JP2836846B2 - Semiconductor sensor - Google Patents

Semiconductor sensor

Info

Publication number
JP2836846B2
JP2836846B2 JP1145752A JP14575289A JP2836846B2 JP 2836846 B2 JP2836846 B2 JP 2836846B2 JP 1145752 A JP1145752 A JP 1145752A JP 14575289 A JP14575289 A JP 14575289A JP 2836846 B2 JP2836846 B2 JP 2836846B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fet
stress
crystal growth
semiconductor substrate
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1145752A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0310164A (en
Inventor
英喜 橋本
克彦 武部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP1145752A priority Critical patent/JP2836846B2/en
Priority to DE68926601T priority patent/DE68926601T2/en
Priority to EP89308866A priority patent/EP0363005B1/en
Priority to US07/403,296 priority patent/US5115292A/en
Publication of JPH0310164A publication Critical patent/JPH0310164A/en
Priority to US07/848,693 priority patent/US5279162A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2836846B2 publication Critical patent/JP2836846B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Pressure Sensors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は加速度、触圧、気圧、機械的振動等の物理的
外力を検出するための半導体センサに関するものであ
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor sensor for detecting a physical external force such as acceleration, contact pressure, air pressure, mechanical vibration, and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、このような分野の技術としては、例えば特開昭
62−121367号公報に示されるものが知られている。この
従来のセンサでは、シリコンなどの半導体基板に酸化シ
リコン(SiO2)、窒化シリコン(Si3N4)などで片持梁
を形成し、この基端部にピエゾ抵抗素子などのストレス
検知素子を設けることで、加速度を電気的に検出してい
る。このストレス検知のためのピエゾ抵抗素子の材料と
しては、各種のものがあるが、例えばSiからなるもので
は100×10-12cm2/dyne程度の感度が得られる。
Conventionally, techniques in such a field include, for example,
The thing shown in 62-121367 is known. In this conventional sensor, a cantilever is formed of silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ) on a semiconductor substrate such as silicon, and a stress detecting element such as a piezoresistive element is formed at the base end. With the provision, the acceleration is electrically detected. There are various materials for the piezoresistive element for detecting the stress. For example, a material made of Si can obtain a sensitivity of about 100 × 10 −12 cm 2 / dyne.

一方、半導体センサにトランジスタを組み込み、圧電
効果による電荷を上記トランジスタのゲートに印加しそ
の特性変化から加速度を検出するものとして、例えば特
開昭63−18272号公報のものが知られている。このセン
サでは、MOSFETのゲート酸化膜上に圧電体と慣性質量が
配設され、リード線を介することなくゲートに電荷が送
られるようになっている。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-18272 discloses an example in which a transistor is incorporated in a semiconductor sensor, and a charge due to a piezoelectric effect is applied to the gate of the transistor to detect an acceleration based on a change in the characteristic. In this sensor, a piezoelectric body and an inertial mass are disposed on a gate oxide film of a MOSFET, and charges are sent to a gate without passing through a lead wire.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上記従来技術のうち、前者のピエゾ抵
抗素子を用いて検出するタイプのものでは、加速度等の
検出感度が十分でないという欠点があった。一方、後者
のものではFETの上に圧電体と慣性質量体を設けなけれ
ばならないので、センサが大型化し、またコスト高にな
っていた。
However, of the above-mentioned prior arts, the former type using the piezoresistive element has a drawback that the detection sensitivity of acceleration or the like is not sufficient. On the other hand, in the latter case, the piezoelectric body and the inertial mass had to be provided on the FET, so that the sensor became large and the cost was high.

そこで本発明は、簡単な構造によって高感度に加速
度、触圧、気圧、機械的振動等の物理的外力を検出でき
る半導体センサを提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor sensor capable of detecting a physical external force such as acceleration, touch pressure, atmospheric pressure, mechanical vibration, or the like with high sensitivity with a simple structure.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明に係る半導体センサは、支持体と、この支持体
に固設されて物理的な外力(加速度、圧力等)により変
形する可変形部材と、この可変形部材の変形が生じる部
分に形成された接合型電界効果トランジスタ(J−FE
T)とを備え、接合型電界効果トランジスタの電気特性
の変化により上記の物理的な外力を検知するようにした
ことを特徴とする。
A semiconductor sensor according to the present invention is formed on a support, a variable member fixed to the support and deformed by a physical external force (acceleration, pressure, etc.), and a portion where the deformation of the variable member occurs. Junction field-effect transistor (J-FE
T), wherein the physical external force is detected by a change in the electrical characteristics of the junction field effect transistor.

〔作用〕[Action]

本発明の構成によれば、J−FETに変形が加わると、
ゲート電極とチャネル層の界面にストレスが生じて分極
が現われ、J−FETの闘値等の電気特性が変化する。従
って、この特性の変化を知ることにより、加速度、圧力
等によるストレスを検出することができる。
According to the configuration of the present invention, when the J-FET is deformed,
Stress is generated at the interface between the gate electrode and the channel layer, and polarization appears, and the electrical characteristics such as the threshold value of the J-FET change. Therefore, by knowing the change in the characteristic, it is possible to detect stress due to acceleration, pressure, and the like.

〔実施例〕〔Example〕

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は実施例の基本構成の斜視図で、同図(a)は
加速度を検出するタイプ(カンチレバータイプ)を示
し、同図(b)は圧力を検出するタイプ(ダイヤフラム
タイプ)を示している。同図(a)のセンサでは、例え
ばシリコン(Si)からなる半導体基板1上に、例えばガ
リウムヒ素(GaAs)からなる結晶成長層2がエピキタシ
ャル成長されている。そして、半導体基板1の一部(図
中の記号Aの部分)がエッチングで除去され、図中の左
側部分が可変形部材としての片持梁3をなしている。片
持梁3の基端部の結晶成長層2にはJ−FETがエピタキ
シャル成長法などで形成され、これがストレス検知FFT4
をなしている。そして、片持梁3の支持体側(図中の右
側)部分の結晶成長層2上には、検出信号に対して増幅
等の処理をするための信号処理回路5が形成されてい
る。
FIG. 1 is a perspective view of the basic configuration of the embodiment. FIG. 1A shows a type for detecting acceleration (cantilever type), and FIG. 1B shows a type for detecting pressure (diaphragm type). I have. In the sensor shown in FIG. 1A, a crystal growth layer 2 made of, for example, gallium arsenide (GaAs) is epitaxially grown on a semiconductor substrate 1 made of, for example, silicon (Si). Then, a part of the semiconductor substrate 1 (the part indicated by the symbol A in the figure) is removed by etching, and the left part in the figure forms a cantilever 3 as a deformable member. A J-FET is formed on the crystal growth layer 2 at the base end of the cantilever 3 by an epitaxial growth method or the like, and this is used for the stress detection FFT 4.
Has made. On the crystal growth layer 2 on the support side (right side in the figure) of the cantilever 3, a signal processing circuit 5 for performing processing such as amplification on the detection signal is formed.

この第1図(a)の装置において、図中の矢印Gの方
向に加速度が加わると、片持梁3側の半導体基板1は錘
り1Gとして作用し、矢印Aで示す部分の結晶成長層(可
変形部材)2が屈曲することになる。すなわち、この屈
曲によるストレスがストレス検知FET4の闘値(Vth)等
を変化させ、従って上記の加速度が検出されることにな
る。なお、ストレス検知FET4の闘値変化によってストレ
スを検知するためには、例えば抵抗と組み合せることに
よってインバータを形成する必要があり、また検出信号
を増幅したりすることも必要になるが、これらの回路要
素は信号処理回路5の中に構成されている。
1 (a), when acceleration is applied in the direction of arrow G in the figure, the semiconductor substrate 1 on the cantilever 3 side acts as a weight 1G, and the portion of the crystal growth layer indicated by arrow A (Deformable member) 2 is bent. That is, the stress due to the bending changes the threshold value (V th ) of the stress detection FET 4 and the like, and thus the above-described acceleration is detected. In order to detect stress by changing the threshold value of the stress detection FET 4, it is necessary to form an inverter by combining with a resistor, for example, and it is necessary to amplify the detection signal. The circuit elements are configured in the signal processing circuit 5.

第1図(b)のセンサでは、同図(a)と同様に半導
体基板1上に結晶成長層2が形成されているが、半導体
基板1のエッチングにより除去される部分Aが同図
(a)と異なっている。すなわち、この実施例では装置
の中央部分(第1の部分K1)で半導体基板1がエッチン
グ等により除去されて結晶成長層2による可変形部材が
構成され、それを取り囲む第2の部分K2で半導体基板1
が残存されて結晶成長層(可変形部材)2の支持体をな
している。なお、ストレス検知FET4については加圧によ
ってストレスが生じる部分(可変形部材となる部分)の
結晶成長層2に、J−FETとして形成されている。ま
た、半導体基板1が残存された部分(支持体部分)の結
晶成長層2には、信号処理回路5が別途に形成されてい
る。
In the sensor of FIG. 1B, a crystal growth layer 2 is formed on a semiconductor substrate 1 as in FIG. 1A, but a portion A of the semiconductor substrate 1 which is removed by etching is shown in FIG. ) And different. That is, in this embodiment, the semiconductor substrate 1 is removed by etching or the like at the central portion (first portion K 1 ) of the device to form a deformable member of the crystal growth layer 2, and the second portion K 2 surrounding it is formed. Semiconductor substrate 1
Are left to form a support for the crystal growth layer (deformable member) 2. Note that the stress detection FET 4 is formed as a J-FET in the crystal growth layer 2 in a portion where stress is generated by pressurization (a portion that becomes a deformable member). Further, a signal processing circuit 5 is separately formed in the crystal growth layer 2 in the portion (support portion) where the semiconductor substrate 1 remains.

この第1図(b)の装置においては、例えば矢印Gの
方向に圧力が加わると、K1で示すダイヤフラムは上方に
湾曲し、ストレスを生じさせる。すると、圧電効果によ
るゲート領域直下の分極によってストレス検知FET4の闘
値等が変化するので、例えば第1図(a)と同様に抵抗
とのインバータ回路を組むことによって、上記の圧力を
定量的に検出することができる。
The first diagram in the apparatus of (b), for example when pressure is applied in the direction of arrow G, the diaphragm shown in K 1 is curved upwardly, causing stress. Then, the threshold value or the like of the stress detection FET 4 changes due to the polarization right below the gate region due to the piezoelectric effect. Therefore, for example, by forming an inverter circuit with a resistor in the same manner as in FIG. Can be detected.

次に、第2図ないし第5図を参照することにより、本
発明により構成した加速度センサの構成と検出原理を具
体的に説明する。
Next, the configuration and detection principle of the acceleration sensor according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS.

第2図に示す通り、半導体基板1の上面には結晶成長
層2がエピタキシャル成長法により形成され、この半導
体基板1および結晶成長層2が略Ω字状に除去されて中
央部分が片持梁3をなしている。そして、可変形部材と
しての片持梁3の先端部には、半導体基板1が残存され
ており錘り1Gをなし、片持梁3の基端部にはJ−FETか
らなるストレス検知FET4が形成されている。このストレ
ス検知FET4の具体的構成は第3図のようになっている
が、詳細な説明は後述する。さらに、結晶成長層2の片
持梁3以外の部分には半導体抵抗Rが形成され、上記ス
トレス検知FET4と共にインバータ回路を構成するように
配線されている。このインバータ回路の具体的構成およ
び動作は第5図のようになっているが、その説明は後述
する。
As shown in FIG. 2, a crystal growth layer 2 is formed on an upper surface of a semiconductor substrate 1 by an epitaxial growth method. The semiconductor substrate 1 and the crystal growth layer 2 are removed in a substantially Ω shape, and a central portion is a cantilever 3. Has made. The semiconductor substrate 1 is left at the tip of the cantilever 3 as a deformable member and forms a weight 1G. At the base of the cantilever 3, a stress detection FET 4 made of a J-FET is provided. Is formed. The specific configuration of the stress detection FET 4 is as shown in FIG. 3, but will be described later in detail. Further, a semiconductor resistor R is formed in a portion other than the cantilever 3 of the crystal growth layer 2, and is wired so as to constitute an inverter circuit together with the stress detection FET 4. The specific configuration and operation of this inverter circuit are as shown in FIG. 5, and the description will be given later.

上記の具体例において、図中の矢印Gの方向に加速度
が加えられると、錘り1Gによって片持梁3の基端部に屈
曲が生じ、従ってストレスが現われる。すると、化合物
半導体にエピタキシャル成長等を行なうことで形成され
ているストレス検知FET4は、ゲート電極の下のゲート領
域とチャネル層との界面で、いわゆる圧電効果による分
極によって闘値が変化する。これに対し、抵抗Rにはス
トレスが加わらないので、抵抗率は変化しない。そこ
で、このストレス検知FET4および抵抗Rからなるインバ
ータ回路にパッド6から電圧VD,VIおよびアースレベル
を印加すると電圧VOが出力される。この出力電圧VOは信
号処理回路5に入力され、ここで所定の信号処理が施さ
れる。
In the specific example described above, when acceleration is applied in the direction of arrow G in the figure, the weight 1G causes the base end of the cantilever 3 to bend, and thus stress appears. Then, the threshold value of the stress detection FET 4 formed by performing epitaxial growth or the like on the compound semiconductor changes at the interface between the gate region below the gate electrode and the channel layer due to polarization by the so-called piezoelectric effect. On the other hand, since no resistance is applied to the resistor R, the resistivity does not change. Therefore, when the voltages V D and V I and the ground level are applied from the pad 6 to the inverter circuit including the stress detection FET 4 and the resistor R, the voltage V O is output. This output voltage V O is input to the signal processing circuit 5, where predetermined signal processing is performed.

実施例に用いられるストレス検知FET4の構成は、第3
図のようになっている。同図(a)はストレス検知FET4
をなすJ−FETの平面図であり、同図(b)はA1−A2
断面図である。図示の通り、半絶縁性のGaAsからなる結
晶成長層2上にはn型GaAs層21がエピタキシャル成長法
で形成され、その両側にはオーミック金属として例えば
Au/AuGeからなるソース電極4Sおよびドレイン電極4D
が、例えばリフトオフ法により形成されている。ソース
電極4Sとドレイン電極4Dの間に形成されたゲート電極4G
は下側のチタン(Ti)層41と上側のタングステン(W)
層42からなり、n型GaAs層21との間に設けられたP+型Ga
As層22とオーミック接触している。J−FETは温度上昇
によるゲートリーク電流の増加が少ないので、優れた温
度特性を実現できる。
The configuration of the stress detection FET 4 used in the embodiment is
It looks like the figure. The same figure (a) shows the stress detection FET4
FIG. 2B is a plan view of the J-FET, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line A 1 -A 2 . As shown in the figure, an n-type GaAs layer 21 is formed on a crystal growth layer 2 made of semi-insulating GaAs by an epitaxial growth method.
Au / AuGe source electrode 4S and drain electrode 4D
Are formed by, for example, a lift-off method. Gate electrode 4G formed between source electrode 4S and drain electrode 4D
Is the lower titanium (Ti) layer 41 and the upper tungsten (W)
Layer 42 and a P + -type Ga
It is in ohmic contact with the As layer 22. Since the J-FET has a small increase in gate leakage current due to a temperature rise, excellent temperature characteristics can be realized.

このようなJ−FETにおいて、第3図中の矢印STの方
向に応力が加わると、ゲート電極4Gの下のP+型GaAs層22
とn型GaAs層21のチャネル層との界面でせん断応力が働
き、圧電効果によってチャネル層に分極が生じる。この
分極による闘値等の電気特性の変化は、チャネル層の表
面でのストレスに依存する。
In such a J-FET, when stress is applied in the direction of arrow ST in FIG. 3, the P + -type GaAs layer 22 below the gate electrode 4G
Shear stress acts on the interface between the n-type GaAs layer 21 and the channel layer, and polarization occurs in the channel layer due to the piezoelectric effect. The change in the electrical characteristics such as the threshold value due to the polarization depends on the stress on the surface of the channel layer.

ストレスの変化による電気特性の変化を第4図に示
す。横軸はJ−FETのソース・ドレイン間電圧VDSであ
り、縦軸はソース・ドレイン間電流IDSである。通常の
状態ではV−I特性は実線の通りであるが、引張り応力
が加わると点線のようになる。
FIG. 4 shows a change in electrical characteristics due to a change in stress. The horizontal axis is the source-drain voltage V DS of J-FET, the vertical axis represents the source-drain current I DS. In a normal state, the VI characteristics are as shown by a solid line, but when tensile stress is applied, they become as shown by a dotted line.

このようにして得られた電気特性の変化の一例とし
て、闘値の変化は、例えば第5図(a)のようなインバ
ータ回路で検出できる。すなわち、ストレス検知FET4と
してのJ−FETのゲートに電圧VIを印加する。すると、
出力電圧VOは電圧VIに依存して第5図(b)のように変
化する。ここで、J−FETの闘値が変化すると出力電圧V
Oの立ち下り点は第5図(b)の矢印のようにシフトす
る。そこで、ゲートへの入力電圧をVI=VPに設定する
と、出力電圧VOの変化からJ−FETに加わるストレスを
検知することができる。
As an example of the change in the electrical characteristics thus obtained, the change in the threshold can be detected by, for example, an inverter circuit as shown in FIG. That applies a voltage V I to the gate of the J-FET as stress sensing FET 4. Then
The output voltage V O changes as shown in FIG. 5B depending on the voltage V I. Here, when the threshold value of the J-FET changes, the output voltage V
The falling point of O shifts as shown by the arrow in FIG. Therefore, when the input voltage to the gate is set to V I = V P , the stress applied to the J-FET can be detected from the change in the output voltage V O.

なお、実施例のようにダイヤフラム、カンチレバー等
を化合物半導体で構成すれば、この化合物半導体のスト
レスが生じる部分にストレス検知FET4を直接に形成する
ことができる。ここで、化合物半導体に形成した回路は
高温環境下でも十分に動作し、信号処理も高速に行なえ
るので、耐環境性に優れた高精度な半導体センサを提供
することができる。そして、その出力信号を処理するた
めの信号処理回路5を同一の化合物半導体による結晶成
長層2に形成できるので、半導体センサの構成を極めて
コンパクトにすることができる。
If the diaphragm, cantilever, and the like are made of a compound semiconductor as in the embodiment, the stress detection FET 4 can be directly formed in a portion of the compound semiconductor where stress occurs. Here, the circuit formed on the compound semiconductor operates sufficiently even in a high-temperature environment and can perform signal processing at high speed, so that a highly accurate semiconductor sensor with excellent environmental resistance can be provided. Since the signal processing circuit 5 for processing the output signal can be formed in the crystal growth layer 2 made of the same compound semiconductor, the configuration of the semiconductor sensor can be made extremely compact.

更に、上記実施例の半導体センサは極めて簡単な製造
工程によって、精度よく製作することが可能である。以
下、この事情を第6図および第7図により具体的に説明
する。
Further, the semiconductor sensor of the above embodiment can be manufactured with high accuracy by a very simple manufacturing process. Hereinafter, this situation will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7.

まず、Siからなる半導体基板1を用意し、この上面に
エピタキシャル成長法によってGaAsの結晶成長層2を形
成する。そして、ストレス検知FET4を後述の第7図のよ
うに形成すると共に、信号処理回路5を結晶成長層2中
にイオン注入法、リフトオフ法等を用いて形成する(第
6図(a)図示)。しかる後、全面にフォトレジスト膜
10を塗布して半導体基板1の除去すべき部分を窓あけす
る(第6図(b)図示)。この窓あけは、例えば公知の
フォトリソグラフィ技術を用いればよい。
First, a semiconductor substrate 1 made of Si is prepared, and a GaAs crystal growth layer 2 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 1 by an epitaxial growth method. Then, the stress detection FET 4 is formed as shown in FIG. 7 described later, and the signal processing circuit 5 is formed in the crystal growth layer 2 by using an ion implantation method, a lift-off method, etc. (FIG. 6A). . After that, a photoresist film is applied on the entire surface.
The portion to be removed of the semiconductor substrate 1 is opened by applying 10 (FIG. 6B). For this window opening, for example, a known photolithography technique may be used.

次に、エッチングによってフォトレジスト膜10の開口
から半導体基板1を除去していく。ここで、ウェットエ
ッチング法を用いるときにはエッチャントにはHF系の酸
を使用し、ドライエッチング法を用いるときにはエッチ
ャントにはCF4プラズマを使用する。このようなエッチ
ャントを用いれば、Siは容易に除去されるのに対してGa
Asはほとんどエッチングされず、従って第6図(c)の
ように矢印Aの部分の半導体基板1のみを選択的に除去
できる。最後に、フォトレジスト膜10をアセトンなどで
除去すると、第6図(d)のようなカンチレバー構造を
実現できる。
Next, the semiconductor substrate 1 is removed from the opening of the photoresist film 10 by etching. Here, when wet etching is used, HF acid is used as an etchant, and when dry etching is used, CF 4 plasma is used as an etchant. When such an etchant is used, Si is easily removed, while Ga is removed.
As is hardly etched, so that only the portion of the semiconductor substrate 1 indicated by an arrow A can be selectively removed as shown in FIG. 6 (c). Finally, when the photoresist film 10 is removed with acetone or the like, a cantilever structure as shown in FIG. 6D can be realized.

J−FET(ストレス検知FET)4は第7図のように製作
する。まず、結晶成長層2の上にn型GaAsおよびP+型Ga
Asをエピタキシャル成長させ、メサエッチングを施して
同図(a)のようにする。次に、リフトオフ法でゲート
電極4Gを形成し(同図(b)図示)、これをマスクとし
てP+型GaAs層22′をエッチングする。すると、同図
(c)のようにゲート電極4の下にのみゲート領域22が
形成される。次に、再びリフトオフ法等を用いてソース
電極4Sおよびドレイン電極4Dを形成すると、実施例のJ
−FETが完成する。
The J-FET (stress detection FET) 4 is manufactured as shown in FIG. First, n-type GaAs and P + -type Ga are formed on the crystal growth layer 2.
As is epitaxially grown and subjected to mesa etching, as shown in FIG. Next, a gate electrode 4G is formed by a lift-off method (shown in FIG. 3B), and the P + type GaAs layer 22 'is etched using this as a mask. Then, a gate region 22 is formed only below the gate electrode 4 as shown in FIG. Next, when the source electrode 4S and the drain electrode 4D are formed again by the lift-off method or the like,
-FET is completed.

本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形が可能
である。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible.

例えば、センサのタイプとしてはダイヤフラム、カン
チレバーに限らず、圧力、加速度などによってストレス
を生じさせ、このストレスを検出するタイプのものであ
れば、2点支持あるいは4点支持などいかなるものでも
よい。また、支持体や可変形部材は半導体に限らず、ア
ルミナなどでもよく、ストレス検知FET4を形成する材料
はGaAsに限らずガリウムリン(GaP)、インジウムリン
(InP)、ガリウムアルミニウムヒ素(GaAlAs)などで
もよい。
For example, the type of sensor is not limited to a diaphragm or a cantilever, and any type of sensor such as a two-point support or a four-point support may be used as long as it generates stress by pressure, acceleration, and the like and detects this stress. In addition, the support and the deformable member are not limited to semiconductors, but may be alumina or the like. The material forming the stress detection FET 4 is not limited to GaAs, but may be gallium phosphide (GaP), indium phosphide (InP), gallium aluminum arsenide (GaAlAs), or the like. May be.

更に、信号処理回路は結晶成長層上に一体的に形成さ
れていなくてもよく、別のチップに設けることもでき
る。また、電気特性の変化を検出するための回路、実施
例のようなインバータ回路に限られるものではない。
Further, the signal processing circuit may not be formed integrally on the crystal growth layer, but may be provided on another chip. Further, the present invention is not limited to a circuit for detecting a change in electrical characteristics and an inverter circuit as in the embodiment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、詳細に説明した通り本発明では、化合物半導体
のFETに変形が加わるのと、ゲート電極の下のゲート領
域とチャネル層の界面にストレスが生じて分極が現わ
れ、J−FETの闘値等が変化する。従って、この電気特
性の変化を知ることにより、加速度、圧力等を検出する
ことができる。この半導体センサは構造が極めて簡単で
あって、高感度に物理的な外力を検知することができ
る。
As described above in detail, according to the present invention, when a deformation is applied to the compound semiconductor FET, stress is generated at the interface between the gate region and the channel layer below the gate electrode, polarization appears, and the threshold value of the J-FET is increased. Changes. Therefore, the acceleration, the pressure, and the like can be detected by knowing the change in the electric characteristics. This semiconductor sensor has a very simple structure and can detect a physical external force with high sensitivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例の基本構成を示す斜視図、第2
図は本発明により構成した加速度センサの具体例の斜視
図、第3図は本発明の実施例に用いられるJ−FETの構
造を示す図、第4図はJ−FETにストレスが加わったと
きのV−I特性の変化を示す特性図、第5図は閾値変化
を検出する回路と作用の説明図、第6図および第7図は
実施例に係る半導体センサの製造工程を示す断面図であ
る。 1……支持体となる半導体基板、1G……錘り、2……可
変形部材となる結晶成長層、4……ストレス検知FET
(J−FET)、4G……ゲート電極、4S……ソース電極、4
D……ドレイン電極、5……信号処理回路、10……フォ
トレジスト膜。
FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a specific example of an acceleration sensor configured according to the present invention, FIG. 3 is a diagram showing a structure of a J-FET used in an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram when a stress is applied to the J-FET. 5 is a characteristic diagram showing a change in VI characteristic of FIG. 5, FIG. 5 is an explanatory diagram of a circuit for detecting a change in threshold value and an operation thereof, and FIGS. 6 and 7 are cross-sectional views showing manufacturing steps of a semiconductor sensor according to the embodiment. is there. 1 ... Semiconductor substrate serving as a support, 1G ... weight 2 ... Crystal growth layer serving as a deformable member, 4 ... Stress detection FET
(J-FET), 4G: gate electrode, 4S: source electrode, 4
D: drain electrode, 5: signal processing circuit, 10: photoresist film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01L 1/18 G01P 15/08 H01L 29/84──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01L 1/18 G01P 15/08 H01L 29/84

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】支持体と、 この支持体に固設されて物理的な外力により変形する可
変形部材と、 この可変形部材の変形が生じる部分に配置され、圧電半
導体により構成された接合型電界効果トランジスタとを
備え、 前記可変形部材の変形による前記接合型電界効果トラン
ジスタの電気特性の変化により前記外力を検知すること
を特徴とする半導体センサ。
1. A supporting member, a deformable member fixed to the supporting member and deformed by a physical external force, and a joining type member formed of a piezoelectric semiconductor and disposed at a portion where the deformable member deforms. A semiconductor sensor, comprising: a field effect transistor, wherein the external force is detected by a change in electrical characteristics of the junction field effect transistor due to deformation of the deformable member.
JP1145752A 1988-09-02 1989-06-08 Semiconductor sensor Expired - Lifetime JP2836846B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1145752A JP2836846B2 (en) 1989-06-08 1989-06-08 Semiconductor sensor
DE68926601T DE68926601T2 (en) 1988-09-02 1989-09-01 Semiconductor sensor
EP89308866A EP0363005B1 (en) 1988-09-02 1989-09-01 A semiconductor sensor
US07/403,296 US5115292A (en) 1988-09-02 1989-09-05 Semiconductor sensor
US07/848,693 US5279162A (en) 1988-09-02 1992-03-09 Semiconductor sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1145752A JP2836846B2 (en) 1989-06-08 1989-06-08 Semiconductor sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0310164A JPH0310164A (en) 1991-01-17
JP2836846B2 true JP2836846B2 (en) 1998-12-14

Family

ID=15392338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1145752A Expired - Lifetime JP2836846B2 (en) 1988-09-02 1989-06-08 Semiconductor sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2836846B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3261544B2 (en) * 1991-10-03 2002-03-04 キヤノン株式会社 Method for manufacturing cantilever drive mechanism, method for manufacturing probe drive mechanism, cantilever drive mechanism, probe drive mechanism, multi-probe drive mechanism using same, scanning tunneling microscope, information processing apparatus
JP2005291978A (en) * 2004-04-01 2005-10-20 Hitachi Ltd Semiconductor sensor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58105129A (en) * 1981-12-17 1983-06-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical amplifying circuit
JPS62147335A (en) * 1985-12-20 1987-07-01 Sharp Corp Electric field effect type pressure sensor
JPS6294988A (en) * 1985-10-21 1987-05-01 Sharp Corp Field effect pressure sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0310164A (en) 1991-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0363005B1 (en) A semiconductor sensor
TWI286383B (en) Semiconductor piezoresistive sensor and operation method thereof
US5103279A (en) Field effect transistor with acceleration dependent gain
JP3009239B2 (en) Semiconductor sensor
US6849912B2 (en) Vertical transistor comprising a mobile gate and a method for the production thereof
US20090194827A1 (en) Semiconductor Device Having Element Portion and Method of Producing the Same
JP2836846B2 (en) Semiconductor sensor
JP2641104B2 (en) Semiconductor stress sensor
JPH10206170A (en) Capacitance-type external-force detector
JP2748277B2 (en) Semiconductor sensor
JPH077013B2 (en) Semiconductor sensor
JPH0620133B2 (en) MOSFET device
JP3331648B2 (en) Semiconductor acceleration sensor
JPH0273162A (en) Semiconductor sensor
JPH0275963A (en) Semiconductor sensor
JP2851049B2 (en) Semiconductor sensor
JP2748278B2 (en) Semiconductor sensor
EP3517920B1 (en) Piezoresistive transducer with jfet-based bridge circuit
Hsu et al. Piezoresistive response induced by piezoelectric charges in n-type GaAs mesa resistors for application in stress transducers
JPH0487376A (en) Pressure sensor
JPS61153537A (en) Semiconductor pressure sensor
JPH0627134A (en) Acceleration sensor
JP2754253B2 (en) Semiconductor sensor
JPH0554053B2 (en)
EP0826967A1 (en) Semiconductor acceleration sensor

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071009

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081009

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081009

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091009

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091009

Year of fee payment: 11