JP3180378B2 - 半導体薄膜の製造方法および半導体磁気抵抗素子の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜の製造方法および半導体磁気抵抗素子の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、広く一般に用いられる
半導体薄膜応用素子を構成する良質な特性を有する半導
体薄膜の製造方法に関するものであるが、特に回転，変
位等の検出に用いられる磁電変換素子、即ち半導体磁気
抵抗素子の高電子移動度半導体薄膜の製造方法に関す
る。
半導体薄膜応用素子を構成する良質な特性を有する半導
体薄膜の製造方法に関するものであるが、特に回転，変
位等の検出に用いられる磁電変換素子、即ち半導体磁気
抵抗素子の高電子移動度半導体薄膜の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、回転センサとしては、光学式，
磁気方式をはじめ、種々の方式がある。この中で、特に
汚れ，塵埃など雰囲気の影響を受ける用途においては、
そうした影響を受けにくい磁気方式が最も有利である。
一方、この磁気方式においても、電磁ピックアップ，ホ
ール素子，磁気抵抗素子等、種々の方式がある。
磁気方式をはじめ、種々の方式がある。この中で、特に
汚れ，塵埃など雰囲気の影響を受ける用途においては、
そうした影響を受けにくい磁気方式が最も有利である。
一方、この磁気方式においても、電磁ピックアップ，ホ
ール素子，磁気抵抗素子等、種々の方式がある。
【０００３】近年、自動車の電子化に伴い、このために
各種センサ素子が装着される中で、回転センサ、特にギ
ヤセンサとして小型化が可能なホール素子（ホールＩ
Ｃ），強磁性薄膜磁気抵抗素子，半導体磁気抵抗素子等
を用いた回転センサが検討されているが、自動車用回転
センサとして用いる際、素子の動作温度範囲が、−５０
〜＋１５０℃を満足しなければならない。
各種センサ素子が装着される中で、回転センサ、特にギ
ヤセンサとして小型化が可能なホール素子（ホールＩ
Ｃ），強磁性薄膜磁気抵抗素子，半導体磁気抵抗素子等
を用いた回転センサが検討されているが、自動車用回転
センサとして用いる際、素子の動作温度範囲が、−５０
〜＋１５０℃を満足しなければならない。
【０００４】ところが、ホール素子，ホールＩＣ，強磁
性薄膜磁気抵抗素子は、いずれも検出出力が小さく、被
検出体とのギャップを小さくする必要があるために、ギ
ヤセンサとしては、使いにくいという問題があった。
性薄膜磁気抵抗素子は、いずれも検出出力が小さく、被
検出体とのギャップを小さくする必要があるために、ギ
ヤセンサとしては、使いにくいという問題があった。
【０００５】一方、半導体磁気抵抗素子は、元々検出出
力が大きく、被検出体とのギャップの許容度も大きく、
最もギヤセンサに適しているものと考えられるが、現状
で最も特性の優れ、多用されているＩｎＳｂを用いた半
導体磁気抵抗素子の動作温度範囲は、−２０〜＋８０℃
程度で、上述した自動車での使用温度範囲を満足するも
のではない。現状用いられているこのＩｎＳｂ磁気抵抗
素子の多くは、バルク型のものである。これは、磁気抵
抗素子の出力が、材料の電子移動度に比例するためであ
る。このＩｎＳｂ単結晶では、その電子移動度は、低温
域では不純物散乱、高温域では、有極性光学フォノンに
よる散乱により支配され、それら各々の存在する領域の
境界に電子移動度の最大値をとる。この最大値から高温
側では、ほぼ電子移動度は温度の−１．７乗に沿って変
化する。また、極低温側（７０Ｋ付近）で急峻なピーク
を持つ。このように、−２０〜＋８０℃では、常に電子
移動度が大きいのだが、−５０〜＋１５０℃という動作
温度範囲を考えた場合は、むしろ、温度特性の点で、薄
膜型のＩｎＳｂの方が好ましい。これは、薄膜の場合、
粒界散乱，転位欠陥による散乱等の散乱支配因子が加わ
るため、電子移動度のピークは高温側にシフトし、室温
付近で比較的ブロードなピークを持つためである。従っ
て、高温用途に対しては、薄膜型の方が好ましい。これ
に加えて、薄膜型のＩｎＳｂ磁気抵抗素子は、高抵抗化
が容易で、素子の駆動電圧を高くでき（出力は駆動電圧
に比例する）、低消費電力化，小型化も可能であるとい
う長所がある。
力が大きく、被検出体とのギャップの許容度も大きく、
最もギヤセンサに適しているものと考えられるが、現状
で最も特性の優れ、多用されているＩｎＳｂを用いた半
導体磁気抵抗素子の動作温度範囲は、−２０〜＋８０℃
程度で、上述した自動車での使用温度範囲を満足するも
のではない。現状用いられているこのＩｎＳｂ磁気抵抗
素子の多くは、バルク型のものである。これは、磁気抵
抗素子の出力が、材料の電子移動度に比例するためであ
る。このＩｎＳｂ単結晶では、その電子移動度は、低温
域では不純物散乱、高温域では、有極性光学フォノンに
よる散乱により支配され、それら各々の存在する領域の
境界に電子移動度の最大値をとる。この最大値から高温
側では、ほぼ電子移動度は温度の−１．７乗に沿って変
化する。また、極低温側（７０Ｋ付近）で急峻なピーク
を持つ。このように、−２０〜＋８０℃では、常に電子
移動度が大きいのだが、−５０〜＋１５０℃という動作
温度範囲を考えた場合は、むしろ、温度特性の点で、薄
膜型のＩｎＳｂの方が好ましい。これは、薄膜の場合、
粒界散乱，転位欠陥による散乱等の散乱支配因子が加わ
るため、電子移動度のピークは高温側にシフトし、室温
付近で比較的ブロードなピークを持つためである。従っ
て、高温用途に対しては、薄膜型の方が好ましい。これ
に加えて、薄膜型のＩｎＳｂ磁気抵抗素子は、高抵抗化
が容易で、素子の駆動電圧を高くでき（出力は駆動電圧
に比例する）、低消費電力化，小型化も可能であるとい
う長所がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、薄膜型の
利点があるにも関わらず、それ程これが普及しておら
ず、高温用途で用いられていない原因としては、以下の
事柄が考えられる。
利点があるにも関わらず、それ程これが普及しておら
ず、高温用途で用いられていない原因としては、以下の
事柄が考えられる。
【０００７】ＩｎＳｂ薄膜を成長させる基板として、単
結晶基板（例えばＣｄＴｅ，ＰｂＴｅ等）を用い、Ｉｎ
Ｓｂ薄膜をエピタキシャル成長させれば、結晶性が良
く、電子移動度の十分大きな薄膜が得られるが、これら
の基板のコストは、極めて高い。
結晶基板（例えばＣｄＴｅ，ＰｂＴｅ等）を用い、Ｉｎ
Ｓｂ薄膜をエピタキシャル成長させれば、結晶性が良
く、電子移動度の十分大きな薄膜が得られるが、これら
の基板のコストは、極めて高い。
【０００８】また、非晶質基板（例えば、ガラス基板）
を用いれば、安価に作成できるが、作成した薄膜は多結
晶かつ、結晶粒径も高々膜厚程度（小さい）であり、結
果的に、電子移動度の大きな薄膜を得ることは難しい。
を用いれば、安価に作成できるが、作成した薄膜は多結
晶かつ、結晶粒径も高々膜厚程度（小さい）であり、結
果的に、電子移動度の大きな薄膜を得ることは難しい。
【０００９】これに対しては、東洋通信機技報Ｎｏ．４
０（１９８７）で福中等が述べている通り、へき開マイ
カ基板を用いれば、単結晶並みの電子移動度が得られる
ことが明らかになっている。反面、この方法で作成した
ＩｎＳｂ薄膜を高温用途で用いることは困難である。そ
れは、ＩｎＳｂ薄膜とマイカ基板の密着性が悪いため、
このＩｎＳｂ薄膜を別の支持基板上に、エポキシ等の接
着層を介して、転写して用いなければならないためであ
る。従って、でき上がった素子においては、高温時に接
着層とＩｎＳｂ薄膜間の熱膨張係数の差が大きく、Ｉｎ
Ｓｂ薄膜に亀裂が生じる等、特に、前述した−５０〜＋
１５０℃の温度範囲において実用に耐え得る信頼性を有
していなかった。
０（１９８７）で福中等が述べている通り、へき開マイ
カ基板を用いれば、単結晶並みの電子移動度が得られる
ことが明らかになっている。反面、この方法で作成した
ＩｎＳｂ薄膜を高温用途で用いることは困難である。そ
れは、ＩｎＳｂ薄膜とマイカ基板の密着性が悪いため、
このＩｎＳｂ薄膜を別の支持基板上に、エポキシ等の接
着層を介して、転写して用いなければならないためであ
る。従って、でき上がった素子においては、高温時に接
着層とＩｎＳｂ薄膜間の熱膨張係数の差が大きく、Ｉｎ
Ｓｂ薄膜に亀裂が生じる等、特に、前述した−５０〜＋
１５０℃の温度範囲において実用に耐え得る信頼性を有
していなかった。
【００１０】本発明は、自動車用ギヤセンサ等の高温用
途においても、十分な信頼性を有する高電子移動度半導
体薄膜の製造方法および、この工程を有する半導体磁気
抵抗素子の製造方法を提供することを目的とする。
途においても、十分な信頼性を有する高電子移動度半導
体薄膜の製造方法および、この工程を有する半導体磁気
抵抗素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、Ｓｉ基板上に非晶質材料からなる絶縁層
を形成した表面絶縁化基板、または非晶質材料からなる
基板上に、結晶が前記基板の面方向に伸びる層状構造の
結晶性を有する材料を用いて層状構造結晶薄膜を形成
し、さらにこの層状構造結晶薄膜上に半導体薄膜を形成
する工程を有し、前記層状構造結晶材料層が、セレン化
ガリウム，硫化ガリウム，セレン化インジウム，二よう
化鉛、二よう化カドミウム、二よう化水銀のいずれかか
らなることを特徴とするものである。また、本発明は、
Ｓｉ基板、Ｓｉ基板上に非晶質材料でなる絶縁層を形成
した表面絶縁化基板、ガラス基板、またはアルミナ基板
上にガラスグレイズ層を形成したグレイズドアルミナ基
板上に、結晶が前記基板の面方向に伸びる層状構造の結
晶性を有する材料を用いて層状構造結晶薄膜を形成し、
さらにこの層状構造結晶薄膜上にＩｎＳｂ，ＩｎＡｓ，
ＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓのいずれかからなる高電子移動
度半導体薄膜を形成する工程を有し、前記層状構造結晶
材料層が、セレン化ガリウム，硫化ガリウム，セレン化
インジウム，二よう化鉛，二よう化カドミウム，二よう
化水銀のいずれかからなることを特徴とするものであ
る。
に、本発明は、Ｓｉ基板上に非晶質材料からなる絶縁層
を形成した表面絶縁化基板、または非晶質材料からなる
基板上に、結晶が前記基板の面方向に伸びる層状構造の
結晶性を有する材料を用いて層状構造結晶薄膜を形成
し、さらにこの層状構造結晶薄膜上に半導体薄膜を形成
する工程を有し、前記層状構造結晶材料層が、セレン化
ガリウム，硫化ガリウム，セレン化インジウム，二よう
化鉛、二よう化カドミウム、二よう化水銀のいずれかか
らなることを特徴とするものである。また、本発明は、
Ｓｉ基板、Ｓｉ基板上に非晶質材料でなる絶縁層を形成
した表面絶縁化基板、ガラス基板、またはアルミナ基板
上にガラスグレイズ層を形成したグレイズドアルミナ基
板上に、結晶が前記基板の面方向に伸びる層状構造の結
晶性を有する材料を用いて層状構造結晶薄膜を形成し、
さらにこの層状構造結晶薄膜上にＩｎＳｂ，ＩｎＡｓ，
ＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓのいずれかからなる高電子移動
度半導体薄膜を形成する工程を有し、前記層状構造結晶
材料層が、セレン化ガリウム，硫化ガリウム，セレン化
インジウム，二よう化鉛，二よう化カドミウム，二よう
化水銀のいずれかからなることを特徴とするものであ
る。
【００１２】
【作用】本発明によれば、セレン化ガリウム層は、上記
基板上に適切な条件下で形成された際、ＧａＳｅや、Ｇ
ａ2Ｓｅ3等の層状構造結晶、即ち、基板の面方向（横方
向）に伸びた大きな結晶体となる性質を有しているもの
であるが、これに代表される層状構造の結晶性を有する
材料層層上にＩｎＳｂ等の薄膜を形成することで、Ｉｎ
Ｓｂ薄膜は前記材料層の結晶に配向する形で成長する。
即ち基板面方向（横方向）に十分大きな結晶粒径を有す
るＩｎＳｂ薄膜を得ることが可能となり、電子移動度の
大きな膜となる。従って、高温における安定性と、高電
子移動度を有する半導体薄膜、さらには、特性の優れた
半導体磁気抵抗素子を提供することができる。
基板上に適切な条件下で形成された際、ＧａＳｅや、Ｇ
ａ2Ｓｅ3等の層状構造結晶、即ち、基板の面方向（横方
向）に伸びた大きな結晶体となる性質を有しているもの
であるが、これに代表される層状構造の結晶性を有する
材料層層上にＩｎＳｂ等の薄膜を形成することで、Ｉｎ
Ｓｂ薄膜は前記材料層の結晶に配向する形で成長する。
即ち基板面方向（横方向）に十分大きな結晶粒径を有す
るＩｎＳｂ薄膜を得ることが可能となり、電子移動度の
大きな膜となる。従って、高温における安定性と、高電
子移動度を有する半導体薄膜、さらには、特性の優れた
半導体磁気抵抗素子を提供することができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例による半導体薄膜の
製造方法および半導体磁気抵抗素子の製造方法について
説明する。
製造方法および半導体磁気抵抗素子の製造方法について
説明する。
【００１４】（実施例１）図１（ａ）〜（ｃ）に、本発
明の半導体薄膜およびこれを用いた半導体磁気抵抗素子
の製造方法の基本構成を示す。本実施例では、基板１と
して、ＣＧＷ＃７０５９ガラス基板（米国コーニング社
製）を用いた。
明の半導体薄膜およびこれを用いた半導体磁気抵抗素子
の製造方法の基本構成を示す。本実施例では、基板１と
して、ＣＧＷ＃７０５９ガラス基板（米国コーニング社
製）を用いた。
【００１５】まずこの基板１を洗浄後、直ちに真空蒸着
装置内に導入し、真空度１×１０-4Ｐａ以下にした後、
Ａｒ，Ｈ2等のガスプラズマもしくは、イオンビームに
より基板１の表面の清浄化処理を行った。次いで、基板
温度３５０〜４００℃程度、真空度１×１０-4Ｐａオー
ダー以下において、図１（ｂ）に示すように、セレン化
ガリウムからなる層状構造材料層２をＧａ，Ｓｅ個別の
ソースを抵抗加熱により蒸発させる三温度法により形成
する。ここで、Ｓｅ4／Ｇａ供給比が６．９程度の条件
下で形成した場合、Ｇａ2Ｓｅ3単一組成のセレン化ガリ
ウム薄膜が、また、Ｓｅ4／Ｇａ供給比が１．６程度の
条件下では、ＧａＳｅ単一組成のセレン化ガリウム薄膜
が得られた。また、上のいずれの供給比の場合において
も、得られるセレン化ガリウム薄膜は、基板面方向（横
方向）に十分に結晶が伸びた層状構造結晶体薄膜となっ
ている。この後、図１（ｃ）に示すようにＩｎＳｂから
なる半導体薄膜３を形成する。このＩｎＳｂ薄膜は、基
板温度４００〜４８０℃，真空度１０-4Ｐａオーダー
で、Ｉｎ，Ｓｂを個別ソースとしてＳｂ／Ｉｎ供給比２
以上で蒸発する三温度法によった。
装置内に導入し、真空度１×１０-4Ｐａ以下にした後、
Ａｒ，Ｈ2等のガスプラズマもしくは、イオンビームに
より基板１の表面の清浄化処理を行った。次いで、基板
温度３５０〜４００℃程度、真空度１×１０-4Ｐａオー
ダー以下において、図１（ｂ）に示すように、セレン化
ガリウムからなる層状構造材料層２をＧａ，Ｓｅ個別の
ソースを抵抗加熱により蒸発させる三温度法により形成
する。ここで、Ｓｅ4／Ｇａ供給比が６．９程度の条件
下で形成した場合、Ｇａ2Ｓｅ3単一組成のセレン化ガリ
ウム薄膜が、また、Ｓｅ4／Ｇａ供給比が１．６程度の
条件下では、ＧａＳｅ単一組成のセレン化ガリウム薄膜
が得られた。また、上のいずれの供給比の場合において
も、得られるセレン化ガリウム薄膜は、基板面方向（横
方向）に十分に結晶が伸びた層状構造結晶体薄膜となっ
ている。この後、図１（ｃ）に示すようにＩｎＳｂから
なる半導体薄膜３を形成する。このＩｎＳｂ薄膜は、基
板温度４００〜４８０℃，真空度１０-4Ｐａオーダー
で、Ｉｎ，Ｓｂを個別ソースとしてＳｂ／Ｉｎ供給比２
以上で蒸発する三温度法によった。
【００１６】これによって得られたＩｎＳｂ薄膜の結晶
性は、本実施例の範囲内では、基板温度が高い程、良く
なった。しかし、本実施例の温度範囲内で形成したいず
れのＩｎＳｂ薄膜も基板面方向（横方向）に十分大きく
伸びた結晶粒を有するものとなっていた。また得られた
ＩｎＳｂ薄膜の電子移動度をファンデルパウ法で測定す
ると、膜厚３μｍのもので、４〜６m2／Ｖ・ｓ．（室温
値）という単結晶なみの電子移動度を有するＩｎＳｂ薄
膜を得ることができた。
性は、本実施例の範囲内では、基板温度が高い程、良く
なった。しかし、本実施例の温度範囲内で形成したいず
れのＩｎＳｂ薄膜も基板面方向（横方向）に十分大きく
伸びた結晶粒を有するものとなっていた。また得られた
ＩｎＳｂ薄膜の電子移動度をファンデルパウ法で測定す
ると、膜厚３μｍのもので、４〜６m2／Ｖ・ｓ．（室温
値）という単結晶なみの電子移動度を有するＩｎＳｂ薄
膜を得ることができた。
【００１７】これに対して、図１（ｂ）に示すセレン化
ガリウムからなる層状構造材料層２を形成せず、基板１
上にＩｎＳｂ薄膜３を前述したと同様の条件にて成膜し
たものでは、結晶粒径は、高々膜厚程度の大きさに過ぎ
ず、ＩｎＳｂ薄膜の厚さ３μｍ程度のものでも、室温に
おける電子移動度は、高々１〜１．５m2／Ｖ・ｓ．程度
に過ぎなかった。
ガリウムからなる層状構造材料層２を形成せず、基板１
上にＩｎＳｂ薄膜３を前述したと同様の条件にて成膜し
たものでは、結晶粒径は、高々膜厚程度の大きさに過ぎ
ず、ＩｎＳｂ薄膜の厚さ３μｍ程度のものでも、室温に
おける電子移動度は、高々１〜１．５m2／Ｖ・ｓ．程度
に過ぎなかった。
【００１８】このようにセレン化ガリウム層の有無によ
る電子移動度の相違は、以下のように説明できる。
る電子移動度の相違は、以下のように説明できる。
【００１９】セレン化ガリウム層が無く、なおかつラン
ダムないわゆる多結晶膜、ことにガラス基板等のように
非晶質材料基板を基板１として用いる場合、基板表面に
一定の周期性が無いため、不均一核生成し易く、ＩｎＳ
ｂ薄膜の成長方向が基板面方向（横方向）に伸びないの
に対して、セレン化ガリウム層を形成した場合には、こ
の材料が層状構造を有するため、十分な基板面方向の規
則性を有し、これに沿うような形でＩｎＳｂ薄膜が成長
し、基板面方向に十分大きく結晶粒が伸びる（成長す
る）ためである（電子移動度は結晶粒界での散乱を受
け、これによる規制を受ける。）。
ダムないわゆる多結晶膜、ことにガラス基板等のように
非晶質材料基板を基板１として用いる場合、基板表面に
一定の周期性が無いため、不均一核生成し易く、ＩｎＳ
ｂ薄膜の成長方向が基板面方向（横方向）に伸びないの
に対して、セレン化ガリウム層を形成した場合には、こ
の材料が層状構造を有するため、十分な基板面方向の規
則性を有し、これに沿うような形でＩｎＳｂ薄膜が成長
し、基板面方向に十分大きく結晶粒が伸びる（成長す
る）ためである（電子移動度は結晶粒界での散乱を受
け、これによる規制を受ける。）。
【００２０】また、本実施例における基板１と層状構造
材料層２の間、ならびに層状構造材料層２と半導体薄膜
３の各々の層間における密着性は、いずれも良好であ
り、−５０〜＋１５０℃間の温度サイクルを繰り返して
も、剥離や特性劣化等の問題は生じなかった。
材料層２の間、ならびに層状構造材料層２と半導体薄膜
３の各々の層間における密着性は、いずれも良好であ
り、−５０〜＋１５０℃間の温度サイクルを繰り返して
も、剥離や特性劣化等の問題は生じなかった。
【００２１】なお、本実施例では、基板１としてガラス
基板を用いたが、基板１にアルミナ基板上にガラスグレ
イズ層を形成したグレイズドアルミナ基板を用いても、
同様な効果が得られることは、言うまでもない。
基板を用いたが、基板１にアルミナ基板上にガラスグレ
イズ層を形成したグレイズドアルミナ基板を用いても、
同様な効果が得られることは、言うまでもない。
【００２２】（実施例２）次に本発明の他の実施例につ
いて説明する。本実施例では、基板１としてＳｉウエハ
を用いた。
いて説明する。本実施例では、基板１としてＳｉウエハ
を用いた。
【００２３】まず、図２（ａ）に示すようなＳｉウエハ
からなる基板１を洗浄し、その上に同図（ｂ）に示すよ
うに、絶縁膜４を形成する。この絶縁膜４は、熱酸化法
により形成したＳｉＯ2酸化膜でも、ＣＶＤ法により形
成したＳｉＮ膜でも良い。この後、真空蒸着装置内に基
板を導入し、実施例１と同様の作成条件により、同図
（ｃ），（ｄ）に示すようにセレン化ガリウムからなる
層状構造材料層６を形成し、この上にＩｎＳｂからなる
半導体薄膜３を順次形成する。
からなる基板１を洗浄し、その上に同図（ｂ）に示すよ
うに、絶縁膜４を形成する。この絶縁膜４は、熱酸化法
により形成したＳｉＯ2酸化膜でも、ＣＶＤ法により形
成したＳｉＮ膜でも良い。この後、真空蒸着装置内に基
板を導入し、実施例１と同様の作成条件により、同図
（ｃ），（ｄ）に示すようにセレン化ガリウムからなる
層状構造材料層６を形成し、この上にＩｎＳｂからなる
半導体薄膜３を順次形成する。
【００２４】この場合においても、実施例１と同様、電
子移動度が大きく、層間の密着性が良好なものを得るこ
とができる。
子移動度が大きく、層間の密着性が良好なものを得るこ
とができる。
【００２５】また、絶縁膜５を設けず、直接Ｓｉウエハ
上にセレン化ガリウム層６を形成した場合においても、
電子移動度が大きく、層間密着性の優れたものを得るこ
とができる。
上にセレン化ガリウム層６を形成した場合においても、
電子移動度が大きく、層間密着性の優れたものを得るこ
とができる。
【００２６】以上述べたように、本実施例では、高電子
移動度の半導体薄膜３として、ＩｎＳｂ薄膜を用いた
が、この他にも、ＩｎＡｓ，ＧａＡｓ，ＩｎＧａＳｂ等
の高電子移動度半導体材料薄膜を用いても、良好な結晶
性を有するものが得られ、したがって、電子移動度が大
きく、また、層間の密着性の良好なものが得られる。
移動度の半導体薄膜３として、ＩｎＳｂ薄膜を用いた
が、この他にも、ＩｎＡｓ，ＧａＡｓ，ＩｎＧａＳｂ等
の高電子移動度半導体材料薄膜を用いても、良好な結晶
性を有するものが得られ、したがって、電子移動度が大
きく、また、層間の密着性の良好なものが得られる。
【００２７】加えて、半導体薄膜３は、単に上記高電子
移動度薄膜に限らず、例えば、ガラス基板上に、層状構
造材料層２としてセレン化ガリウムを形成し、この上に
Ｓｉ等の通常の半導体薄膜３を形成した場合において
も、セレン化ガリウムを用いない場合に比して、特性が
向上する。具体的には、石英基板上に、セレン化ガリウ
ムを形成したものと、形成しないもので、各々熱ＣＶＤ
法を用いて、基板温度７００℃程度で、Ｓｉ薄膜を形成
した際、室温における電子移動度として、石英基板上に
直接形成したもので、１０cm2／Ｖ・ｓ．程度であるの
に対して、セレン化ガリウム層を形成したものの上に形
成したものでは、５００〜８００cm2／Ｖ・ｓ．程度の
値が得られ、良質な結晶性を有するＳｉ薄膜を安価な工
程で、得ることができる。
移動度薄膜に限らず、例えば、ガラス基板上に、層状構
造材料層２としてセレン化ガリウムを形成し、この上に
Ｓｉ等の通常の半導体薄膜３を形成した場合において
も、セレン化ガリウムを用いない場合に比して、特性が
向上する。具体的には、石英基板上に、セレン化ガリウ
ムを形成したものと、形成しないもので、各々熱ＣＶＤ
法を用いて、基板温度７００℃程度で、Ｓｉ薄膜を形成
した際、室温における電子移動度として、石英基板上に
直接形成したもので、１０cm2／Ｖ・ｓ．程度であるの
に対して、セレン化ガリウム層を形成したものの上に形
成したものでは、５００〜８００cm2／Ｖ・ｓ．程度の
値が得られ、良質な結晶性を有するＳｉ薄膜を安価な工
程で、得ることができる。
【００２８】また、実施例１，２では、層状構造の結晶
性を有する材料層としてセレン化ガリウム層を用いた
が、他に硫化ガリウム，セレン化インジウム，二よう化
鉛，二よう化カドミウム，二よう化水銀，導電性カーボ
ン等の材料を用いても、これらも層状構造の結晶性を有
するため、要求される層状構造材料の電気的性質，光学
的性質等の物理的性質や化学的性質、さらには製造に必
要な条件，経済性等も考え、適切に選択することで、同
様な効果が得られることは、言うまでもない。
性を有する材料層としてセレン化ガリウム層を用いた
が、他に硫化ガリウム，セレン化インジウム，二よう化
鉛，二よう化カドミウム，二よう化水銀，導電性カーボ
ン等の材料を用いても、これらも層状構造の結晶性を有
するため、要求される層状構造材料の電気的性質，光学
的性質等の物理的性質や化学的性質、さらには製造に必
要な条件，経済性等も考え、適切に選択することで、同
様な効果が得られることは、言うまでもない。
【００２９】（実施例３）次に本発明の他の実施例につ
いて説明する。実施例１，２のいずれの方法に依って形
成された半導体薄膜３上に、Ｃｕ（Ａｕ）／Ｔｉ二層，
Ｃｕ一層，Ａｇ一層，Ａｌ一層等の電極層５を形成し、
さらに同図（ｂ）に示すように短絡電極６のパターン形
成を行った後、同図（ｃ）に示すように、各素子間を分
離するためのフォトレジストパターン７を形成し、ウェ
ット方式では硝酸，乳酸，グリコール酸の混合液、ドラ
イ方式ではＣＦ4とＯ2の混合ガス等で、半導体薄膜３を
エッチング除去する。これによって、同図（ｄ）に示す
ように、半導体磁気抵抗素子パターンができ上がる。こ
こで、図３の（ｂ）と（ｃ）の工程の順序を逆にしても
良い。次いで、吸湿，酸化防止等の観点から、ＳｉＮ膜
やＳｉＯＮ膜等のパッシベーション膜を施し、素子が完
成する。このとき、できるだけ、応力の小さい膜とする
ことが望まれる（ピエゾ抵抗効果のため）。
いて説明する。実施例１，２のいずれの方法に依って形
成された半導体薄膜３上に、Ｃｕ（Ａｕ）／Ｔｉ二層，
Ｃｕ一層，Ａｇ一層，Ａｌ一層等の電極層５を形成し、
さらに同図（ｂ）に示すように短絡電極６のパターン形
成を行った後、同図（ｃ）に示すように、各素子間を分
離するためのフォトレジストパターン７を形成し、ウェ
ット方式では硝酸，乳酸，グリコール酸の混合液、ドラ
イ方式ではＣＦ4とＯ2の混合ガス等で、半導体薄膜３を
エッチング除去する。これによって、同図（ｄ）に示す
ように、半導体磁気抵抗素子パターンができ上がる。こ
こで、図３の（ｂ）と（ｃ）の工程の順序を逆にしても
良い。次いで、吸湿，酸化防止等の観点から、ＳｉＮ膜
やＳｉＯＮ膜等のパッシベーション膜を施し、素子が完
成する。このとき、できるだけ、応力の小さい膜とする
ことが望まれる（ピエゾ抵抗効果のため）。
【００３０】こうして、完成した半導体磁気抵抗素子に
おいて、−５０〜＋１５０℃の温度サイクル試験，耐湿
試験等を繰り返したが、従来生じたような素子劣化は生
じず、極めて高い信頼性を有することが確認された。
おいて、−５０〜＋１５０℃の温度サイクル試験，耐湿
試験等を繰り返したが、従来生じたような素子劣化は生
じず、極めて高い信頼性を有することが確認された。
【００３１】以上、実施例１，２，３では、基板１とし
て、ガラス基板，Ｓｉウエハ，絶縁膜を施したＳｉウエ
ハを用いたが、他に、表面絶縁化フェライト基板等他の
表面絶縁化基板、ＺｒＯ2、サファイア等他の絶縁性基
板、半絶縁性ＧａＡｓウエハ等他の半絶縁性基板等の上
にセレン化ガリウム層を形成し、この上にＩｎＳｂ薄膜
を形成しても、同様な効果が得られる。
て、ガラス基板，Ｓｉウエハ，絶縁膜を施したＳｉウエ
ハを用いたが、他に、表面絶縁化フェライト基板等他の
表面絶縁化基板、ＺｒＯ2、サファイア等他の絶縁性基
板、半絶縁性ＧａＡｓウエハ等他の半絶縁性基板等の上
にセレン化ガリウム層を形成し、この上にＩｎＳｂ薄膜
を形成しても、同様な効果が得られる。
【００３２】さらに、本実施例では、セレン化ガリウム
層，ＩｎＳｂ薄膜をともに、真空蒸着で形成したが、Ｐ
ＡＤ法（プラズマアシスティドデポジション法），ＩＣ
Ｂ法（イオンクラスタビーム法）等、適切なプラズマ，
イオン等のエネルギーを利用した成膜方式を用いれば、
更に成膜温度の低温化が図れると共に、良好な特性を有
する半導体薄膜を得ることができる。
層，ＩｎＳｂ薄膜をともに、真空蒸着で形成したが、Ｐ
ＡＤ法（プラズマアシスティドデポジション法），ＩＣ
Ｂ法（イオンクラスタビーム法）等、適切なプラズマ，
イオン等のエネルギーを利用した成膜方式を用いれば、
更に成膜温度の低温化が図れると共に、良好な特性を有
する半導体薄膜を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明は、絶縁
性基板，半絶縁性基板，表面絶縁化基板，半導体基板等
の基板上に、層状構造の結晶性を有する材料層を適切な
条件により形成した後、この上に、半導体薄膜を形成す
るもので、層状構造材料層の層状構造結晶を利用し、こ
れに配向する形で半導体薄膜が成長するため、半導体薄
膜の結晶性が改善され、特性が向上する。即ち、良質の
半導体薄膜を得ることができる。
性基板，半絶縁性基板，表面絶縁化基板，半導体基板等
の基板上に、層状構造の結晶性を有する材料層を適切な
条件により形成した後、この上に、半導体薄膜を形成す
るもので、層状構造材料層の層状構造結晶を利用し、こ
れに配向する形で半導体薄膜が成長するため、半導体薄
膜の結晶性が改善され、特性が向上する。即ち、良質の
半導体薄膜を得ることができる。
【００３４】これにより、例えばＩｎＳｂ半導体薄膜磁
気抵抗素子の場合には、従来生じていたような膜亀裂等
による特性の劣化は生じず、−５０〜＋１５０℃の温度
範囲でも十分な信頼性を有し、特性の優れたものを作成
できる。
気抵抗素子の場合には、従来生じていたような膜亀裂等
による特性の劣化は生じず、−５０〜＋１５０℃の温度
範囲でも十分な信頼性を有し、特性の優れたものを作成
できる。
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例による半導
体薄膜の製造方法を示す断面図
体薄膜の製造方法を示す断面図
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の他の実施例による半
導体薄膜の製造方法を示す断面図
導体薄膜の製造方法を示す断面図
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の他の実施例による半
導体薄膜磁気抵抗素子の製造方法を示す斜視図
導体薄膜磁気抵抗素子の製造方法を示す斜視図
１ 基板 ２ 層状構造材料層 ３ 半導体薄膜 ４ 絶縁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 雅憲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−226778（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−8613（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−156518（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/20,21/203,21/363 H01L 43/00 - 43/14
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｓｉ基板上に非晶質材料からなる絶縁層
を形成した表面絶縁化基板、または非晶質材料からなる
基板上に、結晶が前記基板の面方向に伸びる層状構造の
結晶性を有する材料を用いて層状構造結晶材料層を形成
し、さらにこの上にこの層状構造結晶材料層の結晶に配
向する形で成長する半導体薄膜を形成する工程を有し、
前記層状構造結晶材料層が、セレン化ガリウム，硫化ガ
リウム，セレン化インジウム，二よう化鉛、二よう化カ
ドミウム、二よう化水銀のいずれかからなることを特徴
とする半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 非晶質材料からなる基板はガラス基板ま
たは、アルミナ基板上にガラスグレイズ層を形成したグ
レイズドアルミナ基板である請求項１記載の半導体薄膜
の製造方法。 - 【請求項３】 半導体薄膜はＳｉ，ＩｎＳｂ，ＩｎＡ
ｓ，ＧａＡｓ，ＩｎＧａＳｂのいずれかの半導体材料か
らなる薄膜である請求項１記載の半導体薄膜の製造方
法。 - 【請求項４】 Ｓｉ基板，Ｓｉ基板上に非晶質材料から
なる絶縁層を形成した表面絶縁化基板，ガラス基板、ま
たはアルミナ基板上にガラスグレイズ層を形成したグレ
イズドアルミナ基板上に、結晶が前記基板の面方向に伸
びる層状構造の結晶性を有する材料を用いて層状構造結
晶材料層を形成し、さらにこの上にこの層状構造結晶材
料層の結晶に配向する形で成長するＩｎＳｂ、ＩｎＡ
ｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＳｂのいずれかからなる高電子
移動度半導体薄膜を形成する工程を有し、前記層状構造
結晶材料層が、セレン化ガリウム，硫化ガリウム，セレ
ン化インジウム，二よう化鉛，二よう化カドミウム，二
よう化水銀のいずれかからなることを特徴とする半導体
磁気抵抗素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23157691A JP3180378B2 (ja) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | 半導体薄膜の製造方法および半導体磁気抵抗素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23157691A JP3180378B2 (ja) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | 半導体薄膜の製造方法および半導体磁気抵抗素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574709A JPH0574709A (ja) | 1993-03-26 |
| JP3180378B2 true JP3180378B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=16925686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23157691A Expired - Fee Related JP3180378B2 (ja) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | 半導体薄膜の製造方法および半導体磁気抵抗素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3180378B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU5066599A (en) * | 1998-08-07 | 2000-02-28 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Magnetic sensor and method for fabricating the same |
| US11543468B2 (en) | 2018-08-24 | 2023-01-03 | Tohoku University | Hall element |
-
1991
- 1991-09-11 JP JP23157691A patent/JP3180378B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0574709A (ja) | 1993-03-26 |
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|---|---|---|---|
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