JPS5948970A - 磁電変換素子 - 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】 本発明は、ホール素子や磁気抵抗、素子等の磁電変換素
子に関し、特に結晶成長した半導体薄膜により形成した
磁電変換素子に関する。

このイ１ｎの磁電変換素子として用いられる半導体薄膜
にはＩｎＳｂ　（インジウム・アンチモン）、ＪｎＡＳ
　（インジウノ、ひ素）、ＧａＡｓ（ガリウムひ素）を
用すており、真空蒸着法、ＣＶＤ法等により製造場れて
いる。

第１図はセラミック基板を用い、真空蒸着法によって得
られたホール素子の断面図を示している。図において、
１はセラミック基板であ）、基板１上にＩｎＳｂによシ
成る竿導体薄＃２を真空蒸着法によって形成されている
。そして半導体薄膜２上の一部及び基板ｌ上ｉ／ＣＡ　
Ｉ３電極膜３を蒸着によって形成し、更に電極膜３が形
成されていない露出した半導体薄ｍ２の表面を保護する
ためにＡＩＪｉＯｓの保護＃４を当該表面上に形成する
。保護膜３けこの表面から廷長して電極ＩＩＩ　ａ上の
一部にも形成される。最後に全体をモールド挽脂５によ
りプラスチック成形し、図に示すホール素子を得る。

′まだ、第２図Ｑまフェライト基板を用いたホール素子
の断面図を示し、フェライト基板１上の全面にＡＩＪＯ
ｓ　による酸化膜６を堆積させ、酸化膜６上の一部にＩ
ｎＳｂの半導体薄膜２を真空蒸着法によって結晶畑せ、
以下第１図と同様ＫＡｌ箪極膜３、ＡＡ２０．の保護膜
４を順次形成し、電極膜３が載置されていない半導体薄
膜２の略中心部上にある保護膜４上に集束器７を固着し
、全体ケモールド樹脂５によりプラスチック成形したも
のである。

ここで第１図に示したセラミック基板１を用いたホール
素子はＩｎＳｂ半導体薄膜の成長面を一担銑面研磨し、
ＣＶＤ法や真空蒸着法等により、半導体薄膜を結晶成長
させ、その後、フォトエツチングにより感値部パターン
を形成するか、結晶成長時にマスタ蒸着して感磁部パタ
ーン舌・形成している。１だ、−電極膜３や保題膜４も
同様にフォトエツチング及びマスクＭＭによりパターン
形成し、−素子ごとに基板を切断し、分離して組立てを
行なう。

一方、第２図に示すフェライト方板１を用いたときは、
セラミック基板と製造方法はほとんど変らないが、フ゛
エライト基也１上に半導体薄膜２の結晶成長を促進する
ためにＡｌ２Ｏ５による酸化膜６を形成し、更に感度を
上げるために集束器７を保護ｊ漠４を介して半導体薄膜
上に固着している。

かかる磁１れ変換素子の半導体薄膜に要求される特性と
して高い移動度と大きいホール定数を合わせ持つことが
必吸であり、例えばホール素子では積感匣を晶ぐする／
こめ、ホール定数を大きくしなければならず、同時に移
動度もｉ自ければ最大磁束密度感度、糸−ル出力、変換
効率がいずれも大きくなる。また、磁気抵抗糸子では抵
抗変化率を太きぐするために移動度の商いことが条件で
あるが、同時にホール定数か高いと素子の２乗感度や＋
Ｍ線感度を犬きくすることができる。

一般に、この半導体薄膜の林料としては、工ｎＳｂ＋Ｇ
ａＡｓ１使用しているが、’　Ｉｎ　Ｓｂでは厚さ１．
４μで基板にシリコンを用−たときホール定数は２００
〜２５０ｃ！ｎ／Ｃ１移動度は約２００００　ｃｍ’／
　Ｖｓｅ　ｃとなシ、移動度は非常に大きいもののホー
ル定数が低い。また、ＧａＡｓでは上記と同じ条件でホ
ール定数は３０００　ｃｍ／ｃ移動度は約４０００　ｃ
ｍ、／Ｖｓ　ｅ　ｃ　　となり、ホール定数は大きいも
のの移動度艇小さい。従って、要求される各特性の全て
を満足する素子を得ることができなかった。

本発明は叙上の点に鋒み成されたものであり、半導体薄
膜としてＩ　ｎ４−ＷＧａ’ＡＳ　ｂ　（０（ｘ（０，
４）を用いることによシ、高移動度、高ホール定数を得
、秋感度や磁束密度感度が大幅に向上した磁電変換素子
を提供するものである。

以下、本発明を図面とともに説明する。

第３図は本発明の実施例を示す図であシ、シリコン基板
１の表面全体にｓ　ｉ０２の半導体酸化膜８をＲＦスパ
ッタリング、熱酸化、ＣＶＤ法等によシ堆積させ、更に
この半導体酸化膜８上にＡｌ、０３による金媚酸化膜６
をＲＦスパッタリング、ＣＶＤ法等によシ堆積畑せる。

そして、ｘ　ｘ− この金属酸化膜６の表面にＩｎ、−ｘＧＢ六Ｓｂ（ただ
しＯ＜ス＜　０．４　’）の半導体薄膜２を蒸着法、Ｃ
ＶＤ法等により結晶成長させる。

更に、半導体酸化膜２の一部及びＡ　１２　Ｕｓ膜６上
にアルミ電極膜３を蒸発により形成し、電極膜３が形成
きれていない露出した半導体薄膜２０表面を保護するた
めにＡ　１１　ｔ　Ｏｓの保護７Ｉ！Ｊ　４を堆積させ
、全体をモールド樹脂５でプラスチン（インジウム・ガ
リウム・アンチモン）の変数※は、ＧａＳｂ　のｍａｉ
１％を示し、例えばＸ＝０．２であれば、Ｇａ、Ｓｂ＝
２０ｍｏＡ’Ｊｉを示す。また丼に対するホール定数と
移動度は互いに逆の増減を示し、矢→増大に対してホー
ル定数→増大、移動度→減小の関係となり釜→減少はそ
れぞれ、減少、増大となる。

磁電変換素子として使用できる≠の上限は、０．４　　
（ＧａＳｂ４０ｍｏ１％）が適ａ−Ｃあ′ル。更ニホー
ル素子として使用するには、Ｏ（Ｗ＜：０．２が好適で
あり、下記に第３図の構造によるホール素子において丼
の値に対するホール定数と移動度のデータを示す。

シリコン基板１　　　厚さ　４００μ ｓ　ｉ　０２　膜６　　　　　　　＃　　６０００ＡＡ
Ｊ２０ｓＭ６　　　　　　　＃　　３０００ＡＩＪ、−
、Ｇａ５５ｂ膜２　　　＃　　１．４μＡ１１ｙ’ｓ保
護膜５　　　１　　３０００ＡＸ ％ｃａＳｂｍｏｌｌ’Ｅ）　　　ホール定数砧）移動Ｉ
ｆｆ　（＝ｎ％ｓ　ｅ　ｃ）０．１５　　　　　　　　
　５６５　　　　　　　　１６００００．１９　　　　
　　　　　７００　　　　　　　　　１００００なお、
上記の実施例において、Ｓｉ基板１上のＳ　ｉ　Ｑ２膜
８は、その上のＡｌ２Ｏ３膜６上に均一なＩｎ４−’４
Ｇａｓｓｂ膜２を形成させるために形成したものであり
、またｈｌｔｏｓｌ換６は良質なｉＸ　　　　Ｘ Ｉ　ｎ＋−舛ＧａＨ８ｂ膜２を形成させるために形成し
たものであるが、Ａｌ２Ｏ，膜をＩｎ接Ｓｉ基板１上に
若干厚く形成してもよい。また、第１図に示すセラミッ
ク基板ｆ　／Ｊｌいてこの上に１亘接、或１ｘ　χ いＨＡ　１２　Ｏ３膜を介して■ｎ４−　Ｘ　Ｇ　ａ　
Ｘｉ　Ｓ　ｂ膜を形成してもよく、第２図に示すように
フェライト基板を用いてＡｌ２Ｏ３膜上に形成してもよ
い。

更に第３図の構造において保護膜４上に集束器を［−・
１ンＢしてもよい。

第４１ＸＩ及び第５図はそれぞれ上記対＝　０．１５の
（！：きり実施例のホール素子と、第２図に示すフェラ
イト基板及びシリコン基板を用いたときのＩｎＳｂ膜の
厚さを１．４μでのホール素子と比較した磁束密度対ホ
ール電圧特性及び入力電流対ホール電圧特性を示す。

第４図で明らかなとおり、本発明によるＩｎ。

１’Ｘ −ＮＧａ袖ｓｂ膜によるホール素子は、感度、直線性と
もに他の素子と比較して大幅に向上しており、特に直線
性については１０　ＫＧａｕｓ＋ｓ程度の磁束密度まで
良好々線系性をもっている。

また、第５図からも本発明による素子は良好な特性を示
し、特にＳｉ基板を用い、たＩｎＳｂ膜のホール素子と
比較して約２．５倍に感度が向上しており、またフェラ
イト基板を用いたＩｎＳｂ膜のホール素子と比較して直
線性も大幅に向上している。

上述の説明において、基板をシリコン、フェライト、セ
ラミックの実施例を述べたが、ガラス、アルミ板、鉄板
等の他の非磁性体或いは磁性体を用いてもよい。まだ、
ホール素子に限らず磁気抵抗素子に適用できる。

以上のとおり、本発明によれば半導体薄膜上ｌＸ　　　
　ｘ してＩ　ｎｔ−ＸＧ　ａ　％Ｓ　ｂを用い、これを基板
上に結晶成長させた従来の磁電変換素子と比較して、ホ
ール定数及び移動度とも大きな埴が得られ、抗感夏、磁
束密度感度、直線性等が向上した。

【図面の簡単な説明】

第１１図、第２図は従来の磁電変換素子（ホール素子）
を示す図、第３図は本発明による磁電変換素子の実施例
を示す図、第４図は本発明による素子と従来の素子とを
比較した磁束密度対ホール出力電圧特性図、第５図は本
発明による素子と従来の素子とを比較した入力端子対ホ
ール出力重圧特性図である。 １・・・・・・基板　　　　　２・・・・・半導体薄膜
３　・・・　・・・　’Ｆ４ｉ　４＆　膜　　　　　　
　　　　　　　４　・・・　　・・　イ呆　］１換５・
・・モールド樹脂　６・・・・・・Ａ７２０３膜７・・
・・・・・・４μ束器　　　　８・・・・・・５ｉ２０
３１関尚許出願人　　パイオニア株式会社 第１　ｉ；、１ ；ｉ”ｔ　２２　ｉ２１ ．１ジ３１χ１ ５委１１−宇（Ａ））４Δ□ 万釦ｔ−才（Ａ）ＨＡ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁性材料まだは非磁性材料の基板上に直接、或いは金属
   や半導体の酸化膜を介し、■ｎ、”−ｘＱａ＃Ｓｂ（た
   だし０＜ｉ（０，４）の半導体薄膜を結晶成長したこと
   を特徴とする磁電変換素子。