JPS59202674A - インジウム−アンチモン系薄膜の製造方法 - Google Patents

インジウム−アンチモン系薄膜の製造方法

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JPS59202674A
JPS59202674A JP58077266A JP7726683A JPS59202674A JP S59202674 A JPS59202674 A JP S59202674A JP 58077266 A JP58077266 A JP 58077266A JP 7726683 A JP7726683 A JP 7726683A JP S59202674 A JPS59202674 A JP S59202674A
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JP
Japan
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indium
antimony
thin film
film
mobility
Prior art date
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JP58077266A
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English (en)
Inventor
Keiji Kuboyama
久保山 啓治
Takeki Matsui
雄毅 松居
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Asahi Kasei Corp
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Asahi Kasei Kogyo KK
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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】 本発明はイン/ラム−アンチモン系薄膜の製造方法、さ
らに詳しくいえば、移動度及び抵抗がともに高いインジ
系薄膜アンチモン系薄膜を容易に製造する方法に関する
ものである。
インジウム−アンチモン化合物(以下工nSbと略す)
の結晶薄膜は、他の化合物半導体、例えば工nAs (
移動度30.000cnVV 、 sec )やGaA
s(移動度7,000c4/V Hsee  )に比べ
て非常に高い移動度す々わち78.000c4/ V 
−secを有するだめ、ホール素子や磁気抵抗効果素子
の素材として好適であることが知られ、最近ダイレクト
ドライブモーター用の位置検出装置として、あるいはV
TRや音響機器の部品として注目を浴びるようになって
きた。
ところで工nSbは■−V族化合物半導体としてよく知
られた物質であり、ホール素子や磁気抵抗効果素子とし
て利用するには、インジウムのアンチモノに対する原子
数比が1.00の結晶であることが必要不可欠の条件で
あり、かかる条件を満足する場合にその特性が高度に発
揮されると考えられ、かかる考えに立脚して多くの研究
がなされてきた。
これに対し、本発明者らは、先にインジ系薄膜アンチモ
ン系薄膜を基板上に成長させるに蟲っては、インジウム
のアンチモノに対する原子比が1.0ではなり、1.1
〜1.7というインジウムが過剰の範囲が好都合である
ことを明らかにした(特開昭57−162378号、特
開昭57−166026号公報)。そして、インジウム
を著しく過剰にして移動度が非常に優れたもの、すなわ
ち移動度が60 + OOOcrl/ V・Secに達
するものを作成することができだ。
ところで、ホール効果を考えるときには、ホール係数R
とホール移動度μmとが重要なパラターターとなる。例
えば添附図面に示すようにインジウム−アンチモン系薄
膜をパターニング及び電極付けを行って測定サンプルと
し、金めつきにより電極a、a′ を入力電極、電極b
 、 b’を出力電極として設け、入力電極を定電流電
源Iに接続した時の出力電極間に生じる電圧をV Hi
とし、入力電極を定電圧電源Vに接続した時の出力電極
間に生じる電圧をVHvとすると、Vn工とVHv  
とはそれぞれ次の式で与えられる。ただし、図において
tはパターンの長さ、■fはパターンの幅であり、また
式中のtは試料の膜厚である。
VHv−μHBV・−−f         (2)を 上式(1) (2)において、Bは印加される外部磁場
の磁束密度、■は試料に流される電流で■は試料に印加
される電圧、fは試料の形状因子である。そしてRHは
試料のホール係数であり、μヨは試料のホール移動度で
ある。式(1)から分るように出力電圧は電流の流れる
材料の厚さに反比例するので、高感度のホール素子や磁
気抵抗効果素子を作るに当っては薄膜を用いた方がよい
捷だインジウム−アンチモン系薄膜はその禁制帯の幅が
狭いので前記式(1)のホール係数RHは温度により著
しく変化し、実用上は定電流出力電圧V、工の温度依存
性が犬である。一方前記式(2)のホール移動度軸は温
度によシ比較的変化し々いので、実用上インジウム−ア
ンチモン系薄膜のホール素子は専ら定電圧下で用いられ
る。そのため高い移動度の薄膜が要望されている。
ところで、インジウム−アンチモン系薄膜を用いてホー
ル素子や磁気抵抗素子を作るに当り、最近の動向として
これらの素子の消費電力の低減化が要請されており、し
だがって基板上に形成された薄膜の移動度が高く、しか
も抵抗の高いものが要求されている。すなわち、図に示
されるパターンの入力抵抗R工、は で表わされるから、形状による抵抗調整の限界を考える
と高いホール係数の薄膜が要望されている。
これに関連し、本発明者らは先に薄膜をGa1−yIn
ySb系とすることによって、 ホール係数を高める方
法を提案したが、この方法においては、薄膜を三元系に
するため移動度が低下するという欠点があり、必ずしも
十分に満足しうるものではなかった。
本発明者らは、このような事情に鑑み、移動度を低下さ
せないで薄膜を高抵抗化する方法について鋭意研究を重
ねた結果、単体のインジウム量を減少することによ見ホ
ール係数が高くなって、高抵抗化することを見出し、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、基板上に、■nSbの結晶と単体
インジウム結晶との複合結晶から成り、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
にあるインジウム−アンチモン系複合結晶薄膜を蒸着に
より形成させ、次いでアンチモンを蒸着することを特徴
とするインジウム−アンチモン系薄膜の製造方法を提供
するものである。
本発明方法によると抵抗及び移動度ともに高い薄膜を容
易に得ることができる。
本発明においては、まずインジウム−アンチモン系薄膜
中の全インジウム、すなわちInSb中のインジウムと
単体インジウムの合計のアンチモンに対する原子比が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。これはこの範囲のものは範囲外のものに比べて特
に高い移動度を示し、実用的な薄膜を形成しうるためで
ある。さらに前記の原子比が1.1未満の場合には、も
ろい薄膜が得られ結晶性も悪くて、ノイズレベルも高く
、また」、7を超えるとピンホールや凝集が生じ、工業
的生産性の低下をもたらす。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、かつ高移動度である上に、ノイズレベルの低
い均一性のよいものとなる。
次に、前記のようにインジウムが極めて過剰であるイン
ンウムーアンテモン系複合結晶薄膜に、さらにアンチモ
ンのみを蒸着する。その結果、前記の複合結晶中の単体
インジウムがInSbとなり、移動度が低下することな
く、高抵抗の薄膜が得られる。この場合、複合結晶中の
単体インジウムは、後から蒸着したアンチモノの量によ
って、かなりの量若しくはほとんど全部が工nSbとな
っていることがX線回折及び電子顕微鏡観察により確認
された。このようにして、結果的には前記の原子比が1
.0に近いインジウム−アンチモン系薄膜が得られるこ
とになる。しかしながら、最初から原子比が1.0にな
るように蒸着条件を設定すると、前記のような特性及び
結晶性の優れた薄膜は得られない。しだがって、いった
ん前記の原子比が1.1〜1.7の範囲にある結晶性の
良好な薄膜を形成させたのち、アンチモンを蒸着して、
最終的に原子比が1.0に近い薄膜とすることが本発明
の重要なポイントである。
本発明方法により得られた薄膜の構造は、InS b層
上に塊状の工nSb及びインジウムが点在するか、該層
上に塊状のInSbが点在するものである。しかし、前
記原子比が極めて1.0に近くなった場合には、塊状の
構造物はほとんどみられない。
本発明方法を実施するに蟲り、最初のインジウム−アン
チモン系複合結晶薄膜を形成させる方法として、先に本
発明者らが提案した方法(特開昭57−166026号
公報、同57−173934号公報)に基づき、インジ
ウムとアンチモンの飛散及び基板温度を別々に制御する
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、基板温度の上昇彦どの手段が有
用である。
本発明においては、まずインジウムとアンチモンとを、
アンチモンに対するインジウムの原子比が1,1〜1.
7の範囲になるように、通常300〜520℃の温度範
囲に保たれた基板上に、好ましくは1.0〜10 A/
 sec  の範囲の蒸着速度でもって蒸着を行い、イ
ンジウム−アンチモノ系複合結晶薄膜を形成させる。次
いで適当な基板温度のもとてアンチモンを蒸着する。こ
の際前記の複合結晶薄膜中の単体インジウムがすべてI
nSbに変換するのに十分な量、すなわち最終的にアン
チモンに対するインジウムの原子比が1.0になる量の
アンチモンを蒸着することが好ましい。!!た、単体イ
ンジウムがInSbとなる割合は、基板温度及び単体イ
ンジウムの大きさによりがなり異なる。この割合を大き
くするためには、基板温度を工nSbの融点近傍まで上
げる必要がある。また、単体インジウムの大きさが数μ
m程度のときは数分間で工nSbとなってし捷うのに対
し、10μm程度になると数分間では完全には工nsb
とはならず、10分間以上の蒸着時間が必要になる。い
ずれにしても、アンチモンを蒸着しないで単体インジウ
ムの多いものよりは、アンチモンを蒸着して単体インジ
ニウムを減らしたものの方がホール係数は大きくなる。
本発明方法によって得られる薄膜をホール素子又は磁気
抵抗効果素子として用いるためには、膜厚は5,0OO
A−10μm、好ましくは0.6−2.0μmの範囲内
にするのが好ましい。薄膜が厚すぎると抵抗が低くなる
し、薄すぎると移動度が低下する。
本発明のインジウム−アンチモン系薄膜は、通常絶縁基
板好寸しくは結晶性基板上に担持させた形で製品化され
る。このよう々基板としては、例えば石英カラス、ホウ
ケイ酸ガラス、ナトリウムガラス、サファイア、フン化
カルシウム、塩化ナトリウム、雲母、ガリウムヒ素など
が用いられる。
このようにして得られた本発明のインジウム−アンチモ
ン系薄膜は、そのままで、あるい(dフェライトなどの
別の基板への貼付又は転写し、パターニング、電極付け
することによって、ホール素子や磁気抵抗効果素子など
の半導体装置に加工することができる。また、本発明の
薄膜は、例えば移動度50,000ci/ V −se
c、ホール係数5ooCd/Cという極めて優れたもの
であり、この薄膜を使用した装置は極めて微弱な電流で
非常に高い感度を示す。
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 6枚のウェーハーが同心円上に設置でき、回転する基板
ホルダーを有する真空蒸着装置を使用して蒸着を行った
。基板温度はウエーノ・−上10胡の個所に設けられた
白金−ロジウムサーモカソプルで検知され、壕だ別のサ
ーモカップルを制御用に設けたつ 基板としては雲母を用いた。原料のインジウムとアンチ
モノはいずれもフルウチ化学社製6−Hのものを用いた
蒸着に当っては、最初に真空度を7X10’torrに
し、基板温度を430℃に設定し、蒸着時間は30分間
で最終温度を510℃にした。そしてその間の基板温度
上昇速度を蒸着開始後0〜10分、12〜20分、22
〜30分は1〜b10〜12分は12〜b は6〜b アンチモンの方がインジウムより多く基板に到達するよ
うにし、アンチモンを1.14、インジウム1.8?蒸
着した。
次いで基板温度を2℃/卿で上昇させながら、アンチモ
ンを10分間で1.02蒸着した。
得られた膜の移動度μHは49+ 000 ca/ V
 −sec、ホール係数RHは4 s o cr!/ 
cであった。′この膜をX線回折によシ調べたところ1
.InSbの結晶のみで、単体インジ尭つムの結晶はみ
られなかった。
なお、後からアンチモンを蒸着しないものは、RHが3
10 crtl/ Cであり、単体インジNウムの結晶
がみられ、工n5b(111)ピーク強度に対し、イン
ジウム(101)ピーク強度が16%であった。
実施例2 実施例1において、後半の基板温度を5℃/ minで
上昇させながら、アンチモンを4分間で0.91蒸着さ
せる以外は、実施例1と同様にして薄膜を形成させた。
得られた膜の特性は、移動度51 + 000CrI/
 V・sec 、、ホール係数370 art/ Cで
あった。−またX線回折によるインジウム(101)ピ
ークの工n5b(111)ピークに対する割合は6,8
%であった。
実施例3 24枚のウエーノ・−がプラネタリ−型に設置でき、回
転する基板ホルダーを有する真空蒸着装置を使用して蒸
着を行った。
基板及び原料は実施例1と同様としだ。蒸着に当っては
、最初に真空度を2X 10 ’torrと、して基板
温度を350℃に設定し、蒸着時間は45分で最終温度
を490℃にした。そしてインジウム1.2゜?、アン
チモンを1.0?蒸着し、次いで基板温度を540℃ま
で上げながら、5分間でアンチモンを0.27蒸着した
(なお、温度は表示値で実際の温度はこれよりも低い)
得られた膜の移動度μHは27.400ct/V −S
ec 、。
ホール係数RHは450cd/Cであった。
これらの膜5枚のウエーノ・−を原子吸光分析したとこ
ろ、インジウムとアンチモンの原子組成比FIn/ F
sb= 1.03±0.05であった。
々お、アンチモンを後から蒸着しない場合は、pHは2
7,700ca/V−eec X RHは280 ar
t/ C’IF工n/Fsbは1.29±0.06であ
った。
比較例 前半の蒸着量をインジウム1.11、アンチモン1.1
7とし、後半の蒸着量をアンチモン0.17として実施
例3と同様に蒸着した。得られた膜のpHは5,300
Cm/V−seCXRHは240CTJ:L/CXF工
/Fsbは1.01であった。
、実施例4 実施例3における後半の最終基板温度を530℃とする
以外は、実施例3と同様にして薄膜を形成させた。
得られた膜の特性はpH26,900Ca/V−Sec
RH42ocd/cであり、インジウム(101) ピ
ークの工nSb (ltt)に対する割合は1.3%で
あった。
【図面の簡単な説明】
図は半導体の特性を測定するだめのパターンであって、
図中符号Aは受感部、a、a’は入力電極、b 、 b
’は出力電極である。 特許出願人 旭化成工業株式会社 代理人 阿 形  明 W−1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 基板」二に、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成り、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
    囲にあるインジウム−アンチモン系複合結晶薄膜を蒸着
    により形成さぜ、次いでアンチモンを蒸着することを特
    徴とするインジウム−アンチモン系薄膜の製造方法。
JP58077266A 1983-04-30 1983-04-30 インジウム−アンチモン系薄膜の製造方法 Pending JPS59202674A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990007789A1 (en) * 1986-04-01 1990-07-12 Masahide Oshita Thin film of intermetallic compound semiconductor and process for its production
JP2000138403A (ja) * 1998-08-28 2000-05-16 Asahi Chem Ind Co Ltd 薄膜磁気センサ―

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WO1990007789A1 (en) * 1986-04-01 1990-07-12 Masahide Oshita Thin film of intermetallic compound semiconductor and process for its production
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