JPH0114714B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置の拡散抵抗の調整装置に
係るもので、特に、圧電素子を利用して拡散抵抗
を調整する装置に関するものである。

半導体集積回路装置における抵抗は、単結晶基
板に形成される拡散抵抗か、基板表面に蒸着によ
り形成される薄膜抵抗のいずれかであるが、加工
精度の問題から抵抗値のバラツキを20％以下に抑
えるのは困難であつた。そのバラツキを調整する
ために、多結晶シリコンの抵抗において電流によ
る不純物の再分布を利用してトリミングする方法
などが考えられている。しかし、トリミングは大
電流を流す必要があるため、素子に部分的に発熱
を生じ、封止樹脂や配線用のアルミニウムに損傷
を与えてしまうことが多い。また、トリミングで
抵抗を高くすることができても、低くすることは
できなかつた。

本発明は、上記のような問題を解決して、所望
の抵抗値を得ることのできる抵抗調整装置を提供
することを目的とするものである。

本発明による抵抗調整装置は、拡散抵抗の抵抗
値が圧力等による変位により変化することを利用
して上記の目的を達成するもので、圧電素子を利
用して拡散抵抗を形成した単結晶半導体に変位を
生じさせて拡散抵抗の抵抗値を調整するものであ
る。

拡散抵抗を用いた半導体圧力変換器については
種々のタイプが考えられている。これらはいずれ
も圧力によつて半導体部分に変位を生じると、そ
こに形成されている拡散抵抗の電子易動度に変化
を生じ、抵抗値が変化するものである。本発明
は、これに、圧電素子を組み合わせて抵抗調整装
置を得るものである。

以下、図面に従つて、本発明の実施例につき説
明する。

第１図は、本発明による抵抗調整装置の一例を
示す正面断面図である。Ｐ型の単結晶シリコン基
板１０上に、Ｐ型のエピタキシヤル層１１が形成
されており、このＰ型のエピタキシアル層１１は
カンチレバー１２を形成している。すなわち、Ｐ
型のエピタキシアル層１１の周囲の三方と下面の
単結晶シリコンはエツチングされている。カンチ
レバー１２には拡散抵抗１３が形成され、これに
アルミニウムによる配線パターン１４がオーム接
触している。カンチレバー１２上には更に圧電膜
１５が、二つの導電層１６によつて挾まれた状態
で形成されている。二つの導電層１６は圧電膜１
５に変位を生じさせるための電界を印加するため
のものである。

圧電膜１５に導電層１６を通して電界を印加す
ると圧電膜１５に変位を生じる。圧電膜１５の変
位によつてカンチレバー１２にも変位を生じ、拡
散抵抗１３に応力が加わる。拡散抵抗に張力スト
レスが加わると電子易動度が増加して抵抗が下が
り、逆に圧縮ストレスが加わると電子易動度が減
少して抵抗が上がる。したがつて、圧電膜１５に
印加する電圧を調整すれば拡散抵抗に生じる応力
を所定の値とし、拡散抵抗の値を所望の値に調整
することができる。

次に、本発明による抵抗調整装置の製造方法に
ついて、第２図を参照して説明する。

第２図は、本発明による抵抗調整装置の製造方
法を示す正面断面図である。工程順にＡ−Ｈに分
けて示したものである。

Ｐ型の単結晶シリコン基板２０の表面の所定の
部分に窒化シリコン膜２１を形成し、フツ化水素
（HF）20〜50％溶液中で陽極化成する。窒化シ
リコン膜２１で覆われない単結晶シリコン基板２
０の表面から内部に向つて多孔質シリコン層２２
が形成される(A)。

窒化シリコン膜２１を除去した後、単結晶シリ
コン基板２０の表面にＰ型単結晶シリコンをエピ
タキシアル成長させる。このＰ型のシリコン層２
３はカンチレバー部分となるもので、0.5〜3μｍ
の厚みに形成する(B)。多孔質シリコン層１２も単
結晶シリコンであるので、エピタキシアル成長さ
せたＰ型シリコン層２３も単結晶シリコンとな
る。

なお、この工程ではエピタキシアル成長の温度
には注意を払わなければならない。酸化し易くな
つている（活性化している）多孔質シリコンの性
質を失わせないように、950℃以下の温度とする
必要がある。

エピタキシアル成長によつて形成されたＰ型シ
リコン層２３の一部をエツチングして多孔質シリ
コン層２２の一部を露出させ、高圧酸化炉によつ
て酸化する。多孔質シリコン層は単結晶シリコン
よりも酸化され易いので二酸化シリコン層２４に
変化する(C)。単結晶シリコン層２３のカンチレバ
ーとなる部分の周囲と下面に二酸化シリコン層が
形成されることになる。

Ｐ型シリコン層２３の表面の二酸化シリコン膜
を除去し、Ｐ型シリコン層２３の表面にＮ型の不
純物を拡散して拡散抵抗領域２５を形成する(D)。
このＮ型の拡散抵抗２５は、カンチレバーとなる
部分の表面に所定のパターンで形成する。

拡散抵抗領域２５を絶縁膜で覆いコンタクト穴
を通してアルミニウムの配線パターン２６と接続
する。また、このとき、カンチレバー上の絶縁膜
の上に圧電膜とコンタクトする導電パターン２７
も同時に形成しておく(E)。

カンチレバー上の導電パターンの上に酸化亜鉛
などの圧電膜２８をスパツタ法などによつて形成
する(F)。この圧電膜は酸化亜鉛に限らず、また蒸
着などの方法によつても良い。

圧電膜２８上に導電パターン２９を形成する
(G)。二つの導電パターン２７，２９は圧電膜２８
に電界を印加する電極となる。

最後に、多孔質シリコン層が酸化されて形成さ
れた二酸化シリコンをフツ化水素溶液によつてエ
ツチングして除去し、カンチレバー部分の下に空
洞３０を形成する(H)。

以上のようにして、カンチレバーに拡散抵抗が
形成され、かつ、カンチレバー下部に空洞を有す
る抵抗調整装置が形成される。カンチレバーは圧
電素子の変位に応じて変位を生じ、拡散抵抗の変
化を生じさせることができる。

本発明によれば、抵抗の増加、減少のいずれの
調整も可能となる。圧電素子に周波数位相差のあ
る電圧を加えることによつて、伸張、圧縮のいず
れのストレスも生じさせることができるためであ
る。

また、組立後においても外部から印加する電圧
によつて調整できる利点もある。

更に、半導体集積回路装置においては、発熱に
よる温度特性の変化が生じることがあるが、圧電
素子の格子に生じた歪みを打ち消すように電圧を
印加して温度補償を行うこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施例を示す正面断
面図である。 １３，２５……拡散抵抗、１５，２８……圧電
膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単結晶シリコン基板より成るカンチレバーに
   拡散抵抗領域が形成され、該カンチレバーに両面
   に電極を形成した圧電膜からなる圧電素子を具
   え、該圧電素子に印加する電界によつて該カンチ
   レバーを変位させて該拡散抵抗領域の抵抗値を調
   整することを特徴とする抵抗調整装置。 ２ 単結晶シリコン基板の表面の一部を陽極化成
   して多孔質シリコン層を形成し、該表面にＰ型の
   単結晶シリコンをエピタキシアル成長させ、該エ
   ピタキシアル層の一部を該多孔質シリコンが露出
   するようにエツチングして除去し、該多孔質シリ
   コン層を酸化し、該エピタキシアル層の表面にＮ
   型の拡散抵抗領域を形成し、該拡散抵抗領域上に
   絶縁層を介して導電層と圧電膜を形成し、該酸化
   された多孔質シリコン層を除去することを特徴と
   する抵抗調整装置の製造方法。