(57)【要約】【課題】高温環境においてもリーク電流の発生を抑制して、フローティング抵抗としての機能を適正に維持することのできる半導体装置を提供する。【解決手段】一端が電気的に浮いた状態で設けられるフローティング抵抗を、ｐ型半導体からなる拡散抵抗１４として、ｐ型半導体基板１０内に形成されたｎ型半導体領域１３内に孤立した島状に形成する。そして、この拡散抵抗１４の周囲を、ｎ型半導体領域１３よりも濃度の高いｎ型半導体ＢＲ１により囲繞する。少なくともｎ型前記半導体領域１３およびｎ型半導体ＢＲ１の上面は絶縁膜２０によって覆われ、ｎ型半導体ＢＲ１に対するバイアス電圧等の印加は禁止される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型からなる半導体基板（１０）内に第２の導電型からなる半導体領域（１３）が形成されてなり、この第２の導電型からなる半導体領域（１３）内に、第１の導電型からなって一端が電気的に浮いた状態で設けられるフローティング抵抗が拡散抵抗（１４）として孤立した島状に形成されてなる半導体装置において、
前記拡散抵抗（１４）の周囲が前記第２の導電型からなる半導体領域（１３）よりも濃度の高い第２の導電型からなる半導体（ＢＲ１）により囲繞されてなるとともに、少なくとも前記第２の導電型からなる半導体領域（１３）および半導体（ＢＲ１）の上面が絶縁膜（２０）によって覆われてなる
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記拡散抵抗（１４）が形成された前記第２の導電型からなる半導体領域（１３）の底面には該第２の導電型からなる半導体領域（１３）よりも濃度の高い第２の導電型からなる半導体層（１２）が形成されてなり、前記拡散抵抗（１４）の周囲を囲繞する前記第２の導電型からなる半導体（ＢＲ２）は、前記第２の導電型からなる半導体領域（１３）の底面に形成された前記第２の導電型からなる半導体層（１２）に接続される態様で延設されてなる
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記拡散抵抗（１４）の周囲を囲繞する前記第２の導電型からなる半導体（ＢＲ１、ＢＲ２）が、拡散層として形成されてなる
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記拡散抵抗（１４）は、フローティング抵抗として電気的に浮いている側の他方端がコンデンサに接続されてローパスフィルタを構成する
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記半導体基板（１０）に一体に形成されて力学量の印加を検出するセンサ部をさらに備え、
前記ローパスフィルタは、前記センサ部の検出信号に関する外乱除去フィルタとして設けられてなる
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
前記センサ部は、磁気抵抗素子に印加される磁気ベクトルもしくは磁界強度の変化に基づいて被検出回転体の回転態様を検出する磁気センサと、この磁気センサの出力を増幅する増幅器と、この増幅器の出力を所定のしきい値に基づいて２値化する比較器とを備えて構成され、前記ローパスフィルタは、前記比較器に入力される前記増幅器の出力、および所定のしきい値、および前記増幅器の基準電圧が伝達される信号線の少なくとも１つに対して設けられてなる
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記磁気センサは、前記磁気抵抗素子がブリッジ接続されたブリッジ回路からなり、前記増幅器は、このブリッジ回路の各中点電位を差動増幅してその差動増幅出力を前記比較器に出力する差動増幅器からなり、前記拡散抵抗（１４）は、前記差動増幅出力のオフセット調整のためのフローティング抵抗として各異なる抵抗値に設定された複数の抵抗素子（ＦＲ１〜ＦＲ４）からなるとともに、電気的に浮いている側の他方端が１つのコンデンサ（Ｃ２）に共通に接続されてなる
請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記磁気センサが、車載エンジンのクランク軸およびカム軸およびトランスミッション軸の少なくとも一つの回転角を検出するものである
請求項６または７に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一端が電気的に浮いた状態にあるフローティング抵抗を備える半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の半導体装置としては、例えば特許文献１に記載された回転検出装置等に用いられる半導体センサがある。以下、図６を参照して、このセンサの構成、並びに動作について簡単に説明する。
【０００３】
この回路は、大きくは、磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４からなるブリッジ回路Ｂおよび演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ４、そして一端が電気的に浮いた状態にあるフローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ６等を備えて構成されている。ここで、上記ブリッジ回路Ｂを構成する磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ２は、上記特許文献１の記載からも明らかなように、図示しないバイアス磁石から付与されているバイアス磁界のこれも図示しないギアロータ等の被検出回転体の回転に起因する磁気ベクトルの変化に伴って、その抵抗値が変化する。磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４のこうした抵抗値の変化は、同ブリッジ回路Ｂの各中点電位ＶａおよびＶｂの変化として取り出され、これら中点電位の変化が上記演算増幅器ＯＰ１およびＯＰ２を通じて差動増幅される。これら演算増幅器ＯＰ１およびＯＰ２には、それぞれその増幅率を決めるための抵抗Ｒ４およびＲ５、Ｒ６およびＲ７が接続されており、例えば演算増幅器ＯＰ２においては、「Ｒ７／Ｒ６」によってその増幅率が決定される。そして、これら演算増幅器ＯＰ１およびＯＰ２を通じて差動増幅された値Ａｏは、比較器を構成する演算増幅器ＯＰ４の反転入力端子に入力され、同演算増幅器ＯＰ４の非反転入力端子に印加されている抵抗Ｒ８およびＲ９の分圧値からなるしきい値電圧Ｖｔと比較されて２値化される。なお、これら演算増幅器ＯＰ４に入力される値のうち、差動増幅された値Ａｏの方は、フローティング抵抗ＦＲ５とコンデンサＣ３とからなるローパスフィルタによって、浮遊端子Ｔ１を介して混入されるノイズ成分等の除去が図られる。また、上記しきい値電圧Ｖｔの方も、フローティング抵抗ＦＲ６とコンデンサＣ４とからなるローパスフィルタによって、浮遊端子Ｔ２を介して混入されるノイズ成分等の除去が図られる。
【０００４】
一方、演算増幅器ＯＰ３は、その前段に接続された分圧回路（抵抗Ｒ１およびＲ２）のバッファ回路として機能するとともに、この分圧回路との協働のもとに、抵抗Ｒ３およびＲ４を介して上記中点電位Ｖａ、ひいては上記差動増幅される値Ａｏのオフセット調整を行う部分である。このオフセット調整は、具体的には、磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４に上記バイアス磁界が付与されていない状態で、上記フローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ４の各々に対応する浮遊端子ｏｆ１〜ｏｆ４の全てをあらかじめ接地しておく。そしてその状態から、上記比較される値Ａｏおよびしきい値電圧Ｖｔが等しくなるように、それら浮遊端子ｏｆ１〜ｏｆ４を選択的に開放することによって行う。ちなみに、上記フローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ４は、フローティング抵抗ＦＲ１の抵抗値を「１」とした場合、同抵抗ＦＲ２で「２」、同抵抗ＦＲ３で「４」、そして同抵抗ＦＲ４で「８」となる比率で各抵抗値が設定されている。このため、上記浮遊端子ｏｆ１〜ｏｆ４の選択的な開放を通じて、これらフローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ４の接地態様が変更され、そのいずれかの抵抗値もしくはその組み合わせによって、上記演算増幅器ＯＰ３の非反転入力端子に加わる分圧値も変更される。こうしてこの分圧値が変更されることにより、上記ブリッジ回路Ｂの一方の中点電位Ｖａにオフセットが付与されることとなり、この付与されるオフセットに応じて上記差動増幅される値Ａｏもレベル調整（オフセット調整）されるようになる。
【０００５】
また、こうしたオフセット調整を通じてその対応する浮遊端子が開放されたフローティング抵抗は、それぞれコンデンサＣ２とともにローパスフィルタを形成することともなり、これによって、それら該当する浮遊端子を介して混入されるノイズ成分等の除去が図られる。
【０００６】
図７は、こうした半導体センサの特に上記比較器を構成する演算増幅器ＯＰ４の動作についてその動作例を示したものである。
同図７に示されるように、上記演算増幅器ＯＰ１およびＯＰ２を通じて差動増幅された値（信号）Ａｏが、上記演算増幅器ＯＰ４の非反転入力端子に印加されているしきい値電圧Ｖｔを超えることによって、同演算増幅器ＯＰ４からはその出力信号Ｃｏとして論理Ｌ（ロー）レベルとなる２値化信号が出力される。他方、上記差動増幅される値（信号）Ａｏが、上記しきい値電圧Ｖｔに達しない場合には、同演算増幅器ＯＰ４からはその出力信号Ｃｏとして論理Ｈ（ハイ）レベルの２値化信号が出力される。なお、この２値化信号の交番周期が上記被検出回転体の回転速度に対応したものとなることは周知の通りである。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１５３６８３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような半導体センサに採用されている上記フローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ６は、通常は、図８に例示するような断面構造を有して形成されている。
【０００９】
すなわち、同半導体センサに用いられる半導体基板１０は、ｐ型（第１の導電型）半導体層１１と、このｐ型半導体層１１の表面にｎ型（第２の導電型）不純物を導入して形成されたｎ型半導体層１２との上に、エピタキシャル成長にて形成されたｎ型半導体領域１３を有している。そして、上記フローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ６はいずれも、こうした半導体基板１０の、上記ｎ型半導体領域１３内にｐ型不純物が導入されたｐ型の拡散抵抗１４として、孤立した島状に形成されている。なお、上記ｎ型半導体層１２は、上記ｎ型半導体領域１３よりも高い濃度の不純物を有して形成されている。また、上記拡散抵抗１４が形成されているｎ型半導体領域１３は、その周囲がｐ型半導体層１５によって囲繞されている。さらに、半導体基板１０の表面は絶縁膜２０によって覆われており、この絶縁膜２０を選択的にエッチング除去して形成されたコンタクトホール２１および２２を介して、上記拡散抵抗１４に電極（配線）３１および３２が電気的に接続されている。
【００１０】
ところが、上記フローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ６としてのこのような構造によると、ｐ型半導体からなる上記拡散抵抗１４およびｎ型半導体領域１３、そしてｐ型半導体層１１、並びにｐ型半導体層１５によって、仮想的にトランジスタが形成されることともなる。すなわち、上記ｎ型半導体領域１３を介してｐ型の拡散抵抗１４からｐ型半導体層１１、あるいはｐ型半導体層１５に対し、リーク電流が流れやすい構造となっている。そして、このようなリーク電流の発生は、高温環境において特に顕著となる。
【００１１】
図９は、先の図６に例示した回路において、その電源電圧「＋Ｖ」が例えば「３Ｖ」であった場合の端子Ｒｅｆでの電位と当該半導体センサがおかれる温度環境との関係を示したグラフである。この半導体センサが、例えば車載エンジンのクランク軸やカム軸、あるいはトランスミッション軸等の回転検出に用いられる場合、その環境温度は最高で１７０℃程度まで上昇することが考えられるため、同半導体センサとしても、このような使用環境に耐え得る構造、電気的特性を有していることが望まれる。
【００１２】
しかし実際には、同図９に示されるように、半導体センサの環境温度が約１２０℃程度となるまでは、上記端子Ｒｅｆの電位もほぼ一定の電位に保たれるものの、この温度が約１２０℃を超えると、上記リーク電流が流れはじめる。そして、この温度が１５０℃に達するとリーク電流も急増し、上記端子Ｒｅｆの電位は安定時の電位と比較しておよそ「３０ｍＶ」程度も低下するようになる。
【００１３】
先のセンサ回路（図６）において、このようなリーク電流の影響は深刻である。すなわち先の図７に破線にて示すように、上記端子Ｒｅｆの電位の低下は上記差動増幅される値（信号）Ａｏに直接影響を及ぼすようになり、ひいては、上記しきい値電圧Ｖｔに基づきこれを２値化する演算増幅器ＯＰ４の出力も、同図７に破線にて示す態様で角度誤差（進角または遅角誤差）を生じるようになる。
【００１４】
なお、このようなリーク電流を抑制する方法としては、先の図８に対応する図として図１０に例示するように、上記ｐ型半導体からなる拡散抵抗１４および上記ｎ型半導体領域１３間に逆バイアス電圧を印加する方法が考えられる。
【００１５】
すなわちこの場合、上記逆バイアス電圧を印可するために、ｎ型半導体領域１３よりも高い濃度の不純物を有するｎ型半導体１６と、このｎ型半導体１６および拡散抵抗１４にコンタクトホール２３および２２をそれぞれ介して接触する電極３３を形成する。そして、このｎ型半導体１６を介してｎ型半導体領域１３に所要の電位（電荷）を与えることにより、このｎ型半導体領域１３および拡散抵抗１４間を逆バイアス状態として、拡散抵抗１４からｎ型半導体領域１３を介してｐ型半導体層１５に流れるリーク電流を抑制する。
【００１６】
ところがこの場合には、例えばノイズ等によって、浮遊端子となっている電極３１に上記逆バイアス電圧を超えるような順方向の電圧が印加されるようなことがあると、同図１０に破線にて併せ示すような仮想ダイオード（寄生ダイオード）ＩＤが形成されることともなる。そして、こうした仮想ダイオードＩＤの形成に伴う電気的特性の低下が避けられないものとなる。
【００１７】
図１１は、拡散抵抗１４、すなわち先の図６の回路中におけるフローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ４、ＦＲ５およびＦＲ６にこうして仮想ダイオードＩＤが形成された様子を等価的に示したものである。この図１１に示されるように、上記仮想ダイオードＩＤは拡散抵抗１４（フローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ６）に対して電気的に並列に形成されることとなるため、電磁波等の外乱ノイズによりこれに順方向の電流が流れると拡散抵抗１４の両端が短絡されるかたちとなり、抵抗素子として機能しなくなる。すなわち、図６の回路中における各フローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ６が前記ローパスフィルタを形成することができなくなり、ひいてはノイズ等の外乱を除去することもできなくなる。
【００１８】
なお、図６に例示した半導体センサに限らず、一端が電気的に浮いた状態にあるフローティング抵抗を備える半導体装置にあっては、こうした実情も概ね共通したものとなっている。
【００１９】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、たとえ高温環境においてもリーク電流の発生を抑制して、フローティング抵抗としての機能を適正に維持することのできる半導体装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１の導電型からなる半導体基板（１０）内に第２の導電型からなる半導体領域（１３）が形成されてなり、この第２の導電型からなる半導体領域（１３）内に、第１の導電型からなって一端が電気的に浮いた状態で設けられるフローティング抵抗が拡散抵抗（１４）として孤立した島状に形成されてなる半導体装置として、前記拡散抵抗（１４）の周囲を前記第２の導電型からなる半導体領域（１３）よりも濃度の高い第２の導電型からなる半導体（ＢＲ１）により囲繞するとともに、少なくとも前記第２の導電型からなる半導体領域（１３）および半導体（ＢＲ１）の上面を絶縁膜（２０）によって覆う構造としている。
【００２１】
半導体装置としてのこのような構造により、第１の導電型からなる拡散抵抗（１４）および第２の導電型からなる半導体領域（１３）および第１の導電型からなる半導体基板（１０）によって仮想的にトランジスタが形成される場合であれ、拡散抵抗（１４）の周囲を囲繞する上記第２の導電型からなる半導体（ＢＲ１）がバリア層として機能するようになり、前述したリーク電流の発生等も好適に抑制されるようになる。しかも、このバリア層として機能する第２の導電型からなる半導体（ＢＲ１）は、その上面が絶縁膜（２０）によって覆われる構造ともなっている。すなわち、該バリア層として機能する第２の導電型からなる半導体（ＢＲ１）は、バイアス電圧等の印加が禁止される構造となっている。このため、前述した仮想ダイオードが形成されることもなく、拡散抵抗（１４）の上記フローティング抵抗としての機能も適正に維持されるようになる。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明では、半導体装置としての上記構造を前提としてさらに、前記拡散抵抗（１４）が形成された前記第２の導電型からなる半導体領域（１３）の底面には該第２の導電型からなる半導体領域（１３）よりも濃度の高い第２の導電型からなる半導体層（１２）が形成されているとするとき、前記拡散抵抗（１４）の周囲を囲繞する前記第２の導電型からなる半導体（ＢＲ２）は、前記第２の導電型からなる半導体領域（１３）の底面に形成された前記第２の導電型からなる半導体層（１２）に接続される態様で延設される構造としている。
【００２３】
このような構造により、上記リーク電流の経路が完全に遮蔽されることとなり、その抑制効果もさらに高められるようになる。
また、請求項３に記載のように、前記拡散抵抗（１４）の周囲を囲繞する前記第２の導電型からなる半導体（ＢＲ１、ＢＲ２）についてはこれを、拡散層として形成することで、半導体装置としての上記構造の実現も容易である。
【００２４】
一方、請求項４に記載の発明では、前記拡散抵抗（１４）の、フローティング抵抗として電気的に浮いている側の他方端をコンデンサに接続することによって前記ローパスフィルタを構成する。
【００２５】
半導体装置としての上記構造によれば、前述した仮想ダイオードが形成されることもないため、このようなローパスフィルタを構成したとしても、上記フローティング抵抗としての機能の維持に併せて、該ローパスフィルタとしてのフィルタ機能も適正に維持されるようになる。
【００２６】
また一方、請求項５に記載のように、当該半導体装置が半導体基板（１０）に一体に形成されて力学量の印加を検出するセンサ部をさらに備えるとするときに、前記ローパスフィルタを、前記センサ部の検出信号に関する外乱除去フィルタとして機能させることで、いわゆる半導体センサとしての特に高温環境下での信頼性を大幅に向上させることが可能となる。
【００２７】
またこの場合には、特に請求項６に記載のように、前記センサ部は、磁気抵抗素子に印加される磁気ベクトル変化に基づいて被検出回転体の回転態様を検出する磁気センサと、この磁気センサの出力を増幅する増幅器と、この増幅器の出力を所定のしきい値に基づいて２値化する比較器とを備えて構成されるとするときに、前記ローパスフィルタを、前記比較器に入力される前記増幅器の出力、および所定のしきい値、および前記増幅器の基準電圧が伝搬される信号線の少なくとも１つ、望ましくは全部に対して設けることで、それら信号線に対するノイズ等の重畳が抑制され、上記半導体センサとしての信頼性も確実に向上されるようになる。
【００２８】
他方、請求項７に記載の発明では、前記磁気センサが前記磁気抵抗素子がブリッジ接続されたブリッジ回路からなり、前記増幅器がこのブリッジ回路の各中点電位を差動増幅してその差動増幅出力を前記比較器に出力する差動増幅器からなるとするときに、前記拡散抵抗（１４）を、前記差動増幅出力のオフセット調整のためのフローティング抵抗として各異なる抵抗値に設定された複数の抵抗素子（ＦＲ１〜ＦＲ４）として形成するとともに、それらの電気的に浮いている側の他方端を１つのコンデンサ（Ｃ２）に共通に接続する構成としている。
【００２９】
半導体装置、特に半導体センサとしてのこのような構成によれば、上述のように適正に機能維持されているフローティング抵抗（ＦＲ１〜ＦＲ４）を用いての前記差動増幅出力の適正なオフセット調整が可能となり、またオフセット調整用の信号（電圧）に対する上記フィルタ機能も維持されるため、その調整精度も高く維持されるようになる。
【００３０】
また、請求項８に記載のように、このような半導体センサは、前記磁気センサが、車載エンジンのクランク軸およびカム軸およびトランスミッション軸の少なくとも一つの回転を検出するものとして実用することが特に有効である。
【００３１】
前述のように、上記半導体センサが車載エンジンのクランク軸やカム軸、あるいはトランスミッション軸等の回転検出に用いられる場合、その環境温度は１７０℃程度にまで上昇することがある。そして、このような環境では上記リーク電流が生じやすく、またその影響が無視できないことも前述した。しかし、半導体装置（半導体センサ）としての上記構造自体、そもそもがリーク電流の生じにくい構造であるため、このような環境においても、高い精度のもとに、十分にそのセンシング機能を維持することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１および図２に、この発明にかかる半導体装置についてその第１の実施の形態を示す。なお、この実施の形態も、先の図６に例示した半導体センサにこの発明にかかる装置構造を適用したものである。すなわち、この実施の形態では、図６に例示した回路におけるフローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ４、ＦＲ５およびＦＲ６について、その各具体構造をこれら図１および図２に例示する構造としている。
【００３３】
以下、図１および図２を参照して、この実施の形態にかかる半導体装置（半導体センサ）の上記フローティング抵抗の構造、並びに電気的特性について詳述する。なお、図１はこのフローティング抵抗の平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。また、この図１および図２において、先の図８に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示している。
【００３４】
これら図１および図２に示されるように、この実施の形態の半導体センサに用いられる半導体基板１０も、ｐ型（第１の導電型）半導体層１１と、このｐ型半導体層１１の表面にｎ型（第２の導電型）不純物を導入して形成されたｎ型半導体層１２との上に、エピタキシャル成長にて形成されたｎ型半導体領域１３を有している。そして、上記フローティング抵抗はいずれも、こうした半導体基板１０の、上記ｎ型半導体領域１３内にｐ型不純物が導入されたｐ型の拡散抵抗１４として、孤立した島状に形成されている。なお、上記ｎ型半導体層１２は、上記ｎ型半導体領域１３よりも高い濃度の不純物を有して形成されている。また、上記拡散抵抗１４が形成されているｎ型半導体領域１３は、その周囲がｐ型半導体層１５によって囲繞されている。さらに、半導体基板１０の表面は絶縁膜２０によって覆われており、この絶縁膜２０を選択的にエッチング除去して形成されたコンタクトホール２１および２２を介して、上記拡散抵抗１４に電極（配線）３１および３２が電気的に接続されている。
【００３５】
また、この実施の形態では、前記ｎ型半導体領域１３よりも高い不純物濃度を有するｎ型半導体ＢＲ１が、上記ｎ型半導体領域１３内の拡散抵抗１４およびｐ型半導体層１５間において上記拡散抵抗１４の周囲を囲繞するかたちで形成されている。ただし、このｎ型半導体ＢＲ１は、その上面が上記絶縁膜２０によって覆われており、該ｎ型半導体ＢＲ１に対するバイアス電圧等の印加は禁止される構造となっている。
【００３６】
次に、この実施の形態の半導体センサの、特に上記フローティング抵抗を形成する部分の電気的な特性について説明する。
上記のような構造を有するフローティング抵抗（拡散抵抗１４）においても、前述した仮想トランジスタは形成される。すなわち、上記ｎ型半導体領域１３を介してｐ型の拡散抵抗１４からｐ型半導体層１１、あるいはｐ型半導体層１５に対し、リーク電流が流れやすい構造となっている。
【００３７】
しかし、この実施の形態においては、上記拡散抵抗１４とｐ型半導体層１５との間に設けられたｎ型半導体ＢＲ１およびｎ型半導体領域１３のフェルミ準位の差異に伴う電位障壁によって、上記リーク電流が抑制されるようになる。
【００３８】
図３は、発明者による実験結果をもとに、従来の半導体センサとこの実施の形態にかかる半導体センサとにおける上記フローティング抵抗部でのリーク電流の発生のしやすさ（リーク電流特性）を、温度（環境温度）をパラメータとして対比して示したグラフである。なお、この図３において、特性線Ｌ１は、先の図８に例示した抵抗構造を有する従来の半導体センサの温度−リーク電流特性、特性線Ｌ２は、上記抵抗構造を有するこの実施の形態にかかる半導体センサの温度−リーク電流特性をそれぞれ示している。また、同じく図３において、特性線Ｌ３は、先の図１０に例示したバイアス付与した抵抗構造を有する半導体センサの温度−リーク電流特性を示している。
【００３９】
この図３のグラフから明らかなように、この実施の形態にかかる半導体センサの上記ｎ型半導体ＢＲ１を設けた抵抗構造によれば、図８に例示した従来の半導体センサと比較して、リーク電流が約１／５に低減されるようになる。ちなみに、温度が１６０℃における「１μＡ」といったリーク電流の値は、例えば車載エンジンでの前述した環境における使用にも十分に耐え得る値である。
【００４０】
また、この図３において特性線Ｌ３として示されるように、先の図１０に例示した態様でバイアスを付与するようにすれば、こうしたリーク電流をほぼ「０」に抑えることはできるものの、仮想ダイオードＩＤの形成によって、フローティング抵抗としては実用に供し得なくなることは前述した通りである。
【００４１】
この点、この実施の形態の半導体センサにおいては上述のように、ｎ型半導体ＢＲ１の表面を絶縁膜２０で覆い、該ｎ型半導体ＢＲ１に対するバイアス電圧等の印加を禁止するようにしたことで、このような仮想ダイオードが形成される懸念はない。なお、この実施の形態の半導体センサおよび先の図１０に例示した半導体センサについてＥＭＩ（放射電磁雑音）耐量の試験を行ったところ、図１０に例示した半導体センサのＥＭＩ耐量は「５０〜１００Ｖ／ｍ」であったのに対し、この実施の形態の半導体センサでは「２００Ｖ／ｍ」以上のＥＭＩ耐量が得られた。すなわち、半導体センサのフローティング抵抗として上記構造を採用することにより、高温環境において特に顕著となる上記リーク電流の発生を抑制できるのみならず、ノイズ等の外乱に対しても高い耐性が得られるようになる。
【００４２】
以上説明したように、この実施の形態にかかる半導体装置（半導体センサ）によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
（１）一端が電気的に浮いた状態で設けられるフローティング抵抗を、ｐ型の半導体からなる拡散抵抗１４として、ｐ型の半導体基板１０内に形成されたｎ型の半導体領域１３内に孤立した島状に形成し、その周囲を、前記ｎ型半導体領域１３よりも濃度の高いｎ型の半導体ＢＲ１により囲繞する構造とした。そして、少なくとも前記ｎ型半導体領域１３およびｎ型半導体ＢＲ１の上面が絶縁膜２０によって覆われるようにした。このような構造を採用したことで、前記拡散抵抗１４およびｎ型半導体領域１３およびｐ型半導体基板１０によって仮想的にトランジスタが形成される場合であれ、前述したリーク電流の発生を好適に抑制することができるようになる。
【００４３】
（２）また、バリア層として機能するｎ型半導体ＢＲ１の上面を絶縁膜２０によって覆うことにより、該バリア層として機能するｎ型半導体ＢＲ１に対するバイアス電圧等の印加は禁止されることとなる。このため、前述した仮想ダイオードが形成されることもなく、拡散抵抗１４の上記フローティング抵抗としての機能も適正に維持されるようになる。
【００４４】
（３）拡散抵抗１４の周囲を囲繞するｎ型半導体ＢＲ１を拡散層として形成することで、上記構造を容易に実現することができる。
（４）拡散抵抗１４の、フローティング抵抗として電気的に浮いている側の他方端をコンデンサに接続することによってローパスフィルタを構成するようにした。このようなローパスフィルタを構成したとしても、前述した仮想ダイオード等が形成されることもないため、上記フローティング抵抗としての機能の維持に併せて、該ローパスフィルタとしてのフィルタ機能も適正に維持されるようになる。
【００４５】
（５）当該半導体装置としての上記フローティング抵抗、並びに上記ローパスフィルタを、センサ部を備える半導体センサに適用することとした。これにより、上記ローパスフィルタをセンサ部の検出信号に関する外乱除去フィルタとして機能させることができ、該半導体センサとしての特に高温環境下での信頼性を大幅に向上させることが可能となる。
【００４６】
（６）特に上記センサ部として、磁気抵抗素子に印加される磁気ベクトル変化に基づいて被検出回転体の回転態様を検出する磁気センサと、この磁気センサの出力を増幅する増幅器と、この増幅器の出力を所定のしきい値に基づいて２値化する比較器とを備えるものに上記構造を適用した。そして、このようなセンサ部の上記比較器に入力される増幅器の出力、および所定のしきい値、および増幅器の基準電圧が伝搬される信号線の全部に対して上記ローパスフィルタを設けたことで、それら信号線に対するノイズ等の重畳も好適に抑制されるようになる。
【００４７】
（７）また、上記センサ部は、上記磁気センサとして、上記磁気抵抗素子がブリッジ接続されたブリッジ回路からなるものを採用し、上記増幅器がこのブリッジ回路の各中点電位を差動増幅してその差動増幅出力を上記比較器に出力する差動増幅器からなる構成となっている。そして、ｎ型半導体ＢＲ１によって囲繞された拡散抵抗１４を、前記差動増幅出力のオフセット調整のためのフローティング抵抗として各異なる抵抗値に設定された複数の抵抗素子ＦＲ１〜ＦＲ４として形成するとともに、それらの電気的に浮いている側の他方端を１つのコンデンサＣ２に共通に接続するようにした。このような構成により、上述のように適正に機能維持されているフローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ４を用いての前記差動増幅出力の適正なオフセット調整が可能となる。また、オフセット調整用の信号（電圧）に対する上記フィルタ機能も維持されるため、その調整精度も高く維持されるようになる。
【００４８】
（８）この実施の形態にかかる半導体装置（半導体センサ）の上記構造によれば、高温環境においてもリーク電流が生じにくいことから、例えば前述した車載エンジンのクランク軸やカム軸、あるいはトランスミッション軸等の回転を検出するセンサに適用して特に有効である。
【００４９】
（第２の実施の形態）
図４および図５に、この発明にかかる半導体装置についてその第２の実施の形態を示す。なお、この実施の形態も、先の図６に例示した半導体センサにこの発明にかかる装置構造を適用したものであり、図６に例示した回路におけるフローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ４、ＦＲ５およびＦＲ６について、その各具体構造をこれら図４および図５に例示する構造としている。
【００５０】
以下、図４および図５を参照して、この実施の形態にかかる半導体装置（半導体センサ）の上記フローティング抵抗の構造、並びに電気的特性について詳述する。なお、図４はこのフローティング抵抗の平面図、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。また、この図４および図５において、先の図１および図２に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示している。
【００５１】
この実施の形態も、上記フローティング抵抗としての基本構造は、先の第１の実施の形態とほぼ同様である。すなわち、図４および図５に示されるように、この実施の形態の半導体センサに用いられる半導体基板１０も、ｐ型半導体層１１と、このｐ型半導体層１１の表面にｎ型不純物を導入して形成されたｎ型半導体層１２との上に、エピタキシャル成長にて形成されたｎ型半導体領域１３を有している。そして、上記フローティング抵抗はいずれも、こうした半導体基板１０の、上記ｎ型半導体領域１３内にｐ型不純物が導入されたｐ型の拡散抵抗１４として、孤立した島状に形成されている。なお、上記ｎ型半導体層１２は、上記ｎ型半導体領域１３よりも高い濃度の不純物を有して形成されている。また、上記拡散抵抗１４が形成されているｎ型半導体領域１３は、その周囲がｐ型半導体層１５によって囲繞されている。さらに、半導体基板１０の表面は絶縁膜２０によって覆われており、この絶縁膜２０を選択的にエッチング除去して形成されたコンタクトホール２１および２２を介して、上記拡散抵抗１４に電極（配線）３１および３２が電気的に接続されている。
【００５２】
また、この実施の形態でも、前記ｎ型半導体領域１３よりも高い不純物濃度を有するｎ型半導体ＢＲ２が、上記ｎ型半導体領域１３内の拡散抵抗１４およびｐ型半導体層１５間において上記拡散抵抗１４の周囲を囲繞するかたちで形成されている。
【００５３】
ただし、この実施の形態では、図５に示す断面図からも明らかなように、バリア層として機能する上記ｎ型半導体ＢＲ２は、上記ｎ型半導体層１２に接続されるまで深く延設され、このｎ型半導体ＢＲ２とｎ型半導体層１２とが一体化してバリア層の機能を果たすようになっている。すなわちこの構造により、上記リーク電流が流れようとしても、そのキャリアは必ずバリア層として機能する上記ｎ型半導体ＢＲ２およびｎ型半導体層１２を通過することになり、該リーク電流の経路は完全に遮蔽されることとなる。これにより、上記リーク電流をより効果的に抑制することが可能となる。なお、上記ｎ型半導体ＢＲ２も、その上面は上記絶縁膜２０によって覆われており、該ｎ型半導体ＢＲ２に対するバイアス電圧等の印加も禁止される構造となっている。
【００５４】
以上説明した構造により、この第２の実施の形態にかかる半導体装置（半導体センサ）によっても、先の第１の実施の形態による上記（１）〜（８）の効果と同様の効果を得ることができるとともに、これに加えて、新たに次のような効果を得ることもできる。
【００５５】
（９）拡散抵抗１４の周囲を囲繞するｎ型半導体ＢＲ２を延設して、該ｎ型半導体ＢＲ２が、ｎ型半導体領域１３の底面に形成されたｎ型半導体層１２に接続される構造とした。このような構造により、上記リーク電流の経路が完全に遮蔽されることとなり、その抑制効果もさらに高められるようになる。
（他の実施の形態）
・上記各実施の形態においては、バリア層として機能するｎ型半導体ＢＲ１、ＢＲ２を拡散層として形成しているが、例えばＣＶＤ等によるエピタキシャル成長にてこれらｎ型半導体ＢＲ１、ＢＲ２を形成するようにしてもよい。
【００５６】
・上記各実施の形態においては、拡散抵抗１４の、フローティング抵抗として電気的に浮いている側の他方端をコンデンサに接続することによってローパスフィルタを構成するようにした。しかし、この発明にかかる装置構造を適用することで上記フローティング抵抗としての機能自体が適正に維持されるものであり、これが必ずしもローパスフィルタを構成している必要はない。
【００５７】
・また、上記各実施の形態では、比較器に入力される増幅器の出力、および比較のための所定のしきい値、および上記増幅器の基準電圧が伝搬される信号線の全部に対して上記ローパスフィルタを設ける構成としたが、該ローパスフィルタの配線態様も、これに限られることなく任意である。要は、ノイズ等の外乱に対して特にその影響が懸念される箇所に選択的に上記ローパスフィルタを設ける構成であってもよい。
【００５８】
・上記各実施の形態においては、回転検出装置を構成する半導体センサに対してこの発明を適用する場合について言及したが、他の半導体センサ、さらには半導体センサ以外の半導体装置についても、これがフローティング抵抗を備えるものであれば、本発明は同様に適用することができる。
【００５９】
・また、本発明を上記回転検出装置を構成する半導体センサに適用する場合であれ、その図６に例示した回路に限らず、基本的にその回路構成は任意である。要はフローティング抵抗を備える回路であればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる半導体装置の第１の実施の形態についてその構造を示す平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】上記第１の実施の形態の半導体装置（半導体センサ）と従来の半導体装置（半導体センサ）との温度−リーク電流特性を対比して示すグラフ。
【図４】この発明にかかる半導体装置の第２の実施の形態についてその構造を示す平面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図。
【図６】従来の回転検出装置に用いられる半導体センサの回路構成についてその一例を示す回路図。
【図７】上記半導体センサの動作例を示すタイミングチャート。
【図８】図６中のフローティング抵抗ＦＲ１〜ＦＲ６について従来一般に採用されている断面構造を示す断面図。
【図９】上記構造のフローティング抵抗を採用した従来の半導体センサの温度特性を示すグラフ。
【図１０】従来採用されているフローティング抵抗の構造についてその変形例を示す断面図。
【図１１】上記変形例の等価回路を示す回路図。
【符号の説明】
１０…半導体基板、１１…ｐ型半導体層、１２…ｎ型半導体層、１３…ｎ型半導体領域、１４…拡散抵抗、１５…ｐ型半導体層、１６…ｎ型半導体、２０…絶縁膜、２１、２２…コンタクトホール、３１〜３３…電極（配線）、ＢＲ１、ＢＲ２…ｎ型半導体（バリア層）、ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４…磁気抵抗素子、ＯＰ１〜ＯＰ４…演算増幅器、Ｒ１〜Ｒ９…抵抗、Ｃ１〜Ｃ４…コンデンサ、ＦＲ１〜ＦＲ６…フローティング抵抗。
【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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