JP3261904B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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茂之 清田
靖和 岩崎
隆利 野口
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/0802Details

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上に電気的
に互いに独立した少なくとも二つ以上の領域を有し、か
つ、該各領域を電気的に接続する配線又は配線可能な電
極を有し、上記各領域を上記配線を通して、または、上
記電極を外部配線を用いて接続することによって所定の
電位に保つことを必要とする半導体装置、例えば半導体
圧力センサ、加速度センサ等の半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法としては、
例えば図7に示すような、圧力センサや加速度センサ等
の半導体装置を電解エッチングする方法がある。図にお
いて、1はP型シリコン基板、3はシリコン基板1上に
形成したN型エピタキシャル層、4はエピタキシャル層
3上の所定の位置に形成した高濃度N型拡散層で、各拡
散層は配線層7によって電気的に接続されている。ま
た、5は上記N型エピタキシャル層3を独立した島に分
割する高濃度P型領域(アイソレーション領域)であり、
また、配線層6によってシリコン基板1の電位が調節可
能となっている。このような半導体装置を凹加工するに
は、電解エッチングを行い、P層とN層との界面でのエ
ッチング特性の変化を利用するいわゆるストップエッチ
ングを行う。これは、N型高濃度拡散層4及び配線層7
を介して、N型エピタキシャル層3を、アルカリエッチ
ング液に浸漬した基準電極に対して正の電圧を印加しな
がらエッチングを行い、所定のダイアフラム形状を形成
するものである。
【0003】しかし、このような半導体装置の製造方法
では、配線層6、7または拡散層4あるいはアイソレー
ション領域5を形成する際のフォト不良等の原因によっ
てシリコン基板上の1箇所でもP型領域とN型領域とが
電気的に接続されてしまうと、電解エッチングの際にN
型領域からP型領域への漏れ電流が発生し、これによっ
て、上記N型エピタキシャル層3の電位が下がり、結果
として、P層とN層との界面でエッチングが止まらず、
所定の形状が得られないという問題があった。
【0004】このような問題に対しては、特開平3‐209
778号公報記載のような方法が知られている。この方法
は、配線層6、7を用いてP層とN層との間のPN接合
に逆電圧を印加することによって両層間の漏れ電流を測
定し、その漏れ電流の値が所定の値よりも小さい場合に
のみ電解エッチングを行うというものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の半導体装置にあっては、P層とN層との間の
PN接合に逆電圧を印加することによって両層の間の漏
れ電流を測定し、該漏れ電流の値が所定の値よりも大き
いシリコン基板は電解エッチングされないことになるた
め、これらのシリコン基板から製品を作製することは不
可能であり、歩留まり低下をもたらすという問題点があ
った。
【0006】本発明の目的は、上記従来技術の有してい
た課題を解決して、漏れ電流の発生領域には電圧が印加
されない手段を講ずることにより、漏れ電流発生領域以
外の領域に所定の電圧を印加することを可能とすること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、電気配線で
のみ電気的に相互に接続された複数の領域が形成された
半導体基板を用い、上記複数の領域に上記電気配線によ
り電圧源からの電圧を印加して電解エッチングを行なう
ことにより、上記各々の領域にそれぞれ半導体素子が形
成される半導体装置において、上記複数の領域のうち、
該複数の領域を同一電位に保つことを不可能とさせる漏
れ電流が発生した領域に対して、上記電気配線により印
加される電圧源からの電圧を遮断する電圧遮断手段を
え、上記漏れ電流が発生した領域には電解エッチング時
に電圧が印加されないように構成したことによって達成
することができる。
【0008】
【作用】本発明構成の作用については、以下に述べる実
施例中でそれぞれ個別に述べることにする。
【0009】
【実施例】以下、本発明半導体装置の構成について実施
例によって具体的に説明する。
【0010】
【実施例1】図1〜3によって本発明半導体装置の一実
施例の構成について説明する。なお、図2は図1のA‐
A'断面を示した図である。ここで、1はシリコン基
板、3はシリコン基板1上に形成したN型エピタキシャ
ル層、4、12はエピタキシャル層3上の所定の位置に形
成した高濃度N型拡散層で、各拡散層は配線層7、8、
9、14によって電気的に接続されている。また、5、11
は上記N型エピタキシャル層3を独立した島に分割する
高濃度P型領域(アイソレーション領域)であり、また、
配線層6、10によってシリコン基板の電位を調節できる
ようにしてある。また、15は、上記アイソレーション領
域5、11によって分割された各N型エピタキシャル領域
とシリコン基板上に張り巡らした配線層8とを結ぶ配線
領域である。
【0011】次に、本発明構成の半導体装置とすること
の作用について説明する。図1及び図2に示したような
半導体装置を凹加工するには、電解エッチングを行っ
て、P層とN層との界面でのエッチング特性の変化を利
用するいわゆるストップエッチングを行う。これは、N
型エピタキシャル層3を、N型高濃度拡散層4、12及び
配線層を介して、アルカリエッチング液に浸漬された基
準電極に対して正の電圧を印加しながらエッチングを行
い、所定のダイアフラム形状を形成する方法である。
【0012】この電解エッチングを行う前にシリコン基
板上に形成された電子回路パターンを顕微鏡等で検査を
行い、図3に示したように、例えばシリコン破片等のよ
うな導電性異物16や、あるいは、パターン不良等により
アイソレーション領域11の配線層10とエピタキシャル領
域の配線層14が電気的に接続されたエピタキシャル領域
(漏れ電流発生領域)は、該領域に電圧を印加するために
シリコン基板上に張り巡らされた配線層8と、上記漏れ
電流発生領域上のエピタキシャル層印加用の配線層14と
を電気的に切断する(17の箇所)。このための方法は、例
えば先端の鋭利な針状のものを用いれば容易に切断可能
である。これによって、配線層8に電圧を印加しても上
記漏れ発生領域には電圧が印加されないため、シリコン
基板全体の漏れ電流はは減少し、電解エッチングを行っ
ても、エピタキシャル層を所定の電位に保つことが可能
になり、所望のダイアフラム形状を形成することが可能
となる。さらには、上記漏れ電流発生領域には電圧が印
加されないため、電解エッチング後の形状が他の領域と
は明らかに異なる。従って、外観不良等の不良品の識別
を容易にすることができる。
【0013】
【実施例2】本発明半導体装置の他の実施例について図
4によって説明する。図で、12はエピタキシャル層上の
所定の位置に形成された高濃度N型拡散層であり、各拡
散層は配線層8、9によって電気的に接続されている。
11は上記N型エピタキシャル層を独立した島に分割する
高濃度P型領域(アイソレーション領域)であり、また、
配線層10によってシリコン基板の電位の調節が可能とな
っている。また、18、21はチップ状態に分割された際、
外部とワイヤ等によりボンディングされるパッドであ
り、19、20は漏れ電流測定用の電極である。この漏れ電
流測定用の電極を新たに設けた理由は、ワイヤとボンデ
ィングされる電極18、21を用いて繰り返し測定を行う
と、ワイヤとのボンダビリティが低下してしまうことに
よる。
【0014】本実施例の構成は、実施例1の場合に加え
て、次のような作用がある。すなわち、P型領域とN型
領域との間の漏れ電流の発生原因が、シリコン基板の電
子回路等が形成された一主面上の導電性異物や、あるい
は、パターン不良等でない場合、例えばN型エピタキシ
ャル層内の結晶欠陥等である場合は、漏れ電流の発生領
域を特定することは顕微鏡検査等の外観検査では不可能
であるが、各エピタキシャル領域ごとに漏れ電流測定用
の電極19、20を設け、P型領域とN型領域に逆電圧を加
えることによって漏れ電流を測定し、そのシリコン基板
上の分布を調べることによって、外観検査で特定不可能
な漏れ電流発生領域も特定することができる。
【0015】
【実施例3】本発明半導体装置のさらに他の実施例につ
いて図5によって説明する。図で12はエピタキシャル層
上の所定の位置に形成された高濃度N型拡散層であり、
各拡散層は配線層8、9によって電気的に接続されてい
る。11は上記N型エピタキシャル層を独立した島に分割
する高濃度P型領域(アイソレーション領域)であり、ま
た、配線層10によってシリコン基板の電位の調節が可能
となっている。18、21はチップ状に分割された際、外部
とワイヤ等によりボンディングされるパッドであり、1
9、20は漏れ電流測定用の電極である。また、22は配線
層の切断用ヒューズである。この切断用ヒューズの太さ
については、原理的には特に規定を要しないが、実際に
は配線層の最小ルール幅とすることが合理的である。
【0016】本実施例の構成は、実施例2に加えて次の
ような作用がある。すなわち、実施例2で示した方法に
よって漏れ電流発生領域を特定した後、漏れ電流発生領
域とその他の領域を電気的に接続している配線を切断す
る際に、先端の鋭利な針状のものを用いて切断すると、
その切削屑がシリコン基板上に散乱し、配線間ショート
等の不具合を誘発し、その結果歩留まり低下につながる
ことになるが、上記各領域と上記配線との間に接続ヒュ
ーズを設け、該接続ヒューズに過電流を流して切断すれ
ば、切削屑等の発生もなく、歩留まりを低下させること
なく切断ができるという利点がある。なお、接続ヒュー
ズの切断については、例えば厚さ1μm、幅5μmのヒュ
ーズの切断は、500〜600mAの電流を0.5〜1秒間流すこ
とで容易に達成することができる。
【0017】
【実施例4】本発明半導体装置のさらに他の実施例につ
いて図6によって説明する。図で、23はP型シリコン基
板、24は該シリコン基板の一主面上に形成されたチップ
領域であり、該チップ領域には図5のようなP型アイソ
レーション領域によって分割されたN型エピタキシャル
領域が存在し、該各領域は配線層によって電気的に接続
され、取り出し電極26によって同時に電圧印加が可能と
なっている。なお、上記取り出し電極26は上記配線層と
接続されている。25はP型拡散層を介してP型シリコン
基板の電位の制御が可能な取り出し電極である。
【0018】本実施例の構成は、実施例1に加えて、次
のような作用がある。漏れ電流発生領域を外観検査で特
定するには、シリコン基板の一主面上に形成された全て
の領域を検査することが必要であり、莫大な時間と工数
とを必要とする。そこで、上記N型エピタキシャル領域
用取り出し電極とP型シリコン基板用取り出し電極との
間に、PN接合が破壊されない程度の逆電圧、例えば先
に示した厚さ1μm、幅5μmのヒューズであれば1V 程
度の印加で充分切断可能であるが、PN接合は破壊され
ないので、1V 程度の逆電圧を加え続ければ、上記漏れ
電流発生領域のみに過大な電流が流れ続ける。すなわ
ち、図5に示した各領域と配線との間に設けたヒューズ
22の中、漏れ電流発生領域のヒューズにのみ過電流が流
れ続けることになり、一定時間後には漏れ電流発生領域
のみを自動的に電気的に孤立させることができるという
利点がある。
【0019】
【発明の効果】以上述べてきたように、半導体装置を本
発明構成の装置とすることによって、従来技術の有して
いた課題を解決して、漏れ電流の発生領域には電圧が印
加されない手段を講ずることにより、漏れ電流発生領域
以外の領域に所定の電圧を印加することの可能な半導体
装置を提供することができた。すなわち、半導体基板上
に電気的に独立した少なくとも二つ以上の領域があり、
該各領域を所定の電位に保つことを必要とする行程を含
む半導体装置において、各領域を所定の電位に保つこと
を不可能ならしめる漏れ電流発生領域には電圧が印加さ
れない手段を講じた装置としたため、半導体基板上の漏
れ電流発生領域以外の領域を確実に所定の電位に保つこ
とが可能となり、加工歩留まりあるいは検査歩留まりが
向上するという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明半導体装置の一実施例(実施例1)の構成
を示す要部平面図。
【図2】図1のA‐A'断面図。
【図3】図1の装置の具体的な作用を説明するための
図。
【図4】本発明装置の他の実施例(実施例2)の構成を示
す要部平面図。
【図5】本発明装置のさらに他の実施例(実施例3)の構
成を示す要部平面図。
【図6】本発明装置のさらに他の実施例(実施例4)の構
成を示す要部平面図。
【図7】従来技術の半導体装置の構成を示す要部平面
図。
【符号の説明】
1…P型シリコン基板、2…酸化膜、3…N型エピタキ
シャル層、4…高濃度N型拡散層、5…高濃度P型領
域、6…P型領域用配線層、7…N型領域用配線層、8
…N型領域用配線層、9…N型領域用配線層、10…P型
領域用配線層、11…高濃度P型領域、12…高濃度N型領
域、13…P型領域用電極、14…N型領域用配線層、15…
接続配線、16…導電性異物、17…接続配線切断部、18…
P型領域用電極、19…漏れ電流測定用電極、20…漏れ電
流測定用電極、21…N型領域用電極、22…接続ヒュー
ズ、23…P型シリコン基板、24…N型エピタキシャル
層、25…P型領域用電極、26…N型領域用電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 隆利 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 内山 誠 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−209778(JP,A) 特開 昭59−87852(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/04 H01L 21/822

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気配線でのみ電気的に相互に接続された
    複数の領域が形成された半導体基板を用い、上記複数の
    領域に上記電気配線により電圧源からの電圧を印加して
    電解エッチングを行なうことにより、上記各々の領域に
    それぞれ半導体素子が形成される半導体装置において、 上記複数の領域のうち、該複数の領域を同一電位に保つ
    ことを不可能とさせる漏れ電流が発生した領域に対し
    て、上記電気配線により印加される電圧源からの電圧を
    遮断する電圧遮断手段を備え、上記漏れ電流が発生した
    領域には電解エッチング時に電圧が印加されないように
    構成したことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】上記電圧遮断手段が、上記電気配線〜漏れ
    電流発生領域上の電気配線間の切断であることを特徴と
    する請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】上記電圧遮断手段が、上記電気配線〜漏れ
    電流発生領域上の電気配線間に設けた漏れ電流測定用電
    極及びヒューズの設置であり、これらによる漏れ電流の
    測定及びヒューズへの過電流の注入による切断であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】上記電圧遮断手段が、N型エピタキシャル
    領域用取り出し電極〜P型シリコン基板用取り出し電極
    間への逆電圧の印加によるヒューズの切断であることを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置。
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