JPH03106085A - 磁電変換素子 - Google Patents
磁電変換素子Info
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- JPH03106085A JPH03106085A JP1243692A JP24369289A JPH03106085A JP H03106085 A JPH03106085 A JP H03106085A JP 1243692 A JP1243692 A JP 1243692A JP 24369289 A JP24369289 A JP 24369289A JP H03106085 A JPH03106085 A JP H03106085A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等の
磁電変換素子に関するものである。
磁電変換素子に関するものである。
（従来の技術）
例えば、従来の薄膜ホール素子の感磁部は、ｌｎｓｂ等
の化合物半導体がガラス、アルミナ等の非晶質上や多結
晶上に或膜されているため、多結晶膜が形成されている
。
の化合物半導体がガラス、アルミナ等の非晶質上や多結
晶上に或膜されているため、多結晶膜が形成されている
。
また、特公昭５１−４５２３４号公報に示されるように
、マイカ（雲母）上に感磁部（ｌｎｓｂ，ＩｎＡｓ等）
を成膜することで、配向を即し上記多結晶膜の感磁部よ
り感度を改善したホール素子も考案されている。
、マイカ（雲母）上に感磁部（ｌｎｓｂ，ＩｎＡｓ等）
を成膜することで、配向を即し上記多結晶膜の感磁部よ
り感度を改善したホール素子も考案されている。
一方、単結晶を用いたホール素子は、ｌｎｓｂ，ｎＡａ
、Ｇｅ等を用いた素子があり、これらはバルク結晶を薄
く研磨して感磁部としている。
、Ｇｅ等を用いた素子があり、これらはバルク結晶を薄
く研磨して感磁部としている。
（発明が解決しようとする課題）
上記した従来のＩｎＳｂ薄膜ホール素子では、感磁部に
ｌｎｓｂ等の多結晶膜を蒸着等によって成膜するため、
ホール移動度、ホール係数が単結晶のそれと比べると低
く、素子として高感度化が難しい。
ｌｎｓｂ等の多結晶膜を蒸着等によって成膜するため、
ホール移動度、ホール係数が単結晶のそれと比べると低
く、素子として高感度化が難しい。
また、多結晶膜であるため、感磁部の面内分布にばらつ
きが生じ、不平衡電圧発生の一因となっている。さらに
、ｍ−ｖ族化合物半導体は混晶（例えば三元、四元等）
によってその諸特性を制御し、欲する特性を得ているが
、上記多結晶膜ではその効果を得ることができないため
、材料選択範囲の狭い感磁部しかデバイス化できない。
きが生じ、不平衡電圧発生の一因となっている。さらに
、ｍ−ｖ族化合物半導体は混晶（例えば三元、四元等）
によってその諸特性を制御し、欲する特性を得ているが
、上記多結晶膜ではその効果を得ることができないため
、材料選択範囲の狭い感磁部しかデバイス化できない。
一方、マイカ基板上に成膜した感磁部を用いたホール素
子は、多結晶上あるいは非品質上に成膜されたものより
良く配向するため、膜特性（例えばホール移動度）が向
上し、不平衡電圧も減少するが、単結晶から比べると低
い値となっている。
子は、多結晶上あるいは非品質上に成膜されたものより
良く配向するため、膜特性（例えばホール移動度）が向
上し、不平衡電圧も減少するが、単結晶から比べると低
い値となっている。
さらに、マイカ基板は壁閲しやすいため、そのままでは
デバイス化できず、マイカ基板を除去し膜面のみを使用
する特殊な製造工程が必要となる。
デバイス化できず、マイカ基板を除去し膜面のみを使用
する特殊な製造工程が必要となる。
さらに、感磁部に単結晶（ ＩｎＳｂ， ＩｎＡｓ，
Ｇｅ等）を用いたホール素子ではバルク結晶からウエノ
＼を切出して用いている。多結晶膜より電気的特性、不
平衡率共に優れているが、感度を上げるためにウエハを
研磨し、感磁部厚を薄くする必要がある。
Ｇｅ等）を用いたホール素子ではバルク結晶からウエノ
＼を切出して用いている。多結晶膜より電気的特性、不
平衡率共に優れているが、感度を上げるためにウエハを
研磨し、感磁部厚を薄くする必要がある。
しかし、薄膜ホール素子の感磁部膜厚と同一厚にはでき
ず、厚いためバルク本来の高特性（高ホール係数）が生
かされないばかりでなく、高価な素子となり、用途が限
定されている。
ず、厚いためバルク本来の高特性（高ホール係数）が生
かされないばかりでなく、高価な素子となり、用途が限
定されている。
また、ｌｎｓｂ， ＩｎＧａＳｂ等は磁界に対する感度
が大きいという特徴を持つが、実際はその温度依存性が
大きいため、温度特性を重視した用途には使用できなか
った。これに対し、ｎ型ドーパントを用いて温度特性を
改良，する試みも多くあったが、ホール出力電圧が極端
に低下して、デバイスの特徴（高出力）を打消してしま
うこととなった。
が大きいという特徴を持つが、実際はその温度依存性が
大きいため、温度特性を重視した用途には使用できなか
った。これに対し、ｎ型ドーパントを用いて温度特性を
改良，する試みも多くあったが、ホール出力電圧が極端
に低下して、デバイスの特徴（高出力）を打消してしま
うこととなった。
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、高
感度化、低不平衡率および感磁部薄膜物性の高範囲な制
御（例えば混晶によるバンドギャップ制御）を可能とし
た製造容易で安価なホール素子、磁気抵抗素子等の磁電
変換素子を提供することを第ｌの目的とする。
感度化、低不平衡率および感磁部薄膜物性の高範囲な制
御（例えば混晶によるバンドギャップ制御）を可能とし
た製造容易で安価なホール素子、磁気抵抗素子等の磁電
変換素子を提供することを第ｌの目的とする。
さらに、本発明は、その磁電変換素子の温度依存性を改
良することを第２の目的とする。
良することを第２の目的とする。
（課題を解決するための手段）
請求項１の発明は、ｍ−ｖ族化合物半導体を薄膜形成法
によって、鏡面研磨されたサファイアＣ面基板１上にエ
ピタキシャル成長させ、成膜された薄膜を感磁部２とし
た磁電変換素子である。
によって、鏡面研磨されたサファイアＣ面基板１上にエ
ピタキシャル成長させ、成膜された薄膜を感磁部２とし
た磁電変換素子である。
請求項２の発明は、請求項１のｎｒ−ｖ族化合物半導体
感磁部２にｎ型ドーバントを併用した磁電変換素子であ
る。
感磁部２にｎ型ドーバントを併用した磁電変換素子であ
る。
（作用）
請求項１の発明は、基板として鏡面に仕上げられた単結
晶サファイアＣ面基板１上に蒸着（ＭＢＥを含む）、ス
パッタ（ＤＣ，ＲＦ等）、ＣｖＤ等の薄膜成膜方法によ
り、ｍ−ｖ族化合物半導体（１＋ｓｂＳＧａｓｈ， ｌ
ｎＧａｓｂ等）をエピタキシャル成長させ、その薄膜感
磁部２の膜厚を均一に制御する。
晶サファイアＣ面基板１上に蒸着（ＭＢＥを含む）、ス
パッタ（ＤＣ，ＲＦ等）、ＣｖＤ等の薄膜成膜方法によ
り、ｍ−ｖ族化合物半導体（１＋ｓｂＳＧａｓｈ， ｌ
ｎＧａｓｂ等）をエピタキシャル成長させ、その薄膜感
磁部２の膜厚を均一に制御する。
請求項２の発明は、エピタキシャル膜成膜時または成膜
後に、ＳｎＳＴｅ等のｎ型ドーパントを適量ドープする
。
後に、ＳｎＳＴｅ等のｎ型ドーパントを適量ドープする
。
（実施例）
以下、本発明を図面に示される実施例を参照して詳細に
説明する。
説明する。
第１図および第２図において、１は、或膜用基板であり
、表面を鏡面研磨されたサファイアＣ面（０ ０ ０
１）である。この基板１の厚さは特に規定しないが、薄
いほうが価格的に有利である。
、表面を鏡面研磨されたサファイアＣ面（０ ０ ０
１）である。この基板１の厚さは特に規定しないが、薄
いほうが価格的に有利である。
このサファイアＣ面基板↑上に感磁部２が成膜されてい
る。この感磁部２は、■−■族化合物半導体（ｌｎｓｂ
ＳＧｇＳｂ， ＩｎＧａＳｂ等）が、蒸着（モリキュラ
ービームエピタキシＭＢＥを含む）、スパッタ（ＤＣ，
ＲＦ等）、ケミカルペーパーデポジション（ＣＶＤ）等
の薄膜戊膜方法により、ザファイアＣ面基板１上でエピ
タキシャル成長されたものである。
る。この感磁部２は、■−■族化合物半導体（ｌｎｓｂ
ＳＧｇＳｂ， ＩｎＧａＳｂ等）が、蒸着（モリキュラ
ービームエピタキシＭＢＥを含む）、スパッタ（ＤＣ，
ＲＦ等）、ケミカルペーパーデポジション（ＣＶＤ）等
の薄膜戊膜方法により、ザファイアＣ面基板１上でエピ
タキシャル成長されたものである。
この感磁部２に一部がオーバーラップする形で、前記サ
ファイアＣ面基板１上に電極３が形成されている。この
電極３は、上記化合物半導体とオーミックコンタクトが
可能な金属で、かつサファイアＣ面基板１に対し十分な
付着強度を持つものであればよい。
ファイアＣ面基板１上に電極３が形成されている。この
電極３は、上記化合物半導体とオーミックコンタクトが
可能な金属で、かつサファイアＣ面基板１に対し十分な
付着強度を持つものであればよい。
前記成膜用基板１は、感磁部２がエピタキシャル成長で
き、かつ絶縁体で熱伝動率が良く、感磁部２の特性劣化
を誘引しないものが望ましい。
き、かつ絶縁体で熱伝動率が良く、感磁部２の特性劣化
を誘引しないものが望ましい。
本発明者がサファイア単結晶基板上に化合物半導体（Ｉ
口ｍｂ， ＧｇＳｂ， ＩｎＧＩＳｂ等）を薄膜或膜方
法によってエピタキシャル成長させることを試みたとこ
ろ、サファイア基板の面方位によってエピタキシャル成
長できるものと、できないものとがあることが判明した
。
口ｍｂ， ＧｇＳｂ， ＩｎＧＩＳｂ等）を薄膜或膜方
法によってエピタキシャル成長させることを試みたとこ
ろ、サファイア基板の面方位によってエピタキシャル成
長できるものと、できないものとがあることが判明した
。
すなわち、サファイアＡ面（１１．２０）、Ｒ面（１１
０２）ではエピタキシャル成長できず、多結晶膜となり
、サファイアＣ面（０ ０ ０ １）のみがエピタキシ
ャル成長できた。
０２）ではエピタキシャル成長できず、多結晶膜となり
、サファイアＣ面（０ ０ ０ １）のみがエピタキシ
ャル成長できた。
次に、ＩｎＳｂを蒸着により成膜した例を示す。
片面鏡面研磨したサファイアＡ面、Ｃ面、Ｒ面の各々の
基板上にＩｎ（６Ｎ）、Ｓｂ （６Ｎ）を同時に蒸着し
てＩｎＳｂ膜を作成した。基板温度４６０℃、真空度は
５ Ｘ １ ０−’Ｔａｒｒ台で行なった。第３図は、
その結果得られたＡ面、Ｃ面、Ｒ面の各基板上に成膜し
たｌｎｓｂ膜のＸ線回折パターンを示す。次に示す第１
表は、各基板上のＩｎｓｂ膜の電気的特性を示す。
基板上にＩｎ（６Ｎ）、Ｓｂ （６Ｎ）を同時に蒸着し
てＩｎＳｂ膜を作成した。基板温度４６０℃、真空度は
５ Ｘ １ ０−’Ｔａｒｒ台で行なった。第３図は、
その結果得られたＡ面、Ｃ面、Ｒ面の各基板上に成膜し
たｌｎｓｂ膜のＸ線回折パターンを示す。次に示す第１
表は、各基板上のＩｎｓｂ膜の電気的特性を示す。
（以下次頁）
第１表
（ｖａｎ ｄｅｒ ＰＩＩＩＷ法によるＩ＋＋Ｓｂ膜の
電気的特性）上記第３図および第１表から明らかなよう
に、サファイアＡ面およびＲ面上のＩｎＳｂ膜は、Ｘ線
回折パターン多結晶構造を示しており、その電気的特性
、特にホール移動度は低く、多結晶基板、非品質基板上
のＩ ｎ Ｓ ｂ膜と比べて大きな差がない値となって
いる。一方、サファイアＣ面基板上のｌｎｓｂ膜は、Ｘ
線回折パターンから（１１．１）面にエピタキシャル成
長していることがわかり、ホール移動度は５ ０ ，
０ ０ ０ ｃｎｒ／Ｖｓｅｃ，ホール係数Ｉｔ ６
００■３／Ｃを示した。
電気的特性）上記第３図および第１表から明らかなよう
に、サファイアＡ面およびＲ面上のＩｎＳｂ膜は、Ｘ線
回折パターン多結晶構造を示しており、その電気的特性
、特にホール移動度は低く、多結晶基板、非品質基板上
のＩ ｎ Ｓ ｂ膜と比べて大きな差がない値となって
いる。一方、サファイアＣ面基板上のｌｎｓｂ膜は、Ｘ
線回折パターンから（１１．１）面にエピタキシャル成
長していることがわかり、ホール移動度は５ ０ ，
０ ０ ０ ｃｎｒ／Ｖｓｅｃ，ホール係数Ｉｔ ６
００■３／Ｃを示した。
次の第２表は、ｌｎｓｂ膜を感磁部としたホール素子（
第１図および第２図）の不平衡率を示している。
第１図および第２図）の不平衡率を示している。
この第２表から明らかなように、サファイアＣ面基板上
に或膜した！ｎＳｂ膜はエピタキシャル膜のため欠陥が
少なく均一なため、低い不平衡率を示している。
に或膜した！ｎＳｂ膜はエピタキシャル膜のため欠陥が
少なく均一なため、低い不平衡率を示している。
これらから高ホール移動度、低不平衡率、さらに感磁部
膜厚の薄い高感度な薄膜ホール素子、磁気抵抗素子（Ｍ
Ｒ素子）の実現が可能となった。
膜厚の薄い高感度な薄膜ホール素子、磁気抵抗素子（Ｍ
Ｒ素子）の実現が可能となった。
次に、ｌｎｓｂ， ｌｎＧａｓｂにおいて、Ｓｎ， Ｔ
ｅ等のｎ型ドーバントを適量ドープすることで、ホール
素子の出力電圧の温度依存性を改良できることは既知で
あるが、これらは、サファイアＣ面基板上に成膜したＩ
ｎＳｂ、ｌｎＧａｓｂエピタキシャル膜において著しい
効果が現れた。
ｅ等のｎ型ドーバントを適量ドープすることで、ホール
素子の出力電圧の温度依存性を改良できることは既知で
あるが、これらは、サファイアＣ面基板上に成膜したＩ
ｎＳｂ、ｌｎＧａｓｂエピタキシャル膜において著しい
効果が現れた。
例えば、ｌｎＧａｓｂを蒸着によって成膜した例を示す
と、片面鏡面研磨したサファイアＣ面基板上にＩｎ，
Ｇａ， Ｓｂを同時に蒸着した。この際、Ｔｅｆｉ度が
Ｉ Ｘ １０”／ ｃｍ３台になるよう成膜中にＴｅを
ドープした。基板温度は５３０℃、戊膜時の真空度は６
Ｘ １ ０−８Ｔｏｒｒ台で行なった。
と、片面鏡面研磨したサファイアＣ面基板上にＩｎ，
Ｇａ， Ｓｂを同時に蒸着した。この際、Ｔｅｆｉ度が
Ｉ Ｘ １０”／ ｃｍ３台になるよう成膜中にＴｅを
ドープした。基板温度は５３０℃、戊膜時の真空度は６
Ｘ １ ０−８Ｔｏｒｒ台で行なった。
この成膜にて著しく改善された例をあげると、ＩＶ定電
圧駆動ＬＫＧ（キロガウス）で、ホール出力電圧６０！
ＩＬ−６５℃〜４１２０℃の温度係数は０．０２％／℃
となった。
圧駆動ＬＫＧ（キロガウス）で、ホール出力電圧６０！
ＩＬ−６５℃〜４１２０℃の温度係数は０．０２％／℃
となった。
このように、高出力、低温度係数のホール素子が得られ
た。
た。
請求項１の発明によれば、この発明によって製作したホ
ール素子、磁気抵抗素子等の磁電変換素子は、サファイ
アＣ面基板上にエピタキシャル成長させた高品位の感磁
部のため、バルク結晶の特性に近づき、高ホール移動度
、高ホール係数が得られることから、より高感度なデバ
イスとなった。また、バルク結晶を感磁部に使用したホ
ール素子等と比べて、感磁部の成膜を薄く製作できるこ
とから、定電流駆動時のホール電圧を高めることも同時
に可能となった。また、■−ｖ族混晶膜（特にＩ＋＋Ｇ
ａＳｂ）が、サファイアＣ面基板上でエピタキシャル或
長できるため、これを感磁部に適用すると高出力化、温
度特性の改良等が可能である。
ール素子、磁気抵抗素子等の磁電変換素子は、サファイ
アＣ面基板上にエピタキシャル成長させた高品位の感磁
部のため、バルク結晶の特性に近づき、高ホール移動度
、高ホール係数が得られることから、より高感度なデバ
イスとなった。また、バルク結晶を感磁部に使用したホ
ール素子等と比べて、感磁部の成膜を薄く製作できるこ
とから、定電流駆動時のホール電圧を高めることも同時
に可能となった。また、■−ｖ族混晶膜（特にＩ＋＋Ｇ
ａＳｂ）が、サファイアＣ面基板上でエピタキシャル或
長できるため、これを感磁部に適用すると高出力化、温
度特性の改良等が可能である。
さらに、感磁部が均一に戊膜されるため、ホール素子で
問題となる不平衡電圧の低減が可能となった。
問題となる不平衡電圧の低減が可能となった。
請求項２の発明によれば、Ｓｎ， Ｔｅ等のｎ型ドーパ
ントは、サファイアＣ面基板上にエピタキシャル成長し
たａｔ−Ｖ族化合物半導体感磁部に対して、温度特性の
大きな改善を可能とするため、温度特性の良いホール素
子等の磁電変換素子を、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等の一
般的な成膜方法によって供給することができ、磁電変換
素子が優れた量産性の下に安価に供給されることとなっ
た。
ントは、サファイアＣ面基板上にエピタキシャル成長し
たａｔ−Ｖ族化合物半導体感磁部に対して、温度特性の
大きな改善を可能とするため、温度特性の良いホール素
子等の磁電変換素子を、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等の一
般的な成膜方法によって供給することができ、磁電変換
素子が優れた量産性の下に安価に供給されることとなっ
た。
第ｔ図は磁電変換素子の一つであるホール素子の平面図
、第２図は第１図のｎ−ｎ線断面図、第３図はサファイ
ア基板上に成膜したｌｎｓｂ膜のＸ線回折パターンを示
す図である。 ｌ・・サファイアＣ面基板、２・・感磁部。
、第２図は第１図のｎ−ｎ線断面図、第３図はサファイ
ア基板上に成膜したｌｎｓｂ膜のＸ線回折パターンを示
す図である。 ｌ・・サファイアＣ面基板、２・・感磁部。
Claims (2)
- （１）III−Ｖ族化合物半導体を薄膜形成法によって、
鏡面研磨されたサファイアＣ面基板上にエピタキシャル
成長させ、成膜された薄膜を感磁部としたことを特徴と
する磁電変換素子。 - （２）III−Ｖ族化合物半導体感磁部にｎ型ドーパント
を併用したことを特徴とする請求項１記載の磁電変換素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1243692A JPH03106085A (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 磁電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1243692A JPH03106085A (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 磁電変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03106085A true JPH03106085A (ja) | 1991-05-02 |
Family
ID=17107570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1243692A Pending JPH03106085A (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 磁電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03106085A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06177453A (ja) * | 1992-07-28 | 1994-06-24 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子薄膜 |
| JP2010050467A (ja) * | 2009-10-01 | 2010-03-04 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 半導体薄膜素子の製造方法 |
-
1989
- 1989-09-20 JP JP1243692A patent/JPH03106085A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06177453A (ja) * | 1992-07-28 | 1994-06-24 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子薄膜 |
| JP2010050467A (ja) * | 2009-10-01 | 2010-03-04 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 半導体薄膜素子の製造方法 |
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