JPH0587032B2 - - Google Patents
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- JPH0587032B2 JPH0587032B2 JP23594585A JP23594585A JPH0587032B2 JP H0587032 B2 JPH0587032 B2 JP H0587032B2 JP 23594585 A JP23594585 A JP 23594585A JP 23594585 A JP23594585 A JP 23594585A JP H0587032 B2 JPH0587032 B2 JP H0587032B2
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- pressure sensor
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は大気中及び液体中の圧力変化を電気信
号出力として取り出すことのできる圧力センサに
関するものである。
号出力として取り出すことのできる圧力センサに
関するものである。
〈従来の技術〉
従来より大気中又は液体中の圧力測定にはブル
ドン管、ベローズ、ダイヤフラム等の機械的変化
を用いた圧力測定が行なわれており、安価で手軽
であることから一般的に広く利用されている。し
かしながら、エレクトロニクス技術の発達により
これに即応させるため圧力変化を電気信号出力と
して測定する圧力センサの開発が要望されてい
る。圧力変化を電気信号出力として測定する圧力
センサは、データ処理システムと容易に接続する
ことができ、自動計測及び自動制御が容易でまた
直接電気信号として測定値を出力することは圧力
を高精度で測定可能にするばかりでなく、応答速
度も速くなり小型軽量化し易いという利点も得ら
れる。
ドン管、ベローズ、ダイヤフラム等の機械的変化
を用いた圧力測定が行なわれており、安価で手軽
であることから一般的に広く利用されている。し
かしながら、エレクトロニクス技術の発達により
これに即応させるため圧力変化を電気信号出力と
して測定する圧力センサの開発が要望されてい
る。圧力変化を電気信号出力として測定する圧力
センサは、データ処理システムと容易に接続する
ことができ、自動計測及び自動制御が容易でまた
直接電気信号として測定値を出力することは圧力
を高精度で測定可能にするばかりでなく、応答速
度も速くなり小型軽量化し易いという利点も得ら
れる。
従つて従来より次の様な種々のタイプの圧力セ
ンサが研究開発されている。
ンサが研究開発されている。
(1) 金属箔の歪ゲージを金属ダイヤフラムに取り
付けた圧力センサ (2) Siダイヤフラム型圧力センサ (3) PVDF，ZnO等の圧電材料を用いた圧力セン
サ (4) 水晶式圧力センサ (5) 容量変化を利用した圧力センサ 上記の如き従来の圧力センサにおいて、 (1)の金属箔の歪ゲージを金属ダイヤフラムに取
り付けた圧力センサはダイヤフラムが圧力によつ
て変形することにより金属箔が歪み、この歪みに
よつて金属箔の電気的抵抗が変化することを利用
した圧力センサで、高圧測定を可能とし、また温
度特性や長期安定性に優れているという利点を有
する反面、感度が小さく小型軽量化が困難である
という欠点を有している。
付けた圧力センサ (2) Siダイヤフラム型圧力センサ (3) PVDF，ZnO等の圧電材料を用いた圧力セン
サ (4) 水晶式圧力センサ (5) 容量変化を利用した圧力センサ 上記の如き従来の圧力センサにおいて、 (1)の金属箔の歪ゲージを金属ダイヤフラムに取
り付けた圧力センサはダイヤフラムが圧力によつ
て変形することにより金属箔が歪み、この歪みに
よつて金属箔の電気的抵抗が変化することを利用
した圧力センサで、高圧測定を可能とし、また温
度特性や長期安定性に優れているという利点を有
する反面、感度が小さく小型軽量化が困難である
という欠点を有している。
(2)のSiダイヤフラム型圧力センサはSi結晶に圧
力を加えることによりSiの比抵抗が変化するピエ
ゾ抵抗効果を利用しており、Siを材料として用い
ているので半導体技術の利用により大量生産が可
能で周辺回路と一体化し易い特長を有する反面、
温度依存性が大きく温度補償回路が必要となる。
温度補償回路とSi圧力センサを同一Si基板に一体
化した圧力センサも作製されているが、価格が高
く、さらにSiダイヤフラムの機械的強度が弱いた
め素子が破損し易いという欠点を有している。
力を加えることによりSiの比抵抗が変化するピエ
ゾ抵抗効果を利用しており、Siを材料として用い
ているので半導体技術の利用により大量生産が可
能で周辺回路と一体化し易い特長を有する反面、
温度依存性が大きく温度補償回路が必要となる。
温度補償回路とSi圧力センサを同一Si基板に一体
化した圧力センサも作製されているが、価格が高
く、さらにSiダイヤフラムの機械的強度が弱いた
め素子が破損し易いという欠点を有している。
(3)のPVDF，ZnO等の圧電材料を用いた圧力セ
ンサは、これら圧電材料が圧力を受けて歪むこと
により起電力を生じる圧電効果を利用した圧力セ
ンサで、小型軽量、出力が大きいなどの長所を持
つている反面、精度が低く、振動等によるノイズ
を拾い易い欠点を有している。
ンサは、これら圧電材料が圧力を受けて歪むこと
により起電力を生じる圧電効果を利用した圧力セ
ンサで、小型軽量、出力が大きいなどの長所を持
つている反面、精度が低く、振動等によるノイズ
を拾い易い欠点を有している。
(4)の水晶式圧力センサは水晶の発振周波数が圧
力に対して直線的に変化することを利用したもの
であるが、高価で小型軽量化が困難であるという
欠点を有している。
力に対して直線的に変化することを利用したもの
であるが、高価で小型軽量化が困難であるという
欠点を有している。
(5)はダイヤフラムの移動を静電容量変化として
把られる圧力センサであり、最近Siダイヤフラム
を用いた超小型な静電容量変化型圧力センサが開
発され、ピエゾ抵抗効果を利用したSi圧力センサ
より高感度で安定性が良いことが指摘されてい
る。しかしながら、超小形な静電容量変化型圧力
センサは静電容量の値が非常に小さく、すなわ
ち、インピーダンスが非常に高く、外部ノイズに
よる影響を受けやすい欠点を有している。
把られる圧力センサであり、最近Siダイヤフラム
を用いた超小型な静電容量変化型圧力センサが開
発され、ピエゾ抵抗効果を利用したSi圧力センサ
より高感度で安定性が良いことが指摘されてい
る。しかしながら、超小形な静電容量変化型圧力
センサは静電容量の値が非常に小さく、すなわ
ち、インピーダンスが非常に高く、外部ノイズに
よる影響を受けやすい欠点を有している。
以上の如く、従来開発されている圧力センサは
性能または価格的に充分なものでなく、実用化に
あたつて種々の問題点を有していた。
性能または価格的に充分なものでなく、実用化に
あたつて種々の問題点を有していた。
本発明者等はこのような点に鑑みて先に電界効
果型トランジスタを利用することにより、半導体
技術で超小形に安価に製作することを可能にした
新規有用な圧力センサを特願昭60−52602号とし
て提案している。
果型トランジスタを利用することにより、半導体
技術で超小形に安価に製作することを可能にした
新規有用な圧力センサを特願昭60−52602号とし
て提案している。
本発明者等が先に提案した電界効果型圧力セン
サは、電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜上
部に空洞室または圧力によつて伸縮する絶縁層を
設け、圧力により可動変形可能なゲート電極を上
記空洞室または絶縁層を介して上記のゲート絶縁
膜上に形成するように構成して、ゲート絶縁膜上
に空洞室または伸縮可能な絶縁膜を介して設けら
れたゲート電極が圧力によつて可動変形すること
によりゲート電極とゲート絶縁膜の間隔が変化し
てチヤネルに印加される電界強度が変化し、その
結果、圧力を電界効果型トランジスタのドレイン
電流変化として検知するようにしたものである。
サは、電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜上
部に空洞室または圧力によつて伸縮する絶縁層を
設け、圧力により可動変形可能なゲート電極を上
記空洞室または絶縁層を介して上記のゲート絶縁
膜上に形成するように構成して、ゲート絶縁膜上
に空洞室または伸縮可能な絶縁膜を介して設けら
れたゲート電極が圧力によつて可動変形すること
によりゲート電極とゲート絶縁膜の間隔が変化し
てチヤネルに印加される電界強度が変化し、その
結果、圧力を電界効果型トランジスタのドレイン
電流変化として検知するようにしたものである。
〈発明が解決しようとする問題点〉
本発明者等が先に提案した電界効果型圧力セン
サは、上述のように、ゲート絶縁膜上に空洞室ま
たは伸縮可能な絶縁膜を介して設けられたゲート
電極が圧力によつて可動変形することによりゲー
ト電極とゲート絶縁膜の間隔が変化してチヤネル
に印加される電界強度が変化し、その結果、圧力
が電界効果型トランジスタのドレイン電流変化と
して検知されるものであるが、その後種々検討し
た結果、電界効果トランジスタの特性変化、ドレ
イン電流のドリフトが生じる問題点が見出され
た。
サは、上述のように、ゲート絶縁膜上に空洞室ま
たは伸縮可能な絶縁膜を介して設けられたゲート
電極が圧力によつて可動変形することによりゲー
ト電極とゲート絶縁膜の間隔が変化してチヤネル
に印加される電界強度が変化し、その結果、圧力
が電界効果型トランジスタのドレイン電流変化と
して検知されるものであるが、その後種々検討し
た結果、電界効果トランジスタの特性変化、ドレ
イン電流のドリフトが生じる問題点が見出され
た。
即ち、本発明者等が先に提案した電界効果型圧
力センサにおいては、電界効果トランジスタを動
作させるため、金属ダイヤフラムとして構成され
たゲート電極に直流電圧を印加する必要があり、
そのため、金属ダイヤフラムの下部にあるスペー
サ、ソース、ドレインにも直流電圧が印加され
て、電界効果ドランジスタの特性変化、ドレイン
電流のドリフトが生じる問題点があつた。
力センサにおいては、電界効果トランジスタを動
作させるため、金属ダイヤフラムとして構成され
たゲート電極に直流電圧を印加する必要があり、
そのため、金属ダイヤフラムの下部にあるスペー
サ、ソース、ドレインにも直流電圧が印加され
て、電界効果ドランジスタの特性変化、ドレイン
電流のドリフトが生じる問題点があつた。
本発明はこのような点に鑑みて創案されたもの
で、本発明者等が先に提案した電界効果型圧力セ
ンサに改良を加えることにより、トランジスタを
安定に動作させることが可能な高精度の圧力セン
サを提供することを目的としている。
で、本発明者等が先に提案した電界効果型圧力セ
ンサに改良を加えることにより、トランジスタを
安定に動作させることが可能な高精度の圧力セン
サを提供することを目的としている。
〈問題点を解決するための手段〉
本発明のソース領域及びドレイン領域並びに該
ソース領域とドレイン領域間にチヤネル領域が形
成された半導体基板と、前記ソース領域、ドレイ
ン領域及びチヤネル領域上に形成されたゲート絶
縁膜と、該ゲート絶縁膜上に形成された補助ゲー
ト電極と、該補助ゲート電極上に形成された高分
子化合物からなる絶縁膜と、該絶縁層上に形成さ
れた上部ゲート電極とを備え、前記上部ゲート電
極に印加される圧力の変化を前記ソース領域及び
ドレイン領域間の電流変化として検知することを
特徴とする電界効果型圧力センサである。
ソース領域とドレイン領域間にチヤネル領域が形
成された半導体基板と、前記ソース領域、ドレイ
ン領域及びチヤネル領域上に形成されたゲート絶
縁膜と、該ゲート絶縁膜上に形成された補助ゲー
ト電極と、該補助ゲート電極上に形成された高分
子化合物からなる絶縁膜と、該絶縁層上に形成さ
れた上部ゲート電極とを備え、前記上部ゲート電
極に印加される圧力の変化を前記ソース領域及び
ドレイン領域間の電流変化として検知することを
特徴とする電界効果型圧力センサである。
〈作用〉
上記のような構成により、ゲート絶縁膜上に高
分子化合物からなる絶縁層を介して設けられた上
部ゲート電極が圧力によつて可動変形することに
より、上部ゲート電極と下部ゲート電極の間隔が
変化しチヤネルに印加される電界強度が変化し、
その結果、圧力が電界効果型トランジスタのドレ
イン電流変化として検出されることになる。
分子化合物からなる絶縁層を介して設けられた上
部ゲート電極が圧力によつて可動変形することに
より、上部ゲート電極と下部ゲート電極の間隔が
変化しチヤネルに印加される電界強度が変化し、
その結果、圧力が電界効果型トランジスタのドレ
イン電流変化として検出されることになる。
また、電界効果トランジスタを動作させるため
の直流電圧を下部ゲート電極を介して印加するこ
とにより、トランジスタの特性の変化、ドレイン
電流のドリフト等が生じなくなる。
の直流電圧を下部ゲート電極を介して印加するこ
とにより、トランジスタの特性の変化、ドレイン
電流のドリフト等が生じなくなる。
〈実施例〉
実施例の説明に先立つて本発明の電界効果型圧
力センサの動作原理を今少し説明すると、本発明
の電界効果型圧力センサは、電界効果型トランジ
スタのドレイン電流がチヤネルに印加される電界
によつて変化する事及び、チヤネル上部のゲート
電極をゲート絶縁膜上に直接下部（補助）ゲート
電極として設けると共に、ゲート絶縁膜上に高分
子化合物からなる絶縁層を介して上部ゲート電極
として設けることにより、上部ゲート電極が圧力
によつて可動変形し、上部ゲート電極と下部ゲー
ト電極で構成されるコンデンサの静電容量が変化
して、チヤネルに印加される電界強度が変わるこ
とを利用したものである。
力センサの動作原理を今少し説明すると、本発明
の電界効果型圧力センサは、電界効果型トランジ
スタのドレイン電流がチヤネルに印加される電界
によつて変化する事及び、チヤネル上部のゲート
電極をゲート絶縁膜上に直接下部（補助）ゲート
電極として設けると共に、ゲート絶縁膜上に高分
子化合物からなる絶縁層を介して上部ゲート電極
として設けることにより、上部ゲート電極が圧力
によつて可動変形し、上部ゲート電極と下部ゲー
ト電極で構成されるコンデンサの静電容量が変化
して、チヤネルに印加される電界強度が変わるこ
とを利用したものである。
次に本発明の一実施例として電界効果型圧力セ
ンサを構造模式図を用いて更に詳細に説明する。
ンサを構造模式図を用いて更に詳細に説明する。
第１図は、本発明の一実施例としての電界効果
型圧力センサの構造を模式的に示す図であり、第
１図において、１はシリコン基板、２はソース、
３はドレイン、４はチヤネル、５はゲート絶縁
膜、６は上部ゲート電極、７は補助（下部）ゲー
ト電極、８は空洞室であり、また９は圧力を示し
ている。
型圧力センサの構造を模式的に示す図であり、第
１図において、１はシリコン基板、２はソース、
３はドレイン、４はチヤネル、５はゲート絶縁
膜、６は上部ゲート電極、７は補助（下部）ゲー
ト電極、８は空洞室であり、また９は圧力を示し
ている。
本発明に係る電界効果型圧力センサの構造は第
１図に示すように、電界効果型トランジスタのゲ
ート絶縁膜５上に補助電極（下部ゲート電極）７
を形成し、さらに、その上にスペーサ１０をコー
テイングする。次にゲート領域上のスペーサをエ
ツチングにより取り除いた後、残在したスペーサ
１０の上に金属膜からなる上部ゲート電極６を形
成する。
１図に示すように、電界効果型トランジスタのゲ
ート絶縁膜５上に補助電極（下部ゲート電極）７
を形成し、さらに、その上にスペーサ１０をコー
テイングする。次にゲート領域上のスペーサをエ
ツチングにより取り除いた後、残在したスペーサ
１０の上に金属膜からなる上部ゲート電極６を形
成する。
この様に構成した電界効果型圧力センサにおい
て、電界効果型トランジスタのゲート領域上部が
空洞室８になつており金属膜から成る上部ゲート
電極６が下部ゲート電極７とコンデンサを形成し
ている。上部ゲート電極６である金属膜は空洞室
８と外雰囲気との圧力差によつて可動変形するダ
イヤフラムとして作用し、このダイヤフラムが圧
力差によつて変位すると、金属膜である上部ゲー
ト電極６と下部ゲート電極で構成される静電容量
が圧力差に対応して変化し、ドレイン電流IDが次
式にしたがつて変化することになる。
て、電界効果型トランジスタのゲート領域上部が
空洞室８になつており金属膜から成る上部ゲート
電極６が下部ゲート電極７とコンデンサを形成し
ている。上部ゲート電極６である金属膜は空洞室
８と外雰囲気との圧力差によつて可動変形するダ
イヤフラムとして作用し、このダイヤフラムが圧
力差によつて変位すると、金属膜である上部ゲー
ト電極６と下部ゲート電極で構成される静電容量
が圧力差に対応して変化し、ドレイン電流IDが次
式にしたがつて変化することになる。
ID＝Ｗ・μ・Cnix／2L（VG−VTH）2
ここでμはキヤリア移動度、Ｌ，Ｗ，VTHはそ
れぞれ電界効果型トランジスタ素子のチヤネル
長、チヤネル幅及び閾値電圧を示し、VGはゲー
ト電圧であり、Cnixはゲート絶縁膜５の静電容量
Ciと空洞室８の静電容量Ccav、すなわち下部ゲー
ト電極７と上部ゲート電極６の中空間隔で形成さ
れる静電容量とを直列結合した場合の混成静電容
量であり、次式で与えられる。
れぞれ電界効果型トランジスタ素子のチヤネル
長、チヤネル幅及び閾値電圧を示し、VGはゲー
ト電圧であり、Cnixはゲート絶縁膜５の静電容量
Ciと空洞室８の静電容量Ccav、すなわち下部ゲー
ト電極７と上部ゲート電極６の中空間隔で形成さ
れる静電容量とを直列結合した場合の混成静電容
量であり、次式で与えられる。
Cnix＝Ci・Ccav／Ci＋Ccav
ここで空洞室容量Ccavは上述のように下部ゲー
ト電極７と上部ゲート電極６との間隔によつて変
わり、この間隔は雰囲気圧力に依存して変化す
る。
ト電極７と上部ゲート電極６との間隔によつて変
わり、この間隔は雰囲気圧力に依存して変化す
る。
今、空洞室８を円筒状となし、その直径を１
mm、スペーサ１０の厚さを3μm、円形状下部ゲー
ト電極７の直径を0.7mm、上部ゲート電極６を構
成する金属膜ダイヤフラムの材料が銅で、厚さを
10μmとすると、金属膜６と下部ゲート電極７で
構成されるコンデンサの静電容量は、空洞室８と
外雰囲気との圧力差により、第２図に示すように
変化し、圧力差が無いときの静電容量は1.13pFで
あるが、外雰囲気の圧力が空洞室より0.2atm高
くなると、上部ゲート電極６を構成しているダイ
ヤフラムが空洞室８側にたわみ、静電容量は
1.72pFと1.51倍に増加する。
mm、スペーサ１０の厚さを3μm、円形状下部ゲー
ト電極７の直径を0.7mm、上部ゲート電極６を構
成する金属膜ダイヤフラムの材料が銅で、厚さを
10μmとすると、金属膜６と下部ゲート電極７で
構成されるコンデンサの静電容量は、空洞室８と
外雰囲気との圧力差により、第２図に示すように
変化し、圧力差が無いときの静電容量は1.13pFで
あるが、外雰囲気の圧力が空洞室より0.2atm高
くなると、上部ゲート電極６を構成しているダイ
ヤフラムが空洞室８側にたわみ、静電容量は
1.72pFと1.51倍に増加する。
電界効果型圧力センサは、電界効果トランジス
タのゲート領域上部の空洞室８を隔てて下部ゲー
ト電極７と上部ゲート電極（金属膜ダイヤフラ
ム）６で構成されるコンデンサの静電容量が圧力
によつて変化する状態を、電界効果型トランジス
タの出力変化（ドレイン電流の変化）として圧力
を検知する。圧力によつて変化するコンデンサの
静電容量を直接測定して圧力変化を検知すること
は、静電容量が数pFと非常に小さいので測定が
困難であるが、電界効果型トランジスタとこのコ
ンデンサを一体化し、圧力変化を電界効果型トラ
ンジスタのドレイン電流変化として検知すること
により、素子の出力インピーダンスを低下させる
ことができ、ノイズ等の影響を受けにくく、圧力
測定が容易になる。さらに、電界効果型圧力セン
サはコンデンサの圧力による静電容量変化を増幅
して、電界効果型トランジタのドレイン電流変化
として検知するので、高感度で圧力を測定するこ
とができる。また圧力測定範囲、感度は主に金属
膜ダイヤフラムの材質および厚さ、空洞室の大き
さによつて決定されるため、金属膜材料素子構造
を適当に選択することにより、微小圧力から大圧
力まで測定圧力範囲を自由に設定することができ
る。
タのゲート領域上部の空洞室８を隔てて下部ゲー
ト電極７と上部ゲート電極（金属膜ダイヤフラ
ム）６で構成されるコンデンサの静電容量が圧力
によつて変化する状態を、電界効果型トランジス
タの出力変化（ドレイン電流の変化）として圧力
を検知する。圧力によつて変化するコンデンサの
静電容量を直接測定して圧力変化を検知すること
は、静電容量が数pFと非常に小さいので測定が
困難であるが、電界効果型トランジスタとこのコ
ンデンサを一体化し、圧力変化を電界効果型トラ
ンジスタのドレイン電流変化として検知すること
により、素子の出力インピーダンスを低下させる
ことができ、ノイズ等の影響を受けにくく、圧力
測定が容易になる。さらに、電界効果型圧力セン
サはコンデンサの圧力による静電容量変化を増幅
して、電界効果型トランジタのドレイン電流変化
として検知するので、高感度で圧力を測定するこ
とができる。また圧力測定範囲、感度は主に金属
膜ダイヤフラムの材質および厚さ、空洞室の大き
さによつて決定されるため、金属膜材料素子構造
を適当に選択することにより、微小圧力から大圧
力まで測定圧力範囲を自由に設定することができ
る。
本発明による電界効果型圧力センサは第１図に
示すように電界効果トランジスタのゲート領域上
部の空洞室８を隔てて下部ゲート電極７と上部ゲ
ート電極（金属膜ダイヤフラム）６で構成される
コンデンサの静電容量が圧力によつて変化するの
を電界効果トランジスタのドレイン電流変化とし
て圧力を検知するものである。これに対して本発
明者等が先に提案したものは下部ゲート電極（補
助電極）を有しない構造の電界効果型圧力センサ
であり、この場合、前述のように電界効果トラン
ジスタを動作させるために金属膜ダイヤフラムに
直流電圧を印加する必要があり、そのため、金属
膜ダイヤフラムの下部にあるスペーサ１０、ソー
ス２、ドレイン３にも直流電圧が印加され、電界
効果トランジスタの特性変化、ドレイン電流のド
リフトを生じる問題点があつたが、本発明に係る
下部ゲート電極を有した電界効果型圧力センサに
おいては、下部ゲート電極７が直接ゲート絶縁膜
５上に形成されていることにより、トランジスタ
特性の変化、ドレイン電流のドリフト等を生じる
ことなく、トランジスタを動作させるための直流
電圧を、下部ゲート電極７を介して印加すること
が可能となる。
示すように電界効果トランジスタのゲート領域上
部の空洞室８を隔てて下部ゲート電極７と上部ゲ
ート電極（金属膜ダイヤフラム）６で構成される
コンデンサの静電容量が圧力によつて変化するの
を電界効果トランジスタのドレイン電流変化とし
て圧力を検知するものである。これに対して本発
明者等が先に提案したものは下部ゲート電極（補
助電極）を有しない構造の電界効果型圧力センサ
であり、この場合、前述のように電界効果トラン
ジスタを動作させるために金属膜ダイヤフラムに
直流電圧を印加する必要があり、そのため、金属
膜ダイヤフラムの下部にあるスペーサ１０、ソー
ス２、ドレイン３にも直流電圧が印加され、電界
効果トランジスタの特性変化、ドレイン電流のド
リフトを生じる問題点があつたが、本発明に係る
下部ゲート電極を有した電界効果型圧力センサに
おいては、下部ゲート電極７が直接ゲート絶縁膜
５上に形成されていることにより、トランジスタ
特性の変化、ドレイン電流のドリフト等を生じる
ことなく、トランジスタを動作させるための直流
電圧を、下部ゲート電極７を介して印加すること
が可能となる。
なお、第１図において、ゲート電極として可動
変形が安易な金属薄膜を用いて形成したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、例えば金属
薄膜の代わりに、弾性の優れた高分子化合物を用
いて空洞室を密封して圧力によつて伸縮する絶縁
層を形成し、その上にゲート電極を形成しても、
電界効果型圧力センサとして動作可能であること
は言うまでもない。
変形が安易な金属薄膜を用いて形成したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、例えば金属
薄膜の代わりに、弾性の優れた高分子化合物を用
いて空洞室を密封して圧力によつて伸縮する絶縁
層を形成し、その上にゲート電極を形成しても、
電界効果型圧力センサとして動作可能であること
は言うまでもない。
〈発明の効果〉
以上に述べた様に、電界効果トランジスタを利
用した本発明に係る電界効果型圧力センサは従来
の圧力センサと比較して次の様な特長を有する。
用した本発明に係る電界効果型圧力センサは従来
の圧力センサと比較して次の様な特長を有する。
(1) 半導体技術を用いて作製することが可能であ
るため、素子を超小形でしかも大量に作製する
ことが出来る。
るため、素子を超小形でしかも大量に作製する
ことが出来る。
(2) 素子形状が超小型であるにもかかわらず、出
力インピーダンスが低く、ノイズ等の影響を受
けにくい。
力インピーダンスが低く、ノイズ等の影響を受
けにくい。
(3) ダイヤフラム材料、素子形状を幅広く選定す
ることができるため、圧力の測定精度、測定範
囲を自由に設計することができる。
ることができるため、圧力の測定精度、測定範
囲を自由に設計することができる。
(4) 下部ゲート電極に直流電圧を印加することに
より、トランジスタを安定に動作させることが
出来、高精度で圧力を検知することが出来る。
より、トランジスタを安定に動作させることが
出来、高精度で圧力を検知することが出来る。
(5) 本圧力センサはSi基板を用いて作製した場合
には、センサと信号処理回路等の周辺回路を一
体化した、一チツプデバイスの実現が可能とな
り、雰囲気圧力を安価に測定できる。
には、センサと信号処理回路等の周辺回路を一
体化した、一チツプデバイスの実現が可能とな
り、雰囲気圧力を安価に測定できる。
(6) 高分子化合物からなる絶縁層を補助ゲート電
極と上部ゲート電極との間に設けるので微小な
空洞室を形成する必要がなく容易に製作するこ
とができる。
極と上部ゲート電極との間に設けるので微小な
空洞室を形成する必要がなく容易に製作するこ
とができる。
第１図は本発明の一実施例としての電界効果型
圧力センサの構造を模式的に示す図、第２図は電
界効果型トランジスタのゲート領域上部に構成し
た圧力に感知するコンデンサの圧力−静電容量特
性を示す図である。 １……シリコン基板、２……ソース、３……ド
レイン、４……チヤネル、５……ゲート絶縁膜、
６……上部ゲート電極（ダイヤフラム）、７……
下部ゲート電極、８……空洞室、９……圧力、１
０……スペーサ。
圧力センサの構造を模式的に示す図、第２図は電
界効果型トランジスタのゲート領域上部に構成し
た圧力に感知するコンデンサの圧力−静電容量特
性を示す図である。 １……シリコン基板、２……ソース、３……ド
レイン、４……チヤネル、５……ゲート絶縁膜、
６……上部ゲート電極（ダイヤフラム）、７……
下部ゲート電極、８……空洞室、９……圧力、１
０……スペーサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ソース領域及びドレイン領域並びに該ソース
領域とドレイン領域間にチヤネル領域が形成され
た半導体基板と、 前記ソース領域、ドレイン領域及びチヤネル領
域上に形成されたゲート絶縁膜と、 該ゲート絶縁膜上に形成された補助ゲート電極
と、 該補助ゲート電極上に形成された高分子化合物
からなる絶縁層と、 該絶縁層上に形成された上部ゲート電極とを備
え、 前記上部ゲート電極に印加される圧力の変化を
前記ソース領域及びドレイン領域間の電流変化と
して検知することを特徴とする電界効果型圧力セ
ンサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23594585A JPS6294988A (ja) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | 電界効果型圧力センサ |
| DE19863635462 DE3635462A1 (de) | 1985-10-21 | 1986-10-18 | Feldeffekt-drucksensor |
| GB8625084A GB2183906B (en) | 1985-10-21 | 1986-10-20 | Pressure sensor |
| US07/338,545 US4894698A (en) | 1985-10-21 | 1989-04-17 | Field effect pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23594585A JPS6294988A (ja) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | 電界効果型圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6294988A JPS6294988A (ja) | 1987-05-01 |
| JPH0587032B2 true JPH0587032B2 (ja) | 1993-12-15 |
Family
ID=16993546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23594585A Granted JPS6294988A (ja) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | 電界効果型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6294988A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190125610A (ko) * | 2018-04-30 | 2019-11-07 | 주식회사 이너센서 | 전계 효과를 이용한 압력 센서 및 이의 제조 방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2586432B2 (ja) * | 1987-06-26 | 1997-02-26 | 日本電装株式会社 | 半導体圧力センサの製造方法 |
| JP2836846B2 (ja) * | 1989-06-08 | 1998-12-14 | 本田技研工業株式会社 | 半導体センサ |
| JP5677258B2 (ja) * | 2011-09-27 | 2015-02-25 | 株式会社東芝 | 歪検知装置及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-10-21 JP JP23594585A patent/JPS6294988A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190125610A (ko) * | 2018-04-30 | 2019-11-07 | 주식회사 이너센서 | 전계 효과를 이용한 압력 센서 및 이의 제조 방법 |
| US11359984B2 (en) | 2018-04-30 | 2022-06-14 | Inner Sensor Co., Ltd. | Pressure sensor with improved detection sensitivity |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6294988A (ja) | 1987-05-01 |
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