[发明专利]使用纵型晶体管的载荷传感器

说明书

通过使用了肋(2)及有机半导体薄膜(5)等的纵型晶体管来构成载荷传感器(100)，基于纵型晶体管中的沟道长、即漏极－源极间的间隔的变化进行载荷测量。由此，能够使得电流Ids相对于被施加的载荷呈现线性的变化。

相关申请的交叉引用

本公开基于2013年8月22日提出申请的日本申请号2013－172293号，在此引用其记载内容。

技术领域

本公开涉及使用用半导体薄膜而构成的纵型晶体管的载荷传感器。

背景技术

以往，在测量表面压力的载荷传感器中，在薄膜状的感压橡胶的两面各自上形成相互正交的布线，利用当被施加载荷时这些布线的交点处的感压橡胶的厚度变化，基于该交点处的感压橡胶的电阻变化，进行载荷检测。但是，在这样的构造的载荷传感器中，由于是通过单纯矩阵型、即在感压橡胶的两面中相互正交的布线的各交点被配置为矩阵状的构造的载荷检测，所以如果测量点变多，则容易受到其他交点处的电阻变化的影响。在此情况下，信号/噪声比(S/N比)变小，测量精度下降，在机器人用途等的需要高速计测的情况下，外围电路变复杂。

为了解决该问题，在专利文献1中，记载了将使用由有机半导体材料等构成的有机半导体薄膜而形成的横型晶体管应用到载荷传感器中的方案。使用有机半导体薄膜的横型晶体管，根据被施加的载荷而栅极氧化膜的厚度变化，基于流到漏极－源极间的电流Ids变化，从而进行载荷检测。对于横型晶体管，因为如果不将栅极开启则不流过电流，所以在使用横型晶体管的载荷传感器中，能够使得不受相邻的其他横型晶体管的影响，能够使S/N比适当地变大，所以能够实现测量精度的提高。

电流Ids，使用移动性μ、栅极电容C、栅极幅W、栅极长L、栅极电压Vg、阈值电压Vth如下述的数式那样来表示。如该数式所示，如果栅极氧化膜的膜厚变化，则对移动性μ、栅极电容C、栅极长L等多个参数带来影响。由此，流到漏极－源极间中的电流Ids呈现非线性的变化。

在此情况下，为了将横型晶体管应用到载荷传感器中，对完成的横型晶体管施加基准载荷，并测量电流Ids，拥有将其映射得到的表。即，通过测量载荷施加时的电流Ids，根据表导出与测量出的电流Ids对应的载荷，从而测量被施加的载荷。这样，由于电流Ids相对于被施加的载荷呈现非线性的变化，需要测量实际的载荷来制作表等的处置，导致制品制作的复杂化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2009－31045号公报

发明内容

本公开鉴于上述问题点，目的是提供一种相对于被施加的载荷、漏极－源极间的电流呈现线性的变化的载荷传感器。

在本公开的第一技术方案中，具有：基板，具有为绝缘体的表面；肋，设在基板之上，由与基板不同的材料构成，具有侧面及上表面的表面由绝缘体构成；晶体管，具有形成在肋的一侧面上的栅极电极、栅极绝缘膜及半导体薄膜；底部电极层及顶部电极层，以基板中的形成有肋的部分为凸部，以没有形成肋的部分为凹部，所述底部电极层在凹部的底面上与半导体薄膜接触而形成，所述顶部电极层在凸部的上表面上与半导体薄膜接触而形成；通过对栅极电极施加栅极电压，在半导体薄膜上形成沟道区域，使电流流到底部电极层与顶部电极层之间；如果对凸部施加载荷，则随着肋的变形，在该肋的高度方向上，半导体薄膜的长度变化，基于电流变化而进行载荷测量。

这样，通过使用肋及半导体薄膜等的纵型晶体管构成载荷传感器。并且，能够基于纵型晶体管中的沟道长、即由底部电极层和顶部电极层构成的漏极－源极间的间隔的变化、和构成沟道区域的半导体薄膜的长度的变化来进行载荷测量。在此情况下，能够使得漏极－源极间的电流(Ids)相对于被施加的载荷呈现线性的变化。由此，能够做成相对于被施加的载荷、漏极－源极间的电流呈现线性的变化的载荷传感器。

附图说明