Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3404838B2 - GaInAs / InP heterojunction Hall element - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3404838B2 - GaInAs / InP heterojunction Hall element - Google Patents

GaInAs / InP heterojunction Hall element

Info

Publication number
JP3404838B2
JP3404838B2 JP30935393A JP30935393A JP3404838B2 JP 3404838 B2 JP3404838 B2 JP 3404838B2 JP 30935393 A JP30935393 A JP 30935393A JP 30935393 A JP30935393 A JP 30935393A JP 3404838 B2 JP3404838 B2 JP 3404838B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inp
layer
carrier concentration
gainas
heterojunction
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP30935393A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07162056A (en
Inventor
賢二郎 小沼
隆 宇田川
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.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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 Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP30935393A priority Critical patent/JP3404838B2/en
Publication of JPH07162056A publication Critical patent/JPH07162056A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3404838B2 publication Critical patent/JP3404838B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Hall/Mr Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体ホール素
子、特にGaInAs/InPヘテロ接合ホール素子の
高感度化に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to enhancement of the sensitivity of compound semiconductor Hall devices, especially GaInAs / InP heterojunction Hall devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】ホール素子は一種の磁気センサーであ
り、回転、位置検出センサーとして広範囲に亘り利用さ
れている。最近では、高性能ホール素子の要望に対応し
てGaInAs/InPヘテロ接合からなるホール素子
が開発されている(例えば奥山忍 他、第53回秋季応
用物理学会学術講演会講演予稿集No.3(1992年
応用物理学会発行)、講演番号16a−SZC−16、
1078頁)。このGaInAs/InPヘテロ接合ホ
ール素子は特性の温度変化も比較的小さい。また、優れ
た積感度を持っている。室温での電子移動度が極めて高
いためである(例えば小沼賢二郎 他、第53回秋季応
用物理学会学術講演会講演予稿集No.1(1992年
応用物理学会発行)、講演番号18a−ZE−3、28
3頁、或いはHilde Hardtdegen他、
J.Cryst.Growth、第116巻(199
2)、521頁)。
2. Description of the Related Art A Hall element is a kind of magnetic sensor and is widely used as a rotation and position detecting sensor. Recently, a Hall element composed of a GaInAs / InP heterojunction has been developed to meet the demand for a high-performance Hall element (for example, Shinobu Okuyama et al., Proc. No. 3 of the 53rd Autumn Meeting of the Applied Physics Society of Japan). 1992, published by Japan Society of Applied Physics, Lecture No. 16a-SZC-16,
1078). This GaInAs / InP heterojunction Hall element has a relatively small change in characteristics with temperature. It also has excellent product sensitivity. This is because the electron mobility at room temperature is extremely high (for example, Kenjiro Onuma et al., Proc. No. 1 of 53rd Autumn Meeting of the Applied Physics Society of Japan, published by the Society of Applied Physics, 1992), Lecture No. 18a-ZE-3. , 28
Page 3, or Hilde Hardtdegen et al.,
J. Cryst. Growth, 116, (199
2), page 521).

【0003】従来から、GaInAsとInPとのヘテ
ロ接合はMOCVD法などの気相成長法により形成され
ている。Pを含む半導体薄膜の成長も安定して実施でき
るからである。このヘテロ接合を構成する層は、格子整
合性の点からInP結晶基板上に堆積されるのが通例で
ある。基板に利用されているのはFe等をドープした半
絶縁性の結晶である。InP結晶基板上には先ずInP
層が堆積される。感磁層へ熱拡散する基板中のFe不純
物の量を低減するためである。感磁層にはGaInAs
が利用される。これらの層をInP基板上に順次堆積
し、ヘテロ接合を形成するのが従来からの一般的な方法
である。
Conventionally, a heterojunction between GaInAs and InP has been formed by a vapor phase growth method such as MOCVD. This is because the semiconductor thin film containing P can be stably grown. The layers forming this heterojunction are usually deposited on the InP crystal substrate from the viewpoint of lattice matching. What is used for the substrate is a semi-insulating crystal doped with Fe or the like. First, InP on the InP crystal substrate
Layers are deposited. This is to reduce the amount of Fe impurities in the substrate that thermally diffuses into the magneto-sensitive layer. GaInAs is used for the magnetic sensitive layer.
Is used. It is a conventional general method to sequentially deposit these layers on an InP substrate to form a heterojunction.

【0004】GaInAs/InPホール素子にあって
は、InP層は通常アンドープ層である。緩衝層として
或る程度の抵抗が必要とされるからである。GaInA
s/InPヘテロ接合の形成工程を見ると、従来技術に
於いてはInP層の成長後直ちにGaInAsの成長を
開始することはない。V族元素の成長用原料ガスを切り
換えるためである。MOCVD成長に於いては、P源と
してPH3 をAs源としてAsH3 を用いるのが一般化
している。PH3 が反応系より完全に除去されない内に
AsH3 を系内に流通すると、GaInAs層の成長の
初期にGaInAsP等の組成が不安定な層が出現する
(例えばK.Streubel他、J.Appl.Ph
ys、第71巻7号(1992)、3300)。この様
な層が出現するとGaInAsの格子整合性を安定に維
持するに難が生ずる。これを避けるために、PH3 の系
内への添加を一旦停止する。その後暫くしてAsH3
系内に導入する。或る時間V族元素の原料ガスを系内に
導入しない期間を設けるのが従来からの成長技術であ
る。
In the GaInAs / InP Hall element, the InP layer is usually an undoped layer. This is because some resistance is required as the buffer layer. GaInA
Looking at the step of forming the s / InP heterojunction, in the conventional technique, the growth of GaInAs is not started immediately after the growth of the InP layer. This is because the source gas for growing the Group V element is switched. In MOCVD growth, it is general to use PH 3 as a P source and AsH 3 as an As source. When AsH 3 flows through the system before PH 3 is not completely removed from the reaction system, a layer having an unstable composition such as GaInAsP appears at the early stage of growth of the GaInAs layer (for example, K. Streubel et al., J. Appl. .Ph
Ys, Vol. 71, No. 7 (1992), 3300). When such a layer appears, it becomes difficult to stably maintain the lattice matching of GaInAs. In order to avoid this, the addition of PH 3 into the system is temporarily stopped. After a while, AsH 3 is introduced into the system. The conventional growth technique is to provide a period during which the source gas of the group V element is not introduced into the system for a certain period of time.

【0005】ガスの切り換えのため一定の期間は成長系
にPH3 は添加しない。成長の終了したInP層の表面
は、水素などのキャリアガスに曝されるてしまう。ガス
の切り換え時には一般にInP層の加熱温度は変化させ
ない。温度を変化させるとGaInAs層の成長のため
に再度、温度を安定させるに時間を要するからである。
従って、成長させたInP層は高温に保持されたまま、
水素ガス等のキャリアガスに曝されることとなる。MO
CVD法によるInP層では、成長温度は従来より60
0〜700℃である。PH3 が供給されず、この様な高
温に保持されたInP層表面からはPの熱脱離が生ず
る。Pの脱離によりInP層の表面状態は悪化する。ま
た、表面は変質する。この変質に因りInP層の表面近
傍のキャリア濃度の分布に変化を来す。Pの脱離により
InP層の表面近傍のキャリア濃度は低下する。これ
は、 III−V族化合物半導体層では、V族元素の空孔は
アクセプターとして作用するからである。
PH 3 is not added to the growth system for a certain period because of gas switching. The surface of the grown InP layer is exposed to a carrier gas such as hydrogen. Generally, the heating temperature of the InP layer is not changed when the gas is switched. This is because if the temperature is changed, it takes time to stabilize the temperature again for the growth of the GaInAs layer.
Therefore, the grown InP layer is kept at high temperature,
It will be exposed to a carrier gas such as hydrogen gas. MO
The growth temperature of the InP layer formed by the CVD method is 60 as compared with the conventional one.
It is 0-700 degreeC. Since PH 3 is not supplied, thermal desorption of P occurs from the surface of the InP layer kept at such a high temperature. The desorption of P deteriorates the surface state of the InP layer. Also, the surface is altered. Due to this alteration, the carrier concentration distribution near the surface of the InP layer changes. The desorption of P reduces the carrier concentration near the surface of the InP layer. This is because in the III-V group compound semiconductor layer, the vacancies of the V group element act as acceptors.

【0006】従来は、この様な表面が変質したInP層
に感磁層としてGaInAs層を堆積していた。即ち、
Pが熱脱離し表面近傍が低キャリア濃度となったInP
層上に感磁層を堆積していた。この様な従来の積層方法
によって得られるキャリア濃度プロファイルを図3に示
す。Ga0.47In0.53As/InPヘテロ界面(10
9)近傍の領域でInP層側のキャリア濃度が急激に低
下している。図3に示す如くInP層内部のキャリア濃
度が2×1015cm-3であってもInP層の表面濃度は
1×1014cm-3に低下する場合もある。ここで言うI
nP層の表面濃度(n0 で表わす)とは、ヘテロ界面
(109)から200nm以内の領域に在るInP層に
於ける最低のキャリア濃度を言う。InP層内部のキャ
リア濃度(nで表わす)とは、ヘテロ界面から200n
mを越えるInP層深部のキャリア濃度を指す。200
nmを越える深さとするのは、従来のMOCVD法で成
長させたInP層表面の変質による低キャリア濃度の高
抵抗領域が、概ねこの深さで回復するからである。
Conventionally, a GaInAs layer has been deposited as a magnetosensitive layer on such an InP layer whose surface has been altered. That is,
InP in which P is thermally desorbed and the vicinity of the surface has a low carrier concentration
A magnetosensitive layer was deposited on the layer. FIG. 3 shows a carrier concentration profile obtained by such a conventional lamination method. Ga 0.47 In 0.53 As / InP hetero interface (10
9) The carrier concentration on the InP layer side sharply drops in the vicinity region. As shown in FIG. 3, even if the carrier concentration inside the InP layer is 2 × 10 15 cm −3 , the surface concentration of the InP layer may decrease to 1 × 10 14 cm −3 . I say here
The surface concentration (represented by n 0 ) of the nP layer means the lowest carrier concentration in the InP layer existing in a region within 200 nm from the hetero interface (109). The carrier concentration (represented by n) inside the InP layer is 200 n from the hetero interface.
It means the carrier concentration in the deep portion of the InP layer that exceeds m. 200
The reason why the depth exceeds nm is that the high resistance region having a low carrier concentration due to the alteration of the surface of the InP layer grown by the conventional MOCVD method is generally recovered at this depth.

【0007】適当な導電性の感磁層を得るためにGaI
nAs層にドーピングする場合がある。ドーパントの拡
散によりnが上昇することもある。一方、Pの熱脱離の
程度が安定しないために、ヘテロ界面近傍に出現する高
抵抗領域のキャリア濃度及びその領域の幅も一定しな
い。よって、ドーパントの拡散に伴う高抵抗領域のキャ
リア濃度の上昇の程度も画一的にならない。
In order to obtain a magnetically sensitive layer of suitable conductivity, GaI
The nAs layer may be doped. The n may increase due to the diffusion of the dopant. On the other hand, since the degree of thermal desorption of P is not stable, the carrier concentration of the high resistance region appearing in the vicinity of the hetero interface and the width of the region are not constant. Therefore, the degree of increase in carrier concentration in the high resistance region due to the diffusion of the dopant is not uniform.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

【0008】ヘテロ界面に高抵抗領域が存在すると、ホ
ール素子の動作上好ましくない。素子の抵抗が上昇する
ばかりでなく、電流の不均一な流通を招く。何故なら
ば、高抵抗領域のキャリア濃度及び高抵抗領域の幅が一
定しないからである。高抵抗領域に電流を流通させると
熱が発生する。発熱によりホール素子の感度特性等が悪
化する場合もある。
The presence of the high resistance region at the hetero interface is not preferable for the operation of the Hall element. Not only does the resistance of the device increase, but the current flows unevenly. This is because the carrier concentration of the high resistance region and the width of the high resistance region are not constant. Heat is generated when an electric current is passed through the high resistance region. The heat generation may deteriorate the sensitivity characteristics of the Hall element.

【0009】しかし、従来に於いてはGaInAs/I
nPホール素子の特性に影響を及ぼす、高抵抗領域のキ
ャリア濃度、特にその領域幅については不明であった。
また、ヘテロ界面のInP層側の高抵抗領域の発生を防
止する施策もなかった。更にはこの様なInP層とヘテ
ロ接合させるに際し、高感度特性を与えるGaInAs
層の表面キャリア濃度なども明確ではなかった。このた
め、高い室温移動度が安定して得られず、GaInAs
InPホール素子の高感度化に支障を来していた。
However, in the past, GaInAs / I was used.
The carrier concentration of the high resistance region, which affects the characteristics of the nP Hall element, particularly the region width, has been unclear.
Further, there is no measure to prevent the generation of the high resistance region on the InP layer side of the hetero interface. Furthermore, when a heterojunction with such an InP layer is provided, GaInAs that provides high sensitivity characteristics
The surface carrier concentration of the layer was not clear. Therefore, high room temperature mobility cannot be stably obtained, and GaInAs
/ There was a problem in increasing the sensitivity of the InP Hall element.

【0010】本発明の目的はGaInAs/InPヘテ
ロ接合ホール素子の特性、特に感度特性に影響を及ぼす
高抵抗領域のキャリア濃度を明確にする。これを基に高
抵抗領域の発生を抑制する手法を見出すことにある。
The object of the present invention is to clarify the carrier concentration in the high resistance region which affects the characteristics of the GaInAs / InP heterojunction Hall element, particularly the sensitivity characteristics. Based on this, it is to find a method of suppressing the generation of the high resistance region.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】GaInAs層とヘテロ
接合させるInP層の表面キャリア濃度は、InP層内
部のキャリア濃度の0.75倍以上1.5倍以下とす
る。さらに、GaInAs層の表面キャリア濃度は5×
1015cm-3以上5×1016cm-3以下とするのが好ま
しい。また、InP層とのヘテロ接合界面に於けるGa
InAs層のキャリア濃度は1×1015cm-3以上5×
1017cm-3以下とするのが好ましい。
The surface carrier concentration of the InP layer heterojunction with the GaInAs layer is 0.75 times or more and 1.5 times or less the carrier concentration inside the InP layer. Furthermore, the surface carrier concentration of the GaInAs layer is 5 ×
It is preferably 10 15 cm −3 or more and 5 × 10 16 cm −3 or less. Ga at the heterojunction interface with the InP layer
The carrier concentration of the InAs layer is 1 × 10 15 cm −3 or more and 5 ×
It is preferably 10 17 cm −3 or less.

【0012】GaInAs/InPヘテロ接合は半絶縁
性InP単結晶基板上に形成する。先ず、InP層を緩
衝層として堆積する。InP緩衝層の堆積後、温度は変
化させずP源の成長系への供給を停止する。温度はIn
P緩衝層の成長温度に保ったままである。
The GaInAs / InP heterojunction is formed on a semi-insulating InP single crystal substrate. First, the InP layer is deposited as a buffer layer. After the deposition of the InP buffer layer, the temperature is not changed and the supply of the P source to the growth system is stopped. Temperature is In
The growth temperature of the P buffer layer is maintained.

【0013】MOCVD法ではP源としてPH3 が使用
される。GaInAs成長時のAs源はAsH3 であ
る。PH3 からAsH3 への切り換え時には間隔を設け
る。PH3 を完全に系内から排出するためである。間隔
は数秒から数分間である。長時間の間隔を設けると高温
に保持されたInP層表面からのPの熱脱離が激しくな
り表面状態を損なう。従来技術では、この間に系内へ流
通されるのはキャリアガスのみである。キャリアガスと
しては従来どおり水素を用いれば良い。本発明では、こ
の間にIV族若しくはVI族元素を含むガスをキャリアガス
と共にInP緩衝層表面上に供給する。IV族元素のSi
等を含むガスにはSiH4 やSi26 などがある。H
2 SやH2 SeなどはVI族元素のS、Seを含むガスの
一例である。これらのガスはいわゆるドーピングガスと
して利用されているものである。
In the MOCVD method, PH 3 is used as a P source. The As source during the growth of GaInAs is AsH 3 . An interval is provided when switching from PH 3 to AsH 3 . This is because PH 3 is completely discharged from the system. The interval is a few seconds to a few minutes. If a long time interval is provided, the thermal desorption of P from the surface of the InP layer, which is kept at a high temperature, becomes severe and the surface state is impaired. In the conventional technique, only the carrier gas is circulated in the system during this period. As the carrier gas, hydrogen may be used as usual. In the present invention, a gas containing a group IV element or a group VI element is supplied onto the surface of the InP buffer layer together with the carrier gas during this period. Group IV element Si
Examples of the gas containing the like include SiH 4 and Si 2 H 6 . H
2 S, H 2 Se, etc. are examples of gases containing S and Se of Group VI elements. These gases are used as so-called doping gas.

【0014】これらのドーピングガスはPH3の供給停
止の直前か直後に成長系へ添加する。PH3を停止する
以前に予めドーピングガスを供給するとより効果的であ
る。PH3を停止後、暫時間隔をおいてドーピングガス
を添加しても効率は良くない。Pの脱離に因りInP緩
衝層の表面状態が既に悪化しているからである。GaI
nAs感磁層にドーピングするならば、AsH3の供給
を開始した後もドーピングガスの流通を継続すれば良
い。但し、必要があれば所望のキャリア濃度を得るため
にドーピングガスの流量は調節する。アンドープ層とす
るならば、AsH3の供給の開始と同期させてドーピン
グガスの供給を停止すれば良い。
These doping gases are added to the growth system immediately before or after the supply of PH 3 is stopped. It is more effective to supply the doping gas in advance before stopping the PH 3 . Even if the doping gas is added at an interval after the PH 3 is stopped, the efficiency is not good. This is because the surface state of the InP buffer layer has already deteriorated due to the desorption of P. GaI
If the nA s magnetic sensitive layer is doped, the distribution of the doping gas may be continued even after the supply of AsH 3 is started. However, if necessary, the flow rate of the doping gas is adjusted to obtain a desired carrier concentration. If it is an undoped layer, the supply of the doping gas may be stopped in synchronization with the start of the supply of AsH 3 .

【0015】本発明によりV族原料ガスの切り換えの間
にドーピングガスを流通させることで、従来から問題と
なっていたInP緩衝層表面のキャリア濃度(n)の低
下は低減される。低減の度合いはドーピングガスの添加
量に依存する。添加量はドーパントの濃度とドーピング
ガスの流量と流通時間の積値で管理すれば良い。添加量
が増せばnの低下度は低くなる。添加量を極端に増加さ
せるとnは高くなる。場合によっては、ピーク状にキャ
リア濃度が高くなる。図4にピーク状のキャリア濃度プ
ロファイルの例を示す。ピーク状の高キャリア濃度領域
が在ると、キャリアが多数存在することから電子移動度
は低下する。これはホール素子の高感度化の妨げとなる
ので好ましくない。
By circulating the doping gas during the switching of the group V source gas according to the present invention, the decrease in the carrier concentration (n) on the surface of the InP buffer layer, which has been a problem in the past, can be reduced. The degree of reduction depends on the amount of doping gas added. The addition amount may be controlled by the product value of the concentration of the dopant, the flow rate of the doping gas and the flow time. As the amount of addition increases, the degree of decrease in n decreases. If the addition amount is extremely increased, n becomes high. In some cases, the carrier concentration increases in a peak shape. FIG. 4 shows an example of a peak-shaped carrier concentration profile. If there is a peak-shaped high carrier concentration region, a large number of carriers exist, so that the electron mobility decreases. This is not preferable because it hinders the high sensitivity of the Hall element.

【0016】ドーピングガスの系内への添加量はnがn
0 の0.75倍以上となる様に設定すれば良い。但し、
図4に示した様なキャリア濃度のピークが存在すると好
ましくないため、1.5倍以上とするのは避ける。即
ち、比率n/n0 は0.75以上1.5倍以下としなけ
ればならない。この比率が1である場合はn=n0 とな
る。比率が小さくなる程表面近傍のキャリア濃度は低い
ことを意味する。0.75倍以上とするのは、電子移動
度の低下とn/n0 比との関係による。図5にその関係
を示す。表面キャリア濃度が内部のそれに比較し、0.
75倍未満であると電子移動度の低下が激しくなるから
である。また、n/n0 比が1.5倍を越えても電子移
動度の低下が激しいからである。
The amount of doping gas added to the system is n
It may be set to be 0.75 times or more of 0 . However,
Since it is not preferable that there is a carrier concentration peak as shown in FIG. 4, it is avoided to set it to 1.5 times or more. That is, the ratio n / n 0 must be 0.75 or more and 1.5 times or less. If this ratio is 1, then n = n 0 . The smaller the ratio, the lower the carrier concentration near the surface. The ratio of 0.75 times or more depends on the relationship between the decrease in electron mobility and the n / n 0 ratio. FIG. 5 shows the relationship. The surface carrier concentration is 0.
This is because if it is less than 75 times, the decrease in electron mobility becomes severe. Further, even if the n / n 0 ratio exceeds 1.5 times, the electron mobility is drastically reduced.

【0017】InP緩衝層上にはGaX In1-X As感
磁層を成長させる。Gaの混晶比xについては0.37
≦x≦0.57とするのが望ましい。InPに格子整合
するx=0.47から混晶比がずれるに伴い、即ち格子
不整合の度合いも顕著となり多量の結晶欠陥等を誘発し
結晶性の低下を招くからである。また、電子移動度の低
下等の電気的特性をも悪化させるからである。
A Ga x In 1 -x As magnetosensitive layer is grown on the InP buffer layer. Ga mixed crystal ratio x is 0.37
It is desirable that ≦ x ≦ 0.57. This is because as the mixed crystal ratio deviates from x = 0.47, which is lattice-matched to InP, that is, the degree of lattice mismatch becomes remarkable and a large amount of crystal defects are induced, resulting in deterioration of crystallinity. In addition, the electrical characteristics such as a decrease in electron mobility are also deteriorated.

【0018】GaInAs層の表面のキャリア濃度は5
×1015cm-3以上5×16cm-3以下とする。表面キャ
リア濃度が5×1015cm-3未満ではホール素子の入・
出力電極に良好なオーミック特性を付与するのが困難と
なる。5×1016cm-3を越えると感磁層の電子移動度
は低下し、高感度ホール素子を得る妨げとなる。
The carrier concentration on the surface of the GaInAs layer is 5
× and 10 15 cm -3 or more 5 × 16 cm -3 or less. If the surface carrier concentration is less than 5 × 10 15 cm -3 , the Hall element
It becomes difficult to give good ohmic characteristics to the output electrode. When it exceeds 5 × 10 16 cm −3 , the electron mobility of the magnetosensitive layer is lowered, which hinders obtaining a high-sensitivity Hall element.

【0019】InP緩衝層とのヘテロ接合部でのGaI
nAs層のキャリア濃度は1×1015cm-3以上5×1
17cm-3以下とする。図5に示したInP緩衝層のn
/n0 と得られる室温電子移動度との対応と同様の関係
により、高い室温電子移動度を得るにはヘテロ接合部で
のGaInAs層のキャリア濃度に制限を加える必要が
あるからである。
GaI at the heterojunction with the InP buffer layer
The carrier concentration of the nAs layer is 1 × 10 15 cm −3 or more and 5 × 1.
It should be 0 17 cm -3 or less. N of the InP buffer layer shown in FIG.
This is because it is necessary to limit the carrier concentration of the GaInAs layer at the heterojunction in order to obtain high room temperature electron mobility due to the same relationship between / n 0 and the obtained room temperature electron mobility.

【0020】InP層、GaInAs層の成長方法には
特に制限はない。MOCVD法に限らずMBE法でも構
わない。MBE法とMOCVD法を複合させたMO・M
BEでも差し支えない。また、InP層を例えばMOC
VDで成長させ、Pを含まないGaInAs層はMBE
法で成長させても良い。双方で成長方法を異にしても支
障は無い。
The growth method of the InP layer and the GaInAs layer is not particularly limited. The MBE method is not limited to the MOCVD method. MO / M combining the MBE method and MOCVD method
BE is okay. In addition, the InP layer is formed by, for example,
The GaInAs layer grown by VD and containing no P is MBE
You may grow it by law. There is no problem even if the growth methods are different on both sides.

【0021】GaInAs層の膜厚については特段の制
限はない。但し、メサ型ホール素子の実際の製造ではメ
サエッチング工程が採用される。この際、素子間絶縁の
ためにメサエッチングにより除去すべき成長層の厚みが
増すと、必然的にメサエッチングに要する時間の増大を
伴う。これにより、結晶方位の違いに依るメサ形状に顕
著な差異が生ずる。このことがひいてはホール素子の重
要な特性の一つである不平衡率の増大をもたらす。従っ
て、GaInAs層とInP緩衝層とを合計した膜厚を
概ね、5μmより薄くすると好結果が得られる。
There is no particular limitation on the film thickness of the GaInAs layer. However, a mesa etching process is adopted in the actual manufacture of the mesa-type Hall element. At this time, if the thickness of the growth layer to be removed by mesa etching for insulation between elements increases, the time required for mesa etching is inevitably increased. This causes a remarkable difference in mesa shape due to the difference in crystal orientation. This eventually leads to an increase in the unbalance rate, which is one of the important characteristics of the Hall element. Therefore, good results are obtained when the total thickness of the GaInAs layer and the InP buffer layer is less than 5 μm.

【0022】上述のヘテロ接合材料を利用してGaIn
As/InPへテロ接合ホール素子を製造する。製造に
当たっては公知のフォトリソグラフィ技術、エッチング
技術等のプロセス加工技術を利用すれば良い。本発明に
依れば、室温に於いて約12,000cm2 /V・sと
従来の6,000〜7,000cm2 /V・sに比較し
遥かに高い電子移動度が安定して得られる。
GaIn using the above-mentioned heterojunction material
An As / InP heterojunction Hall element is manufactured. In manufacturing, known process processing techniques such as photolithography technique and etching technique may be used. According to the present invention, about 12,000 cm 2 / V · s at room temperature, a much higher electron mobility can be stably obtained compared with the conventional 6,000 to 7,000 cm 2 / V · s. .

【0023】[0023]

【作用】GaInAs/InPヘテロ接合界面のキャリ
ア濃度を適正にすることにより高い電子移動度を付与す
る。
Function: A high electron mobility is provided by optimizing the carrier concentration at the GaInAs / InP heterojunction interface.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明を実施例を基に具体的に説明す
る。図1は本発明に係わるGaInAs/InPヘテロ
構造ホール素子の平面模式図である。図2は図1の破線
A−A’に沿う断面模式図である。(101)は基板と
して使用したFeドープの半絶縁性InP単結晶であ
る。面方位は(100)である。比抵抗は約107 Ω・
cmであった。基板結晶の厚みは約350μmであっ
た。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples. FIG. 1 is a schematic plan view of a GaInAs / InP heterostructure Hall element according to the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view taken along the broken line AA ′ of FIG. (101) is a Fe-doped semi-insulating InP single crystal used as a substrate. The plane orientation is (100). The specific resistance is about 10 7 Ω ・
It was cm. The thickness of the substrate crystal was about 350 μm.

【0025】(102)は基板(101)上に常圧のM
OCVD法で成長させた、膜厚が約1000nmのアン
ドープInP緩衝層である。成長温度は630℃とし
た。P源として10%に水素希釈されたPH3 ガスを用
いた。PH3 ガスの流量は400cc/分とした。キャ
リアガスは水素とした。水素の流量は7リットル/分に
設定した。In源としてはC55 Inを使用した。I
nP層(102)のキャリア濃度は2×1015cm-3
あった。
(102) is a normal pressure M on the substrate (101).
It is an undoped InP buffer layer having a film thickness of about 1000 nm grown by the OCVD method. The growth temperature was 630 ° C. PH 3 gas diluted with 10% hydrogen was used as a P source. The flow rate of PH 3 gas was 400 cc / min. The carrier gas was hydrogen. The flow rate of hydrogen was set to 7 l / min. C 5 H 5 In was used as the In source. I
The carrier concentration of the nP layer (102) was 2 × 10 15 cm −3 .

【0026】InP層(102)の成長を終了し3分経
過後、PH3 ガスの成長系への供給を停止した。PH3
ガスの停止と同時にH2 Sの供給を開始した。H2 Sは
水素ガスで5ppmに希釈されたものである。H2 Sの
流量は25cc/分とした。H2 Sの流通時間は60秒
間とした。この間にはInP層(102)はH2 Sと水
素キャリアガスに曝されている。温度は変化させず63
0℃に保持した。水素キャリアガスの流量も変化させな
かった。
Three minutes after the growth of the InP layer (102) was completed, the supply of PH 3 gas to the growth system was stopped. PH 3
The supply of H 2 S was started at the same time when the gas was stopped. H 2 S is diluted with hydrogen gas to 5 ppm. The flow rate of H 2 S was 25 cc / min. The flow time of H 2 S was set to 60 seconds. During this time, the InP layer (102) is exposed to H 2 S and hydrogen carrier gas. The temperature does not change 63
Hold at 0 ° C. The flow rate of the hydrogen carrier gas was not changed either.

【0027】H2 Sを60秒間供給した後、AsH3
スの流通を開始した。所定の流量に安定した後、In源
のC55 Inの供給を再開した。AsH3 ガス(10
%水素希釈)の流量は200cc/分に設定した。Ga
源としては(CH33 Gaを利用した。C55
n、(CH33 Ga、AsH3 の供給比率はGa混晶
比が0.47のGaInAsが得られる様に設定した。
成長温度は630℃とした。InP緩衝層(102)上
に混晶比が0.47のn形Ga0.47In0.53As感磁層
(103)を成長させた。膜厚は約400nmとした。
キャリア濃度は約2×1016cm-3であった。図6にキ
ャリア濃度プロファイルを示す。InP層(102)の
表面近傍にキャリア濃度が1×1015cm-3以下の高抵
抗層の存在は認められなかった。
After supplying H 2 S for 60 seconds, the flow of AsH 3 gas was started. After stabilizing at a predetermined flow rate, the supply of C 5 H 5 In as an In source was restarted. AsH 3 gas (10
The flow rate of (% hydrogen dilution) was set to 200 cc / min. Ga
(CH 3 ) 3 Ga was used as a source. C 5 H 5 I
The supply ratios of n, (CH 3 ) 3 Ga, and AsH 3 were set so that GaInAs with a Ga mixed crystal ratio of 0.47 was obtained.
The growth temperature was 630 ° C. An n-type Ga 0.47 In 0.53 As magnetosensitive layer (103) having a mixed crystal ratio of 0.47 was grown on the InP buffer layer (102). The film thickness was about 400 nm.
The carrier concentration was about 2 × 10 16 cm -3 . FIG. 6 shows a carrier concentration profile. No high resistance layer having a carrier concentration of 1 × 10 15 cm −3 or less was found near the surface of the InP layer (102).

【0028】この様な構造のウェーハに公知のフォトリ
ソグラフィー技術、エッチング技術等を利用してメサ加
工を施した。然る後、入力用、出力用電極とするAu・
Ge合金を真空蒸着した。電極材料をアロイングし、オ
ーミック性電極(104)を形成した。
The wafer having such a structure was subjected to mesa processing by utilizing known photolithography technology, etching technology and the like. After that, the Au and
The Ge alloy was vacuum deposited. The electrode material was alloyed to form an ohmic electrode (104).

【0029】素子化されたウエハの表面は通常のプラズ
マCVD法によるSiO2 絶縁膜(105)で被覆し
た。SiO2 膜(105)の厚さは約300nmとし
た。次に、ホール素子を個別に分離するために、ダイシ
ングライン(106)部分を被覆しているSiO2
(105)を無機酸により除去した。また、ダイシング
を容易にするために、基板(101)の裏面を塩酸水溶
液でエッチングし、初期厚さ350μmから約130μ
mの厚さとした。裏面エッチング後、ダイシングライン
(106)に沿ってダイシングし、個別チップとなし
た。チップサイズは、ホール素子にとっては極く一般的
な350μm×350μmとした。
The surface of the elementized wafer was covered with a SiO 2 insulating film (105) by a usual plasma CVD method. The thickness of the SiO 2 film (105) was about 300 nm. Next, in order to separate the Hall elements individually, the SiO 2 film (105) covering the dicing line (106) was removed with an inorganic acid. Further, in order to facilitate the dicing, the back surface of the substrate (101) is etched with a hydrochloric acid aqueous solution to obtain an initial thickness of 350 μm to about 130 μm.
The thickness is m. After backside etching, dicing was performed along the dicing line (106) to form individual chips. The chip size was 350 μm × 350 μm, which is extremely common for Hall elements.

【0030】製造したホール素子の電気的な特性を評価
した。表1に特性値を本発明に係わる場合と従来例とで
対比させて示す。従来例とは前記したGa0.47In0.53
As層とInP層とのヘテロ界面近傍のInP層内に、
キャリア濃度が2×1014cm-3の高抵抗のInP層が
存在しているものである。表1に示す如く本発明に係わ
るホール素子と従来のホール素子とでは、室温での電子
移動度に顕著な差異が認めらた。電子移動度の大きさは
ホール素子の積感度に影響をもたらす。従って、本発明
に依れば高感度のGaInAs/InPホール素子が提
供できることとなる。
The electrical characteristics of the manufactured Hall element were evaluated. Table 1 shows characteristic values of the case of the present invention and the conventional example in comparison. The conventional example is the above-mentioned Ga 0.47 In 0.53
In the InP layer near the hetero interface between the As layer and the InP layer,
A high resistance InP layer having a carrier concentration of 2 × 10 14 cm −3 is present. As shown in Table 1, a significant difference in electron mobility at room temperature was observed between the Hall element according to the present invention and the conventional Hall element. The magnitude of electron mobility affects the product sensitivity of the Hall element. Therefore, according to the present invention, a highly sensitive GaInAs / InP Hall element can be provided.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】[0032]

【発明の効果】高電子移動度化が達成され、ホール素子
の感度を向上させる効果を有す。
EFFECT OF THE INVENTION Higher electron mobility is achieved and the sensitivity of the Hall element is improved.

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

【図1】本発明に係わるホール素子の平面模式図であ
る。
FIG. 1 is a schematic plan view of a Hall element according to the present invention.

【図2】図1に示すホール素子の破線A−A’に沿う断
面模式図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the broken line AA ′ of the Hall element shown in FIG.

【図3】従来のヘテロ接合構造のキャリア濃度プロファ
イルを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a carrier concentration profile of a conventional heterojunction structure.

【図4】ヘテロ接合構造の、別のキャリア濃度プロファ
イルを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing another carrier concentration profile of the heterojunction structure.

【図5】InP層表面のキャリア濃度の低下率と電子移
動度との関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the carrier mobility decrease rate on the InP layer surface and the electron mobility.

【図6】本発明に依るヘテロ接合構造のキャリア濃度プ
ロファイルを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a carrier concentration profile of a heterojunction structure according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(101) InP単結晶基板 (102) InP緩衝層 (103) Ga0.47In0.53As感磁層 (104) オーミック性入・出力電極 (105) SiO2 絶縁膜 (106) ダイシングライン (107) InP層表面のキャリア濃度(n) (108) InP層深部のキャリア濃度(n0 ) (109) ヘテロ接合界面(101) InP single crystal substrate (102) InP buffer layer (103) Ga 0.47 In 0.53 As Magnetosensitive layer (104) Ohmic input / output electrode (105) SiO 2 insulating film (106) Dicing line (107) InP layer Carrier concentration on surface (n) (108) Carrier concentration on deep InP layer (n 0 ) (109) Heterojunction interface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−275767(JP,A) 特開 平5−182907(JP,A) 特開 平6−268279(JP,A) 特開 平7−135357(JP,A) Revue de Physique Appliquee,1983年,Vo l.18,pp.757−761 1992年秋季第53回応用物理学会学術講 演会講演予稿集,No.3,p.1078 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 43/06 G01R 33/07 H01L 21/338 H01L 29/778 H01L 29/812 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-5-275767 (JP, A) JP-A-5-182907 (JP, A) JP-A-6-268279 (JP, A) JP-A-7- 135357 (JP, A) Revue de Physique Appliquee, 1983, Vol. 18, pp. 757-761 Autumn 1992 Proceedings of the 53rd Annual Meeting of the Society of Applied Physics, No. 3, p. 1078 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 43/06 G01R 33/07 H01L 21/338 H01L 29/778 H01L 29/812

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】GaInAsとInPとのヘテロ接合を用
いたホール素子に於いて、GaInAs層とヘテロ接合
させるInP層の、当該ヘテロ接合の界面から200n
m以内の領域に於ける最低のキャリア濃度である表面キ
ャリア濃度が、上記ヘテロ接合界面から200nmを越
える深部のキャリア濃度であるInP層内部のキャリア
濃度の0.75倍以上1.5倍以下であることを特徴と
するGaInAs/InPヘテロ接合ホール素子。
1. In a Hall element using a heterojunction of GaInAs and InP, 200 n from an interface of the heterojunction of the InP layer heterojunction with the GaInAs layer.
The surface carrier concentration, which is the lowest carrier concentration in the region within m, exceeds 200 nm from the heterojunction interface.
The GaInAs / InP heterojunction Hall element is characterized in that the carrier concentration in the InP layer is 0.75 times or more and 1.5 times or less, which is the deeper carrier concentration .
【請求項2】GaInAs層のInP層とヘテロ接合を
なす表面とは反対側の表面キャリア濃度が、5×10
15cm-3以上5×1016cm-3以下である請求項1に記
載のGaInAs/InPヘテロ接合ホール素子。
2. A heterojunction with the InP layer of the GaInAs layer is formed.
The carrier concentration on the surface opposite to the eggplant surface is 5 × 10
The GaInAs / InP heterojunction Hall element according to claim 1, having a size of 15 cm -3 or more and 5 x 10 16 cm -3 or less.
【請求項3】 InP層とのヘテロ接合界面に於けるG
aInAs層のキャリア濃度が、1×1015cm-3以上
5×1017cm-3以下である請求項1又は2に記載のG
aInAs/InPヘテロ接合ホール素子。
3. G at the heterojunction interface with the InP layer
3. The G according to claim 1 or 2, wherein the carrier concentration of the aInAs layer is 1 × 10 15 cm −3 or more and 5 × 10 17 cm −3 or less.
aInAs / InP heterojunction Hall element.
JP30935393A 1993-12-09 1993-12-09 GaInAs / InP heterojunction Hall element Expired - Lifetime JP3404838B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30935393A JP3404838B2 (en) 1993-12-09 1993-12-09 GaInAs / InP heterojunction Hall element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30935393A JP3404838B2 (en) 1993-12-09 1993-12-09 GaInAs / InP heterojunction Hall element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07162056A JPH07162056A (en) 1995-06-23
JP3404838B2 true JP3404838B2 (en) 2003-05-12

Family

ID=17991988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30935393A Expired - Lifetime JP3404838B2 (en) 1993-12-09 1993-12-09 GaInAs / InP heterojunction Hall element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3404838B2 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1992年秋季第53回応用物理学会学術講演会講演予稿集,No.3,p.1078
Revue de Physique Appliquee,1983年,Vol.18,pp.757−761

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07162056A (en) 1995-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5244834A (en) Semiconductor device
US5442205A (en) Semiconductor heterostructure devices with strained semiconductor layers
EP0447327B1 (en) Heterostructure semiconductor device
EP0514018A2 (en) Method for making low defect density semiconductor heterostructure and devices made thereby
JPH0766366A (en) Semiconductor laminated structure and semiconductor device using the same
JPS63252420A (en) Compound semiconductor crystal and manufacture thereof
US4939102A (en) Method of growing III-V semiconductor layers with high effective hole concentration
JP3404838B2 (en) GaInAs / InP heterojunction Hall element
JP3227083B2 (en) Method for manufacturing bipolar transistor
JP3417009B2 (en) Hall element
JP2597774Y2 (en) Hall element
JP2597105Y2 (en) Hall element
JP3289371B2 (en) Heterojunction Hall element
JP3287053B2 (en) GaInAs magnetoelectric transducer
JPH02199875A (en) Semiconductor element and manufacture thereof
JP3330731B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3456254B2 (en) Epitaxial wafer for Hall element and method of manufacturing the same
JP3275483B2 (en) Method for manufacturing epitaxial wafer for field effect transistor
JP3395277B2 (en) Magnetoelectric conversion element
JPH0289325A (en) Compound semiconductor structure and its formation method
JP3399044B2 (en) Hall element and method of manufacturing the same
JP3417036B2 (en) Hall element
JPH04199507A (en) Solid phase diffusion of n-type impurity to iii-v compound semiconductor
JP3438294B2 (en) Hall element
JP3417014B2 (en) Heterojunction Hall element

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120307

Year of fee payment: 9

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120307

Year of fee payment: 9

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130307

Year of fee payment: 10