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公開番号2025022409
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023126950
出願日2023-08-03
発明の名称半導体装置
出願人個人
代理人弁理士法人筒井国際特許事務所
主分類H10N 10/17 20230101AFI20250206BHJP()
要約【課題】ゼーベック素子を含む半導体装置のコストを削減し、製造効率を向上する。
【解決手段】集積回路を構成する相補型電界効果トランジスタ(CMOSFET)Q1、Q2とゼーベック素子Z1とを同一の半導体基板SUBに形成することによって、ゼーベック素子Z1をCMOSプロセスで製造する。p型の半導体基板SUBは、CMOSFET形成領域R1と、ゼーベック素子形成領域R2と、を有している。ゼーベック素子Z1は、半導体基板SUBに形成されたp型半導体領域と、半導体基板SUBに形成され、かつ、p型半導体領域とは離れて配置されたn型半導体領域NSDと、p型半導体領域およびn型半導体領域NSDとは、それぞれPLG1と、PLG2と、を介して電気的に接続された加熱部HPと、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板に形成された相補型電界効果トランジスタと、
前記半導体基板に形成されたゼーベック素子と、
を備える、半導体装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記ゼーベック素子は、温度発電デバイス、または、温度センサである。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体基板は、表面と裏面とを有し、
前記裏面から前記表面に向かう前記半導体基板の厚さ方向を第１方向とし、
前記第１方向と直交する方向を第２方向とする場合、
前記相補型電界効果トランジスタとゼーベック素子とは、前記第２方向に並ぶように配置されている。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体基板は、第１導電型の基板から構成され、
前記ゼーベック素子は、
前記半導体基板に形成された前記第１導電型の第１半導体領域と、
前記半導体基板に形成され、かつ、前記第１導電型とは反対の第２導電型であり、かつ、前記第１半導体領域とは離れて配置された第２半導体領域と、
前記第１半導体領域および前記第２半導体領域と接続された加熱部と、
を有する。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記加熱部は、前記半導体基板の裏面の温度よりも高い温度に加熱可能に構成される。
【請求項６】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、さらに、平面視において前記第１半導体領域を内包し、かつ、前記第１半導体領域よりも前記半導体基板の深い位置まで形成され、かつ、前記第２導電型であるウェル領域を有する。
【請求項７】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、前記半導体基板の上方に設けられた配線層を有し、
前記加熱部は、前記配線層に設けられている。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、
前記第１半導体領域と前記加熱部とを接続する第１プラグと、
前記第２半導体領域と前記加熱部とを接続する第２プラグと、
を有する。
【請求項９】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体基板は、第１導電型の基板から構成され、
前記ゼーベック素子は、直列接続された複数のセルから構成され、
前記複数のセルのそれぞれは、
前記半導体基板に形成された前記第１導電型の第１半導体領域と、
前記半導体基板に形成され、かつ、前記第１導電型とは反対の第２導電型であり、かつ、前記第１半導体領域とは離れて配置された第２半導体領域と、
前記第１半導体領域および前記第２半導体領域と接続された加熱部と、
を有する。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、前記半導体基板の上方に設けられた多層配線層を有し、
前記多層配線層には、複数の配線と複数のプラグが設けられ、
前記複数のセルのそれぞれは、前記多層配線層に設けられている前記複数の配線および前記複数のプラグによってパッドと接続されている。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、例えば、ゼーベック素子を含む半導体装置に適用して有効な技術に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、熱電変換素子に関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Nesrine Jaziri et.al “A comprehensive review of Thermoelectric Generators: Technologies and common applications” Energy Reports 6 (2020) 264-287
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、温度発電デバイスや温度センサに代表されるゼーベック素子（熱電変換素子）は、ゼーベック効果を利用する素子である。ゼーベック効果とは、物質の両端に温度差を与えると、この両端に電位差が生じる現象である。
【０００５】
この点に関し、ゼーベック効果を利用した温度発電デバイスは、供給された温度差から電力を取り出す素子である。一方、ゼーベック効果を利用した温度センサは、電位差から逆算して温度差を推測する素子である。このようなゼーベック素子には、ゼーベック効果の大きな半導体材料を使用することが多く、半導体素子として実用化されている。
【０００６】
ここで、ゼーベック素子を含む半導体装置においても、一般的な半導体装置全般にわたって要求されるように製造効率の向上が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態における半導体装置は、半導体基板に形成された相補型電界効果トランジスタと、この半導体基板に形成されたゼーベック素子と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
一実施の形態によれば、ゼーベック素子を含む半導体装置の製造効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
具現化態様における半導体装置のデバイス構造を示す断面図である。
ゼーベック素子の平面レイアウトを示す平面図である。
温度発電デバイスにおけるｐ型半導体領域（ｎ型半導体領域）の長さと開放電圧との関係を示すグラフである。
温度発電デバイスにおけるｐ型半導体領域（ｎ型半導体領域）の長さと短絡電流との関係を示すグラフである。
温度発電デバイスにおけるｐ型半導体領域（ｎ型半導体領域）の長さと最大電力との関係を示すグラフである。
温度発電体の構成を示す模式的な平面図である。
図６のＡ－Ａ線で切断した断面図である。
温度センサの構成を示す模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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