JPH11204855A - Method of forming indium antimony type crystal film, indium antimony type semiconductor element and its manufacture - Google Patents

Method of forming indium antimony type crystal film, indium antimony type semiconductor element and its manufacture

Info

Publication number
JPH11204855A
JPH11204855A JP10004454A JP445498A JPH11204855A JP H11204855 A JPH11204855 A JP H11204855A JP 10004454 A JP10004454 A JP 10004454A JP 445498 A JP445498 A JP 445498A JP H11204855 A JPH11204855 A JP H11204855A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal film
insb
semiconductor
semiconductor substrate
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10004454A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3458687B2 (en
Inventor
Mineo Wajima
峰生 和島
Takeshi Tanaka
丈士 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP00445498A priority Critical patent/JP3458687B2/en
Publication of JPH11204855A publication Critical patent/JPH11204855A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3458687B2 publication Critical patent/JP3458687B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To raise an input/output impedance and enhance magnetic collection effect by growing an InSb-contg. III-V compd. semiconductor crystal film on a semiconductor substrate, adhering other substrate to the opposite side of the semiconductor substrate to the semiconductor crystal film, and removing the semiconductor substrate. SOLUTION: An InSb-contg. III-V compd. semiconductor crystal film 2 is formed on a GaAs semiconductor substrate 1, an epoxy adhesive 3 is coated on the opposite side of the semiconductor substrate 1 to the semiconductor crystal film 2, a magnetic ferrite substrate 4 is adhered to the epoxy adhesive 3, the GaAs semiconductor substrate 1 is mechanically polished down to specified thickness, and a nitric acid-hydrogen peroxide-based etching liq. for etching GaAs is applied to act on the semiconductor substrate 1 to perfectly remove the GaAs semiconductor substrate 1.

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、InSb系結晶膜
の形成方法と、InSb系半導体素子およびその製造方
法に関し、特に高い移動度と高いシート抵抗特性とを備
えたInSb系結晶膜の形成方法と、InSb系半導体
素子およびその製造方法に関する。
The present invention relates to a method for forming an InSb-based crystal film, an InSb-based semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a method for forming an InSb-based crystal film having high mobility and high sheet resistance characteristics. And an InSb-based semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】単結晶InSbの移動度は、他の化合物
半導体の移動度、たとえば、GaAsの移動度7,00
0cm2 /VsやInAsの移動度28,000cm2
/Vsに比べ、78,000cm2 /Vsという格段に
高いレベルにあることから、磁気検出センサー用ホール
素子として多用されている。また、近年、回転センサー
用磁気抵抗(MR)素子として実用化され始めている。
2. Description of the Related Art The mobility of single crystal InSb is the mobility of another compound semiconductor, for example, the mobility of GaAs of 700,000.
0 cm 2 / Vs or InAs mobility 28,000 cm 2
Since it is at a much higher level of 78,000 cm 2 / Vs than / Vs, it is frequently used as a Hall element for a magnetic detection sensor. In recent years, it has begun to be put to practical use as a magnetoresistive (MR) element for a rotation sensor.

【0003】ここで、InSb系のホール素子において
は、消費電力の関係等から高い入出力インピーダンスを
備えていることが重要であり、従って、InSbの結晶
によって構成される動作層としては、これを極薄に形成
する必要がある。
Here, it is important for the InSb-based Hall element to have a high input / output impedance from the viewpoint of power consumption and the like. It must be formed very thin.

【0004】従来の薄膜InSb結晶の形成方法とし
て、たとえば、InSbの単結晶から、切断、研削など
の機械加工を加えることによって所定の厚さに薄膜化す
る方法が知られているが、この方法は技術的に難しく、
無駄が多く、手間もかかるためにあまり活用されてはい
ない。
As a conventional method for forming a thin-film InSb crystal, for example, a method is known in which a single crystal of InSb is thinned to a predetermined thickness by performing machining such as cutting and grinding. Is technically difficult,
It is not used much because it is wasteful and time-consuming.

【0005】また、従来の他の薄膜InSbの形成方法
として、たとえば、単結晶マイカやガラス被覆フェライ
トなどの基板に蒸着等によってInSbの結晶膜を成長
させた後、基板を剥がしてInSbの結晶膜を得る方法
が知られているが、この方法の場合には、得られるIn
Sb膜の移動度が低く、さらに、基板を剥がした面が粗
くなって特性が劣化するなどの問題があるため、やはり
充分には活用されていない。
As another conventional method for forming a thin film of InSb, for example, an InSb crystal film is grown on a substrate such as single crystal mica or glass-coated ferrite by vapor deposition or the like, and then the substrate is peeled off. Is known, but in this case, the resulting In
Since the mobility of the Sb film is low, and the surface from which the substrate is peeled is roughened to deteriorate the characteristics, the Sb film is not sufficiently utilized.

【0006】特に、移動度の低さは顕著であり、これは
上記した基板材料とInSb結晶間の格子定数が大きく
異なることから、成長結晶が多結晶化してしまうことが
原因しているもので、この方法によって得られる移動度
は、せいぜい20,000cm2 /Vs程度にしかなら
ない。
In particular, the low mobility is remarkable because the lattice constant between the above-mentioned substrate material and the InSb crystal is largely different, so that the grown crystal is polycrystallized. The mobility obtained by this method is at most about 20,000 cm 2 / Vs.

【0007】InSb結晶の移動度は、結晶膜を厚く成
長させることによって徐々に改善されることが知られて
いるが、結晶膜を厚くすることは、シートキャリア濃度
の増加をも意味することになり、好ましくない。
It is known that the mobility of the InSb crystal is gradually improved by growing the crystal film thickly. However, increasing the crystal film thickness also means increasing the sheet carrier concentration. Is not preferred.

【0008】従って、これを素子化するに当たっては、
シート抵抗と移動度間のトレードオフの関係を配慮する
必要があり、このため、たとえば、シート抵抗を高く設
定する場合には、低いレベルの移動度しか得られず、特
性面で充分なホール素子は得られない。
[0008] Therefore, in making this into an element,
It is necessary to consider the trade-off relationship between sheet resistance and mobility. For this reason, for example, when the sheet resistance is set high, only a low level of mobility can be obtained, and a Hall element with sufficient characteristics can be obtained. Cannot be obtained.

【0009】従来のInSb結晶膜のさらに他の形成方
法として、たとえば、GaAsを代表例としたSbを含
まないIII-V族化合物の半導体基板を使用し、この半導
体基板の上にInSbを含むIII-V族化合物の半導体結
晶膜を成長させる方法が知られている。
As still another method of forming a conventional InSb crystal film, for example, a semiconductor substrate of a III-V compound not containing Sb containing GaAs as a typical example is used, and a III-V compound containing InSb is formed on this semiconductor substrate. There is known a method for growing a semiconductor crystal film of a -V compound.

【0010】この方法によれば、InSbの結晶膜は半
導体基板の面方位に強く配向して成長し、従って、その
移動度も、厚さ2ミクロン成長時で45,000cm2
/Vs、8ミクロン成長時で70,000cm2 /Vs
と、上記した他の基板材料を使用したものよりも、同じ
膜厚で高いレベルのものが得られる特長があり、このた
め、この方法は新しいInSb系結晶膜の形成方法とし
て有望視されている。
According to this method, crystal film of InSb is oriented to grow strongly on the surface orientation of the semiconductor substrate, thus, also the mobility, 45,000Cm 2 at the time of a thickness of 2 microns Growth
/ Vs, 70,000 cm 2 / Vs at 8 micron growth
And a feature that a higher level can be obtained with the same film thickness as compared with those using other substrate materials described above. Therefore, this method is promising as a new method for forming an InSb-based crystal film. .

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このGaAs
の半導体基板を使用した従来のInSb結晶膜の形成方
法によると、ホール素子として要求される高いシート抵
抗値を確保するためには、InSb結晶膜の厚さを0.
1〜0.3ミクロン程度にする必要があるが、GaAs
基板に近いほどInSb結晶膜には多くの結晶欠陥が存
在するため、現実には、その移動度は、10,000〜
23,100cm2 /Vs程度の低いレベルにとどまっ
ているのが実態である。
SUMMARY OF THE INVENTION However, this GaAs
According to the conventional method for forming an InSb crystal film using a semiconductor substrate of No. 1, in order to secure a high sheet resistance value required for a Hall element, the thickness of the InSb crystal film is set to 0.1.
It is necessary to make it about 1 to 0.3 microns, but GaAs
The closer the substrate is to the substrate, the more crystal defects are present in the InSb crystal film.
Actually, it remains at a low level of about 23,100 cm 2 / Vs.

【0012】また、ホール素子の出力であるホール電圧
は、ホール素子の移動度と磁束密度の積に比例するた
め、磁性体を利用して集磁させることにより、磁束密度
を高くすることが一般に行なわれている。例えば、In
Sb結晶膜を2枚のフェライト板で挟むことにより集磁
率は向上する。しかし、GaAs基板が存在すると、そ
のGaAs基板の厚さ分だけフェライト板間の距離が遠
くなり、集磁率の大幅な向上は期待できない。
Since the Hall voltage, which is the output of the Hall element, is proportional to the product of the mobility of the Hall element and the magnetic flux density, it is generally common to increase the magnetic flux density by using a magnetic material to collect the magnetic flux. Is being done. For example, In
When the Sb crystal film is sandwiched between two ferrite plates, the magnetic flux collection rate is improved. However, when a GaAs substrate is present, the distance between the ferrite plates is increased by the thickness of the GaAs substrate, and a significant improvement in the magnetic flux collection cannot be expected.

【0013】従って、本発明の目的は、GaAsのよう
なIII-V族化合物の半導体基板の上にInSb系の半導
体結晶膜を成長させる方法において、InSb系結晶膜
に対し高いシート抵抗と高い移動度とを同時に付加する
ことのできるInSb系結晶膜の形成方法と、これを活
用した高性能なInSb系半導体素子およびその製造方
法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for growing an InSb-based semiconductor crystal film on a semiconductor substrate of a III-V compound such as GaAs, which has a high sheet resistance and a high mobility with respect to the InSb-based crystal film. It is an object of the present invention to provide a method for forming an InSb-based crystal film that can simultaneously add the degree of temperature, a high-performance InSb-based semiconductor device utilizing the same, and a method for manufacturing the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、Sbを含まないIII-V族化合物の半導体
基板の上にInSbを含むIII-V族化合物の半導体結晶
膜を成長させ、この半導体結晶膜の前記半導体基板の反
対側の面に他の基板を接着し、前記半導体基板を除去す
ることを特徴とするInSb系結晶膜の形成方法を提供
するものである。
According to the present invention, a semiconductor crystal film of a group III-V compound containing InSb is grown on a semiconductor substrate of a group III-V compound containing no Sb. Another method is to provide a method for forming an InSb-based crystal film, characterized in that another substrate is bonded to the surface of the semiconductor crystal film opposite to the semiconductor substrate and the semiconductor substrate is removed.

【0015】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、磁性体基板と、この磁性体基板に接着されたInS
bを含むIII-V族化合物の半導体結晶膜から成る所定の
形状の動作層と、この動作層に設けられた電極とより構
成され、前記半導体結晶膜は、Sbを含まないIII-V族
化合物の半導体基板の上にInSbを含むIII-V族化合
物の半導体結晶膜を成長させ、前記半導体基板を除去す
ることによって形成されたものであることを特徴とする
InSb系ホール素子を提供するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a magnetic substrate and an InS bonded to the magnetic substrate.
an operating layer of a predetermined shape composed of a semiconductor crystal film of a III-V compound containing b, and an electrode provided on the operation layer, wherein the semiconductor crystal film is a III-V compound containing no Sb. The present invention provides an InSb-based Hall element characterized by being formed by growing a semiconductor crystal film of a group III-V compound containing InSb on a semiconductor substrate and removing the semiconductor substrate. is there.

【0016】さらに、本発明は、上記の目的を達成する
ため、Sbを含まないIII-V族化合物の半導体基板の上
にInSbを含むIII-V族化合物の半導体結晶膜を成長
させ、この半導体結晶膜の前記半導体基板の反対側の面
に他の基板を接着し、前記半導体基板を除去し、前記半
導体結晶膜を所定の形状に加工することによってホール
素子としての動作層を形成し、この動作層に対して電極
を形成することを特徴とするInSb系ホール素子の製
造方法を提供するものである。
Further, according to the present invention, in order to achieve the above object, a semiconductor crystal film of a III-V compound containing InSb is grown on a semiconductor substrate of a III-V compound containing no Sb. Another substrate is bonded to the surface of the crystal film opposite to the semiconductor substrate, the semiconductor substrate is removed, and the semiconductor crystal film is processed into a predetermined shape to form an operation layer as a Hall element. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an InSb-based Hall element, wherein an electrode is formed on an operation layer.

【0017】上記のSbを含まないIII-V族化合物半導
体としては、GaAsが代表的に使用されるが、他の具
体的材料としては、たとえば、InAs,InP,Ga
Pなどを挙げることができる。
As the group III-V compound semiconductor not containing Sb, GaAs is typically used. Other specific materials include, for example, InAs, InP, and Ga.
P and the like.

【0018】半導体基板上へのInSb系結晶膜成長の
ために使用される装置としては、分子線エピタキシャル
成長装置、有機金属気相成長エピタキシャル成長装置、
真空蒸着装置等が考えられる。
As an apparatus used for growing an InSb-based crystal film on a semiconductor substrate, a molecular beam epitaxial growth apparatus, a metal organic chemical vapor deposition epitaxial growth apparatus,
A vacuum evaporation device or the like is conceivable.

【0019】InSb系結晶膜を他の基板に対して接着
させるための接着手段としては、エポキシ系接着剤やポ
リエステル系接着剤のような硬化型接着剤、あるいは、
嫌気性接着剤など各種の有機質接着剤の使用が適切であ
る。
As the bonding means for bonding the InSb-based crystal film to another substrate, a curable adhesive such as an epoxy-based adhesive or a polyester-based adhesive, or
The use of various organic adhesives such as anaerobic adhesives is appropriate.

【0020】ベース部材となるためにInSb系結晶膜
と接着させられる他の基板としては、たとえば、磁性体
であるフェライトなどがこれに使用される。また、外部
磁界に対する出力特性の線形性を得るために、ガラスや
セラミックスなどの非磁性体を用いてもよい。
As another substrate to be adhered to the InSb-based crystal film so as to be a base member, for example, ferrite which is a magnetic material is used for this. Further, a non-magnetic material such as glass or ceramics may be used in order to obtain linearity of output characteristics with respect to an external magnetic field.

【0021】半導体基板をエッチングによって除去した
後、InSb系結晶膜をエッチングし、これにより結晶
膜を薄膜化することによって、InSb系結晶膜に対し
高いシート抵抗を付加することは、本発明の好ましい実
施形態である。
It is preferable in the present invention to add a high sheet resistance to the InSb-based crystal film by removing the semiconductor substrate by etching, etching the InSb-based crystal film, and thereby thinning the crystal film. It is an embodiment.

【0022】半導体基板の除去方法としては、半導体基
板を選択的液相エッチングにより除去する方法が好まし
く、エッチング液としてはたとえば、基板がGaAsの
場合には、硫酸・過酸化水素系等の公知のものであれば
よい。なお、エッチング処理の前に半導体基板を所定の
厚さまで機械的に研削しておいて、そのあとでエッチン
グ処理を施すことにより、半導体基板除去作業の効率を
高めることは可能である。
As a method for removing the semiconductor substrate, a method for removing the semiconductor substrate by selective liquid phase etching is preferable. For example, when the substrate is made of GaAs, a known sulfuric acid / hydrogen peroxide system or the like is used. Anything should do. Note that it is possible to increase the efficiency of the semiconductor substrate removing operation by mechanically grinding the semiconductor substrate to a predetermined thickness before the etching process and performing the etching process thereafter.

【0023】また、InSb系結晶膜のエッチング液と
しては、フッ酸・過酸化水素・水系、塩化第二鉄・塩酸
系、塩化第二鉄水溶液、乳酸・硝酸系、硝酸・塩酸・水
系等の公知のエッチング液が使用できる。
Examples of the etchant for the InSb crystal film include hydrofluoric acid / hydrogen peroxide / water system, ferric chloride / hydrochloric acid system, ferric chloride aqueous solution, lactic acid / nitric acid system, nitric acid / hydrochloric acid / water system and the like. Known etching solutions can be used.

【0024】半導体基板に対するInSb系結晶膜の成
長厚さは、成長厚さが厚いほど成長層表面の移動度が回
復して高くなる傾向にあるため、少なくとも100nm
以上に設定することが望ましい。しかし、厚すぎると、
結晶成長時間が長くなる,エッチングによる薄膜化に時
間がかかる等、生産性が悪くなるため、10μm以下に
設定することが望ましい。
The growth thickness of the InSb-based crystal film on the semiconductor substrate is at least 100 nm because the larger the growth thickness, the more the mobility of the growth layer surface tends to recover and become higher.
It is desirable to set above. But if it ’s too thick,
It is desirable to set the thickness to 10 μm or less because the productivity is deteriorated, for example, the crystal growth time becomes longer, the thinning by etching takes time, and the like.

【0025】ホール素子の動作層に形成される電極とし
ては、InSb系動作層に対して密着性に富んだTi若
しくはAlを使用することが好ましく、また、この電極
の表面は、ワイヤーボンディング性を良好にする意味か
ら、Auを最表面層とした多層構造とすることが望まし
い。
It is preferable to use Ti or Al, which has high adhesion to the InSb-based operation layer, as an electrode formed on the operation layer of the Hall element, and the surface of this electrode has a wire bonding property. From the viewpoint of improving the quality, it is desirable that the multilayer structure has Au as the outermost surface layer.

【0026】ホール素子の動作条件と使用環境とに耐え
られるものであれば、電極を導電性有機材料によって構
成してもよい。
The electrodes may be made of a conductive organic material as long as they can withstand the operating conditions and operating environment of the Hall element.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】次に、図によって本発明の実施の
形態を説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0028】図1は、InSb結晶膜の形成手順を示し
たもので、まず、(a)のように、GaAsから成る半
導体基板1に対し、分子線エピタキシャル成長装置によ
り膜厚1.2ミクロンのInSb結晶膜2を形成する。
FIG. 1 shows a procedure for forming an InSb crystal film. First, as shown in FIG. 1A, a 1.2 μm thick InSb film is formed on a semiconductor substrate 1 made of GaAs by a molecular beam epitaxial growth apparatus. A crystal film 2 is formed.

【0029】この時点におけるInSb結晶膜2の移動
度は、45,000cm2 /Vsであり、また、そのシ
ートキャリア濃度は2.8×1012cm2 であり、シー
ト抵抗値は50オームであった。
At this point, the mobility of the InSb crystal film 2 is 45,000 cm 2 / Vs, the sheet carrier concentration is 2.8 × 10 12 cm 2 , and the sheet resistance value is 50 ohm. Was.

【0030】次に、(b)のように、InSb結晶膜2
の半導体基板1の反対側の面にエポキシ系接着剤3を塗
布し、これに磁性体のフェライト基板4を接着した後、
GaAs半導体基板1を機械的に研削した。
Next, as shown in (b), the InSb crystal film 2
After applying an epoxy-based adhesive 3 to the surface on the opposite side of the semiconductor substrate 1 and bonding a magnetic ferrite substrate 4 thereto,
The GaAs semiconductor substrate 1 was mechanically ground.

【0031】次いで、所定の厚さまで研削された半導体
基板1に対してGaAsのエッチング液として公知の硫
酸・過酸化水素系のエッチング液を作用させ、これによ
って、(c)のように、GaAsの半導体基板1を完全
に除去した。
Then, a known sulfuric acid / hydrogen peroxide-based etchant is applied to the semiconductor substrate 1 ground to a predetermined thickness as a GaAs etchant, thereby forming a GaAs etchant as shown in FIG. The semiconductor substrate 1 was completely removed.

【0032】半導体基板1を除去した後、InSb結晶
膜2の諸特性を測定したところ、移動度49,000c
2 /Vs、シートキャリア濃度2.3×1012
2 、およびシート抵抗56オームと、いずれも半導体
基板1を除去する前よりも改善されており、本発明によ
る効果が確認された。
After the semiconductor substrate 1 was removed, various characteristics of the InSb crystal film 2 were measured.
m 2 / Vs, sheet carrier concentration 2.3 × 10 12 c
Both the m 2 and the sheet resistance were 56 ohms, which were better than before the semiconductor substrate 1 was removed, and the effect of the present invention was confirmed.

【0033】これは、GaAs半導体基板1との界面層
が消失することによって、余計なキャリアが発生しなく
なるためである。
This is because the disappearance of the interface layer with the GaAs semiconductor substrate 1 prevents generation of unnecessary carriers.

【0034】なお、本実施例においては、InSb結晶
膜2の厚さを、エッチングによってさらに薄くすること
が行なわれた。なお、エッチング液は上述した公知のエ
ッチング液のいずれでもよいが、本実施例では、49%
フッ酸:30%過酸化水素:水=1:1:12を更に水
で100倍に希釈したものを用いた。
In the present embodiment, the thickness of the InSb crystal film 2 was further reduced by etching. The etching solution may be any of the above-mentioned known etching solutions, but in this embodiment, 49%
Hydrofluoric acid: 30% hydrogen peroxide: water = 1: 1: 12 was further diluted 100 times with water.

【0035】図2の(a)、(b)は、図1(a)〜
(c)で形成されたInSb結晶膜2の厚さと移動度お
よびシート抵抗との関係、および結晶膜2の厚さとシー
トキャリア濃度との関係をまとめたものである。
FIGS. 2A and 2B show FIGS.
9 summarizes the relationship between the thickness of the InSb crystal film 2 formed in (c) and mobility and sheet resistance, and the relationship between the thickness of the crystal film 2 and sheet carrier concentration.

【0036】これらのグラフによれば、エッチング進行
による結晶膜2の薄膜化とともにシートキャリア濃度は
リニアに低下していき、シート抵抗はシートキャリア濃
度と移動度との積の逆数に比例するため上昇する。移動
度は表面散乱(電子が結晶中ではなく結晶表面を走る現
象)が支配的になる数十nm程度の厚さまで約50,0
00cm2 /Vsを維持するはずであるが、本実施例で
は厚さ200nm以下で移動度が急激に低下してしまっ
た。これは、InSb結晶膜のエッチングのばらつき
(表面の凹凸)が膜厚に対して無視できなくなり、極端
に薄い部分では表面散乱が支配的になったためであると
考えられる。
According to these graphs, the sheet carrier concentration decreases linearly as the crystal film 2 becomes thinner due to the progress of etching, and the sheet resistance increases because it is proportional to the reciprocal of the product of the sheet carrier concentration and the mobility. I do. The mobility is about 50,0 to a thickness of about several tens nm where surface scattering (the phenomenon that electrons run on the crystal surface instead of in the crystal) becomes dominant.
Although the value should be maintained at 00 cm 2 / Vs, in the present example, the mobility was sharply reduced at a thickness of 200 nm or less. This is considered to be because the variation in etching (irregularities on the surface) of the InSb crystal film cannot be ignored with respect to the film thickness, and the surface scattering becomes dominant in extremely thin portions.

【0037】従って、エッチングのばらつきが小さいエ
ッチング技術を開発すれば、この移動度の急激な低下は
改善されるものと予測される。実際の使用に当たって
は、素子に要求されるシート抵抗値からInSb結晶膜
の厚さを設定することが必要であるが、本発明によれ
ば、移動度が50,000cm2 /Vsで、シート抵抗
が500Ω/sq、更には1,000Ω/sqのホール
素子の実現が可能となる。シート抵抗が高いほど、消費
電力を小さくでき、また、ホール素子の十文字型感磁面
の幅を大きくするか、長さを短かくすることが可能とな
って、ホール電圧の高出力化(高感度化)を図ることが
できるようになり、従来にはない優れた特性のホール素
子を構成することが可能となる。このGaAsの半導体
基板を除去した後のInSb結晶膜に対するエッチング
処理による薄膜化は、本発明においてはほとんどの実施
の形態において採用される。
Therefore, if an etching technique with a small variation in etching is developed, it is expected that this rapid decrease in mobility will be improved. In actual use, it is necessary to set the thickness of the InSb crystal film from the sheet resistance value required for the element. According to the present invention, the mobility is 50,000 cm 2 / Vs and the sheet resistance is Can be realized as a Hall element of 500 Ω / sq, and further, 1,000 Ω / sq. As the sheet resistance increases, the power consumption can be reduced, and the width or length of the cross-shaped magnetic sensing surface of the Hall element can be increased or shortened. Sensitivity), and it is possible to form a Hall element having excellent characteristics which has not been achieved in the past. This thinning of the InSb crystal film by the etching process after removing the GaAs semiconductor substrate is adopted in most embodiments of the present invention.

【0038】なお、図2(b)に示した従来例は、Ga
Asの半導体基板の上にInSb結晶膜を形成した従来
タイプにおけるInSb結晶膜厚とシートキャリア濃度
との関係を示したもので、本発明の実施例に比べると、
従来例のキャリア濃度は高く、両者間には明確な差が認
められる。
The conventional example shown in FIG.
It shows the relationship between the InSb crystal film thickness and the sheet carrier concentration in a conventional type in which an InSb crystal film is formed on a semiconductor substrate of As. Compared with the embodiment of the present invention,
The carrier concentration of the conventional example is high, and a clear difference is observed between the two.

【0039】図3は、本発明によるInSb系ホール素
子の一実施形態を示したもので、上述した図1(c)の
工程を引き継いだものである。
FIG. 3 shows an embodiment of the InSb-based Hall element according to the present invention, which is a continuation of the above-described step of FIG.

【0040】エッチング処理によって厚さを150nm
にまで薄肉化されたInSb結晶膜2は、フォトリソプ
ロセスにより十字状の動作層2′に加工された後、この
動作層2′の十字の腕のそれぞれの端部に、オーミック
電極形成プロセスによって、最下層Ti、最表面層Au
の電極5を形成される。
The thickness is 150 nm by the etching process.
The InSb crystal film 2 which has been thinned to the above shape is processed into a cross-shaped operation layer 2 ′ by a photolithography process, and then, at each end of the cross arm of the operation layer 2 ′, an ohmic electrode formation process is performed. Lowermost layer Ti, outermost layer Au
Is formed.

【0041】その後、絶縁膜、ダイシング、ダイボンデ
ィング、ワイヤーボンディングおよび樹脂モールド等の
通常の工程(図示せず)を経て、所定のInSb系ホー
ル素子が製造された。
Thereafter, through a normal process (not shown) such as an insulating film, dicing, die bonding, wire bonding, and resin molding, a predetermined InSb-based Hall element was manufactured.

【0042】以上のようにして製造されたInSb系ホ
ール素子の特性によれば、薄膜化後のInSb結晶膜の
移動度は42,000cm2 /Vs、シートキャリア濃
度は0.5×1012cm2 、そして、シート抵抗は29
7オームと、高い移動度のままで顕著に高抵抗にするこ
とができ、全体として高い性能のホール素子を構成する
ことができた。
According to the characteristics of the InSb-based Hall element manufactured as described above, the mobility of the thinned InSb crystal film is 42,000 cm 2 / Vs, and the sheet carrier concentration is 0.5 × 10 12 cm. 2 and the sheet resistance is 29
The resistance could be significantly increased with the high mobility of 7 ohms, and a high-performance Hall element could be constructed as a whole.

【0043】また、InSb結晶膜内での厚さのばらつ
きは±10%以下の高い水準に維持され、歩留も高く、
有利な条件のもとでホール素子を製造することができ
た。
The thickness variation in the InSb crystal film is maintained at a high level of ± 10% or less, the yield is high,
A Hall element could be manufactured under advantageous conditions.

【0044】また、InSb系ホール素子の上に更にフ
ェライト板(図示せず)を設け、そのフェライト板とフ
ェライト基板4とでInSb結晶膜2を挟むことによ
り、集磁率を向上させることができる。その場合、Ga
As基板(厚さ150μm〜600μm)を残したまま
のホール素子に比べると、集磁率(磁束密度)は3倍以
上にも達し、その結果、従来にはない高いホール電圧を
得ることができる。
A ferrite plate (not shown) is further provided on the InSb-based Hall element, and the InSb crystal film 2 is sandwiched between the ferrite plate and the ferrite substrate 4 to improve the magnetic flux collection. In that case, Ga
Compared with a Hall element in which an As substrate (having a thickness of 150 μm to 600 μm) remains, the magnetic flux collection (magnetic flux density) reaches three times or more, and as a result, a higher Hall voltage than ever before can be obtained.

【0045】なお、上述の実施の形態においてはホール
素子について述べたが、本発明において得られるInS
b結晶膜は、磁気抵抗素子などの半導体素子にも適用で
きる。磁気抵抗素子の場合、その磁気感度がInSb結
晶膜の移動度に比例するため、本発明により得られる高
移動度のInSb結晶膜を用いることにより、従来には
ない高感度の磁気抵抗素子を得ることができる。
In the above-described embodiment, the description has been given of the Hall element.
The b crystal film can be applied to a semiconductor element such as a magnetoresistive element. In the case of a magnetoresistive element, the magnetic sensitivity is proportional to the mobility of the InSb crystal film. Therefore, by using the high mobility InSb crystal film obtained according to the present invention, an unprecedented high sensitivity magnetoresistive element is obtained. be able to.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるIn
Sb系結晶膜の形成方法、およびInSb系ホール素子
およびその製造方法によれば、Sbを含まないIII-V族
化合物の半導体基板の上に、InSbを含むIII-V族化
合物の半導体結晶膜を成長させ、この結晶膜に他の基板
を接着した後、Sbを含まないIII-V族化合物の半導体
基板を除去するので、高移動度のInSb結晶膜を残存
させることが可能となる。
As described above, in accordance with the present invention, In
According to the method of forming an Sb-based crystal film, and the method of manufacturing an InSb-based Hall element and a method of manufacturing the same, a semiconductor crystal film of a III-V compound containing InSb is formed on a semiconductor substrate of a III-V compound containing no Sb. After growing and bonding another substrate to this crystal film, the semiconductor substrate of the III-V compound not containing Sb is removed, so that a high mobility InSb crystal film can be left.

【0047】従って、これにより、従来のGaAsの半
導体基板を使用したもののように、界面に低移動度の層
が存在することがなくなることから、InSb系結晶膜
を薄肉化したときに高い移動度を維持することができ、
さらに、InSb結晶膜の薄膜化が可能であることによ
って高いシート抵抗が保証されることになる。
Accordingly, unlike the conventional GaAs semiconductor substrate, a layer having a low mobility does not exist at the interface. Therefore, when the thickness of the InSb-based crystal film is reduced, a high mobility is obtained. Can be maintained,
Further, since the InSb crystal film can be made thin, a high sheet resistance is guaranteed.

【0048】以上の結果、入出力インピーダンスが大き
く、かつ集磁効果が大きく、高ホール電圧を出力できる
高性能のInSb系ホール素子を提供することが可能と
なる。
As a result, it is possible to provide a high-performance InSb-based Hall element which has a large input / output impedance, a large magnetizing effect, and can output a high Hall voltage.

【0049】また、磁気抵抗素子に適用した場合には、
極めて高感度なInSb系磁気抵抗素子を提供すること
ができる。
When applied to a magnetoresistive element,
An extremely sensitive InSb-based magnetoresistive element can be provided.

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

【図1】本発明によるInSb結晶膜の形成方法におけ
る一実施形態説明図であり、(a)〜(c)はその手順
を示す。
FIG. 1 is an explanatory view of one embodiment of a method for forming an InSb crystal film according to the present invention, and (a) to (c) show the procedure.

【図2】本発明の実施例におけるInSb結晶膜の厚さ
と諸特性との関係を示したグラフであり、(a)は結晶
膜厚さと移動度およびシート抵抗との関係、(b)は結
晶膜厚さとシートキャリア濃度との関係を示す。
FIGS. 2A and 2B are graphs showing the relationship between the thickness of an InSb crystal film and various characteristics in an example of the present invention, wherein FIG. 2A shows the relationship between the crystal film thickness and mobility and sheet resistance, and FIG. The relationship between the film thickness and the sheet carrier concentration is shown.

【図3】本発明によるInSb系ホール素子とその製造
方法を示す一実施形態説明図であり、(a)は平面図、
(b)は正面図である。
3A and 3B are explanatory views of one embodiment showing an InSb-based Hall element and a method of manufacturing the same according to the present invention, wherein FIG.
(B) is a front view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs半導体基板 2 InSb結晶膜 3 接着剤 4 フェライト基板 5 電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 GaAs semiconductor substrate 2 InSb crystal film 3 Adhesive 4 Ferrite substrate 5 Electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Sbを含まないIII-V族化合物の半導体基
板の上にInSbを含むIII-V族化合物の半導体結晶膜
を成長させ、 この半導体結晶膜の前記半導体基板の反対側の面に他の
基板を接着し、 前記半導体基板を除去することを特徴とするInSb系
結晶膜の形成方法。
1. A semiconductor crystal film of a III-V compound containing InSb is grown on a semiconductor substrate of a III-V compound containing no Sb. A method for forming an InSb-based crystal film, comprising bonding another substrate and removing the semiconductor substrate.
【請求項2】前記半導体結晶膜は、前記半導体基板の除
去後にエッチングされることによって薄膜化され、これ
によって所定のシート抵抗特性を有する結晶膜とされる
ことを特徴とする請求項第1項記載のInSb系結晶膜
の形成方法。
2. The semiconductor film according to claim 1, wherein said semiconductor crystal film is thinned by being etched after said semiconductor substrate is removed, thereby forming a crystal film having a predetermined sheet resistance characteristic. The method for forming an InSb-based crystal film according to the above.
【請求項3】基板と、この基板に接着されたInSbを
含むIII-V族化合物の半導体結晶膜から成る所定の形状
の動作層と、この動作層に設けられた電極とより構成さ
れ、前記半導体結晶膜は、Sbを含まないIII-V族化合
物の半導体基板の上にInSbを含むIII-V族化合物の
半導体結晶膜を成長させ、前記半導体基板を除去するこ
とによって形成されたものであることを特徴とするIn
Sb系半導体素子。
3. An operating layer having a predetermined shape formed of a semiconductor crystal film of a group III-V compound containing InSb adhered to the substrate, and an electrode provided on the operating layer. The semiconductor crystal film is formed by growing a semiconductor crystal film of a III-V compound containing InSb on a semiconductor substrate of a III-V compound not containing Sb, and removing the semiconductor substrate. Characterized in that:
Sb-based semiconductor element.
【請求項4】前記半導体結晶膜は、前記半導体基板の除
去後にエッチングされることによって薄膜化され、これ
により所定のシート抵抗特性を付加されたことを特徴と
する請求項第3項記載のInSb系半導体素子。
4. The InSb semiconductor device according to claim 3, wherein said semiconductor crystal film is thinned by being etched after said semiconductor substrate is removed, whereby a predetermined sheet resistance characteristic is added. Series semiconductor element.
【請求項5】Sbを含まないIII-V族化合物の半導体基
板の上にInSbを含むIII-V族化合物の半導体結晶膜
を成長させ、 この半導体結晶膜の前記半導体基板の反対側の面に他の
基板を接着し、 前記半導体基板を除去し、 前記半導体結晶膜を所定の形状に加工することによって
半導体素子としての動作層を形成し、 この動作層に対して電極を形成することを特徴とするI
nSb系半導体素子の製造方法。
5. A semiconductor crystal film of a group III-V compound containing InSb is grown on a semiconductor substrate of a group III-V compound not containing Sb. Adhering another substrate, removing the semiconductor substrate, processing the semiconductor crystal film into a predetermined shape to form an operation layer as a semiconductor element, and forming an electrode on the operation layer. I
A method for manufacturing an nSb-based semiconductor device.
【請求項6】前記半導体結晶膜は、前記半導体基板の除
去後にエッチングされることによって薄膜化され、これ
により所定のシート抵抗特性を有する薄膜とされること
を特徴とする請求項第5項記載のInSb系半導体素子
の製造方法。
6. The semiconductor crystal film according to claim 5, wherein said semiconductor crystal film is thinned by being etched after said semiconductor substrate is removed, thereby forming a thin film having a predetermined sheet resistance characteristic. A method for manufacturing an InSb-based semiconductor device.
JP00445498A 1998-01-13 1998-01-13 Method for forming InSb-based crystal film, and InSb-based semiconductor device and method for manufacturing the same Expired - Fee Related JP3458687B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP00445498A JP3458687B2 (en) 1998-01-13 1998-01-13 Method for forming InSb-based crystal film, and InSb-based semiconductor device and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP00445498A JP3458687B2 (en) 1998-01-13 1998-01-13 Method for forming InSb-based crystal film, and InSb-based semiconductor device and method for manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11204855A true JPH11204855A (en) 1999-07-30
JP3458687B2 JP3458687B2 (en) 2003-10-20

Family

ID=11584613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP00445498A Expired - Fee Related JP3458687B2 (en) 1998-01-13 1998-01-13 Method for forming InSb-based crystal film, and InSb-based semiconductor device and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3458687B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010267840A (en) * 2009-05-15 2010-11-25 Hioki Ee Corp Method of manufacturing hall element, and hall element
CN113745268A (en) * 2021-08-06 2021-12-03 苏州矩阵光电有限公司 Monolithic integrated Hall circuit
CN113758993A (en) * 2021-08-06 2021-12-07 苏州矩阵光电有限公司 Two-dimensional detection circuit integrated with array type Hall element
WO2022242611A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-24 苏州矩阵光电有限公司 Compound semiconductor hall element and manufacturing method therefor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010267840A (en) * 2009-05-15 2010-11-25 Hioki Ee Corp Method of manufacturing hall element, and hall element
WO2022242611A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-24 苏州矩阵光电有限公司 Compound semiconductor hall element and manufacturing method therefor
CN113745268A (en) * 2021-08-06 2021-12-03 苏州矩阵光电有限公司 Monolithic integrated Hall circuit
CN113758993A (en) * 2021-08-06 2021-12-07 苏州矩阵光电有限公司 Two-dimensional detection circuit integrated with array type Hall element

Also Published As

Publication number Publication date
JP3458687B2 (en) 2003-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2557998B2 (en) InAs Hall effect element
CN110931629A (en) Structure for growth of aluminum nitride with high scandium-doped concentration
Li et al. Epitaxial Liftoff of Wafer‐Scale VO2 Nanomembranes for Flexible, Ultrasensitive Tactile Sensors
WO2012117778A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
CN108039406B (en) Magnetic sensor, preparation method and use method thereof
JPH0461729A (en) Micro-size vacuum tube
JP3458687B2 (en) Method for forming InSb-based crystal film, and InSb-based semiconductor device and method for manufacturing the same
JPWO2004077585A1 (en) Semiconductor sensor and manufacturing method thereof
JP2010050467A (en) Method of manufacturing semiconductor thin-film element
JP2000138403A (en) Thin film magnetic sensor
JP3332417B2 (en) Hall element and method of manufacturing the same
JP6130672B2 (en) Hall element, method of manufacturing the same, and magnetic sensor
CN116519175B (en) Flexible device for growing GaN-based nanowires based on Si substrate and preparation method
JP3180378B2 (en) Method of manufacturing semiconductor thin film and method of manufacturing semiconductor magnetoresistive element
JP5135612B2 (en) Semiconductor element
CN205004354U (en) III - V compound semiconductor hall element of clan
JP2005005615A (en) Method for manufacturing diamond electronic element
JP2004022678A (en) Magnetoresistive semiconductor element and its manufacturing method
WO2022242611A1 (en) Compound semiconductor hall element and manufacturing method therefor
JPH08204250A (en) Semiconductor device
JP2597105Y2 (en) Hall element
CN106848056B (en) A kind of Hall element and preparation method thereof
JPH11251657A (en) Magnetic sensor and its manufacture
CN113759296A (en) Magnetoresistive sensor integrated circuit and method of manufacturing the same
JP2001228229A (en) Magnetic impedance effect element

Legal Events

Date Code Title Description
S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080808

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090808

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees