特許 7157027 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-11

(45)【発行日】2022-10-19

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/822 20060101AFI20221012BHJP

   H01L 27/04 20060101ALI20221012BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20221012BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20221012BHJP

   H01L 23/522 20060101ALI20221012BHJP

   H01L 23/532 20060101ALI20221012BHJP

【ＦＩ】

H01L27/04 R

H01L21/88 J

H01L21/90 N

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019166231

(22)【出願日】2019-09-12

(65)【公開番号】P2021044434

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2021-08-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100157901

【弁理士】

【氏名又は名称】白井 達哲

(74)【代理人】

【識別番号】100172188

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 敬人

(74)【代理人】

【識別番号】100197538

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 功

(72)【発明者】

【氏名】河原 慎二

(72)【発明者】

【氏名】戸田 順之

(72)【発明者】

【氏名】山本 武志

(72)【発明者】

【氏名】山浦 和章

【審査官】市川 武宜

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－１７７４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２９９２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００９３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２９４０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－００９２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０９６７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３０３９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２７２４５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／８２２

Ｈ０１Ｌ ２１／３２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／７６８

Ｈ０１Ｌ ２３／５３２

Ｈ０１Ｌ ２７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導電形の半導体層と、
前記半導体層中に設けられた第２導電形の第１半導体部分と、
上端が前記半導体層の上面に達し、下端が前記第１半導体部分に接続された第１導電部材と、
上端が前記半導体層の上面に達し、下端が前記第１半導体部分に接続された第２導電部材と、
前記第１導電部材の側面を覆う第１絶縁膜と、
前記第２導電部材の側面を覆う第２絶縁膜と、
を備え、
前記第１導電部材の上端から下端までの長さは、前記半導体層の上面に平行な方向であって前記第１導電部材から前記第２導電部材に向かう方向における前記第１導電部材の長さ、前記第１導電部材と前記第２導電部材との距離、及び、前記第２導電部材の長さの合計長さよりも長く、
前記第１半導体部分、前記第１導電部材、及び、前記第２導電部材により抵抗素子が形成される半導体装置。

【請求項2】

前記半導体層上に設けられ、前記第１導電部材の前記上端に接続され、抵抗率が前記第１導電部材の抵抗率よりも低い第１コンタクトをさらに備えた請求項１記載の半導体装置。

【請求項3】

前記第１導電部材及び前記第２導電部材はシリコンを含む請求項１または２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記半導体層と前記第１半導体部分との間には、逆方向バイアスが印加される請求項１～３のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項5】

前記半導体層中に設けられ、前記第１半導体部分から離隔し、前記第２導電形の第２半導体部分と、
上端が前記半導体層の上面に達し、下端が前記第２半導体部分に接続された第３導電部材と、
上端が前記半導体層の上面に達し、下端が前記第２半導体部分に接続された第４導電部材と、
前記第２導電部材の上端と前記第３導電部材に上端との間に接続された配線と、
をさらに備えた請求項１～４のいずれか１つに記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置においては、回路の構成要素として抵抗素子が設けられている。チップに応力が印加されると、抵抗素子の抵抗値が変動する。抵抗素子には、抵抗値の安定化と面積の小型化が要求されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－０７６３１１号公報

【文献】特開２００１－２６７５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

実施形態の目的は、応力が印加されても抵抗素子の抵抗値の変動を抑制でき、面積の小型化を図ることができる半導体装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態に係る半導体装置は、第１導電形の半導体層と、前記半導体層中に設けられた第２導電形の第１半導体部分と、上端が前記半導体層の上面に達し、下端が前記第１半導体部分に接続された第１導電部材と、上端が前記半導体層の上面に達し、下端が前記第１半導体部分に接続された第２導電部材と、前記第１導電部材の側面を覆う第１絶縁膜と、前記第２導電部材の側面を覆う第２絶縁膜と、を備える。前記第１導電部材の上端から下端までの長さは、前記半導体層の上面に平行な方向であって前記第１導電部材から前記第２導電部材に向かう方向における前記第１導電部材の長さ、前記第１導電部材と前記第２導電部材との距離、及び、前記第２導電部材の長さの合計長さよりも長い。

【0006】

実施形態に係る半導体装置は、第１導電形の半導体層と、前記半導体層内に設けられ、前記半導体層の上面に達した第２導電形の半導体部分と、前記半導体部分の上部を第１部分と第２部分に分割する絶縁部材と、を備える。前記絶縁部材の上下方向における長さは、前記第１部分から前記第２部分に向かう方向における前記半導体部分の長さよりも長い。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】（ａ）は第１の実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ’線による断面図である。

【図2】（ａ）は第１の実施形態に係る半導体装置を含む半導体パッケージを模式的に示す断面図であり、（ｂ）は比較例に係る半導体装置を示す断面図であり、（ｃ）は第１の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。

【図3】第２の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。

【図4】第３の実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。

【図5】（ａ）は第４の実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＢ－Ｂ’線による断面図である。

【図6】（ａ）は第５の実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＣ－Ｃ’線による断面図である。

【図7】（ａ）は第６の実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＤ－Ｄ’線による断面図である。

【図8】（ａ）は第７の実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＥ－Ｅ’線による断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態について説明する。

【0009】

図１（ａ）は本実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ’線による断面図である。

【0010】

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る半導体装置１においては、導電形がｐ形のシリコン（Ｓｉ）からなる半導体層２０が設けられている。半導体層２０は、例えば、半導体基板又はその上部である。半導体層２０の内部には、導電形が例えばｎ形のシリコンを含む半導体部分２１が設けられている。半導体部分２１は半導体層２０の上面２０ａから離隔している。

【0011】

以下、説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標系を採用する。半導体層２０の上面２０ａに平行な方向であって、相互に直交する方向を「Ｘ方向」及び「Ｙ方向」とし、上面２０ａに対して直交する方向を「Ｚ方向」とする。また、Ｚ方向のうち、半導体層２０の内部から上面２０ａに向かう方向を「上」ともいい、その逆方向を「下」ともいうが、この表現は便宜的なものであり、重力の方向とは無関係である。

【0012】

半導体層２０中には、２枚の導電部材２３及び２４がＸ方向に相互に離隔して設けられている。導電部材２３及び２４は導電材料からなり、例えば、不純物を含むポリシリコンからなる。導電部材２３及び２４の形状は、それぞれ、例えば、ＹＺ平面に沿って拡がる平板状である。導電部材２３の上端２３ａ及び導電部材２４の上端２４ａは、半導体層２０の上面２０ａに達している。一方、導電部材２３の下端２３ｂは半導体部分２１のある部分２１ａに接続されており、導電部材２４の下端２４ｂは半導体部分２１の他の部分２１ｂに接続されている。下端２４ｂは下端２３ｂからＸ方向に離隔している。本明細書において、「接続」とは、電気的な接続を意味する。

【0013】

例えば、導電部材２３の高さ、すなわち、Ｚ方向における長さＬｚ_２３は、導電部材２３の幅、すなわち、Ｙ方向における長さＬｙ_２３よりも長い。また、長さＬｙ_２３は、導電部材２３の厚さ、すなわち、Ｘ方向における長さＬｘ_２３よりも長い。したがって、Ｌｚ_２３＞Ｌｙ_２３＞Ｌｘ_２３である。なお、長さＬｙ_２３は長さＬｚ_２３より長くてもよい。

【0014】

また、半導体装置１においては、絶縁部材として、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ）からなる絶縁膜２５及び２６が設けられている。絶縁膜２５の形状は略四角筒状であり、導電部材２３の側面を覆っており、導電部材２３の上端２３ａ及び下端２３ｂを覆っていない。同様に、絶縁膜２６の形状も略四角筒状であり、導電部材２４の側面を覆っており、導電部材２４の上端２４ａ及び下端２４ｂを覆っていない。絶縁膜２５により導電部材２３は半導体層２０から絶縁されており、絶縁膜２６により導電部材２４は半導体層２０から絶縁されている。絶縁膜２５と絶縁膜２６とは相互に離隔している。絶縁膜２５と絶縁膜２６との間には、半導体層２０の一部及び半導体部分２１の一部が配置されている。絶縁膜２５の一部及び絶縁膜２６の一部は、導電部材２３と導電部材２４との間に配置されている。

【0015】

半導体部分２１の形状は、例えば、部分２１ａを中心とする楕円体と部分２１ｂを中心とする楕円体とが重なった形状である。このような形状の半導体部分２１は、例えば、導電部材２３及び２４を埋め込むためのトレンチを形成し、これらのトレンチを介してドナーとなる不純物をイオン注入し、トレンチ内に導電部材２３及び２４等を埋め込み、熱処理を施して不純物を拡散させると共に活性化させることにより、形成される。但し、半導体部分２１の形状は上述の例には限定されない。例えば、半導体部分２１の形状は、直方体又は直方体に近い形状であってもよい。

【0016】

Ｘ方向における導電部材２３と導電部材２４との距離をＳｘとする。上述の如く、Ｘ方向における導電部材２３の長さはＬｘ_２３である。Ｘ方向における導電部材２４の長さをＬｘ_２４とする。Ｘ方向における導電部材２３の長さＬｘ_２３、導電部材２３と導電部材２４との距離Ｓｘ、及び、導電部材２４の長さＬｘ_２４の合計長さをＬｘ_１１とする。一方、導電部材２３の上端２３ａから下端２３ｂまでの長さは、Ｌｚ_２３である。そして、長さＬｚ_２３は長さＬｘ_１１よりも長い。すなわち、Ｌｚ_２３＞Ｌｘ_１１＝Ｌｘ_２３＋Ｓｘ＋Ｌｘ_２４である。例えば、導電部材２３の形状は導電部材２４の形状と略同じである。したがって、長さＬｘ_２３は長さＬｘ_２４と略等しい。

【0017】

半導体層２０上には、コンタクト３１及び３２が設けられている。コンタクト３１の下端は導電部材２３の上端２３ａに接続されており、コンタクト３２の下端は導電部材２４の上端２４ａに接続されている。コンタクト３１及び３２は、金属材料、例えば、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）等からなる。コンタクト３１及び３２の抵抗率は、導電部材２３及び２４の抵抗率よりも低い。

【0018】

コンタクト３１上には配線３３が設けられており、コンタクト３１の上端に接続されている。コンタクト３２上には配線３４が設けられており、コンタクト３２の上端に接続されている。半導体層２０上には、例えばシリコン酸化物からなる層間絶縁膜３０が設けられている。層間絶縁膜３０は、コンタクト３１及び３２、並びに、配線３３及び３４を覆っている。なお、図１（ａ）においては、図示の便宜上、層間絶縁膜３０を省略している。後述する他の平面図についても同様である。

【0019】

次に、本実施形態に係る半導体装置１の動作について説明する。

【0020】

ｐ形の半導体層２０に基準電位、例えば、接地電位（ＧＮＤ）を印加する。一方、配線３３、コンタクト３１及び導電部材２３を介して、ｎ形の半導体部分２１に半導体層２０よりも高い電位を印加する。これにより、半導体層２０と半導体部分２１との間には、逆方向バイアスが印加される。この結果、半導体層２０と半導体部分２１との界面に空乏層が形成されて、半導体部分２１は半導体層２０から電気的に分離される。

【0021】

これにより、導電部材２３、半導体部分２１及び導電部材２４からなる電流経路が半導体層２０から電気的に分離されて、抵抗素子１１が形成される。上述の如く、導電部材２３のＺ方向における長さＬｚ_２３は、長さＬｘ_１１よりも長い。このため、抵抗素子１１においては、全体の抵抗成分におけるＺ方向の抵抗成分の割合を大きくすることができる。

【0022】

次に、本実施形態の効果について説明する。

【0023】

図２（ａ）は本実施形態に係る半導体装置を含む半導体パッケージを模式的に示す断面図であり、（ｂ）は比較例に係る半導体装置を示す断面図であり、（ｃ）は本実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。

【0024】

図２（ａ）に示すように、半導体パッケージ９０においては、半導体装置１が樹脂部材９１内にモールドされている。モールド工程等により、半導体装置１は樹脂部材９０から曲げ応力を受け、例えば、Ｚ方向に撓む。これにより、半導体装置１には、Ｘ方向の応力が発生する。

【0025】

図２（ｂ）に示すように、比較例に係る半導体装置１０１においては、ｐ形の半導体層１２０上にｎ形の半導体領域１２１が設けられており、半導体領域１２１のＸ方向中央部上にＳＴＩ（Shallow Trench Isolation：素子分離絶縁膜）１２２が設けられている。これにより、半導体装置１０１には横型の抵抗素子１１１が形成されている。抵抗素子１１１においては、電流経路Ｉの大部分はＸ方向に延びる。したがって、横型の抵抗素子１１１においては、応力が印加される方向（Ｘ方向）と電流経路Ｉの大部分が延びる方向（Ｘ方向）が一致する。この結果、電流経路Ｉの抵抗率は応力の影響を受けやい。このため、モールド工程等において生じる応力に起因して、抵抗素子１１１の抵抗値が変動しやすい。

【0026】

これに対して、図２（ｃ）に示すように、本実施形態に係る半導体装置１においては、抵抗素子１１の電流経路Ｉの大部分はＺ方向に延びている。このため、Ｘ方向に印加される応力の影響を受けにくい。この結果、モールド工程等に起因して、半導体装置１にＸ方向の応力が印加されても、抵抗素子１１の抵抗値の変動を抑制することができる。

【0027】

このように、本実施形態に係る半導体装置１においては、抵抗素子１１において、Ｚ方向の抵抗成分を大きくすることができる。これにより、半導体装置１にＸ方向の応力が印加されても、導電部材２３及び２４における格子歪みを抑制し、抵抗率の変動を抑制することができる。このため、導電部材２３及び２４の抵抗率が応力の影響を受けにくく、抵抗素子１１の抵抗値が安定する。

【0028】

また、抵抗素子１１におけるＺ方向の長さ（Ｌｚ_２３）をＸ方向の長さ（Ｌｘ_１１）よりも長くしているため、半導体装置１における抵抗素子１１が占める面積を低減することができる。この結果、半導体装置１の小型化及び高集積化が可能となる。

【0029】

なお、本実施形態においては、半導体層２０の導電形をｐ形とし、半導体部分２１の導電形をｎ形とする例を示したが、半導体層２０の導電形をｎ形とし、半導体部分２１の導電形をｐ形としてもよい。この場合は、半導体部分２１に半導体層２０よりも低い電位を印加する。これにより、ｎ形の半導体層２０とｐ形の半導体部分２１との間に逆方向バイアスが印加されて、半導体部分２１を半導体層２０から電気的に分離することができる。

【0030】

また、本実施形態においては、導電部材２３及び２４をポリシリコンにより形成する例を示したが、これには限定されない。例えば、導電部材２３及び２４は、単結晶のシリコン又は金属シリサイド等のシリコンを含む導電材料によって形成してもよく、金属又は金属化合物等の金属を含む導電材料によって形成してもよい。導電部材２３及び２４は、適当な抵抗率を持つ導電材料によって形成することができる。更に、導電部材２３及び２４の形状も平板状には限定されず、例えば、Ｚ方向に延びる柱状であってもよい。

【0031】

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。

【0032】

図３は、本実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。

【0033】

図３に示すように、本実施形態に係る半導体装置２においては、抵抗素子１１ａ及び１１ｂが直列に接続されている。抵抗素子１１ａ及び１１ｂのそれぞれの構成は、第１の実施形態における抵抗素子１１の構成と同様である。半導体装置２においては、層間絶縁膜３０中に配線３５が設けられており、抵抗素子１１ａに接続されたコンタクト３２と、抵抗素子１１ｂに接続されたコンタクト３１に接続されている。

【0034】

本実施形態によれば、抵抗素子１１ａ及び抵抗素子１１ｂを直列に接続することにより、全体として大きな抵抗値を実現することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。なお、半導体装置においては、３つ以上の抵抗素子を直列に接続してもよい。

【0035】

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。

【0036】

図４は、本実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。

【0037】

図４に示すように、本実施形態に係る半導体装置３においては、複数個の抵抗素子１１が設けられており、Ｘ方向及びＹ方向に沿ってマトリクス状に配列されている。そして、Ｘ方向に延びる配線３６及びＹ方向に延びる配線３７によって抵抗素子１１同士が接続されることにより、全ての抵抗素子１１が直列に接続されている。

【0038】

本実施形態によれば、複数個の抵抗素子１１を直列に接続することにより、より大きな抵抗値を得ることができる。また、複数個の抵抗素子１１をＸ方向及びＹ方向に沿ってマトリクス状に配列させることにより、複数個の抵抗素子１１を所定の領域内に配置することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。

【0039】

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。

【0040】

図５（ａ）は本実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＢ－Ｂ’線による断面図である。

【0041】

図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る半導体装置４においては、ｐ形の半導体層２０内に、ｎ形の半導体部分４０が設けられている。半導体部分４０は、例えば、ドナーとなる不純物を含むシリコンにより形成されている。半導体部分４０の上面は、半導体層２０の上面２０ａに達している。半導体部分４０のＺ方向における長さＬｚ_４０は、半導体部分４０のＸ方向における長さＬｘ_４０よりも長い。

【0042】

半導体部分４０をイオン注入法によって形成する場合には、半導体部分４０の形状は、例えば、複数の楕円体がＺ方向に積み重ねられた形状となる。隣り合う楕円体同士は、一部が重なっている。一方、半導体部分４０をエピタキシャル成長法によって形成する場合は、半導体部分４０の形状は、例えば、略直方体となる。図５（ａ）及び（ｂ）は、半導体部分４０をイオン注入法によって形成した場合を示している。この場合、半導体部分４０のＸ方向における長さＬｘ_４０は、楕円体間のくびれた部分の値とする。但し、半導体部分４０の形状はこれには限定されない。半導体部分４０の形状は、例えば、直方体であってもよく、円柱形であってもよく、長円柱形であってもよい。

【0043】

半導体層２０内には、絶縁部材４１が設けられている。絶縁部材４１は、例えば、シリコン酸化物等の絶縁材料により形成されている。絶縁部材４１の形状は、ＹＺ平面に沿って拡がる板状である。絶縁部材４１の高さ、すなわち、Ｚ方向における長さＬｚ_４１は、絶縁部材４１の幅、すなわち、Ｙ方向における長さＬｙ_４１よりも長い。長さＬｙ_４１は、絶縁部材４１の厚さ、すなわち、Ｘ方向における長さＬｘ_４１よりも長い。したがって、Ｌｚ_４１＞Ｌｙ_４１＞Ｌｘ_４１である。なお、長さＬｙ_４１は長さＬｚ_４１より長くてもよい。

【0044】

Ｚ方向において、絶縁部材４１の長さＬｚ_４１は、半導体部分４０の長さＬｚ_４０よりも短い。このため、絶縁部材４１は半導体部分４０をＺ方向においては貫いておらず、半導体部分４０の一部は絶縁部材４１の下方にも配置されている。Ｙ方向において、絶縁部材４１の長さＬｙ_４１は、半導体部分４０の長さＬｙ_４０よりも長い。絶縁部材４１は、半導体部分４０の上部を、Ｙ方向において貫いている。Ｘ方向において、絶縁部材４１の長さＬｘ_４１は、半導体部分４０の長さＬｘ_４０よりも短い。半導体部分４０は絶縁部材４１のＸ方向両側に配置されている。

【0045】

このように、絶縁部材４１は、半導体部分４０の上部を部分４２と部分４４に分割している。半導体部分４０における絶縁部材４１の下方に配置された部分を部分４３とする。すなわち、半導体部分４０は、絶縁部材４１のＸ方向の一方側に配置された部分４２、絶縁部材４１の下方に配置された部分４３、絶縁部材４１のＸ方向の他方側に配置された部分４４を有する。部分４２、部分４３及び部分４４により、絶縁部材４１の下方を迂回する電流経路が形成されて、この電流経路により抵抗素子１２が形成されている。

【0046】

半導体部分４０の部分４２は第１導電部材に相当し、部分４３は第１半導体部分に相当し、部分４４は第２導電部材に相当する。但し、部分４２、部分４３及び部分４４は、同じ半導体材料によって一体的に形成されている。また、部分４２、部分４３及び部分４４は、絶縁部材４１に接している。

【0047】

部分４２（第１導電部材）の上端から下端までの長さは、絶縁部材４１のＺ方向における長さＬｚ_４１と等しい。部分４２（第１導電部材）から部分４４（第２導電部材）に向かう方向はＸ方向である。Ｘ方向における部分４２（第１導電部材）の長さを長さＬｘ_４２とし、Ｘ方向における部分４４（第２導電部材）の長さを長さＬｘ_４４とする。Ｘ方向における部分４２（第１導電部材）と部分４４（第２導電部材）との距離は、絶縁部材４１のＸ方向における長さＬｘ_４１に等しい。長さＬｘ_４２、長さＬｘ_４１及び長さＬｘ_４４の合計長さは、半導体部分４０のＸ方向における長さＬｘ_４０と等しい。そして、半導体装置４においては、部分４２（第１導電部材）の上端から下端までの長さ（Ｌｚ_４１）は、半導体部分４０のＸ方向における長さＬｘ_４０よりも長い。すなわち、Ｌｚ_４１＞Ｌｘ_４０＝Ｌｘ_４２＋Ｌｘ_４１＋Ｌｘ_４４である。

【0048】

半導体層２０上には、コンタクト３１及び３２、配線３３及び３４、並びに、層間絶縁膜３０が設けられている。コンタクト３１は半導体部分４０の部分４２の上端に接続されており、コンタクト３２は部分４４の上端に接続されている。

【0049】

次に、本実施形態に係る半導体装置４の動作について説明する。

【0050】

ｐ形の半導体層２０に基準電位、例えば、接地電位（ＧＮＤ）を印加する。一方、配線３３及びコンタクト３１を介して、ｎ形の半導体部分４０に半導体層２０よりも高い電位を印加する。これにより、半導体層２０と半導体部分４０との間に、逆方向バイアスが印加される。この結果、半導体部分４０は半導体層２０から電気的に分離される。

【0051】

これにより、半導体部分４０の部分４２、部分４３及び部分４４からなる電流経路が半導体層２０から分離され、抵抗素子１２が形成される。上述の如く、部分４２のＺ方向における長さ（Ｌｚ_４１）は、半導体部分４０のＸ方向における長さ（Ｌｘ_４０）よりも長いため、抵抗素子１２においても、全体の抵抗におけるＺ方向の抵抗成分の割合を大きくすることができる。

【0052】

次に、本実施形態の効果について説明する。

【0053】

本実施形態においても、抵抗素子１２において、Ｚ方向の抵抗成分を大きくすることができる。これにより、半導体装置４にＸ方向の応力が印加されても、部分４２及び４４の抵抗率が応力の影響を受けにくく、抵抗素子１２の抵抗値が安定する。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。

【0054】

なお、本実施形態においては、半導体層２０の導電形をｐ形とし、半導体部分４０の導電形をｎ形とする例を示したが、半導体層２０の導電形をｎ形とし、半導体部分４０の導電形をｐ形としてもよい。この場合は、半導体部分４０に半導体層２０よりも低い電位を印加する。これにより、ｎ形の半導体層２０とｐ形の半導体部分４０との間に逆方向バイアスが印加されて、半導体部分４０を半導体層２０から電気的に分離することができる。

【0055】

＜第５の実施形態＞
次に、第５の実施形態について説明する。

【0056】

図６（ａ）は本実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＣ－Ｃ’線による断面図である。

【0057】

図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る半導体装置５においては、絶縁部材４１の内部にエアギャップ４６が形成されている。エアギャップ４６は、絶縁部材４１の表面から離隔している。

【0058】

本実施形態においては、半導体装置５に印加された応力をエアギャップ４６が吸収する。これにより、半導体部分４０の抵抗率に及ぼす応力の影響をより低減し、抵抗素子１２の抵抗値がより安定する。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第４の実施形態と同様である。

【0059】

＜第６の実施形態＞
次に、第６の実施形態について説明する。

【0060】

図７（ａ）は本実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＤ－Ｄ’線による断面図である。

【0061】

図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る半導体装置６においては、抵抗素子１２ａ及び１２ｂが直列に接続されている。抵抗素子１２ａ及び１２ｂのそれぞれの構成は、第５の実施形態における抵抗素子１２の構成と同様である。半導体装置６においては、層間絶縁膜３０中に配線３５が設けられており、抵抗素子１２ａに接続されたコンタクト３２と、抵抗素子１２ｂに接続されたコンタクト３１に接続されている。

【0062】

本実施形態によれば、抵抗素子１２ａ及び抵抗素子１２ｂを直列に接続することにより、全体として大きな抵抗値を実現することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第５の実施形態と同様である。

【0063】

＜第７の実施形態＞
次に、第７の実施形態について説明する。

【0064】

図８（ａ）は本実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＥ－Ｅ’線による断面図である。

【0065】

図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る半導体装置７は、第６の実施形態に係る半導体装置６（図７（ａ）及び（ｂ）参照）と比較して、絶縁部材４１の替わりに絶縁部材５１が設けられている点が異なっている。

【0066】

絶縁部材５１の形状は平板状ではなく、Ｚ方向から見て８字形の筒状である。各絶縁部材５１には、２つの貫通孔５２及び５３が形成されている。貫通孔５２及び５３は、Ｚ方向において絶縁部材５１を貫いている。そして、貫通孔５２内に半導体部分４０の部分４２が配置されており、貫通孔５３内に半導体部分４０の部分４４が配置されている。また、絶縁部材５１の下方に、半導体部分４０の部分４３が配置されている。部分４２、部分４３及び部分４４は、１つの半導体部分４０として、例えばｎ形の半導体材料によって一体的に形成されている。本実施形態においては、半導体部分４０の形状が直方体である例を示している。但し、半導体部分４０の形状は、これには限定されない。

【0067】

絶縁部材５１内には、エアギャップ５４が形成されている。エアギャップ５４の形状は、Ｚ方向から見て、貫通孔５２及び５３を囲む８字形である。なお、エアギャップ５４は形成されていなくてもよく、部分的に形成されていてもよい。

【0068】

本実施形態においては、絶縁部材５１が半導体部分４０の部分４２及び部分４４を囲んでいる。これにより、部分４２及び４４を、半導体層２０から確実に分離することができる。また、部分４２及び部分４４内に空乏層が形成されないため、電流経路の実効的な断面積を精密に設定することができ、抵抗素子１２ａ及び１２ｂの抵抗値を精度良く制御することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第６の実施形態と同様である。

【0069】

以上説明した実施形態によれば、応力が印加されても抵抗素子の抵抗値の変動を抑制でき、面積の小型化を図ることができる半導体装置を実現することができる。

【0070】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の実施形態は、相互に組み合わせて実施することもできる。

【符号の説明】

【0071】

１、２、３、４、５、６、７：半導体装置
１１、１１ａ、１１ｂ、１２、１２ａ、１２ｂ：抵抗素子
２０：半導体層
２０ａ：上面
２１：半導体部分
２１ａ、２１ｂ：部分
２３：導電部材
２３ａ：上端
２３ｂ：下端
２４：導電部材
２４ａ：上端
２４ｂ：下端
２５、２６：絶縁膜
３０：層間絶縁膜
３１、３２：コンタクト
３３、３４、３５、３６、３７：配線
４０：半導体部分
４１：絶縁部材
４２、４３、４４：部分
４６：エアギャップ
５１：絶縁部材
５２、５３：貫通孔
５４：エアギャップ
９０：半導体パッケージ
９１：樹脂部材
１０１：半導体装置
１１１：抵抗素子
１２０：半導体層
１２１：半導体領域
１２２：ＳＴＩ
Ｉ：電流経路
Ｌｘ_１１：抵抗素子１１のＸ方向の長さ
Ｌｘ_２３：導電部材２３のＸ方向の長さ
Ｌｘ_２４：導電部材２４のＸ方向の長さ
Ｌｘ_４０：半導体部分のＸ方向の長さ
Ｌｘ_４１：絶縁部材４１のＸ方向の長さ
Ｌｘ_４２：部分４２のＸ方向の長さ
Ｌｘ_４４：部分４４のＸ方向の長さ
Ｌｙ_２３：導電部材２３のＹ方向の長さ
Ｌｙ_４０：半導体部分４０のＹ方向の長さ
Ｌｙ_４１：絶縁部材４１のＹ方向の長さ
Ｌｚ_２３：導電部材２３のＺ方向の長さ
Ｌｚ_４０：半導体部分４０のＺ方向の長さ
Ｌｚ_４１：絶縁部材４１のＺ方向の長さ
Ｓｘ：Ｘ方向における導電部材２３と導電部材２４との距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】