JPH04317378A - 半導体センサ - Google Patents
半導体センサInfo
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- JPH04317378A JPH04317378A JP11116191A JP11116191A JPH04317378A JP H04317378 A JPH04317378 A JP H04317378A JP 11116191 A JP11116191 A JP 11116191A JP 11116191 A JP11116191 A JP 11116191A JP H04317378 A JPH04317378 A JP H04317378A
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- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims abstract description 11
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＧａＡｓ等の圧電性
半導体で形成した電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ
と称する）を用いて圧力や加速度等の外力を検出する半
導体センサに関する。
半導体で形成した電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ
と称する）を用いて圧力や加速度等の外力を検出する半
導体センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＡｓ等の圧電性半導体を用いて形成
した電界効果トランジスタに応力を加えるとドレイン電
流が変化することは、特開昭５３−１５３５３７号公報
等で知られている。本出願人は、この性質を利用したカ
ンチレバータイプの半導体センサを特開平２−１９４３
４３号公報で提案している。
した電界効果トランジスタに応力を加えるとドレイン電
流が変化することは、特開昭５３−１５３５３７号公報
等で知られている。本出願人は、この性質を利用したカ
ンチレバータイプの半導体センサを特開平２−１９４３
４３号公報で提案している。
【０００３】図３は本出願人が提案した半導体センサの
外観斜視図、図４は同半導体センサの模式断面構造図、
図５は同半導体センサの回路構成図である。カンチレバ
ー型の従来の半導体センサ１０１は、ＧａＡｓ基板１０
２上にＡｌＧａＡｓ成長層、ＧａＡｓバッファ層１０４
、活性層１０５を順次成長させ、活性層１０５にＦＥＴ
１０６を形成するとともに、ＦＥＴ１０６を保護するた
めの保護層１０７を設けている。また、ＧａＡｓ基板１
０２の裏面に薄肉部からなるたわみ部１０８を形成して
いる。１０９は固定部、１１０は重り部である。
外観斜視図、図４は同半導体センサの模式断面構造図、
図５は同半導体センサの回路構成図である。カンチレバ
ー型の従来の半導体センサ１０１は、ＧａＡｓ基板１０
２上にＡｌＧａＡｓ成長層、ＧａＡｓバッファ層１０４
、活性層１０５を順次成長させ、活性層１０５にＦＥＴ
１０６を形成するとともに、ＦＥＴ１０６を保護するた
めの保護層１０７を設けている。また、ＧａＡｓ基板１
０２の裏面に薄肉部からなるたわみ部１０８を形成して
いる。１０９は固定部、１１０は重り部である。
【０００４】この半導体センサ１０１は、例えば重り部
１１０の重心位置１１０Ｇに印加された外力等によって
生ずる応力を検出するＦＥＴ１０６と、図５に示すよう
に、このＦＥＴ１０６のドレイン電流ＩＤを入力として
対応する電圧出力を発生する電流−電圧変換回路１１１
と、ＦＥＴ１０６のゲートＧへゲートバイアス電圧ＶＧ
を印加するための抵抗Ｒ１，Ｒ２および電源ＶＤＤから
構成している。
１１０の重心位置１１０Ｇに印加された外力等によって
生ずる応力を検出するＦＥＴ１０６と、図５に示すよう
に、このＦＥＴ１０６のドレイン電流ＩＤを入力として
対応する電圧出力を発生する電流−電圧変換回路１１１
と、ＦＥＴ１０６のゲートＧへゲートバイアス電圧ＶＧ
を印加するための抵抗Ｒ１，Ｒ２および電源ＶＤＤから
構成している。
【０００５】ＦＥＴ１０６のドレインＤは電源ＶＤＤに
接続され、そのゲートには抵抗Ｒ１およびＲ２で分圧さ
れたゲートバイアス電圧ＶＧが印加される。電流−電圧
（Ｉ−Ｖ）変換回路１１１は、演算増幅器１１１ａと帰
還抵抗１１１ｂとで構成している。ＦＥＴ１０６のソー
スＳは、演算増幅器１１１ａの反転入力端子１１１ｃへ
接続している。演算増幅器１１１ａの非反転入力端子１
１１ｄを接地し、各入力端子１１１ｃ、１１１ｄ間の電
位差がほぼ零であることを利用して、ＦＥＴ１０６を定
電圧駆動する構成としている。この半導体センサ１０１
では、ＦＥＴ１０６に応力が加わると、ドレイン電流Ｉ
Ｄが変化し、その変化は電流−電圧（Ｉ−Ｖ）変換回路
１１１を介して電圧出力１１１ｅとして取り出される。
接続され、そのゲートには抵抗Ｒ１およびＲ２で分圧さ
れたゲートバイアス電圧ＶＧが印加される。電流−電圧
（Ｉ−Ｖ）変換回路１１１は、演算増幅器１１１ａと帰
還抵抗１１１ｂとで構成している。ＦＥＴ１０６のソー
スＳは、演算増幅器１１１ａの反転入力端子１１１ｃへ
接続している。演算増幅器１１１ａの非反転入力端子１
１１ｄを接地し、各入力端子１１１ｃ、１１１ｄ間の電
位差がほぼ零であることを利用して、ＦＥＴ１０６を定
電圧駆動する構成としている。この半導体センサ１０１
では、ＦＥＴ１０６に応力が加わると、ドレイン電流Ｉ
Ｄが変化し、その変化は電流−電圧（Ｉ−Ｖ）変換回路
１１１を介して電圧出力１１１ｅとして取り出される。
【０００６】
【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１０１においては、ＦＥＴ１０６を保護す
るために各電極部もしくは活性層１０５の全面をＳｉＯ
２ やＳｉＮの保護膜１０７で覆っているが、ＳｉＯ２
やＳｉＮのヤング率はそれぞれ３．８５×１０１２ｄ
ｙｎ／ｃｍ２ 、０．７３×１０１２ｄｙｎ／ｃｍ２
と大きいため、重り部１１０に所定の加重を印加しても
ＦＥＴ１０６の部分に充分な応力が発生しないという問
題があり、特に小加重用で感度の高いセンサを得るのに
障害となっていた。
半導体センサ１０１においては、ＦＥＴ１０６を保護す
るために各電極部もしくは活性層１０５の全面をＳｉＯ
２ やＳｉＮの保護膜１０７で覆っているが、ＳｉＯ２
やＳｉＮのヤング率はそれぞれ３．８５×１０１２ｄ
ｙｎ／ｃｍ２ 、０．７３×１０１２ｄｙｎ／ｃｍ２
と大きいため、重り部１１０に所定の加重を印加しても
ＦＥＴ１０６の部分に充分な応力が発生しないという問
題があり、特に小加重用で感度の高いセンサを得るのに
障害となっていた。
【０００７】一方、特開昭６１−１５３５３７号公報に
は、ＦＥＴのゲート電極部の保護膜を積極的に取り除い
てゲート部へ外部からの圧力を導入させたり、また、ゲ
ート部へ応力を集中させるようにした半導体センサが開
示されている。図６は前述の公報に記載されている半導
体センサの模式断面構造図である。この半導体センサ２
０１は、ＧａＡｓからなる結晶成長層２０２に形成した
ＦＥＴ２０３をＳｉＯ２ やＳｉＮ等の保護膜２０４で
覆って後に、ゲート電極Ｇ上に窓２０５を開けて、この
ゲート電極Ｇへ圧力を直接導入するようにしたものであ
る。ゲート電極Ｇを介してチャネル領域２０６へ圧力を
伝達して圧電分極を生じさせて、その結果生じるキャリ
ア濃度の変化によって生ずるドレイン電流の変化に基づ
いて圧力を検出する。なお、符号２０７は、窓２０５を
開設する際のマスクとなるレジスト膜である。
は、ＦＥＴのゲート電極部の保護膜を積極的に取り除い
てゲート部へ外部からの圧力を導入させたり、また、ゲ
ート部へ応力を集中させるようにした半導体センサが開
示されている。図６は前述の公報に記載されている半導
体センサの模式断面構造図である。この半導体センサ２
０１は、ＧａＡｓからなる結晶成長層２０２に形成した
ＦＥＴ２０３をＳｉＯ２ やＳｉＮ等の保護膜２０４で
覆って後に、ゲート電極Ｇ上に窓２０５を開けて、この
ゲート電極Ｇへ圧力を直接導入するようにしたものであ
る。ゲート電極Ｇを介してチャネル領域２０６へ圧力を
伝達して圧電分極を生じさせて、その結果生じるキャリ
ア濃度の変化によって生ずるドレイン電流の変化に基づ
いて圧力を検出する。なお、符号２０７は、窓２０５を
開設する際のマスクとなるレジスト膜である。
【０００８】このように、ゲートＧ上の保護膜を除去す
るとカンチレバー型のセンサにおいても、この部分に応
力を集中させることができるが、保護膜を形成した後に
その一部を除去する必要があり、工程が複雑となる。
るとカンチレバー型のセンサにおいても、この部分に応
力を集中させることができるが、保護膜を形成した後に
その一部を除去する必要があり、工程が複雑となる。
【０００９】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的は保護膜の一部を除去等する
ことなく感度の高い半導体センサを得ることにある。
なされたもので、その目的は保護膜の一部を除去等する
ことなく感度の高い半導体センサを得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る半導体センサは、ＦＥＴの表面をポリイ
ミド膜で被覆したことを特徴とする。
この発明に係る半導体センサは、ＦＥＴの表面をポリイ
ミド膜で被覆したことを特徴とする。
【００１１】
【作用】ポリイミドのヤング率は０．０３５×１０１２
ｄｙｎ／ｃｍ２であり、ＳｉＯ２より２桁、ＳｉＮより
１桁小さい。このため、保護層をポリイミドで形成すれ
ば、ゲート電極部分に窓明け等を行なわなくても、所定
の加重を印加しと時のＦＥＴ部分のそり量は従来のもの
より大きくなり、外力の検出感度が向上する。
ｄｙｎ／ｃｍ２であり、ＳｉＯ２より２桁、ＳｉＮより
１桁小さい。このため、保護層をポリイミドで形成すれ
ば、ゲート電極部分に窓明け等を行なわなくても、所定
の加重を印加しと時のＦＥＴ部分のそり量は従来のもの
より大きくなり、外力の検出感度が向上する。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１はこの発明に係る半導体センサの模式
断面構造図である。半導体センサ１は、ＧａＡｓ結晶層
２に形成したＦＥＴ３を、ポリイミドで形成した保護膜
４で覆っている。ポリイミドは、ヤング率が０．０３５
×１０１２ｄｙｎ／ｃｍ２ と小さく、充分柔らかい材
料であるため、カンチレバー型においても反りの発生を
妨げず、また、液体・気体等の圧力検出用のセンサにお
いても保護膜４を介してゲート電極Ｇ部へ圧力を効率よ
く伝達することができる。
て説明する。図１はこの発明に係る半導体センサの模式
断面構造図である。半導体センサ１は、ＧａＡｓ結晶層
２に形成したＦＥＴ３を、ポリイミドで形成した保護膜
４で覆っている。ポリイミドは、ヤング率が０．０３５
×１０１２ｄｙｎ／ｃｍ２ と小さく、充分柔らかい材
料であるため、カンチレバー型においても反りの発生を
妨げず、また、液体・気体等の圧力検出用のセンサにお
いても保護膜４を介してゲート電極Ｇ部へ圧力を効率よ
く伝達することができる。
【００１３】図２は保護膜の種類と検出出力の関係を示
すグラフである。このグラフは、保護膜にポリイミドを
用いた半導体センサ１に規定の外力を印加した時の検出
出力値を１として正規化したものである。測定は、ポリ
イミド、ＳｉＮ、ＳｉＯ２ の３種類の保護膜について
行なった。グラフ中の数字は、保護膜の厚さを示す。な
お、ＦＥＴは同一形状・同一特性のものを用いた。この
測定結果から、従来構造のままでも保護膜にポリイミド
を用いることで、高感度が得られることが確認された。
すグラフである。このグラフは、保護膜にポリイミドを
用いた半導体センサ１に規定の外力を印加した時の検出
出力値を１として正規化したものである。測定は、ポリ
イミド、ＳｉＮ、ＳｉＯ２ の３種類の保護膜について
行なった。グラフ中の数字は、保護膜の厚さを示す。な
お、ＦＥＴは同一形状・同一特性のものを用いた。この
測定結果から、従来構造のままでも保護膜にポリイミド
を用いることで、高感度が得られることが確認された。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る半導
体センサは、ＦＥＴの表面の全域をヤング率が小さいポ
リイミド膜で被覆する構成としたので、ＦＥＴ部分に加
わる応力が弱められる度合を少なくすることができる。 よって、保護膜への窓開け等が不要であり、少ない工程
で小加重用においても高感度の半導体センサを得ること
ができる。
体センサは、ＦＥＴの表面の全域をヤング率が小さいポ
リイミド膜で被覆する構成としたので、ＦＥＴ部分に加
わる応力が弱められる度合を少なくすることができる。 よって、保護膜への窓開け等が不要であり、少ない工程
で小加重用においても高感度の半導体センサを得ること
ができる。
【図１】この発明に係る半導体センサの模式断面構造図
【図２】保護膜の種類と検出出力の関係を示すグラフ
【
図３】従来の半導体センサの外観斜視図
図３】従来の半導体センサの外観斜視図
【図４】従来の
半導体センサの模式断面構造図
半導体センサの模式断面構造図
【図５】従来の半導体セ
ンサの回路構成図
ンサの回路構成図
【図６】他の従来の半導体センサの模
式断面構造図
式断面構造図
１…半導体センサ、２…ＧａＡｓ結晶層、３…電界効果
トランジスタ（ＦＥＴ）、４…保護膜。
トランジスタ（ＦＥＴ）、４…保護膜。
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電性半導体を用いて電界効果トラン
ジスタを形成し、この電界効果トランジスタの特性変化
により外力を検出する半導体センサにおいて、前記電界
効果トランジスタの表面をポリイミド膜で被覆したこと
を特徴とする半導体センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3111161A JP2609374B2 (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | 半導体センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3111161A JP2609374B2 (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | 半導体センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04317378A true JPH04317378A (ja) | 1992-11-09 |
| JP2609374B2 JP2609374B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=14554025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3111161A Expired - Lifetime JP2609374B2 (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | 半導体センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2609374B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017510817A (ja) * | 2014-03-13 | 2017-04-13 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 圧力センサ、及び、圧力センサを製造する方法 |
| CN107389256A (zh) * | 2016-04-06 | 2017-11-24 | 香港城市大学 | 用于检测压力的电子装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61153537A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-12 | Fujitsu Ltd | 半導体圧力センサ |
| JPS62144368A (ja) * | 1985-12-19 | 1987-06-27 | Nec Corp | 半導体式圧力センサの保護膜 |
| JPH02194343A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-07-31 | Honda Motor Co Ltd | 半導体応力センサ |
-
1991
- 1991-04-16 JP JP3111161A patent/JP2609374B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61153537A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-12 | Fujitsu Ltd | 半導体圧力センサ |
| JPS62144368A (ja) * | 1985-12-19 | 1987-06-27 | Nec Corp | 半導体式圧力センサの保護膜 |
| JPH02194343A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-07-31 | Honda Motor Co Ltd | 半導体応力センサ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017510817A (ja) * | 2014-03-13 | 2017-04-13 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 圧力センサ、及び、圧力センサを製造する方法 |
| US10180370B2 (en) | 2014-03-13 | 2019-01-15 | Robert Bosch Gmbh | Pressure sensor and method for producing the pressure sensor |
| CN107389256A (zh) * | 2016-04-06 | 2017-11-24 | 香港城市大学 | 用于检测压力的电子装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2609374B2 (ja) | 1997-05-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961226 |