專利名稱：半導(dǎo)體裝置、應(yīng)變儀、壓力傳感器及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用壓電電阻體的半導(dǎo)體裝置，該壓電電阻體利用在半導(dǎo)體材料上作用外力時(shí)的電阻值變化。本申請(qǐng)根據(jù)2011年3月10日申請(qǐng)的日本國(guó)專利申請(qǐng)第2011-052261號(hào)、及2012年2月3日申請(qǐng)的日本國(guó)專利申請(qǐng)第2012-021571號(hào)并主張其優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容引用在這 里。
背景技術(shù)：
以下引用專利、專利申請(qǐng)、專利公告、科學(xué)文獻(xiàn)等已明確，但為了更充分地說(shuō)明本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)，將其內(nèi)容引用在這里。特告平5-13451號(hào)公示了一種在振動(dòng)膜上使用應(yīng)變儀的壓力檢測(cè)器，該應(yīng)變儀發(fā)出由振動(dòng)膜應(yīng)變產(chǎn)生的輸出信號(hào)，在金剛石單晶板上形成金剛石半導(dǎo)體膜而構(gòu)成。在現(xiàn)有的壓力檢測(cè)器中，作為構(gòu)成壓電電阻體的金剛石半導(dǎo)體膜，使用導(dǎo)入硼等雜質(zhì)的摻雜金剛石，所以溫度依賴性大，另外，制造過(guò)程復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有可以減小溫度依賴性，并且制造容易的壓電電阻體的半導(dǎo)體
>J-U裝直?！N半導(dǎo)體裝置，其具有壓電電阻體，該壓電電阻體因外力的作用而使半導(dǎo)體的電阻值變化，其特征在于，具有作為上述半導(dǎo)體起作用的被氫終端化的金剛石表面。上述金剛石由絕緣性金剛石形成，上述金剛石表面的一部分被氫終端化。一種應(yīng)變儀，其使用壓電電阻體，該壓電電阻體因外力的作用而使半導(dǎo)體電阻值變化，其特征在于，具有作為上述半導(dǎo)體起作用的被氫終端化的金剛石表面。也可以分別在上述壓電電阻體的一端配置源電極，在上述壓電電阻體的另一端配置漏電極，在上述壓電電阻體的上述一端及上述另一端之間配置柵電極，從而構(gòu)成場(chǎng)效應(yīng)晶體管。上述應(yīng)變儀具有保護(hù)層，其形成在上述金剛石表面的外側(cè)；以及溫度傳感器，其由摻雜金剛石形成，檢測(cè)上述壓電電阻體的溫度，上述柵電極控制上述半導(dǎo)體的空穴量。一種壓力傳感器，其具有振動(dòng)膜，其受到壓力而進(jìn)行變形；以及應(yīng)變儀，其使用壓電電阻體，該壓電電阻體根據(jù)上述振動(dòng)膜的變形量而使半導(dǎo)體的電阻值變化，其特征在于，具有作為上述半導(dǎo)體起作用的被氫終端化的金剛石表面。一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置具有壓電電阻體，壓電電阻體因外力的作用而使半導(dǎo)體電阻值變化，其特征在于，具有下述步驟通過(guò)氫等離子使金剛石表面的至少一部分被氫終端化；使通過(guò)上述氫終端化的步驟被氫終端化的金剛石表面作為電阻體而形成；利用金屬膜與上述電阻體進(jìn)行電氣連接；以及形成用于保護(hù)上述電阻體表面的氫終端構(gòu)造的保護(hù)層。
一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置具有壓電電阻體，該壓電電阻體因外力的作用而使半導(dǎo)體電阻值變化，其特征在于，具有下述步驟通過(guò)氫等離子使金剛石表面的至少一部分被氫終端化；形成壓電電阻體，其使通過(guò)上述氫終端化的步驟氫被終端化的金剛石表面作為場(chǎng)效應(yīng)晶體管的空穴通道起作用；利用金屬膜與上述電阻體進(jìn)行的電氣連接；在上述空穴通道上形成用于控制空穴量的柵電極；以及形成用于保護(hù)上述電阻體表面的氫終端構(gòu)造的保護(hù)層。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，因?yàn)榫哂凶鳛榘雽?dǎo)體起作用的被氫終端化的金剛石表面，所以可以抑制溫度可靠性，并且簡(jiǎn)化制造工序。根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)變儀，因?yàn)?具有作為半導(dǎo)體起作用的被氫終端化的金剛石表面，所以可以抑制溫度依賴性，并且簡(jiǎn)化制造工序。根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器，因?yàn)榫哂凶鳛榘雽?dǎo)體起作用的被氫終端化的金剛石表面，所以可以抑制溫度依賴性，并且簡(jiǎn)化制造工序。


本申請(qǐng)附帶的參照附圖，構(gòu)成發(fā)明公示的一部分。圖IA是表示使用壓電電阻體的應(yīng)變儀的結(jié)構(gòu)例的俯視圖。圖IB是圖IA的Ib-Ib線剖視圖。圖IC是圖IB的局部放大圖。圖2A及圖2B是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的壓力傳感器的結(jié)構(gòu)的圖。圖3A及圖3B是表示在圖2A及圖2B所示的壓力傳感器上附加作為溫度傳感器的金剛石熱敏電阻的例子的圖。圖4A是表示在圖2A及圖2B所示的壓力傳感器上設(shè)置保護(hù)層的例子的剖視圖。圖4B是表示在圖3A及圖3B所示的壓力傳感器上設(shè)置保護(hù)層的例子的剖視圖。圖5A、圖5B及圖5C是表示使用壓電電阻體的應(yīng)變儀的結(jié)構(gòu)例的圖。圖6A及圖6B是表示使用壓電電阻體的壓力傳感器的結(jié)構(gòu)的圖。圖7A及圖7B是表示在圖6A及圖6B所示的壓力傳感器上附加作為溫度傳感器的金剛石熱敏電阻的例子的圖。圖8A是表示在圖6A及圖6B所示的壓力傳感器上設(shè)置保護(hù)層的例子的剖視圖。圖SB是表示在圖7A及圖7B所示的壓力傳感器上設(shè)置保護(hù)層的例子的剖視圖。圖9A是表示其他實(shí)施方式涉及的振動(dòng)膜的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。圖9B是表示其他實(shí)施方式涉及的壓電電阻體的其他形狀的圖。圖IOA至圖IOT是表示具有壓電電阻體的半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程的圖。圖IlA至圖IlY是表示氫終端金剛石壓電FET的制造過(guò)程的圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。本發(fā)明的實(shí)施方式的下述說(shuō)明，僅具體地說(shuō)明在附加的權(quán)利要求中規(guī)定的發(fā)明及其等價(jià)物，并不以限定它們?yōu)槟康?，根?jù)本公示內(nèi)容，這對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域?qū)I(yè)人員來(lái)說(shuō)是明確的。對(duì)于本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明中使用的壓電電阻體，利用了氫終端金剛石表面的半導(dǎo)體特性。所謂氫終端金剛石，是指具有金剛石表面利用氫原子進(jìn)行終端化的表面構(gòu)造的金剛石。金剛石是碳的同位素之一，結(jié)晶內(nèi)部通過(guò)碳之間的共價(jià)鍵構(gòu)成。因?yàn)橥ㄟ^(guò)CVD(化學(xué)氣相沉積)法合成的金剛石，在包含甲烷等原料氣體和抑制石墨生長(zhǎng)的氫氣的環(huán)境下合成，所以基本上，表面構(gòu)造成為氫終端狀態(tài)。具有氧終端的金剛石表面，也可以通過(guò)氫離子體處理或在氫氣流中加熱，從而使金剛石表面氫終端化。氫終端金剛石具有P型傳導(dǎo)性，利用其半導(dǎo)體特性，嘗試在氣體傳感器 MESFET MISFET 電子發(fā)射源等中使用。壓電電阻效應(yīng)，是在結(jié)晶上作用應(yīng)力 應(yīng)變時(shí)，其電阻率變化的效應(yīng)。例如，如果在單晶硅等半導(dǎo)體材料上作用外力，則在晶格上產(chǎn)生應(yīng)變，傳導(dǎo)帶或價(jià)電帶的能量狀態(tài)變化。由此，帶中的載流子的數(shù)量或移動(dòng)能力產(chǎn)生變化，宏觀上觀察，發(fā)生導(dǎo)電能力或電阻率的變化?？梢詫⒃撎匦宰鳛閼?yīng)變儀傳感器或壓力傳感器等物理傳感器的檢測(cè)原理使用。在本發(fā)明中，作為產(chǎn)生壓電電阻效應(yīng)的電阻體，使用氫終端金剛石表面的p型半導(dǎo)體，通過(guò)測(cè)量應(yīng)力 應(yīng)變作用時(shí)的P型傳導(dǎo)層的電阻率的變化，可以將壓電電阻體作為應(yīng) 變檢測(cè)元件使用。在制造由現(xiàn)有的摻雜金剛石膜形成的壓電電阻體的情況下，必須在形成非摻雜金剛石(絕緣性金剛石)膜的基板上，形成導(dǎo)入硼等雜質(zhì)的摻雜金剛石(導(dǎo)電性金剛石)膜，制成電阻體的形狀，必須在同一個(gè)基板上進(jìn)行非摻雜金剛石膜及摻雜金剛石膜兩種膜的成膜。另一方面，在本發(fā)明的壓電電阻體中，因?yàn)樵诜菗诫s金剛石膜成膜后，通過(guò)同一個(gè)CVD腔內(nèi)的氫等離子體處理實(shí)現(xiàn)金剛石表面的p型導(dǎo)電性，所以不需要作為摻雜氣體的乙硼烷等有毒氣體，可以簡(jiǎn)化壓電電阻體的制作過(guò)程。此外，在現(xiàn)有的由摻雜金剛石膜形成的壓電電阻體中，從金剛石的價(jià)電帶的頂點(diǎn)至傳導(dǎo)帶的底部為止的帶間隙為5. 5eV，與之相對(duì)，在作為雜質(zhì)使用硼的情況下，受主能級(jí)形成在與價(jià)電帶相比上方0.37eV的較深的位置。另一方面，根據(jù)本發(fā)明涉及的使用氫終 端金剛石表面的P型傳導(dǎo)層的壓電電阻體，受主能級(jí)形成在與價(jià)電帶相比上方小于或等于0. 05eV的較淺位置，所以在室溫下由熱激勵(lì)引起的受主的比例較大。因此，在由摻雜金剛石膜形成的壓電電阻體上，高溫時(shí)熱激勵(lì)的受主的比例顯著增加，從而溫度依賴性增大，但在使用氫終端金剛石的壓電電阻體中，可以減小溫度依賴性，且可以制作適合于高溫環(huán)境下使用的壓力傳感器等。圖1A、圖IB及圖IC是表示使用壓電電阻體的應(yīng)變儀的結(jié)構(gòu)例的圖。圖IA是俯視圖。圖IB是圖IA的Ib-Ib線剖視圖。圖IC是圖IB的局部放大圖。如圖1A、圖IB及圖IC所示，應(yīng)變儀使用在表面形成金剛石膜11的硅基板10而構(gòu)成，在硅基板10上形成直線狀的壓電電阻體12。在壓電電阻體12的兩端形成電極13、13，根據(jù)電極13、13間的電壓值等，測(cè)量壓電電阻體12的電阻值。壓電電阻體12相當(dāng)于本發(fā)明的壓電電阻體。如圖1A、圖IB及圖IC所示，硅基板10的一端側(cè)(圖IA中的左端側(cè))由支撐部15支撐，構(gòu)成懸臂梁構(gòu)造的應(yīng)變儀。如果在另一端側(cè)(圖IA中的右端側(cè))施加力，使硅基板10向厚度方向彎曲，則在壓電電阻體12上施加拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力，在壓電電阻體12上產(chǎn)生依賴于應(yīng)力的電阻值變化。通過(guò)測(cè)量該電阻值，計(jì)算出應(yīng)力施加前后的電阻值變化量，可以計(jì)算出應(yīng)變量。此外，根據(jù)懸臂梁的機(jī)械特性值或尺寸值，計(jì)算出施加在應(yīng)變儀上的應(yīng)力及使梁彎曲所需的力。因此，可以根據(jù)壓電電阻體12的電阻值變化，測(cè)量施加在梁上的力。作為制作圖1A、圖IB及圖IC表示的應(yīng)變儀的順序，在硅基板10上利用微波等離子體CVD裝置形成金剛石膜11，利用氫等離子體進(jìn)行金剛石表面的氫終端化處理。然后，可以通過(guò)對(duì)應(yīng)于壓電電阻體12的氫終端部的圖案形成、配線的光刻，制作具有壓電電阻體12及電極13等的應(yīng)變儀。此外，圖IC示意地表示壓電電阻體12的區(qū)域中的氫終端金剛石表面的狀態(tài)。圖2A及圖2B是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的壓力傳感器的結(jié)構(gòu)例的圖。圖2A是俯視圖。圖2B是圖2A的Ib-Ib線剖視圖。該壓力傳感器應(yīng)用使用了壓電電阻體的應(yīng)
變儀的原理。如圖2A及圖2B所示，壓力傳感器使用在表面形成金剛石膜21的硅基板20而構(gòu)成，在硅基板20上形成直線狀的壓電電阻體22a、22a及“ =|，，字狀的壓電電阻體22b、22b。在壓電電阻體22a的兩端形成電極23a、23a，在壓電電阻體22b、22b的兩端形成電極23b、23b。根據(jù)電極23a、23a間的電壓值等，測(cè)量壓電電阻體22a的電阻值，根據(jù)電極23b、23b間的電壓值等，測(cè)量壓力電阻體22b的電阻值。壓電電阻體22a及壓電電阻體22b，相當(dāng)于本發(fā)明的壓電電阻體。硅基板20的中央部與其他區(qū)域相比形成得較薄，作為振動(dòng)膜25起作用。壓電電阻體22b、22b形成在振動(dòng)膜25的端部，壓電電阻體22a、22a形成在與振動(dòng)膜25無(wú)關(guān)的硅基板20的周邊部。壓電電阻體22a、22a及壓電電阻體22b、22b構(gòu)成電橋電路，如果在振動(dòng)膜25上施加壓力，向硅基板20的厚度方向彎曲，則向壓電電阻體22b、22b上施加拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力，在壓電電阻體22b、22b中產(chǎn)生依賴于應(yīng)力的電阻值變化。通過(guò)電橋電路將該電阻值變化作為電流值或電壓值輸出，計(jì)算出向振動(dòng)膜25施加應(yīng)力前后的電阻值變化量，從而可以計(jì)算出振動(dòng)膜25端部的應(yīng)變量。此外，根據(jù)振動(dòng)膜25的機(jī)械特性值或尺寸值，計(jì)算出施加在振動(dòng)膜25上的應(yīng)力，及使振動(dòng)膜25彎曲所需的壓力。因此，可以根據(jù)電橋電路的輸出變化，測(cè)量施加在振動(dòng)膜25上的壓力。作為制作圖2A及圖2B所示的壓力傳感器的順序，在硅基板20上利用微波等離子體CVD裝置將金剛石膜21成膜，通過(guò)氫等離子體進(jìn)行金剛石表面的氫終端處理。然后，通過(guò)與電阻體22a、22a及壓電電阻體22b、22b相對(duì)應(yīng)的氫終端部的圖案形成、配線的光刻，可以制作具有壓電電阻體22a、22a、壓電電阻體22b、22b及電極23a、23a、23b、23b等的壓力傳感器。振動(dòng)膜25的制作，在形成金剛石壓電電阻體的前后均可。另外，由各向異性蝕刻形成的矩形振動(dòng)膜、由各向同性蝕刻形成的圓形或橢圓振動(dòng)膜等各種形狀的振動(dòng)膜均適用。壓電電阻體的配置不限定于圖2A及圖2B的例子。例如，可以分別在振動(dòng)膜的中央部形成2個(gè)氫終端金剛石壓電電阻體，在振動(dòng)膜的端部形成2個(gè)氫終端金剛石壓電電阻體。在這種情況下，因?yàn)樵谡駝?dòng)膜的中央部和端部，施加在壓電電阻體上的應(yīng)力(拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力)反轉(zhuǎn)，所以可以通過(guò)由4個(gè)壓電電阻體的電橋電路引起的輸出合成，使輸出值增大。另外，也可以使單一的氫終端金剛石壓電電阻體形成在振動(dòng)膜的端部或中央部，根據(jù)該壓電電阻體的電阻值變化，測(cè)量測(cè)量位置的應(yīng)變量。圖3A及圖3B是表示在圖2A及圖2B所示的壓力傳感器上附加作為溫度傳感器的金剛石熱敏電阻的例子的圖。圖3A是俯視圖。圖3B是圖3A的IIIb-IIIb線剖視圖。此夕卜，在圖3A及圖3B上,對(duì)于與圖2A及圖2B相同的要素標(biāo)記相同的標(biāo)號(hào)。如圖3A及圖3B所示，在金剛石膜21的表面形成直線狀的熱敏電阻4，在熱敏電阻4的兩端連接電極41、41。通過(guò)根據(jù)電極41、41間的電壓等檢測(cè)熱敏電阻4的電阻值，可以測(cè)量硅基板I的溫度，即，與振動(dòng)膜25接觸的流體等的溫度。熱敏電阻4形成在與振動(dòng)膜25無(wú)關(guān)的硅基板20的周邊部，不會(huì)產(chǎn)生由振動(dòng)膜25的彎曲引起的應(yīng)變，可以始終準(zhǔn)確地掌握溫度。熱敏電阻4的電阻值不僅用于與振動(dòng)膜25接觸的流體等的溫度測(cè)量，也可以用于壓電電阻體22a、22a及壓電電阻體22b、22b的電阻值的溫度漂移的補(bǔ)償。根據(jù)后者,可以進(jìn)行較寬溫度范圍內(nèi)的準(zhǔn)確的壓力測(cè)量。 說(shuō)明制作圖3A及圖3B所示的壓力傳感器的順序。首先，在硅基板20上，利用微波等離子體CVD裝置依次形成非摻雜金剛石膜即金剛石膜21，和構(gòu)成熱敏電阻4的摻雜金剛石膜。作為構(gòu)成熱敏電阻4的摻雜金剛石膜，例如，可以使用摻雜了硼的金剛石膜。然后，使摻雜金剛石膜形成圖案，熱敏區(qū)域4形成區(qū)域以外的摻雜金剛石膜通過(guò)02-RIE等被去除，使非摻雜金剛石膜即金剛石膜21露出。然后，通過(guò)氫等離子體進(jìn)行金剛石膜21表面的氫終端化處理，通過(guò)與壓電電阻體22a、22a及壓電電阻體22b、22b相對(duì)應(yīng)的氫終端化部的圖案形成 配線的光刻，在金剛石膜21表面上形成壓電電阻體、電極、及熱敏電阻4，制作圖3A及圖3B所示的壓力傳感器。不限定金剛石熱敏電阻的形成方法。例如，也可以在硅基板上利用微波等離子體CVD裝置形成非摻雜金剛石膜，由Cr (鉻)或Ti (鈦)等覆蓋金剛石熱敏電阻形成部分以外的區(qū)域，使摻雜金剛石膜成膜。然后，可以通過(guò)對(duì)Cr或Ti進(jìn)行蝕刻剝離，使摻雜金剛石膜形成圖案。圖4A是表示在圖2A及圖2B中所示的壓力傳感器上設(shè)置保護(hù)層的例子的剖視圖。此外，在圖4A中，對(duì)于與圖2A及圖2B相同的要素標(biāo)記相同的標(biāo)號(hào)。在圖4A的例子中，在金剛石膜21的整個(gè)表面上形成保護(hù)層5。通過(guò)該保護(hù)層5，可以保護(hù)金剛石膜21的表面的氫終端構(gòu)造免受由高溫引起的氧化等。另外，通過(guò)保護(hù)層5，可以減少氫終端表面老化或NO2氣體等的吸附對(duì)空穴濃度變化等的影響，從而可以確保穩(wěn)定的動(dòng)作。保護(hù)層5的材質(zhì)不限定，但使用在保護(hù)層5成膜時(shí)與金剛石膜21的表面不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的絕緣性材料。例如，使用DLC(類金剛石碳)、濺射碳、ECR濺射碳、Si3N4 (氮化硅)、AlN (氮化鋁)、CaF2 (氟化鈣)、特氟綸(注冊(cè)商標(biāo))、SiC (碳化硅)、SiO2 (氧化硅)、TiO2 (氧化鈦)、Al2O3 (氧化招)、ZrO2 (氧化錯(cuò))、ZnO (氧化鋅)等。圖4B是表示在圖3A及圖3B中所示的壓力傳感器上設(shè)置保護(hù)層的例子的剖視圖。此外，在圖4B中，對(duì)于與圖3A及圖3B相同的要素標(biāo)記相同的標(biāo)號(hào)。在圖4B的例子中，在金剛石膜21的整個(gè)表面形成保護(hù)層5。通過(guò)該保護(hù)層5，可以保護(hù)金剛石膜21表面的氫終端構(gòu)造免受由高溫引起的氧化等。另外，通過(guò)保護(hù)層5，可以減少氫終端表面老化或NO2氣體等的吸附對(duì)空穴濃度的變化等的影響，從而可以確保穩(wěn)定的動(dòng)作。另外，保護(hù)層5對(duì)于熱敏電阻4的功能無(wú)影響。保護(hù)層5的材質(zhì)并不限定，但使用在保護(hù)層5成膜時(shí)與金剛石膜21的表面及構(gòu)成熱敏電阻4的摻雜金剛石不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的絕緣性材料。例如，使用DLC(類金剛石碳)、濺射碳、ECR濺射碳、Si3N4 (氮化硅)、AlN (氮化鋁)、CaF2 (氟化鈣)、特氟綸(注冊(cè)商標(biāo))、SiC (碳化硅)、SiO2 (氧化硅)、TiO2 (氧化鈦)、Al2O3 (氧化鋁)、ZrO2 (氧化鋯)、ZnO (氧化鋅)等。圖5A、圖5B及圖5C，是表示使用壓電電阻體的應(yīng)變儀的結(jié)構(gòu)例的圖。圖5A是俯視圖，圖5B是圖5A的Vb-Vb線剖視圖。圖5C是圖5B的局部放大圖。圖5A、圖5B及圖5C的應(yīng)變儀構(gòu)成FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，其通過(guò)在圖1A、圖IB及圖IC所示的應(yīng)變儀的壓電電阻體上添加?xùn)烹姌O，從而使用氫終端的p型半導(dǎo)體特性。此外，在圖5A、圖5B及圖5C上，對(duì)于與圖1A、圖IB及圖IC相同的要素標(biāo)記相同的標(biāo)號(hào)。
如圖5A、圖5B及圖5C所不,應(yīng)變儀使用在表面形成金剛石膜11的娃基板10而構(gòu)成，在硅基板10上形成直線狀的壓電電阻體12。在壓電電阻體12的兩端，形成電極13、13，根據(jù)電極13、13間的電壓值等，測(cè)量壓電電阻體12的電阻值。另外，在壓電電阻體12的中央，形成作為柵電極起作用的電極14，從而構(gòu)成電極13、13作為源極、漏極起作用的FET。如圖5A、圖5B及圖5C所示，硅基板10的一端側(cè)(圖5A中的左端側(cè))由支撐部15支撐，構(gòu)成懸臂梁構(gòu)造的應(yīng)變儀。如果在另一端側(cè)(圖5A中的右端側(cè))施加力，使硅基板10向厚度方向彎曲，則在壓電電阻體12上施加拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力，在壓電電阻體12中產(chǎn)生依賴于應(yīng)力的電阻值變化。通過(guò)測(cè)量該電阻值，計(jì)算出應(yīng)力施加前后的電阻值變化量，可以計(jì)算出應(yīng)變量。此外，根據(jù)懸臂梁的機(jī)械特性值和尺寸值計(jì)算出施加在應(yīng)變儀上的應(yīng)力及使梁彎曲所需的力。因此，可以根據(jù)壓電電阻體12的電阻值變化，測(cè)量施加在梁上的力。另外，在圖5A、圖5B及圖5C中所示的應(yīng)變儀中，作為產(chǎn)生壓電電阻效應(yīng)的電阻體12，制作使用了氫終端金剛石表面的p型傳導(dǎo)層的FET，使用通過(guò)電極14的柵電極電壓控制空穴量的源極-漏極間空穴通道，通過(guò)測(cè)量應(yīng)力 應(yīng)變作用時(shí)的空穴通道的電阻率的變化，將電阻體12作為應(yīng)變檢測(cè)元件而利用。由柵電極電壓引起的空穴量的控制，可以用于應(yīng)變檢測(cè)靈敏度的調(diào)整或溫度依賴性的調(diào)整。作為制作圖5A、圖5B及圖5C所示的應(yīng)變儀的順序，在硅基板10上利用微波等離子體CVD裝置形成金剛石膜11，通過(guò)氫等離子體進(jìn)行金剛石表面的氫終端化。然后，可以通過(guò)與壓電電阻體12相對(duì)應(yīng)的氫終端部的圖案形成、配線的光刻，制作具有壓電電阻體12及電極13、13、14等的應(yīng)變儀。此外，圖5C示意地表示壓電電阻體12的區(qū)域中的氫終端金剛石表面的狀態(tài)。圖6A及圖6B是表示使用壓電電阻體的壓力傳感器的結(jié)構(gòu)的圖。圖6A是俯視圖，圖6B是圖6A的VIb-VIb線剖視圖。如圖6A及圖6B所示，壓力傳感器使用在表面形成金剛石膜21的硅基板20而構(gòu)成，在硅基板20上形成直線狀的壓電電阻體22a、22a及“ =| ”字狀的壓電電阻體22b、22b。分別在壓電電阻體22a的兩端形成作為漏電極、源電極起作用的電極23a、23a，在壓電電阻體22a的中央，形成作為柵電極起作用的電極24a，構(gòu)成使用氫終端金剛石表面的p型傳導(dǎo)層的FET。另外，分別在壓電電阻體22b、22b的兩端形成作為漏電極、源電極起作用的電極23b、23b，在壓電電阻體22b、22b的中央，形成作為柵電極起作用的電極24b，構(gòu)成使用氫終端金剛石表面的P型傳導(dǎo)層的FET。分別根據(jù)電極23a、23a間的電壓值等，測(cè)量壓電電阻體22a的電阻值，根據(jù)電極23b、23b間的電壓值等，測(cè)量壓電電阻體22b的電阻值。另外，氫終端金剛石表面的P型傳導(dǎo)層的空穴量，可以通過(guò)各個(gè)FET的柵電極控制，用于應(yīng)變檢測(cè)靈敏度的調(diào)整或溫度依賴性的調(diào)整。具體地說(shuō)，通過(guò)對(duì)應(yīng)于溫度使柵電極電壓變化，可以消除壓電電阻體的電阻值的溫度依賴性?；蛘?，可以將柵電極電壓的電壓值維持為抑制壓電電阻體的電阻值的溫度依賴性的電壓值。硅基板20的中央部與其他區(qū)域相比形成得較薄，作為振動(dòng)膜25起作用。壓電電阻體22b、22b形成在振動(dòng)膜25的端部，壓電電阻體22a、22a形成在與振動(dòng)膜25無(wú)關(guān)的硅基板20的周邊部。壓電電阻體22a、22a及壓電電阻體22b、22b構(gòu)成電橋電路，如果在振動(dòng)膜25上施加壓力，向硅基板20的厚度方向彎曲，則在壓電電阻體22b、22b上施加拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力，在壓電電阻體22b、22b上產(chǎn)生依賴于應(yīng)力的電阻值變化。利用電橋電路將該電阻值變化作為電流值或電壓值輸出，計(jì)算出向振動(dòng)膜25施加應(yīng)力前后的電阻值變化量，可以計(jì)算 出振動(dòng)膜25端部的應(yīng)變量。此外，根據(jù)振動(dòng)膜25的機(jī)械特性值，計(jì)算出施加在振動(dòng)膜25上的應(yīng)力及使振動(dòng)膜25彎曲所需的壓力。因此，可以根據(jù)電橋電路的輸出變化，測(cè)量施加在振動(dòng)膜25上的壓力。作為制作圖6A及圖6B所示的壓力傳感器的順序，在硅基板20上利用微波等離子體CVD裝置形成金剛石膜21，利用氫等離子體進(jìn)行金剛石表面的氫終端化處理。然后，可以通過(guò)與壓電電阻體22a、22a及壓電電阻體22b、22b相對(duì)應(yīng)的氫終端部的圖案形成、配線的光刻，制作具有壓電電阻體22a、22a、壓電電阻體22b、22b及電極23a、23a、24a、23b、23b、24b等的壓力傳感器。壓電電阻體的配置并不限定于圖6A及圖6B的例子。例如，也可以分別在振動(dòng)膜的中央部形成2個(gè)氫終端金剛石壓電電阻體，在振動(dòng)膜的端部形成2個(gè)氫終端金剛石壓電電阻體。在這種情況下，因?yàn)樵谡駝?dòng)膜中央部和端部施加在壓電電阻體上的應(yīng)力(拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力)反轉(zhuǎn)，所以通過(guò)由4個(gè)壓電電阻體的電橋電路進(jìn)行的輸出合成，可以使輸出值增大。另外，可以使單一的氫終端金剛石壓電電阻體形成在振動(dòng)膜的端部或中央部，根據(jù)該壓電電阻體的電阻值變化測(cè)量測(cè)量位置的應(yīng)變量。圖7A及圖7B是表示在圖6A及圖6B所示的壓力傳感器上添加作為溫度傳感器的金剛石熱敏電阻的例子的圖。圖7A是俯視圖。圖7B是圖7A的VIIb-VIIb線剖視圖。此夕卜，在圖7A及圖7B中，對(duì)于與圖6A及圖6B相同的要素標(biāo)記相同的標(biāo)號(hào)。如圖7A及圖7B所示，在金剛石膜21的表面形成直線狀的熱敏電阻4，在熱敏電阻4的兩端連接電極41、41。根據(jù)電極41、41間的電壓等檢測(cè)熱敏電阻4的電阻值，可以測(cè)量硅基板I的溫度，即，與振動(dòng)膜25接觸的流體等的溫度。熱敏電阻4形成在與振動(dòng)膜25無(wú)關(guān)的硅基板20的周邊部，可以不產(chǎn)生由振動(dòng)膜25彎曲引起的應(yīng)變，而始終準(zhǔn)確地掌握溫度。熱敏電阻4的電阻值不僅用于與振動(dòng)膜25接觸的流體等的溫度測(cè)量，也可以用于壓電電阻體22a、22a及壓電電阻體22b、22b的電阻值的溫度漂移的補(bǔ)償。利用后者，可以進(jìn)行較寬溫度范圍的準(zhǔn)確壓力測(cè)量。作為制作圖7A及圖7B所示的壓力傳感器的順序，依次在硅基板20上利用微波等離子體CVD裝置形成作為非摻雜金剛石膜的金剛石膜21，和構(gòu)成熱敏電阻4的摻雜金剛石膜。然后，通過(guò)使摻雜金剛石膜形成圖案，去除除了熱敏電阻4以外的區(qū)域，使該區(qū)域的金剛石膜21的表面露出。然后，通過(guò)氫等離子體進(jìn)行金剛石表面的氫終端化處理。然后，通過(guò)與壓電電阻體22a、22a及壓電電阻體22b、22b相對(duì)應(yīng)的氫終端部的圖案形成、配線的光亥IJ，可以制作圖7A及圖7B所示的壓力傳感器。圖8A是表示在圖6A及圖6B所示的壓力傳感器上設(shè)置保護(hù)層的例子的剖視圖。此夕卜，在圖8A中，對(duì)于與圖6A及圖6B相同的要素標(biāo)記相同的標(biāo)號(hào)。在圖8A的例子中，在金剛石膜21的整個(gè)表面形成保護(hù)層5?？梢岳迷摫Ｗo(hù)層5保護(hù)金剛石膜21的表面的氫終端構(gòu)造免受由高溫引起的氧化等。另外，可以利用保護(hù)層5，減少氫終端表面的老化或NO2氣體等的吸附對(duì)空穴濃度的變化等的影響，從而可以確保穩(wěn)定的動(dòng)作。保護(hù)層5的材質(zhì)并不限定，可以使用在保護(hù)層5成膜時(shí)與金剛石膜21的表面不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的絕緣性材料。例如，使用DLC (類金剛石碳)、濺射碳、ECR濺射碳、Si3N4 (氮化硅)、AlN (氮化鋁)、CaF2 (氟化鈣)、特氟綸(注冊(cè)商標(biāo))、SiC (碳化硅)、SiO2 (氧化硅)、TiO2 (氧化鈦)、Al2O3 (氧化招)、ZrO2 (氧化錯(cuò))、ZnO (氧化鋅)等。圖SB是表示在圖7A及圖7B中所示的壓力傳感器上設(shè)置保護(hù)層的例子的剖視圖。此外，在圖8B中，對(duì)于與圖7A及圖7B相同的要素標(biāo)記相同的標(biāo)號(hào)。在圖SB的例子中，在金剛石膜21的整個(gè)表面上形成保護(hù)層5。通過(guò)該保護(hù)層5，可以保護(hù)金剛石膜21表面的氫終端構(gòu)造免受由高溫引起的氧化等。另外，通過(guò)保護(hù)層5，可以減少氫終端表面的老化或NO2氣體等的吸附對(duì)空穴濃度的變化等的影響，從而可以確保穩(wěn)定的動(dòng)作。另外，保護(hù)層5對(duì)于熱敏電阻5的功能無(wú)影響。保護(hù)層5的材質(zhì)并不限定，但使用在保護(hù)層5成膜時(shí)與金剛石膜21的表面及構(gòu)成熱敏電阻4的摻雜金剛石不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的絕緣性材料。例如，使用DLC(類金剛石碳)、濺射碳、ECR濺射碳、Si3N4 (氮化硅)、AlN (氮化鋁)、CaF2 (氟化鈣)、特氟綸(注冊(cè)商標(biāo))、SiC (碳化硅)、SiO2 (氧化硅)、TiO2 (氧化鈦)、Al2O3 (氧化鋁)、ZrO2 (氧化鋯)、ZnO (氧化鋒)等。如上所述，通過(guò)使用氫終端金剛石表面的p型傳導(dǎo)層作為壓電電阻體，與將導(dǎo)入硼等雜質(zhì)的摻雜金剛石作為電阻體的金剛石壓力傳感器相比較，可以抑制溫度依賴性，并且，可以使制造過(guò)程簡(jiǎn)單。另外，可以得到適合于高溫環(huán)境下的高靈敏度的應(yīng)變儀或壓力傳感器。另外，通過(guò)在同一個(gè)基板上形成由硼摻雜等形成的摻雜金剛石熱敏電阻，從而可以進(jìn)行溫度檢測(cè)或壓力測(cè)量值的溫度校正。此外，通過(guò)設(shè)置保護(hù)層，可以抑制金剛石的氫終端表面的老化或?qū)O2氣體等的吸附對(duì)空穴濃度的變化等的影響，從而可以確保穩(wěn)定的動(dòng)作。
在上述應(yīng)變儀及壓力傳感器中，在金剛石成膜后進(jìn)行氫等離子體處理，但也可以在用于配線的金屬電極的圖案形成后進(jìn)行氫等離子體處理，然后，使氫終端金剛石電阻體形成圖案。另外，向基板上的金剛石膜的合成方法并不限定，可以使用熱絲CVD法、微波等離子體CVD法、高溫高壓合成法、等離子電弧噴射法及物理蒸鍍法等。
作為用于對(duì)金剛石膜實(shí)施導(dǎo)電性的摻雜劑，使用硼、氮、磷、鎳等。金剛石膜材質(zhì)并不限定，可以使用單晶(Ia、Ib、IIa、IIb)、納多晶、微多晶、燒結(jié)體等。
基板的材質(zhì)并不限定，但具有與金剛石的熱膨脹率接近的熱膨脹率的基板適合于在高溫下使用。例如，可以使用Si (硅)、SiC (碳化硅),Ni-Fe合金(鎳-鐵合金)、W(鎢)、Ti (鈦)、Mo(鑰)、Nb(銀)、石墨、玻璃碳、無(wú)定形碳等。 在本發(fā)明中，作為金剛石表面具有p型半導(dǎo)體特性的氫終端，并不限定為金剛石表面完全被氫終端化的材料，也可以僅使一部分氫終端化。另外，為了避免老化或NO2氣體吸附等的目的，可以將表面利用氧、氮、硫磺、氯、氟、碘、溴等元素、或烷基、苯環(huán)等有機(jī)分子等修飾?？梢允褂媒饘俨考?gòu)成本發(fā)明的壓力傳感器使用的振動(dòng)膜。圖9A及圖9B是表示其他實(shí)施方式的圖。圖9A是表示振動(dòng)膜的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。圖9B是表示壓電電阻體的其他形狀的圖。在圖9A所示的例子中，取代圖2A及圖2B所示的壓力傳感器的振動(dòng)膜，由彼此粘接的金屬部件7和硅基板20A構(gòu)成振動(dòng)膜。可以取代圖4A及圖4B所示的壓力傳感器的振動(dòng)膜而使用該振動(dòng)膜。如圖9A所示，通過(guò)在振動(dòng)膜71的區(qū)域使金屬部件7的厚度形成得較薄，則受到壓力，金屬部件7及硅基板20A變形。金屬部件7的材質(zhì)可以對(duì)應(yīng)于壓力傳感器的用途任意地選擇，例如，可以使振動(dòng)膜具有由硅無(wú)法實(shí)現(xiàn)的耐腐蝕性。作為本發(fā)明的壓力傳感器使用的壓電電阻的形狀，可以使用任意形狀。圖9B表示反復(fù)折曲形狀的壓電電阻體27。在壓電電阻體27的兩端連接電極28、28。由此，通過(guò)使壓電電阻體成為反復(fù)折曲的形狀，可以使壓電電阻體的有效長(zhǎng)度增加，從而提高應(yīng)變或壓力的檢測(cè)靈敏度。在圖9B的例子中，可以高效地使圖9B中的左右方向的有效長(zhǎng)度增加。具有壓電電阻體的半導(dǎo)體裝置的制作過(guò)程下面，對(duì)于具有壓電電阻體的半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程的一個(gè)例子，說(shuō)明其詳細(xì)內(nèi)容。圖IOA至圖IOT是表示具有壓電電阻體的半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程的圖，表示各個(gè)工序(步驟I至20)的制造物的剖面(與圖2B所示的部位的剖面相當(dāng))。下面，參照?qǐng)DIOA至圖10T，對(duì)于各個(gè)步驟進(jìn)行說(shuō)明。在步驟I中，準(zhǔn)備在硅基板B的表面形成了多晶金剛石(P⑶Poly CrystalDiamond) LI的多結(jié)晶金剛石基板(圖10A)。在步驟2中，通過(guò)氫等離子體處理，在多晶金剛石基板的表面形成氫終端金剛石層 L2(圖 10B)。在步驟3中，向氫終端金剛石層L2的膜表面進(jìn)行Al (鋁)濺射，形成Al膜L3 (圖10C)。在步驟4中，進(jìn)一步在Al膜L3的表面旋轉(zhuǎn)涂敷膠片型光刻膠Rl并利用恒溫爐燒結(jié)，使光刻膠Rl干燥，并且提高光刻膠Rl與Al膜L3的緊貼性(圖10D)。在步驟5中，使用描繪有圖案的光掩模M1，通過(guò)曝光將圖案轉(zhuǎn)印到光刻膠Rl上(圖 10E)。在步驟6中，利用顯影液去除曝光位置的光刻膠Rl (圖10F)。在步驟7中，將通過(guò)顯影剩下的光刻膠Rl的圖案作為掩膜，進(jìn)行Al膜L3的蝕刻(圖 IOG)。在步驟8中，利用丙酮去除光刻膠Rl (圖10H)。在步驟9中，將形成圖案的Al膜L3作為掩膜，對(duì)形成氫終端表面(氫終端金剛石層L2)的多晶金剛石LI表面進(jìn)行氧等離子體蝕刻，使形成Al膜L3以外的區(qū)域成為氧終端面(圖101)。在步驟10中，利用Al的蝕刻液，去除Al膜L3。通過(guò)上述步驟I至10，形成壓電電阻體(圖10J)。在步驟11中，向制作形成氫終端表面的多晶金剛石的壓電電阻體的表面，旋轉(zhuǎn)涂敷膠片型的光刻膠R2，通過(guò)恒溫爐燒制(圖10K)。由此，使光刻膠R2干燥，提高光刻膠R2與基底的緊貼性。在步驟12中，使用描繪有與掩膜Ml不同圖案的掩膜M2，通過(guò)曝光在光刻膠R2上轉(zhuǎn)印圖案(圖10L)。在步驟13中，利用顯影液去除曝光位置的光刻膠R2(圖10M)。在步驟14中，向顯影的光刻膠R2的表面，進(jìn)行Ti (鈦)濺射，然后進(jìn)行Au (金)濺射，形成Ti/Au膜L4 (圖10N)。在步驟15中，通過(guò)剝離去除光刻膠R2和光刻膠R2上的Ti/Au膜L4，形成由Ti/Au膜L4得到的金屬配線(圖100)。在步驟16中，向制作壓電電阻體及金屬配線的表面，進(jìn)行膠片型光刻膠R3的旋轉(zhuǎn)涂敷，通過(guò)恒溫爐燒制(圖10P)。由此，使光刻膠R3干燥，提高光刻膠R3與基底的緊貼性。在步驟17中，使用描繪有與掩膜Ml及掩膜M2不同的圖案的掩膜M3，通過(guò)曝光在光刻膠R3上轉(zhuǎn)印圖案(圖10Q)。在步驟18中，利用顯影液去除曝光的位置的光刻膠R3(圖10R)。在步驟19中，向顯影的光刻膠R3的表面，進(jìn)行Si3N4 (氮化硅)濺射，形成Si3N4膜L5(圖 10S)。在步驟20中，通過(guò)剝離去除光刻膠R3、光刻膠R3上方的Si3N4膜L5，形成用于保護(hù)金剛石的氫終端表面的由Si3N4膜L5構(gòu)成的保護(hù)膜。由Ti/Au膜L4形成的金屬配線，為了進(jìn)行與外部的電氣連接而露出其一部分(圖10T)。在步驟20之后，通過(guò)對(duì)基板B進(jìn)行蝕刻而形成振動(dòng)膜，可以得到金剛石壓力傳感器。另外，使用形成氫終端表面的金剛石壓電電阻體的加速度計(jì)、粘度計(jì)等，可以利用同樣的方法制造。壓電FET的制造過(guò)程下面，對(duì)于氫終端金剛石壓電FET的制造過(guò)程的一個(gè)例子，說(shuō)明其詳細(xì)內(nèi)容。圖IIA至圖IIY是表示氫終端金剛石壓電FET的制造過(guò)程的圖，表示各個(gè)工序(步驟I至25)中的制造物的剖面(與圖6A的XII-XII線的剖面相當(dāng))。下面，參照?qǐng)DIlA至圖IIY對(duì)于各個(gè)步驟進(jìn)行說(shuō)明。在步驟I中，準(zhǔn)備在硅基板B的表面形成了多晶金剛石膜(POT :Poly CrystalDiamond) LI的多晶金剛石基板(圖11A)。在步驟2中，通過(guò)氫等離子體處理，在多晶金剛石基板的表面形成氫終端金剛石層 L2(圖 11B)。
在步驟S3中，向氫終端金剛石層L2的膜表面，進(jìn)行Al (鋁)濺射，形成Al膜L3 (圖11C)。在步驟4中，進(jìn)一步在Al膜L3的表面旋轉(zhuǎn)涂敷膠片型光刻膠Rl并利用恒溫爐燒結(jié)，使光刻膠Rl干燥，并且提高光刻膠Rl與Al膜L3的緊貼性(圖11D)。在步驟5中，使用描繪有圖案的光掩模M1，通過(guò)曝光將圖案轉(zhuǎn)印到光刻膠Rl上(圖 HE)。在步驟6中，利用顯影液去除曝光位置的光刻膠Rl (圖11F)。
在步驟7中，將通過(guò)顯影剩下的光刻膠Rl的圖案作為掩膜，進(jìn)行Al膜L3的蝕刻(圖 HG)。在步驟8中，利用丙酮去除光刻膠Rl (圖11H)。在步驟9中，將形成圖案后的Al膜L3作為掩膜，對(duì)形成氫終端表面(氫終端金剛石層L2)的多晶金剛石LI表面進(jìn)行氧等離子蝕刻，使形成Al膜L3以外的區(qū)域成為氧終端表面(圖111)。在步驟10中，利用Al的蝕刻液，去除Al膜L3(圖11J)。通過(guò)上述I至10步驟，形成形成氫終端表面的多晶金剛石的壓電電阻體。然后，通過(guò)在壓電電阻體上連接電極，制作壓電FET。在步驟11中，向制作形成氫終端表面的多晶金剛石的壓電電阻體的表面，旋轉(zhuǎn)涂敷膠片型的光刻膠R2，通過(guò)恒溫爐燒制(圖11K)。由此，使光刻膠R2干燥，并且提高光刻膠R2與基底的緊貼性。在步驟12中，使用描繪有與掩膜Ml不同圖案的掩膜M2，通過(guò)曝光在光刻膠R2上轉(zhuǎn)印圖案(圖11L)。在步驟13中，利用顯影液去除曝光位置的光刻膠R2(圖11M)。在步驟14中，向顯影的光刻膠R2的表面，進(jìn)行Ti (鈦)濺射，然后進(jìn)行Au (金)濺射，形成Ti/Au膜L4 (圖I IN)。在步驟15中，通過(guò)剝離去除光刻膠R2和光刻膠R2上方的Ti/Au膜L4，形成由Ti/Au膜L4組成的金屬配線(圖110)。在步驟16中，向制作壓電電阻體及金屬配線的表面，進(jìn)行膠片型的光刻膠R5的旋轉(zhuǎn)涂敷，通過(guò)恒溫爐燒制。由此，使光刻膠R5干燥，提高光刻膠R5與基底的緊貼性(圖IIP)。在步驟17中，使用描繪有與掩膜Ml及掩膜M2不同的圖案的掩膜M5，通過(guò)曝光在光刻膠R5上轉(zhuǎn)印圖案(圖11Q)。在步驟18中，利用顯影液去除曝光位置的光刻膠R5(圖11R)。在步驟19中，向顯影的光刻膠R5的表面，進(jìn)行Al濺射，形成Al膜L6 (圖11S)。在步驟20中，通過(guò)剝離去除光刻膠R5、光刻膠R5上方Al的膜L6，在形成氫終端表面的多晶金剛石的壓電電阻體上形成由Al膜L6形成的柵電極。由Al膜L6形成的柵電極，位于由該壓電電阻體構(gòu)成的壓電FET的空穴通道上方的位置(圖11T)。在步驟21中，向制作形成氫終端表面的多晶金剛石的壓電FET、金屬配線及柵電極的表面，旋轉(zhuǎn)涂敷膠片型的光刻膠R6，通過(guò)恒溫爐燒制(圖11U)。由此，使光刻膠R6干燥，提高光刻膠R6與基底的緊貼性。
在步驟22中，使用描繪有與掩膜Ml、掩膜M2及掩膜M5不同圖案的掩膜M6，通過(guò)曝光在光刻膠R6上轉(zhuǎn)印圖案(圖11V)。在步驟23中，利用顯影液去除曝光位置的光刻膠R6(圖11W)。在步驟24中，向顯影的光刻膠R6的表面，進(jìn)行Si3N4濺射，形成Si3N4膜L7 (圖IIX)。在步驟25中，通過(guò)剝離去除光刻膠R6、光刻膠R6上方的Si3N4膜L7，形成用于保護(hù)金剛石氫終端表面的由Si3N4膜L7形成的保護(hù)層。由Ti/Au膜L4形成的金屬配線及Al膜L6形成的柵電極，為了進(jìn)行與外部的電氣連接而使其一部分露出來(lái)(圖11Y)。在步驟25之后，通過(guò)對(duì)基板B進(jìn)行蝕刻，形成振動(dòng)膜，可以得到金剛石壓力傳感器。另外，使用形成氫終端表面的金剛石壓電FET的加速度計(jì)、粘度計(jì)等也可以通過(guò)同樣的方法制造。 本發(fā)明的應(yīng)用范圍并不限定于上述實(shí)施方式。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于具有壓電電阻體的半導(dǎo)體裝置等，上述壓電電阻體利用在半導(dǎo)體材料上作用外力時(shí)的電阻值的變化。在本說(shuō)明書中，“前、后、上、下、右、左、垂直、水平、橫、行及列”等表示方向的詞匯，涉及本發(fā)明的裝置上的上述方向。因此，本發(fā)明說(shuō)明書中的上述詞匯應(yīng)在本發(fā)明的裝置上相對(duì)地解釋?！皹?gòu)成”這一詞匯用于執(zhí)行本發(fā)明的功能而構(gòu)成，或者用于表示裝置的結(jié)構(gòu)、要素、部分。此外，在權(quán)利要求中作為“單元加功能”表現(xiàn)的詞匯，應(yīng)包含可以用于執(zhí)行本發(fā)明包含的功能的全部構(gòu)造。以上對(duì)于本發(fā)明適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明及例證，但這些只是發(fā)明的例示，并不應(yīng)該限定地考慮，增加、刪除、置換及其他變更在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的范圍內(nèi)都可以。即，本發(fā)明并不是由上述實(shí)施方式限定，而是由權(quán)利要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其具有壓電電阻體，該壓電電阻體因外力的作用而使半導(dǎo)體的電阻值變化，其特征在于， 具有作為上述半導(dǎo)體起作用的被氫終端化的金剛石表面。
2.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述金剛石由絕緣性金剛石形成，上述金剛石表面的一部分被氫終端化。
3.一種應(yīng)變儀，其使用壓電電阻體，該壓電電阻體因外力的作用而使半導(dǎo)體電阻值變化，其特征在于， 具有作為上述半導(dǎo)體起作用的被氫終端化的金剛石表面。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)變儀，其特征在于， 分別在上述壓電電阻體的一端配置源電極，在上述壓電電阻體的另一端配置漏電極，在上述壓電電阻體的上述一端及上述另一端之間配置柵電極，從而構(gòu)成場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
5.如權(quán)利要求4所述的應(yīng)變儀，其特征在于，具有 保護(hù)層，其形成在上述金剛石表面的外側(cè)；以及 溫度傳感器，其由摻雜金剛石形成，檢測(cè)上述壓電電阻體的溫度， 上述柵電極控制上述半導(dǎo)體的空穴量。
6.一種壓力傳感器，其具有 振動(dòng)膜，其受到壓力而進(jìn)行變形；以及 應(yīng)變儀，其使用壓電電阻體，該壓電電阻體根據(jù)上述振動(dòng)膜的變形量而使半導(dǎo)體的電阻值變化， 其特征在于， 具有作為上述半導(dǎo)體起作用的被氫終端化的金剛石表面。
7.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置具有壓電電阻體，壓電電阻體因外力的作用而使半導(dǎo)體電阻值變化， 其特征在于，具有下述步驟 通過(guò)氫等離子使金剛石表面的至少一部分被氫終端化； 使通過(guò)上述氫終端化的步驟被氫終端化的金剛石表面作為電阻體而形成； 利用金屬膜與上述電阻體進(jìn)行電氣連接；以及 形成用于保護(hù)上述電阻體表面的氫終端構(gòu)造的保護(hù)層。
8.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置具有壓電電阻體，該壓電電阻體因外力的作用而使半導(dǎo)體電阻值變化， 其特征在于，具有下述步驟 通過(guò)氫等離子使金剛石表面的至少一部分被氫終端化； 形成壓電電阻體，其使通過(guò)上述氫終端化的步驟被氫終端化的金剛石表面作為場(chǎng)效應(yīng)晶體管的空穴通道起作用； 利用金屬膜與上述電阻體進(jìn)行的電氣連接； 在上述空穴通道上形成用于控制空穴量的柵電極；以及 形成用于保護(hù)上述電阻體表面的氫終端構(gòu)造的保護(hù)層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置、應(yīng)變儀、壓力傳感器及半導(dǎo)體裝置的制造方法。本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，其具有因外力的作用而使半導(dǎo)體的電阻值變化的壓電電阻體，其特征在于，具有作為上述半導(dǎo)體起作用的被氫終端化的金剛石表面。
文檔編號(hào)G01B7/16GK102683426SQ20121006194
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者新谷幸弘, 竹中一馬 申請(qǐng)人:橫河電機(jī)株式會(huì)社