JPH0818070A - 半導体ピエゾセンサ - Google Patents
半導体ピエゾセンサInfo
- Publication number
- JPH0818070A JPH0818070A JP14722394A JP14722394A JPH0818070A JP H0818070 A JPH0818070 A JP H0818070A JP 14722394 A JP14722394 A JP 14722394A JP 14722394 A JP14722394 A JP 14722394A JP H0818070 A JPH0818070 A JP H0818070A
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- JP
- Japan
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- region
- conductivity type
- resistance
- semiconductor
- ions
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】不純物拡散により形成されるピエゾ抵抗領域の
抵抗値が、表面上へ付着した可動イオンの影響で変化す
るのを防止する。 【構成】ピエゾ抵抗領域に、それよりも広く、浅く、不
純物濃度の高い同一導電形の防止層を形成する。あるい
は、ピエゾ抵抗領域の表面層にそれと逆導電形の防止層
を局部的に形成する。形成しない部分はその防止層への
逆バイアス印加により空乏化するか、あるいは同一導電
形の高不純物濃度防止層を形成して可能イオンの影響を
全面的に防止する。
抵抗値が、表面上へ付着した可動イオンの影響で変化す
るのを防止する。 【構成】ピエゾ抵抗領域に、それよりも広く、浅く、不
純物濃度の高い同一導電形の防止層を形成する。あるい
は、ピエゾ抵抗領域の表面層にそれと逆導電形の防止層
を局部的に形成する。形成しない部分はその防止層への
逆バイアス印加により空乏化するか、あるいは同一導電
形の高不純物濃度防止層を形成して可能イオンの影響を
全面的に防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基体への不純物
拡散により形成された抵抗の半導体基体に生ずる応力に
よるピエゾ抵抗効果を利用して圧力あるいは加速度など
を検出する半導体ピエゾセンサに関する。
拡散により形成された抵抗の半導体基体に生ずる応力に
よるピエゾ抵抗効果を利用して圧力あるいは加速度など
を検出する半導体ピエゾセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基体への不純物拡散により形成さ
れる拡散抵抗は、抵抗値の精度が高く、基体に生ずる応
力によるピエゾ抵抗効果を利用して応力の精度の高い検
出が可能である。図２ (ａ) 、 (ｂ) は従来の半導体ピ
エゾセンサを直交する断面で示し、Ｎ系シリコン基板１
に不純物拡散でＰ形ピエゾ抵抗領域２を形成し、基板表
面上に形成されたシリコン酸化膜３に明けた接触孔でこ
の領域２の両端部にアルミニウム配線４を接触させてい
る。さらに表面の保護のためにシリコン窒化膜５により
被覆する。
れる拡散抵抗は、抵抗値の精度が高く、基体に生ずる応
力によるピエゾ抵抗効果を利用して応力の精度の高い検
出が可能である。図２ (ａ) 、 (ｂ) は従来の半導体ピ
エゾセンサを直交する断面で示し、Ｎ系シリコン基板１
に不純物拡散でＰ形ピエゾ抵抗領域２を形成し、基板表
面上に形成されたシリコン酸化膜３に明けた接触孔でこ
の領域２の両端部にアルミニウム配線４を接触させてい
る。さらに表面の保護のためにシリコン窒化膜５により
被覆する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図２に示すような半導
体ピエゾセンサでは、センサユニット製造工程中、ある
いはセンサが使用される環境により、センサチップの表
面の保護膜５の上に可動イオンを含む汚れや水分などが
付着すると、それらの電荷の影響により、Ｐ型ピエゾ抵
抗領域２の表面部の正孔密度が変化するため、ピエゾ抵
抗値が変動する。このようなピエゾ抵抗値の変動は、セ
ンサの特性不良を招くという問題がある。
体ピエゾセンサでは、センサユニット製造工程中、ある
いはセンサが使用される環境により、センサチップの表
面の保護膜５の上に可動イオンを含む汚れや水分などが
付着すると、それらの電荷の影響により、Ｐ型ピエゾ抵
抗領域２の表面部の正孔密度が変化するため、ピエゾ抵
抗値が変動する。このようなピエゾ抵抗値の変動は、セ
ンサの特性不良を招くという問題がある。
【０００４】本発明の目的は、このような問題を解決
し、表面上の電荷の影響でピエゾ抵抗値の変動すること
のない半導体ピエゾセンサを提供することにある。
し、表面上の電荷の影響でピエゾ抵抗値の変動すること
のない半導体ピエゾセンサを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の本発明は、第一導電形の半導体
基体の表面層に第二導電形の抵抗領域が形成され、この
抵抗領域の両端部にそれぞれ配線が接続される半導体ピ
エゾセンサにおいて、第二導電形の抵抗領域に重なって
この領域より広く、浅く、不純物濃度の高い第二導電形
の領域が形成されたものとする。請求項２に記載の本発
明は、上記の半導体ピエゾセンサにおいて、第二導電形
の抵抗領域の表面層に、少なくとも配線の接触する部分
以外に局部的に前記抵抗領域よりも浅い第一導電形の領
域が形成されたものとする。この場合、局部的に形成さ
れた第一導電形の領域が一方の配線に接続され、第二導
電形の抵抗領域との間のＰＮ接合が逆バイアスされたこ
とが有効である。あるいは、第二導電形の抵抗領域の第
一導電形の領域が形成されない部分に、抵抗領域より不
純物濃度の高い第二導電形の領域が形成されたことが有
効である。
めに、請求項１に記載の本発明は、第一導電形の半導体
基体の表面層に第二導電形の抵抗領域が形成され、この
抵抗領域の両端部にそれぞれ配線が接続される半導体ピ
エゾセンサにおいて、第二導電形の抵抗領域に重なって
この領域より広く、浅く、不純物濃度の高い第二導電形
の領域が形成されたものとする。請求項２に記載の本発
明は、上記の半導体ピエゾセンサにおいて、第二導電形
の抵抗領域の表面層に、少なくとも配線の接触する部分
以外に局部的に前記抵抗領域よりも浅い第一導電形の領
域が形成されたものとする。この場合、局部的に形成さ
れた第一導電形の領域が一方の配線に接続され、第二導
電形の抵抗領域との間のＰＮ接合が逆バイアスされたこ
とが有効である。あるいは、第二導電形の抵抗領域の第
一導電形の領域が形成されない部分に、抵抗領域より不
純物濃度の高い第二導電形の領域が形成されたことが有
効である。
【０００６】
【作用】ピエゾ抵抗領域の表面層の不純物濃度を高くす
ることにより、表面上に付着可動イオン等の電荷が存在
しても、表面層のキャリア密度がその影響を受けて変化
する量が小さくなる。また、ピエゾ抵抗領域の表面層を
局部的に逆導電形にすれば、その層は抵抗として働かな
いので、表面上の電荷の影響による抵抗値変化がなくな
る。さらにそのような逆導電形領域の形成されない表面
層の不純物濃度を高くするか、あるいはその逆導電形領
域への逆バイアスの印加により空乏化すば、表面層のこ
の部分への影響も防止することができ、可動イオンの付
着などによってピエゾ抵抗値が変化することがない。
ることにより、表面上に付着可動イオン等の電荷が存在
しても、表面層のキャリア密度がその影響を受けて変化
する量が小さくなる。また、ピエゾ抵抗領域の表面層を
局部的に逆導電形にすれば、その層は抵抗として働かな
いので、表面上の電荷の影響による抵抗値変化がなくな
る。さらにそのような逆導電形領域の形成されない表面
層の不純物濃度を高くするか、あるいはその逆導電形領
域への逆バイアスの印加により空乏化すば、表面層のこ
の部分への影響も防止することができ、可動イオンの付
着などによってピエゾ抵抗値が変化することがない。
【０００７】
【実施例】以下、図２を含めて共通の部分に同一の符号
を付した図を引用して本発明の実施例について述べる。
図１ (ａ) 、 (ｂ) に直交する断面を示す本発明の実施
例のピエゾセンサでは、Ｎ形シリコン基板１の表面層に
Ｐ形ピエゾ抵抗領域２より浅いか、それより広い範囲に
Ｐ+ 防止層６が形成されている。このような構造は次の
ようにして作製する。先ず、基板１の表面に酸化シリコ
ンによりマスクを形成し、そのマスクの開口部は、例え
ばほう素イオンを注入した上熱拡散により表面不純物濃
度１０18原子／cm3 程度のＰ領域２を２〜３μｍの深さ
に形成する。次に、上記マスクの開口部を広げて同じイ
オンを高ドーズ量で注入した上、短時間の熱拡散により
深さがＰ領域２の１／４以下であるが表面不純物濃度が
１０19原子／cm3 程度のＰ形防止層６を形成する。Ｐ+
防止層６はＰ領域２より広いので、確実に抵抗領域２を
覆っており、これによって表面上の可動イオンの影響力
を図２の従来構造の１／１０に低下させることができ
る。表面上のシリコン酸化膜３、それに明けられた接触
孔でＰ領域２およびＰ+ 防止層６に接触するアルミニウ
ム配線４、表面を覆うシリコン窒化膜５の構造は図２の
場合と同様である。
を付した図を引用して本発明の実施例について述べる。
図１ (ａ) 、 (ｂ) に直交する断面を示す本発明の実施
例のピエゾセンサでは、Ｎ形シリコン基板１の表面層に
Ｐ形ピエゾ抵抗領域２より浅いか、それより広い範囲に
Ｐ+ 防止層６が形成されている。このような構造は次の
ようにして作製する。先ず、基板１の表面に酸化シリコ
ンによりマスクを形成し、そのマスクの開口部は、例え
ばほう素イオンを注入した上熱拡散により表面不純物濃
度１０18原子／cm3 程度のＰ領域２を２〜３μｍの深さ
に形成する。次に、上記マスクの開口部を広げて同じイ
オンを高ドーズ量で注入した上、短時間の熱拡散により
深さがＰ領域２の１／４以下であるが表面不純物濃度が
１０19原子／cm3 程度のＰ形防止層６を形成する。Ｐ+
防止層６はＰ領域２より広いので、確実に抵抗領域２を
覆っており、これによって表面上の可動イオンの影響力
を図２の従来構造の１／１０に低下させることができ
る。表面上のシリコン酸化膜３、それに明けられた接触
孔でＰ領域２およびＰ+ 防止層６に接触するアルミニウ
ム配線４、表面を覆うシリコン窒化膜５の構造は図２の
場合と同様である。
【０００８】同様の断面図である図３ (ａ) 、 (ｂ) で
示す実施例では、Ｐ形ピエゾ抵抗領域２の表面層に、少
なくともＡｌ配線４の接触部を除いてその間にある領域
に、例えばひ素イオンの選択的注入によりＮ形防止層７
が形成されている。これにより、少なくとも主としてピ
エゾ抵抗値を決めるＡｌ配線４接触部間のＰ領域２に
は、Ｎ防止層７の介在によって表面電荷の影響が及ばな
くなる。この場合も上部構造は図２、図１と同様であ
る。
示す実施例では、Ｐ形ピエゾ抵抗領域２の表面層に、少
なくともＡｌ配線４の接触部を除いてその間にある領域
に、例えばひ素イオンの選択的注入によりＮ形防止層７
が形成されている。これにより、少なくとも主としてピ
エゾ抵抗値を決めるＡｌ配線４接触部間のＰ領域２に
は、Ｎ防止層７の介在によって表面電荷の影響が及ばな
くなる。この場合も上部構造は図２、図１と同様であ
る。
【０００９】図４ (ａ) 、 (ｂ) に示す実施例では、ピ
エゾ抵抗領域２の両端部に接続されるＡｌ配線４１、４
２のうち、電位の高い方である＋側配線４１をＮ形防止
層７にも接触させ、Ｐ領域２と短絡している。これによ
り、Ｎ防止層７の電位が固定され、Ｐ領域２との間のＰ
Ｎ接合は逆バイアスされ、空乏層がその接合の近くのＰ
領域２の表面層にも広がるため、Ｎ防止層７の存在しな
いＰ領域への表面上の電荷の影響も低減させることがで
きる。
エゾ抵抗領域２の両端部に接続されるＡｌ配線４１、４
２のうち、電位の高い方である＋側配線４１をＮ形防止
層７にも接触させ、Ｐ領域２と短絡している。これによ
り、Ｎ防止層７の電位が固定され、Ｐ領域２との間のＰ
Ｎ接合は逆バイアスされ、空乏層がその接合の近くのＰ
領域２の表面層にも広がるため、Ｎ防止層７の存在しな
いＰ領域への表面上の電荷の影響も低減させることがで
きる。
【００１０】図５ (ａ) 、 (ｂ) に示す実施例では、図
３の実施例でＮ形防止層７の存在しない抵抗領域２の表
面層に表面不純物濃度１０19原子／cm3 程度のＰ+ 防止
領域６１を形成してこの部分への表面上の電荷の影響に
よる反転を防止したものである。このＰ+ 防止領域６１
は、この部分に対する図１のＰ防止層６と同様に可動イ
オンの影響力を１／１０以下に低下させる。この場合
は、Ｎ基板１とＮ防止層７の電位を固定する必要がない
ので、図４の場合よりもピエゾ抵抗値の電圧依存性が小
さくなる。
３の実施例でＮ形防止層７の存在しない抵抗領域２の表
面層に表面不純物濃度１０19原子／cm3 程度のＰ+ 防止
領域６１を形成してこの部分への表面上の電荷の影響に
よる反転を防止したものである。このＰ+ 防止領域６１
は、この部分に対する図１のＰ防止層６と同様に可動イ
オンの影響力を１／１０以下に低下させる。この場合
は、Ｎ基板１とＮ防止層７の電位を固定する必要がない
ので、図４の場合よりもピエゾ抵抗値の電圧依存性が小
さくなる。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、ピエゾ抵抗領域の表面
層を局部的に同一導電形で高不純物濃度にしたり、逆導
電形にしたり、あるいは空乏化することにより、表面上
に付着する可動イオン等の電荷の抵抗値に及ぼす影響を
低減させることができ、信頼性の高い半導体ピエゾセン
サを得ることができた。
層を局部的に同一導電形で高不純物濃度にしたり、逆導
電形にしたり、あるいは空乏化することにより、表面上
に付着する可動イオン等の電荷の抵抗値に及ぼす影響を
低減させることができ、信頼性の高い半導体ピエゾセン
サを得ることができた。
【図１】本発明の一実施例の半導体ピエゾセンサを示
し、 (ａ) は縦断面図、 (ｂ) は(ａ) のＡ−Ａ線での
横断面図
し、 (ａ) は縦断面図、 (ｂ) は(ａ) のＡ−Ａ線での
横断面図
【図２】従来の半導体ピエゾセンサを示し、 (ａ) は縦
断面図、 (ｂ) は (ａ) のＢ−Ｂ線での横断面図
断面図、 (ｂ) は (ａ) のＢ−Ｂ線での横断面図
【図３】別の本発明の一実施例の半導体ピエゾセンサを
示し、 (ａ) は縦断面図、 (ｂ) は (ａ) のＣ−Ｃ線で
の横断面図
示し、 (ａ) は縦断面図、 (ｂ) は (ａ) のＣ−Ｃ線で
の横断面図
【図４】本発明の異なる実施例の半導体ピエゾセンサを
示し、 (ａ) は縦断面図、 (ｂ) は (ａ) のＤ−Ｄ線で
の横断面図
示し、 (ａ) は縦断面図、 (ｂ) は (ａ) のＤ−Ｄ線で
の横断面図
【図５】本発明のさらに異なる実施例の半導体ピエゾセ
ンサを示し、 (ａ) は縦断面図、 (ｂ) は (ａ) のＥ−
Ｅ線での横断面図
ンサを示し、 (ａ) は縦断面図、 (ｂ) は (ａ) のＥ−
Ｅ線での横断面図
１ Ｎ形シリコン基板 ２ Ｐ形ピエゾ抵抗領域 ３ シリコン酸化膜 ４ アルミニウム配線 ４１ プラス側配線 ４２ マイナス側配線 ６ Ｐ形防止層 ６１ Ｐ形防止領域 ７ Ｎ形防止層
Claims (4)
- 【請求項１】第一導電形の半導体基体の表面層に第二導
電形の抵抗領域が形成され、この抵抗領域の両端部にそ
れぞれ配線が接続されるものにおいて、第二導電形の抵
抗領域に重なってこの領域より広く、浅く、不純物濃度
の高い第二導電形の領域が形成されたことを特徴とする
半導体ピエゾセンサ。 - 【請求項２】第一導電形の半導体基体の表面層に第二導
電形の抵抗領域が形成され、この抵抗領域の両端部にそ
れぞれ配線が接続されるものにおいて、第二導電形の抵
抗領域の表面層に、少なくとも配線の接触する部分以外
に局部的に前記抵抗領域よりも浅い第一導電形の領域が
形成されたことを特徴とする半導体ピエゾセンサ。 - 【請求項３】局部的に形成された第一導電形の領域が一
方の配線に接続され、第二導電形の抵抗領域との間のＰ
Ｎ接合が逆バイアスされた請求項２記載の半導体ピエゾ
センサ。 - 【請求項４】第二導電形の抵抗領域の第一導電形の領域
が形成されない部分に、抵抗領域より不純物濃度の高い
第二導電形の領域が形成された請求項２記載の半導体ピ
エゾセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14722394A JPH0818070A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 半導体ピエゾセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14722394A JPH0818070A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 半導体ピエゾセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0818070A true JPH0818070A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15425361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14722394A Pending JPH0818070A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 半導体ピエゾセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818070A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014135391A (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Mitsumi Electric Co Ltd | ピエゾ抵抗素子及び半導体センサ |
| JP2020193922A (ja) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | 三菱電機株式会社 | 半導体歪検出素子及びｍｅｍｓアクチュエータデバイス |
-
1994
- 1994-06-29 JP JP14722394A patent/JPH0818070A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014135391A (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Mitsumi Electric Co Ltd | ピエゾ抵抗素子及び半導体センサ |
| JP2020193922A (ja) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | 三菱電機株式会社 | 半導体歪検出素子及びｍｅｍｓアクチュエータデバイス |
| US11609133B2 (en) | 2019-05-30 | 2023-03-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor strain detection element with impurity diffusion layer |
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