DE102005028935B4 - Bauelement mit variabler Kapazität, welches eine hohe Genauigkeit aufweist - Google Patents
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Abstract
Kapazitives
Bauelement mit:
einer ersten Elektrode (20, 21);
einer zweiten Elektrode (30, 31);
einem Schalttransistor (Tr1-Tr8);
einem dielektrischen Film (4, 12), welcher in Sandwichbauart zwischen der ersten Elektrode (20) und der zweiten Elektrode (30) angeordnet ist;
einem Substrat (10); und
einer Verdrahtungsschicht (60), wobei
eine der zwei Elektroden (20, 21, 30, 31) in eine Vielzahl von Elektrodenabschnitten (2a-2e) geteilt ist und der Schalttransistor (Tr1-Tr8) elektrische Verbindungen zwischen den Abschnitten (2a-2e) herstellt,
die erste Elektrode (20) in eine Vielzahl von Elektrodenabschnitten (2a-2e) geteilt ist,
die zweite Elektrode (30) einstückig ausgebildet ist,
die erste Elektrode (20), der dielektrische Film (4, 12) und die zweite Elektrode (30) auf dem Substrat (10) in dieser Reihenfolge angeordnet sind,
der Schalttransistor (Tr1-Tr4) direkt unter der ersten Elektrode (20) angeordnet ist, und
die Verdrahtungsschicht (60) für eine Verbindung zwischen der ersten Elektrode (20) und dem...
einer ersten Elektrode (20, 21);
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der Schalttransistor (Tr1-Tr4) direkt unter der ersten Elektrode (20) angeordnet ist, und
die Verdrahtungsschicht (60) für eine Verbindung zwischen der ersten Elektrode (20) und dem...
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bauelement mit variabler Kapazität, welches eine hohe Genauigkeit aufweist.
- Ein Bauelement mit kapazitivem Widerstand bzw. ein kapazitives Bauelement (capacitance device) mit einem dielektrischen Film und einem Paar von Elektroden, dessen Kapazität eingestellt werden kann, ist beispielsweise in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. H10-190160 und der französischen Patentanmeldung Nr. 2687834 offenbart.
4 zeigt eine Draufsicht auf ein kapazitives Bauelement90 , welches in der Veröffentlichungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. H10-190160 offenbart ist. Das kapazitive Bauelement90 enthält einen dielektrischen Film93 , die erste Elektrode92 und die zweite Elektrode94 . Die erste Elektrode92 wird auf einem Keramiksubstrat91 gebildet, und der dielektrische Film93 wird auf der ersten Elektrode92 gebildet. Danach wird die zweite Elektrode94 , welche einen durch ein Trimmverfahren gebildeten schmalen Abschnitt94a aufweist, auf dem dielektrischen Film93 gebildet. Die erste Elektrode92 , der dielektrische Film93 und die zweite Elektrode94 werden alle durch ein Druckverfahren gebildet. Da bei dem kapazitiven Bauelement90 der schmale Abschnitt94a , welcher eine schmale Breite aufweist, in der zweiten Elektrode94 gebildet wird, kann die Trimmprozesszeit zum Bilden des schmalen Abschnitts94a verringert sein. Somit kann eine durch den dielektrischen Film93 hervorgerufene Beschädigung durch den Lasertrimmprozess verringert sein. - Es ist jedoch möglich, die durch den Lasertrimmprozess hervorgerufene Beschädigung vollständig zu entfernen. Des Weiteren erfordert im Allgemeinen der Lasertrimmprozess viel Zeit und führt zu einem Ansteigen der Herstellungskosten für das kapazitive Bauelement
90 . Nachdem die Kapazität eingestellt worden ist, ist es des Weiteren schwierig, die Kapazität wiederum zu ändern. - Aus der
DE 31 48 968 A1 ist ein kapazitives Bauelement bekannt mit: einer ersten Elektrode; einer zweiten Elektrode; einem Schalttransistor; einem dielektrischen Film, welcher in Sandwichbauart zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist; einem Substrat; und einer Verdrahtungsschicht, wobei eine der zwei Elektroden in eine Vielzahl von Elektrodenabschnitten geteilt ist und der Schalttransistor elektrische Verbindungen zwischen den Abschnitten herstellt und die andere der zwei Elektroden einstückig ausgebildet ist. - Die
DE 197 58 345 A1 offenbart ein kapazitives Bauelement mit: einer ersten Elektrode; einer zweiten Elektrode; Schalttransistoren; einem dielektrischen Film, welcher in Sandwichbauart zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist; einem Substrat; und einer Verdrahtungsschicht, wobei beide Elektroden in eine Vielzahl von Elektrodenabschnitten geteilt sind und die Schalttransistoren elektrische Verbindungen zwischen den Abschnitten herstellen. - Schließlich ist aus der
DE 102 07 147 A1 ein kapazitives Bauelement bekannt, bei welchem zwei Elektroden jeweils mit einem gemeinsamen Elektrodenabschnitt und einem Kammzahnelektrodenabschnitt nebeneinander auf derselben Ebene angeordnet sind, wobei die Kammzahnelektrodenab schnitte beider Elektroden mit einem vorbestimmten Abstand wechselweise angeordnet sind. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein aus der
DE 197 58 345 A1 bekanntes kapazitives Bauelement derart zu verbessern, dass der für das Bauelement benötigte Raum minimiert wird. - Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2.
- Das kapazitive Bauelement enthält einen dielektrischen Film, eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode. Wenigstens eine der zwei Elektroden ist in eine Vielzahl von Elektrodenabschnitten geteilt. Jeder der Elektrodenabschnitte ist miteinander durch einen Schalttransistor verbunden.
- In dem kapazitiven Bauelement können geeignete Elektrodenabschnitte, welche zu der Kapazität beitragen, aus allen Elektrodenabschnitten durch den Schalttransistor ausgewählt werden. Daher kann die Kapazität leicht und genau ohne einen Lasertrimmprozess eingestellt werden. Somit werden die Herstellungskosten verringert. Die elektrische Einstellung der Kapazität unter Verwendung des Schalttransistors kann nicht nur in dem Herstellungsprozess, sondern ebenfalls danach durchgeführt werden. Somit kann die elektrische Einstellung sogar dann durchgeführt werden, wenn das Bauelement als Produkt betrieben wird. Daher kann die Kapazität des kapazitiven Bauelements genau und geeignet eingestellt werden. Des Weiteren kann das Bauelement mit niedrigen Kosten und ohne durch den Lasertrimmprozess hervorgerufene Beschädigung hergestellt werden.
- Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
-
1A zeigt eine Draufsicht, welche ein kapazitives Bauelement einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,1B zeigt eine Querschnittsansicht, welche das Bauelement entlang Linie IB-IB in -
1A darstellt, und1C zeigt eine Querschnittsansicht, welche das Bauelement entlang Linie IC-IC in -
1A darstellt; -
2A und2B zeigen Querschnittsansichten, welche die Änderungsrate der Kapazität zusammen mit einer Temperaturänderung bei der ersten Ausführungsform darstellen; -
3 zeigt eine Draufsicht, welche ein anderes kapazitives Bauelement einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und -
4 zeigt eine Draufsicht, welche ein herkömmliches kapazitives Bauelement nach dem Stand der Technik darstellt. - Erste Ausführungsform
- Ein kapazitives Bauelement
100 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in1A bis1C dargestellt. Das auf einem Siliziumhalbleitersubstrat10 gebildete Bauelement100 besitzt aufgeschichtete bzw. aufgestapelte Elektroden. Das Bauelement100 enthält eine dielektrische Schicht50 , die erste Elektrode20 und die zweite Elektrode30 . Die Schicht50 ist in Sandwichbauart zwischen der ersten Elektrode20 und der zweiten Elektrode30 angeordnet. Die Schicht50 , die erste Elekt rode20 und die zweite Elektrode30 in1A bis1C werden durch einen herkömmlichen Halbleiterprozess gebildet, welcher einen Abscheidungs- bzw. Beschichtungsprozess und einen Strukturierungsprozess enthält. Der Strukturierungsprozess setzt sich zusammen aus einem Photolithographieprozess, einem Trockenätzprozess, einem Nassätzprozess und dergleichen. - Das Bauelement
100 wird geeignet als Feuchtigkeitssensor verwendet, dessen Kapazität sich entsprechend der Feuchtigkeit ändert. Die dielektrische Schicht50 ist ein aufeinandergeschichteter Film eines Siliziumnitridfilms12 und eines Polyimidfilms4 . Der Polyimidfilm4 , welcher ein feuchtigkeitsempfindlicher Film ist, wird gemeinsam für die dielektrische Schicht eines Feuchtigkeitssensors eines Kapazitätstyps verwendet. Die Dielektrizitätskonstante des Films4 ändert sich deutlich mit der Feuchtigkeit. Wie später beschrieben, ist der Siliziumnitridfilm12 ein Schutzfilm einer Metallschicht für eine Verdrahtungsschicht60 auf dem Halbleitersubstrat10 . Die Dielektrizitätskonstante des Films12 ändert sich etwas mit der Feuchtigkeit im Vergleich mit derjenigen des Polyimidfilms4 . - Die erste Elektrode
20 ist zusammen mit der Verdrahtungsschicht60 auf dem Halbleitersubstrat10 gebildet. Daher ist der Siliziumnitridfilm12 auf der ersten Elektrode20 gebildet. Ein Zwischenschichtisolierfilm11 ist auf dem Halbleitersubstrat10 angeordnet und aus einem Siliziumdioxidfilm hergestellt. Ein Verbindungsteil3s ist auf der zweiten Elektrode30 angeordnet und aus einer Metallpaste und dergleichen hergestellt. - Wie in
1A dargestellt, ist die erste Elektrode20 , welche als untere Schicht unter der zweiten Elektrode30 gebildet ist, in eine Vielzahl von Elektrodenabschnit ten2a -2e geteilt und vollständig mit den Filmen4 ,17 bedeckt. Die zweite Elektrode30 ist eine einstückige Elektrode (one-piece electrode). Die zweite Elektrode30 als obere Schicht ist beispielsweise aus einem porösen Metall derart hergestellt, dass die zweite Elektrode30 eine Feuchtigkeitsdurchlässigkeit aufweist. - Jeder der geteilten Elektrodenabschnitte
2a -2e der ersten Elektrode20 ist miteinander durch Schalttransistoren Tr1-Tr4 verbunden. Die Transistoren Tr1-Tr4 sind direkt unter dem zu bildenden Gebiet der ersten Elektrode auf dem Substrat10 platziert. Im Vergleich mit dem Fall, bei welchem die Transistoren Tr1-Tr4 auf einem unterschiedlichen Gebiet zu dem zu bildenden Gebiet der ersten Elektrode platziert sind, können folglich sowohl die Verdrahtungsschicht60 für eine Verbindung zwischen den geteilten Elektrodenabschnitten2a -2e als auch die Transistoren Tr1-Tr4 verringert sein. Des Weiteren kann die Gesamtfläche verringert sein. - Wie
1C dargestellt, ist die erste Elektrode20 in der Metallschicht dort gebildet, wo die Verdrahtungsschicht60 für eine Verbindung mit den Transistoren Tr1-Tr4 angeordnet ist. Mit anderen Worten, die Verdrahtungsschicht60 ist mit der ersten Elektrode20 integriert bzw. vereinigt. Daher kann derselbe Prozess, welcher zur Bildung der Verdrahtungsschicht60 verwendet wird, gleichzeitig die erste Elektrode20 bereitstellen, ohne dass ein Extraprozess zur Bildung der ersten Elektrode20 hinzugefügt wird. Somit können die Herstellungskosten des kapazitiven Bauelements100 verringert werden. Der Siliziumnitridfilm12 des Bauelements100 , welcher die Metallschicht auf dem Substrat10 schützt, wird auf der ersten Elektrode20 gebildet. Dies liegt daran, dass die erste Elektrode20 durch denselben Prozess gebildet wird, welcher zur Bildung der Verdrahtungsschicht60 verwendet wird. - In dem Bauelement
100 können geeignete Elektrodenabschnitte, welche zu der Kapazität beitragen, von den geteilten Elektrodenabschnitten durch Schalten der Transistoren Tr1-Tr4 ausgewählt werden. - Beispielsweise wird ein Teil der ersten Elektrode
20 in den Elektrodenabschnitt2a mit einer großen Fläche geteilt, die eine Basis- bzw. Grundkapazität (basic capacitance) aufweist, und danach wird der Restabschnitt der ersten Elektrode20 in eine Vielzahl von Elektrodenabschnitten2b -2e geteilt. Die Abschnitte2b -2e besitzen Kapazitäten, welche die Grundkapazität mit 2N multipliziert. Dabei ist N eine ganze Zahl. Insbesondere dann, wenn die Kapazität des Abschnitts2a als CB definiert ist, können die Kapazitäten der anderen Abschnitte2b -2e ausgedrückt werden durch 2N × CB. - Danach kann unter Bezugnahme auf die Kapazität des Elektrodenabschnitts
2a eine genaue Einstellung der Kapazität durch Wählen einer geeigneten Kombination der Elektrodenabschnitte aus den Abschnitten2a -2e durch Verwendung der Transistoren Tr1-Tr4 durchgeführt werden. - Das Bauelement
100 ist ein aufgeschichtetes kapazitives Bauelement mit einer großen Kapazität, obwohl die Abmessungen des Bauelements klein sind. Daher ermöglicht eine Kombination des Teilens der Elektroden und des Schaltens der Transistoren eine genaue Einstellung der Kapazität des kapazitiven Bauelements über einen breiten Kapazitätsbereich. Das kapazitive Bauelement, welches ein Feuchtigkeitssensor ist, besitzt unter Verwendung eines Polyimidfilms als dielektrischem Film den Vorteil einer großen Änderung der Dielektrizitätskonstante. Jedoch wird die Kapazitätsabweichung in jedem Bauelement größer, wenn das kapazitive Bauelement mit einer kleinen Kapazität hergestellt wird. Das Bauelement100 , welches die elektrische Einstellung der Kapazität durch Schalten der Transistoren Tr1-Tr4 ermöglicht, ermöglicht das Festlegen einer genauen Kapazität in der Herstellungsstufe. Somit ist das Bauelement100 für einen Feuchtigkeitssensor mit einem Polyimidfilm als dielektrischem Film geeignet. - Die Schalttransistoren Tr1-Tr4 werden mittels eines nicht flüchtigen Speichers wie einem EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) gesteuert. Dies liegt beispielsweise daran, dass dann, wenn die Einstellungsdaten des Festlegens der Kapazität in dem Herstellungsschritt in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert ist, ein elektrisches Einstellverfahren anstatt eines herkömmlichen Lasertrimmverfahrens angewandt werden kann. Ohne Verwendung des herkömmlichen Lasertrimmverfahrens, welches eine Beschädigung eines Bauelements hervorruft, ermöglicht das Bauelement
100 eine einfache und genaue Einstellung der Kapazität ohne Beschädigung. - Die obige elektrische Einstellung unter Verwendung der Schalttransistoren Tr1-Tr4 kann nicht nur in dem Herstellungsprozess, sondern ebenfalls nach dem Herstellungsprozess durchgeführt werden. Somit kann die elektrische Einstellung sogar dann durchgeführt werden, wenn das Bauelement als Produkt betriebsbereit ist.
-
2A und2B stellen eine Beziehung zwischen einer Kapazitätsänderung und einer Temperatur in dem kapazitiven Bauelement dar. Da in dem Bauelement100 mit einem aufgeschichteten Film, welcher sich aus dem Siliziumnitridfilm12 und dem Polyimidfilm4 zusammensetzt, die Dicke d1 des Siliziumfilms12 nicht wesentlich verändert wird, ist die Änderung der Kapazität mit einer Änderung der von dem Film12 abgeleiteten Temperatur unbedeutend. Wenn jedoch die Filmdicke reduziert wird, ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Polyimidfilms4 nicht geringfügig. Wenn, wie beispielsweise in2A und2B dargestellt, die Temperatur von 5°C auf 55°C ansteigt, verringert sich die Kapazität des Bauelements100 entsprechend der Dickenzunahme bzw. des Dickeninkrements Δd des Polyimidfilms4 entsprechend der folgenden Gleichung: wobei C die Kapazität des Polyimidfilms4 , ε die Dielektrizitätskonstante des Films4 , S den Oberflächenbereich bzw. die Oberfläche des Films4 , d2 die Dicke des Films4 bei 5°C und Δd die Dickenzunahme des Films4 darstellen, wenn die Temperatur von 5°C auf 55°C ansteigt. - Die Änderung der Kapazität mit der Änderung der Temperatur kann in Realzeit durch Steuern der Transistoren Tr1-Tr4 mit der Überwachungstemperatur um das Bauelement
100 herum korrigiert werden. In diesem Fall kann ein elektrisch löschbarer nicht flüchtiger Speicher zur Steuerung der Transistoren Tr1-Tr4 verwendet werden. - Daher kann das Bauelement
100 das kapazitive Bauelement sein, welches eine genaue und wiederholte Einstellung der Kapazität ermöglicht. Des Weiteren wird das Bauelement ohne Beschädigung und mit geringen Kosten hergestellt. - Zweite Ausführungsform
- Ein kapazitives Bauelement
110 einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in3 dargestellt. - Das Bauelement
110 ist ein kapazitives Bauelement mit einem Paar von Kammzahnelektroden (comb-teeth electrodes) und enthält die erste Kammzahnelektrode21 und die zweite Kammzahnelektrode31 . Die zwei Elektroden sind mit dem Polyimidfilm4 bedeckt. Jede der zwei Elektroden enthält einen gemeinsamen Elektrodenabschnitt und viele Kammzahnelektrodenabschnitte, welche sich von dem gemeinsamen Elektrodenabschnitt aus in eine Richtung erstrecken. Die zwei Elektroden werden derart angeordnet, dass sie voneinander in einem vorbestimmten Abstand auf derselben Ebene beabstandet sind. Also werden die zwei Elektroden derart angeordnet, dass die Kammzahnelektrodenabschnitte der Elektrode21 und die Kammzahnelektrodenabschnitte der Elektrode31 wechselweise mit dem vorbestimmten Abstand angeordnet sind. - Die Elektrode
21 und die Elektrode31 des Bauelements110 sind in viele Abschnitte geteilt, welche miteinander durch die Schalttransistoren Tr5-Tr8 verbunden sind. Die Transistoren Tr5-Tr8 sind direkt unter der Elektrode21 und der Elektrode31 auf dem Halbleitersubstrat angeordnet. Im Vergleich mit dem Fall, bei welchem die Transistoren Tr5-Tr8 auf einem unterschiedlichen Gebiet zu der Elektrode21 und der Elektrode31 angeordnet sind, kann die Verdrahtungsschicht60 für eine Verbindung zwischen den geteilten Elektrodenabschnitten und den Transistoren Tr5-Tr8 verkürzt sein. - Bei der in
3 dargestellten Kapazität110 werden die gemeinsamen Elektrodenabschnitte der Elektrode21 und der Elektrode31 jeweils derart geteilt, dass die Kapazität über einen breiten Kapazitätsbereich durch Schalten der Transistoren Tr5-Tr8 eingestellt werden kann. Des Weiteren können die Kammzahnelektrodenabschnitte der Elektrode21 und der Elektrode31 derart geteilt werden, dass die Kapazität durch Schalten der Transistoren Tr5-Tr8 fein eingestellt werden kann. Bei dem kapazitiven Bauelement mit den Kammzahnelektroden werden ähnlich wie bei dem kapazitiven Bauelement, welches aufeinandergeschichtete Elektroden aufweist, sind die Elektrode21 und die Elektrode31 in viele Elektrodenabschnitte geteilt. Ein geteilter Abschnitt besitzt eine Grund- bzw. Basiskapazität, und die anderen Abschnitte besitzen Kapazitäten, bei denen die Basiskapazität mit 2N multipliziert ist. N stellt eine ganze Zahl dar. Daher kann unter Bezugnahme auf die Grundkapazität eine genaue Einstellung der Kapazität unter Wahl einer geeigneten Kombination der Elektrodenabschnitte unter Verwendung der Transistoren Tr5-Tr8 durchgeführt werden. - Das kapazitive Bauelement
110 wird geeignet als Feuchtigkeitssensor verwendet und besitzt einen Polyimidfilm4 als dielektrischen Film. Die Elektrode21 und die Elektrode31 sind in derselben Metallschicht dort gebildet, wo die Verdrahtungsschicht60 angeordnet ist. Mit anderen Worten, die Verdrahtungsschicht60 ist mit den zwei Elektroden integriert bzw. vereinigt. Daher bildet derselbe Prozess, welcher zur Bildung der Verdrahtungsschicht60 verwendet wird, die zwei Elektroden gleichzeitig, ohne dass ein Extraprozess zur Bildung der zwei Elektroden hinzugefügt wird. Somit können die Herstellungskosten des Bauelements110 verringert werden. Die Elektrode21 und die Elektrode31 sind mit dem Polyimidfilm4 durch den Siliziumnitridfilm12 bedeckt. Der Siliziumnitridfilm12 ist ein Schutzfilm zum Schutze der Verdrahtungsschicht60 . - Obwohl das Bauelement mit den Kammzahnelektroden eine geringere Kapazität als das Bauelement
100 mit den aufgeschichteten Elektroden besitzt, kann das Bauelement110 mit geringeren Kosten als das Bauelement mit den aufge schichteten Elektroden hergestellt werden. Das liegt daran, dass die Elektrode21 und die Elektrode31 zu einer Zeit gebildet werden können und das Bauelement110 keine zweite Elektrode30 besitzt, welche eine bestimmte Aufbringungseinrichtung zur Bildung erfordert. Also ermöglicht das Bauelement110 mit den Kammzahnelektroden, welches eine elektrische Einstellung der Kapazität durch Schalten der Transistoren Tr5-Tr8 ermöglicht, wiederholt ein genaues und feines Festlegen der Kapazität sogar dann, wenn das kapazitive Bauelement eine geringe Kapazität aufweist. - Daher kann das Bauelement
110 das kapazitive Bauelement sein, welches eine genaue und wiederholte Einstellung der Kapazität ermöglicht. Des Weiteren wird das Bauelement ohne Beschädigung und mit geringen Kosten hergestellt. - Modifizierungen
- Obwohl das Bauelement
100 und110 einen aufgeschichteten Film des Siliziumnitridfilms12 und des Polyimidfilms4 als dielektrische Schicht verwendet, kann ein einfach geschichteter oder vielfach geschichteter dielektrischer Film in dem Bauelement verwendet werden. - Die dielektrische Schicht
50 und die Elektroden20 ,21 ,30 ,31 der Bauelemente100 ,110 werden durch den Herstellungsprozess gebildet, welcher einen Abscheide- bzw. Beschichtungsprozess und einen Strukturierungsprozess beinhaltet. Der Strukturierungsprozess setzt sich zusammen aus einem Photolithographieprozess, einem Trockenätzprozess und einem Nassätzprozess. Bei dem kapazitiven Bauelement können des Weiteren die dielektrische Schicht50 , die Elektroden20 ,21 ,30 ,31 durch einen Siebdruckprozess (screen-printing process) gebildet werden. Des Weiteren können die dielektrische Schicht50 , die Elektroden20 ,21 ,30 ,31 auf einem gegebenen Substrat mit Ausnahme eines Halbleitersubstrats gebildet werden, und danach können die auf einem anderen Substrat gebildeten Transistoren mit den Elektroden verbunden werden. - Die Bauelemente
100 und110 können geeignet als Feuchtigkeitssensor verwendet werden. Das Vermögen eines genauen Festlegens der Kapazität ist für einen Feuchtigkeitssensor wichtig. Dies liegt daran, dass ein Feuchtigkeitssensor eine Änderung des Kapazitätswerts mit einer Änderung der Feuchtigkeit misst. Folglich ist das kapazitive Bauelement, welches wiederholt ein genaues Festlegen der Kapazität ermöglicht, als Feuchtigkeitssensor geeignet. Des Weiteren kann das kapazitive Bauelement für irgendeine Anwendung über diejenigen der obigen Ausführungsformen hinaus verwendet werden. - Derartige Änderungen und Modifizierungen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung befindlich angesehen, welche durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
- Vorstehend wurde ein Bauelement mit variabler Kapazität offenbart, welches eine hohe Genauigkeit aufweist. Das kapazitive Bauelement enthält einen dielektrischen Film (
4 ,12 ), die erste Elektrode (20 ,30 ) und die zweite Elektrode (21 ,31 ). Eine der zwei Elektroden ist in eine Vielzahl von Elektrodenabschnitten (2a -2e ) geteilt. Jede der geteilten Elektrodenabschnitte (2a -2e ) ist miteinander durch Schalttransistoren (Tr1-Tr4) derart verbunden, dass geeignete Abschnitte, welche zu der Kapazität beitragen, gewählt werden können. Das Bauelement (100 ,110 ) kann seine Kapazität mit hoher Genauigkeit verändern bzw. variieren.
Claims (10)
- Kapazitives Bauelement mit: einer ersten Elektrode (
20 ,21 ); einer zweiten Elektrode (30 ,31 ); einem Schalttransistor (Tr1-Tr8); einem dielektrischen Film (4 ,12 ), welcher in Sandwichbauart zwischen der ersten Elektrode (20 ) und der zweiten Elektrode (30 ) angeordnet ist; einem Substrat (10 ); und einer Verdrahtungsschicht (60 ), wobei eine der zwei Elektroden (20 ,21 ,30 ,31 ) in eine Vielzahl von Elektrodenabschnitten (2a -2e ) geteilt ist und der Schalttransistor (Tr1-Tr8) elektrische Verbindungen zwischen den Abschnitten (2a -2e ) herstellt, die erste Elektrode (20 ) in eine Vielzahl von Elektrodenabschnitten (2a -2e ) geteilt ist, die zweite Elektrode (30 ) einstückig ausgebildet ist, die erste Elektrode (20 ), der dielektrische Film (4 ,12 ) und die zweite Elektrode (30 ) auf dem Substrat (10 ) in dieser Reihenfolge angeordnet sind, der Schalttransistor (Tr1-Tr4) direkt unter der ersten Elektrode (20 ) angeordnet ist, und die Verdrahtungsschicht (60 ) für eine Verbindung zwischen der ersten Elektrode (20 ) und dem Transistor (Tr1-Tr4) mit der ersten Elektrode (20 ) integriert ausgebildet ist. - Kapazitives Bauelement mit: einer ersten Elektrode (
20 ,21 ); einer zweiten Elektrode (30 ,31 ); einem Schalttransistor (Tr1-Tr8); einem dielektrischen Film (4 ,12 ), welcher die erste Elektrode (21 ) und die zweite Elektrode (31 ) bedeckt; einem Substrat (10 ); und einer Verdrahtungsschicht (60 ), wobei eine der zwei Elektroden (20 ,21 ,30 ,31 ) in eine Vielzahl von Elektrodenabschnitten (2a -2e ) geteilt ist und der Schalttransistor (Tr1-Tr8) elektrische Verbindungen zwischen den Abschnitten (2a -2e ) herstellt, die erste Elektrode (21 ) und die zweite Elektrode (31 ) in einem vorbestimmten Abstand auf derselben Ebene voneinander beabstandet angeordnet sind, sowohl die erste Elektrode (21 ) als auch die zweite Elektrode (31 ) einen gemeinsamen Elektrodenabschnitt und einen Kammzahnelektrodenabschnitt enthält, welcher sich von dem gemeinsamen Elektrodenabschnitt aus in eine Richtung erstreckt, die Kammzahnelektrodenabschnitte der ersten Elektrode (21 ) und der zweiten Elektrode (31 ) mit dem vorbestimmten Abstand wechselweise angeordnet sind, die erste Elektrode (21 ), der dielektrische Film (4 ,10 ) und die zweite Elektrode (31 ) auf dem Substrat (10 ) in dieser Reihenfolge angeordnet sind, der Transistor (Tr5-Tr8) direkt unter den zwei Elektroden (21 ,31 ) angeordnet ist, und die Verdrahtungsschicht (60 ) für eine Verbindung zwischen den zwei Elektroden (21 ,31 ) und dem Transistor (Tr5-Tr8) mit den zwei Elektroden (21 ,31 ) integriert ausgebildet ist. - Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Elektrodenabschnitt in jeder Elektrode (
21 ,31 ) elektrisch in eine Vielzahl von Abschnitten durch den Transistor (Tr5-Tr8) geteilt ist. - Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammzahnelektrodenabschnitt in jeder Elektrode (
21 ,31 ) elektrisch in eine Vielzahl von Abschnitten durch den Transistor (Tr5-Tr8) geteilt ist. - Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die erste Elektrode (
20 ,21 ) oder die zweite Elektrode (30 ,31 ) in eine Vielzahl von Elektrodenabschnitten (2a -2e ) geteilt ist, die Abschnitte einen Grundabschnitt (2a ) enthalten, welcher eine als CB definierte Grundkapazität aufweist, die Abschnitte des weiteren Abschnitte (2b -2e ) enthalten, die Kapazitäten aufweisen, welche als 2N × CB definiert sind, und N eine ganze Zahl darstellt. - Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch: einen nicht flüchtigen Speicher, welcher den Schalttransistor (Tr1-Tr8) steuert.
- Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalttransistor (Tr1-Tr8) von einer Überwachungstemperatur um das Bauelement herum gesteuert wird.
- Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (
100 ,110 ) ein Feuchtigkeitssensor ist. - Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Film (
4 ,12 ) ein Polyimidfilm ist. - Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Film (
4 ,12 ) ein aus ei nem Siliziumnitridfilm (12 ) und einem Polyimidfilm (4 ) aufgeschichteter Film ist.
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