JPH11219852A - エレクトレット素子 - Google Patents

エレクトレット素子

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JPH11219852A
JPH11219852A JP10018644A JP1864498A JPH11219852A JP H11219852 A JPH11219852 A JP H11219852A JP 10018644 A JP10018644 A JP 10018644A JP 1864498 A JP1864498 A JP 1864498A JP H11219852 A JPH11219852 A JP H11219852A
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JP
Japan
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electret
layer
silicon
silicon oxide
electrode
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Pending
Application number
JP10018644A
Other languages
English (en)
Inventor
Takuro Nakamura
卓郎 中邑
Mitsuo Ichiya
光雄 一矢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11219852A publication Critical patent/JPH11219852A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G7/00Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
    • H01G7/02Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高濃度不純物半導体により形成された電極1
4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、エピタキシャル法により形成された低濃
度不純物シリコン層12が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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、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、
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、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、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、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、エピタキシャル法に
より形成され、電極を形成する高濃度不純物半導体より
抵抗率が大きいシリコン半導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、シ
リコン半導体層が、低濃度の不純物が添加されたシリコ
ン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、シリコン半導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。
【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、酸化シリコンエレクトレット層
が、熱酸化法により形成されていることを特徴とする。
【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3のいずれかに記載のエレク
トレット素子において、酸化シリコンエレクトレット層
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】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が直接接してエレクト
レット素子が形成されている場合は、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、電極と酸化シリコンエレクト
レット層の間にシリコン半導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は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。
【0015】また更に、電極と酸化シリコンエレクトレ
ット層が直接接してエレクトレット素子が形成されてい
る場合、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、シリコン半
導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。
【0016】
【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。
【0017】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、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と共に接したシリコン半導体層12が
形成されているエレクトレット素子であり、電極14
は、シリコン基板16上に、層状に形成されている。な
お上記シリコン半導体層12は、電極14を形成する高
濃度不純物半導体より抵抗率が大きいシリコンにより形
成された半導体層であり、エピタキシャル法により形成
された層である。
【0018】このように電極14と酸化シリコンエレク
トレット層10の間にシリコン半導体層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1
0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
にシリコン半導体層12が形成されている場合、シリコ
ン半導体層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。
【0019】なおシリコン半導体層12は、電極14を
形成する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、低濃度の不純
物が添加されたシリコンや、不純物が添加されていない
シリコンにより形成された層が挙げられる。なお、シリ
コン半導体層12が、低濃度の不純物が添加されたシリ
コンにより形成されていると、シリコン半導体層12の
抵抗率を調整しやすく好ましい。このシリコン半導体層
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。
【0020】このシリコン半導体層12は、エピタキシ
ャル法により形成された層であり、この形成する具体的
条件としては、例えば、四塩化ケイ素と、キャリアガス
として水素ガスと、不純物源として水素化ヒ素ガスを用
いて、成長温度1100℃で処理して電極14上に成長
させることにより形成することができる。なおこの場
合、シリコン半導体層12の抵抗率の調整方法として
は、不純物源の濃度で調整することができる。
【0021】なお、図2に示すように、シリコン半導体
層12を多層構造とし、シリコン半導体層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、シリコン半導体層
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。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。
【0022】本発明のエレクトレット素子を構成する電
極14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、一般的には、シリコン基板16やガラス
基板のような基体の表面に層状に形成される。この層状
に形成する方法としては、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る。なお、シリ
コン基板16の表面に形成する場合には、シリコン基板
16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。
【0023】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、酸化シリコンにより
形成されたエレクトレットであり、シリコン半導体層1
2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。
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、1μm程度が好まし
い。
【0024】この酸化シリコンの層の形成方法として
は、例えば、熱酸化法や、プラズマCVD法や、LPC
VD法により形成することができる。なお、シリコン半
導体層12がエピタキシャル法により形成されているた
め、上記のような各種方法で酸化シリコンの層を形成し
ても、寿命が長いエレクトレット素子が得られ、汎用性
が高い製造が可能となっている。
【0025】酸化シリコンの層を形成する具体的方法と
しては、熱酸化法の場合、例えば、水素、酸素、窒素ガ
スを用い、1100℃で加熱することによりシリコン半
導体層12の表面部を熱酸化して形成する。なお必要に
応じて、酸化シリコンの層を形成した後、ヘキサメチル
ジシランザンで化学的に処理したり、100℃程度で加
熱してアニールを行う。
【0026】また、プラズマCVD法の場合、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
せてシリコン半導体層12上に酸化シリコンを堆積させ
ることにより形成する。
【0027】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に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。
【0028】
【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、上記のよう
なシリコン半導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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【符号の説明】
10 酸化シリコンエレクトレット層 12 シリコン半導体層 14 電極 16 シリコン基板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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、エピタキシャル法により形成
    され、電極を形成する高濃度不純物半導体より抵抗率が
    大きいシリコン半導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。
  2. 【請求項2】 シリコン半導体層が、低濃度の不純物が
    添加されたシリコン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。
  3. 【請求項3】 シリコン半導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又は
    請求項2記載のエレクトレット素子。
  4. 【請求項4】 酸化シリコンエレクトレット層が、熱酸
    化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3のいずれかに記載のエレクトレット素子。
  5. 【請求項5】 酸化シリコンエレクトレット層が、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3のいずれかに記載のエレクトレット
    素子。
JP10018644A 1998-01-30 1998-01-30 エレクトレット素子 Pending JPH11219852A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008141171A (ja) * 2006-11-10 2008-06-19 Sanyo Electric Co Ltd エレクトレット素子および静電動作装置
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
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
WO2015169485A1 (de) * 2014-05-08 2015-11-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur herstellung eines mehrschichtigen elektret-bauteils

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008141171A (ja) * 2006-11-10 2008-06-19 Sanyo Electric Co Ltd エレクトレット素子および静電動作装置
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
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
US8971553B2 (en) 2009-04-27 2015-03-03 Nitto Denko Corporation Electret material and electrostatic-type acoustic transducer
EP2426683A4 (en) * 2009-04-27 2015-08-26 Nitto Denko Corp ELECTRET MATERIAL AND ACOUSTIC TRANSDUCER OF ELECTROSTATIC TYPE
WO2015169485A1 (de) * 2014-05-08 2015-11-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur herstellung eines mehrschichtigen elektret-bauteils
KR20160149302A (ko) * 2014-05-08 2016-12-27 로베르트 보쉬 게엠베하 다층 일렉트릿 컴포넌트를 제조하기 위한 방법
CN106463262A (zh) * 2014-05-08 2017-02-22 罗伯特·博世有限公司 用于制造多层驻极体部件的方法
CN106463262B (zh) * 2014-05-08 2019-02-01 罗伯特·博世有限公司 用于制造多层驻极体部件的方法

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