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KR960001197B1 - 반도체 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

반도체 센서 및 그 제조방법 Download PDF

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KR960001197B1
KR960001197B1 KR1019930700787A KR930700787A KR960001197B1 KR 960001197 B1 KR960001197 B1 KR 960001197B1 KR 1019930700787 A KR1019930700787 A KR 1019930700787A KR 930700787 A KR930700787 A KR 930700787A KR 960001197 B1 KR960001197 B1 KR 960001197B1
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KR
South Korea
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layer
compound semiconductor
magnetic sensor
inas
thin film
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KR1019930700787A
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English (en)
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이찌로 시바사끼
나오히로 구제
다쯔로 이와부찌
가즈히로 나가세
Original Assignee
아사히가세이고오교 가부시끼가이샤
유미꾸라 레이이찌
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    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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    • H10F77/12—Active materials
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    • H10F77/1248—Active materials comprising only Group III-V materials, e.g. GaAs having three or more elements, e.g. GaAlAs, InGaAs or InGaAsP
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
반도체 센서 및 그 제조방법
[도면의 간단한 설명]
제1a도 및 제1b도는 본 발명의 자기 센서의 기본이 되는 실시예로서 홀소자의 구조를 표시하는 단면도 및 상면도이다.
제2도는 제2의 화합물 반도체를 갖는 본 발명의 또 다른 실시예를 표시하는 단면도이다.
제3a도 및 제3b도는 제1 및 제2의 화합물 반도체층에서 전자를 공급하는 구조를 갖는 실시예를 나타내는 단면도이다.
제4도는 InAs층과 제1화합물 반도체층의 경계면 결합종을 확대한 모식도이다.
제5a도, 제5b도 및 제5c도는 본 발명의 자기 센서의 일례인 자기 저항 소자의 예를 표시하는 단면도 및 상면도이다.
제6도는 본 발명의 자기 센서의 일례인 홀소자와 IC 회로의 형성된 SiIC의 칩이 동일 패키지내에 형성된 본 발명의 하이브리드 자기 센서의 예를 나타내는 모식적 단면도이다.
제7도는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 홀출력 전압의 온도 특성을 표시하는 특성도이다.
제8도는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 소자 저항값의 온도 특성을 표시하는 특성도이다.
제9도는 본 발명의 실시예 5에 있어서의 홀출력 전압의 온도 특성을 표시하는 특성도이다.
제10도는 본 발명의 실시예 5에 있어서의 소자 저항값의 온도 변화를 표시한 도이다.
제11도는 본 발명의 실시예 12에 있어서의 홀출력 전압의 온도특성을 나타내는 특성도이다.
제12도는 본 발명의 실시예 12에 있어서의 소자 저항값의 온도변화를 나타내는 특성도이다.
제13도는 본 발명의 실시예 17에 있어서의 홀출력 전압의 온도특성을 표시하는 특성도이다.
제14도는 본 발명의 실시예 17에 있어서의 소자 저항값의 온도변화를 나타내는 특성도이다.
제15도는 저항소자형이고, 광, 압력, 의곡 검출에 사용할 수 있는 본 발명의 반도체 센서의 일례를 나타내는 단면도 및 상면도이다. 제15a도가 단면도, 제15b도가 상면도, 제15c도가 의곡 센서로서 사용한 경우의 모식도를 나타낸 것이다.
제16도는 저항 소자형의 반도체 센서에 중간 전극을 설치하고 광, 압력, 의곡의 검출감도를 조절할 수 있는 본 발명의 반도체 센서의 일례를 표시하는 단면도이다.
제17a도 및 제17b도는 광, 압력, 의곡을 검출할 수 있는 본 발명의 반도체 센서의 일례를 표시하는 단면도 및 상면도이다.
제18도는 캐퍼스턴스의 변화에 의하여 광, 압력, 의곡을 검출할 수 있는 본 발명의 반도체 센서의 일례를 표시하는 단면도이다.
제19도는 본 발명의 반도체 센서를 실제로 사용하기 위한 예를 표시하는모식도이다. 제19a도는 광센서의 예, 제19b도는 광, 압력, 의곡 센서의 예이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 신규의 반도체 센서에 관한 것이다.
[배경기술]
InAs는 극히 높은 전자 이동도를 갖는 재료이며, 고감도 자기 센서 등에의 응용이 기대되어 왔지만, 1) 고전자 이동도를 얻을 수 있을 정도의 양호한 결정성을 갖는 InAs 박막의 성장이 곤란하다. 2) InAs의 밴드 갭(band gap)이 좁기 때문에 자기 센서로서 사용한 경우에 고온에서의 온도 특성이 저하한다고 하는 제조 공정과 소자 특성에 관한 문제가 있었다.
지금까지 InAs 박막의 성장이 각양각색의 기판상에 시도되어 왔지만, 박막의 단결정을 성장시키기 위한 절연성 기판의 격자 정수가 InAs의 격자정수와 매우 상이하여 기판상에 성장한 InAs 결정은 기판과의 경계면 가까이에 격자의 혼란이 발생하고, 낮은 전자 이동도가 되어, 적절한 전자이동 특성을 얻지 못했다. 이와 같은 특성 막은 소자의 제조공정시 특성의 변동이 크고, 또 온도저항 특성도 악화하는 경향이 있어 두께가 얇은 InAs 박막을 자기감지부로 하는자기 센서를 만들려고 하면 전자 이동도가 자하되어 고감도의 자기센서의 제작은 어려웠다.
또, InAs의 온도 특성을 개량하기 위하여, 밴드 갭을 넓힐 목적으로 Ga를 도입한 InGaAs의 3원 혼정계가 시도되어 왔다. InGaAs와 격자 정수가 일치하는 절연성 기판으로서 InP가 존재하지만, InP와 격자 정합하는 In과 Ga의 조성비는 In0.53Ga0.47As 뿐이고, InGaAs의 임의의 조성에 대응하는절연성 기판은 존재하지 않는다. InP와는 상이한 격자 정수를 갖는 InGaAs의 박막성장에 있어서도 InAs와 동일하게 기판 경계면에 발생하는 격자의 혼란을 억제할 수 없어서 고전자 이동도의 InGaAs 박막을 얻기는 곤란했다.
또한, 두께를 얇게 하고 커다란 면저항값을 얻는 것도 필요하지만, 격자의 혼란에 의하여 캐리어 농도의 제어도 어렵고, 이 때문에 전사 이동도가 크고, 또한 면저항값이 큰 자기 센서에 바람직한 InAs계 박막을 얻는 것은 어려웠다.
지금까지 InAs 박막을 자기 감지층에 이용한 자기 센서의 기술로서, 특공평 2-24033호, 특개소 61-20378호화 특개소 61-259583호 공보가 있다. 특공평 2-24033호 공보에서는, InAs의 자기 감지층에 S, Si를 도우프하여 소자의 온도 특성을 개량한 홀소자가 제안되어 있지만, 100℃를 초과하는 고온에서, 소자 저항값의 저하기 나타나 있고, 고온에서 홀소자를 사용한 경우의 신뢰성에 문제가 있었다. 특개소 61-20378호 공보에서는, 반절연성 GaAs기판 상에 결정성장시킨 InAs 또는 GaAs를 자기 감지층으로 하는 홀소자가 제안되어 있지만, GaAs 기판과 InAs층의 경계면에는 격자의 혼란이 발생하여 고온에서의 신뢰성 및 감도가 저하되었다. 또 특개소 61-259583호 공보에서는, 사파이어 기판상에 형성된 InAs를 자기 감지층으로 하는 홀소자가 제안되어 있지만, 100℃를 초과하는 고온에서의 소자 저항값의 저하가 나타나고, 고온에서 사용하는 경우의 신뢰성도 충실하지 못했다. 이 때문에, 종래와는 상이한 근본적인 자기 센서의 고감도화의 기술이 요구되고 있다. 도 자기센서에 국한되지 않고 광, 압력 및 의곡(distortion) 검출에 있어서도, 소형이면서 신뢰도가 큰 고감도의 검출소자의 실현이 요망되고 있다.
[발명의 개시]
본 발명은 결정 격자의 혼란이 없는 고전자 이동도의 센서 박막층을 제작하여 공정에 따른 특성 변화가 없고, 온도 특성에도 뛰어난 고감도 반도체 센서를 실현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 이와 같은 InAs계 박막의 문제점을 해결하고, 전자 이동도가 큰 센서 박막층의 제작방법을 검토하고, 고감도 반도체 센서의 제작을 연구한 결과, InAs와 격자 정수가 같거나, 또는 거의 같은 값을 지니며, InAs 보다 밴드 갭 에너지가 큰 화합물 반도체층을 형성한 후, 그 위에 InAs를 결정성장시키면, 박막이 얇아도 InAs이 매우 큰 전자이동도를 갖음을 알 수 있었다. 또한, InAs에 격자 정합하는 이 화합물 반도체층을 사용하면 결정성이 좋은 InAs초 박막을 형성시킬 수 있고, InAs초박막의 양자 효과로부터, 소자 특성을 개선할 수 있음을 알 수 있었다. 또 InAs 보다도 더욱 밴드 갭을 넓히기 위하여 InAs에 Ga를 도입한 InGaAs에 있어서도 InGaAs에 격자 정합하는 화합물 반도체층을 사용하면, 결정상이 좋은 InGaAs초박막의 형성이 가능해지고, 소자로한 경우의 온도 특성도 개량될 수 있음을 알 수 있었다. 또한 초박막에 의한 양자 효과를 이용하여 InAs 또는 InGaAs에 Sb를 도입하면 더 좋은 고감도를 실현할수 있음을 알 수 있었고, 즉, 고저항의 제1화합물 반도체층과, 이 층위에 형성된 InAs층과 이 InAs층 위에 형성된 음성전극을 갖고, 상기 제1화합물 반도체가 InAs와 격자 정수가 동일하거나, 또는 거의 같은 값을 가지며, InAs보다 큰 밴드 갭 에너지를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 센서이다. 도, 이 InAs층이 InAs층에 Ga 또는 Sb가 도입된 3원계 또는 4원계 혼정이라도 좋다. 즉, InAs층이 InxGa1-xAs(0＜x＜1.0) 및 InxGa1-xAsySb1-y(0＜x≤1.0, 0≤y＜1.0)이라도 좋다. 이하, InAs층 InxGa1-xAs(0＜x＜1.0)층 및 InxGa1-xAsySb1-y(0＜x≤1.0, 0≤y＜1.0)층을 총칭하여 센서층이라고 부르기로 한다.
또, 이 센서층의 상면에는, 센서층을 구성하는결정과 격자 정수가 같거나, 또는, 거의 같은 값을 가지며, 이 결정보다 큰 밴드 갭 에너지를 갖는 고저항의 제2화합물 반도체층이 형성되어 있어도 좋다.
또한, 이 센서층과 제1 및 제2화합물 반도체층의 경계면의 결함을 감소시켜 고전자 이동도를 실현하기 위하여, 이 경계면의 한쪽 또는 양쪽의 결합종(bonding)이 센서층측은 센서층을 구성하는 결정에서 선택된 Ⅲ족, 그리고 제1 및 제2화합물 반도체층 측은 이 화합물 반도체에서 선택된 V족으로 형성되는 것이 바람직하다. 또 경계면의 결합종이 센서층측은 센서층을 구성하는 결정에서 선정된 V족 그리고 제1 및 제2화합물 반도체층측은 이 화합물 반도체에서 선택된 Ⅲ족으로 형성되어 있어도 좋다. 또 이 Ⅲ족-V족 결합사이에 중간층이 삽입되어 있어도 좋다.
또한 이 센서층에는 전기 전도를 위한 전자가 존재하지만, 그 전자농도는 5×1016∼8×1018/cm3의 범위가 바람직하고, 8×1016∼3×1018/cm3은 더욱 바람직한 범위이다. 필요에 따라서 센서층에 도너 불순물이 도우프되어 있어서도 좋다. 또 센서층에 대해서 정벽층이 되는 제1 및 제2화합물 반도체층에 도우핑해도 좋다. 또한 센서층과 도우핑된 장벽층 사이에는 스페이서층을 도입하는 것이 흔히 행하여 진다.
본 발명의 센서층 위에 형성되는 전극은, 센서층에 직접 오믹 콘텍트(ohmic contact)하여 형성되는 것이 바람직하지만, 제2화합물 반도체층이 존재하는 경우에는, 제2화합물 반도체층 위에 전극이 형성된 후, 제2화합물 반도체층을 통해서, 어닐링하여 센서층에 오믹 콘택트로 행하여진다.
또한, 본 발명의 자기 센서는 홀소자, 자기 저항소자 등의 홀 효과 및 자기 저항효과를 이용하는 자기 센서이다.
또한, 고저항의 제1화합물 반도체층을 형성하는 공정도, 이 층위에 센서층을 형성하는 공정이고, 더욱 상기 제1화합물 반도체가 센서층을 구성하는 결정과 격자정수가 동일하거나, 또는 거의 같은 값을 가지며, 이 결정 보다 큰 밴드 갭 에너지를 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있고, 또한, 이 센서층을 가공하는 공정과, 이 센서층으 상면에 복수의 음성 전극을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 센서의 제조방법이다. 또, 필요에 따라서, 상기 제2화합물 반도체 층이 센서층의 상면에 형성되는 공정에 포함된다. 또, 필요에 따라서 센서층, 제1 또는 제2화합물 반도체에 도우핑하는 공정도 포함된다. 제2화합물 반도체층의 상면에 전극을 형성하고 어닐링으로 센서층에 오믹콘택트시키는 공정도 본 발명의 범위이다.
본 발명의 자기 센서는, 필요에 따라서 결합종되고, 또 패키지되어 사용되는 일이 빈번하면, Si IC칩과 함께 패캐지 되는 일도 흔히 있다.
다음에, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 기본이 되는 고감소 자기 센서의 하나인 고감도 홀소자를 표시한다. 제1a도는 단면을 모식적(模式的)으로 표시한 것이다.
제1b도는 상면에서 본 도면이다. 제1도에 있어서, (1)은 기판, (2)는 센서층을 구성하는 결정과 격자정수가 같거나, 또는 거의 같은 값을 가지며, 또한 이 결정 보다 큰 밴드 갭 에너지를 갖는 고저항의 제1화합물 반도체층이고, (3)은 센서층을 표시하고 있다. (4)(41,42,43,44)는 음성전극을 표시하고 있다. 또 (5)(51,52,53,54)는 결합종을 위한 전극이다.
여기에서는 간단하게 하기 위하여 자기 센서칩만을 표시했다. 제2도는 본 발명의 또 다른 실시예를 표시하는 것이고, (6)은 고저항의 제2화합물 반도체이다. 또, (7)은 센서층 중에 도우프된 도너 불순물을 표시하고 있다. (8)은 반도체의 표면을 보호하기 위하여 필요에 따라서 형성된 절연물로 이루어진 패시베이션층을 표시한다.
본 발명에 있어서, 센서층중에 도우프되는 도너불순물은 (7)로 표시되어 있지만 이 불순물의 위치는 전체적으로 같거나 미리 정해진 위치에 있어서도 좋다. 예를들면, 중앙부에만 도우프되어도 좋고, 또, 일부를 도우프하고 다른 부위는 도우프되지 않아도 좋다. 또한 중앙부는 많이 도우프하고 주변부는 적게 도우프해도 좋다. 또 중앙부는 적게, 주변부는 많이 불순물이 도우프되어도 된다. 이들은 층별로 나누어 실시해도 좋다. 본 발명에서 센서층에 도우프되는 불순물은, 일반으로 센서층을 구성하는결정에 도너로서 사용하는것이면 무엇이든 좋고, S,Si,Ge,Se 등은 바람직한 것이다.
본 발명의 센서층을 구성하는 InxGa1-xAsySb1-y층의 In과 Ga의 조성비는 0＜x≤1.0이고, 바람직하게는 0.6≤x≤1.0이다. 또한 InAs의 고전자 이동도를 이용하기 위해서는, 0.8≤x≤1.0dl 더욱 바람직하다. 또 InxGa1-xAsySb1-y층의 As와 Sb의 조성비는 s 0≤y≤1.0이지만, 바람직하게는 0.4≤y≤1.0, 더욱 바람직하게는 0.6≤y≤1.0의 범위이다. 센서층의 두께는 1.4㎛ 이하, 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.3㎛ 이하이다. 0.2㎛ 이하도 더욱 고감도의 반도체 센서를 제작하기 위하여 흔히 쓰인다. 또, 0.1㎛ 이하는, 더욱 큰 입력 저항을 갖는 반도체 센서를 제작하기 위하여 바람직하게 사용된다. 또, 더욱이 센서층을 얇게 하고, 제1 및 필요에 따라서 제2화합물 물 반도체에 의하여 센서층에 전자를 가두어 넣어 양자 웰(well)을 형성하고, 양자 효과에 의하여 내열, 내압등을 향상시키는 일도 있다. 이 경우는 센서층의 두께는 500Å 이하이며, 바람직하게는 300Å 이하, 더욱 바람직하게는 200Å 이하이다.
또, 특히 얇은 센서층을 사용하는 경우에, 본 발명에서는 제1도의 제2의 화합물 반도체층의 센서층의 경계면의 가까이에 도너 불순물의 도우프를 하고, 이 불순물에서 공급되는 전자를 경계면을 넘어서 센서층으로 공급함으로써 센서층중의 불순물에 의한 산란을 적게하고, 고감도화를 위하여 보다 높은 전자 이동도를 얻는 것도 종종 실시된다. 센서층중의 전기전도는, 제1 또는 제2의 화합물 반도체층에서 센서층으로 공급되는 전자가 담당하는 경우와, 또한 센서층중에 존재한 전자나 센서층중에 도우프되어 있는 도너 불순물 원자에서 공급되는 전자와의 혼합전도에 의한 경우도 있다. 제3도와 같이 본 발명의 실시예를 표시했다. (9)는 이와 같은 목적에서 고저항의 화합물 반도체 층에 도우프된 도너 불순물이다. 제3a도는 제1의 화합물 반도체층에 도너불순물이 도우프된 예이다. 제3b도는 제2의 화합물 반도체층에 도우프된 예이다. 도너불순물(9)에서 센서층중에 공급되는 전자는 2차원적으로 퍼져나간 전자가스를 형성하고 있는 경우도 있지만, 센서층중의 도너 불순물(7)에서 공급된 전자와 함께 전기 전도의 역할을 한다. 이 목적으로 도우프하는 불순물(9)은 도너불순물로서 작용하는 것이면 무엇이든 좋지만, Si,S,Ge,Se 등이 바람직하다.
본 발명의 반도체 센서에 사용하는 고저항의 제1 및 제2의 화합물 반도체층의저항값은 절연 또는 반절연성이 바람직하지만, 이들에 준한 높은 저항값도 좋다. 예를들면 제1 및 제2화합물 반도체층의 저항값이 센서층의 저항값에 대해서 적어도 5∼10배 이상 높고, 바람직하게는 100배 이상, 더욱 바람직하게는 1000배 이상 높은 것이다.
본 발명의 반도체 센서에 사용하는 고저항의 제1 및 제2의 화합물 반도체층의저항값은 절연 또는 반절연성이 바람직하지만, 이들에 준한 높은 저항값도 좋다. 예를들면 제1 및 제2화합물 반도체층의 저항값이 센서층의 저항값에 대해서 적어도 5∼10배 이상 높고, 바람직하게는 100배 이상, 더욱 바람직하게는 1000배 이상 높은 것이다.
본 발명의 반도체 센서에 사용되고 있는 센서층에 있어서, 그 위에 형성되는 제1화합물 반도체층 및 센서층의 상면에 형성되는 제2의 화합물 반도체층은, 일반적으로 센서층을 구성하는 결정과 같은 격자정수를 갖거나, 또는 거의 같은 값을 갖는 화합물 반도체이고, 또한, 밴드 갭 에너지가 이 결정 보다 큰 값을 가지면 좋다. 예를들면, Ga Sb, AlSb, Ala1Ga1-a1Sb, GaAsc1Sb1-c1, AlAsc1Sb1-c1, Ala1Ga1-a1Asc1Sb1-c1, Alb1In1-b1Asc2Sb1-c2, Alb2In1-b2Pd1Sb1-d1및 Ala2Ga1-a2Pd2Sb1-d2등은 격자 정수가 센서층을 구성하는 결정의 격자 정수와 같거나, 또는 거의 같은 값을 갖는 조성이 가능하고, 또 밴드 갭 에너지도 이 결정에 비해서 큰 값을 갖는 것이 바람직한 재료이다.
이 화합물 반도체에 있어서, Ala1Ga1-a1Asc1Sb1-c1에서는 ｛0≤a1≤1.0, 0≤c1≤0.6｝이 바람직하고, ｛0.5≤a1≤1.0, 0≤c1≤0.4｝이 더욱 바람직한 범위이다. Alb1In1-b1AscsSb1-cs,에서는｛0.2≤b1≤1.0, 0≤c2≤1.0｝이 바람직하고 ｛0.5≤b1≤1.0, 0≤c2≤0.8｝이 더욱 바람직한 범위이다. Alb2In1-b2Pd1Sb1-d1는 ｛0≤b21.0, 0≤d1≤1.0｝이지만 ｛0.1≤b2≤1.0, 0.1≤d1≤0.8｝이 바람직한 범위이다. Ala2Ga1-a2Pd2Sb1-d2에서는 ｛0≤a1≤1.0, 0≤d2≤0.5｝가 바람직하고, ｛0.5≤a2≤1 .0, 0≤d2≤0.35｝가 더욱 바람직한 범위이다. 여기에서 제1 및 제2화합물반도체층의 격자 정수가 센서층을 구성하는 결정의 격자 정수와 거의 같은 값을 갖는다고 하는 것은 실제로는, 이 화합물 반도체의 격자정수와 센서층을 구성하는결정의 격자 정수와의 차이가 ±5% 이내, 더욱 바람직하게는 ±2% 이내를 말한다.
제1화합물 반도체 층의 두께 ℓ, 은 0.1㎛≤ℓ1≤10㎛이고, 바람직하게는 0.5㎛≤ℓ1≤5㎛의 범위이다. 또 센서층의 양자효과를 어기 위해서는 1㎛ 이상이 바람직하다. 제2㎛ 이상이 바람직하다. 제2화합물 반도체층의 두께 ℓ2는 통상 제1화합물 반도체층의 두께에 준하지만, 바람직한 범위로서 1㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.5㎛, 또 0.1㎛ 이하도 바람직하게 사용된다. 또 제1 및 제2화합물 반도체층은, 이들의 화합물 반도체에서 선택된 수 종류로 이루는 다층을 형성하고 있어도 좋다.
예를들면, 제2화합물 반도체층 위에 제3의 화합물 반도체층이 형성되어도 좋다. 제3화합물 반도체층은 제2화합물 반도체층에 준하는 반도체 절연층이고, 그 두께도 ℓ2와 동일하다. 이 제2 및 제3화합물 반도체층은 센서층의 공기 산화를 방지하고, 뜨한 패시베이션 등에 의한 피해로부터 보호하는 효과가 있다.
본 발명의 센서층과 제1 및, 제2화합물 반도체 층에 의하여 형성되는 경계면의 결합종에는 In-Sb, Ga-Sb, Ga-As, In-As, Al-As, Al-Sb, In-P, Ga-P가 있다. 이중에서도 In-Sb가 바람직하게 사용된다. 또 이 Ⅲ족 층-V족 층 사이에 중간층이 도입되어도 좋다. 제4도에는 이와 같은 경계면 결합종의 부분을확대한 것을 도시한다. 이 경계면 결합종을 형성하는데에는 제1화합물 반도체층과 센서층의 경계면의 경우는, 우선 제1화합물 반도체층의 성장이 끝나면 화합물 반도체층에서 선택된 V족(Ⅲ족)만을 조사하고, 다음에 V족(Ⅲ족)의 조사를 중지하면 동시에 센서층을 구성하는 결정에서 선택된 Ⅲ족(V족)만을 조사한다. 다음에 센서층 결정의 나머지의 Ⅲ족과 V족의 조사를 개시하고, 센서층을 성장시킨다. 도 센서층과 제2화합물 반도체의 경계면의 경우는, 센서층의 성장이 종료하면 센서층 결정에서 선택된 Ⅲ족(V족)만을 조사한다. 다음에 이 Ⅲ족(V족)의 조사를 중지하면 동시에 제2화합물 반도체에서 선택된 V족(Ⅲ족)을 조사한다. 그리고 제2화합물 반도체의 나머지의 원소의 조사를 개시하고, 제2화합물 반도체층을 성장시킨다. 이 Ⅲ족 및 V족의 조사에 의한 경계면층은 복수의 원자층만 성장시키는 것이 바람직하고, 1원자층만 성장시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 반도체 센서를 구성하고 있는 전극은, 통상의 오믹 전극이므로, 이 경우 직접 센서층에 오믹콘택트시키는 것이 바람직하지만, 제2화합물 반도체층 위에 전극을 형성하고, 제2화합물 반도체층을 통해서, 센서층과 오믹 콘택트시키는 구조로도 좋다. 이 구조는, 다음의 방법에 의하여 형성된다. 즉, 전극과 센서층의 오믹 콘택트를 얻기 위하여, 합금화 어닐링을 실시하고, 전극 재료를 제2화합물 반도체층에서 센서층까지 확신시키든가, 혹은, 전극 하부의 영역만에 도너불순물을 이온주입하고, 접촉저항을 낮추는 방법이 있다. 또 전극 금속은 AuGe/Ni/Au의 3층 구조를 비롯한 공지의 적층 전극 구조로도 좋지만, Al, Ti, Au, W 등의 단층 금속으로도 좋고, 많은 짜맞춤이 가능하다.
또, 본 발명의 반도체 센서의 특히 광, 압력, 의곡 센서를 제작하는 경우에, 비오믹성 전극을 형성하는 적도 있다. 도한 광을 투과시키기 위한 투명전극이 형성되어도 좋다.
본 발명의 자기 센서를 형성하기 위하여 사용되는 기판은, 일반적으로 단결정을 성장시킬 수 잇는 것이면 무엇이든 좋고, GaAs의 단결정의 반절연성기판, Si 단결정기판 등은, 바람직한 예이다. 또, 결정을 성장시키는 표면으로서 (100) 면 및 (110)면 등이 흔히 사용된다. 또한 랬3mf의 결정면에서 수회 경사시켜서 컷트된 표면이 결정성장성을 향상시키기 위하여 사용되는 일도 흔히 있다. 예를들면 (100)면에서 2회 오프한면은, 바람직한 예이다. 또 마이카등의 절연성 기판을 사용하여 자기 센서를 제조하는 고정에 있어서는, 마이카 상에 성장시킨 박막층을 전사하는 것도 실시된다. 즉, 제작된 자기 센서에 있어서는, 실질적으로는 기판이 사용되지 않는 적도 있다.
또, 본 발명의 자기 센서의 제조법에 있어서, 제1의 화합물 반도체 층을 형성하는 공정, 센서층을 형성하는 공정 및 제2의 화합물을 반도체를 형성하는 공정은, 일반적으로 박막의 단결정의 성장이 가능한 방법이면 무엇이든 좋지만, 분자선에 피택시법 및 MOVPE법, ALE법 등은 특히 바람직한 방법이다.
또한, 센서층을 필요에 따라서 소요의 형상으로 가공하는 공정은, 웨트에징(wet eadging 습식부식) 및 드라이 에징(dry eadging 건식 부식), 이온 밀링(ion milling) 등이 사용된다. 이들의 방법은, 필요에 따라서, 제1 및 제2화합물 반도체층을 소요의 형상으로 가공하는 목적에도 또 바람직하게 사용된다.
제5도는 본 발명의 고감도 자기센서의 기본적인 일례인 자기저항 소자이다. 제5a도는 2단자 자기 저항 소자의 단면도를 나타내고 있다. 제5b도는 상면에서 본 도이다. 제5c도는 3단자의 차동형의 자기 저항 소자를 상면에서 본 도이다. (10)은 쇼트바 전극이다. 이 쇼트바 전극은 자기 저항 효과를 울리는 효과가 있고, 자기 감도를 올리기 위하여 바람직하게 사용된다. 제5도의 쇼트바 전극(10)은 센서층(3)과 음성 접촉을 하고 있고, 보통은 금속이 사용된다.
본 발명의 자기 센서는, 센서의 출력을 증폭하기 위한 Si IC칩과 함께 패키지 되어 홀 IC 및 자기 저항 IC 등의자기 센서로서 사용되는 것도 바람직하게 실시된다. 제6도에 이와 같은 예를 나타냈다. (11)은 자기 센서칩을, (12)는 Si IC칩(13)은 리드상의 아이런드부, (14)는 리드, (15)는 와이어를 그리고, (16)은 몰드 수지를 표시하고 있다.
본 발명의 반도체 센서는 상기에 나타낸 자기 센서 이외에, 광센서,압력센서 및 의곡 센서로서도 사용할 수 있다. 즉, 반절연성기판상에 고저항의 제1화합물 반도체층을 형성하고, 또한 이층의 상면에 센서층을 형성한다.
다음에 센서층 위에 광을 검출하는 전극을 형성한 것이 광센서이다. 또, 센서층 상면에 제2화합물 반도체층을 형성해도 좋고, 또 센서층을 초박막으로 하므로서 양자웰이 형성되어 있어도 좋다. 또한 제1, 또는 제2화합물 반도체의 장벽층과 초박막의 센서층을 반복성장하여 초격자를 형성시킨 구조의 광센서도 바람직한 것이다. 또 투명전극이 표면에 형성된 제18도의 형태의 광센서도 본 발명의 반도체 센서로 형성될 수 있다. 이와 같은 광센서에 있어서, 격자 정합계 화합물 반도체층과 센서층으로 형성되는 경계면에는 격자 혼란의 발생은 없고, 광센서로 문제가 되는 암전류를 극히 적게할 수 있다. 또, 센서층의 전자 이동도는 매우 크기 때문에, 고속 응답이 가능해진다. 이 광센서는 중적외역(2∼8㎛)용의 광센서로서 매우 유망하다.
또, 동일하게 고저항의 제1화합물 반도체층을 형성하고, 또한 이 층의 상면에 센서층을 형성하고, 이 센서층의 상면에 압력을 검출하는 전극을 형성한 것이 압력 센서이다. 또, 센서층의 상면에 제2화합물 반도체층을 형성해도 좋다. 또한 센서층을 초박막으로 하여 양자 웰이 형성되어 있어서도 좋다. 또, 제1, 제2 화합물 반도체로 이루어지는 장벽층과 초박막의 센서층을 반복하여 성장하므로서 초격자를 형성시키는 것도 바람직하게 실시된다. 본 발명의 압력 센서의 전극은, 직접 센서층에 오믹 콘택트하여 있어도 좋지만, 제2화합물 반도체 층이 형성되어 있는 경우에는, 제2화합물 반도체층 위에 전극을 형성하고, 어닐링에 의하여 센서층과 오믹 콘텍트 시켜도 좋다.
또한, 제16도 및 제17도에 표시된 제2화합물 반도체층 위의 표면 전극과 같이, 비오믹성의 전극이 형성되는 경우도 있다. 본 발명의 센서층은, GaAs 및 Si에 비해서, 밴드 갭이 적고, 더욱 고감도인 압력 센서가 제작될 수 있다. 지금까지 격자 혼란이 없고 결정성이 놓은 InAs 박막의 형성이 곤란했기 때문에 양호한 InAs계 압력 센서는 얻어지지 않았지만, 본 발명의 격자 정합계 화합물 반도체층의 상면에 형성된 센서층을 사용하면 InAs계 박막의 특성을 살린 고감도 압력센서의 제작이 가능해진다.
또한 동일하게 고저항의 제1화합물 반도체층을 형성하고, 이 층의 상면에 센서층을 형성하여, 이 센서층상의 소요의 부위에 의곡을 검출하는전극을 형성한 것이 의곡 센서이다. 또 센서층의 상면에 제2화합물반도체층이 형성되어 있어서도 좋다. 또한, 센서층을 초박막으로 하므로서 양자 웰이 형성되어 있어도 좋다. 또,제1 또는 제2화합물 반도체의 장볍층과 초박막의 센서층을 반복하여 성장하여 초격자를 형성시키는 것도 바람직하게 실시된다.
이하에, 본 발명의 광, 압력, 의곡 센서의 구체예를 표시한다.
제15도에 저항값의 변화를 이용한 본 발명의 반도체 센서의 일례를 표시한다. 제15a도는 소자구조의 단면도이고, 제15b도는위에서 본도이다. (1)이 기판, (2)가 격자 정합계의 제1화합물 반도체층, (3)이 센서층이고, 이 센서츠은 제15b도에 표시와 같은 형상으로 가공되어 있다.
또, (17)은 오믹성의 전극이다. 이 반도체 센서는, 가공된 센서층의 저항값이 조사되는 빛에 의하여, 또는 인가된 압력 및 의곡에 의하여 변화하고, 그 변화를 검출하는 것이다. 제15c도는, 의곡이 생긴 상태를 모식적으로 나타낸 것이다.
제16도는 저항값의 변화를 이용한 본 발명의 반도체 센서의 또다른 예이다. (6)은 제2화합물 반도체층이고, (18)과 (19)는 오믹성의 전극이고, (20)은 비 오믹성의 중간 전극이다. 이 반도체 센서는, 광, 압력 및 의곡에 의하여 변화하는 전극간의 저항값을 검출하는 것이다. 또한, 중간 전극에 전압을 인가하여 반도체센서의 감도의 조절도 가능해진다.
제17도는, 본 발명의 반도체 센서의 일례를 나타낸다. (6)은 절연성의 제2화합물 반도체층, (21)은 오믹성의 전극이고, (22)는 제2화합물 반도체층상에 형성된 콜렉터 전극이다. 이들의 전극에 전압을 인가하면 (6)의 절연성의 제2화합물 반도체층의 경계면에 전하가 발생한다. 이 반도체 센서는, 광, 압력 및 의곡에 의하여 이 전하의 변화를 검출하는 것이다.
제18도는 본 발명의 반도체 센서의 또 다른 예를 나타낸다. (23)은 오믹성 전극이고, (24)는 투명전극이다. 이것도 제17도예와 동일하게 광, 압력 및 의곡에 의한 캐퍼시턴스의 변화를 양전극간의 전압 변화로서 검출하는 것이다.
제19도는 실제로 이들의 반도체센서를 사용하기 위한 실용적인 소자의 예를 표시한 것이다. 제19a도는 광센서의 예이고, (25)와 (26)은 동일한 광센서이고, (26)의 광센서는 차광되어 있음을 표시하고 있다. (27),(28),(29)는 단자이다. 통상은 이들의 광센서는 동일기판상에 형성되는 것이 바람직하지만, 각각의 기판상에 제작하고, 짜맛춤되는 경우도 있다. 실제로 제19a도의 경우도 있다. 실제로 제19a도의 예에 있어서, 제15도에서 표시된 반도체 센서를 사용하여 광센서로서의 측정을 실시했다. 그 결과, 차광된 (28∼29)사이의 저항값이 1480Ω었음에대해서 광이 조사된(27∼28)사이의 저항값은 이것보다 75Ω 크고, 광에 의하여 저항값의 변화를 확인했다. 또, 제19b도에 있어서는 (30)이 본 발명의 반도체 센서이고, (31)이 외부저항을 나타내고 있다. 이와 같이, 외부저항등의 회로소자와 본 발명의 반도체 센서를 짜맞춤하여, 센서를 구성한 것도 본 발명의 범위이다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하에 본 발명을 실시예에 따라 설명하지만, 본 발명은 이들의 예에만 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1-a]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도우프의 Al0.8Ga0.2As0.16Sb0.84를 0.30㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 Si 도우프 InAs를 0.25㎛ 성장시켰다. 이 InAs 박막의 전자 이동도의 값은 19000cm2/Vs, 면 저항값은 150Ω/□. 전자 농도 0.88×107cm-3이었다.
다음에 포토리소스래피법을 사용하여 GaAs 기판상에 형성된 적층박막상에 자기 감지부가 되는 부분을 형성하기 위한 레지스트패턴을 형성했다. 이어서, H3PO4계의 부식 액에 의하여 불요 부분을 부식후, 레지스트를 제거했다. 다음에 웨이퍼 전면에 플라즈마 CVD법에 의하여 0.2㎛의 SiN 막을 형성했다. 이 층상에 포토리소그래피법에 의하여 전극이될 부분이 개구부가 되어 있는 레지스트 패턴을 형성했다. 다음에 반응성 이온 부식을 사용하여, 전극이 형성되는 부분의 SiN을 부식하고, 센서층을 노출시켰다. 다시 진공증착법에 의하여 AuGe(Au : Ge=88 : 12)층을 2000Å, Ni층을 500Å, Au층을 3500Å 연속 증착하고, 통상의 리프트오프법에 의하여, 홀소자의 전극 패턴을 얻었다. 이리하여, 2인치의 웨이퍼상에 다수의 홀소자를 제작했다. 다음에 다이싱 소(dicing saw)에 의하여 개개의 홀소자로 절단했다. 이 제작한 홀소자의 칩 사이즈는 0.36mm×0.36mm였다. 이 홀소자칩을 다이본드하고, 와이어 본드하여 트랜스퍼 몰드를 실시하여 에폭시 수지(epoxy resin)에 의해 몰드된 홀 소자를 제작했다. 막 특성은 뒤에 나오는 표 1에 소자의 특성은 표 2에 나타냈다.
표 2에 표시와 같이, 실시예 1-a의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 전계중에서 210mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도특성을 제7도에 표시했다. 또 정전압에서의 홀출력전압의 온도변화는 100℃ 이상에 있어서도 적어 뛰어난 온도특성을 나타내고 있다. 제8도에 표시와 같이 소자 저항값의 온도변화가 150℃까지 극히 작고, 저항값의 저하도 매우 작다. 또한 표준적인 미니몰드(minimold)형으로 몰드한 경우의 열방산 계수는 2.3mW/℃정도이고, 종래는 불가능한 100∼150℃ 고온에서 있어서도 사용할 수 있음을 알 수 있었다. 또, 저온측에서의 사용은 -50℃에서도 문제는 없고 넓은 온도 번위에서 신뢰성이 있음을 알았다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는, 자계에서의 홀출력전압이 크고 즉 고감도이고, 또한 고온까지 사용할 수 있고, 신뢰성도 극히 높다.
[실시예 1-b]
실시예 1-a와 동일 방법으로 제1화합물 반도체층으로서 논도우프의 Al0.8Ga0.2As0.16Sb0.84를 0.30㎛ 성장시켰다. 다음에 논도우프 InAs를 0.25㎛ 성장시켰다. 이 InAs 박막의 전자 이동도의 값은 12000cm2/Vs, 면 저항값은 520Ω/□. 전자 농도 4.00×1016cm-3이었다.
실시예 1-a와 동일하게 홀소자를 제작하고, 같은 조건으로 특성을 측정하나, 홀출력전압이 150mV, 입력 저항이 1.1KΩ이고, 100℃ 이상의 고온 영역에서 실시예 1-a에 비해서 저항값의 저하가 약간 발견되었다.
[실시예 2]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도우프의 Al0.8Ga0.2As116Sb0.84를 0.30㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 Si 도우프 InAs를 0.15㎛ 성장시켰다. 이 InAs 박막의 전자 이동도의 값은 19000cm2/Vs, 면 저항값은 230Ω/□. 전자 농도 0.95×107cm-3이었다.
이하 실시예 1-a와 동일하게 하여 홀소자를 제작했다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 1에 소자의 특성은 표 2에 표시했다.
표 2에 표시와 같이, 실시예 2의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 260mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도의존성은 실시예 1-a와 동일한 특성을 나타냈다. 또한 소자 저항의 온도의 존성은 실시예 1-a와 동일하게 150℃까지 극히 작았다. 이와 같이 소자 저항값의 온도변화는 극히 작고, 또 저항값의 저하도 매우 작다. 이 때문에 정전압에서 소자를 사용한 때에 과전류가 흘러 불량이 되는 일도없고,고온에서의 신뢰성도 좋다. 또한 저온측에서의 사용은 -50℃에서도 문제는 없고, 넓은 온도 범위에서 신뢰성이 있는 것을 알수 있었다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는, 자계에서의 홀출력전압이 크고, 즉 고감도이고, 또 고온까지 사용이 가능하고, 신뢰성도 극히 높다.
[실시예 3]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도우프의 Al0.8Ga0.2As0.16Sb0.84를 0.30㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 Si 도우프 InAs를 0.15㎛ 성장시켰다. 이 InAs 박막의 전자 이동도의 값은 19000cm2/Vs, 면 저항값은 230Ω/□. 전자 농도 0.95×107cm-3이었다.
이하 실시예 1-a와 동일하게 하여 홀소자를 제작했다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 1에 소자의 특성은 표 2에 표시했다.
표 2에 표시와 같이, 실시예 3의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 260mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도의존성은 실시예 1-a와 동일한 특성을 나타냈다. 또한 소자 저항의 온도의 존성은 실시예 1-a와 동일하게 150℃까지 극히 작았다. 이와 같이 소자 저항값의 온도변화는 극히 작고, 또 저항값의 저하도 매우 작다. 이 때문에 정전압에서 소자를 사용한 때에 과전류가 흘러 불량이 되는 일도없고,고운에서의 신뢰성도 좋다. 또한 저온측에서의 사용은 -50℃에서도 문제는 없고, 넓은 온도 범위에서 신뢰성이 있는 것을 알수 있었다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는, 자계에서의 홀출력전압이 크고, 즉 고감도이고, 또 고온까지 사용이 가능하고, 신뢰성도 극히 높다.
[비교예 1]
실시예 3과 동일한 방법에 의하여, 노도우프의 Al0.8Ga0.2As0.5Sb0.5를 0.30㎛ 성장시켰다. 다음에 논도우프 InAs를 0.10㎛ 성장시켰다. 이 InAs 박막의 표면 모폴로지(morpholgy)는 나쁘고, 면 저항값이 지나치게 높아 전자 이동도의 측정은 불가능했다. AlGaAsSb측이 InAs의 격자 정수에서 어긋나면 결정성이 좋은 InAs 박막이 얻어지지 않음이 명백해졌다. 홀소자화도 불가능했다.
[실시예 4]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도우프의 Al0.8Ga0.2As0.16Sb0.84를 0.30㎛ 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체 층으로서 직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE법에 의하여, 제1화합물 반도체층으로서 논도우프의 Al0.8Ga0.2As0.16Sb0.84를 500Å 성장시키고 다시 캡층으로서 GaAs0.16Sb0.84를 100Å 성장시켰다. InAs 박막의 전자 이동도의 값은 21000cm2/Vs, 면 저항 값은 280Ω/□, 전자 농도 1.1×1017cm-3이었다.
다음에 포토리소스래피법을 사용하여 GaAs 기판상에 형성된 적층박막상에 자기 감지부가 되는 부분을 형성하기 위한 레지스트패턴을 형성했다. 이어서, H3PO4계의 부식 액에 의하여 불요 부분을 부식후, 레지스트를 제거했다. 다음에 웨이퍼 전면에 플라즈마 CVD법에 의하여 0.2㎛의 SiN 막을 형성했다. 이 층상에 포토리소그래피법에 의하여 전극이 될 부분이 개구부가 되어 있는 레지스트 패턴을 형성했다. 다음에 반응성 이온 부식을 사용하여, 전극이 형성되는 부분의 SiN을 부식한후, HCl 계의 부식액에 의하여 불요부위에 있는 제2화합물 반도체층과 캡층을 제거하고, 센서층을 노출시켰다. 다시 진공증착법에 의하여 AuGe(Au : Ge=88 : 12)층을 2000Å, Ni층을 500Å, Au층을 3500Å 연속 증착하고, 통상의 리프트오프법에 의하여, 홀소자의 전극 패턴을 형성했다. 이리하여, 2인치의 웨이퍼상에 다수의 홀소자를 제작했다. 다음에 다이싱 소(dicing saw)에 의하여 개개의 홀소자로 절단했다. 이 제작한 홀소자의 칩 사이즈는 0.36mm×0.36mm였다. 이 홀소자칩을 다이본드하고, 와이어 본드하여 트랜스피 몰드를 실시하여 에폭시 수지(epoxy resin)에 의해 몰드된 홀 소자를 제작했다. 막 특성은 뒤에 나오는 표 1에 소자의 특성은 표 2에 나타냈다.
표 2에 표시와 같이, 실시예 4의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 자계중에서 309mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 3배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도특성은 1-a와 같고, 100℃ 이상에 있어서도 적어 좋은 난온도특성을 나타냈다. 소자 저항값의 온도의존성도 실시예 1-a와 같고, 온도변화는 극히 작고, 저항값의 저하도 매우 작다. 또한 표준적인 미니몰드(minimold)형으로 몰드한 경우의 열방산 계수는 2.3mW/℃정도이고, 종래는 불가능한 100∼150℃라도 하는 종래 불가능한 고온에 있어서도 사용이 가능한 것이 명백해졌다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는, 자계에서의 홀출력전압이 크고 즉 고감도이고, 또 고온까지 사용할 수 있어, 신뢰성도 극히 높다. 저온측에서의 사용은 -50℃에서도 문제는 없고, 넓은 온도번위에서 신뢰성이 있음을 알 수 있었다.
[실시예 5]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도우프의 Al0.8Ga0.2As0.32Sb0.68를 0.30㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 Si 도우프 In0.8Ga0.2As를 0.10㎛ 성장시켰다. 이 In0.8Ga0.2As 박막의 전자 이동도의 값은 15500cm2/Vs, 면 저항값은 330Ω/□, 전자 농도 1.22×1017cm-3이었다.
이하 실시예 1-a와 동일하게 하여 홀소자를 제작했다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 1에 소자의 특성은 표 2에 표시했다.
표 2에 표시와 같이, 실시예 5의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 200mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도특성을 제9도에 나타냈다. 또 정전압에서의 홀출력전압의 온도변화는 100℃이상에 있어서도 적어 뛰어난 온도특성을 나타내고 있다. 또한, 제10도에 표시와 같이 소자 저항값의 온도 변화는 150℃까지 극히 적어 저항값의 저하도 볼수 없었다. 이 때문에 정전압에서 소자를 사용한 때에 관전류가 흘러서 불량이 되는 일도 없고, 고온에서의 신뢰성도 좋다. 종래 블거능했던 고온에 있어서도 사용할 수 있음이 명백해졌다. 또한 저온측에서의 사용은, -60℃에서도 문제는 없고, 넓은 온도 범위에서 신뢰성이 있는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는, 자계에서의 홀출력전압이 크고, 즉 고감도이고, 또 고온까지 사용이 가능하여 신뢰성도 극히 높다. 또이 소자는 전력 소비도 적고, 특히 GaAs 홀소자에 비해서, 동일감도를 얻는데에는 절반의 소비전력으로도 가능하다.
[비교예 2]
실시예 5와 동일하게 하여, 논도우프의 Al0.8Ga0.2As0.6Sb0.4를 0.30㎛ 성장시켰다. 다음에 Si 도우프 In0.8Ga0.2As를 0.10㎛ 성장시켰지만, 이 In0.8Ga0.2As 박막의 표면 모폴로지가 불량하고, 전자 이동도의 측정 및 홀소자화도 불가능했다.
[실시예 6]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도우프의 Al0.8Ga0.2As0.16Sb0.84를 0.30㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 Si 도우프 In0.8Ga0.2As를 0.10㎛ 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도우프의 AI0.8Ga0.2As0.23Sb0.77를 0.55Å 성장시키고, 다시 캡층으로서 GaAs0.23Sb0.77을 100Å 성장시켰다. 이 In0.8Ga0.2As 박막의 전자 이동도의 값은 1900cm2/Vs, 면 저항값은 230Ω/□. 전자 농도 0.95×107cm-3이었다.
이하 실시예 4와 동일하게 하여 홀소자를 제작했다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 1에 소자의 특성은 표 2에 표시했다.
표 2에 표시와 같이, 실시예 3의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 260mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도특성은 실시예 5와 동일하고, 온도변화는 극히 적어 저항값의 저하도 볼수 없었다. 표분적인 미니몰드형에서 수지 몰드한 소자의 열방산의 계수는 2.3mW/℃ 정도이고, 이 소자는 100∼150℃라고 하는 종래 불가능한 고온에 있어서도 사용할 수 있음이 명백해졌다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의하나인 홀소자는, 자계에서의 홀출력전압이 크고, 즉 고감도이고, 또 고온까지 사용이 가능하여 신뢰성도 극히 높다. 저온측에서의 사용은 -60℃에서도 문제는 없고 넓은 범위에서 신뢰성이 있는 것을 알수 있었다.
[실시예 7]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도우프의 Al0.8Ga0.2As0.45Sb0.55를 0.30㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 Si 도우프 In0.8Ga0.35As를 0.10㎛ 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도우프 AI0.8Ga0.2As0.45Sb0.55를 500Å 성장시키고, 다시 캡층으로서 GaAs0.4uSb0.55을 100Å 성장시켰다. 이 In0.65Ga0.35As 박막의 전자 이동도의 값은 1300cm2/Vs, 면 저항값은 380Ω/□. 전자 농도 1.26×107cm-3이었다.
이하 실시예 4와 동일하게 하여 홀소자를 제작했다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 1에 소자의 특성은 표 2에 표시했다.
표 2에 표시와 같이, 실시예 3의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 195mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도生 실시예 5와 같고, 100℃ 이상에 있어서도 좋은 온도특성을 나타냈다. 소자 저항값의 온도의존성도 실시예 5와 동일하고, 온도변화는 극히 적어 저항값의 저하도 볼 수 없었다.
표준적인 미니몰드형으로 수지몰드한 소자의 열방산 계수는 2.3mW/℃ 정도이고, 이 소자는, 100∼150℃라고 하는 종래 불가능한 고온에 있어서도 사용할 수 있음을 명백해졌다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는, 자계에서의 홀출력전압이 크고, 즉 고감도이고, 또 고온까지 사용이 가능하여 신뢰성도 극히 높다. 저온측에서의 사용은 -60℃에서도 문제가 없고, 넓은 범위에서 신뢰성이 있음을 알 수 있었다.
[실시예 8]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도우프의 Al0.8Ga0.2As0.75Sb0.25를 0.30㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 Si 도우프 In0.3Ga0.7As를 0.10㎛ 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도우프 AI0.8Ga0.2As0.75Sb0.25를 500Å 성장시키고, 다시 캡층으로서 GaAs0.75Sb0.25을 100Ω 성장시켰다. 이 In0.3Ga0.7As 박막의 전자 이동도의 값은 9000cm2/Vs, 면 저항값은 420Ω/□. 전자 농도 1.65×1017cm-3이었다.
이하 실시예 4와 동일하게 하여 홀소자를 제작했다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 1에 소자의 특성은 표 2에 표시했다.
표 2에 표시와 같이, 실시예 3의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 140mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 약 1.5배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도특성은 실시예 5와 같고, 100℃ 이상에 있어서도 좋은 온도특성을 나타냈다. 소자 저항값의 온도의존성도 실시예 5와 동일하고, 온도변화는 극히 적어 저항값의 저하도 볼 수 없었다.
표준적인 미니몰드형으로 수지몰드한 소자의 열방상 계수는 2.3mW/℃ 정도이고, 이 소자는, 100∼150℃라고 하는 종래 불가능한 고온에 있어서도 사용할 수 있음을 명백해졌다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는, 자계에서의 홀출력전압이 크고, 즉 고감도이고, 또 고온까지 사용이 가능하여 신뢰성도 극히 높다. 저온측에서의 사용은 -60℃에서도 문제가 없고, 넓은 범위에서 신뢰성이 있음을 알 수 있었다.
[실시예 9]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도우프의 Al0.8In0.2As0.3Sb0.7를 0.3㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 Si 도우프 In0.8Ga0.2As0.3Sb0.7를 0.10㎛ 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도우프 Al0.8In0.2As0.3Sb0.7를 500Å 성장시켰다. 이 In0.8Ga0.2As0.3Sb0.7박막의 전자 이동도의 값은 20.000cm2/Vs, 면 저항값은 270Ω/□. 전자 농도 1.15×1017cm-3이었다.
다음에 포토리소그래피법을 사용하여 GaAs 기판상에 형성된 적층박막상에 자기 감지부가 되는 부분을 형성하기 위한 레지스트 패턴을 형성했다.이어서, H3PO4계의 부식액에 의하여 불요부분을 부식후 레지스트를 제거했다. 다음에 웨이퍼 전면에 플라즈마 CVD법에 의하여 0.2㎛의 SiN막을 형성했다. 이 층상에 포토리소그래피법에 의하여 전극이 될 부분이 개구부가 되어 있는 레지스트 패턴을 형성했다. 다음에 반응성 이온부식을 사용하여, 전극이 형성되는 부분의 SiN을 부식한 후에, HCl계 부식액에 의하여 불필요한 부위에 있는 제2화합물 반도체층을 제거하고, 센서층을 노출시켰다. 또 진공증착법으로 AuGe(Au : Ge=88:12)층을 2000Å, Ni층을 500Å, Au층을 3500Å으로 연속증착하고 통상의 리프트도프법에 의하여, 홀소자의 전극 패턴을 형성했다.
표 2에 표시와 같이, 실시예 9의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 300mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 약 1.5배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도특성은 실시예 5와 같고, 100℃ 이상에 있어서도 좋은 온도특성을 나타냈다. 소자 저항값의 온도의존성도 실시예 5와 동일하고, 온도변화는 극히 적어 저항값의 저하도 볼 수 없었다.
표준적인 미니몰드형으로 수지몰드한 소자의 열방상 계수는 2.3mW/℃ 정도이고, 이 소자는, 100∼150℃라고 하는 종래 불가능한 고온에 있어서도 사용할 수 있음을 명백해졌다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는, 자계에서의 홀출력전압이 크고, 즉 고감도이고, 또 고온까지 사용이 가능하여 신뢰성도 극히 높다. 저온측에서의 사용은 -60℃에서도 문제가 없고, 넓은 범위에서 신뢰성이 있음을 알 수 있었다.
[비교예 3]
실시예 9와 동일하게 하여, 논도우프의 Al0.8In0.2As0.7Sb0.3를 0.3㎛ 성장시켰다. 다음에 Si 도우프 In0.8Ga0.2As0.3Sb0.7를 1.10㎛ 성장시켰다. 다음에. Al0.8Ga0.2As0.7Sb0.3를 500Å 성장시켰다. 이 In0.8Ga0.2As0.3Sb0.7박막의 표면 모폴로지가 불량하고, 면 저항값도 매우 높고, 전자 이동도는 측정 할수 없었고 홀소자화도 불가능했다.
[실시예 10]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도우프의 Al0.8In0.2As0.05Sb0.95를 0.3㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 Si 도우프 In0.8Ga0.2As0.5Sb0.5를 0.10㎛ 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도우프 Al0.8In0/2As0.05Sb0.95을 500Å 성장시켰다. 이 In0.8Ga0.2As0.5Sb0.5박막의 전자 이동도의 값은 21000cm2/Vs, 면 저항값은 270Ω/□. 전자 농도 1.10×1017cm-3이었다.
이하 실시예 9와 동일하게 하여 홀소자를 제작했다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 1에 소자의 특성은 표 2에 나타냈다.
표 2에 표시와 같이, 실시예 3의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 310mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 약 3배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도특성은 실시예 5와 같고, 100℃ 이상에 있어서도 좋은 온도특성을 나타냈다. 소자 저항값의 온도의존성도 실시예 5와 동일하고, 온도변화는 극히 적어 저항값의 저하도 볼 수 없었다.
표준적인 미니몰드형으로 수지몰드한 소자의 열방상 계수는 2.3mW/℃ 정도이고, 이 소자는, 100∼150℃라고 하는 종래 불가능한 고온에 있어서도 사용할 수 있음을 명백해졌다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는, 자계에서의 홀출력전압이 크고, 즉 고감도이고, 또 고온까지 사용이 가능하여 신뢰성도 극히 높다. 저온측에서의 사용은 -60℃에서도 문제가 없고, 넓은 범위에서 신뢰성이 있음을 알 수 있었다.
[실시예 11]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체층으로서 논도우프의 Al0.4In0.6As0.05Sb0.95를 0.3㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 Si 도우프 In0.8Ga0.2As0.2Sb0.8를 0.10㎛ 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도우프 Al0.8In0.6As0.05Sb0.95을 500Å 성장시켰다. 이 In0.8Ga0.2As0.2Sb0.8박막의 전자 이동도의 값은 21000cm2/Vs, 면 저항값은 270Ω/□. 전자 농도 1.19×1017cm-3이었다.
이하 실시예 9와 동일하게 하여 홀소자를 제작했다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 1에, 소자의 특성은 표 2에 나타냈다.
표 2에 표시와 같이, 실시예 9의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 305mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 약 3배의 큰 값이다. 또 홀출력전압의 온도특성은 실시예 5와 같고, 100℃ 이상에 있어서도 좋은 온도특성을 나타냈다. 소자 저항값의 온도의존성도 실시예 5와 동일하고, 온도변화는 극히 적어 저항값의 저하도 볼 수 없었다.
표준적인 미니몰드형으로 수지몰드인 소자의 열방상 계수는 2.3mW/℃ 정도이고, 이 소자는, 100∼150℃라고 하는 종래 불가능한 고온에 있어서도 사용할 수 있음이 명백해졌다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는, 자계에서의 홀출력전압이 크고, 즉 고감도이고, 또 고온까지 사용이 가능하여 신뢰성도 극히 높다. 저온측에서의 사용은 -60℃에서도 문제가 없고, 넓은 범위에서 신뢰성이 있음을 알 수 있었다.
[실시예 12]
양자효과를 이용한 홀소자를 얻을 목적으로 직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체층으로서 논도우프의 Al0.8In0.2As0.16Sb0.84를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 Si 도우프 InAs를 150㎛ 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도우프 As0.8In0.2As0.16Sb0.84을 500Å 성장시켰고, 다시 캡층으로서 GaAs0.16Sb0.84을 100Å 성정시켰다. 이 InAs박막의 전자 이동도의 값은 15000cm2/Vs, 면 저항값은 270Ω/□. 전자 농도 1.39×1017cm-3이었다. 이 박막은 양자웰을 형성하고 있는 것도 확인되었다.
이하 실시예 4와 동일하게 하여 홀소자를 제작했다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 3에, 소자의 특성은 표 4에 나타냈다.
표 4에 표시와 같이, 실시예 12의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 220mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 약 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도특성을 제11도에 나타냈다. 정전압에서의 홀출력전압의 온도변화는 100℃이상에 있어서도 적어, 뛰어난 온도특성을 나타냈다.
제12도에 표시와 같이 소자 저항값의 온도변화는 150℃ 정도까지 전혀 저하하는 적이 없어, 뛰어난 온도 특성을 갖추고 있음을 알 수 있었다. 이 때문에 정전압에서 소자를 사용한 때에 과전류가 흘러 불량이 되는 적도 없고, 온도에서의 신뢰성도 좋다.
표준적인 미니몰드형으로 수지몰드한 소자의 열방상 계수는 2.3mW/℃ 정도이고, 이 소자는, 100∼150℃라고 하는 종래 불가능한 고온에 있어서도 사용할 수 있음을 명백해졌다. 또 저온측에서의 사용은 -50℃에서도 문제가 없고, 낮은 온도범위에서의 신뢰성이 있음을 알 수 있었다. 이와 같이 자기센서의 하나인 홀소자는, 자계에서의 홀출력전압이 크고, 즉 고감도이고, 또 고온까지 사용이 가능하여 신뢰성도 극히 높다.
[비교예 4]
실시예 12와 동일하게 직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 논도우프의 Al0.8Ga0.2As0.5Sb0.5를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에, 논노우프의 InAs를 500Å 성장시켰다. 다음에 논노우프의 Al0.8Ga0.2As0.5Sb0.5를 500Å 성장시켰다. 또한 캡층으로서 GaAs0.5Sb0.5를 100Å 성장시켰다. 성장박막의 표면 모폴로지는 조금 흐려보이고 이 InAs 박막의 전자이동도의 값은 2300cm2/Vs, 면 저항값은 1030Ω/□, 전자농도는 1.75×1018cm-3이었다. 실시예 4와 동일한 방법으로 홀소자를 제작했지만, 그 홀출력전압은, 35mV로 작고, 입력 저항은 2KΩ로 매우 높았다. 또 온도특성에 관하여도 홀출력전압, 입력 저항 모두 온도변화가 크고, 고온부에서의 입력 저항값의 저하도 컸다.
[실시예 13]
양자효과를 이용한 홀소자를 얻을 목적으로 직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체층으로서 논도우프의 Al0.8In0.2As0.16Sb0.84를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 논도우프 InAs를 200Å 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도우프 As0.8In0.2As0.16Sb0.84을 500Å 성장시켰고, 다시 캡층으로서 GaAs0.16Sb0.84을 100Å 성장시켰다. 이 InAs박막의 전자 이동도의 값은 15000cm2/Vs, 면 저항값은 215Ω/□. 전자 농도 0.97×1018cm-3이었다. 이 박막은 양자웰을 형성하고 있는 것도 확인되었다.
이하 실시예 4와 동일하게 하여 홀소자를 제작했다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 3에, 소자의 특성은 표 4에 나타냈다.
표 4에 표시와 같이, 실시예 13의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 225mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 약 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도변화는 실시예 12와 같이 적어, 또 소자 저항값의 온도변화도 실시예 12와 같이 150℃ 정도까지 전혀 저하하는 적이 없어 온도의존성이 뛰어남을 알 수 있었다.
표준적인 미니몰드형으로 수지몰드한 소자의 열방상 계수는 2.3mW/℃ 정도이고, 이 소자는, 100∼150℃라고 하는 종래 불가능한 고온에 있어서도 사용할 수 있음을 명백해졌다. 또 저온측에서의 사용은 -50℃에서도 문제가 없고, 낮은 온도범위에서의 신뢰성이 있음을 알 수 있었다. 이와 같이 자기센서의 하나인 홀소자는, 자계에서의 홀출력전압이 크고, 즉 고감도이고, 또 고온까지 사용이 가능하여 신뢰성도 극히 높다.
[실시예 14]
양자효과를 이용한 홀소자를 얻을 목적으로 직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도우프의 Al0.8In0.2As0.16Sb0.84를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 논도우프 InAs를 300Å 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도우프 As0.8In0.2As0.16Sb0.84을 500Å 성장시켰고, 다시 캡층으로서 GaAs0.16Sb0.84을 100Å 성장시켰다. 이 InAs박막의 전자이동도의 값은 15000cm2/Vs, 면 저항값은 270Ω/□. 전자 농도 0.56×1018cm-3이었다.
이하 실시예 4와 동일하게 하여 홀소자를 제작했다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 3에, 소자의 특성은 표 4에 나타냈다.
표 4에 표시와 같이, 실시예 12의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 210mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 약 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도변화는 실시예 12와 동일한 특성을 나타낸다. 또 소자 저항값의 온도변화도 실시예 12와 같이 150℃를 초과해도 저항값의 저하는 볼 수 없고, 내열성도 극히 좋다. 이 소자는, 100∼150℃라고 하는 종래 불가능한 고온에 있어서도 사용할 수 있음이 명백해졌다. 또, 저온측에서의 사용은 -50℃에서도 문제가 없고, 넓은 온도범위에서 신뢰성이 있음을 알 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는 자계에서의 홀출력전압이 크고 즉 고감도이고, 또한 고온까지 사용할 수 있더 신뢰성도 극히 높다.
[실시예 15]
양자효과를 이용한 홀소자를 얻을 목적으로 직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체층으로서 논도우프의 Al0.8In0.2As0.16Sb0.84를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 논도우프 InAs를 100Å 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도우프 As0.8In0.2As0.16Sb0.84을 500Å 성장시켰고, 다시 캡층으로서 GaAs0.16Sb0.84을 100℃ 성장시켰다. 이 InAs박막의 전자이동도의 값은 14000cm2/Vs, 면 저항값은 270Ω/□. 전자 농도 2.03×1017cm-3이었다. 이 박막은 양자웨을 형성하고 있는 것도 확인되었다.
이하 실시예 4와 동일하게 하여 홀소자를 제작했다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 3에, 소자의 특성은 표 4에 나타냈다.
표 4에 표시와 같이, 실시예 12의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 170mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 약 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도특성은 실시예 12와 같고, 100℃ 이상에 있어서도 좋은 온도특성을 나타냈다. 소자 저항값의 온도변화도 실시예 12와 같이 150℃ 초과해도 저항값의 저하는 볼 수 없고, 내열성도 극히 좋다. 이 소자는, 100∼150℃라고 하는 종래 불가능한 고온에 있어서도 사용할 수 있음이 명백해졌다. 또, 저온측에서의 사용은 -50℃에서도 문제가 없고, 넓은 온도범위에서 신뢰성이 있음을 알 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는 자계에서의 홀출력전압이 크고 즉 고감도이고, 또한 고온까지 사용할 수 있어, 신뢰성도 극히 높다.
[실시예 16]
양자효과를 이용한 홀소자를 얻을 목적으로 직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도우프의 Al0.8In0.2As0.23Sb0.77를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 논도우프 In0.9Ga0.1As를 150Å 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도우프 As0.8In0.2As0.23Sb0.77을 500Å 성장시켰고, 다시 캡층으로서 GaAs0.23Sb0.77을 100Å 성장시켰다. 이 In0.9Ga0.1As박막의 전자 이동도의 값은 14000cm2/Vs, 면 저항값은 300Ω/□. 전자 농도 0.99×1018cm-3이었다. 이 박막은 양자웰을 형성하고 있음이 확인되었다.
이하 실시예 4와 동일하게 하여 홀소자를 제작했다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 3에, 소자의 특성은 표 4에 나타냈다.
표 4에 표시와 같이, 실시예 15의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 210mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 약 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도변화는 실시예 12와 동일한 특성을 나타냈다. 또 소자 저항값의 온도의존도도 실시예 12와 동일하게 150℃정도까지 극히 작고, 저항값의 저하는 볼 수 없고, 뛰어난 온도특성을 갖고 있음을 알 수 있었다. 때문에 표준적인 미니몰드형으로 수지몰드한 제작된 소자는, 열방산 계수는 2.3mW/℃정도이고, 종래 부가능했던 고온에 있어서도 사용 가능함이 명백해졌다. 또 저온측에서의 사용은 -50℃에서도 문제가 없고, 넓은 온도범위에서 신뢰성이 있음을 알았다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는 자계에서의 홀출력전압이 크고 즉 고감도이고, 또한 고온까지 사용할 수 있더 신뢰성도 극히 높다.
[실시예 17]
양자효과를 이용한 홀소자를 얻을 목적으로 직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체층으로서 논도우프의 Al0.8In0.2As0.32Sb0.68를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 논도우프 In0.8Ga0.2As를 150Å 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도우프 As0.8In0.2As0.32Sb0.68을 500Å 성장시켰고, 또한 캡층으로서 GaAs0.32Sb0.68을 100Å 성장시켰다. 이 In0.8Ga0.2As박막의 전자 이동도의 값은 13000cm2/Vs, 면 저항값은 320Ω/□. 전자 농도 1.00×1018cm-3이었다. 이 박막은 양자 우물을 형성하고 있음이 확인되었다.
이하 실시예 4와 동일하게 하여 홀소자를 제작하였다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 3에, 소자의 특성은 표 4에 나타내었다.
표 4에 표시와 같이, 실시예 17의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 250mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 약 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도특성을 제13도에 나타내었다. 정전압에서의 홀출력전압의 온도변화는 100℃이상에서도 적어 뛰어난 온도특성을 나타내고 있다. 제14도에 나타낸 바와같이 소자 저항 값의 온도변화는 180℃ 정도까지 전혀 저하하는 일이 없어, 뛰어난 온도특성을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 표준적인 미니몰드형으로 수지몰드하여 열 방산의 계수가 2.3mW/℃ 정도이어서, 이 소자는, 100∼180℃라고 하는 종래 불가능한 고온에 있어서도 사용할 수 있음이 명백해졌다. 또한 저온측에서의 사용은 -60℃에서도 문제가 없고, 넓은 온도범위에서 신뢰성이 있다는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는 자계에서의 홀출력전압이 크고 즉 고감도이고, 또한 고온까지 사용할 수 있으며, 신뢰성도 극히 높다.
[비교예 5]
실시예 17과 마찬가지로 직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 논도프의 Al0.8Ga0.2As0.6Sb0.4를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에, 논노프의 In0.8Ga0.2As를 150Å 성장시켰다. 다음에 논노프의 Al0.8Ga0.2As0.5Sb0.5를 500Å 성장시키고, 또한 캡층으로서 GaAs0.6Sb0.4를 100Å 성장시켰다. 성장박막의 표면 모폴로지는 약간 흐려지고, 이 In0.8Ga0.2As 박막의 전자이동도의 값은 2000cm2/Vs, 면 저항값은 1100Ω/□, 전자농도는 1.89×1018cm-3이었다. 실시예 4와 동일한 방법으로 홀소자를 제작하였으나 그 홀출력전압은 30mV로 적고, 입력 저항은 2.2KΩ로 대단히 높았다. 또 온도특성에 대해서도 홀출력전압, 입력 저항이 다같이 온도변화가 크고, 고온부에서의 입력 저항 값의 저하도 컸었다.
[실시예 18]
양자효과를 이용한 홀소자를 얻을 목적으로 직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여 제1화합물 반도체 층으로서 논도프의 Al0.8Ga0.2As0.45Sb0.55를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 논도프 In0.65Ga0.35As를 150Å 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도프 의As0.8Ga0.2As0.45Sb0.55을 500Å 성장시키고, 또한 캡층으로서 GaAs0.45Sb0.55을 100Å 성장시켰다. 이 In0.8Ga0.35As박막의 전자이동도의 값은 14000cm2/Vs, 면 저항값은 360Ω/□, 전자 농도 0.83×1018cm-3이었다. 이 박막은 양자우물을 형성하고 있는 것도 확인되었다.
이하 실시예 4와 마찬가지로 해서 홀소자를 제작하였다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 3에, 소자의 특성은 표 4에 나타냈다.
표 4에 표시와 같이, 실시예 18의 홀소자는 정격 입력 전압에 있어서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 205mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 2배의 값이다. 또 정전압에서의 홀출력전압의 온도변화는 100℃이상에서도 적어 뛰어난 온도특성을 나타내고 있다. 또한 소자 저항 값의 온도변화도 180℃ 정도까지 전혀 저하하는 일이 없어, 뛰어난 온도특성을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 표준적인 미니몰드형으로 수지몰드하여 제작한 소자는 열 방산의 계수가 2.3mW/℃ 정도이어서, 이 소자는, 100∼180℃라는 종래 불가능 이었던 고온에 서도 사용할 수 있음이 명백하여졌다. 또한 저온측에서의 사용은 -60℃라도 문제가 없어, 넓은 온도범위에서 신뢰성이 있다는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는 자계에서의 홀출력전압이 크고 즉 고감도이고, 또한 고온까지 사용할 수 있으며, 신뢰성도 극히 높다.
[실시예 19]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여 제1화합물 반도체층으로서 논도프의 Al0.8Ga0.2As0.75Sb0.25를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 논도프 In0.3Ga0.7As를 150Å 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도프의 As0.8Ga0.2As0.75Sb0.25를 500Å 성장시키고, 또한 캡층으로서 GaAs0.75Sb0.25을 100Å 성장시켰다. 이 In0.3Ga0.7As박막의 전자 이동도의 값은 1000cm2/Vs, 면 저항값은 400Ω/□, 전자 농도 1.04×1018cm-3이었다.
이하 실시예 4와 마찬가지로 해서 홀소자를 제작하였다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 3에, 소자의 특성은 표 4에 나타내었다.
표 4에 나타난 바와 같이, 실시예 19의 홀소자는 정격입력전압에서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 150mV라는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 1.5배의 값이다. 또 정전압에서의 홀출력전압의 온도변화는 100℃ 이상에서도 적어 뛰어난 온도특성을 나타내고 있다. 또한 소자 저항 값의 온도변화도 180℃ 정도까지 전혀 저하하는 일이 없어, 뛰어난 온도특성을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 표준적인 미니몰드형으로 수지몰드하여 제작한 소자는 열 방산의 계수가 2.3mW/℃ 정도이어서, 이 소자는, 100∼180℃라는 종래 불가능이었던 고온에서도 사용할 수 있음이 명백하여졌다. 또한 저온측에서의 사용은 -60℃라도 문제가 없어, 넓은 온도범위에서 신뢰성이 있음을 알 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는 자계에서의 홀출력전압이 크고 즉 고감도이고, 또한 고온까지 사용할 수 있으며, 신뢰성도 극히 높다.
[실시예 20]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도프의 Al0.8In0.2As0.3Sb0.7을 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 논도프 In0.8Ga0.2As0.8Sb0.2를 150Å 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도프의 As0.8In0.2As0.3Sb0.7를 500Å 성장시키고, 이 In0.8Ga0.2As0.8Sb0.2박막의 전자 이동도의 값은 15000cm2/Vs, 면 저항값은 300Ω/□. 전자 농도 0.93×1018cm-3이었다. 이 박막은 양자우물을 형성하고 있는 것도 확인되었다.
이하 실시예 9와 마찬가지로 홀소자를 제작하였다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 3에, 소자의 특성은 표 4에 나타내었다.
표 4에 나타난 바와 같이, 실시예 20의 홀소자는 정격입력전압에서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계 중에서 210mV라고 하는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 배의 값이다. 또 홀출력전압의 온도변화는 100℃이상에서도 적어 뛰어난 온도특성을 나타내고 있다. 제14도에 나타낸 바와같이 소자 저항 값의 온도변화도 실시예 17과 마찬가지로 180℃ 정도까지 전혀 저하하는 일이 없어, 온도의존성이 뛰어난 것을 알았다. 표준적인 미니몰드형으로 수지몰드하여 제작한 소자는 열방산의 계수가 2.3mW/℃ 정도이며, 이 소자는, 100∼180℃라는 종래 불가능이었던 고온에서도 사용할 수 있음이 명백하여졌다. 또한 저온측에서의 사용은 -60℃라도 문제가 없어, 넓은 온도범위에서 신뢰성이 있음을 알 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는 자계에서의 홀출력전압이 크고 즉 고감도이고, 또한 고온까지 사용할 수 있으며, 신뢰성도 극히 높다.
[비교예 8]
실시예 20과 마찬가지로 논도프의 Al0.8In0.2As0.7Sb0.3를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에, 논도프 In0.8Ga0.2As0.8Sb0.2를 150Å 성장시켰다. 다음에 논도프의 Al0.8In0.2As0.7Sb0.3를 500Å 성장시켰다. 이 성장 박막의 표면 모폴로지는 나쁘고, 면 저항 값은 1050Ω/□로 대단히 높으며, 전자이동도는 2200cm2/Vs 이었다. 실시예 9와 마찬가지의 방법에 의해 홀소자를 제작하고 소자특성을 측정 하였던 바, 그 홀출력전압은 30mV로 적고, 입력 저항은 2.1KΩ로 대단히 높았다. 또한 온도특성에 대해서도 홀출력전압, 입력 저항이 다같이 온도변화가 크고, 고온부에서의 입력 저항 값의 저하도 컸었다.
[실시예 21]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE 법에 의하여 제1화합물 반도체 층으로서 논도프의 Al0.8In0.2As0.05Sb0.95를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 논도프 In0.8Ga0.2As0.5Sb0.5를 150Å 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도프의 As0.8In0.2As0.05Sb0.95을 500Å 성장시켰다. 이 In0.8Ga0.2As0.5Sb0.5박막의 전자 이동도의 값은 15000cm2/Vs, 면 저항값은 290Ω/□. 전자농도 0.96×1018cm-3이었다. 이 박막은 양자유물을 형성하고 있는 것도 확인되었다.
이하 실시예 9와 마찬가지로 해서 홀소자를 제작하였다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 3에, 소자의 특성은 표 4에 나타내었다.
표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 21의 홀소자는 정격 입력 전압에서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 215mV라는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자의 홀출력전압의 약 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도변화는 실시예 17과 마찬가지로 적고, 또한 소자 저항 값의 온도변화도 실시예 17과 마찬가지로 180℃ 정도까지 전혀 저하하는 일이 없어, 온도의존성이 뛰어나다는 것을 알았다. 표준적인 미니몰드형으로 수지몰드하여 제작한 소자는 열 방산의 계수가 2.3mW/℃ 정도며, 이 소자는, 100∼180℃라는 종래 불가능이였던 고온에서도 사용할 수 있음이 명백하여졌다. 또한 저온측에서의 사용은 -60℃라도 문제가 있어, 넓은 온도범위에서 신뢰성이 있다는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는 자계에서의 홀출력전압이 크고 즉 고감도이고, 또한 고온까지 사용할 수 있으며, 신뢰성도 극히 높다.
[실시예 22]
직경 2인치의 GaAs 기판의 표면에 MBE법에 의하여, 제1화합물 반도체 층으로서 논도프의 Al0.4In0.6As0.05Sb0.95을 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에 센서층으로서 논도프 In0.8Ga0.2As0.2Sb0.8를 150Å 성장시켰다. 다음에 제2화합물 반도체층으로서 논도우프의 As0.4In0.6As0.05Sb0.95를 500Å 성장시켰다. 이 In0.8Ga0.2As0.2Sb0.8박막의 전자 이동도의 값은 16000cm2/Vs, 면 저항값은 270Ω/□, 전자 농도 0.96×1018cm-3이었다. 이 박막은 양자우물을 형성하고 있음이 확인되었다.
이하 실시예 9와 마찬가지로 해서 홀소자를 제작하였다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 3에, 소자의 특성은 표 4에 나타내었다.
표 4에 나타낸 바와 같이 실시예 22의 홀소자는 정격 입력 전압에서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계 중에서 230mV라는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자는 홀출력전압의 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도변화는 실시예 17과 마찬가지로 적고, 또한 소자 저항 값의 온도변화도 실시예 17과 마찬가지로 180℃ 정도까지 전혀 저하하는 일이 없어, 온도의존성이 뛰어나다는 것을 알았다. 표준적인 미니몰드형으로 수지 몰드하여 제작한 소자는 열 방산의 계수가 2.3mW/℃ 정도이며, 이 소자는 100∼180℃라는 종래 불가능이었던 고온에서도 사용할 수 있음이 명백하여졌다. 또한 저온측에서의 사용은 -60℃라도 문제가 없어, 넓은 온도범위에서 신뢰성이 있다는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는 자계에서의 홀출력전압이 크고 즉 고감도이고, 또한 고온까지 사용할 수 있으며, 신뢰성도 극히 높다.
[실시예 23]
직경 2인치의 GaAs 기판 표면에 MBE 법에 의해 제1화합물 반도체층으로서 논도프의 Al0.8In0.2As0.16Sb0.84를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에 Sb 만을 조사하고 1원자층 만큼 성장시켰다. 다음에 Sb의 조사를 그침과 동시에 In 만을 1원자층 만큼 조사하였다. 잇따라서 As를 조사하여, 센서층으로서 논 도프 InAs를 150Å 성장시켰다. 다음에 다시 In 만을 1원자층 만큼 조사하고, In의 조사를 그침과 동시에 Sb 만을 조사하였다. Sb를 1원자층 형성후, 제2화합물 반도체층으로서 논 도프의 Al0.8In0.2As0.16Sb0.84를 500Å 성장시키고, 또한 캡층으로서 GaAs0.16Sb0.84를 100Å 성장시켰다. 이 InAs 박막의 전자이동도의 값을 21000cm2/Vs, 면 저항 값은 205Ω/□, 전자 농도 0.97×1018cm-3이었다. InAs 층과 Al0.8In0.2As0.16Sb0.84층의 경계면에 In-Sb의 결합종을 형성함으로써 전자이동도는 대폭적으로 향상되었다.
이하 실시예 4와 마찬가지로 해서 홀소자를 제작하였다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 3에, 소자의 특성은 표 4에 나타내었다.
표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 23의 홀소자는 정격 입력 전압에서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 20mV라는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자는 홀출력전압의 3배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도특성은 실시예 12과 마찬가지며, 100℃ 이상에서도 좋은 온도특성을 나타내었다. 또한 소자 저항 값의온도변화도 실시예 12과 마찬가지로 150℃ 정도까지 전혀 저하하는 일이 없어, 온도의존성이 뛰어나다는 것을 알았다. 표준적인 미니몰드형으로 수지몰드하여 제작한 소자는 열방산의 계수가 2.3mW/℃ 정도이며, 이 소자는, 100∼150℃라는 종래 불가능이었던 고온도 사용할 수 있음이 명백하여졌다. 또한 저온측에서의 사용은 -50℃라도 문제가 없어, 넓은 온도범위에서 신뢰성이 있음을 알 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는 자계에서의 홀출력전압이 크고 즉 고감도이고, 또한 고온까지 사용할 수 있으며, 신뢰성도 극히 높다.
[실시예 24]
직경 2인치의 GaAs 기판 표면에 MBE 법에 의해 제1화합물 반도체 층으로서 논도프의 Al0.8In0.2As0.32Sb0.68를 1.0㎛ 성장시켰다. 다음에 Sb의 조사를 그침과 동시에 In 만을 1원자층 만큼 조사하였다. 잇따라서 As를 조사하여, 센서층으로서 논도프 In0.8Ga0.2As를 150Å 성장시켰다. 다음에 다시 In 만을 1원자층 만큼 조사하고, In의 조사를 그침과 동시에 Sb 만을 조사하였다. Sb를 1원자층 형성후, 제2화합물 반도체층으로서 논도프의 Al0.8Ga0.2As0.32Sb0.68을 500Å 성장시키고, 또한 캡층으로서 GaAs0.32Sb0.68를 100Å 성장지켰다. 이 In0.8Ga0.2As0.32Sb0.68박막의 전자 이동도의 값을 16000cm2/Vs, 면 저항 값은 300Ω/□. 전자 농도 0.87×1018cm-3이었다. In0.8Ga0.2As 층과 Al0.8Ga0.2As0.32Sb0.68층의 경계면에 In-Sb의 결합종을 형성함으로써 전자이동도는 대폭적으로 향상하였다.
이하 실시예 4와 마찬가지로 해서 홀소자를 제작하였다.
막 특성은 뒤에 나오는 표 3에, 소자의 특성은 표 4에 나타냈다.
표 4에 표시된 바와 같이, 실시예 24의 홀소자는 정격 입력 전압에서, 500G의 자속 밀도를 갖는 자계중에서 225mV라는 큰 홀출력전압을 갖는다. 이 값은 평균적인 GaAs 홀소자는 홀출력전압의 약 2배 이상의 값이다. 또 홀출력전압의 온도특성은 실시예 17과 마찬가지이며, 100℃ 이상에서도 좋은 온도 특성을 나타내었다. 또한 소자 저항 값의 온도변화도 실시예 17과 마찬가지로 180℃ 정도까지 전혀 저하하는 일이 없어, 온도의존성이 뛰어난 것을 알았다. 표준적인 미니몰드형으로 수지몰드하여 제작한 소자는 열 방산의 계수가 2.3mW/℃ 정도이어서, 이 소자는, 100∼180℃라고 하는 종래 불가능한 고온에 있어서도 사용할 수 있음이 명백하여졌다. 또한 저온측에서의 사용은 -60℃에서도 문제가 없고, 넓은 온도범위에서 신뢰성이 있다는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 자기 센서의 하나인 홀소자는 자계에서의 홀출력전압이 크고 즉 고감도이고, 또한 고온까지 사용할 수 있으며, 신뢰성도 극히 높다.
이상, 이제까지의 결과를 정리하면, 표 1∼표 4와 같이 된다. 표 2 및 표 4중에서 온도특성을 나타내는 등급 A, B 및 C는, A는 온도 특성이 대단히 뛰어나서 고온에서도 소자 저항 값의 저하는 전혀 보이지 않는다. B는 온도 특성은 뛰어나나, 고온에서 약간의 소자 저항 값의 저하가 보이나 실용상 지장은 없는 것이며, C는 고온 부에서의 소자 저항 값의 저하가 커서 실용상 온도 특성에 문제가 있다는 것을 표시하고 있다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
[표 4]
이상, 본 발명을 실시예에 의해 설명하였으나, 본 발명을 이들에 한정된 것은 아니며, 그 외에도 본 발명에 의거한 많은 예가 있어 다양한 응용이 가능하며, 이것들은 모두 본 발명의 범위이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 반도체 센서는 자기 센서로서 종래에 없던 고감도, 고홀출력의 자기 센서이다. 도한 박막형성이나 소자 형성 공정은 대량 생산이 가능하고 공학적으로 유익한 기술이다. 그리고 또한 결정성이 좋은 InxGa1-xAsySb1-y(0≤1.0, 0≤y≤1.0) 박막층을 자기 감지부로 하고 있으며, 자기 센서 출력이나 소자 저항 값의 온도의존성도 적고, 또한 소자 저항 값이 고온까지 저하하지 않기 때문에, 내열성, 내압도 크고, 사용할 수 있는 온도 범위도 넣어 신뢰성도 높다. 이 때문에 종래할 수 없었던 넓은 응용이 가능하고 산업상의 유용성은 헤아릴 수가 없다.
또한 본 발명의 반도체 센서는 광 검출에 있어서는, 센서층의 고전자 이동도를 이용하여 고속응답으로, 그리고 암 전류가 적은 적외역(2∼8㎛)용 광 센서로서 유망하다. 나아가서는 압력이나 의곡의 검출에서는 밴드 갭이 적은 센서층의 특성을 살린 고감도의 압력 센서나 의곡 센서로서 널리 활용할 수 있다.

Claims (35)

  1. 고저항의 제1화합물 반도체층과, 이 층의 위에 형성된 InAs 박막층과, 이 InAs 박막층의 위에 형성된 전극으로 이루어지는 자기 센서로서, 상기 제1화합물 반도체가 InAs와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, 또한 InAs 보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  2. 고저항의 제1화합물 반도체층과, 이 층의 위에 형성된 InxGa1-xAs (0＜X＜1.0 ) 박막층과, 이 InxGa1-xAs 박막층의 위에 형성된 전극으로 이루어지는 자기 센서로서, 상기 제1화합물 반도체가 InxGa1-xAs와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, 또한 InxGa1-xAs 보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  3. 고저항의 제1화합물 반도체층과, 이 층의 위에 형성된 InxGa1-xAsySb1-y(0≤x≤1.0, 0≤y≤1.0) 박막층과, 이 InxGa1-xAsySb1-y박막층의 위에 형성된 전극으로 이루어지는 자기 센서로서, 이 제1화합물 반도체가 InxGa1-xAsySb1-y박막층의 위에 형성된 전극으로 이루어지는 자기 센서로서, 상기 제1화합물 반도체가 InxGa1-xAsySb1-y와 격자정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, 또한 InxGa1-xAsySb1-y보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  4. 제1항에 있어서, InAs 박막층이 500Å 이하의 막두께를 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  5. 제2항에 있어서, InxGa1-xAsySb 박막층이 500Å 이하의 막두께를 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  6. 제3항에 있어서, InxGa1-xAsySb1-y층이 500Å 이하의 막두께를 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서, InAs층의 전자 농도가 5×1016∼8×1018/cm3의 범위인 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  8. 제2항 또는 제5항에 있어서, InxGa1-xAs 층의 전자 농도가 5×1016∼ 8×1018/cm3의 범위인 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  9. 제2항 또는 제6항에 있어서, InxGa1-xAsySb1- y층의 전자 농도가 5×1016∼8×1018/cm3의 범위인 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1화합물 반도체층에 도너 불순물이 도프되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  11. 제1항에 있어서, InAs층의 윗면에 고저항의 제2화합물 반도체가 형성되어 있고, 상기 제2화합물 반도체가 InAs와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, 또한 InAs 보다 큰 밴드 캡 에너지를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  12. 제2항에 있어서, InxGa1-xAs 층의 윗면에 고저항의 제2화합물 반도체가 형성되어 있고, 상기 제2화합물 반도체는 InxGa1-xAs와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, 또한 InxGa1-xAs 보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  13. 제3항에 있어서, InxGa1-xAsySb1-y층의 윗면에 고저항의 제2화합물 반도체층이 형성되어 있고, 상기 제2화합물 반도체가 InxGa1-xAsySb1-y와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, 또한 InxGa1-xAsySb1-y보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  14. 제11항에 있어서, InAs 박막층이 500Å 이하의 막두께를 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  15. 제12항에 있어서, InxGa1-xAs 박막층이 500Å 이하의 막두께를 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  16. 제13항에 있어서, InxGa1-xAsySb1-y층이 500Å 이하의 막두께를 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  17. 제11항 또는 제14항에 있어서, InAs 층의 전자 농도가 5×1016∼8×1018/cm3의 범위인 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  18. 제12항 또는 제15항에 있어서, InxGa1-xAs 층의 전자 농도가 5×1016∼8×1018/cm3의 범위인 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  19. 제13항 또는 제16항에 있어서, InxGa1-xAsySb1-y층의 전자 농도가 5×1016∼8×1018/cm3의 범위인 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  20. 제11항 내지 제16항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1화합물 반도체층, 및 상기 제2화합물 반도체층의 양쪽, 또는 어느 것인가 한쪽에 도너 불순물이 도프되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  21. InAs와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, InAs 보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지고 있는 고저항의 제1화합물 반도체층을 형성하는 공정과, 상기 층의 위에 InAs 층을 형성하는 공정과, 이 InAs 층을 가공하는 공정과, 이 InAs 층의 위에 복수의 옴성 전극을 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서의 제조방법.
  22. InAs와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, InxGa1-xAs보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지고 있는 고저항의 제1화합물 반도체층을 형성하는 공정과, 상기 층의 위에 InxGa1-xAs(0＜x＜1.0) 층을 형성하는 공정과, 이 InxGa1-xAs 층을 가공하는 공정과, 이 InxGa1-xAs 층의 위에 복수의 옴성 전극을 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서의 제조방법.
  23. InxGa1-xAsySb1-y와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며 InxGa1-xAsySb1-y보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지고 있는 고저항의 제1화합물 반도체층을 형성하는 공정과, 상기 층의 위에 InxGa1-xAsySb1-y(0＜x≤1.0, 0≤y＜1.0)층을 형성하는 공정과 이 InxGa1-xAsySb1-y층을 가공하는 공정과, 이 InxGa1-xAsySb1-y층의 위에 복수의 옴성 전극을 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서의 제조방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 InAs 층의 윗면에 InAs와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, InAs 보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지고 고저항의 제2화합물 반도체층을 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서의 제조방법.
  25. 제22항에 있어서, InxGa1-xAs 층의 윗면에 InxGa1-xAs와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, InxGa1-xAs 보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 고저항의 제2화합물 반도체층을 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서의 제조방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 InxGa1-xAsySb1-y층의 윗면에 InxGa1-xAsySb1-y와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, InxGa1-xAsySb1-y보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 고저항의 제2화합물 반도체층을 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 자기 센서의 제조방법.
  27. 고저항의 제1화합물 반도체층과 이층의 위에 형성된 InxGa1-xAsySb1-y(0＜x≤1.0, 0≤y≤1.0) 박막층과 이 InxGa1-xAsySb1-y박막층의 위에 형성된 전극으로 이루어지는 자기 센서로서, 상기 제1화합물 반도체가 InxGa1-xAsySb1-y와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, InxGa1-xAsySb1-y보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 자기 센서와 증폭회로를 갖춘 SiIC(실리콘 모놀리식 집적회로) 칩이 동일 패키지 내에 몰드되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자기 센서.
  28. 제27항에 있어서, 상기 InxGa1-xAsySb1-y층의 윗면에 제2화합물 반도체층이 형성되고, 상기 제2화합물 반도체창이 InxGa1-xAsySb1-y와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, InxGa1-xAsySb1-y보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자기 센서.
  29. 고저항의 제1화합물 반도체층과 이 층의 위에 형성된 InxGa1-xAsySb1-y(0＜x≤1.0, 0≤y≤1.0) 박막층과 이 InxGa1-xAsySb1-y박막층의 위에 형성된 광을 검출하기 위한 전극으로 이루어지는 반도체 광센서로서, 상기 제1화합물 반도체가 InxGa1-xAsySb1-y와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, InxGa1-xAsySb1-y보다 큰 밴드 갭 에너직를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서.
  30. 제29항에 있어서, 상기 InxGa1-xAsySb1-y층의 윗면에 고저항의 제2화합물 반도체층이 형성되고, 상기 제2화합물 반도체층이 InxGa1-xAsySb1-y와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, InxGa1-xAsySb1-y보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서.
  31. 고저항의 제1화합물 반도체층과 이 층의 위에 형성된 InxGa1-xAsySb1-y(0x≤1.0, 0≤y≤1.0) 박막층과 이 InxGa1-xAsySb1-y박막층의 위에 형성된 압력을 검출하기 위한 전극으로 이루어지는 반도체 압력 센서로서, 상기 제1화합물 반도체가 InxGa1-xAsySb1-y와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, InxGa1-xAsySb1-y보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서.
  32. 제31항에 있어서, 상기 InxGa1-xAsySb1-y층의 윗면에 고저항의 제2화합물 반도체층이 형성되고, 상기 제2화합물 반도체층이 InxGa1-xAsySb1-y와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, InxGa1-xAsySb1-y보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서.
  33. 고조항의 제1화합물 반도체층과 이 층의 위에 형성된 InxGa1-xAsySb1-y(0＜x≤1.0, 0≤y≤1.0) 박막층과 이 InxGa1-xAsySb1-y박막층의 위에 형성된 의곡을 검출하기 위한 전극으로 이루어지는 반도체 의곡 센서로서, 상기 제1화합물 반도체가 InxGa1-xAsySb1-y와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, InxGa1-xAsySb1-y보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 왜곡 센서.
  34. 제33항에 있어서, 상기 InxGa1-xAsySb1-y층의 윗면에 고저항의 제2화합물 반도체층이 형성되고 상기 제2화합물 반도체층이 InxGa1-xAsySb1-y와 격자 정수가 같든가, 또는 거의 같은 값을 가지며, InxGa1-xAsySb1-y보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 왜곡 센서.
  35. 제2항에 있어서, 상기 제1화합물 반도체층에 도너 불순물이 도프되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
    36. 제3항에 있어서, 상기 제1화합물 반도체층에 도너 불순물이 도프되어있는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
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