公开了一种半导体装置，其包括：半导体元件，其设置在半导体基板的第一表面侧；贯通电极，其通过在半导体基板的厚度方向上贯通半导体基板而设置，并将在半导体元件中获得的电荷引入半导体基板的第二表面侧；以及放大晶体管，其基于由贯通电极如此引入的电荷而输出电信号，放大晶体管将贯通电极用作栅电极并包括贯通电极周围的源极区域和漏极区域。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置、半导体装置的制造方法、固态成像装置以及电子设备
本专利技术涉及一种半导体装置、半导体装置的制造方法、固态成像装置以及电子设备。
技术介绍
对于诸如固态成像装置等半导体装置的发展趋势而言，除了在平面方向进行小型化/集成化之外，通过在三维方向上的层叠来增加设备的功能并改善设备的特性最近也引起了人们的广泛关注。对于在三维方向上的层叠，将利用贯穿半导体基板的贯通电极进行电气连接的TCV技术用于半导体基板(半导体芯片)的前表面与后表面之间、多个半导体基板之间、半导体基板与由不同材料形成的膜之间的电气连接。在使用TCV技术的半导体装置中，贯通电极与半导体基板内的元件之间的耦合或因贯通电极的侧表面的损伤层而产生的暗电流会使设备特性劣化，因此，在贯通电极与半导体基板之间需要足够的分离结构。例如，作为分离结构，已知使用钉扎膜并利用空孔(vacancy)来减小电容或使用低介电常数材料的暗电流抑制结构(例如，参见专利文献1)。引用列表专利文献专利文献1：日本专利申请特开：2015-38931
技术实现思路
技术问题然而，在专利文献1中所述的传统技术中，具有足够的分离结构和暗电流抑制机构的贯通电极需要大的面积，这会占据半导体基板内另一元件的面积。特别地，在包括贯通电极和晶体管组合的半导体装置中，由于放大特性和噪声特性取决于晶体管的尺寸，所以晶体管特性会劣化。此外，贯通电极与半导体基板之间的对地电容和贯通电极与晶体管之间的配线电容增大。本专利技术的目的是为了提供一种能够使半导体基板内另一元件的被贯通电极占据的面积最小化的半导体装置、半导体装置的制造方法、固态成像装置以及包括该固态成像装置的电子设备。解决问题的技术方案为了实现上述目的，提供了本专利技术的半导体装置，所述半导体装置包括：半导体元件，其设置在半导体基板的第一表面侧上；贯通电极，其被设置成沿着半导体基板的厚度方向贯通半导体基板，并将在半导体元件中获得的电荷引入半导体基板的第二表面侧；以及放大晶体管，其基于由贯通电极引入的电荷而输出电信号，其中，放大晶体管将贯通电极用作栅电极，并在贯通电极周围包括源极区域和漏极区域。此外，为了实现上述目的，提供了本专利技术的半导体装置的制造方法，半导体装置包括：半导体元件，其设置在半导体基板的第一表面侧上；贯通电极，其被设置成沿着半导体基板的厚度方向贯通半导体基板，并将在半导体元件中获得的电荷引入半导体基板的第二表面侧；以及放大晶体管，其基于由贯通电极引入的电荷而输出电信号，所述制造方法包括：将贯通电极用作放大晶体管的栅电极；并在贯通电极周围形成放大晶体管的源极区域和漏极区域。此外，为了实现上述目的，提供了本专利技术的固态成像装置，所述固态成像装置包括：光电转换元件，其设置在半导体基板的第一表面侧；贯通电极，其被设置成沿着半导体基板的厚度方向贯通半导体基板，并将通过光电转换元件的光电转换而获得的电荷引入半导体基板的第二表面侧；以及放大晶体管，其基于由贯通电极引入的电荷而输出电信号，放大晶体管将贯通电极用作栅电极，并在贯通电极周围包括源极区域和漏极区域。此外，为了实现上述目的，提供了本专利技术的电子设备，所述电子设备包括具有上述构造的固态成像装置。本专利技术的有利效果根据本专利技术，由于贯通电极也用作放大晶体管的栅电极，因此，可以使半导体基板内另一元件的被贯通电极占据的面积最小化。应该注意，本专利技术不必受限于具有在此描述的效果，并且可以产生在此描述的任一种效果。此外，在此描述的效果仅仅是示例而不是限制性的，并且可以产生附加的效果。附图说明图1A是示出实施例1的固态成像装置的断面图，图1B是沿图1A的线A-A截取的断面图。图2是示出实施例1的固态成像装置中的像素的等效电路的电路图。图3是示出实施例2的固态成像装置的断面图。图4A是示出实施例3的固态成像装置的断面图，图4B是沿图4A的线B-B截取的断面图。图5是示出实施例4的固态成像装置的断面图。图6A是实施例5的第一示例的固态成像装置的断面图，图6B是实施例5的第二示例的固态成像装置的断面图。图7A、图7B和图7C是根据实施例6的固态成像装置的制造方法的流程图(第1部分)。图8A和图8B是根据实施例6的固态成像装置的制造方法的流程图(第2部分)。图9A是参考例的固态成像装置的平面图，图9B是沿图9A的线C-C截取的侧断面图。图10A是实施例7的固态成像装置的平面图，图10B是实施例7的固态成像装置的侧断面图。图11A是实施例8的固态成像装置的平面图，图11B是实施例8的固态成像装置的侧断面图。图12A是实施例9的固态成像装置的平面图，图12B是实施例9的固态成像装置的侧断面图。图13A是实施例10的第一示例的固态成像装置的平面图，图13B是实施例10的第二示例的固态成像装置的平面图。图14A是实施例11的第一示例的固态成像装置的平面图，图14B是实施例11的第二示例的固态成像装置的侧断面图。图15A是实施例12的固态成像装置的平面图，图15B是实施例12的固态成像装置的侧断面图。图16A是实施例13的固态成像装置的平面图，图16B是实施例13的固态成像装置的侧断面图。图17A是实施例14的固态成像装置的平面图，图17B是实施例14的固态成像装置的侧断面图。图18A是实施例15的固态成像装置的平面图，图18B是实施例15的固态成像装置的侧断面图。图19A是实施例16的固态成像装置的平面图，图19B是实施例16的固态成像装置的侧断面图。图20A是实施例17的固态成像装置的平面图，图20B是实施例17的固态成像装置的侧断面图。图21A是实施例18的固态成像装置的平面图，图21B是实施例18的固态成像装置的侧断面图。图22A、图22B、图22C是根据实施例19的固态成像装置的制造方法的流程图(第1部分)。图23A和图23B是根据实施例19的固态成像装置的制造方法的流程图(第2部分)。图24A和图24B是根据实施例19的固态成像装置的制造方法的流程图(第3部分)。图25A和图25B是根据实施例19的固态成像装置的制造方法的流程图(第4部分)。图26是示出作为根据本专利技术的电子设备的示例的成像设备的构造的框图。具体实施方式在下文中，将参照附图详细地描述本专利技术的实施例。本专利技术的技术不限于实施例，并且实施例中的各种数值、材料等都是示例。在以下描述中，相同元件或具有相同功能的元件由相同的符号表示，并且将省略重复的描述。应该注意，将按以下顺序给出描述。1.本专利技术的半导体装置及其制造方法、固态成像装置以及电子设备的总体描述2.实施例1(根据本专利技术的一种模式的固态成像装置)3.实施例2(实施例1的变形例)4.实施例3(实施例1的变形例)5.实施例4(实施例1的变形例)6.实施例5(实施例1至实施例4的变形例)7.实施例6(实施例1的固态成像装置的制造方法)8.参考例(组合设置贯通电极与晶体管时的基本构造)9.实施例7(放大晶体管的沟道结构)10.实施例8(使用纵向2色光谱(verticaldichroicspectroscopy)的电子转换型背照式固态成像装置)11.实施例9(实施例8的变形例)12.实施例10(实施例9的变形例)13.实施例11(实施例8的变形例)14.实施例12(具有高性能的晶体管操作和分离特性的固态成像装本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体装置，其包括：半导体元件，其设置在半导体基板的第一表面侧；贯通电极，其被设置成沿着所述半导体基板的厚度方向贯通所述半导体基板，并将在所述半导体元件中获得的电荷引入所述半导体基板的第二表面侧；以及放大晶体管，其基于由所述贯通电极引入的电荷输出电信号，所述放大晶体管将所述贯通电极用作栅电极并在所述贯通电极周围包括源极区域和漏极区域。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.09 JP 2016-0227171.一种半导体装置，其包括：半导体元件，其设置在半导体基板的第一表面侧；贯通电极，其被设置成沿着所述半导体基板的厚度方向贯通所述半导体基板，并将在所述半导体元件中获得的电荷引入所述半导体基板的第二表面侧；以及放大晶体管，其基于由所述贯通电极引入的电荷输出电信号，所述放大晶体管将所述贯通电极用作栅电极并在所述贯通电极周围包括源极区域和漏极区域。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述贯通电极包括电导体，其被设置成贯通所述半导体基板，以及分离层，其将所述电导体和所述半导体基板彼此电气分离。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中所述分离层由绝缘膜形成，所述绝缘膜覆盖所述电导体的侧壁。4.根据权利要求2所述的半导体装置，其中所述绝缘膜的膜厚根据所述半导体基板在深度方向上的位置而不同。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述放大晶体管的所述源极区域和所述漏极区域均由扩散层形成，所述扩散层存在于绝缘膜附近，并且在深度方向上的所述半导体基板的一部分区域或整个区域上形成。6.根据权利要求1所述的半导体装置，进一步包括平面晶体管，其形成在所述半导体基板的平坦表面上，其中所述平面晶体管的栅极氧化膜的膜厚和所述放大晶体管的栅极氧化膜的膜厚不同。7.根据权利要求1所述的半导体装置，进一步包括平面晶体管，其形成在所述半导体基板的平坦表面上，其中所述平面晶体管的栅极氧化膜的构成材料和所述放大晶体管的栅极氧化膜的构成材料不同。8.根据权利要求1所述的半导体装置，进一步包括帽电极，其由电导体形成且设置在所述贯通电极的顶部，所述帽电极被设置成延伸到所述放大晶体管的所述源极区域、所述漏极区域或沟道区域附近。9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述电导体包括在长度方向上的至少一层，并由至少一种类型的电导体材料形成。10.根据权利要求9所述的半导体装置，其中所述电导体包括第一电导体和第二电导体，所述第一电导体用作所述放大晶体管的所述栅电极，所述第二电导体与所述第一电导体相连续。11.根据权利要求10所述的半导体装置，其中所述第一电导体具有用于按期望设定所述放大晶体管的工作范围的功函数。12.根据权利要求11所述的半导体装置，其中将所述第一电导体和所述半导体基板彼此分离开的绝缘膜比将所述第二电导体和所述半导体基...
【专利技术属性】
技术研发人员：富樫秀晃，中西康辅，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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