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JP3387280B2 - Thin film temperature sensor - Google Patents
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JP3387280B2 - Thin film temperature sensor - Google Patents

Thin film temperature sensor

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JP3387280B2
JP3387280B2 JP19394695A JP19394695A JP3387280B2 JP 3387280 B2 JP3387280 B2 JP 3387280B2 JP 19394695 A JP19394695 A JP 19394695A JP 19394695 A JP19394695 A JP 19394695A JP 3387280 B2 JP3387280 B2 JP 3387280B2
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layer
thin film
silicon substrate
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temperature sensor
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勉 櫟原
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高いサーミスタ定
数と高い導電率を有し、素子の小型化が図れる薄膜温度
センサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film temperature sensor having a high thermistor constant and a high electric conductivity and capable of miniaturizing an element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の温度センサは、サーミスタ型や焦
電型等様々な方式が考案され実用化されている。これら
は、その用途によって各々適した方式のセンサが用いら
れている。その中で、画像情報を得るための画像センサ
への応用を考えたとき、センサ素子を小型化、高集積化
し、2次元センサアレイを作製する必要がある。しか
し、従来、幅広く用いられている焦電型センサでは、小
型化、高集積化には限界がある。そこで、サーミスタ型
の薄膜センサを用いれば、小型化、高集積化が容易であ
り、画像センサの応用に適していると考えられる。
2. Description of the Related Art As a conventional temperature sensor, various types such as a thermistor type and a pyroelectric type have been devised and put into practical use. For these, a sensor of a suitable type is used depending on its application. Among them, when considering the application to an image sensor for obtaining image information, it is necessary to miniaturize and highly integrate the sensor element to manufacture a two-dimensional sensor array. However, conventional pyroelectric sensors that have been widely used have limitations in miniaturization and high integration. Therefore, if the thermistor type thin film sensor is used, downsizing and high integration can be easily achieved, and it is considered that the thermistor type thin film sensor is suitable for application to an image sensor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のサーミスタ型温
度センサにおいて、サーミスタ特性(以下、 B定数とす
る)を向上させるためには、サーミスタの活性化エネル
ギー(Ea)を大きくする必要がある。Eaと導電率σとの
関係は次式のようになる。 σ=σ0 exp(-Ea/kT) 但し、σ0 は所定温度での導電率、 kはボルツマン定
数、 Tは温度である。
In the conventional thermistor type temperature sensor, in order to improve the thermistor characteristics (hereinafter referred to as B constant), it is necessary to increase the activation energy (Ea) of the thermistor. The relationship between Ea and the conductivity σ is as follows. σ = σ 0 exp (-Ea / kT) where σ 0 is the conductivity at a given temperature, k is the Boltzmann constant, and T is the temperature.

【0004】ここで、 B定数B=Ea/kであるため、上式
は、σ=σ0 exp(-BT)となり、高い B定数を得るために
は、導電率σが低くなっていた。従来用いられているサ
ーミスタ型温度センサでは、単一の材料で構成されてい
たため、上式の関係がそのまま成り立ち、 B定数と導電
率σとを独立に制御できないため、素子を小型化した場
合、抵抗値が非常に高くなり素子の特性測定が困難にな
るという問題があった。
Since the B constant B = Ea / k, the above equation is σ = σ 0 exp (-BT), and the conductivity σ is low in order to obtain a high B constant. In the conventionally used thermistor type temperature sensor, since it was composed of a single material, the relationship of the above equation holds, and the B constant and the conductivity σ cannot be controlled independently. There is a problem that the resistance value becomes so high that it becomes difficult to measure the characteristics of the device.

【0005】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、高いサーミスタ定数と高
い導電率を有し、素子を小型化してもその抵抗値の測定
が可能で作製が容易な薄膜温度センサの構造を提供する
ことにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to have a high thermistor constant and a high conductivity, and to measure the resistance value even if the element is downsized. It is to provide a structure of a thin film temperature sensor which can be easily manufactured.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の薄膜温度センサは、シリコン基板
と、絶縁体薄膜または半導体薄膜で構成された第1層
と、その第1層とはバンドギャップの異なる、絶縁体薄
膜または半導体薄膜で構成され、前記第1層に積層され
た第2層とを含む積層構造を前記シリコン基板上に
し、しかも、第1層と第2層は積層して形成されるシリ
コン基板に対し平行的な界面を有しており、バンドギャ
ップの大きい層より小さい層にキャリアが流れ込むこと
により界面付近にキャリアの蓄積層を形成するものであ
り、その積層構造の上方の層上に、一対の電極を形成し
たことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, a thin film temperature sensor according to claim 1 is a silicon substrate.
A first layer formed of an insulator thin film or a semiconductor thin film, and a second layer formed of an insulator thin film or a semiconductor thin film having a band gap different from that of the first layer and laminated on the first layer A laminated structure having a laminated structure including on the silicon substrate , and in which the first layer and the second layer are laminated.
It has an interface parallel to the control board,
Carrier flow into a layer smaller than the larger layer
To form a carrier accumulation layer near the interface.
In addition, a pair of electrodes is formed on a layer above the laminated structure.

【0007】請求項1記載の薄膜温度センサは、バンド
ギャップの異なる二種類の、絶縁体薄膜または半導体薄
膜の界面における、キャリアの蓄積効果を利用したもの
である。第1層または第2層のうち、バンドギャップの
大きい方の薄膜のドーピング量を、バンドギャップの小
さい方の薄膜のドーピング量より多くすることにより、
バンドギャップの大きい方の薄膜から界面にキャリアが
流れ込み、その界面の蓄積層のキャリア濃度が高くな
る。また、バンドギャップの小さい方の薄膜の不純物濃
度が低いことから不純物散乱の影響が小さいため、キャ
リア移動度が高くなる。さらに、キャリアを界面に供給
する、バンドギャップの大きい方の薄膜の活性化エネル
ギーが高いため、キャリア数の温度依存性は大きくなる
(温度によるキャリア数の変化を大きくすることができ
る)。つまり、サーミスタが赤外線を吸収していない状
態と、サーミスタが赤外線を吸収してその温度が上昇し
た状態とのキャリア数の変化(抵抗値の変化)を大きく
することができる。これらのことから、高いサーミスタ
定数( B定数)と高い導電率を有する、小型の作製が容
易な薄膜温度センサを得ることができる。
A thin film temperature sensor according to a first aspect of the present invention utilizes the carrier accumulation effect at the interface between two types of insulator thin films or semiconductor thin films having different band gaps. By making the doping amount of the thin film having the larger bandgap of the first layer or the second layer larger than that of the thin film having the smaller bandgap,
Carriers flow from the thin film having the larger band gap to the interface, and the carrier concentration of the accumulation layer at the interface increases. Further, since the thin film having a smaller band gap has a lower impurity concentration, the influence of impurity scattering is small, so that the carrier mobility becomes high. Furthermore, since the activation energy of the thin film having the larger band gap that supplies the carriers to the interface is high, the temperature dependence of the number of carriers becomes large (the change in the number of carriers due to temperature can be increased). That is, the change in the number of carriers (change in resistance value) between the state where the thermistor does not absorb infrared rays and the state where the thermistor absorbs infrared rays and its temperature rises can be increased. From these facts, it is possible to obtain a small-sized thin film temperature sensor which has a high thermistor constant (B constant) and high conductivity and is easy to manufacture.

【0008】請求項2記載の薄膜温度センサは、請求項
1記載の薄膜温度センサで、一対の前記電極が、前記第
1層または前記第2層のうち、バンドギャップの小さい
方の層上に形成されていることを特徴とするものであ
る。バンドギャップの小さい方の層の方がキャリア濃度
が高くなるため、電極とのオーミック接触がとれるので
温度センサとしての特性がさらに向上する。
A thin film temperature sensor according to a second aspect of the present invention is the thin film temperature sensor according to the first aspect, wherein the pair of electrodes is provided on one of the first layer and the second layer having a smaller band gap. It is characterized by being formed. Since the carrier concentration is higher in the layer having a smaller band gap, ohmic contact with the electrode can be established, and therefore the characteristics as a temperature sensor are further improved.

【0009】請求項3記載の薄膜温度センサは、シリコ
ン基板と、絶縁体薄膜または半導体薄膜で構成された第
1層と、その第1層とはバンドギャップが同じで活性化
エネルギーが異なる、絶縁体薄膜または半導体薄膜で構
成され、前記第1層に積層された第2層とを含む積層構
造を前記シリコン基板上に有し、しかも、第1層と第2
層は積層して形成されるシリコン基板に対し平行的な界
面を有しており、活性化エネルギーの大きい層より小さ
い層にキャリアが流れ込むことにより界面付近にキャリ
アの蓄積層を形成するものであり、その積層構造の上方
の層上に、一対の電極を形成したことを特徴とするもの
である。請求項3記載の薄膜温度センサは、請求項1記
載の薄膜温度センサに対して、第1層と第2層を、バン
ドギャップが同じ、すなわち、同じ材料で構成し、例え
ば、それらの層にドーピングする材料の、種類またはド
ーピング量を変えて活性化エネルギーが異なるように構
成したものである。この場合、第1層と第2層は同じ材
料を用いて構成されており、伝導帯及び価電子帯が同じ
であるため、界面でのスパイク(障壁)ができず、活性
化エネルギーの小さい方の薄膜へのキャリアの移動がよ
り発生しやすくなるため、温度センサとしての特性がさ
らに向上する。
A thin film temperature sensor according to claim 3 is a silicon
A substrate, a first layer composed of an insulator thin film or a semiconductor thin film, and an insulating thin film or a semiconductor thin film having the same bandgap and different activation energies as those of the first layer. A laminated structure including a second layer laminated on the silicon substrate , the first layer and the second layer.
The layer is a field parallel to the silicon substrate formed by stacking.
Has a surface and is smaller than a layer with high activation energy
Carriers flow into the layer, causing carry near the interface.
A to form the storage layer, and above the laminated structure
A pair of electrodes is formed on the layer . The thin film temperature sensor according to claim 3 is different from the thin film temperature sensor according to claim 1 in that the first layer and the second layer are made of the same material having the same band gap, that is, the same material. The activation energy differs depending on the type or doping amount of the material to be doped. In this case, since the first layer and the second layer are made of the same material and have the same conduction band and valence band, a spike (barrier) at the interface cannot be generated and the activation energy is smaller. Since carriers are more likely to move to the thin film, the characteristics as a temperature sensor are further improved.

【0010】請求項4記載の薄膜温度センサは、シリコ
ン基板と、絶縁体薄膜または半導体薄膜で構成された第
1層と、その第1層とはバンドギャップの異なる、絶縁
体薄膜または半導体薄膜で構成され、前記第1層に積層
された第2層とを含む積層構造を前記シリコン基板上に
有し、しかも、第1層と第2層は積層して形成されるシ
リコン基板に対し平行的な界面を有しており、バンドギ
ャップの大きい層より小さい層にキャリアが流れ込むこ
とにより界面付近にキャリアの蓄積層を形成するもので
あり、その界面に接するように積層構造の両側面に一対
の前記電極を形成したことを特徴とするものである。こ
の場合、絶縁体または半導体と、金属との界面のショッ
トキー障壁を低減することができ、温度センサとしての
特性がさらに向上する。
A thin film temperature sensor according to claim 4 is a silicon
Substrate composed of an insulating thin film or a semiconductor thin film.
Insulation with a different bandgap between the first layer and the first layer
It is composed of body thin film or semiconductor thin film and is laminated on the first layer
A laminated structure including the formed second layer on the silicon substrate.
In addition, the first layer and the second layer are laminated and formed.
Since it has an interface parallel to the recon substrate,
Carriers may flow into a layer smaller than the one with a large cap.
To form a carrier accumulation layer near the interface.
There is a pair on both sides of the laminated structure so that it touches the interface.
The above electrode is formed . In this case, the Schottky barrier at the interface between the insulator or semiconductor and the metal can be reduced, and the characteristics as the temperature sensor are further improved.

【0011】請求項5記載の薄膜温度センサは、シリコ
ン基板と、絶縁体薄膜または半導体薄膜で構成された第
1層と、その第1層とはバンドギャップの異なる、絶縁
体薄膜または半導体薄膜で構成され、前記第1層と側面
同士が接するように形成された第2層とを前記シリコン
基板上に有し、しかも、第1層と第2層は側面同士が接
して形成されるシリコン基板に対し垂直的な界面を有し
ており、バンドギャップの大きい層より小さい層にキャ
リアが流れ込むことにより界面付近にキャリアの蓄積層
を形成するものであり、その界面に接するように第1層
及び第2層の上下面に一対の前記電極を形成したことを
特徴とするものである。このように構成することによ
り、電極間の距離が小さくなり抵抗値を下げることがで
きるので、素子のさらなる小型化が可能である。
The thin film temperature sensor according to claim 5 is a silicon
Substrate, a first layer made of an insulator thin film or a semiconductor thin film, and an insulator thin film or a semiconductor thin film having a band gap different from that of the first layer, and the side faces of the first layer are in contact with each other. A second layer formed on the silicon
On the substrate, and the side surfaces of the first and second layers are in contact with each other.
Has an interface perpendicular to the silicon substrate formed by
Therefore, the layer is smaller than the layer with a large band gap.
Carrier accumulation layer near the interface due to the rear flow
To form the first layer so that it contacts the interface.
And a pair of the electrodes is formed on the upper and lower surfaces of the second layer . With this configuration, the distance between the electrodes is reduced and the resistance value can be reduced, so that the element can be further downsized.

【0012】請求項6記載の薄膜温度センサは、シリコ
ン基板と、絶縁体薄膜または半導体薄膜で構成された第
1層と、その第1層とはバンドギャップが同じで活性化
エネルギーが異なる、絶縁体薄膜または半導体薄膜で構
成され、前記第1層と側面同士が接するように形成され
た第2層とを前記シリコン基板上に有し、しかも、第1
層と第2層は側面同士が接して形成されるシリコン基板
に対し垂直的な界面を有しており、活性化エネルギーの
大きい層より小さい層にキャリアが流れ込むことにより
界面付近にキャリアの蓄積層を形成するものであり、そ
の界面に接するように第1層及び第2層の上下面に一対
の前記電極を形成したことを特徴とするものである。こ
のように構成することにより、電極間の距離が小さくな
り抵抗値を下げることができるので、素子のさらなる小
型化が可能である
A thin film temperature sensor according to claim 6 is a silicon
A substrate, a first layer composed of an insulator thin film or a semiconductor thin film, and an insulating thin film or a semiconductor thin film having the same bandgap and different activation energies as those of the first layer. And a second layer formed so that their side surfaces are in contact with each other on the silicon substrate, and
Layer and second layer are silicon substrates formed with their side surfaces in contact with each other
It has an interface perpendicular to the
Carriers flow into layers smaller than large layers
It forms a carrier accumulation layer near the interface.
On the upper and lower surfaces of the first layer and the second layer so as to contact the interface of
The above electrode is formed . With this configuration, the distance between the electrodes can be reduced and the resistance value can be reduced, so that the element can be further downsized.

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1の断面図に基づいて、本発明
の薄膜温度センサの一実施形態について説明する。図
で、1はシリコン基板、2はシリコン基板1上に形成さ
れた、第1層であるアモルファスシリコン膜(a-Si)、
3はアモルファスシリコン膜2上に形成された、第2層
であるアモルファスシリコンカーボン膜(a-SiC )であ
る。アモルファスシリコンカーボンは、アモルファスシ
リコンよりバンドギャップが大きいので、シリコン基板
1上には、バンドギャップの異なる半導体薄膜を積層し
た積層構造4が形成されていることになる。また、5は
アモルファスシリコンカーボン膜3上に形成された、一
対の電極となる、クロム電極、6はアモルファスシリコ
ン膜2とアモルファスシリコンカーボン膜の界面であ
る。積層構造4は、RF放電によるプラズマCVDで形
成する場合、反応ガスを変えることによって、簡便に形
成することができる。図1に示す薄膜温度センサの場
合、キャリアは、主に、シリコン基板1と平行に移動す
ることになる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the thin film temperature sensor of the present invention will be described with reference to the sectional view of FIG. In the figure, 1 is a silicon substrate, 2 is an amorphous silicon film (a-Si) which is a first layer formed on the silicon substrate 1,
Reference numeral 3 is an amorphous silicon carbon film (a-SiC) which is a second layer formed on the amorphous silicon film 2. Amorphous silicon carbon has a band gap larger than that of amorphous silicon. Therefore, a laminated structure 4 in which semiconductor thin films having different band gaps are laminated is formed on the silicon substrate 1. Further, 5 is a chromium electrode which is formed on the amorphous silicon carbon film 3 and serves as a pair of electrodes, and 6 is an interface between the amorphous silicon film 2 and the amorphous silicon carbon film. When the laminated structure 4 is formed by plasma CVD by RF discharge, it can be easily formed by changing the reaction gas. In the case of the thin film temperature sensor shown in FIG. 1, the carrier moves mainly in parallel with the silicon substrate 1.

【0015】さらに、アモルファスシリコン膜2及びア
モルファスシリコンカーボン膜3には、 p型の特性を示
すように、ボロン(B )がドーピングされており、アモ
ルファスシリコン膜2に比べてバンドギャップの大きい
アモルファスシリコンカーボン膜3のドーピング濃度の
方が、アモルファスシリコン膜2のドーピング濃度より
も大きくなるように構成されている。
Further, the amorphous silicon film 2 and the amorphous silicon carbon film 3 are doped with boron (B) so as to exhibit p-type characteristics, and the amorphous silicon film has a band gap larger than that of the amorphous silicon film 2. The carbon film 3 has a doping concentration higher than that of the amorphous silicon film 2.

【0016】次に、図1に示す構造のエネルギーバンド
図を図2に示す。図2に示すように、多数キャリアであ
る正孔は、アモルファスシリコンカーボン膜3の方に多
く存在するが、活性化エネルギーのより小さいアモルフ
ァスシリコン膜2の方に移動し蓄積層に蓄積される。ま
た、アモルファスシリコン膜2は不純物濃度が低いた
め、キャリアの不純物散乱が少なくなり移動度が大きく
なるので、サーミスタの導電率を高くすることができ
る。さらに、キャリアを界面6に供給する、バンドギャ
ップの大きい方のアモルファスシリコンカーボン膜3の
活性化エネルギーが高いため、キャリア数の温度依存性
を大きくする(温度による、キャリア数変化、抵抗値変
化を大きくすることができる)ことができ、高いサーミ
スタ定数( B定数)を有する薄膜温度センサを実現する
ことができる。
Next, an energy band diagram of the structure shown in FIG. 1 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, many holes, which are majority carriers, exist in the amorphous silicon carbon film 3, but move to the amorphous silicon film 2 having smaller activation energy and are accumulated in the accumulation layer. Further, since the amorphous silicon film 2 has a low impurity concentration, carrier scattering of impurities is reduced and mobility is increased, so that the conductivity of the thermistor can be increased. Further, since the activation energy of the amorphous silicon carbon film 3 having the larger band gap that supplies the carriers to the interface 6 is high, the temperature dependence of the number of carriers is increased (change in the number of carriers and the change in resistance value depending on temperature). It is possible to realize a thin film temperature sensor having a high thermistor constant (B constant).

【0017】但し、以上に説明した薄膜温度センサの特
性は、形成された界面6の状態に大きく左右されるた
め、その状態によっては、図3のエネルギーバンド図に
示すように、蓄積層が形成されないことになるが、この
場合でも、アモルファスシリコンカーボン膜3から、バ
ンドギャップの小さい方の薄膜であるアモルファスシリ
コン膜2にキャリアが移動するので、B 定数が高く、導
電率の高い薄膜温度センサを実現することができる。
However, since the characteristics of the thin film temperature sensor described above are greatly influenced by the state of the formed interface 6, depending on the state, an accumulation layer is formed as shown in the energy band diagram of FIG. However, even in this case, since carriers move from the amorphous silicon carbon film 3 to the amorphous silicon film 2 which is the thin film having a smaller band gap, a thin film temperature sensor having a high B constant and a high conductivity can be used. Can be realized.

【0018】次に、図4の断面図に基づいて、本発明の
薄膜温度センサの異なる実施形態について説明する。図
4に示す薄膜温度センサは、図1に示した薄膜温度セン
サに対して、アモルファスシリコン膜2とアモルファス
シリコンカーボン膜3の形成位置を入れ換えて、バンド
ギャップの小さい方の薄膜であるアモルファスシリコン
膜2上に、クロム電極を形成したものである。アモルフ
ァスシリコン膜2の方が、キャリア濃度が高いため、ク
ロム電極とのオーミック接触がとれ、温度センサとして
の特性が向上する。
Next, a different embodiment of the thin film temperature sensor of the present invention will be described with reference to the sectional view of FIG. The thin film temperature sensor shown in FIG. 4 is an amorphous silicon film which is a thin film having a smaller bandgap than the thin film temperature sensor shown in FIG. A chrome electrode is formed on top of 2. Since the amorphous silicon film 2 has a higher carrier concentration, ohmic contact with the chromium electrode is established, and the characteristics as a temperature sensor are improved.

【0019】次に、図5の線図に基づいて、図4に示し
た薄膜温度センサの特性について説明する。図は、薄膜
温度センサの B定数と導電率σとの関係を示す線図で、
横軸が B定数、縦軸が導電率σを表したものである。図
でA点に示す、アモルファスシリコンカーボン膜3( B
定数:4500、導電率: 2×10-7S/cm)の膜上に、B点に
示す、アモルファスシリコン膜2( B定数:4600、導電
率: 6×10-6S/cm)を積層した場合、アモルファスシリ
コンカーボン膜3の導電率が一桁以上低くなるため、キ
ャリアは全てアモルファスシリコン膜2中を流れるとす
ると、積層構造4の特性は、C点に示すように、 B定
数:4800、導電率:1.5 ×10-5S/cmとなり、アモルファ
スシリコン膜2の導電率が約2倍に上がった。
Next, the characteristics of the thin film temperature sensor shown in FIG. 4 will be described with reference to the diagram of FIG. The figure is a diagram showing the relation between B constant and conductivity σ of thin film temperature sensor.
The horizontal axis represents the B constant, and the vertical axis represents the conductivity σ. Amorphous silicon carbon film 3 (B
Amorphous silicon film 2 (B constant: 4600, conductivity: 6 × 10 -6 S / cm) shown at point B is laminated on the film of constant: 4500, conductivity: 2 × 10 -7 S / cm. In this case, since the conductivity of the amorphous silicon carbon film 3 is reduced by one digit or more, assuming that all the carriers flow in the amorphous silicon film 2, the characteristics of the laminated structure 4 are as follows: B constant: 4800 The conductivity was 1.5 × 10 −5 S / cm, and the conductivity of the amorphous silicon film 2 was doubled.

【0020】次に、本発明の薄膜温度センサのさらに異
なる実施形態について説明する。図1に示した構造で、
第1層と第2層として、バンドギャップが同じで活性化
エネルギーが異なる、絶縁体薄膜または半導体薄膜を用
いて、薄膜温度センサを実現することもできる。この場
合のエネルギーバンド図を図6に示す。図6に示すよう
に、第1層と第2層はバンドギャップが同じであるた
め、一般の p-n接合と同様スパイク等の障壁が形成され
ず、活性化エネルギーの小さい方の薄膜(図6では第2
層)へのキャリアの移動がより起こりやすくなる。この
方法によれば、RF放電によるプラズマCVDで形成す
る場合、ドーピングガス流量を変えることによって簡便
に活性化エネルギーの異なる半導体薄膜の積層構造を形
成することができる。
Next, still another embodiment of the thin film temperature sensor of the present invention will be described. With the structure shown in FIG.
It is also possible to realize a thin film temperature sensor by using an insulating thin film or a semiconductor thin film having the same band gap but different activation energies as the first layer and the second layer. The energy band diagram in this case is shown in FIG. As shown in FIG. 6, since the first layer and the second layer have the same bandgap, barriers such as spikes are not formed like a general pn junction, and the thin film with smaller activation energy (in FIG. Second
The carrier is more easily transferred to the layer). According to this method, when forming by plasma CVD by RF discharge, it is possible to easily form a laminated structure of semiconductor thin films having different activation energies by changing the doping gas flow rate.

【0021】次に、図7の断面図に基づいて本発明のさ
らに異なる実施形態について説明する。但し、図1に示
した構成と同等構成については同符号を付すこととす
る。図で、1はシリコン基板、2はシリコン基板1上に
形成された、第1層であるアモルファスシリコン膜(a-
Si)、3はアモルファスシリコン膜2上に形成された、
第2層であるアモルファスシリコンカーボン膜(a-SiC
)である。また、7はアモルファスシリコン膜2とア
モルファスシリコンカーボン膜3との界面6に接するよ
うに、積層構造4の側面に形成された、一対の電極であ
るクロム電極である。図に示す構造は、例えば、積層構
造4を形成した後に、RIE、イオンミリング、ウエッ
トエッチング等の方法により、積層構造4のエッチング
を行い、界面6を露出させた後、その上に電極を形成す
ることで実現することができる。
Next, a further different embodiment of the present invention will be described with reference to the sectional view of FIG. However, the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In the figure, 1 is a silicon substrate, 2 is an amorphous silicon film (a-
Si) and 3 are formed on the amorphous silicon film 2,
Second layer amorphous silicon carbon film (a-SiC
). Further, 7 is a chromium electrode, which is a pair of electrodes, formed on the side surface of the laminated structure 4 so as to be in contact with the interface 6 between the amorphous silicon film 2 and the amorphous silicon carbon film 3. In the structure shown in the figure, for example, after the laminated structure 4 is formed, the laminated structure 4 is etched by a method such as RIE, ion milling, or wet etching to expose the interface 6, and then an electrode is formed thereon. It can be realized by doing.

【0022】図8に基づいて本発明の薄膜温度センサの
さらに異なる実施形態について説明する。まず、図8
(d)に基づいてその構造を説明する。図で、8はシリ
コン基板、9はシリコン基板8上に形成された下部クロ
ム電極、10は下部クロム電極9上に局所的に形成され
た、第1層であるアモルファスシリコン膜、11はアモ
ルファスシリコン膜10と側面同士で接するように形成
された、第2層であるアモルファスシリコンカーボン膜
である。また、12は上部クロム電極で、下部クロム電
極9と対をなしてアモルファスシリコン膜10とアモル
ファスシリコンカーボン膜11との界面13を挟むよう
に形成されている。このように構成することにより、電
極間の距離が小さくなり抵抗値を下げることができるの
で、素子のさらなる小型化が可能である。
A different embodiment of the thin film temperature sensor of the present invention will be described with reference to FIG. First, FIG.
The structure will be described based on (d). In the figure, 8 is a silicon substrate, 9 is a lower chrome electrode formed on the silicon substrate 8, 10 is an amorphous silicon film which is a first layer locally formed on the lower chrome electrode 9, and 11 is amorphous silicon. The amorphous silicon carbon film, which is the second layer, is formed so as to be in contact with the film 10 on its side surfaces. Further, 12 is an upper chrome electrode, which is formed so as to form a pair with the lower chrome electrode 9 so as to sandwich the interface 13 between the amorphous silicon film 10 and the amorphous silicon carbon film 11. With this configuration, the distance between the electrodes is reduced and the resistance value can be reduced, so that the element can be further downsized.

【0023】次に、図8(a)〜(d)に基づいて製造
方法の一実施形態について説明する。まず、(a)に示
すように、シリコン基板8上に、下部クロム電極9を形
成し、一方の薄膜(アモルファスシリコン膜10)を形
成した後、その膜の一部をエッチングにより除去する。
その後、(b)に示すように、表面に、もう一方の薄膜
(アモルファスシリコンカーボン膜11)を形成した
後、エッチングを行って、(c)に示すように、アモル
ファスシリコン膜10を露出させる。最後に、(d)に
示すように、アモルファスシリコン膜10とアモルファ
スシリコンカーボン膜11との界面13上に、上部クロ
ム電極12を形成する。
Next, an embodiment of the manufacturing method will be described with reference to FIGS. First, as shown in (a), a lower chromium electrode 9 is formed on a silicon substrate 8, one thin film (amorphous silicon film 10) is formed, and then a part of the film is removed by etching.
Thereafter, as shown in (b), another thin film (amorphous silicon carbon film 11) is formed on the surface, and then etching is performed to expose the amorphous silicon film 10 as shown in (c). Finally, as shown in (d), the upper chromium electrode 12 is formed on the interface 13 between the amorphous silicon film 10 and the amorphous silicon carbon film 11.

【0024】図9に基づいて本発明のさらに異なる実施
形態について説明する。図8に示した実施形態で、第1
層と第2層として、バンドギャプが同じで活性化エネル
ギーが異なる、絶縁体薄膜あるいは半導体薄膜を用いて
もよい。このような材料を用いる場合は、図8に基づい
て説明した製造方法の他に、より簡便な方法で図8に示
した構造の薄膜温度センサを形成することができる。具
体的には、図9に示すように、シリコン基板14上に、
下部クロム電極15を形成した後、第1層であるアモル
ファスシリコンカーボン膜16を形成し、そのアモルフ
ァスシリコンカーボン膜16上の、第1層形成箇所を、
マスク17によって覆って、第2層形成箇所にイオン打
ち込み等の方法によってドーピングを行い、第2層を形
成して積層構造を形成する。この製造方法により、より
簡便に目的の特性を備えた薄膜温度センサを実現するこ
とができる。
A further different embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 8, the first
As the layer and the second layer, an insulating thin film or a semiconductor thin film having the same band gap but different activation energies may be used. When such a material is used, the thin film temperature sensor having the structure shown in FIG. 8 can be formed by a simpler method than the manufacturing method described with reference to FIG. Specifically, as shown in FIG. 9, on the silicon substrate 14,
After forming the lower chromium electrode 15, an amorphous silicon carbon film 16 which is a first layer is formed, and the first layer forming portion on the amorphous silicon carbon film 16 is formed.
The mask 17 is covered and the second layer formation location is doped by a method such as ion implantation to form a second layer to form a laminated structure. With this manufacturing method, it is possible to more easily realize a thin film temperature sensor having desired characteristics.

【0025】次に、図10に基づいて、本発明の薄膜温
度センサのさらに異なる実施形態について説明する。図
で、18はシリコン基板、19はシリコン基板18上に
形成された下部クロム電極、20は、下部クロム電極1
9上に形成された、第1層となるアモルファスシリコン
膜、21はアモルファスシリコン膜20中に形成され
た、粒状のアモルファスシリコンカーボン領域、22は
アモルファスシリコン膜20上に形成された上部クロム
電極である。上部クロム電極22は、下部クロム電極1
9と対をなして、アモルファスシリコンとアモルファス
シリコンカーボンとの複数の界面23を挟むように形成
されている。図10に示す、粒状のアモルファスシリコ
ンカーボン領域21を備えたアモルファスシリコン膜2
0は、例えば、マイクロ波による ECRプラズマCVD 法、
反応ガスまたは希釈ガスの流量を制御してマイクロクリ
スタルを形成する方法等によって実現することができ
る。
Next, a further different embodiment of the thin film temperature sensor of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, 18 is a silicon substrate, 19 is a lower chrome electrode formed on the silicon substrate 18, and 20 is a lower chrome electrode 1.
9 is an amorphous silicon film which is a first layer formed on 9; 21 is a granular amorphous silicon carbon region formed in the amorphous silicon film 20; and 22 is an upper chromium electrode formed on the amorphous silicon film 20. is there. The upper chrome electrode 22 is the lower chrome electrode 1
9 and 9 are formed so as to sandwich a plurality of interfaces 23 between amorphous silicon and amorphous silicon carbon. Amorphous silicon film 2 having granular amorphous silicon carbon regions 21 shown in FIG.
0 is, for example, ECR plasma CVD method by microwave,
It can be realized by a method of forming a microcrystal by controlling the flow rate of the reaction gas or the dilution gas.

【0026】なお、本発明に係る薄膜温度センサは、実
施形態で説明した材料に限定されるものではない。ま
た、積層構造として、2層構造のものを示したが、第1
層と第2層を積層した構造を含むものであれば実施形態
に限定されない。
The thin film temperature sensor according to the present invention is not limited to the materials described in the embodiments. Further, as the laminated structure, a two-layer structure is shown.
The embodiment is not limited as long as it includes a structure in which a layer and a second layer are laminated.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1乃至請
求項記載の薄膜温度センサによれば、高いサーミスタ
定数と高い導電率を有し、小型化が図れる薄膜温度セン
サを実現することができる。
As described above, according to the thin film temperature sensor of claims 1 to 6 , it is possible to realize a thin film temperature sensor which has a high thermistor constant and a high conductivity and can be miniaturized. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の薄膜温度センサの一実施形態を示す断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a thin film temperature sensor of the present invention.

【図2】本発明の薄膜温度センサの一実施形態のバンド
ギャップ図である。
FIG. 2 is a band gap diagram of an embodiment of the thin film temperature sensor of the present invention.

【図3】本発明の薄膜温度センサの一実施形態のバンド
ギャップ図である。
FIG. 3 is a band gap diagram of one embodiment of the thin film temperature sensor of the present invention.

【図4】本発明の薄膜温度センサの異なる実施形態を示
す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the thin film temperature sensor of the present invention.

【図5】本発明の薄膜温度センサの異なる実施形態の性
能を示す線図である。
FIG. 5 is a diagram showing the performance of different embodiments of the thin film temperature sensor of the present invention.

【図6】本発明の薄膜温度センサの異なる実施形態のバ
ンドギャップ図である。
FIG. 6 is a bandgap diagram of a different embodiment of the thin film temperature sensor of the present invention.

【図7】本発明の薄膜温度センサのさらに異なる実施形
態を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing still another embodiment of the thin film temperature sensor of the present invention.

【図8】本発明の薄膜温度センサのさらに異なる実施形
態を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing still another embodiment of the thin film temperature sensor of the present invention.

【図9】本発明の薄膜温度センサのさらに異なる実施形
態の製造方法を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of still another embodiment of the thin film temperature sensor of the present invention.

【図10】本発明の薄膜温度センサのさらに異なる実施
形態を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing still another embodiment of the thin film temperature sensor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,16,20 アモルファスシリコン膜(第1層) 3,11 アモルファスシリコンカーボン膜
(第2層) 4 積層構造 5,7 クロム電極(電極) 6,13,23 界面 9,15,19 下部クロム電極(電極) 12,22 上部クロム電極(電極) 21 アモルファスシリコンカーボン領域
(領域)
2,16,20 Amorphous silicon film (first layer) 3,11 Amorphous silicon carbon film (second layer) 4 Laminated structure 5,7 Chrome electrode (electrode) 6,13,23 Interface 9,15,19 Lower chromium electrode (Electrode) 12,22 Upper chrome electrode (Electrode) 21 Amorphous silicon carbon area (Area)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 5/00 - 5/62 H01C 7/02 - 7/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01J 5/00-5/62 H01C 7/02-7/04

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリコン基板と、絶縁体薄膜または半導
体薄膜で構成された第1層と、その第1層とはバンドギ
ャップの異なる、絶縁体薄膜または半導体薄膜で構成さ
れ、前記第1層に積層された第2層とを含む積層構造を
前記シリコン基板上に有し、しかも、第1層と第2層は
積層して形成されるシリコン基板に対し平行的な界面を
有しており、バンドギャップの大きい層より小さい層に
キャリアが流れ込むことにより界面付近にキャリアの蓄
積層を形成するものであり、その積層構造の上方の層
に、一対の電極を形成したことを特徴とする薄膜温度セ
ンサ。
1. A silicon substrate, a first layer formed of an insulator thin film or a semiconductor thin film, and an insulator thin film or a semiconductor thin film having a band gap different from that of the first layer, and the first layer is formed on the first layer. A laminated structure including a laminated second layer
The first layer and the second layer are provided on the silicon substrate , and
An interface parallel to the silicon substrate formed by stacking
The layer with a smaller band gap than the layer with a larger band gap.
Carriers accumulate near the interface as they flow in.
What is claimed is: 1. A thin film temperature sensor for forming a laminate, wherein a pair of electrodes is formed on a layer above the laminate structure.
【請求項2】 一対の前記電極が、前記第1層または前
記第2層のうち、バンドギャップの小さい方の層上に形
成されていることを特徴とする請求項1記載の薄膜温度
センサ。
2. The thin film temperature sensor according to claim 1, wherein the pair of electrodes is formed on one of the first layer and the second layer having a smaller bandgap.
【請求項3】 シリコン基板と、絶縁体薄膜または半導
体薄膜で構成された第1層と、その第1層とはバンドギ
ャップが同じで活性化エネルギーが異なる、絶縁体薄膜
または半導体薄膜で構成され、前記第1層に積層された
第2層とを含む積層構造を前記シリコン基板上に有し、
しかも、第1層と第2層は積層して形成されるシリコン
基板に対し平行的な界面を有しており、活性化エネルギ
ーの大きい層より小さい層にキャリアが流れ込むことに
より界面付近にキャリアの蓄積層を形成するものであ
り、その積層構造の上方の層上に、一対の電極を形成し
たことを特徴とする薄膜温度センサ。
3. A silicon substrate, a first layer composed of an insulator thin film or a semiconductor thin film, and an insulator thin film or a semiconductor thin film having the same band gap and different activation energies as the first layer. A laminated structure including a second layer laminated on the first layer on the silicon substrate ,
Moreover, the silicon formed by stacking the first layer and the second layer
It has an interface parallel to the substrate and the activation energy
Carrier flow into a layer smaller than the larger layer
A carrier accumulation layer is formed closer to the interface.
And a pair of electrodes formed on a layer above the laminated structure.
【請求項4】 シリコン基板と、絶縁体薄膜または半導
体薄膜で構成された第1層と、その第1層とはバンドギ
ャップの異なる、絶縁体薄膜または半導体薄膜で構成さ
れ、前記第1層に積層された第2層とを含む積層構造を
前記シリコン基板上に有し、しかも、第1層と第2層は
積層して形成されるシリコン基板に対し平行的な界面を
有しており、バンドギャップの大きい層より小さい層に
キャリアが流れ込むことにより界面付近にキャリアの蓄
積層を形成するものであり、その界面に接するように積
層構造の両側面に一対の前記電極を形成したことを特徴
とする薄膜温度センサ。
4. A silicon substrate and an insulating thin film or a semiconductor.
The first layer composed of the body thin film and the first layer are
Consist of an insulator thin film or a semiconductor thin film with different caps
And a laminated structure including a second layer laminated on the first layer.
The first layer and the second layer are provided on the silicon substrate, and
An interface parallel to the silicon substrate formed by stacking
The layer with a smaller band gap than the layer with a larger band gap.
Carriers accumulate near the interface as they flow in.
It forms a stack, and stacks so that it touches the interface.
A feature that a pair of the electrodes is formed on both side surfaces of the layer structure
Thin film temperature sensor to.
【請求項5】 シリコン基板と、絶縁体薄膜または半導
体薄膜で構成された第1層と、その第1層とはバンドギ
ャップの異なる、絶縁体薄膜または半導体薄膜で構成さ
れ、前記第1層と側面同士が接するように形成された第
2層とを前記シリコン基板上に有し、しかも、第1層と
第2層は側面同士が接して形成されるシリコン基板に対
し垂直的な界面を有しており、バンドギャップの大きい
層より小さい層にキャリアが流れ込むことにより界面付
近にキャリアの蓄積層を形成するものであり、その界面
に接するように第1層及び第2層の上下面に一対の前記
電極を形成したことを特徴とする薄膜温度センサ。
5. A silicon substrate, a first layer composed of an insulator thin film or a semiconductor thin film, and an insulator thin film or a semiconductor thin film having a band gap different from that of the first layer, and the first layer. A second layer formed so that its side surfaces are in contact with each other, and the second layer is formed on the silicon substrate;
The second layer is opposed to the silicon substrate formed by contacting the side surfaces with each other.
Has a vertical interface and has a large band gap
Interface is created by carriers flowing into a layer smaller than the layer
It forms a carrier accumulation layer in the vicinity and its interface
On the upper and lower surfaces of the first layer and the second layer so as to be in contact with
A thin film temperature sensor having electrodes formed thereon.
【請求項6】 シリコン基板と、絶縁体薄膜または半導
体薄膜で構成された第1層と、その第1層とはバンドギ
ャップが同じで活性化エネルギーが異なる、絶縁体薄膜
または半導体薄膜で構成され、前記第1層と側面同士が
接するように形成された第2層とを前記シリコン基板上
に有し、しかも、第1層と第2層は側面同士が接して形
成されるシリコン基板に対し垂直的な界面を有してお
り、活性化エネルギーの大きい層より小さい層にキャリ
アが流れ込むことにより界面付近にキャリアの蓄積層を
形成するものであり、その界面に接するように第1層及
び第2層の上下面に一対の前記電極を形成したことを特
徴とする薄膜温度センサ。
6. A silicon substrate, a first layer composed of an insulator thin film or a semiconductor thin film, and an insulator thin film or a semiconductor thin film having the same bandgap and different activation energies as the first layer. A first layer and a second layer formed so that the side surfaces are in contact with each other on the silicon substrate.
And the sides of the first and second layers are in contact with each other.
It has an interface perpendicular to the silicon substrate formed.
Carry in a layer smaller than the layer with large activation energy.
As a result, the carrier accumulation layer near the interface
To be formed, and the first layer and
And a pair of the electrodes formed on the upper and lower surfaces of the second layer .
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