JPS6034829B2

JPS6034829B2 - 磁電変換素子とその製造法

Info

Publication number: JPS6034829B2
Application number: JP53124111A
Authority: JP
Inventors: 卓佐々木; 馨大村; 武夫木村; 哲弘楠瀬
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1978-10-11
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1985-08-10
Also published as: JPS5550677A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電極部あるいはショートバー部などの導体部
が、新規な構造を有しており、特性にバラッキがなく、
高精度な磁電変換素子およびその製造方法に関するもの
である。

一般に、磁電変換素子は基板上に、ｍ族とＶ族の元素を
主体とした化合物半導体等の感磁性半導体薄膜を、エッ
チングなどで所望のパターンに形成しついで、該パター
ンに感磁部と電極部などの導体部を形成して作られてい
る。

従来、この導体部の形成にはフオトレジスト法により、
レジストのマスクを形成し、そののち金属を蒸着あるい
はメッキすることによって、所望の形状の導体部を形成
するという方法がとられている。こうして製作された素
子は、高精度であるがフオトレジスト塗布、光照射、現
像、リンス、蒸着、レジスト除去などと複雑な工程を必
要とし、コスト高になるという欠点があった。一方、化
合物半導体にスクリ−ン印刷法で直接導電性樹脂を印刷
し、導体部と形成する方法も考えられるが、解像力は普
通には３本／肌と悪く、また密着性にも問題があるので
、この方法で製作された素子は精度や信頼性に問題があ
ると考えられている。

かかる状況にかんがみ、本発明者らはかって化合物半導
体薄膜表面に、適当なエネルギーを照射することによっ
て、被照射部を導体化し、これによって導体部を形成し
た素子を提案した。

この方法によれば、エネルギーの照射部は、未図射部に
比べ、比抵抗が大きく下がり、かつ２０本／柵という高
解像力を有しているため、高精度の導体部形成が可能で
あるが、その比抵抗の低下の割合は、エネルギー強度、
照射時間、周囲の温度、雰囲気など照射条件によって、
微妙に影響をうけ金属同様の低比抵抗導体を、均一に形
成するためには、これらの条牛のコントロールが非常に
難しい。

従って、この方法で大面積を一度に処理しようとすると
、周辺部と中心部では、照射条件１に若干の違いがあり
、このためこの方法で製作された素子は、導体部の特性
にある程度のバラッキが生じ、素子自体の特性もバラッ
クことはやむを得なかった。本発明者らは、かかる問題
を鱗決すべ〈研究を進めた結果、化合物半導体薄膜の表
面に適当な量のヱネルギーを照射すると、その被照射部
は導体化するだけでなく、未照射部に比して選択的に、
導電性樹脂が付着し、その結果照射部分は、導体化され
た化合物半導体と導電控樹脂の二層からなる導体部とな
り、単にエネルギーを照射した場合よりも、はるかに特
性が均一な導体部が形成されるということを見し、出し
、本発明をなすに至った。

導電性樹脂が、選択的に付着するというのは次のような
ことである。

基板上に、所定の形状に形成された化合物半導体薄膜表
面に、所定のパターン状にエネルギーを照射すると、被
照射部は比抵抗が下がり導体化する。

ここで、化合物半導体全面に、導電性ペーストを薄く一
様に塗布し、その後軽くガーゼなどでふきとると、化合
物半導体表面からは、導電性樹脂は‘まくりし、エネル
ギーの被照射部だけに導電性樹脂が付着することを言う
。

このような選択性が生ずるのは、エネルギーの照射によ
って、化合物半導体の組成の一部変化しすることによっ
て、被照射部の導電性ペーストに対するぬれ易さ、選択
性が生ずるとも考えられるし、あるいは組成の一部が変
化する際、表面に微細な孔が生じ、未照射部と表面状態
が違ってくるためとも考えられる。上記のような導電性
ペーストの選択性を利用することによって、被照射部に
は導体化された半導体層と、導電性樹脂層の２層構造を
もった導体部が形成される。この２層構造からなる導体
部の特性は、理由は明確でないが、従来の導体化された
半導体層の１層からなる導体部よりも、はるかに特性が
均一で低い抵抗値をもっており、しかも驚くべきことに
半導体部と、オーミツクコンタクトを保っている。

このような特性の均一な導体部は、エネルギー照射によ
る導体化された半導体層と、その上に付着した導電性樹
脂層が、２層構造をつくり、その相乗効果によってはじ
めて実現されるものである。

また、本発明による導体部形成の精度は、２０本／肌と
極めて高精度を有している。

以上のように、本発明ではフオトレジスト法のような複
雑な工程を必要とせずに、特性が均一で低抵抗値の導体
部を極めて高精度で形成することが可能である。

このため本発明の磁電変換素子は、低コストにもかかわ
らず、特性が均一で、しかも極めて高精度である。特に
、磁気抵抗素子に応用された場合、ショートバー部の抵
抗値を下げることができるので、上記の特徴に加えて、
更に高感度でもあるというメリットが生ずる。例として
、本発明による磁気抵抗素子の製作を図面を使って説明
する。

第１図は、ショートバーを有する磁気抵抗素子のパター
ン図であって、２はエネルギー照射で導体化された導体
部、３は半導体薄膜部分である。

ａの電極部及びｂのショートバ一部分に、クロムマスク
を利用して、エネルギーをパターン状に照射すると、電
極部ａおよびショートバー部２の部分は、比抵抗が下が
り導体化する。ここで、素子全面に薄く導電性ペースト
を塗布した後、軽くふきとると導電性樹脂は３の半導体
薄膜部分には付着せず、導体部２の部分へ選択的に付着
し、この部分に非常に良好な導体部となる。このときの
様子を第２図に示す。次に第３図に示すようにリード線
５を電極部から引き出し、磁気集東用チップ６を素子中
央に位置させて、全体をモールド剤７でモールドする。
第３図の３に示される感磁性半導体薄膜は、ｍ族とＶ族
の元素の組合・せから成る化合物半導体の単結晶又は多
結晶から成り、単結晶の研磨、気相成長法、液相成長法
、夏空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等
の方法を用いて作ることが出来る。該薄膜の厚さは、製
造される素子及びその特性によって定められるが、好ま
しくは０．２〜５仏である。

半導体の多数キャリャのホール移動度は、大きいものが
好ましく、５０００の／Ｖ・Ｓｅｃ以上の電子移動度を
常温にて有しているものは特に好ましい。また、好まし
い化合物半導体としては、ｌｎＳｂ，ｌｎＡｓ，ＧａＡ
ｓ，ｌｎＰ，Ｇａｐ，ｌｎＳｂＳｎ系、ｌｎＳｂＧａ系
、ｌｎＳｂ−ＮｉＳｂ系等の単結晶又は多結晶がある。
第３図４に示されるように磁電変換素子の基板に対する
制限はない。

一般に、磁電変換素子に用いるものはすべて用いること
が出来るが、好ましいものとして、強磁性体基板、樹脂
基板、ガラス、セラミック、マィカ等の基板がある。こ
れらは必要に応じて耐水性をますためにＳｉ○を蒸着す
るなどの表面処理を有してもよい。基板上に、前記半導
体薄膜を形成する方法としては、基板上への半導体の真
空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、気相
成長による薄膜生成、液相成長による薄膜生成等があり
、又、こうして形成された薄膜をはがして、所望の基板
上へ接着する場合もある。

更に、単結晶のうすく研磨した薄膜を基板上に接着する
ことも好ましく行なわれる。本発明では、エネルギー照
射によって被照射部を導体化し、かつ選択的に導電性樹
脂が付着するようにすることによって、任意のパターン
状に２相横造の導体部を形成する。

このときに用いるエネルギーとしては、強力なフラッシ
ュ光、レーザー光等が好ましい。

エネルギーを、形成する導体部の形状に対応されて、パ
ターン状に照射す方法としては、マスクを用いる方法と
、スキャニング法がある。

マスクを使用する場合は、通常用いられているクロムマ
スクなどが用いられる。

これらは、使用するエネルギーによって適当なものを選
択することができる。また、照射するエネルギー強度、
および照射時間には、使用する半導体薄膜の種類、厚さ
、結晶性等によって決める好ましい領域がある。

短時間に、極めて強力なエネルギーを照射すると化合物
半導体薄膜が、すべて除去されてしまう可能性があるし
、また反応に極端に弱いエネルギーを長時間照射しても
、導体化はおこらない。

例えば、厚さ１．０仏のｌｎＳｂ蒸着薄膜に、クセノン
ランプでエネルギーを照射する場合は、照射時間１００
仏〜５００仏ｓｅｃ、コンデンサー容量４００ぷＦ、照
射電圧２０００〜３０００Ｖ程度が好ましい。しかし、
単にエネルギー照射だけによって導体部を形成する場合
に比べて、本発明の方法によれば、エネルギー強度、照
射時間の特容値はかなり大きくとれる。第３図の１に示
されるような導電性樹脂には、有機バインダーに金属微
粉末を混入させて、導電性を付与したものが使用される
。

有機バインダーには、熱硬化型および熱可塑型いずれで
も良く、ェポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリィミド樹脂
、ポリアミドィミド樹脂などが好ましく使用でき、特に
、アクリル樹脂などの熱可塑型のものが好ましい。

金属微粉末は、Ａｇ，ｌｎ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ａｕなどや、あるいはそのうちいくつかを混合したもの
が使用できるが、安定性などを考慮すると、特に、Ａｇ
，Ａｕ，ｌｎなどが好ましい。

また、金属微粉末の平均粒径が、使用する化合物半導体
薄膜の厚み以下のものが好ましく、特に１／３以下のも
のが好ましい。また、導電性樹脂の有機バインダーと金
属微粉末の組成比には、選択性と接着力の点からみた最
適値があり、その付近の組成比を持ったものが望ましい
。

この最適組成比は、使用する化合物半導体、有機バイン
ダー、金属微粉末の種類によって決まるが、ｌｎ，Ｓｂ
、ポリビニルブチラール、Ａｇを使用した場合、最適組
成は重量比でポリビニルプチラール１に対し、Ａｇ１９
であった。

この導電性樹脂を塗布するときには、これをペーストの
形で使用するのが良く、塗布厚は１〜２０仏程度が好ま
しい。

塗布方法は、はけ、ガラス棒、金属ローラーなどで、直
接塗布してもよいし、スビンナ−などで塗布してもよい
。

化合物半導体上の導電性樹脂を除去する方法としては、
紙、布、ゴム、プラスチックなどの材質からできたへら
、はけ、ローラーなどで直接ふき落としても良いし、ま
た、圧縮された空気などをふきつけて、吹きとばしても
よい。

これらの方法は導電性樹脂の接着性に合わせて適宜選択
することができる。第３図の６に示される磁気集東用チ
ップは、外部磁束を有効に、感滋部上へ集東させること
を目的としており、特に高感度を要求される場合以外は
なくてもよい。

材質はパーマロイフェラィトなどが好ましい。５のリー
ド線引き出し‘こは、そのまま導電性ペーストで接続す
ることができる。

７のモールド剤としては、通常用いられているェポキシ
樹脂が好ましい。

上記の説明では、例としてショートバーを有する磁気抵
抗素子について説明したが、第４図のような化合物半導
体薄膜を感磁部に持つホール素子パターンの電極部形成
にも利用できる。

本発明を応用したホール素子は、入出力抵抗のバラツキ
が非常に少ないというメリットがある。

実施例１マィカ上に厚さ０．８〃の１ｎＳｂの多結晶
半導体薄膜を基板温度４１０００で、黍着した。

次に、常温で、０．２仏のＳｉ○をｌｎＳｂの表面に蒸
着したのち、この薄膜を厚さ０．５側のフェライト基板
上に旭化成ェポキシ樹脂を用いて接着したのち熱硬化し
、マイカをはくり除去した。こうして、フェライト基板
上に、ｌｎＳｂ感磁性半導体薄膜を形成した。これを中
１肌、長さ１１肌の長方形に切り出したものを電極およ
びショートバーのパターンを有するクロムマスクを用い
て照射電圧２２５０Ｖ、放電用コンデンサー４００山Ｆ
、パルス中３５０山ＳＥＣで、ワセノンフラッシュ光を
当て、１０本／帆の割合で、中５０山のショートバーを
３０本、および奥行４側の電極部を両側に形成し第１図
の如きパターンを得た。次に、ポリビニルプチロール１
ｇ、平均粒径７００△のＡｇの微粒子１９ｇからなる導
電性ペーストを全面にぬり、軽くガーゼでこすって、第
２図の如き磁気抵抗素子を、２の固製作し、靴Ｇの磁束
密度をかけたときの感度の平均値を表１に示した。比較
のため同様な形状で、導体部はクセノンランプで照射し
ただけで形成した磁気抵抗素子２０コの平均値も付記す
る。

表１実施例２実施例１において、導電性ペーストを下のようなものに
かえて、同じ形状の磁気抵抗素子２０コを製作し日本ベ
ル／ックス社製ェポキシ樹脂（ＸＡ−１１０８）０．舷
、および硬化剤（ＨＶ−１０５）０．後中に７．０ｇの
平均粒径７００Ａ微粉末を混入し、よくかくはんしたも
のを、導霞性ペーストとした。

基本抵抗は、１７２０土２０であり、雛Ｇの磁束密度を
加えた時の感度は、１０２％士１％であった。実施例
３マィカ上に厚さ１．０仏のｌｍＡｓの多結晶半導体薄膜
を蒸着した。

次に、常温で、０．２〃のＳｉ○をｌｎＡｓの表面に蒸
着したのち、この薄膜を厚さ０．５側の鉄基板上に旭化
成ェポキシ樹脂を用いて接着したのち熱硬化し、マィカ
をはくり除去した。こうして、鉄基板上に、ｌｎＡｓ感
磁性半導体薄膜を形成した。つぎに、フオトェッチング
の手法を用いて、第４図の如き形状のものを形成し、ク
ロムマスクを用いて、１および２の部分へ、キセノンフ
ラッシュ光を照射した。

次に、実施例１で用いた導電性ペーストを１，２，３の
部分に、約１０仏の厚さに塗布したのち、ガーゼで軽く
ふいたところ、１，２の部分にだけ導電性樹脂が付着し
、電極部１と導線部２が形成された。

このようなホール素子を２０コ製作し、特性を測った結
果を、表２に示す。

表２なお、制御電流は５ｍＡである。

このように、きわめてバラッキの少ない素子２０個を、
得ることができた。

この特性は、電極部にリード線をボンディングしェポキ
シ樹脂により、全体をモールドしたものについても、異
なるところはなかった。

以上の実施例のように、本発明による磁電変換素子は、
各素子での極めてバラッキが少なく、また、特に、本発
明による磁気抵抗素子は高精度だけでなく、高感度にも
なる。

本発明によれば、フオトレジスト法のような、複雑な工
程を全く不要であり、低コストでバラッキが少なく互換
性があり、しかも高精度な磁電変換素子を大量に製作で
き、工業的に非常に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電極部、ショートバーを有する磁気抵
抗素子を説明するパターン図、第２図は磁気抵抗素子の
製作を説明する第１図の断面図、第３図は本発明の磁電
変換素子をホール素子として組立て完了させたときの断
面図、第４図は本発明を応用したホール素子のパタンー
ン図である。ａ・・・・・・電極部、ｂ……ショートバー部、２・・
・・・・導体部、３・・・・・・半導体薄膜、４・・・
…基板、５・・・・・・リード線、６・・・・・・磁気
集東用チップ、７・…・・モールド剤。第１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】１基板上に形成された化合物半導体薄膜を使用した磁
電変換素子で、エネルギーを照射することによつて導体
化した化合物半導体層と、その上に形成された導電性樹
脂層の２層構造からなる導体部を有することを徴とする
磁電変換素子。２基板上に、化合物半導体薄膜を形成し、その一部に
、適当なエネルギーを照射し、次いで、全面に導電性ペ
ーストを塗布したのち、未照射部上の導電性樹脂を除い
て、被照射部に選択的に導電性樹脂を付着させ、導体部
を形成する事を特徴とする磁電変換素子の製造方法。