DE10038159A1

DE10038159A1 - Verbindungsmagnetsensor

Info

Publication number: DE10038159A1
Application number: DE10038159A
Authority: DE
Inventors: Joseph P Heremans; Dale L Partin; Thaddeus Schroeder
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2001-04-26
Also published as: US6630882B1

Abstract

Die Erfindung betrifft galvanomagnetische Verbindungsbauelemente (50, 70) mit einer gewünschten Kombination von Eigenschaften in festgelegten Temperaturbereichen und Magnetfeldbereichen, die derart kombiniert sind, daß gewünschte Eigenschaften über einen ausgedehnten Temperatur- und Magnetfeldbereich bereitgestellt werden. In der Praxis kann dies mit einem einzigen Chip (50) mit Schichten (54, 56) unterschiedlicher Eigenschaften bewerkstelligt werden. Insbesondere betrifft das Verfahren der vorliegenden Erfindung Magnetwiderstände (52) und Hall-Platten (72).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft galvanomagnetische Bauelemente.

Die magnetische Empfindlichkeit von praktisch allen galvanomagneti schen Sensoren, wie Hall-Generatoren, Magnetwiderständen (MW) usw., ist temperaturabhängig. Es ist in der Technik bekannt, daß die Wider standsmodulation von galvanomagnetischen Sensoren bei Lage- und Drehzahlsensoren in bezug auf sich bewegende ferromagnetische Materia lien oder Objekte angewandt werden kann (siehe beispielsweise US-Pa tente 4 835 467, 4 926 122 und 4 939 456).

Der Mangel von galvanomagnetischen Sensoren ist deren Temperatur empfindlichkeit. Sie weisen einen negativen Temperaturwiderstandskoeffi zienten auf, und ihr Widerstand kann um bis zu 50% abfallen, wenn sie auf einhundertachtzig Grad Celsius (180°C) erwärmt werden. Im allgemei nen führt dies zur Verwendung von MW-Bauelementen in angepaßten Paaren zur Temperaturkompensation. Zusätzlich ist es bevorzugt, MW- Bauelemente mit Stromquellen anzutreiben, da mit der gleichen verfügba ren Energiezufuhr das Ausgangssignal im Vergleich mit einer Konstant spannungsquelle nahezu verdoppelt ist.

Um den MW-Widerstandsabfall bei höheren Temperaturen und somit die Größenabnahme des Ausgangssignals, das zu einer verringerten Empfind lichkeit der MW-Vorrichtung führt, zu kompensieren, ist es auch er wünscht, den Strom der Stromquelle automatisch mit der MW-Tempera turzunahme zunehmen zu lassen. Dies ist in dem US-Patent 5 404 102 gezeigt, bei dem eine aktive Rückkopplungsschaltung automatisch den Strom der Stromquelle in Ansprechen auf Temperaturschwankungen des MW-Bauelements einstellt.

Die Temperaturabhängigkeit von galvanomagnetischen Sensoren macht es sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, Bauelemente zu entwerfen, die die gewünschten Eigenschaften über ausgedehnte Temperaturbereiche auf weisen, wie einige der gegenwärtigen bei Kraftfahrzeugen von -40°C bis annähernd 200°C. Zur Zeit angewandte Dotierungstechniken verringern die magnetische Empfindlichkeit zusammen mit der angestrebten Verrin gerung der Temperaturempfindlichkeit. Im Grenzfall könnte man unter Verwendung des gegenwärtigen Dotierungsansatzes Bauelemente erhal ten, die auf Temperatur unempfindlich aber auch auf magnetische Felder praktisch unempfindlich sind.

Es ist anzumerken, daß sich die vorliegende Erfindung von dem US-Patent 5 184 106 von Partin und Heremans dadurch unterscheidet, daß das Pa tent 5 184 106 ein Rezept für eine maximale Elektronenbeweglichkeit an gibt, wohingegen die vorliegende Erfindung die Größe der Beweglichkeit mit einer erhöhten Temperaturstabilität ins Gleichgewicht bringt.

Es wird ein Verfahren benötigt, um die Temperaturabhängigkeit von gal vanomagnetischen Sensoren zu kompensieren.

Die Erfinder entdeckten, daß für weite Temperaturbereiche die Eigen schaften von galvanomagnetischen Bauelementen zugeschnitten werden können, indem Dotierungsarten und -niveaus, die Filmdicke, die Legie rungszusammensetzung, die Bauelementgeometrie usw. gesteuert werden. Die vorliegende Erfindung umfaßt im allgemeinen, daß galvanomagneti sche Bauelementschichten mit einer gewünschten Kombination von Ei genschaften in festgelegten Temperaturbereichen und Magnetfeldberei chen hergestellt und diese zu einem einzigen galvanomagnetischen Ver bindungsbauelement kombiniert werden, das die gewünschten Eigen schaften in einem ausgedehnten Temperatur- und Magnetfeldbereich auf weist. Der Prozeß zum Kombinieren würde zu einem einzigen Chip mit Schichten unterschiedlicher Eigenschaften führen.

Insbesondere richtet sich die vorliegende Erfindung auf Magnetwiderstän de und Hall-Effekt-Bauelemente, die in der Technik auch als Hall-Effekt- Platten oder Hall-Platten bekannt sind. Ferner beschreibt die vorliegende Erfindung ein Rezept, um Magnetwiderstände und Hall-Effekt-Bauelemen te unter Verwendung von Halbleitern, wie Indiumantimonid (InSb), mit eine Magnetfeldempfindlichkeit herzustellen, die von der Temperatur un abhängig ist.

Es ist bekannt, daß Indiumantimonid-Magnetwiderstände und -Hall- Effekt-Bauelemente, die aus Material hergestellt sind, das mit Seltenerd elementen, wie Erbium oder Samarium, dotiert ist, eine geringere Tempe raturabhängigkeit ihrer magnetischen Empfindlichkeit aufweisen. Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen darüberhinaus:

1. Indiumantimonid-Magnetfeldsensoren weisen einen größeren Tempera turbereich als Hall-Sensoren auf Siliziumbasis auf, die im wesentlichen auf Temperaturen geringfügig über 150°C begrenzt sind, und
2. das vorliegende Rezept ist leichter herzustellen als die mit Seltenerden dotierten Indiumantimonid-Magnetfeldsensoren, weil es nur Chemikalien verwendet, die bei der Herstellung von epitaktischen Verbindungshalblei tern üblich sind.

Es ist dementsprechend ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Tempe raturempfindlichkeit von galvanomagnetischen Bauelementen unter Ver wendung der oben genannten Lösungen zu reduzieren.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen be schrieben, in diesen zeigen:

Fig. 1 die Temperaturabhängigkeit der Beweglichkeit einer Anzahl von n-leitend und p-leitend dotierten InSb-Filmen,

Fig. 2 ein erstes Empfindlichkeitsbeispiel eines mehrschichtigen MW-Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Chips des mehr schichtigen MW-Bauelements von Fig. 2 gemäß der vorlie genden Erfindung,

Fig. 4 ein zweites Empfindlichkeitsbeispiel eines mehrschichtigen MW-Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Chips des mehr schichtigen MW-Bauelements von Fig. 4 gemäß der vorlie genden Erfindung.

Fig. 6 ein erstes Empfindlichkeitsbeispiel eines mehrschichtigen Hall-Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 7 ein zweites Empfindlichkeitsbeispiel eines mehrschichtigen Hall-Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 8 ein drittes Empfindlichkeitsbeispiel eines mehrschichtigen Hall-Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Chips des mehr schichtigen Hall-Bauelements von Fig. 8 gemäß der vorlie genden Erfindung.

Praktisch alle galvanomagnetischen Sensoren, wie Hall-Generatoren, Ma gnetwiderstände, usw. sind auf eine Weise temperaturabhängig, die ihre magnetische Empfindlichkeit beeinflußt, die definiert ist als

S(B) = (1/V_AUS) × (d V_AUS/dB).

Dies macht es sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, Bauelemente zu entwerfen, die die gewünschten Eigenschaften über ausgedehnte Tempe raturbereiche aufweisen, wie einige der gegenwärtigen bei Kraftfahrzeugen zwischen -40°C und annähernd 200°C. Zur Zeit angewandte Dotierungs techniken verringern die magnetische Empfindlichkeit zusammen mit der angestrebten Abnahme der Temperaturempfindlichkeit. Im Grenzfall könnte man unter Verwendung des gegenwärtigen Dotierungsansatzes Bauelemente erhalten, die auf Temperatur unempfindlich, aber auch auf Magnetfelder praktisch unempfindlich sind.

Der Hauptparameter, der die Empfindlichkeit eines galvanomagnetischen Bauelements beeinflußt, ist die Beweglichkeit des Halbleiters. Es ist zu beobachten, daß die Beweglichkeit der Löcher in beispielsweise InSb viel kleiner als diejenige von Elektronen ist. Da die Energielücke bei einer be stimmten Temperatur in der Nähe von Raumtemperatur klein ist, begin nen auch thermisch induzierte Elektronen zu erscheinen, wenn die Pro bentemperatur erhöht wird, selbst in p-leitend dotiertem Material. In p- leitend dotiertem Material wird Strom hauptsächlich durch die Löcher bei niedriger Temperatur transportiert, bei der es nur Löcher gibt. Sobald die Temperatur erreicht wird, bei der einige Elektronen erscheinen, werden sie mehr Strom tragen, da ihre Beweglichkeit viel größer ist. Die Temperatur abhängigkeit der Gesamtbeweglichkeit, wie über Elektronen sowie Löcher gemittelt, des p-leitend dotierten InSb weist deshalb ein Maximum bei der Temperatur auf, in deren Nähe der Halbleiter "intrinsisch wird", d. h., der Transport von Strom wird von Löchern (bei niedriger Temperatur) zu Elektronen (bei hoher Temperatur) übertragen, wobei dies als die "Spit zenbeweglichkeit" definiert ist. Es muß darauf hingewiesen werden, daß diese Spitzen der Beweglichkeit bei einer Temperatur außerhalb des ver wendeten Bereiches auftreten können; beispielsweise wird Linienzug 34 (siehe Fig. 1) bei einer Temperatur über ungefähr 475 K eine Spitze auf weisen.

Fig. 1 (die später beschrieben wird) zeigt die Temperaturabhängigkeit der Beweglichkeit einer Anzahl von n-leitend und p-leitend dotierten InSb- Filmen, die dem oben beschriebenen Prozeß folgt. Die Lage dieses Maxi mums ist eine Funktion des Dotierungsniveaus und der Energielücke des Halbleiters. Der Effekt des Dotierungsniveaus wird aus den gezeigten Kur ven von Fig. 1 ersichtlich. Der Effekt der Energielücke erfolgt aufgrund der Tatsache, daß ein Halbleiter mit einer kleinen Energielücke mehr ther misch induzierte Elektronen bei einer gegebenen Temperatur aufweisen wird, als ein Halbleiter mit einer größeren Energielücke. Wenn die durch schnittliche Beweglichkeit von nahezu undotiertem InSb (Lücke = 0,18 eV bei 300 K) Spitzen um 290 K aufweist, wird die von InAs(1 - x)Sb(x)-Legie rung mit x = 0,4 (Lücke = 0,11 eV bei 300 K) eine Spitze unter 200 K auf weisen.

Die vorliegende Erfindung ist ein Rezept, bei dem mehrere Schichten aus Halbleitermaterialien mit hoher Beweglichkeit, deren Beweglichkeiten bei unterschiedlichen Temperaturen parallel zueinander Spitzen aufweisen, kombiniert sind. Die durchschnittliche Beweglichkeit der mehrschichtigen Struktur, die aus drei Filmen aufgebaut ist, von denen beispielsweise ei ner eine Beweglichkeit aufweist, deren Spitze bei -20°C liegt, einer eine Spitze bei 100°C aufweist und einer eine Spitze bei 180°C aufweist, ist zwischen -40°C und 200°C relativ temperaturunabhängig. Ein Magnetwi derstand, der aus einem mehrschichtigen Stapel aufgebaut ist, wird derart berechnet, daß er eine Empfindlichkeit mit einer verringerten Temperatur abhängigkeit von -40°C bis 200°C aufweist. Dieses Prinzip wird quantitativ unter Verwendung von mit unterschiedlichen Niveaus dotierten InSb-Fil men veranschaulicht. Auch wird nicht lediglich die Verwendung der durchschnittlichen Beweglichkeit der Bestandteilschichten verwendet, sondern in den analytischen Berechnungen der Empfindlichkeit werden der vollständige galvanomagnetische Tensor der Mehrfachschicht sowie die analytischen Formeln für die Bauelementempfindlichkeit verwendet.

Ein ähnlicher Ansatz kann dazu verwendet werden, Hall-Sensoren mit ei ner temperaturunabhängigen Empfindlichkeit zu schaffen, da die Emp findlichkeit eines Hall-Sensors auch eine Funktion der Beweglichkeit ist, wenn auch eine andere Funktion als für einen Magnetwiderstand. Daher umfaßt die vorliegende Erfindung Magnetwiderstände und Hall-Sensoren, die aus einem mehrschichtigen Stapel aus Halbleiterschichten hergestellt sind, die jeweils zehn Nanometer oder mehr dick sind, wobei jede Schicht eine Temperaturabhängigkeit der Beweglichkeit aufweist, die ihr Maxi mum bei einer unterschiedlichen Temperatur besitzt. Das letztere kann erreicht werden, indem entweder das Dotierungsniveau zwischen unter schiedlichen Schichten verändert wird (unterschiedliche Schichten kön nen entweder auf unterschiedliche Niveaus n-leitend oder p-leitend dotiert werden) oder indem die Legierungszusammensetzung derart verändert wird, daß jede Halbleiterschicht bei einer unterschiedlichen Temperatur intrinsisch wird. Offensichtliche Erweiterungen hiervon sind: eine konti nuierliche Abstufung des Dotierungsniveaus oder der Zusammensetzung über die Dicke eines Films, und ein Film, der sowohl n-leitend als auch p- leitend in der gleichen Schicht ist (d. h. gegensätzlich dotiert oder counter doped). Die Herstellungs- und Produktionstechniken, um diese Bauele mente zu realisieren, sind in der Technik allgemein bekannt.

Die grundlegenden Eigenschaften der Bestandteilfilme, die kombiniert werden müssen, um die in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Ma gnetwiderstände und Hall-Platten herzustellen, sind experimentell an realen Filmen gemessen worden. Die Magnetfeld- und Temperaturabhän gigkeit der realen MW-Bauelemente und Hall-Platten sind analytisch unter Verwendung mathematischer Techniken modelliert worden, die auf diesem technischen Gebiet sehr weit entwickelt sind und in der Vergangenheit erfolgreich dafür verwendet wurden, andere Magnetwiderstandselemente oder Hall-Platten zu entwerfen.

Um einen weniger temperaturempfindlichen MW- oder Hall-Sensor zu er halten, kann man mehrere Schichten aus Halbleitern mit hoher Beweg lichkeit, wie Indiumantimonid (InSb) oder InSb-Legierungen verwenden, bei denen ein bestimmter Molenbruch Indium durch Gallium ersetzt ist, oder ein bestimmter Molenbruch Sb durch Arsen oder Phosphor ersetzt ist, und bei denen jede Schicht eine Temperaturabhängigkeit der Beweg lichkeit aufweist, die eine Spitze als eine Funktion der Temperatur besitzt. Die Temperatur, bei der diese Spitzen auftreten, hängt von dem Dotie rungsniveau und der Energielücke des Halbleiters ab, die wiederum von der Legierungszusammensetzung abhängt. Die hier vorgestellte Analyse wird auf den Einfluß des Dotierungsniveaus beschränkt.

Fig. 1, die experimentell erhalten wurde, zeigt die Temperaturabhängigkeit der durchschnittlichen Beweglichkeit einer Reihe von InSb-Filmen 10, die 1,0 bis 1,5 Mikrometer dick sind und entweder n-leitend mit Tellur (Te) 12-24 oder p-leitend mit Mangan (Mn) 26-38 dotiert sind. Andere n-Do tiermittel sind: Selen, Schwefel oder Silizium. Andere p-Dotiermittel sind: Beryllium, Kohlenstoff, Magnesium, Kalzium, Strontium oder Zink. Die exakte Chemikalie, die als n- oder p-Dotiermittel verwendet wird, ändert nicht das hier umrissene Prinzip. Die Kurven 10 sind mit der Dichte der extrinsischen Ladungsträger beschriftet (d. h., die Ladungsträger aufgrund des Dotierungsniveaus in Einheiten von 10¹⁷ cm^-3). Die extrinsische Trä gerdichte ist für das p-leitend dotierte Material positiv beschriftet, und für das n-leitend dotierte Material negativ beschriftet. Beispielsweise stellt die Kurve 12, die mit -0,28 12' beschriftet ist, eine Probe dar, die auf 0,28 × 10¹⁷ cm^-3 n-leitend dotiert ist.

Die Kurven in Fig. 1 können wie folgt erläutert werden. Es ist zu beob achten, daß die Beweglichkeit der Löcher in InSb viel kleiner als diejenige von Elektronen ist. Die Energielücke von InSb ist in der Nähe von Raum temperatur klein (0,18 eV). Bei Raumtemperatur sind deshalb ungefähr 0,2 × 10¹⁷ Elektronen über die Energielücke hinweg thermisch erregt. Die se thermisch erregten Elektronen werden intrinsische Elektronen ge nannt, im Gegensatz zu den extrinsischen Elektronen oder Löchern, die durch die Dotierung eingeleitet werden. In n-leitend dotiertem Material weisen sowohl extrinsische als auch intrinsische Elektronen die gleiche hohe Beweglichkeit auf, die aufgrund der Streuung der Elektronen an Photonen (oder Gitterschwingungen) langsam abnimmt, wenn die Tempe ratur erhöht wird, wobei dies durch die Kurven 12-22 dargestellt ist. In p- leitendem Material bei niedriger Temperatur, bei der nur extrinsische Lö cher vorhanden sind, zeigt Fig. 1 die niedrige Beweglichkeit dieser Löcher, die durch 26'-38' dargestellt ist. Wenn die Temperatur von p-leitend do tierten Proben erhöht wird, beginnen extrinsische Elektronen zu erschei nen. Da diese viel höhere Beweglichkeiten als die Löcher aufweisen, domi nieren sie die elektrische Leitung, selbst wenn ihre Dichte geringer als diejenige der extrinsischen Löcher ist. In der Probe, die mit 0,5 × 10¹⁷ cm^-3 extrinsischen Löchern, 28, dotiert ist, dominieren beispielsweise die 0,2 × 10¹⁷ cm^-3 intrinsischen Elektronen bei 300 K und ergeben eine durch schnittliche Beweglichkeit in der Größenordnung von 24000 cm²/(Vs) 40. Infolgedessen gibt es ein Maximum in der Temperaturabhängigkeit der schwach p-leitend dotierten Proben. Die Temperatur dieses Maximums befindet sich grob in der Nähe der Temperatur, bei der die Probe "intrin sisch wird", d. h., bei der die Dichte der intrinsischen Elektronen gleich der Dichte der extrinsischen Löcher ist.

Die Situation der Probe, die unbeabsichtigt n-leitend auf 0,04 × 10¹⁷ cm^-3 24 in Fig. 1 dotiert ist, ist etwas verschieden. Ihre Beweglichkeit kann durch die Anwesenheit einer sehr dünnen Schicht an der Halbleiter/Sub strat-Grenzfläche erklärt werden, die eine große Versetzungsdichte ent hält. Die Versetzungen geben Elektronen in dem Film in der Nähe dieser Schicht frei, und diese Elektronen weisen aufgrund ihrer Streuung an den Versetzungen eine sehr niedrige Beweglichkeit auf. Diese versetzungsin duzierten Elektronen sind extrinsisch. Wenn die Temperatur erhöht wird, wird die Leitung durch den Film hindurch durch die intrinsischen Elek tronen im Volumen des Films dominiert, und es gilt die in obigem Absatz angegebene Schlußfolgerung.

Es gibt zwei Mechanismen, durch die die Temperatur beeinflußt werden kann, bei der die durchschnittliche Beweglichkeit eine Spitze ergibt: das Dotierungsniveau, wie es in Fig. 1 veranschaulicht ist, und die chemische Zusammensetzung des Films. Indem InSb mit As legiert wird, kann die Energielücke verringert werden. Dies wird die Temperatur reduzieren, bei der die Probe intrinsisch wird. Durch Legieren der Probe mit Ga nimmt die Energielücke zu und so wird die Temperatur, bei der sie intrinsisch wird, zunehmen.

Es wird aus Fig. 1 deutlich, daß durch paralleles Kombinieren zweier Ma terialschichten, die Beweglichkeiten aufweisen, deren Spitze bei unter schiedlichen Temperaturen liegt, die durchschnittliche Beweglichkeit der mehrschichtigen Struktur derart entworfen werden kann, daß sie eine viel größere temperaturunabhängige Beweglichkeit aufweist. Dies tritt auf, weil die durchschnittliche Beweglichkeit µ(s) von zwei Schichten der Dic ken t(1) und t(2) mit Elektronendichten n(1) und n(2) und Beweglichkeiten µ(1) und µ(2), die parallelgeschaltet sind, grob durch die Formel für paral lelgeschaltete Widerstände gegeben ist. Das heißt, 1/n(s)µ(s)t(s) = 1/n(s)µ(1)t(1) + 1/n(2)µ(2)t(2).

Die Magnetfeldempfindlichkeit von Halbleitermagnetfeldsensoren, wie Hall-Sensoren und Magnetwiderständen, ist hauptsächlich eine Funktion der Beweglichkeit. Um Sensoren mit einer reduzierten Temperaturabhän gigkeit der Beweglichkeit zu erhalten, kann man deshalb diese aus mehre ren Schichten mit Beweglichkeiten herstellen, die Spitzen bei unterschied lichen Temperaturen aufweisen, d. h. Schichten, die bei unterschiedlichen Temperaturen intrinsisch werden.

Als ein erstes Beispiel dieses Rezepts wurde der vollständige theoretische Entwurf eines Magnetwiderstandes ausgeführt, der in der Corbino-Geome trie für eine Mehrfachschicht aus InSb aufgebaut ist. Ein erstes theoreti sches Beispiel eines Magnetwiderstandes, das in Fig. 2 gezeigt ist, verwen det zwei Schichten, und zwar eine, die n-leitend mit 2 × 10¹⁷ cm^-3 dotiert ist, deren Beweglichkeit eine Spitze bei 50 K aufweist, und eine, die p-lei tend mit 0,5 × 10¹⁷ cm^-3 dotiert ist, deren Beweglichkeit eine Spitze bei 380 K aufweist. Die Berechnungen, die die Kurven von Fig. 2 erzeugen, wurden unter Verwendung des vollständigen galvanomagnetischen Ten sors des Magnetwiderstandes bei jedem Wert des Magnetfeldes ausge führt, wobei nicht nur der geometrische Magnetwiderstand, sondern auch der intrinsische Magnetwiderstand eingeschlossen wurde, der in Volumen- Halbleitern wegen der gleichzeitigen Anwesenheit von zwei Trägern (Elek tronen und Löchern) mit zwei sehr unterschiedlichen Beweglichkeiten auftritt. Dieser intrinsische Magnetwiderstand ergibt eine Verstärkung der Hochtemperaturempfindlichkeit der Bauelemente, wie es von H. H. Wieder in US-Patent 3 617 975 behauptet wird. Fig. 2 zeigt die Empfindlichkeit S(T,B) als eine Funktion der Temperatur bei verschiedenen Werten des Vormagnetisierungsmagnetfeldes B eines Magnetwiderstandes, der aus einer Doppelschicht hergestellt ist, die 18% des n-leitenden Films und 82 % des p-leitenden Films enthält, und ist definiert als:

S(B, T) = 1/R(B, T) x (dR(B, T)/dB),

wobei S mit dem Magnetfeld B und der Temperatur T schwankt, R der Wi derstand des MW ist, der auch mit dem Magnetfeld B und der Temperatur T schwankt, und dR(B, T)/dB die Änderungsrate des Widerstandes R be züglich des Magnetfeldes B ist.

Da die Empfindlichkeit einer Funktion des Vormagnetisierungsmagnetfel des B ist, wurde der Doppelschicht-Film optimiert, um bei einem Vorma gnetisierungsfeld von 0,323 T und in einem Temperaturbereich von -40°C bis 180°C zu arbeiten. Es können unterschiedliche Betriebsbedingungen mit unterschiedlichen Schichtzusammensetzungen erfüllt werden. Wenn man sich auf die Temperaturabhängigkeit der Kurve bei 0,323 T konzen triert, ergibt sich das Maximum bei niedriger Temperatur 42 in Fig. 2 auf grund des Beitrages der n-leitenden Schicht und das Maximum in der Nä he von 130°C 44 aufgrund der p-leitenden Schicht.

Figur. 3 ist eine schematische Darstellung eines Chips 50 des zweischichti gen MW-Bauelements 52 von Fig. 2. In Fig. 3 ist die erste Schicht 54, die 18% der Gesamtdicke des MW 52 darstellt, 0,18 µm dick und besteht aus mit Tellur (Te) auf 2 × 10¹⁷ cm^-3 n-leitend dotiertem InSb. Die zweite Schicht 56, die 82% der Gesamtdicke des MW 52 darstellt, ist 0,82 µm dick und besteht aus mit Beryllium (Be) auf 5 × 10¹⁶ cm^-3 p-leitend do tiertem InSb. Das Substrat 60 ist typischerweise GaAs, und die Kurz schlußbügel 62 sind typischerweise eine Titan-Platin-Gold-Mehrfach schicht. Die Dicken der Schichten 54 und 56 können verändert werden, müssen aber das gleiche Verhältnis beibehalten. Die Techniken zur Her stellung eines derartigen Chips 50 sind auf diesem technischen Gebiet all gemein bekannt.

Um das Leistungsvermögen der erfindungsgemäßen Technik zu veran schaulichen, wird gezeigt, wie die Mulde 46 zwischen den beiden Maxima 42 und 44 in Fig. 2 durch Hinzufügen einer dritten Schicht aufgefüllt werden kann. Der theoretische Entwurf von Fig. 4 zeigt die Empfindlich keit als Funktion der Temperatur bei verschiedenen Werten des Vorma gnetisierungsmagnetfeldes B eines Magnetwiderstandes, der aus drei Schichten aufgebaut ist: 16% der Gesamtdicke sind n-leitend auf 1,2 × 10¹⁷ cm^-3 dotiert, 20% sind p-leitend auf 0,3 × 10¹⁷ cm^-3 dotiert und 64% sind p-leitend auf 0,5 × 10¹⁷ cm^-3 dotiert. Die Mulde 46 in der Nähe von 50°C in Fig. 2 bei B = 0,32 T ist nun in Fig. 3 bei B = 0,323 T nahezu ver schwunden 46'. Es wurde kein Nachteil bei dem Absolutwert der Emp findlichkeit in Kauf genommen, um dieses Ergebnis zu erzielen.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines Chips 50' des dreischichti gen MW-Bauelements 52' von Fig. 4. In Fig. 5 ist die erste Schicht 54', die 16% der Gesamtdicke des MW 52' darstellt, 0,16 Mikrometer dick und besteht aus mit Tellur (Te) auf 1,2 × 10¹⁷ cm^-3 n-leitend dotiertem InSb.

Die zweite Schicht 56', die 20% der Gesamtdicke des MW 52' darstellt, ist 0,20 Mikrometer dick und besteht aus mit Beryllium (Be) auf 0,3 × 10¹⁷ cm^-3 p-leitend dotiertem InSb. Die dritte Schicht 58', die 64% der Ge samtdicke des MW 52 darstellt, ist 0,64 Mikrometer dick und besteht aus mit Beryllium (Be) auf 0,5 × 10¹⁷ cm^-3 p-leitend dotiertem InSb. Das Sub strat 60' ist typischerweise GaAs und die Kurzschlußbügel 62' sind typi scherweise eine Titan-Platin-Gold-Mehrfachschicht. Die Kurzschlußbügel 62' schließen die Hall-Spannung kurz, um den Magnetwiderstandseffekt zu schaffen. Die Dicken der Schichten 54', 56' und 58' können verändert werden, müssen aber das gleiche Verhältnis beibehalten. Die Techniken zur Herstellung eines derartigen Chips 50' sind auf diesem technischen Gebiet allgemein bekannt.

Wenn einer Hall-Effekt-Platte eine konstante Spannung V_EIN zugeführt wird, ist ihr Ausgang V_H nur proportional zum Magnetfeld B und der Be weglichkeit M des Halbleiters gemäß der Relation

V_H = g V_EIN µ B, (1)

wobei g ein Proportionalitätsfaktor ist, der von der Geometrie der Platte abhängt. Um einen Hall-Sensor zu erhalten, der einen niedrigen Tempe raturdriftkoeffizienten aufweist, ist es ausreichend, die Hall-Platte aus ei nem Material mit einer verringerten Temperaturabhängigkeit der Beweg lichkeit zu entwerfen. Da über Temperatur intrinsische Elektronen in den Halbleiter eingeleitet werden, wird die Hall-Platte mehr Strom ziehen, je doch wird die Ausgangsamplitude nicht sehr mit der Temperatur schwan ken. Die folgende Rezeptur für die Hall-Platte ist das zweite Beispiel eines Entwurfs eines galvanomagnetischen Bauelements mit einer verringerten Temperaturabhängigkeit. Die optimalen Schichtdicken und Dotierungsni veaus sind für beide Bauelemente verschieden, da die Empfindlichkeiten beider Bauelemente (MW und Hall) auf unterschiedliche Weisen von der Beweglichkeit abhängen.

Es wurden die vollständigen theoretischen Entwürfe von Hall-Platten mit temperaturkompensierter Empfindlichkeit ausgeführt, die im Temperatur bereich -50°C bis 125°C und im Temperaturbereich -50°C bis 180°C ange strebt wurde. Die Berechnungen verwenden den vollständigen galvanoma gnetischen Tensor bei jedem Wert des Magnetfeldes, wodurch der intrinsi sche Magnetwiderstand eingeschlossen wird, der in Volumenhalbleitern wegen der gleichzeitigen Anwesenheit von zwei Trägern (Elektronen und Löchern) mit zwei sehr verschiedenen Beweglichkeiten auftritt. Der intrin sische Magnetwiderstand verringert den Strom, der bei stärkeren Feldern durch die Hall-Platte fließt, und läßt daher die Ausgangsspannung von dem einfachen Gesetz (1) abweichen, das nur bei sehr niedrigen Werten eines Magnetfeldes gilt und das ersetzt wird durch:

V_H = g V_EIN σ_xy(B)/σ_xx(B), (2)

wobei σ_xx(B) die Leitfähigkeit des Materials in Längsrichtung bei Anwesen heit eines Magnetfeldes B ist, und σ_xy(B) die Quer- oder Hall-Leitfähigkeit ist. Da bis zur ersten Ordnung σ_xy(B) umgekehrt proportional zum Ma gnetfeld B ist und σ_xx(B) nur schwach von dem Magnetfeld B abhängig ist, ist die Empfindlichkeit der Hall-Platte gegeben durch:

ΔV_H/Δ_B = -g V_EINσ_xy(B)/(Bσ_xx(B)), (3)

Zum Berechnen der folgenden Hall-Platten-Entwürfe wurden die experi mentellen Daten für σ_xx(B) und σ_xy(B) verwendet, die bei jeder Temperatur für jedes Beispiel erhalten wurden, dessen Beweglichkeit in Fig. 1 angege ben ist. Wie aus Gleichung (2) zu sehen ist, wird der Entwurf für einen be stimmten Bereich von Vormagnetisierungsmagnetfeldern optimiert sein. Die Entwürfe werden für einen Betrieb in der Nähe zwischen +0,1 und -0,1 Tesla (T) optimiert.

Für ein erstes theoretisches Beispiel einer Hall-Platte für den Temperatur bereich von -50°C bis 125°C wurden zwei Halbleiterschichten verwendet, und zwar eine, die n-leitend auf 2 × 10¹⁷ cm^-3 dotiert war, deren Beweg lichkeit bei 50 K eine Spitze aufwies, und eine, die p-leitend auf 5 × 10¹⁶ cm^-3 dotiert war, deren Beweglichkeit bei 380 K eine Spitze aufwies. Eine Doppelschicht, die 7% des n-leitenden Films und 93% des p-leitenden Films enthielt, wies eine Ausgangsempfindlichkeit auf, die proportional zu σ_xy(B)/(B σ_xx(B)) ist, und ist in Fig. 6 gezeigt. Wenn man sich auf die Temperaturabhängigkeit der Kurve bei 0,108 T konzentriert, erfolgt das Maximum 82 bei niedriger Temperatur aufgrund des Beitrags der n-lei tenden Schicht, und das Maximum 84 in der Nähe von 120°C aufgrund der p-leitenden Schicht. Die Mulde 86 zwischen den beiden Maxima 82 und 84 kann durch Hinzufügen einer dritten Schicht aufgefüllt werden.

Fig. 7 zeigt die Empfindlichkeit einer Hall-Platte, die aus drei Schichten aufgebaut ist: eine erste Schicht beträgt 7% der Gesamtdicke und ist auf 1,2 × 10¹⁷ cm^-3 n-leitend dotiert, eine zweite Schicht beträgt 20% der Ge samtdicke und ist auf 3 × 10¹⁶ cm^-3 p-leitend dotiert, und eine dritte Schicht beträgt 73% der Gesamtdicke und ist auf 5 × 10¹⁶ cm^-3 p-leitend dotiert. Die Mulde 86 in der Nähe von 50°C in Fig. 6 ist nun nahezu ver schwunden, wie es am besten bei Punkt 86' in Fig. 8 zu sehen ist. Es wurde kein Nachteil beim Absolutwert der Empfindlichkeit in Kauf ge nommen, um dieses Ergebnis zu erzielen.

Die in Fig. 7 gezeigte Hall-Platte weist über den Entwurfstemperaturbe reich eine sehr gute Empfindlichkeit auf, die gleich derjenigen eines Hall- Sensors ist, der aus einem Halbleiter mit einer durchschnittlichen Beweg lichkeit von 30000 cm²/ (Vs) hergestellt ist. Eine höhere maximale Be triebstemperatur kann auf Kosten der Empfindlichkeit erreicht werden.

Der theoretische Entwurf einer Hall-Platte für den Temperaturbereich von -50°C bis 180°C, der optimiert ist, um bei Magnetfeldern ungefähr zwi schen +0,1 und -0,1 T zu arbeiten, ist in Fig. 8 gezeigt. Bei dem in Fig. 8 gezeigten Entwurf wurde Gebrauch von einer viel stärker dotierten p- Schicht gemacht, nämlich Kurve 26 (p = 3,0 × 10¹⁷ cm^-3) von Fig. 1, die ihre maximale Beweglichkeit 26' oberhalb von 200°C aufweist. Der Wert dieser Hochtemperaturbeweglichkeit für diesen Film überschreitet im un tersuchten Temperaturbereich 20000 cm²/ (Vs) nicht. Der Wert des Dop pelschichtfilms, der unter Verwendung dieser p-leitenden Schicht aufge baut ist, kann nicht den maximalen Wert seines Bestandteils mit niedrig ster Beweglichkeit übersteigen. Dieser Prozeß ist im Leistungsvermögen der Doppelschicht veranschaulicht, die aus 5% einer n-leitenden Schicht, die auf 1,2 × 10¹⁷ cm^-3 dotiert ist, und 75% einer p-leitenden Schicht, die auf 3 × 10¹⁷ cm^-3 dotiert ist, besteht, die in Fig. 8 gezeigt sind. Eine der artige Doppelschicht erzeugt einen InSb-Hall-Sensor mit einer verringer ten Temperaturabhängigkeit der Empfindlichkeit bei Vormagnetisierungs feldern zwischen +0,1 und -0,1 T und mit einer Empfindlichkeit, die äqui valent zu derjenigen eines Films mit einer Beweglichkeit knapp unter 20 000 cm²/(Vs) ist. Zum Vergleich kann Volumen-InAs eine Beweglichkeit aufweisen, die sich 30000 cm²/(Vs) annähert, und Dünnfilm-InAs-Ma terial kann 20000 cm²/(Vs) bei Raumtemperatur übersteigen. Außerdem beträgt die Beweglichkeit von intrinsischem Volumen-InAs bei 180°C un gefähr 14000 cm²/(Vs). InAs-Hall-Platten, es sei denn, sie sind stark do tiert, werden deshalb einen viel größeren Temperaturkoeffizienten als die in Fig. 8 gezeigte Hall-Platte aufweisen, und werden, wenn sie stark dotiert sind, eine geringere Empfindlichkeit besitzen.

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung eines Chips 70 der zweischichti gen Hall-Platte 72 von Fig. 6. In Fig. 9 ist die erste Schicht 74, die 5% der Gesamtdicke der Hall-Platte 72 darstellt, 0,05 Mikrometer dick und be steht aus mit Tellur (Te) auf 1,2 × 10¹⁷ cm^-3 n-leitend dotiertem InSb. Die zweite Schicht 76, die 95% der Gesamtdicke der Hall-Platte 72 darstellt, ist 0,95 Mikrometer dick und besteht aus mit Beryllium (Be) auf 3 × 10¹⁷ cm^-3 p-leitend dotiertem InSb. Das Substrat 78 ist typischerweise GaAs, und die Kontakte 80 sind typischerweise eine Titan-Platin-Gold-Mehrfach schicht. Die Kontakte 80 sorgen für externe elektrische Anschlüsse an die Hall-Platte. Die Dicken der Schichten 74 und 76 können verändert wer den, müssen jedoch das gleiche Verhältnis beibehalten. Die Techniken zur Herstellung eines derartigen Chips 70 sind auf diesem technischen Gebiet allgemein bekannt. Eine dreischichtige Hall-Platte, wie sie oben in bezug auf Fig. 7 diskutiert wurde, ist in Fig. 9 auch über eine die Schicht be grenzende gestrichelte Linie 74c (die nur zur Sichtbarmachung der drei schichtigen Hall-Platte gezeigt ist) dargestellt, wobei die Schichten sind: eine erste Schicht 74a, eine zweite Schicht 74b und eine dritte Schicht 76.

Die obigen Berechnungen beruhen auf dem Verhältnis der Dicken der elektrisch aktiven Schichten der Filme. In der Praxis besitzen die physika lischen Schichten eine Dickentoleranz, die durch die metallurgische Dicke und durch die Dicke der Verarmungsschichten, die Bereiche an den Gren zen des Films sind, in denen die elektrostatischen Kräfte die tatsächlichen Ladungsträgerdichten verringern, bestimmt ist. Bei den zuvor erwähnten Dotierungsniveaus liegen die Dicken der Verarmungsbereiche in der Grö ßenordnung von 0,03 Mikron und können temperaturabhängig sein.

Es gibt ein ganze Reihe von Lösungen für den Entwurf von temperatur kompensierten mehrschichtigen Hall-Platten: die n- und p-Dotierungs niveaus können typischerweise um einen Faktor 3 in jeder Richtung ver ändert werden, und es können Ergebnisse ähnlich den zuvor gezeigten er halten werden. Ein Erhöhen der Dotierungsniveaus resultiert im allgemei nen in einer Abnahme der Empfindlichkeit, in einer Zunahme des Strom verbrauchs und in einer Abnahme der Dicken der Verarmungsschichten, wodurch die Herstellbarkeit verbessert wird.

Ein Erhöhen der Dicken der Schichten erhöht den Stromverbrauch und verbessert die Herstellbarkeit, indem der relative Einfluß der Verarmungs schichten verringert wird. Die Gesamtdicke eines mehrschichtigen Bau elements liegt am besten im Bereich zwischen 0,5 und 2 Mikron.

Die Geometrie der Ebene der Hall-Platte wird in der Literatur ausgiebig diskutiert. Im allgemeinen führen kurze Stromwege (kurze und breite, un gefähr quadratische Platten) zu einem höheren Stromverbrauch und zu einer besseren Empfindlichkeit. Der nützliche Bereich von Aspektverhält nissen für die Hall-Platte schwankt zwischen einem Länge/Breite-Verhält nis von 10 : 1 bis zu 1 : 1, wobei die Länge als der Abstand zwischen zwei diametral entgegengesetzten Kontakten 80 definiert ist, und wobei die Breite als die Länge eines Kontaktes 80 definiert ist.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung galvanomagnetische Verbindungs bauelemente 50, 70 mit einer gewünschten Kombination von Eigenschaf ten in festgelegten Temperaturbereichen und Magnetfeldbereichen, die derart kombiniert sind, daß gewünschte Eigenschaften über einen ausge dehnten Temperatur- und Magnetfeldbereich bereitgestellt werden. In der Praxis kann dies mit einem einzigen Chip 50 mit Schichten 54, 56 unter schiedlicher Eigenschaften bewerkstelligt werden. Insbesondere betrifft das Verfahren der vorliegenden Erfindung Magnetwiderstände 52 und Hall-Platten 72.

Claims

1. Verbindungsmagnetsensor mit:
einem galvanomagnetischen Bauelement (50, 70), das aus einer Vielzahl von Schichten (56, 54, 74, 76) gebildet ist, wobei jede Schicht eine jeweilige Eigenschaft aufweist, wobei jede Eigenschaft sich von jeder anderen Eigenschaft unterscheidet;
wobei die Eigenschaften jeder Schicht jeweils vorbestimmte Emp findlichkeiten auf einen festgelegten Magnetfeldbereich und über ei nen jeweiligen Temperaturbereich bereitstellen; und
wobei die Eigenschaften in Kombination eine vorbestimmte Emp findlichkeit auf einen festgelegten Magnetfeldbereich und über Be reich von ansteigenden Temperaturen bereitstellen;
wobei jede Schicht ein jeweils ausgewähltes Halbleitermaterial mit einer jeweiligen Beweglichkeitsspitze ist, wobei die Beweglichkeits spitzen über einen vorbestimmten Temperaturbereich voneinander beabstandet sind;
wobei die Eigenschaften im wesentlichen Unempfindlichkeit auf Temperatur über den Bereich von ansteigenden Temperaturen bereit stellen; und
wobei jede Schicht eine Dicke von mindestens zehn Nanometern aufweist.

2. Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das galvanomagnetische Bauelement einen einzigen Magnetwider standschip (50) umfaßt, der eine erste Schicht und mindestens eine zusätzliche Schicht (56) umfaßt.

3. Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schicht aus mindestens einem Stoff von Indiumantimonid und einer Indiumantimonidlegierung besteht, wobei die Legierung aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem ausgewählten Molenbruch In dium, der durch Gallium ersetzt ist, und einem ausgewählten Molen bruch Antimon, der durch mindestens einen Stoff von Phosphor und Arsen ersetzt ist, besteht, wobei jede Schicht ein jeweils vorbestimm tes Dotierungsniveau und eine jeweils vorbestimmte Energielücke aufweist, durch die ihre jeweilige Beweglichkeitsspitze geschaffen wird.

4. Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten eine erste Schicht (54'), eine zweite Schicht (56') und eine dritte Schicht (58') umfassen, wobei die erste, die zweite und die dritte Schicht eine Gesamtdicke aufweisen, wobei die erste Schicht im wesentlichen 16% der Gesamtdicke umfaßt und auf im wesentli chen 1,2 × 10¹⁷ cm^-3 n-leitend dotiert ist, die zweite Schicht im we sentlichen 20% der Gesamtdicke umfaßt und auf im wesentlichen 0,3 × 10¹⁷ cm^-3 p-leitend dotiert ist, und die dritte Schicht im wesent lichen 64% der Gesamtdicke umfaßt und auf im wesentlichen 0,5 × 10¹⁷ cm^-3 p-leitend dotiert ist.

5. Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch
ein Substrat (60') aus GaAs, auf dem die Vielzahl von Schichten (54', 56', 58') gebildet ist; und
mehrere Metallkurzschlußbügel (62') in Kontakt mit zumindest einer Schicht (54', 56', 58') des Magnetwiderstandschips (50').

6. Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten eine erste Schicht (54'), eine zweite Schicht (56') und eine dritte Schicht (58') umfassen, wobei die erste, die zweite und die dritte Schicht eine Gesamtdicke aufweisen, wobei die erste Schicht im wesentlichen 16% der Gesamtdicke umfaßt und InSb umfaßt, das mit mindestens einem Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Te, Se, S und Si besteht, auf im wesentlichen 1,2 × 10¹⁷ cm^-3 n-leitend dotiert ist, wobei die zweite Schicht im wesentlichen 20% der Gesamtdicke umfaßt und InSb umfaßt, das mit mindestens ei nem Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Be, C, Mn, Mg, Ca, Sr, Cd und Zn besteht, auf im wesentlichen 0,3 × 10¹⁷ cm^-3 p-leitend dotiert ist, und die dritte Schicht im wesentlichen 64% der Gesamtdicke umfaßt und InSb umfaßt, das mit mindestens einem Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Be, C, Mn, Mg, Ca, Sr, Cd und Zn besteht, auf im wesentlichen 0,5 × 10¹⁷ cm^-3 p-lei tend dotiert ist.

7. Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
ein Substrat (60') aus GaAs, auf dem die drei Schichten (54', 56', 58') gebildet sind; und
mehrere Metallkurzschlußbügel (62') in Kontakt mit zumindest einer Schicht (54', 56', 58') des Magnetwiderstandschips (50').

8. 'Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das galvanomagnetische Bauelement (70) eine Hall-Platte (72) ist, die eine Vielzahl von Schichten (74, 76) mit einer Gesamtdicke umfaßt, wobei die Gesamtdicke im wesentlichen zwischen 0,5 Mikron und 2 Mikron liegt, und ein Aspektverhältnis von im wesentlichen zwischen 10 : 1 und 1 : 1 aufweist.

9. Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schicht (74, 76) aus mindestens einem Stoff von Indiumantimo nid und einer Indiumantimonidlegierung besteht, wobei die Legierung aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem ausgewählten Molen bruch Indium, der durch Gallium ersetzt ist, und einem ausgewähl ten Molenbruch Antimon, der durch mindestens einen Stoff von Phosphor und Arsen ersetzt ist, besteht, und ein jeweils vorbestimm tes Dotierungsniveau und eine jeweils vorbestimmte Energielücke aufweist, durch die ihre jeweilige Beweglichkeitsspitze geschaffen wird.

10. Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Schichten eine erste Schicht (74a), eine zweite Schicht (74b) und eine dritte Schicht (76) umfaßt, wobei die erste, die zweite und die dritte Schicht eine Gesamtdicke aufweisen, wobei die erste Schicht im wesentlichen 7% der Gesamtdicke umfaßt und auf im wesentlichen 1,2 × 10¹⁷ cm^-3 n-leitend dotiert ist, die zweite Schicht im wesentlichen 20% der Gesamtdicke umfaßt und auf im wesentlichen 3 × 10¹⁶ cm^-3 p-leitend dotiert ist, und die dritte Schicht im wesentlichen 73% der Gesamtdicke umfaßt und auf im wesentli chen 5 × 10¹⁶ cm^-3 p-leitend dotiert ist.

11. Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die n-Dotierung der ersten Schicht (74a) aus mindestens einem Ele ment besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Te, Se, S und Si besteht, und daß die p-Dotierung der zweiten und der dritten Schicht (74b, 76) jeweils aus mindestens einem Element besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Be, C, Mn, Mg, Ca, Sr, Cd und Zn besteht.

12. Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch
ein Substrat (78) aus GaAs, auf dem die erste, die zweite und die dritte Schicht (74a, 74b, 76) gebildet sind; und
mehrere Metallkontakte (80) in Kontakt mit mindestens einer Schicht (74a, 74b, 76) der Hall-Platte (72).

13. Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Schichten eine erste und eine zweite Schicht (74, 76) mit einer Gesamtdicke umfaßt, wobei die erste Schicht (74) im we sentlichen 5% der Gesamtdicke umfaßt und InSb umfaßt, das auf im wesentlichen 1,2 × 10¹⁷ cm^-3 n-leitend dotiert ist, und die zweite Schicht (76) im wesentlichen 95% der Gesamtdicke umfaßt und InSb umfaßt, das auf im wesentlichen 3 × 10¹⁷ cm^-3 p-leitend dotiert ist.

14. Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die n-Dotierung der ersten Schicht (74) aus mindestens einem Ele ment besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Te, Se, S und Si besteht, und daß die p-Dotierung der zweiten Schicht (76) aus mindestens einem Element besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Be, C, Mn, Mg, Ca, Sr, Cd und Zn besteht.

15. Verbindungsmagnetsensor nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch
ein Substrat (78) aus GaAs, auf dem die erste und die zweite Schicht gebildet sind; und
mehrere Metallkontakte (80) in Kontakt mit mindestens einer Schicht (74, 76) der Hall-Platte (72).