半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供抑制面积及消耗电流并且高精度检测物理量的半导体装置。半导体装置具备霍尔元件、第1差动对、第2差动对、输出放大电路及分压电路。霍尔元件向第1差动对输出依赖于施加在半导体衬底的应力的信号。分压电路分压成具有依赖于应力的分压比的分压电压。第1差动对基于所述信号输出第1电流。第2差动对基于所述分压电压和基准电压输出第2电流。输出放大电路输出基于第1、第2电流的电压。输出放大电路的放大率所具有的所述应力的依赖系数，由第1、第2差动对的各跨导的所述应力的依赖系数之差、和所述分压比所具有的所述应力的依赖系数之和来近似。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本专利技术涉及半导体装置。
技术介绍
各种物理量传感器元件与放大器或信号处理电路一起集成在半导体衬底上而被使用于各种用途。作为物理量传感器元件的一个例子，可举出霍尔元件、磁阻元件、温度传感器元件、光传感器元件、压力传感器元件等。物理量传感器元件在集成在半导体衬底上的情况下，由于起因于晶圆上的保护膜或封装的树脂密封等的机械应力（以下，仅称为“应力”。）产生压电效应。物理量传感器元件在受到压电效应的影响时，检测出的物理量和电压－电流转换系数的关系（以下，仅称为“灵敏度”。）会发生变动。即，物理量传感器元件的灵敏度具有应力依赖性。若物理量传感器元件的灵敏度的应力依赖性较高，则会降低物理量的检测精度，因此对于提高物理量的检测精度而言，重要的是如何减少物理量传感器的灵敏度的应力依赖性。作为减少物理量传感器元件的灵敏度的应力依赖性的技术的一个例子，设为这样的装置（以下，记为“以往装置”。关于以往装置，例如请参照日本特开2017－37066号公报。）：具备半导体元件、压电系数不同的多种电阻和输出与所述电阻的电阻值之比相应的输出信号的放大部，将基于放大部的输出信号的信号作为所述半导体元件的驱动信号使用。以往装置中，基于电阻的压电系数，调节放大部的输出信号的应力依赖性，从而谋求减少半导体元件的应力依赖性。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本特开2017－37066号公报。
技术实现思路
【专利技术要解决的课题】然而，上述的以往装置中，可能引起无法适当补偿物理量传感器元件的灵敏度的应力依赖性的情况，这一点成为课题。更具体地说明，则已知电阻的压电系数依赖于能够使用的电阻的种类和半导体元件的杂质浓度等的制造工艺条件。因而，存在无法准备对补偿物理量传感器元件的灵敏度的应力依赖性而言有适当的压电系数的电阻的情况。若电阻的压电系数不足，则不能充分地补偿物理量传感器元件所具有的灵敏度的应力依赖性。另一方面，若电阻的压电系数过大，则会过度补偿物理量传感器元件所具有的灵敏度的应力依赖性。若过度补偿物理量传感器元件所具有的灵敏度的应力依赖性，则还有可能引起半导体装置整体的应力依赖性的符号逆转（成为相反符号）而增加。另外，在电阻的压电系数不足的情况下，可考虑增大针对物理量传感器元件所具有的灵敏度的应力依赖性的补偿量，从而减少物理量传感器元件所具有的灵敏度的应力依赖性。作为上述增大补偿量的方法，例如有将多个放大器多级化的第1方法。在适用第1方法的情况下，虽然能得到期望的应力依赖性，但是，由于装置内的放大器个数增加，会增大该装置中电路的占用面积及消耗电流。另外，还可以考虑也对半导体元件的驱动电流赋予应力依赖性，增大对于物理量传感器元件所具有的灵敏度的应力依赖性的补偿量的第2方法。在适用第2方法的情况下，由于对本来不具有应力依赖性的驱动电流赋予应力依赖性，所以消耗电流会对应施加在半导体元件的应力而发生变动。若消耗电流发生变动，则进行动作的控制或监视的部分基于半导体装置内的消耗电流会出现误动作或状态的误检测，因此可能招致半导体装置的动作变得不稳定等并不理想的事态。鉴于上述的情况，本专利技术的目的在于提供抑制面积及消耗电流并且能够高精度检测物理量的半导体装置。【用于解决课题的方案】为了解决上述的课题，本专利技术的半导体装置，其特征在于具备：半导体衬底；以及形成在所述半导体衬底上的、物理量传感器元件、与所述物理量传感器元件的输出部连接的放大器、在所述放大器的输出部与提供第1基准电压的节点之间连接的分压电路及向外部电路输出从所述放大器的输出部输出的输出电压的输出端子，所述物理量传感器元件向所述放大器输出依赖于施加在所述半导体衬底的应力的传感器输出信号，所述分压电路具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第1电阻元件及第2电阻元件，并将所述输出电压与所述第1基准电压的电压差，分压成具有由所述第1电阻元件的电阻值及所述第2电阻元件的电阻值之比决定的分压比的分压电压，所述放大器具有：被输入所述传感器输出信号的第1输入部；被输入所述第1基准电压及所述分压电压的第2输入部；第1跨导放大器，具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第1跨导，并基于向所述第1输入部输入的所述传感器输出信号和所述第1跨导输出第1电流；第2跨导放大器，具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第2跨导，并基于向所述第2输入部输入的所述第1基准电压及所述分压电压和所述第2跨导输出第2电流；跨阻抗放大器，所述第1电流和所述第2电流被耦合输入，输出基于所输入的电流的电压；以及向所述输出端子输出从所述跨阻抗放大器输出的所述电压的所述输出部，在将所述第1跨导、所述第2跨导及所述分压比所具有的针对施加在所述半导体衬底的应力的应力依赖系数分别设为第1应力依赖系数、第2应力依赖系数及第3应力依赖系数的情况下，所述放大器的放大率具有以所述第1应力依赖系数与所述第2应力依赖系数之差、和所述第3应力依赖系数之和近似的应力依赖系数。为了解决上述的课题，本专利技术的半导体装置，其特征在于具备：半导体衬底；以及形成在所述半导体衬底上的、物理量传感器元件、包括第1输出端及第2输出端并与所述物理量传感器元件的输出部连接的放大器、向外部电路输出从所述第1输出端输出的第1输出电压的第1输出端子、向外部电路输出从所述第2输出端输出的第2输出电压的第2输出端子及在所述第1输出端与所述第1输出端子之间以及所述第2输出端与所述第2输出端子之间连接的分压电路，所述物理量传感器元件向所述放大器输出依赖于施加在所述半导体衬底的应力的传感器输出信号，所述分压电路具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第1电阻元件及第2电阻元件，并将所述输出电压分压成具有由所述第1电阻元件的电阻值及所述第2电阻元件的电阻值之比决定的分压比的第1分压电压及第2分压电压，所述放大器具有：被输入所述传感器输出信号的第1输入部；被输入所述第1分压电压及所述第2分压电压的第2输入部；第1跨导放大器，具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第1跨导，并基于向所述第1输入部输入的所述传感器输出信号和所述第1跨导输出第1电流；第2跨导放大器，具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第2跨导，并基于向所述第2输入部输入的所述第1分压电压及所述第2分压电压和所述第2跨导输出第2电流；跨阻抗放大器，所述第1电流和所述第2电流被耦合输入，输出基于所输入的电流的电压；以及向所述外部电路输出从所述跨阻抗放大器输出的所述电压的所述输出部，在将所述第1跨导、所述第2跨导及所述分压比所具有的针对施加在所述半导体衬底的应力的应力依赖系数分别设为第1应力依赖系数、第2应力依赖系数及第3应力依赖系数的情况下，所述放大器的放大率具有以所述第1应力依赖系数与所述第2应力依赖系数之差、和所述第3应力依赖系数之和近似的应力依赖系数。【专利技术效果】依据本专利技术，抑制面积及消耗电流，并且能够高精度检测物理量。附图说明【图1】是示出第1实施方式所涉及的半导体装置的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于具备：/n半导体衬底；以及形成在所述半导体衬底上的、物理量传感器元件、与所述物理量传感器元件的输出部连接的放大器、在所述放大器的输出部与提供第1基准电压的节点之间连接的分压电路及向外部电路输出从所述放大器的输出部输出的输出电压的输出端子，/n所述物理量传感器元件向所述放大器输出依赖于施加在所述半导体衬底的应力的传感器输出信号，/n所述分压电路具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第1电阻元件及第2电阻元件，并将所述输出电压与所述第1基准电压的电压差，分压成具有由所述第1电阻元件的电阻值及所述第2电阻元件的电阻值之比决定的分压比的分压电压，/n所述放大器具有：/n被输入所述传感器输出信号的第1输入部；/n被输入所述第1基准电压及所述分压电压的第2输入部；/n第1跨导放大器，具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第1跨导，并基于向所述第1输入部输入的所述传感器输出信号和所述第1跨导输出第1电流；/n第2跨导放大器，具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第2跨导，并基于向所述第2输入部输入的所述第1基准电压及所述分压电压和所述第2跨导输出第2电流；/n跨阻抗放大器，所述第1电流和所述第2电流被耦合输入，输出基于所输入的电流的电压；以及/n向所述输出端子输出从所述跨阻抗放大器输出的所述电压的所述输出部，/n在将所述第1跨导、所述第2跨导及所述分压比所具有的针对施加在所述半导体衬底的应力的应力依赖系数分别设为第1应力依赖系数、第2应力依赖系数及第3应力依赖系数的情况下，所述放大器的放大率具有以所述第1应力依赖系数与所述第2应力依赖系数之差、和所述第3应力依赖系数之和近似的应力依赖系数。/n...

【技术特征摘要】
20190315 JP 2019-0480691.一种半导体装置，其特征在于具备：
半导体衬底；以及形成在所述半导体衬底上的、物理量传感器元件、与所述物理量传感器元件的输出部连接的放大器、在所述放大器的输出部与提供第1基准电压的节点之间连接的分压电路及向外部电路输出从所述放大器的输出部输出的输出电压的输出端子，
所述物理量传感器元件向所述放大器输出依赖于施加在所述半导体衬底的应力的传感器输出信号，
所述分压电路具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第1电阻元件及第2电阻元件，并将所述输出电压与所述第1基准电压的电压差，分压成具有由所述第1电阻元件的电阻值及所述第2电阻元件的电阻值之比决定的分压比的分压电压，
所述放大器具有：
被输入所述传感器输出信号的第1输入部；
被输入所述第1基准电压及所述分压电压的第2输入部；
第1跨导放大器，具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第1跨导，并基于向所述第1输入部输入的所述传感器输出信号和所述第1跨导输出第1电流；
第2跨导放大器，具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第2跨导，并基于向所述第2输入部输入的所述第1基准电压及所述分压电压和所述第2跨导输出第2电流；
跨阻抗放大器，所述第1电流和所述第2电流被耦合输入，输出基于所输入的电流的电压；以及
向所述输出端子输出从所述跨阻抗放大器输出的所述电压的所述输出部，
在将所述第1跨导、所述第2跨导及所述分压比所具有的针对施加在所述半导体衬底的应力的应力依赖系数分别设为第1应力依赖系数、第2应力依赖系数及第3应力依赖系数的情况下，所述放大器的放大率具有以所述第1应力依赖系数与所述第2应力依赖系数之差、和所述第3应力依赖系数之和近似的应力依赖系数。


2.如权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述物理量传感器元件的所述输出部至少包含第1输出端及第2输出端，
所述传感器输出信号是表示从所述第1输出端输出的第1传感器输出电压与从所述第2输出端输出的第2传感器输出电压的电压差的信号，
所述第1跨导放大器具有第1场效应晶体管及第2场效应晶体管，并放大分别对所述第1场效应晶体管及所述第2场效应晶体管施加的所述第1传感器输出电压及所述第2传感器输出电压的电压差，
所述第2跨导放大器具有第3场效应晶体管及第4场效应晶体管，并放大分别对所述第3场效应晶体管及所述第4场效应晶体管施加的所述第1基准电压及所述分压电压的电压差。


3.一种半导体装置，其特征在于具备：
半导体衬底；以及形成在所述半导体衬底上的、物理量传感器元件、包括第1输出端及第2输出端并与所述物理量传感器元件的输出部连接的放大器、向外部电路输出从所述第1输出端输出的第1输出电压的第1输出端子、向外部电路输出从所述第2输出端输出的第2输出电压的第2输出端子及在所述第1输出端与所述第1输出端子之间以及所述第2输出端与所述第2输出端子之间连接的分压电路，
所述物理量传感器元件向所述放大器输出依赖于施加在所述半导体衬底的应力的传感器输出信号，所述分压电路具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第1电阻元件及第2电阻元件，并将所述第1输出电压和所述第2输出电压的电压差，分压成具有由所述第1电阻元件的电阻值及所述第2电阻元件的电阻值之比决定的分压比的第1分压电压及第2分压电压，
所述放大器具有：
被输入所述传感器输出信号的第1输入部；
被输入所述第1分压电压及所述第2分压电压的第2输入部；
第1跨导放大器，具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第1跨导，并基于向所述第1输入部输入的所述传感器输出信号和所述第1跨导输出第1电流；
第2跨导放大器，具有对于施加在所述半导体衬底的应力显示依赖性的第2跨导，并基于向所述第2输入部输入的所述第1分压电压及所述第2分压电压和所述第2跨导输出第2电流；
跨阻抗放大器，所述第1电流和所述第2电流被耦合输入，并输出基于所输入的电流的电压；以及
向所述输出端子输出从所述跨阻抗放大器输出的所述电压的所述输出部，
在将所述第1跨导、所述第2跨导及所述分压比所具有的针对施加在所述半导体衬底的应力的应力依赖系数分别设为第1应力依赖系数、第2应力依赖系数及第3应力依赖系数的情况下，所述放大器的放大率具有以所述第1应力依赖系数与所述第2应力依赖系数之差、和所述第3应力依赖系数之和近似的应力依赖系数。


4.如权利要求3所述的半导体装置，其中，
所述物理量传感器元件的所述输出部至少包含第1输出端及第2输出端，
所述传感器输出信号是表示从所述第1输出端输出的第1传感器输出电压与从所述第2输出端输出的第2传感器输出电压的电压差的信号，
所述第1跨导放大器具有第1场效应晶体管及第2场效应晶体管，并将分别对所述第1场效应晶体管及所述第2场效应晶体管施加的所述第1传感器输出电压及所述第2传感器输出电压的电压差转换为所述第1电流，
所述第2跨导放大器具有第3场效应晶体管及第4场效应晶体管，并将分别对所述第3场效应晶体管及所述第4场效应晶体管施加的所述第1分压电压及所述第2分压电压的电压差转换为所述第2电流。


5.如权利要求2或4所述的半导体装置，其中，
所述第1跨导放大器还具有第1电流源，其一端与连接所述第1场效应晶体管的源极和所述第2场效应晶体管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：挽地友生，深井健太郎，
申请(专利权)人：艾普凌科有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP