JPH10150231A - Hall element - Google Patents

Hall element

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JPH10150231A
JPH10150231A JP8309277A JP30927796A JPH10150231A JP H10150231 A JPH10150231 A JP H10150231A JP 8309277 A JP8309277 A JP 8309277A JP 30927796 A JP30927796 A JP 30927796A JP H10150231 A JPH10150231 A JP H10150231A
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Japan
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layer
hall element
algaas
electron gas
dimensional electron
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JP8309277A
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Shigeki Yamada
茂樹 山田
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hall element, which responds also to a change in an external magnetic field at high speed and can obtain a high hall voltage, by a method wherein two-dimensional electron gas layers are respectively formed on both of an electron feeding layer containing N-type impurities. SOLUTION: A heterojunction structure 30 of a hall element is constituted into a structure, wherein a semi-insulative GaAs layer 2 is formed on a substrate, an AlGaAs layer 3 not containing impurities is junctioned in heterostructure with the layer 2 to form on the layer 2 as a first spacer layer, an AlGaAs layer 4, which is used as an electron supply layer, is formed on the layer 3, an AlGaAs layer 5, which is used as a second spacer layer, is formed on the layer 4 and moreover, a GaAs layer 6 is formed on the layer 5 to form a two-dimensional electron gas layer 7 in the vicinity of the interface between the layers 2 and 3 and to form a two-dimensional electron gas layer 8 in the vicinity of the interface between the layers 5 and 6.

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、高感度化、応答速
度の高速化、及び駆動電流の大容量化されたホール素子
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Hall element having a high sensitivity, a high response speed, and a large driving current.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、GaAsを材料とするホール素
子は、以下に示す2つの方法(a),(b)のいずれか
によって作製されている。
2. Description of the Related Art Generally, a Hall element made of GaAs is manufactured by one of the following two methods (a) and (b).

【0003】(a) 半絶縁性の基板、例えばGaAs
基板上にイオン注入法によりSi+ イオンを選択的に注
入し、熱処理を行うことにより磁場を感知する感磁部と
なる活性層を形成する。次に、この活性層上にAuGe
系からなる金属により、ホール素子の駆動を行うための
電流供給用のオーム性電極と信号出力用のオーム性電極
を形成した後、SiNxやSiO2 膜による保護膜をプ
ラズマCVD(ChemicalVapor Deposition 、化学的気
相成長)法により形成する。次に、このGaAs基板の
厚さを裏面ラッピングにより約100μmにした後、ダ
イシングによりチップ化する。このチップ化された基板
を、リードフレームにAgエポキシ樹脂でダイボンディ
ングし、金線を用いてワイヤーボンドを行う。このリー
ドフレームを樹脂モールドし、その後、リードフレーム
の半田コート、リードフレームの切断と端子の形成工程
にかけ、ホール素子を製作する。
(A) A semi-insulating substrate such as GaAs
An active layer serving as a magnetically sensitive portion for sensing a magnetic field is formed by selectively implanting Si + ions on a substrate by an ion implantation method and performing heat treatment. Next, AuGe is formed on this active layer.
After forming an ohmic electrode for current supply for driving the Hall element and an ohmic electrode for signal output using a metal composed of a system, a protective film made of SiNx or SiO 2 film is formed by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition, chemical vapor deposition). (A vapor phase epitaxy) method. Next, the thickness of the GaAs substrate is reduced to about 100 μm by back lapping, and then a chip is formed by dicing. This chipped substrate is die-bonded to a lead frame using Ag epoxy resin, and wire bonding is performed using a gold wire. The lead frame is resin-molded, and then subjected to a solder coating of the lead frame, a cutting of the lead frame, and a step of forming terminals, thereby producing a Hall element.

【0004】(b) ヘテロ接合ホール素子は、MO−
VPE(Metal Organic Vapor PhaseEpitaxy )法また
はMBE(Molecular Beam Epitaxy)法により、半絶縁
性GaAs基板に、不純物を含まないGaAs、不純物
を含まないAlGaAs、及びn型不純物を含むAlG
aAsを順に積層成長させて感磁部を形成することによ
り、不純物を含まないGaAs層と不純物を含まないA
lGaAs層とのヘテロ界面近傍に、n型不純物を含む
AlGaAs層より電子が供給されて、高移動度の2次
元電子ガス層が形成される。この2次元電子ガス層を能
動層として、上述した(a)の方法と同様にオーム性電
極を形成する。このオーム性電極の形成以降の工程は、
(a)の方法と同様である。
(B) A heterojunction Hall element is an MO-
By a VPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) method or a MBE (Molecular Beam Epitaxy) method, GaAs containing no impurities, AlGaAs containing no impurities, and AlG containing n-type impurities are formed on a semi-insulating GaAs substrate.
The GaAs layer containing no impurity and the impurity-free GaAs layer are formed by sequentially growing aAs to form a magneto-sensitive portion.
Electrons are supplied from an AlGaAs layer containing an n-type impurity in the vicinity of the heterointerface with the lGaAs layer, and a two-dimensional electron gas layer with high mobility is formed. Using the two-dimensional electron gas layer as an active layer, an ohmic electrode is formed in the same manner as in the method (a) described above. The steps after the formation of the ohmic electrode are as follows:
This is the same as the method (a).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ホール素子
の性能に要求されるものとしては、一般的に高感度、温
度依存性が小さい、出力の直線性が良い等が挙げられ
る。
By the way, what is required for the performance of the Hall element is generally high sensitivity, small temperature dependency, good output linearity, and the like.

【0006】しかしながら、GaAsを材料とするホー
ル素子は、特徴として禁制帯幅が大きいために、出力の
温度依存性が小さいという長所を持つ反面、電子移動度
がGaAs以外の半導体材料と比較して小さいという欠
点がある。
[0006] However, a hall element using GaAs as a material has the advantage that the temperature dependence of the output is small due to its large forbidden band width, but the electron mobility is lower than that of semiconductor materials other than GaAs. It has the disadvantage of being small.

【0007】ローレンツ力を基礎とするホール素子にあ
っては、電子移動度が大きいほど磁界からの影響を強く
受けるので、ホール電圧は電子移動度に比例する。従っ
て、ホール素子のようにホール効果で発生する電圧を出
力する半導体素子は、電子の移動度が小さいことは感度
が低いこととなる。
In a Hall element based on the Lorentz force, the larger the electron mobility is, the stronger the influence of the magnetic field is. Therefore, the Hall voltage is proportional to the electron mobility. Therefore, a semiconductor element that outputs a voltage generated by the Hall effect, such as a Hall element, has low sensitivity if the mobility of electrons is small.

【0008】このため、(a)の方法のように、ホール
素子の作製に際してイオン注入、熱処理技術を用いた場
合、イオン注入したSiイオンによる不純物散乱によっ
て、電子移動度が5000cm2 ・V-1・s-1程度と低くなっ
てしまい、高いホール電圧を発生するホール素子を作製
できず、また、このホール素子では、移動度が小さいた
め高速に回転するモータの回転子としての磁石の位置検
出に追従できないという問題がある。
For this reason, when the ion implantation and heat treatment techniques are used for manufacturing the Hall element as in the method (a), the electron mobility is 5,000 cm 2 · V −1 due to impurity scattering by the ion-implanted Si ions.・ Because it is as low as s -1 , it is not possible to manufacture a Hall element that generates a high Hall voltage. In addition, this Hall element has a low mobility and detects the position of a magnet as a rotor of a motor that rotates at high speed. There is a problem that cannot follow.

【0009】また、(b)の方法は、不純物散乱の影響
を防止して比較的高い移動度が得られる2次元電子ガス
層を用いたヘテロ接合ホール素子であるが、このように
して作製したホール素子は、電流の入力が少ない場合に
は比較的高感度で応答速度も高速である反面、電流を多
く入力した場合に、n型AlGaAs層に余剰キャリア
が生成して2次元電子ガス層中に過剰にキャリアが満た
されるため感度が飽和し、この余剰キャリアが2次元電
子ガス層と並列に電気伝導に寄与することによって平均
の移動度が低下する等して高出力が得られなくなってし
まい、その結果、出力の直線性が悪くなるという問題が
ある。
The method (b) is a heterojunction Hall element using a two-dimensional electron gas layer that can obtain a relatively high mobility by preventing the influence of impurity scattering. The Hall element has a relatively high sensitivity and a high response speed when the current input is small, but when a large current is input, excess carriers are generated in the n-type AlGaAs layer and the two-dimensional electron gas layer The sensitivity is saturated because the carrier is excessively filled, and the extra carrier contributes to the electric conduction in parallel with the two-dimensional electron gas layer, so that the average mobility is lowered and the high output cannot be obtained. As a result, there is a problem that the linearity of the output deteriorates.

【0010】そこで本発明の目的は、外部磁場の変化に
対しても高速に応答し、高いホール電圧が得られ、なお
かつ電流量が大きい使用条件下においても出力が飽和し
ない、GaAsを材料とするホール素子を提供すること
にある。
Accordingly, an object of the present invention is to use GaAs as a material which responds quickly to changes in an external magnetic field, provides a high Hall voltage, and does not saturate the output even under conditions of use with a large amount of current. It is to provide a Hall element.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、禁制帯幅の異なる異種半導体の接
合部に、高移動度の2次元電子ガス層を形成せしめるヘ
テロ接合を包含するヘテロ接合ホール素子において、n
型不純物を含む電子供給層の両側に上記2次元電子ガス
層をそれぞれ形成したものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention provides a heterojunction in which a high mobility two-dimensional electron gas layer is formed at a junction between different kinds of semiconductors having different band gaps. In the heterojunction Hall element including
The two-dimensional electron gas layers are formed on both sides of an electron supply layer containing a type impurity.

【0012】請求項2の発明は、上記2次元電子ガス層
を2層生成するヘテロ接合構造は、不純物を含まないG
aAs層と、そのGaAs層上にヘテロ接合した、不純
物を含まないAlGaAs層と、そのAlGaAs層上
に接合した、電子供給層となるn型不純物を含むAlG
aAs層と、そのAlGaAs層上に接合した、不純物
を含まないAlGaAs層と、そのAlGaAs層上に
ヘテロ接合した、不純物を含まないGaAs層とからな
るものである。
According to a second aspect of the present invention, the heterojunction structure for forming two two-dimensional electron gas layers includes a G layer containing no impurities.
an aGaAs layer, an impurity-free AlGaAs layer hetero-joined on the GaAs layer, and an AlG layer containing an n-type impurity serving as an electron supply layer joined on the AlGaAs layer.
An aGaAs layer, an impurity-free AlGaAs layer bonded on the AlGaAs layer, and an impurity-free GaAs layer hetero-joined on the AlGaAs layer.

【0013】ホール素子の基本的設計原理を考える。Consider the basic design principle of a Hall element.

【0014】長方形のホール素子において入力電圧Vin
とホール電圧(出力電圧)VH の関係は次式で表され
る。
[0014] input in the rectangle of the Hall element voltage V in
And the Hall voltage (output voltage) V H is expressed by the following equation.

【0015】VH =(w/l)・μe ・B・Vin ここで、l及びwは素子の長さと幅、μe は電子移動
度、Bは磁束密度である。
V H = (w / l) · μ e · B · V in where 1 and w are the length and width of the element, μ e is the electron mobility, and B is the magnetic flux density.

【0016】この関係から鑑みるに、ホール電圧の高出
力化には電子移動度μe を大きくする方法は有効な技術
手段である。
In view of this relationship, a method of increasing the electron mobility μ e is an effective technical means for increasing the output of the Hall voltage.

【0017】そこで、本発明は、GaAs半導体で高い
移動度が得られる2次元電子ガスを生成する構造のヘテ
ロ界面を生成してホール電圧を得て、高速応答にするも
のである。また、ヘテロ界面を電子供給層の両側に生成
して電子の流れるチャンネルを2倍にするものである。
Accordingly, the present invention is to provide a GaAs semiconductor having a hetero-interface having a structure for generating a two-dimensional electron gas capable of obtaining a high mobility, thereby obtaining a Hall voltage to achieve a high-speed response. Further, a hetero interface is formed on both sides of the electron supply layer to double the channel through which electrons flow.

【0018】上記構成によれば、半絶縁性GaAs基板
に禁制帯幅の異なるAlGaAsを積層成長してGaA
sとAlGaAsとのヘテロ界面に2次元電子ガスを生
成する方法により、従来の(a)の方法で感磁部となる
活性層を形成した場合よりも、ホール素子の電子移動度
が最大値の比で約2倍になり、同一の形状のホール素子
を想定した場合、ホール電圧も2倍になる。
According to the above structure, AlGaAs having different forbidden band widths is grown on a semi-insulating GaAs substrate by GaAs.
By the method of generating a two-dimensional electron gas at the hetero interface between s and AlGaAs, the electron mobility of the Hall element has a maximum value as compared with the case where the active layer serving as the magnetically sensitive portion is formed by the conventional method (a). The ratio becomes about twice, and assuming Hall elements of the same shape, the Hall voltage also doubles.

【0019】また、2次元電子ガス層が電子供給層を挟
むように2層あるので、入力電流を大きくした場合、電
子供給層の余剰キャリアは、両方の2次元電子ガス層に
供給され、従来の(b)の方法のように2次元電子ガス
層が一層の場合に比べ2倍の許容量になる。従って、2
次元電子ガス層のキャリアが飽和しなくなり、ホール素
子に入力する電流の増加による移動度の低下を起こさな
くなる。
Further, since there are two two-dimensional electron gas layers sandwiching the electron supply layer, when the input current is increased, excess carriers in the electron supply layer are supplied to both two-dimensional electron gas layers. As in the method (b), the allowable amount is twice as large as that in the case where the two-dimensional electron gas layer is one. Therefore, 2
The carriers in the two-dimensional electron gas layer are no longer saturated, and the mobility does not decrease due to an increase in the current input to the Hall element.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態を添
付図面を参照しながら詳述する。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0021】先ず、図2に本発明の概略図を示す。First, FIG. 2 shows a schematic diagram of the present invention.

【0022】図2に示すように、ホール素子40は、4
つの端部9a,9a,9b,9bを備えた十字状の半導
体ウエハで形成され、外部磁界を感知するための感磁部
9と、その感磁部9の一方に対向する一対の端部9a,
9aにそれぞれ設けられ、感磁部9に、所定の方向に制
御電流を入力するための入力用オーム性電極10,10
と、その感磁部9の他方に対向する一対の端部9b,9
bにそれぞれ形成され、感磁部9に流す制御電流と直交
する方向に発生したホール電圧を出力するための出力用
オーム性電極11,11とから構成された4端子ブリッ
ジ構造で形成されている。
As shown in FIG. 2, the Hall element 40
A magnetic sensing portion 9 formed of a cross-shaped semiconductor wafer having two ends 9a, 9a, 9b, 9b for sensing an external magnetic field, and a pair of end portions 9a facing one of the magnetic sensing portions 9 ,
9a, input ohmic electrodes 10, 10 for inputting a control current in a predetermined direction to the magnetic sensing portion 9.
And a pair of end portions 9b, 9 facing the other of the magneto-sensitive portion 9.
b, and has a four-terminal bridge structure including output ohmic electrodes 11 and 11 for outputting a Hall voltage generated in a direction orthogonal to the control current flowing through the magnetic sensing portion 9. .

【0023】感磁部9の端部9a,9bは、それぞれ所
定の幅と奥行きで形成されており、入力用オーム性電極
10,10間の距離と出力用オーム性電極11,11間
の距離とが等しくなるようになっている。
The ends 9a and 9b of the magneto-sensitive portion 9 are formed with a predetermined width and depth, respectively, and the distance between the input ohmic electrodes 10 and 10 and the distance between the output ohmic electrodes 11 and 11, respectively. Is equal to

【0024】また、オ−ム性電極10,11の材料は、
AuGe系の金属が用いられる。
The materials of the ohmic electrodes 10 and 11 are as follows.
AuGe-based metal is used.

【0025】次に、図1に本発明を構成する感磁部9と
なるウェハの断面図を示す。
Next, FIG. 1 is a cross-sectional view of a wafer serving as the magnetic sensing unit 9 constituting the present invention.

【0026】図1に示すように、本発明のウエハは、半
絶縁性GaAs基板1と、ヘテロ接合構造30とから主
に構成されている。
As shown in FIG. 1, the wafer of the present invention mainly comprises a semi-insulating GaAs substrate 1 and a heterojunction structure 30.

【0027】ヘテロ接合構造30は、その半絶縁性Ga
As基板1上に積層成長された不純物を含まないGaA
s層(厚さ50nm)2と、そのGaAs層2上にヘテロ
接合して積層成長され、一つめのスペーサ層としての不
純物を含まないAlGaAs層(厚さ3nm)3と、その
AlGaAs層3上に積層成長され、電子供給層として
のSi原子をn型不純物とするAlGaAs層(厚さ5
0nm)4と、そのAlGaAs層4上に積層成長され、
二つめのスペーサ層としての不純物を含まないAlGa
As層(厚さ3nm)5と、そのAlGaAs層5上にヘ
テロ接合して積層成長されたGaAs層(厚さ50nm)
6とから構成されている。
The heterojunction structure 30 has a semi-insulating Ga
GaAs not containing impurities grown on the As substrate 1
an s layer (thickness: 50 nm) 2, an AlGaAs layer (thickness: 3 nm) 3 containing a heterojunction on the GaAs layer 2 and hetero-junction-grown and containing no impurity as a first spacer layer; An AlGaAs layer (thickness: 5) using Si atoms as an electron supply layer and having n-type impurities as n-type impurities.
0 nm) 4 and a layer is grown on the AlGaAs layer 4,
AlGa not containing impurities as a second spacer layer
An As layer (thickness: 3 nm) 5 and a GaAs layer (thickness: 50 nm) hetero-junction-grown on the AlGaAs layer 5
6 is comprised.

【0028】このGaAs層2とAlGaAs層3との
ヘテロ接合の界面近傍には2次元電子ガス層7が生成
し、また、AlGaAs層5とGaAs層6とのヘテロ
接合の界面近傍にも2次元電子ガス層8が生成する。そ
して、これら2次元電子ガス層7,8は能動層となる。
A two-dimensional electron gas layer 7 is generated near the interface of the heterojunction between the GaAs layer 2 and the AlGaAs layer 3, and also near the interface of the heterojunction between the AlGaAs layer 5 and the GaAs layer 6. An electron gas layer 8 is generated. These two-dimensional electron gas layers 7 and 8 become active layers.

【0029】図1に示した電子供給層となるn型不純物
を含むAlGaAs層4のキャリア密度は、2.0×1
18cm3 である。また、そのAlGaAs層4とスペー
サ層である不純物を含まないAlGaAs層3,5との
混晶比は0.2である。このGaAs層4とAlGaA
s層3,5との混晶比は、0.3以下が望ましい。この
混晶比が0.3以上であると電子の活性化効率が悪くな
る。
The carrier density of the AlGaAs layer 4 containing an n-type impurity serving as an electron supply layer shown in FIG.
0 18 cm 3 . The mixed crystal ratio between the AlGaAs layer 4 and the spacer-free AlGaAs layers 3 and 5, which is a spacer layer, is 0.2. This GaAs layer 4 and AlGaAs
The mixed crystal ratio with the s layers 3 and 5 is desirably 0.3 or less. When the mixed crystal ratio is 0.3 or more, the efficiency of activating electrons is deteriorated.

【0030】また、不純物を含まないAlGaAs層3
とAlGaAs層5の厚みは同じにしなければならな
い。
The AlGaAs layer 3 containing no impurities
And the thickness of the AlGaAs layer 5 must be the same.

【0031】換言すれば、本発明を回路図で示した場
合、図4に示すように、二つの2次元電子ガス層7,8
から発生するホール電圧と、出力電極とが等価回路とな
る。従って、スペーサ層であるAlGaAs層3,5の
厚み(電位)が異なる場合、ホール電圧は、出力電極1
1で並列短絡されているため平均化されてしまい、効率
良く出力されない。
In other words, when the present invention is shown in a circuit diagram, as shown in FIG. 4, two two-dimensional electron gas layers 7 and 8 are provided.
And an output electrode constitute an equivalent circuit. Therefore, when the thicknesses (potentials) of the AlGaAs layers 3 and 5 as the spacer layers are different, the Hall voltage is changed to the output electrode 1.
Since they are short-circuited in parallel with each other, they are averaged and output is not performed efficiently.

【0032】次に、本発明の作用を図1、図2と共に説
明する。
Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0033】図2に示した入力用オーム性電極10,1
0間に電圧を印加することにより、図1に示したn型不
純物を含むAlGaAs層4中のキャリアは、AlGa
As層4からAlGaAs層3,5を通って、GaAs
層2,6中の2次元電子ガス層7,8に移動し、その2
次元電子ガス層7,8に徐々に満たされていく。これに
伴い、2次元電子ガス層7,8中のキャリアは磁界によ
り進路が曲げられながら図2に示した出力用オーム性電
極11の方へ高速に移動する。
The input ohmic electrodes 10, 1 shown in FIG.
0, a carrier in the AlGaAs layer 4 containing the n-type impurity shown in FIG.
From the As layer 4 through the AlGaAs layers 3 and 5, the GaAs
Move to the two-dimensional electron gas layers 7 and 8 in the layers 2 and 6
The two-dimensional electron gas layers 7 and 8 are gradually filled. Along with this, the carriers in the two-dimensional electron gas layers 7 and 8 move at high speed toward the output ohmic electrode 11 shown in FIG.

【0034】図1で、キャリアが2次元電子ガス層7,
8に移動するに際しては、n型不純物を含むAlGaA
s層4の両側に2次元電子ガス層7,8が形成されてい
るので、AlGaAs層4に発生した余剰キャリアは両
方の2次元電子ガス層7,8に供給される。このため、
2次元電子ガス層7,8中のキャリアが飽和せず、従っ
て、電流を多く入力した場合でも、キャリアは高い移動
度を示し、ホール素子は高出力を示す。すなわち、優れ
た出力の直線性が得られる。
In FIG. 1, the carrier is a two-dimensional electron gas layer 7,
8, AlGaAs containing an n-type impurity is used.
Since the two-dimensional electron gas layers 7 and 8 are formed on both sides of the s layer 4, excess carriers generated in the AlGaAs layer 4 are supplied to both the two-dimensional electron gas layers 7 and 8. For this reason,
The carriers in the two-dimensional electron gas layers 7 and 8 do not saturate. Therefore, even when a large amount of current is input, the carriers show high mobility and the Hall element shows high output. That is, excellent linearity of output can be obtained.

【0035】図3に、このホール素子の駆動電流−ホー
ル電圧特性を従来技術と併せて示す。 図3は、本発
明、(a)の方法で作製したホール素子、及び(b)の
方法で作製したホール素子の、一定磁場中での電流に対
するホール電圧の変化を示したものである。図中、白丸
を繋いだ線dが本発明の特性を示し、白三角を繋いだ線
sが(b)の特性を示し、更に黒丸を繋いだ線iが
(a)の特性を示している。
FIG. 3 shows the drive current-Hall voltage characteristics of this Hall element together with the prior art. FIG. 3 shows the change of the Hall voltage with respect to the current in a constant magnetic field of the Hall element manufactured by the method (a) and the Hall element manufactured by the method (b) according to the present invention. In the figure, a line d connecting white circles indicates the characteristic of the present invention, a line s connecting white triangles indicates the characteristic of (b), and a line i connecting black circles indicates the characteristic of (a). .

【0036】尚、図2に示した対向する二つの入力電極
10,10同士の間隔と、対向する二つの出力電極1
1,11同士の間隔は、それぞれ300μmであり、感
磁部9の端部9a,9bの幅はそれぞれ100μmであ
る。
It should be noted that the distance between the two input electrodes 10 and 10 shown in FIG.
The distance between the first and the first 11 is 300 μm, and the width of the ends 9 a and 9 b of the magnetic sensing part 9 is 100 μm.

【0037】図3に示すように、2次元電子ガス層を用
いた本発明と(b)のホール素子は、(a)のホール素
子と比較して高い出力が得られる。
As shown in FIG. 3, the Hall element of the present invention using the two-dimensional electron gas layer and the Hall element of (b) can obtain a higher output than the Hall element of (a).

【0038】また、(b)のホール素子は駆動電流を多
くすると共に徐々に出力が低下するが、本発明は、高出
力を維持でき、出力電圧の直進性に優れている。
Although the output of the Hall element (b) gradually decreases as the drive current increases, the present invention can maintain a high output and is excellent in the straightness of the output voltage.

【0039】このように、本発明は、高感度化されてい
るので駆動電流を小さくできる。これにより、本発明
を、例えば携帯用のビデオカメラに用いられる小型のD
Cブラシレスモータ等の回転子の磁石の位置検出のセン
サーとして使用することにより、消費電力を小さくで
き、長時間駆動が期待できる。
As described above, according to the present invention, since the sensitivity is increased, the driving current can be reduced. Thereby, the present invention can be applied to a small D-type camera used for a portable video camera, for example.
By using it as a sensor for detecting the position of a magnet of a rotor such as a C brushless motor, power consumption can be reduced and long-term driving can be expected.

【0040】また、本発明によれば、応答速度が高速に
なるため高速回転のモータに応用でき、円板型の情報記
録媒体であるフロッピーディスクドライブやCD−RO
M等の情報の読み込み及び書き込みが期待できる。
Further, according to the present invention, the response speed is high, so that the present invention can be applied to a high-speed motor, and a disk-type information recording medium such as a floppy disk drive or a CD-RO
Reading and writing of information such as M can be expected.

【0041】さらに、本発明によれば電流量の大きさを
変化させて使用可能であるため磁場の計測用センサとし
て広い範囲に亘る測定ができる。
Further, according to the present invention, since it can be used by changing the magnitude of the amount of current, it can perform a wide range of measurement as a sensor for measuring a magnetic field.

【0042】次に、本発明の変形例を図5に示す。Next, a modification of the present invention is shown in FIG.

【0043】図5に示すウエハは、半絶縁性GaAs基
板12上に2次元電子ガス層7,8が複数生成するよう
にヘテロエピタキシャル成長させ、ヘテロ接合構造30
を複数設けた半導体基板50である。このようにヘテロ
接合構造30を複数形成することにより、低入力抵抗の
ホール素子を作製することができる。
The wafer shown in FIG. 5 is heteroepitaxially grown on the semi-insulating GaAs substrate 12 so that a plurality of two-dimensional electron gas layers 7 and 8 are formed.
Are provided on the semiconductor substrate 50. By forming a plurality of heterojunction structures 30 in this manner, a Hall element with low input resistance can be manufactured.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、温度特性
が良好であるGaAsホール素子の長所を保持しなが
ら、外部磁場の変化に対しても高速に応答し、高いホー
ル電圧が得られ、なおかつ電流量が大きい使用条件下に
おいても出力が飽和しない。
In summary, according to the present invention, while maintaining the advantages of a GaAs Hall element having good temperature characteristics, it responds quickly to changes in an external magnetic field, and provides a high Hall voltage. The output does not saturate even under use conditions where the amount of current is large.

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

【図1】本発明を構成する感磁部となるウエハの断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a wafer serving as a magnetic sensing unit constituting the present invention.

【図2】本発明の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the present invention.

【図3】本発明と従来技術の駆動電流−ホール電圧特性
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing drive current-Hall voltage characteristics according to the present invention and the prior art.

【図4】本発明を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram illustrating the present invention.

【図5】図1のウエハの変形例を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a modification of the wafer of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性GaAs基板 2 不純物を含まないGaAs層 3 不純物を含まないAlGaAs層 4 n型不純物を含むAlGaAs層 5 不純物を含まないAlGaAs層 6 不純物を含まないGaAs層 7 2次元電子ガス層 8 2次元電子ガス層 30 ヘテロ接合構造 Reference Signs List 1 semi-insulating GaAs substrate 2 GaAs layer containing no impurities 3 AlGaAs layer containing no impurities 4 AlGaAs layer containing n-type impurities 5 AlGaAs layer containing no impurities 6 GaAs layer containing no impurities 7 2-dimensional electron gas layer 8 2 Dimensional electron gas layer 30 heterojunction structure

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 禁制帯幅の異なる異種半導体の接合部
に、高移動度の2次元電子ガス層を形成せしめるヘテロ
接合を包含するヘテロ接合ホール素子において、n型不
純物を含む電子供給層の両側に上記2次元電子ガス層を
それぞれ形成したことを特徴とするホール素子。
In a heterojunction Hall element including a heterojunction in which a two-dimensional electron gas layer having a high mobility is formed at a junction of different semiconductors having different forbidden bandwidths, both sides of an electron supply layer containing an n-type impurity are included. Characterized in that the two-dimensional electron gas layer is formed on each of them.
【請求項2】 上記2次元電子ガス層を2層生成するヘ
テロ接合構造は、不純物を含まないGaAs層と、その
GaAs層上にヘテロ接合した、不純物を含まないAl
GaAs層と、そのAlGaAs層上に接合した、電子
供給層となるn型不純物を含むAlGaAs層と、その
AlGaAs層上に接合した、不純物を含まないAlG
aAs層と、そのAlGaAs層上にヘテロ接合した、
不純物を含まないGaAs層とからなる請求項1記載の
ホール素子。
2. The hetero-junction structure for forming two two-dimensional electron gas layers includes a GaAs layer containing no impurity and an Al-free heterojunction formed on the GaAs layer.
A GaAs layer, an AlGaAs layer containing an n-type impurity serving as an electron supply layer bonded on the AlGaAs layer, and an impurity-free AlG bonded on the AlGaAs layer.
an aAs layer and a heterojunction on the AlGaAs layer,
2. The Hall element according to claim 1, comprising a GaAs layer containing no impurities.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011040750A (en) * 2009-08-11 2011-02-24 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv Magnetic field sensor

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