JPH0654555A - Rotary electric motor - Google Patents
Rotary electric motorInfo
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- JPH0654555A JPH0654555A JP19802992A JP19802992A JPH0654555A JP H0654555 A JPH0654555 A JP H0654555A JP 19802992 A JP19802992 A JP 19802992A JP 19802992 A JP19802992 A JP 19802992A JP H0654555 A JPH0654555 A JP H0654555A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
を応用した微細構造の回転電動機及びその製造方法に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fine structure rotary motor to which a method for manufacturing a semiconductor device is applied and a method for manufacturing the same.
【０００２】近年光学機器や医療機器の分野に適用する
ことが可能なアクチュエータ等の微細機器(Micro Elect
ro Mechanical System）の研究開発が盛んに行われてお
り、回転動力源としては、微細化しても力の低下が少な
い静電力（クーロン力）を用いたものが主力になってい
る。In recent years, micro devices such as actuators that can be applied to the fields of optical devices and medical devices (Micro Elect
(Ro Mechanical System) is actively researched and developed, and the main source of rotational power is the one that uses electrostatic force (Coulomb force), which does not cause a decrease in force even when miniaturized.
【０００３】微細な電動機を製造する方法としては、半
導体装置の製造方法を応用した方法が主流になってい
る。しかしなから、シリコンの表面に形成される自然酸
化膜によりロータに電位を与えることが困難になるた
め、発生する回転力が小さくなっている。As a method of manufacturing a fine electric motor, a method to which a method of manufacturing a semiconductor device is applied is mainstream. However, since the natural oxide film formed on the surface of silicon makes it difficult to apply a potential to the rotor, the rotational force generated is small.
【０００４】以上のような状況から、発生する回転力を
大きくすることが可能な回転電動機及びその製造方法が
要望されている。Under the circumstances as described above, there has been a demand for a rotary electric motor and a manufacturing method thereof capable of increasing the rotational force generated.
【０００５】[0005]
【従来の技術】従来の回転電動機について図５により詳
細に説明する。図５は従来の回転電動機の構造を示す図
である。2. Description of the Related Art A conventional rotary electric motor will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5: is a figure which shows the structure of the conventional rotary electric motor.
【０００６】極微細な構造の回転電動機の製造には、集
積度の高い半導体装置（以下、超ＬＳＩと略称する）の
製造技術を応用した製造方法が比較的簡単に適用できる
ので多く用いられており、他の電気素子とも容易に結合
することができるので、超ＬＳＩの製造技術を応用する
のが最適である。A manufacturing method applying a manufacturing technique of a highly integrated semiconductor device (hereinafter, abbreviated as VLSI) can be applied relatively easily and is often used for manufacturing a rotary electric motor having an extremely fine structure. However, since it can be easily coupled to other electric elements, it is most suitable to apply the manufacturing technology of VLSI.
【０００７】超ＬＳＩの製造には、導電材であり、耐熱
性、耐摩耗性及び耐薬品性が優れている、不純物を注入
したポリシリコンが広く用いられているので、極微細な
構造の回転電動機の製造においても、微細なステータや
ロータの材料としてポリシリコンが一般的に用いられて
いる。Polysilicon doped with impurities, which is a conductive material and has excellent heat resistance, abrasion resistance, and chemical resistance, is widely used in the manufacture of VLSIs. Also in the manufacture of electric motors, polysilicon is generally used as a material for fine stators and rotors.
【０００８】図５に示す従来の回転電動機は、シリコン
基板11に形成した穴11a 内に回転軸20a を備えたロータ
20を形成し、この穴11a の開口の周囲にステータ19を設
けた構造を有しており、ステータ19に順次電圧を印加し
て回転電場を形成し、ロータ20とステータ19のとの間に
働くクーロン力によりロータ20を回転させている。The conventional rotary electric motor shown in FIG. 5 is a rotor having a rotating shaft 20a in a hole 11a formed in a silicon substrate 11.
20 has a structure in which a stator 19 is provided around the opening of the hole 11a, and a voltage is sequentially applied to the stator 19 to form a rotating electric field. The rotor 20 is rotated by the working Coulomb force.
【０００９】回転電動機を非常に小型化すると、通常の
回転電動機で用いられている磁力よりもクーロン力の方
が一般に大きな力が得られるのでクーロン力を用いてい
る。しかしながら、従来の回転電動機においては、ロー
タ20にポリシリコンが用いられているので、ロータ20或
いはシリコン基板11の表面に自然酸化膜が形成されてシ
リコン基板11とロータ20とが絶縁されるから、ロータ20
に電圧を印加することが困難であった。The Coulomb force is used because the Coulomb force generally provides a larger force than the magnetic force used in a normal rotary motor when the rotary motor is made extremely small. However, in the conventional rotary electric motor, since polysilicon is used for the rotor 20, a natural oxide film is formed on the surface of the rotor 20 or the silicon substrate 11 to insulate the silicon substrate 11 from the rotor 20, Rotor 20
It was difficult to apply a voltage to.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の回
転電動機においては、半導体装置の製造方法を利用して
シリコンを用いてロータを製造すると、シリコンの表面
に生成される自然酸化膜により絶縁されるから、シリコ
ン基板からロータに電圧を印加することが困難になるた
めにロータをフローティング構造にしなければならない
ので、ステータとロータの間に発生する回転力が小さく
なるという問題点があった。In the conventional rotary motor described above, when a rotor is manufactured using silicon by using the method for manufacturing a semiconductor device, the rotor is insulated by a natural oxide film formed on the surface of silicon. Therefore, since it is difficult to apply a voltage from the silicon substrate to the rotor, the rotor has to have a floating structure, which causes a problem that the rotational force generated between the stator and the rotor is reduced.
【００１１】本発明は以上のような状況から、シリコン
基板からロータに電圧を印加できるようにした回転力の
大きな回転電動機及びその製造方法の提供を目的とした
ものである。In view of the above situation, the present invention has an object to provide a rotary electric motor having a large rotational force and capable of applying a voltage from a silicon substrate to a rotor, and a manufacturing method thereof.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の回転電動機は、
基板上に設けられたステータと、このステータに包囲さ
れて設けられたロータからなり、このステータに電圧を
印加することでこのロータを回転させる回転電動機であ
って、ステータを構成する半導体における導電型と、ロ
ータを構成する半導体における導電型とが異なっている
ように構成する。A rotary electric motor according to the present invention comprises:
A rotary electric motor comprising a stator provided on a substrate and a rotor surrounded by the stator, and rotating the rotor by applying a voltage to the stator, which is a conductive type in a semiconductor constituting the stator. And the semiconductor of the rotor has a different conductivity type.
【００１３】[0013]
【作用】即ち本発明においては、ロータとステータを導
電型の異なるポリシリコンを用いて製造し、起動時にロ
ータとステータとの間に順方向の電圧を印加するので、
ロータとシリコン基板との接触部に形成されている極め
て薄い膜厚の自然酸化膜を破壊することが可能である。
従ってロータとシリコン基板との間の導通を取ることが
可能となり、ロータにシリコン基板から正の電圧を供給
し、負の電圧をステータに順次印加してゆくことによ
り、ロータを回転させることが可能となる。That is, in the present invention, the rotor and the stator are manufactured by using polysilicons having different conductivity types, and a forward voltage is applied between the rotor and the stator at the time of starting.
It is possible to destroy an extremely thin natural oxide film formed at the contact portion between the rotor and the silicon substrate.
Therefore, it becomes possible to establish conduction between the rotor and the silicon substrate, and the rotor can be rotated by supplying a positive voltage from the silicon substrate to the rotor and sequentially applying a negative voltage to the stator. Becomes
【００１４】[0014]
【実施例】以下図１〜図４により本発明の一実施例のロ
ータの長辺方向の長さが５μm の回転電動機について詳
細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A rotary motor having a rotor with a length in the long side direction of 5 .mu.m according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.
【００１５】図１は本発明による一実施例の回転電動機
の構造を示す図、図２〜図４は本発明による一実施例の
回転電動機の製造方法を工程順に示す側断面図である。
本発明による一実施例の回転電動機は図１に示すよう
に、シリコン基板１の表面に形成したシリコン酸化膜２
の表面にポリシリコン膜３、シリコン酸化膜４、ポリシ
リコン膜５を積層して形成し、これらの膜に開口を形成
し、その中にポリシリコン膜７からなるロータ10を設け
たものである。FIG. 1 is a view showing the structure of a rotary electric motor according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are side sectional views showing a method of manufacturing a rotary electric motor according to one embodiment of the present invention in the order of steps.
As shown in FIG. 1, a rotary motor according to an embodiment of the present invention has a silicon oxide film 2 formed on a surface of a silicon substrate 1.
Is formed by laminating a polysilicon film 3, a silicon oxide film 4, and a polysilicon film 5 on the surface of the above, an opening is formed in these films, and a rotor 10 made of a polysilicon film 7 is provided therein. .
【００１６】本発明による一実施例の回転電動機を製造
するには、まず図２(a) に示すように10Ωcmの比抵抗値
を有するＮ型のシリコン基板１の表面に膜厚 500Åのシ
リコン酸化膜２を加熱により形成する。In order to manufacture a rotary electric motor of one embodiment according to the present invention, first, as shown in FIG. 2 (a), a silicon oxide film having a film thickness of 500Å is formed on the surface of an N type silicon substrate 1 having a specific resistance value of 10 Ωcm. The film 2 is formed by heating.
【００１７】つぎに図２(b) に示すよう不純物を含有し
ない膜厚１μm のポリシリコン膜３をＣＶＤ法により形
成し、その表面にＣＶＤ法により膜厚１μm のシリコン
酸化膜４を形成し、更にその表面にＣＶＤ法により膜厚
１μm の硼素を注入した0.1Ωcmの比抵抗値を有するＰ
型のポリシリコン膜５を形成する。Next, as shown in FIG. 2 (b), a polysilicon film 3 having a film thickness of 1 μm and containing no impurities is formed by the CVD method, and a silicon oxide film 4 having a film thickness of 1 μm is formed on the surface thereof by the CVD method. Further, P having a specific resistance value of 0.1 Ωcm is formed by injecting boron having a film thickness of 1 μm on the surface by the CVD method.
A polysilicon film 5 of the mold is formed.
【００１８】ついで通常のフォトリソグラフィー技術を
用い、塩素ガスを用いるリアクタ・イオン・エッチング
により、ポリシリコン膜５を選択的に異方性エッチング
し、図２(c) に示すように直径が７μm の開口5aを形成
した後、レジスト膜を除去する。Then, using a normal photolithography technique, the polysilicon film 5 is selectively anisotropically etched by reactor ion etching using chlorine gas. As shown in FIG. 2 (c), the polysilicon film 5 has a diameter of 7 μm. After forming the opening 5a, the resist film is removed.
【００１９】更に通常のフォトリソグラフィー技術を用
い、塩素ガスを用いるリアクタ・イオン・エッチングに
より、シリコン酸化膜４を選択的に異方性エッチング
し、図２(c) に示すように直径が２μm の開口4aを形成
し、更に塩素系ガスを用いた等方性エッチングにより、
ポリシリコン膜３をエッチングして開口3aを形成し、続
いてシリコン酸化膜２をもエッチングして開口2aを形成
した後、レジスト膜を除去する。Further, using ordinary photolithography technology, the silicon oxide film 4 is selectively anisotropically etched by reactor ion etching using chlorine gas. As shown in FIG. 2 (c), the diameter of the silicon oxide film 4 is 2 μm. By forming the opening 4a, further isotropic etching using a chlorine-based gas,
The polysilicon film 3 is etched to form the opening 3a, the silicon oxide film 2 is also etched to form the opening 2a, and then the resist film is removed.
【００２０】ここで図３(a) に示すようにＣＶＤ法によ
り膜厚 2,000ÅのＰＳＧ膜６を形成した後、図３(b) に
示すように0.1 Ωcmの比抵抗値を有する膜厚１μm の燐
を注入したＮ型のポリシリコンからなるポリシリコン膜
７をＰＳＧ膜６の表面に形成する。Here, as shown in FIG. 3 (a), after the PSG film 6 having a film thickness of 2,000Å is formed by the CVD method, as shown in FIG. 3 (b), a film thickness of 1 μm having a specific resistance value of 0.1 Ωcm. A polysilicon film 7 made of N-type polysilicon into which the phosphorus is injected is formed on the surface of the PSG film 6.
【００２１】そして通常のフォトリソグラフィー技術を
用い、塩素ガスを用いるリアクタ・イオン・エッチング
によりポリシリコン膜７を選択的にエッチングし、図４
(a)に示すようにステータとなるポリシリコン膜５とロ
ータとなるポリシリコン膜７とのギャップが１μm にな
るようにする。Then, the polysilicon film 7 is selectively etched by the reactor ion etching using chlorine gas by using the usual photolithography technique.
As shown in (a), the gap between the polysilicon film 5 serving as the stator and the polysilicon film 7 serving as the rotor is set to 1 μm.
【００２２】最後に図４(b) に示すように弗素系の水溶
液を用いてＰＳＧ膜６を除去する。その後、図１に示す
ように通常のフォトリソグラフィー技術を用いてポリシ
リコン膜５をパターニングしてＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのステー
タ９を形成し、ステータ９と対向する部分のポリシリコ
ン膜７を通常のフォトリソグラフィー技術を用いてパタ
ーニングしてロータ10を形成する。Finally, as shown in FIG. 4 (b), the PSG film 6 is removed using a fluorine-based aqueous solution. Thereafter, as shown in FIG. 1, the polysilicon film 5 is patterned by using a normal photolithography technique to form the stators 9 of A, B, C, and D, and the polysilicon film 7 in a portion facing the stator 9 is formed. The rotor 10 is formed by patterning using a normal photolithography technique.
【００２３】その後時間が経過すると図１(b) に示すよ
うにシリコン基板１とポリシリコン膜７との間に自然酸
化膜８が形成されるが、このようにして製造した回転電
動機を起動させる場合に、図１のロータ10の下のシリコ
ン基板１に−５ボルトの電圧を印加し、Ｐ型のポリシリ
コン膜５からなるステータ９に＋５ボルトの電圧を印加
すると、ロータ10とステータ９との間のギャップは１μ
m であり、ロータ10とシリコン基板１との間に形成され
る自然酸化膜８は数10Åであるから、10ボルトの電位差
によりロータ10とシリコン基板１とは容易に短絡し、自
然酸化膜８が破壊され、ロータ10とシリコン基板1 との
間の導通をとることが可能となる。After a lapse of time, a natural oxide film 8 is formed between the silicon substrate 1 and the polysilicon film 7 as shown in FIG. 1 (b), and the rotary motor manufactured in this way is started. In this case, when a voltage of -5 V is applied to the silicon substrate 1 below the rotor 10 in FIG. 1 and a voltage of +5 V is applied to the stator 9 formed of the P-type polysilicon film 5, the rotor 10 and the stator 9 are separated from each other. The gap between is 1μ
m and the natural oxide film 8 formed between the rotor 10 and the silicon substrate 1 is several 10 Å. Therefore, the rotor 10 and the silicon substrate 1 are easily short-circuited due to the potential difference of 10 V, and the natural oxide film 8 is formed. Is destroyed, and it becomes possible to establish conduction between the rotor 10 and the silicon substrate 1.
【００２４】その後ロータ10にシリコン基板１から＋５
ボルトの電圧を印加し、ステータ９にＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→
Ａ→・・・・の順に順次−５ボルトを印加することによ
り、ロータ10をクーロン力により回転させることが可能
となる。Thereafter, the rotor 10 is provided with silicon substrates 1 to +5.
Applying voltage of volt, A → B → C → D →
By sequentially applying -5 volts in the order of A → ..., The rotor 10 can be rotated by Coulomb force.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば極めて簡単な製造方法の変更及び回転電動機の
起動時のロータに対する電圧の印加方法の改良により、
回転力の大きな回転電動機を製造することが可能となる
利点があり、著しい経済的及び、信頼性向上の効果が期
待できる回転電動機及びその製造方法の提供が可能であ
る。As is apparent from the above description, according to the present invention, by the extremely simple modification of the manufacturing method and the improvement of the method of applying the voltage to the rotor at the time of starting the rotary motor,
There is an advantage that it is possible to manufacture a rotary electric motor with a large rotational force, and it is possible to provide a rotary electric motor and a method for manufacturing the same which can be expected to achieve significant economic and reliability improvement effects.
【図１】 本発明による一実施例の回転電動機の構造を
示す図、FIG. 1 is a diagram showing the structure of a rotary electric motor according to an embodiment of the present invention,
【図２】 本発明による一実施例の回転電動機の製造方
法を工程順に示す側断面図(1) 、FIG. 2 is a side sectional view (1) showing a method of manufacturing a rotary electric motor according to an embodiment of the present invention in the order of steps,
【図３】 本発明による一実施例の回転電動機の製造方
法を工程順に示す側断面図(2) 、FIG. 3 is a side sectional view (2) showing a method of manufacturing a rotary electric motor according to an embodiment of the present invention in the order of steps,
【図４】 本発明による一実施例の回転電動機の製造方
法を工程順に示す側断面図(3) 、FIG. 4 is a side sectional view (3) showing a method of manufacturing a rotary electric motor according to an embodiment of the present invention in the order of steps;
【図５】 従来の回転電動機の構造を示す図、FIG. 5 is a diagram showing a structure of a conventional rotary motor,
１はシリコン基板、２はシリコン酸化膜、３はポリシリ
コン膜、４はシリコン酸化膜、５はポリシリコン膜、６
はＰＳＧ膜、７はポリシリコン膜、８は自然酸化膜、９
はステータ、10はロータ、1 is a silicon substrate, 2 is a silicon oxide film, 3 is a polysilicon film, 4 is a silicon oxide film, 5 is a polysilicon film, 6
Is a PSG film, 7 is a polysilicon film, 8 is a natural oxide film, 9
Is a stator, 10 is a rotor,
Claims (1)
ステータ(9) に包囲されて設けられたロータ(10)からな
り、該ステータ(9) に電圧を印加することで該ロータ(1
0)を回転させる回転電動機であって、 ステータ(9) を構成する半導体における導電型と、ロー
タ(10)を構成する半導体における導電型とが異なってい
ることを特徴とする回転電動機。1. A stator (9) provided on a substrate, and a rotor (10) surrounded by the stator (9). The rotor is provided by applying a voltage to the stator (9). (1
A rotary electric motor that rotates 0), characterized in that the semiconductor forming the stator (9) has a different conductivity type from the semiconductor forming the rotor (10).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19802992A JPH0654555A (en) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | Rotary electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19802992A JPH0654555A (en) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | Rotary electric motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0654555A true JPH0654555A (en) | 1994-02-25 |
Family
ID=16384344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19802992A Withdrawn JPH0654555A (en) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | Rotary electric motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654555A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995034124A1 (en) * | 1994-06-06 | 1995-12-14 | Case Western Reserve University | Micromotors and methods of fabrication |
| US5788468A (en) * | 1994-11-03 | 1998-08-04 | Memstek Products, Llc | Microfabricated fluidic devices |
| US6029337A (en) * | 1994-06-06 | 2000-02-29 | Case Western Reserve University | Methods of fabricating micromotors with utilitarian features |
-
1992
- 1992-07-24 JP JP19802992A patent/JPH0654555A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995034124A1 (en) * | 1994-06-06 | 1995-12-14 | Case Western Reserve University | Micromotors and methods of fabrication |
| US5705318A (en) * | 1994-06-06 | 1998-01-06 | Case Western Reserve University | Micromotors and methods of fabrication |
| US6029337A (en) * | 1994-06-06 | 2000-02-29 | Case Western Reserve University | Methods of fabricating micromotors with utilitarian features |
| US5788468A (en) * | 1994-11-03 | 1998-08-04 | Memstek Products, Llc | Microfabricated fluidic devices |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |