JPH0720148A - 半導体センサ - Google Patents
半導体センサInfo
- Publication number
- JPH0720148A JPH0720148A JP16715293A JP16715293A JPH0720148A JP H0720148 A JPH0720148 A JP H0720148A JP 16715293 A JP16715293 A JP 16715293A JP 16715293 A JP16715293 A JP 16715293A JP H0720148 A JPH0720148 A JP H0720148A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- switching element
- semiconductor sensor
- mos transistor
- semiconductor
- Prior art date
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- Pending
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は検出対象によって移動する可動電極の
変位を、この可動電極をゲ−ト電極として使用するＭＯ
Ｓトランジスタを使って検出することで浮遊容量の影響
を無くすことを目的にしている。 【構成】本半導体加速度センサは加速度により位置が変
化する可動電極１０２、可動電極１０２をゲ−ト電極と
して有し、可動電極１０２の変位によりオン抵抗が変化
するＭＯＳトランジスタ１０６、１０７、１０８、１０
９、１１０、１１１、１１２、１１３及び、電子回路１
１４より構成される。 【効果】本発明によれば、浮遊容量の影響を無くすこと
ができるから半導体センサの小型、低コスト化を図るこ
とができる。
変位を、この可動電極をゲ−ト電極として使用するＭＯ
Ｓトランジスタを使って検出することで浮遊容量の影響
を無くすことを目的にしている。 【構成】本半導体加速度センサは加速度により位置が変
化する可動電極１０２、可動電極１０２をゲ−ト電極と
して有し、可動電極１０２の変位によりオン抵抗が変化
するＭＯＳトランジスタ１０６、１０７、１０８、１０
９、１１０、１１１、１１２、１１３及び、電子回路１
１４より構成される。 【効果】本発明によれば、浮遊容量の影響を無くすこと
ができるから半導体センサの小型、低コスト化を図るこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体センサに係り、特
にスイッチング素子、例えばバイポ−ラトランジスタや
ＭＯＳトランジスタを利用し、加速度や圧力等を計測す
る半導体センサに関する。
にスイッチング素子、例えばバイポ−ラトランジスタや
ＭＯＳトランジスタを利用し、加速度や圧力等を計測す
る半導体センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体センサについてはＥｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ １９９１年８月号の４５
〜５６ペ−ジに記載されている半導体容量式加速度セン
サのように可動電極の変位を可動電極と固定電極間の静
電容量の変化に変換し、この静電容量の変化を電子回路
によりアナログ電圧に変換することにより、加速度に応
じた電気信号を得るようなものであった。
ｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ １９９１年８月号の４５
〜５６ペ−ジに記載されている半導体容量式加速度セン
サのように可動電極の変位を可動電極と固定電極間の静
電容量の変化に変換し、この静電容量の変化を電子回路
によりアナログ電圧に変換することにより、加速度に応
じた電気信号を得るようなものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の半導体
容量式加速度センサでは静電容量を構成する可動電極及
び固定電極と、静電容量を検出する電子回路が分離され
ていた。このため、可動電極及び固定電極から電子回路
へ電気的な配線を必要とし、この電気的な配線に生じる
浮遊容量によってセンサの特性を悪化させていた。上記
従来技術では、この影響を低減するために固定電極を複
雑に配置し、更に、サ−ボ機能を有する電子回路を使用
していた。このため従来技術による半導体容量式センサ
ではチップ面積が大きく、部品実装時の不便さ及びコス
ト的に不利になっていた。
容量式加速度センサでは静電容量を構成する可動電極及
び固定電極と、静電容量を検出する電子回路が分離され
ていた。このため、可動電極及び固定電極から電子回路
へ電気的な配線を必要とし、この電気的な配線に生じる
浮遊容量によってセンサの特性を悪化させていた。上記
従来技術では、この影響を低減するために固定電極を複
雑に配置し、更に、サ−ボ機能を有する電子回路を使用
していた。このため従来技術による半導体容量式センサ
ではチップ面積が大きく、部品実装時の不便さ及びコス
ト的に不利になっていた。
【０００４】本発明の目的は可動電極の変位を、可動電
極をゲ−ト電極として有するＭＯＳトランジスタを使っ
て検出することで浮遊容量の影響をなくし、チップ面積
の低減によって実装性を改善し、低コスト化を図ること
にある。
極をゲ−ト電極として有するＭＯＳトランジスタを使っ
て検出することで浮遊容量の影響をなくし、チップ面積
の低減によって実装性を改善し、低コスト化を図ること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】検出対象に応答して位置
が変化する可動電極をＭＯＳトランジスタのゲ−ト電極
として使用することにより、可動電極の変位に応じてＭ
ＯＳトランジスタの内部状態を変化させる。この内部状
態の変化を検出することにより、浮遊容量の影響を受け
ずに可動電極の変位を検出することができる。
が変化する可動電極をＭＯＳトランジスタのゲ−ト電極
として使用することにより、可動電極の変位に応じてＭ
ＯＳトランジスタの内部状態を変化させる。この内部状
態の変化を検出することにより、浮遊容量の影響を受け
ずに可動電極の変位を検出することができる。
【０００６】
【作用】加速度に応答して位置が変化する可動電極をＭ
ＯＳトランジスタのゲ−ト電極として使用することによ
り、可動電極の変位に応じてＭＯＳトランジスタの内部
状態が変化する。このＭＯＳトランジスタを演算増幅器
の入力トランジスタとして使用することで、この演算増
幅器の出力に可動電極の変位に応じたアナログ電圧を得
ることができる。
ＯＳトランジスタのゲ−ト電極として使用することによ
り、可動電極の変位に応じてＭＯＳトランジスタの内部
状態が変化する。このＭＯＳトランジスタを演算増幅器
の入力トランジスタとして使用することで、この演算増
幅器の出力に可動電極の変位に応じたアナログ電圧を得
ることができる。
【０００７】また、可動電極及びＭＯＳトランジスタか
ら電子回路への配線に生じる浮遊容量によって、ＭＯＳ
トランジスタのゲ−ト容量が変化するようなことは無い
から、配線等に生じる浮遊容量の影響を皆無にすること
ができる。このことから従来技術による半導体容量式加
速度センサで必要であった複雑な配置を有する固定電極
やサ−ボ回路を無くすことができるため、チップ面積を
小さくし、低コスト化を図ることができる。
ら電子回路への配線に生じる浮遊容量によって、ＭＯＳ
トランジスタのゲ−ト容量が変化するようなことは無い
から、配線等に生じる浮遊容量の影響を皆無にすること
ができる。このことから従来技術による半導体容量式加
速度センサで必要であった複雑な配置を有する固定電極
やサ−ボ回路を無くすことができるため、チップ面積を
小さくし、低コスト化を図ることができる。
【０００８】このことに関して補足をすれば、従来技術
の半導体容量式加速度センサでは固定電極から電子回路
への配線と可動電極から電子回路への配線に生じる浮遊
容量は、固定電極と可動電極間の静電容量に対し並列に
なるため、浮遊容量の変動は固定電極と可動電極間の静
電容量に誤差を生じさせた。言い替えれば、可動電極と
固定電極間の静電容量を静電容量の形で電子回路へ伝達
したために、配線に生じる浮遊容量の影響を受けた。し
かし、本発明のように可動電極の移動をＭＯＳトランジ
スタのゲ−ト容量の変化で捕らえ、ゲ−ト容量の変化に
よって生じるＭＯＳトランジスタの内部状態の変化の形
として、電子回路へ伝達することにより、配線に生じる
浮遊容量の影響を無くすことができた。
の半導体容量式加速度センサでは固定電極から電子回路
への配線と可動電極から電子回路への配線に生じる浮遊
容量は、固定電極と可動電極間の静電容量に対し並列に
なるため、浮遊容量の変動は固定電極と可動電極間の静
電容量に誤差を生じさせた。言い替えれば、可動電極と
固定電極間の静電容量を静電容量の形で電子回路へ伝達
したために、配線に生じる浮遊容量の影響を受けた。し
かし、本発明のように可動電極の移動をＭＯＳトランジ
スタのゲ−ト容量の変化で捕らえ、ゲ−ト容量の変化に
よって生じるＭＯＳトランジスタの内部状態の変化の形
として、電子回路へ伝達することにより、配線に生じる
浮遊容量の影響を無くすことができた。
【０００９】
【実施例】まず、本発明の第１の実施例である半導体加
速度センサを図１ないし図２により説明する。図１は第
１の実施例の半導体加速度センサの平面図、図２は図１
のＡ−Ａ’の断面図である。本実施例の半導体加速度セ
ンサはシリコン基板１０１にＰ拡散１０５とＮ拡散１０
３、１０４により構成されたＮ型ＭＯＳトランジスタ１
０６及び、同様に構成されたＮ型ＭＯＳトランジスタ１
０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２、１１
３とＮ型ＭＯＳトランジスタ１０６、１０７、１０８、
１０９、１１０、１１１、１１２、１１３のゲ−ト電極
の働きをする可動電極１０２とシリコン基板１０１に配
置された電子回路１１４及び、シリコン基板１０１の表
面に形成された熱酸化膜１１５により構成される。
速度センサを図１ないし図２により説明する。図１は第
１の実施例の半導体加速度センサの平面図、図２は図１
のＡ−Ａ’の断面図である。本実施例の半導体加速度セ
ンサはシリコン基板１０１にＰ拡散１０５とＮ拡散１０
３、１０４により構成されたＮ型ＭＯＳトランジスタ１
０６及び、同様に構成されたＮ型ＭＯＳトランジスタ１
０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２、１１
３とＮ型ＭＯＳトランジスタ１０６、１０７、１０８、
１０９、１１０、１１１、１１２、１１３のゲ−ト電極
の働きをする可動電極１０２とシリコン基板１０１に配
置された電子回路１１４及び、シリコン基板１０１の表
面に形成された熱酸化膜１１５により構成される。
【００１０】本半導体加速度センサに左右方向の加速度
が働くと、可動電極１０２は慣性力により左右方向に移
動する。可動電極１０２にはＮ型ＭＯＳトランジスタ１
０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１
２、１１３のしきい値以上の電圧を印加しており、可動
電極１０２が移動することにより、Ｎ型ＭＯＳトランジ
スタ１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１
１、１１２、１１３のチャンネル幅を変化させる。従っ
て、この可動電極１０２の移動によりチャンネル幅の変
化するＮ型ＭＯＳトランジスタ１０６、１０７、１０
８、１０９、１１０、１１１、１１２、１１３を入力段
に持つ電子回路１１４により、可動電極１０２の変位に
応じたアナログ電圧を得ることで加速度に応じた出力を
得ることができる。なお、可動電極１０２の左右方向の
移動を支える手段として、例えば図１ないし図２に示す
ように、レール状の案内部材２０１、２０２等を用いる
とよい。
が働くと、可動電極１０２は慣性力により左右方向に移
動する。可動電極１０２にはＮ型ＭＯＳトランジスタ１
０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１
２、１１３のしきい値以上の電圧を印加しており、可動
電極１０２が移動することにより、Ｎ型ＭＯＳトランジ
スタ１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１
１、１１２、１１３のチャンネル幅を変化させる。従っ
て、この可動電極１０２の移動によりチャンネル幅の変
化するＮ型ＭＯＳトランジスタ１０６、１０７、１０
８、１０９、１１０、１１１、１１２、１１３を入力段
に持つ電子回路１１４により、可動電極１０２の変位に
応じたアナログ電圧を得ることで加速度に応じた出力を
得ることができる。なお、可動電極１０２の左右方向の
移動を支える手段として、例えば図１ないし図２に示す
ように、レール状の案内部材２０１、２０２等を用いる
とよい。
【００１１】次に、第１の実施例の電子回路１１４の構
成を図３により説明する。電子回路１１４はＮ型ＭＯＳ
トランジスタ１０６、１０７、１０８、１０９、１１
０、１１１、１１２、１１３、３０８とＰ型ＭＯＳトラ
ンジスタ３０５、３０６により構成される差動入力段と
接続し、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３０９とＰ型ＭＯＳト
ランジスタ３０７により構成される出力段、及び、電圧
源３０１、３０２、３０３、３０４により構成されるバ
イアス回路よりなる。ここで、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ
１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１
１２、１１３は可動電極１０２の移動により、チャンネ
ル幅が変わりオン抵抗が変化する。これにより生じた差
動入力段のアンバランスによって出力電圧が加速度に応
じて変化しする。
成を図３により説明する。電子回路１１４はＮ型ＭＯＳ
トランジスタ１０６、１０７、１０８、１０９、１１
０、１１１、１１２、１１３、３０８とＰ型ＭＯＳトラ
ンジスタ３０５、３０６により構成される差動入力段と
接続し、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３０９とＰ型ＭＯＳト
ランジスタ３０７により構成される出力段、及び、電圧
源３０１、３０２、３０３、３０４により構成されるバ
イアス回路よりなる。ここで、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ
１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１
１２、１１３は可動電極１０２の移動により、チャンネ
ル幅が変わりオン抵抗が変化する。これにより生じた差
動入力段のアンバランスによって出力電圧が加速度に応
じて変化しする。
【００１２】次に、本発明の第２の実施例であるバルク
型の半導体加速度センサを図４により説明する。本実施
例のバルク型の半導体加速度センサはシリコン層４０
１、４０３、４０５の３層構造よりなる。中央のシリコ
ン層４０３には重錘の機能を持つ可動電極４１０と可動
電極４１０を支持するビ−ム４１１が形成されている。
また、上側のシリコン層４０１には拡散４０６、４０７
によりＭＯＳトランジスタが形成されており、ゲ−ト電
極である可動電極４１０によりオン抵抗が変化する。ま
た、下側のシリコン層４０５には拡散４０８、４０９に
よりＭＯＳトランジスタが形成されており、ゲ−ト電極
である可動電極４１０によりオン抵抗が変化するように
なっている。これら３層のシリコン４０１、４０３、４
０５は酸化膜４０２、４０４を介して接着されている。
なお、酸化膜４０２、４０４は非常に薄くゴミや汚れ等
により、シリコン層４０１、４０３、４０５間にリ−ク
電流が生じる恐れがあるため、シリコン層４０３の角に
切欠きを設けている。
型の半導体加速度センサを図４により説明する。本実施
例のバルク型の半導体加速度センサはシリコン層４０
１、４０３、４０５の３層構造よりなる。中央のシリコ
ン層４０３には重錘の機能を持つ可動電極４１０と可動
電極４１０を支持するビ−ム４１１が形成されている。
また、上側のシリコン層４０１には拡散４０６、４０７
によりＭＯＳトランジスタが形成されており、ゲ−ト電
極である可動電極４１０によりオン抵抗が変化する。ま
た、下側のシリコン層４０５には拡散４０８、４０９に
よりＭＯＳトランジスタが形成されており、ゲ−ト電極
である可動電極４１０によりオン抵抗が変化するように
なっている。これら３層のシリコン４０１、４０３、４
０５は酸化膜４０２、４０４を介して接着されている。
なお、酸化膜４０２、４０４は非常に薄くゴミや汚れ等
により、シリコン層４０１、４０３、４０５間にリ−ク
電流が生じる恐れがあるため、シリコン層４０３の角に
切欠きを設けている。
【００１３】このバルク型の半導体加速度センサに上下
方向の加速度が働くと、可動電極４１０は、この加速度
により慣性力を受け上下方向に移動する。ここで可動電
極４１０には電圧源４１２により電圧を印加しているた
め、シリコン層４０１と４０５に形成したＭＯＳトラン
ジスタのオン抵抗が可動電極４１０の移動により変化す
る。従って、シリコン層４０１と４０５に形成したＭＯ
Ｓトランジスタを第１の実施例同様、初段のＭＯＳトラ
ンジスタとして使用することにより加速度に応じたアナ
ログ電圧を得ることができる。
方向の加速度が働くと、可動電極４１０は、この加速度
により慣性力を受け上下方向に移動する。ここで可動電
極４１０には電圧源４１２により電圧を印加しているた
め、シリコン層４０１と４０５に形成したＭＯＳトラン
ジスタのオン抵抗が可動電極４１０の移動により変化す
る。従って、シリコン層４０１と４０５に形成したＭＯ
Ｓトランジスタを第１の実施例同様、初段のＭＯＳトラ
ンジスタとして使用することにより加速度に応じたアナ
ログ電圧を得ることができる。
【００１４】次に、本発明の第３の実施例である半導体
加速度センサを図５により説明する。本実施例の半導体
加速度センサはシリコン基板５０１に拡散５０２、５０
４と酸化膜５０８及びアルミ電極５０３により形成され
るＭＯＳトランジスタ５０９と、拡散５０４、５０７と
酸化膜５０８及びアルミ電極５０６により形成されるＭ
ＯＳトランジスタ５１０及び、重錘５０５により構成さ
れる。
加速度センサを図５により説明する。本実施例の半導体
加速度センサはシリコン基板５０１に拡散５０２、５０
４と酸化膜５０８及びアルミ電極５０３により形成され
るＭＯＳトランジスタ５０９と、拡散５０４、５０７と
酸化膜５０８及びアルミ電極５０６により形成されるＭ
ＯＳトランジスタ５１０及び、重錘５０５により構成さ
れる。
【００１５】この半導体加速度センサに上下方向の加速
度が働くと、重錘５０５は慣性力を受け、酸化膜５０８
に圧縮力を与える。ここで、酸化膜５０８は非常に薄く
なっており、重錘５０５から働く圧縮力により、酸化膜
５０８の厚みが変化し、ＭＯＳトランジスタ５１０の特
性が変化する。この特性の変化をＭＯＳトランジスタ５
０９と比較することにより、加速度に応じた出力を得る
ことができる。
度が働くと、重錘５０５は慣性力を受け、酸化膜５０８
に圧縮力を与える。ここで、酸化膜５０８は非常に薄く
なっており、重錘５０５から働く圧縮力により、酸化膜
５０８の厚みが変化し、ＭＯＳトランジスタ５１０の特
性が変化する。この特性の変化をＭＯＳトランジスタ５
０９と比較することにより、加速度に応じた出力を得る
ことができる。
【００１６】次に、本発明の第４の実施例である半導体
圧力センサを図６により説明する。本実施例の半導体圧
力センサはシリコン層６０１、６０３を酸化膜６０２を
介して接合することにより構成される。シリコン層６０
３には拡散６０４、６０６、酸化膜６０２により形成さ
れるＭＯＳトランジスタ６０５と、拡散６０６、６０
８、酸化膜６０２により形成されるＭＯＳトランジスタ
６０７を配置している。また、シリコン層６０１にはダ
イアフラム６０９が形成されており、ダイアフラム６０
９はダイアフラム６０９に対向して形成しているＭＯＳ
トランジスタ６０５、６０７のゲ−ト電極の役割もして
おり、電圧源６１０により特定の電圧でバイアスされて
いる。
圧力センサを図６により説明する。本実施例の半導体圧
力センサはシリコン層６０１、６０３を酸化膜６０２を
介して接合することにより構成される。シリコン層６０
３には拡散６０４、６０６、酸化膜６０２により形成さ
れるＭＯＳトランジスタ６０５と、拡散６０６、６０
８、酸化膜６０２により形成されるＭＯＳトランジスタ
６０７を配置している。また、シリコン層６０１にはダ
イアフラム６０９が形成されており、ダイアフラム６０
９はダイアフラム６０９に対向して形成しているＭＯＳ
トランジスタ６０５、６０７のゲ−ト電極の役割もして
おり、電圧源６１０により特定の電圧でバイアスされて
いる。
【００１７】このダイアフラム６０９に圧力が働くとダ
イアフラム６０９は変形し、ダイアフラム６０９の中央
部に対向して形成しているＭＯＳトランジスタ６０７の
オン抵抗は大きく変化し、ダイアフラム６０９の端部に
対向して形成しているＭＯＳトランジスタ６０５のオン
抵抗はほとんど変化しない。従って、ＭＯＳトランジス
タ６０５とＭＯＳトランジスタ６０７のオン抵抗の変化
を比較することにより、圧力に応じた出力を得ることが
できる。
イアフラム６０９は変形し、ダイアフラム６０９の中央
部に対向して形成しているＭＯＳトランジスタ６０７の
オン抵抗は大きく変化し、ダイアフラム６０９の端部に
対向して形成しているＭＯＳトランジスタ６０５のオン
抵抗はほとんど変化しない。従って、ＭＯＳトランジス
タ６０５とＭＯＳトランジスタ６０７のオン抵抗の変化
を比較することにより、圧力に応じた出力を得ることが
できる。
【００１８】次に、本発明の第５の実施例として、半導
体加速度センサを半導体加速度スイッチとして用いる場
合の例を、図７により説明する。本実施例の半導体加速
度スイッチはシリコン層７０１、７０３を酸化膜７０２
を介して接着することにより構成される。シリコン層７
０３には拡散７０４、７０６、酸化膜７０２により形成
されるＭＯＳトランジスタ７０５を配置している。ま
た、シリコン層７０１には、シリコン層７０１の一部分
であるダイアフラム７０７に支持され、重錘の機能とＭ
ＯＳトランジスタ７０５のゲ−ト電極の機能を有する可
動電極７０８を形成している。図７には、ダイアフラム
７０７と可動電極７０８との区別を実線で記入してある
が、ダイアフラム７０７と可動電極７０８とは一体に形
成されたものであり、シリコン層７０１を構成してい
る。また、電圧源７０９により可動電極７０８とシリコ
ン層７０３間に特定の電圧を印加している。
体加速度センサを半導体加速度スイッチとして用いる場
合の例を、図７により説明する。本実施例の半導体加速
度スイッチはシリコン層７０１、７０３を酸化膜７０２
を介して接着することにより構成される。シリコン層７
０３には拡散７０４、７０６、酸化膜７０２により形成
されるＭＯＳトランジスタ７０５を配置している。ま
た、シリコン層７０１には、シリコン層７０１の一部分
であるダイアフラム７０７に支持され、重錘の機能とＭ
ＯＳトランジスタ７０５のゲ−ト電極の機能を有する可
動電極７０８を形成している。図７には、ダイアフラム
７０７と可動電極７０８との区別を実線で記入してある
が、ダイアフラム７０７と可動電極７０８とは一体に形
成されたものであり、シリコン層７０１を構成してい
る。また、電圧源７０９により可動電極７０８とシリコ
ン層７０３間に特定の電圧を印加している。
【００１９】本半導体加速度スイッチに加速度が働くと
可動電極７０８は慣性力によりシリコン層７０３に接近
する。そして、更に大きな加速度が働き、可動電極７０
８とシリコン層７０３間のギャップが一定値よりも小さ
くなると、電圧源７０９によって生じる可動電極７０８
とシリコン層７０３間の静電気力によって、可動電極７
０８とシリコン層７０３は急激に接近し接触状態を保持
する。これによりＭＯＳトランジスタ７０５はオン状態
に変化し、保持機能を有する加速度スイッチとして機能
する。
可動電極７０８は慣性力によりシリコン層７０３に接近
する。そして、更に大きな加速度が働き、可動電極７０
８とシリコン層７０３間のギャップが一定値よりも小さ
くなると、電圧源７０９によって生じる可動電極７０８
とシリコン層７０３間の静電気力によって、可動電極７
０８とシリコン層７０３は急激に接近し接触状態を保持
する。これによりＭＯＳトランジスタ７０５はオン状態
に変化し、保持機能を有する加速度スイッチとして機能
する。
【００２０】なお、ＭＯＳトランジスタ７０５がオン状
態に移行する加速度のしきい値は電圧源７０９によって
設定することができる。これは、可動電極７０８とシリ
コン層７０２間に働く静電気力を電圧源７０９により制
御できるからである。
態に移行する加速度のしきい値は電圧源７０９によって
設定することができる。これは、可動電極７０８とシリ
コン層７０２間に働く静電気力を電圧源７０９により制
御できるからである。
【００２１】次に、本発明の第６の実施例として、半導
体加速度センサを半導体加速度スイッチとして用いる場
合の例を、図８により説明する。本実施例の半導体加速
度スイッチはシリコン層８０１に拡散８０３、８０４、
８０５により形成されたバイポ−ラトランジスタと、こ
のバイポ−ラトランジスタの各端子間の絶縁をとるため
の酸化膜８０２と、各端子から取り出されたアルミ配線
８０６、８０７、８０９及び、コレクタ端子とベ−ス端
子上に配置されたビ−ム８０８により構成される。図８
は、アルミ配線８０７をコレクタ端子、アルミ配線８０
９をベース端子とした例であるが、逆でもよい。
体加速度センサを半導体加速度スイッチとして用いる場
合の例を、図８により説明する。本実施例の半導体加速
度スイッチはシリコン層８０１に拡散８０３、８０４、
８０５により形成されたバイポ−ラトランジスタと、こ
のバイポ−ラトランジスタの各端子間の絶縁をとるため
の酸化膜８０２と、各端子から取り出されたアルミ配線
８０６、８０７、８０９及び、コレクタ端子とベ−ス端
子上に配置されたビ−ム８０８により構成される。図８
は、アルミ配線８０７をコレクタ端子、アルミ配線８０
９をベース端子とした例であるが、逆でもよい。
【００２２】この半導体加速度スイッチに加速度が働く
とビ−ム８０８は慣性力により、折れ曲がりコレクタ端
子８０７とベ−ス端子８０９とを電気的に接続する。こ
のことにより、バイポ−ラトランジスタをオン状態に
し、加速度スイッチとして働く。このようにバイポ−ラ
トランジスタのコレクタ端子８０７とベ−ス端子８０９
とをビ−ム８０８により接続するような構成にすること
により、ビ−ム８０８に流れる電流を少なくすることが
でき、接点の焼き付きを防止することができ、且つ、バ
イポ−ラトランジスタにより大電流を流すことができる
加速度スイッチを得ることができる。
とビ−ム８０８は慣性力により、折れ曲がりコレクタ端
子８０７とベ−ス端子８０９とを電気的に接続する。こ
のことにより、バイポ−ラトランジスタをオン状態に
し、加速度スイッチとして働く。このようにバイポ−ラ
トランジスタのコレクタ端子８０７とベ−ス端子８０９
とをビ−ム８０８により接続するような構成にすること
により、ビ−ム８０８に流れる電流を少なくすることが
でき、接点の焼き付きを防止することができ、且つ、バ
イポ−ラトランジスタにより大電流を流すことができる
加速度スイッチを得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば浮遊容量の影響を無くす
ことができるので、半導体のチップ面積が低減でき、半
導体センサの小型化と低コスト化を図ることができる。
ことができるので、半導体のチップ面積が低減でき、半
導体センサの小型化と低コスト化を図ることができる。
【図１】第１の実施例の半導体加速度センサの平面図
【図２】第１の実施例のＡ−Ａ’の断面図
【図３】第１の実施例の電子回路
【図４】第２の実施例の半導体加速度センサ
【図５】第３の実施例の半導体加速度センサ
【図６】第４の実施例の半導体圧力センサ
【図７】第５の実施例の半導体加速度スイッチ
【図８】第６の実施例の半導体加速度スイッチ
【符号の説明】 １０１…シリコン基板、１０２…可動電極、１０３…Ｎ
拡散、１０４…Ｎ拡散、１０５…Ｐ拡散、１０６…Ｎ型
ＭＯＳトランジスタ、１０７…Ｎ型ＭＯＳトランジス
タ、１０８…Ｎ型ＭＯＳトランジスタ、１０９…Ｎ型Ｍ
ＯＳトランジスタ、１１０…Ｎ型ＭＯＳトランジスタ、
１１１…Ｎ型ＭＯＳトランジスタ、１１２…Ｎ型ＭＯＳ
トランジスタ、１１３…Ｎ型ＭＯＳトランジスタ、１１
４…電子回路、１１５…熱酸化膜、３０１…電圧源、３
０２…電圧源、３０３…電圧源、３０４…電圧源、３０
５…Ｐ型ＭＯＳトランジスタ、３０６…Ｐ型ＭＯＳトラ
ンジスタ、３０７…Ｐ型ＭＯＳトランジスタ、３０８…
Ｎ型ＭＯＳトランジスタ、３０９…Ｎ型ＭＯＳトランジ
スタ、４０１…シリコン層、４０２…酸化膜、４０３…
シリコン層、４０４…酸化膜、４０５…シリコン層、４
０６…拡散、４０７…拡散、４０８…拡散、４０９…拡
散、４１０…可動電極、４１１…ビ−ム、４１２…電圧
源、５０１…シリコン基板、５０２…拡散、５０３…ア
ルミ電極、５０４…拡散、５０５…重錘、５０６…アル
ミ電極、５０７…拡散、５０８…酸化膜、５０９…ＭＯ
Ｓトランジスタ、５１０…ＭＯＳトランジスタ、６０１
…シリコン層、６０２…酸化膜、６０３…シリコン層、
６０４…拡散、６０５…ＭＯＳトランジスタ、６０６…
拡散、６０７…ＭＯＳトランジスタ、６０８…拡散、６
０９…ダイアフラム、６１０…電圧源、７０１…シリコ
ン層、７０２…酸化膜、７０３…シリコン層、７０４…
拡散、７０５…ＭＯＳトランジスタ、７０６…拡散、７
０７…ダイアフラム、７０８…可動電極、７０９…電圧
源、８０１…シリコン層、８０２…酸化膜、８０３…拡
散、８０４…拡散、８０５…拡散、８０６…アルミ配
線、８０７…アルミ配線、８０８…ビ−ム、８０９…ア
ルミ配線
拡散、１０４…Ｎ拡散、１０５…Ｐ拡散、１０６…Ｎ型
ＭＯＳトランジスタ、１０７…Ｎ型ＭＯＳトランジス
タ、１０８…Ｎ型ＭＯＳトランジスタ、１０９…Ｎ型Ｍ
ＯＳトランジスタ、１１０…Ｎ型ＭＯＳトランジスタ、
１１１…Ｎ型ＭＯＳトランジスタ、１１２…Ｎ型ＭＯＳ
トランジスタ、１１３…Ｎ型ＭＯＳトランジスタ、１１
４…電子回路、１１５…熱酸化膜、３０１…電圧源、３
０２…電圧源、３０３…電圧源、３０４…電圧源、３０
５…Ｐ型ＭＯＳトランジスタ、３０６…Ｐ型ＭＯＳトラ
ンジスタ、３０７…Ｐ型ＭＯＳトランジスタ、３０８…
Ｎ型ＭＯＳトランジスタ、３０９…Ｎ型ＭＯＳトランジ
スタ、４０１…シリコン層、４０２…酸化膜、４０３…
シリコン層、４０４…酸化膜、４０５…シリコン層、４
０６…拡散、４０７…拡散、４０８…拡散、４０９…拡
散、４１０…可動電極、４１１…ビ−ム、４１２…電圧
源、５０１…シリコン基板、５０２…拡散、５０３…ア
ルミ電極、５０４…拡散、５０５…重錘、５０６…アル
ミ電極、５０７…拡散、５０８…酸化膜、５０９…ＭＯ
Ｓトランジスタ、５１０…ＭＯＳトランジスタ、６０１
…シリコン層、６０２…酸化膜、６０３…シリコン層、
６０４…拡散、６０５…ＭＯＳトランジスタ、６０６…
拡散、６０７…ＭＯＳトランジスタ、６０８…拡散、６
０９…ダイアフラム、６１０…電圧源、７０１…シリコ
ン層、７０２…酸化膜、７０３…シリコン層、７０４…
拡散、７０５…ＭＯＳトランジスタ、７０６…拡散、７
０７…ダイアフラム、７０８…可動電極、７０９…電圧
源、８０１…シリコン層、８０２…酸化膜、８０３…拡
散、８０４…拡散、８０５…拡散、８０６…アルミ配
線、８０７…アルミ配線、８０８…ビ−ム、８０９…ア
ルミ配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉垣 智 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 笠山 隆生 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 鈴木 政善 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内
Claims (12)
- 【請求項１】半導体基板上に形成されたスイッチング素
子、 これに対向して形成されるとともに検出対象に応答して
位置が変化する電極を有することを特徴とする半導体セ
ンサ。 - 【請求項２】半導体基板上に形成されたスイッチング素
子、 これに対向して形成されるとともに検出対象に応答して
位置が変化する電極を有する半導体センサにおいて、 前記スイッチング素子はＭＯＳトランジスタで構成され
るとともに、 前記電極は前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極で構成
されることを特徴とする半導体センサ。 - 【請求項３】請求項２の記載において、 前記電極は慣性によって一方向に動くとともに、 前記電極の変位に応じて前記スイッチング素子の内部状
態が変化し、加速度に応じた信号を出力することを特徴
とする半導体センサ。 - 【請求項４】請求項２の記載において、 前記電極はビーム状部材により支持され、慣性によって
一方向に動くとともに、 前記電極の変位に応じて前記
スイッチング素子の内部状態が変化し、加速度に応じた
信号を出力することを特徴とする半導体センサ。 - 【請求項５】請求項２の記載において、 前記スイッチング素子は複数個のＭＯＳトランジスタを
前記電極が動く方向に配置されてなることを特徴とする
半導体センサ。 - 【請求項６】半導体基板上に形成されたスイッチング素
子、 これに対向して形成されるとともに検出対象に応答して
状態が変化する電極を有する半導体センサにおいて、 前記スイッチング素子はＭＯＳトランジスタで構成され
るとともに、 前記電極は前記ＭＯＳトランジスタの酸化膜で構成され
たことを特徴とする半導体センサ。 - 【請求項７】請求項６の記載において、 前記ＭＯＳトランジスタを複数個設け、 少なくとも一つの前記ＭＯＳトランジスタの前記酸化膜
に重錘を取付けたことを特徴とする半導体センサ。 - 【請求項８】請求項７の記載において、 前記重錘を取付けた前記酸化膜の状態と、前記重錘を取
付けない前記酸化膜の状態とを比較することにより、加
速度に応じた信号を出力することを特徴とする半導体セ
ンサ。 - 【請求項９】半導体基板上に形成されたスイッチング素
子、 これに対向して形成されるとともに検出対象に応答して
状態が変化する電極を有する半導体センサにおいて、 前記電極は前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極で構成
され、 前記スイッチング素子は複数個のＭＯＳトランジスタで
構成されるとともに、 前記ＭＯＳトランジスタの少なくとも一つは前記ゲート
電極の略中央部に構成され、前記ＭＯＳトランジスタの
少なくとも一つは前記ゲート電極の端部近傍に構成さ
れ、 前記ゲート電極の略中央部に圧力が加わるように構成し
たことを特徴とする半導体センサ。 - 【請求項１０】請求項９の記載において、 前記ゲート電極の略中央部に構成された前記ＭＯＳトラ
ンジスタの状態と、前記ゲート電極の端部近傍に構成さ
れた前記ＭＯＳトランジスタの状態とを比較することに
より、加速度に応じた信号を出力することを特徴とする
半導体センサ。 - 【請求項１１】半導体基板上に形成されたスイッチング
素子、 これに対向して形成されるとともに検出対象に応答して
位置が変化する電極を有する半導体センサにおいて、 前記スイッチング素子はＭＯＳトランジスタで構成さ
れ、 前記電極は前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極で構成
され、 前記ＭＯＳトランジスタのシリコン層と前記ゲート電極
とが接近することにより、加速度に応じたオンオフ信号
を出力することを特徴とする半導体センサ。 - 【請求項１２】半導体基板上に形成されたスイッチング
素子、 これに対向して形成されるとともに検出対象に応答して
状態が変化する電極を有する半導体センサにおいて、 前記スイッチング素子はバイポーラトランジスタで構成
されるとともに、 前記電極は前記バイポーラトランジスタのベース端子ま
たはコレクタ端子に接合されたビーム状部材で構成さ
れ、該ビーム状部材が撓んで前記ベース端子と前記コレ
クタ端子とを導通させることにより、加速度に応じたオ
ンオフ信号を出力することを特徴とする半導体センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16715293A JPH0720148A (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 半導体センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16715293A JPH0720148A (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 半導体センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720148A true JPH0720148A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15844391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16715293A Pending JPH0720148A (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 半導体センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720148A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10036437A1 (de) * | 2000-07-26 | 2002-02-14 | Infineon Technologies Ag | Mikromechanischer Beschleunigungssensor, Verfahren zu dessen Herstellung und Verfahren zu dessen Betrieb |
| US7584662B2 (en) | 2003-03-03 | 2009-09-08 | Yamaha Corporation | Electrostatic-capacity-type acceleration sensor and acceleration measuring device therewith |
-
1993
- 1993-07-06 JP JP16715293A patent/JPH0720148A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10036437A1 (de) * | 2000-07-26 | 2002-02-14 | Infineon Technologies Ag | Mikromechanischer Beschleunigungssensor, Verfahren zu dessen Herstellung und Verfahren zu dessen Betrieb |
| DE10036437B4 (de) * | 2000-07-26 | 2007-07-26 | Infineon Technologies Ag | Mikromechanischer Beschleunigungssensor, Verfahren zu dessen Herstellung und Verfahren zu dessen Betrieb |
| US7584662B2 (en) | 2003-03-03 | 2009-09-08 | Yamaha Corporation | Electrostatic-capacity-type acceleration sensor and acceleration measuring device therewith |
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