JPH06105232B2 - 絶縁ゲ−ト電界効果型感湿素子 - Google Patents
絶縁ゲ−ト電界効果型感湿素子Info
- Publication number
- JPH06105232B2 JPH06105232B2 JP16664786A JP16664786A JPH06105232B2 JP H06105232 B2 JPH06105232 B2 JP H06105232B2 JP 16664786 A JP16664786 A JP 16664786A JP 16664786 A JP16664786 A JP 16664786A JP H06105232 B2 JPH06105232 B2 JP H06105232B2
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- JP
- Japan
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- field effect
- moisture sensitive
- gate electrode
- effect type
- sensitive element
- Prior art date
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は水蒸気の吸着・脱着に伴う有機物の電気的イン
ピーダンスの変化から絶縁ゲート電界効果型トランジス
タを利用することにより雰囲気中の相対湿度を検出する
絶縁ゲート電界効果型感湿素子に関する。
ピーダンスの変化から絶縁ゲート電界効果型トランジス
タを利用することにより雰囲気中の相対湿度を検出する
絶縁ゲート電界効果型感湿素子に関する。
（従来の技術） 感湿素子としては従来から金属酸化物焼結結体を用いた
もの、電解質塩を用いたもの、セラミックを用いたも
の、親水性有機物を用いたもの等が知られているが、い
ずれも一長一短であり用途を選んで利用されている。親
水性有機物は感湿範囲が広く感湿応答速度が速く低コス
ト化し易い、さらに絶縁ゲート電界効果型トランジスタ
を用いて親水性有機物の電気的インピーダンスの変化を
検出することで高出力で小形の感湿素子が実現できる。
実際の素子ではゲート電極上に親水性有機物の薄膜を形
成するのであるが、その方法としては従来、浸漬あるい
はスピンコーティングによって絶縁ゲート電界効果型ト
ランジスタの表面に親水性有機物を付着させ、後に加熱
ないし光照射することで結晶化または共重合反応により
硬化せしめている。次にプラズス・エッチングでゲート
電極（一般にはAuが用いられる）上に領域を限定して親
水性有機物をパターニングする方法がよく知られてい
る。
もの、電解質塩を用いたもの、セラミックを用いたも
の、親水性有機物を用いたもの等が知られているが、い
ずれも一長一短であり用途を選んで利用されている。親
水性有機物は感湿範囲が広く感湿応答速度が速く低コス
ト化し易い、さらに絶縁ゲート電界効果型トランジスタ
を用いて親水性有機物の電気的インピーダンスの変化を
検出することで高出力で小形の感湿素子が実現できる。
実際の素子ではゲート電極上に親水性有機物の薄膜を形
成するのであるが、その方法としては従来、浸漬あるい
はスピンコーティングによって絶縁ゲート電界効果型ト
ランジスタの表面に親水性有機物を付着させ、後に加熱
ないし光照射することで結晶化または共重合反応により
硬化せしめている。次にプラズス・エッチングでゲート
電極（一般にはAuが用いられる）上に領域を限定して親
水性有機物をパターニングする方法がよく知られてい
る。
（発明が解決しようとする問題点） ゲート電極上に硬化、成膜された親水性有機物（以降感
湿膜と呼ぶ）とゲート電極との密着性に若干の問題があ
り特に90％RH以上の高湿度雰囲気中で長時間放置した場
合、ゲート電極から感湿膜が剥離することもありうる。
本発明の目的は、従来とは異なる素子構造により高湿度
雰囲気中でも安定した感湿特性を示す絶縁ゲート電界効
果型感湿素子を提供することである。
湿膜と呼ぶ）とゲート電極との密着性に若干の問題があ
り特に90％RH以上の高湿度雰囲気中で長時間放置した場
合、ゲート電極から感湿膜が剥離することもありうる。
本発明の目的は、従来とは異なる素子構造により高湿度
雰囲気中でも安定した感湿特性を示す絶縁ゲート電界効
果型感湿素子を提供することである。
（問題点を解決するための手段） この目的を達成させるために、本発明は次のような構成
としている。すなわち絶縁ゲート電界効果型トランジス
タのゲート領域を除く領域に酸化シリコンを凸状に積層
させ、素子表面の酸化シリコンに対し凹状となったゲー
ト電極上に親水性有機物が周囲の酸化シリコンの壁と接
触する状態で充満された構造としている。
としている。すなわち絶縁ゲート電界効果型トランジス
タのゲート領域を除く領域に酸化シリコンを凸状に積層
させ、素子表面の酸化シリコンに対し凹状となったゲー
ト電極上に親水性有機物が周囲の酸化シリコンの壁と接
触する状態で充満された構造としている。
（作用） 親水性有機物を加熱あるいは光照射により硬化した後の
密着性において金属であるゲート電極よりも酸化シリコ
ンの方が優れている。ゲート電極上を除く周囲に酸化シ
リコンの壁を凸状に生成し酸化シリコンの側面と接触す
る状態でゲート電極上に親水性有機物を硬化すると、生
成される感湿膜は、側面の酸化シリコンに挟持される形
でゲート電極と密着することになる。結果として、酸化
シリコンの層により、感湿膜をゲート電極上に限ってパ
ターニングしながら、ゲート電極と感湿膜の密着性を高
めることができる。
密着性において金属であるゲート電極よりも酸化シリコ
ンの方が優れている。ゲート電極上を除く周囲に酸化シ
リコンの壁を凸状に生成し酸化シリコンの側面と接触す
る状態でゲート電極上に親水性有機物を硬化すると、生
成される感湿膜は、側面の酸化シリコンに挟持される形
でゲート電極と密着することになる。結果として、酸化
シリコンの層により、感湿膜をゲート電極上に限ってパ
ターニングしながら、ゲート電極と感湿膜の密着性を高
めることができる。
（実施例） 本発明の実施例を第１図並びに第２図を参照しながら説
明する。
明する。
また、本発明による感湿素子の製造工程を第３図に示
す。
す。
本発明による絶縁ゲート電界効果型感湿素子は未処理の
Si基板にソース領域とドレイン領域を形成するため表面
を酸化させた後のソース領域とドレイン領域を除く部分
にレジストマスクをし、ソース領域とドレイン領域上の
SiO2をエッチングして取り除く。その後に不純物を拡散
し、基板（１）にソース領域（２）とドレイン領域
（３）を形成する。感湿部以外のソース・ドレイン間の
SiO2をエッチングした後基板の表面不純物濃度を上げチ
ャネルストッパ層を形成する。こうすることによりチャ
ネル以外では反転層が生じにくくなる。次に、素子のパ
ッシペーションを得るため表面のSi酸化膜（４）をかけ
なおし、更にSi3N4膜（５）を形成する。この後、ゲー
トパターニング用に全面にSiO2層（６）をスパッタで形
成し、ゲート領域以外にレジストマスクをかけゲート領
域上のSiO2層をエッチングして取り除く。次に、ソース
領域とドレイン領域からオーミック接触を取るためのコ
ンタクトホールを穴あけする。手順としてはまずコンタ
クトホール上部のSiO2を沸化アンモンによりエッチング
して取り除き、さらにその下のSi3N4膜はプラズマエッ
チングにより削除する。
Si基板にソース領域とドレイン領域を形成するため表面
を酸化させた後のソース領域とドレイン領域を除く部分
にレジストマスクをし、ソース領域とドレイン領域上の
SiO2をエッチングして取り除く。その後に不純物を拡散
し、基板（１）にソース領域（２）とドレイン領域
（３）を形成する。感湿部以外のソース・ドレイン間の
SiO2をエッチングした後基板の表面不純物濃度を上げチ
ャネルストッパ層を形成する。こうすることによりチャ
ネル以外では反転層が生じにくくなる。次に、素子のパ
ッシペーションを得るため表面のSi酸化膜（４）をかけ
なおし、更にSi3N4膜（５）を形成する。この後、ゲー
トパターニング用に全面にSiO2層（６）をスパッタで形
成し、ゲート領域以外にレジストマスクをかけゲート領
域上のSiO2層をエッチングして取り除く。次に、ソース
領域とドレイン領域からオーミック接触を取るためのコ
ンタクトホールを穴あけする。手順としてはまずコンタ
クトホール上部のSiO2を沸化アンモンによりエッチング
して取り除き、さらにその下のSi3N4膜はプラズマエッ
チングにより削除する。
その後、例えばCr,Cu,Auの順にコンタクトホールに対し
蒸着スパッタしてパッドを形成する。
蒸着スパッタしてパッドを形成する。
次にゲート電極（７）を例えばCr,Auの順に蒸着あるい
はスパッタしてつくる。
はスパッタしてつくる。
ここで、親水性有機物をスピンコーティングないし浸漬
してゲート電極上にSiO2の層で囲まれた凹部に充填した
後、加熱または光照射することで結晶化あるいは光重合
反応をひき起し硬化させて感湿膜（８）を形成する。こ
の際に感湿膜とSiO2の密着性を高めるのに、親水性有機
物を塗布する前にシラン結合試薬等の付着促進剤をスピ
ンコーティングにより素子表面に付着してもよい。
してゲート電極上にSiO2の層で囲まれた凹部に充填した
後、加熱または光照射することで結晶化あるいは光重合
反応をひき起し硬化させて感湿膜（８）を形成する。こ
の際に感湿膜とSiO2の密着性を高めるのに、親水性有機
物を塗布する前にシラン結合試薬等の付着促進剤をスピ
ンコーティングにより素子表面に付着してもよい。
この後に、感湿膜上にレジストをかけた上でO2（酸素）
中でプラズマアッシングすることによりゲート電極上以
外の親水性有機物を取り去り、感湿部パターニングを仕
上げる。また感湿膜上に信号電圧印加並びにリード線取
り出し用の電極（９）としてAu等を蒸着、スパッタす
る。最後に周辺の信号処理用の電気回路に接続できるよ
うにリード線をボンディングする。
中でプラズマアッシングすることによりゲート電極上以
外の親水性有機物を取り去り、感湿部パターニングを仕
上げる。また感湿膜上に信号電圧印加並びにリード線取
り出し用の電極（９）としてAu等を蒸着、スパッタす
る。最後に周辺の信号処理用の電気回路に接続できるよ
うにリード線をボンディングする。
以上の工程により絶縁ゲート電界効果型感湿素子が製造
できる。
できる。
本発明の構成による絶縁ゲート電界効果型感湿素子にお
いては、ゲート電極上を凸状に囲む様にパターニングさ
れたSiO2の層により、親水性有機物よりなる感湿膜が挟
持される状態でゲート電極上に硬化、形成されることに
なる。従ってゲート電極と感湿膜の密着力に加え、SiO2
と感湿膜の密着力が保持力として作用する。結果、特に
高湿雰囲気中で問題とされていた親水性有機物とゲート
電極との密着性が改善され、高湿中においても安定した
感湿特性を示す絶縁ゲート電界効果型感湿素子が得られ
る。
いては、ゲート電極上を凸状に囲む様にパターニングさ
れたSiO2の層により、親水性有機物よりなる感湿膜が挟
持される状態でゲート電極上に硬化、形成されることに
なる。従ってゲート電極と感湿膜の密着力に加え、SiO2
と感湿膜の密着力が保持力として作用する。結果、特に
高湿雰囲気中で問題とされていた親水性有機物とゲート
電極との密着性が改善され、高湿中においても安定した
感湿特性を示す絶縁ゲート電界効果型感湿素子が得られ
る。
第１図は本発明の実施例を示す素子の構造の要部断面
図、第２図は第１図で示した素子の部分別に分離して示
した平面図および断面図、第３図は本発明の素子を製造
する時の工程を示す工程説明図である。 １…基板、２…ソース領域、３…ドレイン領域、４…Si
O2層、５…Si3N4層、６…ゲートパターニングSiO2層、
７…ゲート電極、８…親水性有機物（感湿層）、９…ゲ
ート上部電極、10…ドレインコンタクトホール、11…ソ
ースコンタクトホール、12…チャンネルストッパー領
域。
図、第２図は第１図で示した素子の部分別に分離して示
した平面図および断面図、第３図は本発明の素子を製造
する時の工程を示す工程説明図である。 １…基板、２…ソース領域、３…ドレイン領域、４…Si
O2層、５…Si3N4層、６…ゲートパターニングSiO2層、
７…ゲート電極、８…親水性有機物（感湿層）、９…ゲ
ート上部電極、10…ドレインコンタクトホール、11…ソ
ースコンタクトホール、12…チャンネルストッパー領
域。
フロントページの続き (72)発明者 岩井 隆賀 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８ 株式会 社東芝横浜金属工場内 (56)参考文献 特開 昭59−164952（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁ゲート電界効果型トランジスタのゲー
ト電極を除く他の領域上に酸化シリコンを積層し、ゲー
ト電極上を素子表面の酸化シリコンに対し凹状とするこ
とにより、親水性有機物をゲート電極上に限ってパター
ニングしたことを特徴とする絶縁ゲート電界効果型感湿
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16664786A JPH06105232B2 (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | 絶縁ゲ−ト電界効果型感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16664786A JPH06105232B2 (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | 絶縁ゲ−ト電界効果型感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6325542A JPS6325542A (ja) | 1988-02-03 |
| JPH06105232B2 true JPH06105232B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=15835147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16664786A Expired - Lifetime JPH06105232B2 (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | 絶縁ゲ−ト電界効果型感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06105232B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007535662A (ja) * | 2004-04-02 | 2007-12-06 | カミンズ，チモシー | 統合電子センサ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104062322A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-09-24 | 苏州能斯达电子科技有限公司 | 一种湿度传感器及其制备方法 |
-
1986
- 1986-07-17 JP JP16664786A patent/JPH06105232B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007535662A (ja) * | 2004-04-02 | 2007-12-06 | カミンズ，チモシー | 統合電子センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6325542A (ja) | 1988-02-03 |
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