DE69936461T2 - Magnetsensor und zugehöriges herstellungsverfahren - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterdünnfilm-Magnetsensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Magnetsensoren, wie z.B. eine Magnetwiderstandsvorrichtung oder eine Hallvorrichtung, bei denen ein Verbindungshalbleiterdünnfilm mit einer hohen Elektronenbeweglichkeit, wie z.B. InSb, eingesetzt wird, können ein statisches Magnetfeld erfassen bzw. detektieren und einen Drehwinkel oder eine Drehzahl selbst bei einer hohen oder niedrigen Drehzahl erfassen. Daher werden solche Sensoren als Magnetsensoren für kleine Gleichstrommotoren verbreitet verwendet.
  • InSb weist jedoch ein Problem dahingehend auf, dass es die strengen Anforderungen der sich in letzter Zeit erweiternden Anwendungen von Magnetsensoren nur schwer erfüllen kann. Beispielsweise weist ein Magnetsensor, bei dem InSb eingesetzt wird, eine hohe Empfindlichkeit und sehr gute Eigenschaften in der Nähe von Raumtemperatur auf. Da jedoch der Widerstand eines Magneterfassungsteils stark von der Temperatur abhängt, neigt ein Magnetsensor, bei dem InSb eingesetzt wird, bei niedrigen Temperaturen unter –40°C dazu, aufgrund der beträchtlichen Zunahme des Widerstands der Vorrichtung elektrische Störungen zu empfangen. Ferner führen bei hohen Temperaturen, die 120°C übersteigen, Zunahmen des Ansteuerstroms aufgrund einer starken Verminderung des Wiederstands der Vorrichtung zu Schwierigkeiten bei der Ansteuerung. D.h., InSb weist eine maximale Temperaturvariationsrate des Widerstands von –2%/°C und somit eine starke Temperaturabhängigkeit auf. Die Temperaturvariationsrate βR des Widerstands wird durch die folgende Gleichung bestimmt: Temperaturvariationsrate βR (%/°C) = (1/R)dR/dT × 100.
  • In der vorliegenden Erfindung steht eine kleine Temperaturvariation des Widerstands im Allgemeinen für einen kleinen Wert der Temperaturvariationsrate βR (%/°C).
  • In letzter Zeit werden Magnetsensoren verbreitet als kontaktlose Sensoren verwendet und es gibt immer mehr Anwendungsgebiete für solche Sensoren. In diesem sich in letzter Zeit ausbreitenden Anwendungsgebiet von Magnetsensoren nehmen die Anforderungen bezüglich der Verwendung von Magnetsensoren als kontaktlose Sensoren. im Vergleich zu Anwendungen des Standes der Technik selbst unter Bedingungen niedrigerer Temperaturen oder höheren Temperaturen zu. Im Allgemeinen besteht eine Tendenz dahingehend, dass der Tem peraturbereich, bei dem der Magnetsensor angesteuert wird, erweitert wird. Bei der Anwendung kleiner Motoren, die in herkömmlichen Videorekordern oder Personalcomputern verwendet werden, war der Magnetsensor ausreichend, wenn er in einem Temperaturbereich bei etwa Raumtemperatur verwendbar war, wie z.B. im Bereich von etwa –20°C bis 80°C (Ansteuertemperaturbereich von im Wesentlichen 100°C). In einem kontaktlosen Magnetsensor für ein Automobil bzw. Kraftfahrzeug oder einem industriellen kontaktlosen Magnetsensor, bei dem davon ausgegangen wird, dass der Bedarf dafür ansteigt, ist eine Verwendung in dem Temperaturbereich von –50°C bis 150°C (Ansteuertemperaturbereich von im Wesentlichen 200°C) erforderlich.
  • Da InSb eine hohe Temperaturabhängigkeit mit einer negativen Temperaturvariationsrate aufweist, weist ein InSb-Sensor einen hohen Widerstand bei einer niedrigen Temperatur und einen niedrigen Widerstand bei einer hohen Temperatur auf. Wenn sich die Temperatur von –50°C auf +150°C ändert, beträgt der Widerstand bei –50°C das 28- bis 30-fache (das 54-fache, wenn die Temperaturvariationsrate des Widerstands –2% beträgt) des Widerstands bei +150°C. Als ein Ergebnis wird die Variation des Eigenwiderstands als Resultat zu einer Variation des Eingangswiderstands des Magnetsensors und als Ergebnis wird bei hohen Temperaturen ein Ausfall oder dergleichen aufgrund eines Wirbelstroms erzeugt, ein höherer Ansteuereingangsstrom wird erforderlich und in einer kleinen integrierten Ansteuerschaltung wird ein stabiles Ansteuern der Vorrichtung schwierig. D.h., es ist eine komplexe und teure Ansteuerschaltung erforderlich.
  • Ferner wird der Vorrichtungswiderstand bei niedrigen Temperaturen sehr hoch, was zu einem starken Einfluss magnetischer Streustörungen führt oder aufgrund von Störungen einen fehlerhaften Betrieb verursacht. Als Ergebnis ist der Magnetsensor nur in sehr beschränkten Fällen verwendbar und dessen Vorteil als kontaktloser Sensor wurde nicht ausreichend genutzt.
  • Wenn ein solcher Magnetsensor, eine Stromversorgung zum Ansteuern des Magnetsensors und eine Steuerschaltung des Magnetsensors zum Verstärken der Magnetfelderfassungsausgangsleistung in einer geringen Größe bei niedrigen Kosten und mit hoher Leistung realisiert werden sollen, ist eine solche Temperaturabhängigkeit des Widerstands aufgrund des Materials ein großes Problem. Beispielsweise muss das maximale Verhältnis des Widerstands bei –50°C und des Widerstands bei 150°C innerhalb des 15-fachen, bezogen auf den Absolutwert, liegen.
  • EP 0 548 375 und EP 0 450 601 beschreiben Magnetsensoren gemäß der Definition im Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme der Magnetsensoren des Standes der Technik gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Magnetsensors, der mit einer einfachen Ansteuerschaltung mit einer hohen Empfindlichkeit, einer geringen Temperaturabhängigkeit und in einem breiten Temperaturbereich betrieben werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Magnetsensors, der in dem Bereich von –50°C bis 150°C mit einer hohen Zuverlässigkeit und durch eine kleine, kostengünstige Ansteuerschaltung angesteuert werden kann. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hochempfindlichen, sehr zuverlässigen Magnetsensor bereitzustellen, der eine geringe Änderung des Eingangswiderstands des Magnetsensors zwischen einer niedrigen Temperatur (z.B. –50°C, bei der es sich um eine erforderliche niedrigere Grenztemperatur handelt) und einer hohen Temperatur (z.B. 150°C, bei der es sich um eine erforderliche höhere Grenztemperatur handelt) aufweist.
  • Ferner wird beim Ansteuern des Magnetsensors in einem breiten Temperaturbereich von niedrigen zu hohen Temperaturen eine große thermische Belastung durch eine Verkapselung des Magnetsensors ausgeübt, und eine Passivierungstechnologie zum Schützen des Magneterfassungsteils vor einer neuen thermischen Belastung ist erforderlich, und die Erfüllung solcher Anforderungen ist ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
  • Diese Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung gemäß der Definition in den Ansprüchen 1 und 16 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • 1 ist ein Graph, der die Temperaturabhängigkeit des Widerstands eines InSb-Dünnfilms zeigt,
  • 2A ist ein Ebenendiagramm einer erfindungsgemäßen Hallvorrichtung,
  • 2B ist ein Schnittdiagramm der Hallvorrichtung,
  • 3 ist ein Schnittdiagramm, das schematisch einen Zustand zeigt, bei dem die erfindungsgemäße Hallvorrichtung mit einem Anschluss versehen und in einem Harz verkapselt ist,
  • 4 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration einer erfindungsgemäßen Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen zeigt,
  • 5A ist ein Ebenendiagramm, das eine Konfiguration einer erfindungsgemäßen Magnetwiderstandsvorrichtung zeigt,
  • 5B ist ein Schnittdiagramm der in der 5A gezeigten Magnetwiderstandsvorrichtung,
  • 6A bis 6C sind Schnittdiagramme, die eine Dünnfilmstapelstruktur in einem Magneterfassungsteil eines erfindungsgemäßen Magnetsensors zeigen,
  • 7A bis 7C sind Schnittdiagramme, die eine Dünnfilmstapelstruktur in einem Magneterfassungsteil eines erfindungsgemäßen Magnetsensors zeigen,
  • 8 ist ein Schaltungsdiagramm eines Magnetsensors, der mit einem integrierten Siliziumschaltungschip verkapselt ist,
  • 9A ist ein Ebenendiagramm einer Hallvorrichtung, die in der Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist,
  • 9B ist ein Schnittdiagramm der in der 9A gezeigten Hallvorrichtung,
  • 10A ist ein Schnittdiagramm einer in der Ausführungsform 18 der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Magnetwiderstandsvorrichtung mit zwei Anschlüssen,
  • 10B ist ein Ebenendiagramm der in der 10A gezeigten Magnetwiderstandsvorrichtung.
  • Es gibt einen starken Zusammenhang zwischen der Elektronenkonzentration eines InGaAsSb-Dünnfilms und der Temperaturabhängigkeit des Widerstands. Insbesondere wenn die Elektronenkonzentration höher als 2,1 × 1016/cm3 ist, wird die Temperaturänderung des Widerstands gering, und die Temperaturdrift der Offsetspannung eines resultierenden Magnetsensors und die Störungen werden vermindert.
  • Ein erfindungsgemäßer Magnetsensor wird durch epitaxiales Wachsenlassen eines InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilms mit einer Elektronenkonzentration von 2,1 × 1016/cm3 oder mehr als eine Funktionsschicht des Magneterfassungsteils gebildet. Nachstehend wird in der vorliegenden Beschreibung aus Gründen einer einfachen Beschreibung InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1) gegebenenfalls als InGaAsSb abgekürzt. Der Gehalt aller Zusammensetzungen wird durch die vorstehenden x, y definiert.
  • In der vorliegenden Erfindung muss die Elektronenkonzentration des Dünnfilms 2,1 × 1016/cm3 oder mehr betragen. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Konzentration 5 × 1016/cm3 oder mehr, mehr bevorzugt 6 × 1016/cm3 oder mehr beträgt und 2,1 × 1016 bis 5 × 1018/cm3 ist besonders bevorzugt.
  • Ein Verfahren zur Erhöhung der Elektronenkonzentration des InGaAsSb-Dünnfilms umfasst das Einbringen einer kleinen Menge eines Donoratoms, wie z.B. Si, Te, S, Sn und Se, in die InGaAsSb-Schicht. Da durch ein solches Dotieren mit dem Donoratom die Verminderung des Widerstands der InGaAsSb-Schicht bei hohen Temperaturen vermindert werden kann, kann verhindert werden, dass bei einem resultierenden Magnetsensor ein großer Stromfluss bei hohen Temperaturen auftritt. Ferner besteht ein weiteres Verfahren zur Erhöhung der Elektronenkonzentration des InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilms darin, die Zusammensetzung des Dünnfilms geeignet einzustellen, d.h. die Werte von x und y geeignet innerhalb der Bereiche von 0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 einzustellen.
  • Wenn die Elektronenkonzentration auf ein spezifisches Niveau eingestellt werden kann, kann die Änderung des Widerstands als Funktion der Temperatur auf einen kleinen Wert gedrückt werden, und die Belastung der Steuerschaltung des Magnetsensors, einschließlich einer Schaltung zum Verstärken der Ausgangsleistung des Magnetsensors, einer Stromversorgungsschaltung zum Ansteuern des Magnetsensors und dergleichen, kann vermindert werden. Ferner wird die Herstellung einer Steuerschaltung möglich, bei der die Schaltung selbst nicht kompliziert ist, die Ansteuerleistung und der Ansteuerstrom bei hohen Temperaturen vermindert sind und die Vorrichtung in einem breiten Temperaturbereich angesteuert werden kann. Als Ergebnis wird die Vorrichtungsansteuerschaltung vereinfacht und weist eine geringe Größe auf. Daher sind der Magnetsensor der vorliegenden Erfindung und die Steuerschaltung als eine kleine integrierte Si-Schaltung in einer integrierten Verkapselung enthalten und ein Dünnfilm-Magnetsensor mit hoher Empfindlichkeit, hoher Zuverlässigkeit und geringer Größe kann erhalten werden.
  • Da verhindert werden kann, dass der Widerstand eines dotierten Magnetsensors, wie er beschrieben worden ist, in einem Hochtemperaturbereich abrupt abnimmt, arbeitet er selbst in einem Hochtemperaturbereich von über 100°C ohne abrupte Zunahme des Widerstands (Eingangswiderstands) in einem Niedertemperaturbereich von unter –20°C stabil, und arbeitet selbst in einem Niedertemperaturbereich von unter –20°C stabil. Es wird verhindert, dass die Schaltung zur Verstärkung des Sensorausgangssignals kompliziert wird und die Herstellung eines kostengünstigen Magnetsensors, der über einem breiten Temperaturbereich stabil arbeitet, ist möglich. Der Effekt einer solchen Dotierung ist ein Effekt, der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemeinsam ist. Er ist jedoch nicht auf die in der vorliegenden Erfindung gezeigten Ausführungsformen beschränkt.
  • Das Donoratom zum Dotieren ist nicht speziell beschränkt, solange es sich um ein Donorelement handelt. Si, Te, S, Sn, Se, Ge und dergleichen sind jedoch typische Donoratome. Durch Steuern der Menge des Donoratoms zum Dotieren kann die Elektronenkonzentration in dem InGaAsSb-Dünnfilm auf einen geeigneten Wert eingestellt werden.
  • Der Dotierungseffekt auf InSb wird unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben. Die 1 zeigt einen Fall eines InSb-Dünnfilms, der nicht mit Fremdatomen dotiert ist und eine Elektronenkonzentration von 1,7 × 1016/cm3 aufweist (I), einen Fall, bei dem Si bis zu einer Elektronenkonzentration von 6,6 × 1016/cm3 dotiert ist (II) und einen Fall, bei dem Si bis zu einer Elektronenkonzentration von 16,0 × 1016/cm3 dotiert ist (III), die bezüglich Änderungen des Widerstands in dem Temperaturbereich von –50°C bis 150°C gemessen worden sind. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 und in der 1 gezeigt. Wie es aus der 1 ersichtlich ist, wird durch Dotieren des InSb-Dünnfilms mit Si die Temperaturabhängigkeit des Widerstands vermindert. D.h., in dem Fall von (I), bei dem die undotierte Elektronenkonzentration 1,7 × 1016/cm3 beträgt, beträgt der Widerstand bei –50°C das 31-fache des Widerstands bei 150°C, wodurch eine Verwendung in einem Niedertemperaturbereich schwierig ist. In dem Fall von (II), bei dem die dotierte Elektronenkonzentration 5 × 1016/cm3 oder mehr beträgt, ist eine nahezu flache Linie gezeigt. In dem Fall von (III), bei dem die Elektronenkonzentration 8 × 1016/cm3 beträgt, ist eine noch flachere Linie gezeigt als in dem Fall von (II), bei dem die Elektronenkonzentration niedriger ist als bei (III). Es ist am meisten bevorzugt, dass der Graph des Widerstands gegen die Temperaturänderung horizontal ist. Wenn jedoch der Widerstand bei –50°C höher ist als der Widerstand bei 150°C, liegt er vorzugsweise innerhalb des 15-fachen, mehr bevorzugt innerhalb des 8-fachen. Wenn der Widerstand ferner bei 150°C höher ist als der Widerstand bei –50°C, liegt der Widerstand bei 150°C vorzugsweise innerhalb des 3-fachen, mehr bevorzugt innerhalb des 2-fachen. Tabelle 1
    Temperatur (°C) Widerstand (Ω)
    (I) Si-undotiert (II) Si-dotiert (III) Si-dotiert
    –50 2112 (das 31-fache *) 210 (das 2,7-fache *) 111,9 (das 1,3-fache *)
    0 – 204 112,6
    0,6 573 – –
    24,6 352 – –
    27 – 187 112,3
    50 225 166 110,0
    100 113 115 100,0
    150 68 79 84,2
    • * Die Angaben in Klammern () zeigen das Vielfache des Widerstands bei –50°C bezogen auf den Widerstand bei 150°C.
  • Die Dicke des InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilms, bei dem es sich um die Funktionsschicht eines erfindungsgemäßen Magnetsensors handelt, beträgt im Allgemeinen vorzugsweise 6 μm oder weniger, mehr bevorzugt 2 μm oder weniger, in manchen Fällen mehr bevorzugt 1 μm oder weniger. Ferner kann in dem Fall eines Magnetsensors mit einer hohen Magnetfeldempfindlichkeit und einer kleinen Temperaturabhängigkeit des Widerstands ein Sensor mit überlegenen Eigenschaften mit 0,7 bis 1,2 μm erzeugt werden, was bevorzugt ist. In dem Fall eines Magnetsensors, der einen hohen Eingangswiderstand erfordert, ist der Dünnfilm als Magneterfassungsteil vorzugsweise noch dünner und wird in manchen Fällen mit einer Dicke von 0,1 μm oder weniger erzeugt. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist es dann, wenn die Dicke des Magneterfassungsteil-Dünnfilms 1 μm oder weniger beträgt, bevorzugt, dass eine Pufferschicht (Barriereschicht), bei der es sich um eine Halbleiterisolierschicht oder eine Schicht mit hohem Widerstand mit einer Gitterkonstante handelt, die etwa mit der Gitterkonstante von InGaAsSb übereinstimmt, wie z.B. eine Pufferschicht mit einem Unterschied bei der Gitterkonstante innerhalb von 2%, zwischen dem Dünnfilm und dem Substrat oder auf der Oberfläche des Dünnfilms ausgebildet ist.
  • In der vorliegenden Erfindung kann dann, wenn die Pufferschicht so ausgebildet ist, dass sie den InGaAsSb-Dünnfilm, bei dem es sich um die Funktionsschicht des Magnetsensors handelt, kontaktiert, zur Einstellung der Elektronenkonzentration der Funktionsschicht in der Nähe der Grenzfläche zu der Funktionsschicht die Pufferschicht anstelle der Funktionsschicht mit dem Donoratom dotiert werden. Die Pufferschicht spielt eine Rolle als Schicht zum Einschließen von Elektronen in der Funktionsschicht (InGaAsSb-Dünnfilm). Wenn die Funktionsschicht ein sehr dünner Film von z.B. 500 Å oder weniger ist, können in einem solchen Fall Pufferschichten auf der oberen und der unteren Seite gebildet werden, da die Pufferschicht dazu dient, Elektronen in der Funktionsschicht einzuschließen, und folglich kann die Betriebsschicht zu einer Quantenmulde werden. Alternativ kann die Funktionsschicht einer Quantenmulde mit dem Donoratom dotiert werden.
  • Als Substrat der vorliegenden Erfindung werden im Allgemeinen isolierende oder halbisolierende Halbleiter, wie z.B. GaAs und InP, verwendet. In der vorliegenden Erfindung kann die Oberfläche des Substrats mit einer weiteren isolierenden oder halbisolierenden Oberfläche oder einer Oberflächenschicht mit einem hohen Flächenwiderstand ausgestattet werden. In diesem Fall kann zusätzlich zu den vorstehend genannten isolierenden Substratmaterialien ein Si-Einkristallsubstrat, ein Ferritsubstrat, ein Keramiksubstrat und dergleichen bevorzugt eingesetzt werden. Die Oberflächenorientierung eines Kristalls kann jedwede von (100), (111) oder dergleichen sein und ist nicht speziell beschränkt. Ferner kann die Oberfläche um einen Winkel von 0 bis 10°C zur Oberflächenorientierung geneigt sein. Darüber hinaus kann auch ein Aluminiumoxidsubstrat mit flacher Oberfläche, ein Saphirsubstrat, ein Einkristall-Ferritsubstrat mit einer dünnen Isolierschicht auf der Oberfläche und dergleichen eingesetzt werden. Ein feinerkristallines Ferritsubstrat, das mittels isotropem Hochtemperatur-Heißpressen, d.h. mittels sogenanntem HIP, hergestellt worden ist, kann in der vorliegenden Erfindung als bevorzugtes Isoliersubstrat verwendet werden, wenn auf der Oberfläche eine wärmebeständige Isolierschicht ausgebildet worden ist, obwohl dieses polykristallin ist.
  • Früher konnte dann, wenn der InSb- oder InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilm oder dergleichen als Dünnfilm des Magneterfassungsteils eines Magnetsensors, d.h. als Funktionsschicht eines Magnetsensors verwendet wurde, da die Schutzfilme, wie z.B. Si3N4, SiO2 oder dergleichen, die darauf ausgebildet waren, ein so genannter Passivierungsdünnfilm und der InSb-Dünnfilm, der InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilm und dergleichen, eine große Differenz bei der Gitterkonstante aufweisen, eine Verminderung der Elektronbeweglichkeit von 20 bis 30% manchmal aufgrund einer Wechselwirkung an der Kristallgrenze verursacht werden, was zu einer verminderten Empfindlichkeit des Magnetsensors führt. Da jedoch InSb eine hohe Elektronenbeweglichkeit aufweist und ein gutes Magnetsensormaterial ist, wird der Magnetsensor unter Verwendung von InSb in der Praxis hergestellt, selbst wenn eine große Differenz beim Kristallgitter vorliegt. Da es insbesondere bezüglich der Zuverlässigkeit bevorzugt ist, einen Passivierungsdünnfilm zu bilden, wird eine solche Verschlechterung der Vorrichtungseigenschaften erzeugt. Wenn die Dicke des Magneterfassungsteil-Dünnfilms vermindert wird, um den Energieverbrauch des Magnetsensors zu vermindern und die Empfindlichkeit zu erhöhen, werden die Eigenschaften stark verschlechtert. Daher war es ein wichtiges Problem, die Eigenschaften des InSb- oder InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilms ausreichend zu nutzen und einen hochempfindlichen Magnetsensor zu erzeugen.
  • Zur Lösung des Problems des Standes der Technik ist in der vorliegenden Erfindung als ein bevorzugter Aspekt mindestens eine Schicht der Zwischenschicht so ausgebildet, dass sie direkt mit einem InGaAsSb-Dünnfilm, der den Magneterfassungsteil des Magnetsensors bildet, in Kontakt steht. Die Zwischenschicht ist eine Isolierschicht oder eine Schicht mit hohem Widerstand, die ein Gruppe III-V-Verbindungshalbleitermaterial umfasst. Die Zwischenschicht ist im Allgemeinen von der Pufferschicht (Barriereschicht) verschieden. Gegebenenfalls kann sie jedoch auch als Pufferschicht dienen. Die Zwischenschicht ist ein isolierender oder halbisolierender AlxIn1-xSb (0 < x ≤ 1)- oder InxGa1-xAsySb1-y (0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilm mit hohem Widerstand, der vorzugsweise eine Gitterkonstante aufweist, die etwa derjenigen eines InGaAsSb-Dünnfilms entspricht, und der eine große Bandlücke sowie eine geringere Elektronenbeweglichkeit als der Dünnfilm aufweist. Die Differenz bei der Gitterkonstante von InGaAsSb liegt vorzugsweise innerhalb von 8%, mehr bevorzugt innerhalb von 5%. Ferner ist es bevorzugt, eine Gruppe III-V-Verbindungshalbleiterschicht mit einer großen Bandlücke zu bilden, wie z.B. GaAs, das bei einer niedrigen Temperatur gebildet worden ist, obwohl sie nicht direkt mit dem InGaAsSb-Dünnfilm in Kontakt steht, der den Magneterfassungsteil des Magnetsensors bildet. D.h., eine Mehrzahl von Zwischenschichten wird gebildet. Zusätzlich zu einer solchen Zwischenschicht ist es bevorzugt, auf der Zwischenschicht ferner eine Passivierungsdünnfilmschicht, wie z.B. SiO2 oder Si3N4, bei der es sich nicht um einen Halbleiter handelt, d.h. eine Schutzschicht, zu bilden.
  • Eine solche Zwischenschicht kann auf der Oberseite des Dünnfilms gebildet werden. Alternativ kann sie auf beiden Oberflächen des Dünnfilms gebildet werden. Wenn die Pufferschicht (in der vorliegenden Erfindung wird eine Pufferschicht, die auf der Oberseite des Dünnfilms gebildet wird, manchmal aus Gründen der Zweckmäßigkeit als „Barriereschicht" bezeichnet) gebildet wird, welche die obere Fläche des Dünnfilms kontaktiert, wird die Zwischenschicht in Kontakt mit der Barriereschicht gebildet.
  • Wenn eine solche Verbindungshalbleiter-Zwischenschicht auf der Oberseite des InGaAsSb-Dünnfilms oder der Barriereschicht gebildet wird, können der Schutzfilm, der als Passivierung ausgebildet ist, und die Funktionsschicht des Magneterfassungsteils nicht direkt in Kontakt kommen. Trotz der Gegenwart des Schutzfilms bleiben die Eigenschaften des InGaAsSb-Dünnfilms, insbesondere die Elektronenbeweglichkeit, unverändert. Ein solcher Effekt ist besonders ausgeprägt, wenn die Dicke des Dünnfilms 0,2 μm oder weniger beträgt. Ferner dient in dem Fall einer Zwischenschicht mit einer Differenz bei der Gitterkonstante bezüglich des Dünnfilms innerhalb von 2% eine solche Zwischenschicht auch als Barriereschicht.
  • In der vorliegenden Erfindung ist die Dicke der Zwischenschicht nicht speziell beschränkt und beträgt im Allgemeinen 2 μm oder weniger, vorzugsweise 1 μm oder weniger, mehr bevorzugt 0,5 μm oder weniger. Insbesondere weist eine Schicht, die auf der Oberfläche ausgebildet ist, eine Dicke von 0,5 μm oder weniger, vorzugsweise 0,2 μm oder weniger, mehr bevorzugt 0,1 μm oder weniger auf. Wenn die Zwischenschicht in Kontakt mit dem Dünnfilm ausgebildet ist, kann die Zwischenschicht mit einem Donoratom, wie z.B. Si, Se, Te, S, Sn, Ge oder dergleichen, dotiert sein. Das Donoratom kann jedoch einheitlich über die gesamte Zwischenschicht dotiert sein oder sie kann in Ausrichtung zu der Oberflächenseite, die mit dem Dünnfilm in Kontakt ist, dotiert sein. In diesem Fall muss mindestens ein Teil der Donoratome positiv ionisiert sein.
  • Da die Zwischenschicht verglichen mit dem InGaAsSb-Dünnfilm eine sehr geringe Elektronenbeweglichkeit und eine geringe Leitfähigkeit aufweist, weist sie Eigenschaften auf, die nicht zu einer elektrischen Leitung beitragen, selbst wenn es sich um einen Halbleiter handelt. Daher verhält sie sich als Isolierschicht. Da sie ferner zwischen dem InGaAsSb-Dünnfilm und der Passivierungsschicht angeordnet ist, verhindert sie eine Wechselwirkung, die durch einen direkten Kontakt des InGaAsSb-Dünnfilm mit der Passivierungsschicht verursacht wird, wodurch eine Verschlechterung der Eigenschaften des InGaAsSb-Dünnfilms verhindert wird. Daher ist es bei einem Magnetsensor mit einer isolierenden anorganischen Schicht (Schutzschicht) als eine Passivierungsschicht bevorzugt, die Schichten in der Reihenfolge eines InGaAsSb-Dünnfilms, einer Zwischenschicht aus einem Halbleiter mit einer großen Bandlücke und einer geringeren Elektronenbeweglichkeit als die InGaAsSb-Funktionsschicht, und einer isolierenden anorganischen Schicht (Schutzschicht) als Passivierungsschicht anzuordnen. Eine isolierende GaAs-Schicht oder eine GaAs-Schicht mit hohem Widerstand, die bei einer niedrigen Temperatur gebildet wird, ist ein bevorzugtes Beispiel, das häufig als Zwischenschicht verwendet wird.
  • Der erfindungsgemäße Magnetsensor ist ein hochempfindlicher Magnetsensor, bei dem ein InGaAsSb-Dünnfilm als Magneterfassungsteil verwendet wird, in Kombination mit einer Hallvorrichtung und einer Magnetwiderstandsvorrichtung, unter Verwendung einer Vorrichtung, die den Halleffekt mit dem Magnetwiderstandseffekt kombiniert, oder ein Dünnfilmmagnetsensor zum Erfassen eines Magnetismus durch diese Effekte.
  • Ferner ist ein Magnetsensor, bei dem eine Steuerschaltung, die mindestens eine Schaltung zum Verstärken eines Ausgangssignals des Magnetsensors und eine Stromversorgungsschaltung zum Ansteuern des Magnetsensors aufweist, integriert verkapselt sind, ein anderer Aspekt eines erfindungsgemäßen Magnetsensors.
  • Nachstehend wird die vorliegende Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die 2A bis 7C beschrieben. Falls nichts anderes angegeben ist, weisen die gleichen Bezugszeichen in den Figuren die gleichen Funktionen auf. Ferner umfasst die vorliegende Erfindung äquivalente Schaltungen.
  • Die 2A zeigt ein Ebenendiagramm einer Hallvorrichtung, bei der es sich um einen Aspekt eines erfindungsgemäßen Magnetsensors mit einem InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilm als Funktionsschicht handelt, und die 2B zeigt ein Schnittdiagramm entlang der Linie IIB-IIB' in der 2A. In der 2A und der 2B ist ein InGaAsSb-Dünnfilm 2 auf einem isolierenden Substrat 1 ausgebildet. Die Elektronenkonzentration des Dünnfilms 2 beträgt 2,1 × 1016/cm3 oder mehr und der Eingangswiderstand des Magnetsensors bei –50°C liegt innerhalb des 15-fachen des Eingangswiderstands bei 150°C. In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 3 eine anorganische Schutzschicht, die auf der gesamten Oberfläche mit Ausnahme einer externen Verbindungselektrode 5 ausgebildet ist, und 4 ist ein Verdrahtungsteil, der einen Metalldünnfilm umfasst, der mit der Elektrode 5 zum Verbinden mit der Außenseite verbunden ist. Die Funktionsschicht eines Magneterfassungsteils 6 ist in der Mitte durch eine Kreuzstruktur gezeigt. Der Magneterfassungsteil 6 erfasst ein Magnetfeld als Magnetsensor.
  • In der vorliegenden Erfindung ist der InGaAsSb-Dünnfilm 2 mit einem Fremdatom (Donoratom), wie z.B. Si, Te, Sn, S, Se, Ge oder dergleichen dotiert.
  • Die 3 zeigt den Magnetsensor in einem Zustand, bei dem eine erfindungsgemäße Hallvorrichtung mittels Harz verkapselt ist. In der 3 bezeichnet das Bezugszeichen 7 eine Bondstelle zum Verbinden der Elektroden 5 (51, 52, 53 von 4 und 5A) mit einem Anschluss 8, und 9 ist ein Harz der Verkapselung.
  • Die 4 zeigt ein Ebenendiagramm einer erfindungsgemäßen Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen, die drei externe Verbindungselektroden aufweist. Der InGaAsSb-Dünnfilm 2 und die Elektroden 5 für eine externe Verbindung sind auf dem Substrat 1 ausgebildet. 6 bezeichnet einen Magneterfassungsteil zum Erfassen eines Magnetfelds als Magnetsensor. 10 ist ein Teil mit hoher Leitfähigkeit, der durch einen ohmschen Kontakt zu dem InGaAsSb-Dünnfilm 2 des Magneterfassungsteils ausgebildet ist, um den Magnetwiderstandseffekt des InGaAsSb-Films zu erhöhen, wobei es sich um eine Kurzstabelektrode („Short-bar”-Elektrode) handelt.
  • Bei einer an die Elektroden 5 (51 und 53) angelegten konstanten Spannung variiert beim Anlegen eines Magnetfelds das Potenzial an einem Ausgangsanschluss der Elektrode 5 (51) gemäß dem Magnetfeld, wodurch das Magnetfeld erfasst wird.
  • Die 5A und die 5B zeigen eine Magnetwiderstandsvorrichtung eines anderen Aspekts des erfindungsgemäßen Magnetsensors. Die 5A ist ein Ebenendiagramm der Magnetwiderstandsvorrichtung und die 5B ist ein Schnittdiagramm entlang der Linie VB-VB' von 5A. Bei der Magnetwiderstandsvorrichtung des vorliegenden Aspekts sind vier Magnetwiderstandsvorrichtungsteile in einer Brückenform auf einer Ebene angeordnet und verbunden. In der 5A und der 5B ist der InGaAsSb-Dünnfilm 2 auf dem Substrat 1 ausgebildet und eine Metallkurzstabelektrode 10 ist auf dem Dünnfilm 2 ausgebildet. Die Elektroden 5 für eine externe Verbindung und der Magnetwiderstandsvorrichtungsteil sind mit dem Verdrahtungsteil 4 verbunden und der anorganische Dünnfilm, der häufig gegebenenfalls als Passivierungsschicht ausgebildet ist, ist eine Schutzschicht 3 zum Schützen der Magnetwiderstandsvorrichtung. Da die vier Magnetwiderstandsvorrichtungsteile 61, 62, 63, 64, die den Magneterfassungsteil bilden, in einer Brückenform angeordnet sind, wie es in der 5A und der 5B gezeigt ist, können die zwei Magnetwiderstandsvorrichtungsteile (61 und 63, 62 und 64) auf den gegenüber liegenden Seiten ein Magnetfeld mit der gleichen Stärke gleichzeitig in der senkrechten Richtung empfangen. In der vorliegenden Erfindung umfasst „in einer Brückenform verbunden" nicht nur einen Fall, bei dem die Magnetwiderstandsvorrichtungsteile in einer Brückenform verbunden sind, sondern auch einen Fall, bei dem die Magnetwiderstandsvorrichtungsteile außerhalb des Substrats verbunden sind, so dass die Vorrichtungsteile in einer Brückenform auf der Schaltung angeordnet sind. Ein Magnetwiderstandsvorrichtungsteil 21 und die Kurzstabelektrode 10 bilden die Magnetwiderstandsvorrichtungsteile 6 (61, 62, 63, 64). Der Magnetwiderstandseffekt hängt von der Form des Magnetwiderstandsvorrichtungsteils 6 (61, 62, 63, 64) zwischen den Kurzstabelektroden ab, wobei die Widerstandsvariationsrate umso größer ist, je kleiner das Verhältnis (L/W) der Länge (L) und der Breite (W) in der Stromflussrichtung des Magnetwiderstandsvorrichtungsteils ist. Die Verdrahtungsteile 4 zum Verbinden der Magnetwiderstandsvorrichtungsteile, kreuzen einander nicht und können einen Aufbau aufweisen, der nur eine einzelne Schicht umfasst. Alternativ kann jedoch abhängig von der Position der Elektroden 5 (51, 52, 53, 54) zur Verminderung der Länge des Verdrahtungsteils eine stereoskopische Mehrschichtstruktur verwendet werden, in welcher der Verdrahtungsteil mindestens an einer Position gekreuzt ist.
  • Es ist bevorzugt, dass der Widerstand der Verdrahtungsteile von dem angrenzenden Magnetwiderstandsvorrichtungsteil zu der externen Verbindungselektrode identisch ist, so dass die Offsetspannung vermindert wird. Der Widerstand des Verdrahtungsteils beträgt vorzugsweise 1% oder weniger, mehr bevorzugt 0,5% oder weniger, verglichen mit dem Widerstand des Magnetwiderstandsvorrichtungsteils bei Raumtemperatur.
  • Der InGaAsSb-Dünnfilm des Magnetwiderstandsvorrichtungsteils weist vorzugsweise eine möglichst geringe Dicke auf. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine kleinere Filmdicke einen hohen Vorrichtungswiderstand erzeugt. Selbst bei dem gleichen Vorrichtungswiderstand kann die Chipgröße vermindert werden und die Herstellungszeit kann gesenkt werden, was bezüglich der Herstellungskosten vorteilhaft ist. Die Filmdicke beträgt vorzugsweise 7 μm oder weniger, mehr bevorzugt 5 μm oder weniger, noch mehr bevorzugt 3 μm oder weniger, wobei ferner 2 μm oder weniger besonders bevorzugt sind und ferner 1 μm oder weniger den höchsten Schichtwiderstand bereitstellt, so dass die Chipgröße minimiert werden kann, was am meisten bevorzugt ist.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass in dem InSb-Dünnfilm des Magnetwiderstandsvorrichtungsteils eine Abweichung des Schichtwiderstands innerhalb von 5% der Standardabweichung liegt.
  • In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass eine Halbleiterisolierschicht (oder Schicht mit hohem Widerstand) AlxGaylnzAssSbtBiu (x + y + z = 1, s + t + u = 1, 0 ≤ x, y, z, s, t, u ≤ 1), die etwa die gleiche Gitterkonstante wie das Substrat aufweist, zwischen dem InGaAsSb-Dünnfilm und dem Substrat ausgebildet ist. Die Gitterkonstante der Halbleiterisolierschicht ist vorzugsweise derart, dass eine Differenz von der Gitterkonstante von InGaAsSb innerhalb von 7% liegt. Die Bandlücke der Schicht muss größer eingestellt werden als diejenige der Funktionsschicht. Mit einer solchen Struktur kann ein dünner InSb- oder InGaAsSb-Film mit hohem Widerstand einfach erhalten werden und ein Magnetsensor mit geringem Energieverbrauch, der in der Praxis geeignet ist, wird erhalten. Ferner ist die Verschlechterung von Eigenschaften der InGaAsSb-Schicht während der Vorrichtungsherstellung gering.
  • Die Halbleiterisolierschicht wird auch häufig auf der Ober- und/oder Unterseite des InGaAsSb-Dünnfilms gebildet. Wenn die Dicke des InGaAsSb-Dünnfilms 1 μm oder weniger beträgt, wird die Halbleiterisolierschicht häufig auf der Oberseite und der Unterseite gebildet. Als ein Beispiel für eine solche Halbleiterisolierschicht ist eine Dreikomponenten- oder Vierkomponenten-Verbindungshalbleiterisolierschicht, die InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, wobei jedoch x und y nicht gleichzeitig 0 sind) umfasst, ein besonders bevorzugtes Beispiel.
  • Die 6A zeigt eine Schnittstruktur des Zustands, bei dem der Halbleiterdünnfilm 2 als Funktionsschicht des erfindungsgemäßen Magnetsensors direkt auf dem isolierenden Substrat 1 ausgebildet ist. Die 6B zeigt einen Querschnitt des Zustands, bei dem die Halbleiterisolierschicht 11 zum Vermindern der Differenz bei der Gitterkonstante zwischen dem isolierenden Substrat 1 und dem Halbleiterdünnfilm 2 ausgebildet ist. Die 6C ist ein Schnittdiagramm, wenn die Halbleiterisolierschicht 11 zum Vermindern der Differenz bei der Gitterkonstante auf der Oberfläche des Halbleiterdünnfilms 2 ausgebildet ist, wobei es sich um einen Zustand handelt, bei dem eine Halbleiterisolierschicht auch einen Effekt des Verminderns der Verschlechterung der Eigenschaften der Passivierungsschicht oder der Dünnfilmisolierschicht, wie z.B. Si3N4, aufweist. Die 7A zeigt eine Schnittstruktur des Zustands, bei dem die Zwischenschicht 13 auf dem Halbleiterdünnfilm 2 ausgebildet ist, und die 7B zeigt eine Schnittstruktur des Zustands, bei dem die Halbleiterisolierschicht 11 zwischen dem Halbleiterdünnfilm 2 und der Zwischenschicht 13 ausgebildet ist.
  • Die Halbleiterisolierschicht 11 oder die Zwischenschicht 13 kann manchmal mit einem Donoratom 12, wie z.B. Si, dotiert sein, um dem InGaAsSb-Dünnfilm Elektronen zuzuführen. Das Dotieren kann jedoch mit einem Teil der Halbleiterisolierschicht (oder der Zwischenschicht) durchgeführt werden, wobei in einem solchen Fall mindestens ein Teil der Donoratom-elektronen der InGaAsSb-Schicht mit niedriger Energie zugeführt wird. Dann wird das Donor-atom der Halbleiterisolierschicht (oder Zwischenschicht) positiv ionisiert. Die 7C zeigt einen Fall, bei dem die Halbleiterisolierschicht 11 in dem Bereich, der mit dem Halbleiterdünnfilm 2 in Kontakt ist, mit dem Donoratom 12 dotiert ist.
  • Die Dicke einer solchen Halbleiterisolierschicht ist nicht speziell beschränkt. Sie beträgt jedoch normalerweise 2 μm oder weniger, vorzugsweise 1 μm oder weniger, mehr bevorzugt 0,5 μm oder weniger. Wenn die Halbleiterisolierschicht auf der Oberfläche ausgebildet wird, ist es erforderlich, eine ohmsche Elektrode auf der InSb-Oberfläche zu bilden, wobei die Dicke der Schicht vorzugsweise 0,5 μm oder weniger, ferner 0,2 μm oder weniger und insbesondere 0,1 μm oder weniger beträgt.
  • Es wird ein Beispiel gezeigt, in dem die vorstehend genannte Struktur in dem Magneterfassungsteil eines erfindungsgemäßen Magnetsensors verwendet wird. Beispielsweise in dem Fall der Struktur von 6A oder der 7A ist der Halbleiterdünnfilm 2 direkt auf dem isolierenden Substrat ausgebildet. In dem Fall, bei dem der Magnetsensor eine Magnetwiderstandsvorrichtung ist, ist eine Metallkurzstabelektrode direkt auf dem Halbleiterdünnfilm 2 ausgebildet. In dem Fall der Struktur der 6B oder der 7B ist die Halbleiterisolierschicht zwischen dem isolierenden Substrat und dem Halbleiterdünnfilm ausgebildet und ein Kurzstab ist auf dem Halbleiterdünnfilm ausgebildet. In dem Fall der Struktur von 6C oder von 7C ist die Halbleiterisolierschicht auf der Oberfläche ausgebildet und die Kurzstabelektrode wird durch Entfernen eines Teils der Schicht gebildet. Ferner kann in der vorliegenden Erfindung zur Bereitstellung einer hohen Leitfähigkeit ein Teil des Halbleiterdünnfilms dotiert sein, um den Kurzstabeffekt bereitzustellen.
  • Die 8 zeigt einen Zustand, bei dem die Magnetwiderstandsvorrichtung 18 der vorliegenden Erfindung mit einem Steuerschaltungsteil 14 aus einem integrierten Siliziumchip verkapselt ist, der mit einem Analogverstärker 15, einem Schmitt-Trigger 16 und einem Ausgangsteil 17 (durch einen Ausgangstransistor gezeigt) ausgestattet ist. Dies ist ebenfalls von dem Magnetsensor der vorliegenden Erfindung umfasst. Dabei ist der Steuerschaltungsteil 14 eine Steuerschaltung mit mindestens einer Differenzverstärkerschaltung und einer Stromversorgungsschaltung zum Ansteuern des Magnetsensors, die vorzugsweise kompakt ist, und es ist besonders bevorzugt, dass er als integrierter Siliziumschaltungschip hergestellt ist. Der Schaltungsteil kann mit der Magnetwiderstandsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verkapselt werden, bei der es sich ebenfalls um den erfindungsgemäßen Magnetsensor handelt.
  • Ausführungsform 1
  • Eine Hallvorrichtung wurde unter Verwendung der folgenden Verfahren hergestellt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wurde eine Dünnfilmherstellungsvorrichtung verwendet, die speziell für die Verbindungshalbleiterdünnfilmherstellung hergestellt worden ist. Die Grundkonstruktion der Vorrichtung umfasst die Verwendung einer Ultrahochvakuumkammer, eines Halters zum Anordnen eines Substrats und einer Heizsteuereinrichtung, die das Substrat bei einer konstanten Temperatur erwärmen kann. Ferner ist eine Mehrzahl von Verdampfungsquellen (Knudsen-Zellen), die separat die Dampfdrücke von Materialien wie z.B. In, Sb, As und dergleichen steuern können, bereitgestellt. In dieser Vorrichtung kann durch eine Verdampfungssteuerung der Dampfdrücke der jeweiligen Materialien mit zeitlicher Abfolge und gemäß eines Heizprogramms des Substrats durch die Substratheizvorrichtung ein einheitliches Einkristallwachstum eines gewünschten Materials auf dem Substrat durchgeführt werden. Zusätzlich zu den vorstehend genannten Funktionen führt gegebenenfalls eine Dünnfilmherstellungsvorrichtung, die mit einer Dotiereinrichtung ausgestattet ist, eine Dampfdrucksteuerung von Donorfremdatomen wie z.B. Si oder Sn in einer zeitlichen Abfolge bei einer vorgegebenen Konzentration nur zu einem gewünschten Teil des Dünnfilms während des Wachstums aus. Es wird auch eine Molekularstrahlepitaxievorrichtung, die nach stehend manchmal als MBE-Vorrichtung abgekürzt wird, verwendet, die einen Einkristalldünnfilm oder einen Mischkristalldünnfilm aus Materialien, die in dem Magnetsensorteil der Erfindung verwendet werden, wachsen lassen kann.
  • Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wurde ein Verbindungshalbleiterdünnfilm, der den Magneterfassungsteil des erfindungsgemäßen Magnetsensors bildet, unter den folgenden Bedingungen hergestellt.
  • Ein halbisolierendes GaAs-Substrat mit einer flachen Oberfläche wurde auf dem Substrathalter der vorstehend beschriebenen Vorrichtung angeordnet und in eine Kristallwachstumskammer überführt. Als nächstes wurden nach dem Evakuieren der Kristallwachstumskammer auf ein Ultrahochvakuum (2 × 10–8 mbar) InSb und der Dotierstoff Sn von der Knudsen-Zelle, die in der Kristallwachstumskammer angeordnet war, verdampft. Ein 1,0 μm dicker Sn-dotierter InSb-Dünnfilm wurde durch Wachsenlassen für 60 min bei einer Temperaturanzeige von 550°C der Substratheizeinrichtung (Substrattemperatur 420°C) gebildet. Dabei wurden als optimale Bedingungen zum Erhalten einer hohen Elektronenbeweglichkeit die In-Dampfstrahistärke auf 1,2 × 10–7 mbr, die Sb-Dampfstrahlstärke auf 1,8 × 10–8 mbr und die Temperatur der Sn-Dotierstoff-Knudsen-Zelle auf 700°C eingestellt, was einen geringen Einfluss auf die Erwärmung des Substrats ausübt. Ferner lag die Substrattemperatur während des Wachstums konstant bei 420°C. Insbesondere war eine Temperatur der Sn-Knudsen-Zelle von weniger als 1000°C als Bedingung zum Erhalten einer hohen Elektronenbeweglichkeit geeignet. Der so gebildete InSb-Dünnfilm wies eine Elektronenbeweglichkeit von 44000 cm2/V·s und eine Elektronenkonzentration von 7 × 1016/cm3 auf.
  • Aufgrund der Messung der Dotierstoffaktivierungsrate wurde gefunden, dass 50% des dotierten Sn Elektronen abgaben und als positive Ionen vorlagen. Die hohe Aktivierungsrate legt nahe, dass eine hohe Elektronenbeweglichkeit erhalten wird und eine hochempfindliche Halbvorrichtung erzeugt werden kann.
  • Abs nächstes wurde eine Halbvorrichtung hergestellt, wie sie in der 2A und der 2B gezeigt ist. Zur Ausbildung des InSb-Dünnfilms zu einer gewünschten Struktur wurde ein Resistfilm mit einem photolithographischen Verfahren gebildet. Nach dem Trockenätzen durch Ionenätzen wurde der InSb-Dünnfilm 2 durch eine Lösung, die Eisen(III)-chlorid enthielt, geätzt. Auf dem resultierenden Dünnfilm wurde eine Resiststruktur zur Bildung von externen Verbindungsbondelektroden durch das photolithographische Verfahren gebildet. Danach wurden Cu und Ni auf der gesamten Oberfläche des Substrats abgeschieden, um eine Metallschicht zu bilden. Durch ein Abhebeverfahren wurden die Resiststruktur und die darauf abgeschiedene Metallschicht entfernt, so dass eine Mehrzahl von externen Verbindungselektroden 5 gebildet wurde. Eine Siliziumnitrid-Schutzschicht 3 wurde über der gesamten Oberfläche des Substrats mittels eines Plasma-CVD-Verfahrens gebildet. Nur Siliziumnitrid auf den Bondelektroden wurde durch reaktives Ionenätzen entfernt, um eine Fensteröffnung durchzuführen. Ein Resist wurde durch das photolithographische Verfahren gebildet, so dass der Bondelektrodenteil jedes Fensters geöffnet wurde. Nachdem reines Gold über der gesamten Oberfläche abgeschieden worden ist, wurde eine Goldschicht nur auf dem Bondelektrodenteil durch das Abhebeverfahren gebildet, wodurch auf einem einzelnen Substrat eine Mehrzahl von Hallvorrichtungen der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, wie es in der 2A und der 2B gezeigt ist.
  • Bei der Messung der Eigenschaften der erhaltenen Hallvorrichtung betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur 110 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Ausgangsseiten-Offsetspannung beim Anlegen einer Spannung von 1 V an die Eingangselektrode 0,1 ± 2,2 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Dabei ist die Offsetspannung eine Spannung zwischen Ausgangsanschlüssen, wenn 1 V zwischen Eingangsanschlüssen angelegt wurde und kein Magnetfeld angelegt wurde. Die Temperaturabhängigkeit des Widerstands der Vorrichtung betrug –0,5%/°C oder weniger. Das Eingangswiderstandsverhältnis zwischen –50°C und +150°C lag innerhalb des 2-fachen. Ferner betrug die Hallspannung, die bei einer Eingangsspannung von 1 V und einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 1 Tesla erhalten wurde, 210 mV.
  • Ein erfindungsgemäßer Dünnfilm-Magnetsensor kann einfach durch das Waferverfahren unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Photolithographie hergestellt werden und ist auf eine Massenherstellung mit hoher Ausbeute anwendbar. Da ferner die Filmdicke des Magneterfassungsteils des Dünnfilms klein ist, ist der Widerstand bei Raumtemperatur höher als 100 Ohm und der Energieverbrauch ist ebenfalls gering. Ferner ist die Widerstandsvariation der Vorrichtung mit der Temperatur klein und auch die Offset-Temperaturänderung ist gering.
  • Ferner ist ein Verbinden mit einem externen Anschluss durch Drahtbonden mit einem Standardgolddraht möglich, was auf eine Massenherstellung anwendbar ist. Die resultierende Hallvorrichtung kann durch Einbetten der Baugruppe nach dem Bonden in ein Harzformteil oder in ein dünnes Metallrohr als Sensor fertiggestellt werden. Ferner kann die Vorrichtung mit einer Steuerschaltung zur digitalen Verstärkung des Ausgangssignals der Vorrichtung verkapselt werden. In diesem Fall wird die Steuerschaltung vorzugsweise mit einem Si-IC hergestellt. Da die Änderung des Vorrichtungswiderstands mit der Temperatur gering ist, kann ein kompakter Si-Substrat-Schaltungschip für eine digitale Verstärkung verwendet werden.
  • Ausführungsform 2
  • Eine Hallvorrichtung, bei der die Halbleiterdünnfilmschicht mit Si dotiert ist, wurde unter Verwendung der folgenden Verfahren hergestellt.
  • Insbesondere wurde in der vorliegenden Ausführungsform eine Dünnfilmherstellungsvorrichtung verwendet, die speziell für die Verbindungshalbleiterdünnfilmherstellung hergestellt worden ist. Die Grundkonstruktion der Vorrichtung umfasst eine Ultrahochvakuumkammer, einen Halter zum Anordnen eines Substrats und eine Heizsteuereinrichtung, die das Substrat bei einer konstanten Temperatur erwärmen kann, und eine Mehrzahl von Verdampfungsquellen (Knudsen-Zellen), die separat die Dampfdrücke von Materialien wie z.B. In, Sb, As und dergleichen steuern können. In dieser Vorrichtung kann eine Verdampfungssteuerung der Dampfdrücke der jeweiligen Materialien mit zeitlicher Abfolge und gemäß eines Heizprogramms des Substrats durch die Substratheizvorrichtung ein einheitliches Einkristallwachstum eines gewünschten Materials auf dem Substrat durchgeführt werden. Zusätzlich zu den vorstehend genannten Funktionen führt gegebenenfalls eine Dünnfilmherstellungsvorrichtung, die mit einer Dotiereinrichtung ausgestattet ist, eine Dampfdrucksteuerung von Donorfremdatomen wie z.B. Si oder Sn in einer zeitlichen Abfolge bei einer vorgegebenen Konzentration nur zu einem gewünschten Teil des Dünnfilms während des Wachstums aus. Es wird auch eine Molekularstrahlepitaxievorrichtung, die nachstehend manchmal einfach als MBE-Vorrichtung abgekürzt wird, verwendet, die einen Einkristalldünnfilm oder einen Mischkristalldünnfilm aus Materialien, die in dem Magnetsensorteil der Erfindung verwendet werden, wachsen lassen kann.
  • Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wurde gemäß dem Verfahren der vorstehenden Ausführungsform 1 ein InSb-Dünnfilm in einer Dicke von 1,0 μm auf einem halbisolierenden GaAs-Substrat mit dem MBE-Verfahren für 60 min bei einer Temperaturanzeige von 550°C der Substratheizeinrichtung (Substrattemperatur 420°C) in einem Ultrahochvakuum (2 × 108 mbar) gebildet. Gleichzeitig mit dem Kristallwachstum wurde jedoch die Dünnfilmschicht durch Si-Dotieren gebildet. Dabei betrug die Si-Knudsen-Zellentemperatur konstant 1080°C. Für In und Sb wurde das gleiche Verfahren, wie es in der Ausführungsform verwendet wurde, eingesetzt. Der so gebildete InSb-Dünnfilm wies eine Elektronenbeweglichkeit von 35000 cm2/V·s und eine Elektronenkonzentration von 7 × 1016/cm3 auf. Zur Ausbildung des InSb-Dünnfilms zu einer gewünschten Struktur wurde ein Resistfilm durch ein photolithographisches Verfahren gebildet und dieser Film wurde dann geätzt. Als nächstes wurde auf dem InSb-Dünnfilm ein Verdrahtungsteil, der eine Mehrzahl von dünnen Metalldünnfilmen und Bondelektroden umfasste, gemäß dem für die Ausführungsform 1 verwendeten Verfahren ausgebildet. Als nächstes wurde wie in der Ausführungsform 1 eine Goldschicht nur auf der Oberfläche der Bondelektroden gebildet, wodurch auf einem einzelnen Substrat eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Hallvorrichtungen erzeugt wurde, bei denen der Halbleiterdünnfilm mit Si dotiert war.
  • Bei der Messung der Eigenschaften der erhaltenen Hallvorrichtung betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur durchschnittlich 40 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung, die sich als Potenzialdifferenz an den Ausgangsseitenelektroden (Elektroden 52, 54 in der 2A) entwickelt, wenn eine Spannung von 1 V an die Eingangselektroden (z.B. die Elektroden 51, 53 von 2A) angelegt wurde, 0,1 ± 1,2 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Da ferner die Elektronenbeweglichkeit des Halbleiterdünnfilms hoch war, war auch die Empfindlichkeit für ein Magnetfeld hoch, und die Hallspannung, die bei einer Eingangsspannung von 1 V und einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 1 Tesla erhalten wurde, betrug 128 mV.
  • Die Änderung des Eingangswiderstands mit der Temperatur betrug –0,4%/°C und der Eingangswiderstand bei –50°C lag innerhalb des 5-fachen des Widerstands bei 150°C. Folglich war die Temperaturabhängigkeit verglichen mit der Änderung des Widerstands mit der Temperatur von –2,0%/°C für den Fall einer herkömmlichen Dünnfilmvorrichtung beträchtlich vermindert.
  • Ferner wurde diese Hallvorrichtung mit einer Si-IC-Steuerschaltung verkapselt, um einen Magnetsensor mit einer Verstärkerschaltung, d.h. einen Magnetsensor mit digitalem Ausgangssignal, zu erzeugen. Der resultierende Magnetsensor arbeitete als digitaler, hochempfindlicher Magnetsensor stabil in einem Temperaturbereich von –50°C bis +150°C.
  • Ausführungsform 3
  • Eine brückenförmige Magnetwiderstandsvorrichtung wurde in der folgenden Weise hergestellt.
  • Wie in der Ausführungsform 2 wurden ein Si-dotierter InSb-Dünnfilm und eine Zwischenschicht, die mit denjenigen in der Ausführungsform 2 identisch waren, auf einem halbisolierenden GaAs-Substrat mit flacher Oberfläche gebildet. Der so gebildete 1,0 μm dicke InSb- Dünnfilm wies eine Elektronenbeweglichkeit von 35000 cm2/V·s und eine Elektronenkonzentration von 7 × 1016/cm3 auf. Als nächstes wurde zur Ausbildung einer Zwischenschicht und eines InSb-Dünnfilms zu der gewünschten Struktur, wie sie in der 5 gezeigt ist, ein Resistfilm wie in der Ausführungsform 2 gebildet und geätzt. Ein Teil der Zwischenschicht wurde durch Photoätzen entfernt, um Kurzstabelektroden, die eine Mehrzahl von dünnen Metalldünnfilmen umfassen, einen Verdrahtungsteil und Bondelektroden auf dem InSb-Dünnfilm zu bilden.
  • Als nächstes wurde wie in der Ausführungsform 2 eine Goldschicht nur auf der Oberfläche der Bondelektroden gebildet. Folglich wurde eine Mehrzahl von brückenförmigen erfindungsgemäßen Magnetwiderstandsvorrichtungen, die eine Struktur aufweisen, in der vier Vorrichtungen, die einen Magnetwiderstandseffekt erzeugen, in einer Brückenform verbunden sind, wie es in der 5A und der 5B gezeigt ist, so dass zwei Widerstandsvorrichtungsteile an gegenüber liegenden Positionen (nicht zwei angrenzende Widerstandsvorrichtungsteile) auf einer Ebene angeordnet sind, an die ein Magnetfeld mit der gleichen Stärke angelegt wird, gleichzeitig auf einem einzelnen Substrat erzeugt. L/W dieser Magnetwiderstandsvorrichtung betrug 0,25.
  • Bei der Messung der Eigenschaften der erhaltenen Magnetwiderstandsvorrichtung betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur 110 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung der Ausgangsseite, wenn eine Spannung von 1 V an die Eingangselektroden angelegt wurde, 0,1 ± 1,2 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Ferner wurde gezeigt, dass eine Zahnradzahnerfassung zum Erfassen einer Drehzahl sehr gut war, da ein Einkristalldünnfilm verwendet wurde und die Elektronenbeweglichkeit hoch war. Ferner betrug die Temperaturänderungsrate der Vorrichtung –0,4%/°C und der Eingangswiderstand bei –50°C lag innerhalb des 5-fachen des Widerstands bei 150°C. Folglich konnte die Temperaturabhängigkeit verglichen mit der Änderung des Widerstands mit der Temperatur von –2,0%/°C für den Fall einer herkömmlichen Dünnfilmvorrichtung beträchtlich vermindert werden.
  • Ferner wurde diese Vorrichtung mit einer Si-IC-Steuerschaltung verkapselt, um einen Magnetsensor mit einer Verstärkerschaltung, d.h. einen Magnetsensor mit digitalem Ausgangssignal, zu erzeugen. Der resultierende Magnetsensor arbeitete als digitaler, hochempfindlicher Magnetsensor stabil in einem Temperaturbereich von –50°C bis +150°C.
  • Ausführungsform 4
  • Eine Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen wurde in der folgenden Weise hergestellt.
  • Eine Halbleiterisolierschicht aus Ga0,8Al0,2As0,2Sb0,8 wurde in einem Ultrahochvakuum (2 × 10–8 mbar) durch das MBE-Verfahren unter Verwendung der in der Ausführungsform 1 beschriebenen Vorrichtung in einer Dicke von 0,3 μm auf einem halbisolierenden GaAs-Substrat mit einer flachen Oberfläche ausgebildet. Auf dessen Oberseite wurde ein InSb-Dünnfilm durch das MBE-Verfahren in dem Ultrahochvakuum (2 × 10-8 mbar) in einer Dicke von 0,3 μm gebildet.
  • Gleichzeitig mit dem Kristallwachstum durch das MBE-Verfahren wurde Si zur Bildung eines Dünnfilms dotiert. Der resultierende InSb-Dünnfilm wies eine Elektronenbeweglichkeit von 33000 cm2/V·s und eine Elektronenkonzentration von 7 × 1016/cm3 auf. Als nächstes wurde als Zwischenschicht eine Al0,5In0,5Sb-Schicht in einer Dicke von 0,15 μm gebildet. Zur Ausbildung der Zwischenschicht und des InSb-Dünnfilms zu einer gewünschten Struktur wurde wie in der Ausführungsform 3 ein Resistfilm gebildet und geätzt und ein Teil der Zwischenschicht wurde durch Photoätzen entfernt, so dass Kurzstabelektroden gebildet wurden, die eine Mehrzahl von dünnen Metalldünnfilmen und einen Verdrahtungsteil auf dem InSb-Dünnfilm umfassten. Als nächstes wurde wie in der Ausführungsform 3 eine Mehrzahl von Magnetwiderstandsvorrichtungen mit drei Anschlüssen auf einem einzelnen Substrat gebildet.
  • Bei der Messung der Eigenschaften der erhaltenen Magnetwiderstandsvorrichtung betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur durchschnittlich 100 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung, die als Potenzialdifferenz an der Ausgangsseitenelektrode (Elektrode 52 in der 4) auftritt, wenn eine Spannung von 1 V an die Eingangselektroden (z.B. die Elektroden 51, 53 von 4) angelegt wurde, 0,1 ± 1,2 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Zur Prüfung der Empfindlichkeit für ein Magnetfeld wurde der Magnetwiderstandseffekt gemessen. Die Widerstandsänderung bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla betrug 9%.
  • Da in dem Fall der Ausführungsform 4 der Magneterfassungsteildünnfilm dünn ausgebildet ist, weist er verglichen mit der Ausführungsform 3 einen hohen Eingangswiderstand auf und der Energieverbrauch ist gering.
  • Ferner wurde diese Magnetwiderstandsvorrichtung mit einer Si-IC-Steuerschaltung verkapselt, um einen Magnetsensor mit einer Verstärkerschaltung, d.h. einen Magnetsensor mit digitalem Ausgangssignal, zu erzeugen. Der resultierende Magnetsensor arbeitete als digita ler, hochempfindlicher Magnetsensor stabil in einem Temperaturbereich von –50°C bis +150°C.
  • Ausführungsform 5
  • Eine Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen wurde in der folgenden Weise hergestellt.
  • Wie in der Ausführungsform 4 wurde eine Halbleiterisolierschicht aus Ga0,7Al0,3As0,1Sb0,9 in einer Dicke von 0,3 μm auf einem halbisolierenden GaAs-Substrat mit einer flachen Oberfläche ausgebildet. Als nächstes wurde eine Al0,3In0,7Sb-Schicht zur Verminderung der Differenz bezüglich der Gitterkonstante von InSb in einer Dicke von 0,10 μm gebildet. Darauf wurde wie in der Ausführungsform 4 ein 0,2 μm dicker Si-dotierter InSb-Dünnfilm gebildet. Der resultierende InSb-Dünnfilm wies eine Elektronenbeweglichkeit von 41000 cm2/V·s und eine Elektronenkonzentration von 9 × 1016/cm3 auf. Als nächstes wurde als Zwischenschicht eine Al0,5In0,5Sb-Schicht in einer Dicke von 0,15 μm gebildet. Als nächstes wurde wie in der Ausführungsform 4 eine Mehrzahl von Magnetwiderstandsvorrichtungen mit drei Anschlüssen auf einem einzelnen Substrat gebildet. Die resultierende Magnetwiderstandsvorrichtung wies eine größere Elektronenbeweglichkeit auf als diejenige der Ausführunsform 4. Es wird davon ausgegangen, dass dies auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass die in der Ausführungsform 5 erhaltene Magnetwiderstandsvorrichtung mit einer Schicht zur Verminderung der Differenz bei der Gitterkonstante ausgestattet ist.
  • Bei der Messung der Eigenschaften der erhaltenen Magnetwiderstandsvorrichtung betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur durchschnittlich 250 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung an der Ausgangsseite, wenn eine Spannung von 1 V an die Eingangselektroden angelegt wurde, 0,1 ± 1,4 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Zur Prüfung der Empfindlichkeit für ein Magnetfeld wurde der Magnetwiderstandseffekt gemessen. Die Widerstandsänderung bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla betrug 11%. Ferner betrug die Temperaturänderung des Eingangswiderstands –0,5%/°C und der Eingangswiderstand bei –50°C lag innerhalb des 8-fachen des Widerstands bei 150°C. Folglich war die Temperaturabhängigkeit verglichen mit der Änderung des Widerstands mit der Temperatur von –2,0%/°C für den Fall einer herkömmlichen Dünnfilmvorrichtung beträchtlich vermindert. Ferner kann in diesem Fall der Magneterfassungsteildünnfilm in einer geringen Dicke ausgebildet werden, weist einen hohen Eingangswiderstand auf und der Energieverbrauch ist gering.
  • Diese Magnetwiderstandsvorrichtung wurde mit einer Si-IC-Steuerschaltung verkapselt, um einen Magnetsensor mit einer Verstärkerschaltung, d.h. einen Magnetsensor mit digitalem Ausgangssignal, zu erzeugen. Der resultierende Magnetsensor arbeitete als digitaler, hochempfindlicher Magnetsensor stabil in einem Temperaturbereich von –50°C bis +150°C.
  • Ausführungsform 6
  • Eine Hallvorrichtung wurde in der folgenden Weise hergestellt.
  • Wie in der Ausführungsform 5 wurden eine Halbleiterisolierschicht aus Ga0,7Al0,3As0,1Sb0,9 in einer Dicke von 0,3 μm und 0,05 μm dickes Al0,3In0,7Sb als Schicht zur Verminderung der Differenz bezüglich der Gitterkonstante von InSb auf einem halbisolierenden GaAs-Substrat mit einer flachen Oberfläche ausgebildet. Darauf wurde wie in der Ausführungsform 5 ein 0,1 μm dicker InSb-Dünnfilm und 0,15 μm dickes Al0,3In0,7Sb als Zwischenschicht gebildet. Zur Erhöhung der Elektronenkonzentration des InSb-Dünnfilms wird anstelle des Dotierens des InSb-Dünnfilms ein spezifischer Teil der Zwischenschicht, d.h. der Teil bis zu einer Tiefe von 0,003 μm von der Grenzfläche des Teils, der den InSb-Dünnfilm kontaktiert, gleichzeitig mit dem Kristallwachstum mit Si dotiert. Der resultierende InSb-Dünnfilm wies eine Elektronenbeweglichkeit von 42000 cm2/V·s und eine Elektronenkonzentration von 9 × 1016/cm3 auf. Als nächstes wurde zur Ausbildung der Zwischenschicht und des InSb-Dünnfilms zu der gewünschten Struktur, wie sie in der 2A und der 2B gezeigt ist, ein Resistfilm wie in der Ausführungsform 5 gebildet und geätzt, um eine Verdrahtungsstruktur, die eine Mehrzahl von dünnen Metalldünnfilmen umfasst, und Bondelektroden auf dem InSb-Dünnfilm, der die Zwischenschicht aufweist, zu bilden. Als nächstes wurde wie in der Ausführungsform 5 eine Mehrzahl von Hallvorrichtungen gemäß der 2A und der 2B auf einem einzelnen Substrat erzeugt.
  • Bei der Messung der Eigenschaften der erhaltenen Hallvorrichtung betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur wie in der Ausführungsform 5 durchschnittlich 250 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung an der Ausgangsseite, wenn eine Spannung von 1 V an die Eingangselektroden angelegt wurde, 0,1 ± 1,4 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Ferner betrug die Hallspannung bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla, wenn die Eingangsspannung 1 V betrug, 185 mV. Die Temperaturänderungsrate des Eingangswiderstands der resultierenden Hallvorrichtung betrug –0,5%/°C und der Eingangswiderstand bei –50°C lag innerhalb des 5-fachen des Widerstands bei 150°C. Folglich war die Temperaturabhängigkeit verglichen mit der Änderung des Widerstands mit der Temperatur von –2,0%/°C für den Fall einer herkömmlichen Dünnfilmvorrichtung beträchtlich vermindert. Ferner kann in diesem Fall der Magneterfassungsteildünnfilm in einer geringen Dicke ausgebildet werden, weist einen hohen Eingangswiderstand auf und der Energieverbrauch ist gering.
  • Ferner wurde diese Hallvorrichtung mit einer Si-IC-Steuerschaltung verkapselt, um einen Magnetsensor mit einer Verstärkerschaltung, d.h. einen Magnetsensor mit digitalem Ausgangssignal, zu erzeugen. Die resultierende Hallvorrichtung arbeitete als digitaler, hochempfindlicher Magnetsensor stabil in einem Temperaturbereich von –50°C bis +150°C.
  • Ausführungsform 7
  • In der Ausführungsform 7 wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie in der Ausführungsform 4, mit der Ausnahme, dass das Donoratom von Si nach S geändert wurde, eine Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen mit einem S-dotierten Dünnfilm hergestellt.
  • Die Eigenschaften des dabei erhaltenen Dünnfilms waren die gleichen wie in der Ausführungsform 4. Ferner betrug dann, wenn die Eigenschaften der Magnetwiderstandsvorrichtung wie in der Ausführungsform 4 gemessen wurden, der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur durchschnittlich 110 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung der Ausgangsseite, wenn an die Eingangselektroden eine Spannung von 1 V angelegt wurde, 0,1 ± 0,9 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Zur Prüfung der Empfindlichkeit für ein Magnetfeld wurde der Magnetwiderstandseffekt gemessen. Die Widerstandsänderung bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla betrug 9%. Die Temperaturänderungsrate des Eingangswiderstands der Magnetwiderstandsvorrichtung betrug –0,4%/°C und der Eingangswiderstand bei –50°C lag innerhalb des 5-fachen des Widerstands bei 150°C.
  • Diese Magnetwiderstandsvorrichtung wurde mit einer Si-IC-Steuerschaltung verkapselt, um einen Magnetsensor mit einer Verstärkerschaltung, d.h. einen Magnetsensor mit digitalem Ausgangssignal, zu erzeugen. Der resultierende Magnetsensor arbeitete als digitaler, hochempfindlicher Magnetsensor stabil in einem Temperaturbereich von –50°C bis +150°C.
  • Ausführungsform 8
  • In der Ausführungsform 8 wurde das gleiche Verfahren wie in der Ausführungsform 4 eingesetzt, mit der Ausnahme, dass das Donoratom von Si nach Sn geändert wurde, und eine Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen mit einem Sn-dotierten Dünnfilm wurde hergestellt.
  • Die Eigenschaften des dabei erhaltenen Dünnfilms wiesen in diesem Fall die gleichen Werte auf wie in der Ausführungsform 4. Ferner betrug dann, wenn die Eigenschaften der Magnetwiderstandsvorrichtung wie in der Ausführungsform 4 gemessen wurden, der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur durchschnittlich 100 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung der Ausgangsseite, wenn an die Eingangselektroden eine Spannung von 1 V angelegt wurde, 0,1 ± 0,8 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist.
  • Zur Prüfung der Empfindlichkeit für ein Magnetfeld wurde der Magnetwiderstandseffekt gemessen. Die Widerstandsänderung bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla betrug 9,0%. Die Temperaturänderungsrate des Eingangswiderstands der Magnetwiderstandsvorrichtung betrug –0,4%/°C und der Eingangswiderstand bei –50°C lag innerhalb des 5-fachen des Widerstands bei 150°C. Folglich war die Temperaturabhängigkeit verglichen mit der Änderung des Widerstands mit der Temperatur von –2,0%/°C für den Fall einer herkömmlichen Dünnfilmvorrichtung beträchtlich vermindert.
  • Diese Magnetwiderstandsvorrichtung wurde mit einer Si-IC-Steuerschaltung verkapselt, um einen Magnetsensor mit einer Verstärkerschaltung, d.h. einen Magnetsensor mit digitalem Ausgangssignal, zu erzeugen. Die resultierende Magnetwiderstandsvorrichtung arbeitete als digitaler, hochempfindlicher Magnetsensor stabil in einem Temperaturbereich von –50°C bis +150°C.
  • Ausführungsform 9
  • Eine Magnetwiderstandsvorrichtung wurde wie folgt hergestellt. Ein 0,2 μm dicker Aluminiumoxiddünnfilm wurde durch ein Sputterverfahren auf einem Einkristall-Ferritsubstrat mit flacher Oberfläche gebildet, um die Einkristall-Substratoberfläche isolierend zu machen. Auf der isolierenden Oberfläche des Ferritsubstrats wurde eine Ga0,8Al0,2As0,2Sb0,8-Halbleiterisolierschicht mit dem MBE-Verfahren im Ultrahochvakuum (2 × 10–8 mbar) in einer Dicke von 0,3 μm ausgebildet. Als nächstes wurde im Ultrahochvakuum ein InSb-Dünnfilm durch das MBE-Verfahren in einer Dicke von 0,3 μm ausgebildet. Gleichzeitig mit dem Kristallwachstum durch das MBE-Verfahren wurde jedoch Si zur Bildung eines Dünnfilms dotiert. Der resultierende InSb-Dünnfilm wies eine Elektronenbeweglichkeit von 33000 cm2/V·s und eine Elektronenkonzentration von 7 × 1016/cm3 auf. Als nächstes wurde wie in der Ausführungsform 4 eine 0,15 μm-Al0,9In0,1Sb-Schicht als Zwischenschicht gebildet und wie in der Ausführungsform 4 wurde eine Mehrzahl von Magnetwiderstandsvorrichtungen mit drei Anschlüssen auf einem einzelnen Substrat gebildet. Wenn die Eigenschaften der Magnetwiderstandsvorrichtung gemessen wurden, betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur durchschnittlich 100 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung der Ausgangsseite, wenn an die Eingangselektroden eine Spannung von 1 V angelegt wurde, 0,1 ± 1,2 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Zur Prüfung der Empfindlichkeit für ein Magnetfeld wurde der Magnetwiderstandseffekt gemessen. Die Widerstandsänderung bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla betrug 9%.
  • Die Temperaturänderung des Eingangswiderstands betrug –0,4%/°C und der Eingangswiderstand bei –50°C lag innerhalb des 5-fachen des Widerstands bei 150°C. Folglich war die Temperaturabhängigkeit verglichen mit der Änderung des Widerstands mit der Temperatur von –2,0%/°C für den Fall einer herkömmlichen Dünnfilmvorrichtung beträchtlich vermindert. Ferner kann in diesem Fall der Magneterfassungsteildünnfilm in einer geringen Dicke ausgebildet werden, weist verglichen mit der Ausführungsform 4 einen hohen Eingangswiderstand auf und der Energieverbrauch ist gering.
  • Diese Magnetwiderstandsvorrichtung wurde mit einer Si-IC-Steuerschaltung verkapselt, um einen Magnetsensor mit einer Verstärkerschaltung, d.h. einen Magnetsensor mit digitalem Ausgangssignal, zu erzeugen. Die resultierende Magnetwiderstandsvorrichtung arbeitete als digitaler, hochempfindlicher Magnetsensor stabil in einem Temperaturbereich von –50°C bis +150°C.
  • Ausführungsform 10
  • In der Ausführungsform 10 wird eine Hallvorrichtung gemäß der 9A und der 9B erzeugt. In diesen Figuren sind aus Gründen einer einfachen Beschreibung die gleichen Funktionen wie in der 2A, der 2B und in anderen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Die 9A zeigt ein Ebenendiagramm der Hallvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform und die 9B zeigt ein Schnittdiagramm entlang der Linie IXB-IXB' in der 9A. In der 9A und der 9B ist der InGaAsSb-Dünnfilm 2 auf dem isolierenden Substrat 1 ausgebildet. Die Elektronenkonzentration des Dünnfilms 2 beträgt 2,1 × 1016/cm3 oder mehr und der Eingangswiderstand des Magnetsensors bei –50°C liegt innerhalb des 15-fachen des Eingangswiderstands bei 150°C. In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 4 einen Verdrahtungsteil, der die Elektroden 5 für eine externe Verbindung und die Funktionsschicht des Magneterfassungsteils 6 verbindet. Der Magneterfassungsteil 6 erfasst ein Magnetfeld als Magnetsensor.
  • Die Hallvorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau mit einer Si-dotierten Halbleiterdünnfilmschicht wurde in der folgenden Weise hergestellt.
  • Ein 1,0 μm dicker InSb-Dünnfilm wurde auf einem halbisolierenden GaAs-Substrat mit flacher Oberfläche durch das MBE-Verfahren unter Verwendung der in der Ausführungsform 1 beschriebenen Vorrichtung in einem Ultrahochvakuum (2 × 10–8 mbar) gebildet. Gleichzeitig mit dem Kristallwachstum durch MBE wurde jedoch Si zur Bildung des Dünnfilms dotiert. Der gebildete InSb-Dünnfilm wies eine Elektronenbeweglichkeit von 35000 cm2N/V·s und eine Elektronenkonzentration von 7 × 1016/cm3 auf. Als nächstes wurde eine Ga0,9In0,1Sb-Schicht in einer Dicke von 0,15 μm als Zwischenschicht gebildet. Zur Ausbildung der Zwischenschicht und des InSb-Dünnfilms zu einer gewünschten Struktur wurde ein Resistfilm durch ein photolithographisches Verfahren gebildet und geätzt. Auf dem InSb-Dünnfilm, der die Zwischenschicht aufwies, wurden ein Verdrahtungsteil, der eine Mehrzahl von dünnen Metalldünnfilmen umfasste, und Bondelektroden für eine externe Verbindung gebildet.
  • Als nächstes wurde eine Goldschicht nur auf der Oberfläche der Bondelektroden gebildet, wodurch eine Mehrzahl von Hallvorrichtungen der vorliegenden Erfindung auf einem einzelnen Substrat gebildet wurde, wobei der mit Si dotierte Halbleiterdünnfilm auf einem einzelnen Substrat vorlag.
  • Wenn die Eigenschaften der erhaltenen Hallvorrichtung gemessen wurden, betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur durchschnittlich 40 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung der Ausgangsseite, wenn an die Eingangselektroden eine Spannung von 1 V angelegt wurde, 0,1 ± 1,2 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung, die sich als Potenzialdifferenz an den Ausgangsseitenelektroden (Elektroden 52, 54 in der 9A) entwickelt, wenn eine Spannung von 1 V an die Eingangselektroden (z.B. die Elektroden 51, 53 von 9A) angelegt wurde, 0,1 ± 1,2 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Da ferner die Elektronenbeweglichkeit des Halbleiterdünnfilms hoch war, war auch die Empfindlichkeit für ein Magnetfeld hoch, und die Hallspannung, die bei einer Eingangsspannung von 1 V und einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla erhalten wurde, betrug 130 mV. Die Temperaturänderungsrate des Eingangswiderstands der Magnetwiderstandsvorrichtung betrug –0,4%/°C und die Temperaturabhängigkeit war verglichen mit der Änderung des Widerstands mit der Temperatur von –2,0%/°C für den Fall der Verwendung des undotierten InSb-Dünnfilms von Ausführungsform 10 beträchtlich vermindert.
  • Ausführungsform 11
  • Ein brückenförmiger Magnetwiderstandssensor wurde in der folgenden Weise hergestellt.
  • Wie in der Ausführungsform 10 wurden ein Si-dotierter InSb-Dünnfilm und eine Zwischenschicht, die mit denjenigen in der Ausführungsform 10 identisch waren, auf einem halbisolierenden GaAs-Substrat mit flacher Oberfläche gebildet. Der so gebildete 1,0 μm dicke InSb-Dünnfilm wies eine Elektronenbeweglichkeit von 35000 cm2/V·s und eine Elektronenkonzentration von 7 × 1016/cm3 auf. Als nächstes wurde zur Ausbildung der Zwischenschicht und des InSb-Dünnfilms zu der gewünschten Struktur, wie sie in der 5 gezeigt ist, ein Resistfilm wie in der Ausführungsform 10 gebildet und geätzt, um eine Mehrzahl von dünnen Metalldünnfilmen zu bilden, d.h. eine Kurzstabelektrode, die zwei Schichten von Cu/Ni, einen Verdrahtungsteil und Bondelektroden umfasst, die drei Schichten von Cu/Ni/Au auf dem InSb-Dünnfilm, der die Zwischenschicht aufweist, umfassen.
  • Als nächstes wurde wie in der Ausführungsform 10 eine Goldschicht nur auf der Oberfläche der Bondelektroden gebildet. Folglich wurde eine Mehrzahl von brückenförmigen erfindungsgemäßen Magnetwiderstandsvorrichtungen auf einem einzelnen Substrat erzeugt. Die resultierende Struktur umfasst vier Vorrichtungen, die einen Magnetwiderstandseffekt erzeugen, und die in einer Brückenform verbunden sind, wie es in der 5A und der 5B gezeigt ist, so dass zwei Widerstandsvorrichtungsteile an gegenüber liegenden Positionen (nicht zwei angrenzende Widerstandsvorrichtungsteile) auf einer Ebene angeordnet sind, an die gleichzeitig ein Magnetfeld mit der gleichen Stärke angelegt wurde. Das L/W-Verhältnis der Länge L und der Breite W zwischen Kurzstabelektroden dieser Magnetwiderstandsvorrichtung betrug 0,25.
  • Bei der Messung der Eigenschaften der erhaltenen Magnetwiderstandsvorrichtung betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur 350 Ohm. Die Widerstandsänderungsrate bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla betrug 9% und es wurde gefunden, dass die Widerstandsänderungsrate bezüglich eines Magnetfelds groß und die Empfindlichkeit gut ist. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung der Ausgangsseite, wenn eine Spannung von 1 V an die Eingangselektroden angelegt wurde, 0,1 ± 1,2 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Ferner wurde gezeigt, dass die Widerstandsänderungsrate bezüglich eines Magnetfelds groß ist und das Zahnradzahnerfassungsvermögen sehr gut war, da ein Einkristalldünnfilm verwendet wurde und die Elektronenbeweglichkeit hoch war. Die Temperaturänderungsrate des Widerstands der Vorrichtung betrug –0,4%/°C und die Temperaturabhängigkeit konnte verglichen mit der Änderung des Widerstands mit der Temperatur von –2,0%/°C für den Fall der Verwendung eines undatierten InSb-Dünnfilms beträchtlich vermindert werden. Es wurde gefunden, dass ein Magnetsensor mit digitalem Ausgangssignal, der durch Verbinden der vorliegenden Vorrichtung mit einem digitalen Si-IC-Differenzverstärker zu einem einzelnen Bauteil gebildet worden ist, ein sehr gutes Zahnradzahnerfassungsvermögen aufwies.
  • Ausführungsform 12
  • Eine Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen wurde in der folgenden Weise hergestellt.
  • Wie in der Ausführungsform 10 wurden auf einem GaAs-Substrat ein 1,0 μm dicker InSb-Dünnfilm, der mit einer geringen Menge Sn dotiert war und eine Elektronenbeweglichkeit von 50000 cm2/V·s und eine Elektronenkonzentration von 4 × 1016/cm3 aufwies, und eine 0,2 μm dicke Al0,2In0,8Sb-Zwischenschicht gebildet. Als nächstes wurde zur Ausbildung der Zwischenschicht und des InSb-Dünnfilms zu einer gewünschten Struktur ein Resistfilm durch ein photolithographisches Verfahren wie in der Ausführungsform 10 gebildet und geätzt. Auf der Oberseite wurde durch das photolithographische Verfahren eine Resiststruktur zur Bildung von Kurzstabelektroden, die eine Mehrzahl von dünnen Metalldünnfilmen umfassen, eines Verdrahtungsteils und von Bandelektroden gebildet. Danach wurden wie in der Ausführungsform 10 Kurzstabelektroden, eine Mehrzahl von externen Verbindungselektroden und der Verdrahtungsteil gebildet. Als nächstes wurde wie in der Ausführungsform 10 eine Goldschicht nur auf der Oberfläche der Bandelektroden gebildet. Folglich wurde eine Mehrzahl von Magnetwiderstandsvorrichtungen mit drei Anschlüssen gemäß der 4 mit drei Bondelektroden auf einem einzelnen Substrat erzeugt. Die Herstellung wurde mit einem Verhältnis L/W der Länge L und der Breite W zwischen Kurzstabelektroden von 0,25 durchgeführt.
  • Bei der Messung der Eigenschaften der erhaltenen Magnetwiderstandsvorrichtung betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur 810 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung an der Ausgangsseite, wenn eine Spannung von 1 V an die Eingangselektroden angelegt wurde, 0,1 ± 2,1 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Ferner wurde gezeigt, dass die Widerstandsänderungsrate des Magnetfelds groß ist, eine Widerstandsänderung von 14% bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla erhalten wird, dass sie einen hohen Widerstand aufweist und das Zahnradzahnerfassungsvermögen sehr groß war, da ein Einkristall-Dünnfilm verwendet wurde und die Elektronenbeweglichkeit hoch war.
  • Es wurde gefunden, dass die vorliegende Vorrichtung einfach durch das Waferverfahren unter Verwendung einer Photolithographie hergestellt werden kann, dass sie auf eine Massenherstellung anwendbar ist und die Herstellungsausbeute hoch ist. Da ferner die Filmdicke des Magneterfassungsteils des Dünnfilms gering ist, ist der Widerstand höher als 300 Ohm bei Raumtemperatur, und der Energieverbrauch war ebenfalls gering.
  • Ferner ist ein Verbinden mit einem externen Anschluss durch Drahtbonden mit einem Standardgolddraht möglich, was auf eine Massenherstellung anwendbar ist. Die resultierende Magnetwiderstandsvorrichtung kann durch Einbetten der Baugruppe nach dem Bonden in ein Harzformteil oder in ein dünnes Metallrohr als Sensor fertiggestellt werden. Ferner kann die Vorrichtung mit einer Steuerschaltung zur digitalen Verstärkung des Ausgangssignals der Vorrichtung verkapselt werden. In diesem Fall wird die Steuerschaltung vorzugsweise mit einem Si-IC hergestellt. Der Sensor weist ein sehr gutes Erfassungsvermögen für ein rotierendes Zahnrad auf und wird als Magnetsensor zum Erfassen der Drehzahl oder dergleichen verwendet.
  • Ausführungsform 13
  • Eine Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen wurde in der folgenden Weise hergestellt.
  • Auf einem halbisolierenden GaAs-Substrat mit flacher Oberfläche wurde eine Ga0,7Al0,3As0,1Sb0,9-Halbleiterisolierschicht mit dem MBE-Verfahren im Ultrahochvakuum (2 × 10–8 mbar) in einer Dicke von 0,3 μm ausgebildet. Darauf wurde durch das MBE-Verfahren ein 0,3 μm dicker InSb-Dünnfilm ausgebildet. Gleichzeitig mit dem Kristallwachstum durch MBE wurde jedoch Si zur Bildung des Dünnfilms dotiert. Der gebildete InSb-Dünnfilm wies eine Elektronenbeweglichkeit von 33000 cm2/V·s und eine Elektronenkonzentration von 7 × 1016/cm3 auf. Als nächstes wurde eine Ga0,9In0,1Sb-Schicht in einer Dicke von 0,15 μm als Zwischenschicht gebildet. Zur Ausbildung der Zwischenschicht und des InSb-Dünnfilms zu einer gewünschten Struktur wurde ein Resistfilm durch ein photolithographisches Verfahren gebildet und geätzt. Auf der Oberseite davon wurden Kurzstabelektroden, die eine Mehrzahl von dünnen Metalldünnfilmen umfassten, ein Verdrahtungsteil und Bondelektroden gebildet. Als nächstes wurde wie in der Ausführungsform 11 eine Goldschicht nur auf der Oberfläche der Bondelektroden gebildet, um eine Mehrzahl von Magnetwiderstandsvorrichtungen mit drei Anschlüssen auf einem einzelnen Substrat zu bilden. Die Herstellung wurde mit einem Verhältnis L/W der Länge L und der Breite W zwischen Kurzstabelektroden von 0,25 durchgeführt.
  • Bei der Messung der Eigenschaften der erhaltenen Magnetwiderstandsvorrichtung betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur durchschnittlich 320 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung an der Ausgangsseite, wenn eine Spannung von 1 V an die Eingangselektroden angelegt wurde, 0,1 ± 1,2 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Ferner wurde gezeigt, dass die Widerstandsänderung bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla 10% betrug. Ferner betrug die Temperaturänderungsrate des Eingangswiderstands –0,4%/°C und die Temperaturabhängigkeit konnte verglichen mit der Änderung des Widerstands mit der Temperatur von –2,0%/°C für den Fall der Verwendung eines undotierten InSb-Dünnfilms beträchtlich vermindert werden. Ferner kann in diesem Fall der Magneterfassungsteildünnfilm in einer geringen Dicke ausgebildet werden, weist einen hohen Eingangswiderstand auf und der Energieverbrauch ist gering.
  • Ausführungsform 14
  • Eine Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen wurde in der folgenden Weise hergestellt.
  • Wie in der Ausführungsform 13 wurde auf einem GaAs-Substrat eine Ga0,7Al0,3As0,1Sb0,9-Halbleiterisolierschicht in einer Dicke von 0,3 μm ausgebildet. Als nächstes wurde als Pufferschicht zum Vermindern der Differenz bei der Gitterkonstante bezüglich InSb Ga0,9In0,1Sb in einer Dicke von 0,10 μm ausgebildet. Darauf wurden wie in der Ausführungsform 13 ein 0,1 μm dicker Si-dotierter InSb-Dünnfilm und ein 0,15 μm dicker Ga0,9In0,1Sb-Film als Zwischenschicht ausgebildet. Der gebildete InSb-Dünnfilm wies eine Elektronenbeweglichkeit von 41000 cm2/V·s und eine Elektronenkonzentration von 9 × 1016/cm3 auf. Als nächstes wurde zur Ausbildung des InSb-Dünnfilms und dergleichen zu einer gewünschten Struktur ein Resistfilm durch ein photolithographisches Verfahren gebildet und geätzt. Danach wurden wie in der Ausführungsform 13 Kurzstabelektroden, die eine Mehrzahl von dünnen Metalldünnfilmen umfassten, ein Verdrahtungsteil und Bondelektroden für eine externe Verbindung gebildet. Als nächstes wurde wie in der Ausführungsform 13 eine Goldschicht nur auf der Oberfläche der Bondelektroden gebildet, um eine Mehrzahl von Magnetwiderstandsvorrichtungen mit drei Anschlüssen auf einem einzelnen Substrat zu bilden.
  • Bei der Messung der Eigenschaften der erhaltenen Magnetwiderstandsvorrichtung wurde gefunden, dass die Offsetspannung an der Ausgangsseite, wenn eine Spannung von 1 V an die Eingangselektroden angelegt wurde, 0,1 ± 1,4 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Die Widerstandsänderungsrate bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla betrug 14%. Ferner betrug die Temperaturänderungsrate des Eingangswiderstands –0,5%/°C und die Temperaturabhängigkeit konnte verglichen mit der Änderungsrate des Widerstands mit der Temperatur von –2,0%/°C für den Fall der Verwendung einer herkömmlichen Dünnfilmvorrichtung beträchtlich vermindert werden. Ferner kann in diesem Fall der Magneterfassungsteildünnfilm in einer geringen Dicke ausgebildet werden, weist einen hohen Eingangswiderstand auf und der Energieverbrauch ist gering.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • In der Ausführungsform 15 wurde unter Verwendung der gleichen Verfahren wie in der Ausführungsform 14, mit der Ausnahme, dass die Zwischenschicht nicht gebildet wurde, eine Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen für Vergleichszwecke hergestellt. Wenn die erhaltene Magnetwiderstandsvorrichtung bezüglich der Eigenschaften wie in der Ausführungsform 14 gemessen wurde, betrug die Empfindlichkeitsverminderung, die mit der Verminderung der Elektronenbeweglichkeit einherging, etwa 35%, und die Widerstandsänderung bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla betrug 9% oder weniger.
  • Ausführungsform 16
  • Eine Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen wurde in der folgenden Weise hergestellt.
  • Wie in der Ausführungsform 14 wurden auf einem GaAs-Substrat eine 0,3 μm dicke Ga0,7Al0,3As0,1Sb0,9-Halbleiterisolierschicht und eine 0,10 μm dicke Ga0,9In0,1Sb-Pufferschicht als Schicht zum Vermindern der Differenz bei der Gitterkonstante bezüglich InSb ausgebildet. Ein spezifischer Teil der Zwischenschicht, d.h. der Teil bis zu einer Tiefe von 0,003 μm ausgehend von der Grenzfläche des Teils, der den InSb-Dünnfilm kontaktiert, wird gleichzeitig mit dem Kristallwachstum mit Si dotiert. Der gebildete Dünnfilm wies eine Elektronenbeweglichkeit von 38000 cm2/V·s und eine Elektronenkonzentration von 9 × 1016/cm3 auf. Als nächstes wurde zur Ausbildung des InSb-Dünnfilms, der Zwischenschicht und dergleichen zu einer gewünschten Struktur ein Resistfilm wie in der Ausführungsform 14 durch ein photolithographisches Verfahren gebildet und geätzt, um Kurzstabelektroden, die eine Mehrzahl von dünnen Metalldünnfilmen umfassten, ein Verdrahtungsteil und Bondelektroden für eine externe Verbindung auf der Zwischenschicht auf dem InSb-Dünnfilm zu bilden. Als nächstes wurde wie in der Ausführungsform 14 eine Siliziumnitridschutzschicht gebildet. Nachdem ein Fenster bezüglich des Bondelektrodenteils geöffnet worden ist, wurde eine Goldschicht nur auf der Oberfläche der Bondelektroden gebildet. Folglich wurde eine Mehrzahl von Magnetwiderstandsvorrichtungen mit drei Anschlüssen auf einem einzelnen Substrat erzeugt.
  • Bei der Messung der Eigenschaften der erhaltenen Magnetwiderstandsvorrichtung wurde gefunden, dass die Offsetspannung an der Ausgangsseite, wenn eine Spannung von 1 V an die Eingangselektroden angelegt wurde, 0,1 ± 1,4 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Ferner betrug die Widerstandsänderung bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla 12%. Die Temperaturänderungsrate des Eingangswiderstands der Magnetwiderstandsvorrichtung betrug –0,5%/°C und die Temperaturabhängigkeit konnte verglichen mit der Änderungsrate des Widerstands mit der Temperatur von –2,0%/°C für den Fall eines undotierten InSb-Dünnfilms beträchtlich vermindert werden. Ferner kann in diesem Fall der Magneterfassungsteildünnfilm in einer geringen Dicke ausgebildet werden, weist einen hohen Eingangswiderstand der Magnetwiderstandsvorrichtung auf und der Energieverbrauch ist gering.
  • Ausführungsform 17
  • In der Ausführungsform 17 wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie in der Ausführungsform 13, mit der Ausnahme, dass das Donoratom von Si nach S geändert wurde, eine Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen mit einem S-dotierten Dünnfilm erzeugt.
  • Die Eigenschaften des erhaltenen Dünnfilms waren nahezu mit denjenigen der Ausführungsform 13 identisch. Wenn ferner die Eigenschaften der erhaltenen Magnetwiderstandsvorrichtung wie in der Ausführungsform 13 gemessen wurden, betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur durchschnittlich 300 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung an der Ausgangsseite, wenn eine Spannung von 1 V an die Eingangselektroden angelegt wurde, 0,1 ± 0,2 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Die Widerstandsänderung bei einem Magnetfeld betrug 9%. Die Temperaturänderungsrate des Eingangswiderstands betrug –0,4%/°C und der Eingangswiderstand bei –50°C lag innerhalb des 15-fachen des Eingangswiderstands bei 150°C. Die Temperaturänderung des Widerstands wurde verglichen mit der Temperaturänderungsrate des Widerstands von –2,0%/°C für den Fall eines undotierten InSb-Dünnfilms auf 1/5 vermindert, wodurch die Temperaturabhängigkeit beträchtlich vermindert wird.
  • Diese Magnetwiderstandsvorrichtung wurde mit einer Si-IC-Steuerschaltung verkapselt, um einen Magnetsensor mit einer Verstärkerschaltung zu erzeugen, d.h. einen Magnetsensor mit einem digitalen Ausgangssignal. Die resultierende Magnetwiderstandsvorrichtung arbeitete als hochempfindlicher digitaler Magnetsensor stabil im Temperaturbereich von –50°C bis +150°C.
  • Ausführungsform 18
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Magnetwiderstandsvorrichtung mit zwei Anschlüssen gemäß der 10A und der 10B hergestellt. In diesen Figuren sind aus Gründen einer einfachen Beschreibung die gleichen Funktionen wie in der 2A, der 2B und in anderen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Die 10A zeigt ein Ebenendiagramm der Magnetwiderstandsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, die zwei externe Verbindungselektroden aufweist, und die 10B zeigt ein Schnittdiagramm entlang der Linie XA-XAB' in der 10B. Auf dem Substrat 1 sind ein InAsSb-Dünnfilm 2, ein Magnetwiderstandseffektvorrichtungsteil 21 und Elektroden 5 für eine externe Verbindung ausgebildet. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Magneterfassungsteil zum Erfassen eines Magnetfelds als Magnetsensor. 10 ist ein Teil mit hoher Leitfähigkeit, der durch einen ohmschen Kontakt zu dem InGaAsSb des Magneterfassungsteils ausgebildet ist, um den Magnetwiderstandseffekt des InGaAsSb-Dünnfilms zu erhöhen, wobei es sich um eine Kurzstabelektrode handelt. Die Kurzstabelektrode ist normalerweise aus einem Metalldünnfilm ausgebildet, der die Funktionsschicht kontaktieren kann, die mehrschichtig oder einschichtig sein kann. Ferner kann der InAsSb-Dünnfilm 2 mit einem Donoratom 12, wie z.B. Si, dotiert sein. Ferner können die obere Fläche der Elektroden und der Verdrahtungsteil, die auf der Funktionsschicht ausgebildet sind, nicht aus Gold sein.
  • Die Magnetwiderstandsvorrichtung mit dem vorstehenden Aufbau wurde in der folgenden Weise hergestellt.
  • Mit dem gleichen Verfahren wie in der Ausführungsform 10 wurde eine kleine Menge Sn auf das GaAs-Substrat dotiert und ein 1,0 μm dicker InSb-Dünnfilm mit einer Elektronenbeweglichkeit von 51000 cm2/V·s und einer Elektronenkonzentration von 9 × 1016/cm3 und eine 0,2 μm dicke Al0,2In0,8Sb-Film-Zwischenschicht wurden gebildet. Als nächstes wurde zur Ausbildung der Zwischenschicht und des InSb-Dünnfilms zu der gewünschten Struktur, wie sie in der 10A und der 10B gezeigt ist, ein Resistfilm wie in der Ausführungsform 10 durch ein photolithographisches Verfahren gebildet und geätzt. Darauf wurde eine Resiststruktur zur Bildung von Kurzstabelektroden, die eine Mehrzahl von dünnen Metalldünnfilmen umfassten, eines Verdrahtungsteils und von Bondelektroden mit dem photolithographischen Verfahren gebildet. Danach wurden wie in der Ausführungsform 10 Kurzstabelektroden, eine Mehrzahl von externen Verbindungselektroden und ein Verdrahtungsteil gebildet. Als nächstes wurde wie in der Ausführungsform 10 eine Goldschicht nur auf der Oberfläche der Bondelektroden ausgebildet. Folglich wurde eine Mehrzahl von Magnetwiderstandsvorrichtungen mit zwei Anschlüssen auf einem einzelnen Substrat gebildet. Die Herstellung wurde mit einem Verhältnis L/W der Länge L und der Breite W zwischen Kurzstabelektroden dieser Magnetwiderstandsvorrichtung von 0,20 hergestellt.
  • Wenn die Eigenschaften der erhaltenen Magnetwiderstandsvorrichtung gemessen wurden, betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur 500 Ohm. Da ferner ein Einkristall-Dünnfilm verwendet wurde und die Elektronenbeweglichkeit hoch war, ist die Widerstandsänderungsrate des Magnetfelds groß und bei einer Flussdichte von 0,1 Tesla wurde eine Widerstandsänderungsrate von 15% erhalten. Daher zeigte sich, dass das Zahnradzahnerfassungsvermögen sehr hoch war.
  • Es wurde gefunden, dass die vorliegende Vorrichtung durch das Waferverfahren unter Verwendung einer Photolithographie einfach hergestellt werden kann, auf eine Massenherstellung angewandt werden kann und dass die Herstellungsausbeute hoch ist.
  • Ferner ist ein Verbinden mit einem externen Anschluss durch Drahtbonden mit einem Standardgolddraht möglich, was auf eine Massenherstellung anwendbar ist. Die resultierende Magnetwiderstandsvorrichtung wird häufig durch Einbetten der Baugruppe nach dem Bonden in ein Harzformteil oder in ein dünnes Metallrohr als Sensor fertiggestellt. Ferner wird die Vorrichtung mit einer Steuerschaltung zur digitalen Verstärkung des Ausgangsdifferenzsignals verkapselt, das durch die Schaltung erhalten wird, die durch Verbinden der vorliegenden Vorrichtung mit einer auf einem Si-IC ausgebildeten Festwiderstandsvorrichtung erhalten wird. In diesem Fall wird die Steuerschaltung vorzugsweise auf dem gleichen Si-IC-Chip wie die Festwiderstandsvorrichtung hergestellt.
  • Ausführungsform 19
  • Eine Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen wurde in der folgenden Weise hergestellt.
  • Ein Aluminiumoxid-Dünnfilm wurde in einer Dicke von 0,25 μm durch ein Sputterverfahren auf einem Einkristall-Ferritsubstrat des Ni-Zn-Typs mit flacher Oberfläche gebildet, um die Ferritsubstratoberfläche isolierend zu machen. Auf der isolierenden Oberfläche des Ferritsubstrats wurde eine Ga0,8Al0,2As0,2Sb0,8-Halbleiterisolierschicht mit dem MBE-Verfahren in einem Ultrahochvakuum (2 × 10–8 mbar) in einer Dicke von 0,3 μm gebildet. Als nächstes wurde darauf ein InSb-Dünnfilm in einer Dicke von 0,3 μm in einem Ultrahochvakuum mit dem MBE-Verfahren gebildet. Gleichzeitig mit dem Kristallwachstum durch das MBE-Verfahren wurde Sn dotiert, um den Dünnfilm zu bilden. Der gebildete InSb-Dünnfilm wies eine Elektronenbeweglichkeit von 33000 cm2/V·s und eine Elektronenkonzentration von 8 × 1016/cm3 auf. Als nächstes wurde als Zwischenschicht eine 0,15 μm dicke Al0,9In0,1Sb-Schicht gebildet. Danach wurde wie in der Ausführungsform 14 eine Mehrzahl von Magnetwiderstandsvorrichtungen mit drei Anschlüssen mit einer Siliziumnitridschicht als Schutzschicht auf der Oberfläche auf einem einzelnen Substrat erzeugt.
  • Wenn die Eigenschaften der erhaltenen Magnetwiderstandsvorrichtung gemessen wurden, betrug der Vorrichtungswiderstand bei Raumtemperatur durchschnittlich 320 Ohm. Es wurde gefunden, dass die Offsetspannung an der Ausgangsseite, wenn eine Spannung von 1 V an die Eingangselektroden angelegt wurde, 0,1 ± 0,2 mV betrug, was ein sehr kleiner Wert ist. Zur Prüfung der Empfindlichkeit bezüglich eines Magnetfelds wurde der Magnetwiderstandseffekt gemessen. Die Widerstandsänderung bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte von 0,1 Tesla betrug 9%. Ferner betrug die Temperaturänderung des Eingangswiderstands –0,4 %/°C und der Eingangswiderstand bei –50°C lag innerhalb des 5-fachen des Widerstands bei 150°C. Folglich konnte die Temperaturabhängigkeit verglichen mit der Temperaturänderungsrate des Widerstands von –2,0%/°C für den Fall eines undotierten InSb-Dünnfilms beträchtlich vermindert werden. Ferner kann in diesem Fall der Magneterfassungsteildünnfilm in einer geringen Dicke ausgebildet werden, weist einen hohen Eingangswiderstand der Magnetwiderstandsvorrichtung auf und der Energieverbrauch ist gering.
  • Diese Magnetwiderstandsvorrichtung wurde mit einer Si-IC-Steuerschaltung verkapselt, um einen Magnetsensor mit einer Verstärkerschaltung zu erhalten, d.h. einen Magnetsensor mit einem digitalen Ausgangssignal. Die resultierende Magnetwiderstandsvorrichtung arbeitete als hochempfindlicher digitaler Magnetsensor stabil im Temperaturbereich von –50°C bis +150°C.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • In der Ausführungsform 20 wurde unter Verwendung der gleichen Verfahren wie in der Ausführungsform 19, mit der Ausnahme, dass die Zwischenschicht nicht gebildet wurde, eine Magnetwiderstandsvorrichtung mit drei Anschlüssen, die keine Zwischenschicht aufwies, für Vergleichszwecke hergestellt. Wenn die erhaltene Magnetwiderstandsvorrichtung wie in der Ausführungsform 19 bezüglich der Eigenschaften gemessen wurde, wies die Magnetwiderstandsvorrichtung eine Empfindlichkeitsverminderung, die mit der Verminderung der Elektronenbeweglichkeit zusammenhängt, von etwa 30% auf, und die Widerstandsänderung durch den Magnetwiderstandseffekt betrug 6%.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, konnte in der vorliegenden Erfindung durch Bereitstellen der Zwischenschicht die Verminderung der Elektronenbeweglichkeit durch die Bildung des Schutzfilms minimiert werden, wodurch ein hochempfindlicher Magnetsensor hergestellt wurde.
  • Der erfindungsgemäße Magnetsensor weist eine geringe Variation des Vorrichtungswiderstands mit der Temperatur und eine geringe Offsetdrift und eine hohe Empfindlichkeit auf, kann ein Mikromagnetfeld messen und weist vorrichtungsinhärent geringe Störungen auf. Als Ergebnis wird ein Magnetsensor realisiert, der selbstverständlich in der Nähe von Raumtemperatur und über einen breiten Temperaturbereich von niedrigen bis zu hohen Temperaturen durch eine einfache Ansteuerschaltung angesteuert werden kann. Der erfindungsgemäße Magnetsensor kann auch eine Drehung, wie z.B. von Zahnrädern, mit einer hohen Empfindlichkeit erfassen.
  • Da ferner ein Dünnfilm in dem Magneterfassungsteil verwendet wird und der Magneterfassungsteildünnfilm durch die Nutzung des photolithographischen Verfahrens hergestellt wird, weist er eine gute Strukturgenauigkeit auf und die Offsetspannung ist gering. Ferner wird die Einstellung der Zusammensetzung des Magneterfassungsteildünnfilms durch Dotieren vorgenommen, die Änderung des Eingangswiderstands des Magnetsensors mit der Temperatur kann vermindert werden, der Laststrom der Ansteuerschaltung, einschließlich der Verstärkungssteuerung zum Verstärken des Magnetsensorausgangssignals, oder die Energiezufuhr zu dem Magnetsensor kann vermindert werden, und die Ansteuerschaltung kann in einer geringen Größe konstruiert werden. Da ferner die Verstärkungssteuerschaltung in einer kompakten Größe konstruiert werden kann, ist eine integrierte Bauweise mit dem Magnetsensorchip möglich und er kann als kompakter Magnetsensor (sogenanntes Magnetsensor-IC) verwendet werden, der ein digitales Ausgangssignal oder ein lineares Ausgangssignal liefern kann.
  • Insbesondere liegt eine Vorrichtung, bei der eine Si-LSI-Ansteuerverstärkungsschaltungsvorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Magnetsensor integriert verkapselt ist, innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung. Es ist möglich, einen kompakten Magnetsensor zum Erfassen eines Magnetismus zum Ausgeben eines digitalen Signals zu erzeugen. Er weist eine sehr stark ausgeprägte allgemeine Anwendbarkeit auf und kann als kleiner kontaktloser Sensor vielfältig verwendet werden. Ferner handelt es sich um einen Magnetsensor, der auch bei der Erfassung hoher Drehzahlen verwendet werden kann.

Claims (27)

  1. Magnetsensor, der ein Substrat (1) und eine Funktionsschicht (6) eines Magneterfassungsteils umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (6) eine einzelne Dünnfilmschicht (2) aus InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1) ist, die direkt auf dem Substrat (1) ausgebildet ist, die Dünnfilmschicht (2) mindestens eine Art von Donoratom (12) enthält, das aus der Gruppe bestehend aus Si, Te, S, Sn, Ge und Se ausgewählt ist, wobei die Dünnfilmschicht (2) eine Elektronenkonzentration von 2,1 × 1016/cm3 oder mehr aufweist und die Elektronenbeweglichkeitμ (cm2/V·s) und die Elektronenkonzentration n (1/cm3) der Dünnfilmschicht (2) der Beziehung log10(n) + 4,5 × 10–5 ×μ≥ 18,0genügen.
  2. Magnetsensor nach Anspruch 1, bei dem mindestens ein Teil der Donoratome positiv ionisiert ist.
  3. Magnetsensor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Dünnfilmschicht (2) eine Elektronenbeweglichkeit μ von 10000 cm2/V·s oder mehr aufweist.
  4. Magnetsensor nach Anspruch 3, bei dem die Dünnfilmschicht (2) eine InAsySb1-y (0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilmschicht ist.
  5. Magnetsensor nach Anspruch 4, bei dem die Dünnfilmschicht (2) eine InSb-Dünnfilmschicht ist.
  6. Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Substrat (1) einen dielektrischen GaAs-Einkristall umfasst.
  7. Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Dicke der Funktionsschicht (6) 6 Mikrometer oder weniger beträgt.
  8. Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Dicke der Funktionsschicht (6) 0,7 bis 1,2 Mikrometer beträgt.
  9. Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Dicke der Funktionsschicht (6) 1,2 Mikrometer oder weniger beträgt.
  10. Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Magnetsensor eine Hallvorrichtung ist.
  11. Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Magnetsensor eine Magnetwiderstandsvorrichtung ist.
  12. Magnetsensorvorrichtung, in der ein Magnetsensor, eine Verstärkerschaltung (14) zum Verstärken eines Ausgangssignals des Magnetsensors, und eine Magnetschaltung, die eine Stromversorgungsschaltung aufweist, zum Ansteuern des Magnetsensors, verkapselt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetsensor ein Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ist.
  13. Magnetsensorvorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher der Eingangswiderstand des Magnetsensors bei –50°C auf innerhalb des 15-fachen des Eingangswiderstands bei 150°C eingestellt ist.
  14. Magnetsensorvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei welcher das Ausgangssignal nach dem Verstärken durch die Verstärkerschaltung (14) proportional zu dem Ausgangssignal des Magnetsensors ist.
  15. Magnetsensorvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei welcher das Ausgangssignal nach dem Verstärken durch die Verstärkerschaltung (14) ein digitales Ausgangssignal ist, das der Erfassung und der nicht-Erfassung eines Magnetfelds durch den Magnetsensor entspricht.
  16. Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensors, gekennzeichnet durch die Schritte: Bilden einer einzelnen Schicht (2) eines InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilms mit einer Elektronenkonzentration von 2 × 1016/cm3 oder mehr direkt auf einem Substrat (1), Einbringen mindestens einer Art von Donoratom (12), das aus der Gruppe bestehend aus Si, Te, S, Sn, Ge und Se ausgewählt ist, in den Dünnfilm (2), Ausbilden des Dünnfilms (2) in eine gewünschte Struktur, Ausbilden einer Mehrzahl von dünnen Metalldünnfilmen auf dem Dünnfilm und Verbinden einer Mehrzahl von externen Verbindungselektroden (5) mit einem Ende des Dünnfilms (2).
  17. Verfahren zur Herstellung einer Magnetsensorvorrichtung, welches das integrierende Verkapseln einer Schaltung (15) zum Verstärken eines Magnetfelderfassungssignals eines Magnetsensors und einer Steuerschaltung (14), die eine Energieversorgungsschaltung aufweist, zum Ansteuern des Magnetsensors umfasst, wobei der Magnetsensor ein Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ist und der Magnetsensor durch das Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 16 hergestellt wird.
  18. Magnetsensor nach Anspruch 1, der ferner eine dielektrische Zwischenschicht oder eine Halbleiterzwischenschicht mit hohem Widerstand (13), die auf der Funktionsschicht (6) ausgebildet ist, und eine dielektrische anorganische Schutzschicht (3) umfasst, die auf der Zwischenschicht (13) gestapelt ist.
  19. Magnetsensor nach Anspruch 18, bei dem die Zwischenschicht (13) mit der Funktionsschicht (6) in Kontakt steht und eine Gitterkonstante aufweist, die nahe an der Gitterkonstante der Funktionsschicht (6) liegt.
  20. Magnetsensor nach Anspruch 18 oder 19, bei dem die Zwischenschicht (13) eine Zusammensetzung aufweist, die mindestens eine Art von Element enthält, das den InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilm bildet.
  21. Magnetsensor nach Anspruch 18 oder 19, bei dem die Funktionsschicht (6) eine Barriereschicht auf dem InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilm (2) aufweist.
  22. Magnetsensor nach Anspruch 21, bei dem die Zwischenschicht (13) eine Zusammensetzung aufweist, die mindestens eine Art von Elementen enthält, welche die Barriereschicht bilden.
  23. Magnetsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 22, bei dem der InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilm (2) mindestens eine Art von Donoratom (12) enthält, das aus der Gruppe bestehend aus Si, Te, S, Sn, Ge und Se ausgewählt ist.
  24. Magnetsensor nach Anspruch 23, bei dem mindestens ein Teil der Donoratome (12) positiv ionisiert ist.
  25. Magnetsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 24, bei dem die Zwischenschicht (13) mindestens eine Art von Donoratom (12) enthält, das aus der Gruppe bestehend aus Si, Te, S, Sn, Ge und Se ausgewählt ist.
  26. Magnetsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 24, bei dem der InxGa1-xAsySb1-y (0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1)-Dünnfilm (2) einen Widerstand des Dünnfilms bei –50°C innerhalb des 15-fachen des Widerstands bei 150°C aufweist.
  27. Magnetsensorvorrichtung, in der ein Magnetsensor, eine Schaltung (15) zum Verstärken eines Ausgangssignals des Magnetsensors, und eine Steuerschaltung (14), die eine Stromversorgungsschaltung aufweist, zum Ansteuern des Magnetsensors, integral verkapselt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetsensor ein Dünnfilm-Magnetsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 26 ist.
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