JPS6336152B2 - - Google Patents
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- JPS6336152B2 JPS6336152B2 JP15861180A JP15861180A JPS6336152B2 JP S6336152 B2 JPS6336152 B2 JP S6336152B2 JP 15861180 A JP15861180 A JP 15861180A JP 15861180 A JP15861180 A JP 15861180A JP S6336152 B2 JPS6336152 B2 JP S6336152B2
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- conductors
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/0688—Integrated circuits having a three-dimensional layout
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体素子バルクの抵抗値変化によ
り、温度、圧力等を知るための検知用抵抗体を多
結晶半導体を用いて提供することを目的とし、従
来、単結晶で行つていた製造上の困難さを解決す
るとともに、形状、特性等に自由度の大きい抵抗
体を提供するものである。
り、温度、圧力等を知るための検知用抵抗体を多
結晶半導体を用いて提供することを目的とし、従
来、単結晶で行つていた製造上の困難さを解決す
るとともに、形状、特性等に自由度の大きい抵抗
体を提供するものである。
従来、単結晶の半導体のバルク抵抗値が種々の
環境条件によつて変化する性質を利用して、温
度、磁気、圧力等を測定する方法は、多く実用化
されている。
環境条件によつて変化する性質を利用して、温
度、磁気、圧力等を測定する方法は、多く実用化
されている。
例えば、極低温域でのゲルマニウムのインピユ
リテイ濃度の温度依存性を利用してのゲルマニウ
ム単結晶による極低温の検出器、または常温付近
ではシリコンのインピユリテイによる負性抵抗温
度特性領域とイントリンシツクな負性抵抗温度特
性領域との中間の正の温度抵抗特性を用いたシリ
コン単結晶チツプの抵抗が実用化されている。ま
た圧力検知素子としては、応力によるエネルギー
バンドの変形によるキヤリア数の変化を電気抵抗
の変化としてとられる方式により、ダイヤフラム
自体をシリコン単結晶で作製した圧力センサ等が
ある。
リテイ濃度の温度依存性を利用してのゲルマニウ
ム単結晶による極低温の検出器、または常温付近
ではシリコンのインピユリテイによる負性抵抗温
度特性領域とイントリンシツクな負性抵抗温度特
性領域との中間の正の温度抵抗特性を用いたシリ
コン単結晶チツプの抵抗が実用化されている。ま
た圧力検知素子としては、応力によるエネルギー
バンドの変形によるキヤリア数の変化を電気抵抗
の変化としてとられる方式により、ダイヤフラム
自体をシリコン単結晶で作製した圧力センサ等が
ある。
しかしながら、これらのバルク抵抗値の変化を
利用する素子は、単結晶半導体を用いているた
め、単結晶製造プロセスから来る様々な制約条件
を持ち合わせている。すなわち、もし単結晶イン
ゴツトをスライスしたウエフアを用いる場合、一
つには、抵抗体の厚みを薄くするのが困難であ
り、例えば圧力センサではダイヤフラム厚に制限
が加えられ微少な圧力変化の測定が困難であり、
また温度センサであれば熱容量が大きいために熱
応答性に限界がある等の欠点を有している。また
単結晶を用いると、いろいろな比抵抗のものを多
品種少量生産しようとする場合、様々な困難をも
有し、小まわりが効かず、非常にコスト高になる
という欠点をも有していた。
利用する素子は、単結晶半導体を用いているた
め、単結晶製造プロセスから来る様々な制約条件
を持ち合わせている。すなわち、もし単結晶イン
ゴツトをスライスしたウエフアを用いる場合、一
つには、抵抗体の厚みを薄くするのが困難であ
り、例えば圧力センサではダイヤフラム厚に制限
が加えられ微少な圧力変化の測定が困難であり、
また温度センサであれば熱容量が大きいために熱
応答性に限界がある等の欠点を有している。また
単結晶を用いると、いろいろな比抵抗のものを多
品種少量生産しようとする場合、様々な困難をも
有し、小まわりが効かず、非常にコスト高になる
という欠点をも有していた。
これに対して、多結晶薄膜を用いれば、厚み等
の形状に対しても多品種少量生産性に対しても有
利であるので、多結晶薄膜で単結晶同様の特性を
得ようとする試みが多くなされているが、多結晶
はグレインに対してバウンダリーの比抵抗が一般
に非常に大きく、これで抵抗体を作成すると、バ
ウンダリーの抵抗に特性が依存してしまう結果と
なり、正規のバルクの特性が現われない。しかも
バウンダリーとグレインの間には、特殊なバンド
ギヤツプ構造が現われ、抵抗体としての正規の電
流電圧特性を示さないという欠点を有している。
の形状に対しても多品種少量生産性に対しても有
利であるので、多結晶薄膜で単結晶同様の特性を
得ようとする試みが多くなされているが、多結晶
はグレインに対してバウンダリーの比抵抗が一般
に非常に大きく、これで抵抗体を作成すると、バ
ウンダリーの抵抗に特性が依存してしまう結果と
なり、正規のバルクの特性が現われない。しかも
バウンダリーとグレインの間には、特殊なバンド
ギヤツプ構造が現われ、抵抗体としての正規の電
流電圧特性を示さないという欠点を有している。
そこで、結晶の粒径を大きくし、バウンダリー
幅を小さくしてバウンダリーの影響を少くし、さ
らには単結晶薄膜を作成しようとする試みがなさ
れていて、現在かなり成果を収めているが、加工
技術が非常に高度であつたり、製造設備が大がか
りであつたりして、一般の実用には供していな
い。
幅を小さくしてバウンダリーの影響を少くし、さ
らには単結晶薄膜を作成しようとする試みがなさ
れていて、現在かなり成果を収めているが、加工
技術が非常に高度であつたり、製造設備が大がか
りであつたりして、一般の実用には供していな
い。
本発明は、簡単にこれらの従来の問題点を解決
し、実用に供することのできる多結晶半導体の抵
抗体を提供しようとするものである。
し、実用に供することのできる多結晶半導体の抵
抗体を提供しようとするものである。
最近の半導体製造技術は著しく発展し、特にリ
ゾグラフイ技術においては、ミクロンオーダーの
加工が容易にでき、さらにイオンビームリゾグラ
フイ等の方法によると、サブミクロンオーダーの
加工もできるようになつた。また一方では、薄膜
の結晶粒成長に関しても太陽電池製造関係等によ
る大幅な技術的発展があり、例えばシリコンにつ
いては、平均粒径100μｍ以上の多結晶がかなり
容易に作成できるようになつてきた。
ゾグラフイ技術においては、ミクロンオーダーの
加工が容易にでき、さらにイオンビームリゾグラ
フイ等の方法によると、サブミクロンオーダーの
加工もできるようになつた。また一方では、薄膜
の結晶粒成長に関しても太陽電池製造関係等によ
る大幅な技術的発展があり、例えばシリコンにつ
いては、平均粒径100μｍ以上の多結晶がかなり
容易に作成できるようになつてきた。
本発明は、これらの技術を組み合わせ、応用す
ることにより実現されるものである。
ることにより実現されるものである。
すなわち、本発明は、表裏間に１個の結晶粒子
のみが存在する層すなわちモノグレインレイヤー
の多結晶半導体膜において、水平方向に電気抵抗
をとり出す際にバウンダリーの影響を除き、半導
体のバルク自身の抵抗を得るのに、表裏面の多数
の導体により、結晶粒の表面と裏面の間のバルク
抵抗を多数個直列に繋ぐ方法によるものである。
のみが存在する層すなわちモノグレインレイヤー
の多結晶半導体膜において、水平方向に電気抵抗
をとり出す際にバウンダリーの影響を除き、半導
体のバルク自身の抵抗を得るのに、表裏面の多数
の導体により、結晶粒の表面と裏面の間のバルク
抵抗を多数個直列に繋ぐ方法によるものである。
以下に具体例をもつて本発明を説明する。
図面に示すように、まず石英基板１上に導体の
チタンを蒸着し、紫外線リゾグラフイにより幅
200μｍ、導体間距離20μｍの直線状の多数の導体
パターンを残し、モノグレインレイヤーの裏面導
体２とする。その上にモノグレインレイヤーとし
てシリコンを蒸着にて約20μｍの厚みに形成す
る。このままでは結晶粒径が非常に小さいので、
さらに水素雰囲気中、約1400℃にて熱処理をする
と、下部に導体のあるところを中心に結晶が著し
く成長し、下部に導体のあるところは殆どモノグ
レインレイヤー３となり、その結晶粒径は約50μ
ｍとなる。さらにこの上に金−チタン合金を蒸着
し、数百度の還元雰囲気にて熱処理をする。この
蒸着膜を紫外線リゾグラフイにより幅180μｍ、
導体間距離40μｍの直線状の多数の導体パターン
にし、モノグレインレイヤーの表面導体４とす
る。このとき表面導体４の中心は裏面導体２のギ
ヤツプの中心と一致するようにフオトマスクが設
計されているので、導体の両側80μｍの幅が表裏
の導体の重なり合う部分となつている。
チタンを蒸着し、紫外線リゾグラフイにより幅
200μｍ、導体間距離20μｍの直線状の多数の導体
パターンを残し、モノグレインレイヤーの裏面導
体２とする。その上にモノグレインレイヤーとし
てシリコンを蒸着にて約20μｍの厚みに形成す
る。このままでは結晶粒径が非常に小さいので、
さらに水素雰囲気中、約1400℃にて熱処理をする
と、下部に導体のあるところを中心に結晶が著し
く成長し、下部に導体のあるところは殆どモノグ
レインレイヤー３となり、その結晶粒径は約50μ
ｍとなる。さらにこの上に金−チタン合金を蒸着
し、数百度の還元雰囲気にて熱処理をする。この
蒸着膜を紫外線リゾグラフイにより幅180μｍ、
導体間距離40μｍの直線状の多数の導体パターン
にし、モノグレインレイヤーの表面導体４とす
る。このとき表面導体４の中心は裏面導体２のギ
ヤツプの中心と一致するようにフオトマスクが設
計されているので、導体の両側80μｍの幅が表裏
の導体の重なり合う部分となつている。
以上のようにして作成した抵抗体は、左右に引
き出し電極を取り付けると、−表面導体−結晶バ
ルク−裏面導体−結晶バルク−表面導体−という
繰り返しの経路を経て電流が流れることになり、
導体の抵抗および結晶へのコンタクト抵抗が結晶
バルク抵抗に比して小さいので、結晶のバルク抵
抗そのものが引き出し電極間に現われる抵抗値と
なる。そこで、この両端で抵抗値を測定すること
により半導体バルクの性質を利用して温度、湿
度、圧力等の変化を検知できる。温度センサーと
して上記具体例のものは、周囲温度20℃にて3.7
Ω、70℃にて5.0Ωの正特性の値を示した。
き出し電極を取り付けると、−表面導体−結晶バ
ルク−裏面導体−結晶バルク−表面導体−という
繰り返しの経路を経て電流が流れることになり、
導体の抵抗および結晶へのコンタクト抵抗が結晶
バルク抵抗に比して小さいので、結晶のバルク抵
抗そのものが引き出し電極間に現われる抵抗値と
なる。そこで、この両端で抵抗値を測定すること
により半導体バルクの性質を利用して温度、湿
度、圧力等の変化を検知できる。温度センサーと
して上記具体例のものは、周囲温度20℃にて3.7
Ω、70℃にて5.0Ωの正特性の値を示した。
多結晶半導体については、シリコンの例を示し
たが、シリコンに限らずもつと一般的に−族
化合物や酸化物半導体等にも適用できることは勿
論である。
たが、シリコンに限らずもつと一般的に−族
化合物や酸化物半導体等にも適用できることは勿
論である。
モノグレインレイヤーも発明の性質上、表裏の
導体が重なり合う部分のみモノグレイン層になつ
ていれば本発明は機能するのであつて、全体が全
くのモノグレイン層になつている必要はない。こ
れは前述の具体例においても、裏面導体のついて
いない箇所の結晶成長があまり良くなかつたが、
それでも全体として機能したことをみても明らか
である。
導体が重なり合う部分のみモノグレイン層になつ
ていれば本発明は機能するのであつて、全体が全
くのモノグレイン層になつている必要はない。こ
れは前述の具体例においても、裏面導体のついて
いない箇所の結晶成長があまり良くなかつたが、
それでも全体として機能したことをみても明らか
である。
表裏の導体は、電気伝導の経路が途中で切れな
いように余裕を見込んで導体が数個以上のグレイ
ンにまたがつているようにとることが必要であ
り、それには個々の導体の面積は少くとも結晶粒
の平均表面積程度以上はなくてはならない。
いように余裕を見込んで導体が数個以上のグレイ
ンにまたがつているようにとることが必要であ
り、それには個々の導体の面積は少くとも結晶粒
の平均表面積程度以上はなくてはならない。
また表裏の導体が部分的に重なり合わないと表
裏間のバルク抵抗を得ることが困難であるし、１
個の導体に対して反対面の複数個の導体が重なり
合つていないと電気伝導の経路が途中で中断され
てしまうことはいうまでもない。
裏間のバルク抵抗を得ることが困難であるし、１
個の導体に対して反対面の複数個の導体が重なり
合つていないと電気伝導の経路が途中で中断され
てしまうことはいうまでもない。
以上述べたように本発明は、多結晶作成技術と
リゾグラフイ技術とを応用することにより簡単に
半導体バルク特性をもつ抵抗体を提供できるもの
である。
リゾグラフイ技術とを応用することにより簡単に
半導体バルク特性をもつ抵抗体を提供できるもの
である。
図面は本発明による多結晶半導体抵抗体の拡大
断面図である。 １……基板、２……裏面導体、３……モノグレ
インレイヤー、４……表面導体。
断面図である。 １……基板、２……裏面導体、３……モノグレ
インレイヤー、４……表面導体。
Claims (1)
- １ モノグレインレイヤーの多結晶半導体薄膜の
表面と裏面に個々の面積が結晶粒の平均表面積よ
りも大きい導体を多数点在させ、各々の１個の導
体に対して反対面の複数個の導体が部分的に重な
り合う構造を有したことを特徴とするモノグレイ
ンレイヤー多結晶半導体抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15861180A JPS5783048A (en) | 1980-11-10 | 1980-11-10 | Monograin layer polycrystalline semiconductor resistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15861180A JPS5783048A (en) | 1980-11-10 | 1980-11-10 | Monograin layer polycrystalline semiconductor resistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5783048A JPS5783048A (en) | 1982-05-24 |
| JPS6336152B2 true JPS6336152B2 (ja) | 1988-07-19 |
Family
ID=15675484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15861180A Granted JPS5783048A (en) | 1980-11-10 | 1980-11-10 | Monograin layer polycrystalline semiconductor resistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5783048A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02107236U (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-27 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0824197B2 (ja) * | 1986-08-08 | 1996-03-06 | 日本電装株式会社 | 圧力測定器 |
| JPH0697683B2 (ja) * | 1989-11-10 | 1994-11-30 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
-
1980
- 1980-11-10 JP JP15861180A patent/JPS5783048A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02107236U (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-27 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5783048A (en) | 1982-05-24 |
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