JPH0666486B2 - Recrystallized film for Hall effect element and method of manufacturing the same - Google Patents

Recrystallized film for Hall effect element and method of manufacturing the same

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JPH0666486B2
JPH0666486B2 JP63259904A JP25990488A JPH0666486B2 JP H0666486 B2 JPH0666486 B2 JP H0666486B2 JP 63259904 A JP63259904 A JP 63259904A JP 25990488 A JP25990488 A JP 25990488A JP H0666486 B2 JPH0666486 B2 JP H0666486B2
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昭参 飯田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はホール効果素子用再結晶膜およびその製造方法
に関し、特に再結晶膜の性能を向上させると共に方向磁
電的性質を有しないホール効果素子用再結晶膜およびそ
の製造方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a recrystallized film for a Hall effect element and a method for manufacturing the same, and particularly to a Hall effect element that improves the performance of the recrystallized film and does not have directional magnetoelectric properties. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a recrystallized film for use and a manufacturing method thereof.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ホール効果素子あるいは磁気抵抗効果素子の材料として
は、InSb,GaAs,Si等が用いられているが、これらの材
料の中で化合物半導体であるInSb蒸着膜は、常温におい
ても20000〜50000cm2/V・sec程度の高い移動度を有し、
このInSb膜は真空蒸着方法,スパッタ方法あるいは化学
蒸着方法等により得ることができ、実用上重用されてい
る。特に、これらの膜の再結晶方法を用いると、再結晶
後の膜の移動度は再結晶前の膜の移動度の約2〜20倍程
度に飛躍的に向上させることができる。
As the material of the Hall effect element or the magnetic resistance effect element, I n Sb, G a A s, although Si or the like is used, I n Sb deposited film is a compound semiconductor Among these materials, at room temperature Also has a high mobility of about 20000 to 50000 cm 2 / Vsec.
The I n Sb film can be obtained a method vacuum deposition, by a sputtering method or a chemical vapor deposition method, etc., it is practically duty. In particular, by using the recrystallization method for these films, the mobility of the film after recrystallization can be dramatically improved to about 2 to 20 times that of the film before recrystallization.

従来のInSb膜の再結晶方法においては、厚さ約200ÅのS
iO膜またはIn2O3膜によって被覆されたInSb膜を、不活
性ガス(Arガス)中あるいは真空中において、電子ビー
ム方法あるいはホットワイヤの近接操作により溶融する
か、同様にSiO膜またはIn2O3膜により被覆されたInSb膜
を上述と同様の雰囲気下において、一様に加熱して溶融
を行っていた。
In the recrystallization method of the conventional I n Sb film having a thickness of about 200 Å S
The i O film or I n Sb film coated with I n2 O 3 film, in or in a vacuum in an inert gas (Ar gas), or melted by the proximity operation of the electron beam method or a hot wire, similarly S i the O film or I n2 O 3 I n Sb film coated with film under the same atmosphere as described above, were subjected to melt uniformly heated.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、前者の電子ビーム走査方法あるいはホッ
トワイヤによる走査加熱による溶融方法では、第8図に
示すように、走査方向に沿つてInSbの再結晶膜中に、単
体金属であるInやSbが連続して線状に配列し、InSb膜中
に磁気抵抗を増大させる多数本の短絡電極作用を持つ線
状金属が平行に並ぶ現象が多く示される。平行に配列し
ている線状の単体金属(InやSb)に対して直角の方向に
電流Iを流すホール素子を作製すれば、第8図に示した
配置構成となる。この構成は磁気抵抗素子として用いる
のに適しているが、ホール効果素子として用いるには適
していない。なお、第8図においてBは印加する磁束密
度を表わし、矢印の方向は磁場の印加方向を表わすもの
とする。
However, in the former electron beam scanning method or melt method using a scanning heated by the hot wire, as shown in FIG. 8, the recrystallization film Yan connexion I n Sb in the scanning direction, a single metal I n and Sb There were linearly arranged in succession, a linear metal having a large number of short-circuit electrode acts to increase the magnetic resistance in the I n Sb film is shown many phenomena arranged in parallel. If a Hall element in which a current I is flowed in a direction perpendicular to a linear single metal (I n or Sb) arranged in parallel is manufactured, the arrangement shown in FIG. 8 is obtained. This configuration is suitable for use as a magnetoresistive element, but not as a Hall effect element. In FIG. 8, B represents the magnetic flux density to be applied, and the arrow direction represents the magnetic field application direction.

後者の溶融方法、すなわち、SiO膜またはIn2O3膜で被覆
されたInSb膜全体を一様に加熱することにより溶融する
方法は、InSb膜が一様に加熱されるため、第9図に示す
ように、境界面においてInあるいはSbを含むInSbの樹枝
状の結晶が、主電流Iの方向に対して斜めに析出・配列
する。この析出したInまたはSb金属の近傍においては、
磁場を印加した時に電流の経路が曲がり、結果として電
流の経路が延長されるので、主電流Iに対して、抵抗が
増加することになる。そしてこの斜め平行配列の金属の
作用によりホール素子側面の中点に設けてある電極EH
電気的に中点からずれた位置に取付けられたことと等価
になる。
The latter method of melting, i.e., a method of melting, I n Sb film is uniformly heated by uniformly heating the entire I n Sb film coated with S i O film or I n2 O 3 film Therefore, as shown in FIG. 9, dendritic crystals of I n Sb containing I n or Sb at the boundary surface, precipitates, obliquely arranged with respect to the direction of the main current I. In the vicinity of the I n or Sb metal and this precipitate,
When the magnetic field is applied, the current path is bent, and as a result, the current path is extended, so that the resistance increases with respect to the main current I. Then, it is equivalent to that the electrode E H provided at the midpoint of the side surface of the Hall element is electrically attached at a position deviated from the midpoint due to the action of the metal in the diagonally parallel arrangement.

従って、素子は一方向の磁界に対しては鋭敏であって、
他方向の磁界に対しては鈍感となるために、いわゆる方
向磁電素子となる。よって、InSbの樹枝状結晶が主電流
に対して斜めに析出配列することは、ホール効果素子と
して好ましいとは言い難い。第9図において、ホール電
圧電極に相当する電極EH両端には、第10図に実線にて示
すような出力電圧Vout=VH+VMが現われる。この理由
は、一点鎖線で示されるホール電圧VHと破線で示される
磁気抵抗効果による電圧降下VMが重畳して現われるの
で、一方向の磁界(磁束密度=B)に対して鋭敏な特性
を示す為である。
Therefore, the device is sensitive to magnetic fields in one direction,
Since it is insensitive to the magnetic field in the other direction, it becomes a so-called directional magnetoelectric element. Thus, the dendrite I n Sb is deposited obliquely arranged with respect to the main current is hard to say that the preferred Hall effect element. In FIG. 9, the output voltage V out = V H + V M as shown by the solid line in FIG. 10 appears across the electrode E H corresponding to the Hall voltage electrode. The reason for this is that the Hall voltage V H shown by the alternate long and short dash line and the voltage drop V M due to the magnetoresistive effect shown by the broken line overlap each other, so that a characteristic sensitive to a magnetic field in one direction (magnetic flux density = B) is exhibited. This is to show.

以上述べたように、再結晶方法によってInSb原料膜の移
動度の向上は図られたが、これに伴って現われる磁気抵
抗効果のためにホール電極出力電圧Voutが磁束密度Bに
対して直線性を示さないので、再結晶方法による直線性
の良いホール素子材料の作製は困難であった。
Above As mentioned, although improved mobility of I n Sb raw material film by recrystallization methods were attempted for hole electrode output voltage V out is the magnetic flux density B for the magnetoresistance effect appearing along with this Since it does not show linearity, it was difficult to produce a Hall element material having good linearity by the recrystallization method.

そこで、本発明の目的は、上述した問題点を解消し、EH
電極間にホール電圧VHのみが現われ、印加磁界に対して
近似的に線型性に近い出力電圧Voutが得られ、かつ高い
移動度のホール効果素子用膜およびその製造方法を提供
することにある。
An object of the present invention is to solve the problems described above, E H
It is intended to provide a film for Hall effect element having a high mobility, in which only a Hall voltage V H appears between electrodes, an output voltage V out that is approximately linear to an applied magnetic field is obtained, and a manufacturing method thereof. is there.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

このような目的を達成するために、本発明のホール効果
素子用再結晶膜は、化合物半導体膜中にこの化合物半導
体の組成物質である単体金属が微細粒状に析出した構造
を有し、印加磁界に対してホール電極出力電圧が直線的
な磁電特性を有することを特徴とする。
In order to achieve such an object, the Hall effect element recrystallized film of the present invention has a structure in which a single metal that is a composition material of the compound semiconductor is finely precipitated in a compound semiconductor film, and an applied magnetic field is applied. In contrast, the Hall electrode output voltage has a linear magnetoelectric characteristic.

本発明のホール効果素子用再結晶膜の製造方法は、化合
物半導体膜を一様に加熱して融体となし、再結晶した化
合物半導体中に析出する前記化合物半導体の組成物質で
ある単体金属が線状とならず、微細粒状となる程度に大
きな冷却速度で前記融体を冷却することにより、再結晶
した化合物半導体は、印加磁界に対してホール電極出力
電圧が直線的磁電特性を有することを特徴とする。
The method for producing a recrystallized film for a Hall effect element of the present invention comprises uniformly heating a compound semiconductor film to form a melt, and a single metal which is a composition material of the compound semiconductor precipitated in the recrystallized compound semiconductor is The compound semiconductor recrystallized by cooling the melt at a cooling rate large enough to form fine particles, not linear, has a Hall electrode output voltage having a linear magnetoelectric characteristic with respect to an applied magnetic field. Characterize.

本発明のホール効果素子用再結晶膜は、化合物半導体膜
中にランダムな方向を示す再結晶粒界を有し、印加磁界
に対してホール電極出力電圧が直線的な磁界特性を有す
ることを特徴とする。
The recrystallized film for Hall effect element of the present invention has recrystallized grain boundaries that show random directions in the compound semiconductor film, and the Hall electrode output voltage has a linear magnetic field characteristic with respect to an applied magnetic field. And

本発明のホール効果素子用再結晶膜の製造方法は、化合
物半導体膜を一様に加熱して融体となし、再結晶した化
合物半導体中に生成する再結晶粒界が互いに平行でなく
互いにランダムな方向を向いて配列する程度に大きな冷
却速度で融体を冷却することにより、再結晶した化合物
半導体は、印加磁界に対してホール電極出力電圧が直線
的磁電特性を有することを特徴とする。
The method for producing a recrystallized film for Hall effect device of the present invention is to uniformly heat the compound semiconductor film to form a melt, and the recrystallized grain boundaries generated in the recrystallized compound semiconductor are not parallel to each other but random to each other. The recrystallized compound semiconductor obtained by cooling the melt at a cooling rate high enough to be arranged in any direction is characterized in that the Hall electrode output voltage has a linear magnetoelectric characteristic with respect to the applied magnetic field.

〔作用〕[Action]

以上説明したように、本発明によれば、化合物半導体の
再結晶方法において、融体からの冷却速度を比較的大き
くすることにより、析出する単体金属は磁気抵抗を起こ
さない性質となり、方向磁電性を有しない移動度の高い
ホール素子を実現することができる。
As described above, according to the present invention, in the recrystallization method of a compound semiconductor, by relatively increasing the cooling rate from the melt, the precipitated single metal has a property of causing no magnetoresistance, and has a directional magnetoelectric property. It is possible to realize a Hall element having high mobility and having no

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、ガラス基板上にInSb膜を真空蒸着方法,スパッタ
リング方法,化学蒸着方法等により成膜する。成膜され
るInSb膜は、できるだけ化学量論的組成となるように実
験条件を制御することが望ましい。その後、InSb膜を約
200Åの厚さのSiOまたはIn2O3により被膜する。ここ
で、SiOまたはIn2O3を被膜する理由は、再結晶溶融処理
の際のInSb膜の再蒸発と凝縮を防止するためである。Si
OまたはIn2O3の被膜生成方法は、真空蒸着方法,スパッ
タリング方法,またはInSbの表面酸化によるIn2O3の被
膜形成等の方法で行なう。このようにして被膜されたIn
Sb膜を、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中、または
真空中の容器内に入れて、InSbの融点である530±5℃
あるいは、それ以上の温度において加熱する。この溶融
時間は、InSb膜全体が一様に溶融する時間とする。InSb
膜が溶融した後、この膜を室温まで冷却して凝固せしめ
ることにより再結晶膜を得る。
First, the formation of the I n Sb film on a glass substrate method vacuum deposition, sputtering method, a chemical vapor deposition method or the like. I n Sb film to be formed, it is desirable to control the experimental conditions such that the possible stoichiometric composition. Then, about the I n Sb film
Coat with 200 Å thick S i O or In 2 O 3 . The reason for coating the S i O or I n2 O 3 is to prevent the re-evaporation and condensation of I n Sb film when recrystallization melting process. S i
The O or I n 2 O 3 film formation method is performed by a method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or a film formation of I n 2 O 3 by surface oxidation of I n Sb. I n coated in this way
The Sb film in an inert gas atmosphere such as argon gas, or placed in a container in a vacuum, 530 ± 5 ° C. which is the melting point of I n Sb
Alternatively, heating is performed at a higher temperature. The melting time is the time that the entire I n Sb film is uniformly melted. I n Sb
After the film is melted, the film is cooled to room temperature and solidified to obtain a recrystallized film.

この時、以下で示すようにInSb膜の冷却速度を比較的大
きくすることにより、方向磁電性を示さない高移動度In
Sb再結晶膜を得ることができる。
At this time, by relatively increasing the cooling rate of I n Sb film as shown below, high mobility I n which does not show the direction magnetoelectric properties
An Sb recrystallized film can be obtained.

第1図はIn2O3で被膜されたInSb蒸着膜を再結晶させて
得た膜から作ったホール素子のホール電極EH間に現われ
る電力電圧Voutと印加磁束密度Bとの関係の測定結果の
例を示す特性図である。第1図(A)および(B)は同一のIn
Sb原材料膜から切り出した場合について示し、第1図
(A)は、溶融温度534℃、溶融時間10分間、および冷却速
度2.67℃/minの条件で再結晶を行なった膜から得られた
ホール素子特性、第1図(B)は、溶融温度534℃、溶融時
間10分間、および冷却速度4.17℃/minの条件で再結晶を
行った膜から得られたホール素子特性である。
FIG. 1 shows the relationship between the applied voltage density B and the power voltage V out appearing between the Hall electrodes E H of the Hall element made from the film obtained by recrystallizing the I n Sb deposited film coated with In 2 O 3 . It is a characteristic view showing an example of the measurement result of. 1 (A) and (B) show the same I n
Fig. 1 shows the case of cutting from the Sb raw material film.
(A) shows Hall element characteristics obtained from a film recrystallized at a melting temperature of 534 ° C., a melting time of 10 minutes, and a cooling rate of 2.67 ° C./min. FIG. 1 (B) shows a melting temperature of 534 ° C. Hall element characteristics obtained from a film recrystallized under the conditions of ℃, melting time of 10 minutes, and cooling rate of 4.17 ℃ / min.

第1図(A)および(B)の比較から明らかなように、第1図
(A)において出力電圧Voutは印加磁界(磁束密度=B)
の方向に関して敏感性を示し、一方、第1図(B)におい
ては出力電圧Voutは印加磁界の方向に関して、ほぼ直線
性を示している。多くの再結晶膜によるホール素子が方
向磁電性を示すのに反し、これはホール効果素子として
望ましい直線性を示していることがわかる。
As is clear from the comparison of FIGS. 1 (A) and (B), FIG.
In (A), the output voltage V out is the applied magnetic field (magnetic flux density = B)
, The output voltage V out shows almost linearity in the direction of the applied magnetic field. It can be seen that, contrary to the fact that many Hall elements made of recrystallized films show directional magnetoelectricity, this shows the linearity desirable for Hall effect elements.

さて、第9図に示したホール電極間に現われる出力電圧
の正磁界と負磁界における平衡性を評価する尺度とし
て、第2図を参照しつつ、次の大きさδを定義する。
Now, as a measure for evaluating the equilibrium of the output voltage appearing between the Hall electrodes shown in FIG. 9 in the positive magnetic field and the negative magnetic field, the following magnitude δ will be defined with reference to FIG.

上式において、Vout(+1Tesla)は磁界Bが+1Teslaの
時の出力電圧を表わし、Vout(-1Tesla)は磁界Bが−1Te
slaの時の出力電圧を表わす。議論を単純化するため
に、第1図(A)のように曲線であっても、+1Teslaおよ
び−1Teslaのときの出力電圧Vout(+1Tesla)およびV
out(−1Tesla)を求めることによりδの値を求めるこ
とにする。
In the above equation, V out (+1 Tesla) represents the output voltage when the magnetic field B is +1 Tesla, and V out (-1 Tesla) is the magnetic field B of -1 Tesla.
Indicates the output voltage when sla. In order to simplify the discussion, even if the curve is as shown in FIG. 1 (A), the output voltage V out (+1 Tesla) and V at +1 Tesla and −1 Tesla are
The value of δ is obtained by finding out (−1Tesla).

ここで、出力電圧Voutと磁束密度Bとの特性式が原点を
通り、直線であれば、δの値は零となり、直線から外れ
る時、すなわち、磁界の向きに対して不平衡である程δ
の値は大きくなる。従って、δの値を求めることにより
ホール素子に適しているかどうかを判断することができ
る。このδの値は小さい程直線性が良くなることとな
り、方向磁電性は小さくなり、ホール素子に適すること
になる。
Here, if the characteristic expression of the output voltage V out and the magnetic flux density B passes through the origin and is a straight line, the value of δ becomes zero, and when it deviates from the straight line, that is, it becomes unbalanced with respect to the direction of the magnetic field. δ
The value of becomes large. Therefore, by determining the value of δ, it can be determined whether or not the Hall element is suitable. The smaller the value of δ, the better the linearity becomes, and the smaller the directional magnetoelectric property becomes, which is suitable for the Hall element.

第3図は、InSb膜の再結晶において、530〜540℃の温度
範囲に加熱して溶融状態となし、しかる後に固相線温度
まで冷却速度を変化させた場合のδの値と冷却速度との
関係の実験結果である。第3図から明らかなように、冷
却速度が比較的小さい場合には、δの値が大小広範囲に
分布しているのに対して、冷却速度が比較的大きい場合
にはδの値は小さい値を示しているのがわかる。その原
因を、X線回折により再結晶中に析出した単体金属のIn
とSbについて調べた。再結晶する前の原材料InSb膜はほ
ぼ化学量論的組成であるが、僅かにSb超過と思われる原
材料から再結晶させた再結晶膜のX線回折結果を第4図
に示す。第4図において、ΣI(InSb+Sb)は、20°<2
θ<90°(ここで、θはブラッグ角)におけるInSbの各
面の回折強度とSbの各面における回折強度との総和を表
わし、ΣI(Sb)は同様に20°<2θ<90°におけるSb各
面における回折強度の総和を表わす。横軸は冷却速度を
表わす。
Figure 3 is cooled in recrystallization I n Sb film, without the molten state by heating to a temperature range of five hundred and thirty to five hundred and forty ° C., the value of δ in the case of changing the cooling rate to solidus temperature thereafter It is the experimental result of the relationship with the speed. As is apparent from FIG. 3, when the cooling rate is relatively small, the value of δ is distributed in a large and small range, whereas when the cooling rate is relatively large, the value of δ is small. You can see that The cause of this is the In n of the elemental metal precipitated during recrystallization by X-ray diffraction.
And Sb. Although the raw material I n Sb film before recrystallization is approximately stoichiometric composition, showing the X-ray diffraction pattern of recrystallized film recrystallization from raw materials it seems slightly Sb exceeded in Figure 4. In Fig. 4, ΣI (I n Sb + Sb) is 20 ° <2
θ <90 ° (here, theta is the Bragg angle) represents the sum of the diffraction intensity at each surface of the diffraction intensity and Sb on each side of I n Sb in, .SIGMA.I (Sb) is likewise 20 ° <2θ <90 Shows the sum of diffraction intensities on each surface of Sb at °. The horizontal axis represents the cooling rate.

第3図と第4図とを比較すると、両特性図が類似の関係
にあることがわかる。すなわち、第4図において、冷却
速度が比較的に小さい時には、ΣI(Sb)/Σ(InSb+Sb)の
値は大小広範囲に分布しているのに対して、冷却速度が
比較的大きい時にはΣI(Sb)/Σ(InSb+Sb)の値は低い値
に留まっている。
Comparing FIG. 3 and FIG. 4, it can be seen that the two characteristic diagrams have a similar relationship. That is, in FIG. 4, when the cooling rate is relatively low, the values of ΣI (Sb) / Σ (I n Sb + Sb) are distributed in a large and small range, while when the cooling rate is relatively high, ΣI The value of (Sb) / Σ (I n Sb + Sb) remains low.

第5図は、再結晶したInSb膜のδの値と常温で測定した
InSb膜のホール移動度μとの関係を示す特性図であ
る。第5図から、δの値が低い程、ホール移動度μ
値は高くなる傾向にあることがわかる。
Figure 5 was measured by the value and room temperature δ of recrystallized I n Sb film
It is a characteristic diagram showing the relationship between I n Sb Hall mobility mu H film. It can be seen from FIG. 5 that the lower the value of δ, the higher the value of the hole mobility μ H.

第6図はInSb合金の状態図である。化学量論的組成のIn
Sb膜を溶融した後、冷却して(第6図中、矢印sで示さ
れる状態変化)、再結晶膜を作製するのが最上である
が、実際には、僅かにSb超過あるいはIn超過のInSb膜を
再結晶原材料とするようになる。その際に、第6図にお
いて、Sb超過の膜においては530℃以上の融体から冷却
すると液相線BEを通過して(融体+InSb)となり、500
℃の固相線CEを通過して固化しInSb結晶およびSbとInSb
の共晶が析出する(図中、矢印pで示される状態変
化)。Inが超過の膜においては、冷却するにつれてInSb
の融液から液相線ABを通過して、(融体+InSb)とな
り、155℃の固相線ADを通過しInSb結晶およびInとInSb
との共晶が析出する(図中、矢印qで示される状態変
化)。
Figure 6 is a state diagram of the I n Sb alloy. I n stoichiometry
After melting the Sb film, cooled (in FIG. 6, the state change shown by arrows s), but it is best that making recrystallization film, in fact, slightly Sb excess or I n excess consisting of I n Sb film as a recrystallization raw materials. At that time, in the sixth figure, passes through the liquidus BE when the cooling from above 530 ° C. melt in film Sb excess (melt + I n Sb), and the 500
It solidified through the ℃ solidus CE and I n Sb crystal and Sb and I n Sb
Of eutectic crystals (state change indicated by arrow p in the figure). I n Sb as I n is in excess of the film is cooled
And pass the liquidus AB from the melt, (melt + I n Sb), and the passing through the solidus AD of 155 ° C. I n Sb crystal and I n and I n Sb
A eutectic crystal of and is precipitated (state change indicated by arrow q in the figure).

さて、X線回折の結果から冷却速度の大小により析出す
る単体金属量が変ると考えるのは、第6図に示した合金
状態図から考えると、構成成分のInとSbの組成比が変化
しない以上、状態図の“てこの定理”から考えにくい。
すなわち固相線CE上において となり、同様に固相線AD上において となって、それらの量比は決定される。
Now, consider a simple metal amount to be deposited on the magnitude of the cooling rate from the results of X-ray diffraction is changed, given an alloy phase diagram shown in FIG. 6, the composition ratio of I n and Sb component is changed It is hard to think from the "leverage theorem" of the state diagram as long as it is not done.
That is, on the solidus CE And similarly on the solidus line AD Then, their quantity ratio is determined.

そこで、生成した再結晶膜の顕微鏡観察を行った。第7
図は顕微鏡観察像を模した図である。第7図(A)は比較
的緩やかな冷却速度(4.77℃/min)で得られた時の結果
である。同図(A)においては、冷却速度が緩やかなため
に、樹枝状(デンドライト)結晶が大きく成長して、そ
の結晶の境界面において線状の単体金属のSbかInが析出
している。同図(B)においては、冷却速度が大きいため
に、再結晶したInSbの中に小粒状の単体金属が析出して
いるのが見られる。また同図(C)は比較的早い冷却速度
での再結晶膜において、結晶粒がランダム方向に成長す
る場合もある。
Therefore, the recrystallized film thus formed was observed under a microscope. 7th
The figure is a diagram simulating a microscope observation image. FIG. 7 (A) shows the results obtained at a relatively slow cooling rate (4.77 ° C./min). In FIG (A), because the cooling rate is gradual, dendritic (dendrite) grow crystals large, Sb or I n of the linear single metal is precipitated at the interface of the crystal. In FIG. (B), since the cooling rate is large, the small particulate elemental metal in the recrystallized I n Sb is precipitated is observed. Further, in FIG. 6C, in the recrystallized film at a relatively high cooling rate, crystal grains may grow in random directions.

X線回折を行うと、第7図(A)での単体金属の結晶成長
が大なのに比較して、第7図(B)および(C)ではそれぞれ
単体金属は小粒であるとかランダム方向を示す結晶粒間
の金属は結晶性が劣るためX線回折強度は第7図(A)に
おいては比較的大,第7図(B)および(C)においては比較
的小に観測されている。
When X-ray diffraction is performed, the crystal growth of the single metal in FIG. 7 (A) is large, but in comparison with FIG. 7 (B) and (C), the single metal shows small grains or random directions. Since the crystallinity of the metal between crystal grains is poor, the X-ray diffraction intensity is relatively high in FIG. 7 (A) and relatively low in FIGS. 7 (B) and (C).

これらの再結晶膜をホール素子に加工した場合、第7図
(A)においては、線状の単体金属がInSb結晶中で短絡電
極として働くために、磁気抵抗が強く現われるのに比較
して、第7図(B)においてはInSb結晶中に単体金属の小
粒塊が存在するけれども短絡電極として働かないため
に、また第7図(C)においては結晶粒がランダムに配置
しているために短絡電極効果が現われないために、ほと
んど磁気抵抗が生じない。
When these recrystallized films are processed into Hall elements,
In (A), in order to linear single metal acts as a short-circuit electrode in I n Sb crystals, as compared to magnetoresistive appears strongly in the FIG. 7 (B) in I n Sb crystals Although there is a small lump of a single metal, it does not work as a short-circuit electrode, and in Fig. 7 (C), because the crystal grains are randomly arranged, the short-circuit electrode effect does not appear, so the magnetic resistance is almost zero. Does not happen.

上述の説明から、第7図(A)に示した再結晶膜によるホ
ール素子は方向磁電性を有し、第7図(B)および(C)に示
した再結晶膜によるホール素子は方向磁電性を有してい
ない。従って第7図(B)および(C)に示した再結晶膜はホ
ール素子として加工使用するのに適している。
From the above description, the Hall element made of the recrystallized film shown in FIG. 7 (A) has a directional magnetoelectric property, and the Hall element made of the recrystallized film shown in FIGS. 7 (B) and (C) has a directional magnetoelectric property. It has no sex. Therefore, the recrystallized film shown in FIGS. 7 (B) and 7 (C) is suitable for processing and use as a Hall element.

この再結晶方法はInSbのみならず、その他の化合物半導
体であるAlSb,GaSb,GaAs,InAs,GaP,InP,GaAsP,GaAlAs,I
nGaP等にも適用できる。
The recrystallization method is not only I n Sb, other compounds semiconductor such as AlSb, G a Sb, G a A s, I n A s, G a P, I n P, G a A s P, G a AlA s , I
It can also be applied to n G a P, etc.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、化合物半導体の
融体からの冷却速度を比較的大きくすることにより、作
製した再結晶膜より得られたホール素子において、析出
する単体金属は磁気抵抗を起こさない性質となり、方向
磁電性を有しない移動度の高いホール素子を実現するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, in the Hall element obtained from the recrystallized film produced by relatively increasing the cooling rate from the melt of the compound semiconductor, the deposited single metal has a magnetoresistance. It is a property that does not occur, and it is possible to realize a Hall element having high mobility without directional magnetoelectricity.

さらに、本発明によれば、高価なバルク単結晶を使用す
ることがなく廉価、かつ高い移動度のホール素子製造が
可能となるので、磁電変換デバイスの実用化に大いに貢
献する。
Furthermore, according to the present invention, it is possible to manufacture a Hall element with low mobility and high mobility without using an expensive bulk single crystal, which greatly contributes to the practical application of the magnetoelectric conversion device.

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

第1図は本発明の効果を例示した再結晶膜によるホール
素子の出力電圧特性図、 第2図はホール素子の出力電圧の直線性を良否を定義す
るための説明図、 第3図は、第2図で定義したδの値と冷却速度との関係
を示す特性図、 第4図は再結晶膜中に混在する単体金属のX線回折強度
と冷却速度との関係を示す特性図、 第5図はホール素子の移動度とδの値との関係を示す特
性図、 第6図はInSb合金の状態図、 第7図(A),(B)および(C)は、それぞれ再結晶膜の顕微
鏡像を模した平面図、 第8図および第9図は従来のInSb再結晶膜製造方法によ
って得られた結晶膜の構造およびそれを使ったホール素
子例を示す斜視図、 第10図は第9図に示した出力電圧電極間に現われる出力
電圧成分と磁束密度との関係を示す特性図である。
FIG. 1 is an output voltage characteristic diagram of a Hall element formed of a recrystallized film illustrating the effect of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram for defining the linearity of the output voltage of the Hall element, and FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the value of δ defined in FIG. 2 and the cooling rate, and FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the X-ray diffraction intensity of the single metal mixed in the recrystallized film and the cooling rate. 5 figures characteristic diagram showing the relationship between the value of mobility and δ of the Hall element, FIG. 6 is a state diagram of the I n Sb alloy, FIG. 7 (a), (B) and (C), re respectively plan view simulating a microscopic image of crystal films, Figure 8 and Figure 9 is a perspective view showing the structure and the Hall elements example using the same crystal film obtained by a conventional I n Sb recrystallized film manufacturing method, FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the output voltage component appearing between the output voltage electrodes shown in FIG. 9 and the magnetic flux density.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】化合物半導体膜中にこの化合物半導体の組
成物質である単体金属が微細粒状に析出した構造を有
し、印加磁界に対してホール電極出力電圧が直線的な磁
電特性を有することを特徴とするホール効果素子用再結
晶膜。
1. A compound semiconductor film has a structure in which a single metal, which is a composition material of the compound semiconductor, is finely deposited, and the Hall electrode output voltage has a linear magnetoelectric characteristic with respect to an applied magnetic field. Characterized recrystallized film for Hall effect devices.
【請求項2】化合物半導体膜を一様に加熱して融体とな
し、再結晶した化合物半導体中に析出する前記化合物半
導体の組成物質である単体金属が線状とならず、微細粒
状となる程度に大きな冷却速度で前記融体を冷却するこ
とにより、再結晶した化合物半導体は、印加磁界に対し
てホール電極出力電圧が直線的磁電特性を有することを
特徴とするホール効果素子用再結晶膜の製造方法。
2. The compound semiconductor film is uniformly heated to form a melt, and the simple substance metal that is the composition material of the compound semiconductor precipitated in the recrystallized compound semiconductor does not become linear but becomes fine particles. The recrystallized compound semiconductor obtained by cooling the melt at a moderately large cooling rate is characterized in that the Hall electrode output voltage has a linear magnetoelectric characteristic with respect to an applied magnetic field. Manufacturing method.
【請求項3】化合物半導体膜中にランダムな方向を示す
再結晶粒界を有し、印加磁界に対してホール電極出力電
圧が直線的な磁界特性を有することを特徴とするホール
効果素子用再結晶膜。
3. A Hall effect element reproducing device having a recrystallized grain boundary showing a random direction in a compound semiconductor film, wherein the Hall electrode output voltage has a linear magnetic field characteristic with respect to an applied magnetic field. Crystal film.
【請求項4】化合物半導体膜を一様に加熱して融体とな
し、再結晶した化合物半導体中に生成する再結晶粒界が
互いに平行でなく互いにランダムな方向を向いて配列す
る程度に大きな冷却速度で前記融体を冷却することによ
り、再結晶した化合物半導体は、印加磁界に対してホー
ル電極出力電圧が直線的磁電特性を有することを特徴と
するホール効果素子用再結晶膜の製造方法。
4. A compound semiconductor film is uniformly heated to form a melt, and the recrystallized grain boundaries generated in the recrystallized compound semiconductor are not parallel to each other but are oriented in random directions. A method for producing a recrystallized film for Hall effect element, wherein the compound semiconductor recrystallized by cooling the melt at a cooling rate has a Hall electrode output voltage having a linear magnetoelectric characteristic with respect to an applied magnetic field. .
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JPS57152175A (en) * 1981-03-16 1982-09-20 Yoshio Sakai Semiconductor magneto-electric effect device

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