JPH10233539A - Laminated body containing compound semiconductor and its manufacturing method - Google Patents
Laminated body containing compound semiconductor and its manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、新規な半導体センサに
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel semiconductor sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】InAsはきわめて高い電子移動度を持
つ材料であり、高感度磁気センサなどへの応用が期待さ
れてきたが、1)高電子移動度が得られるほど良好な結
晶性を有したInAs薄膜の成長が困難である、2)I
nAsのバンドギャップが狭いために磁気センサとして
使用した場合高温での温度特性が劣る、という製造プロ
セスと素子特性の両方に問題があった。2. Description of the Related Art InAs is a material having an extremely high electron mobility, and has been expected to be applied to a high-sensitivity magnetic sensor and the like. 1) The higher the electron mobility, the better the crystallinity. It is difficult to grow InAs thin film. 2) I
Since the band gap of nAs is narrow, when used as a magnetic sensor, there is a problem in both the manufacturing process and the element characteristics that the temperature characteristics at high temperatures are inferior.
【0003】これまでInAs薄膜の成長が様々な基板
上に試みられてきたが、薄膜の単結晶を成長させるため
の絶縁性の基板の格子定数がInAsと大きく異なり、
そのために基板上に成長したInAs結晶は基板との界
面近くに格子の乱れが発生し、低い電子移動度となり、
十分にその特性を得るに至っていない。また、このよう
な特性の膜は素子の製造工程による特性の変動が大き
く、また抵抗値の温度特性も悪くなる傾向が見られる。
このため厚さの薄いInAs薄膜を感磁部とする磁気セ
ンサを造ろうとすると電子移動度が低くなり高感度の磁
気センサの製作は難しかった。Hitherto, attempts have been made to grow InAs thin films on various substrates, but the lattice constant of an insulating substrate for growing a single crystal of the thin film is significantly different from that of InAs.
For this reason, the InAs crystal grown on the substrate has lattice disorder near the interface with the substrate, resulting in low electron mobility,
The properties have not been sufficiently obtained. In addition, a film having such characteristics has a large fluctuation in characteristics due to the manufacturing process of the element, and the temperature characteristics of the resistance tend to deteriorate.
For this reason, when attempting to manufacture a magnetic sensor using a thin InAs thin film as a magnetic sensing part, the electron mobility is lowered, and it is difficult to manufacture a magnetic sensor with high sensitivity.
【0004】また、InAsの温度特性を改良するため
に、バンドギャップを広げる目的でGaを導入したIn
GaAsの3元混晶系が試みられてきた。InGaAs
と格子定数が一致する絶縁性の基板としてInPが存在
するが、InPと格子整合するInとGaの組成比は、
In0.53Ga0.47Asだけであり、InGaAsの任意
の組成に対応する絶縁性基板は存在しない。そのためI
nPとは異なる格子定数をもつInGaAsの薄膜成長
においてもInAs同様に基板との界面に発生する格子
乱れを抑えることができず、高電子移動度のInGaA
s薄膜を得るのは困難であった。Further, in order to improve the temperature characteristics of InAs, Ga-introduced In is introduced to widen the band gap.
A ternary mixed crystal system of GaAs has been attempted. InGaAs
InP exists as an insulating substrate whose lattice constant matches that of InP, but the composition ratio of In and Ga that lattice-match with InP is:
Only In 0.53 Ga 0.47 As, and there is no insulating substrate corresponding to an arbitrary composition of InGaAs. Therefore I
Even in the growth of InGaAs thin films having a lattice constant different from nP, lattice disorder generated at the interface with the substrate cannot be suppressed as in InAs, and InGaAs having high electron mobility cannot be suppressed.
It was difficult to obtain an s thin film.
【0005】さらに、厚さを薄くして大きなシート抵抗
値を得ることも必要であるが、格子の乱れによりキャリ
ヤ濃度の制御も難しく、このため、電子移動度が大き
く、かつ、シート抵抗値の大きい磁気センサに好ましい
InAs系薄膜を得ることは難しかった。[0005] Further, it is necessary to obtain a large sheet resistance value by reducing the thickness, but it is difficult to control the carrier concentration due to the disorder of the lattice. Therefore, the electron mobility is large and the sheet resistance value is low. It has been difficult to obtain an InAs-based thin film suitable for a large magnetic sensor.
【0006】これまでにInAs薄膜を感磁層に利用し
た磁気センサの技術として、特公平2−24033号,
特開昭61ー20378号と特開昭61ー259583
号公報がある。特公平2−24033号公報では、In
Asの感磁層にS,Siをドーピングして素子の温度特
性を改良したホール素子が提案されているが、100℃
を越える高温で、素子抵抗値の低下が見られており、高
温でホール素子を使用した場合の信頼性に問題があっ
た。特開昭61ー20378号公報では、半絶縁性Ga
As基板上に結晶成長させたInAsまたはInGaA
sを感磁層とするホール素子が提案されているが、Ga
As基板とInAs層の界面には格子乱れが発生し、そ
の影響のために高温での信頼性および感度もまだ不十分
であった。また、特開昭61ー259583号公報で
は、サファイア基板上に形成されたInAsを感磁層と
するホール素子が提案されているが、100℃を越える
高温での素子抵抗値の低下が見られ、高温で使用する場
合の信頼性は不十分であった。このため、従来とは異な
る根本的な磁気センサの高感度化の技術が求められてい
た。As a technology of a magnetic sensor using an InAs thin film as a magneto-sensitive layer, Japanese Patent Publication No. 2-24033,
JP-A-61-20378 and JP-A-61-259583
There is an official gazette. In Japanese Patent Publication No. 2-24033, In
There has been proposed a Hall element in which the temperature sensitivity of the element is improved by doping the magnetic sensing layer of As with S and Si.
At a high temperature exceeding 100 ° C., a decrease in element resistance was observed, and there was a problem in reliability when a Hall element was used at a high temperature. JP-A-61-20378 discloses a semi-insulating Ga.
InAs or InGaAs grown on an As substrate
A Hall element using s as a magneto-sensitive layer has been proposed.
Lattice disorder was generated at the interface between the As substrate and the InAs layer, and the reliability and sensitivity at high temperatures were still insufficient due to the influence. Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-259583 proposes a Hall element using InAs formed on a sapphire substrate as a magneto-sensitive layer. However, a decrease in element resistance at a high temperature exceeding 100 ° C. is observed. However, the reliability when used at a high temperature was insufficient. For this reason, there has been a demand for a technique for improving the sensitivity of a fundamental magnetic sensor different from the conventional one.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、結晶の格子
の乱れのない高電子移動度のセンサ薄膜層を製作し、工
程による特性変化がなく、温度特性にも優れた高感度半
導体センサを実現することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to produce a sensor thin film layer having high electron mobility without disorder of the crystal lattice, and to provide a high-sensitivity semiconductor sensor which has no characteristic change due to the process and has excellent temperature characteristics. It is intended to be realized.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者は、このような
InAs系薄膜の問題点を解決し、電子移動度の大きい
センサ薄膜層の製作方法を検討し、高感度半導体センサ
の製作に取り組んだ。その結果、InAsと格子定数が
同じか、もしくは、近い値をもち、InAsよりバンド
ギャップエネルギーの大きい化合物半導体層を形成した
のち、その上に、InAsを結晶成長させると、膜厚が
薄くてもInAsの非常に大きな電子移動度が得られる
事を見いだした。さらに、InAsに格子整合する該化
合物半導体層を用いれば、結晶性の良いInAs超薄膜
を形成させることができ、InAs超薄膜の量子効果か
ら、素子特性を改善できることを見いだした。また、I
nAsよりもさらにバンドギャップを広げるためにIn
AsにGaを導入したInGaAsにおいても、InG
aAsに格子整合する化合物半導体層を用いれば、結晶
性のよいInGaAs超薄膜の形成が可能となり、素子
とした場合の温度特性も改良できることを見いだした。
さらに超薄膜による量子効果を利用すれば、InAsや
InGaAsにSbを導入し、さらなる高感度を実現で
きることを見いだし、本発明を完成した。即ち、高抵抗
の第一化合物半導体層と、該層の上に形成されたInA
s層と、該InAs層の上に形成されたオーム性電極を
有する磁気センサであって、該第一化合物半導体がIn
Asと格子定数が同じか、もしくは、近い値をもち、I
nAsより大きいバンドギャップエネルギーをもつこと
を特徴とする磁気センサである。また、該InAs層が
InAs層にGaやSbが導入された3元系もしくは4
元系混晶であってもよい。即ち、InAs層がInx G
a1-x As(0<x <1.0)やInx Ga1-x Asy Sb
1-y(0 <x ≦1.0 ,0 ≦y <1.0)であってもよい。以
下、InAs層、Inx Ga1-x As(0<x <1.0)層及
びInx Ga1-x Asy Sb1-y(0 <x ≦1.0 , 0 ≦y
<1.0)層を総称してセンサ層と呼ぶことにする。The present inventor has solved the problems of the InAs-based thin film, studied a method for manufacturing a sensor thin film layer having a high electron mobility, and worked on manufacturing a high-sensitivity semiconductor sensor. It is. As a result, after forming a compound semiconductor layer having a lattice constant equal to or close to that of InAs and having a larger band gap energy than InAs, and then crystal-growing InAs thereon, even if the film thickness is small, It has been found that a very large electron mobility of InAs can be obtained. Furthermore, it has been found that the use of the compound semiconductor layer lattice-matched to InAs makes it possible to form an InAs ultrathin film with good crystallinity, and to improve device characteristics from the quantum effect of the InAs ultrathin film. Also, I
In order to widen the band gap further than nAs, In
In InGaAs in which Ga is introduced into As, InG is also used.
It has been found that the use of a compound semiconductor layer lattice-matched to aAs makes it possible to form an InGaAs ultra-thin film with good crystallinity and to improve the temperature characteristics of a device.
Furthermore, they found that if the quantum effect of an ultrathin film was used, Sb could be introduced into InAs or InGaAs to achieve higher sensitivity, and the present invention was completed. That is, a high-resistance first compound semiconductor layer and an InA layer formed on the layer.
a magnetic sensor having an s layer and an ohmic electrode formed on the InAs layer, wherein the first compound semiconductor is In.
As has the same or similar lattice constant as As,
A magnetic sensor having a band gap energy larger than nAs. Further, the InAs layer is a ternary system in which Ga or Sb is introduced into the InAs layer, or a ternary system.
It may be an original mixed crystal. That is, the InAs layer is made of In x G
a 1-x As (0 < x <1. 0) or In x Ga 1-x As y Sb
1-y (0 <x ≦ 1. 0, 0 ≦ y <1. 0) may be. Hereinafter, InAs layer, In x Ga 1-x As (0 <x <1. 0) layer and In x Ga 1-x As y Sb 1-y (0 <x ≦ 1. 0, 0 ≦ y
<1. 0) layer collectively being referred to as the sensor layer.
【0009】さらに、該センサ層の上面には、センサ層
を構成する結晶と格子定数が同じか、もしくは、近い値
をもち、該結晶より大きいバンドギャップエネルギーを
もつ高抵抗の第二化合物半導体層が、形成されていても
よい。Further, on the upper surface of the sensor layer, a high-resistance second compound semiconductor layer having a lattice constant equal to or close to that of the crystal constituting the sensor layer and having a band gap energy larger than that of the crystal. May be formed.
【0010】さらに、該センサ層と第一及び第二化合物
半導体層の界面の欠陥を減らして高電子移動度を実現す
るために、該界面の一方もしくは、両方の結合種が、セ
ンサ層側はセンサ層を構成する結晶から選ばれたIII
族、そして第一及び第二化合物半導体層側は該化合物半
導体から選ばれたV族から形成されることが好ましい。
また界面の結合種がセンサ層側はセンサ層を構成する結
晶から選ばれたV族、そして第一及び第二化合物半導体
層側は該化合物半導体から選ばれたIII 族から形成され
ていてもよい。また該III 族ーV族結合の間に中間層が
挿入されていてもよい。Further, in order to reduce defects at the interface between the sensor layer and the first and second compound semiconductor layers and to realize high electron mobility, one or both of the bonding species at the interface are formed on the sensor layer side. III selected from the crystals constituting the sensor layer
The group and the first and second compound semiconductor layers are preferably formed from a group V selected from the compound semiconductors.
The bonding species at the interface may be formed from a group V selected from crystals constituting the sensor layer on the sensor layer side, and may be formed from a group III selected from the compound semiconductor on the first and second compound semiconductor layers. . An intermediate layer may be inserted between the group III-group V bond.
【0011】さらに該センサ層には電気伝導にあずかる
電子が存在するが、その電子濃度は5×1016〜8×1
018/cm3 の範囲が好ましく、8×1016〜3×1018
/cm3 は、より好ましい範囲である。必要に応じてセン
サ層にドナー不純物がドープされてもよい。また、セン
サ層に対してバリア層となる第一および第二化合物半導
体層にドーピングしてもよい。さらにセンサ層とドーピ
ングされたバリア層の間にはスペーサー層を導入するこ
とがよく行われる。Further, electrons participating in electric conduction are present in the sensor layer, and the electron concentration is 5 × 10 16 to 8 × 1.
0 18 / cm 3 is preferable, and 8 × 10 16 to 3 × 10 18
/ Cm 3 is a more preferred range. If necessary, the sensor layer may be doped with a donor impurity. Further, the first and second compound semiconductor layers serving as barrier layers for the sensor layer may be doped. Furthermore, it is common practice to introduce a spacer layer between the sensor layer and the doped barrier layer.
【0012】本発明のセンサ層の上に形成される電極
は、センサ層に直接オーミックコンタクトして形成され
ることが好ましく行われるが、第二化合物半導体層が存
在する場合には、第二化合物半導体層の上に電極が形成
されたのちに、第二化合物半導体層を介して、アニール
などでセンサ層にオーミックコンタクトさせることも行
われる。The electrode formed on the sensor layer of the present invention is preferably formed in direct ohmic contact with the sensor layer. However, when the second compound semiconductor layer is present, the second compound semiconductor layer is preferably used. After the electrode is formed on the semiconductor layer, ohmic contact with the sensor layer is performed by annealing or the like via the second compound semiconductor layer.
【0013】さらに、本発明の磁気センサはホール素
子、磁気抵抗素子などのホール効果や磁気抵抗効果を利
用する磁気センサである。Further, the magnetic sensor of the present invention is a magnetic sensor utilizing a Hall effect or a magnetoresistance effect of a Hall element, a magnetoresistance element or the like.
【0014】さらに、高抵抗の第一化合物半導体層を形
成する工程と、該層の上にセンサ層を形成する工程でし
かも、該第一化合物半導体がセンサ層を構成する結晶と
格子定数が同じか、もしくは、近い値をもち、該結晶よ
り大きいバンドギャップエネルギーを持っていることを
特徴としており、さらに該センサ層を加工する工程と、
該センサ層の上面に複数のオーム性電極を形成する工程
を有する事を特徴とする磁気センサの製造方法である。
さらに、必要に応じて、前記第二化合物半導体層がセン
サ層の上面に形成される工程が含まれる。また、必要に
応じてセンサ層、第一または第二化合物半導体層にドー
ピングする工程も含まれる。第二化合物半導体層の上面
に電極を形成し、アニールなどでセンサ層にオーミック
コンタクトさせる工程も本発明の範囲である。Further, the step of forming a high-resistance first compound semiconductor layer and the step of forming a sensor layer on the first compound semiconductor layer have the same lattice constant as the crystal constituting the sensor layer. Or, or having a value close to, characterized by having a band gap energy larger than the crystal, further processing the sensor layer,
A method for manufacturing a magnetic sensor, comprising a step of forming a plurality of ohmic electrodes on an upper surface of the sensor layer.
Furthermore, a step of forming the second compound semiconductor layer on the upper surface of the sensor layer as necessary is included. In addition, a step of doping the sensor layer and the first or second compound semiconductor layer as necessary is also included. A step of forming an electrode on the upper surface of the second compound semiconductor layer and making ohmic contact with the sensor layer by annealing or the like is also within the scope of the present invention.
【0015】本発明の磁気センサは、必要に応じてボン
ディングされ、かつ、パッケイジされて用いられること
もよく行われる。本発明の磁気センサはSiICチップ
と一緒にパッケイジされることもよく行われる。The magnetic sensor of the present invention is often bonded and packaged as required. The magnetic sensor of the present invention is often packaged together with a SiIC chip.
【0016】[0016]
【実施例】次に、本発明をさらに詳細に説明する。Next, the present invention will be described in more detail.
【0017】図1は本発明の基本となる高感度磁気セン
サの一つである高感度ホール素子を示す。図1−(a)
は断面を模式的に示したものである。図1−(b)は上
面からみた図である。図1に於いて1は基板、2はセン
サ層を構成する結晶と格子定数が同じか、もしくは近い
値を有し、かつ、該結晶より大きいバンドギャップエネ
ルギーをもつ高抵抗の第一化合物半導体層であり、3は
センサ層を示している。4(41、42、43、44)
はオーム性の電極を示している。また、5(51、5
2、53、54)はボンディングの為の電極である。こ
こでは簡単の為に磁気センサチップのみを示した。図2
は本発明の他の実施例を示したものであり、6は高抵抗
の第二化合物半導体層である。また、7はセンサ層中に
ドープされたドナー不純物を示している。8は半導体の
表面を保護するために必要に応じて形成された絶縁物か
らなるパッシベーション層を示す。FIG. 1 shows a high-sensitivity Hall element which is one of the high-sensitivity magnetic sensors on which the present invention is based. FIG. 1- (a)
Shows a cross section schematically. FIG. 1- (b) is a diagram viewed from above. In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 is a high-resistance first compound semiconductor layer having a lattice constant equal to or close to that of a crystal constituting a sensor layer, and having a band gap energy larger than that of the crystal. And 3 indicates a sensor layer. 4 (41, 42, 43, 44)
Indicates an ohmic electrode. Also, 5 (51, 5
Reference numerals 2, 53 and 54) denote electrodes for bonding. Here, only the magnetic sensor chip is shown for simplicity. FIG.
Shows another embodiment of the present invention, and 6 is a high-resistance second compound semiconductor layer. Reference numeral 7 denotes a donor impurity doped in the sensor layer. Reference numeral 8 denotes a passivation layer made of an insulator formed as needed to protect the surface of the semiconductor.
【0018】本発明に於いて、センサ層中にドープされ
るドナー不純物は7で示してあるがこの不純物の位置は
全体に一様でも、また、定められた位置のみでもよい。
例えば、中央部のみにドープされてもよく、また、一部
をドープし他の部位はドープされなくてもよい。さら
に、中央部は多く周辺部は少なくてもよい。また、中央
部は少なく、周辺部に多く不純物がドープされることも
よく行われる。これらは層別に分けて行われてもよい。
本発明でセンサ層にドープされる不純物は、一般にセン
サ層を構成する結晶にドナーとして作用するものなら何
でもよく、S,Si,Ge,Seなどは好ましいもので
ある。In the present invention, the donor impurity doped in the sensor layer is indicated by 7, but the position of this impurity may be uniform throughout or may be only a predetermined position.
For example, only the central portion may be doped, or a portion may be doped and other portions may not be doped. Furthermore, the central part may be large and the peripheral part may be small. In addition, it is often the case that the central portion is small and the peripheral portion is heavily doped with impurities. These may be performed separately for each layer.
In the present invention, the impurity doped in the sensor layer may be any substance that generally acts as a donor for the crystal constituting the sensor layer, and S, Si, Ge, Se, and the like are preferable.
【0019】本発明のセンサ層を構成するInx Ga
1-x Asy Sb1-y 層のInとGaの組成比は 0<x ≦
1.0 であり、好ましくは 0.6≦x ≦1.0 である。さらに
InAsの高電子移動度を利用するためには 0.8≦x ≦
1.0 がより好ましい。また、Inx Ga1-x Asy Sb
1-y 層のAsとSbの組成比は0 ≦y ≦1.0 であるが、
好ましくは 0.4≦y ≦1.0 、より好ましくは 0.6≦y ≦
1.0 の範囲である。センサ層の厚さは、1.4μm以
下、好ましくは、0.5μm以下、より好ましくは、
0.3μm以下である。0.2μm以下もより高感度の
半導体センサを製作するためによく用いられる。また、
0.1μm以下は、より大きな入力抵抗値の半導体セン
サを製作するために好ましく用いられる。また、さらに
該センサ層を薄くし、第一及び、必要に応じて第二化合
物半導体層によりセンサ層に電子を閉じ込め、量子井戸
を形成し、量子効果により耐熱、耐圧等を向上させるこ
とも行われる。この場合はセンサ層の厚みは、500Å
以下であり、好ましくは300Å以下、より好ましくは
200Å以下である。また、特に、薄いセンサ層を用い
る場合、本発明では、第一、もしくは、第二の化合物半
導体層のセンサ層の境界面の近くにドナー不純物のドー
プを行い、該不純物より供給される電子を境界面を越え
てセンサ層に供給することによりセンサ層中の不純物に
よる散乱を少なくし、高感度化のためにより高い電子移
動度を得ることもしばしば行われる。この場合、センサ
層中の電気伝導は、第一または第二の化合物半導体層か
らセンサ層へ供給される電子が担う場合と、さらに、セ
ンサ層中に存在した電子やセンサ層中にドープされてい
るドナー不純物原子より供給される電子との混合伝導の
場合もある。図3にこのような本発明の実施例を示し
た。9はこのような目的で高抵抗の化合物半導体層にド
ープされたドナー不純物である。図3−(a)は第一の
化合物半導体層にドナー不純物がドープされた例であ
る。図3−(b)は第二の化合物半導体層にドープされ
た例である。ドナー不純物9よりセンサ層中に供給され
る電子は二次元的に広がった電子ガスを形成している場
合もあるが、センサ層中のドナー不純物7より供給され
た電子と共に電気伝導にあずかる。この目的でドープす
る不純物9は、ドナー不純物として作用するものなら何
でもよいが、Si,S,Ge,Seなどは好ましいもの
である。In x Ga constituting the sensor layer of the present invention
1-x As y Sb 1- y is a composition ratio of In and Ga in the layer 0 <x ≦
1. 0, preferably 0. 6 ≦ x ≦ 1. 0. Furthermore in order to utilize the high electron mobility of the InAs 0. 8 ≦ x ≦
1.0 is more preferable. Further, In x Ga 1-x As y Sb
While the composition ratio of As and Sb in 1-y layer is 0 ≦ y ≦ 1. 0,
Preferably 0. 4 ≦ y ≦ 1. 0, more preferably 0. 6 ≦ y ≦
1. In the range of 0. The thickness of the sensor layer is 1.4 μm or less, preferably 0.5 μm or less, more preferably
0.3 μm or less. Often less than 0.2 μm is often used to fabricate semiconductor sensors with higher sensitivity. Also,
0.1 μm or less is preferably used for manufacturing a semiconductor sensor having a larger input resistance value. Further, the sensor layer is further thinned, electrons are confined in the sensor layer by the first and, if necessary, the second compound semiconductor layers, a quantum well is formed, and heat resistance, breakdown voltage, and the like are improved by a quantum effect. Will be In this case, the thickness of the sensor layer is 500 mm.
Or less, preferably 300 ° or less, more preferably 200 ° or less. In particular, when a thin sensor layer is used, in the present invention, doping of a donor impurity is performed near the boundary surface of the sensor layer of the first or second compound semiconductor layer, and electrons supplied from the impurity are doped. It is often carried out to reduce scattering due to impurities in the sensor layer by supplying to the sensor layer beyond the boundary surface, and to obtain higher electron mobility for higher sensitivity. In this case, the electric conduction in the sensor layer is carried out by the electrons supplied from the first or second compound semiconductor layer to the sensor layer, and furthermore, the electrons present in the sensor layer and the doping in the sensor layer. Mixed conduction with electrons supplied from a donor impurity atom. FIG. 3 shows such an embodiment of the present invention. Reference numeral 9 denotes a donor impurity doped into the high-resistance compound semiconductor layer for such a purpose. FIG. 3A illustrates an example in which the first compound semiconductor layer is doped with a donor impurity. FIG. 3B shows an example in which the second compound semiconductor layer is doped. The electrons supplied from the donor impurities 9 into the sensor layer may form a two-dimensionally spread electron gas, but participate in electrical conduction together with the electrons supplied from the donor impurities 7 in the sensor layer. The impurity 9 to be doped for this purpose may be anything as long as it acts as a donor impurity, but Si, S, Ge, Se and the like are preferable.
【0020】本発明の半導体センサに用いる高抵抗の第
一及び第二の化合物半導体層の抵抗値は絶縁もしくは半
絶縁性が好ましいが、これらに準じた高い抵抗値でもよ
い。たとえば、第一及び第二化合物半導体層の抵抗値が
センサ層の抵抗値に対して少なくとも5〜10倍以上
高く、好ましくは100倍以上、より好ましくは100
0倍以上高いものである。The high resistance first and second compound semiconductor layers used in the semiconductor sensor of the present invention preferably have insulating or semi-insulating properties, but may have a high resistance according to these. For example, the resistance of the first and second compound semiconductor layers is at least 5 to 10 times higher than the resistance of the sensor layer, preferably 100 times or more, more preferably 100 times or more.
It is at least 0 times higher.
【0021】本発明の半導体センサに用いられているセ
ンサ層がその上に形成される、第一化合物半導体層、及
び、センサ層の上面に形成される第二の化合物半導体層
は、一般にセンサ層を構成する結晶と同じ格子定数を有
するか、もしくは近い値を有する化合物半導体で、か
つ、バンドギャップエネルギーが該結晶より大きい値を
もてばよい。たとえば、GaSb,AlSb、Ala1G
a1-a1Sb、GaAsc1Sb1-c1、AlAsc1S
b1-c1,Ala1Ga1-a1Asc1Sb1-c1、Alb1In
1-b1Asc2Sb1-c2、Alb2In1-b2Pd1Sb1-d1やA
la2Ga1-a2Pd2Sb1-d2などは格子定数がセンサ層を
構成する結晶と同じか、もしくは、近い値を有する組成
が可能であり、かつ、バンドギャップエネルギーも該結
晶に比べて大きい値をもち、好ましい材料である。該化
合物半導体層において、Ala1Ga1-a1Asc1Sb1-c1
では、{0 ≦a1≦1.0, 0≦c1≦0.6 }が好ましく、{0.
5 ≦a1≦1.0,0≦c1≦0.4 }がより好ましい範囲であ
る。Alb1In1-b1Asc2Sb1-c2では、{0.2 ≦b1≦
1.0, 0≦c2≦1.0 }が好ましく、{0.5 ≦b1≦1.0, 0≦
c2≦0.8}がより好ましい範囲である。Alb2In1-b2
Pd1Sb1-d1は、{0 ≦b2≦1.0,0≦d1≦1.0 }である
が、{0.1 ≦b2≦1.0, 0.1≦d1≦0.8 }が好ましい範囲
である。Ala2Ga1-a2Pd2Sb1-d2では、{0 ≦a2≦
1.0, 0≦d2≦0.5 }が好ましく、{0.5 ≦a2≦1.0, 0≦
d2≦0.35}がより好ましい範囲である。ここで第一及び
第二化合物半導体層の格子定数がセンサ層を構成する結
晶の格子定数と近い値を有するというのは、実際には、
該化合物半導体の格子定数とセンサ層を構成する結晶の
格子定数との違いが、±5%以内、より好ましくは±2
%以内をいう。The first compound semiconductor layer on which the sensor layer used in the semiconductor sensor of the present invention is formed, and the second compound semiconductor layer formed on the upper surface of the sensor layer generally include a sensor layer. May be a compound semiconductor having the same lattice constant as or a value close to that of the crystal constituting, and having a value larger than that of the crystal. For example, GaSb, AlSb, Al a1 G
a 1-a1 Sb, GaAs c1 Sb 1-c1 , AlAs c1 S
b 1-c1 , Al a1 Ga 1-a1 As c1 Sb 1-c1 , Al b1 In
1-b1 As c2 Sb 1-c2 , Al b2 In 1-b2 P d1 Sb 1-d1 or A
For example, l a2 Ga 1-a2 P d2 Sb 1-d2 can have a composition in which the lattice constant is the same as or close to that of the crystal constituting the sensor layer, and the band gap energy is also lower than that of the crystal. It has a large value and is a preferred material. In the compound semiconductor layer, Al a1 Ga 1-a1 As c1 Sb 1-c1
In, {0 ≦ a 1 ≦ 1 . 0, 0 ≦ c 1 ≦ 0. 6} is preferably, {0.
5 ≦ a 1 ≦ 1. 0,0 ≦ c 1 ≦ 0. 4} are more preferred range. In Al b1 In 1-b1 As c2 Sb 1-c2, {0. 2 ≦ b 1 ≦
1. 0, 0 ≦ c 2 ≦ 1. 0} is preferable, {0. 5 ≦ b 1 ≦ 1. 0, 0 ≦
c 2 ≦ 0. 8} are more preferred range. Al b2 In 1-b2
P d1 Sb 1-d1 is a {0 ≦ b 2 ≦ 1. 0,0 ≦ d 1 ≦ 1. 0}, {0. 1 ≦ b 2 ≦ 1. 0, 0. 1 ≦ d 1 ≦ 0.8} is the preferred range. For Al a2 Ga 1-a2 P d2 Sb 1-d2 , {0 ≦ a 2 ≦
1. 0, 0 ≦ d 2 ≦ 0. 5} are preferable, {0. 5 ≦ a 2 ≦ 1. 0, 0 ≦
d 2 ≦ 0. 35} are more preferred range. Here, the fact that the lattice constant of the first and second compound semiconductor layers has a value close to the lattice constant of the crystal constituting the sensor layer means that, in practice,
The difference between the lattice constant of the compound semiconductor and the lattice constant of the crystal constituting the sensor layer is within ± 5%, more preferably ± 2%.
It means within%.
【0022】第一化合物半導体層の厚みl1 は 0.1 μ
m≦l1 ≦10μmであり、好ましくは、0.5 μm≦l1
≦5 μmの範囲である。またセンサ層の量子効果を得る
ためには1μm以上が好ましい。第二化合物半導体層の
厚みl2 は通常第一化合物半導体層に準ずるが、好まし
い範囲として1μm以下、より好ましくは、0.5μm
以下、また0.1μm以下も好ましく用いられる。ま
た、第一及び第二化合物半導体層は、これらの化合物半
導体から選ばれた数種類からなる多層を形成していても
よい。たとえば、第二化合物半導体層の上に第三の化合
物半導体層が形成されてもよい。第三化合物半導体層は
第二化合物半導体層に準ずる半導体絶縁層であり、その
厚みもl2 と同様である。該第二及び第三化合物半導体
層はセンサ層の空気酸化を防ぎ、さらにパッシベーショ
ンなどによるダメージに対するプロテクト効果がある。The thickness l 1 of the first compound semiconductor layer is 0.1 μm .
m ≦ l is 1 ≦ 10 [mu] m, preferably, 0. 5 μm ≦ l 1
≦ 5 μm. In order to obtain the quantum effect of the sensor layer, the thickness is preferably 1 μm or more. The thickness l 2 of the second compound semiconductor layer is usually in accordance with the first compound semiconductor layer, but is preferably 1 μm or less, more preferably 0.5 μm.
Below, 0.1 μm or less is also preferably used. Further, the first and second compound semiconductor layers may form a multilayer composed of several kinds selected from these compound semiconductors. For example, a third compound semiconductor layer may be formed on the second compound semiconductor layer. The third compound semiconductor layer is a semiconductor insulating layer pursuant to the second compound semiconductor layer, the thickness thereof is also the same as l 2. The second and third compound semiconductor layers prevent air oxidation of the sensor layer and have a protection effect against damage due to passivation or the like.
【0023】本発明のセンサ層と第一及び第二化合物半
導体層によって形成される界面の結合種には、InーS
b,GaーSb,GaーAs,InーAs,AlーA
s,AlーSb,InーP,GaーPがある。この中で
もInーSbが好ましく用いられる。また該III 族層ー
V族層の間に中間層が導入されていてもよい。図4に
は、このような界面結合種の部分を拡大した図を示す。
該界面結合種を形成するには、第一化合物半導体層とセ
ンサ層の界面の場合は、まず第一化合物半導体層の成長
がおわると化合物半導体層から選ばれたV族(III 族)
のみを照射し、次に該V族(III 族)の照射をやめると
同時にセンサ層を構成する結晶から選ばれたIII 族(V
族)のみを照射する。次にセンサ層結晶の残りのIII 族
とV族の照射を開始し、センサ層を成長させる。またセ
ンサ層と第二化合物半導体層の界面の場合は、センサ層
の成長が終了するとセンサ層結晶から選ばれたIII 族
(V族)のみを照射する。つぎに該III 族(V族)の照
射をやめると同時に第二化合物半導体から選ばれたV族
(III 族)を照射する。そして第二化合物半導体の残り
の元素の照射を開始し、第二化合物半導体層を成長させ
る。該III 族及びV族の照射による界面層は、数原子層
だけ成長させるのが好ましく、1原子層だけ成長させる
のがより好ましい。The bonding species at the interface formed by the sensor layer and the first and second compound semiconductor layers of the present invention include In-S
b, Ga-Sb, Ga-As, In-As, Al-A
s, Al-Sb, In-P and Ga-P. Among them, In-Sb is preferably used. Further, an intermediate layer may be introduced between the group III layer and the group V layer. FIG. 4 is an enlarged view of such an interfacial bonding species.
In order to form the interfacial bonding species, in the case of the interface between the first compound semiconductor layer and the sensor layer, first, when the growth of the first compound semiconductor layer is completed, the group V (group III) selected from the compound semiconductor layers is used.
Irradiation, and then the irradiation of the group V (group III) is stopped, and at the same time, the group III (V) selected from the crystals constituting the sensor layer is irradiated.
(Tribe) only. Next, irradiation of the remaining group III and group V of the sensor layer crystal is started, and the sensor layer is grown. In the case of the interface between the sensor layer and the second compound semiconductor layer, when the growth of the sensor layer is completed, only the group III (group V) selected from the crystal of the sensor layer is irradiated. Next, the irradiation of the group III (group V) is stopped, and simultaneously the group V (group III) selected from the second compound semiconductors is irradiated. Then, irradiation with the remaining elements of the second compound semiconductor is started, and the second compound semiconductor layer is grown. The interface layer formed by the irradiation of the group III and group V is preferably grown by only a few atomic layers, and more preferably grown by only one atomic layer.
【0024】本発明の半導体センサを構成している電極
は、通常はオーミック電極であるが、この場合直接セン
サ層にオーミックコンタクトさせることが好ましいが、
第二化合物半導体層の上に電極を形成し、第二化合物半
導体層を介して、センサ層とオーミックコンタクトさせ
る構造でもよい。この構造は、次の方法によって形成さ
れる。すなわち、電極とセンサ層のオーミックコンタク
トを得るために、合金化アニールを行い、電極材料を第
二化合物半導体層からセンサ層まで拡散させるか、ある
いは、電極下部の領域のみにドナー不純物をイオン注入
し、接触抵抗を下げる方法がある。また、電極金属は、
AuGe/Ni/Auの3層構造をはじめとする公知の
積層電極構造でよいが、Al,Ti,Au,Wなどの単
層金属でもよく、多くの組み合せが可能である。The electrode constituting the semiconductor sensor of the present invention is usually an ohmic electrode. In this case, it is preferable to make an ohmic contact directly with the sensor layer.
A structure in which an electrode is formed on the second compound semiconductor layer and is in ohmic contact with the sensor layer via the second compound semiconductor layer may be used. This structure is formed by the following method. That is, in order to obtain ohmic contact between the electrode and the sensor layer, alloying annealing is performed, and the electrode material is diffused from the second compound semiconductor layer to the sensor layer, or donor impurities are ion-implanted only in the region below the electrode. , There is a method of lowering the contact resistance. The electrode metal is
A known laminated electrode structure including a three-layer structure of AuGe / Ni / Au may be used, but a single-layer metal such as Al, Ti, Au, and W may be used, and many combinations are possible.
【0025】本発明の磁気センサを形成するために用い
られる基板は、一般に単結晶を成長できるものであれば
何でもよく、GaAsの単結晶の半絶縁基板、Si単結
晶基板等は、好ましい例である。また、結晶を、成長さ
せる表面として、(100)面や(110)面、等はよ
く用いられる。さらに、これらの結晶面から数度傾けて
カットされた表面が結晶成長性を向上させる為に用いら
れることもよく行われる。例えば、(100)面より2
度オフした面は、好ましい例である。また、マイカなど
の絶縁性の基板を用いて磁気センサを製造する工程にお
いては、マイカ上に成長させた薄膜層を転写することも
行われる。即ち、作製された磁気センサにおいては、実
質的には基板が用いられていないこともある。The substrate used to form the magnetic sensor of the present invention may be any substrate as long as it can grow a single crystal, and a GaAs single crystal semi-insulating substrate, a Si single crystal substrate, etc. are preferred examples. is there. Further, as a surface on which a crystal is grown, a (100) plane, a (110) plane, or the like is often used. Further, a surface cut at an angle of several degrees from these crystal planes is often used to improve crystal growth. For example, 2 from (100) plane
The surface turned off is a preferred example. In the process of manufacturing a magnetic sensor using an insulating substrate such as mica, a thin film layer grown on mica is also transferred. That is, in the manufactured magnetic sensor, the substrate may not be used substantially.
【0026】また、本発明の磁気センサの製造法に於い
て、第一の化合物半導体層を形成する工程、センサ層を
形成する工程や第二の化合物半導体を形成する工程は、
一般に薄膜の単結晶の成長できる方法であれば何でも好
いが、分子線エピタキシー法、や、MOVPE法、AL
E法などは特に好ましい方法である。In the method of manufacturing a magnetic sensor according to the present invention, the step of forming the first compound semiconductor layer, the step of forming the sensor layer, and the step of forming the second compound semiconductor are:
In general, any method that can grow a single crystal of a thin film is preferable, but a molecular beam epitaxy method, MOVPE method, AL
Method E and the like are particularly preferred methods.
【0027】さらに、センサ層を必要に応じて所要の形
状に加工する工程は、ウエットエッチングやドライエッ
チング、イオンミリングなどが用いられる。これらの方
法は、必要に応じて、第一、及び、第二化合物半導体層
を所要の形状に加工する目的にもまた好ましく用いられ
る。Further, in the step of processing the sensor layer into a required shape as required, wet etching, dry etching, ion milling or the like is used. These methods are also preferably used for the purpose of processing the first and second compound semiconductor layers into required shapes as required.
【0028】図5は本発明の高感度磁気センサの基本的
な一例である磁気抵抗素子である。図5−(a)は二端
子磁気抵抗素子の断面図を示している。図5−(b)は
上面からみた図である。図5−(c)は三端子の差動型
の磁気抵抗素子を上面からみた図である。10はショー
トバー電極である。このショートバー電極は磁気抵抗効
果を上げる効果があり、磁気感度をあげる為に好ましく
用いられる。図5のショートバー電極10はセンサ層3
とオーム性接触をしており、普通は金属が用いられる。FIG. 5 shows a magnetoresistive element which is a basic example of the high-sensitivity magnetic sensor of the present invention. FIG. 5A is a sectional view of a two-terminal magnetoresistive element. FIG. 5- (b) is a diagram viewed from above. FIG. 5C is a diagram of the three-terminal differential type magnetoresistive element viewed from above. Reference numeral 10 denotes a short bar electrode. This short bar electrode has the effect of increasing the magnetoresistance effect, and is preferably used for increasing the magnetic sensitivity. The short bar electrode 10 in FIG.
Is in ohmic contact with, usually metal.
【0029】本発明の磁気センサは、センサの出力を増
幅するためのSiICチップと一緒にパッケイジされて
ホールICや磁気抵抗IC等の磁気センサとして用いら
れることも好ましく行われる。図6にこのような例を示
した。11は磁気センサチップを、12はSiICチッ
プ、13はリード上のアイランド部、14はリード、1
5はワイヤを、そして、16はモールド樹脂を示してい
る。The magnetic sensor of the present invention is preferably packaged together with a SiIC chip for amplifying the output of the sensor and used as a magnetic sensor such as a Hall IC or a magnetoresistive IC. FIG. 6 shows such an example. 11 is a magnetic sensor chip, 12 is a SiIC chip, 13 is an island on a lead, 14 is a lead,
5 indicates a wire, and 16 indicates a mold resin.
【0030】以下に本発明を実施例により述べるが、本
発明はこれらの例のみに限定されるものではない。Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to only these examples.
【0031】(実施例1−a)直径2インチのGaAs
基板の表面にMBE(モレキュラービームエピタキシ
ー)法により、第一化合物半導体層としてノンドープの
Al0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84を0.30μm成長
させた。次にセンサ層としてSiドープInAsを0.
25μm成長させた。このInAs薄膜の電子移動度の
値は19000cm2 /Vs、シート抵抗値は150Ω
/□、電子濃度0.88×1017cm-3であった。(Example 1-a) GaAs having a diameter of 2 inches
Non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 was grown as a first compound semiconductor layer by 0.30 μm on the surface of the substrate by MBE (Molecular Beam Epitaxy). Next, Si-doped InAs was added as a sensor layer to a thickness of 0.1 mm.
The growth was 25 μm. The electron mobility value of this InAs thin film is 19000 cm 2 / Vs, and the sheet resistance value is 150Ω.
/ □, and the electron concentration was 0.88 × 10 17 cm −3 .
【0032】次に、フォトリソグラフィー法を用いて、
GaAs基板上に形成された積層薄膜上に感磁部となる
部分を形成するためのレジストパターンを形成した。引
き続いて、H3 PO4 系のエッチング液により不要部分
をエッチングした後、レジストを除去した。次に、ウエ
ーハー全面にプラズマCVD法により、0.2μmのS
iN膜を形成した。該層上にフォトリソグラフィー法に
より、電極となる部分が開口部となっているレジストパ
ターンを形成した。次に反応性イオンエッチングを使っ
て、電極の形成される部分のSiNをエッチングし、セ
ンサ層を露出させた。さらに真空蒸着法により、AuG
e(Au:Ge=88:12) 層を2000Å, Ni層を500Å,
Au層を3500Å連続蒸着し、通常のリフトオフ法に
より、ホール素子の電極パターンを得た。こうして、2
インチのウエーハー上に多数のホール素子を製作した。
次に、ダイシングソーにより個々のホール素子に切断し
た。この製作したホール素子のチップサイズは0.36
mm×0.36mmであった。このホール素子チップ
を、ダイボンドし、ワイヤーボンドし、ついで、トラン
スファーモールドを行い、エポキシ樹脂によるモールド
されたホール素子を製作した。膜特性は後出の表1に、
素子の特性は表2に示した。Next, using photolithography,
On the laminated thin film formed on the GaAs substrate, a resist pattern for forming a portion to be a magnetically sensitive portion was formed. Subsequently, unnecessary portions were etched with an H 3 PO 4 type etching solution, and then the resist was removed. Next, 0.2 μm of S was deposited on the entire surface of the wafer by plasma CVD.
An iN film was formed. A resist pattern having openings serving as electrodes was formed on the layer by photolithography. Next, the reactive ion etching was used to etch the SiN where the electrodes were to be formed, exposing the sensor layer. In addition, AuG
e (Au: Ge = 88: 12) layer is 2000Å, Ni layer is 500Å,
An Au layer was continuously deposited at 3500 ° and an electrode pattern of a Hall element was obtained by a usual lift-off method. Thus, 2
A number of Hall elements were fabricated on an inch wafer.
Next, each Hall element was cut by a dicing saw. The chip size of this manufactured Hall element is 0.36
mm × 0.36 mm. This Hall element chip was die-bonded and wire-bonded, and then transfer-molded to produce a Hall element molded with epoxy resin. The film properties are shown in Table 1 below.
Table 2 shows the characteristics of the device.
【0033】表2に示したように、実施例1−aのホー
ル素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を
持つ磁界中で210mVという大きなホール出力電圧を
有する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホー
ル出力電圧の2倍以上の値である。また、ホール出力電
圧の温度特性を図7に示した。また、定電圧での、ホー
ル出力電圧の温度変化は100℃以上においても小さく
優れた温度特性を示している。図8に示したように素子
抵抗値の温度変化が150℃まで極めて小さく、抵抗値
の低下も非常に小さい。さらに、標準的なミニモールド
型でモールドした場合の、熱放散の係数は2.3mW/
℃程度であり、従来は不可能な100〜150℃高温に
於いても使用できることがわかった。また、低温側での
使用はー50℃でも問題はなく、広い温度範囲で信頼性
のあることがわかった。このように本発明の磁気センサ
の一つであるホール素子は、磁界でのホール出力電圧が
大きく即ち高感度であり、かつ高温まで使用でき、信頼
性も極めて高い。As shown in Table 2, the Hall element of Example 1-a has a large Hall output voltage of 210 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at a rated input voltage. This value is more than twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. FIG. 7 shows the temperature characteristics of the Hall output voltage. Further, the temperature change of the Hall output voltage at a constant voltage is small even at 100 ° C. or more, indicating excellent temperature characteristics. As shown in FIG. 8, the temperature change of the element resistance value is extremely small up to 150 ° C., and the decrease of the resistance value is also very small. Furthermore, the coefficient of heat dissipation when molded with a standard mini-mold mold is 2.3 mW /
It was found that it can be used even at a high temperature of 100 to 150 ° C., which was not possible conventionally. In addition, it was found that there was no problem with use on the low temperature side even at -50 ° C., and it was found that the film was reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0034】(実施例1−b)実施例1−aと同様の方
法により、第一化合物半導体層としてノンドープのAl
0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84を0,30μm成長させ
た。次にノンドープInAsを0.25μm成長させ
た。このInAs薄膜の電子移動度の値は12000c
m2 /Vs、シート抵抗値は520Ω/□、電子濃度
4.00×1016cm-3であった。Example 1-b Non-doped Al was used as the first compound semiconductor layer in the same manner as in Example 1-a.
0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 was grown to 0.30 μm. Next, non-doped InAs was grown to 0.25 μm. The value of electron mobility of this InAs thin film is 12000 c
m 2 / Vs, sheet resistance value was 520 Ω / □, and electron concentration was 4.00 × 10 16 cm −3 .
【0035】実施例1−aと同様にホール素子を作製
し、同条件で特性を測定したところ、ホール出力電圧が
150mV,入力抵抗が1.1kΩで、100℃以上の
高温領域で実施例1−aに比べて若干抵抗値の低下が見
られた。A Hall element was fabricated in the same manner as in Example 1-a, and the characteristics were measured under the same conditions. The resistance was slightly lower than that of -a.
【0036】(実施例2)直径2インチのGaAs基板
の表面にMBE法により、第一化合物半導体層としてノ
ンドープのAl0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84を0.3
0μm成長させた。次にセンサ層としてSiドープIn
Asを0.15μm成長させた。このInAs薄膜の電
子移動度の値は19000cm2 /Vs、シート抵抗値
は230Ω/□、電子濃度0.95×1017cm-3であ
った。Example 2 A non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 as a first compound semiconductor layer was formed on the surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE.
It was grown to 0 μm. Next, Si-doped In is used as a sensor layer.
As was grown to 0.15 μm. The electron mobility value of this InAs thin film was 19000 cm 2 / Vs, the sheet resistance value was 230 Ω / □, and the electron concentration was 0.95 × 10 17 cm −3 .
【0037】以下、実施例1−aと同様にしてホール素
子を製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 1-a.
【0038】膜特性は後出の表1に、素子の特性は表2
に示した。Table 1 shows film characteristics, and Table 2 shows device characteristics.
It was shown to.
【0039】表2に示したように、実施例2のホール素
子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持つ
磁界中で260mVという大きなホール出力電圧を有す
る。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール出
力電圧の2倍以上の値である。また、ホール出力電圧の
温度依存性は実施例1−aと同様の特性を示した。さら
に、素子抵抗値の温度依存性も実施例1−aと同様15
0℃まで極めて小さかった。このように素子抵抗値の温
度変化は極めて小さく、また抵抗値の低下も非常に小さ
い。このため、定電圧で素子を使用した時に、過電流が
流れて不良となることもなく、高温での信頼性もよい。
さらに低温側での使用はー50℃でも問題はなく、広い
温度範囲で信頼性のあることがわかった。このように本
発明の磁気センサの一つであるホール素子は、磁界での
ホール出力電圧が大きく即ち高感度で、かつ高温まで使
用でき、信頼性も極めて高い。As shown in Table 2, the Hall element of Example 2 has a large Hall output voltage of 260 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at a rated input voltage. This value is more than twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature dependency of the Hall output voltage showed the same characteristics as in Example 1-a. Further, the temperature dependence of the element resistance value was 15% as in Example 1-a.
It was extremely small up to 0 ° C. Thus, the temperature change of the element resistance value is extremely small, and the decrease of the resistance value is also very small. For this reason, when the element is used at a constant voltage, no overcurrent flows and no failure occurs, and the reliability at high temperatures is good.
Further, use at a low temperature side has no problem even at −50 ° C., and it has been found that reliability is obtained over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0040】(実施例3)直径2インチのGaAs基板
の表面にMBE法により、第一化合物半導体層としてノ
ンドープのAl0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84を0.3
0μm成長させた。次にセンサ層としてSiドープIn
Asを0.10μm成長させた。このInAs薄膜の電
子移動度の値は19000cm2 /Vs、シート抵抗値
は300Ω/□、電子濃度1.1×1017cm-3であっ
た。Example 3 A non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 as the first compound semiconductor layer was formed on the surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE.
It was grown to 0 μm. Next, Si-doped In is used as a sensor layer.
As was grown 0.10 μm. The electron mobility value of this InAs thin film was 19000 cm 2 / Vs, the sheet resistance value was 300 Ω / □, and the electron concentration was 1.1 × 10 17 cm −3 .
【0041】以下、実施例1−aと同様にしてホール素
子を製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 1-a.
【0042】膜特性は後出の表1に、素子の特性は表2
に示した。The film characteristics are shown in Table 1 below, and the device characteristics are shown in Table 2
It was shown to.
【0043】表2に示したように、実施例3のホール素
子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持つ
磁界中で270mVという大きなホール出力電圧を有す
る。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール出
力電圧の2倍以上の値である。また、ホール出力電圧の
温度依存性は実施例1−aと同様の特性を示した。さら
に、素子抵抗値の温度依存性も実施例1と同様150℃
まで極めて小さかった。このように素子抵抗値の温度変
化は極めて小さく、また抵抗値の低下も非常に小さい。
このため、定電圧で素子を使用した時に、過電流が流れ
て不良となることもなく、高温での信頼性もよい。さら
に低温側での使用はー50℃でも問題はなく、広い温度
範囲で信頼性のあることがわかった。このように本発明
の磁気センサの一つであるホール素子は、磁界でのホー
ル出力電圧が大きく即ち高感度で、かつ高温まで使用で
き、信頼性も極めて高い。As shown in Table 2, the Hall element of Example 3 has a large Hall output voltage of 270 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at the rated input voltage. This value is more than twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature dependency of the Hall output voltage showed the same characteristics as in Example 1-a. Further, the temperature dependency of the element resistance value was also 150 ° C. as in the first embodiment.
Until very small. Thus, the temperature change of the element resistance value is extremely small, and the decrease of the resistance value is also very small.
For this reason, when the element is used at a constant voltage, no overcurrent flows and no failure occurs, and the reliability at high temperatures is good. Further, use at a low temperature side has no problem even at −50 ° C., and it has been found that reliability is obtained over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0044】(比較例1)実施例3と同様の方法によ
り、ノンドープのAl0.8 Ga0.2 As0.5 Sb0.5 を
0.30μm成長させた。次にノンドープInAsを
0.10μm成長させた。このInAs薄膜の表面モホ
ロジーは悪く、シート抵抗値が高すぎて電子移動度の測
定は不可能であった。AlGaAsSb層がInAsの
格子定数からずれると結晶性の良いInAs薄膜が得ら
れないことが明らかとなった。ホール素子化も不可能で
あった。Comparative Example 1 Non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.5 Sb 0.5 was grown to 0.30 μm in the same manner as in Example 3. Next, non-doped InAs was grown to 0.10 μm. The surface morphology of this InAs thin film was poor, and the sheet resistance was too high to measure the electron mobility. It has been clarified that if the AlGaAsSb layer deviates from the lattice constant of InAs, an InAs thin film having good crystallinity cannot be obtained. It was impossible to make a Hall element.
【0045】(実施例4)直径2インチのGaAs基板
の表面にMBE法により第一化合物半導体層としてノン
ドープのAl0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84を0.3μ
m成長させた。次にセンサ層としてSiドープInAs
を0.10μm成長させた。次に、第二化合物半導体層
としてノンドープのAl0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84
を500Å成長させ、さらにキャップ層としてGaAs
0.16Sb0.84を100Å成長させた。このInAs薄膜
の電子移動度の値は21000cm2 /Vs、シート抵
抗値は280Ω/□、電子濃度1.1×1017cm-3で
あった。EXAMPLE 4 0.3 μm of non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 was formed as a first compound semiconductor layer on the surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE.
m. Next, Si-doped InAs is used as a sensor layer.
Was grown 0.10 μm. Next, a non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 is used as the second compound semiconductor layer.
Is grown to 500 ° and GaAs is further formed as a cap layer.
0.16 Sb 0.84 was grown at 100 ° . The electron mobility of the InAs thin film was 21000 cm 2 / Vs, the sheet resistance was 280 Ω / □, and the electron concentration was 1.1 × 10 17 cm −3 .
【0046】次に、フォトリソグラフィー法を用いて、
GaAs基板上に形成された積層薄膜上に感磁部となる
部分を形成するためのレジストパターンを形成した。引
き続いて、H3 PO4 系のエッチング液により不要部分
をエッチングした後、レジストを除去した。次に、ウエ
ーハー全面にプラズマCVD法により、0.2μmのS
iN膜を形成した。該層上にフォトリソグラフィー法に
より、電極となる部分が開口部となっているレジストパ
ターンを形成した。次に反応性イオンエッチングを使っ
て、電極の形成される部分のSiNをエッチングした
後、HCl系のエッチング液により不要な部位にある第
二化合物半導体層とキャップ層を除去し、センサ層を露
出させた。さらに真空蒸着法により、AuGe(Au:Ge=8
8:12) 層を2000Å, Ni層を500Å ,Au層を3
500Å連続蒸着し、通常のリフトオフ法により、ホー
ル素子の電極パターンを形成した。こうして、2インチ
のウエーハー上に多数のホール素子を製作した。次に、
ダイシングソーにより個々のホール素子に切断した。こ
の製作したホール素子のチップサイズは0.36mm×
0.36mmであった。Next, using photolithography,
On the laminated thin film formed on the GaAs substrate, a resist pattern for forming a portion to be a magnetically sensitive portion was formed. Subsequently, unnecessary portions were etched with an H 3 PO 4 type etching solution, and then the resist was removed. Next, 0.2 μm of S was deposited on the entire surface of the wafer by plasma CVD.
An iN film was formed. A resist pattern having openings serving as electrodes was formed on the layer by photolithography. Next, the reactive ion etching is used to etch the portion of the SiN where the electrodes are formed, and then the unnecessary portion of the second compound semiconductor layer and the cap layer are removed with an HCl-based etchant to expose the sensor layer. I let it. Further, AuGe (Au: Ge = 8
8:12) 2000Å layer, 500Å Ni layer, 3 Au layer
The electrode pattern of the Hall element was formed by a continuous lift-off method at 500 ° continuous vapor deposition. Thus, a large number of Hall elements were manufactured on a 2-inch wafer. next,
Each Hall element was cut by a dicing saw. The chip size of this manufactured Hall element is 0.36mm ×
0.36 mm.
【0047】このホール素子チップを、ダイボンドし、
ワイヤーボンドし、ついで、トランスファーモールドを
行い、エポキシ樹脂によるモールドされたホール素子を
製作した。This Hall element chip is die-bonded,
Wire bonding was performed, and then transfer molding was performed to manufacture a Hall element molded with epoxy resin.
【0048】膜特性は後出の表1に、素子の特性は表2
に示した。Table 1 shows the film characteristics, and Table 2 shows the characteristics of the device.
It was shown to.
【0049】表2に示したように、実施例4のホール素
子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持つ
磁界中で309mVという大きなホール出力電圧を有す
る。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール出
力電圧の3倍以上の値である。また、ホール出力電圧の
温度特性は実施例1−aと同じであり100℃以上に於
いてもよい温度特性を示した。素子抵抗値の温度依存性
も実施例1−aと同様であり、温度変化は極めて小さ
く、抵抗値の低下も非常に小さかった。標準的なミニモ
ールド型で樹脂モールドした素子の、熱放散の係数は
2.3mW/℃程であり、この素子は、100〜150
℃という従来不可能である高温に於いても使用できるこ
とが明らかとなった。このように本発明の磁気センサの
一つであるホール素子は、磁界でのホール出力電圧が大
きく即ち高感度で、かつ高温まで使用でき、信頼性も極
めて高い。低温側での使用はー50℃でも問題はなく、
広い温度範囲で信頼性のあることがわかった。As shown in Table 2, the Hall element of Example 4 has a large Hall output voltage of 309 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at the rated input voltage. This value is three times or more the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature characteristics of the Hall output voltage were the same as those in Example 1-a, and showed good temperature characteristics at 100 ° C. or higher. The temperature dependence of the element resistance was also the same as in Example 1-a, the temperature change was extremely small, and the decrease in the resistance was very small. The coefficient of heat dissipation of a resin molded element using a standard mini-mold type is about 2.3 mW / ° C.
It has been found that it can be used even at a high temperature such as ℃ which is not possible conventionally. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability. There is no problem with using at low temperature even at -50 ° C.
It was found to be reliable over a wide temperature range.
【0050】(実施例5)直径2インチのGaAs基板
の表面にMBE法により、第一化合物半導体層としてA
l0.80Ga0.2 As0.32Sb0.68を0.30μm成長さ
せた。次にセンサ層としてSiドープIn0.8 Ga0.2
Asを0.10μm成長させた。このIn0.8 Ga0.2
As薄膜の電子移動度の値は15500cm2 /Vs、
シート抵抗値は330Ω/□、電子濃度1.22×10
17cm-3であった。Example 5 A first compound semiconductor layer was formed on the surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by the MBE method.
l 0.80 Ga 0.2 As 0.32 Sb 0.68 was grown to 0.30 μm. Next, as a sensor layer, Si-doped In 0.8 Ga 0.2
As was grown 0.10 μm. This In 0.8 Ga 0.2
The electron mobility value of the As thin film is 15500 cm 2 / Vs,
Sheet resistance value is 330Ω / □, electron concentration 1.22 × 10
17 cm -3 .
【0051】以下、実施例1−aと同様にしてホール素
子を製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 1-a.
【0052】膜特性は後出の表1に、素子の特性は表2
に示した。Table 1 shows the film characteristics, and Table 2 shows the characteristics of the device.
It was shown to.
【0053】表2に示したように、実施例5のホール素
子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持つ
磁界中で200mVという大きなホール出力電圧を有す
る。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール出
力電圧の2倍以上の値である。また、ホール出力電圧の
温度特性を図9に示した。また、定電圧での、ホール出
力電圧の温度変化は100℃以上に於いても小さく、優
れた温度特性を示している。さらに、図10に示したよ
うに素子抵抗値の温度変化は150℃まで極めて小さ
く、抵抗値の低下も見られない。このため、定電圧で素
子を使用した時に、過電流が流れて不良となることもな
く、高温での信頼性もよい。従来不可能であった高温に
於いても使用できることが明らかとなった。さらに低温
側での使用は、ー60℃でも問題はなく、広い温度範囲
で信頼性のあることがわかった。このように本発明の磁
気センサの一つであるホール素子は、磁界でのホール出
力電圧が大きく即ち高感度で、かつ高温まで使用でき、
信頼性も極めて高い。またこの素子は、パワー消費も少
なく、特にGaAsホール素子と比べて、同じ感度を得
るのに半分の消費電力でよい。As shown in Table 2, the Hall element of Example 5 has a large Hall output voltage of 200 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at a rated input voltage. This value is more than twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. FIG. 9 shows the temperature characteristics of the Hall output voltage. Further, the temperature change of the Hall output voltage at a constant voltage is small even at 100 ° C. or more, indicating excellent temperature characteristics. Further, as shown in FIG. 10, the temperature change of the element resistance value is extremely small up to 150 ° C., and the resistance value does not decrease. For this reason, when the element is used at a constant voltage, no overcurrent flows and no failure occurs, and the reliability at high temperatures is good. It has become clear that it can be used even at high temperatures that were not possible before. Further, use at a low temperature side has no problem even at −60 ° C., and it has been found that it is reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, and can be used up to high temperatures,
The reliability is extremely high. This device also consumes less power, and requires only half the power consumption to obtain the same sensitivity, especially as compared to a GaAs Hall device.
【0054】(比較例2)実施例5と同様に、ノンドー
プのAl0.8 Ga0.2 As0.6 Sb0.4 を0.30μm
成長させた。次にSiドープIn0.8 Ga0.2 Asを
0.10μm成長させたが、このIn0.8 Ga0.2 As
薄膜の表面モホロジーは悪く、電子移動度の測定は不可
能であった。ホール素子化も不可能であった。(Comparative Example 2) As in Example 5, non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.6 Sb 0.4 was 0.30 μm
Grew. Next, Si-doped In 0.8 Ga 0.2 As was grown to 0.10 μm, and this In 0.8 Ga 0.2 As was grown.
The surface morphology of the thin film was poor, and it was impossible to measure the electron mobility. It was impossible to make a Hall element.
【0055】(実施例6)直径2インチのGaAs基板
の表面にMBE法により第一化合物半導体層としてノン
ドープのAl0.8 Ga0.2 As0.23Sb0.77を0.3μ
m成長させた。次にセンサ層としてSiドープIn0.8
Ga0.2 Asを0.10μm成長させた。次に、第二化
合物半導体層としてノンドープのAl0.8 Ga0.2 As
0.23Sb0.77を500Å成長させ、さらにキャップ層と
してGaAs0.23Sb0.77を100Å成長させた。この
In0.8 Ga0.2 As薄膜の電子移動度の値は1900
0cm2 /Vs、シート抵抗値は310Ω/□、電子濃
度1.06×1017cm-3であった。Example 6 A non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.23 Sb 0.77 as a first compound semiconductor layer was formed on a surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE to a thickness of 0.3 μm.
m. Next, as a sensor layer, Si-doped In 0.8
Ga 0.2 As was grown to 0.10 μm. Next, as the second compound semiconductor layer, non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As
0.23 Sb 0.77 was grown at 500 °, and GaAs 0.23 Sb 0.77 was grown at 100 ° as a cap layer. The value of electron mobility of this In 0.8 Ga 0.2 As thin film is 1900.
0 cm 2 / Vs, the sheet resistance was 310 Ω / □, and the electron concentration was 1.06 × 10 17 cm −3 .
【0056】以下、実施例4と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4.
【0057】膜特性は後出の表1に、素子の特性は表2
に示した。The film characteristics are shown in Table 1 below, and the device characteristics are shown in Table 2
It was shown to.
【0058】表2に示したように、実施例6のホール素
子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持つ
磁界中で240mVという大きなホール出力電圧を有す
る。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール出
力電圧の2倍以上の値である。また、ホール出力電圧の
温度特性は実施例5と同じであり100℃以上に於いて
もよい温度特性を示した。素子抵抗値の温度依存性も実
施例5と同様であり、温度変化は極めて小さく、抵抗値
の低下も見られなかった。標準的なミニモールド型で樹
脂モールドした素子の、熱放散の係数は2.3mW/℃
程であり、この素子は、100〜150℃という従来不
可能である高温に於いても使用できることが明らかとな
った。このように本発明の磁気センサの一つであるホー
ル素子は、磁界でのホール出力電圧が大きく即ち高感度
で、かつ高温まで使用でき、信頼性も極めて高い。低温
側での使用はー60℃でも問題はなく、広い温度範囲で
信頼性のあることがわかった。As shown in Table 2, the Hall element of Example 6 has a large Hall output voltage of 240 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at a rated input voltage. This value is more than twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature characteristics of the Hall output voltage were the same as those in Example 5, and showed good temperature characteristics at 100 ° C. or higher. The temperature dependence of the element resistance was the same as in Example 5, the temperature change was extremely small, and no decrease in the resistance was observed. The coefficient of heat dissipation of a resin molded element with a standard mini-mold type is 2.3 mW / ° C.
It has been found that this device can be used even at a high temperature of 100 to 150 ° C., which is impossible conventionally. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability. The use on the low temperature side did not cause any problem even at −60 ° C., and it was found that it was reliable over a wide temperature range.
【0059】(実施例7)直径2インチのGaAs基板
の表面にMBE法により第一化合物半導体層としてノン
ドープのAl0.8 Ga0.2 As0.45Sb0.55を0.3μ
m成長させた。次にセンサ層としてSiドープIn0.65
Ga0.36Asを0.10μm成長させた。次に、第二化
合物半導体層としてノンドープのAl0.8 Ga0.2 As
0.45Sb0.55を500Å成長させ、さらにキャップ層と
してGaAs0.45Sb0.55を100Å成長させた。この
In0.65Ga0.35As薄膜の電子移動度の値は1300
0cm2 /Vs、シート抵抗値は380Ω/□、電子濃
度1.26×1017cm-3であった。Example 7 A non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.45 Sb 0.55 0.3 μm was formed as a first compound semiconductor layer on the surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE.
m. Next, as a sensor layer, Si-doped In 0.65
Ga 0.36 As was grown to 0.10 μm. Next, as the second compound semiconductor layer, non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As
0.45 Sb 0.55 was grown at 500 °, and GaAs 0.45 Sb 0.55 was grown at 100 ° as a cap layer. The value of electron mobility of the In 0.65 Ga 0.35 As thin film is 1300.
The sheet resistance was 0 cm 2 / Vs, the sheet resistance was 380 Ω / □, and the electron concentration was 1.26 × 10 17 cm −3 .
【0060】以下、実施例4と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4.
【0061】膜特性は後出の表1に、素子の特性は表2
に示した。Table 1 shows the film characteristics, and Table 2 shows the device characteristics.
It was shown to.
【0062】表2に示したように、実施例7のホール素
子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持つ
磁界中で195mVという大きなホール出力電圧を有す
る。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール出
力電圧の2倍の値である。また、ホール出力電圧の温度
特性は実施例5と同じであり100℃以上に於いてもよ
い温度特性を示した。素子抵抗値の温度依存性も実施例
5と同様であり、温度変化は極めて小さく、抵抗値の低
下も見られなかった。標準的なミニモールド型で樹脂モ
ールドした素子の、熱放散の係数は2.3mW/℃程で
あり、この素子は、100〜150℃という従来不可能
である高温に於いても使用できることが明らかとなっ
た。このように本発明の磁気センサの一つであるホール
素子は、磁界でのホール出力電圧が大きく即ち高感度
で、かつ高温まで使用でき、信頼性も極めて高い。低温
側での使用はー60℃でも問題はなく、広い温度範囲で
信頼性のあることがわかった。As shown in Table 2, the Hall element of Example 7 has a large Hall output voltage of 195 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at the rated input voltage. This value is twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature characteristics of the Hall output voltage were the same as those in Example 5, and showed good temperature characteristics at 100 ° C. or higher. The temperature dependence of the element resistance was the same as in Example 5, the temperature change was extremely small, and no decrease in the resistance was observed. The coefficient of heat dissipation of a resin molded element using a standard mini-mold type is about 2.3 mW / ° C., and it is clear that this element can be used even at a high temperature of 100 to 150 ° C., which is not possible conventionally. It became. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability. The use on the low temperature side did not cause any problem even at −60 ° C., and it was found that it was reliable over a wide temperature range.
【0063】(実施例8)直径2インチのGaAs基板
の表面にMBE法により第一化合物半導体層としてノン
ドープのAl0.8 Ga0.2 As0.75Sb0、25を0.3μ
m成長させた。次にセンサ層としてSiドープIn0.3
Ga0.7 Asを0.10μm成長させた。次に、第二化
合物半導体層としてノンドープのAl0.8 Ga0.2 As
0.75Sb0.25を500Å成長させ、さらにキャップ層と
してGaAs0.75Sb0.25を100Å成長させた。この
In0.3 Ga0.7 As薄膜の電子移動度の値は9000
cm2 /Vs、シート抵抗値は420Ω/□、電子濃度
1.65×1017cm-3であった。(Embodiment 8) Non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.75 Sb 0 , 25 was applied as a first compound semiconductor layer by 0.3 μm to the surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE.
m. Next, as a sensor layer, Si-doped In 0.3
Ga 0.7 As was grown 0.10 μm. Next, as the second compound semiconductor layer, non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As
0.75 Sb 0.25 was grown at 500 °, and GaAs 0.75 Sb 0.25 was grown as a cap layer at 100 °. The electron mobility value of this In 0.3 Ga 0.7 As thin film is 9000
cm 2 / Vs, sheet resistance value was 420 Ω / □, and electron concentration was 1.65 × 10 17 cm −3 .
【0064】以下、実施例4と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4.
【0065】膜特性は後出の表1に、素子の特性は表2
に示した。Table 1 shows film characteristics, and Table 2 shows device characteristics.
It was shown to.
【0066】表2に示したように、実施例8のホール素
子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持つ
磁界中で140mVというホール出力電圧を有する。こ
の値は、平均的なGaAsホール素子のホール出力電圧
の約1.5倍の値である。また、ホール出力電圧の温度
特性は実施例5と同じであり100℃以上に於いてもよ
い温度特性を示した。素子抵抗値の温度依存性も実施例
5と同様であり、温度変化は極めて小さく、抵抗値の低
下も見られなかった。標準的なミニモールド型で樹脂モ
ールドした素子の、熱放散の係数は2.3mW/℃程で
あり、この素子は、100〜150℃という従来不可能
である高温に於いても使用できることが明らかとなっ
た。このように本発明の磁気センサの一つであるホール
素子は、磁界でのホール出力電圧が大きく即ち高感度
で、かつ高温まで使用でき、信頼性も極めて高い。低温
側での使用はー60℃でも問題はなく、広い温度範囲で
信頼性のあることがわかった。As shown in Table 2, the Hall element of Example 8 has a Hall output voltage of 140 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at a rated input voltage. This value is about 1.5 times the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature characteristics of the Hall output voltage were the same as those in Example 5, and showed good temperature characteristics at 100 ° C. or higher. The temperature dependence of the element resistance was the same as in Example 5, the temperature change was extremely small, and no decrease in the resistance was observed. The coefficient of heat dissipation of a resin molded element using a standard mini-mold type is about 2.3 mW / ° C., and it is clear that this element can be used even at a high temperature of 100 to 150 ° C., which is not possible conventionally. It became. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability. The use on the low temperature side did not cause any problem even at −60 ° C., and it was found that it was reliable over a wide temperature range.
【0067】(実施例9)直径2インチのGaAs基板
の表面にMBE法により第一化合物半導体層としてノン
ドープのAl0.8 In0.2 As0.3 Sb0.7 を0,3μ
m成長させた。次にセンサ層としてSiドープIn0.8
Ga0.2 As0.3 Sb0.7 を0.10μm成長させた。
次に、第二化合物半導体層としてノンドープのAl0.8
In0.2 As0.3 Sb0.7 を500Å成長させた。この
In0.8 Ga0.2 As0.3 Sb0.7薄膜の電子移動度の
値は20000cm2 /Vs、シート抵抗値は270Ω
/□、電子濃度1.15×1017cm-3であった。Example 9 A non-doped Al 0.8 In 0.2 As 0.3 Sb 0.7 as a first compound semiconductor layer was formed on a surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE to a thickness of 0.3 μm.
m. Next, as a sensor layer, Si-doped In 0.8
Ga 0.2 As 0.3 Sb 0.7 was grown to 0.10 μm.
Next, as the second compound semiconductor layer, non-doped Al 0.8
In 0.2 As 0.3 Sb 0.7 was grown at 500 °. The In 0.8 Ga 0.2 As 0.3 Sb 0.7 thin film has an electron mobility of 20000 cm 2 / Vs and a sheet resistance of 270 Ω.
/ □, and the electron concentration was 1.15 × 10 17 cm −3 .
【0068】次に、フォトリソグラフィー法を用いて、
GaAs基板上に形成された積層薄膜上に感磁部となる
部分を形成するためのレジストパターンを形成した。引
き続いて、H3 PO4 系のエッチング液により不要部分
をエッチングした後、レジストを除去した。次に、ウエ
ーハー全面にプラズマCVD法により、0.2μmのS
iN膜を形成した。該層上にフォトリソグラフィー法に
より、電極となる部分が開口部となっているレジストパ
ターンを形成した。次に反応性イオンエッチングを使っ
て、電極の形成される部分のSiNをエッチングした
後、HCl系のエッチング液により不要な部位にある第
二化合物半導体層を除去し、センサ層を露出させた。さ
らに真空蒸着法により、AuGe(Au:Ge=88:12) 層を2
000Å,Ni層を500Å, Au層を3500Å連続
蒸着し、通常のリフトオフ法により、ホール素子の電極
パターンを形成した。こうして、2インチのウエーハー
上に多数のホール素子を製作した。次に、ダイシングソ
ーにより個々のホール素子に切断した。この製作したホ
ール素子のチップサイズは0.36mm×0.36mm
であった。Next, using photolithography,
On the laminated thin film formed on the GaAs substrate, a resist pattern for forming a portion to be a magnetically sensitive portion was formed. Subsequently, unnecessary portions were etched with an H 3 PO 4 type etching solution, and then the resist was removed. Next, 0.2 μm of S was deposited on the entire surface of the wafer by plasma CVD.
An iN film was formed. A resist pattern having openings serving as electrodes was formed on the layer by photolithography. Next, the reactive ion etching was used to etch the portion of the SiN where the electrodes were to be formed, and then the unnecessary portion of the second compound semiconductor layer was removed with an HCl-based etchant to expose the sensor layer. Further, two layers of AuGe (Au: Ge = 88: 12) were formed by vacuum evaporation.
An electrode pattern of a Hall element was formed by a normal lift-off method by continuously depositing a 2,000-.ANG., 500-.ANG. Ni layer and a 3,500.ANG. Au layer. Thus, a large number of Hall elements were manufactured on a 2-inch wafer. Next, each Hall element was cut by a dicing saw. The chip size of this manufactured Hall element is 0.36 mm x 0.36 mm
Met.
【0069】このホール素子チップを、ダイボンドし、
ワイヤーボンドし、ついで、トランスファーモールドを
行い、エポキシ樹脂によるモールドされたホール素子を
製作した。This Hall element chip is die-bonded,
Wire bonding was performed, and then transfer molding was performed to manufacture a Hall element molded with epoxy resin.
【0070】膜特性は後出の表1に、素子の特性は表2
に示した。The film characteristics are shown in Table 1 below, and the device characteristics are shown in Table 2 below.
It was shown to.
【0071】表2に示したように、実施例9のホール素
子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持つ
磁界中で300mVというホール出力電圧を有する。こ
の値は、平均的なGaAsホール素子のホール出力電圧
より約3倍大きい値である。また、ホール出力電圧の温
度特性は実施例5と同じであり100℃以上に於いても
よい温度特性を示した。素子抵抗値の温度依存性も実施
例5と同様であり、温度変化は極めて小さく、抵抗値の
低下も見られなかった。標準的なミニモールド型で樹脂
モールドした素子の、熱放散の係数は2.3mW/℃程
であり、この素子は、100〜150℃という従来不可
能である高温に於いても使用できることが明らかとなっ
た。このように本発明の磁気センサの一つであるホール
素子は、磁界でのホール出力電圧が大きく即ち高感度
で、かつ高温まで使用でき、信頼性も極めて高い。低温
側での使用はー60℃でも問題はなく、広い温度範囲で
信頼性のあることがわかった。As shown in Table 2, the Hall element of the ninth embodiment has a Hall output voltage of 300 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at a rated input voltage. This value is about three times larger than the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature characteristics of the Hall output voltage were the same as those in Example 5, and showed good temperature characteristics at 100 ° C. or higher. The temperature dependence of the element resistance was the same as in Example 5, the temperature change was extremely small, and no decrease in the resistance was observed. The coefficient of heat dissipation of a resin molded element using a standard mini-mold type is about 2.3 mW / ° C., and it is clear that this element can be used even at a high temperature of 100 to 150 ° C., which is not possible conventionally. It became. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability. The use on the low temperature side did not cause any problem even at −60 ° C., and it was found that it was reliable over a wide temperature range.
【0072】(比較例3)実施例9と同様にノンドープ
のAl0.8 In0.2 As0.7 Sb0.3 を0.3μm成長
させた。次にSiドープIn0.8 Ga0.2 As0.3 Sb
0.7 を0.10μm成長させた。次に、ノンドープのA
l0.8 In0.2 As0.7 Sb0.3 を500Å成長させ
た。このIn0.8 Ga0.2 As0.3 Sb0.7 薄膜の表面
モホロジーは悪く、シート抵抗値も非常に高く、電子移
動度は測定できなかった。ホール素子化は不可能であっ
た。Comparative Example 3 In the same manner as in Example 9, non-doped Al 0.8 In 0.2 As 0.7 Sb 0.3 was grown to 0.3 μm. Next, Si-doped In 0.8 Ga 0.2 As 0.3 Sb
0.7 was grown to 0.10 μm. Next, the non-doped A
l 0.8 In 0.2 As 0.7 Sb 0.3 was grown at 500 °. The surface morphology of the In 0.8 Ga 0.2 As 0.3 Sb 0.7 thin film was poor, the sheet resistance was very high, and the electron mobility could not be measured. It was impossible to make a Hall element.
【0073】(実施例10)直径2インチのGaAs基
板の表面にMBE法により第一化合物半導体層としてノ
ンドープのAl0.8 In0.2 As0.05Sb0.95を0.3
μm成長させた。次にセンサ層としてSiドープIn
0.8 Ga0.2 As0.5 Sb0.5 を0.10μm成長させ
た。次に、第二化合物半導体層としてノンドープのAl
0.8 In0.2 As0.05Sb0.95を500Å成長させた。
このIn0.8 Ga0.2 As0.5 Sb0.5薄膜の電子移動
度の値は21000cm2 /Vs、シート抵抗値は27
0Ω/□、電子濃度1.10×1017cm-3であった。Example 10 A non-doped Al 0.8 In 0.2 As 0.05 Sb 0.95 as a first compound semiconductor layer was formed on a surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by the MBE method.
μm was grown. Next, Si-doped In is used as a sensor layer.
0.8 Ga 0.2 As 0.5 Sb 0.5 was grown to 0.10 μm. Next, as a second compound semiconductor layer, non-doped Al
0.8 In 0.2 As 0.05 Sb 0.95 was grown at 500 °.
The In 0.8 Ga 0.2 As 0.5 Sb 0.5 thin film has an electron mobility of 21000 cm 2 / Vs and a sheet resistance of 27.
It was 0Ω / □ and the electron concentration was 1.10 × 10 17 cm −3 .
【0074】以下、実施例9と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 9.
【0075】膜特性は後出の表1に、素子の特性は表2
に示した。Table 1 shows film characteristics, and Table 2 shows device characteristics.
It was shown to.
【0076】表2に示したように、実施例10のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で310mVというホール出力電圧を有する。
この値は、平均的なGaAsホール素子のホール出力電
圧より約3倍大きい値である。また、ホール出力電圧の
温度特性は実施例5と同じであり100℃以上に於いて
もよい温度特性を示した。素子抵抗値の温度依存性も実
施例5と同様であり、温度変化は極めて小さく、抵抗値
の低下も見られなかった。標準的なミニモールド型で樹
脂モールドした素子の、熱放散の係数は2.3mW/℃
程であり、この素子は、100〜150℃という従来不
可能である高温に於いても使用できることが明らかとな
った。このように本発明の磁気センサの一つであるホー
ル素子は、磁界でのホール出力電圧が大きく即ち高感度
で、かつ高温まで使用でき、信頼性も極めて高い。低温
側での使用はー60℃でも問題はなく、広い温度範囲で
信頼性のあることがわかった。As shown in Table 2, the Hall element of Example 10 has a Hall output voltage of 310 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at a rated input voltage.
This value is about three times larger than the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature characteristics of the Hall output voltage were the same as those in Example 5, and showed good temperature characteristics at 100 ° C. or higher. The temperature dependence of the element resistance was the same as in Example 5, the temperature change was extremely small, and no decrease in the resistance was observed. The coefficient of heat dissipation of a resin molded element with a standard mini-mold type is 2.3 mW / ° C.
It has been found that this device can be used even at a high temperature of 100 to 150 ° C., which is impossible conventionally. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability. The use on the low temperature side did not cause any problem even at −60 ° C., and it was found that it was reliable over a wide temperature range.
【0077】(実施例11)直径2インチのGaAs基
板の表面にMBE法により第一化合物半導体層としてノ
ンドープのAl0.4 In0.6 As0.05Sb0.95を0.3
μm成長させた。次にセンサ層としてSiドープIn
0.8 Ga0.2 As0.2 Sb0.8 を0.10μm成長させ
た。次に、第二化合物半導体層としてノンドープのAl
0.4 In0.6 As0.05Sb0.95を500Å成長させた。
このIn0.8 Ga0.2 As0.2 Sb0.8薄膜の電子移動
度の値は21000cm2 /Vs、シート抵抗値は25
0Ω/□、電子濃度1.19×1017cm-3であった。(Example 11) A non-doped Al 0.4 In 0.6 As 0.05 Sb 0.95 as a first compound semiconductor layer was formed on a surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by the MBE method.
μm was grown. Next, Si-doped In is used as a sensor layer.
0.8 Ga 0.2 As 0.2 Sb 0.8 was grown to 0.10 μm. Next, as a second compound semiconductor layer, non-doped Al
0.4 In 0.6 As 0.05 Sb 0.95 was grown at 500 °.
The In 0.8 Ga 0.2 As 0.2 Sb 0.8 thin film has an electron mobility of 21000 cm 2 / Vs and a sheet resistance of 25.
It was 0 Ω / □ and the electron concentration was 1.19 × 10 17 cm −3 .
【0078】以下、実施例9と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 9.
【0079】膜特性は後出の表1に、素子の特性は表2
に示した。Table 1 shows film characteristics, and Table 2 shows device characteristics.
It was shown to.
【0080】表2に示したように、実施例11のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で305mVというホール出力電圧を有する。
この値は、平均的なGaAsホール素子のホール出力電
圧より約3倍大きい値である。また、ホール出力電圧の
温度特性は実施例5と同じであり100℃以上に於いて
もよい温度特性を示した。素子抵抗値の温度依存性も実
施例5と同様であり、温度変化は極めて小さく、抵抗値
の低下も見られなかった。標準的なミニモールド型で樹
脂モールドした素子の、熱放散の係数は2.3mW/℃
程であり、この素子は、100〜150℃という従来不
可能である高温に於いても使用できることが明らかとな
った。このように本発明の磁気センサの一つであるホー
ル素子は、磁界でのホール出力電圧が大きく即ち高感度
で、かつ高温まで使用でき、信頼性も極めて高い。低温
側での使用はー60℃でも問題はなく、広い温度範囲で
信頼性のあることがわかった。As shown in Table 2, the Hall element of Example 11 has a Hall output voltage of 305 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at a rated input voltage.
This value is about three times larger than the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature characteristics of the Hall output voltage were the same as those in Example 5, and showed good temperature characteristics at 100 ° C. or higher. The temperature dependence of the element resistance was the same as in Example 5, the temperature change was extremely small, and no decrease in the resistance was observed. The coefficient of heat dissipation of a resin molded element with a standard mini-mold type is 2.3 mW / ° C.
It has been found that this device can be used even at a high temperature of 100 to 150 ° C., which is impossible conventionally. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability. The use on the low temperature side did not cause any problem even at −60 ° C., and it was found that it was reliable over a wide temperature range.
【0081】(実施例12)量子効果を利用したホール
素子を得る目的で、直径2インチのGaAs基板の表面
にMBE法により第一化合物半導体層としてノンドープ
のAl0.8 Ga0.2As0.16Sb0.84を1.0μm成長
させた。次にセンサ層としてノンドープInAsを15
0Å成長させた。次に、第二化合物半導体層としてノン
ドープのAl0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84を500Å
成長させ、さらにキャップ層としてGaAs0.16Sb
0.84を100Å成長させた。このInAs薄膜の電子移
動度の値は15000cm2 /Vs、シート抵抗値は2
00Ω/□、電子濃度1.39×1018cm-3であっ
た。この薄膜は量子井戸を形成していることも確認され
た。Example 12 In order to obtain a Hall element utilizing the quantum effect, a non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 was formed as a first compound semiconductor layer on the surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE. 0.0 μm. Next, as a sensor layer, non-doped InAs
Grow 0 °. Next, non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 was deposited as the second compound semiconductor layer at 500 ° C.
Grown, and GaAs 0.16 Sb as a cap layer
0.84 was grown 100 ° . This InAs thin film has an electron mobility of 15000 cm 2 / Vs and a sheet resistance of 2
It was 00Ω / □ and the electron concentration was 1.39 × 10 18 cm -3 . It was also confirmed that this thin film formed a quantum well.
【0082】以下、実施例4と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4.
【0083】膜特性は後出の表3に、素子の特性は表4
に示した。Table 3 shows the film characteristics, and Table 4 shows the device characteristics.
It was shown to.
【0084】表4に示したように、実施例12のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で220mVという大きなホール出力電圧を有
する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール
出力電圧の2倍以上の値である。また、ホール出力電圧
の温度特性を図11に示した。定電圧での、ホール出力
電圧の温度変化は100℃以上においても小さく優れた
温度特性を示している。図12に示したように、素子抵
抗値の温度変化は150℃程度まで全く低下することも
なく、優れた温度特性を有していることがわかった。こ
のため定電圧で素子を使用した時に、過電流が流れて不
良となることもなく、高温での信頼性もよい。標準的な
ミニモールド型で樹脂モールドして製作した素子は、熱
放散の係数は2.3mW/℃程であり、この素子は、1
00〜150℃という従来不可能である高温に於いても
使用できることが明らかとなった。また、低温側での使
用は、ー50℃でも問題はなく、広い温度範囲で信頼性
のあることがわかった。このように本発明の磁気センサ
の一つであるホール素子は、磁界でのホール出力電圧が
大きく即ち高感度で、かつ高温まで使用でき、信頼性も
極めて高い。As shown in Table 4, the Hall element of Example 12 has a large Hall output voltage of 220 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at the rated input voltage. This value is more than twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. FIG. 11 shows the temperature characteristics of the Hall output voltage. The temperature change of the Hall output voltage at a constant voltage is small even at 100 ° C. or higher, indicating excellent temperature characteristics. As shown in FIG. 12, the temperature change of the element resistance value did not drop to about 150 ° C. at all, indicating that the device had excellent temperature characteristics. For this reason, when the element is used at a constant voltage, no overcurrent flows and no failure occurs, and the reliability at a high temperature is good. The element manufactured by resin molding with a standard mini-mold type has a coefficient of heat dissipation of about 2.3 mW / ° C.
It has been clarified that it can be used even at a conventionally impossible high temperature of 00 to 150 ° C. Further, it was found that the use on the low temperature side did not cause any problem even at -50 ° C, and it was found to be reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0085】(比較例4)実施例12と同様に、直径2
インチのGaAs基板の表面にノンドープのAl0.8 G
a0.2 As0.5 Sb0.5 を1.0μm成長させた。次に
ノンドープInAsを150Å成長させた。次に、ノン
ドープのAl0.8 Ga0.2 As0.5 Sb0.5 を500Å
成長させ、さらにキャップ層としてGaAs0.5 Sb
0.5 を100Å成長させた。成長薄膜の表面モホロジー
は、少しの曇りがみられ、このInAs薄膜の電子移動
度の値は2300cm2 /Vs、シート抵抗値は103
0Ω/□、電子濃度は、1.75×1018cm-3であっ
た。実施例4と同様の方法によりホール素子を作製した
が、そのホール出力電圧は、35mVと小さく、入力抵
抗は2kΩと非常に高かった。また、温度特性について
もホール出力電圧、入力抵抗ともに温度変化が大きく、
高温部での入力抵抗値の低下も大きかった。(Comparative Example 4) As in Example 12, the diameter 2
Non-doped Al 0.8 G on the surface of an inch GaAs substrate
a 0.2 As 0.5 Sb 0.5 was grown to 1.0 μm. Next, non-doped InAs was grown at 150 °. Next, non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.5 Sb 0.5
GaAs 0.5 Sb as a cap layer
0.5 was grown at 100 °. The surface morphology of the grown thin film was slightly cloudy, and the electron mobility value of this InAs thin film was 2300 cm 2 / Vs and the sheet resistance value was 103.
0 Ω / □ and the electron concentration were 1.75 × 10 18 cm −3 . A Hall element was fabricated in the same manner as in Example 4, but the Hall output voltage was as small as 35 mV and the input resistance was as high as 2 kΩ. As for the temperature characteristics, the hall output voltage and input resistance both have large temperature changes,
The drop in input resistance in the high temperature area was also large.
【0086】(実施例13)量子効果を利用したホール
素子を得る目的で、直径2インチのGaAs基板の表面
にMBE法により第一化合物半導体層としてノンドープ
のAl0.8 Ga0.2As0.16Sb0.84を1.0μm成長
させた。次にセンサ層としてノンドープInAsを20
0Å成長させた。次に、第二化合物半導体層としてノン
ドープのAl0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84を500Å
成長させ、さらにキャップ層としてGaAs0.16Sb
0.84を100Å成長させた。このInAs薄膜の電子移
動度の値は15000cm2 /Vs、シート抵抗値は2
15Ω/□、電子濃度0.97×1018cm-3であっ
た。この薄膜は量子井戸を形成していることも確認され
た。Example 13 In order to obtain a Hall element utilizing the quantum effect, a non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 was formed as a first compound semiconductor layer on the surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE. 0.0 μm. Next, as a sensor layer, non-doped InAs
Grow 0 °. Next, non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 was deposited as the second compound semiconductor layer at 500 ° C.
Grown, and GaAs 0.16 Sb as a cap layer
0.84 was grown 100 ° . This InAs thin film has an electron mobility of 15000 cm 2 / Vs and a sheet resistance of 2
It was 15 Ω / □ and the electron concentration was 0.97 × 10 18 cm −3 . It was also confirmed that this thin film formed a quantum well.
【0087】以下、実施例4と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4.
【0088】膜特性は後出の表3に、素子の特性は表4
に示した。Table 3 shows film properties, and Table 4 shows element properties.
It was shown to.
【0089】表4に示したように、実施例13のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で225mVという大きなホール出力電圧を有
する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール
出力電圧の2倍以上の値である。また、ホール出力電圧
の温度変化は実施例12と同様に小さく、また素子抵抗
値の温度変化も実施例12と同様に150℃程度まで全
く低下することもなく、温度依存性に優れていることが
わかった。標準的なミニモールド型で樹脂モールドして
製作した素子は、熱放散の係数は2.3mW/℃程であ
り、この素子は、100〜150℃という従来不可能で
ある高温に於いても使用できることが明らかとなった。
また、低温側での使用はー50℃でも問題はなく、広い
温度範囲で信頼性のあることがわかった。このように本
発明の磁気センサの一つであるホール素子は、磁界での
ホール出力電圧が大きく即ち高感度で、かつ高温まで使
用でき、信頼性も極めて高い。As shown in Table 4, the Hall element of Example 13 has a large Hall output voltage of 225 mV at a rated input voltage in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G. This value is more than twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature change of the Hall output voltage is small as in the twelfth embodiment, and the temperature change of the element resistance does not drop at all to about 150 ° C. as in the twelfth embodiment, and is excellent in temperature dependency. I understood. The element manufactured by resin molding with a standard mini-mold type has a coefficient of heat dissipation of about 2.3 mW / ° C. This element can be used even at a high temperature of 100 to 150 ° C, which is impossible conventionally. It became clear what we could do.
In addition, it was found that there was no problem with use on the low temperature side even at -50 ° C., and it was found that the film was reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0090】(実施例14)量子効果を利用したホール
素子を得る目的で、直径2インチのGaAs基板の表面
にMBE法により第一化合物半導体層としてノンドープ
のAl0.8 Ga0.2As0.16Sb0.84を1.0μm成長
させた。次にセンサ層としてノンドープInAsを30
0Å成長させた。次に、第二化合物半導体層としてノン
ドープのAl0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84を500Å
成長させ、さらにキャップ層としてGaAs0.16Sb
0.84を100Å成長させた。このInAs薄膜の電子移
動度の値は15000cm2 /Vs、シート抵抗値は2
50Ω/□、電子濃度0.56×1018cm-3であっ
た。Example 14 In order to obtain a Hall element utilizing the quantum effect, a non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 was formed as a first compound semiconductor layer on the surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE. 0.0 μm. Next, non-doped InAs was used as a sensor layer for 30 minutes.
Grow 0 °. Next, non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 was deposited as the second compound semiconductor layer at 500 ° C.
Grown, and GaAs 0.16 Sb as a cap layer
0.84 was grown 100 ° . This InAs thin film has an electron mobility of 15000 cm 2 / Vs and a sheet resistance of 2
The resistance was 50 Ω / □ and the electron concentration was 0.56 × 10 18 cm −3 .
【0091】以下、実施例4と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4.
【0092】膜特性は後出の表3に、素子の特性は表4
に示した。Table 3 shows film characteristics, and Table 4 shows device characteristics.
It was shown to.
【0093】表4に示したように、実施例14のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で210mVという大きなホール出力電圧を有
する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール
出力電圧の2倍以上の値である。また、ホール出力電圧
の温度変化は実施例12と同様の特性を示した。また素
子抵抗値の温度変化も実施例12と同様に150℃を越
えても抵抗値の低下の見られず、耐熱性もきわめてよ
い。この素子は、100〜150℃という従来不可能で
ある高温に於いても使用できることが明らかとなった。
また、低温側での使用はー50℃でも問題はなく、広い
温度範囲で信頼性のあることがわかった。このように本
発明の磁気センサの一つであるホール素子は、磁界での
ホール出力電圧が大きく即ち高感度で、かつ高温まで使
用でき、信頼性も極めて高い。As shown in Table 4, the Hall element of Example 14 has a large Hall output voltage of 210 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at a rated input voltage. This value is more than twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature change of the Hall output voltage showed the same characteristics as those of Example 12. Further, even if the temperature change of the element resistance value exceeds 150 ° C. as in Example 12, the resistance value does not decrease and the heat resistance is extremely good. It has been found that this device can be used even at a high temperature of 100 to 150 ° C., which is impossible conventionally.
In addition, it was found that there was no problem with use on the low temperature side even at -50 ° C., and it was found that the film was reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0094】(実施例15)量子効果を利用したホール
素子を得る目的で、直径2インチのGaAs基板の表面
にMBE法により第一化合物半導体層としてノンドープ
のAl0.8 Ga0.2As0.16Sb0.84を1.0μm成長
させた。次にセンサ層としてノンドープInAsを10
0Å成長させた。次に、第二化合物半導体層としてノン
ドープのAl 0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84を500Å
成長させ、さらにキャップ層としてGaAs0.16Sb
0.84を100Å成長させた。このInAs薄膜の電子移
動度の値は14000cm2 /Vs、シート抵抗値は2
20Ω/□、電子濃度2.03×1018cm-3であっ
た。この薄膜は量子井戸を形成していることも確認され
た。(Embodiment 15) Hole utilizing quantum effect
In order to obtain a device, the surface of a GaAs substrate with a diameter of 2 inches
Non-doped as first compound semiconductor layer by MBE method
Al0.8 Ga0.2As0.16Sb0.84Grown to 1.0 μm
I let it. Next, 10% non-doped InAs was used as the sensor layer.
Grow 0 °. Next, as the second compound semiconductor layer,
Doped Al 0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84500Å
Grown and then GaAs as a cap layer0.16Sb
0.84Was grown 100 °. Electron transfer of this InAs thin film
Mobility value is 14000cmTwo / Vs, sheet resistance is 2
20Ω / □, electron density 2.03 × 1018cm-3So
Was. This thin film was confirmed to form a quantum well.
Was.
【0095】以下、実施例4と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4.
【0096】膜特性は後出の表3に、素子の特性は表4
に示した。Table 3 shows the film characteristics, and Table 4 shows the device characteristics.
It was shown to.
【0097】表4に示したように、実施例15のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で170mVという大きなホール出力電圧を有
する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール
出力電圧の2倍の値である。また、ホール出力電圧の温
度変化は実施例12と同様であり、100℃以上におい
ても優れた温度特性を示した。また素子抵抗値の温度変
化も実施例12と同様に150℃を越えても抵抗値の低
下の見られず、耐熱性もきわめてよい。この素子は、1
00〜150℃という従来不可能である高温に於いても
使用できることが明らかとなった。また、低温側での使
用はー50℃でも問題はなく、広い温度範囲で信頼性の
あることがわかった。このように本発明の磁気センサの
一つであるホール素子は、磁界でのホール出力電圧が大
きく即ち高感度で、かつ高温まで使用でき、信頼性も極
めて高い。As shown in Table 4, the Hall element of Example 15 has a large Hall output voltage of 170 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at the rated input voltage. This value is twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature change of the Hall output voltage was the same as that in Example 12, and excellent temperature characteristics were exhibited even at 100 ° C. or more. Further, even if the temperature change of the element resistance value exceeds 150 ° C. as in Example 12, the resistance value does not decrease and the heat resistance is extremely good. This element is 1
It has been clarified that it can be used even at a conventionally impossible high temperature of 00 to 150 ° C. In addition, it was found that there was no problem with use on the low temperature side even at -50 ° C., and it was found that the film was reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0098】(実施例16)量子効果を利用したホール
素子を得る目的で、直径2インチのGaAs基板の表面
にMBE法により第一化合物半導体層としてノンドープ
のAl0.8 Ga0.2As0.23Sb0.77を1.0μm成長
させた。次にセンサ層としてノンドープIn0.9 Ga
0.1 Asを150Å成長させた。次に、第二化合物半導
体層としてノンドープのAl0.8 Ga0.2 As0.23Sb
0.77を500Å成長させ、さらにキャップ層としてGa
As0.23Sb0.77を100Å成長させた。このIn0.9
Ga0.1As薄膜の電子移動度の値は14000cm2
/Vs、シート抵抗値は300Ω/□、電子濃度0.9
9×1018cm-3であった。この薄膜は量子井戸を形成
していることも確認された。Example 16 In order to obtain a Hall element utilizing the quantum effect, a non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.23 Sb 0.77 was formed as a first compound semiconductor layer on the surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE. 0.0 μm. Next, non-doped In 0.9 Ga is used as a sensor layer.
0.1 As was grown at 150 °. Next, as the second compound semiconductor layer, non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.23 Sb
0.77 is grown at 500 ° and Ga
As 0.23 Sb 0.77 was grown at 100 ° . This In 0.9
The electron mobility value of the Ga 0.1 As thin film is 14000 cm 2
/ Vs, sheet resistance 300Ω / □, electron concentration 0.9
It was 9 × 10 18 cm −3 . It was also confirmed that this thin film formed a quantum well.
【0099】以下、実施例4と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4.
【0100】膜特性は後出の表3に、素子の特性は表4
に示した。Table 3 shows the film characteristics, and Table 4 shows the device characteristics.
It was shown to.
【0101】表4に示したように、実施例16のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で215mVという大きなホール出力電圧を有
する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール
出力電圧の2倍の値である。また、ホール出力電圧の温
度変化は実施例12と同様の特性を示した。さらに素子
抵抗値の温度依存性も実施例12と同様150℃程度ま
で極めて小さく、しかも抵抗値の低下も見られず、優れ
た温度特性を有していることがわかった。このように素
子抵抗値の温度変化は極めて小さい為、標準的なミニモ
ールド型で樹脂モールドして製作した素子は、熱放散の
係数は2.3mW/℃程度であり、従来不可能であった
高温に於いても使用できることが明らかとなった。ま
た、低温側での使用は、ー50℃でも問題はなく、広い
温度範囲で信頼性のあることがわかった。このように本
発明の磁気センサの一つであるホール素子は、磁界での
ホール出力電圧が大きく即ち高感度で、かつ高温まで使
用でき、信頼性も極めて高い。As shown in Table 4, the Hall element of Example 16 has a large Hall output voltage of 215 mV at a rated input voltage in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G. This value is twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature change of the Hall output voltage showed the same characteristics as those of Example 12. Further, the temperature dependence of the element resistance value was extremely small up to about 150 ° C. as in Example 12, and the resistance value did not decrease, indicating that the device had excellent temperature characteristics. As described above, since the temperature change of the element resistance value is extremely small, an element manufactured by resin molding using a standard mini-mold type has a heat dissipation coefficient of about 2.3 mW / ° C., which was conventionally impossible. It has been found that it can be used even at high temperatures. Further, it was found that the use on the low temperature side did not cause any problem even at -50 ° C, and it was found to be reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0102】(実施例17)量子効果を利用したホール
素子を得る目的で、直径2インチのGaAs基板の表面
にMBE法により第一化合物半導体層としてノンドープ
のAl0.8 Ga0.2As0.32Sb0.68を1.0μm成長
させた。次にセンサ層としてノンドープIn0.8 Ga
0.2 Asを150Å成長させた。次に、第二化合物半導
体層としてノンドープのAl0.8 Ga0.2 As0.32Sb
0.68を500Å成長させ、さらにキャップ層としてGa
As0.32Sb0.68を100Å成長させた。このIn0.8
Ga0.2As薄膜の電子移動度の値は13000cm2
/Vs、シート抵抗値は320Ω/□、電子濃度1.0
0×1018cm-3であった。この薄膜は量子井戸を形成
していることも確認された。Example 17 In order to obtain a Hall element utilizing the quantum effect, a non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.32 Sb 0.68 was formed as a first compound semiconductor layer on the surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE. 0.0 μm. Next, non-doped In 0.8 Ga is used as a sensor layer.
0.2 As was grown at 150 °. Next, a non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.32 Sb is used as the second compound semiconductor layer.
0.68 is grown at 500 ° and Ga is further used as a cap layer.
As 0.32 Sb 0.68 was grown by 100 ° . This In 0.8
The electron mobility value of the Ga 0.2 As thin film is 13000 cm 2
/ Vs, sheet resistance value is 320Ω / □, electron density is 1.0
It was 0 × 10 18 cm −3 . It was also confirmed that this thin film formed a quantum well.
【0103】以下、実施例4と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4.
【0104】膜特性は後出の表3に、素子の特性は表4
に示した。Table 3 shows the film characteristics, and Table 4 shows the device characteristics.
It was shown to.
【0105】表4に示したように、実施例17のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で205mVという大きなホール出力電圧を有
する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール
出力電圧の2倍の値である。また、ホール出力電圧の温
度特性を図13に示した。定電圧での、ホール出力電圧
の温度変化は100℃以上においても小さく優れた温度
特性を示している。図14に示したように、素子抵抗値
の温度変化は180℃程度まで全く低下することもな
く、優れた温度特性を有していることがわかった。標準
的なミニモールド型で樹脂モールドして製作した素子
は、熱放散の係数は2.3mW/℃程であり、この素子
は、100〜180℃という従来不可能である高温に於
いても使用できることが明らかとなった。また、低温側
での使用は、ー60℃でも問題はなく、広い温度範囲で
信頼性のあることがわかった。このように本発明の磁気
センサの一つであるホール素子は、磁界でのホール出力
電圧が大きく即ち高感度で、かつ高温まで使用でき、信
頼性も極めて高い。As shown in Table 4, the Hall element of Example 17 has a large Hall output voltage of 205 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at a rated input voltage. This value is twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. FIG. 13 shows the temperature characteristics of the Hall output voltage. The temperature change of the Hall output voltage at a constant voltage is small even at 100 ° C. or higher, indicating excellent temperature characteristics. As shown in FIG. 14, the temperature change of the element resistance did not decrease at all to about 180 ° C., indicating that the element had excellent temperature characteristics. The element manufactured by resin molding with a standard mini-mold type has a coefficient of heat dissipation of about 2.3 mW / ° C. This element can be used even at a high temperature of 100 to 180 ° C, which is impossible conventionally. It became clear what we could do. Further, it was found that the use on the low temperature side did not cause any problem even at −60 ° C., and it was found that it was reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0106】(比較例5)実施例17と同様に、直径2
インチのGaAs基板の表面にノンドープのAl0.8 G
a0.2 As0.6 Sb0.4 を1.0μm成長させた。次に
ノンドープIn0.8 Ga0.2 Asを150Å成長させ
た。次に、ノンドープのAl0.8 Ga0.2 As0.6 Sb
0.4 を500Å成長させ、さらにキャップ層としてGa
As0.6 Sb0.4 を100Å成長させた。成長薄膜の表
面モホロジーは、少しの曇りがみられ、このIn0.8 G
a0.2 As薄膜の電子移動度の値は2000cm2 /V
s、シート抵抗値は1100Ω/□、電子濃度は、1.
89×1018cm-3であった。実施例4と同様の方法に
よりホール素子を作製したが、そのホール出力電圧は、
30mVと小さく、入力抵抗は2.2kΩと非常に高か
った。また温度特性についてもホール出力電圧、入力抵
抗ともに温度変化が大きく、高温部での入力抵抗値の低
下も大きかった。(Comparative Example 5) As in Example 17, the diameter 2
Non-doped Al 0.8 G on the surface of an inch GaAs substrate
a 0.2 As 0.6 Sb 0.4 was grown to 1.0 μm. Next, non-doped In 0.8 Ga 0.2 As was grown at 150 °. Next, non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.6 Sb
0.4 is grown at 500 ° and Ga is further used as a cap layer.
As 0.6 Sb 0.4 was grown at 100 °. The surface morphology of the grown thin film is slightly cloudy, and this In 0.8 G
The electron mobility value of the a 0.2 As thin film is 2000 cm 2 / V
s, sheet resistance value is 1100Ω / □, electron concentration is 1.
It was 89 × 10 18 cm −3 . A Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4, but the Hall output voltage was
The input resistance was as small as 30 mV and the input resistance was as high as 2.2 kΩ. As for the temperature characteristics, the Hall output voltage and the input resistance both changed greatly in temperature, and the input resistance value in the high-temperature portion was greatly reduced.
【0107】(実施例18)量子効果を利用したホール
素子を得る目的で、直径2インチのGaAs基板の表面
にMBE法により第一化合物半導体層としてノンドープ
のAl0.8 Ga0.2As0.45Sb0.55を1.0μm成長
させた。次にセンサ層としてノンドープIn0.65Ga
0.35Asを150Å成長させた。次に、第二化合物半導
体層としてノンドープのAl0.8 Ga0.2 As0.45Sb
0.55を500Å成長させ、さらにキャップ層としてGa
As0.45Sb0.55を100Å成長させた。このIn0.65
Ga0.35As薄膜の電子移動度の値は14000cm2
/Vs、シート抵抗値は360Ω/□、電子濃度0.8
3×1018cm-3であった。この薄膜は量子井戸を形成
していることも確認された。Example 18 For the purpose of obtaining a Hall element utilizing the quantum effect, a non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.45 Sb 0.55 was formed as the first compound semiconductor layer on the surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE. 0.0 μm. Next, as a sensor layer, non-doped In 0.65 Ga
0.35 As was grown at 150 °. Next, as a second compound semiconductor layer, non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.45 Sb
0.55 is grown at 500 °, and Ga is further used as a cap layer.
As 0.45 Sb 0.55 was grown at 100 °. This In 0.65
The electron mobility value of the Ga 0.35 As thin film is 14000 cm 2
/ Vs, sheet resistance is 360Ω / □, electron concentration 0.8
It was 3 × 10 18 cm −3 . It was also confirmed that this thin film formed a quantum well.
【0108】以下、実施例4と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4.
【0109】膜特性は後出の表3に、素子の特性は表4
に示した。Table 3 shows the film characteristics, and Table 4 shows the device characteristics.
It was shown to.
【0110】表4に示したように、実施例18のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で205mVという大きなホール出力電圧を有
する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール
出力電圧の2倍の値である。また、定電圧での、ホール
出力電圧の温度変化は100℃以上においても小さく優
れた温度特性を示している。また、素子抵抗値の温度変
化も180℃程度まで全く低下することもなく、優れた
温度特性を有していることがわかった。標準的なミニモ
ールド型で樹脂モールドして製作した素子は、熱放散の
係数は2.3mW/℃程であり、この素子は、100〜
180℃という従来不可能である高温に於いても使用で
きることが明らかとなった。また、低温側での使用は、
ー60℃でも問題はなく、広い温度範囲で信頼性のある
ことがわかった。このように本発明の磁気センサの一つ
であるホール素子は、磁界でのホール出力電圧が大きく
即ち高感度で、かつ高温まで使用でき、信頼性も極めて
高い。As shown in Table 4, the Hall element of Example 18 has a large Hall output voltage of 205 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at a rated input voltage. This value is twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature change of the Hall output voltage at a constant voltage is small even at 100 ° C. or more, indicating excellent temperature characteristics. In addition, the temperature change of the element resistance did not drop to about 180 ° C. at all, indicating that the element had excellent temperature characteristics. The element manufactured by resin molding with a standard mini-mold type has a coefficient of heat dissipation of about 2.3 mW / ° C.
It has been clarified that it can be used even at a high temperature of 180 ° C., which is not possible conventionally. In addition, use on the low temperature side,
There was no problem even at -60 ° C, and it was found that it was reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0111】(実施例19)直径2インチのGaAs基
板の表面にMBE法により第一化合物半導体層としてノ
ンドープのAl0.8 Ga0.2 As0.75Sb0.25を1.0
μm成長させた。次にセンサ層としてノンドープIn
0.3 Ga0.7 Asを150Å成長させた。次に、第二化
合物半導体層としてノンドープのAl0.8 Ga0.2 As
0.75Sb0.25を500Å成長させ、さらにキャップ層と
してGaAs0.75Sb0.25を100Å成長させた。この
In0.3 Ga0.7 As薄膜の電子移動度の値は1000
0cm2/Vs、シート抵抗値は400Ω/□、電子濃
度1.04×1018cm-3であった。この薄膜は量子井
戸を形成していることも確認された。(Example 19) Non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.75 Sb 0.25 was applied as a first compound semiconductor layer to a surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE.
μm was grown. Next, as a sensor layer, non-doped In
0.3 Ga 0.7 As was grown at 150 °. Next, as the second compound semiconductor layer, non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As
0.75 Sb 0.25 was grown at 500 °, and GaAs 0.75 Sb 0.25 was grown as a cap layer at 100 °. The electron mobility value of this In 0.3 Ga 0.7 As thin film is 1000
The sheet resistance was 0 cm 2 / Vs, the sheet resistance was 400 Ω / □, and the electron concentration was 1.04 × 10 18 cm −3 . It was also confirmed that this thin film formed a quantum well.
【0112】以下、実施例4と同様にしてホール素子を
製作した。Hereinafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4.
【0113】膜特性は後出の表3に、素子の特性は表4
に示した。Table 3 shows the film characteristics, and Table 4 shows the device characteristics.
It was shown to.
【0114】表4に示したように、実施例19のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で150mVという大きなホール出力電圧を有
する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール
出力電圧の1.5倍以上の値である。また、定電圧で
の、ホール出力電圧の温度変化は100℃以上において
も小さく優れた温度特性を示している。また、素子抵抗
値の温度変化も180℃程度まで全く低下することもな
く、優れた温度特性を有していることがわかった。標準
的なミニモールド型で樹脂モールドして製作した素子
は、熱放散の係数は2.3mW/℃程であり、この素子
は、100〜180℃という従来不可能である高温に於
いても使用できることが明らかとなった。また、低温側
での使用は、ー60℃でも問題はなく、広い温度範囲で
信頼性のあることがわかった。このように本発明の磁気
センサの一つであるホール素子は、磁界でのホール出力
電圧が大きく即ち高感度で、かつ高温まで使用でき、信
頼性も極めて高い。As shown in Table 4, the Hall element of Example 19 has a large Hall output voltage of 150 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at a rated input voltage. This value is 1.5 times or more the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature change of the Hall output voltage at a constant voltage is small even at 100 ° C. or more, indicating excellent temperature characteristics. In addition, the temperature change of the element resistance did not drop to about 180 ° C. at all, indicating that the element had excellent temperature characteristics. The element manufactured by resin molding with a standard mini-mold type has a coefficient of heat dissipation of about 2.3 mW / ° C. This element can be used even at a high temperature of 100 to 180 ° C, which is impossible conventionally. It became clear what we could do. Further, it was found that the use on the low temperature side did not cause any problem even at −60 ° C., and it was found that it was reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0115】(実施例20)直径2インチのGaAs基
板の表面にMBE法により第一化合物半導体層としてノ
ンドープのAl0.8 In0.2 As0.3 Sb0.7 を1.0
μm成長させた。次にセンサ層としてノンドープIn
0.8 Ga0.2 As0.8 Sb0.2 を150Å成長させた。
次に、第二化合物半導体層としてノンドープのAl0.8
In0.2 As0.3 Sb0.7 を500Å成長させた。この
In0.8 Ga0.2 As0.8 Sb0.2 薄膜の電子移動度の
値は15000cm2 /Vs、シート抵抗値は300Ω
/□、電子濃度0.93×1018cm-3であった。この
薄膜は量子井戸を形成していることも確認された。(Example 20) Non-doped Al 0.8 In 0.2 As 0.3 Sb 0.7 as a first compound semiconductor layer was formed on the surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE.
μm was grown. Next, as a sensor layer, non-doped In
0.8 Ga 0.2 As 0.8 Sb 0.2 was grown at 150 °.
Next, as the second compound semiconductor layer, non-doped Al 0.8
In 0.2 As 0.3 Sb 0.7 was grown at 500 °. The In 0.8 Ga 0.2 As 0.8 Sb 0.2 thin film has an electron mobility of 15000 cm 2 / Vs and a sheet resistance of 300 Ω.
/ □, and the electron concentration was 0.93 × 10 18 cm −3 . It was also confirmed that this thin film formed a quantum well.
【0116】以下、実施例9と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 9.
【0117】膜特性は後出の表3に、素子の特性は表4
に示した。Table 3 shows film characteristics, and Table 4 shows device characteristics.
It was shown to.
【0118】表4に示したように、実施例20のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で210mVという大きなホール出力電圧を有
する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール
出力電圧の2倍以上の値である。また、ホール出力電圧
の温度変化は実施例17と同様に小さく、また素子抵抗
値の温度変化も実施例17と同様に180℃程度まで全
く低下することもなく、温度依存性に優れていることが
わかった。標準的なミニモールド型で樹脂モールドして
製作した素子は、熱放散の係数は2.3mW/℃程であ
り、この素子は、100〜180℃という従来不可能で
ある高温に於いても使用できることが明らかとなった。
また、低温側での使用はー60℃でも問題はなく、広い
温度範囲で信頼性のあることがわかった。このように本
発明の磁気センサの一つであるホール素子は、磁界での
ホール出力電圧が大きく即ち高感度で、かつ高温まで使
用でき、信頼性も極めて高い。As shown in Table 4, the Hall element of Example 20 has a large Hall output voltage of 210 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at the rated input voltage. This value is more than twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature change of the Hall output voltage is small as in the seventeenth embodiment, and the temperature change of the element resistance does not drop to about 180 ° C. as in the seventeenth embodiment, and the temperature dependency is excellent. I understood. The element manufactured by resin molding with a standard mini-mold type has a coefficient of heat dissipation of about 2.3 mW / ° C. This element can be used even at a high temperature of 100 to 180 ° C, which is impossible conventionally. It became clear what we could do.
Further, it was found that there was no problem with use at a low temperature side even at −60 ° C., and it was found that the film was reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0119】(比較例6)実施例20と同様に、ノンド
ープのAl0.8 In0.2 As0.7 Sb0.3 を1.0μm
成長させた。次にノンドープIn0.8 Ga0.2 As0.8
Sb0.2 を150Å成長させた。次に、ノンドープのA
l0.8 In0.2 As0.7 Sb0.3 を500Å成長させ
た。この成長薄膜の表面モホロジーは悪く、シート抵抗
値は1050Ωと非常に高く、電子移動度は2200c
m2 /Vsであった。実施例9と同様の方法でホール素
子を作製し、素子特性を測定したところ、そのホール出
力電圧は、30mVと小さく、入力抵抗は2.1kΩと
非常に高かった。また温度特性についてもホール出力電
圧、入力抵抗ともに温度変化が大きく、高温部での入力
抵抗値の低下も大きかった。(Comparative Example 6) Similarly to Example 20, non-doped Al 0.8 In 0.2 As 0.7 Sb 0.3
Grew. Next, non-doped In 0.8 Ga 0.2 As 0.8
Sb 0.2 was grown at 150 °. Next, the non-doped A
l 0.8 In 0.2 As 0.7 Sb 0.3 was grown at 500 °. The surface morphology of this grown thin film is poor, the sheet resistance is very high at 1050Ω, and the electron mobility is 2200 c
m 2 / Vs. A Hall element was fabricated in the same manner as in Example 9, and the element characteristics were measured. The Hall output voltage was as small as 30 mV, and the input resistance was as high as 2.1 kΩ. As for the temperature characteristics, the Hall output voltage and the input resistance both changed greatly in temperature, and the input resistance value in the high-temperature portion was greatly reduced.
【0120】(実施例21)直径2インチのGaAs基
板の表面にMBE法により第一化合物半導体層としてノ
ンドープのAl0.8 In0.2 As0.05Sb0.95を1.0
μm成長させた。次にセンサ層としてノンドープIn
0.8 Ga0.2 As0.5 Sb0.5 を150Å成長させた。
次に、第二化合物半導体層としてノンドープのAl0.8
In0.2 As0.05Sb0.95を500Å成長成長させた。
このIn0.8 Ga0.2 As0.5 Sb0.5薄膜の電子移動
度の値は15000cm2 /Vs、シート抵抗値は29
0Ω/□、電子濃度0.96×1018cm-3であった。
この薄膜は量子井戸を形成していることも確認された。(Example 21) Non-doped Al 0.8 In 0.2 As 0.05 Sb 0.95 was applied as a first compound semiconductor layer to a surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by the MBE method.
μm was grown. Next, as a sensor layer, non-doped In
0.8 Ga 0.2 As 0.5 Sb 0.5 was grown at 150 °.
Next, as the second compound semiconductor layer, non-doped Al 0.8
In 0.2 As 0.05 Sb 0.95 was grown by 500 °.
The In 0.8 Ga 0.2 As 0.5 Sb 0.5 thin film has an electron mobility of 15000 cm 2 / Vs and a sheet resistance of 29.
It was 0 Ω / □ and the electron concentration was 0.96 × 10 18 cm −3 .
It was also confirmed that this thin film formed a quantum well.
【0121】以下、実施例9と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 9.
【0122】膜特性は後出の表3に、素子の特性は表4
に示した。Table 3 shows the film characteristics, and Table 4 shows the device characteristics.
It was shown to.
【0123】表4に示したように、実施例21のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で215mVという大きなホール出力電圧を有
する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール
出力電圧の2倍以上の値である。また、ホール出力電圧
の温度変化は実施例17と同様に小さく、また素子抵抗
値の温度変化も実施例17と同様に180℃程度まで全
く低下することもなく、温度依存性に優れていることが
わかった。標準的なミニモールド型で樹脂モールドして
製作した素子は、熱放散の係数は2.3mW/℃程であ
り、この素子は、100〜180℃という従来不可能で
ある高温に於いても使用できることが明らかとなった。
また、低温側での使用はー60℃でも問題はなく、広い
温度範囲で信頼性のあることがわかった。このように本
発明の磁気センサの一つであるホール素子は、磁界での
ホール出力電圧が大きく即ち高感度で、かつ高温まで使
用でき、信頼性も極めて高い。As shown in Table 4, the Hall element of Example 21 has a large Hall output voltage of 215 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at the rated input voltage. This value is more than twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature change of the Hall output voltage is small as in the seventeenth embodiment, and the temperature change of the element resistance does not drop to about 180 ° C. as in the seventeenth embodiment, and the temperature dependency is excellent. I understood. The element manufactured by resin molding with a standard mini-mold type has a coefficient of heat dissipation of about 2.3 mW / ° C. This element can be used even at a high temperature of 100 to 180 ° C, which is impossible conventionally. It became clear what we could do.
Further, it was found that there was no problem with use at a low temperature side even at −60 ° C., and it was found that the film was reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0124】(実施例22)直径2インチのGaAs基
板の表面にMBE法により第一化合物半導体層としてノ
ンドープのAl0.4 In0.6 As0.05Sb0.95を1,0
μm成長させた。次にセンサ層としてノンドープIn
0.8 Ga0.2 As0.2 Sb0.8 を150Å成長させた。
次に、第二化合物半導体層としてノンドープのAl0.4
In0.6 As0.05Sb0.95を500Å成長成長させた。
このIn0.8 Ga0.2 As0.2 Sb0.8薄膜の電子移動
度の値は16000cm2 /Vs、シート抵抗値は27
0Ω/□、電子濃度0.96×1018cm-3であった。
この薄膜は量子井戸を形成していることも確認された。(Example 22) Non-doped Al 0.4 In 0.6 As 0.05 Sb 0.95 was applied as a first compound semiconductor layer to a surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE method.
μm was grown. Next, as a sensor layer, non-doped In
0.8 Ga 0.2 As 0.2 Sb 0.8 was grown at 150 °.
Next, as the second compound semiconductor layer, non-doped Al 0.4
In 0.6 As 0.05 Sb 0.95 was grown by 500 °.
The In 0.8 Ga 0.2 As 0.2 Sb 0.8 thin film has an electron mobility of 16000 cm 2 / Vs and a sheet resistance of 27.
It was 0 Ω / □ and the electron concentration was 0.96 × 10 18 cm −3 .
It was also confirmed that this thin film formed a quantum well.
【0125】以下、実施例9と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 9.
【0126】膜特性は後出の表3に、素子の特性は表4
に示した。Table 3 shows film characteristics, and Table 4 shows device characteristics.
It was shown to.
【0127】表4に示したように、実施例22のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で230mVという大きなホール出力電圧を有
する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール
出力電圧の2倍以上の値である。また、ホール出力電圧
の温度変化は実施例17と同様に小さく、また素子抵抗
値の温度変化も実施例17と同様に180℃程度まで全
く低下することもなく、温度依存性に優れていることが
わかった。標準的なミニモールド型で樹脂モールドして
製作した素子は、熱放散の係数は2.3mW/℃程であ
り、この素子は、100〜180℃という従来不可能で
ある高温に於いても使用できることが明らかとなった。
また、低温側での使用はー60℃でも問題はなく、広い
温度範囲で信頼性のあることがわかった。このように本
発明の磁気センサの一つであるホール素子は、磁界での
ホール出力電圧が大きく即ち高感度で、かつ高温まで使
用でき、信頼性も極めて高い。As shown in Table 4, the Hall element of Example 22 has a large Hall output voltage of 230 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at a rated input voltage. This value is more than twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature change of the Hall output voltage is small as in the seventeenth embodiment, and the temperature change of the element resistance does not drop to about 180 ° C. as in the seventeenth embodiment, and the temperature dependency is excellent. I understood. The element manufactured by resin molding with a standard mini-mold type has a coefficient of heat dissipation of about 2.3 mW / ° C. This element can be used even at a high temperature of 100 to 180 ° C, which is impossible conventionally. It became clear what we could do.
Further, it was found that there was no problem with use at a low temperature side even at −60 ° C., and it was found that the film was reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0128】(実施例23)直径2インチのGaAs基
板の表面にMBE法により第一化合物半導体層としてノ
ンドープのAl0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84を1.0
μm成長させた。次にSbのみを照射し、1原子層だけ
成長させた。次に、Sbの照射をやめると同時にInの
みを1原子層だけ照射した。引き続いてAsを照射し、
センサ層としてノンドープInAsを150Å成長させ
た。次に、再びInのみを1原子層だけ照射し、Inの
照射をやめると同時にSbのみを照射した。Sbを1原
子層形成後、第二化合物半導体層としてノンドープのA
l0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84を500Å成長させ、
さらにキャップ層としてGaAs0.16Sb0.84を100
Å成長させた。このInAs薄膜の電子移動度の値は2
1000cm2 /Vs、シート抵抗値は205Ω/□、
電子濃度0.97×1018cm-3であった。InAs層
とAl0.8 Ga0.2 As0.16Sb0.84層の界面にInー
Sbの結合種を形成することによって電子移動度は大幅
に向上した。(Example 23) Non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 was applied as a first compound semiconductor layer to a surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by MBE.
μm was grown. Next, only Sb was irradiated to grow only one atomic layer. Next, at the same time as the irradiation of Sb was stopped, only In was irradiated to only one atomic layer. Subsequently, As is irradiated,
Non-doped InAs was grown at 150 ° as a sensor layer. Next, only In was irradiated again with only one atomic layer, and the irradiation of In was stopped, and at the same time, only Sb was irradiated. After forming one atomic layer of Sb, a non-doped A
l 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 is grown at 500 °
Further, GaAs 0.16 Sb 0.84 is added as a cap layer to 100
ÅGrowed. The electron mobility value of this InAs thin film is 2
1000 cm 2 / Vs, sheet resistance value is 205 Ω / □,
The electron concentration was 0.97 × 10 18 cm −3 . By forming In—Sb bonding species at the interface between the InAs layer and the Al 0.8 Ga 0.2 As 0.16 Sb 0.84 layer, the electron mobility was greatly improved.
【0129】以下、実施例4と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4.
【0130】膜特性は後出の表3に、素子の特性は表4
に示した。Table 3 shows film characteristics, and Table 4 shows device characteristics.
It was shown to.
【0131】表4に示したように、実施例23のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で260mVという大きなホール出力電圧を有
する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール
出力電圧の3倍以上の値である。また、ホール出力電圧
の温度特性は実施例12と同様であり、100℃以上に
おいてもよい温度特性を示した。また素子抵抗値の温度
変化も実施例12と同様に150℃程度まで全く低下す
ることもなく、温度依存性に優れていることがわかっ
た。標準的なミニモールド型で樹脂モールドして製作し
た素子は、熱放散の係数は2.3mW/℃程であり、こ
の素子は、100〜150℃という従来不可能である高
温に於いても使用できることが明らかとなった。また、
低温側での使用はー50℃でも問題はなく、広い温度範
囲で信頼性のあることがわかった。このように本発明の
磁気センサの一つであるホール素子は、磁界でのホール
出力電圧が大きく即ち高感度で、かつ高温まで使用で
き、信頼性も極めて高い。As shown in Table 4, the Hall element of Example 23 has a large Hall output voltage of 260 mV in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G at the rated input voltage. This value is three times or more the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature characteristics of the Hall output voltage were the same as those in Example 12, and showed good temperature characteristics even at 100 ° C. or higher. Also, the temperature change of the element resistance did not drop at all to about 150 ° C. as in the case of Example 12, indicating that the temperature dependency was excellent. The element manufactured by resin molding with a standard mini-mold type has a coefficient of heat dissipation of about 2.3 mW / ° C. This element can be used even at a high temperature of 100 to 150 ° C, which is impossible conventionally. It became clear what we could do. Also,
The use on the low temperature side did not cause any problem even at -50 ° C, and it was found that it was reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0132】(実施例24)直径2インチのGaAs基
板の表面にMBE法により第一化合物半導体層としてノ
ンドープのAl0.8 Ga0.2 As0.32Sb0.68を1.0
μm成長させた。次にSbのみを照射し、1原子層だけ
成長させた。次に、Sbの照射をやめると同時にInの
みを1原子層だけ照射した。引き続いてAsとGaを照
射し、センサ層としてノンドープIn0.8 Ga0.2 As
を150Å成長させた。次に、再びInのみを1原子層
だけ照射し、Inの照射をやめると同時にSbのみを照
射した。Sbを1原子層形成後、第二化合物半導体層と
してノンドープのAl0.8 Ga0.2 As0.32Sb0.68を
500Å成長させ、さらにキャップ層としてGaAs
0.32Sb0.68を100Å成長させた。このIn0.8 Ga
0.2 As薄膜の電子移動度の値は16000cm2 /V
s、シート抵抗値は300Ω/□、電子濃度0.87×
1018cm-3であった。In0.8 Ga0.2 As層とAl
0.8 Ga0、2 As0.32Sb0.68層の界面にInーSbの
結合種を形成することによって電子移動度は大幅に向上
した。EXAMPLE 24 A non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.32 Sb 0.68 was formed as a first compound semiconductor layer on a surface of a GaAs substrate having a diameter of 2 inches by the MBE method.
μm was grown. Next, only Sb was irradiated to grow only one atomic layer. Next, at the same time as the irradiation of Sb was stopped, only In was irradiated to only one atomic layer. Subsequently, As and Ga are irradiated, and non-doped In 0.8 Ga 0.2 As is used as a sensor layer.
Was grown 150 °. Next, only In was irradiated again with only one atomic layer, and the irradiation of In was stopped, and at the same time, only Sb was irradiated. After forming one atomic layer of Sb, non-doped Al 0.8 Ga 0.2 As 0.32 Sb 0.68 is grown as a second compound semiconductor layer at 500 °, and GaAs is further formed as a cap layer.
0.32 Sb 0.68 was grown at 100 ° . This In 0.8 Ga
The electron mobility value of the 0.2 As thin film is 16000 cm 2 / V
s, sheet resistance 300Ω / □, electron concentration 0.87 ×
It was 10 18 cm -3 . In 0.8 Ga 0.2 As layer and Al
By forming In—Sb bonding species at the interface of the 0.8 Ga 0 , 2 As 0.32 Sb 0.68 layer, the electron mobility was greatly improved.
【0133】以下、実施例4と同様にしてホール素子を
製作した。Thereafter, a Hall element was manufactured in the same manner as in Example 4.
【0134】膜特性は後出の表3に、素子の特性は表4
に示した。Table 3 shows the film characteristics, and Table 4 shows the device characteristics.
It was shown to.
【0135】表4に示したように、実施例24のホール
素子は定格入力電圧に於いて、500Gの磁束密度を持
つ磁界中で225mVという大きなホール出力電圧を有
する。この値は、平均的なGaAsホール素子のホール
出力電圧の2倍以上の値である。また、ホール出力電圧
の温度特性は実施例17と同様であり、100℃以上に
おいてもよい温度特性を示した。また素子抵抗値の温度
変化も実施例17と同様に180℃程度まで全く低下す
ることもなく、温度依存性に優れていることがわかっ
た。標準的なミニモールド型で樹脂モールドして製作し
た素子は、熱放散の係数は2.3mW/℃程であり、こ
の素子は、100〜180℃という従来不可能である高
温に於いても使用できることが明らかとなった。また、
低温側での使用はー60℃でも問題はなく、広い温度範
囲で信頼性のあることがわかった。このように本発明の
磁気センサの一つであるホール素子は、磁界でのホール
出力電圧が大きく即ち高感度で、かつ高温まで使用で
き、信頼性も極めて高い。As shown in Table 4, the Hall element of Example 24 has a large Hall output voltage of 225 mV at a rated input voltage in a magnetic field having a magnetic flux density of 500 G. This value is more than twice the average Hall output voltage of the GaAs Hall element. Further, the temperature characteristics of the Hall output voltage were the same as those in Example 17, and showed a good temperature characteristic even at 100 ° C. or higher. In addition, the temperature change of the element resistance did not drop at all to about 180 ° C. as in Example 17, indicating that the device had excellent temperature dependency. The element manufactured by resin molding with a standard mini-mold type has a coefficient of heat dissipation of about 2.3 mW / ° C. This element can be used even at a high temperature of 100 to 180 ° C, which is impossible conventionally. It became clear what we could do. Also,
The use on the low temperature side did not cause any problem even at −60 ° C., and it was found that it was reliable over a wide temperature range. As described above, the Hall element, which is one of the magnetic sensors of the present invention, has a large Hall output voltage in a magnetic field, that is, high sensitivity, can be used up to high temperatures, and has extremely high reliability.
【0136】以上、これまでの結果をまとめると表1〜
表4のようになる。表2および表4中で温度特性を示す
ランクA、BおよびCは、Aは温度特性が非常に優れ、
高温においても素子抵抗値の低下は全く見られない。B
は温度特性は優れているが、高温において若干の素子抵
抗値の低下が見られるが実用上支障のないもので、Cは
高温部での素子抵抗値の低下が大きく、実用上温度特性
に問題がある、ことを表している。The above results are summarized in Tables 1 and 2.
Table 4 below. Ranks A, B and C indicating the temperature characteristics in Tables 2 and 4 are as follows: A is very excellent in temperature characteristics,
Even at a high temperature, no decrease in the element resistance is observed. B
Has excellent temperature characteristics, but shows a slight decrease in element resistance at high temperatures, but does not hinder practical use. C has a large decrease in element resistance at high temperatures, which is a problem in practical temperature characteristics. To indicate that there is.
【0137】[0137]
【表1】 [Table 1]
【0138】[0138]
【表2】 [Table 2]
【0139】[0139]
【表3】 [Table 3]
【0140】[0140]
【表4】 [Table 4]
【0141】以上、本発明を実施例によって述べたが、
本発明はこれらに限定されるものではなく、さらに、本
発明に基づいた多くの例があり、多様な応用が可能であ
り、これらはすべて本発明の範囲である。As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these, and further, there are many examples based on the present invention, and various applications are possible, all of which are within the scope of the present invention.
【0142】[0142]
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の半導体セン
サは、磁気センサとして、従来にない、高感度、高出力
の磁気センサである。また、薄膜形成や素子形成プロセ
スは、大量生産が可能であり、工学的に有益な技術であ
る。さらに、結晶性のよいInx Ga1-x Asy Sb
1-y(0< X≦1.0, 0≦y ≦1.0)薄膜層を感磁部としてお
り、磁気センサ出力や素子抵抗値の温度依存性も小さ
く、また素子抵抗値が高温まで低下しないため、耐熱
性、耐圧も大きく、使用できる温度範囲も広く信頼性も
高い。このため、従来できなかった広い応用が可能であ
り、産業上の有用性は計り知れない。As described above, the semiconductor sensor of the present invention is a high-sensitivity, high-output magnetic sensor that has never existed as a magnetic sensor. In addition, thin film formation and element formation processes can be mass-produced and are engineeringly useful techniques. Furthermore, good crystallinity In x Ga 1-x As y Sb
1-y (0 <X ≦ 1.0, 0 ≦ y ≦ 1.0) The thin film layer is used as the magnetic sensing part, and the temperature dependence of the magnetic sensor output and the element resistance is small. High heat resistance and pressure resistance, wide usable temperature range and high reliability. For this reason, a wide range of applications that could not be achieved conventionally are possible, and the industrial usefulness is immense.
【図1】本発明の磁気センサの基本となる実施例とし
て、ホール素子の構造を示す断面図および上面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view and a top view showing the structure of a Hall element as a basic embodiment of a magnetic sensor of the present invention.
【図2】第二の化合物半導体層を有する本発明の他の実
施例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention having a second compound semiconductor layer.
【図3】第一、及び、第二の化合物半導体層から電子を
供給する構造を有する実施例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment having a structure in which electrons are supplied from first and second compound semiconductor layers.
【図4】InAs層と第一化合物半導体層の界面結合種
を拡大した模式図である。FIG. 4 is an enlarged schematic view of the interface bonding species between the InAs layer and the first compound semiconductor layer.
【図5】本発明の磁気センサの1例である磁気抵抗素子
の例を示す断面図および上面図である。5A and 5B are a cross-sectional view and a top view illustrating an example of a magnetoresistive element which is an example of the magnetic sensor of the present invention.
【図6】本発明の磁気センサの1例であるホール素子と
IC回路の形成されたSiICのチップとが同一パッケ
イジ内にモールドされた本発明のハイブリッド磁気セン
サの例を示す模式的断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a hybrid magnetic sensor of the present invention in which a Hall element, which is an example of the magnetic sensor of the present invention, and a SiIC chip on which an IC circuit is formed are molded in the same package. is there.
【図7】本発明の実施例1におけるホール出力電圧の温
度特性を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating a temperature characteristic of a Hall output voltage according to the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の実施例1における素子抵抗値の温度変
化を示す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram illustrating a temperature change of an element resistance value according to the first embodiment of the present invention.
【図9】本発明の実施例5におけるホール出力電圧の温
度特性を示す特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram showing a temperature characteristic of a Hall output voltage in Embodiment 5 of the present invention.
【図10】本発明の実施例5における素子抵抗値の温度
変化を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing a temperature change of an element resistance value in Example 5 of the present invention.
【図11】本発明の実施例12におけるホール出力電圧
の温度特性を示す特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram showing a temperature characteristic of a Hall output voltage in Example 12 of the present invention.
【図12】本発明の実施例12における素子抵抗値の温
度変化を示す特性図である。FIG. 12 is a characteristic diagram showing a temperature change of an element resistance value in Example 12 of the present invention.
【図13】本発明の実施例17におけるホール出力電圧
の温度特性を示す特性図である。FIG. 13 is a characteristic diagram showing a temperature characteristic of a Hall output voltage in Example 17 of the present invention.
【図14】本発明の実施例17における素子抵抗値の温
度変化を示す特性図である。FIG. 14 is a characteristic diagram showing a temperature change of an element resistance value in Example 17 of the present invention.
1 基板 2 第一化合物半導体層 3 センサ層 4 オーム性の電極 5 ボンディングのための電極 6 第二化合物半導体層 7 ドナー不純物 8 パッシベーション層 9 ドナー不純物 10 ショートバー電極 11 磁気センサチップ 12 SiICチップ 13 アイランド部 14 リード 15 ワイヤ 16 モールド樹脂 Reference Signs List 1 substrate 2 first compound semiconductor layer 3 sensor layer 4 ohmic electrode 5 electrode for bonding 6 second compound semiconductor layer 7 donor impurity 8 passivation layer 9 donor impurity 10 short bar electrode 11 magnetic sensor chip 12 SiIC chip 13 island Part 14 Lead 15 Wire 16 Mold resin
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩渕 達郎 静岡県富士市鮫島2番地の1 旭化成工業 株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Tatsuro Iwabuchi 2-1, Samejima, Fuji City, Shizuoka Prefecture Asahi Kasei Corporation
Claims (16)
AsおよびPからなる群より選択されるSbを含む3元
素以上の高抵抗な第一化合物半導体層と、該層の上に形
成されたInAs薄膜からなる半導体層を有し、該第一
化合物半導体がInAsの格子定数の±5%以内の格子
定数を有し、かつ、InAsより大きなバンドギャップ
エネルギーを有していることを特徴とする化合物半導体
を含む積層体。1. An Al, Ga, In, and Al substrate formed on a substrate.
A first compound semiconductor layer having a high resistance of at least three elements containing Sb selected from the group consisting of As and P, and a semiconductor layer formed of an InAs thin film formed on the layer; Has a lattice constant within ± 5% of the lattice constant of InAs, and has a band gap energy larger than that of InAs.
AsおよびPからなる群より選択されるSbを含む3元
素以上の高抵抗な第一化合物半導体層と、該層の上に形
成されたInx Ga1-x As(0<x <1.0)薄膜からなる
半導体層を有し、該第一化合物半導体がInx Ga1-x
Asの格子定数の±5%以内の格子定数を有し、かつ、
Inx Ga1-x Asより大きなバンドギャップエネルギ
ーを有していることを特徴とする化合物半導体を含む積
層体。2. An Al, Ga, In, and Al substrate formed on a substrate.
A high resistance first compound semiconductor layer containing three or more elements containing Sb selected from the group consisting of As and P, and an In x Ga 1-x As (0 <x <1.0) thin film formed on the layer Having a semiconductor layer of In x Ga 1-x
Has a lattice constant within ± 5% of the lattice constant of As, and
A laminate including a compound semiconductor, which has a band gap energy larger than In x Ga 1-x As.
AsおよびPからなる群より選択されるSbを含む3元
素以上の高抵抗な第一化合物半導体層と、該層の上に形
成されたInx Ga1-x Asy Sb1-y 薄膜からなる半
導体層を有し、該第一化合物半導体がInx Ga1-x A
sy Sb1-y の格子定数の±5%以内の格子定数を有
し、かつ、Inx Ga1-x Asy Sb1-y より大きなバ
ンドギャップエネルギーを有していることを特徴とする
化合物半導体を含む積層体。3. An Al, Ga, In, and Al substrate formed on a substrate.
A first compound semiconductor layer of high resistance more than 3 elements including Sb is selected from the group consisting of As and P, consisting of In x Ga 1-x As y Sb 1-y thin film formed on the layer A semiconductor layer, wherein the first compound semiconductor is In x Ga 1-x A
s y Sb 1-y has a lattice constant within ± 5% of the lattice constant of, and characterized in that it has a larger band gap energy than the In x Ga 1-x As y Sb 1-y A laminate including a compound semiconductor.
が、5×1016〜8×1018/cm3 の範囲であることを
特徴とする請求項1ないし3のいずれかの項に記載の積
層体。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein an electron concentration of the semiconductor layer composed of the thin film is in a range of 5 × 10 16 to 8 × 10 18 / cm 3 . Laminate.
がドープされていることを特徴とする請求項1ないし4
のいずれかの項に記載の積層体。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first compound semiconductor layer is doped with a donor impurity.
The laminate according to any one of the above items.
物がドープされていることを特徴とする請求項1ないし
5のいずれかの項に記載の積層体。6. The laminate according to claim 1, wherein a donor layer is doped in the semiconductor layer made of the thin film.
Seのいずれかであることを特徴とする請求項5または
6に記載の積層体。7. The method according to claim 1, wherein the donor impurity is Si, S, Ge,
The laminate according to claim 5, wherein the laminate is any one of Se.
抵抗な第二化合物半導体層が形成されていて、該第二化
合物半導体が、前記薄膜からなる半導体層の格子定数の
±5%以内の格子定数を有し、かつ、前記薄膜からなる
半導体層より大きなバンドギャップエネルギーを有して
いることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかの項
に記載の積層体。8. A high-resistance second compound semiconductor layer is formed on an upper surface of the semiconductor layer composed of the thin film, and the second compound semiconductor is within ± 5% of a lattice constant of the semiconductor layer composed of the thin film. The laminate according to any one of claims 1 to 3, wherein the laminate has the following lattice constant and a band gap energy larger than that of the semiconductor layer formed of the thin film.
が、5×1016〜8×1018/cm3 の範囲であることを
特徴とする請求項8記載の積層体。9. The laminate according to claim 8, wherein an electron concentration of the semiconductor layer formed of the thin film is in a range of 5 × 10 16 to 8 × 10 18 / cm 3 .
二化合物半導体層の両方、もしくはいずれか一方にドナ
ー不純物がドープされていることを特徴とする請求項7
ないし9のいずれかの項に記載の積層体。10. The semiconductor device according to claim 7, wherein at least one of said first compound semiconductor layer and said second compound semiconductor layer is doped with a donor impurity.
10. The laminate according to any one of items 9 to 9.
純物がドープされていることを特徴とする請求項8ない
し10のいずれかの項に記載の積層体。11. The laminate according to claim 8, wherein a donor impurity is doped in the semiconductor layer made of the thin film.
e、Seのいずれかであることを特徴とする請求項10
または11に記載の積層体。12. The method according to claim 12, wherein the donor impurity is Si, S, G
11. It is any one of e and Se.
Or the laminate according to 11.
%以内の格子定数を有しており、かつInAsより大き
いバンドギャップエネルギーを有するAl,Ga,I
n,AsおよびPからなる群より選択されるSbを含む
3元素以上の高抵抗な第一化合物半導体層を形成する工
程と、該層の上にInAs薄膜からなる半導体層を形成
する工程を有することを特徴とする化合物半導体を含む
積層体の製造方法。13. An InAs lattice constant of ± 5 on a substrate.
%, Al, Ga, I having a lattice constant within% and having a band gap energy larger than
a step of forming a high-resistance first compound semiconductor layer containing three or more elements containing Sb selected from the group consisting of n, As, and P; and a step of forming a semiconductor layer made of an InAs thin film on the layer. A method of manufacturing a laminate including a compound semiconductor.
定数の±5%以内の格子定数を有しており、かつInx
Ga1-x Asより大きいバンドギャップエネルギーを有
するAl,Ga,In,AsおよびPからなる群より選
択されるSbを含む3元素以上の高抵抗な第一化合物半
導体層を形成する工程と、該層の上にInx Ga1-x A
s(0<x<1.0)薄膜からなる半導体層を形成する
工程を有することを特徴とする化合物半導体を含む積層
体の製造方法。14. has a In x Ga 1-x As lattice constant within ± 5% of the lattice constant of over a substrate, and In x
Forming a high-resistance first compound semiconductor layer of at least three elements including Sb selected from the group consisting of Al, Ga, In, As and P having a band gap energy larger than Ga 1-x As; In x Ga 1-x A on the layer
s (0 <x <1.0) A method for manufacturing a laminate including a compound semiconductor, comprising a step of forming a semiconductor layer composed of a thin film.
1-y の格子定数の±5%以内の格子定数を有しており、
かつ、Inx Ga1-x Asy Sb1-y より大きいバンド
ギャップエネルギーを有するAl,Ga,In,Asお
よびPからなる群より選択されるSbを含む3元素以上
の高抵抗な第一化合物半導体層を形成する工程と、該層
の上にInx Ga1-x Asy Sb1-y(0 <x ≦1.0 , 0
≦y <1.0)薄膜からなる半導体層を形成する工程を有す
ることを特徴とする化合物半導体を含む積層体の製造方
法。15. A top of the substrate In x Ga 1-x As y Sb
It has a lattice constant within ± 5% of the lattice constant of 1-y ,
And, In x Ga 1-x As y Sb 1-y Al having a larger band-gap energy, Ga, In, the first compound, high resistance more than 3 elements including Sb is selected from the group consisting of As and P forming a semiconductor layer, in x Ga 1-x as y Sb 1-y (0 <x ≦ 1.0 on the layer, 0
≦ y <1.0) A method for producing a laminate including a compound semiconductor, comprising a step of forming a semiconductor layer composed of a thin film.
該半導体層の格子定数の±5%以内の格子定数を有し、
前記半導体層より大きいバンドギャップエネルギーを有
しており、かつ高抵抗な第二化合物半導体層を形成する
工程を有することを特徴とする請求項13ないし15の
いずれかの項に記載の積層体の製造方法。16. The semiconductor device according to claim 16, wherein:
Having a lattice constant within ± 5% of the lattice constant of the semiconductor layer;
The laminate according to claim 13, further comprising a step of forming a second compound semiconductor layer having a band gap energy higher than that of the semiconductor layer and having a high resistance. Production method.
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