(57)【要約】【課題】センサの測定精度を向上させることが可能な半導体装置、および半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】半導体基板１２と、半導体基板１２の主面近傍に形成された第１のシールド部１６Ａと、第１のシールド部１６Ａを覆って主面上に形成された第１の絶縁層２０と、第１の絶縁層２０上に形成され、かつ入力された測定用信号を入力信号として出力する第１の電極２４Ｂと、平面視で第１のシールド部１６Ａに内包されるように第１の絶縁層２０上に形成され、かつ第１の電極２４Ｂから出力された入力信号を入力するとともに出力信号として出力する第２の電極２４Ａと、を含む。【選択図】図１
2018054363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の主面近傍に形成された第１のシールド部と、
前記第１のシールド部を覆って前記主面上に形成された第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上に形成され、かつ入力された測定用信号を入力信号として出力する第１の電極と、
平面視で前記第１のシールド部に対応する前記第１の絶縁層上の領域に内包される領域に形成され、かつ前記第１の電極から出力された前記入力信号を入力するとともに出力信号として出力する第２の電極と、
を含む半導体装置。
【請求項２】
前記第１のシールド部が前記主面上に形成された第２の絶縁層上に形成された導体である
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１のシールド部が前記主面から前記半導体基板の内部に向けて形成された拡散層である
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の電極および前記第２の電極が前記第１の絶縁層上に形成されたチタンを含む金属である
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記測定用信号を用いた測定に際し、前記第１のシールド部には予め定められた固定電位が付与される
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
平面視で前記第１の電極を包含するように前記主面近傍に形成された第２のシールド部をさらに含む
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記測定用信号を用いた測定に際し、前記第２のシールド部には予め定められた固定電位が付与される
請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記測定用信号を用いた測定に際し、
前記第１の電極は、入力された前記測定用信号が測定対象に対する入力信号として印加されるように出力し、
前記第２の電極は、前記測定対象を経由した前記入力信号を入力するとともに出力信号として出力する
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１の電極および前記第２の電極は制御部に接続され、
前記制御部は、交流信号である前記測定用信号を前記第１の電極に入力させ、かつ前記入力信号の位相と前記出力信号の位相との差分、および前記第１の電極と前記第２の電極との間で測定された前記測定対象のインピーダンスを用いて前記測定対象の水分量を算出する
請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１の絶縁層上に形成され、かつ前記第１の絶縁層を貫通するコンタクトにより前記第１のシールド部と接続された導電部をさらに含む
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
半導体基板と、
前記半導体基板の主面近傍に形成されたシールド部と、
前記シールド部を覆って前記主面上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、かつ入力された測定用信号を入力信号として出力する第１の電極と、
前記絶縁層上であって前記シールド部と対向する位置に形成され、かつ前記第１の電極から出力された前記入力信号を入力するとともに出力信号として出力する第２の電極と、  を含む半導体装置。
【請求項１２】
半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の主面上に第１の絶縁層を形成する工程と、
前記第１の絶縁層上に第１の導電層および第２の導電層を形成する工程と、
前記第１の導電層および前記第２の導電層を覆って前記主面上に第２の絶縁層を形成する工程と、
前記第２の絶縁層を貫通して前記第１の導電層に接続される第１のコンタクト、および前記第２の絶縁層を貫通して前記第２の導電層に接続される第２のコンタクトを形成する工程と、
平面視で前記第１の導電層に包含される第３の導電層と、平面視で前記第２の導電層に包含される第４の導電層と、前記第１のコンタクトに接続される第５の導電層と、前記第２のコンタクトに接続される第６の導電層と、を前記第２の絶縁層上に形成する工程と、  を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の主面から前記半導体基板の内部に向けて第１の拡散層および第２の拡散層を形成する工程と、
前記第１の拡散層および前記第２の拡散層を覆って前記主面上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層を貫通し前記第１の拡散層に接続される第１のコンタクト、および前記絶縁層を貫通し前記第２の拡散層に接続される第２のコンタクトを形成する工程と、
平面視で前記第１の拡散層に包含される第１の導電層と、平面視で前記第２の拡散層に包含される第２の導電層と、前記第１のコンタクトに接続される第３の導電層と、前記第２のコンタクトに接続される第４の導電層と、を前記絶縁層上に形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の一例として、測定対象である土壌の電気伝導度（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ：ＥＣ）から土壌中の水分量を測定するセンサ（以下、「ＥＣセンサ」）が知られている。ＥＣセンサは、土壌に接触させた二つの電極間に交流信号を印加し、二つの電極間のインピーダンスの変化と位相の変化から土壌中の水分量を測定する。
【０００３】
ＥＣセンサとしての機能を備えた半導体装置の従来技術として、特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１に係る半導体装置は、土壌中に一対の電極を接触させて、その間の電気抵抗（インピーダンス）を測定することにより電気伝導度を計測し、計測された電気伝導度から土壌中のイオン濃度を特定することにより、土壌の水分量を特定するセンサとしての機能を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１５８８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術のＥＣセンサでは、ＥＣセンサの二つの電極間に交流信号を印加することにより、一方の電極から土壌を介して他方の電極に入力される電流（以下、「測定電流」）に加えて、一方の電極から半導体基板を介して他方の電極に流れる電流（以下、「寄生電流」）が発生することが本発明者らの検討により明らかとなった。測定電流にこの寄生電流が重畳されることにより、測定電流から算出されるインピーダンス、あるいは位相差に誤差が生じ、ひいては土壌中の水分量の測定精度が低下するという問題が発生する。
【０００６】
図１２ないし図１５を参照して、上記問題に関しより詳細に説明する。図１２（ａ）は従来技術のＥＣセンサの一例である比較例に係る半導体装置１００の断面図を、図１２（ｂ）は平面図を各々示している。図１３および図１４は半導体装置１００の製造方法を示しており、図１５は半導体装置１００を用いた電気伝導度の測定における問題点を説明する図である。
【０００７】
図１２（ａ）に示すように、半導体装置１００は、基板１０２上に形成された熱酸化膜１０４および酸化膜１０６、酸化膜１０６上に形成されたＥＣ電極部１０８Ａおよび１０８Ｂ、ＥＣ電極部１０８Ａおよび１０８Ｂを覆って形成された酸化膜１１０と窒化膜１１２Ａおよび１１２Ｂ、ならびにＥＣ電極部１０８Ａ、１０８Ｂの各々に接続されたＥＣ電極１１４Ａ、１１４Ｂを含んで構成されている。
【０００８】
図１２（ｂ）に示すように、ＥＣ電極１１４Ａ、１１４Ｂは外部に露出し、ＥＣ電極１１４Ａは図示しない配線層によってパッド１１６Ａと接続され、ＥＣ電極１１４Ｂは図示しない配線層によってパッド１１６Ｂと接続されている。そして、ＥＣ電極部１０８Ａ、ＥＣ電極１１４Ａ、パッド１１６Ａを含んでセンサ部１５０Ａが構成され、ＥＣ電極部１０８Ｂ、ＥＣ電極１１４Ｂ、パッド１１６Ｂを含んでセンサ部１５０Ｂが構成されている。以下、センサ部１５０Ａに関連する部位には符号の末尾にＡを付し、センサ部１５０Ｂに関連する部位には符号の末尾にＢを付して区別し、一方センサ部１５０Ａと１５０Ｂとで区別せず総称する場合には、符号の末尾にＡ、Ｂを付さずに表記する。
【０００９】
図１３および図１４を参照して、半導体装置１００の製造方法について説明する。
【００１０】
図１３（ａ）に示すように、まず、シリコン（Ｓｉ）による基板１０２を熱酸化し、基板１０２上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）による熱酸化膜１０４を形成する。熱酸化膜１０４の膜厚は、４００ｎｍ（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ）程度とする。
【００１１】
次に、図１３（ａ）に示すように、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）により酸化膜１２４を成膜する。酸化膜１２４の膜厚は、１４００ｎｍ程度とする。
【００１２】
次に、図１３（ｂ）に示すように、ＥＣセンサの下地電極となる配線層１２２を形成する。配線層１２２は、例えばＡｌＣｕ（アルミニウム・銅）、ＡｌＳｉＣｕ（アルミニウム・シリコン・銅）等のアルミ系金属をスパッタして形成し、膜厚は例えば８００ｎｍ程度とする。この配線層１２２の下層にはチタン（Ｔｉ）に代表される一般的な密着層を３０ｎｍ程度形成し、上層には窒化チタン（ＴｉＮ）に代表される一般的な反射防止膜を７０ｎｍ程度形成する。
【００１３】
次に、配線層１２２上にレジストを塗布し、ＥＣ電極部１０８と信号を取り出すパッド１１６、およびＥＣ電極部１０８とパッド１１６を接続する配線が残留するマスクを用いてホトリソグラフィ処理を行ない、該レジストをパターニングする。その後、このレジストをマスクとして配線層１２２をドライエッチングによりパターニングし、図１３（ｃ）に示すように、ＥＣ電極部１０８Ａ、１０８Ｂ、およびパッド１１６Ａ、１１６Ｂを形成する。
【００１４】
次に、図１３（ｄ）に示すように、表面保護膜としてシリコン酸化膜による酸化膜１２６、およびシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）による窒化膜１１２の積層膜をＣＶＤにより成膜する。その際、酸化膜１２６の膜厚は６００ｎｍ程度、窒化膜１１２の膜厚は４００ｎｍ程度とする。酸化膜１２４と酸化膜１２６とによって図１２（ａ）に示す酸化膜１０６が構成される。
【００１５】
次に、全面にレジストを塗布した後、ＥＣ電極部１０８、パッド１１６を開口するマスクを用いてホトリソグラフィ処理を行ない、該レジストをパターニングする。その後、このレジストをマスクとし、図１４（ａ）に示すように、表面保護膜である酸化膜１０６および窒化膜１１２、ならびにＥＣ電極部１０８の上層ＡＲＭ膜（図示省略）をドライエッチングにより除去する。本ドライエッチングにより、ＥＣ電極部１０８、パッド１１６が開口部から露出した状態となるようにする。
【００１６】
次に、全面にレジスト１１８を塗布した後、ＥＣ電極部１０８のみが開口されるようなマスクを用いてホトリソグラフィ処理を行ない、図１４（ｂ）に示すように、ＥＣ電極部１０８にレジスト１１８が残らないようなパターニングを行なう。
【００１７】
次に、図１４（ｃ）に示すように、ＥＣ電極部１０８の開口部にＡｌ膜１０８、並びに表面保護膜である窒化膜１１２との密着層として膜厚２０ｎｍ程度のＴｉ膜、およびＥＣ電極１１４として使用する膜厚１００ｎｍ程度の白金（Ｐｔ）膜を含む金属膜１２０をスパッタにより形成する。
【００１８】
次に、図１４（ｄ）に示すように、有機溶剤により先の工程で形成したレジスト１１８を溶融する。この際、レジスト上にスパッタされているＴｉ／Ｐｔ膜はリフトオフにより除去される。結果として、Ｔｉ／ＰｔによるＥＣ電極１１４Ａ、１１４Ｂが形成される。
以上の製造工程により、比較例に係る半導体装置１００が製造される。
【００１９】
次に、図１５を参照して比較例に係る半導体装置１００による電気伝導度の測定の際の問題点について説明する。図１５（ａ）は、半導体装置１００を用いて塩水Ｗの電気伝導度を測定する場合の測定系を示しており、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す測定系を用いて測定した塩水Ｗの電気伝導度の測定結果の一例を示している。
【００２０】
図１５（ａ）に示すように、半導体装置１００を用いて電気伝導度の測定を行う場合には、センサ部１５０Ｂに交流信号源６０を接続し、センサ部１５０Ａに電流計６２を接続する。すなわち、パッド１１６Ｂに交流信号源６０を、パッド１１６Ａに電流計６２を接続する。むろん、この接続関係は逆であってもよい。一方、ＥＣ電極１１４Ａ、１１４Ｂ（図１２参照）は塩水Ｗに接触するように配置する。
【００２１】
以上の接続により、交流信号源６０からの交流信号はパッド１１６Ｂ、ＥＣ電極部１０８Ｂ、ＥＣ電極１１４Ｂを介して塩水Ｗに印加される。一方、塩水Ｗを通過した交流信号は、ＥＣ電極１１４Ａ、ＥＣ電極部１０８Ａ、パッド１１６Ａを介して電流計６２に印加される。電流計６２によって測定した電流の値を用いて演算し、電気伝導度を算出する。
なお、交流信号源６０の交流信号は、一例として所定周波数の正弦波とされている。しかしながら、交流信号源６０の交流信号の波形は特に限定されず、他の波形、例えば方形波等であってもよい。
【００２２】
図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す測定系で測定した塩水Ｗのインピーダンスの周波数特性のグラフであり、横軸を周波数（Ｈｚ）、縦軸を各周波数におけるインピーダンス（Ω）としている。また、図１５（ｂ）では、塩水Ｗの塩分濃度をパラメータとしている。すなわち、塩分濃度を対応する電気伝導度で表した場合の電気伝導度を、０．１９ｍＳ／ｍ（ｍｉｌｌｉｓｉｅｍｅｎｓ  ｐｅｒ  ｍｅｔｅｒ：ミリジーメンス毎メートル）、１ｍＳ／ｍ、１０ｍＳ／ｍ、１００ｍＳ／ｍ、５００ｍＳ／ｍと変化させている。なお、塩水Ｗは、塩分濃度が高いほど電気伝導度が大きくなり、インピーダンスは低くなる。
【００２３】
ＥＣセンサで測定した測定対象のインピーダンス特性は、一般に低周波数領域で略一定のインピーダンスの値を示し、ある周波数を境にして低下する。図１５（ｂ）に示す半導体装置１００による測定例でも、特に電気伝導度が０．１９ｍＳ／ｍの塩水Ｗの周波数特性において１ｋＨｚ（図１５（ｂ）では、周波数ｆｃ２で示している）付近からインピーダンスが低下し始めている。これは、塩水Ｗ（一般的には水）の電気的等価回路が抵抗成分と容量成分の並列回路となっているからである。
【００２４】
ところで、図１５（ａ）に示す測定系で本来測定したいのは、交流信号源６０→センサ部１５０Ｂ→塩水Ｗ→センサ部１５０Ａ→電流計６２の経路を流れる測定電流Ｉｒｅａｌである。しかるに、半導体装置１００を用いた測定では、半導体装置１００のデバイス構造に起因して、交流信号源６０→センサ部１５０Ｂ→基板１０２→センサ部１５０Ａ→電流計６２の経路を流れる寄生電流Ｉｐａｒａが発生する。従って、電流計６２で測定される電流は、測定電流に寄生電流を加えたＩｒｅａｌ＋Ｉｐａｒａとなる。この寄生電流Ｉｐａｒａは塩水Ｗの電気伝導度とは無関係な電流であり、この寄生電流Ｉｐａｒａが本来測定したい塩水Ｗの等価的な容量成分を低下させ、塩水Ｗの電気伝導度に誤差を生ずる原因となる。
【００２５】
特に、測定対象の水分の抵抗値が高い場合（純水などの場合）、あるいは水分の含有率が低い土壌等では寄生電流Ｉｐａｒａの値が測定電流Ｉｒｅａｌの値と比較して相対的に無視できなくなるので、より寄生電流Ｉｐａｒａの影響を受けやすくなる。その結果、高精度な電気伝導度の測定が困難になるという問題が発生する。
【００２６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、センサの測定精度を向上させることが可能な半導体装置、および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の主面近傍に形成された第１のシールド部と、前記第１のシールド部を覆って前記主面上に形成された第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成され、かつ入力された測定用信号を入力信号として出力する第１の電極と、平面視で前記第１のシールド部に対応する前記第１の絶縁層上の領域に内包される領域に形成され、かつ前記第１の電極から出力された前記入力信号を入力するとともに出力信号として出力する第２の電極と、を含むものである。
【００２８】
また、本発明に係る他の態様の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の主面近傍に形成されたシールド部と、前記シールド部を覆って前記主面上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、かつ入力された測定用信号を入力信号として出力する第１の電極と、前記絶縁層上であって前記シールド部と対向する位置に形成され、かつ前記第１の電極から出力された前記入力信号を入力するとともに出力信号として出力する第２の電極と、を含むものである。
【００２９】
一方、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板の主面上に第１の絶縁層を形成する工程と、前記第１の絶縁層上に第１の導電層および第２の導電層を形成する工程と、前記第１の導電層および前記第２の導電層を覆って前記主面上に第２の絶縁層を形成する工程と、前記第２の絶縁層を貫通して前記第１の導電層に接続される第１のコンタクト、および前記第２の絶縁層を貫通して前記第２の導電層に接続される第２のコンタクトを形成する工程と、平面視で前記第１の導電層に包含される第３の導電層と、平面視で前記第２の導電層に包含される第４の導電層と、前記第１のコンタクトに接続される第５の導電層と、前記第２のコンタクトに接続される第６の導電層と、を前記第２の絶縁層上に形成する工程と、を含むものである。
【００３０】
また、本発明に係る他の態様の半導体装置の製造方法は、半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板の主面から前記半導体基板の内部に向けて第１の拡散層および第２の拡散層を形成する工程と、前記第１の拡散層および前記第２の拡散層を覆って前記主面上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層を貫通し前記第１の拡散層に接続される第１のコンタクト、および前記絶縁層を貫通し前記第２の拡散層に接続される第２のコンタクトを形成する工程と、平面視で前記第１の拡散層に包含される第１の導電層と、平面視で前記第２の拡散層に包含される第２の導電層と、前記第１のコンタクトに接続される第３の導電層と、前記第２のコンタクトに接続される第４の導電層と、を前記絶縁層上に形成する工程と、を含むものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、センサの測定精度を向上させることが可能な半導体装置、および半導体装置の製造方法が提供される、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体装置の構成の一例を示す断面図、および平面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る半導体装置を使用して電気伝導度を測定する場合の測定系を示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係る半導体装置を使用したインピーダンスの測定値の周波数依存性、比較例に係る半導体装置を使用したインピーダンスの測定値の周波数依存性を示すグラフである。
【図４】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図の一部である。
【図５】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図の一部である。
【図６】第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置の構成の一例を示す断面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る半導体装置の構成の一例を示す断面図、および平面図である。
【図８】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図の一部である。
【図９】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図の一部である。
【図１０】第２の実施の形態の変形例に係る半導体装置の構成の一例を示す断面図である。
【図１１】第３の実施の形態に係る半導体装置の構成の一例を示す断面図、および平面図である。
【図１２】比較例に係る半導体装置の構成を示す断面図、および平面図である。
【図１３】比較例に係る半導体装置の製造方法を示す断面図の一部である。
【図１４】比較例に係る半導体装置の製造方法を示す断面図の一部である。
【図１５】比較例に係る半導体装置を用いた電気伝導度の測定における問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下では、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において「厚さ」とは、半導体装置の積層方向の厚さのことをいい、「大きさ」とは、基板の表面（積層方向と交差する面）に平行な面における面積をいう。また、「対向する」とは、半導体装置の平面視において、一方の領域と他方の領域とが重なる場合のみならず、一方の領域が他方の領域を包含する場合、一方の領域と他方の領域とが一部重なっている場合を含む。
【００３４】
［第１の実施の形態］
図１ないし図５を参照して、本実施の形態に係る半導体装置１０について説明する。図１（ｂ）は半導体装置１０の平面図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【００３５】
図１（ａ）に示すように、半導体装置１０は、センサ部５０Ａとセンサ部５０Ｂとに大きく分かれている。以下、センサ部５０Ａに関連する部位には符号の末尾にＡを付し、センサ部５０Ｂに関連する部位には符号の末尾にＢを付して区別し、一方センサ部５０Ａと５０Ｂとで区別せず総称する場合には、符号の末尾にＡ、Ｂを付さずに表記する。
【００３６】
図１（ａ）に示すように、半導体装置１０は、基板１２上に形成された熱酸化膜１４、熱酸化膜１４上に形成されたシールド電極１６Ａ、１６Ｂ、シールド電極１６Ａ、１６Ｂを覆う酸化膜２０、シールド電極用引出し配線２２Ａ、２２Ｂ、ＥＣ電極用配線２４Ａ、２４Ｂ、シールド電極用引出し配線２２Ａ、２２ＢとＥＣ電極用配線２４Ａ、２４Ｂとを覆う保護絶縁膜２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、ＥＣ電極用配線２４Ａ、２４Ｂの各々の上部に形成されたＥＣ電極２８Ａ、２８Ｂを含んで構成されている。また、シールド電極１６Ａはコンタクト１８Ａによってシールド電極用引出し配線２２Ａと接続され、シールド電極１６Ｂはコンタクト１８Ｂによってシールド電極用引出し配線２２Ｂと接続されている。
【００３７】
一方、平面図で見た場合には、図１（ｂ）に示すように、半導体装置１０の表面に、ＥＣ電極２８ＡおよびＥＣ電極２８Ｂ、ＥＣ電極用配線２４Ａを介してＥＣ電極２８Ａに接続されたパッド３４Ａ、ＥＣ電極用配線２４Ｂを介してＥＣ電極２８Ｂに接続されたパッド３４Ｂが露出している。また、シールド電極用引出し配線２２Ａに接続されたパッド３２Ａ、シールド電極用引出し配線２２Ｂに接続されたパッド３２Ｂが半導体装置１０の表面から露出している。シールド電極１６Ａ、ＥＣ電極用配線２４Ａ、ＥＣ電極２８Ａ、パッド３４Ａ、シールド電極用引出し配線２２Ａ、パッド３２Ａを含んでセンサ部５０Ａが構成され、シールド電極１６Ｂ、ＥＣ電極用配線２４Ｂ、ＥＣ電極２８Ｂ、パッド３４Ｂ、シールド電極用引出し配線２２Ｂ、パッド３２Ｂを含んでセンサ部５０Ｂが構成されている。以上の露出された構成の周囲は、保護絶縁膜２６で覆われている。
【００３８】
以上のような構成を有する本実施の形態に係る半導体装置１０では、ＥＣ電極用配線２４に対向してシールド電極１６が設けられており、さらにシールド電極１６がパッド３２によって外部との接続が可能となっている点が、主として比較例に係る半導体装置１００と異なっている点である。すなわち、図１（ａ）に示すように、半導体装置１０では、シールド（電磁気的な遮蔽）を要する被シールド領域ＥＡであるＥＣ電極２８を、シールド領域ＳＡであるシールド電極１６が遮蔽している。換言すると、基板１２とＥＣ電極２８との間にシールド電極１６が挟まれている点が、半導体装置１００と異なる点である。
【００３９】
次に、図２を参照して、半導体装置１０を用いた電気伝導度の測定系について説明する。図２（ａ）は半導体装置１０を用いた電気伝導度の測定系１を示す断面図、図２（ｂ）は測定系１を示す平面図である。
【００４０】
図２（ｂ）に示すように、パッド３４Ｂに交流信号源６０を接続し、パッド３４Ａに電流計６２を接続する。この接続により、センサ部５０Ｂに交流信号源６０が接続され、センサ部５０Ａに電流計６２が接続される。むろん、この接続関係は逆であってもよい、すなわち、センサ部５０Ａに交流信号源６０を接続し、センサ部５０Ｂに電流計６２を接続してもよい。一方、パッド３２Ａおよび３２Ｂをグランドに接続する（接地する）。電気伝導度の測定対象（液体、土壌等）ＯＢは、ＥＣ電極２８Ａおよび２８Ｂに接触させて配置する。
【００４１】
本実施の形態に係る半導体装置１０では、上述した寄生電流Ｉｐａｒａの影響を低減するために、図２（ａ）に示すＥＣ電極用配線２４Ａとシールド電極１６Ａとが同電位になるように、すなわち、図２（ａ）に示す点Ｘと点Ｙとの間の電位差がゼロまたはゼロに近くなるようにしている。このことにより、寄生電流Ｉｐａｒａが低減され、測定とは無関係の電流が電流計６２に流れ込まないようにすることが可能となっている。ＥＣ電極用配線２４Ａとシールド電極１６Ａとを同電位とするため、本実施の形態では、シールド電極１６Ａに接続されたパッド３２Ａを接地している。むろん、パッド３２Ａには固定電位が与えられればよいので、接地に限られず任意の電位を付与してよい。なお、図２（ｂ）ではパッド３２Ａ、３２Ｂの双方を接地する形態を例示しているが、本実施の形態では、図２（ａ）に示すように少なくともパッド３２Ａを接地すればよい。従って、シールド電極１６Ｂの形成は省略してもよい。
【００４２】
まず、測定系１による測定原理について説明する。本実施の形態に係る半導体装置１０をＥＣセンサとして用いて分散系である測定対象の水分量を特定する方法は特に限定されない。一例として、電気信号の位相変化θを検出することにより水分量を特定する方法について説明する。測定系１において、半導体装置１０の出力は、水分量およびイオン濃度に比例し、イオン濃度が特定されれば、電気伝導度により土壌中の水分量を特定することができる。
【００４３】
測定系１における交流信号源６０、電流計６２は図示しない制御部の一部を構成しており、交流信号源６０、電流計６２は該制御部により制御される。測定が開始されると、制御部が交流信号源６０を制御し、ＥＣ電極２８Ｂに所定の周波数の交流信号（測定用信号）を入力信号として印加する。ＥＣ電極２８Ｂは、入力信号を測定対象ＯＢに向けて出力する。ＥＣ電極２８Ｂから出力された交流信号は測定対象ＯＢを経由した後、ＥＣ電極２８Ａに入力される。制御部は、ＥＣ電極２８Ａに入力された交流信号の位相と、ＥＣ電極２８Ｂから出力された交流信号の位相とを比較する。制御部は、以上の測定を交流信号源６０の周波数を掃引して行う。
【００４４】
比較対象の具体例としては、両者の位相差（位相変化θ）を検出し比較することが挙げられる。位相変化θを検出した場合、検出した位相変化θによりイオン濃度を特定する。
なお、位相変化θと、イオン濃度とは予め対応付けられている。さらに、特定されたイオン濃度を基準にして、測定された電気伝導度により土壌の水分量を特定することができる。なお、本実施の形態の半導体装置１０では、時分割方式でＥＣ電極２８を用いて位相変化θを検出することができるため、位相変化θの検出用の電極（例えば、従来技術（国際公開第２０１１／１５８８１２号公報）の半導体装置における移動測定用の電極）を設けずとも、電気伝導度を測定することができる。
【００４５】
なお、その他の方法としては、２点間の電磁波の伝播速度から、その間の水分量を求めるＴＤＲ（Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）法（例えば、特開平１０−６２３６８号公報参照）や、土壌の静電容量を測定する方法（例えば、特開２００１−２１５１７号公報参照）等が挙げられる。
【００４６】
次に、交流信号源６０からの交流信号の流れについて説明する。図２（ａ）に示すように、上記接続により交流信号源６０からの交流信号は、交流信号源６０→ＥＣ電極用配線２４Ｂ→ＥＣ電極２８Ｂ→測定対象ＯＢ→ＥＣ電極２８Ａ→ＥＣ電極用配線２４Ａ→電流計６２の経路を伝播し、電流計６２により測定電流Ｉｒｅａｌとして観測される。一方、交流信号源６０からの交流信号は、ＥＣ電極用配線２４Ｂから基板１２を介して伝播し、寄生電流Ｉｐａｒａを発生する。しかしながら、半導体装置１０を用いた測定系１では接地されたシールド電極１６Ａを備えているので、寄生電流Ｉｐａｒａはグランド電位に流れ込み、電流計６２で測定電流Ｉｒｅａｌに重畳されて観測されることはない。
【００４７】
より詳細には、電流計６２自体は電位差を発生しないので、図２（ａ）に示す点Ｘの電位と、点Ｙの電位はいずれもグランド電位で等しい。つまり、ＥＣ電極用配線２４とシールド電極１６との間に電位差は発生せず、従って、ＥＣ電極用配線２４とシールド電極１６との間に電流は流れない。その結果、寄生電流Ｉｐａｒａのみを接地に逃がして取り除き、電流計６２には本来測定すべき測定電流Ｉｒｅａｌのみを流すことが可能となる。その結果、半導体装置１０を用いた測定系１では、正しい電流を測定することができ、センサの測定精度を向上させることが可能となっている。
【００４８】
図３（ａ）は、図１５（ｂ）と同じ条件で測定した測定系１による測定結果を示している。図３（ｂ）は、比較のために図１５（ｂ）を再掲したものである。
【００４９】
図３（ａ）に示すように、測定系１では、特に電気伝導度０．１９ｍＳ／ｍの塩水Ｗの周波数特性において、インピーダンスが下がり始める周波数ｆｃ１が約１０ｋＨｚとなっている。比較例に係る半導体装置１００ではインピーダンスが下がり始める周波数ｆｃ２は約１ｋＨｚであったから、半導体装置１０による測定系１ではインピーダンスが下がり始める周波数が１桁高くなっていることがわかる。すなわち、測定感度が１桁向上し、センサの測定精度が向上していることがわかる。
【００５０】
次に、図４および図５を参照して、半導体装置１０の製造方法について説明する。
【００５１】
図４（ａ）に示すように、まず、シリコン（Ｓｉ）による基板１２を熱酸化し、基板１２上にシリコン酸化膜による熱酸化膜１４を形成する。熱酸化膜１４の膜厚は、４００ｎｍ程度とする。
【００５２】
次に、図４（ａ）に示すように、熱酸化膜１４上に導電性膜４２を形成する。本実施の形態では、導電性膜４２として、ＣＶＤによって成膜させた多孔質シリコン（ポリシリコン：Ｐｏｌｙ  Ｓｉ）を用いている。導電性膜４２の膜厚は、一例として１５０ｎｍ程度とする。導電性膜４２はノンドープの状態で成膜した後、リン（Ｐ）をイオン注入して、またはリンを拡散させて導電性を付与する。ただし、これに限られず、リンが添加されたドープドポリシリコン（Ｄｏｐｅｄ  Ｐｏｌｙ  Ｓｉ）を成膜して導電性膜４２を形成してもよい。なお、導電性膜４２の材料としてはポリシリコンに限られず、他の材料、例えばＡｌやタングステン（Ｗ）等による金属膜（合金化（サリサイド化）されたポリシリコンを含む）等を用いてもよい。
【００５３】
次に、導電性膜４２上にレジストを塗布し、後に形成するＥＣ電極用配線２４Ａ、２４Ｂよりも大きい領域にレジストが残るようなマスクを用いて該レジストをパターニングする。パターニングされたレジストをマスクとして、ドライエッチングにより導電性膜４２の一部を除去し、図４（ｂ）に示すように、シールド電極１６Ａ、１６Ｂを形成する。
【００５４】
次に、図４（ｃ）に示すように、ＣＶＤ等により膜厚１４００ｎｍ程度のシリコン酸化膜を成膜させ、酸化膜４６を形成する。
【００５５】
次に、酸化膜４６上にレジストを塗布し、シールド電極１６Ａ、１６Ｂのうち、一方、もしくは両方の上にビアホールを形成するマスクを用いて該レジストをパターニングする。パターニングされたレジストをマスクとし、ドライエッチングより酸化膜４６の一部を除去して、ビアホールを形成する。該ビアホールをタングステン等で埋めて、図４（ｄ）に示すようにコンタクト１８Ａ、１８Ｂ（タングステンプラグ）を形成する。
【００５６】
次に、図５（ａ）に示すように、ＥＣ電極用配線２４、シールド電極用引出し配線２２の下地電極となる配線層として金属膜４４を成膜する。金属膜４４は、一例としてＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕ等のアルミ系金属を膜厚８００ｎｍ程度としてスパッタにより形成する。金属膜４４の下層には密着層として例えばＴｉ膜を成膜し、金属膜４４の上層は反射防止膜として例えばＴｉＮ膜を成膜する。つまり、金属膜４４は、下層からＴｉ／ＡｌＣｕ／ＴｉＮの積層膜、または下層からＴｉ／ＡｌＳｉＣｕ／ＴｉＮの積層膜となる。
【００５７】
次に、金属膜４４上にレジストを塗布し、ＥＣ電極用配線２４、コンタクト１８に接続されたシールド電極用引出し配線２２、ＥＣ電極用配線２４に接続されたパッド３４およびこれらを接続する配線、シールド電極用引出し配線２２に接続されたパッド３２およびこれらを接続する配線が残るようなマスクを用いてホトリソグラフィ処理を行ない、該レジストをパターニングする。その後、パターニングされたレジストをマスクとし、金属膜４４をドライエッチングによりパターニングして、図５（ｂ）に示すように、シールド電極用引出し配線２２、ＥＣ電極用配線２４、パッド３２、３４を形成する。
【００５８】
以下、図１３（ｄ）に示すシリコン酸化膜による酸化膜１２６、およびシリコン窒化膜による窒化膜１１２の積層膜を表面保護膜としてＣＶＤにより成膜させる工程から、図１４（ｄ）に示すＴｉ／Ｐｔ膜によるＥＣ電極１１４の形成までと同様の工程を経ることにより、図５（ｃ）に示す半導体装置１０が製造される。なお、図５（ｃ）に示す酸化膜４８、窒化膜４９の各々が、図１３（ｄ）に示す酸化膜１２６、窒化膜１１２に対応し、酸化膜４６と酸化膜４８とによって図１（ａ）に示す酸化膜２０が構成される。また、酸化膜４８と窒化膜４９とによって、図１（ａ）に示す保護絶縁膜２６が構成される。
【００５９】
なお、本実施の形態において、シールド領域ＳＡであるシールド電極１６と、被シールド領域ＥＡであるＥＣ電極用配線２４との配置関係は、図１（ａ）に示すように、シールド領域ＳＡが被シールド領域ＥＡを内包する形態がより好ましい。しかしながら、これに限られず、先述した寄生電流Ｉｐａｒａが有効にグランド電位に引き抜かれる限りにおいて、シールド領域ＳＡと被シールド領域ＥＡとが少なくとも対向していればよい。
【００６０】
＜第１の実施の形態の変形例＞
図６を参照して、本実施の形態に係る半導体装置１０ａについて説明する。図６は半導体装置１０ａの断面図を示している。
【００６１】
半導体装置１０ａは、図１（ａ）に示す半導体装置１０に対して、ＥＣ電極２８が無い点が異なる。このように、Ｔｉ／Ｐｔ膜によるＥＣ電極２８を設けることなく、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕ等のアルミ系金属を含むＥＣ電極用配線２４をセンサ用電極とし、測定対象ＯＢに直接接触させる形態としてもよい。先述したように、本実施の形態に係るＥＣ電極用配線２４は、下層からＴｉ／ＡｌＣｕ／ＴｉＮの積層膜、または下層からＴｉ／ＡｌＳｉＣｕ／ＴｉＮの積層膜となっている。従って、半導体装置１０ａでは、ＥＣ電極用配線２４がチタンを含む金属となっている。本実施の形態によれば、製造工程がより簡略化されるという効果を奏する。
【００６２】
［第２の実施の形態］
図７ないし図９を参照して、本実施の形態に係る半導体装置１０ｂについて説明する。
図７（ｂ）は半導体装置１０ｂの平面図であり、図７（ａ）は図７（ｂ）に示すＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【００６３】
図７（ａ）に示すように、半導体装置１０ｂは、センサ部５０Ａとセンサ部５０Ｂとに大きく分かれている。また、半導体装置１０ｂは、センサ部５０Ａに対応して形成されたシールド拡散層３８Ａ、シールド拡散層４０Ａ、センサ部５０Ｂに対応して形成されたシールド拡散層３８Ｂ、シールド拡散層４０Ｂを含む基板１２を備えている。
【００６４】
そして、基板１２上に形成された熱酸化膜１４、熱酸化膜１４上に形成された酸化膜２０、酸化膜２０上に形成されたシールド電極用引出し配線２２Ａ、２２Ｂ、およびＥＣ電極用配線２４Ａ、２４Ｂ、シールド電極用引出し配線２２Ａ、２２Ｂと、ＥＣ電極用配線２４Ａ、２４Ｂとを覆う保護絶縁膜２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、ＥＣ電極用配線２４Ａ、２４Ｂの各々の上部に形成されたＥＣ電極２８Ａ、２８Ｂを含んで構成されている。また、シールド拡散層４０Ａはコンタクト３６Ａによってシールド電極用引出し配線２２Ａと接続され、シールド拡散層４０Ｂはコンタクト３６Ｂによってシールド電極用引出し配線２２Ｂと接続されている。
【００６５】
一方、図７（ｂ）に示す平面図で見た場合には、半導体装置１０ｂの表面に、ＥＣ電極２８ＡおよびＥＣ電極２８Ｂ、ＥＣ電極用配線２４Ａを介してＥＣ電極２８Ａに接続されたパッド３４Ａ、ＥＣ電極用配線２４Ｂを介してＥＣ電極２８Ｂに接続されたパッド３４Ｂが露出している。また、シールド電極用引出し配線２２Ａに接続されたパッド３２Ａ、シールド電極用引出し配線２２Ｂに接続されたパッド３２Ｂが半導体装置１０ｂの表面から露出している。シールド拡散層４０Ａ、ＥＣ電極用配線２４Ａ、ＥＣ電極２８Ａ、パッド３４Ａ、シールド電極用引出し配線２２Ａ、パッド３２Ａを含んでセンサ部５０Ａが構成され、シールド拡散層４０Ｂ、ＥＣ電極用配線２４Ｂ、ＥＣ電極２８Ｂ、パッド３４Ｂ、シールド電極用引出し配線２２Ｂ、パッド３２Ｂを含んでセンサ部５０Ｂが構成されている。以上の露出された構成の周囲は、保護絶縁膜２６で覆われている。
【００６６】
以上のような構成を有する本実施の形態に係る半導体装置１０ｂでは、ＥＣ電極用配線２４に対向してシールド拡散層４０が設けられており、さらにシールド拡散層４０が、パッド３２によって外部との接続が可能となっている点が、主として比較例に係る半導体装置１００と異なっている。すなわち、図７（ａ）に示すように、半導体装置１０ｂでは、シールドを要する被シールド領域ＥＡであるＥＣ電極２８を、シールド領域ＳＡであるシールド拡散層４０が遮蔽している。つまり、図１（ａ）に示す半導体装置１０ではシールド電極１６が担っていたシールド機能を、半導体装置１０ｂでは、シールド拡散層４０が担っている。
【００６７】
半導体装置１０では、シールド層として用いていた導電性膜（シールド電極１６）上にＣＶＤによって酸化膜４６（シリコン酸化膜、図４（ｂ）参照）を成膜した際、酸化膜４６の表面に段差が発生する可能性も考えられる。段差が発生した場合、後工程である金属膜４４をエッチングによりパターニングしてＥＣ電極用配線２４、シールド電極用引出し配線２２を形成する際（図５（ｂ）参照）、この段差部分の金属膜４４をエッチングで取り除くことができず、段差の程度によっては配線間のショート（短絡）を招くことも想定される。
【００６８】
上記のような現象を回避する方法として、導電性膜上に酸化膜４６（シリコン酸化膜）をＣＶＤにより成膜した後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等による平坦化を行い、その後金属膜４４を成膜する方法が考えられる。
しかしながら、本方法によってもショートを確実に防止できるとまではいえず、また製造工程数が増えてしまうという欠点がある。そこで、本実施の形態では、半導体装置１０におけるシールド電極１６の代替として、シールド拡散層４０を用いている。シールド拡散層４０は基板１２に不純物を拡散させて形成した層なので、後工程において段差を生ずることはない。
【００６９】
次に、図８および図９を参照して、半導体装置１０ｂの製造方法について説明する。
【００７０】
図８（ａ）に示すように、まず、シリコン（Ｓｉ）による基板１２を熱酸化し、基板１２上にシリコン酸化膜による熱酸化膜１４を形成する。熱酸化膜１４の膜厚は、４００ｎｍ程度とする。
【００７１】
次に、熱酸化膜１４上にレジストを塗布し、ＥＣ電極用配線２４よりも大きい領域にレジストが開口するようなマスクを用いて該レジストをパターニングする。
【００７２】
次に、シールド拡散層３８、４０の形成を行うが、シールド拡散層３８、４０の形成では、基板１２の導電型（Ｐ型、Ｎ型）によって不純物が異なるので、以下基板１２がＮ型の場合と、Ｐ型の場合とに分けて説明する。
【００７３】
（基板１２がＮ型の場合）
前工程でパターニングしたレジストをマスクとして基板１２にＰ型の不純物をイオン注入によって打ち込み、図８（ｂ）に示すように、基板１２にＰ型領域であるシールド拡散層３８を形成する。Ｐ型の不純物としては、例えばボロン（Ｂ）を用いることができる。
【００７４】
次に、基板全体にレジストを塗布し、シールド拡散層３８よりも予め定められた長さだけ小さい領域が開口されるようなマスクを用いて該レジストをパターニングする。この際の予め定められた長さは、一例として５μｍ程度とすればよい。
【００７５】
パターニングされたレジストをマスクとしてシールド拡散層３８にＮ型の不純物をイオン注入によって打ち込み、図８（ｃ）に示すように、Ｐ型のシールド拡散層３８内にＮ型領域であるシールド拡散層４０を形成する。Ｎ型の不純物としては、例えばＰを用いることができる。
【００７６】
（基板１２がＰ型の場合）
前工程でパターニングしたレジストをマスクとして基板１２にＮ型の不純物をイオン注入によって打ち込み、図８（ｂ）に示すように、基板１２にＮ型領域であるシールド拡散層３８を形成する。Ｎ型の不純物としては、例えばＰを用いることができる。
【００７７】
次に、基板全体にレジストを塗布し、シールド拡散層３８よりも予め定められた長さだけ小さい領域が開口されるようなマスクを用いて該レジストをパターニングする。この際の予め定められた長さは、一例として５μｍ程度とすればよい。
【００７８】
パターニングされたレジストをマスクとしてシールド拡散層３８にＰ型の不純物をイオン注入によって打ち込み、図８（ｃ）に示すように、Ｎ型のシールド拡散層３８内にＰ型領域であるシールド拡散層４０を形成する。Ｐ型の不純物としては、例えばＢを用いることができる。
【００７９】
次に、図８（ｄ）に示すように、ＣＶＤ等により膜厚１４００ｎｍ程度のシリコン酸化膜を成膜させ、酸化膜４６を形成する。
【００８０】
次に、酸化膜４６上にレジストを塗布し、シールド拡散層４０Ａ、４０Ｂのうち、一方、もしくは両方の上にビアホールを形成するマスクを用いて該レジストをパターニングする。パターニングされたレジストをマスクとし、ドライエッチングより酸化膜４６および熱酸化膜１４の一部を除去して、ビアホールを形成する。該ビアホールをタングステン等で埋めて、図９（ａ）に示すようにコンタクト３６Ａ、３６Ｂ（タングステンプラグ）を形成する。
【００８１】
次に、図９（ｂ）に示すように、ＥＣ電極用配線２４、シールド電極用引出し配線２２の下地電極となる配線層として金属膜４４を成膜する。金属膜４４は、一例としてＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕ等のアルミ系金属を膜厚８００ｎｍ程度としてスパッタにより形成する。金属膜４４の下層には密着層として例えばＴｉ膜を成膜し、金属膜４４の上層には反射防止膜として例えばＴｉＮ膜を成膜する。つまり、金属膜４４は、下層からＴｉ／ＡｌＣｕ／ＴｉＮの積層膜、または下層からＴｉ／ＡｌＳｉＣｕ／ＴｉＮの積層膜となる。
【００８２】
次に、金属膜４４上にレジストを塗布し、ＥＣ電極用配線２４、コンタクト３６に接続されたシールド電極用引出し配線２２、ＥＣ電極用配線２４に接続されたパッド３４およびこれらを接続する配線、シールド電極用引出し配線２２に接続されたパッド３２およびこれらを接続する配線が残るようなマスクを用いてホトリソグラフィ処理を行ない、該レジストをパターニングする。その後、パターニングされたレジストをマスクとし、金属膜４４をドライエッチングによりパターニングして、図９（ｃ）に示すように、シールド電極用引出し配線２２、ＥＣ電極用配線２４、パッド３２、３４を形成する。
【００８３】
以下、図１３（ｄ）に示すシリコン酸化膜による酸化膜１２６、およびシリコン窒化膜による窒化膜１１２の積層膜を表面保護膜としてＣＶＤにより成膜させる工程から、図１４（ｄ）に示すＴｉ／Ｐｔ膜によるＥＣ電極１１４の形成までと同様の工程を経ることにより、図９（ｄ）に示す半導体装置１０ｂが製造される。なお、図９（ｄ）に示す酸化膜４８、窒化膜４９の各々が、図１３（ｄ）に示す酸化膜１２６、窒化膜１１２に対応し、酸化膜４６と酸化膜４８とによって図７（ａ）に示す酸化膜２０が構成される。また、酸化膜４８と窒化膜４９とによって、図７（ａ）に示す保護絶縁膜２６が構成される。
【００８４】
上述したように、半導体装置１０ｂでは、半導体装置１０におけるシールド層としてのシールド電極１６（導電性膜）が、Ｓｉの基板１２内に形成されたシールド拡散層４０に置き換えられている。本実施の形態においても、シールド領域ＳＡであるシールド拡散層４０と、被シールド領域ＥＡであるＥＣ電極用配線２４との配置関係は、図７（ａ）に示すように、シールド領域ＳＡが被シールド領域ＥＡを内包する形態がより好ましい。しかしながら、これに限られず、先述した寄生電流Ｉｐａｒａが有効にグランド電位に引き抜かれる限りにおいて、シールド領域ＳＡと被シールド領域ＥＡとが少なくとも対向していればよい。
【００８５】
半導体装置１０ｂを用いて対象物の電気伝導度を測定する際の測定系は、図２に示す測定系１に準じて構成すればよい。すなわち、半導体装置１０ｂを用いた測定系では。シールド拡散層４０の少なくとも一方をグランド電位に接続する。このことにより、特に交流信号源６０からの交流信号（例えば、正弦波交流信号）の高周波領域において、シールド拡散層４０がシールド層として機能し、基板１２に流れる電流を遮断する効果が得られる。
【００８６】
半導体装置１０の製造工程においては、シールド電極１６（導電性膜）上に酸化膜４６を成膜する際に発生する段差を取り除くためのＣＭＰが必要となる可能性があった。しかしながら、半導体装置１０ｂの製造工程では酸化膜４６を成膜する際に段差は発生せず、従ってＣＭＰは不要であるので、半導体装置１０の製造工程と比較してより簡易な製造工程となる。
【００８７】
加えて、マルチモーダルセンサの場合、ＥＣセンサ以外のセンサにおいて、基板にＮ型あるいはＰ型の不純物層を形成する工程が既に設けられている場合が多く、それらの工程を流用することでシールド拡散層３８、４０を形成することができる。以上のように、本実施の形態に係る半導体装置１０ｂは、半導体装置１０と比較して、より簡易、かつ安価にシールド層を形成することが可能となる。
【００８８】
＜第２の実施の形態の変形例＞
図１０を参照して、本実施の形態に係る半導体装置１０ｃについて説明する。図１０は半導体装置１０ｃの断面図を示している。
【００８９】
半導体装置１０ｃは、図７（ａ）に示す半導体装置１０ｂに対して、ＥＣ電極２８が無い点が異なる。このように、Ｔｉ／Ｐｔ膜によるＥＣ電極２８を設けることなく、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕ等のアルミ系金属を含むＥＣ電極用配線２４をセンサ用電極とし、測定対象ＯＢに直接接触させる形態としてもよい。先述したように、本実施の形態に係るＥＣ電極用配線２４は、下層からＴｉ／ＡｌＣｕ／ＴｉＮの積層膜、または下層からＴｉ／ＡｌＳｉＣｕ／ＴｉＮの積層膜となっている。従って、半導体装置１０ｃでは、ＥＣ電極用配線２４がチタンを含む金属となっている。本実施の形態によれば、製造工程がより簡略化されるという効果を奏する。
【００９０】
［第３の実施の形態］
図１１を参照して、本実施の形態に係る半導体装置１０ｄについて説明する。図１１（ｂ）は半導体装置１０ｄの平面図であり、図１１（ａ）は、図１１（ｂ）に示すＣ−Ｃ線で切断した断面図である。半導体装置１０ｄは半導体装置１０と比較して、ＥＣ電極２８の大きさが小さくなっている点が異なる。
【００９１】
図１（ａ）に示すように、半導体装置１０では、ＥＣ電極２８の大きさがＥＣ電極用配線２４の大きさと略等しくなっており、シールド領域ＳＡであるシールド電極１６の大きさは、被シールド領域ＥＡとしてのＥＣ電極２８の大きさとの関係で設定すればよい。これに対し、半導体装置１０ｄでは、ＥＣ電極用配線２４の大きさで被シールド領域ＥＡが画定される。従って、半導体装置１０ｄでは、シールド電極１６の大きさがＥＣ電極用配線２４を内包するように設定されている。
【００９２】
本実施の形態に係る半導体装置１０ｄによれば、小型のＥＣ電極２８を用いた場合でも、適切なシールド効果を得ることができる。
【００９３】
なお、上記各実施の形態では、パッド３４のシールドについては特に言及しなかったが、ＥＣ電極用配線２４と同様に、ＥＣ電極用配線２４と接続されたパッド３４の直下にもシールド電極１６に相当するシールド部を設けてもよい。このことにより、寄生電流Ｉｐａｒａがより低減される。
【符号の説明】
【００９４】
１      測定系
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  半導体装置
１２    基板
１４    熱酸化膜
１６、１６Ａ、１６Ｂ  シールド電極
１８、１８Ａ、１８Ｂ  コンタクト
２０    酸化膜
２２、２２Ａ、２２Ｂ  シールド電極用引出し配線
２４、２４Ａ、２４Ｂ  ＥＣ電極用配線
２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ  保護絶縁膜
２８、２８Ａ、２８Ｂ  ＥＣ電極
３２、３２Ａ、３２Ｂ  パッド
３４、３４Ａ、３４Ｂ  パッド
３６、３６Ａ、３６Ｂ  コンタクト
３８、３８Ａ、３８Ｂ  シールド拡散層
４０、４０Ａ、４０Ｂ  シールド拡散層
４２    導電性膜
４４    金属膜
４６、４８  酸化膜
４９    窒化膜
５０Ａ、５０Ｂ  センサ部
６０    交流信号源
６２    電流計
１００  半導体装置
１０２  基板
１０４  熱酸化膜
１０６  酸化膜
１０８、１０８Ａ、１０８Ｂ  ＥＣ電極部
１１０  酸化膜
１１２、１１２Ａ、１１２Ｂ  窒化膜
１１４、１１４Ａ、１１４Ｂ  ＥＣ電極
１１６、１１６Ａ、１１６Ｂ  パッド
１１８  レジスト
１２０  金属膜
１２２  配線層
１２４、１２６  酸化膜
１５０Ａ、１５０Ｂ  センサ部
Ｉｒｅａｌ  測定電流
Ｉｐａｒａ  寄生電流
Ｗ      塩水
ＥＡ    被シールド領域
ＯＢ    測定対象
ＳＡ    シールド領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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