆叠产品，第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524能够用来测量第二层基板502中的逻辑电路和第三层基板503中的存储器电路。

图8图示了测量用的铝焊盘与作为测量对象的基板之间的关系。

换言之，在第二层基板502和第三层基板503彼此接合之前，第二层基板502中的表面侧的铝焊盘525只能够被用于第二层基板502中的单独测量。同样地，在第二层基板502和第三层基板503彼此接合之前，第三层基板503中的铝焊盘534只能够被用于第三层基板503中的单独测量。

第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524能够被用于第二层基板502中的单独测量、第三层基板503中的单独测量以及通过将第二层基板502和第三层基板503堆叠为一体而得到的堆叠产品中的测量(评估)。换言之，能够对堆叠进行评估的功能方面可以添加给第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524。

接下来，将参照图9说明三层堆叠结构的固体摄像元件500的制造方法。

首先，在第一个步骤中，使用第三层基板503中的铝焊盘534来测量形成于第三层基板503中的电路536。在第三层基板503中，诸如存储器电路等电路536被形成于硅基板531中，并且电路536经由连接导体535而被连接至铝焊盘534。因此，电路536能够通过使测量探针与铝焊盘534接触而被单独测量。

随后，在第二个步骤中，经由接合表面292而将第二层基板502接合至第三层基板503。而且，使用第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524来测量形成于第二层基板502中的电路528和形成于第三层基板503中的电路536。

在第二层基板502中，诸如逻辑电路等电路528被形成于硅基板521中，并且电路528经由连接导体529、表面侧的铝焊盘525和接触部527而被连接至背面侧的铝焊盘524。而且，背面侧的铝焊盘524经由接触部526而被连接至铝焊盘534。因此，例如，单独的电路528、单独的电路536、以及充当堆叠产品的电路528和电路536能够通过使测量探针与背面侧的铝焊盘524接触而被测量。

在上述测量之后，在第三个步骤中，经由接合表面291而将第一层基板501接合至第二层基板502，并且外部连接用的布线被连接至铝焊盘514。使用第一层基板501中的铝焊盘514来测量形成于第一层基板501中的电路518、形成于第二层基板502中的电路528和形成于第三层基板503中的电路536。

在第一层基板501中，诸如传感器电路等电路518被形成于硅基板511中，并且电路518经由连接导体517而被连接至铝焊盘514。而且，铝焊盘514经由接触部516而被连接至背面侧的铝焊盘524。因此，例如，单独的电路518、单独的电路528、以及单独的电路536能够通过使测量探针与铝焊盘514接触而被测量。充当堆叠产品的电路518和电路528、充当堆叠产品的电路518和电路536、以及充当堆叠产品的电路518和电路528及电路536能够被测量。

如上所述，在固体摄像元件500中，因为每当基板被堆叠时都能够使用铝焊盘来测量电路，所以没有必要将下层的电路连接至最上层的铝焊盘。因此，例如，与在所有的基体被彼此堆叠之后对电路进行测量的构造相比，能够增大基板的利用效率。

在图9所示的第二个步骤中，当使用第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524进行测量时，如果在直到第二层基板502的各基板中存在着有缺陷的部分，那么在这个步骤中对晶片(堆叠产品)进行挑选，并且能够在堆叠第一层基板501之前丢弃有缺陷的晶片。或者，如果在直到第二层基板502的各基板中存在着有缺陷的部分，那么可以对所述有缺陷的部分进行冗余(redundancy)修复。换言之，当第一层基板501被测量时，如果必须通过测量上面堆叠有第一层基板501的第二层基板502(逻辑电路)和第三层基板503(存储器电路)来执行修复，那么这是因为必须在第一层基板501内设置对第二层基板502和第三层基板503进行测量时所必需的焊盘开口部电极。

需要注意的是，当使用第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524进行测量时，测试电路或冗余电路(熔丝部分(fuse portion))能够被设置于与被测试的电路或被执行冗余救济的电路所在的基板不同的基板中。换言之，测试电路能够被设置于第二层基板502中，并且被测试的电路能够被设置于第三层基板503中。

如上所述，只有第一层基板501自身与产品的接口的测量评估所必需的端子充当形成于固体摄像元件500的第一层基板501中的铝焊盘514，并且其它测量所必需的电极被设立于第二层基板502或其以下层的基板中。因此，能够防止焊盘电极的重复，并因此可以对于芯片面积的减小化做出极大的贡献。

接下来，将参照图10说明铝焊盘514的测量位置与连接位置之间的关系。图10图示了从焊盘孔515之上观察铝焊盘514的示例。

例如，必须将充当测量区域的测量位置和充当来自外部的布线的连接区域的连接位置布置于不同的区域中，以便当利用测量探针进行测量时能够降低发生在铝焊盘514处的探针损坏。如该图所示，焊盘孔515在平面图中被开口成矩形，且使得测量位置和连接位置能够处于铝焊盘514的不同区域中。因为这个原因，例如，焊盘孔515被形成为其面积是设置于其它层的基板中的开口部的面积的近似两倍。

如图10所示，在铝焊盘514的附近设置有多个接触部516。例如，当铝焊盘514被用作电源的电极时，最大数量的(在图10的示例中，24个)接触部516被设置于能够用来形成接触部516的区域中以便抑制由于来自电源的电流值的增大而造成的电压降。另一方面，例如，在信号的布线连接中，为了减小端子与周边布线之间的耦合电容，要被连接的接触部516的数量是受到限制的。例如，图10中由虚线环绕的四个接触部516被使用。如上所述，接触部516的数量可以增多或减少到依据诸如端子所必需的电阻或电容等规格而定的适当值。

通过使出现在铝焊盘514的测量位置处的探针痕迹平坦化，能够实现随后的基体的可靠接合。

将参照图11说明探针痕迹的平坦化。

当如图11的上侧所示而在铝焊盘524上进行了测量之后，如图11的中间所示，铝焊盘524上形成了探针痕迹550。因此，当充当测量电极的铝焊盘524是利用镶嵌工艺而被制造时，利用金属的化学机械研磨(CMP；chemical mechanical polishing)而使铝焊盘524平坦化，并且当铝焊盘524是利用诸如铝等一般金属而被制造时，利用层间膜的CMP而使铝焊盘524平坦化。因此，如图11的下侧所示，铝焊盘524被平坦化，并且第一层基板501被堆叠于第二层基板502上。

需要注意的是，如上所述，固体摄像元件500具有其中各基板彼此堆叠成三层的结构，但是固体摄像元件500可以具有其中各基板彼此堆叠成三层以上的多层的结构。

接下来，将参照图12说明四层堆叠结构的固体摄像元件的制造方法。

首先，在第一个步骤中，使用第四层基板504中的铝焊盘544来测量形成于第四层基板504中的电路546。在第四层基板504中，诸如存储器电路等电路546被形成于硅基板541中，并且电路546经由连接导体545而被连接至铝焊盘544。因此，例如，能够通过使测量探针与铝焊盘544接触而测量单独的电路546。

随后，在第二个步骤中，经由接合表面293而将第三层基板503接合至第四层基板504。在第三层基板503中，电路536经由连接导体535、表面侧的铝焊盘537、和接触部539而被连接至背面侧的铝焊盘534，并且背面侧的铝焊盘534经由接触部538而被连接至铝焊盘544。而且，使用第三层基板503中的背面侧的铝焊盘534来测量形成于第三层基板503中的电路536和形成于第四层基板504中的电路546。

同样地，在第三个步骤中，经由接合表面292而将第二层基板502接合至第三层基板503。而且，使用第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524来测量形成于第二层基板502中的电路528、形成于第三层基板503中的电路536和形成于第四层基板504中的电路546。

在第四个步骤中，经由接合表面291而将第一层基板501接合至第二层基板502，并且铝焊盘514被连接至外部连接用布线。而且，在第一层基板501中形成电路518，并且使用第一层基板501中的铝焊盘514测量电路518、形成于第二层基板502中的电路528、形成于第三层基板503中的电路536和形成于第四层基板504中的电路546。

如上所述，如同在三层堆叠结构的固体摄像元件500中一样，在四层堆叠结构的固体摄像元件中也能构成堆叠结构。例如，被构造成使铝焊盘514暴露出来的焊盘孔515是从第一层基板501的光接收表面侧被开口的，用于在堆叠之前进行测量的铝焊盘在平面图中被形成于第二层基板502或其以下的层的基板中的对应于铝焊盘514的区域中，并且在除了形成有铝焊盘的区域以外的剩余区域中设置有电气电路或布线，这样死区被最小化。

在四层堆叠结构的固体摄像元件中，背面侧的铝焊盘524和表面侧的铝焊盘525被形成于第二层基板502中，并且背面侧的铝焊盘534和表面侧的铝焊盘537被形成于第三层基板503中。这些铝焊盘能够被用来从背面侧和表面侧对基体进行测量。

图13图示了测量用的铝焊盘与作为测量对象的基板之间的关系。

换言之，第二层基板502中的表面侧的铝焊盘525只能够用于在第二层基板502和第三层基板503彼此堆叠之前对第二层基板502的单独测量。同样地，第三层基板503中的表面侧的铝焊盘537只能够用于在第二层基板502和第三层基板503堆叠之前对第三层基板503的单独测量。而且，第四层基板504中的铝焊盘544只能够用于在第三层基板503和第四层基板504堆叠之前对第四层基板504的单独测量。

第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524能够用于第二层基板502的单独测量、第三层基板503的单独测量和第四层基板504的单独测量。而且，第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524能够用于通过将第二层基板502和第三层基板503堆叠为一体而得到的堆叠产品的测量、通过将第三层基板503和第四层基板504堆叠为一体而得到的堆叠产品的测量、以及通过将第二层基板502和第四层基板504堆叠为一体而得到的堆叠产品的测量。第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524能够用于通过将第二层基板502、第三层基板503和第四层基板504堆叠为一体而得到的堆叠产品的测量。

而且，第三层基板503中的背面侧的铝焊盘534能够用于第三层基板503的单独测量、第四层基板504的单独测量、以及通过将第三层基板503和第四层基板504堆叠为一体而得到的堆叠产品的测量。

这里，如上所述，例如，因为焊盘孔515被形成为其面积是设置于其它层的基板中的开口部的面积的近似两倍，所以即使在具有相同功能的端子中，除了第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524和第三层基板503中的铝焊盘534以外的部分残留为剩余区域。

铝焊盘524或铝焊盘534在形成于第一层基板501中的铝焊盘514的正下方且在第二层基板502或第三层基板503内没有被设置成或被设置成小于铝焊盘514，以使得电气电路、或布线等被设置于残留为剩余部分的区域中。因此，能够有效利用残留为剩余部分的该区域。

换言之，将参照图14至图16说明残留为剩余部分的区域的利用。图14示出了第一层基板501的平面图，图15示出了第二层基板502的平面图，并且图16示出了第三层基板503的平面图。

如图14所示，在第一层基板501的中央形成有诸如传感器电路等电路518。在第一层基板501中，在电路518的周边形成有多个铝焊盘514。此外，在图14中，利用参考标号A表示连接构造A的铝焊盘514，利用参考标号B表示连接构造B的铝焊盘514，并且利用参考标号C表示连接构造C的铝焊盘514。

如图15所示，在第二层基板502中，诸如动态随机存取存储器(DRAM；dynamic random access memory)电路等电路528被形成得对应于第一层基板501中的形成有电路518的区域。而且，在第二层基板502中，在电路528的周边形成有多个铝焊盘524。此外，在图15中，利用参考标号A表示连接构造A的铝焊盘524，利用参考标号B表示连接构造B的铝焊盘524，并且利用参考标号C表示连接构造C的铝焊盘524。换言之，利用参考标号C表示的铝焊盘524仅仅在第二层基板502中是测试焊盘。

铝焊盘524被形成为小于第一层的铝焊盘514，并且由此剩下的剩余区域被设定为形成有接触部526的区域(在图15中，被表示为I/O的区域)。

如图16所示，在第三层基板503中，诸如逻辑电路等电路536被形成得对应于第一层基板501中的形成有电路518的区域。而且，在第三层基板503中，在电路536的周边也形成有多个铝焊盘534。此外，在图16中，利用参考标号A表示连接构造A的铝焊盘534，利用参考标号B表示连接构造B的铝焊盘534，并且利用参考标号C表示连接构造C的铝焊盘534。换言之，利用参考标号B表示的铝焊盘534仅仅在第三层基板503中是测试焊盘。

像在连接构造B中一样，在不实施从外部至第三层基板503的连接的区域中，不设置铝焊盘，并且在第三层基板503的剩余区域中还形成有逻辑电路。需要注意的是，通过与焊盘电极组合而被使用的静电放电(ESD；electro static discharge)保护元件等可以最容易地被合并进来以作为电路，但是也能够使用其它电路。

如上所述，在固体摄像元件500中，能够通过有效利用剩余区域而增大基板的利用效率。

而且，在固体摄像元件500中，多个芯片能够共用测试电路，从而增大基板的利用效率。

将参照图17说明测试电路的共用。图17中的A示出了充当固体摄像元件500的两个芯片(产品1和产品2)的平面图，并且图17中的B示出了这两个芯片的截面图。

如图17所示，所述两个芯片是沿着由虚线表示的划片线(scribe line)而被分割的，并且使用第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524而在划片线的两边形成有测试电路561和测试电路562。需要注意的是，除了测试电路561和测试电路562以外的其他构造可以是例如其中电路528-1、电路528-2、电路536-1、电路536-2等被芯片共用的构造。甚至在随后的堆叠之后，也可以在划片线上堆叠共用的产品。

如上所述，在第一层基板501中不被使用的测试电路561和测试电路562被设置得跨越了一个芯片，并且能够被相邻的芯片共用。需要注意的是，除了测试电路之外，冗余电路等也可以被设置得跨越一个芯片。

因此，因为测试电路、或冗余电路等能够分布在芯片之间，所以与为每个芯片都设置测试电路、或冗余电路等的构造相比，能够增大利用效率。

而且，测试电路、或冗余电路等可以在上部基板与下部基板之间被共用。

将参照图18说明在上部基板与下部基板之间的共用。

如图18所示，第二层基板502中设置有测试电路572，第三层基板503中设置有冗余电路571，并且测试电路572电连接至冗余电路571。因此，测试电路572和冗余电路571能够被第二层基板502和第三层基板503共用。例如，当执行使用第二层基板502中的背面侧的铝焊盘524而进行的测量时，能够使用第二层基板502中的测试电路572来测试第三层基板503中的电路536。而且，例如，作为这个测试的结果，当必须对第二层基板502中的电路528执行冗余救济时，能够使用第三层基板503中的冗余电路571。

例如，通常，当对已经被判定了所包含的元件是好或是坏的芯片执行冗余救济时，使用同一基板中的熔丝或冗余电路来修复该芯片。另一方面，在某一已被堆叠的基板中，冗余电路被设置于另一已被堆叠的基板中，并且能够跨过通过接触部而被连接的各基板来执行救济。如上所述，因为冗余过程是在基板彼此接合且彼此连接之后当执行测试时才被执行的，所以能够避免为每个基板都设置熔丝、或冗余电路等，并因此能够增大基板的利用效率。

而且，在三层堆叠型芯片中，诸如各层的单独的功能验证、整个堆叠芯片的功能验证以及与外部基板的连接等各种功能的端子是必要的。然而，当所有的端子都设立于第一半导体基板中时，端子形成区域就会占据有效摄像区域中的大的面积。

因为这个原因，像固体摄像元件500一样，作为设立于第一半导体基板中的开口部电极，只有该同一基板自身与产品的接口的测量评估所必需的端子以变窄的方式被使用，并且其它电极可以设立于第二半导体基板或其以下层的半导体基板中。而且，在要被设立于第二半导体基板和第三半导体基板中的测量电极端子中，具有与第一半导体基板的外部连接端子(像电源端子)共同的功能的端子能够通过使用贯通电极将这些端子连接起来而被设定成具有公共电位。另一方面，当试图使这些端子具有像第二半导体基板和第三半导体基板内的测量信号端子一样的独立功能时，这些端子没有通过使用贯通电极而彼此连接起来，因而这些端子是彼此电分离的。在上述这两种情况下，设立于第一半导体基板中的所述开口部电极和设立于第二半导体基板和第三半导体基板中的所述测量电极能够被设计成使得所述开口部电极和所述测量电极在纵长方向上彼此重叠并且落在同一个占地面积(footprint)内。

因此，各端子能够被适当地分割、且被用作在第一半导体基板、第二半导体基板和第三半导体基板中共用的端子以及根据需要而单独使用的端子，并且具有不同功能的各电极端子能够堆叠在同一个占地面积内。此外，例如当第一半导体基板的外部连接端子所必需的面积大于第二半导体基板和第三半导体基板的测量端子所必需的面积时和当第一半导体基板的外部连接端子的数量多于第二半导体基板和第三半导体基板的测量端子的数量时在占地面积中所产生的剩余区域也被考虑。在这样的情形下，也可以这样考虑：芯片主体区所必需的诸如电气电路和布线等部分也被设立于第一半导体基板的外部连接端子的正下方，并且各基板被堆叠起来。在相关技术中被认为是死区的区域通过使用本发明的上述技术而能够被有效地使用。

图19是示出了应用本发明技术的固体摄像装置的示意性构造的图。固体摄像装置401被构成为例如CMOS图像传感器。

图19中的固体摄像装置401由像素区域(所谓的像素阵列)403和周边电路部构成，在像素区域403中，具有多个光电转换部的像素402以二维的方式规则地排列于半导体基板411中。

像素402分别由例如充当多个光电转换部的多个PD和多个像素晶体管(所谓的MOS晶体管)构成。

而且，像素402还能够被设置成具有共用像素结构。共用像素结构由多个PD、多个传输晶体管、一个共用的FD、和其它的共用的像素晶体管构成。

所述周边电路部由垂直驱动电路404、列信号处理电路405、水平驱动电路406、输出电路407、和控制电路408等构成。

控制电路408接收输入时钟以及被用来给出操作模式等的指令的数据，并且输出诸如固体摄像装置的内部信息等数据。换言之，控制电路408基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟而生成充当垂直驱动电路404、列信号处理电路405、和水平驱动电路406等的操作基准的时钟信号或控制信号。此外，这些信号被输入到垂直驱动电路404、列信号处理电路405、和水平驱动电路406等。

垂直驱动电路404由例如移位寄存器构成，对像素驱动线进行选择，把被用来驱动像素的脉冲提供给所选择的像素驱动线，并且以行为单位驱动像素。换言之，垂直驱动电路404在垂直方向上以行为单位顺序地选择和扫描像素区域403中的像素402，并且将像素信号通过垂直信号线409而提供给列信号处理电路405，所述像素信号基于在例如充当像素402中的光电转换部的PD各者中产生的、且与所接收的光量对应的信号电荷。

例如，列信号处理电路405是针对像素402的各列而设置的，并且针对每个像素列对从一行像素402输出的信号执行诸如噪声消除等信号处理。换言之，列信号处理电路405执行诸如被用来消除像素402特有的固定模式噪声的相关双采样(CDS；correlated double sampling)处理、信号放大处理、或模拟数字(AD；analog-to-digital)转换处理等信号处理。水平选择开关(未图示)被设置至列信号处理电路405的输出级，使得这些水平选择开关被连接在列信号处理电路405的输出级与水平信号线410之间。

水平驱动电路406由例如移位寄存器构成，并且顺序地输出水平扫描脉冲以顺序地选择列信号处理电路405且致使列信号处理电路405将像素信号输出至水平信号线410。

输出电路407对经由水平信号线410而从列信号处理电路405顺序地提供过来的信号执行信号处理，然后输出这些信号。例如，在一些情况下，只执行缓冲；而在一些情况下，执行黑电平调节、列差异校正、或者各种各样的数字信号处理等。输入/输出端子412与外部交换信号。

图19中所示的固体摄像装置401被构成为三层堆叠结构的背侧照射型CMOS图像传感器。例如，图19中所示的像素402被设定为形成于第一半导体基板中的传感器电路，并且周边电路被设定为形成于第二半导体基板中的逻辑电路或形成于第三半导体基板中的存储器电路。

图20是示出了充当应用本发明技术的电子设备的相机设备的构造示例的框图。

图20中的相机设备600包括：由镜头组等构成的光学部601；采用了上述像素402的构造的固体摄像装置(摄像装置)602；和充当相机信号处理电路的数字信号处理(DSP；digital signal processing)电路603。而且，相机设备600还包括帧存储器604、显示部605、记录部606、操作部607和电源部608。DSP电路603、帧存储器604、显示部605、记录部606、操作部607和电源部608经由总线609而彼此连接。

光学部601拍摄来自被摄对象的入射光(图像光)，并且在固体摄像装置602的成像面上形成图像。固体摄像装置602把利用光学部601而形成于成像面上的入射光的光量以像素为单位转换成电信号，并且将该电信号作为像素信号输出。与上述各实施例有关的固体摄像装置能够用作固体摄像装置602。

显示部605由例如液晶面板或电致发光(EL；electro luminescence)面板等面板型显示装置构成，并且显示由固体摄像装置602拍摄的运动图像或静止图像。记录部606将由固体摄像装置602拍摄的运动图像或静止图像记录在诸如录像带、或数字式多用盘(DVD；digital versatile disk)等记录介质上。

操作部607在用户的操作下发出相机设备600的各种功能的操作指令。电源部608将充当DSP电路603、帧存储器604、显示部605、记录部606和操作部607的工作电力的各种电力适当地提供给这些供应目标。

本发明技术不局限于被应用到检测可见光的入射光量的分布且拍摄该分布以作为图像的固体摄像元件，而是也能够被应用到拍摄红外线、X射线、或粒子等的入射量的分布以作为图像的固体摄像元件，并且能够被应用到对诸如压力或电容之类的其它物理量进行检测且拍摄图像分布的诸如指纹检测传感器等从广义上讲的上位固体摄像元件(物理量分布检测器件)。

此外，本发明技术也可以采用如下技术方案。

(1)一种固体摄像装置，它包括：

第一半导体基板，它设置有具有光电转换部的传感器电路；以及

第二半导体基板和第三半导体基板，它们分别设置有不同于所述传感器电路的电路，

其中，所述第一半导体基板充当最上层，并且所述第一半导体基板、所述第二半导体基板和所述第三半导体基板彼此堆叠成三层，

所述第一半导体基板中配置有构成外部连接用电极的电极用金属元件，并且

所述第二半导体基板或所述第三半导体基板内配置有构成测量端子用电极的电极用金属元件，且所述第一半导体基板是在执行预定测量之后被堆叠的。

(2)根据(1)所述的固体摄像装置，其中

所述第一半导体基板中的所述传感器电路被设置为背侧照射型，并且

被构造成使所述电极用金属元件暴露的孔是从所述第一半导体基板的光接收表面侧被开口的。

(3)根据(1)或(2)所述的固体摄像装置，其中

设置于所述第一半导体基板内的所述外部连接用电极与设置于所述第二半导体基板内的所述测量端子用电极之间的电连接、以及设置于所述第二半导体基板内的所述测量端子用电极与设置于所述第三半导体基板内的所述测量端子用电极之间的电连接是使用贯通电极形成的。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的固体摄像装置，其中

在设置于所述第一半导体基板内的所述外部连接用电极与设置于所述第二半导体基板内的所述测量端子用电极之间、或者在设置于所述第二半导体基板内的所述测量端子用电极与设置于所述第三半导体基板内的所述测量端子用电极之间是彼此电分离的。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的固体摄像装置，其中

在形成于所述第一半导体基板中的所述外部连接用电极的正下方的区域中配置有电气电路或布线，并且在上述区域中，所述测量端子用电极在所述第二半导体基板或所述第三半导体基板内是不必要的。

(6)根据(1)至(5)中任一项所述的固体摄像装置，其中

配置于所述第二半导体基板内的所述测量端子用电极是由如下的两种测量电极中的一者或两者形成的：一种测量电极使探针能够从充当元件形成面的表面进行接触，另一种测量电极使探针能够从作为上述表面的相反侧的背面进行接触。

(7)根据(1)至(6)中任一项所述的固体摄像装置，其中

设置于所述第一半导体基板内的所述外部连接用电极、设置于所述第二半导体基板内的所述测量端子用电极和设置于所述第三半导体基板内的所述测量端子用电极以混合的方式设置着。

(8)根据(1)至(7)中任一项所述的固体摄像装置，其中

在所述第一半导体基板堆叠之前，通过使用设置于所述第二半导体基板或所述第三半导体基板内的所述测量端子用电极执行测量来选择、或丢弃晶片，或将晶片设定成已实施冗余修复处理。

(9)根据(1)至(8)中任一项所述的固体摄像装置，其中

在所述测量端子用电极中，将所述测量端子用电极连接起来的贯通电极的数量依据所述端子所必需的电阻或电容规格而增加或减少。

(10)根据(1)至(9)中任一项所述的固体摄像装置，其中

即使在堆叠有第四层基板或更多层基板的情况下，被构造成使所述电极用金属元件露出的孔也是从所述第一半导体基板的光接收表面侧被开口的，

在所述第二半导体基板或其以下层的半导体基板的同一区域中形成有被用来在堆叠之前进行测量的电极用金属元件，并且在没有形成所述电极用金属元件的剩余区域中配置有电气电路或布线。

(11)根据(1)至(10)中任一项所述的固体摄像装置，其中

在堆叠之前进行测量的且形成于所述测量端子用电极上的探针痕迹被平坦化。

(12)一种固体摄像装置制造方法，所述固体摄像装置包括第一半导体基板以及第二半导体基板和第三半导体基板，所述第一半导体基板设置有具有光电转换部的传感器电路，所述第二半导体基板和所述第三半导体基板分别设置有不同于所述传感器电路的电路，所述方法包括以下步骤：

使所述第一半导体基板充当最上层，并且将所述第一半导体基板、所述第二半导体基板和所述第三半导体基板彼此堆叠成三层；

在所述第一半导体基板中配置构成外部连接用电极的电极用金属元件；以及

在所述第二半导体基板或所述第三半导体基板内配置构成测量端子用电极的电极用金属元件，并且所述第一半导体基板是在执行预定测量之后被堆叠的。

(13)一种电子设备，它包括固体摄像装置，所述固体摄像装置包括：

第一半导体基板，它设置有具有光电转换部的传感器电路；以及

第二半导体基板和第三半导体基板，它们分别设置有不同于所述传感器电路的电路，

其中，所述第一半导体基板充当最上层，并且所述第一半导体基板、所述第二半导体基板和所述第三半导体基板彼此堆叠成三层，

所述第一半导体基板中配置有构成外部连接用电极的电极用金属元件，并且

所述第二半导体基板或所述第三半导体基板内配置有构成测量端子用电极的电极用金属元件，且所述第一半导体基板是在执行预定测量之后被堆叠的。

需要注意的是，实施例并不局限于上述的实施例，而是能够在不脱离本发明的主旨的情况下以各种方式修改各实施例。

附图标记列表

211 第一半导体基板

212 第二半导体基板

213 第三半导体基板

234 光电二极管

245 多层布线层

240 铜布线

255 多层布线层

250 铜布线

265 接触部

280 铝焊盘

320 铝焊盘

330 铝焊盘

340 铜布线

345 多层布线层

311 接触部

351 焊盘孔

360 遮光体

370 铜布线

401 固体摄像装置

402 像素

600 相机设备

602 固体摄像装置