JPH09162421A - 圧抵抗素子およびその製造方法 - Google Patents
圧抵抗素子およびその製造方法Info
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
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Abstract
(57)【要約】
【課題】非常に小さな圧力も感知して計測することがで
き、従来の技術で圧抵抗体に使用された半導体材料に比
べて素子の性能を向上される金属材料を用いた圧抵抗素
子を提供する。 【解決手段】Ｍｏ−Ｃ合金超薄膜にて形成されるの圧抵
抗体と、この圧抵抗体の両端に接触して形成される第１
電極および第２電極と、上記の圧抵抗体の表面と第１電
極および第２電極の一部表面とをカバーするＳｉ−Ｃ絶
縁膜により構成された保護絶縁膜とを有する圧抵抗素子
およびその製造方法を提供する。
き、従来の技術で圧抵抗体に使用された半導体材料に比
べて素子の性能を向上される金属材料を用いた圧抵抗素
子を提供する。 【解決手段】Ｍｏ−Ｃ合金超薄膜にて形成されるの圧抵
抗体と、この圧抵抗体の両端に接触して形成される第１
電極および第２電極と、上記の圧抵抗体の表面と第１電
極および第２電極の一部表面とをカバーするＳｉ−Ｃ絶
縁膜により構成された保護絶縁膜とを有する圧抵抗素子
およびその製造方法を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧抵抗素子に関す
るもので、特にＭｏ−Ｃ超薄膜を圧抵抗体に使用した圧
抵抗素子およびその製造方法に関するものである。
るもので、特にＭｏ−Ｃ超薄膜を圧抵抗体に使用した圧
抵抗素子およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧抵抗体は、加わる圧力によってその電
気抵抗が変化する特性を持つ。こうした圧抵抗素子は、
一般的に計測用あるいは、感知用素子として使用され
る。また、素子の中の圧電材料に加わる圧力によって上
記の圧電材料の抵抗が変化するのを利用して重さを測定
したり、あるいはある物体の積載有無を感知するのに使
用される。
気抵抗が変化する特性を持つ。こうした圧抵抗素子は、
一般的に計測用あるいは、感知用素子として使用され
る。また、素子の中の圧電材料に加わる圧力によって上
記の圧電材料の抵抗が変化するのを利用して重さを測定
したり、あるいはある物体の積載有無を感知するのに使
用される。
【０００３】一般的に従来の技術において、圧抵抗素子
を製造するにおいて使用される圧電材料としては、半導
体材料が使用されている。
を製造するにおいて使用される圧電材料としては、半導
体材料が使用されている。
【０００４】しかし半導体材料を圧抵抗体に使用した場
合、半導体材料の電気伝導が金属に比べて低いため、圧
力に対する抵抗の変化率が低く、圧力の変化に対して敏
感でない欠点がある。
合、半導体材料の電気伝導が金属に比べて低いため、圧
力に対する抵抗の変化率が低く、圧力の変化に対して敏
感でない欠点がある。
【０００５】また、圧抵抗素子の電極として形成される
金属と半導体材料との接触界面の接触抵抗が高いため、
動作電圧が増加されるという問題点がある。さらに、半
導体材料を形成してこれをパターニング（ｐａｔｔｅｎ
ｉｎｇ）することに工程上の難しさがあり、また、電極
用金属との接触抵抗が高い。
金属と半導体材料との接触界面の接触抵抗が高いため、
動作電圧が増加されるという問題点がある。さらに、半
導体材料を形成してこれをパターニング（ｐａｔｔｅｎ
ｉｎｇ）することに工程上の難しさがあり、また、電極
用金属との接触抵抗が高い。
【０００６】したがって、圧抵抗体として使用される材
料としては、圧力に敏感に反応し、形成工程においても
容易な金属材料が好ましい。
料としては、圧力に敏感に反応し、形成工程においても
容易な金属材料が好ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術の問
題点を解決するための本発明の目的は、圧抵抗体として
圧力に敏感に反応する金属材料の薄膜を使用して、圧力
の変化によって敏感に抵抗が変化する圧抵抗素子および
その製造方法を提供することにある。
題点を解決するための本発明の目的は、圧抵抗体として
圧力に敏感に反応する金属材料の薄膜を使用して、圧力
の変化によって敏感に抵抗が変化する圧抵抗素子および
その製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した目的を実現する
ための本発明の第１の態様による圧抵抗素子は、基板上
に超薄膜のＭｏ−Ｃパターンにて形成される圧抵抗体；
上記の圧抵抗体の両端に接続して形成される第１電極お
よび第２電極；上記の圧抵抗体の表面と第１電極および
第２電極の表面上に上記の圧抵抗体を上部の導電性物質
から絶縁すると同時に保護する絶縁膜として形成されて
いる絶縁保護膜を含むことを特徴とする。
ための本発明の第１の態様による圧抵抗素子は、基板上
に超薄膜のＭｏ−Ｃパターンにて形成される圧抵抗体；
上記の圧抵抗体の両端に接続して形成される第１電極お
よび第２電極；上記の圧抵抗体の表面と第１電極および
第２電極の表面上に上記の圧抵抗体を上部の導電性物質
から絶縁すると同時に保護する絶縁膜として形成されて
いる絶縁保護膜を含むことを特徴とする。
【０００９】また、本発明の第２の態様による圧抵抗素
子の製造方法は、基板上に圧抵抗材料としてＭｏ−Ｃ膜
を蒸着して、これをパターニングし、基板上の所定の領
域に圧抵抗体を形成する工程；上記基板および圧抵抗体
の全表面に金属を蒸着した後、パターニングして上記圧
抵抗体の両端に接触する第１電極と第２電極とを形成す
る工程；上記圧抵抗体と電極の全面に絶縁性物質の膜を
蒸着した後、この絶縁性物質の膜を圧抵抗体の全面と第
１電極および第２電極の一部とをカバーするようにパタ
ーニングして保護絶縁膜を形成する工程とを含むことを
特徴とする。
子の製造方法は、基板上に圧抵抗材料としてＭｏ−Ｃ膜
を蒸着して、これをパターニングし、基板上の所定の領
域に圧抵抗体を形成する工程；上記基板および圧抵抗体
の全表面に金属を蒸着した後、パターニングして上記圧
抵抗体の両端に接触する第１電極と第２電極とを形成す
る工程；上記圧抵抗体と電極の全面に絶縁性物質の膜を
蒸着した後、この絶縁性物質の膜を圧抵抗体の全面と第
１電極および第２電極の一部とをカバーするようにパタ
ーニングして保護絶縁膜を形成する工程とを含むことを
特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
した図面を参照して詳しく説明する。
した図面を参照して詳しく説明する。
【００１１】図１は、本発明による圧抵抗素子の断面構
造を図示した断面図である。
造を図示した断面図である。
【００１２】本発明による圧抵抗素子は図１に図示した
ようにシリコンウエハーのような半導体基板あるいは絶
縁性基板１０上に所定の幅を持つＭｏ−Ｃ圧抵抗体１２
が形成されており、この圧抵抗体１２の両端に接触され
た導電性金属材の第１電極１３ａと第２電極１３ｂが形
成されており、上記の圧抵抗体１２の全表面と第１電極
１３ａおよび第２電極１３ｂの一部との表面上に、上記
の圧抵抗体１２に対する保護膜としてＳｉ−Ｃ膜のよう
な絶縁体膜で保護絶縁膜１４が形成されている構造を持
っている。
ようにシリコンウエハーのような半導体基板あるいは絶
縁性基板１０上に所定の幅を持つＭｏ−Ｃ圧抵抗体１２
が形成されており、この圧抵抗体１２の両端に接触され
た導電性金属材の第１電極１３ａと第２電極１３ｂが形
成されており、上記の圧抵抗体１２の全表面と第１電極
１３ａおよび第２電極１３ｂの一部との表面上に、上記
の圧抵抗体１２に対する保護膜としてＳｉ−Ｃ膜のよう
な絶縁体膜で保護絶縁膜１４が形成されている構造を持
っている。
【００１３】こうした構造で製造された本発明の圧抵抗
素子は上記の圧抵抗体１２が０．１５ｎｍないし５ｎｍ
の厚さを持つＭｏ−Ｃ膜にて形成されており、実質的に
上記のＭｏ−Ｃ膜が単原子層を形成する。そのため、微
細な圧力条件でも圧抵抗体１２の抵抗が変化し、第１電
極１３ａと第２電極１３ｂを通じて流れる電流が変化す
るようになる。
素子は上記の圧抵抗体１２が０．１５ｎｍないし５ｎｍ
の厚さを持つＭｏ−Ｃ膜にて形成されており、実質的に
上記のＭｏ−Ｃ膜が単原子層を形成する。そのため、微
細な圧力条件でも圧抵抗体１２の抵抗が変化し、第１電
極１３ａと第２電極１３ｂを通じて流れる電流が変化す
るようになる。
【００１４】すなわち、上記の圧抵抗体１２は超薄膜に
て形成されて圧抵抗体１２に圧力が加わる場合、圧力を
支える原子の個数が非常に少ないので、単位原子が受け
る力が大きくなって原子と原子の間の距離に差が発生し
て、電子の抵抗が充分に変わるようになる。
て形成されて圧抵抗体１２に圧力が加わる場合、圧力を
支える原子の個数が非常に少ないので、単位原子が受け
る力が大きくなって原子と原子の間の距離に差が発生し
て、電子の抵抗が充分に変わるようになる。
【００１５】つまり、圧抵抗体１２の厚さが非常に薄い
ので、小さい圧力でも容易に長さが伸びるようになり、
これによって圧抵抗体１２の長さに変化が発生して電気
抵抗が増加するようになるのである。
ので、小さい圧力でも容易に長さが伸びるようになり、
これによって圧抵抗体１２の長さに変化が発生して電気
抵抗が増加するようになるのである。
【００１６】なお、本実施の形態において、Ｍｏ−Ｃ膜
とは、ＭｏとＣとの合金膜を表す。言い換えれば、膜を
構成する主たる原子が、Ｍｏ原子およびＣ原子である膜
を表す。Ｍｏ−Ｃ膜には、Ｍｏ原子、Ｃ原子以外の不純
物原子を、わずかに含んでいる膜も含まれる。
とは、ＭｏとＣとの合金膜を表す。言い換えれば、膜を
構成する主たる原子が、Ｍｏ原子およびＣ原子である膜
を表す。Ｍｏ−Ｃ膜には、Ｍｏ原子、Ｃ原子以外の不純
物原子を、わずかに含んでいる膜も含まれる。
【００１７】以下、上述した本発明の圧抵抗素子の製造
方法を図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）の工程断面図を参照
して詳しく説明する。
方法を図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）の工程断面図を参照
して詳しく説明する。
【００１８】図２（Ａ）のように、絶縁性基板あるいは
半導体基板上の絶縁性基板１０上にＭｏ−Ｃターゲット
を反応炉の中に実装して、常温より５００℃範囲内の温
度を加えた状態で、反応ガスとしてアセチレンあるいは
メタンガスを注入してＭｏ−Ｃターゲットをスパッタリ
ングさせて０．１５ないし５ｎｍの厚さを持つＭｏ−Ｃ
膜を形成する。なお、Ｍｏ−Ｃターゲットは、ＭｏとＣ
との合金のターゲットである。
半導体基板上の絶縁性基板１０上にＭｏ−Ｃターゲット
を反応炉の中に実装して、常温より５００℃範囲内の温
度を加えた状態で、反応ガスとしてアセチレンあるいは
メタンガスを注入してＭｏ−Ｃターゲットをスパッタリ
ングさせて０．１５ないし５ｎｍの厚さを持つＭｏ−Ｃ
膜を形成する。なお、Ｍｏ−Ｃターゲットは、ＭｏとＣ
との合金のターゲットである。
【００１９】この時、形成される膜のＭｏとＣのモル比
の範囲が１：３から３：１までになるように形成する。
の範囲が１：３から３：１までになるように形成する。
【００２０】つぎに、基板の全表面上に電極形成用物質
膜として、金属膜１３を蒸着する。
膜として、金属膜１３を蒸着する。
【００２１】続いて、上記のＭｏ−Ｃ膜をフォトリソグ
ラフィによってパターニングして基板１０上に所定の幅
を持つ圧抵抗体１２を形成する。
ラフィによってパターニングして基板１０上に所定の幅
を持つ圧抵抗体１２を形成する。
【００２２】続いて、図２（Ｂ）に図示したように、圧
抵抗体１２の両端に電極を形成するための上記の金属膜
１３をフォトリソグラフィにてパターニングする。これ
により、圧抵抗体１２の両端に接触される第１電極１３
ａと第２電極１３ｂを形成する。そして、全表面上に上
記の圧抵抗体１２の露出された表面を電気的に絶縁させ
るために、圧抵抗体物質と電気的に絶縁され、しかも、
化学的に反応しない絶縁性物質膜１４ａとしてＳｉ−Ｃ
膜を全表面上に形成する。
抵抗体１２の両端に電極を形成するための上記の金属膜
１３をフォトリソグラフィにてパターニングする。これ
により、圧抵抗体１２の両端に接触される第１電極１３
ａと第２電極１３ｂを形成する。そして、全表面上に上
記の圧抵抗体１２の露出された表面を電気的に絶縁させ
るために、圧抵抗体物質と電気的に絶縁され、しかも、
化学的に反応しない絶縁性物質膜１４ａとしてＳｉ−Ｃ
膜を全表面上に形成する。
【００２３】続いて、図２（Ｃ）に図示したように、上
記の絶縁性物質膜１４ａをフォトリソグラフィにてパタ
ーニングして、圧抵抗体１２の表面と第１電極１３ａお
よび第２電極１３ｂの一部をカバーする保護絶縁膜１４
を形成して圧抵抗素子を製造する。
記の絶縁性物質膜１４ａをフォトリソグラフィにてパタ
ーニングして、圧抵抗体１２の表面と第１電極１３ａお
よび第２電極１３ｂの一部をカバーする保護絶縁膜１４
を形成して圧抵抗素子を製造する。
【００２４】なお、本実施の形態において、Ｓｉ−Ｃ膜
とは、膜を構成する主たる原子が、Ｓｉ原子およびＣ原
子である膜を表す。Ｓｉ−Ｃ膜には、Ｓｉ原子およびＣ
原子以外の不純物原子を含んでいる膜も含まれる。
とは、膜を構成する主たる原子が、Ｓｉ原子およびＣ原
子である膜を表す。Ｓｉ−Ｃ膜には、Ｓｉ原子およびＣ
原子以外の不純物原子を含んでいる膜も含まれる。
【００２５】上述した方法によって製造された本発明の
圧抵抗素子は圧抵抗体として、Ｍｏ−Ｃ超薄膜を形成し
ている。これによって、保護絶縁膜１４パターンの上部
に非常に小さい圧力が加わる場合にも、圧抵抗体の原子
間の距離に変化が発生して自体の抵抗が増加することに
よって第１電極１３ａと第２電極１３ｂを通じて流れる
電流量が減少するようになる。
圧抵抗素子は圧抵抗体として、Ｍｏ−Ｃ超薄膜を形成し
ている。これによって、保護絶縁膜１４パターンの上部
に非常に小さい圧力が加わる場合にも、圧抵抗体の原子
間の距離に変化が発生して自体の抵抗が増加することに
よって第１電極１３ａと第２電極１３ｂを通じて流れる
電流量が減少するようになる。
【００２６】したがって、こうした圧抵抗素子は、低い
圧力条件下でも敏感に反応するため、超小型、高感度の
変換器、圧力計および加速計器に応用することができ
る。また製造工程が物質の蒸着とフォトリソグラフィ工
程によって構成できるため、一つの基板上に多数個の圧
抵抗素子を形成させてアレイを作ることができ、映像記
録システムのセンサーとして使用できる。
圧力条件下でも敏感に反応するため、超小型、高感度の
変換器、圧力計および加速計器に応用することができ
る。また製造工程が物質の蒸着とフォトリソグラフィ工
程によって構成できるため、一つの基板上に多数個の圧
抵抗素子を形成させてアレイを作ることができ、映像記
録システムのセンサーとして使用できる。
【００２７】
【発明の効果】上述してきたように、本発明によれば、
圧抵抗体として圧力に敏感に反応する金属材料の薄膜を
使用することにより、圧力の変化によって敏感に抵抗が
変化する圧抵抗素子およびその製造方法を提供すること
ができる。
圧抵抗体として圧力に敏感に反応する金属材料の薄膜を
使用することにより、圧力の変化によって敏感に抵抗が
変化する圧抵抗素子およびその製造方法を提供すること
ができる。
【図１】本発明による圧抵抗素子の構成を示す断面図。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）本発明による圧抵抗素
子の製造工程を示す断面図。
子の製造工程を示す断面図。
１０ 基板 １２ 圧抵抗体 １３ 金属膜 １３ａ 第１電極 １３ｂ 第２電極 １４ａ 絶縁膜 １４ 保護絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミンチェオル シン 大韓民国、デェジョン、チュングク、テピ ュンドン、サムブ アパートメント 23− 72
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上にＭｏ−Ｃ超薄膜のパターンにて
形成される圧抵抗体；上記の圧抵抗体の両端にそれぞれ
接続して形成される第１電極および第２電極；上記の圧
抵抗体の表面と第１電極および第２電極の表面上に上記
の圧抵抗体を上部の導電性物質から絶縁すると同時に保
護する絶縁膜として形成される絶縁保護膜を含むことを
特徴とする圧抵抗素子。 - 【請求項２】 請求項１において、 上記の絶縁保護膜がＳｉ−Ｃ膜であることを特徴とする
圧抵抗素子。 - 【請求項３】 請求項１において、 上記の圧抵抗体が、０．１５ないし５ｎｍの厚さを持つ
ことを特徴とする圧抵抗素子。 - 【請求項４】 基板上に圧抵抗材料としてＭｏ−Ｃ膜を
蒸着し、これをパターニングして基板上の所定の領域に
圧抵抗体を形成する工程と、 上記基板および圧抵抗体の全表面に金属を蒸着した後、
パターニングして上記圧抵抗体の両端にそれぞれ接触す
る第１電極と第２電極とを形成する工程と、 上記圧抵抗体と電極の全面に絶縁性物質の膜を蒸着した
後、この絶縁性物質の膜を圧抵抗体の全面と第１電極と
第２電極の一部とをカバーするようにパターニングして
保護絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴とする圧
抵抗素子の製造方法。 - 【請求項５】 請求項４において、 上記圧抵抗体はＭｏ−Ｃターゲットを反応炉に実装し
て、反応ガスとしてアセチレンあるいはメタンガスを注
入した状態で５００℃以下の温度を加えて形成すること
を特徴とする圧抵抗素子の製造方法。 - 【請求項６】 請求項４において、 上記圧抵抗体は、１．５ないし５ｎｍの厚さに形成され
ることを特徴とする圧抵抗素子の製造方法。 - 【請求項７】 請求項４において、 上記保護絶縁膜は、Ｓｉ−Ｃ膜にて形成されることを特
徴とする圧抵抗素子の製造方法。 - 【請求項８】 請求項４において、 上記圧抵抗体は、ＭｏとＣのモル比の範囲が１：３から
３：１までの比率で形成させることを特徴とする圧抵抗
素子の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950047862A KR0174872B1 (ko) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 압 저항 소자 및 그의 제조방법 |
| KR95-47862 | 1995-12-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09162421A true JPH09162421A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3255852B2 JP3255852B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=19438614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22534896A Expired - Fee Related JP3255852B2 (ja) | 1995-12-08 | 1996-08-27 | 圧抵抗素子およびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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