JPH09148652A - Magnetoelectric conversion element and its manufacture - Google Patents

Magnetoelectric conversion element and its manufacture

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JPH09148652A
JPH09148652A JP7307191A JP30719195A JPH09148652A JP H09148652 A JPH09148652 A JP H09148652A JP 7307191 A JP7307191 A JP 7307191A JP 30719195 A JP30719195 A JP 30719195A JP H09148652 A JPH09148652 A JP H09148652A
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JP
Japan
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thin film
indium
antimony
conversion element
magnetoelectric conversion
Prior art date
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Application number
JP7307191A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Fukunaka
敏昭 福中
Takeki Matsui
雄毅 松居
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a magnetoelectric conversion element of high sensitivity wherein the noise level appearing in the form of unbalance voltage is very low, by forming an indium antimony based thin film as a magnetosensitive part by evaporation, which film has stoichiometric composition, a specified thickness, thickness variation, and mobility. SOLUTION: In the title magnetoelectric conversion element, an indium antimony (InSb) based thin film formed by evaporation whose mobility is at least 30,000cm<2> /V/sec is used as a magnetosensitive part. The film has stoichiometric composition and is 0.5-1.5μm in thickness. When the thickness variation is measured with a pin type surface roughness meter, it is at most 10% of the total average thickness. That is, In and Sb, are deposited on a crystalline substrate 1 set at a temperature wherein Sb only does not attach to the substrate, and a composite crystal thin film 2 composed of composite crystal of InSb compound crystal and simple substance In is formed. The atomic ratio of the total In to Sb is 1.1-1.7.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、不平衡電圧の形で
現れるノイズレベルが極めて小さく、感度が高く信頼性
にも優れたインジウムアンチモン系磁電変換素子及びそ
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an indium antimony-based magnetoelectric conversion element having a very low noise level appearing in the form of an unbalanced voltage, high sensitivity and excellent reliability, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ホール素子や半導体磁気抵抗素子といっ
た磁電変換素子は、VTR、フロッピーディスクやCD
−ROM等のドライブモータ用の回転位置検出センサあ
るいは紙幣認識用磁気センサとして広く用いられてい
る。そのような素子の感磁部として最適なのは、高い移
動度を有するインジウムアンチモン系薄膜である。ここ
にインジウムアンチモン系とは、一般式InSb1-XX
(Vは燐、砒素から選ばれた一つ以上の元素で、Xは0
〜0.5)で表される化合物半導体である。
2. Description of the Related Art Magnetoelectric conversion elements such as Hall elements and semiconductor magnetoresistive elements are VTRs, floppy disks and CDs.
It is widely used as a rotational position detection sensor for a drive motor such as a ROM or a magnetic sensor for bill recognition. An indium antimony-based thin film having high mobility is most suitable as the magnetic sensing part of such an element. Here, indium antimony-based refers to the general formula InSb 1-X V X
(V is one or more elements selected from phosphorus and arsenic, and X is 0
To 0.5).

【0003】これらの化合物半導体を感磁部とする磁電
変換素子がセンサとして機能するためには、実用上の抵
抗値を確保する必要があり、厚みを0.5〜1.5μm
程度に薄膜化することが必須の要件である。また、高い
感度を確保するために、高い移動度も必要である。この
要求に応じる一つの方法としては、単結晶を切り出し研
磨して薄膜化する方法がある。しかしながら、この方法
によるとほぼ単結晶なみの移動度が確保できるものの、
上記の厚さの薄膜を均一につくることは困難である。ま
た、この方法ではコストが非常に高いという問題があ
る。
In order for the magnetoelectric conversion element using these compound semiconductors as the magnetic sensing portion to function as a sensor, it is necessary to secure a practical resistance value, and the thickness is 0.5 to 1.5 μm.
It is an essential requirement to thin the film to a certain degree. In addition, high mobility is also required to ensure high sensitivity. One method that meets this demand is a method in which a single crystal is cut out and polished to form a thin film. However, according to this method, although a mobility similar to that of a single crystal can be secured,
It is difficult to form a thin film having the above thickness uniformly. Further, this method has a problem that the cost is very high.

【0004】そこで、量産化可能で、かつ所望の特性を
得ることができるこの系の薄膜化方法が種々検討されて
いる。例えば、特公昭51−45234号公報には、い
わゆる転写法が示されている。すなわち、雲母等の結晶
性基板上にInSb薄膜を蒸着により形成した後、この
薄膜をエポキシ樹脂などの接着剤を用いて別の絶縁性基
板に接着し、次いで結晶性基板を除去するというもので
ある。
Therefore, various thinning methods of this system which can be mass-produced and can obtain desired characteristics have been studied. For example, Japanese Patent Publication No. 51-45234 discloses a so-called transfer method. That is, after forming an InSb thin film on a crystalline substrate such as mica by vapor deposition, this thin film is adhered to another insulating substrate using an adhesive such as an epoxy resin, and then the crystalline substrate is removed. is there.

【0005】一方、本発明者らは、高い移動度のこの系
の薄膜形成のための条件を種々提案してきた。特公平1
−13211号公報では、InのSbに対する原子比が
1.0ではなく、1.1〜1.7という過剰のInとす
ることが、高移動度InSb薄膜形成のための必要条件
であることを明らかにした。さらに、基板温度、Inと
Sbとのフラックス等の高移動度化のための必要条件を
明らかにした(特公平1−15135号公報、特公平2
−47849号公報、特公平3−59571号公報参
照)。また、特公平2−47850号公報、特開昭59
−202674号公報には、InのSbに対する原子比
が、1.1〜1.7の範囲にあるInSb系複合結晶薄
膜を蒸着により形成させ、次いで砒素あるいはSbを蒸
着して、最終的に化学量論的組成のこの系の薄膜とする
方法を明らかにした。
On the other hand, the present inventors have proposed various conditions for forming a thin film of this system having high mobility. Tokuhei 1
According to Japanese Patent Laid-Open No. -13211, it is a necessary condition for forming a high mobility InSb thin film that the atomic ratio of In to Sb is not 1.0, but excessive In of 1.1 to 1.7. Revealed. Further, the necessary conditions for increasing the mobility such as the substrate temperature and the flux of In and Sb were clarified (Japanese Patent Publication No. 1-15135, Japanese Patent Publication No. 2135/1990).
-47849 gazette, Japanese Patent Publication No. 3-59571 gazette). In addition, Japanese Examined Patent Publication No. 2-47850 and JP-A-59
In JP-A-202674, an InSb-based composite crystal thin film having an atomic ratio of In to Sb in the range of 1.1 to 1.7 is formed by vapor deposition, then arsenic or Sb is vapor deposited, and finally chemical A method of forming a thin film of this system with a stoichiometric composition was clarified.

【0006】近年、素子の高感度化の要求とあいまっ
て、上記ノイズレベルの低減への要求が強まってきた。
ところが、上記のようにして形成したインジウムアンチ
モン系薄膜を感磁部とした磁電変換素子の特性のうち、
不平衡電圧の形で現れるノイズレベルは極めて大きいも
のから極めて小さいものまで種々存在した。
In recent years, along with the demand for higher sensitivity of the element, the demand for reduction of the above noise level has increased.
However, among the characteristics of the magnetoelectric conversion element having the indium antimony-based thin film formed as described above as the magnetic sensing part,
There are various noise levels that appear in the form of unbalanced voltage, from extremely high to extremely low.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、不平衡電圧
の形で現れるノイズレベルが極めて小さく、感度が高く
信頼性にも優れたインジウムアンチモン系磁電変換素子
及びその製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an indium antimony-based magnetoelectric conversion element having a very low noise level appearing in the form of an unbalanced voltage, high sensitivity and excellent reliability, and a method for manufacturing the same. It is intended.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記ノイ
ズレベルが蒸着膜の表面の厚みの均一性の差に起因し、
さらにその厚みの均一性は薄膜形成工程の中で最初の工
程、すなわちInが過剰の複合結晶薄膜形成時の条件に
よることを見いだし本発明を完成するにいたった。
The present inventors have found that the above noise level is caused by the difference in the uniformity of the thickness of the surface of the deposited film.
Further, it was found that the uniformity of the thickness depends on the condition of the first step in the thin film forming step, that is, the condition at the time of forming the In-excessive composite crystal thin film, and completed the present invention.

【0009】即ち、本発明は、化学量論組成を有し、厚
み0.5〜1.5μmで、その厚みムラが針式の表面粗
さ計で測定してトータル平均厚みの10%以下であり、
移動度が30,000cm2/V/sec以上の蒸着に
より形成されたインジウムアンチモン系薄膜を感磁部と
して用いることを特徴とする磁電変換素子である。ま
た、本発明は、アンチモン単独では付着しない温度に設
定した結晶性基板上に、インジウムとアンチモンを蒸着
し、インジウムアンチモン化合物の結晶と単体インジウ
ムとの複合結晶からなり、かつ全インジウムのアンチモ
ンに対する原子比が1.1〜1.7の範囲にある複合結
晶薄膜を形成するに際して、蒸着初期にアンチモンをイ
ンジウムよりも過剰に蒸着後、蒸着終期にインジウムの
みあるいはアンチモンに対して大過剰のインジウムを蒸
着する工程、及び前記過剰のインジウムと化合物を形成
しうる元素を蒸着する工程によりインジウムアンチモン
系薄膜を形成することを特徴とする磁電変換素子の製造
方法である。
That is, the present invention has a stoichiometric composition and a thickness of 0.5 to 1.5 μm, and the thickness unevenness is 10% or less of the total average thickness measured by a needle type surface roughness meter. Yes,
The magnetoelectric conversion element is characterized in that an indium antimony-based thin film formed by vapor deposition having a mobility of 30,000 cm 2 / V / sec or more is used as a magnetic sensing part. In addition, the present invention, on a crystalline substrate set to a temperature at which antimony alone does not adhere, vapor deposition of indium and antimony, consisting of a composite crystal of a crystal of indium antimony compound and elemental indium, and atoms of antimony of all indium. When forming a composite crystal thin film having a ratio in the range of 1.1 to 1.7, antimony is vaporized in excess of indium at the beginning of vapor deposition, and then indium alone or a large excess of indium is vaporized relative to antimony at the end of vapor deposition. And a step of depositing an element capable of forming a compound with the excess indium, thereby forming an indium antimony-based thin film.

【0010】上記インジウムと化合物を形成しうる元素
としては、燐、砒素、アンチモンから選ばれた一種又は
二種以上の元素を用いるのが好ましい。結晶性基板上に
上記のように薄膜を形成した後、別の基板にうつし取る
工程を加えた態様も本発明に適している。この際、結晶
性基板として雲母が最適に用いられる。
As the element capable of forming a compound with indium, it is preferable to use one or more elements selected from phosphorus, arsenic and antimony. The mode in which the thin film is formed on the crystalline substrate as described above and then transferred to another substrate is also suitable for the present invention. At this time, mica is optimally used as the crystalline substrate.

【0011】様々な条件で作成した薄膜の厚みムラを針
式の表面粗さ計で測定しておいてから、その薄膜を用い
て素子化し、ノイズレベルと厚みムラとの対応関係を調
べた。その結果、トータル平均厚みの10%以下になる
と、急激にノイズレベルが小さくなることが判明した。
本発明の方法はこうした結果を基に、最適な蒸着条件を
見出したものである。
The thickness unevenness of the thin film formed under various conditions was measured by a needle type surface roughness meter, and then the thin film was used as an element to investigate the correspondence between the noise level and the thickness unevenness. As a result, it was found that the noise level rapidly decreased when the total average thickness was 10% or less.
The method of the present invention has found optimum vapor deposition conditions based on these results.

【0012】結晶性基板上にインジウムアンチモン系薄
膜を形成するためには、通常、蒸着、分子線エピタキシ
ー(MBE)、スパッタリング等の蒸着法を用いること
ができる。この際、実用特性の点から厚みは0.5〜
1.5μmの範囲が好適である。本発明においては、ま
ず、InSb系薄膜におけるInSb中のInと単体I
nとの合計InのSbに対する原子比が1.1〜1.7
の範囲になるように制御することが必要である。この範
囲は、範囲外のものに比べて特に高い移動度を示し、実
用的な特性の薄膜を形成し得るものである。原子比が
1.1未満の場合には、脆い薄膜しか得られず、その移
動度も低い。また、1.7を越えるとピンホールが生じ
収率の低下をもたらす。特に好ましい原子比は、1.2
〜1.6の範囲であって、この範囲内では薄膜の結晶性
がよく高移動度である。
In order to form an indium antimony-based thin film on a crystalline substrate, vapor deposition, molecular beam epitaxy (MBE), sputtering, or other vapor deposition method can be generally used. At this time, the thickness is 0.5-
A range of 1.5 μm is suitable. In the present invention, first, In in InSb in the InSb-based thin film and the simple substance I
The atomic ratio of total In and n to Sb is 1.1 to 1.7.
It is necessary to control it to be within the range. This range shows a particularly high mobility as compared with those outside the range, and can form a thin film having practical characteristics. When the atomic ratio is less than 1.1, only a brittle thin film is obtained and its mobility is low. Further, when it exceeds 1.7, pinholes are generated and the yield is lowered. A particularly preferable atomic ratio is 1.2.
In the range of up to 1.6, the crystallinity of the thin film is good and the mobility is high within this range.

【0013】InSb系複合結晶薄膜を形成させる方法
として本発明者らが先に提案した方法(特公平1−13
211号公報、特公平2−47849号公報、特公平3
−59571号公報)に基づき、InおよびSbの飛量
と基板温度とを別々に制御する蒸着手段を用いることが
できる。特に高い移動度を有する薄膜を得るためには、
基板温度の上昇などの手段が有用である。
A method previously proposed by the present inventors as a method for forming an InSb type composite crystal thin film (Japanese Patent Publication No. 1-13
No. 211, Japanese Patent Publication No. 2-47849, No. 3
-59571), it is possible to use a vapor deposition means for separately controlling the flying amounts of In and Sb and the substrate temperature. To obtain a thin film having a particularly high mobility,
Means such as increasing the substrate temperature are useful.

【0014】例えば、特公平3−59571号公報によ
ると、InとSbとの平均原子比を1.1〜1.7の範
囲に蒸着させるに際し、蒸着初期におけるSbに対する
Inの到達速度比を1.0以下とし、かつ基板温度T
(絶対温度)を以下の式の範囲に入るように選択した場
合、特に高移動度のInSb系複合薄膜が得られる。 Tc≦T≦Tc+30 ここに、Tcは、下記式で与えられる境界の基板温度T
cである。
For example, according to Japanese Patent Publication No. 3-59571, when the average atomic ratio of In and Sb is vapor-deposited in the range of 1.1 to 1.7, the arrival rate ratio of In to Sb at the initial stage of vapor deposition is 1. 0.0 or less and the substrate temperature T
When the (absolute temperature) is selected so as to fall within the range of the following equation, an InSb-based composite thin film having a particularly high mobility is obtained. Tc ≦ T ≦ Tc + 30 where Tc is the boundary substrate temperature T given by the following equation.
c.

【0015】1/Tc=1.29×10-3−3.84×
10-5logP (Pは蒸着中の真空度(Torr)) こうした条件で蒸着を行うと、過剰のInが存在する高
移動度のInSb系複合薄膜が形成できるが、蒸着終期
にインジウムのみあるいはアンチモンに対して大過剰の
インジウムを蒸着するという条件を追加すれば、厚みに
対して極めて均一性が良好な薄膜が得られることが判明
した。この条件を満たすのは簡単な手段で可能である。
蒸着終期にSb用蒸着源のパワーを低下ないしゼロにし
たり、あるいはIn用蒸着源のパワーを上昇させ、ある
いは別のIn用蒸着源を用意してそのパワーを追加する
といった手段である。
1 / Tc = 1.29 × 10 −3 −3.84 ×
10 -5 log P (P is the degree of vacuum during vapor deposition (Torr)) When vapor deposition is performed under these conditions, a high mobility InSb-based composite thin film in which excess In is present can be formed. It was found that by adding the condition that a large excess of indium is vapor-deposited, a thin film with extremely good thickness uniformity can be obtained. This condition can be met by simple means.
At the end of vapor deposition, the power of the Sb vapor deposition source is reduced or reduced to zero, the power of the In vapor deposition source is increased, or another In vapor deposition source is prepared and the power is added.

【0016】次に、このInが極めて過剰であるInS
b系複合結晶薄膜に、該過剰のInと化合物を形成しう
る元素を蒸着する。この際、該Inと化合物を形成しう
る元素として燐、砒素、Sbから選ばれた一種又は二種
以上の元素が好適に用いられる。この場合、過剰のIn
をInSb化するに必要な量よりも2倍以上過剰の、よ
り好ましくは4倍以上の該元素を、該元素の再蒸発が起
こる以上の基板温度で蒸着するのが好ましい。
Next, InS in which this In is extremely excessive
An element capable of forming a compound with the excess In is deposited on the b-based composite crystal thin film. At this time, one or more elements selected from phosphorus, arsenic and Sb are preferably used as the element capable of forming a compound with In. In this case, excess In
It is preferable to vapor-deposit the element in excess of 2 times or more, more preferably 4 times or more, than the amount required for converting into InSb at a substrate temperature above which re-evaporation of the element occurs.

【0017】この基板温度は、蒸着機中の真空度にもよ
るが、熱力学データにより見通しをつけることができ
る。例えば、ストゥル、シンケ両氏の著書、サーモダイ
ナミック・プロパティーズ・オブ・ザ・エレメンツ(T
hermodynamic Properties o
f The Elements、D.R.Stulla
nd G.C.Sinke、American Che
mical Society、1956)のデータを参
考にすると、Sbは427℃で9.9×10-5Tor
r、527℃で6.5×10-5Torrの平衡蒸気圧に
なるから、蒸着機中の真空度が例えば10-6であれば、
427℃以上の基板温度でSbは再蒸発するということ
になる。
Although the substrate temperature depends on the degree of vacuum in the vapor deposition machine, the line of sight can be estimated by thermodynamic data. For example, the books by Stur and Shinke, Thermodynamic Properties of the Elements (T
hermodynamic Properties o
f The Elements, D.F. R. Stulla
nd G. C. Sinke, American Che
Sb at 427 ° C. was 9.9 × 10 −5 Tor, with reference to the data of the Medical Society, 1956).
Since the equilibrium vapor pressure becomes 6.5 × 10 −5 Torr at r of 527 ° C., if the vacuum degree in the vapor deposition machine is, for example, 10 −6 ,
This means that Sb re-evaporates at a substrate temperature of 427 ° C. or higher.

【0018】本発明においては、Inと化合する燐、砒
素、Sbの中から選ばれた元素を過剰に蒸着することに
より、再蒸発が抑えられ、過剰のInはInX(Xは
P、As、Sb単独または複合元素)化され、余分のP
等は付着しない条件を選択する。例えば、10-6Tor
rの真空中、基板温度を500℃にし、上記の元素を、
過剰のInがInX化するに必要な量の10倍を蒸着す
るというような条件である。このようにして、最終的に
化学量論組成のInSb系薄膜を形成することができ
る。
In the present invention, excessive evaporation of an element selected from phosphorus, arsenic, and Sb that combine with In suppresses re-evaporation, and excess In is InX (X is P, As, Sb alone or compound element) and extra P
Etc. select the condition that does not adhere. For example, 10 -6 Tor
In a vacuum of r, the substrate temperature is set to 500 ° C., and the above elements are
The conditions are such that excess In is vapor-deposited in an amount 10 times the amount necessary for converting to InX. In this way, an InSb-based thin film having a stoichiometric composition can be finally formed.

【0019】上記元素の蒸着源としては、単体やそれら
の化合物、すなわちInSb、GaSb、InAs、G
aAs等を使用することができる。これらに余分に元素
を加えてもよい。この場合、上記元素は蒸発するが、I
nやGaが蒸発しないボート温度条件を選択することが
必要である。蒸着厚みは、針式の表面粗さ計で測定し
た。上記のようにInを蒸着終期に大過剰にすると、そ
の厚みムラはトータル平均厚みの10%以下であった。
このような薄膜を用いて素子化すると、不平衡電圧の形
で現れるノイズレベルは極めて小さくなることがわかっ
た。
As a vapor deposition source of the above elements, simple substances and their compounds, that is, InSb, GaSb, InAs, G
aAs or the like can be used. Extra elements may be added to these. In this case, the above elements evaporate, but I
It is necessary to select a boat temperature condition where n and Ga do not evaporate. The vapor deposition thickness was measured with a needle type surface roughness meter. As described above, when In was excessively excessive at the end of vapor deposition, the thickness unevenness was 10% or less of the total average thickness.
It was found that the noise level appearing in the form of unbalanced voltage becomes extremely small when the device is formed by using such a thin film.

【0020】蒸着は、結晶性基板上に行われる。上記の
蒸着過程は結晶のよく成長する工程であるが、結晶性基
板でないと、最初の結晶初期核の形成ができず、最終的
な移動度として30,000cm2/V/secが確保
できない。本発明による高移動度のInSb系薄膜は、
表面が平坦であり、その最初に蒸着用基板として用いた
基板のまま素子化して、十分な不平衡電圧の形で現れる
ノイズレベルが小さい素子とすることができる。そのよ
うな基板として絶縁性のGaAs、GaP基板等をあげ
ることができる。
Vapor deposition is performed on a crystalline substrate. The above-mentioned vapor deposition process is a process in which crystals grow well, but unless a crystalline substrate is used, the initial crystal initial nuclei cannot be formed and the final mobility of 30,000 cm 2 / V / sec cannot be secured. The high mobility InSb-based thin film according to the present invention is
It is possible to obtain an element having a flat surface and using the substrate used as the vapor deposition substrate at the beginning as an element and having a small noise level that appears in the form of a sufficient unbalanced voltage. Examples of such a substrate include an insulating GaAs and GaP substrate.

【0021】また、結晶性基板としてそのままでは素子
化できない雲母やNaClを用いる場合には、一旦接着
用の樹脂を介して別の絶縁性基板に接着しておいてか
ら、これらの基板を取り去る態様が考えられる。この際
の基板としては、半永久的に素子を保持するための基板
であるから、高い信頼性のあるものが好ましい。例え
ば、無機材料があげられ、アルミナ、フェライト、窒化
珪素、石英、サファイア等を用いることができる。この
うち、特公昭51−45234号公報に記載されている
ように、フェライトを用いると、磁気集束チップを新た
に載置することにより、さらに大幅な感度アップをはか
ることができる。
When mica or NaCl, which cannot be made into an element as it is, is used as the crystalline substrate, the insulating substrate is first adhered to another insulating substrate through an adhesive resin, and then these substrates are removed. Can be considered. The substrate at this time is preferably a substrate having high reliability because it is a substrate for holding the element semipermanently. For example, an inorganic material can be used, and alumina, ferrite, silicon nitride, quartz, sapphire, or the like can be used. Among them, as described in Japanese Patent Publication No. 51-45234, when ferrite is used, a magnetic focusing chip can be newly mounted to further increase the sensitivity.

【0022】上記の接着用樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可
塑性樹脂等、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等
から選ぶことができる。また、接着は極めて簡便な方法
を用いることが出来る。例えば、薄膜上に樹脂を滴下
し、絶縁性基板をその上に載置し、加温、あるいは、さ
らに加圧して所定時間放置するといった方法である。滴
下するかわりにスクリーン印刷を用いてもよい。一般
に、樹脂の適度な粘度のもとでは、接着層である樹脂層
の厚みは数μmまで均一に転写することが可能である。
The above-mentioned adhesive resin can be selected from thermosetting resins, thermoplastic resins and the like, such as epoxy resins and polyimide resins. Further, the adhesion can be performed by a very simple method. For example, there is a method in which a resin is dropped on a thin film, an insulating substrate is placed on the thin film, heated, or further pressurized and left for a predetermined time. Screen printing may be used instead of dropping. Generally, under the proper viscosity of the resin, it is possible to transfer the resin layer, which is an adhesive layer, to a thickness of several μm uniformly.

【0023】以上のようにして形成されたInSb系薄
膜を担持した基板を、パターニング工程で電極形成およ
び個別素子化を行う。この電極金属としてAl、Ni、
Cr、Cu、Pd、Au等が用いられ、電極は一般にこ
れらの金属の積層構造とする。さらにダイシング工程に
より、一個一個のペレットとし、これらのペレットをダ
イボンダ等でリードフレームに固着し、ペレットの電極
とリードフレームとをワイヤボンダ等でつなぎ、さらに
モールド工程等により磁電変換素子とする。
The substrate carrying the InSb-based thin film formed as described above is subjected to a patterning process to form electrodes and form individual devices. As the electrode metal, Al, Ni,
Cr, Cu, Pd, Au, etc. are used, and the electrode generally has a laminated structure of these metals. Further, the pellets are individually made by a dicing process, these pellets are fixed to a lead frame by a die bonder or the like, the electrodes of the pellet and the lead frame are connected by a wire bonder or the like, and a magnetoelectric conversion element is made by a molding process or the like.

【0024】このようにしてつくった磁電変換素子はノ
イズレベルの極めて小さい素子となる。
The magnetoelectric conversion element thus manufactured has an extremely low noise level.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】次に、実施例により本発明をさら
に詳細に説明する。
Now, the present invention will be described in further detail with reference to Examples.

【0026】[0026]

【実施例1】結晶性基板として、絶縁性GaAs基板を
用い、この12枚の基板を、円盤状の基板ホルダに設置
する。基板ホルダは、3つの蒸着源用ボートを有する真
空蒸着機内に設置し、まずInとSb用ボートを用いて
In過剰の複合結晶薄膜を形成した。真空度を7×10
-6Torrにし、基板温度を420℃に設定して、トー
タル蒸着時間は17分間とし、最終温度を515℃にし
た。この間の基板温度上昇速度を、蒸着開始後0〜6
分、6〜14分、14〜17分で各々0℃/分、12.
5℃/分、0℃/分に設定した。InとSbのボートに
かける電力を開始から15分間一定にし、その後Sbの
ボートにかける電力をゼロにした。InとSbの飛び量
を2.6gと3.5gとしたが、最終段階でInが大過
剰になり、結晶成長が進むことが目視でも確認できた。
Example 1 An insulating GaAs substrate was used as a crystalline substrate, and these 12 substrates were placed in a disk-shaped substrate holder. The substrate holder was installed in a vacuum vapor deposition machine having three boats for vapor deposition sources, and first, an In-excess composite crystal thin film was formed using the boats for In and Sb. Vacuum degree is 7 × 10
-6 Torr, the substrate temperature was set to 420 ° C, the total deposition time was 17 minutes, and the final temperature was 515 ° C. During this period, the substrate temperature rising rate is 0 to 6 after the start of vapor deposition.
Minutes, 6 to 14 minutes, and 14 to 17 minutes, respectively, 0 ° C./minute, 12.
It was set to 5 ° C./min and 0 ° C./min. The power applied to the In and Sb boats was kept constant for 15 minutes from the start, and then the power applied to the Sb boat was set to zero. The flying amounts of In and Sb were set to 2.6 g and 3.5 g, but it was visually confirmed that In became excessive in the final stage and crystal growth proceeded.

【0027】引き続いて、Inのボートの電力をゼロに
し、Sbを載せて置いた第3のボートに電力をかけた3
分間、525℃に基板温度を上げSbを蒸着した。この
際、過剰であるInの当量より、飛び量から換算して8
倍過剰にした。このようにして得られたInSb系薄膜
をファン・デル・パウ法で移動度を測定したところ、4
0,000±350cm2/V/secであった。また
1枚の組成分析をXMAで行ったが、ウェハー全面で組
成比が1.0であった。ウェハー全面を100点以上、
針式の表面粗さ計で厚みの測定を行ったところ、平均厚
み0.7μmで、全点10%以内になっていた。
Subsequently, the power of the In boat was set to zero, and the power was applied to the third boat on which Sb was placed 3
The substrate temperature was raised to 525 ° C. for minutes, and Sb was deposited. At this time, the equivalent amount of In, which is excessive, is converted from the flying amount to 8
Doubled. The mobility of the thus obtained InSb-based thin film was measured by the Van der Pau method.
It was 30,000 ± 350 cm 2 / V / sec. Further, the composition analysis of one sheet was conducted by XMA, and the composition ratio was 1.0 on the entire surface of the wafer. 100 points or more on the entire surface of the wafer
When the thickness was measured with a needle type surface roughness meter, the average thickness was 0.7 μm and all points were within 10%.

【0028】このウェハーよりホール素子パターンを形
成するのに、フォトリソグラフィーの手法を用いた。図
1はその平面図、図2は図1のA−A線断面図である。
図示したように、GaAs基板1上には、InSb薄膜
層が形成されている。このInSb薄膜層2の中央の感
磁部2a以外の部分には、オーミックコンタクトしたC
uなどの導体層3が形成されており、さらにその上に、
ボンディングのための電極層としてNi層4、およびA
u層5が積層されている。本実施例では、Cu、Ni、
Au各層の厚みは約3μmであった。ペレットの大きさ
は0.8mm角であった。
A photolithography technique was used to form a Hall element pattern from this wafer. 1 is a plan view thereof, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
As shown, an InSb thin film layer is formed on the GaAs substrate 1. Ohmic contact was made to C in the central portion of the InSb thin film layer 2 other than the magnetic sensitive portion 2a.
A conductor layer 3 such as u is formed, and further,
Ni layer 4 and A as an electrode layer for bonding
The u layer 5 is laminated. In this embodiment, Cu, Ni,
The thickness of each Au layer was about 3 μm. The size of the pellet was 0.8 mm square.

【0029】次いで、ダイシングして個々の素子に分割
し、これらのペレットをリードフレーム上のアイランド
部にダイボンドし、さらにリードとペレットの電極部と
をワイヤボンディングによりAu線でつないで電気的接
続をした。さらに、トランスファーモールド、電気検査
等の工程を経てホール素子を作成した。これらの素子の
不平衡電圧は0±1.1mV(平均±偏差、入力電圧1
V)と極めて小さくかつ分布もシャープなものであっ
た。
Next, dicing is performed to divide into individual elements, these pellets are die-bonded to the island portion on the lead frame, and the leads and the electrode portions of the pellets are connected by Au wires for electrical connection. did. Further, a Hall element was created through steps such as transfer molding and electrical inspection. The unbalanced voltage of these devices is 0 ± 1.1 mV (average ± deviation, input voltage 1
V) was extremely small and the distribution was sharp.

【0030】[0030]

【比較例1】実施例1において、最初の過剰のInを含
むInSb複合結晶をつくる際に、Sbのボートの電力
を切らずそのまま同じように蒸着した。得られたInS
b系薄膜の組成は化学量論組成にはなっていたが、外観
上かなり不均一性が目立った。実施例1と同様にして、
厚みムラを測定したところ平均厚みの17%であった。
素子化後の不平衡電圧は、2.3±3.5mV(平均±
偏差、入力電圧1V)と大きくかつ分布も広がりの大き
いものであった。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 In Example 1, when the first InSb composite crystal containing excess In was prepared, the same vapor deposition was performed without turning off the power of the Sb boat. InS obtained
The composition of the b-based thin film was a stoichiometric composition, but the appearance was considerably uneven. In the same manner as in Example 1,
The thickness variation was measured and found to be 17% of the average thickness.
The unbalanced voltage after device formation is 2.3 ± 3.5 mV (average ±
The deviation and the input voltage were 1 V) and the distribution was wide.

【0031】[0031]

【実施例2〜4】実施例1において、第3のボートに
P、Asを仕込んで行った例をあげる。この場合にも最
初の過剰のInを含むInSb複合結晶をつくる際の条
件は最終段階でIn大過剰にする条件を取った。実施例
1と同様にして、厚みムラを測定したところ平均厚みの
10%以内であった。実施例1と同様にしてホール素子
をつくった。素子化後の不平衡電圧は、いずれの元素を
使用しても、0±1.1mV(平均±偏差、入力電圧1
V)と極めて小さいものであった。不平衡電圧値および
そのバラツキは、最初の過剰のInを含むInSb複合
結晶をつくる際の本発明による条件によって、小さく抑
えられることがわかる。
[Examples 2 to 4] In Example 1, an example will be given in which P and As were charged in the third boat. In this case as well, the conditions for producing the first InSb composite crystal containing excess In were set to a large excess of In at the final stage. When the thickness unevenness was measured in the same manner as in Example 1, it was within 10% of the average thickness. A Hall element was manufactured in the same manner as in Example 1. The unbalanced voltage after device formation is 0 ± 1.1 mV (average ± deviation, input voltage 1
V) was extremely small. It can be seen that the unbalanced voltage value and its variation can be suppressed to a small level by the conditions according to the present invention when forming the InSb composite crystal containing the initial excess In.

【0032】[0032]

【実施例5】実施例1において、結晶性基板として雲母
を用いた。設定基板温度より実施例1より全て5℃下げ
る以外は、実施例1と同じようにしてInSb系薄膜を
つくった。この薄膜の厚みムラは平均の厚みの7%を上
回ることはなかった。次に、50mm角のフェライトを
準備し、上記のようにしてつくったInSb系薄膜上に
ポリイミド樹脂を滴下し、フェライトをその上に重ね、
重しを置いて200℃で12時間放置した。次に室温に
戻し、雲母を剥ぎ取った。このInSb系薄膜を担持し
たウェハーより、実施例1と同様にしてホール素子化し
た。素子化後の不平衡電圧は0±0.8mV(平均±偏
差、入力電圧1V)と分布もシャープな極めて小さいも
のであった。
Example 5 In Example 1, mica was used as the crystalline substrate. An InSb-based thin film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the temperature was lowered from the set substrate temperature by 5 ° C. as compared with Example 1. The thickness unevenness of this thin film did not exceed 7% of the average thickness. Next, a 50 mm square ferrite was prepared, a polyimide resin was dropped on the InSb-based thin film prepared as described above, and the ferrite was superposed thereon.
A weight was placed and the plate was left at 200 ° C. for 12 hours. Next, the temperature was returned to room temperature, and the mica was peeled off. A Hall element was formed from the wafer carrying the InSb-based thin film in the same manner as in Example 1. The unbalanced voltage after device formation was 0 ± 0.8 mV (mean ± deviation, input voltage 1 V), which was a very small distribution and sharp distribution.

【0033】[0033]

【実施例6】実施例5で得たInSb系薄膜を用いて、
半導体磁気抵抗素子を作成した。50mm角のアルミナ
基板を準備し、InSb系薄膜上にポリイミド樹脂を滴
下し、アルミナ基板をその上に重ね、重しを置いて20
0℃、12時間放置した。それから室温に戻し、雲母を
剥ぎ取った。このInSb系薄膜を担持したウェハーよ
り半導体磁気抵抗素子パターンを形成するのに、フォト
リソグラフィーの手法を用いた。
Example 6 Using the InSb-based thin film obtained in Example 5,
A semiconductor magnetoresistive element was created. A 50 mm square alumina substrate is prepared, polyimide resin is dropped on the InSb-based thin film, the alumina substrate is overlaid thereon, and a weight is placed on the substrate.
It was left at 0 ° C. for 12 hours. Then, the temperature was returned to room temperature, and the mica was peeled off. A photolithography method was used to form a semiconductor magnetoresistive element pattern from the wafer carrying the InSb-based thin film.

【0034】図3〜図5には、パターニング後の半導体
磁気抵抗素子の構造を示す。図3はその平面図、図4は
図3のB−B線断面図、図5は図3のC−C線断面図で
ある。これらの図に示すように、絶縁性基板11上に
は、ポリイミド樹脂層12およびInSb系薄膜層13
が順次積層されている。このInSb薄膜層13の感磁
部以外の部分には、オ−ミックコンタクトしたCuなど
の導体層16が短冊状に形成されており、ラスタ電極と
呼ばれる電界を短絡する部分が構成されている。ラスタ
電極の幅Wを200μm、ラスタ電極間のInSbの間
隔Lを30μmで形成した。
3 to 5 show the structure of the semiconductor magnetoresistive element after patterning. 3 is a plan view thereof, FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. 3, and FIG. 5 is a sectional view taken along line CC of FIG. As shown in these figures, a polyimide resin layer 12 and an InSb-based thin film layer 13 are formed on the insulating substrate 11.
Are sequentially laminated. A conductor layer 16 of ohmic contact such as Cu is formed in a strip shape on a portion other than the magnetic sensitive portion of the InSb thin film layer 13, and a portion called a raster electrode for short-circuiting an electric field is formed. The width W of the raster electrode was 200 μm, and the interval L of InSb between the raster electrodes was 30 μm.

【0035】更に外部の回路と接続するための電極層1
7を半田で形成し、0.03mm厚のリン青銅箔ででき
たリード端子を半田付けした。その上に、0.15mm
厚の保護ガラスをシリコーン樹脂で貼り付け、2つの半
導体磁気抵抗体をブリッジ回路になる様に配置されたポ
テンショメータ用半導体磁気抵抗素子を作成した。これ
らの素子の中から100ケ抜き取って、特性を調べた。
その結果、磁束密度0.4Tでの磁気抵抗変化率は平均
で3.4倍で、有磁界(0.4T)と無磁界での中点電
位の差が0.1V以内(入力電圧10V)におさまっ
た。
Further, an electrode layer 1 for connecting to an external circuit
7 was formed by soldering, and a lead terminal made of 0.03 mm thick phosphor bronze foil was soldered. On top of that, 0.15 mm
A thick protective glass was adhered with a silicone resin to prepare a semiconductor magnetoresistive element for a potentiometer in which two semiconductor magnetoresistors were arranged so as to form a bridge circuit. 100 pieces were taken out from these elements and the characteristics were examined.
As a result, the magnetic resistance change rate at a magnetic flux density of 0.4 T is 3.4 times on average, and the difference in the midpoint potential between the magnetic field (0.4 T) and the non-magnetic field is within 0.1 V (input voltage 10 V). I was subdued.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明により、不平衡電圧の形で現れる
ノイズレベルが極めて小さく、感度が高い極めて優れた
磁電変換素子を得ることができる。
According to the present invention, it is possible to obtain an extremely excellent magnetoelectric conversion element in which the noise level appearing in the form of an unbalanced voltage is extremely low and the sensitivity is high.

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

【図1】本発明の実施例1のホール素子の平面図であ
る。
FIG. 1 is a plan view of a Hall element according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】本発明の実施例6の半導体磁気抵抗素子の平面
図である。
FIG. 3 is a plan view of a semiconductor magnetoresistive element according to Example 6 of the present invention.

【図4】図3のB−B線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. 3;

【図5】図3のC−C線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line CC of FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 結晶性基板 2 InSb系薄膜層 3 導電層 4 ボンディング用電極層 16 ラスタ電極層 17 リード端子半田付け用電極層 1 Crystalline Substrate 2 InSb System Thin Film Layer 3 Conductive Layer 4 Bonding Electrode Layer 16 Raster Electrode Layer 17 Lead Terminal Soldering Electrode Layer

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化学量論組成を有し、厚み0.5〜1.
5μmで、その厚みムラが針式の表面粗さ計で測定して
トータル平均厚みの10%以下であり、移動度が30,
000cm2/V/sec以上の蒸着により形成された
インジウムアンチモン系薄膜を感磁部として用いること
を特徴とする磁電変換素子。
1. A stoichiometric composition having a thickness of 0.5-1.
At 5 μm, the thickness unevenness is 10% or less of the total average thickness measured by a needle type surface roughness meter, and the mobility is 30,
A magnetoelectric conversion element comprising an indium antimony-based thin film formed by vapor deposition of 000 cm 2 / V / sec or more as a magnetic sensing part.
【請求項2】 インジウムアンチモン系薄膜を結晶性基
板上に形成せしめた後、該薄膜のみを別の基板上にうつ
し取って感磁部とすることを特徴とする請求項1記載の
磁電変換素子。
2. The magnetoelectric conversion element according to claim 1, wherein after the indium antimony-based thin film is formed on the crystalline substrate, only the thin film is transferred to another substrate to form a magnetic sensitive section. .
【請求項3】 結晶性基板が雲母であることを特徴とす
る請求項1又は2記載の磁電変換素子。
3. The magnetoelectric conversion element according to claim 1, wherein the crystalline substrate is mica.
【請求項4】 アンチモン単独では付着しない温度に設
定した結晶性基板上に、インジウムとアンチモンを蒸着
し、インジウムアンチモン化合物の結晶と単体インジウ
ムとの複合結晶からなり、かつ全インジウムのアンチモ
ンに対する原子比が1.1〜1.7の範囲にある複合結
晶薄膜を形成するに際して、蒸着初期にアンチモンをイ
ンジウムよりも過剰に蒸着後、蒸着終期にインジウムの
みあるいはアンチモンに対して大過剰のインジウムを蒸
着する工程、及び前記過剰のインジウムと化合物を形成
しうる元素を蒸着する工程によりインジウムアンチモン
系薄膜を形成することを特徴とする磁電変換素子の製造
方法。
4. Indium and antimony are vapor-deposited on a crystalline substrate set to a temperature at which antimony alone does not adhere, and the indium-antimony compound crystal is composed of a composite crystal of elemental indium, and the atomic ratio of all indium to antimony. When forming a composite crystal thin film having a range of 1.1 to 1.7, antimony is deposited in excess of indium at the beginning of deposition, and then indium alone or a large excess of indium is deposited at the end of deposition. A method of manufacturing a magnetoelectric conversion element, which comprises forming an indium antimony-based thin film by a step and a step of depositing an element capable of forming a compound with the excess indium.
【請求項5】 インジウムと化合物を形成しうる元素
が、燐、砒素、アンチモンから選ばれた一種又は二種以
上であることを特徴とする、請求項4に記載の磁電変換
素子の製造方法。
5. The method for manufacturing a magnetoelectric conversion element according to claim 4, wherein the element capable of forming a compound with indium is one or more selected from phosphorus, arsenic and antimony.
【請求項6】 インジウムアンチモン系薄膜を結晶性基
板上に形成した後、該薄膜を別の基板上にうつし取る工
程を加えることを特徴とする請求項4又は5記載の磁電
変換素子の製造方法。
6. The method for manufacturing a magnetoelectric conversion element according to claim 4, further comprising the step of forming an indium antimony-based thin film on a crystalline substrate and then transferring the thin film onto another substrate. .
【請求項7】 結晶性基板が雲母であることを特徴とす
る請求項4、5、6のいずれかに記載の磁電変換素子の
製造方法。
7. The method of manufacturing a magnetoelectric conversion element according to claim 4, wherein the crystalline substrate is mica.
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