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静電容量型センサとその製造方法

国内特許コード P07P005253
整理番号 KANDAI-107
掲載日 2007年4月6日
出願番号 特願2005-262560
公開番号 特開2007-071846
登録番号 特許第4771329号
出願日 平成17年9月9日(2005.9.9)
公開日 平成19年3月22日(2007.3.22)
登録日 平成23年7月1日(2011.7.1)
発明者
  • 牧平 憲治
  • 青柳 誠司
出願人
  • 学校法人 関西大学
  • 株式会社M.T.C
発明の名称 静電容量型センサとその製造方法
発明の概要

【課題】 構造が簡単でかつ製造が容易な静電容量型センサを提供する。
【解決手段】 対向する2つの主面を有し、その一方の面に第1導電型のソース領域と第1導電型のドレイン領域が所定の間隔で設けられ、ソース領域とドレイン領域の間に位置する第2導電型の領域をチャンネル領域とする基板と、チャンネル領域に対向するゲート電極板とを備え、ゲート電極板は、チャンネル領域の表面に平行な一方向に移動可能に設けられており、チャンネル領域とゲート電極板との対向面積の変化に基づいてゲート電極板に加えられた力を検出する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


静電容量型センサは圧力センサや加速度センサ等に広く用いられている。この静電容量型センサは2つの電極の一方を固定し、他方を圧力を受けることにより位置が変化する可動式として、その電極間の距離によって電極間の静電容量が変化することを利用したものである。



この方法の問題点として、コンデンサに蓄積される電荷量を決定する誘電率が低いことが上げられる。これは電極間を可変とするために真空または空気などの誘電率の低い気体を用いなければならないためである。従って、感度の向上を行うためには電極面積を大きくしなければならない。これは素子面積の増加につながり、作製上の歩留まりの低下や小型化の妨げの要因となる。この問題を解決するためには素子に信号増幅機能を持たせることが考えられ、その一つの方法として電界効果トランジスタ(FET)を利用した静電容量圧力センサがある(非特許文献1)。

【非特許文献1】S. Buschnakowski, A. Bertz, W. Brauer, S. Heinz, R. Schuberth, G. Ebest and T. Gessner: "DEVELOPMENT AND CHARACTERISATION OF A HIGH ASPECT RATIO VERTICAL FET SENSOR FOR MOTION DETECTION" TRANSDUCERS '03, Boston, June 8-12, 2003, p. 1391-1394.

産業上の利用分野


本発明は、静電容量型センサに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
対向する2つの主面を有し、その一方の面に第1導電型のソース領域と第1導電型のドレイン領域が所定の間隔で設けられ、前記ソース領域と前記ドレイン領域の間に位置する第2導電型の領域をチャンネル領域とする基板と、
前記チャンネル領域に対向するゲート電極板とを備え、
前記ゲート電極板は、第2導電型シリコン単結晶からなりかつ前記チャンネル領域の表面に平行な一方向に移動可能に設けられており、前記チャンネル領域と前記ゲート電極板との対向面積の変化に基づいて前記ゲート電極板に加えられた力を検出することを特徴とする静電容量型センサ。

【請求項2】
前記ゲート電極板は、前記一方向に直交する長軸を有し前記一方の面と所定の間隔を隔てて前記一方の面に平行に設けられた2つの支持梁によって支えられており、前記2つの支持梁はそれぞれ両端が前記一方の面に固体されている請求項1記載の静電容量型センサ。

【請求項3】
前記一方の面において、前記ソース領域及び前記ドレイン領域とは別に、第1導電型の第2ソース領域と第1導電型の第2ドレイン領域が所定の間隔で設けられて前記第2ソース領域と前記第2ドレイン領域の間に第2導電型の第2チャンネル領域が形成され、その第2チャンネル領域に対向する第2ゲート電極板がさらに設けられ、
前記第2ゲート電極板は、第2導電型シリコン単結晶からなりかつ前記一方の面に平行でかつ前記一方向と直交する方向に移動可能に設けられており、前記第2チャンネル領域と前記第2ゲート電極板との対向面積の変位に基づいて前記第2ゲート電極板に加えられた力を検出する請求項1又は2に記載の静電容量型センサ。

【請求項4】
前記第2ゲート電極板は、前記一方向に長軸を有し前記一方の面と所定の間隔を隔てて前記一方の面に平行に設けられた2つの第2支持梁によって支えられており、前記2つの第2支持梁はそれぞれ両端が前記一方の面に固体されている請求項3記載の静電容量型センサ。

【請求項5】
前記一方の面において、さらに第1導電型の第3ソース領域と第1導電型の第3ドレイン領域が所定の間隔で設けられて前記第3ソース領域と前記第3ドレイン領域の間に第2導電型の第3チャンネル領域が設けられて、その第3チャンネル領域に対向する第3ゲート電極板をさらに有し、
前記第3ゲート電極板は、第2導電型シリコン単結晶からなりかつ
前記第3チャンネル領域と前記第3ゲート電極板の間隔の変化に基づいて前記第3ゲート電極板に加えられた力を検出する請求項1~4のうちのいずれか1つに記載の静電容量型センサ。

【請求項6】
対向する2つの主面を有し、その一方の面に第1導電型のソース領域と第1導電型のドレイン領域が所定の間隔で設けられ、前記ソース領域と前記ドレイン領域の間に位置する第2導電型の領域をチャンネル領域とする基板と、
前記チャンネル領域に所定の間隔を隔てて対向するゲート電極板とを備え、
前記ゲート電極板は第2導電型シリコン単結晶からなり、前記チャンネル領域と前記ゲート電極板の間隔の変化に基づいて前記ゲート電極板に加えられた力を検出することを特徴とする静電容量型センサ。

【請求項7】
第1導電型のソース領域と第1導電型のドレイン領域の間にチャンネル領域を有する基板と、前記チャンネル領域に対向するゲート電極板とを備えた静電容量型センサの製造方法であって、
第2導電型シリコン基板上に絶縁層を介して第2導電型単結晶シリコン層を有するSOI基板において、前記第2導電型単結晶シリコン層をエッチングして前記ゲート電極板と該ゲート電極板の固定部となる部分を残して前記第2導電型単結晶シリコン層を除去する工程と、
前記ゲート電極板となる部分の両側の絶縁層を除去してその除去した部分に不純物を注入して、前記ソース領域と前記ドレイン領域を形成する工程と、
前記ゲート電極板となる部分の下にある絶縁膜を除去する工程と、
を含むことを特徴とする静電容量型センサの製造方法。
産業区分
  • 測定
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005262560thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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