JPH0425718B2 - - Google Patents

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JPH0425718B2
JPH0425718B2 JP57224639A JP22463982A JPH0425718B2 JP H0425718 B2 JPH0425718 B2 JP H0425718B2 JP 57224639 A JP57224639 A JP 57224639A JP 22463982 A JP22463982 A JP 22463982A JP H0425718 B2 JPH0425718 B2 JP H0425718B2
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JP
Japan
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indium
antimony
thin film
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zinc
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JP57224639A
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Keiji Kuboyama
Takeki Matsui
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明はインジウム−アンチモン系複合結晶半
導体及びその薄膜の製造方法、さらに詳しくいえ
ば、薄膜状にしたときにホール素子や磁気抵抗効
果素子として好適な特性を示す、移動度及びホー
ル係数が大きなインジウム−アンチモン系複合結
晶半導体及びその薄膜の製造方法に関するもので
ある。 従来、インジウム−アンチモン化合物の薄膜は
極めて高い移動度を有するため、ホール素子や磁
気抵抗素子の素材として好適であることが知られ
ており、特に、最近ダイレクトドライブモーター
用の位置検出装置として、あるいはVTRや音響
機器などの部品として注目を浴びるようになつて
きた。 一方、近年、これらの部品の使用電力の低減化
の要請から、素材に対して抵抗の高いものの要求
が強まつている。しかしながら、この要求を従来
の素材を用いて満たすためには、素子部の長さを
長くする必要があり、このことは一方の時代的要
請である小型化に対して相反する。したがつて、
素材自体の高抵抗化が必要となり、そのため移動
度を低下することなく、ホール係数を高めた、抵
抗の高い薄膜の出現が要望されていた。 本発明者は先に、ホール素子や磁気抵抗効果素
子などの素材として優れた特性を有するインジウ
ム−アンチモン系複合結晶半導体、及びその薄膜
の製造方法を提案した〔特願昭56−46962号(特
開昭57−162378号)、同56−50294号、(特開昭57
−166026号)、同56−177394号(特開昭58−78418
号)など〕。しかしながら、この方法では、高い
移動度の薄膜にすればするほど、ホール係数は高
くならず、その結果として、次の式()に示さ
れるように、抵抗が小さくなるという問題があつ
た。 Ri∝RH/μH ……() (式中のRiは抵抗、RHはホール係数、μHは移動
度である) 本発明者らは、さらにインジウム−アンチモン
系複合結晶半導体について鋭意研究を続けた結
果、インジウムが極めて過剰の状態でインジウム
−アンチモン複合結晶薄膜を形成したのち、亜鉛
及びカドミウムの中から選ばれた少なくとも1種
の元素を蒸着させることによつて、驚くべきこと
にこのインジウム−アンチモン複合結晶のような
バンドギヤツプの小さなものに対して、極めて容
易に膜抵抗が上り、かつ移動度は高いまま保たれ
るという効果が得られることを見出し、この知見
に基づいて本発明を完成するに至つた。 すなわち、本発明は、インジウム−アンチモン
化合物の結晶と単体インジウム結晶との複合結晶
から成り、全インジウムのアンチモンに対する原
子比が1.1〜1.7の範囲にあり、かつ亜鉛及びカド
ミウムの中から選ばれた少なくとも1種の元素
を、原子数で1.1×1016cm-3以下含有することを特
徴とするインジウム−アンチモン系複合結晶半導
体、及びインジウムとアンチモンを、アンチモン
に対するインジウムの原子比が1.1〜1.7の範囲に
なるように基板上に蒸着し、次いで亜鉛及びカド
ミウムの中から選ばれた少なくとも1種の元素
を、蒸着したアンチモンに対し、原子の量に基づ
き20%以下の量で蒸着させることを特徴とする実
質的にインジウム−アンチモン化合物の結晶と単
体インジウム結晶から成るインジウム−アンチモ
ン系複合結晶半導体薄膜の製造方法を提供するも
のである。 本発明においては、複合結晶中の全インジウム
すなわちインジウム−アンチモン化合物中のイン
ジウムと単体インジウムとの合計のアンチモンに
対する原子比を1.1〜1.7の範囲にすることが必要
である。これはこの範囲のものが、範囲外のもの
に比べて高い移動度を示し、実用的な薄膜を形成
しうるためである。さらに前記の原子比が1.1未
満の場合は、薄膜に加工した際もろくなる上にノ
イズレベルが高くなるし、また1.7を超えると工
業的生産性の低下をもたらす。特に好ましい範囲
は1.2〜1.6であつて、この範囲内では薄膜の結晶
性が良く、かつ高移動度である上に、ノイズレベ
ルが低く均一性の良いものとなる。 本発明の複合結晶半導体は、前記のようにイン
ジウムが極めて過剰のインジウム−アンチモン複
合結晶に、亜鉛又はカドミウム若しくはその両方
の元素が、原子数1.1×1016cm-3以下の量で含有さ
れている。原子数がこの量を超えると、先に形成
されたインジウム−アンチモン複合結晶の結晶性
劣化によつて、本来の移動度が著しく減少する。 本発明において前記の量の亜鉛又はカドミウム
若しくはその両方の元素を含有させるためには、
先に形成されたインジウム単体を含むインジウム
−アンチモン化合物の複合結晶の薄膜に、そのア
ンチモンに対して原子の量基準で20%以下、好ま
しくは2〜10%の量の亜鉛又はカドミウム若しく
はその両方の元素を蒸着させればよい。 一般に、この種の元素を成長した結晶の薄膜に
導入することは、その付着係数が小さいためにか
なり困難であるが、本発明の薄膜においては過剰
の溶融インジウムが存在していることにより、前
記の元素は蒸着量にほぼ比例した量で導入され
る。すなわち、本発明においては、インジウムと
アンチモンとの原子比が1.1:1ないし1.7:1の
範囲のインジウム−アンチモン複合結晶薄膜を形
成させることが重要なポイントとなる。 このようなインジウム−アンチモン複合結晶薄
膜は、本発明者らの先に提案した方法(特願昭56
−46962号、同56−50294号、同56−177394号な
ど)に基づき、蒸着手段を用いてインジウムとア
ンチモンの飛量のコンロールにより容易に形成さ
せることができる。またこの結晶薄膜は蒸着条
件、特に基板温度により高度に成長した結晶薄膜
として形成されうる。なかでも高い移動度を有す
る薄膜を得るためには、基板温度の上昇などの手
段が特に有用である。 本発明においては、まずインジウムとアンチモ
ンとを、アンチモンに対するインジウムの原子比
が1.1〜1.7の範囲になるように、通常300〜520℃
の温度範囲に保たれた基板上に、好ましくは1.0
〜10Å/secの範囲の蒸着速度でもつて蒸着を行
い、次いで適当な基板温度のもとで、亜鉛又はカ
ドミウム若しくはその両方の元素を、蒸着したア
ンチモンに対し、原子の量に基づき20%以下の量
で蒸着させる。これらの元素の薄膜中の含有量
は、基板温度とそれらの元素の蒸気圧によつてか
なり影響を受ける。例えば400℃のような高い基
板温度では前記元素は薄膜中にほとんど入つてい
かず、一方200℃のような低い基板温度では、薄
膜中の前記元素の含有量は飛量に比例した量とな
る。一方前記したようにインジウムの溶融状態を
保つことが必要であることから、基板温度はイン
ジウムの融点157℃以上であることが必要となる。
また、亜鉛とカドミウムの両方の元素を蒸着させ
る場合は、それぞれ別々に蒸着させてもよいし、
あるいは同時に蒸着させてもよい。 このようにして得られたインジウム−アンチモ
ン系複合結晶半導体には、亜鉛又はカドミウム若
しくはその両方の元素が原子数1.1×1016cm-3以下
の量で含有されることが必要であり、この量を超
えて含有されると、前記したように先に形成され
たインジウム−アンチモン複合結晶薄膜の結晶性
が破壊されて移動度が低下する。 このインジウム−アンチモン系複合結晶半導体
は、これを高感度のホール素子や磁気抵抗効果素
子として用いる場合には、薄膜にするのが好まし
い。したがつて、本発明の半導体をホール素子又
は磁気抵抗効果素子として用いるためには、膜厚
5000Å〜10μm、好ましくは0.8〜5.0μmの範囲内
に薄膜状にするのが望ましい。この膜厚は薄いほ
ど出力電圧は大きくなるが、あまり薄くなると移
動度が低下する。 本発明のインジウム−アンチモン系複合結晶半
導体は、通常絶縁基板好ましくは結晶性基板上に
担持させた形で製品化される。このような基板と
しては、例えば石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、
ナトリウムガラス、サフアイア、フツ化カルシウ
ム、塩化ナトリウム、雲母、ガリウムヒ素などが
用いられる。 このようにして得られた本発明の複合結晶半導
体薄膜は、そのままで、あるいはフエライトなど
の別の基板へ貼付又は転写し、パターニング、電
極付けすることによつて、ホール素子や磁気抵抗
効果素子などの半導体装置に加工することができ
る。また、本発明の薄膜は、例えば移動度50000
cm2/v.sec、ホール係数900cm3/Cという極めて優
れたものであり、この薄膜を使用した装置は極め
て微弱な電流で非常に高い感度を示す。 次に実施例によつて本発明をさらに詳細に説明
する。 実施例 1 6枚のウエーハーが同心円上に設置でき、回転
する基板ホルダーを有する真空蒸着装置を使用し
て蒸着を行つた。基板温度はウエーハー上10mmの
個所に設けられた白金−パラジウムサーモカツプ
ルで検知され、また別のサーモカツプルを制御用
に設けた。 基板としては雲母を用いた。原料のインジウム
とアンチモンはいずれもフルウチ化学社製6−N
のものを用いた。 蒸着に当つては、最初に真空度を7×10-5torr
にし、基板温度を430℃に設定し、蒸着時間は30
分間で最終温度を510℃にした。そしてその間の
基板温度上昇速度を蒸着開始後0〜10分、12〜20
分、22〜30分は1〜2℃/min、10〜12分は12〜
14℃/min、20〜22分は6〜7℃/minとした。
さらに最初の6分間は、アンチモンの方がインジ
ウムより多く基板に到達するようにし、アンチモ
ンを1.2g、インジウムを1.9g蒸着した。 次いで基板温度を210℃にさげ、亜鉛を4分間
で0.046g蒸着した。 得られた膜の移動度μHは53000cm2/v.sec、ホー
ル係数RHは880cm3/Cであつた。 これらの膜3枚のウエハーを原子吸光分析した
ところ、インジウムとアンチモンの原子組成比
FIo/FSbは1.30±0.03であつた。 なお亜鉛を蒸着しない場合は、RHは380cm3/C
であつた。 実施例 2〜4 蒸着法を変え、実施例1と同様にして蒸着を行
つた。その結果を第1表にする。
【表】 実施例 5 実施例1における亜鉛の代りにカドミウムを用
いて同様にして蒸着した。 この際の蒸着量は、それぞれインジウム1.82
g、アンチモン1.23g、カドミウム0.051gであ
つた。得られた膜のμHは34000cm2/V.sec、RH
650cm3/Cであつた。 比較例 蒸着量をインジウム1.9g、アンチモン1.9g、
亜鉛0.035gとして実施例1と同様に蒸着した。
得られた膜のμHは3500cm2/V・sec、RHは230
cm3/C、FIo/FSbは1.0であつた。 実施例 6 実施例1において亜鉛の蒸着の際の基準温度を
300℃に代える以外は、実施例1とほぼ同様にし
て行つた。この際のインジウム、アンチモン及び
亜鉛の蒸着量はそれぞれ1.85g、1.3g、0.036g
であつた。 得られた膜の特性はμH51000cm2/V・sec、RH
495cm3/Cであり、FIo/FSbは1.18であつた。 なお、亜鉛を蒸着しない場合のRHは350cm3/C
であつた。 実施例 7 実施例6において、亜鉛の蒸着時の基板温度を
400℃にしたときには、RHは360cm3/Cであつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 インジウム−アンチモン化合物の結晶と単体
    インジウム結晶との複合結晶から成り、全インジ
    ウムのアンチモンに対する原子比が1.1〜1.7の範
    囲にあり、かつ亜鉛及びカドミウムの中から選ば
    れた少なくとも1種の元素を、原子数で1.1×
    1016cm-3以下含有することを特徴とするインジウ
    ム−アンチモン系複合結晶半導体。 2 薄膜状である特許請求の範囲第1項記載の半
    導体。 3 インジウムとアンチモンとを、アンチモンに
    対するインジウムの原子比が1.1〜1.7の範囲にな
    るように基板上に蒸着し、次いで亜鉛及びカドミ
    ウムの中から選ばれた少なくとも1種の元素を、
    蒸着したアンチモンに対し、原子の量に基づき20
    %以下の量で蒸着させることを特徴とする実質的
    にインジウム−アンチモン化合物の結晶と単体イ
    ンジウム結晶から成るインジウム−アンチモン系
    複合結晶半導体薄膜の製造方法。
JP57224639A 1982-12-21 1982-12-21 インジウム−アンチモン系複合結晶半導体及びその製造方法 Granted JPS59114882A (ja)

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US4719868A (en) * 1985-02-28 1988-01-19 Tokyo Juki Industrial Co., Ltd. Sewing machine
JP6622106B2 (ja) * 2016-02-10 2019-12-18 旭化成エレクトロニクス株式会社 化合物半導体基板の製造方法及び化合物半導体基板、半導体装置

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