JPS5837981A - 磁気抵抗素子およびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高感度の半導体式磁気抵抗素子、およｋの製
造方法に関するものである。

磁気に感応する素子は、非接触の位置検出器として多く
の応用分野があり、従来からホール素子や磁気抵抗素子
として種々の墓のものが実用化されている。そのうち、
特に高感度のものとして、次の２種の磁気抵抗素子があ
る。

ひとつは、ｌｍＳｂ　結晶中にＮｉＳｂ　　Ｏ針状結晶
を溶融帯域法によって析出させたバルクを、この針状結
晶の長軸方向と直向する方向に長手方向をもつように短
冊状に切り出し、両端にオーミ、りな電極を設けて磁気
抵抗素子とするものである。もうひとつの型のものは、
５〜１０μの厚さのＩｎＳｂ　納品薄片を用意し、これ
を適切な支持基板に接着剤で貼付したのち、ＩｎＳｂ　
　結晶層がほぼ等間隔の帯状になるよう部分的にＩｎＳ
ｂ　　層をエツチングで除去する。このようにして形成
されたｌｍＳｂ　層間の溝に金属メッキまたは蒸着し、
オーミ、りな電極を設けて磁気抵抗素子とする。

しかし、上記第１のものにおいては、ＩｎＳｂ結晶中に
析出させるべきＮｌＳｂ　　Ｏ針状結晶の形状と量の制
御が甚しく困難で特性のそろった磁気抵抗素子を歩留よ
く製造することは難しい。

また、前記第２のものにおいては、ＩｎＳｂ　　単結晶
薄片に溝部を形成し、さらに溝部に金属を充填させる必
要があることから、Ｉ　ｎｓｂ　単結晶薄片の厚みは５
〜１０μに限定せざるを得ない。

また、特殊な研磨技術を用いたとしても、製造工程中で
の歩留は極端に悪いものであった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、非常に高歩
留で、希望する特性を有し、非常に特性のそろった高感
度磁気抵抗素子を再現性よく製造することができる磁気
抵抗素子さらにその製造方法を提供しようとするもので
ある。

すなわち、この発明に係る磁気抵抗素子は、サファイヤ
などの絶縁基板上に真空蒸着法、スノ々、タリング法イ
オンビームデポジシ、ン法、クラスタフィオンビーム法
、或いは分子線エピタキシャル法などの薄膜形成方法に
よってＩｎＳｂ　　の単結晶薄膜層を成長させ、写真蝕
刻技術を用いて希望する形状に蝕刻し、さらに真空蒸着
法および写真蝕刻法によって金属接続部およびオーミッ
ク接触部を形成して製造されるものである。

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。第
１図（、）〜（ｄ）は、その製造過程を説明するもので
、まず、第１図（、）に示すように面方位（ＩＴＯ２）
の鏡面研磨仕上げのサファイヤ単結晶絶縁基板１ノ上に
、基板温度を望オしくけ２５０℃以上に保ちながら、イ
オンビームス・母ツタリング法によって膜厚が約１μの
ＩｎＳｂ　　単結晶薄膜層１２を形成する０次に集積回
路などの製造技術である写真蝕刻法によって、第２図６
）に示すように、サファイヤ絶縁基板上に、ＩｎＳｂ　
　単結晶の互いに独立した１００μ角の正方形の単位薄
膜層１２ｍ、１；２ｂｇｌ：ｌｃ・・・が並ぶように、
ＩｎＳｂ　　単結晶薄膜層１２を基板１１部に達するま
で除去して、溝１４ｈ、１４ｂ。

１４ｅ・・・を形成する０次に、第１図（、）に示すよ
うに、す７アイヤ絶縁基板の単位薄膜層１２ｓ。

１２ｂ、１２ｅ・・・が並ぶ面上にアンチモン入シの金
の薄膜層１３を真空蒸着法によりて成膜する。更に、写
真蝕刻法を用いて第１図（ｄ）に示す如く、単位薄膜層
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・相互の隣シ合う辺どうし
にかぶさる部分のみを残して、アンチモン入りの金の薄
膜層１３を部分的に除去する。こうして、サファイヤ絶
縁基板１１上の多数の正方形状のＩｎＳｂ　　単結晶単
位薄膜層１２ｍ、１２ｂｐ１２ａ・・・を電気的に直列
に接続するような金の薄膜１３　ａ　ｐ　１３　ｂ　ｅ
１３ｃ・・・による金属接続部が形成され、第２図に斜
視図で示すような磁気抵抗素子が完成される。

上記の薄膜形成技術においては、（１丁０２）面のサフ
ァイヤ単結晶基板上に、第３図に示すようなＺｎＢ型（
１００）方位のＩｎＳｂ　　がエピタキシャルに成長す
る。このときの結晶性は、スバ、り電力と基板温度でほ
ぼ制御可能であり、抵抗体として用いるＩｎ８ｂ　　単
結晶薄膜層１２ｍ。

１２　ｂ　ｅ　１２　ｅ・・・の１μＳ度の薄い層を、
再現性良く形成することができる。従って、上記のよう
にして磁気抵抗素子を製造すれば、従来のＩｔｓＳｂ　
　結晶中にＮｉ　Ｓｂ　　の針状結晶を成長せしめたバ
ルクから抵抗体を切シ出して作られた素子に比べ、単結
晶特有の特性のそろりた高感度磁気抵抗素子を製作でき
る。また、工ｎＳｂ　　単結晶板を絶縁基板上に貼付け
、更に、特殊な研磨技術を用いて機械的に薄くする従来
の方法に比べ、非常に均一に薄膜化でき、再現性良く、
圧ｊｕ的に高歩留に製作できる。さらに、このようにし
て製造された磁気抵抗素子の半導体部の形状及び製造は
、結果として、厚みが非常に薄くなシ、また製造工程中
で、サファイヤ絶縁基板とＩｎＳｂ単結晶薄膜間に接着
剤にあたるものが存在しない。

尚、上記実施例では、絶縁基板としてサファイヤを、ま
た磁気抵抗体の薄膜層としてＩｎＳｂ単結晶の場合につ
いて述べたが、薄膜については、ｍ−ｖ族゛半導体であ
れば特にＩ　ｎｓｂ　　に限定されるものではない、ま
た絶縁基板においては、その表面に成長させる半導体薄
膜との格子不整合が比較的少なければスピネル等の結晶
性絶縁基板でもよく、さらに現在研究中であるグラフオ
エピタキシー理論が現実に可能な工業的技術となれば、
非晶、質基板を用いても、この発明の本質は何ら損われ
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）〜（ｄ）は、この発明の一実施例に係る磁
気抵抗素子の製造方法を説明する図、第２図は上記製造
方法によりて製作された磁気抵抗素子を示す斜視図、第
３図はＩｎｃｈ　　単結晶単位模式図である。 １１・・・サファイヤ単結晶絶縁基板、１２ｍ。 １２　ｂ　、　１２　ｅ　−ＩｎＳｂ　　単結晶の単位
薄膜、１３＊、１３ｂ、１３ｅ・・・アンチモン入り金
薄膜０ 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦（ａ） （ｂ） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁基板上に第■−ｖ族半導体結晶を成長させ互
   いに間隔を設定して形成した複数の結晶薄膜層と、この
   結晶薄膜層相互間の間隔部を接続するように上記絶縁基
   板上に形成した金属層とを具備したことを特徴とする磁
   気抵抗素子・（２）絶縁基板上に第■−ｖ族半導体の結
   晶薄膜層を形成する第１の工程と、上記薄膜層を直列的
   に配列された複数の独立した単位薄膜層とする複数の区
   画溝を形成する第２の工程と、この複数の単位薄膜層を
   含む全面に金属導体薄膜を形成する第３の工程と、この
   第３の工程で形成された金属導体薄膜の上記単位薄膜層
   に対応する部分を除去する第４の工程とを備えたことを
   特徴とすｂ磁気抵抗素子の製法。