JPH03106017A - ＩｎＳｂ薄膜の製造方法 - Google Patents
ＩｎＳｂ薄膜の製造方法Info
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- JPH03106017A JPH03106017A JP1243693A JP24369389A JPH03106017A JP H03106017 A JPH03106017 A JP H03106017A JP 1243693 A JP1243693 A JP 1243693A JP 24369389 A JP24369389 A JP 24369389A JP H03106017 A JPH03106017 A JP H03106017A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、ホール素子や磁気抵抗素子等の磁電変換素子
への応用に有用なｍ−ｖ族化合物半導体であるＩ ｎｓ
ｂ薄膜のスパツタ法による製造方法に関するものである
。
への応用に有用なｍ−ｖ族化合物半導体であるＩ ｎｓ
ｂ薄膜のスパツタ法による製造方法に関するものである
。
（従来の技術）
？えば、ホール素子の出力電圧は第ｌ図に示すように、
ｖｇ ＝ ＣＲＨ ／ｄ）−Ｂ．ＩＣ （定電流制御の
場合） 、Ｖ ｓ ＝ （ｗ／ ｌ ） ・μ・Ｂ・
ＶＣ （定電圧制御の場合）と表わされる。ＲＩＴ・・
・ホール係数、μ・・・ホール移動度、Ｖ６・・・出力
電圧（ホール電圧）、ｒ．・・・制御電流、■。・・・
制御電圧、Ｂ・・・磁束密度、ｌ・・・薄膜素子の長さ
、ｄ・・・膜厚、Ｗ・・・素子の幅。
ｖｇ ＝ ＣＲＨ ／ｄ）−Ｂ．ＩＣ （定電流制御の
場合） 、Ｖ ｓ ＝ （ｗ／ ｌ ） ・μ・Ｂ・
ＶＣ （定電圧制御の場合）と表わされる。ＲＩＴ・・
・ホール係数、μ・・・ホール移動度、Ｖ６・・・出力
電圧（ホール電圧）、ｒ．・・・制御電流、■。・・・
制御電圧、Ｂ・・・磁束密度、ｌ・・・薄膜素子の長さ
、ｄ・・・膜厚、Ｗ・・・素子の幅。
この式から、感度を決定する要因はＲ■／ｄ，（Ｗ／ｌ
）μである。これまで、主に、ホール移動度が大きい
Ｉ ｎＳｂ薄膜、出力電圧の温度依存性が小さいＧａＡ
ｓが製品化されている。
）μである。これまで、主に、ホール移動度が大きい
Ｉ ｎＳｂ薄膜、出力電圧の温度依存性が小さいＧａＡ
ｓが製品化されている。
Ｉ ｎＳｂ薄膜の製造方法は、蒸着、ＭＢＥ（モリキュ
ラービームエピタキシ） 、ＣＶＤ （ケミカルペーパ
ーデポジション）等で検討されており、バルクに近い特
性を得ている。
ラービームエピタキシ） 、ＣＶＤ （ケミカルペーパ
ーデポジション）等で検討されており、バルクに近い特
性を得ている。
スパッタ法では、３極ＤＣスパッタ、ＲＦマグネトロン
スバッタ、有機金属を用いたマグネトロンスパッタ法等
により試みられているが、これらのスバッタ法によると
、特性上、最良でもホール移動度が１ ３． ０ ０
０ｃｎｆ／Ｖ ｓである。このことは、Ｖ．Ｅ． Ｙ
ｕ＋ｓｓｏｙ！， Ｌ．Ｎ． Ｌｅｖ７ｋｉｎｓ， Ｖ
． Ｍ．Ｅｆｒｃｍｃｎｋｏｗｒ， Ｓ．Ｐ， Ｓ，
Ｓ， ， ＶｏＬ７， Ｎｏ９ （１９６Ｂ）に示され
ている。
スバッタ、有機金属を用いたマグネトロンスパッタ法等
により試みられているが、これらのスバッタ法によると
、特性上、最良でもホール移動度が１ ３． ０ ０
０ｃｎｆ／Ｖ ｓである。このことは、Ｖ．Ｅ． Ｙ
ｕ＋ｓｓｏｙ！， Ｌ．Ｎ． Ｌｅｖ７ｋｉｎｓ， Ｖ
． Ｍ．Ｅｆｒｃｍｃｎｋｏｗｒ， Ｓ．Ｐ， Ｓ，
Ｓ， ， ＶｏＬ７， Ｎｏ９ （１９６Ｂ）に示され
ている。
このため、■ｎＳｂ薄膜をホール素子に応用して製品化
する場合、スバッタ法はあまり検討されていない。
する場合、スバッタ法はあまり検討されていない。
また、ＩｎＳｂ薄膜の最大の欠点は、出力電圧の温度依
存性が大きいことである。これを改善するため、ドナー
として働く不純物の添加が検討されている。ドナーとし
て働く不純物元素は■，Ｖ，ＶＩ族元素が検討されてい
る。特に、Ｓ（硫黄）Ｓｅ（セレン），Ｔｅ（テルル）
，Ｓｎ．（錫）が検討されている。添加方法として、ボ
ートに混入する方法［大下，電機学会論文誌， ＹｏＬ
， ９３−Ｃ （１９７３）］、極微量の不純物を基板
に付着させた後、ＩｎＳｂ薄膜を形成し、熱処理を行う
方法（特公昭４８−４０８０４号公報、特公昭４９−２
２３５２号公報）、不純物をイオン注入後、熱処理する
方法（特開昭５０−２９１５７号公報）等が検討されて
いる。
存性が大きいことである。これを改善するため、ドナー
として働く不純物の添加が検討されている。ドナーとし
て働く不純物元素は■，Ｖ，ＶＩ族元素が検討されてい
る。特に、Ｓ（硫黄）Ｓｅ（セレン），Ｔｅ（テルル）
，Ｓｎ．（錫）が検討されている。添加方法として、ボ
ートに混入する方法［大下，電機学会論文誌， ＹｏＬ
， ９３−Ｃ （１９７３）］、極微量の不純物を基板
に付着させた後、ＩｎＳｂ薄膜を形成し、熱処理を行う
方法（特公昭４８−４０８０４号公報、特公昭４９−２
２３５２号公報）、不純物をイオン注入後、熱処理する
方法（特開昭５０−２９１５７号公報）等が検討されて
いる。
（発明が解決しようとする課題）
前記ボートに不純物を混入する方法は、ホール移動度が
低下する問題がある。また、特公昭４８−４０８０４号
公報、特公昭４９−２２３５２号公報および特開昭５０
−２９１５７号公報に記載された方法は、製造工程が複
雑になる問題がある。
低下する問題がある。また、特公昭４８−４０８０４号
公報、特公昭４９−２２３５２号公報および特開昭５０
−２９１５７号公報に記載された方法は、製造工程が複
雑になる問題がある。
本発明は、スパッタ法でもホール移動度を低下させずに
Ｉ ｎＳｂ薄膜を製造できる方法を提供することを第１
の目的とし、さらに、温度依存性を改善するためのＩ
ｎＳｂ薄膜への不純物の添加に要する工程を簡単にする
ことを第２の目的とするものである。
Ｉ ｎＳｂ薄膜を製造できる方法を提供することを第１
の目的とし、さらに、温度依存性を改善するためのＩ
ｎＳｂ薄膜への不純物の添加に要する工程を簡単にする
ことを第２の目的とするものである。
（課題を解決するための手段）
請求項ｌの発明はスパッタ法によるＩ ｎＳｂ薄膜の製
造方法において、ターゲット組成としての！ ｎ ／
Ｓ ｂ比を、５ ０ ／ ５ ０ ＞ Ｉ ｎ． ／
Ｓ ｂ ＞２ ０／８ ０＾（％とする方法である。
造方法において、ターゲット組成としての！ ｎ ／
Ｓ ｂ比を、５ ０ ／ ５ ０ ＞ Ｉ ｎ． ／
Ｓ ｂ ＞２ ０／８ ０＾（％とする方法である。
請求項２の発明は、請求項１のＩ ｎＳｂ薄膜製造方法
において、ターゲットに不純物を混入することによって
、ＩｎＳｂ薄膜に不純物を添加する方法である。
において、ターゲットに不純物を混入することによって
、ＩｎＳｂ薄膜に不純物を添加する方法である。
（作用）
請求項｛の発明は、ＩｎＳｂ薄膜を作或する場合、Ｉｎ
とｓｂの飽和蒸気圧差が大きいため、ｓｂを過剰に基板
上に供給する。この方法として、５０Ａｉ％を超えるｓ
ｂ過剰組成のターゲットを用いてスパッタ法を実施する
ことにより、ｓｂの最適化を図る。
とｓｂの飽和蒸気圧差が大きいため、ｓｂを過剰に基板
上に供給する。この方法として、５０Ａｉ％を超えるｓ
ｂ過剰組成のターゲットを用いてスパッタ法を実施する
ことにより、ｓｂの最適化を図る。
請求項２の発明は、ターゲット中の不純物が、Ｉｎ，Ｓ
ｂとともにスパッタされて、ｒ ｎＳｂ薄膜に添加され
る。
ｂとともにスパッタされて、ｒ ｎＳｂ薄膜に添加され
る。
（実施例）
以下、本発明を第２図乃至第６図を参照して説明する。
先ず、スパッタ法によるＩｎＳｂ薄膜の製造方法におい
て、ターゲット紐成としてＩ ｎ ／ Ｓ ｂ比を、５
０／５０＞Ｉｎ／Ｓｂ＞２０／８０Ａｔ％とする。その
具体例を実験例１に示す。次に、そのターゲットに不純
物を混入することによって、ＩｎＳｂ薄膜に不純物を添
加する。その具体例を実験例２に示す。
て、ターゲット紐成としてＩ ｎ ／ Ｓ ｂ比を、５
０／５０＞Ｉｎ／Ｓｂ＞２０／８０Ａｔ％とする。その
具体例を実験例１に示す。次に、そのターゲットに不純
物を混入することによって、ＩｎＳｂ薄膜に不純物を添
加する。その具体例を実験例２に示す。
（実験例１）
装置はＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いた。残留ガ
ス圧は無負荷時１ Ｘ １ ０−’Ｔｏｒｒ、基板加熱
時は３ Ｘ １ ０−’Ｔｏｔｒである。スパッタガス
としてＡｒ（純度５Ｎ）を導入した。主排気は油拡散ポ
ンプを使用した。Ａｒ導入直前に、メインバルブにより
排気口のコンダクタンスを絞った。このときの残留ガス
圧は５ Ｘ １ ０−’Ｔｏｒ＋である。そして、Ａｒ
ガス、ＲＦパヮー（高周波電力）、基板温度等の最適化
を図った。
ス圧は無負荷時１ Ｘ １ ０−’Ｔｏｒｒ、基板加熱
時は３ Ｘ １ ０−’Ｔｏｔｒである。スパッタガス
としてＡｒ（純度５Ｎ）を導入した。主排気は油拡散ポ
ンプを使用した。Ａｒ導入直前に、メインバルブにより
排気口のコンダクタンスを絞った。このときの残留ガス
圧は５ Ｘ １ ０−’Ｔｏｒ＋である。そして、Ａｒ
ガス、ＲＦパヮー（高周波電力）、基板温度等の最適化
を図った。
ターゲット寸法は、６”０×５′であり、基板は５０Ｘ
５０Ｘ０．７’のガラス基板（コーニング＃７０５９）
．を用いた。
５０Ｘ０．７’のガラス基板（コーニング＃７０５９）
．を用いた。
この実験例１の結果を第２図および第３図に示す。第２
図から明らかなように、Ｉ ｎ ： Ｓｂ一５ ０ ：
５ ０ Ａ１％テｌｉ、比較的低い温度（ ３ ５
０ ’Ｃ付近）で不連続となる。また、第３図から明ら
かなように、Ｓｂの割合が大きくなると、キャリア密度
が大きくなる。すなわち、最適のｓｂの割合が５０〜８
０Ａ１％の範囲内に存在することが分かった。
図から明らかなように、Ｉ ｎ ： Ｓｂ一５ ０ ：
５ ０ Ａ１％テｌｉ、比較的低い温度（ ３ ５
０ ’Ｃ付近）で不連続となる。また、第３図から明ら
かなように、Ｓｂの割合が大きくなると、キャリア密度
が大きくなる。すなわち、最適のｓｂの割合が５０〜８
０Ａ１％の範囲内に存在することが分かった。
（実験例２）
実験例１と同様な装置を用い、ＤＣマグネトロンスパッ
タ法でＩ ｎＳｂ薄膜を製造した。
タ法でＩ ｎＳｂ薄膜を製造した。
Ａｒガス圧は、３ Ｘ １ ０ −”Ｔｏｕｒ， Ａ
ｒ導入直前の残留ガス圧は８ Ｘ １ ０−’Ｔｏｒｒ
とした。ターゲット組戊は、Ｉ ｎ ： Ｓｂ＝３０
： ７０Ａｔ％のものを用いた。基板は、１０ｘｌＯｘ
Ｏ．３’サファイアＣ面を用いた。さらに、ターゲット
に不純物としてのＳｎを所定量添加して特性を比較した
。
ｒ導入直前の残留ガス圧は８ Ｘ １ ０−’Ｔｏｒｒ
とした。ターゲット組戊は、Ｉ ｎ ： Ｓｂ＝３０
： ７０Ａｔ％のものを用いた。基板は、１０ｘｌＯｘ
Ｏ．３’サファイアＣ面を用いた。さらに、ターゲット
に不純物としてのＳｎを所定量添加して特性を比較した
。
この結果を第４図に示す。図から明らかなように、Ｓｎ
を添加することによりホール移動度μが向上することが
分かる。
を添加することによりホール移動度μが向上することが
分かる。
Ｓｎを添加したＩｎＳｂ薄膜の温度依存性は、第５図に
示されるようになった。室温でのホール移動度μは、１
６， ０ ０ ０ｃｎｒ／Ｖ ｓ，ホール係数Ｒは
−１ ６． １ ａｎ３／ Ｃ，膜厚は１．５ｔｔｍ
であり、−４０〜１２０℃の範囲での温度係数はそれぞ
れ０．０２２％／’Ｃ，０．０４１％／℃であった。
示されるようになった。室温でのホール移動度μは、１
６， ０ ０ ０ｃｎｒ／Ｖ ｓ，ホール係数Ｒは
−１ ６． １ ａｎ３／ Ｃ，膜厚は１．５ｔｔｍ
であり、−４０〜１２０℃の範囲での温度係数はそれぞ
れ０．０２２％／’Ｃ，０．０４１％／℃であった。
以上の各実験例から次のような結論が得られた。前記タ
ーゲットは、その組或（ Ｉ ｎ ／ Ｓ ｂ比）が５
０／５０＞Ｉｎ／Ｓｂ＞２０／８０Ａ１％の範囲内のも
のを使用するとよい。さらに、このターゲットに不純物
としてのＳｎを混入することによって、ＩｎＳｂ薄膜に
ドナーとして働く不純物を添加することが確認できた。
ーゲットは、その組或（ Ｉ ｎ ／ Ｓ ｂ比）が５
０／５０＞Ｉｎ／Ｓｂ＞２０／８０Ａ１％の範囲内のも
のを使用するとよい。さらに、このターゲットに不純物
としてのＳｎを混入することによって、ＩｎＳｂ薄膜に
ドナーとして働く不純物を添加することが確認できた。
次に、ＤＣスパッタ装置の一例を第６図に示す。アース
された真空容器１１の一側にＡｒ供給管１２が接続され
、他側に油拡散ポンプやロータリポンプに接続される排
気口１３が設けられている。真空容器１１の内部には、
支持台１４によってサファイアＣ面基板１５が支持され
、このサファイアＣ面基板Ｉ５の下側には、スパッタリ
ング中に基板１５を４００℃程度に加熱するヒータ１６
が設けられている。
された真空容器１１の一側にＡｒ供給管１２が接続され
、他側に油拡散ポンプやロータリポンプに接続される排
気口１３が設けられている。真空容器１１の内部には、
支持台１４によってサファイアＣ面基板１５が支持され
、このサファイアＣ面基板Ｉ５の下側には、スパッタリ
ング中に基板１５を４００℃程度に加熱するヒータ１６
が設けられている。
このヒータ１６に対する通電は、基板１５上の熱電対１
７によって制御される。真空容器ｌ１の上部にはターゲ
ット１８が配置され、このターゲットｌ８に対し、マグ
ネット１９が設けられ、さらに直流電源の一極が接続さ
れている。２０は水冷管である。前記ターゲット１８の
組成は、Ｉｎ：Ｓｂ＝３０：７０Ａｔ％である。
７によって制御される。真空容器ｌ１の上部にはターゲ
ット１８が配置され、このターゲットｌ８に対し、マグ
ネット１９が設けられ、さらに直流電源の一極が接続さ
れている。２０は水冷管である。前記ターゲット１８の
組成は、Ｉｎ：Ｓｂ＝３０：７０Ａｔ％である。
そうして、Ａｒ供給管１２から真空容器１１内に供給さ
れたスパッタガスとしてのＡｒ（純度５Ｎ）が、イオン
化されてターゲットｌ８に衝突されると、このターゲッ
トｌ８からＩｎおよびｓｂが組成比に応じて取出され、
鏡面研磨された基板ｌ５上に付着して薄膜形或される。
れたスパッタガスとしてのＡｒ（純度５Ｎ）が、イオン
化されてターゲットｌ８に衝突されると、このターゲッ
トｌ８からＩｎおよびｓｂが組成比に応じて取出され、
鏡面研磨された基板ｌ５上に付着して薄膜形或される。
その段階で、ターゲット中のＳｎも取出されＩ ｎＳｂ
薄膜中に不純物として混入される。
薄膜中に不純物として混入される。
請求項１の発明によれば、スバッタ法によってもホール
移動度を低下させることなく、ＩｎＳｂ薄膜を製造でき
る。
移動度を低下させることなく、ＩｎＳｂ薄膜を製造でき
る。
請求項２の発明によれば、Ｉ ｎＳｂ薄膜中へ不純物を
容易に添加することが可能であり、製造工程を簡略化で
き、再現性も優れている。
容易に添加することが可能であり、製造工程を簡略化で
き、再現性も優れている。
第１図はホール素子の出力電圧に及ぼす要因を説明する
ための図、第２図および第３図は実験例１によって得ら
れたデータを表すグラフ、第４図および第５図は実験例
２によって得られたデータを表すグラフ、第６図はスパ
ッタ装置の概略図である。
ための図、第２図および第３図は実験例１によって得ら
れたデータを表すグラフ、第４図および第５図は実験例
２によって得られたデータを表すグラフ、第６図はスパ
ッタ装置の概略図である。
Claims (2)
- （１）スパッタ法によるＩｎＳｂ薄膜の製造方法におい
て、ターゲット組成としてＩｎ／Ｓｂ比を、５０／５０
＞Ｉｎ／Ｓｂ＞２０／８０Ａｔ％とすることを特徴とす
るＩｎＳｂ薄膜の製造方法。 - （２）ターゲットに不純物を混入することによって、Ｉ
ｎＳｂ薄膜に不純物を添加することを特徴とする請求項
１記載のＩｎＳｂ薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1243693A JPH03106017A (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | ＩｎＳｂ薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1243693A JPH03106017A (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | ＩｎＳｂ薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03106017A true JPH03106017A (ja) | 1991-05-02 |
Family
ID=17107586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1243693A Pending JPH03106017A (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | ＩｎＳｂ薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03106017A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010050467A (ja) * | 2009-10-01 | 2010-03-04 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 半導体薄膜素子の製造方法 |
| US7674357B2 (en) * | 2001-03-27 | 2010-03-09 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Transparent electroconductive film and process for producing same |
-
1989
- 1989-09-20 JP JP1243693A patent/JPH03106017A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7674357B2 (en) * | 2001-03-27 | 2010-03-09 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Transparent electroconductive film and process for producing same |
| JP2010050467A (ja) * | 2009-10-01 | 2010-03-04 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 半導体薄膜素子の製造方法 |
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