JPH04262578A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH04262578A JPH04262578A JP2212991A JP2212991A JPH04262578A JP H04262578 A JPH04262578 A JP H04262578A JP 2212991 A JP2212991 A JP 2212991A JP 2212991 A JP2212991 A JP 2212991A JP H04262578 A JPH04262578 A JP H04262578A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は機械ひずみを検出する
ための半導体装置に関するものである。
ための半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の半導体装置を示す平面図で
、図４は図３におけるＩＶーＩＶ断面図である。なお図
３は保護膜および酸化膜を除いた状態で示されている。 またここでは半導体基板としてシリコンを用いたＮ型半
導体基板を用いた場合について説明する。図３および図
４において１はシリコンのＮ型半導体基板、２はＰ型半
導体のゲージ抵抗体、３は酸化膜、４は電気的接続を行
うための接続導体、５は接続導体４とゲージ抵抗体２と
を電気的に接続するために酸化膜３に開口したコンタク
ト孔、６は接続導体４を保護するためガラスなどにより
なる保護膜、７は汚染等で保護膜６に付着した負イオン
、８は負イオン７により誘起された正孔である。図５は
従来の半導体装置を使用する一例として示された半導体
圧力センサの断面図である。５０は半導体装置でここで
はシリコンチップ、５１はキャップ、５２はシリコン台
座、５３は真空室、５４ははんだ、５５は金線、５６は
リードピン、５７はステム、５８は圧力導入パイプであ
る。図６は半導体装置５０の平面図、図７は半導体装置
５０の断面図であり、先に説明したゲージ抵抗体２の配
置を示している。 Ｒ１〜Ｒ４はゲージ抵抗体２の抵抗値である。この場合
は基板としてＮ型で結晶面が（１００）のシリコン単結
晶が使用され＜１１０＞軸方向に長手方向にゲージ抵抗
体が配置されている。図８はＲ１〜Ｒ４のゲージ抵抗体
２を用いてホイートストンブリッジを組んだ場合の電気
的等価回路図である。
、図４は図３におけるＩＶーＩＶ断面図である。なお図
３は保護膜および酸化膜を除いた状態で示されている。 またここでは半導体基板としてシリコンを用いたＮ型半
導体基板を用いた場合について説明する。図３および図
４において１はシリコンのＮ型半導体基板、２はＰ型半
導体のゲージ抵抗体、３は酸化膜、４は電気的接続を行
うための接続導体、５は接続導体４とゲージ抵抗体２と
を電気的に接続するために酸化膜３に開口したコンタク
ト孔、６は接続導体４を保護するためガラスなどにより
なる保護膜、７は汚染等で保護膜６に付着した負イオン
、８は負イオン７により誘起された正孔である。図５は
従来の半導体装置を使用する一例として示された半導体
圧力センサの断面図である。５０は半導体装置でここで
はシリコンチップ、５１はキャップ、５２はシリコン台
座、５３は真空室、５４ははんだ、５５は金線、５６は
リードピン、５７はステム、５８は圧力導入パイプであ
る。図６は半導体装置５０の平面図、図７は半導体装置
５０の断面図であり、先に説明したゲージ抵抗体２の配
置を示している。 Ｒ１〜Ｒ４はゲージ抵抗体２の抵抗値である。この場合
は基板としてＮ型で結晶面が（１００）のシリコン単結
晶が使用され＜１１０＞軸方向に長手方向にゲージ抵抗
体が配置されている。図８はＲ１〜Ｒ４のゲージ抵抗体
２を用いてホイートストンブリッジを組んだ場合の電気
的等価回路図である。
【０００３】次に動作について説明する。ゲージ抵抗体
２は機械的外力を受けると応力に応じて抵抗値が変化す
る。この抵抗値の変化はゲージ抵抗体２に一定電流を流
しておけば電圧変化として検出できるし、ゲージ抵抗体
２を例えば図６のように配置し、４本のゲージ抵抗体２
で図８に示されるようにホイートストンブリッジを組み
定電圧ＶＥを印加すると、ホイートストンブリッジの出
力としてゲージ抵抗体２の抵抗値の変化量ΔＲに比例し
た電圧ＶＯとして検出できる。
２は機械的外力を受けると応力に応じて抵抗値が変化す
る。この抵抗値の変化はゲージ抵抗体２に一定電流を流
しておけば電圧変化として検出できるし、ゲージ抵抗体
２を例えば図６のように配置し、４本のゲージ抵抗体２
で図８に示されるようにホイートストンブリッジを組み
定電圧ＶＥを印加すると、ホイートストンブリッジの出
力としてゲージ抵抗体２の抵抗値の変化量ΔＲに比例し
た電圧ＶＯとして検出できる。
【０００４】図３に示されるような、シリコンのＮ型半
導体基板１にＰ型半導体のゲージ抵抗体２を形成した場
合、Ｎ型半導体基板１の電位はＰ型半導体のゲージ抵抗
体２の電位より高いことが必要であるため、通常Ｎ型半
導体基板１の電位は印加される最高電位である電源電圧
が印加される。
導体基板１にＰ型半導体のゲージ抵抗体２を形成した場
合、Ｎ型半導体基板１の電位はＰ型半導体のゲージ抵抗
体２の電位より高いことが必要であるため、通常Ｎ型半
導体基板１の電位は印加される最高電位である電源電圧
が印加される。
【０００５】図３においてホイートストンブリッジの一
辺であるゲージ抵抗体２に矢印の方向に外力Ｆが加えら
れたとき、ゲージ抵抗体２に圧縮応力が印加されこれに
応じて抵抗値が変化する。図３の場合、ゲージ抵抗体２
は２本あり、それぞれの抵抗体の抵抗値の変化量の２倍
の抵抗変化がホイートストンブリッジの一辺に与えられ
ることになり、感度を高めることになる。
辺であるゲージ抵抗体２に矢印の方向に外力Ｆが加えら
れたとき、ゲージ抵抗体２に圧縮応力が印加されこれに
応じて抵抗値が変化する。図３の場合、ゲージ抵抗体２
は２本あり、それぞれの抵抗体の抵抗値の変化量の２倍
の抵抗変化がホイートストンブリッジの一辺に与えられ
ることになり、感度を高めることになる。
【０００６】シリコンのＮ型半導体基板１に拡散により
形成されたゲージ抵抗体２の抵抗変化はピエゾ抵抗効果
により現れるので、金属の抵抗線歪みゲージに比較して
高感度であるが、それでも直線性の良いところで使用す
るとすれば、抵抗値の変化率がせいぜい数％程度で使用
せねばならないのでさまざまな工夫が凝らされている。 上記のようなゲージ抵抗体２の配置もその一つである。 それでもゲージ抵抗体２の抵抗値は数ｐｐｍの程度の安
定性がなければならない。例えばゲージ抵抗体２の抵抗
値が数ｋΩとすると数１０ＭΩのバイパスも許されない
ことになる。
形成されたゲージ抵抗体２の抵抗変化はピエゾ抵抗効果
により現れるので、金属の抵抗線歪みゲージに比較して
高感度であるが、それでも直線性の良いところで使用す
るとすれば、抵抗値の変化率がせいぜい数％程度で使用
せねばならないのでさまざまな工夫が凝らされている。 上記のようなゲージ抵抗体２の配置もその一つである。 それでもゲージ抵抗体２の抵抗値は数ｐｐｍの程度の安
定性がなければならない。例えばゲージ抵抗体２の抵抗
値が数ｋΩとすると数１０ＭΩのバイパスも許されない
ことになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は上
記の様に構成されているので、保護膜６が汚染され、ゲ
ージ抵抗体２に挟まれた基板領域を覆う保護膜６に負イ
オン７が付着し電位を持った場合、保護膜６と酸化膜３
とは誘電位であるから誘電分極し、Ｎ型半導体基板１の
表面に正孔８が集まる。Ｎ型半導体基板１の多数キャリ
アは電子であるため、少数キャリアである正孔８は集ま
り難いが、上記したごとくＮ型半導体基板１の電位は高
いため負イオン７との電位差が生じ易い上に、一般にＮ
型半導体基板１の不純物濃度（すなわち電子の密度）は
低くしてあるので、比較的容易に正孔８がＮ型半導体基
板１の表面に集められる。
記の様に構成されているので、保護膜６が汚染され、ゲ
ージ抵抗体２に挟まれた基板領域を覆う保護膜６に負イ
オン７が付着し電位を持った場合、保護膜６と酸化膜３
とは誘電位であるから誘電分極し、Ｎ型半導体基板１の
表面に正孔８が集まる。Ｎ型半導体基板１の多数キャリ
アは電子であるため、少数キャリアである正孔８は集ま
り難いが、上記したごとくＮ型半導体基板１の電位は高
いため負イオン７との電位差が生じ易い上に、一般にＮ
型半導体基板１の不純物濃度（すなわち電子の密度）は
低くしてあるので、比較的容易に正孔８がＮ型半導体基
板１の表面に集められる。
【０００８】このようにゲージ抵抗体２に挟まれた基板
領域の表面の正孔８の密度が高くなると、正孔８を架電
体とする電流を流すバイパスが発生する。このバイパス
が生じるとゲージ抵抗体２の抵抗値が不安定となり、図
８に示されたホイートストンブリッジの電気的等価回路
が成立せず検出値に誤差を生じ、測定精度が低下するる
という問題点があった。なおこの状態を通常反転と称す
るが、通常の半導体装置ではパッケージングが施されて
いるので生じ難いが、ゲージ抵抗体２を用いた圧力セン
サなどでは保護膜６が直接空気に曝される場合があるの
で汚染の影響がでやすい。また図５に示された半導体圧
力センサの場合はキャップ５１を設けこの内部を真空室
５３としている絶対圧形であるのでこのような汚染は防
がれるが、差圧形の場合は半導体装置５０の両面が圧力
負荷面となるので汚染が生じることになる。
領域の表面の正孔８の密度が高くなると、正孔８を架電
体とする電流を流すバイパスが発生する。このバイパス
が生じるとゲージ抵抗体２の抵抗値が不安定となり、図
８に示されたホイートストンブリッジの電気的等価回路
が成立せず検出値に誤差を生じ、測定精度が低下するる
という問題点があった。なおこの状態を通常反転と称す
るが、通常の半導体装置ではパッケージングが施されて
いるので生じ難いが、ゲージ抵抗体２を用いた圧力セン
サなどでは保護膜６が直接空気に曝される場合があるの
で汚染の影響がでやすい。また図５に示された半導体圧
力センサの場合はキャップ５１を設けこの内部を真空室
５３としている絶対圧形であるのでこのような汚染は防
がれるが、差圧形の場合は半導体装置５０の両面が圧力
負荷面となるので汚染が生じることになる。
【０００９】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、半導体装置の保護膜が汚染し電位
を持った場合にも安定した抵抗値がえられる、高精度な
半導体装置を提供することを目的としている。
めになされたもので、半導体装置の保護膜が汚染し電位
を持った場合にも安定した抵抗値がえられる、高精度な
半導体装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、第１導電型の半導体基板の主面に並置された第２
導電型半導体領域が挟む主面近傍領域を、半導体基板上
に積層された絶縁膜とこの絶縁膜上に積層された保護膜
との間に配置された遮蔽手段で覆うと共に、この遮蔽手
段と上記半導体基板とを同電位にする接続手段を設けた
ものである。
置は、第１導電型の半導体基板の主面に並置された第２
導電型半導体領域が挟む主面近傍領域を、半導体基板上
に積層された絶縁膜とこの絶縁膜上に積層された保護膜
との間に配置された遮蔽手段で覆うと共に、この遮蔽手
段と上記半導体基板とを同電位にする接続手段を設けた
ものである。
【００１１】
【作用】保護膜が汚染し電位を持った場合、遮蔽手段と
半導体基板とが同電位であるため保護膜は誘電分極を起
こすが、遮蔽手段に覆われる部分は誘電分極を起こさず
、第２導電型半導体領域によって挟まれる半導体基板に
正孔が集まらない。
半導体基板とが同電位であるため保護膜は誘電分極を起
こすが、遮蔽手段に覆われる部分は誘電分極を起こさず
、第２導電型半導体領域によって挟まれる半導体基板に
正孔が集まらない。
【００１２】
【実施例】実施例１
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
はこの発明による半導体装置の平面図、図２は図１のＩ
ＩーＩＩ断面図である。図１および図２において１〜７
は従来例と同様であるので説明を省略する。２０は遮蔽
手段で、ここでは金属やポリシリコンなどの導電体より
なる遮蔽板であり、接続導体４と同じ材料を使用してい
る。２１は遮蔽板と半導体基板１とを同電位にする接続
手段で、ここでは酸化膜３に開口したコンタクトホール
である。２２はＮ＋拡散層で、コンタクトホール２１を
介して遮蔽板２１と半導体基板１とのあいだで電気的に
良好な導通をとるためのものである。
はこの発明による半導体装置の平面図、図２は図１のＩ
ＩーＩＩ断面図である。図１および図２において１〜７
は従来例と同様であるので説明を省略する。２０は遮蔽
手段で、ここでは金属やポリシリコンなどの導電体より
なる遮蔽板であり、接続導体４と同じ材料を使用してい
る。２１は遮蔽板と半導体基板１とを同電位にする接続
手段で、ここでは酸化膜３に開口したコンタクトホール
である。２２はＮ＋拡散層で、コンタクトホール２１を
介して遮蔽板２１と半導体基板１とのあいだで電気的に
良好な導通をとるためのものである。
【００１３】図２の様に保護膜６に負イオン７が付着し
電位を持った場合、遮蔽板６は半導体基板１とが同電位
であるため電源電圧が印加されていて、保護膜６は誘電
分極するが、酸化膜３は同電位の遮蔽板６と半導体基板
１とにはさまれているので誘電分極を起こさない。した
がってゲージ抵抗体２に挟まれた基板領域に正孔が集ま
らず、この領域で反転の生じるのが防止される。このた
め並置されたゲージ抵抗体２の間にバイパスが発生せず
、正孔を架電体とする洩れ電流が流れず、ゲージ抵抗体
２の抵抗値がきわめて安定なものとなる。
電位を持った場合、遮蔽板６は半導体基板１とが同電位
であるため電源電圧が印加されていて、保護膜６は誘電
分極するが、酸化膜３は同電位の遮蔽板６と半導体基板
１とにはさまれているので誘電分極を起こさない。した
がってゲージ抵抗体２に挟まれた基板領域に正孔が集ま
らず、この領域で反転の生じるのが防止される。このた
め並置されたゲージ抵抗体２の間にバイパスが発生せず
、正孔を架電体とする洩れ電流が流れず、ゲージ抵抗体
２の抵抗値がきわめて安定なものとなる。
【００１４】実施例２
実施例１では、Ｎ型半導体基板１にＰ型半導体のゲージ
抵抗体２を用いた例について述べたが、Ｐ型半導体基板
にＮ型半導体のゲージ抵抗体を用いた場合であっても同
様の効果を奏する。この場合はコンタクトホール２１を
介して遮蔽板２０と半導体基板１とのあいだで電気的に
良好な導通をとるための高濃度拡散層をＰ＋拡散層とす
れば良い。但しこの場合Ｐ型基板は回路の最低電位（通
常接地電位）に固定しされているときで、汚染は正イオ
ンであり反転したときの洩れ電流の架体は電子となる。
抵抗体２を用いた例について述べたが、Ｐ型半導体基板
にＮ型半導体のゲージ抵抗体を用いた場合であっても同
様の効果を奏する。この場合はコンタクトホール２１を
介して遮蔽板２０と半導体基板１とのあいだで電気的に
良好な導通をとるための高濃度拡散層をＰ＋拡散層とす
れば良い。但しこの場合Ｐ型基板は回路の最低電位（通
常接地電位）に固定しされているときで、汚染は正イオ
ンであり反転したときの洩れ電流の架体は電子となる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば並置さ
れたゲージ抵抗体が挟む基板領域を遮蔽板で覆うと共に
、この遮蔽板と半導体基板とを同電位にする構成にした
ので、保護膜が汚染し電位を持った場合でも並置された
ゲージ抵抗体の間に洩れ電流が流れず、安定した抵抗値
がえられるので高精度な半導体装置が得られるという効
果がある。
れたゲージ抵抗体が挟む基板領域を遮蔽板で覆うと共に
、この遮蔽板と半導体基板とを同電位にする構成にした
ので、保護膜が汚染し電位を持った場合でも並置された
ゲージ抵抗体の間に洩れ電流が流れず、安定した抵抗値
がえられるので高精度な半導体装置が得られるという効
果がある。
【図１】この発明による半導体装置の平面図である。
【図２】この発明による半導体装置の断面図である。
【図３】従来の半導体装置を示す平面図である。
【図４】従来の半導体装置の断面図である。
【図５】従来の半導体装置の使用例の断面図である。
【図６】従来の半導体装置を示す平面図である。
【図７】従来の半導体装置の断面図である。
【図８】従来の半導体装置の電気的等価回路図である。
１ 半導体基板
２ 第２導電型半導体領域
３ 絶縁膜
６ 保護膜
２０ 遮蔽手段
２１ 接続手段
Claims (1)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板と、この半導
体基板の主面近傍領域を挟むように上記主面に並置され
た第２導電型半導体領域と、上記半導体基板上に積層さ
れた絶縁膜と、この絶縁膜上に積層された保護膜と、こ
の保護膜と上記絶縁膜との間に配置され、上記第２導電
型半導体領域に挟まれた主面近傍領域を覆う遮蔽手段と
、この遮蔽手段と上記半導体基板とを同電位にする接続
手段とを備えた半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2212991A JPH04262578A (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2212991A JPH04262578A (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04262578A true JPH04262578A (ja) | 1992-09-17 |
Family
ID=12074279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2212991A Pending JPH04262578A (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04262578A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016535846A (ja) * | 2013-10-25 | 2016-11-17 | オキシトロル エス．アー． | 温度変化に対して耐性を示す接着剤層を制御するための構造を含む圧力センサ |
| JP2019002781A (ja) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | 富士電機株式会社 | 圧力センサおよび圧力センサの製造方法 |
-
1991
- 1991-02-15 JP JP2212991A patent/JPH04262578A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016535846A (ja) * | 2013-10-25 | 2016-11-17 | オキシトロル エス．アー． | 温度変化に対して耐性を示す接着剤層を制御するための構造を含む圧力センサ |
| JP2019002781A (ja) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | 富士電機株式会社 | 圧力センサおよび圧力センサの製造方法 |
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