JPH05291644A - Gaas hall element and its fabrication - Google Patents

Gaas hall element and its fabrication

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JPH05291644A
JPH05291644A JP4095072A JP9507292A JPH05291644A JP H05291644 A JPH05291644 A JP H05291644A JP 4095072 A JP4095072 A JP 4095072A JP 9507292 A JP9507292 A JP 9507292A JP H05291644 A JPH05291644 A JP H05291644A
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buffer layer
layer
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undoped
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Abstract

PURPOSE:To improve the unbalanced voltage characteristics of GaAs Hall element, the output characteristics obtained when a magnetic field is applied, etc., by appropriately forming the buffer layer. CONSTITUTION:An undoped GaAs buffer layer 11 is formed on a semi-insulating GaAs wafer 10 by a molecular beam epitaxial method at a growth temperature below 400 deg.C. A GaAs Hall element is formed on a buffer layer 11 by sequentially forming an N-type GaAs layer 12 and an N<+>-type GaAs layer 13. With this, the ratio of the content of As to the content of Ga in the buffer layer 11 becomes greater than 1, and a deep level which is formed in the buffer layer 11 by the presence of excess As causes the buffer layer 11 to exhibit very high resistance characteristics. As a result, a leak current that flows from the N-type GaAs layer 12 formed on the buffer layer 11 as an active domain to the buffer layer 11 is reduced, and the unevenness of the leak current is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガリウム砒素(以下、
GaAsと記す)ホール素子及びその製造方法に関する。
The present invention relates to gallium arsenide (hereinafter
GaAs) Hall element and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のGaAsホール素子の製造方
法は、例えば図4に示すように、半絶縁性GaAs基板1上
に分子線エピタキシ法(以下、MBE法と記す) により6
00℃程度の成長温度にてアンドープGaAsバッファ層2
を形成するか、または600℃程度の成長温度にてベリ
リウム(以下、Beと記す)をドープしたP型GaAsバッフ
ァ層2 を形成し、これら高抵抗のGaAsバッファ層2上
に活性領域を構成するN型GaAs層3 及びオーミック接続
領域を構成するN+型GaAs層4 を順次形成し、N+型GaAs
層4からオーミック電極5を取り出すことによりホール
素子を形成していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 4, for example, a method of manufacturing a GaAs Hall element of this type has been shown in FIG.
Undoped GaAs buffer layer 2 at a growth temperature of about 00 ° C
Or form a P-type GaAs buffer layer 2 doped with beryllium (hereinafter referred to as Be) at a growth temperature of about 600 ° C. and form an active region on these high-resistance GaAs buffer layer 2. The N-type GaAs layer 3 and the N + -type GaAs layer 4 constituting the ohmic contact region are sequentially formed, and the N + -type GaAs is formed.
The Hall element was formed by taking out the ohmic electrode 5 from the layer 4.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記600℃
程度にて成長させたアンドープGaAsバッファ層を用いた
場合、MBE装置(分子線エピタキシ装置)における原材
料の純度や、MBE装置のの使用状況によりバッファ層の
電気的特性、特に抵抗率のバラツキを生じる。そして、
その結果、図5に示すように、活性領域である N型GaAs
層3からバッファ層2へのリーク電流の影響による不平
衡電圧VOFFSETのドリフトが大きくなり線形性,対称性
も悪くなると共に、磁場印加時の出力電圧VOUT 特性も
同様に非線形になりかつ大きなドリフトを生じている。
このため、ホール素子の製造歩留りが低下すると共に、
システム運用時の設計マージンが小さくなり、ホール素
子特性のバラツキを調整するための調整機構が必要にな
る。
However, the above-mentioned 600 ° C.
When an undoped GaAs buffer layer grown to a certain degree is used, variations in the electrical characteristics of the buffer layer, especially in the resistivity, occur depending on the purity of the raw materials in the MBE device (molecular beam epitaxy device) and the usage of the MBE device. .. And
As a result, as shown in FIG.
The drift of the unbalanced voltage VOFFSET due to the influence of the leak current from the layer 3 to the buffer layer 2 becomes large, and the linearity and symmetry are deteriorated, and the output voltage VOUT characteristic when a magnetic field is applied is also non-linear and causes a large drift. Has occurred.
For this reason, the manufacturing yield of the Hall element decreases, and
The design margin during system operation becomes smaller, and an adjustment mechanism for adjusting the variations in Hall element characteristics is required.

【0004】また、600℃程度の成長温度にてBeをド
ープした P型GaAsバッファ層を用いた場合、活性領域で
あるN型GaAs層にバッファ層あるいはMBE装置からBeが混
入することにより補償効果が生じてキャリア移動度の低
下をもたらしたり感度特性の劣化が生じたりしている。
When a P-type GaAs buffer layer doped with Be at a growth temperature of about 600 ° C. is used, Be is mixed from the buffer layer or the MBE device into the N-type GaAs layer which is the active region, and the compensation effect is obtained. Occurs, resulting in a decrease in carrier mobility and deterioration in sensitivity characteristics.

【0005】本発明は、上記した問題点を解決しようと
するもので、半絶縁性GaAs基板上に高抵抗のGaAsバッフ
ァ層を形成することにより不平衡電圧VOFFSET及び磁場
印加時の出力電圧VOUT特性 の線形性及び対称性が良好
でドリフトの小さなGaAsホール素子を提供することを目
的とする。
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and by forming a high-resistance GaAs buffer layer on a semi-insulating GaAs substrate, an unbalanced voltage VOFFSET and an output voltage VOUT characteristic when a magnetic field is applied. It is an object of the present invention to provide a GaAs Hall element having good linearity and symmetry and a small drift.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に上記請求項1に係る発明の構成上の特徴は、半絶縁性
GaAs基板上に形成されたアンドープGaAsバッファ層と、
同アンドープGaAsバッファ層上に形成された活性領域を
構成するN型GaAs層と、同N型GaAs層上の所定位置に形成
されたオーミック接続領域を構成するN+型GaAs層と、前
記N+型GaAs層に接続された電極膜とを備えたGaAsホール
素子において、前記アンドープGaAsバッファ層における
Gaに対するAsの含有率を1より大きくしたことある。
In order to achieve the above object, the structural feature of the invention according to claim 1 is that it has a semi-insulating property.
An undoped GaAs buffer layer formed on a GaAs substrate,
An N-type GaAs layer forming an active region formed on the undoped GaAs buffer layer, an N + -type GaAs layer forming an ohmic contact region formed at a predetermined position on the N-type GaAs layer, and the N + In an undoped GaAs buffer layer in a GaAs Hall element having an electrode film connected to a GaAs layer of
The content ratio of As to Ga has been made larger than 1.

【0007】また、上記請求項2に係る発明の構成上の
特徴は、半絶縁性GaAs基板上に分子線エピタキシ法によ
り400℃以下の成長温度にてアンドープGaAsバッファ
層を形成するアンドープGaAsバッファ層形成工程と、前
記形成されたアンドープGaAsバッファ層上に分子線エピ
タキシ法により活性領域を構成するN型GaAs層 を形成す
るN型GaAs層形成工程と、前記N型GaAs層上に分子線エピ
タキシ法によりオーミック接続領域を構成するN+型GaAs
層を選択的に形成するN+型GaAs層形成工程とを設けたこ
とにある。
The feature of the invention according to claim 2 is that an undoped GaAs buffer layer is formed on a semi-insulating GaAs substrate by a molecular beam epitaxy method at a growth temperature of 400 ° C. or less at a growth temperature of 400 ° C. or lower. Forming step, an N-type GaAs layer forming step of forming an N-type GaAs layer forming an active region on the formed undoped GaAs buffer layer by a molecular beam epitaxy method, and a molecular beam epitaxy method on the N-type GaAs layer N + type GaAs forming an ohmic contact region with
And a step of forming an N + -type GaAs layer for selectively forming the layer.

【0008】[0008]

【発明の作用・効果】上記のように構成した請求項1に
係る発明においては、半絶縁性GaAs基板上に形成された
アンドープGaAsバッファ層におけるガリウム(以下、Ga
と記す)に対する砒素(以下、Asと記す)の含有率を1
より大きくしている。そして、このアンドープGaAsバッ
ファ層における過剰のAsの存在に伴ってバッファ層内に
形成される深い不純物準位により、バッファ層は非常な
高抵抗特性を示す。以下に、この理由を説明する。
In the invention according to claim 1 configured as described above, in the undoped GaAs buffer layer formed on the semi-insulating GaAs substrate, gallium (hereinafter, Ga
The content rate of arsenic (hereinafter referred to as As) relative to
Making it bigger. The buffer layer exhibits a very high resistance characteristic due to the deep impurity level formed in the buffer layer due to the presence of excess As in the undoped GaAs buffer layer. The reason for this will be described below.

【0009】低温成長のGaAs基板においては、ドナーは
Ga位置上のAs及び原子間位置のAsであり、この過剰Asは
深い不純物準位を構成する。このような深い準位のドナ
ーは、室温付近において活性化しなくなりキャリアを発
生しないので、ドナー濃度ND がアクセプタ濃度NA よ
り大であれば、アクセプタからのキャリアが全てドナー
によって補償され、電気伝導を生じさせるキャリアが無
くなり、GaAs基板は高抵抗になる。アンドープのGaAs中
の残留アクセプタ濃度NA は通常1015cm-3以下である
ので、従ってドナー濃度NDが1015cm-3 以上であれば
上記の条件が満たされる。GaAs中の原子密度は4.42
×1022原子cm-3であるから、ドナー濃度ND が約2×
10-6%以上すなわち0.02ppm以上 であれば、アク
セプタからのキャリアが全てドナーによって補償され、
GaAs基板は高抵抗になる。
In a low temperature grown GaAs substrate, the donor is
As at the Ga position and As at the interatomic position, this excess As constitutes a deep impurity level. Since such a deep level donor is not activated around room temperature and does not generate carriers, if the donor concentration ND is higher than the acceptor concentration NA, all the carriers from the acceptor are compensated by the donor and electrical conduction occurs. There are no carriers to be used, and the GaAs substrate has a high resistance. Since the residual acceptor concentration NA in undoped GaAs is usually 10 15 cm -3 or less, the above condition is satisfied if the donor concentration ND is 10 15 cm -3 or more. Atomic density in GaAs is 4.42
× 10 22 atoms cm -3 , the donor concentration ND is about 2 ×
If it is 10 -6 % or more, that is, 0.02 ppm or more, all the carriers from the acceptor are compensated by the donor,
The GaAs substrate has a high resistance.

【0010】そして、このバッファ層の高抵抗特性のた
めに、バッファ層上に形成される活性領域をなすN型GaA
s層 からバッファ層へのリーク電流が低減されまたリー
ク電流の不均一性が抑制される。さらに、高抵抗のバッ
ファ層を設けたことにより、半絶縁性GaAs基板の基板電
位の不均一によるN型GaAs層 への影響も抑制される。そ
の結果、上記GaAsホール素子は、図3に示すように、制
御用印加電圧VD に対する不平衡電圧VOFFSET及び磁場
印加時の出力VOUT特性 の線形性及び対称性が良好でか
つドリフトの非常に小さい優れたホール素子特性を具備
する。
Due to the high resistance characteristic of the buffer layer, an N-type GaA forming an active region formed on the buffer layer is formed.
The leak current from the s layer to the buffer layer is reduced, and the non-uniformity of the leak current is suppressed. Furthermore, by providing the high-resistance buffer layer, the influence on the N-type GaAs layer due to the nonuniform substrate potential of the semi-insulating GaAs substrate is suppressed. As a result, as shown in FIG. 3, the GaAs Hall element is excellent in the linearity and symmetry of the unbalanced voltage VOFFSET with respect to the control applied voltage VD and the output VOUT characteristic when a magnetic field is applied, and has an extremely small drift. It has hall element characteristics.

【0011】また、上記のように構成した請求項2に係
る発明においては、アンドープGaAsバッファ層形成工程
において半絶縁性GaAs基板上に分子線エピタキシ法によ
り400℃以下の成長温度にてアンドープGaAsバッファ
層が形成される。このような低温条件にてアンドープGa
Asバッファ層を形成することにより、アンドープGaAsバ
ッファ層におけるGaアクセプタに対する過剰Asドナーの
含有率を1より大きくすることができる。そして、アン
ドープGaAsバッファ層上にさらにN型GaAs層 及びN+型Ga
As層を順次形成することにより得られたGaAsホール素子
は、上記したように過剰のAsの存在による高抵抗のバッ
ファ層を備えている。その結果、上記製造方法によれ
ば、上記したと同様の理由により、不平衡電圧VOFFSET
及び磁場印加時の出力電圧VOUT特性 の線形性及び対称
性が良好でかつドリフトの非常に小さい優れた特性を備
えたGaAsホール素子が得られる。
In the invention according to claim 2 configured as described above, in the undoped GaAs buffer layer forming step, the undoped GaAs buffer is grown on the semi-insulating GaAs substrate by a molecular beam epitaxy method at a growth temperature of 400 ° C. or less. A layer is formed. Under such low temperature conditions, undoped Ga
By forming the As buffer layer, the content ratio of excess As donor to Ga acceptor in the undoped GaAs buffer layer can be made larger than 1. Then, an N-type GaAs layer and an N + -type Ga layer are further formed on the undoped GaAs buffer layer.
The GaAs Hall element obtained by sequentially forming the As layer has the high resistance buffer layer due to the presence of excess As as described above. As a result, according to the above manufacturing method, the unbalanced voltage VOFFSET is generated for the same reason as described above.
Also, a GaAs Hall element having excellent linearity and symmetry of the output voltage VOUT characteristic when a magnetic field is applied and excellent characteristics of very small drift can be obtained.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の一実施例を図面により説明すると、
図1及び図2は同実施例に係るGaAsホール素子の概略の
製造工程を示す模式図である。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are schematic views showing the schematic manufacturing process of the GaAs Hall element according to the embodiment.

【0013】まず、400℃以下の例えば300℃の基
板温度に保持された半絶縁性のGaAs基板10上にMBE法
によりアンドープのGaAs層11を形成する。さらに、Ga
As基板10をMBE装置 にセットしたままの状態で、基板
温度を600℃程度まで上昇させ、アンドープGaAs層1
1上に感磁特性を示す活性領域を設けるためMBE法 によ
りN型GaAs層12を形成し、続いてオーミック接続領域
を設けるためのN+型GaAs層13をMBE法 により形成する
(図1(a)参照)。
First, the MBE method is performed on a semi-insulating GaAs substrate 10 which is held at a substrate temperature of 400 ° C. or lower, eg, 300 ° C.
Thus, the undoped GaAs layer 11 is formed. Furthermore, Ga
With the As substrate 10 still set in the MBE device, the substrate temperature is raised to about 600 ° C. and the undoped GaAs layer 1
The N-type GaAs layer 12 is formed by MBE to provide an active region exhibiting a magnetic-sensitive property on the substrate 1, and then the N + -type GaAs layer 13 is provided by MBE to provide an ohmic contact region (see FIG. 1 ( See a)).

【0014】つぎに、上記アンドープのGaAs層11,N
型GaAs層12及びN+型GaAs層13 の形成されたGaAs基
板10のホール素子形成部分にホトリソグラフィ技術に
より選択的にホトレジスト膜14を形成する(図1
(a)参照)。このホトレジスト膜14をマスクとし
て、ドライあるいはウエットエッチング法によりN+型Ga
As13,N型GaAs層12 およびアンドープGaAs11の一
部をエッチング除去し、残りのレジスト膜14を剥離す
ることによりホール素子形成用の凸部Hを形成する(図
1(b)参照)。
Next, the undoped GaAs layer 11, N
A photoresist film 14 is selectively formed by a photolithography technique on a portion of the GaAs substrate 10 on which the n-type GaAs layer 12 and the N + -type GaAs layer 13 are formed (FIG. 1).
(See (a)). Using this photoresist film 14 as a mask, N + type Ga is formed by a dry or wet etching method.
A part of the As 13, the N-type GaAs layer 12 and the undoped GaAs 11 is removed by etching, and the remaining resist film 14 is peeled off to form a convex portion H for forming a Hall element (see FIG. 1B).

【0015】つぎに、凸部Hにホール素子を形成するた
めのホトレジスト膜15をホトリソグラフィ技術により
基板10上に選択的に形成する(図1(c)参照)。こ
のホトレジスト膜15をマスクとして、ドライあるいは
ウエットエッチング法によりN+型GaAs層13,N型GaAs
層12 の一部をエッチング除去し、残りのレジスト膜
14を剥離することにより十字形のホール素子の感磁部
Jを形成する(図1(d)参照)。
Next, a photoresist film 15 for forming a Hall element on the convex portion H is selectively formed on the substrate 10 by the photolithography technique (see FIG. 1C). Using the photoresist film 15 as a mask, the N + type GaAs layer 13 and the N type GaAs are formed by a dry or wet etching method.
A part of the layer 12 is removed by etching, and the remaining resist film 14 is peeled off to form a cross-shaped magnetic sensing portion J of the Hall element (see FIG. 1D).

【0016】つづいて、感磁部Jの形成されたGaAs基板
10の表面にオーミック電極として金ゲルマニウム/ニ
ッケル/金(AuGe/Ni/Au)を所望のパターン形状で形
成するために、通常よく用いられているリフトオフ行程
により、ホトレジスト膜17を塗布し(図2(e)参
照)、ホトリソグラフィ技術により17aのようにホト
レジスト膜をパターニングし、ひきつづいて、AuGe/Ni
/Au多層導体膜16を真空蒸着により形成する(図2
(f)参照)。このような基盤からレジスト膜17aを
剥離することにより、レジスト膜17a上に積層したAu
Ge/Ni/Au多層導体膜が同時に除去されることにより、
オーミック電極16aを形成する(図2(g)参照)。
Next, in order to form gold germanium / nickel / gold (AuGe / Ni / Au) as an ohmic electrode in a desired pattern on the surface of the GaAs substrate 10 on which the magnetically sensitive portion J is formed, it is often used. The photoresist film 17 is applied by the lift-off process (see FIG. 2 (e)), and the photoresist film is patterned as 17a by the photolithography technique. Subsequently, AuGe / Ni is continuously formed.
/ Au multilayer conductor film 16 is formed by vacuum deposition (Fig. 2
(See (f)). By peeling off the resist film 17a from such a substrate, the Au film laminated on the resist film 17a is formed.
By removing the Ge / Ni / Au multilayer conductor film at the same time,
The ohmic electrode 16a is formed (see FIG. 2G).

【0017】さらに、オーミック電極16aの形成され
たGaAs基板10上に、詳細な説明は省略するが、酸化シ
リコン等の保護膜18及びアルミニウム等の外部接続用
電極19を選択的に形成し、このGaAs基板10を個々の
ホール素子に分割することによりホール素子チップが形
成される(図2(h)参照)。
Although not described in detail, a protective film 18 made of silicon oxide and an external connection electrode 19 made of aluminum are selectively formed on the GaAs substrate 10 on which the ohmic electrode 16a is formed. A Hall element chip is formed by dividing the GaAs substrate 10 into individual Hall elements (see FIG. 2 (h)).

【0018】このホール素子は、半絶縁性GaAs基板10
上のアンドープGaAsバッファ層11がMBE法 により少な
くとも400℃以下の低温度にて形成されているため、
バッファ層11におけるGaに対するAsの含有率が1より
大きくされている。このため、このアンドープGaAsバッ
ファ層11における過剰のAsの存在に伴ってバッファ層
11内に形成される深い不純物準位により、バッファ層
11は非常な高抵抗特性を示す。このバッファ層11の
高抵抗特性のために、バッファ層11上に形成される活
性領域をなすN型GaAs層12 からバッファ層11へのリ
ーク電流が低減されまたリーク電流の不均一性が抑制さ
れる。さらに、高抵抗のバッファ層11により、半絶縁
性GaAs基板10の基板電位の不均一によるN型GaAs層1
2 への影響も抑制される。
This Hall element is composed of a semi-insulating GaAs substrate 10.
Since the upper undoped GaAs buffer layer 11 is formed at a low temperature of at least 400 ° C. or lower by the MBE method,
The content ratio of As to Ga in the buffer layer 11 is set to be larger than 1. Therefore, the buffer layer 11 exhibits a very high resistance characteristic due to the deep impurity level formed in the buffer layer 11 due to the presence of excess As in the undoped GaAs buffer layer 11. Due to the high resistance characteristic of the buffer layer 11, the leak current from the N-type GaAs layer 12 forming the active region formed on the buffer layer 11 to the buffer layer 11 is reduced and the non-uniformity of the leak current is suppressed. It Further, due to the high resistance buffer layer 11, the N-type GaAs layer 1 due to the non-uniform substrate potential of the semi-insulating GaAs substrate 10 is formed.
The effect on 2 is also suppressed.

【0019】その結果、上記GaAsホール素子は、図3に
示すように、従来例(図5参照)に比べて制御用印加電
圧VD に対する不平衡電圧VOFFSET特性及び磁場印加時
の出力電圧VOUT特性 の線形性及び対称性が良好でかつ
ドリフトの非常に小さい優れたホール素子特性を具備す
る。また、上記したアンドープGaAsバッファ層11が、
過剰のAsの存在により非常な高抵抗特性を備え、リーク
電流の低減が実現されたことにより、GaAsホール素子の
高温動作時(例えば200℃)におけるリーク電流が抑
制され温度特性が改善される。
As a result, as shown in FIG. 3, the GaAs Hall element has an unbalanced voltage VOFFSET characteristic with respect to the control applied voltage VD and an output voltage VOUT characteristic when a magnetic field is applied, as compared with the conventional example (see FIG. 5). It has excellent Hall element characteristics with good linearity and symmetry and very small drift. In addition, the undoped GaAs buffer layer 11 described above is
The presence of excess As has a very high resistance characteristic and the reduction of the leakage current is realized, so that the leakage current at the time of high temperature operation of the GaAs Hall element (for example, 200 ° C.) is suppressed and the temperature characteristic is improved.

【0020】なお、上記実施例においては、半絶縁性Ga
As基板上に形成するバッファ層として400℃以下の低
温条件でMBE法 により形成されたアンドープGaAs層を用
いているが、その代わりに400℃以下の低温条件でMB
E法 により形成されたアンドープAlxGa1-xAs層(x=0〜
1) を用いても上記したと同様の効果が得られる。すな
わち、半絶縁性GaAs基板上に400℃以下の低温条件で
MBE法 によりアンドープAlxGa1-xAs層を設けることによ
り、Al及びGaに対するAsの含有率が1より大きくされ、
この結果アンドープAlxGa1-xAsバッファ層における過剰
のAsの存在に伴ってバッファ層内に形成される深い不純
物準位により、バッファ層は非常な高抵抗特性を示す。
このバッファ層の高抵抗特性のために、バッファ層上に
形成される活性領域をなすN型GaAs層 からバッファ層へ
のリーク電流が低減されまたリーク電流の不均一性が抑
制される。さらに、高抵抗のバッファ層により、半絶縁
性GaAs基板の基板電位の不均一によるN型GaAs層への影
響も抑制される。
In the above embodiment, semi-insulating Ga is used.
As the buffer layer formed on the As substrate, an undoped GaAs layer formed by the MBE method at a low temperature condition of 400 ° C or lower is used.
Undoped AlxGa1-xAs layer (x = 0 ~
Even if 1) is used, the same effect as described above can be obtained. That is, on a semi-insulating GaAs substrate at a low temperature condition of 400 ° C or less.
By providing an undoped AlxGa1-xAs layer by the MBE method, the content ratio of As to Al and Ga is made larger than 1.
As a result, the buffer layer exhibits very high resistance characteristics due to the deep impurity levels formed in the undoped AlxGa1-xAs buffer layer due to the presence of excess As in the buffer layer.
Due to the high resistance characteristic of the buffer layer, the leak current from the N-type GaAs layer forming the active region on the buffer layer to the buffer layer is reduced and the nonuniformity of the leak current is suppressed. Further, the high-resistance buffer layer suppresses the influence of the non-uniform substrate potential of the semi-insulating GaAs substrate on the N-type GaAs layer.

【0021】また、上記実施例において、400℃以下
でMBE法 により形成されたアンドープのGaAsバッファ層
またはアンドープAlxGa1-xAsバッファ層を用いている
が、このバッファ層形成時に例えばシリコン、ベリリウ
ム等の不純物を1019cm-3程度まで導入してもこれらの
不純物はバッファ層内の過剰のAsなどによる深い不純物
準位により補償されるので、アンドープの場合と同様に
非常に高い抵抗のバッファ層が得られる。従って、この
ようなドープされたGaAsバッファ層またはAlxGa1-xAsバ
ッファ層を用いていても、不平衡電圧VOFFSET特性及び
磁場印加時の出力電圧VOUT特性 の線形性及び対称性が
良好でかつドリフトの非常に小さい優れた特性を備えた
ホール素子を得ることができる。
In the above embodiment, the undoped GaAs buffer layer or the undoped AlxGa1-xAs buffer layer formed by the MBE method at 400 ° C. or lower is used, but impurities such as silicon and beryllium are used when forming the buffer layer. However, even if it is introduced up to about 10 19 cm -3, these impurities are compensated by the deep impurity level due to excess As in the buffer layer, so that a buffer layer with a very high resistance can be obtained as in the case of undoping. Be done. Therefore, even if such a doped GaAs buffer layer or AlxGa1-xAs buffer layer is used, the linearity and symmetry of the unbalanced voltage VOFFSET characteristic and the output voltage VOUT characteristic when a magnetic field is applied are excellent, and the drift is extremely small. It is possible to obtain a Hall element having excellent characteristics that is extremely small.

【0022】さらに、上記実施例においては、半絶縁性
GaAs基板上にMBE法 により少なくとも400℃以下の低
温度にて形成されたGaAsバッファ層またはAlxGa1-xAsバ
ッファ層上に、N型GaAs層及びN+型GaAs層 を設けること
によりホール素子を形成しているが、このGaAsバッファ
層またはAlxGa1-xAsバッファ層上に種々の構成の活性領
域を形成する例えばGaAs集積回路あるいはGaAs高電子移
動度トランジスタ(GaAs HEMT) のような半導体装置の
GaAsバッファ層の形成に本発明を適用してもよい。
Further, in the above embodiment, the semi-insulating property
A Hall element is formed by providing an N-type GaAs layer and an N + -type GaAs layer on a GaAs buffer layer or AlxGa1-xAs buffer layer formed on a GaAs substrate at a low temperature of at least 400 ° C or lower by the MBE method. However, a semiconductor device such as a GaAs integrated circuit or a GaAs high electron mobility transistor (GaAs HEMT) that forms active regions of various configurations on the GaAs buffer layer or AlxGa1-xAs buffer layer is formed.
The present invention may be applied to the formation of the GaAs buffer layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係るGaAsホール素子の概
略の製造工程の前半部分を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first half of a schematic manufacturing process of a GaAs Hall element according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同GaAsホール素子の概略の製造工程の後半部
分を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a latter half of a schematic manufacturing process of the same GaAs Hall element.

【図3】 同GaAsホール素子の不平衡電圧VOFFSET特性
及び磁場印加時の出力電圧VOUT特性を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing an unbalanced voltage VOFFSET characteristic of the same GaAs Hall element and an output voltage VOUT characteristic when a magnetic field is applied.

【図4】 従来例に係るGaAsホール素子の概略断面を示
す模式図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a schematic cross section of a GaAs Hall element according to a conventional example.

【図5】 従来例に係るGaAsホール素子の不平衡電圧V
OFFSET特性及び磁場印加時の出力電圧VOUT特性を示す
グラフである。
FIG. 5 is an unbalanced voltage V of a GaAs Hall element according to a conventional example.
6 is a graph showing an OFFSET characteristic and an output voltage VOUT characteristic when a magnetic field is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…半絶縁性GaAs基板、11…アンドープGaAsバッフ
ァ層、12…N型GaAs層、13…N+型GaAs層、14,1
5,17…ホトレジスト膜、16a…オーミック電極。
10 ... Semi-insulating GaAs substrate, 11 ... Undoped GaAs buffer layer, 12 ... N-type GaAs layer, 13 ... N + -type GaAs layer, 14, 1
5, 17 ... Photoresist film, 16a ... Ohmic electrode.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半絶縁性GaAs基板上に形成されたアンドー
プGaAsバッファ層と、同アンドープGaAsバッファ層上に
形成された活性領域を構成するN型GaAs層 と、同N型GaA
s層上の所定位置に形成されたオーミック接続領域を構
成する N+型GaAs層と、前記N+型GaAs層に接続された電
極膜とを備えたGaAsホール素子において、 前記アンドープGaAsバッファ層におけるGaに対するAsの
含有率を1より大きくしたことを特徴とするGaAsホール
素子。
1. An undoped GaAs buffer layer formed on a semi-insulating GaAs substrate, an N-type GaAs layer forming an active region formed on the undoped GaAs buffer layer, and the same N-type GaA.
In an GaAs Hall element including an N + type GaAs layer forming an ohmic contact region formed at a predetermined position on the s layer and an electrode film connected to the N + type GaAs layer, the undoped GaAs buffer layer A GaAs Hall element characterized in that the content ratio of As to Ga is larger than 1.
【請求項2】半絶縁性GaAs基板上に分子線エピタキシ法
により400℃以下の成長温度にてアンドープGaAsバッ
ファ層を形成するアンドープGaAsバッファ層形成工程
と、 前記形成されたアンドープGaAsバッファ層上に分子線エ
ピタキシ法により活性領域を構成するN型GaAs層を形成
するN型GaAs層形成工程と、 前記N型GaAs層上に分子線エピタキシ法によりオーミッ
ク接続領域を構成するN+型GaAs層を選択的に形成するN+
型GaAs層形成工程とを設けたことを特徴とするGaAsホー
ル素子の製造方法。
2. An undoped GaAs buffer layer forming step of forming an undoped GaAs buffer layer on a semi-insulating GaAs substrate by a molecular beam epitaxy method at a growth temperature of 400 ° C. or lower, and on the formed undoped GaAs buffer layer. An N-type GaAs layer forming step of forming an N-type GaAs layer forming an active region by a molecular beam epitaxy method, and an N + -type GaAs layer forming an ohmic contact region by a molecular beam epitaxy method on the N-type GaAs layer are selected. Form N +
Type GaAs layer forming step, and a method of manufacturing a GaAs Hall element, comprising:
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