JPS5948646A - 半導体電荷センサ - Google Patents
半導体電荷センサInfo
- Publication number
- JPS5948646A JPS5948646A JP57160068A JP16006882A JPS5948646A JP S5948646 A JPS5948646 A JP S5948646A JP 57160068 A JP57160068 A JP 57160068A JP 16006882 A JP16006882 A JP 16006882A JP S5948646 A JPS5948646 A JP S5948646A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impurity concentration
- conductivity type
- sensor
- semiconductor
- low impurity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体センサに関し、特に半導体の電界効果
を電気化学変換に使用する半導体電荷センサに関するも
のである。
を電気化学変換に使用する半導体電荷センサに関するも
のである。
従来より半導体の電界効果を用いたセンサは数多く提案
されており、イオン感応膜をＭＯＳ ＦＥＴのゲート電
極のかわりに設けたｌ８ＦＥＴ（Ｉｏｎ８ｅｎｓｉｔｉ
ｖｅ ＦＥＴ ）や、ケート用ポリマ膜と該ポリマ膜に
電荷を与える電極からなる火災検知用ＦＥＴ などが
知られている。これらの１！界効果形半導体の検出原理
はゲート膜表面あるいはゲート膜中のイオンにより生ず
る電界により、ソースとドレイン間のチャネルを変調し
、ＦＥＴを流れる電流の変化に変換するものである０ しかしながら、このような従来のＦＥＴ ｍ造の半導
体センサでは出力電流の変化は小さく、電圧に変換した
場合にも大きい感度を得ることができなかった０ 本発明の目的は、従来の欠点を除去し、大きな電圧変化
か得られ、かつ高い電源電圧でも動作する新しい電界効
果形の半導体電荷センサを提供することにある。
されており、イオン感応膜をＭＯＳ ＦＥＴのゲート電
極のかわりに設けたｌ８ＦＥＴ（Ｉｏｎ８ｅｎｓｉｔｉ
ｖｅ ＦＥＴ ）や、ケート用ポリマ膜と該ポリマ膜に
電荷を与える電極からなる火災検知用ＦＥＴ などが
知られている。これらの１！界効果形半導体の検出原理
はゲート膜表面あるいはゲート膜中のイオンにより生ず
る電界により、ソースとドレイン間のチャネルを変調し
、ＦＥＴを流れる電流の変化に変換するものである０ しかしながら、このような従来のＦＥＴ ｍ造の半導
体センサでは出力電流の変化は小さく、電圧に変換した
場合にも大きい感度を得ることができなかった０ 本発明の目的は、従来の欠点を除去し、大きな電圧変化
か得られ、かつ高い電源電圧でも動作する新しい電界効
果形の半導体電荷センサを提供することにある。
本発明によれば絶縁基板上に設けられた島状半導体層に
、第１導電形の高不純物濃度領域と第２導電形の高不純
物濃度領域が独立ｌこ形成され、該２つの高不純物濃度
領域の間の半導体層が第１導電形の低不純物濃度半導体
基板層と該第２導電形の高不純物濃度領域から延長され
た第２導電形の低不純物濃度表面層から成るととも１こ
、表面が電荷を生じる感応膜で覆われてセンサ領域とな
り、該感応膜に生じた電荷により引き起こされる該第２
導電形の低不純物濃度半導体基板層の空乏層化の割合の
変化を、該島状半導体層のセンサ領域測面に設けた第２
導電形の高不純物濃度領域の電位により検出することを
特徴とする半導体電荷センサが得られる。
、第１導電形の高不純物濃度領域と第２導電形の高不純
物濃度領域が独立ｌこ形成され、該２つの高不純物濃度
領域の間の半導体層が第１導電形の低不純物濃度半導体
基板層と該第２導電形の高不純物濃度領域から延長され
た第２導電形の低不純物濃度表面層から成るととも１こ
、表面が電荷を生じる感応膜で覆われてセンサ領域とな
り、該感応膜に生じた電荷により引き起こされる該第２
導電形の低不純物濃度半導体基板層の空乏層化の割合の
変化を、該島状半導体層のセンサ領域測面に設けた第２
導電形の高不純物濃度領域の電位により検出することを
特徴とする半導体電荷センサが得られる。
以下本発明について実施例を示す口面を８照して説明す
る０第１図は本発明の一実施例を示す平面図で、絶縁体
としてサファイア、半導体としてシリコンを使用した半
導体電荷センサである。
る０第１図は本発明の一実施例を示す平面図で、絶縁体
としてサファイア、半導体としてシリコンを使用した半
導体電荷センサである。
第２図及び第３図はそれぞれ第１図のａ ａ′、ｂ−
ｂ’ における断面図で、第２．３図において、１はサ
ファイア基板、２はｐ形低不純物ｒ＃度シリコン基板層
、３はｎ形高不純物濃度領域、４はｐ形高不純物濃度領
域、５はｎ形像不純物濃度表面層、６は祿縁体、７は′
ｒ４Ｆ荷感応膜、８と９はアルミ電極、１０はｎ形高不
純物濃度領域、１１は測定端子である。
ｂ’ における断面図で、第２．３図において、１はサ
ファイア基板、２はｐ形低不純物ｒ＃度シリコン基板層
、３はｎ形高不純物濃度領域、４はｐ形高不純物濃度領
域、５はｎ形像不純物濃度表面層、６は祿縁体、７は′
ｒ４Ｆ荷感応膜、８と９はアルミ電極、１０はｎ形高不
純物濃度領域、１１は測定端子である。
該ｐ形像不純物濃度シリコン基板層２の単位面積当りの
不純物量をＱｓ（αｎ−２）、該ｎ形低不純物議度表面
層５の学位面精幽りの不、純物岱をＱｉ（”）とすれば
感応膜ｔＣ電荷が存在しない場合、Ｑｌ＜Ｑｓならば電
極９の電圧が上昇した際、該ｎ形像不純物濃度表面層５
は全領域空乏層化し、電圧上昇を吸収する。したがって
、ＱｌくＱｓでは、測定端子１１の電位は該ｎ形は不純
物濃度表面層５の空乏層化電圧に等しくなる。一方、Ｑ
ｌ〉Ｑｓならば、電極９の電圧が上昇した際、該ｐ形像
不純物濃度シリコン基板層２の方が先に空乏層化し、該
ｎ形像不純物濃度表面層５には空乏層化されない領域が
残る。したがって、Ｑｘ＞Ｑ８では、 測定端子１１の
電位は電極９の電圧と等しくなる。
不純物量をＱｓ（αｎ−２）、該ｎ形低不純物議度表面
層５の学位面精幽りの不、純物岱をＱｉ（”）とすれば
感応膜ｔＣ電荷が存在しない場合、Ｑｌ＜Ｑｓならば電
極９の電圧が上昇した際、該ｎ形像不純物濃度表面層５
は全領域空乏層化し、電圧上昇を吸収する。したがって
、ＱｌくＱｓでは、測定端子１１の電位は該ｎ形は不純
物濃度表面層５の空乏層化電圧に等しくなる。一方、Ｑ
ｌ〉Ｑｓならば、電極９の電圧が上昇した際、該ｐ形像
不純物濃度シリコン基板層２の方が先に空乏層化し、該
ｎ形像不純物濃度表面層５には空乏層化されない領域が
残る。したがって、Ｑｘ＞Ｑ８では、 測定端子１１の
電位は電極９の電圧と等しくなる。
上記の現象より、センサ領域の不純物量をＱｒがＱ８よ
りわずかに小さくなるように選べば、感応膜に生ずる電
荷により、ＱＩが静画的にＱＩ十ΔＱ１と増加した時、
センサ領域の不純量の関係はＱＩ＜ＱＳの状態からＱ！
十ΔＱｌ＞ＱＢの状態へ移る。
りわずかに小さくなるように選べば、感応膜に生ずる電
荷により、ＱＩが静画的にＱＩ十ΔＱ１と増加した時、
センサ領域の不純量の関係はＱＩ＜ＱＳの状態からＱ！
十ΔＱｌ＞ＱＢの状態へ移る。
この時、測定端子の電位はｎ形像不純物濃度表面層５の
空乏層化電圧から電極９の電圧に変化する。
空乏層化電圧から電極９の電圧に変化する。
感応膜にリンカラスを用いた本発明による半導体！荷セ
ンサの測定例を第４図に示す。ＱＩくＱＳよｌ×１０１
２ｃｒｎ″と選び電極８にＯＶｓ電極９にＺｏ。
ンサの測定例を第４図に示す。ＱＩくＱＳよｌ×１０１
２ｃｒｎ″と選び電極８にＯＶｓ電極９にＺｏ。
■印加した場合、センサ雰囲気を乾燥窒素から空気（Ｎ
度： ５０ｇ、、 ）と変化させることにより、Ｑｒ〈
ＱＳ乃）らｑＩ＋ΔＱｒ＞Ｑａ の変化が起こり、測定
端子の電位は、約２０Ｖから１００Ｖへ移り、大きな電
圧変化が得られた。
度： ５０ｇ、、 ）と変化させることにより、Ｑｒ〈
ＱＳ乃）らｑＩ＋ΔＱｒ＞Ｑａ の変化が起こり、測定
端子の電位は、約２０Ｖから１００Ｖへ移り、大きな電
圧変化が得られた。
感応膜としては、本発明の一実施例に述べたリンカラス
の他に、被検出物により電荷を発生する膜を使用するこ
とかできる０韮だ、圧力により電 ５− 位を発生する腹を感応膜とした圧力センサも本発明を適
用してつくることができる。
の他に、被検出物により電荷を発生する膜を使用するこ
とかできる０韮だ、圧力により電 ５− 位を発生する腹を感応膜とした圧力センサも本発明を適
用してつくることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図及び第
３図は、それぞれ第１図のａａ’＋ｂ−ｂ′における断
面図、第４図は本発明の一実施例の湿度センサーの特性
図である０第２図及び第３図において、１はサファイア
基板、２はｐ形低不純物濃シリコン基板層、３はｎ形高
不純物濃度領域、４はｐ形高不純物濃度領域、５はｎ形
像不純物濃度表面層、６は絶縁膜、７は感応膜として働
くリンガラス層、８゛と９はアルミ電極、１０はｎ形高
不純物濃度領域、１１は測定端子である。 代理人弁理士内原 費 ６−
３図は、それぞれ第１図のａａ’＋ｂ−ｂ′における断
面図、第４図は本発明の一実施例の湿度センサーの特性
図である０第２図及び第３図において、１はサファイア
基板、２はｐ形低不純物濃シリコン基板層、３はｎ形高
不純物濃度領域、４はｐ形高不純物濃度領域、５はｎ形
像不純物濃度表面層、６は絶縁膜、７は感応膜として働
くリンガラス層、８゛と９はアルミ電極、１０はｎ形高
不純物濃度領域、１１は測定端子である。 代理人弁理士内原 費 ６−
Claims (1)
- 絶縁基板上に設けられた島状半導体層に、第１導電形の
高不純物濃度領域と第２導電形の高不純物濃度領域が独
立に形成され、該２つの高不純物濃度領域の間の半導体
層が第１導電形の低不純物濃度半導体基板層と該第２導
電形の高不純物濃度領域から延長された第２導電形の低
不純物濃度表面層から成るとともに、表面が電荷を生じ
る感応膜で覆われてセンサ領域となり、該感応膜１こ生
じた電荷により引き起こされる該第２導電形の低不純物
濃度半導体表面層の空乏層化の割合の変化を該島状半導
体Ｊ（至）のセンサ領域測面に設けた第２導電形の高不
純物濃度領域の電位により検出することを特徴とする牛
導体電荷士ンサ〇
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57160068A JPS5948646A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 半導体電荷センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57160068A JPS5948646A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 半導体電荷センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5948646A true JPS5948646A (ja) | 1984-03-19 |
Family
ID=15707194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57160068A Pending JPS5948646A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 半導体電荷センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5948646A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61200831A (ja) * | 1985-03-05 | 1986-09-05 | Togo Kuroiwa | セラミツク濾過材 |
| JPS6352928A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-07 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 放電加工装置 |
| JPS6352900A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-07 | 東芝セラミツクス株式会社 | 糖化液のろ過装置 |
| JPH01148318A (ja) * | 1987-12-04 | 1989-06-09 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 固液分離装置 |
| JPH01299607A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-04 | Ngk Insulators Ltd | 無機多孔質膜 |
| US4902314A (en) * | 1987-11-25 | 1990-02-20 | Hidetoshi Nakajima | Gas filter |
| JPH04104806A (ja) * | 1990-08-24 | 1992-04-07 | Ngk Insulators Ltd | セラミックフィルタの製造方法 |
-
1982
- 1982-09-14 JP JP57160068A patent/JPS5948646A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61200831A (ja) * | 1985-03-05 | 1986-09-05 | Togo Kuroiwa | セラミツク濾過材 |
| JPS6352928A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-07 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 放電加工装置 |
| JPS6352900A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-07 | 東芝セラミツクス株式会社 | 糖化液のろ過装置 |
| US4902314A (en) * | 1987-11-25 | 1990-02-20 | Hidetoshi Nakajima | Gas filter |
| JPH01148318A (ja) * | 1987-12-04 | 1989-06-09 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 固液分離装置 |
| US4863617A (en) * | 1987-12-04 | 1989-09-05 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Process and apparatus for separating solid-liquid compositions |
| JPH01299607A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-04 | Ngk Insulators Ltd | 無機多孔質膜 |
| JPH0457373B2 (ja) * | 1988-05-27 | 1992-09-11 | Ngk Insulators Ltd | |
| JPH04104806A (ja) * | 1990-08-24 | 1992-04-07 | Ngk Insulators Ltd | セラミックフィルタの製造方法 |
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