[发明专利]半导体装置及其制造方法、以及搭载了半导体装置的系统

说明书

本发明提供能够抑制无用的漏电电流的产生且能够防止外来充电引起的损伤的半导体装置及其制造方法、以及搭载了半导体装置的系统。半导体装置构成为具备：N型半导体层；设置在该N型半导体层的主面上并且包括形成有电路元件的半导体层的电路层；包括交互层叠在该电路层上的层间绝缘膜（20）、（21）和层布线（240）、（250）的多层布线层；导电部，其构成为包括由贯通电路层以及多层布线层而设置的第1通路、第1导电体、第2通路构成的贯通导电体、以及与该贯通导电体连接的电极（260）并与其他部位电隔离；N型取出电极区域，其与该导电部连接，并形成在N型半导体层的主面上，并且其杂质浓度比N型半导体层高。

技术领域

本发明涉及半导体装置、半导体装置的制造方法以及搭载了半导体装置的系统。

背景技术

专利文献1公开了在同一半导体基板上隔着绝缘膜形成有基于光电二极管的传感器和控制电路用晶体管的结构的半导体装置。

专利文献1：日本特开2010-232555号公报

图14以及图15示出在SOI（Silicon On Insulator）基板上混有二极管和MOS晶体管的以往的半导体装置的一个例子。这些图所示的半导体装置900是用于X射线等的检测的传感器。

如图14所示，半导体装置900的平面结构为在半导体装置900的周围配置基板接触（substrate contact）部902，并在其内部配置包括传感器的电路元件区域903的结构。此外，这里，将包括后述的N型取出电极区域910、911（所谓的基板接触）以及分别与这些N型取出电极区域910、911连接的电极920、921的构成称作基板接触部902。在图14示出基板接触部902中包括电极920、921的环状的电极。

如图15所示，半导体装置900的基板成为构成为包括N型半导体层907、隐埋氧化膜909以及P型半导体层908的SOI基板。而且，成为在隐埋氧化膜909内的P型半导体层908形成电路动作用的MOS型晶体管904等，在配置于隐埋氧化膜909的下部的N型半导体层907形成作为传感器的二极管905的结构。这里，有时将二极管905称作“像素”，有时也将包括包含MOS型晶体管904、电阻、电容器等的周边电路元件、以及包括二极管905（一般为多个）等的构成称作“单体像素电路”（在图15中记作单体像素电路906。）。

如上所述，半导体装置900成为在1个基板上集成周边电路和传感器的结构。

另外，如图15所示，基板接触部902的纵剖面结构构成为包括N型取出电极区域910、911以及分别与这些N型取出电极区域910、911连接的电极920、921，在电极920以及电极921与与电源924的正极连接。另外，二极管905构成为包括P型取出电极区域912以及与该P型取出电极区域912连接的电极922，在电极922与接地（GND）的电源924的负极连接。

N型半导体层907的底面（与形成有隐埋氧化膜909的面相反一侧的面）也经由形成于底面的未图示的电极与电源924的正极连接。

在上述构成的半导体装置900中，若通过电源924对由P型取出电极区域912和N型半导体层907形成的PN结（junction）施加几百V的反向偏压，则耗尽层在N型半导体层907扩散，X射线等入射时的检测感光度提高。

此时，基板接触部902对N型半导体层907施加偏压，并且控制上述耗尽层的扩散。换言之，N型取出电极区域910以及911的N型杂质的浓度比N型半导体层907的N型杂质的浓度高，所以在N型取出电极区域910以及911的区域的耗尽层的扩散被抑制。由此，基板接触部902也具有抑制上述耗尽层到达切片加工（芯片切割）后的半导体装置900的端面的保护环的功能。

然而，在X射线传感器中，由于折射率变化较小、反射率较低这样的X射线的特点，难以使用聚光用的透镜、反射镜，只能利用简单的光学系统。因此，为了获取大面积的图像需要大面积的传感器，也存在电路元件区域903成为大面积的情况。