JPH11219851A - エレクトレット素子 - Google Patents
エレクトレット素子Info
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- JPH11219851A JPH11219851A JP10017397A JP1739798A JPH11219851A JP H11219851 A JPH11219851 A JP H11219851A JP 10017397 A JP10017397 A JP 10017397A JP 1739798 A JP1739798 A JP 1739798A JP H11219851 A JPH11219851 A JP H11219851A
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- silicon
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属又は高濃度不純物半導体により形成され
た電極１４の表面に酸化シリコンエレクトレット層１０
を形成したエレクトレット素子であって、寿命が長いエ
レクトレット素子を提供する。 【解決手段】 電極１４と酸化シリコンエレクトレット
層１０の間に、高濃度不純物半導体より抵抗率が大きい
半導電体層１２が形成されている。
た電極１４の表面に酸化シリコンエレクトレット層１０
を形成したエレクトレット素子であって、寿命が長いエ
レクトレット素子を提供する。 【解決手段】 電極１４と酸化シリコンエレクトレット
層１０の間に、高濃度不純物半導体より抵抗率が大きい
半導電体層１２が形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気的に帯電した
エレクトレットを電極の表面に形成したエレクトレット
素子に関するものである。
エレクトレットを電極の表面に形成したエレクトレット
素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、永久的電気分極を有する誘電
体であるエレクトレットを電極の表面に形成したエレク
トレット素子が、例えば特開昭５７−１４２９５号に記
載されたような静電型マイクロホンや、静電リレー等に
用いられている。上記エレクトレットの材料としては、
有機系の高分子重合体が従来より使用されているが、近
年では、ＩＣ・ＬＳＩ等の微細加工技術を利用してエレ
クトレットの薄膜化・小型化を図るために、有機系の材
料に代えて、例えば、特開平８−２９８７９４号に記載
されたような、酸化シリコンを用いたエレクトレットが
検討されている。
体であるエレクトレットを電極の表面に形成したエレク
トレット素子が、例えば特開昭５７−１４２９５号に記
載されたような静電型マイクロホンや、静電リレー等に
用いられている。上記エレクトレットの材料としては、
有機系の高分子重合体が従来より使用されているが、近
年では、ＩＣ・ＬＳＩ等の微細加工技術を利用してエレ
クトレットの薄膜化・小型化を図るために、有機系の材
料に代えて、例えば、特開平８−２９８７９４号に記載
されたような、酸化シリコンを用いたエレクトレットが
検討されている。
【０００３】この酸化シリコンを用いたエレクトレット
は、有機系のエレクトレットと比べて、高温でも良好な
帯電安定性を有するという特徴や、薄膜（例えば、厚さ
１０μｍ以下）化が容易であるという特徴や、各種基体
の表面に形成することが可能であるという特徴が有り増
加しつつある。
は、有機系のエレクトレットと比べて、高温でも良好な
帯電安定性を有するという特徴や、薄膜（例えば、厚さ
１０μｍ以下）化が容易であるという特徴や、各種基体
の表面に形成することが可能であるという特徴が有り増
加しつつある。
【０００４】なお、この各種基体の表面に形成する方法
としては、例えばシリコンの表面に形成する場合には、
シリコンを直接表面酸化して形成する方法や、シリコン
及び酸素を含有するプラズマＣＶＤ法（プラズマ気相成
長法）によって形成することが検討されており、シリコ
ン以外の基体の表面に形成する場合には、上記と同様の
プラズマＣＶＤ法によって形成することが検討されてい
る。
としては、例えばシリコンの表面に形成する場合には、
シリコンを直接表面酸化して形成する方法や、シリコン
及び酸素を含有するプラズマＣＶＤ法（プラズマ気相成
長法）によって形成することが検討されており、シリコ
ン以外の基体の表面に形成する場合には、上記と同様の
プラズマＣＶＤ法によって形成することが検討されてい
る。
【０００５】しかし、このような方法で形成した酸化シ
リコンエレクトレットの期待寿命は、有機系のエレクト
レットと比べて短く、数ヶ月程度であるという問題があ
った。そのため、酸化シリコンエレクトレットの寿命を
増大するために、酸化シリコンを電気的に帯電させる前
に、ヘキサメチルジシランザン（ＨＭＤＳ）で酸化シリ
コンを化学的に処理する方法が提案されている。しかし
この方法は、寿命を増大する効果が小さいうえに、処理
しにくいという難点があった。
リコンエレクトレットの期待寿命は、有機系のエレクト
レットと比べて短く、数ヶ月程度であるという問題があ
った。そのため、酸化シリコンエレクトレットの寿命を
増大するために、酸化シリコンを電気的に帯電させる前
に、ヘキサメチルジシランザン（ＨＭＤＳ）で酸化シリ
コンを化学的に処理する方法が提案されている。しかし
この方法は、寿命を増大する効果が小さいうえに、処理
しにくいという難点があった。
【０００６】また、シリコンの表面にエレクトレットを
形成する場合の寿命を増大するために、直接表面酸化に
より酸化シリコンを形成した後、酸化シリコンを電気的
に帯電させる前に、その酸化シリコンを加熱する方法が
提案されている（the 7th international symposium on
electrets(1991) 663,668）。しかしこの方法の場合
も、寿命を著しく増大することがないうえに、加熱によ
って帯電安定性を低下させるという難点があった。
形成する場合の寿命を増大するために、直接表面酸化に
より酸化シリコンを形成した後、酸化シリコンを電気的
に帯電させる前に、その酸化シリコンを加熱する方法が
提案されている（the 7th international symposium on
electrets(1991) 663,668）。しかしこの方法の場合
も、寿命を著しく増大することがないうえに、加熱によ
って帯電安定性を低下させるという難点があった。
【０００７】なお、シリコン及び酸素を含有するプラズ
マＣＶＤ法によってシリコンの表面にエレクトレットを
形成する場合には、条件を調整することによって、２〜
３年程度の寿命のエレクトレットを形成することが実現
されている。しかし、エレクトレット素子の用途拡大や
低コスト化のために、金属や高濃度不純物半導体により
形成された電極の表面等、抵抗率が比較的小さい基体の
表面に酸化シリコンエレクトレット層を形成してエレク
トレット素子を形成した場合には、プラズマＣＶＤ法の
条件を調整しても寿命を増大する効果は小さく、更なる
改善が望まれている。
マＣＶＤ法によってシリコンの表面にエレクトレットを
形成する場合には、条件を調整することによって、２〜
３年程度の寿命のエレクトレットを形成することが実現
されている。しかし、エレクトレット素子の用途拡大や
低コスト化のために、金属や高濃度不純物半導体により
形成された電極の表面等、抵抗率が比較的小さい基体の
表面に酸化シリコンエレクトレット層を形成してエレク
トレット素子を形成した場合には、プラズマＣＶＤ法の
条件を調整しても寿命を増大する効果は小さく、更なる
改善が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を改善するために成されたもので、その目的とするとこ
ろは、金属又は高濃度不純物半導体により形成された電
極の表面に、酸化シリコンエレクトレット層を形成した
エレクトレット素子であって、寿命が長いエレクトレッ
ト素子を提供することにある。
を改善するために成されたもので、その目的とするとこ
ろは、金属又は高濃度不純物半導体により形成された電
極の表面に、酸化シリコンエレクトレット層を形成した
エレクトレット素子であって、寿命が長いエレクトレッ
ト素子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
エレクトレット素子は、金属又は高濃度不純物半導体に
より形成された電極の表面に、酸化シリコンエレクトレ
ット層を形成したエレクトレット素子において、上記電
極と酸化シリコンエレクトレット層の間に、高濃度不純
物半導体より抵抗率が大きい半導電体層が形成されてい
ることを特徴とする。
エレクトレット素子は、金属又は高濃度不純物半導体に
より形成された電極の表面に、酸化シリコンエレクトレ
ット層を形成したエレクトレット素子において、上記電
極と酸化シリコンエレクトレット層の間に、高濃度不純
物半導体より抵抗率が大きい半導電体層が形成されてい
ることを特徴とする。
【００１０】本発明の請求項２に係るエレクトレット素
子は、請求項１記載のエレクトレット素子において、半
導電体層が、低濃度の不純物が添加されたシリコン、又
は低濃度の不純物が添加されたシリコンカーバイドによ
り形成されていることを特徴とする。
子は、請求項１記載のエレクトレット素子において、半
導電体層が、低濃度の不純物が添加されたシリコン、又
は低濃度の不純物が添加されたシリコンカーバイドによ
り形成されていることを特徴とする。
【００１１】本発明の請求項３に係るエレクトレット素
子は、請求項１又は請求項２記載のエレクトレット素子
において、半導電体層が、低濃度の不純物が添加された
非晶質シリコン、低濃度の不純物が添加された微結晶シ
リコン、低濃度の不純物が添加された多結晶シリコン、
低濃度の不純物が添加された非晶質シリコンカーバイ
ド、低濃度の不純物が添加された微結晶シリコンカーバ
イド及び低濃度の不純物が添加された多結晶シリコンカ
ーバイドからなる群の中から選ばれた少なくとも１種に
より形成されていることを特徴とする。
子は、請求項１又は請求項２記載のエレクトレット素子
において、半導電体層が、低濃度の不純物が添加された
非晶質シリコン、低濃度の不純物が添加された微結晶シ
リコン、低濃度の不純物が添加された多結晶シリコン、
低濃度の不純物が添加された非晶質シリコンカーバイ
ド、低濃度の不純物が添加された微結晶シリコンカーバ
イド及び低濃度の不純物が添加された多結晶シリコンカ
ーバイドからなる群の中から選ばれた少なくとも１種に
より形成されていることを特徴とする。
【００１２】本発明の請求項４に係るエレクトレット素
子は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のエレク
トレット素子において、半導電体層のうち酸化シリコン
エレクトレット層側の部分の抵抗率の大きさが、電極側
の部分の抵抗率より大きいことを特徴とする。
子は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のエレク
トレット素子において、半導電体層のうち酸化シリコン
エレクトレット層側の部分の抵抗率の大きさが、電極側
の部分の抵抗率より大きいことを特徴とする。
【００１３】本発明の請求項５に係るエレクトレット素
子は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のエレク
トレット素子において、半導電体層が、プラズマＣＶＤ
法により形成されていることを特徴とする。
子は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のエレク
トレット素子において、半導電体層が、プラズマＣＶＤ
法により形成されていることを特徴とする。
【００１４】本発明の請求項６に係るエレクトレット素
子は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のエレク
トレット素子において、半導電体層及び酸化シリコンエ
レクトレット層が共に、プラズマＣＶＤ法により形成さ
れていることを特徴とする。
子は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のエレク
トレット素子において、半導電体層及び酸化シリコンエ
レクトレット層が共に、プラズマＣＶＤ法により形成さ
れていることを特徴とする。
【００１５】従来のエレクトレット素子のように、電極
と酸化シリコンエレクトレット層の間に半導電体層が形
成されていない場合は、電極の酸化シリコンエレクトレ
ット層と接する部分に凹凸が有ると、凸の部分に電荷の
集中が起こり、その結果、その電荷の集中が起こった部
分から電荷が放電しやすくなって、酸化シリコンエレク
トレット層内に帯電している電荷が減少しやすくなり、
寿命が短くなる。それに対して本発明に係るエレクトレ
ット素子は、間に半導電体層が形成されているため、電
界が緩和されて凸の部分に電荷の集中が起こりにくくな
り、酸化シリコンエレクトレット層内の電荷が放電しに
くくなって、寿命が長くなると考えられる。
と酸化シリコンエレクトレット層の間に半導電体層が形
成されていない場合は、電極の酸化シリコンエレクトレ
ット層と接する部分に凹凸が有ると、凸の部分に電荷の
集中が起こり、その結果、その電荷の集中が起こった部
分から電荷が放電しやすくなって、酸化シリコンエレク
トレット層内に帯電している電荷が減少しやすくなり、
寿命が短くなる。それに対して本発明に係るエレクトレ
ット素子は、間に半導電体層が形成されているため、電
界が緩和されて凸の部分に電荷の集中が起こりにくくな
り、酸化シリコンエレクトレット層内の電荷が放電しに
くくなって、寿命が長くなると考えられる。
【００１６】また更に、間に半導電体層が形成されてい
ない場合、抵抗率の小さい電極と酸化シリコンエレクト
レット層との界面には電荷を捕獲することができないた
め、このエレクトレット素子は酸化シリコンエレクトレ
ット層内に捕獲した電荷のみによって作動することにな
るが、本発明に係るエレクトレット素子は、半導電体層
と酸化シリコンエレクトレット層の間の界面にも電荷を
捕獲することができるため、酸化シリコンエレクトレッ
ト層内に捕獲した電荷と界面に捕獲した電荷をあわせて
作動することができ、寿命が長くなると考えられる。
ない場合、抵抗率の小さい電極と酸化シリコンエレクト
レット層との界面には電荷を捕獲することができないた
め、このエレクトレット素子は酸化シリコンエレクトレ
ット層内に捕獲した電荷のみによって作動することにな
るが、本発明に係るエレクトレット素子は、半導電体層
と酸化シリコンエレクトレット層の間の界面にも電荷を
捕獲することができるため、酸化シリコンエレクトレッ
ト層内に捕獲した電荷と界面に捕獲した電荷をあわせて
作動することができ、寿命が長くなると考えられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明に係るエレクトレット素子
を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るエレク
トレット素子の一実施の形態の断面を説明する図であ
り、図２は本発明に係るエレクトレット素子の他の実施
の形態の断面を説明する図である。
を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るエレク
トレット素子の一実施の形態の断面を説明する図であ
り、図２は本発明に係るエレクトレット素子の他の実施
の形態の断面を説明する図である。
【００１８】本発明に係るエレクトレット素子の一実施
の形態は、図１に示すように、金属又は高濃度不純物半
導体により形成された電極１４と、酸化シリコンエレク
トレット層１０の間に、これらの電極１４及び酸化シリ
コンエレクトレット層１０と共に接した半導電体層１２
が形成されているエレクトレット素子である。
の形態は、図１に示すように、金属又は高濃度不純物半
導体により形成された電極１４と、酸化シリコンエレク
トレット層１０の間に、これらの電極１４及び酸化シリ
コンエレクトレット層１０と共に接した半導電体層１２
が形成されているエレクトレット素子である。
【００１９】このように電極１４と酸化シリコンエレク
トレット層１０の間に半導電体層１２が形成されている
と、電極１４と酸化シリコンエレクトレット層１０の間
の電界を緩和することが可能となるため、寿命が長いエ
レクトレット素子となると考えられる。また更に、電極
１４と酸化シリコンエレクトレット層１０の間に半導電
体層１２が形成されている場合、半導電体層１２と酸化
シリコンエレクトレット層１０の間の界面にも電荷を捕
獲することができるため、酸化シリコンエレクトレット
層１０内に捕獲した電荷と界面に捕獲した電荷をあわせ
て作動することができ、寿命が長くなると考えられる。
トレット層１０の間に半導電体層１２が形成されている
と、電極１４と酸化シリコンエレクトレット層１０の間
の電界を緩和することが可能となるため、寿命が長いエ
レクトレット素子となると考えられる。また更に、電極
１４と酸化シリコンエレクトレット層１０の間に半導電
体層１２が形成されている場合、半導電体層１２と酸化
シリコンエレクトレット層１０の間の界面にも電荷を捕
獲することができるため、酸化シリコンエレクトレット
層１０内に捕獲した電荷と界面に捕獲した電荷をあわせ
て作動することができ、寿命が長くなると考えられる。
【００２０】なお半導電体層１２は、電極１４を形成す
ることが可能な高濃度不純物半導体と、絶縁体との間の
抵抗率を有する物質により形成された層であり、例え
ば、低濃度の不純物が添加されたシリコンや、低濃度の
不純物が添加されたシリコンカーバイドや、不純物が添
加されていないシリコン等のシリコン系のものや、架橋
ポリエチレン樹脂にカーボンの粉末を混合したもの等の
樹脂に導電物質を混合した混合物や、カーボン等により
形成された層が挙げられる。この半導電体層１２の厚み
としては、特に限定するものではないが、０．５μｍ程
度が好ましい。
ることが可能な高濃度不純物半導体と、絶縁体との間の
抵抗率を有する物質により形成された層であり、例え
ば、低濃度の不純物が添加されたシリコンや、低濃度の
不純物が添加されたシリコンカーバイドや、不純物が添
加されていないシリコン等のシリコン系のものや、架橋
ポリエチレン樹脂にカーボンの粉末を混合したもの等の
樹脂に導電物質を混合した混合物や、カーボン等により
形成された層が挙げられる。この半導電体層１２の厚み
としては、特に限定するものではないが、０．５μｍ程
度が好ましい。
【００２１】なお、半導電体層１２が、低濃度の不純物
が添加されたシリコン又は低濃度の不純物が添加された
シリコンカーバイドにより形成されていると、高温でも
良好な帯電安定性を有するエレクトレット素子となり好
ましい。なお、低濃度の不純物が添加されたシリコンと
しては、低濃度の不純物が添加された非晶質シリコン、
低濃度の不純物が添加された微結晶シリコン及び低濃度
の不純物が添加された多結晶シリコンが挙げられ、低濃
度の不純物が添加されたシリコンカーバイドとしては、
低濃度の不純物が添加された非晶質シリコンカーバイ
ド、低濃度の不純物が添加された微結晶シリコンカーバ
イド及び低濃度の不純物が添加された多結晶シリコンカ
ーバイドが挙げられる。
が添加されたシリコン又は低濃度の不純物が添加された
シリコンカーバイドにより形成されていると、高温でも
良好な帯電安定性を有するエレクトレット素子となり好
ましい。なお、低濃度の不純物が添加されたシリコンと
しては、低濃度の不純物が添加された非晶質シリコン、
低濃度の不純物が添加された微結晶シリコン及び低濃度
の不純物が添加された多結晶シリコンが挙げられ、低濃
度の不純物が添加されたシリコンカーバイドとしては、
低濃度の不純物が添加された非晶質シリコンカーバイ
ド、低濃度の不純物が添加された微結晶シリコンカーバ
イド及び低濃度の不純物が添加された多結晶シリコンカ
ーバイドが挙げられる。
【００２２】この半導電体層１２の形成方法としては、
例えば、低濃度の不純物が添加されたシリコンや、低濃
度の不純物が添加されたシリコンカーバイドや、不純物
が添加されていないシリコン等のシリコン系の場合に
は、電極１４の表面にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタ
リング法により形成することができ、樹脂に導電物質を
混合した混合物の場合には、その混合物を用いてフィル
ムを形成し、このフィルムを電極１４に熱圧着して形成
したり、電極１４の表面に混合物を塗布することによっ
て形成することができ、カーボンの場合には、プラズマ
ＣＶＤ法や、ＲＦスパッタリング法によって形成するこ
とができる。
例えば、低濃度の不純物が添加されたシリコンや、低濃
度の不純物が添加されたシリコンカーバイドや、不純物
が添加されていないシリコン等のシリコン系の場合に
は、電極１４の表面にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタ
リング法により形成することができ、樹脂に導電物質を
混合した混合物の場合には、その混合物を用いてフィル
ムを形成し、このフィルムを電極１４に熱圧着して形成
したり、電極１４の表面に混合物を塗布することによっ
て形成することができ、カーボンの場合には、プラズマ
ＣＶＤ法や、ＲＦスパッタリング法によって形成するこ
とができる。
【００２３】上記プラズマＣＶＤ法により半導電体層１
２を形成する具体的条件としては、低濃度の不純物が添
加された非晶質シリコンの半導電体層１２を形成する場
合には、例えば、０．５モル％のホスフィンを加えたシ
ランを用いて、圧力１Ｔｏｒｒ、基板温度２００℃、放
電電力１０Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚでプラズマを発
生させて電極１４上に堆積させることにより形成するこ
とができ、低濃度の不純物が添加された微結晶シリコン
の半導電体層１２を形成する場合には、例えば、１．０
モル％のホスフィンを加えたシランを用いて、圧力０．
７Ｔｏｒｒ、基板温度３００℃、放電電力２００Ｗ、周
波数１３．５６ＭＨｚでプラズマを発生させて電極１４
上に堆積させることにより形成することができ、低濃度
の不純物が添加された多結晶シリコンの半導電体層１２
を形成する場合には、例えば、１．０モル％のホスフィ
ンを加えたシランを用いて、圧力１Ｔｏｒｒ、基板温度
５００℃、放電電力２００Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚ
でプラズマを発生させて電極１４上に堆積させることに
より形成することができる。
２を形成する具体的条件としては、低濃度の不純物が添
加された非晶質シリコンの半導電体層１２を形成する場
合には、例えば、０．５モル％のホスフィンを加えたシ
ランを用いて、圧力１Ｔｏｒｒ、基板温度２００℃、放
電電力１０Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚでプラズマを発
生させて電極１４上に堆積させることにより形成するこ
とができ、低濃度の不純物が添加された微結晶シリコン
の半導電体層１２を形成する場合には、例えば、１．０
モル％のホスフィンを加えたシランを用いて、圧力０．
７Ｔｏｒｒ、基板温度３００℃、放電電力２００Ｗ、周
波数１３．５６ＭＨｚでプラズマを発生させて電極１４
上に堆積させることにより形成することができ、低濃度
の不純物が添加された多結晶シリコンの半導電体層１２
を形成する場合には、例えば、１．０モル％のホスフィ
ンを加えたシランを用いて、圧力１Ｔｏｒｒ、基板温度
５００℃、放電電力２００Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚ
でプラズマを発生させて電極１４上に堆積させることに
より形成することができる。
【００２４】また、低濃度の不純物が添加された非晶質
シリコンカーバイドの半導電体層１２を形成する場合に
は、例えば、０．５モル％のホスフィン及び３００モル
％のメタンを加えたシランを用いて、圧力１Ｔｏｒｒ、
基板温度２５０℃、放電電力１０Ｗ、周波数１３．５６
ＭＨｚでプラズマを発生させて電極１４上に堆積させる
ことにより形成することができ、低濃度の不純物が添加
された微結晶シリコンカーバイドの半導電体層１２を形
成する場合には、例えば、１．０モル％のホスフィン及
び３００モル％のメタンを加えたシランを用いて、圧力
０．７Ｔｏｒｒ、基板温度３００℃、放電電力２００
Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚでプラズマを発生させて電
極１４上に堆積させることにより形成することができ、
低濃度の不純物が添加された多結晶シリコンカーバイド
の半導電体層１２を形成する場合には、例えば、１．０
モル％のホスフィン及び３００モル％のメタンを加えた
シランを用いて、圧力１Ｔｏｒｒ、基板温度５００℃、
放電電力２００Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚでプラズマ
を発生させて電極１４上に堆積させることにより形成す
ることができる。
シリコンカーバイドの半導電体層１２を形成する場合に
は、例えば、０．５モル％のホスフィン及び３００モル
％のメタンを加えたシランを用いて、圧力１Ｔｏｒｒ、
基板温度２５０℃、放電電力１０Ｗ、周波数１３．５６
ＭＨｚでプラズマを発生させて電極１４上に堆積させる
ことにより形成することができ、低濃度の不純物が添加
された微結晶シリコンカーバイドの半導電体層１２を形
成する場合には、例えば、１．０モル％のホスフィン及
び３００モル％のメタンを加えたシランを用いて、圧力
０．７Ｔｏｒｒ、基板温度３００℃、放電電力２００
Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚでプラズマを発生させて電
極１４上に堆積させることにより形成することができ、
低濃度の不純物が添加された多結晶シリコンカーバイド
の半導電体層１２を形成する場合には、例えば、１．０
モル％のホスフィン及び３００モル％のメタンを加えた
シランを用いて、圧力１Ｔｏｒｒ、基板温度５００℃、
放電電力２００Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚでプラズマ
を発生させて電極１４上に堆積させることにより形成す
ることができる。
【００２５】また、樹脂に導電物質を混合した混合物の
半導電体層１２を形成する場合には、例えば、架橋ポリ
エチレン樹脂に１０〜４０重量％のカーボンの粉末を混
合した混合物を用いて１０〜５０μｍのフィルムを形成
し、このフィルムを電極１４に熱圧着して形成すること
ができる。
半導電体層１２を形成する場合には、例えば、架橋ポリ
エチレン樹脂に１０〜４０重量％のカーボンの粉末を混
合した混合物を用いて１０〜５０μｍのフィルムを形成
し、このフィルムを電極１４に熱圧着して形成すること
ができる。
【００２６】また、カーボンの半導電体層１２をプラズ
マＣＶＤ法により形成する場合には、例えば、１０〜２
００モル％の水素を加えたメタンを用いて、圧力０．１
Ｔｏｒｒ、基板温度３００℃、放電電力２００Ｗ、周波
数１３．５６ＭＨｚでプラズマを発生させて電極１４上
に堆積させることにより形成することができる。
マＣＶＤ法により形成する場合には、例えば、１０〜２
００モル％の水素を加えたメタンを用いて、圧力０．１
Ｔｏｒｒ、基板温度３００℃、放電電力２００Ｗ、周波
数１３．５６ＭＨｚでプラズマを発生させて電極１４上
に堆積させることにより形成することができる。
【００２７】また、カーボンの半導電体層１２をＲＦス
パッタリング法により形成する場合には、例えば、ター
ゲットにグラファイトを用い、雰囲気ガスとして水素を
導入し、圧力０．１Ｔｏｒｒ、基板温度３００℃、放電
電力２００Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚでスパッタリン
グさせて電極１４上に堆積させることにより形成するこ
とができる。
パッタリング法により形成する場合には、例えば、ター
ゲットにグラファイトを用い、雰囲気ガスとして水素を
導入し、圧力０．１Ｔｏｒｒ、基板温度３００℃、放電
電力２００Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚでスパッタリン
グさせて電極１４上に堆積させることにより形成するこ
とができる。
【００２８】なお、半導電体層１２の抵抗率の調整方法
としては、プラズマＣＶＤ法により形成する場合には、
不純物の添加量やプラズマの発生条件で調整することが
でき、樹脂に導電物質を混合した混合物の場合には、樹
脂と導電物質の配合比率で調整することができる。
としては、プラズマＣＶＤ法により形成する場合には、
不純物の添加量やプラズマの発生条件で調整することが
でき、樹脂に導電物質を混合した混合物の場合には、樹
脂と導電物質の配合比率で調整することができる。
【００２９】なお、図２に示すように、半導電体層１２
を多層構造とし、半導電体層１２のうち酸化シリコンエ
レクトレット層１０側の部分（１２ａ）の抵抗率の大き
さが、電極１４側の部分（１２ｂ）の抵抗率より大きく
なるように形成すると、半導電体層１２全体としての電
界が緩和される効果が特に大きくなるため、特に寿命が
長いエレクトレット素子となり好ましい。
を多層構造とし、半導電体層１２のうち酸化シリコンエ
レクトレット層１０側の部分（１２ａ）の抵抗率の大き
さが、電極１４側の部分（１２ｂ）の抵抗率より大きく
なるように形成すると、半導電体層１２全体としての電
界が緩和される効果が特に大きくなるため、特に寿命が
長いエレクトレット素子となり好ましい。
【００３０】なお、半導電体層１２のうち酸化シリコン
エレクトレット層１０側の部分（１２ａ）の抵抗率の大
きさが、電極１４側の部分（１２ｂ）の抵抗率より大き
くなるように形成する方法としては、例えばプラズマＣ
ＶＤ法により形成する場合には、不純物の添加量を途中
で変化させることによって形成することができる。この
場合、段階的に抵抗率が変化するように形成しても良
く、連続的に抵抗率が変化するように形成しても良い。
また、酸化シリコンエレクトレット層１０側の部分（１
２ａ）と、電極１４側の部分（１２ｂ）を異なった結晶
構造（例えば非晶質シリコンと微結晶シリコン）の組み
合わせにより形成しても良い。
エレクトレット層１０側の部分（１２ａ）の抵抗率の大
きさが、電極１４側の部分（１２ｂ）の抵抗率より大き
くなるように形成する方法としては、例えばプラズマＣ
ＶＤ法により形成する場合には、不純物の添加量を途中
で変化させることによって形成することができる。この
場合、段階的に抵抗率が変化するように形成しても良
く、連続的に抵抗率が変化するように形成しても良い。
また、酸化シリコンエレクトレット層１０側の部分（１
２ａ）と、電極１４側の部分（１２ｂ）を異なった結晶
構造（例えば非晶質シリコンと微結晶シリコン）の組み
合わせにより形成しても良い。
【００３１】本発明のエレクトレット素子を構成する電
極１４は、クロム、アルミニウム等の金属、又は高濃度
にボロンが添加されたシリコン等の高濃度不純物半導体
により形成された抵抗率の比較的小さいものであり、例
えばガラス基板のような絶縁物の表面に層状に形成され
ていても良い。この層状に形成する方法としては、金属
の場合、例えばＥＢ蒸着法、ＲＦスパッタリング法によ
り形成することができ、高濃度不純物半導体の場合、プ
ラズマＣＶＤ法、ＲＦスパッタリング法により形成する
ことができる。なお、シリコン基板の表面に高濃度不純
物半導体の層を形成して電極１４とする場合には、シリ
コン基板にボロン等の不純物を拡散させたり、イオンを
注入して形成することもできる。
極１４は、クロム、アルミニウム等の金属、又は高濃度
にボロンが添加されたシリコン等の高濃度不純物半導体
により形成された抵抗率の比較的小さいものであり、例
えばガラス基板のような絶縁物の表面に層状に形成され
ていても良い。この層状に形成する方法としては、金属
の場合、例えばＥＢ蒸着法、ＲＦスパッタリング法によ
り形成することができ、高濃度不純物半導体の場合、プ
ラズマＣＶＤ法、ＲＦスパッタリング法により形成する
ことができる。なお、シリコン基板の表面に高濃度不純
物半導体の層を形成して電極１４とする場合には、シリ
コン基板にボロン等の不純物を拡散させたり、イオンを
注入して形成することもできる。
【００３２】また、エレクトレット素子を構成する酸化
シリコンエレクトレット層１０は、酸化シリコン製のエ
レクトレットであり、半導電体層１２上に酸化シリコン
の層を形成した後、その酸化シリコンの層を帯電させる
ことによって形成したものである。
シリコンエレクトレット層１０は、酸化シリコン製のエ
レクトレットであり、半導電体層１２上に酸化シリコン
の層を形成した後、その酸化シリコンの層を帯電させる
ことによって形成したものである。
【００３３】この酸化シリコンの層の形成方法として
は、例えば、プラズマＣＶＤ法や、ＬＰＣＶＤ法により
形成することができ、その具体的方法としては、例え
ば、３０モル％の亜酸化窒素を加えたシランを用いて、
圧力０．６Ｔｏｒｒ、基板温度２００〜３００℃、放電
電力１５０Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚでプラズマを発
生させて半導電体層１２上に酸化シリコンを堆積させる
ことにより形成することができる。なお、半導電体層１
２がシリコン系のものの場合には、半導電体層１２を比
較的厚く形成しておき、この半導電体層１２の表面部を
熱酸化させて形成することも可能である。この酸化シリ
コンエレクトレット層１０の厚みとしては、特に限定す
るものではないが、２μｍ程度が好ましい。
は、例えば、プラズマＣＶＤ法や、ＬＰＣＶＤ法により
形成することができ、その具体的方法としては、例え
ば、３０モル％の亜酸化窒素を加えたシランを用いて、
圧力０．６Ｔｏｒｒ、基板温度２００〜３００℃、放電
電力１５０Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚでプラズマを発
生させて半導電体層１２上に酸化シリコンを堆積させる
ことにより形成することができる。なお、半導電体層１
２がシリコン系のものの場合には、半導電体層１２を比
較的厚く形成しておき、この半導電体層１２の表面部を
熱酸化させて形成することも可能である。この酸化シリ
コンエレクトレット層１０の厚みとしては、特に限定す
るものではないが、２μｍ程度が好ましい。
【００３４】また、酸化シリコンの層を帯電させる方法
としては、例えば、酸化シリコンの層に電子ビームを照
射し、電子を酸化シリコンの層の導入することによって
帯電させたり、導電性ワイヤからコロナ放電により発生
させた電荷を、酸化シリコンの層に導入して帯電させ
る。
としては、例えば、酸化シリコンの層に電子ビームを照
射し、電子を酸化シリコンの層の導入することによって
帯電させたり、導電性ワイヤからコロナ放電により発生
させた電荷を、酸化シリコンの層に導入して帯電させ
る。
【００３５】なお、半導電体層１２及び酸化シリコンエ
レクトレット層１０を共にプラズマＣＶＤ法により形成
すると、エレクトレット素子を形成する生産性が優れ好
ましい。なお、シングルチャンバー方式の装置を用いる
場合には、一つのＣＶＤチャンバー内で、条件を変更す
ることにより、半導電体層１２及び酸化シリコンエレク
トレット層１０を連続して形成し、マルチチャンバー方
式の装置を用いる場合には、第一のチャンバーで半導電
体層１２を形成した後、第二のチャンバーに移動させて
酸化シリコンエレクトレット層１０を形成する。
レクトレット層１０を共にプラズマＣＶＤ法により形成
すると、エレクトレット素子を形成する生産性が優れ好
ましい。なお、シングルチャンバー方式の装置を用いる
場合には、一つのＣＶＤチャンバー内で、条件を変更す
ることにより、半導電体層１２及び酸化シリコンエレク
トレット層１０を連続して形成し、マルチチャンバー方
式の装置を用いる場合には、第一のチャンバーで半導電
体層１２を形成した後、第二のチャンバーに移動させて
酸化シリコンエレクトレット層１０を形成する。
【００３６】
【発明の効果】本発明に係るエレクトレット素子は、電
極と酸化シリコンエレクトレット層の間に、高濃度不純
物半導体より抵抗率が大きい半導電体層が形成されてい
るため、寿命が長いエレクトレット素子となる。
極と酸化シリコンエレクトレット層の間に、高濃度不純
物半導体より抵抗率が大きい半導電体層が形成されてい
るため、寿命が長いエレクトレット素子となる。
【００３７】本発明の請求項２に係るエレクトレット素
子は、上記の効果に加え、高温でも良好な帯電安定性を
有するエレクトレット素子となる。
子は、上記の効果に加え、高温でも良好な帯電安定性を
有するエレクトレット素子となる。
【図１】本発明に係るエレクトレット素子の一実施の形
態の断面を説明する図である。
態の断面を説明する図である。
【図２】本発明に係るエレクトレット素子の他の実施の
形態の断面を説明する図である。
形態の断面を説明する図である。
１０ 酸化シリコンエレクトレット層 １２ 半導電体層 １４ 電極
Claims (6)
- 【請求項１】 金属又は高濃度不純物半導体により形成
された電極の表面に、酸化シリコンエレクトレット層を
形成したエレクトレット素子において、上記電極と酸化
シリコンエレクトレット層の間に、高濃度不純物半導体
より抵抗率が大きい半導電体層が形成されていることを
特徴とするエレクトレット素子。 - 【請求項２】 半導電体層が、低濃度の不純物が添加さ
れたシリコン、又は低濃度の不純物が添加されたシリコ
ンカーバイドにより形成されていることを特徴とする請
求項１記載のエレクトレット素子。 - 【請求項３】 半導電体層が、低濃度の不純物が添加さ
れた非晶質シリコン、低濃度の不純物が添加された微結
晶シリコン、低濃度の不純物が添加された多結晶シリコ
ン、低濃度の不純物が添加された非晶質シリコンカーバ
イド、低濃度の不純物が添加された微結晶シリコンカー
バイド及び低濃度の不純物が添加された多結晶シリコン
カーバイドからなる群の中から選ばれた少なくとも１種
により形成されていることを特徴とする請求項１又は請
求項２記載のエレクトレット素子。 - 【請求項４】 半導電体層のうち酸化シリコンエレクト
レット層側の部分の抵抗率の大きさが、電極側の部分の
抵抗率より大きいことを特徴とする請求項１から請求項
３のいずれかに記載のエレクトレット素子。 - 【請求項５】 半導電体層が、プラズマＣＶＤ法により
形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４
のいずれかに記載のエレクトレット素子。 - 【請求項６】 半導電体層及び酸化シリコンエレクトレ
ット層が共に、プラズマＣＶＤ法により形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記
載のエレクトレット素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10017397A JPH11219851A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | エレクトレット素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10017397A JPH11219851A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | エレクトレット素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11219851A true JPH11219851A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=11942871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10017397A Pending JPH11219851A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | エレクトレット素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11219851A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010047076A1 (ja) * | 2008-10-23 | 2010-04-29 | パナソニック株式会社 | エレクトレット電極、それを用いたアクチュエータ、振動発電器、および振動発電装置、ならびに振動発電装置を搭載した通信装置 |
| WO2010126012A1 (ja) * | 2009-04-27 | 2010-11-04 | 日東電工株式会社 | エレクトレット材および静電型音響変換器 |
| US8164231B2 (en) | 2006-11-10 | 2012-04-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electret device comprising electret film formed on main surface of substrate and electrostatic operating apparatus |
-
1998
- 1998-01-29 JP JP10017397A patent/JPH11219851A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8164231B2 (en) | 2006-11-10 | 2012-04-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electret device comprising electret film formed on main surface of substrate and electrostatic operating apparatus |
| WO2010047076A1 (ja) * | 2008-10-23 | 2010-04-29 | パナソニック株式会社 | エレクトレット電極、それを用いたアクチュエータ、振動発電器、および振動発電装置、ならびに振動発電装置を搭載した通信装置 |
| US8288917B2 (en) | 2008-10-23 | 2012-10-16 | Panasonic Corporation | Silicon oxide electret electrode with laminate insulating film surrounding short conductive film |
| JP5411871B2 (ja) * | 2008-10-23 | 2014-02-12 | パナソニック株式会社 | エレクトレット電極、それを用いたアクチュエータ、振動発電器、および振動発電装置、ならびに振動発電装置を搭載した通信装置 |
| WO2010126012A1 (ja) * | 2009-04-27 | 2010-11-04 | 日東電工株式会社 | エレクトレット材および静電型音響変換器 |
| JP2010279024A (ja) * | 2009-04-27 | 2010-12-09 | Nitto Denko Corp | エレクトレット材および静電型音響変換器 |
| US20110249834A1 (en) * | 2009-04-27 | 2011-10-13 | Nitto Denko Corporation | Electret material and electrostatic-type acoustic transducer |
| CN102227789A (zh) * | 2009-04-27 | 2011-10-26 | 日东电工株式会社 | 驻极体材料和静电型声音变换器 |
| CN103474241A (zh) * | 2009-04-27 | 2013-12-25 | 日东电工株式会社 | 驻极体材料和静电型声音变换器 |
| US8971553B2 (en) | 2009-04-27 | 2015-03-03 | Nitto Denko Corporation | Electret material and electrostatic-type acoustic transducer |
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