JPH08162646A - 力学量センサ - Google Patents
力学量センサInfo
- Publication number
- JPH08162646A JPH08162646A JP32387894A JP32387894A JPH08162646A JP H08162646 A JPH08162646 A JP H08162646A JP 32387894 A JP32387894 A JP 32387894A JP 32387894 A JP32387894 A JP 32387894A JP H08162646 A JPH08162646 A JP H08162646A
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- JP
- Japan
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- drain
- gate
- source
- stress
- silicon substrate
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な構成にして、歪を検出することのでき
る力学量センサを提供する。 【構成】 シリコン基板１からなる感歪部１ａに応力に
応じて分極を生じる材料からなる分極層３を介して形成
した電極であるゲートＧとシリコン基板１に半導体層に
より形成した電極であるソースＳ及びドレインＤとでＭ
ＩＳＦＥＴ９を形成する。アースとなるソースＳとゲー
トＧ間に高抵抗７を接続し、ドレインＤに負荷抵抗８を
介して電源Ｖccを接続する。ドレインＤを出力端子とす
る。
る力学量センサを提供する。 【構成】 シリコン基板１からなる感歪部１ａに応力に
応じて分極を生じる材料からなる分極層３を介して形成
した電極であるゲートＧとシリコン基板１に半導体層に
より形成した電極であるソースＳ及びドレインＤとでＭ
ＩＳＦＥＴ９を形成する。アースとなるソースＳとゲー
トＧ間に高抵抗７を接続し、ドレインＤに負荷抵抗８を
介して電源Ｖccを接続する。ドレインＤを出力端子とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、感歪部に形成したトラ
ンジスタを用いて、圧力検出，加速度検出等の各センサ
として利用できる力学量センサに関する。
ンジスタを用いて、圧力検出，加速度検出等の各センサ
として利用できる力学量センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、トランジスタであるＭＩＳＦＥ
Ｔ（Metal Insulator SemiconductorField Effect Tran
sistor ）を用いて歪を検出することにより加速度を検
出するセンサとして、特開平3- 24465号公報に開示され
ているものがある。これは、セラミックス材料や樹脂材
料等で形成された検出板に２個のＦＥＴを歪感知部とし
ての機能を果たす素子となるように形成し、前記検出板
の一端に設けた重りが加速度により移動する際に生じる
前記検出板の撓みによって生じる応力の変化を前記ＦＥ
Ｔの電流の変化と取り出せるように構成されている。
Ｔ（Metal Insulator SemiconductorField Effect Tran
sistor ）を用いて歪を検出することにより加速度を検
出するセンサとして、特開平3- 24465号公報に開示され
ているものがある。これは、セラミックス材料や樹脂材
料等で形成された検出板に２個のＦＥＴを歪感知部とし
ての機能を果たす素子となるように形成し、前記検出板
の一端に設けた重りが加速度により移動する際に生じる
前記検出板の撓みによって生じる応力の変化を前記ＦＥ
Ｔの電流の変化と取り出せるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
技術よりも簡単な構成にして、トランジスタにより歪を
検出する力学量センサの具体的な構成を提供せんとする
ものである。
技術よりも簡単な構成にして、トランジスタにより歪を
検出する力学量センサの具体的な構成を提供せんとする
ものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、半導体基板からなる感歪部に応力に応じ
て分極を生じる材料からなる分極層を介して形成した電
極と前記半導体基板に半導体層により形成した少なくと
も２個の電極とで構成したトランジスタからなるもので
ある。
め、本発明は、半導体基板からなる感歪部に応力に応じ
て分極を生じる材料からなる分極層を介して形成した電
極と前記半導体基板に半導体層により形成した少なくと
も２個の電極とで構成したトランジスタからなるもので
ある。
【０００５】特に、ｐ型シリコン基板からなる感歪部に
応力に応じて分極を生じる材料からなる分極層を介して
形成した電極であるゲートと前記シリコン基板にｎ型半
導体拡散層により形成した電極であるソース及びドレイ
ンとでＭＩＳＦＥＴを形成し、アースとなる前記ソース
と前記ゲート間に高抵抗を接続し、前記ドレインに負荷
抵抗を介して電源を接続し、前記ドレインを出力端子と
したものである。
応力に応じて分極を生じる材料からなる分極層を介して
形成した電極であるゲートと前記シリコン基板にｎ型半
導体拡散層により形成した電極であるソース及びドレイ
ンとでＭＩＳＦＥＴを形成し、アースとなる前記ソース
と前記ゲート間に高抵抗を接続し、前記ドレインに負荷
抵抗を介して電源を接続し、前記ドレインを出力端子と
したものである。
【０００６】更に、前記分極層が、圧電材料又は強誘電
体材料からなるものである。
体材料からなるものである。
【０００７】
【作用】トランジスタの分極層が応力に応じて分極する
と、電極間に電圧が発生し、感歪部における歪を検出す
ることができる。
と、電極間に電圧が発生し、感歪部における歪を検出す
ることができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の力学量センサを、圧力センサ
に適用した図１，図２に記載の実施例に基づき説明す
る。なお、図１は実施例の構造を説明する要部断面図、
図２は等価回路図である。
に適用した図１，図２に記載の実施例に基づき説明す
る。なお、図１は実施例の構造を説明する要部断面図、
図２は等価回路図である。
【０００９】本実施例は、ＭＩＳＦＥＴを形成して用い
る場合を示している。１はｐ型シリコン基板（半導体基
板）であり、その一部が外部からの圧力による応力を生
じる感歪部１ａとなっており、この感歪部１ａに絶縁層
２，応力に応じて分極を生じる材料からなる分極層３及
び電極層（電極）４が順次積層形成されている。また、
シリコン基板１には、２つのｎ型半導体層（電極）５，
６が各々その一部が分極層３の下方に位置するように形
成されている。そして、電極層４と一方のｎ型半導体層
５との間に高抵抗７を接続し、他方のｎ型半導体層６に
負荷抵抗８を介して電源Ｖccを接続し、このｎ型半導体
層６を出力端子とした。すなわち、電極層４をゲート
Ｇ、ｎ型半導体層５をソースＳ、ｎ型半導体層５をドレ
インＤとし、図２のようなＭＩＳＦＥＴ９を構成してい
る。
る場合を示している。１はｐ型シリコン基板（半導体基
板）であり、その一部が外部からの圧力による応力を生
じる感歪部１ａとなっており、この感歪部１ａに絶縁層
２，応力に応じて分極を生じる材料からなる分極層３及
び電極層（電極）４が順次積層形成されている。また、
シリコン基板１には、２つのｎ型半導体層（電極）５，
６が各々その一部が分極層３の下方に位置するように形
成されている。そして、電極層４と一方のｎ型半導体層
５との間に高抵抗７を接続し、他方のｎ型半導体層６に
負荷抵抗８を介して電源Ｖccを接続し、このｎ型半導体
層６を出力端子とした。すなわち、電極層４をゲート
Ｇ、ｎ型半導体層５をソースＳ、ｎ型半導体層５をドレ
インＤとし、図２のようなＭＩＳＦＥＴ９を構成してい
る。
【００１０】具体的には、絶縁層２として二酸化シリコ
ンのような絶縁材料、分極層３としてＰＺＴ，チタン酸
バリウムのような圧電材料，強誘電体材料、ｎ型半導体
層５，６としてはリンのような半導体材料が、適宜選択
して用いられる。また、シリコン基板１と半導体層５，
６は、夫々ｎ型とｐ型の組合せでも良い。
ンのような絶縁材料、分極層３としてＰＺＴ，チタン酸
バリウムのような圧電材料，強誘電体材料、ｎ型半導体
層５，６としてはリンのような半導体材料が、適宜選択
して用いられる。また、シリコン基板１と半導体層５，
６は、夫々ｎ型とｐ型の組合せでも良い。
【００１１】かかる力学量センサでは、ＭＩＳＦＥＴ９
の分極層３が応力を感じて分極すると、ゲートＧとソー
スＳとの間に電圧が発生する。従って、負荷抵抗８がつ
ながるドレインＤを出力端子として、前記応力に応じた
電圧Ｖｏを取り出すことができる。
の分極層３が応力を感じて分極すると、ゲートＧとソー
スＳとの間に電圧が発生する。従って、負荷抵抗８がつ
ながるドレインＤを出力端子として、前記応力に応じた
電圧Ｖｏを取り出すことができる。
【００１２】このように、本実施例は、外部からの応力
を電気的変化にて検出することができるものの、小型
化，薄膜化すると高感度が得にくいことが知られている
圧電材料，強誘電体材料を、ＭＩＳＦＥＴ９のゲート絶
縁膜である分極層３として利用することにより、簡単な
構造であり、小型化，薄膜化しながら十分な感度を得ら
れるものとすることができる。
を電気的変化にて検出することができるものの、小型
化，薄膜化すると高感度が得にくいことが知られている
圧電材料，強誘電体材料を、ＭＩＳＦＥＴ９のゲート絶
縁膜である分極層３として利用することにより、簡単な
構造であり、小型化，薄膜化しながら十分な感度を得ら
れるものとすることができる。
【００１３】なお、本発明は、前記実施例で説明したＭ
ＩＳＦＥＴの他、ＭＥＳ（Metal Semiconductor ）ＦＥ
Ｔ，Ｊ（Junction）−ＦＥＴ，ＨＥＭＴ（High Electro
n Mobility Transistor ）等のＦＥＴや、バイポーラト
ランジスタにも同様に適応することが考えられる。
ＩＳＦＥＴの他、ＭＥＳ（Metal Semiconductor ）ＦＥ
Ｔ，Ｊ（Junction）−ＦＥＴ，ＨＥＭＴ（High Electro
n Mobility Transistor ）等のＦＥＴや、バイポーラト
ランジスタにも同様に適応することが考えられる。
【００１４】また、本発明の力学量センサは、圧力セン
サ以外にも、加速度センサ等の他のセンサとしても同様
に使用することができる。
サ以外にも、加速度センサ等の他のセンサとしても同様
に使用することができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明は、半導体基板からなる感歪部に
応力に応じて分極を生じる材料からなる分極層を介して
形成した電極と前記半導体基板に半導体層により形成し
た少なくとも２個の電極とで構成したトランジスタから
なり、あるいは、ｐ型又はｎ型のシリコン基板からなる
感歪部に応力に応じて分極を生じる材料からなる分極層
を介して形成した電極であるゲートと前記シリコン基板
にｎ型又はｐ型の半導体層により形成した電極であるソ
ース及びドレインとでＭＩＳＦＥＴを形成し、アースと
なる前記ソースと前記ゲート間に高抵抗を接続し、前記
ドレインに負荷抵抗を介して電源を接続し、前記ドレイ
ンを出力端子とし、特に前記分極層が、圧電材料又は強
誘電体材料からなるもので、従来の技術よりも簡単な構
成にして、歪を検出する力学量センサを提供することが
できる。
応力に応じて分極を生じる材料からなる分極層を介して
形成した電極と前記半導体基板に半導体層により形成し
た少なくとも２個の電極とで構成したトランジスタから
なり、あるいは、ｐ型又はｎ型のシリコン基板からなる
感歪部に応力に応じて分極を生じる材料からなる分極層
を介して形成した電極であるゲートと前記シリコン基板
にｎ型又はｐ型の半導体層により形成した電極であるソ
ース及びドレインとでＭＩＳＦＥＴを形成し、アースと
なる前記ソースと前記ゲート間に高抵抗を接続し、前記
ドレインに負荷抵抗を介して電源を接続し、前記ドレイ
ンを出力端子とし、特に前記分極層が、圧電材料又は強
誘電体材料からなるもので、従来の技術よりも簡単な構
成にして、歪を検出する力学量センサを提供することが
できる。
【図１】本発明の実施例の構造を説明する要部断面図。
【図２】同上実施例の等価回路図。
１ シリコン基板（半導体基板） １ａ 感歪部 ３ 分極層 ４ 電極層（電極） ５ 半導体層（電極） ６ 半導体層（電極） ７ 高抵抗 ８ 負荷抵抗 ９ ＭＩＳＦＥＴ Ｇ ゲート Ｓ ソース Ｄ ドレイン
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板からなる感歪部に応力に応じ
て分極を生じる材料からなる分極層を介して形成した電
極と前記半導体基板に半導体層により形成した少なくと
も２個の電極とで構成したトランジスタからなることを
特徴とする力学量センサ。 - 【請求項２】 ｐ型又はｎ型のシリコン基板からなる感
歪部に応力に応じて分極を生じる材料からなる分極層を
介して形成した電極であるゲートと前記シリコン基板に
ｎ型又はｐ型の半導体層により形成した電極であるソー
ス及びドレインとでＭＩＳＦＥＴを形成し、アースとな
る前記ソースと前記ゲート間に高抵抗を接続し、前記ド
レインに負荷抵抗を介して電源を接続し、前記ドレイン
を出力端子としたことを特徴とする力学量センサ。 - 【請求項３】 前記分極層が、圧電材料又は強誘電体材
料からなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載
の力学量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32387894A JPH08162646A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 力学量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32387894A JPH08162646A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 力学量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08162646A true JPH08162646A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=18159615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32387894A Pending JPH08162646A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 力学量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08162646A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011003794A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Toyota Motor Corp | 歪み検出素子 |
| JP2015173682A (ja) * | 2014-03-13 | 2015-10-05 | コニカミノルタ株式会社 | 音響センサー、超音波探触子及び超音波診断装置 |
| JP2017510817A (ja) * | 2014-03-13 | 2017-04-13 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 圧力センサ、及び、圧力センサを製造する方法 |
| CN119618422A (zh) * | 2024-11-26 | 2025-03-14 | 浙江大学绍兴研究院 | 基于场效应晶体管的压力传感器件及其制造方法 |
-
1994
- 1994-11-30 JP JP32387894A patent/JPH08162646A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011003794A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Toyota Motor Corp | 歪み検出素子 |
| JP2015173682A (ja) * | 2014-03-13 | 2015-10-05 | コニカミノルタ株式会社 | 音響センサー、超音波探触子及び超音波診断装置 |
| JP2017510817A (ja) * | 2014-03-13 | 2017-04-13 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 圧力センサ、及び、圧力センサを製造する方法 |
| US10180370B2 (en) | 2014-03-13 | 2019-01-15 | Robert Bosch Gmbh | Pressure sensor and method for producing the pressure sensor |
| CN119618422A (zh) * | 2024-11-26 | 2025-03-14 | 浙江大学绍兴研究院 | 基于场效应晶体管的压力传感器件及其制造方法 |
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