JPH077013B2 - 半導体センサ - Google Patents
半導体センサInfo
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- JPH077013B2 JPH077013B2 JP63219862A JP21986288A JPH077013B2 JP H077013 B2 JPH077013 B2 JP H077013B2 JP 63219862 A JP63219862 A JP 63219862A JP 21986288 A JP21986288 A JP 21986288A JP H077013 B2 JPH077013 B2 JP H077013B2
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- Japan
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- semiconductor
- deformable member
- layer
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- semiconductor sensor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は加速度、触圧、気圧、機械的振動等を検出する
ための半導体センサに関するものである。
ための半導体センサに関するものである。
従来、このような分野の技術としては、例えば特開昭62
−121367号公報に示されるものが知られている。この従
来のセンサでは、シリコンなどの半導体基板に酸化シリ
コン（SiO2）、窒化シリコン（Si3N4）などで片持梁を
形成し、この基端部にピエゾ抵抗素子などのストレス検
知素子を設けることで、加速度を電気的に検出してい
る。このストレス検知のためのピエゾ抵抗素子の材料と
しては、各種のものがあるが、例えばSiからなるもので
は100×10-12cm2/dyne程度の感度が得られる。
−121367号公報に示されるものが知られている。この従
来のセンサでは、シリコンなどの半導体基板に酸化シリ
コン（SiO2）、窒化シリコン（Si3N4）などで片持梁を
形成し、この基端部にピエゾ抵抗素子などのストレス検
知素子を設けることで、加速度を電気的に検出してい
る。このストレス検知のためのピエゾ抵抗素子の材料と
しては、各種のものがあるが、例えばSiからなるもので
は100×10-12cm2/dyne程度の感度が得られる。
一方、半導体センサにトランジスタを組み込み、圧電効
果による電荷を上記トランジスタのゲートに印加してそ
の特性変化から加速度を検出するものとして、例えば特
開昭63−18272号公報のものが知られている。このセン
サでは、MOSFETのゲート酸化膜上に圧電体と慣性質量体
が配設され、リード線を介することなくゲートに電荷が
送られるようになっている。
果による電荷を上記トランジスタのゲートに印加してそ
の特性変化から加速度を検出するものとして、例えば特
開昭63−18272号公報のものが知られている。このセン
サでは、MOSFETのゲート酸化膜上に圧電体と慣性質量体
が配設され、リード線を介することなくゲートに電荷が
送られるようになっている。
しかしながら、上記従来技術のうち、前者のピエゾ抵抗
素子を用いて検出するタイプのものでは、加速度等の検
出感度が十分でないという欠点があった。一方、後者の
ものではFETの上に圧電体と慣性質量体を設けなければ
ならないので、センサが大型化し、またコスト高になっ
ていた。
素子を用いて検出するタイプのものでは、加速度等の検
出感度が十分でないという欠点があった。一方、後者の
ものではFETの上に圧電体と慣性質量体を設けなければ
ならないので、センサが大型化し、またコスト高になっ
ていた。
そこで本発明は、簡単な構造によって高感度に加速度、
触圧、気圧、機械的振動等を検出できる半導体センサを
提供することを目的とする。
触圧、気圧、機械的振動等を検出できる半導体センサを
提供することを目的とする。
本発明に係る半導体センサは、支持体と、この支持体に
固設されて物理的な外力（加速度、圧力等）により変形
する可変形部材と、この可変形部材の変形が生じる部分
に形成された化合物半導体の電界効果トランジスタ（FE
T）とを備え、電界効果トランジスタの閾値の変化によ
り上記の物理的な外力を検知するようにしている。
固設されて物理的な外力（加速度、圧力等）により変形
する可変形部材と、この可変形部材の変形が生じる部分
に形成された化合物半導体の電界効果トランジスタ（FE
T）とを備え、電界効果トランジスタの閾値の変化によ
り上記の物理的な外力を検知するようにしている。
ここで、半導体センサであって、電界効果トランジスタ
のゲート電極が、化合物半導体からなるチャネル層上に
形成されて可変形部材の変形が生じたときにも当該チャ
ネル層から剥離しない程度に当該チャネル層に密着して
いる第１の金属層と、この第１の金属層上に形成されて
可変形部材の変形が生じたときにチャネル層にストレス
を生じさせる程度の高ヤング率の材料からなる第２の金
属層とから構成されていることを特徴とする。
のゲート電極が、化合物半導体からなるチャネル層上に
形成されて可変形部材の変形が生じたときにも当該チャ
ネル層から剥離しない程度に当該チャネル層に密着して
いる第１の金属層と、この第１の金属層上に形成されて
可変形部材の変形が生じたときにチャネル層にストレス
を生じさせる程度の高ヤング率の材料からなる第２の金
属層とから構成されていることを特徴とする。
また、可変形部材は、GaAs及びGaAlAsの積層構造を有し
て形成されていることを特徴とする。
て形成されていることを特徴とする。
本発明の構成によれば、化合物半導体のFETの変形が加
わると、ゲート電極とチャネル層の界面にストレスが生
じて分極が現われ、FETの閾値ガ変化する。従って、こ
の閾値の変化を知ることにより、加速度、圧力等を検出
することができる。
わると、ゲート電極とチャネル層の界面にストレスが生
じて分極が現われ、FETの閾値ガ変化する。従って、こ
の閾値の変化を知ることにより、加速度、圧力等を検出
することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明す
る。
る。
第１図は実施例の基本構成の斜視図で、同図（ａ）は加
速度を検出するタイプ（カンチレバータイプ）を示し、
同図（ｂ）は圧力を検出するタイプ（ダイヤフラムタイ
プ）を示している。同図（ａ）のセンサでは、例えばシ
リコン（Si）からなる半導体基板１上に、例えばガリウ
ムヒ素（GaAs）からなる結晶成長層２がエピタキシャル
成長されている。そして、半導体基板１の一部（図中の
記号Ａの部分）がエッチングで除去され、図中の左側部
分が可変形部材としての片持梁３をなしている。片持梁
３の基端部の結晶成長層２にはショットキゲート電界効
果トランジスタ（MESFET）がイオン注入法などで形成さ
れ、これがストレス検知FET4をなしいる。そして、片持
梁３の支持体側（図中の右側）部分の結晶成長層２上に
は、検出信号に対して増幅等の処理をするための信号処
理回路５が形成されている。
速度を検出するタイプ（カンチレバータイプ）を示し、
同図（ｂ）は圧力を検出するタイプ（ダイヤフラムタイ
プ）を示している。同図（ａ）のセンサでは、例えばシ
リコン（Si）からなる半導体基板１上に、例えばガリウ
ムヒ素（GaAs）からなる結晶成長層２がエピタキシャル
成長されている。そして、半導体基板１の一部（図中の
記号Ａの部分）がエッチングで除去され、図中の左側部
分が可変形部材としての片持梁３をなしている。片持梁
３の基端部の結晶成長層２にはショットキゲート電界効
果トランジスタ（MESFET）がイオン注入法などで形成さ
れ、これがストレス検知FET4をなしいる。そして、片持
梁３の支持体側（図中の右側）部分の結晶成長層２上に
は、検出信号に対して増幅等の処理をするための信号処
理回路５が形成されている。
この第１図（ａ）の装置において、図中の矢印Ｇの方向
に加速度が加わると、片持梁３側の半導体基板１は錘り
1Gとして作用し、矢印Ａで示す部分の結晶成長層（可変
形部材）２が屈曲することになる。すると、この屈曲に
よるストレスがストレス検知FET4の閾値（Vth）を変化
させ、従って上記の加速度が検出されることになる。な
お、ストレス検知FET4の閾値変化によってストレスを検
知するためには、例えば抵抗と組み合せることによって
インバータを形成する必要があり、また検出信号を増幅
したりすることも必要になるが、これらの回路要素は信
号処理回路５の中に構成されている。
に加速度が加わると、片持梁３側の半導体基板１は錘り
1Gとして作用し、矢印Ａで示す部分の結晶成長層（可変
形部材）２が屈曲することになる。すると、この屈曲に
よるストレスがストレス検知FET4の閾値（Vth）を変化
させ、従って上記の加速度が検出されることになる。な
お、ストレス検知FET4の閾値変化によってストレスを検
知するためには、例えば抵抗と組み合せることによって
インバータを形成する必要があり、また検出信号を増幅
したりすることも必要になるが、これらの回路要素は信
号処理回路５の中に構成されている。
第１図（ｂ）のセンサでは、同図（ａ）と同様に半導体
基板１上に結晶成長層２が形成されているが、半導体基
板１のエッチングにより除去される部分Ａが同図（ａ）
と異なっている。すなわち、この実施例では装置の中央
部分（第１の部分K1）で半導体基板１がエッチング等に
より除去されて結晶成長層２よる可変形部材が構成さ
れ、それを取り囲む第２の部分K2で半導体基板１が残存
されて結晶成長層（可変形部材）２の支持体をなしてい
る。なお、ストレス検知FET4については加圧によってス
トレスが生じる部分（可変形部材となる部分）の結晶成
長層２に、MESFETとして形成されている。また、半導体
基板１が残存された部分（支持体部分）の結晶成長層２
には、信号処理回路５が別途に形成されている。
基板１上に結晶成長層２が形成されているが、半導体基
板１のエッチングにより除去される部分Ａが同図（ａ）
と異なっている。すなわち、この実施例では装置の中央
部分（第１の部分K1）で半導体基板１がエッチング等に
より除去されて結晶成長層２よる可変形部材が構成さ
れ、それを取り囲む第２の部分K2で半導体基板１が残存
されて結晶成長層（可変形部材）２の支持体をなしてい
る。なお、ストレス検知FET4については加圧によってス
トレスが生じる部分（可変形部材となる部分）の結晶成
長層２に、MESFETとして形成されている。また、半導体
基板１が残存された部分（支持体部分）の結晶成長層２
には、信号処理回路５が別途に形成されている。
この第１図（ｂ）の装置において、例えば矢印Ｇの方向
に圧力が加わると、K1で示すダイヤフラムは上方に湾曲
し、ストレスを生じさせる。すると、圧電効果によるゲ
ート直下の分極によってストレス検知FET4の閾値が変化
するので、例えば第１図（ａ）と同様に抵抗とのインバ
ータ回路を組むことによって、上記の圧力を定量的に検
出することができる。
に圧力が加わると、K1で示すダイヤフラムは上方に湾曲
し、ストレスを生じさせる。すると、圧電効果によるゲ
ート直下の分極によってストレス検知FET4の閾値が変化
するので、例えば第１図（ａ）と同様に抵抗とのインバ
ータ回路を組むことによって、上記の圧力を定量的に検
出することができる。
次に、第２図ないし第５図を参照することにより、本発
明により構成した加速度センサの構成と検出原理を具体
的に説明する。
明により構成した加速度センサの構成と検出原理を具体
的に説明する。
第２図に示す通り、半導体基板１の上面には結晶成長層
２がエピタキシャル成長法により形成され、この半導体
基板１および結晶成長層２が略Ω字状に除去されて中央
部分が片持梁３をなしている。そして、可変形部材とし
ての片持梁３の先端部には半導体基板１が残存されて錘
り1Gをなし、片持梁３の基端部にはMESFETからなるスト
レス検知FET4が形成されている。このストレス検知FET4
の具体的構成は第３図のようになっており、ストレスの
変化は第４図のようになっているが、詳細な説明は後述
する。さらに、結晶成長層２の片持梁３以外の部分には
半導体抵抗Ｒが形成され、上記ストレス検知FET4と共に
インバータ回路を構成するように配線されている。この
インバータ回路の具体的構成および動作は第５図のよう
になっているが、その説明は後述する。
２がエピタキシャル成長法により形成され、この半導体
基板１および結晶成長層２が略Ω字状に除去されて中央
部分が片持梁３をなしている。そして、可変形部材とし
ての片持梁３の先端部には半導体基板１が残存されて錘
り1Gをなし、片持梁３の基端部にはMESFETからなるスト
レス検知FET4が形成されている。このストレス検知FET4
の具体的構成は第３図のようになっており、ストレスの
変化は第４図のようになっているが、詳細な説明は後述
する。さらに、結晶成長層２の片持梁３以外の部分には
半導体抵抗Ｒが形成され、上記ストレス検知FET4と共に
インバータ回路を構成するように配線されている。この
インバータ回路の具体的構成および動作は第５図のよう
になっているが、その説明は後述する。
上記の具体例において、図中の矢印Ｇの方向に加速度が
加えられると、錘り1Gによって片持梁３の基端部に屈曲
が生じ、従ってストレスが現われる。すると、化合物半
導体にイオン注入等を行なうことで形成されているスト
レス検知FET4は、ゲート電極とチャネル層の界面でいわ
ゆる電圧効果による分極によって閾値が変化する。これ
に対し、抵抗Ｒにはストレスが加わらないので、抵抗率
は変化しない。そこで、このストレス検知FET4および抵
抗Ｒからなるインバータ回路にパッド６から電圧VD，V1
およびアースレベルを印加すると電圧VOが出力される。
この出力電圧VOは信号処理回路５に入力され、ここで所
定の信号処理が施される。
加えられると、錘り1Gによって片持梁３の基端部に屈曲
が生じ、従ってストレスが現われる。すると、化合物半
導体にイオン注入等を行なうことで形成されているスト
レス検知FET4は、ゲート電極とチャネル層の界面でいわ
ゆる電圧効果による分極によって閾値が変化する。これ
に対し、抵抗Ｒにはストレスが加わらないので、抵抗率
は変化しない。そこで、このストレス検知FET4および抵
抗Ｒからなるインバータ回路にパッド６から電圧VD，V1
およびアースレベルを印加すると電圧VOが出力される。
この出力電圧VOは信号処理回路５に入力され、ここで所
定の信号処理が施される。
実施例に用いられるストレス検知FET4の構成は、第３図
のようになっている。同図（ａ）はストレス検知FET4を
なすMESFETの平面図であり、同図（ｂ）はのA1−A2線断
面図である。図示の通り、半絶縁性のGaAsからなる結晶
成長層２にはｎ型GaAs層21がイオン注入等で形成され、
その両側にはオーミック金属として例えばAu/AuGeから
なるソース電極4Sおよびドレイン電極4Dが、例えばリフ
トオフ法により形成されている。ソース電極4Sとドレイ
ン電極4Dの間に形成されたゲート電極4Gは下側のチタン
（Ti）層41と上側のタングステン（Ｗ）層42からなり、
そのゲート長はLg、ゲート電極高さはHgとなっている。
のようになっている。同図（ａ）はストレス検知FET4を
なすMESFETの平面図であり、同図（ｂ）はのA1−A2線断
面図である。図示の通り、半絶縁性のGaAsからなる結晶
成長層２にはｎ型GaAs層21がイオン注入等で形成され、
その両側にはオーミック金属として例えばAu/AuGeから
なるソース電極4Sおよびドレイン電極4Dが、例えばリフ
トオフ法により形成されている。ソース電極4Sとドレイ
ン電極4Dの間に形成されたゲート電極4Gは下側のチタン
（Ti）層41と上側のタングステン（Ｗ）層42からなり、
そのゲート長はLg、ゲート電極高さはHgとなっている。
このようなMESFETにおいて、第３図中の矢印STの方向に
応力が加わると、ゲート電極4Gとｎ型GsAs層21のチャネ
ル層との界面でせん断応力が働き、圧電効果によってチ
ャネル層に分極が生じる。この分極による閾値の変化
は、第４図に示すようにチャネル層の表面でのストレス
に依存する。
応力が加わると、ゲート電極4Gとｎ型GsAs層21のチャネ
ル層との界面でせん断応力が働き、圧電効果によってチ
ャネル層に分極が生じる。この分極による閾値の変化
は、第４図に示すようにチャネル層の表面でのストレス
に依存する。
ここで、上記の構造のMESFETをストレス検知FET4として
効果的に作用させるためには、下記のような特徴を有し
ていることが望ましい。第１は、ゲート長Lgが小さくな
る程、感度が高くなることである。すなわち、第４図に
示すように、ゲート長Lgが1.8μｍ程度のものに比べ
て、ゲート長Lgが0.8μｍ程度のものでは２倍以上の感
度が得られる。第２は、ゲート電極4Gとｎ型GaAs層21の
チャネル層の密着性が高い程、ストレス検知FET4として
用いるのに適していることである。この密着性の向上の
ためには、前述のようにゲート電極4Gの下側層41として
500Å程度の厚さのTiを用いればよい。第３は、ゲート
電極4Gは高ヤング率である程、チャネル層の表面に大き
な分極を生じさせうるということである。このように高
ヤング率にするためには、前述のようにゲート電極4Gの
上側層42に3000Å程度の厚さのＷ（4.1×1012dyn/cm2）
を用いればよい。なお、TiW,TiWシリサイド、Ｗシリサ
イドを用いることも可能である。またゲート電極4Gの高
さHgを大きくすることによって、チャネル層に加えられ
るせん断応力を大きくしてもよい。
効果的に作用させるためには、下記のような特徴を有し
ていることが望ましい。第１は、ゲート長Lgが小さくな
る程、感度が高くなることである。すなわち、第４図に
示すように、ゲート長Lgが1.8μｍ程度のものに比べ
て、ゲート長Lgが0.8μｍ程度のものでは２倍以上の感
度が得られる。第２は、ゲート電極4Gとｎ型GaAs層21の
チャネル層の密着性が高い程、ストレス検知FET4として
用いるのに適していることである。この密着性の向上の
ためには、前述のようにゲート電極4Gの下側層41として
500Å程度の厚さのTiを用いればよい。第３は、ゲート
電極4Gは高ヤング率である程、チャネル層の表面に大き
な分極を生じさせうるということである。このように高
ヤング率にするためには、前述のようにゲート電極4Gの
上側層42に3000Å程度の厚さのＷ（4.1×1012dyn/cm2）
を用いればよい。なお、TiW,TiWシリサイド、Ｗシリサ
イドを用いることも可能である。またゲート電極4Gの高
さHgを大きくすることによって、チャネル層に加えられ
るせん断応力を大きくしてもよい。
このようにして得られた閾値の変化は、例えば第５図
（ａ）ようなインバータ回路で検出できる。すなわち、
ストレス検知FET4としてのMESFETのゲートに電圧VIを印
加する。すると、出力電圧VOは電圧VIに依存して第５図
（ｂ）のように変化する。ここで、MESFETの閾値が変化
すると出力電圧VOの立ち下り点は第５図（ｂ）の矢印の
ようにシフトする。そこで、ゲートへの入力電圧VI＝VP
に設定すると、出力電圧VOの変化からMESFETに加わるス
トレスを検知することができる。
（ａ）ようなインバータ回路で検出できる。すなわち、
ストレス検知FET4としてのMESFETのゲートに電圧VIを印
加する。すると、出力電圧VOは電圧VIに依存して第５図
（ｂ）のように変化する。ここで、MESFETの閾値が変化
すると出力電圧VOの立ち下り点は第５図（ｂ）の矢印の
ようにシフトする。そこで、ゲートへの入力電圧VI＝VP
に設定すると、出力電圧VOの変化からMESFETに加わるス
トレスを検知することができる。
なお、実施例のようにダイヤフラム、カンチレバー等を
化合物半導体で構成すれば、この化合物半導体のストレ
スが生じる部分にストレス検知FET4を直接に形成するこ
とができる。ここで、化合物半導体に形成した回路は高
温環境下でも十分に動作し、信号処理も高速に行なえる
ので、耐環境性に優れた高精度な半導体センサを提供す
ることができる。そして、その出力信号を処理するため
の信号処理回路５を同一の化合物半導体による結晶成長
層２に形成できるので、半導体センサの構成を極めてコ
ンパクトにすることができる。
化合物半導体で構成すれば、この化合物半導体のストレ
スが生じる部分にストレス検知FET4を直接に形成するこ
とができる。ここで、化合物半導体に形成した回路は高
温環境下でも十分に動作し、信号処理も高速に行なえる
ので、耐環境性に優れた高精度な半導体センサを提供す
ることができる。そして、その出力信号を処理するため
の信号処理回路５を同一の化合物半導体による結晶成長
層２に形成できるので、半導体センサの構成を極めてコ
ンパクトにすることができる。
更に、上記実施例の半導体センサは極めて簡単な製造工
程によって、精度よく製作することが可能である。以
下、この事情を第６図により具体的に説明する。
程によって、精度よく製作することが可能である。以
下、この事情を第６図により具体的に説明する。
まず、Siからなる半導体基板１を用意し、この上面にエ
ピタキシャル成長法によってGaAsの結晶成長層２を形成
する。そして、ストレス検知FET4および信号処理回路５
を結晶成長層２中にイオン注入法、リフトオフ法等を用
いて形成する（第６図（ａ）図示）。しかる後、全面に
フォトレジスト膜10を塗布して半導体基板１の除去すべ
き部分を窓あけする（第６図（ｂ）図示）。この窓あけ
は、例えば公知のフォトリソグラフィ技術を用いればよ
い。
ピタキシャル成長法によってGaAsの結晶成長層２を形成
する。そして、ストレス検知FET4および信号処理回路５
を結晶成長層２中にイオン注入法、リフトオフ法等を用
いて形成する（第６図（ａ）図示）。しかる後、全面に
フォトレジスト膜10を塗布して半導体基板１の除去すべ
き部分を窓あけする（第６図（ｂ）図示）。この窓あけ
は、例えば公知のフォトリソグラフィ技術を用いればよ
い。
次に、エッチングによってフォトレジスト膜10の開口か
ら半導体基板１を除去していく。ここで、ウェットエッ
チング法を用いるときにはエッチャントにはHF系の酸を
使用し、ドライエッチング法を用いるときにはエッチャ
ントには、CF4プラズマを使用する。このようなエッチ
ャントを用いれば、Siは容易に除去されるのに対してGa
Asはほとんどエッチングされず、従って第６図（ｃ）の
ように矢印Ａの部分の半導体基板１のみを選択的に除去
できる。最後に、フォトレジスト膜10をアセントなどで
除去すると、第６図（ｄ）のようなカンチレバー構造を
実現できる。
ら半導体基板１を除去していく。ここで、ウェットエッ
チング法を用いるときにはエッチャントにはHF系の酸を
使用し、ドライエッチング法を用いるときにはエッチャ
ントには、CF4プラズマを使用する。このようなエッチ
ャントを用いれば、Siは容易に除去されるのに対してGa
Asはほとんどエッチングされず、従って第６図（ｃ）の
ように矢印Ａの部分の半導体基板１のみを選択的に除去
できる。最後に、フォトレジスト膜10をアセントなどで
除去すると、第６図（ｄ）のようなカンチレバー構造を
実現できる。
本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形が可能で
ある。
ある。
例えば、ストレス検知FET4としてのFETは第７図のよう
なものであってもよい。同図（ａ）では、半絶縁性GaAs
からなる結晶成長層２の上にメサ状にｎ型GaAs層21が形
成され、この上にゲート電極4G、ソース電極4Sおよびド
レイン電極4Dが形成されてMESFETが構成されている。同
図（ｂ）では、半絶縁性GaAsからなる結晶成長層２にn+
型GaAsからなるオーミックコンタクト層22,23形成さ
れ、その上にソース電極4Sおよびドレイン電極4Dが形成
されている。そして、ソース電極4Sとドレイン電極4Dの
間にはｉ型のGaAlAs層が形成され、その上にゲート電極
4Gが形成され、これによりいわゆるMISFETが構成されて
いる。また、センサのタイプとしてはダイヤフラム、カ
ンチレバーに限らず、圧力、加速度などによってストレ
スを生じさせ、このストレスを検出するタイプのもので
あれば、２点支持あるいは４点支持などいかなるもので
もよい。また、支持体や可変形部材は半導体に限らず、
アルミナなどでもよく、ストレス検知FET4を形成する材
料はGaAsに限らずガリウムリン（GaP）、インジウムリ
ン（InP）、ガリウムアルミニウムヒ素（GaAlAs）など
でもよい。
なものであってもよい。同図（ａ）では、半絶縁性GaAs
からなる結晶成長層２の上にメサ状にｎ型GaAs層21が形
成され、この上にゲート電極4G、ソース電極4Sおよびド
レイン電極4Dが形成されてMESFETが構成されている。同
図（ｂ）では、半絶縁性GaAsからなる結晶成長層２にn+
型GaAsからなるオーミックコンタクト層22,23形成さ
れ、その上にソース電極4Sおよびドレイン電極4Dが形成
されている。そして、ソース電極4Sとドレイン電極4Dの
間にはｉ型のGaAlAs層が形成され、その上にゲート電極
4Gが形成され、これによりいわゆるMISFETが構成されて
いる。また、センサのタイプとしてはダイヤフラム、カ
ンチレバーに限らず、圧力、加速度などによってストレ
スを生じさせ、このストレスを検出するタイプのもので
あれば、２点支持あるいは４点支持などいかなるもので
もよい。また、支持体や可変形部材は半導体に限らず、
アルミナなどでもよく、ストレス検知FET4を形成する材
料はGaAsに限らずガリウムリン（GaP）、インジウムリ
ン（InP）、ガリウムアルミニウムヒ素（GaAlAs）など
でもよい。
更に、信号処理回路は結晶成長層上に一体的に形成され
ていなくてもよく、別のチップに設けることもできる。
また、閾値の変化を検出するための回路は、実施例のよ
うなインバータ回路に限られるものではない。
ていなくてもよく、別のチップに設けることもできる。
また、閾値の変化を検出するための回路は、実施例のよ
うなインバータ回路に限られるものではない。
以上、詳細に説明した通り本発明では、化合物半導体の
FETに変形が加わると、ゲート電極とチャネル層の界面
にストレスが生じて分極が現われ、FETの閾値が変化す
る。従って、この閾値の変化を知ることにより、加速
度、圧力等を検出することができる。この半導体センサ
は構造が極めて簡単であって、高感度に物理的な外力を
検知することができる。
FETに変形が加わると、ゲート電極とチャネル層の界面
にストレスが生じて分極が現われ、FETの閾値が変化す
る。従って、この閾値の変化を知ることにより、加速
度、圧力等を検出することができる。この半導体センサ
は構造が極めて簡単であって、高感度に物理的な外力を
検知することができる。
第１図は、本発明の実施例の基本構成を示す斜視図、第
２図は、本発明により構成した加速度センサの具体例の
斜視図、第３図は、本発明の実施例に用いられるMESFET
の構造を示す図、第４図は、MESFETに加わるストレスに
よる閾値の変化を示す特性図、第５図は、閾値変化を検
出する回路と作用の説明図、第６図は、実施例に係る半
導体センサの製造工程を示す断面図、第７図は、本発明
に適用可能な他のFETの構造を示す断面図である。 １…支持体となる半導体基板、1G…錘り、２…可変形部
材となる結晶成長層、４…ストレス検知FET、4G…ゲー
ト電極、4S…ソース電極、4D…ドレイン電極、５…信号
処理回路、10…フォトレジスト膜。
２図は、本発明により構成した加速度センサの具体例の
斜視図、第３図は、本発明の実施例に用いられるMESFET
の構造を示す図、第４図は、MESFETに加わるストレスに
よる閾値の変化を示す特性図、第５図は、閾値変化を検
出する回路と作用の説明図、第６図は、実施例に係る半
導体センサの製造工程を示す断面図、第７図は、本発明
に適用可能な他のFETの構造を示す断面図である。 １…支持体となる半導体基板、1G…錘り、２…可変形部
材となる結晶成長層、４…ストレス検知FET、4G…ゲー
ト電極、4S…ソース電極、4D…ドレイン電極、５…信号
処理回路、10…フォトレジスト膜。
Claims (4)
- 【請求項１】支持体と、この支持体に固設されて物理的
な外力により変形する可変形部材と、この可変形部材の
変形が生じる部分に形成された化合物半導体の電界効果
トランジスタとを備え、前記電界効果トランジスタの閾
値の変化により前記外力を検知する半導体センサであっ
て、 前記電界効果トランジスタのゲート電極が、前記化合物
半導体からなるチャネル層上に形成されて前記可変形部
材の変形が生じたときにも当該チャネル層から剥離しな
い程度に当該チャネル層に密着している第１の金属層
と、この第１の金属層上に形成されて前記可変形部材の
変形が生じたときに前記チャネル層にストレスを生じさ
せる程度の高ヤング率の材料からなる第２の金属層とか
ら構成されていることを特徴とする半導体センサ。 - 【請求項２】前記第１の金属層は、Tiで形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体センサ。 - 【請求項３】支持体と、この支持体に固設されて物理的
な外力により変形する可変形部材と、この可変形部材の
変形が生じる部分に形成された化合物半導体の電界効果
トランジスタとを備え、前記電界効果トランジスタの閾
値の変化により前記外力を検知する半導体センサであっ
て、 前記可変形部材は、CaAs及びGaAlAsの積層構造を有して
形成されていることを特徴とする半導体センサ。 - 【請求項４】前記可変形部材は前記支持体に固着して設
けられた半導体結晶成長層からなり、この半導体結晶成
長層には前記半導体抵抗の抵抗率変化にもとづく検出信
号を増幅する信号処理回路が形成されていることを特徴
とする請求項１または請求項３記載の半導体センサ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63219862A JPH077013B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 半導体センサ |
| EP89308866A EP0363005B1 (en) | 1988-09-02 | 1989-09-01 | A semiconductor sensor |
| DE68926601T DE68926601T2 (de) | 1988-09-02 | 1989-09-01 | Halbleitermessaufnehmer |
| US07/403,296 US5115292A (en) | 1988-09-02 | 1989-09-05 | Semiconductor sensor |
| US07/848,693 US5279162A (en) | 1988-09-02 | 1992-03-09 | Semiconductor sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63219862A JPH077013B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 半導体センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0267966A JPH0267966A (ja) | 1990-03-07 |
| JPH077013B2 true JPH077013B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=16742221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63219862A Expired - Lifetime JPH077013B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 半導体センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077013B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0763744A1 (en) * | 1995-09-04 | 1997-03-19 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Semiconductor stress sensor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2224752B1 (ja) * | 1973-04-09 | 1977-09-02 | Thomson Medical Telco | |
| JPS60228966A (ja) * | 1984-04-27 | 1985-11-14 | Toshiba Corp | 加速度センサ |
-
1988
- 1988-09-02 JP JP63219862A patent/JPH077013B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0763744A1 (en) * | 1995-09-04 | 1997-03-19 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Semiconductor stress sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0267966A (ja) | 1990-03-07 |
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