[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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

发明内容

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。

本发明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，提供了本发明的半导体装置，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，提供了本发明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，提供了本发明的固态成像装置，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，提供了本发明的电子设备，所述电子设备包括具有上述构造的固态成像装置。

本发明的有利效果