[發明專利]半導體裝置及其制造方法、以及搭載了半導體裝置的系統

有效

• 申請號: 201410049715.6
• 申請日: 2014-02-13
• 公開（公告）號: CN103985722B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 葛西大樹
• 申請（專利權）人: 拉碧斯半導體株式會社
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 舒艷君;李洋

本發明提供能夠抑制無用的漏電電流的產生且能夠防止外來充電引起的損傷的半導體裝置及其制造方法、以及搭載了半導體裝置的系統。半導體裝置構成為具備：N型半導體層；設置在該N型半導體層的主面上并且包括形成有電路元件的半導體層的電路層；包括交互層疊在該電路層上的層間絕緣膜（20）、（21）和層布線（240）、（250）的多層布線層；導電部，其構成為包括由貫通電路層以及多層布線層而設置的第1通路、第1導電體、第2通路構成的貫通導電體、以及與該貫通導電體連接的電極（260）并與其他部位電隔離；N型取出電極區域，其與該導電部連接，并形成在N型半導體層的主面上，并且其雜質濃度比N型半導體層高。

技術領域

本發明涉及半導體裝置、半導體裝置的制造方法以及搭載了半導體裝置的系統。

背景技術

專利文獻1公開了在同一半導體基板上隔著絕緣膜形成有基于光電二極管的傳感器和控制電路用晶體管的結構的半導體裝置。

專利文獻1：日本特開2010-232555號公報

圖14以及圖15示出在SOI（Silicon On Insulator）基板上混有二極管和MOS晶體管的以往的半導體裝置的一個例子。這些圖所示的半導體裝置900是用于X射線等的檢測的傳感器。

如圖14所示，半導體裝置900的平面結構為在半導體裝置900的周圍配置基板接觸（substrate contact）部902，并在其內部配置包括傳感器的電路元件區域903的結構。此外，這里，將包括后述的N型取出電極區域910、911（所謂的基板接觸）以及分別與這些N型取出電極區域910、911連接的電極920、921的構成稱作基板接觸部902。在圖14示出基板接觸部902中包括電極920、921的環狀的電極。

如圖15所示，半導體裝置900的基板成為構成為包括N型半導體層907、隱埋氧化膜909以及P型半導體層908的SOI基板。而且，成為在隱埋氧化膜909內的P型半導體層908形成電路動作用的MOS型晶體管904等，在配置于隱埋氧化膜909的下部的N型半導體層907形成作為傳感器的二極管905的結構。這里，有時將二極管905稱作“像素”，有時也將包括包含MOS型晶體管904、電阻、電容器等的周邊電路元件、以及包括二極管905（一般為多個）等的構成稱作“單體像素電路”（在圖15中記作單體像素電路906。）。

如上所述，半導體裝置900成為在1個基板上集成周邊電路和傳感器的結構。

另外，如圖15所示，基板接觸部902的縱剖面結構構成為包括N型取出電極區域910、911以及分別與這些N型取出電極區域910、911連接的電極920、921，在電極920以及電極921與與電源924的正極連接。另外，二極管905構成為包括P型取出電極區域912以及與該P型取出電極區域912連接的電極922，在電極922與接地（GND）的電源924的負極連接。

N型半導體層907的底面（與形成有隱埋氧化膜909的面相反一側的面）也經由形成于底面的未圖示的電極與電源924的正極連接。

在上述構成的半導體裝置900中，若通過電源924對由P型取出電極區域912和N型半導體層907形成的PN結（junction）施加幾百V的反向偏壓，則耗盡層在N型半導體層907擴散，X射線等入射時的檢測感光度提高。

此時，基板接觸部902對N型半導體層907施加偏壓，并且控制上述耗盡層的擴散。換言之，N型取出電極區域910以及911的N型雜質的濃度比N型半導體層907的N型雜質的濃度高，所以在N型取出電極區域910以及911的區域的耗盡層的擴散被抑制。由此，基板接觸部902也具有抑制上述耗盡層到達切片加工（芯片切割）后的半導體裝置900的端面的保護環的功能。

然而，在X射線傳感器中，由于折射率變化較小、反射率較低這樣的X射線的特點，難以使用聚光用的透鏡、反射鏡，只能利用簡單的光學系統。因此，為了獲取大面積的圖像需要大面積的傳感器，也存在電路元件區域903成為大面積的情況。