JP2000208830A

JP2000208830A - 化合物半導体多層薄膜及び磁気センサ

Info

Publication number: JP2000208830A
Application number: JP11003758A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tanaka; 丈士田中; Mineo Wajima; 峰生和島; Hideki Sato; 秀樹佐藤; Yohei Otogi; 洋平乙木
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気センサ等に用いられる化合物半導体多層薄
膜におけるＩｎＳｂ層の高移動度化と高抵抗化とを両立
させること可能にする。【解決手段】半絶縁性のＧａＡｓ基板１上に、不純物と
してＡｌ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、ＯまたはＧａの一つをド
ーピングしたＩｎＳｂバッファ層２と、アンドープまた
はＴｅドープまたはＳｅドープのＩｎＳｂ活性層３とを
順次堆積させた構造とする。結晶特性の悪いＩｎＳｂバ
ッファ層２の部分に、Ａｌ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｏまた
はＧａの一つをドーピングすることよって、ＩｎＳｂバ
ッファ層２の抵抗率を増大させ、これにより、移動度低
下要因となる結晶欠陥が比較的に少ないＩｎＳｂ活性層
３の側に電流の大部分が流れるようにする。これによっ
て、ＩｎＳｂ層は全体として高移動度かつ高抵抗という
優れた電気特性を示すようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シート抵抗値とホ
ール移動度の両方を向上させた化合物半導体多層薄膜、
及び前記化合物半導体多層薄膜を用いて作製した、低消
費電力かつ高感度という優れた特性を有する磁気センサ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】全てのIII −Ｖ族化合物半導体結晶のう
ち最も高いキャリア移動度を有するＩｎＳｂ（インジウ
ムアンチモン）の応用例の一つとして、磁電変換素子す
なわち磁気センサ（磁気抵抗素子やホール素子）がよく
知られている。この磁気センサは位置検出や速度検出用
として、ブラシレスモータや、自動車用ＡＢＳ、情報機
器端末におけるＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤ、ＶＴＲなど回
転制御系に広く応用されている。

【０００３】これら磁気センサ用のＩｎＳｂ薄膜は、電
流のリークを防ぐため半絶縁性あるいは絶縁性の基板上
に形成される必要がある。このため従来よりＩｎＳｂ
は、『電気論Ａ，１１７，７（１９９７）』に示される
ように絶縁体である雲母や磁性酸化物の基板上に、ある
いは『ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス，６
６，３６１８（１９８９）』に示されるように半絶縁で
あるＧａＡｓやＩｎＰ基板上に形成されていた。また、
同じＧａＡｓ基板を用いる場合でも、『ジャーナル・オ
ブ・ヴァキューム・サイエンス・テクノロジー，Ｂ１
４，２３３９（１９９６）』に示されるように、格子不
整合緩和層としてＡｌ_xＩｎ_1-xＳｂ（ｘ≧０．０７）
をバッファ層及びバリア層をしてＧａＡｓ基板上に形成
し、その上にＩｎＳｂ活性層を成長する方法も知られて
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術には次のような問題点があった。

【０００５】（問題点１）ＩｎＳｂを成長する基板物質
として雲母やＧａＡｓを用いた場合、基板とＩｎＳｂ層
との間には大きな格子定数の差が存在するため、成長し
たＩｎＳｂ層中にはミスフィット転位など、大量の結晶
欠陥が混入する。これらの結晶欠陥はＩｎＳｂ層中を走
行する電子や正孔を散乱し、ＩｎＳｂの移動度を著しく
低下させる。この結果、ＩｎＳｂを活性層として用いた
素子において、動作や速度の低下が起こることが問題と
なっていた。

【０００６】（問題点２）上に挙げた傾向は、特に基板
とＩｎＳｂ層の界面近傍で著しいが、成長に伴い欠陥が
緩和されるため、厚く成長したＩｎＳｂ層では上部すな
わち表面付近において結晶欠陥の密度が減少する。この
結果として、ＩｎＳｂ膜厚が充分厚いと全体の移動度が
ある程度まで向上する、という効果が得られる。このこ
とは、『ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス，
７４，１７９３（１９９３）』により公知になってい
る。ただし、この場合、結晶欠陥濃度が高く移動度が低
い下部の層も全体の伝導には寄与するため、ＩｎＳｂ層
全体の抵抗値が著しく低下してしまうという欠点があ
る。この様な抵抗値の低いＩｎＳｂを組み込んだ素子
は、動作時に激しく発熱し、消費電力が大幅に増大する
とともに、雪崩的にキャリアーが発生することによって
自己破壊が起こる恐れもあった。

【０００７】このように従来技術では、ＩｎＳｂ層の高
移動度と高抵抗の両立が困難であった。

【０００８】本発明の目的は、上記課題を解決し、Ｉｎ
Ｓｂ層の高移動度化と高抵抗化とを両立させること、及
び得られたＩｎＳｂ層を利用して、感度が高く消費電力
が小さい磁気センサの作製を可能とすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、化合物半
導体多層薄膜におけるＩｎＳｂ層の高移動度化と高抵抗
化との両立を図るべく鋭意研究した結果、結晶特性の悪
いＩｎＳｂ層の部分（バッファ層）にＡｌ（アルミニウ
ム）またはＢｅ（ベリリウム）またはＺｎ（亜鉛）また
はＭｇ（マグネシウム）またはＯ（酸素）またはＧａ
（ガリウム）を不純物としてドーピングすることよっ
て、当該部分のＩｎＳｂ層の抵抗率を増大させることが
非常に有効であることを見い出した。本発明は、かかる
認識を前提として、次のように構成したものである。

【００１０】（１）請求項１に記載の化合物半導体多層
薄膜は、単位面積当たりの電気伝導率が０．００５Ｓ以
下である半絶縁または絶縁性の物質と、前記物質上に形
成され不純物としてＡｌまたはＢｅまたはＺｎまたはＭ
ｇまたはＯまたはＧａがドーピングされたＩｎＳｂバッ
ファ層と、前記ＩｎＳｂバッファ層上に形成されアンド
ープまたはＳｉまたはＴｅまたはＳｅがドーピングされ
たＩｎＳｂ活性層とからなることを特徴とする。

【００１１】また、請求項６に記載の磁気センサは、単
位面積当たりの電気伝導率が０．００５Ｓ以下である半
絶縁または絶縁性の物質と、前記物質上に形成され不純
物としてＡｌまたはＢｅまたはＺｎまたはＭｇまたはＯ
またはＧａがドーピングされたＩｎＳｂバッファ層と、
前記ＩｎＳｂバッファ層上に形成されアンドープまたは
ＳｉまたはＴｅまたはＳｅがドーピングされたＩｎＳｂ
活性層と、前記ＩｎＳｂ活性層上に設けられ、かつ前記
ＩｎＳｂ活性層との間にオーミック特性を有する電極
と、前記ＩｎＳｂ活性層上に形成された絶縁性保護膜と
からなることを特徴とする。

【００１２】上記請求項１または６記載の発明によれ
ば、半絶縁または絶縁性の物質上に、ＩｎＳｂバッファ
層とＩｎＳｂ活性層とを順次堆積した構造において、結
晶特性の悪いＩｎＳｂバッファ層の部分に、Ａｌまたは
ＢｅまたはＺｎまたはＭｇまたはＯまたはＧａを不純物
としてドーピングすること、すなわちＡｌ、Ｂｅ、Ｚ
ｎ、Ｍｇ、ＯまたはＧａよりなる群より選択される一ま
たは複数の原子を不純物としてドーピングすることよっ
て、ＩｎＳｂバッファ層の抵抗率を増大させることがで
きる。これによってＩｎＳｂバッファ層への電流の漏れ
量を大幅に減少させることができる。すると、移動度低
下要因となる結晶欠陥が比較的少ないアンドープまたは
ＴｅドープまたはＳｅドープのＩｎＳｂ活性層側に電流
の大部分が流れるようになるため、ＩｎＳｂ層は全体と
して高移動度・高抵抗という優れた電気特性を示すよう
になる。

【００１３】また、磁気センサの感度は移動度に比例
し、磁気センサの消費電力は比抵抗に反比例することか
ら、得られたＩｎＳｂ層を用いることにより、磁気セン
サは高感度・低消費電力という優れた素子特性を呈する
ようになる。

【００１４】すなわち、従来技術ではＩｎＳｂ層の高移
動度と高抵抗の両立は困難であったが、本発明者らは、
今回、低移動度層を高抵抗化することにより、前記低移
動度層が全体の電気特性に及ばす悪影響を最小限に留め
ることに成功し、使用時のＩｎＳｂ層の高移動度化と高
抵抗化の両方に成功した。また、このＩｎＳｂ層を用い
たホール素子等の磁気センサの高感度化、低消費電力化
にも成功した。

【００１５】（２）ところで、ＩｎＳｂ活性層は、その
実用的な厚さが、疑似整合状態を維持できる臨界膜厚以
下となるようにする必要がある。そのためには、Ａｌが
ドーピングされたＩｎＳｂバッファ層のＡｌ組成比を、
ＩｎＳｂ活性層の成長層中にミスフィット転移が導入さ
れない範囲の値とすることが重要である。これは、前記
請求項１の化合物半導体多層薄膜または請求項６の磁気
センサにおいて、ＡｌがドーピングされたＩｎＳｂバッ
ファ層中の、特にＡｌとＧａ（例えば基板側から熱拡散
されるＧａ）とを合計した組成比率ｘを、０．０５＞ｘ
≧０．００の範囲とすることで達成することができる
（請求項２、７）。

【００１６】（３）請求項１または２の化合物半導体多
層薄膜及び請求項６または７の磁気センサは、前記Ａｌ
またはＢｅまたはＺｎまたはＭｇまたはＯまたはＧａが
ドーピングされたＩｎＳｂバッファ層中で、少なくとも
Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇのうち１種類以上の原子と同時にＳｉ
（ケイ素）またはＴｅ（テルル）またはＳｅ（セレン）
のうち１種類以上の原子がドーピングされたものから得
ることができる（請求項３、８）。

【００１７】（４）請求項１、２または３の化合物半導
体多層薄膜または請求項６、７または８に記載の磁気セ
ンサにおいて、前記単位面積当たりの電気伝導率が０．
００５Ｓ以下である半絶縁または絶縁性の物質として適
切なものとしては、具体的にはＧａＡｓがある（請求項
４、９）。

【００１８】（５）請求項１、２、３または４の化合物
半導体多層薄膜または請求項６、７、８または９に記載
の磁気センサにおいて、前記単位面積当たりの電気伝導
率が０．００５Ｓ以下である半絶縁または絶縁性の物質
と、前記ＡｌまたはＢｅまたはＺｎまたはＭｇまたはＯ
またはＧａがドーピングされたＩｎＳｂバッファ層との
間には、ＩｎＡｌＡｓからなるバッファ層を設けること
ができる（請求項５、１０）。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に
基づいて説明する。

【００２０】図１に、本発明に係る化合物半導体多層薄
膜の実施形態を示す。図１において、１は単位面積当た
りの電気伝導率が０．００５Ｓ以下である半絶縁または
絶縁性の物質としてのＧａＡｓから成る基板であり、こ
のＧａＡｓ基板１上には、不純物としてＢｅがドーピン
グされたＩｎＳｂ薄膜（ＩｎＳｂバッファ層）と、アン
ドープのＩｎＳｂ薄膜（ＩｎＳｂ活性層）３とが順次堆
積されている。

【００２１】既に述べたように、結晶特性の悪いＩｎＳ
ｂバッファ層２の部分にＢｅを不純物としてドーピング
することよって、ＩｎＳｂバッファ層２の抵抗率を増大
させることができ、これによってＩｎＳｂバッファ層２
への電流の漏れ量を大幅に減少させることができる。す
ると、相対的に、移動度低下要因となる結晶欠陥が比較
的少ないアンドープのＩｎＳｂ活性層３の側に電流の大
部分が流れるようになるため、ＩｎＳｂ層は全体として
高移動度かつ高抵抗という優れた電気特性を示すように
なる。

【００２２】ＩｎＳｂバッファ層２に添加する不純物は
Ｂｅに限定されない。上記の高移動度かつ高抵抗という
優れた電気特性は、ＩｎＳｂ活性層３のシート抵抗がＩ
ｎＳｂバッファ層２のものより低いという条件の下で、
ＩｎＳｂバッファ層２の不純物として、Ｂｅの代わりに
ＡｌまたはＺｎまたはＭｇまたはＯまたはＧａのうちの
いずれか一つをドーピングしても得ることができる。ま
た、ＩｎＳｂ活性層３も同様であって、ＩｎＳｂ活性層
３のシート抵抗がＩｎＳｂバッファ層２のものより低い
という条件の下で、アンドープからＳｉドープまたはＴ
ｅドープまたはＳｅドープのものに変更しても、上記高
移動度かつ高抵抗という優れた電気特性を得ることがで
きる。

【００２３】上記のＩｎＳｂバッファ層２及びＩｎＳｂ
活性層３として区分けされる部分を持つＩｎＳｂ薄膜の
形成は、例えばＩｎＳｂバッファ層２中で、少なくとも
Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇのうち１種類以上の原子と同時にＳｉ
またはＴｅまたはＳｅのうち１種類以上の原子をドーピ
ングするという方法で行うことができる。

【００２４】ところで、ＩｎＳｂ活性層３は、その実用
的な厚さが、疑似整合状態を維持できる臨界膜厚以下と
なるようにする必要があるため、ＩｎＳｂバッファ層２
が例えばＡｌドープのＩｎＳｂバッファ層である場合に
は、そのＩｎＳｂバッファ層２のＡｌ組成比、正確には
ＡｌとＧａ（例えば基板側から熱拡散されるＧａ等）と
を合計した組成比率ｘが、０．０５＞ｘ≧０．００の範
囲に入るようにする。これによりＩｎＳｂ活性層３の成
長層中にミスフィット転移が導入されなくなる。

【００２５】図２及び図３に、上記化合物半導体多層薄
膜を用いて作製した磁気センサの実施形態を示す。この
磁気センサは、上記のようにして得られた化合物半導体
多層薄膜をエッチング加工して十字形状の感磁部層と
し、その十字形状の感磁部層を構成しているＩｎＳｂ活
性層３の表面を絶縁性保護膜５で覆った後、その十字形
端部の保護膜を除去して部分的にＩｎＳｂ活性層３を露
出させ、その露出部分に、当該ＩｎＳｂ活性層３との間
にオーミック特性を有する電極４を設けた構成を有す
る。

【００２６】この磁気センサの構成も、半絶縁性のＧａ
Ａｓ基板１上に、上述のＩｎＳｂバッファ層２とＩｎＳ
ｂ活性層３とを有するものであり、結晶特性の悪いＩｎ
Ｓｂバッファ層２の部分には、ＡｌまたはＢｅまたはＺ
ｎまたはＭｇまたはＯまたはＧａが不純物としてドーピ
ングされ、その抵抗率が増大されているため、ＩｎＳｂ
バッファ層２への電流の漏れ量が大幅に減少し、相対的
に、移動度低下要因となる結晶欠陥が少ないアンドープ
またはＴｅドープまたはＳｅドープのＩｎＳｂ活性層３
側に電流の大部分が流れるようになる。このため、Ｉｎ
Ｓｂ層は全体として高移動度かつ高抵抗という優れた電
気特性を有する。また、磁気センサの感度は移動度に比
例し、磁気センサの消費電力は比抵抗に反比例すること
から、得られたＩｎＳｂ層を用いることにより、磁気セ
ンサは高感度かつ低消費電力という優れた素子特性を有
する。

【００２７】上記ＧａＡｓ基板１とＩｎＳｂバッファ層
２との間には、必要に応じ、ＩｎＡｌＡｓからなるバッ
ファ層を設けることもできる。

【００２８】

【実施例】次に実施例について説明する。

【００２９】［実施例１］図６は、本発明の一実施例に
係る化合物半導体多層薄膜（サンプルＣ）の断面図であ
り、図４及び図５は、比較例として試作した化合物半導
体多層薄膜（サンプルＡ、Ｂ）の断面図である。

【００３０】具体的に説明すると、比較例である図４
（サンプルＡ）のものは半絶縁性のａＡｓ基板１１の表
面に、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル成長）装置を用い
て、膜厚２００nmのＩｎＳｂ活性層１２を成長した化合
物半導体薄膜であり、同じく比較例である図５（サンプ
ルＢ）のものは、半絶縁性のＧａＡｓ基板１１の表面
に、ＭＢＥ装置を用いて、膜厚８００nmのＩｎＳｂ活性
層１３を成長した化合物半導体薄膜（サンプルＢ）であ
る。

【００３１】一方、本発明の実施例である図６（サンプ
ルＣ）のものは、半絶縁性のＧａＡｓ基板１１の表面
に、ＭＢＥ装置を用いて、厚さ４００nmの半絶縁Ａｌ_x
Ｉｎ_1-xＳｂ（ｘ＝０．１５）バッファ層１４と、厚さ
２００nmのＢｅドープＩｎＳｂ（Ｂｅ：３×１０¹⁷c
m^-3）バッファ層１５、及び厚さ２００nmのアンドープ
ＩｎＳｂ活性層１６を成長した化合物半導体多層薄膜か
ら成る。

【００３２】これら各サンプルＡ〜Ｃの化合物半導体多
層薄膜を用いて、次のようにして各サンプルＡ〜Ｃのホ
ール素子を作成した。まず、ＩｎＳｂ活性層２１（図７
（ａ））を、公知のフォトリソグラフィー技術を利用し
て、十字形状に感磁部層となるべき領域及び入出力電極
を形成するべき領域が残るようにエッチング加工し、下
の半絶縁性ＧａＡｓ基板１１の層を露出させることによ
り、十字形状の感磁部層をメサ状に形成する（図７
ｂ））。次に、この感磁部層を保護するため、絶縁性保
護膜２３としてＳｉＯ₂膜を蒸着する（図７（ｃ））。
次に、十字形感磁部層の末端部における絶縁性保護膜２
３を除去してＩｎＳｂ活性層を露出させ（図７
（ｄ））、ここにＩｎＳｂ層との間でオーミック特性を
有するＡｕ／Ｇｅ電極２４を蒸着により張り付ける（図
７（ｃ））、という手順によりホール素子を作成した。

【００３３】これらサンプルＡ〜Ｃの化合物半導体多層
薄膜を用いた各ホール素子について、単位面積当たりの
抵抗値及びキャリア移動度を、ファン・デル・パウ（ｖ
ａｎｄｅｒＰａｕｗ）法によるホール測定により測定
した。この結果を、表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】この化合物半導体薄膜の電気特性表から分
かるように、比較例のサンプルＡにおいては、電子の移
動度はＧａＡｓ／ＩｎＳｂ界面で生じる欠陥の影響を受
けて、移動度は１０，７００cm²／Ｖｓ程度に留まって
いる。この場合、従来技術の（問題点１）として指摘し
た不都合が生じる、すなわち充分な移動度が得られてい
ないことから、この薄膜を素子へ応用しても高感度など
の優れた特性は得られない。

【００３６】比較例のサンプルＢについては、結晶欠陥
が減少したことにより、サンプルＡのホール移動度２
８，８００cm²／Ｖｓという値に比ベて、ホール移動度
に約３倍の向上が見られる。しかしながら、サンプルＢ
は上記サンプルＡに比べて膜厚を厚くしており、シー卜
抵抗値は上記サンプルＡの５分の１〜６分の１にまで減
少してしまっている。この場合、従来技術の（問題点
２）として指摘した不都合が生じる、すなわち充分高い
比抵抗が得られていないことから、消費電力が増大して
しまい、素子への応用は困難である。

【００３７】これら２つのサンプルＡ、Ｂに対し、本発
明の実施例に係るサンプルＣの場合、移動度については
３０，９００cm²／Ｖｓと、サンプルＢと同様あるいは
それ以上の高い移動度が得られており、なおかつ、不純
物ドーピングにより、低移動度ＩｎＳｂ層（Ｂｅドープ
ＩｎＳｂバッファ層１５）になるべく電流が流れない構
造となっているため、全体のシート抵抗値についても、
２２４Ω／ｓｑと、非常に高い値が得られており、この
値は同様の移動度が得られたサンプルＢの約３倍にも達
している。

【００３８】要するに、本実施例によれば、従来両立さ
せることが困難であった半絶縁性の基板上に高移動度か
つ高抵抗のＩｎＳｂ層を形成することを実現することが
できた。また、このＩｎＳｂ層を応用して作製したホー
ル素子においては、その高移動度に比例した大きな感度
と、その抵抗値に反比例した低消費電力特性とを合わせ
持つ素子とすることができた。

【００３９】上記の現象は、ＩｎＳｂ活性層１６のシー
ト抵抗がＩｎＳｂバッファ層１５よりも低いという条件
の下で、ＩｎＳｂバッファ層１５へのドーピング種をＢ
ｅからＡｌまたはＺｎまたはＭｇまたはＯまたはＧａへ
変更しても観察され、またＩｎＳｂ活性層１６をアンド
ープからＳｉドープまたはＴｅドープまたはＳｅドープ
へ変更しても観察された。また、上記の例ではＩｎＳｂ
バッファ層１５の厚さを２００nm、ＩｎＳｂ活性層の厚
さを２００nmとしたが、本発明の効果はＩｎＳｂ活性層
１６のシート抵抗がＩｎＳｂバッファ層１５よりも低い
という条件の下であれば、膜厚に関係なく観察される。

【００４０】［実施例２］図８はＪ．Ｗ．Ｍａｔｔｈｅ
ｗｓ等により提案されたジャーナル・オブ・クリスタル
・グロウス（１９７４年．２７号．１１８ぺ−ジ）で公
知となっている式を用いて計算した、ＩｎＳｂバッファ
層中のＡｌ組成比に対する、ＩｎＳｂ活性層の臨界膜厚
を示している。この図によると、例えばＩｎＳｂバッフ
ァ層中のＡｌ組成比を『ジャーナル・オブ・ヴァキュー
ム・サイエンス・テクノロジー，Ｂ１４，２３３９（１
９９６）』で示されるように、０．０７とした場合に
は、ＩｎＳｂ活性層は４０nmの膜厚を超えて成長しよう
としたとき、格子不整合による応力に耐えきれず、成長
層中にミスフィット転位が導入されることが解る。

【００４１】実用上の厚さである５０nm以上の膜厚でＩ
ｎＳｂ層を成長するためには、この図からＡｌ組成比は
０．０５未満とすることが望ましい。よって、ＩｎＳｂ
活性層を正常に成長するには、ＩｎＳｂバッファ層中
の、Ａｌ及びＡｌと同じIII 族元素であるＧａを合計し
た組成比率ｘを、０．０５＞ｘ≧０．００とすることが
必要であることが解る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
絶縁または絶縁性の物質上に、ＩｎＳｂバッファ層とＩ
ｎＳｂ活性層とを順次堆積した構造において、結晶特性
の悪いＩｎＳｂバッファ層の部分に、ＡｌまたはＢｅま
たはＺｎまたはＭｇまたはＯまたはＧａを不純物として
ドーピングすることよって、ＩｎＳｂバッファ層の抵抗
率を増大させ、当該ＩｎＳｂバッファ層への電流の漏れ
量を大幅に減少させることができる。また、これによ
り、移動度低下要因となる結晶欠陥が比較的に少ないア
ンドープまたはＴｅドープまたはＳｅドープのＩｎＳｂ
活性層の側に電流の大部分が流れるようになるため、Ｉ
ｎＳｂ層は全体として高移動度かつ高抵抗という優れた
電気特性を示す。

【００４３】また、磁気センサの感度は移動度に比例
し、磁気センサの消費電力は比抵抗に反比例することか
ら、得られたＩｎＳｂ層を用いることにより、磁気セン
サは高感度かつ低消費電力という優れた素子特性を呈す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る化合物半導体多層薄
膜の縦断面図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る磁気センサの断面図
である。

【図３】本発明の一実施形態に係る磁気センサの上面図
である。

【図４】比較例として半絶縁性ＧａＡＳ基板上に厚さ２
００nmのＩｎＳｂを成長した化合物半導体多層薄膜（サ
ンプルＡ）の断面図である。

【図５】比較例として半絶縁性ＧａＡｓ基板上に厚さ８
００nmのＩｎＳｂを成長した化合物半導体多層薄膜（サ
ンプルＢ）の断面図である。

【図６】本発明の一実施例であり、半絶縁性のＧａＡｓ
基板上に、ＡｌＩｎＳｂバッファ層、ＢｅドープＩｎＳ
ｂバッファ層、及びアンドープＩｎＳｂ活性層を成長し
た化合物半導体多層薄膜（サンプルＣ）の断面図であ
る。

【図７】本発明の一実施例に係る化合物半導体多層薄膜
を用いた磁気センサの作製工程を示した図である。

【図８】本発明の一実施例に係る化合物半導体多層薄膜
のＩｎＳｂバッファ層のＡｌのドーピング量とＩｎＳｂ
活性層の臨界膜厚との関係を示した図である。

【符号の説明】

１半絶縁性のＧａＡｓ基板２ＢｅドープＩｎＳｂバッファ層３アンドープＩｎＳｂ活性層４電極５絶縁性保護膜１１半絶縁性のＧａＡｓ基板１２厚さ２００nmのＩｎＳｂ活性層１３厚さ８００nmのＩｎＳｂ活性層１４厚さ４００nmのＡｌ_xＩｎ_1-xＳｂ（ｘ＝０．１
５）バッファ層１５厚さ２００nmのＢｅドープＩｎＳｂバッファ層１６厚さ２００nmのアンドープＩｎＳｂ活性層２１ＩｎＳｂ活性層２２半絶縁性のＧａＡｓ基板２３絶縁性保護膜２４電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤秀樹茨城県土浦市木田余町3550番地日立電線株式会社アドバンスリサーチセンタ内 (72)発明者乙木洋平茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE41 DA05 EB01 EF01 5E049 AA09 AA10 AC05 BA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単位面積当たりの電気伝導率が０．００５
Ｓ以下である半絶縁または絶縁性の物質と、前記物質上
に形成され不純物としてＡｌまたはＢｅまたはＺｎまた
はＭｇまたはＯまたはＧａがドーピングされたＩｎＳｂ
バッファ層と、前記ＩｎＳｂバッファ層上に形成されア
ンドープまたはＳｉまたはＴｅまたはＳｅがドーピング
されたＩｎＳｂ活性層とからなることを特徴とする化合
物半導体多層薄膜。
【請求項２】請求項１に記載の化合物半導体多層薄膜に
おいて、前記ＡｌまたはＢｅまたはＺｎまたはＭｇまた
はＯまたはＧａがドーピングされたＩｎＳｂバッファ層
中の、特にＡｌとＧａを合計した組成比率ｘが０．０５
＞ｘ≧０．００であることを特微とする化合物半導体多
層薄膜。
【請求項３】請求項１または２に記載の化合物半導体多
層薄膜において、前記ＡｌまたはＢｅまたはＺｎまたは
ＭｇまたはＯまたはＧａがドーピングされたＩｎＳｂバ
ッファ層中で、少なくともＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇのうち１種
類以上の原子と同時にＳｉまたはＴｅまたはＳｅのうち
１種類以上の原子がドーピングされたことを特徴とする
化合物半導体多層薄膜。
【請求項４】請求項１、２または３に記載の化合物半導
体多層薄膜において、前記単位面積当たりの電気伝導率
が０．００５Ｓ以下である半絶縁または絶縁性の物質を
ＧａＡｓとしたことを特徴とする化合物半導体多層薄
膜。
【請求項５】請求項１、２、３または４に記載の化合物
半導体多層薄膜において、前記単位面積当たりの電気伝
導率が０．００５Ｓ以下である半絶縁または絶縁性の物
質と、前記ＡｌまたはＢｅまたはＺｎまたはＭｇまたは
ＯまたはＧａがドーピングされたＩｎＳｂバッファ層と
の間に、ＩｎＡｌＡｓからなるバッファ層を設けたこと
を特徴とする化合物半導体多層薄膜。
【請求項６】単位面積当たりの電気伝導率が０．００５
Ｓ以下である半絶縁または絶縁性である物質と、前記物
質上に形成され不純物としてＡｌまたはＢｅまたはＺｎ
またはＭｇまたはＯまたはＧａがドーピングされたＩｎ
Ｓｂバッファ層と、前記ＩｎＳｂバッファ層上に形成さ
れアンドープまたはＳｉまたはＴｅまたはＳｅがドーピ
ングされたＩｎＳｂ活性層と、前記ＩｎＳｂ活性層上に
設けられ、かつ前記ＩｎＳｂ活性層との間にオーミック
特性を有する電極と、前記ＩｎＳｂ活性層上に形成され
た絶縁性保護膜とを備えたことを特徴とする磁気セン
サ。
【請求項７】請求項６に記載の磁気センサにおいて、前
記ＡｌまたはＢｅまたはＺｎまたはＭｇまたはＯまたは
ＧａがドーピングされたＩｎＳｂバッファ層中の、特に
ＡｌとＧａを合計した組成比率ｘが０．０５＞ｘ≧０．
００であることを特微とする磁気センサ。
【請求項８】請求項６または７に記載の磁気センサにお
いて、前記ＡｌまたはＢｅまたはＺｎまたはＭｇまたは
ＯまたはＧａがドーピングされたＩｎＳｂバッファ層中
で、少なくともＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇのうち１種類以上の原
子と同時にＳｉまたはＴｅまたはＳｅのうち１種類以上
の原子がドーピングされたことを特徴とする磁気セン
サ。
【請求項９】請求項６、７または８に記載の磁気センサ
において、前記単位面積当たりの電気伝導率が０．００
５Ｓ以下である半絶縁または絶縁性の物質をＧａＡｓと
したことを特徴とする磁気センサ。
【請求項１０】請求項６、７、８または９に記載の磁気
センサにおいて、前記単位面積当たりの電気伝導率が
０．００５Ｓ以下である半絶縁または絶縁性の物質と、
前記ＡｌまたはＢｅまたはＺｎまたはＭｇまたはＯまた
はＧａがドーピングされたＩｎＳｂバッファ層との間
に、ＩｎＡｌＡｓからなるバッファ層を設けたことを特
徴とする磁気センサ。