JPH077013B2 - Semiconductor sensor - Google Patents

Semiconductor sensor

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JPH077013B2
JPH077013B2 JP21986288A JP21986288A JPH077013B2 JP H077013 B2 JPH077013 B2 JP H077013B2 JP 21986288 A JP21986288 A JP 21986288A JP 21986288 A JP21986288 A JP 21986288A JP H077013 B2 JPH077013 B2 JP H077013B2
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JP
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Grant
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formed
semiconductor
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JP21986288A
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Inventor
瑞穂 土肥
克彦 武部
宏泰 竹原
Original Assignee
本田技研工業株式会社
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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、機械的振動等を検出するための半導体センサに関するものである。 The present invention [relates] Detailed Description of the Invention are those acceleration Sawa圧, pressure, to a semiconductor sensor for detecting a mechanical vibration.

〔従来の技術〕 [Prior art]

従来、このような分野の技術としては、例えば特開昭62 Conventionally, as a technique in this field, for example JP 62
−121367号公報に示されるものが知られている。 Those shown in -121,367 JP are known. 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(SiO 2 )、窒化シリコン(Si 3 N 4 )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。 In the conventional sensor, the semiconductor substrate to a silicon oxide such as silicon (SiO 2), the cantilever is formed by silicon nitride (Si 3 N 4), the stress sensing element, such as a piezoresistive element in the proximal end by providing and electrically detecting the acceleration. 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 -12 cm 2 /dyne程度の感度が得られる。 As a material of the piezoresistive elements for stress detection, there are various things, but the sensitivity of about 100 × 10 -12 cm 2 / dyne is obtained for example made of Si.

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て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。 On the other hand, the embedded transistors in the semiconductor sensor, the electric charge due to the piezoelectric effect as to detect the acceleration from the characteristic change is applied to the gate of the transistor, for example, those of JP-63-18272 JP are known. 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体が配設され、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。 This sensor, piezoelectric and inertial mass on the gate oxide film of the MOSFET is provided, so that the charge on the gate is sent without using lead wires.

〔発明が解決しようとする課題〕 [Problems that the Invention is to Solve]

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。 However, among the above prior art, the of a type which detects with the former piezoresistive element, has a drawback that the detection sensitivity of the acceleration or the like is not sufficient. 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。 On the other hand, those of the latter because it must provide a piezoelectric element and the inertial mass on the FET, the sensor becomes large, also it had become costly.

そこで本発明は、簡単な構造によって高感度に加速度、 The present invention, acceleration with high sensitivity by a simple structure,
触圧、気圧、機械的振動等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。 Sawa圧, pressure, and an object thereof is to provide a semiconductor sensor which can detect the mechanical vibration.

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

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化合物半導体の電界効果トランジスタ(FE The semiconductor sensor according to the present invention comprises a support, a deformable member which is deformed by being fixed to the support physical external force (acceleration, pressure, etc.), it is formed in a portion the deformation of the deformable member is caused compound semiconductor field effect transistor (FE
T)とを備え、電界効果トランジスタの閾値の変化により上記の物理的な外力を検知するようにしている。 And a T), so that to detect a physical external force above a change in the threshold of the field effect transistor.

ここで、半導体センサであって、電界効果トランジスタのゲート電極が、化合物半導体からなるチャネル層上に形成されて可変形部材の変形が生じたときにも当該チャネル層から剥離しない程度に当該チャネル層に密着している第1の金属層と、この第1の金属層上に形成されて可変形部材の変形が生じたときにチャネル層にストレスを生じさせる程度の高ヤング率の材料からなる第2の金属層とから構成されていることを特徴とする。 Here, a semiconductor sensor, the gate electrode of the field effect transistor, the channel layer so as not to peel from the channel layer even when being formed in the channel layer made of a compound semiconductor deformation of the deformable member caused a first metal layer, which is in close contact with the, first made of a material of a high Young's modulus enough to cause stress in the channel layer when formed deformation of the deformable member occurring in the first metal layer characterized in that it is composed of a second metal layer.

また、可変形部材は、GaAs及びGaAlAsの積層構造を有して形成されていることを特徴とする。 Further, the deformable member is characterized in that it is formed to have a stacked structure of GaAs and GaAlAs.

〔作用〕 [Action]

本発明の構成によれば、化合物半導体のFETの変形が加わると、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、FETの閾値ガ変化する。 According to the configuration of the present invention, the deformation of the compound semiconductor FET is applied, the interface stress caused polarization of the gate electrode and the channel layer appears, it changes the threshold moth FET. 従って、この閾値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。 Thus, by knowing the change in the threshold, it is possible to detect 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, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention.

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、 Figure 1 is a perspective view of the basic structure of the embodiment, FIG. (A) shows a type (cantilever type) for detecting the acceleration,
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。 FIG (b) shows the type (diaphragm type) for detecting the pressure. 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がエピタキシャル成長されている。 In the sensor of FIG. (A), for example on a semiconductor substrate 1 made of silicon (Si), for example, crystal growth layer 2 of gallium arsenide (GaAs) is epitaxially grown. 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。 Then, part of the semiconductor substrate 1 (a portion of the symbol A in the figure) is removed by etching, the left portion of FIG forms a cantilever 3 as deformable members. 片持梁3の基端部の結晶成長層2にはショットキゲート電界効果トランジスタ(MESFET)がイオン注入法などで形成され、これがストレス検知FET4をなしいる。 The crystal growth layer 2 of the base end portion of the cantilever 3 Schottky gate field effect transistor (MESFET) is formed by ion implantation or the like, which has no stress sensing FET 4. 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。 The support side of the cantilever 3 on the crystal growth layer 2 parts (right side in the drawing), the signal processing circuit 5 for processing such as amplification to the detection signal are 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 The first diagram in device (a), when the acceleration is applied in the direction of arrow G in the drawing, a semiconductor substrate 1 of the cantilever 3 side governor weight
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。 Act as 1G, crystal growth layer of a portion indicated by an arrow A is (deformable member) 2 will be bent. すると、この屈曲によるストレスがストレス検知FET4の閾値(V th )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。 Then, the stress due to the bending by varying the threshold value (V th) of the stress sensing FET 4, thus resulting in the above acceleration is detected. なお、ストレス検知FET4の閾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。 In order to detect the stress by the threshold change in stress sensing FET4, it is necessary to form an inverter by combining for example a resistor, also becomes the need or to amplify the detection signal, these circuits element is 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) In the sensor of Fig. 1 (b), although the figure (a) similarly to the crystal growth layer 2 on the semiconductor substrate 1 is formed, the portion A is the drawing to be removed by etching of the semiconductor substrate 1 (a )
と異なっている。 It is different from the. すなわち、この実施例では装置の中央部分(第1の部分K 1 )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よる可変形部材が構成され、それを取り囲む第2の部分K 2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。 That is, this embodiment is configured central portion (first portion K 1) semiconductor substrate 1 in is removed by etching or the like crystal growth layer 2 by deformable member of the device, a second portion K 2 surrounding it crystal growth layer semiconductor substrate 1 is left in and forms a (deformable member) 2 of the support. 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、MESFETとして形成されている。 Note that the stress detection FET4 the crystal growth layer 2 of a portion stress caused by pressure (portion to be the deformable member) is formed as MESFET. 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 The crystal growth layer 2 of a portion the semiconductor substrate 1 is left (support portion)
には、信号処理回路5が別途に形成されている。 The signal processing circuit 5 are separately formed.

この第1図(b)の装置において、例えば矢印Gの方向に圧力が加わると、K 1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。 The apparatus of the Fig. 1 (b), for example, a pressure is applied in the direction of arrow G, the diaphragm shown in K 1 is curved upwardly, causing stress. すると、圧電効果によるゲート直下の分極によってストレス検知FET4の閾値が変化するので、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。 Then, the threshold of the stress sensing FET4 by polarization under the gate due to the piezoelectric effect is changed, for example by Crossed inverter circuit of a resistor in the same manner as FIG. 1 (a), quantitatively detecting the pressure of the can.

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, by referring to FIG. 2 through FIG. 5 will be specifically described the arrangement and the detection principle of the acceleration sensor constructed in accordance with the present invention.

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。 As shown in FIG. 2, the upper surface of the semiconductor substrate 1 is formed by crystal growth layer 2 is an epitaxial growth method, the central portion is cantilever 3 The semiconductor substrate 1 and the crystal growth layer 2 is removed in a substantially Ω-shape and it forms a. 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が残存されて錘り1Gをなし、片持梁3の基端部にはMESFETからなるストレス検知FET4が形成されている。 Then, the semiconductor substrate 1 is left on the tip portion of the cantilever 3 as deformable members without the governor weight 1G with, the proximal end of the cantilever 3 is formed with a stress detection FET4 consisting MESFET . このストレス検知FET4 The stress detection FET4
の具体的構成は第3図のようになっており、ストレスの変化は第4図のようになっているが、詳細な説明は後述する。 Specific configuration of is as shown in Figure 3, although the change in stress is as FIG. 4, a detailed description will be given later. 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。 Further, the cantilever beam 3 other portions of the crystal growth layer 2 is formed a semiconductor resistor R are wired to form an inverter circuit together with the stress detecting FET 4. 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。 While this specific configuration and operation of the inverter circuit is configured as shown in FIG. 5, a description thereof will be provided 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。 In the above specific example, when acceleration is applied in the direction of arrow G in the figure occurs bent base end portion of the cantilever 3 by governor weight 1G, therefore stress appears. すると、化合物半導体にイオン注入等を行なうことで形成されているストレス検知FET4は、ゲート電極とチャネル層の界面でいわゆる電圧効果による分極によって閾値が変化する。 Then, the stress detection FET4 are formed by performing ion implantation or the like to the compound semiconductor, the threshold is changed by polarization due to the so-called voltage drop at the interface between the gate electrode and the channel layer. 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。 On the other hand, since the resistance R not applied stress, the resistivity does not change. 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V D ,V 1 Therefore, the voltage V D, V 1 to an inverter circuit consisting of the stress sensing FET4 and a resistor R from the pad 6
およびアースレベルを印加すると電圧V Oが出力される。 And the voltage V O is output upon application of a ground level.
この出力電圧V O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。 The output voltage V O is input to the signal processing circuit 5, wherein the 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。 Configuration stress detection FET4 used in the Examples are as shown in Figure 3. 同図(a)はストレス検知FET4をなすMESFETの平面図であり、同図(b)はのA 1 −A 2線断面図である。 FIG (a) is a plan view of a MESFET forming the stress sensing FET 4, a drawing (b) Hano A 1 -A 2 cross-sectional view taken along line. 図示の通り、半絶縁性のGaAsからなる結晶成長層2にはn型GaAs層21がイオン注入等で形成され、 As shown, n-type GaAs layer 21 in the crystal growth layer 2 composed of a semi-insulating GaAs is formed by ion implantation or the like,
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。 The source electrode 4S and a drain electrode 4D are on both sides made of, for example, Au / AuGe as an ohmic metal is formed by, for example, a lift-off method. 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、 Gate electrode 4G which is formed between the source electrode 4S and a drain electrode 4D are made from the underside of titanium (Ti) layer 41 and an upper tungsten (W) layer 42,
そのゲート長はL g 、ゲート電極高さはH gとなっている。 Its gate length L g, gate electrode height has a H g.

このようなMESFET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とn型GsAs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。 In such a MESFET, the stress is applied in the direction of the arrow ST in Figure 3, the interface shear stress acts between the channel layer of the gate electrode 4G and the n-type GsAs layer 21, it is polarized in the channel layer by the piezoelectric effect occur. この分極による閾値の変化は、第4図に示すようにチャネル層の表面でのストレスに依存する。 Change in the threshold due to the polarization is dependent on the stress in the surface of the channel layer as shown in Figure 4.

ここで、上記の構造のMESFETをストレス検知FET4として効果的に作用させるためには、下記のような特徴を有していることが望ましい。 Here, in order to effectively act MESFET of the structure as a stress detecting FET4, it is desirable to have the following characteristics. 第1は、ゲート長L gが小さくなる程、感度が高くなることである。 First, as the gate length L g is small is that the sensitivity is high. すなわち、第4図に示すように、ゲート長L gが1.8μm程度のものに比べて、ゲート長L gが0.8μm程度のものでは2倍以上の感度が得られる。 That is, as shown in FIG. 4, the gate length L g is compared to that of about 1.8 .mu.m, the sensitivity of more than 2 times of the order of the gate length L g is 0.8μm is obtained. 第2は、ゲート電極4Gとn型GaAs層21のチャネル層の密着性が高い程、ストレス検知FET4として用いるのに適していることである。 Second, the higher the adhesion of the channel layer of the gate electrode 4G and the n-type GaAs layer 21 is that it is suitable for use as a stress sensing FET 4. この密着性の向上のためには、前述のようにゲート電極4Gの下側層41として Because of this adhesion improving as the lower layer 41 of the gate electrode 4G as described above
500Å程度の厚さのTiを用いればよい。 It may be used Ti of about 500Å thickness. 第3は、ゲート電極4Gは高ヤング率である程、チャネル層の表面に大きな分極を生じさせうるということである。 Third, the higher the gate electrode 4G is a high Young's modulus, is that may give rise to large polarization on the surface of the channel layer. このように高ヤング率にするためには、前述のようにゲート電極4Gの上側層42に3000Å程度の厚さのW(4.1×10 12 dyn/cm 2 To such a high Young's modulus, W having a thickness of about 3000Å on the upper layer 42 of the gate electrode 4G as described above (4.1 × 10 12 dyn / cm 2)
を用いればよい。 The may be used. なお、TiW,TiWシリサイド、Wシリサイドを用いることも可能である。 It is also possible to use TiW, TiW silicide, a W silicide. またゲート電極4Gの高さH gを大きくすることによって、チャネル層に加えられるせん断応力を大きくしてもよい。 Further by increasing the height H g of the gate electrode 4G, it may be increased shear stress applied to the channel layer.

このようにして得られた閾値の変化は、例えば第5図(a)ようなインバータ回路で検出できる。 Such changes in the thresholds obtained by the can be detected by the inverter circuit as for example FIG. 5 (a). すなわち、 That is,
ストレス検知FET4としてのMESFETのゲートに電圧V Iを印加する。 Applying a voltage V I to MESFET gate as stress sensing FET 4. すると、出力電圧V Oは電圧V Iに依存して第5図(b)のように変化する。 Then, the output voltage V O changes as Figure 5, depending on the voltage V I (b). ここで、MESFETの閾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。 Here, falling point of the output voltage V O with a threshold of MESFET changes is shifted as shown by an arrow of FIG. 5 (b). そこで、ゲートへの入力電圧V I =V P Therefore, the input voltage V I = V P to the gate
に設定すると、出力電圧V Oの変化からMESFETに加わるストレスを検知することができる。 When set, it is possible to detect the stress applied to the MESFET 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。 Incidentally, if configured diaphragm, cantilever etc. In compound semiconductor as in the embodiment, it is possible to form the stress detection FET4 directly to the portion where the stress of the compound semiconductor is caused. 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。 Here, the circuit formed on the compound semiconductor work well, even under high-temperature environment, since the performed signal processing in a high speed, it is possible to provide a high-precision semiconductor sensor having excellent environmental resistance. 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。 Then, it is possible to form a signal processing circuit 5 for processing the output signal to the same compound semiconductor according to the crystal growth layer 2 can be made very compact configuration of the semiconductor sensor.

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。 Furthermore, the semiconductor sensor of the above embodiment can be by a very simple production process, high accuracy fabrication. 以下、この事情を第6図により具体的に説明する。 Will be specifically described below this situation by Figure 6.

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。 First, a semiconductor substrate 1 made of Si, to form a crystal growth layer 2 of GaAs on the upper surface by an epitaxial growth method. そして、ストレス検知FET4および信号処理回路5 The stress detection FET4 and the signal processing circuit 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)。 Ion implantation in the crystal growth layer 2 is formed using a lift-off method or the like (FIG. 6 (a) shown). 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)。 Thereafter, the entire surface in the photoresist film 10 coated by the window portions to be removed of the semiconductor substrate 1 by Akesuru (FIG. 6 (b) shown). 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。 The Apertures may for example be a known photolithography technique.

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。 Next, we removed the semiconductor substrate 1 from the opening of the photoresist film 10 by etching. 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、CF 4プラズマを使用する。 Here, the etchant in use of wet etching using an acid of HF system, the etchant when a dry etching method, using a CF 4 plasma. 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 By using such an etchant, Ga whereas Si is easily removed
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。 As is hardly etched, thus only the semiconductor substrate 1 of the portion of the arrow A as shown in FIG. 6 (c) can be selectively removed. 最後に、フォトレジスト膜10をアセントなどで除去すると、第6図(d)のようなカンチレバー構造を実現できる。 Finally, removal of the photoresist film 10 or the like ascent can be realized cantilever structure as shown in FIG. 6 (d).

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、ストレス検知FET4としてのFETは第7図のようなものであってもよい。 For example, FET as stress detection FET4 may be such as Figure 7. 同図(a)では、半絶縁性GaAs In FIG. (A), semi-insulating GaAs
からなる結晶成長層2の上にメサ状にn型GaAs層21が形成され、この上にゲート電極4G、ソース電極4Sおよびドレイン電極4Dが形成されてMESFETが構成されている。 n-type GaAs layer 21 is formed in a mesa shape on the crystal growth layer 2 of the gate electrode 4G thereon, a source electrode 4S and a drain electrode 4D are formation MESFET is formed. 同図(b)では、半絶縁性GaAsからなる結晶成長層2にn + In FIG. (B), the crystal growth layer 2 made of semi-insulating GaAs n +
型GaAsからなるオーミックコンタクト層22,23形成され、その上にソース電極4Sおよびドレイン電極4Dが形成されている。 It formed the ohmic contact layers 22, 23 made of mold GaAs, a source electrode 4S and a drain electrode 4D thereon is formed. そして、ソース電極4Sとドレイン電極4Dの間にはi型のGaAlAs層が形成され、その上にゲート電極 Further, between the source electrode 4S and a drain electrode 4D i-type GaAlAs layer is formed, the gate electrode is formed thereon
4Gが形成され、これによりいわゆるMISFETが構成されている。 4G is formed, thereby a so-called MISFET is formed. また、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。 As the types of sensors is not limited diaphragm, the cantilever, the pressure causes a stress such as by acceleration, as long as the type detecting the stress, such as two-point support or four point support may be any. また、支持体や可変形部材は半導体に限らず、 The support and the deformable member is not limited to the semiconductor,
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。 Alumina may be like, gallium phosphide not limited material forming the stress detection FET4 the GaAs (GaP), indium phosphide (InP), or the like gallium aluminum arsenide (GaAlAs).

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。 Furthermore, the signal processing circuit may not be integrally formed on the crystal growth layer can be provided on a separate chip.
また、閾値の変化を検出するための回路は、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。 The circuit for detecting a change in the threshold, not limited to the inverter circuit as shown in Example.

〔発明の効果〕 〔Effect of the invention〕

以上、詳細に説明した通り本発明では、化合物半導体の Above, the following invention has been described in detail, the compound semiconductor
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、FETの閾値が変化する。 When deformation FET is applied, stress occurs appears polarized in the interface between the gate electrode and the channel layer, the threshold of the FET is changed. 従って、この閾値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。 Thus, by knowing the change in the threshold, it is possible to detect acceleration, pressure and the like. 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。 The semiconductor sensor structure is a very simple, it is possible to 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MESFET Figure 1 is a perspective view showing a basic structure of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a specific example of an acceleration sensor constructed according to the present invention, FIG. 3 is used in an embodiment of the present invention MESFET
の構造を示す図、第4図は、MESFETに加わるストレスによる閾値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図は、実施例に係る半導体センサの製造工程を示す断面図、第7図は、本発明に適用可能な他のFETの構造を示す断面図である。 Shows the structure of FIG. 4 is a characteristic diagram showing a change in threshold due to stress applied to the MESFET, FIG. 5 is a diagram depicting the action of the circuit for detecting the threshold change, FIG. 6, in accordance with Example cross-sectional view showing the manufacturing process of a semiconductor sensor, FIG. 7 is a sectional view showing the structure of other applicable FET in the present invention. 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、4G…ゲート電極、4S…ソース電極、4D…ドレイン電極、5…信号処理回路、10…フォトレジスト膜。 A semiconductor substrate which becomes 1 ... support, 1G ... governor weight, 2 ... crystal growth layer made of a deformable member, 4 ... stress sensing FET, 4G ... gate electrode, 4S ... source electrode, 4D ... drain electrode, 5 ... signal processing circuit, 10 ... photoresist film.

Claims (4)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【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形成された化合物半導体の電界効果トランジスタとを備え、前記電界効果トランジスタの閾値の変化により前記外力を検知する半導体センサであって、 前記電界効果トランジスタのゲート電極が、前記化合物半導体からなるチャネル層上に形成されて前記可変形部材の変形が生じたときにも当該チャネル層から剥離しない程度に当該チャネル層に密着している第1の金属層と、この第1の金属層上に形成されて前記可変形部材の変形が生じたときに前記チャネル層にストレスを生じさせる程度の高ヤング率の材料からなる第2の金属層とから構成されていることを特徴とする半導体センサ。 And 1. A support, and a deformable member which is deformed by external physical force is fixed to the support, and a field effect transistor of this compound deformation are formed in portions resulting deformable member Semiconductor wherein the a semiconductor sensor for detecting the external force by a change in the threshold of the field effect transistor, a gate electrode of the field effect transistor, the deformation of the deformable member is formed in the channel layer made of the compound semiconductor a first metal layer in close contact to the channel layer so as not to peel from the channel layer even when produced, when the deformation of the deformable member has occurred is formed on the first metal layer semiconductor sensor characterized in that it is composed of a second metal layer made of a material having a high Young's modulus enough to cause stress to the channel layer.
  2. 【請求項2】前記第1の金属層は、Tiで形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体センサ。 Wherein said first metal layer, a semiconductor sensor according to claim 1, characterized in that it is formed by Ti.
  3. 【請求項3】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形成された化合物半導体の電界効果トランジスタとを備え、前記電界効果トランジスタの閾値の変化により前記外力を検知する半導体センサであって、 前記可変形部材は、CaAs及びGaAlAsの積層構造を有して形成されていることを特徴とする半導体センサ。 3. A support, and a deformable member which is deformed by external physical force is fixed to the support, and a field effect transistor of this compound deformation are formed in portions resulting deformable member Semiconductor comprising a semiconductor sensor comprising a semiconductor sensor for detecting the external force by a change in the threshold of the field effect transistor, said deformable member is characterized by being formed with a layered structure of CaAs and GaAlAs.
  4. 【請求項4】前記可変形部材は前記支持体に固着して設けられた半導体結晶成長層からなり、この半導体結晶成長層には前記半導体抵抗の抵抗率変化にもとづく検出信号を増幅する信号処理回路が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項3記載の半導体センサ。 Wherein said deformable member is made of semiconductor crystal growth layer provided by fixing to the support, the signal processing in the semiconductor crystal growth layer for amplifying a detection signal based on the changes in resistivity of the semiconductor resistor the semiconductor sensor according to claim 1 or claim 3, wherein the circuit is formed.
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