一种薄膜层压体，其特征在于， 具备：作为形成于基板上的ＩｎＳｂ薄膜的ＩｎＳｂ动作层、 电阻高于该ＩｎＳｂ动作层或显示出绝缘性、能带隙大于ＩｎＳｂ的Ａｌ↓［ｘ］Ｇａ↓［ｙ］Ｉｎ↓［１－ｘ－ｙ］Ｓｂ混合晶层（０≤ｘ、ｙ≤１）； 上述混合晶层设置于上述基板和上述ＩｎＳｂ动作层之间，Ａｌ与Ｇａ的原子含有率（ｘ＋ｙ）在５．０％至１７％的范围（０．０５≤ｘ＋ｙ≤０．１７），或上述ＩｎＳｂ动作层与相接的上述混合晶层的晶格失配在０．２５％至１．０％的范围。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及薄膜层压体以及使用其的InSb薄膜磁传感器和它的制造方法，更详细的 是，本专利技术涉及用于可高灵敏度直接检测出磁通量密度、且消耗电力和消耗电流较小的微 小型InSb薄膜磁传感器的薄膜层压体以及使用其的高灵敏度InSb薄膜磁传感器和它的制 造方法。
技术介绍
在便携式机器和小型电池驱动的电子机器中，使用电池作为电源进行传感器的驱动和 传感信号的控制、处理等电子回路的驱动。对于用于此种电子机器中的电子部件和磁传感 器，要求其降低消耗的电力。此外，在非接触的高精度旋转传感器、微弱磁场传感器、以地磁检测的方位传感器、 以磁墨水检测所产生的微弱磁场来进行磁墨水印刷图形的检测等新用途中所使用的霍尔 元件和磁阻元件，要求其对磁场具有高灵敏度、较高的元件输入电阻值，另外，要求元件 的加工可做到极小型、元件表面极平坦、高精度，元件的制作精度高，特性参差和制作精 度参差小，高性能，可信赖度高。此外，在室温环境温度依赖性小等非常要求的项目还有 很多，规格非常严格。另外，还要求是超小型磁传感器等。特别是近年来，在讨论使用霍尔元件等磁传感器的应用的1微米或超微的超微细磁性 微粒检测中，要求霍尔元件等磁传感器具有微泰斯拉(micro tesla)、毫微泰斯拉(nano tesla) 的超微弱磁场的检测灵敏度。要求具备有(1)高灵敏度(Uh大)、(2)温度依赖性低(掺杂有给予体杂质，例 如，掺杂有Sn的动作层)、(3)消耗电力少(较高的元件的输入电阻=较薄的动作层)、(4) 超小型元件。对应此种要求的磁传感器的制作，最适合的是电子迁移率最大的InSb。此外，还必 须要有具备可制作磁场检测灵敏度较高的磁传感器的较大的电子迁移率、且可以制作以极 少电力和电流即可驱动的高输入电阻值的磁传感器的薄膜材料，即，薄膜电阻值大、且极 薄的InSb的薄膜。一直以来， 一般用在GaAs等绝缘性基板上令InSb直接生长而制得的InSb薄膜来制作霍尔元件或磁阻元件等的InSb薄膜磁传感器。但是，诸如此种的直接在GaAs基板上 使InSb薄膜生长、将该InSb薄膜作为磁传感部来制作磁传感器时，如果要提高磁场灵敏 度而增大电子迁移率，则其结果是电导率增大、薄膜电阻值降低。此外，作为优化结晶性、 提高电子迁移率的方法，增加InSb的膜厚，则此时也存在薄膜电阻值下降的问题。另外，出于改善温度依赖性的目的，也必须在InSb内掺杂Si或Sn等的给予体杂质， 但这些方法均会降低元件电阻值，截至目前的具备有InSb薄膜的磁感部分的磁传感器中， 想要提高高灵敏度等特性，势必造成元件电阻值降低，非常难以同时实现高灵敏度特性与 增加元件电阻值。这种问题虽然可以通过使元件部分的InSb薄膜变薄、增加薄膜电阻值来解决，但是， 并不存在晶格常数与InSb相同、且绝缘性的基板。因此，在具有绝缘性的GaAs基板上 令InSb薄膜生长时，电子迁移率等特性对于膜厚的依赖性极大，此外，InSb薄膜的结晶 性也会随着膜厚的降低而急剧下降。其结果是，InSb的膜厚较薄时，直接形成于GaAs 基板上的InSb薄膜的特性极差，截至目前，想要不降低特性而实现薄膜化是极难实现的。其原因在于，令InSb薄膜生长的基板与InSb之间的晶格常数的差异，即，InSb与基 板间的较大的晶格错配失配。作为用于令InSb薄膜生长而通常使用的绝缘性的单结晶基 板有GaAs或InP等基板，但这些基板与InSb的晶格常数存在很大差异。例如，GaAs与 InSb的晶格常数的差异为14%。并不存在与InSb晶格常数匹配的绝缘性的III-V族的化 合物半导体。因此，尽管晶格常数与InSb存在较大差异，但一直以来仍然使用GaAs基 板或InP基板、Si基板、蓝宝石基板等作为InSb的单结晶薄膜生长的基板。曾有尝试消除此种基板之间较大的晶格常数差异。例如，专利文献l提出的结构是， 为消除与活性层的InSb的晶格常数的差异(为了使晶格匹配)，在基板上设置掺杂了接接 受体杂质的InSb缓冲层，再形成未掺杂的InSb的活性层，接着，掺杂杂质，形成对于 基板面水平方向的晶格常数与InSb相同的形变AlGalnSb载体供给层，此外，提出了在此 之上形成有未掺杂InSb罩层，但是，这种结构极其复杂，实际使用上难以制作。在不制 作实用性元件的情况下，此种结构下虽然看似可以得到良好的InSb层特性，但在制作实 用性元件时，包含很大的问题。艮P,该结构中，除动作层以外，最上部形成有与动作层相同材质的导电层一未掺杂 InSb层。已知以该结构制作磁传感器等元件时，通常会与该层相接、其上部形成有绝 缘膜，但是，InSb的薄层由于与绝缘膜晶格的错配或绝缘膜形成时的冲击等，晶格遭到 破坏，会引起InSb层的载体的增大，或电子迁移率也极端下降等的特性恶化。以该结构制造霍尔元件或磁阻元件等时，此种恶化的InSb层成为元件的驱动电流的 单纯泄露层，流向动作层的驱动电流被分流，实质上变小，会显著降低磁场灵敏度等特性。 因此，这种结构不适于制造实用性的霍尔元件等磁传感器，难以制造出实用性的霍尔元《牛 和磁阻元件等。此外，必须与作为动作层的未掺杂的InSb层相接，形成晶格常数相同的掺杂接受体 杂质的InSb层。由于能带隙(0.17eV)较小，因此一般极难在室温或以上温度下在作为 真性半导体的InSb层内掺杂接受体杂质、在室温下赋予绝缘性，不可能得到高度的绝缘 性和高电阻。在室温或更高温度下，对于未p型化的InSb，不可能通过p-n接合而电绝缘。因此，专利文献l的技术中，想要消除晶格常数的差异、制造高性能的InSb薄膜动 作层，就必须要有极其复杂的结构，在其构成的最上部也必须要形成非动作层的InSb。 以此种结构，在使用磁传感器的室温或更高温度下存在很大的问题，特别是，极其难以制 造从低温到高温均可使用的实用性的InSb磁传感器。还没有实现需要在-40 150。C范围或 超过该温度下也能稳定工作的用于车载的磁传感器等的用途使用的实用性的磁传感器制 作。截至目前，通过此种已知技术尚不可能制造极薄的InSb的薄膜、不能制造霍尔元件 等的高灵敏度的磁传感器。特别是，截至目前，尚未发现通过以得到较高薄膜电阻值的厚 度1.0um以下、进而在0.5ym以下、0.2u m以下等极薄的InSb单结晶薄膜、从而得到 较高的电子迁移率，制作高灵敏度的磁传感器的技术。因此，本专利技术人探讨了已知技术不可能实现的以InSb单结晶薄膜为动作层、高灵敏 度且高电阻的实用性的InSb磁传感器和它的制作方法。如果能制作与InSb晶格匹配的III-V族化合物半导体的绝缘基板是较为方便的,但是， 这种基板并不存在。因此，在InSb薄膜的制作中，极大的问题是与基板的晶格失配。因 此，必须要创造即使晶格失配，也能制作结晶性良好的高电子迁移率的InSb单结晶薄膜 的技术，这是本专利技术的目的。因此，本专利技术人挑战了研究不以晶格匹配为前提也能得到优良特性的InSb薄膜的结 晶生长方法。S卩，研究即使与InSb生长基板存在晶格错配，也能得到InSb的单结晶生长、 特性优异的薄膜的结晶生长技术。结果发现，在基板上，形成虽然与InSb的晶格失配， 但绝缘性的错配较小、满足特别条件的III-V族的混合晶层，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种薄膜层压体，其特征在于，具备作为形成于基板上的InSb薄膜的InSb动作层、电阻高于该InSb动作层或显示出绝缘性、能带隙大于InSb的AlxGayIn1-x-ySb混合晶层(0≤x、y≤1)；上述混合晶层设置于上述基板和上述InSb动作层之间，Al与Ga的原子含有率(x+y)在5.0％至17％的范围(0.05≤x+y≤0.17)，或上述InSb动作层与相接的上述混合晶层的晶格失配在0.25％至1.0％的范围。2. 如权利要求1所述的薄膜层压体，其特征在于，上述混合晶层的自(004)晶格面 的X射线衍射的摇摆曲线的半值宽度为l秒以上、1300秒以下。3. 如权利要求1或2所述的薄膜层压体，其特征在于，上述InSb动作层的室温的电 子浓度在1.2X10 5.0X10cn^的范围。4. 如权利要求1、 2或3所述的薄膜层压体，其特征在于，上述InSb动作层掺杂有Sn、 Si、 S、 Te、 Se中任意一个的给予体杂质。5. 如权利要求1~4的任意一项所述的薄膜层压体，其特征在于，相对于上述InSb动 作层在与上述基板相接面的相反面，设置有作为绝缘性的半导体保护层的与上述 AlxGayIn，.x.ySb混合晶层相同的第2个AlxGaylm+ySb混合晶层。6. 如权利要求1~5的任意一项所述的薄膜层压体，其特征在于，上述InSb动作层具 备低电子迁移率层，该低电子迁移率层与上述AlxGayIm—x_ySb混合晶层相接，厚度在0.5nm 以上、30nm以下。7. 如权利要求1~6的任意一项所述的薄膜层压体，其特征在于，上述低电子迁移率层 与上述动作层和上述基板以及上述第2个AlxGayIni+ySb混合晶层的界面相接而存在。8. 如权利要求5~7的任意一项所述的薄膜层压体，其特征在于，上述AlxGayIni.x-ySb 混合晶层或上述第2个AlxGayInNx.ySb混合晶层为AlxIni.xSb混合晶层。9. 一种薄膜层压体的制造方法，其特征在于，是权利要求1~8的任意一项所述的薄膜 层压体的制造方法，至少具备在上述基板上层压事先规定的上述AlxGayln^-ySb混合晶 层后，在设定为与上述基板温度差在士5度以内的基板温度下形成InSb的低电子迁移率 层，接着，再形成高电子迁移率层的工序。10. —种InSb薄膜磁传感器，其特征在于，将权利要求1 8所述的上述薄膜层压体的 上述InSb动作层作为磁传感部。11. 如权利要求10所述的InSb薄膜磁传感器，其特征在于，上述InSb动作层为霍尔元件、利用霍尔效果的元件、磁阻元件或利用磁阻效果的元件中的任意一种的动作层。12. 如权利要求11所述的InSb薄膜磁传感器，其特征在于，上述InSb动作层的厚度 在8nm以上、...
【专利技术属性】
技术研发人员：柴崎一郎，外贺宽崇，冈本敦，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：
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