JPS5913385A - ＩｎＡｓホ−ル素子 - Google Patents
ＩｎＡｓホ−ル素子Info
- Publication number
- JPS5913385A JPS5913385A JP57121676A JP12167682A JPS5913385A JP S5913385 A JPS5913385 A JP S5913385A JP 57121676 A JP57121676 A JP 57121676A JP 12167682 A JP12167682 A JP 12167682A JP S5913385 A JPS5913385 A JP S5913385A
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- hall
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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】
本発明は、工ｎＡθを材料とするホール素子、特に、特
性の温度依存性を小さくしたホール素子に関するもので
ある。
性の温度依存性を小さくしたホール素子に関するもので
ある。
従来工ｎＡｓホール素子は、あ才り研究されておらず特
にＩｎＡ日の高純度の単結晶はつくられていないので、
その温度特性は詳細に検討されておらなかった。しかし
、電子移動度が室温で単結晶の場合２８，０００ ｃｍ
！ ／Ｖ、ｅｅａ 程度あり、■ｎ８ｂに次ぐ高い電
子移動度をもつことが知られており、高感度の磁電変換
素子としての利用が望まれていた。
にＩｎＡ日の高純度の単結晶はつくられていないので、
その温度特性は詳細に検討されておらなかった。しかし
、電子移動度が室温で単結晶の場合２８，０００ ｃｍ
！ ／Ｖ、ｅｅａ 程度あり、■ｎ８ｂに次ぐ高い電
子移動度をもつことが知られており、高感度の磁電変換
素子としての利用が望まれていた。
本発明者は、このようなＩｎＡ日の特性に着目して研究
を重ねた結果、工ｎＡｓホール素子の高感度化構造と、
そのホール出力電圧の温度依存特性を少なくする制御法
を見い出し本発明をなすに至った。
を重ねた結果、工ｎＡｓホール素子の高感度化構造と、
そのホール出力電圧の温度依存特性を少なくする制御法
を見い出し本発明をなすに至った。
即ち、厚さ０．３〜１０μｍ１電子濃度がｌＸ１０１′
〜１Ｘ１０１１個／ｃｒｒＬ８の範囲内にある工ｎＡｓ
薄膜を感磁部として有する工ｎＡｓホール素子である。
〜１Ｘ１０１１個／ｃｒｒＬ８の範囲内にある工ｎＡｓ
薄膜を感磁部として有する工ｎＡｓホール素子である。
ホール素子を高感化するためには、使用する半導体薄膜
を薄くすること、又は本−ル係数を大きくとることの２
つの方法が考えられる。
を薄くすること、又は本−ル係数を大きくとることの２
つの方法が考えられる。
更に、ホール素子のホール電圧ＶＨの温度依存性を少く
するためには、使用する半導体材料のバンドギャップエ
ネルギー１１１ｇの大きな材料を使用することが従来か
ら公知である。
するためには、使用する半導体材料のバンドギャップエ
ネルギー１１１ｇの大きな材料を使用することが従来か
ら公知である。
しかるに、ｌｌ１ｇは半導体材料によって定まってしま
い、例えば工ｎＡｓホール素子の温度特性の改良をしよ
うとしても、Ｋｇをかんたんに大きくできない。特に、
工ｎｓｂ、工ｎＡｓのように電子移動度の大きい材料で
はＦｉｇは少さく、従って温度によるキャリヤーの伝導
帯へ乃励超も多く、ホール電圧や抵抗値の温度依存性が
大きい。
い、例えば工ｎＡｓホール素子の温度特性の改良をしよ
うとしても、Ｋｇをかんたんに大きくできない。特に、
工ｎｓｂ、工ｎＡｓのように電子移動度の大きい材料で
はＦｉｇは少さく、従って温度によるキャリヤーの伝導
帯へ乃励超も多く、ホール電圧や抵抗値の温度依存性が
大きい。
さて、このような問題を有するＩｎ Ａｓを材料とした
ホール素子に対して本発明では温度特性の改善の方法を
提案する。工ｎＡ、の薄膜を製作し、その温度上昇に対
するホール係数の変化を測定した。この結果より、価電
子帯から伝導帯へ励起される電子数は３．２ Ｘ １０
”個／ｃｒＬ” ｄｅｇであることがわかった。
ホール素子に対して本発明では温度特性の改善の方法を
提案する。工ｎＡ、の薄膜を製作し、その温度上昇に対
するホール係数の変化を測定した。この結果より、価電
子帯から伝導帯へ励起される電子数は３．２ Ｘ １０
”個／ｃｒＬ” ｄｅｇであることがわかった。
さて、ホール素子のホール電圧ｖＨはホール素子に流れ
る制御電流を工ｏ、印加される磁束密度をＢとし、ホー
ル素子の半導体の厚さをｄ１ホール係数をＲ１１とする
と次式で表わされる〇工・Ｂ ｖＨ＝Ｒ１Ｉ□・・・・・・・・（１）さて、簡単なモ
デルでは、ホール係数はＲＨ＝□・１自−・・−−（２
） −ｎ と表わされる。ここで、ｅは電子電荷でｎはキャリヤー
濃度である。従って、上の（０式よりホール素子の温度
係数βは、 １ ｄＶＨ１ｄＲａ １ｄｎ β＝ ’ ＝ ” ＝−ｎこＶＨｄＴ
ＲＢ （ＩＴ で与えられる。
る制御電流を工ｏ、印加される磁束密度をＢとし、ホー
ル素子の半導体の厚さをｄ１ホール係数をＲ１１とする
と次式で表わされる〇工・Ｂ ｖＨ＝Ｒ１Ｉ□・・・・・・・・（１）さて、簡単なモ
デルでは、ホール係数はＲＨ＝□・１自−・・−−（２
） −ｎ と表わされる。ここで、ｅは電子電荷でｎはキャリヤー
濃度である。従って、上の（０式よりホール素子の温度
係数βは、 １ ｄＶＨ１ｄＲａ １ｄｎ β＝ ’ ＝ ” ＝−ｎこＶＨｄＴ
ＲＢ （ＩＴ で与えられる。
そこで、本発明者は上記の測定値より
ｎ
−ａ’ｒ ＝ ５．２ Ｘ １０”個／ｃｒｎ” ｄｅ
ｇとおいて、βとｎの関係を求めた。
ｇとおいて、βとｎの関係を求めた。
β＝ −！１，２ Ｘ １０” −！−これより、希望
する温度係数を有する工ｎＡθのホール素子は、ＩｎＡ
ｓ中のキャリヤー濃度を大きくとることによって自由に
製作できることがわかる。
する温度係数を有する工ｎＡθのホール素子は、ＩｎＡ
ｓ中のキャリヤー濃度を大きくとることによって自由に
製作できることがわかる。
一方、キャリヤー濃度を大きくすると（１） 、 （２
）より、ホール電圧ｖＢが小さくなり即ち、感度が下が
ることが明らかである。しかし、ＩｎＡｓの薄膜化をす
ることによって感度は十分に得ることが出来る。
）より、ホール電圧ｖＢが小さくなり即ち、感度が下が
ることが明らかである。しかし、ＩｎＡｓの薄膜化をす
ることによって感度は十分に得ることが出来る。
このため、本発明では高純度のＸｎＡｓの単結晶又は多
結晶を薄膜化し、ドナー不純物の量によってキャリヤー
の数を制御する。
結晶を薄膜化し、ドナー不純物の量によってキャリヤー
の数を制御する。
この結果工ｎＡθの場合、材料を高純度化してキャリヤ
ー濃度を厳密に制御するため、必要な量のみのドナーを
ドープし、かつ薄膜化することによって高感度のＩｎ
Ａｓホール素子を実現した。
ー濃度を厳密に制御するため、必要な量のみのドナーを
ドープし、かつ薄膜化することによって高感度のＩｎ
Ａｓホール素子を実現した。
本発明のＩｎ Ａｓホール素子はＩｎＡｓ中の電子濃度
がｌＸ１０” 〜ｌＸ１０”個／ｃｍ” の範囲であ
り、更に半導体であるＩｎＡｓ薄膜の厚みは０．２μｍ
〜１０μｍの範囲のものである。これ以外の） 範囲
では、ホール素子の温度依存性が大きくなるか、又は感
度の低下により実用的でない。
がｌＸ１０” 〜ｌＸ１０”個／ｃｍ” の範囲であ
り、更に半導体であるＩｎＡｓ薄膜の厚みは０．２μｍ
〜１０μｍの範囲のものである。これ以外の） 範囲
では、ホール素子の温度依存性が大きくなるか、又は感
度の低下により実用的でない。
特に、本発明では好ましい場合として工ｎＡｅホール素
子を表面が平滑でかつ、表面に絶縁層を有する基板上に
製作する場合、もしくは表面が平滑なかつ絶縁性の基板
上に製作される場合がある。
子を表面が平滑でかつ、表面に絶縁層を有する基板上に
製作する場合、もしくは表面が平滑なかつ絶縁性の基板
上に製作される場合がある。
更に本発明では、工ｎＡθホール素子をフェライト基板
やパーマロイ等の強磁性体で、かつ磁化が容易で、更に
保磁力の小さいソフト強磁性材料から成る基板上にも好
ましく製作される。
やパーマロイ等の強磁性体で、かつ磁化が容易で、更に
保磁力の小さいソフト強磁性材料から成る基板上にも好
ましく製作される。
本発明のｆｎＡｓホール素子のＩｎＡｓ中のキャリヤー
を供給し、かつその濃度を規定するキャリヤーとしては
、一般に他のＩ−Ｖ族化合物半導体であるＧａＡｓ等の
ドナーとして用いられているものがつかえるが好ましい
ものとして、即ち、本発明のドナーは工ｎＡｓの伝導体
の最低エネルギーとほぼ等しいドナー・レベルを有する
ものが好ましく選ばれており、５１Ｓｉ、Ｇｅ、 Ｂｅ
％Ｔｅ。
を供給し、かつその濃度を規定するキャリヤーとしては
、一般に他のＩ−Ｖ族化合物半導体であるＧａＡｓ等の
ドナーとして用いられているものがつかえるが好ましい
ものとして、即ち、本発明のドナーは工ｎＡｓの伝導体
の最低エネルギーとほぼ等しいドナー・レベルを有する
ものが好ましく選ばれており、５１Ｓｉ、Ｇｅ、 Ｂｅ
％Ｔｅ。
Ｓｎ等がある。
又、ドナーの特別な場合として、格子欠陥を有す単結晶
や多結ハエｎＡｅを使用する場合、格子欠陥や、結晶粒
界が不純物の代りをしているものでもよい。
や多結ハエｎＡｅを使用する場合、格子欠陥や、結晶粒
界が不純物の代りをしているものでもよい。
こうして製作された本発明の工ｎＡｅホール素子は、次
に述べる実施例にみられるよう良好なホール電圧の温度
特性を有する。また、半導体が０・３〜１０μの範囲の
厚さが可能で、非常にうすいため高い積感度を有する〇 更に、実施例３で述べるがドナーの種類にも左右されな
い。この結果、本発明では−６０℃〜＋６０℃にわたる
良好な温度特性と、広い使用温度範囲を有する工ｎＡｓ
ホール素子を製作することができた。特に、工ｎＡｓの
高い電子移動度を生かした高感度性と良好な温度特性を
持つホール素子で、工業的な応用範囲も大きい。
に述べる実施例にみられるよう良好なホール電圧の温度
特性を有する。また、半導体が０・３〜１０μの範囲の
厚さが可能で、非常にうすいため高い積感度を有する〇 更に、実施例３で述べるがドナーの種類にも左右されな
い。この結果、本発明では−６０℃〜＋６０℃にわたる
良好な温度特性と、広い使用温度範囲を有する工ｎＡｓ
ホール素子を製作することができた。特に、工ｎＡｓの
高い電子移動度を生かした高感度性と良好な温度特性を
持つホール素子で、工業的な応用範囲も大きい。
以下に、実施例として実験データを示して説明する。
〔第１実施例〕
Ｓをドープしたキャリヤー濃度２ Ｘ １０”イｒＶｃ
ＩｒＬ’の工ｎ Ａｓ多結晶を厚さ０．３闘にスライス
し、その一方の面を鏡面研摩する。
ＩｒＬ’の工ｎ Ａｓ多結晶を厚さ０．３闘にスライス
し、その一方の面を鏡面研摩する。
次に、この工ｎＡｓのスライス・ウェーハーの鏡面研摩
面を、表面をラップしたサファイア基板（厚さ、 ０．
３ ’１ｍ、５０ Ｍ’Ｓφ）にエポキシ樹脂で接着す
る。ついで、再度工ｎＡｓの研摩をする。
面を、表面をラップしたサファイア基板（厚さ、 ０．
３ ’１ｍ、５０ Ｍ’Ｓφ）にエポキシ樹脂で接着す
る。ついで、再度工ｎＡｓの研摩をする。
工ｎＡｓの厚さが５μｍになるまで研摩を行い、表面を
鏡面仕上げとする。こうして、サファイア基板上に両面
を鏡面研摩仕上げされた工ｎＡθの厚さ５μｍの薄膜が
接着固定された状態となる。
鏡面仕上げとする。こうして、サファイア基板上に両面
を鏡面研摩仕上げされた工ｎＡθの厚さ５μｍの薄膜が
接着固定された状態となる。
次に、オーミック電極用としてホール素子の電極部にな
る部分にフォトレジスト（コダックＫＰＲ）を用い、銅
を０．５μ無電解メツキ及び、電解メッキを行う。
る部分にフォトレジスト（コダックＫＰＲ）を用い、銅
を０．５μ無電解メツキ及び、電解メッキを行う。
次に、再度フォトレジストのパターンを形成し、工ｎＡ
ｅのエツチングを行い、ホール素子パターンを形成する
。こうして、サファイア上に約２００個のホール素子が
形成′できる。
ｅのエツチングを行い、ホール素子パターンを形成する
。こうして、サファイア上に約２００個のホール素子が
形成′できる。
次に、電極の腐蝕を防ぎ、ハンダのぬれをよくするため
にパターン蒸着により、ホール素子の電極部のみ金を約
０．５μ蒸着する。
にパターン蒸着により、ホール素子の電極部のみ金を約
０．５μ蒸着する。
ついで、ダイシングカッターにかけて個々のホール素子
にカットし、その１つ１つにリード線をハンダ付けし、
樹脂でモールドを行いホール素子に仕上げた。こうして
製作したポール素子の温度特性は、室温付近でホール電
圧の温度係数を測定すると−０，２０％ ／ ｄｅｇで
あった。
にカットし、その１つ１つにリード線をハンダ付けし、
樹脂でモールドを行いホール素子に仕上げた。こうして
製作したポール素子の温度特性は、室温付近でホール電
圧の温度係数を測定すると−０，２０％ ／ ｄｅｇで
あった。
キャリヤー濃度５ Ｘ ｆ Ｏ”個／ｃｍ３の工ｎＡｇ
の多結晶を用い、上記例と全く同様の方法にてホール素
子を製作した。このときのホール素子の温度係数は−０
，１チ／ ｄｅｇであった。
の多結晶を用い、上記例と全く同様の方法にてホール素
子を製作した。このときのホール素子の温度係数は−０
，１チ／ ｄｅｇであった。
第１表には、これらの例と同様の方法で製作したホール
素子の温度特性を示した。第２表には、基板をかえた場
合の例を示した。基板が非磁性体である限り、温度係数
はＩｎＡθのキャリヤー濃度のみによることがこの表よ
りわかる。
素子の温度特性を示した。第２表には、基板をかえた場
合の例を示した。基板が非磁性体である限り、温度係数
はＩｎＡθのキャリヤー濃度のみによることがこの表よ
りわかる。
第２表Ｎα４には、 Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトの基板を
用いた例である。この場合、フェライトの磁化の温度特
性が若干あり、温度係数がごくわずかであるが変化する
。しかし、その絶対値は非常に小さく、問題にならない
。
用いた例である。この場合、フェライトの磁化の温度特
性が若干あり、温度係数がごくわずかであるが変化する
。しかし、その絶対値は非常に小さく、問題にならない
。
〔第２実施例〕
第１実施例と全く同様の方法で、研摩によりホール素子
を製作した。ただし、このときはＩｎＡｓの単結晶を用
い日をドープしである。キャリヤー濃度は、表に示すよ
うに変えて試作した。ＩｎＡｓの厚さは、研摩で５μｍ
とした点も先の例と全く同じである。
を製作した。ただし、このときはＩｎＡｓの単結晶を用
い日をドープしである。キャリヤー濃度は、表に示すよ
うに変えて試作した。ＩｎＡｓの厚さは、研摩で５μｍ
とした点も先の例と全く同じである。
こうして製作したホール素子の温度係数を表３に示した
。基板はサファイアを使用している。
。基板はサファイアを使用している。
いずれも、多結晶の場合と同一の温度特性を示している
。
。
更に、工ｎＡ８の厚さの影響を調べるために工ｎＡｓの
単結晶を厚さ１．５μｍまで研摩したホール素子を製作
したが、温度特性は上側と同じで特に変゛化は見られな
かった。基板にサファイアを用い、キャリヤー濃度が５
Ｘ １０”個／ｃｒｎ”のＳドープの場合の温度係数
は一６０℃〜＋６０℃の範囲内で平均として 〔第５実施例〕 第１実施例と全く同一の方法で、研摩により工ｎＡｓ単
結晶にＴｅをドープしたキャリヤー濃度−が５ Ｘ １
０１６個Ａ”Ｉｎ”のものを用いてホール素子を成作し
た。このときは、ホール素子を形成する工ｎＡｅ単結晶
の厚さを５μｍ１基板にサファイアを用いた。ホール電
圧の温度特性は一６０℃〜＋６０℃の範囲内で０．０８
５％／ｄｏｇであり、ドナーが日の場合も、Ｔｅの場合
も特にかわらない。
単結晶を厚さ１．５μｍまで研摩したホール素子を製作
したが、温度特性は上側と同じで特に変゛化は見られな
かった。基板にサファイアを用い、キャリヤー濃度が５
Ｘ １０”個／ｃｒｎ”のＳドープの場合の温度係数
は一６０℃〜＋６０℃の範囲内で平均として 〔第５実施例〕 第１実施例と全く同一の方法で、研摩により工ｎＡｓ単
結晶にＴｅをドープしたキャリヤー濃度−が５ Ｘ １
０１６個Ａ”Ｉｎ”のものを用いてホール素子を成作し
た。このときは、ホール素子を形成する工ｎＡｅ単結晶
の厚さを５μｍ１基板にサファイアを用いた。ホール電
圧の温度特性は一６０℃〜＋６０℃の範囲内で０．０８
５％／ｄｏｇであり、ドナーが日の場合も、Ｔｅの場合
も特にかわらない。
もちろん感度等もほぼ同一の値を示した。
この結果、ホール電圧の温度係数はドナーの種類ではか
わらないことがわかった。
わらないことがわかった。
第１表
サファイア基板上に製作したＩｎ Ａｅホール素子の温
度係数（−６０℃〜＋６０℃の平均）第２表 基板をかえた場合の工ｎＡｓホール素子の温度係数（−
６０℃〜＋６０℃の平均） キャリヤー濃度 ｎ！５Ｘ１０”個／ｃｒｒＬｓ第５表
度係数（−６０℃〜＋６０℃の平均）第２表 基板をかえた場合の工ｎＡｓホール素子の温度係数（−
６０℃〜＋６０℃の平均） キャリヤー濃度 ｎ！５Ｘ１０”個／ｃｒｒＬｓ第５表
Claims (2)
- （１） 厚さ０．５〜１０μｍで電子濃度がＩ Ｘ
１０”〜Ｉ Ｘ １０”個／ＣＷＬ”の範囲内にある工
ｎＡｓ単結晶又は多結晶薄膜を感磁部として有すること
を特徴とする工ｎＡｓホール素子。 - （２）キャリヤー濃度の制御用ドナーとして、８％Ｓ１
、Ｇｅ％Ｂｅ、 Ｔｅ、 ｅｎがドープされていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホール素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57121676A JPS5913385A (ja) | 1982-07-13 | 1982-07-13 | ＩｎＡｓホ−ル素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57121676A JPS5913385A (ja) | 1982-07-13 | 1982-07-13 | ＩｎＡｓホ−ル素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5913385A true JPS5913385A (ja) | 1984-01-24 |
| JPH0224033B2 JPH0224033B2 (ja) | 1990-05-28 |
Family
ID=14817120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57121676A Granted JPS5913385A (ja) | 1982-07-13 | 1982-07-13 | ＩｎＡｓホ−ル素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5913385A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4883773A (en) * | 1986-12-16 | 1989-11-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of producing magnetosensitive semiconductor devices |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4850681A (ja) * | 1971-10-26 | 1973-07-17 |
-
1982
- 1982-07-13 JP JP57121676A patent/JPS5913385A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4850681A (ja) * | 1971-10-26 | 1973-07-17 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4883773A (en) * | 1986-12-16 | 1989-11-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of producing magnetosensitive semiconductor devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0224033B2 (ja) | 1990-05-28 |
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