(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め非晶質の下地膜が形成された基板を２０℃乃至１５０℃の範囲の温度にし、
真空蒸着法により、前記下地膜上に所定厚さのＳｂ膜を形成した後、前記Ｓｂ膜の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲の厚さでＩｎ膜を形成する工程と、
その後、前記基板を３５０℃乃至５００℃の範囲の温度にし、
前記Ｓｂ膜と前記Ｉｎ膜とを反応させて第１のＩｎＳｂ膜を形成すると共に真空蒸着法によりＳｂ及びＩｎを同時に蒸着することで前記第１のＩｎＳｂ膜上に第２のＩｎＳｂ膜を形成する工程とを有すること特徴とするＩｎＳｂ膜の製造方法。
【請求項２】
前記下地膜は、ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，無アルカリガラス，ＡｌＮ，ＳｉＮ，ＴａＮ及びＴｉＮの内のいずれか１つからなる非晶質膜であることを特徴とする請求項１記載のＩｎＳｂ膜の製造方法。
【請求項３】
非晶質の基板を２０℃乃至１５０℃の範囲の温度にし、
真空蒸着法により、前記基板上に所定厚さのＳｂ膜を形成した後、前記Ｓｂ膜の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲の厚さでＩｎ膜を形成する工程と、
その後、前記基板を３５０℃乃至５００℃の範囲の温度にし、
前記Ｓｂ膜と前記Ｉｎ膜とを反応させて第１のＩｎＳｂ膜を形成すると共に真空蒸着法によりＳｂ及びＩｎを同時に蒸着することで前記第１のＩｎＳｂ膜上に第２のＩｎＳｂ膜を形成する工程とを有することを特徴とするＩｎＳｂ膜の製造方法。
【請求項４】
前記基板は、ＳｉＯ2又は無アルカリガラスからなる非晶質材であることを特徴とする請求項３記載のＩｎＳｂ膜の製造方法。
【請求項５】
前記基板は、その両面を鏡面研磨されて成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のＩｎＳｂ膜の製造方法。
【請求項６】
ＩｎＳｂ膜を用いたホール素子の製造方法であって、
予め非晶質の下地膜が形成された基板を２０℃乃至１５０℃の範囲の温度にし、
真空蒸着法により、前記下地膜上に所定厚さのＳｂ膜を形成した後、前記Ｓｂ膜の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲の厚さでＩｎ膜を形成する工程と、
その後、前記基板を３５０℃乃至５００℃の範囲の温度にし、
前記Ｓｂ膜と前記Ｉｎ膜とを反応させて第１のＩｎＳｂ膜を形成すると共に真空蒸着法によりＳｂ及びＩｎを同時に蒸着することで前記第１のＩｎＳｂ膜上に第２のＩｎＳｂ膜を形成する工程と、を有することを特徴とするＩｎＳｂ膜を用いたホール素子の製造方法。
【請求項７】
ＩｎＳｂ膜を用いたホール素子の製造方法であって、
非晶質の基板を２０℃乃至１５０℃の範囲の温度にし、
真空蒸着法により、前記基板上に所定厚さのＳｂ膜を形成した後、前記Ｓｂ膜の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲の厚さでＩｎ膜を形成する工程と、
その後、前記基板を３５０℃乃至５００℃の範囲の温度にし、
前記Ｓｂ膜と前記Ｉｎ膜とを反応させて第１のＩｎＳｂ膜を形成すると共に真空蒸着法によりＳｂ及びＩｎを同時に蒸着することで前記第１のＩｎＳｂ膜上に第２のＩｎＳｂ膜を形成する工程と、を有することを特徴とするＩｎＳｂ膜を用いたホール素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高いホール移動度が得られるＩｎＳｂ膜の形成方法及びＩｎＳｂ膜を用いたホール素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等に用いられるホールモータは、ホール素子と磁石とで回転検出を行うものであり、このホールモータの小型化に伴い、ホールモータの回転検出に用いられる磁石も、そのサイズが小さくなってきている。
この磁石のサイズが小さくなると、磁束密度が低くなるので、この磁束密度を検出するホール素子の感度は、ますます高感度化が要求される。
このホール素子の材料としては、材料費が安価で、高いホール移動度を有することから、高い感度が得られるＩｎＳｂが広く用いられている。
ＩｎＳｂのホール移動度を高くするためには、結晶性を向上させる必要がある。
実用的には、ＩｎＳｂ膜のホール移動度は、２００００ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上が要求されている。
【０００３】
このＩｎＳｂホール素子の製造方法は、例えば、特開平９−１４８６５２号公報及び特開平９−１４８６５３号公報に開示されているものがある。
即ち、特開平９−１４８６５２号公報には、雲母からなる基板を用い、この基板上に真空蒸着法により、Ｉｎ過剰のＩｎとＳｂとからなる層を形成し、更に、前記Ｉｎよりも過剰なＳｂを蒸着して、ＩｎＳｂ膜を形成後、このＩｎＳｂ膜上にポリミイド樹脂を介してフェライトを載置し、前記基板を剥離することによって、フェライト上にＩｎＳｂ膜を転写し、このＩｎＳｂ膜の上にフォトリソグラフィ法によりホールパターンを形成し、所望の大きさにダイシングして、ＩｎＳｂホール素子が得られることが開示されている。
また、特開平９−１４８６５３号公報には、フェライト基板上にガラスを形成し、このガラス上に真空蒸着法により、ＩｎとＳｂを蒸着し、更に、Ｓｂを蒸着してＩｎＳｂ膜を形成後、このＩｎＳｂ膜上にフォトリソグラフィ法によりホールパターンを形成し、所望の大きさにダイシングして、ＩｎＳｂホール素子が得られることが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の場合には、雲母からなる基板上にＩｎＳｂ膜を形成すると、高いホール移動度が得られるので、このＩｎＳｂ膜から作製されたホール素子は、高感度となるが、前記基板を剥離する際に、ＩｎＳｂ膜を基板全体から完全に剥離できなかったり、完全に剥離するためには時間が大幅にかかることから、製造作業が難く、歩留まりが低かった。このため、ＩｎＳｂ膜の製造コストが高かった。
また、後者の場合には、フェライト基板に形成されたガラス上にＩｎＳｂ膜を形成すると、ＩｎＳｂ膜とガラスとの間に格子のミスマッチがあるので、ＩｎＳｂ膜は、無配向となるため、ホール移動度が低く感度が上がらないといった問題を生じていた。
そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、後者の場合も考慮して、高いホール移動度が得られるＩｎＳｂ膜の形成方法及びＩｎＳｂ膜を用いたホール素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の手順を有する。
〔１〕ＩｎＳｂ膜の製造方法を、予め非晶質の下地膜が形成された基板を２０℃乃至１５０℃の範囲の温度にし、真空蒸着法により、前記下地膜上に所定厚さのＳｂ膜を形成した後、前記Ｓｂ膜の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲の厚さでＩｎ膜を形成する工程と、その後、前記基板を３５０℃乃至５００℃の範囲の温度にし、前記Ｓｂ膜と前記Ｉｎ膜とを反応させて第１のＩｎＳｂ膜を形成すると共に真空蒸着法によりＳｂ及びＩｎを同時に蒸着することで前記第１のＩｎＳｂ膜上に第２のＩｎＳｂ膜を形成する工程とを有するようにした。
〔２〕また、〔１〕に記載したＩｎＳｂ膜の製造方法において、前記下地膜は、ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，無アルカリガラス，ＡｌＮ，ＳｉＮ，ＴａＮ及びＴｉＮの内のいずれか１つからなる非晶質膜であるとした。
〔３〕また、ＩｎＳｂ膜の製造方法を、非晶質の基板を２０℃乃至１５０℃の範囲の温度にし、真空蒸着法により、前記基板上に所定厚さのＳｂ膜を形成した後、前記Ｓｂ膜の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲の厚さでＩｎ膜を形成する工程と、その後、前記基板を３５０℃乃至５００℃の範囲の温度にし、
前記Ｓｂ膜と前記Ｉｎ膜とを反応させて第１のＩｎＳｂ膜を形成すると共に真空蒸着法によりＳｂ及びＩｎを同時に蒸着することで前記第１のＩｎＳｂ膜上に第２のＩｎＳｂ膜を形成する工程とを有するようにした。
〔４〕また、〔３〕に記載したＩｎＳｂ膜の製造方法において、前記基板は、ＳｉＯ2又は無アルカリガラスからなる非晶質材であるとした。
〔５〕また、〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載したＩｎＳｂ膜の製造方法において、前記基板は、その両面を鏡面研磨されて成るものとした。
〔６〕また、ＩｎＳｂ膜を用いたホール素子の製造方法を、予め非晶質の下地膜が形成された基板を２０℃乃至１５０℃の範囲の温度にし、真空蒸着法により、前記下地膜上に所定厚さのＳｂ膜を形成した後、前記Ｓｂ膜の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲の厚さでＩｎ膜を形成する工程と、その後、前記基板を３５０℃乃至５００℃の範囲の温度にし、前記Ｓｂ膜と前記Ｉｎ膜とを反応させて第１のＩｎＳｂ膜を形成すると共に真空蒸着法によりＳｂ及びＩｎを同時に蒸着することで前記第１のＩｎＳｂ膜上に第２のＩｎＳｂ膜を形成する工程と、を有するようにした。
〔７〕また、ＩｎＳｂ膜を用いたホール素子の製造方法を、非晶質の基板を２０℃乃至１５０℃の範囲の温度にし、真空蒸着法により、前記基板上に所定厚さのＳｂ膜を形成した後、前記Ｓｂ膜の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲の厚さでＩｎ膜を形成する工程と、その後、前記基板を３５０℃乃至５００℃の範囲の温度にし、前記Ｓｂ膜と前記Ｉｎ膜とを反応させて第１のＩｎＳｂ膜を形成すると共に真空蒸着法によりＳｂ及びＩｎを同時に蒸着することで前記第１のＩｎＳｂ膜上に第２のＩｎＳｂ膜を形成する工程と、を有するようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
本発明の第１実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法について以下に図１乃至図４を用いて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法を示す図である。
図２は、本発明の第１実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法で作製されたＩｎＳｂ膜のＸＲＤ法によるＸ線回折強度を示す図である。
図２中、縦軸は、Ｘ線回折強度、横軸は、２θ（ｄｅｇ）であり、ｄは本発明の第１実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法で作製されたＩｎＳｂ膜、ａは比較試料Ａ、ｂは比較試料Ｂである。
図３は、熱処理温度を変化させた場合に本発明の第１実施形態の形成方法で作製されたＩｎＳｂ膜のＸＲＤ法によるＸ線回折強度を示す図である。
図３中、縦軸は、Ｘ線回折強度、横軸は、２θ（ｄｅｇ）である。
図４は、比較試料Ｃの場合のＩｎＳｂのＸＲＤ法によるＸ線回折強度を示す図である。
図４中、縦軸は、Ｘ線回折強度、横軸は、２θ（ｄｅｇ）である。
【０００７】
図１（Ａ）に示すように、磁性フェライトからなり、表面研磨した基板１上に非晶質のＳｉＯ2からなる下地膜２をスパッタ法により形成する。
このようにして、予め下地膜２が形成された基板１を用意する。
真空蒸着装置（図示せず）内に設置したＳｂ用ボート及びＩｎ用ボートにそれぞれ、Ｓｂ及びＩｎを入れ、予め下地膜２が形成された基板１を加熱して所定温度にした状態で、この下地膜２上に厚さ５ｎｍ乃至１５００ｎｍのＳｂ膜３、このＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲）の厚さのＩｎ膜４を真空蒸着法により順次形成する。
【０００８】
この際、Ｉｎ膜４の厚さは、Ｓｂ膜３の厚さと略等しいか、若干薄い程度がよい。
次に、図１（Ｂ）に示すように、これらの膜が形成された基板１を真空中又は、窒素雰囲気中で所定の熱処理温度で熱処理を行う。
なお、熱処理を行う雰囲気は、Ａｒ、Ｈe等の不活性ガスを用いてもよい。
この際、Ｓｂ膜３とＩｎ膜４とが互いに反応してＩｎＳｂ膜５が形成される。
こうして、基板１上に下地膜２を介してＩｎＳｂ膜５が形成されたＩｎＳｂ薄膜基板６が得られる。
【０００９】
次に、Ｓｂ膜３の厚さ、下地膜２の材質、基板温度、熱処理温度を変化させてＩｎＳｂ膜５を形成し、このＩｎＳｂ膜５の結晶面方位についてＸｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ法（以下、ＸＲＤ法という）により調べた。
ＸＲＤ法では、Ｘ線は、ＩｎＳｂ膜５の深さ方向に侵入するので、閃亜鉛鉱型構造のＩｎＳｂ膜５の結晶格子からのＸ線回折強度を測定することによって、ＩｎＳｂ膜５の深さ方向の結晶面方位を調べることができる。
ＩｎＳｂは、（１１１）面に配向した場合に、最も結晶性が良くなるので、ＩｎＳｂ膜５の深さ方向の（１１１）面を調べることによって、ＩｎＳｂ膜５が良好な結晶性を有しているかどうかがわかる。
【００１０】
まず始めに、Ｓｂ膜３の厚さを６００ｎｍ、Ｉｎ膜４の厚さを６００ｎｍにして形成した厚さ１２００ｎｍのＩｎＳｂ膜５の結晶面方位について調べた。
この時、基板温度は、１２０℃であり、熱処理温度は、５００℃である。
また、真空蒸着法により、磁性フェライトからなる基板上にＳｉＯ2を形成し、ＩｎとＳｂを同時に蒸着を行った後、熱処理温度５００℃で熱処理をおこなって形成した厚さ１２００ｎｍのＩｎＳｂ膜からなる比較試料Ａと、真空蒸着法により、磁性フェライトからなる基板上にＳｉＯ2を形成し、Ｉｎ、Ｓｂを順次形成後、熱処理温度５００℃で熱処理を行って形成した厚さ１２００ｎｍのＩｎＳｂ膜からなる比較試料Ｂとを比較例として用いた。
【００１１】
その結果、図２に示すように、比較試料Ａ及び比較試料Ｂでは、Ｘ線回折強度が（１１１）面以外に（２２０）面、（３１１）面等の複数の面を生じ、深さ方向でランダムな結晶面方位が形成され、無配向状態を示した。
一方、本発明の第１実施形態のＩｎＳｂ膜５は、（１１１）面のＸ線回折強度が極めて強く、優先配向を示した。即ち、良好な結晶性を有している。
このことから、本発明の第１実施形態のＩｎＳｂ膜５は、高いホール移動度を有し、良好な結晶性を有していることがわかる。
【００１２】
次に、本発明の第１実施形態において、Ｓｂ膜３の厚さを３ｎｍ乃至１７００ｎｍの範囲で変化させ、このＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略３ｎｍ乃至１７００ｎｍの範囲）の厚さのＩｎ膜４を形成したＩｎＳｂ膜５の結晶面方位について調べた。
この時、基板温度は、１２０℃、熱処理温度は、５００℃である。
その結果、Ｓｂ膜３の厚さが５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲では、（１１１）面のＸ線回折強度が極めて強く、優先配向を示した。
しかし、Ｓｂ膜３の厚さが５ｎｍ未満では、（１１１）面以外に磁性フェライトのＸ線回折強度が観測され、特定面の配向を示さなかった。
【００１３】
また、１５００ｎｍ以上でも、（１１１）面以外に（２２０）面、（３１１）面等のＸ線回折強度が観測され、特定面の配向を示さなかった。
即ち、Ｓｂ膜３の厚さが５ｎｍ未満又は、１５００ｎｍ以上では配向が乱された状態となる。
このことから、Ｓｂ膜３の厚さを５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲、Ｉｎ膜４の厚さは、Ｓｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲でＩｎＳｂ膜５を形成すれば、このＩｎＳｂ膜５は、（１１１）面に優先配向し、良好な結晶性を有することがわかる。
【００１４】
ここで、Ｓｂ膜３の厚さが５ｎｍ未満と１５００ｎｍ以上で、配向が乱された状態となることについて説明する。
Ｓｂ膜３の厚さが５ｎｍ未満では、磁性フェライトのＸ線回折強度が観測されることからＩｎＳｂ膜５が島状に形成され、結晶化されない状態となっているためと考えられる。
また、ＩｎＳｂ膜５の厚さが１５００ｎｍ以上の場合は、蒸着時間が長くなるため、Ｓｂ用ボート及びＩｎ用ボートからの輻射熱により、真空蒸着装置内部に吸着しているガスが再蒸発して、ＩｎＳｂ膜５に取り込まれたり、基板温度が上昇するため、ＩｎＳｂ膜５が熱組成変形するためと考えられる。
【００１５】
次に、下地膜２として、ＳｉＯ2を用いる代わりに、Ａｌ2Ｏ3、無アルカリガラス（コーニング♯７０５９）、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴａＮ及びＴｉＮからなる非晶質膜を用いて形成したＩｎＳｂ膜５の結晶面方位について調べた。
この時、Ｓｂ膜３の厚さは５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲、Ｉｎ膜４の厚さは、Ｓｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲）であり、基板温度は、１２０℃、熱処理温度は、５００℃である。
その結果、いずれの非晶質膜を用いた場合にも、（１１１）面のＸ線回折強度が極めて強く、ＩｎＳｂ膜５が優先配向をしていることを示した。
このことから、上記した非晶質膜を下地膜２に用いてＩｎＳｂ膜５を形成すれば、このＩｎＳｂ膜５は（１１１）面に優先配向し、良好な結晶性を有したものとなることがわかる。
【００１６】
次に、基板温度を２０℃乃至４００℃の範囲で変化させ、かつＳｂ膜３の厚さは５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲、Ｉｎ膜４の厚さは、Ｓｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲）で形成したＩｎＳｂ膜５の結晶面方位について調べた。
この時、熱処理温度は５００℃である。
その結果、Ｓｂ膜３及びＩｎ膜４を形成する際の基板温度を２０℃乃至３００℃の範囲でＩｎＳｂ膜５を作製した場合には、（１１１）面のＸ線回折強度が極めて強く、優先配向を示したが、３００℃以上では、（１１１）面以外の複数のＸ線回折強度が観測され、特定面の配向を示さなかった。
【００１７】
このように、基板温度が３００℃以上で配向が乱れた状態になるのは、Ｓｂの蒸発温度が３００℃付近にあるので、基板温度が３００℃以上になると、基板１上にＳｂが到達しても再蒸発してしまうため、Ｓｂ膜３が形成されないので、ＩｎＳｂ膜５が形成できなかったことによると考えられる。
更に、Ｓｂ膜３、Ｉｎ４膜及び熱処理温度を前記と同じ条件にし、基板温度を２０℃未満にして形成したＩｎＳｂ膜５の結晶面方位についても調べたが、（１１１）面のＸ線回折強度が極めて強く、優先配向を示した。
しかしながら、基板温度が２０℃未満とは、基板１の加熱無しを意味するので、蒸着するたびに真空蒸着機の内壁が空気中に晒されるため、蒸着を開始する前に、この内壁に付着した水分を除去する必要があり生産性が低下する。
このため、実用的ではない。
【００１８】
この結果、基板温度を２０℃乃至３００℃の範囲にしてＩｎＳｂ膜５を形成すれば、このＩｎＳｂ膜５は（１１１）面に優先配向し、良好な結晶性を有したものとなることがわかる。
なお、下地膜２にＡｌ2Ｏ3、無アルカリガラス（コーニング♯７０５９）、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴａＮ及びＴｉＮからなる非晶質膜を用いた場合も同様な効果が得られた。
【００１９】
次に、Ｓｂ膜３の厚さは１５０ｎｍ、Ｉｎ膜４の厚さは、Ｓｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する厚さ（略１５０ｎｍ）にして、熱処理温度２０℃乃至５１０℃の範囲に変化させて形成したＩｎＳｂ膜５の結晶面方位について調べた。
この時、基板温度は、１２０℃である。
ここで、熱処理温度２０℃とは、室温状態であるので、熱処理無しの状態と同じである。
このため、以下では、熱処理温度２０℃は、熱処理無しということにする。
また、磁性フェライトからなる基板上にＳｉＯ2を形成し、Ｉｎ、Ｓｂを順次形成後、熱処理温度２０℃乃至５１０℃の範囲に変化させて形成した厚さ３００ｎｍのＩｎＳｂ膜からなる比較試料Ｃを比較例として用いた。
【００２０】
その結果を図３及び図４に示す。
図３中、熱処理無しをＬ0、熱処理温度２００℃の場合をＬ1、熱処理温度３００℃の場合をＬ2、熱処理温度４００℃の場合をＬ3、熱処理温度５１０℃の場合をＬ4で示す。
図４中、熱処理無しをＭ0、熱処理温度２００℃の場合をＭ1、熱処理温度３００℃の場合をＭ2、熱処理温度４００℃の場合をＭ3、熱処理温度５１０℃の場合をＭ4で示す。
【００２１】
その結果、図３に示すように、ＩｎＳｂ膜５の場合、熱処理無しでは、（１１１）面以外の複数のＸ線回折強度が観測されるが、熱処理温度が３００℃乃至５１０℃の範囲では、（１１１）面のＸ線回折強度が極めて強く、優先配向を示した。
このことは、以下のように説明できる。
熱処理温度が３００℃乃至５１０℃の範囲では、ＩｎとＳｂの拡散係数は、ＩｎＳｂ膜５中で大きいので、ＩｎとＳｂがＩｎＳｂ膜５中を移動し易くなり、結晶面の配向が良好になるためと考えられる。
更に、熱処理温度５１０℃以上で熱処理を行った結果、複数のＸ線回折強度が観測され、配向が乱された状態となった。
これは、ＩｎＳｂの解離温度が５１０℃であるので、熱処理温度５１０℃以上では、ＩｎＳｂが解離してしまうためと考えられる。
【００２２】
一方、図４に示すように、比較試料Ｃでは、熱処理温度が高くなると共に（１１１）以外の複数のＸ線回折強度が観測され、特定面の配向を示さなかった。
このことは、ＳｉＯ2からなる下地膜上にＩｎが形成されると、ＳｉＯ2とＩｎは格子ミスマッチを生じるため、熱処理を行なうことによって、このミスマッチが増殖して結晶面配向を乱すためと考えられる。
【００２３】
更に、下地膜２にＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、無アルカリガラス（コーニング♯７０５９）、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴａＮ及びＴｉＮからなる非晶質膜を用いた場合も同様な効果が得られた。
以上のように、熱処理温度が３００℃乃至５１０℃の範囲で熱処理を行ってＩｎＳｂ膜５を形成すれば、ＩｎＳｂ膜５は（１１１）面に優先配向され、良好な結晶性を有したものになることがわかる。
【００２４】
本発明の第１実施形態によれば、真空蒸着法により、予め非晶質からなる下地膜２が形成された基板１を加熱して、２０℃乃至３００℃の範囲の温度にした状態で、下地膜２上に５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲の厚さのＳｂ膜３、このＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲）の厚さのＩｎ膜４を順次形成後、真空中又は、不活性ガス雰囲気中で熱処理温度３００乃至５１０℃の範囲で熱処理を行なってＩｎＳｂ膜５を形成するので、ＩｎＳｂ膜５は、（１１１）面に優先配向し、良好な結晶性を有したものになる。
【００２５】
また、下地膜２をＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、無アルカリガラス（コーニング♯７０５９）、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴａＮ及びＴｉＮからなる非晶質膜を用いた場合も同様な効果が得られる。
このため、このＩｎＳｂ膜５をホール素子に用いた場合には、高感度なホール素子を得ることができる。
また、ＩｎＳｂ膜からなるホール素子を作製する際、基板１に雲母を用いないので、この基板１を剥離するといった難しい製造作業がないので、歩留まりが高く、製造コストが安価になる。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法について図５を用いて説明する。
本発明の第１実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
本発明の第１実施形態においては、予め非晶質からなる下地膜２が形成された基板１を用いて、この下地膜２上に化学量論組成のＩｎＳｂ膜５を形成したが、本発明の第２実施形態では、基板材料に非晶質のＳｉＯ2又は、無アルカリガラス（コーニング♯７０５９）を用い、この非晶質基板７上に直接、化学量論組成のＩｎＳｂ膜５を形成するものである。
【００２７】
図５は、本発明の第２実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法を示す図である。
図５（Ａ）に示すように、Ｓｂ用ボート及びＩｎ用ボートにそれぞれＳｂ及びＩｎを入れ、ＳｉＯ2又は、無アルカリガラスからなる非晶質基板７を加熱して所定温度にした状態で、５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲の厚さのＳｂ膜３、このＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲）の厚さのＩｎ膜４を真空蒸着法により順次形成する。
次に、図５（Ｂ）に示すように、これらの膜が形成された非晶質基板７を真空中又は、窒素雰囲気中で所定の熱処理温度で熱処理を行う。
なお、熱処理を行う雰囲気は、Ａｒ、Ｈe等の不活性ガスを用いてもよい。
この際、Ｓｂ膜３とＩｎ膜４とが互いに反応してＩｎＳｂ膜５が形成される。
【００２８】
次に、Ｓｂ膜３の厚さ、基板温度、熱処理温度を変化させてＩｎＳｂ膜５を形成し、このＩｎＳｂ膜５の結晶面方位についてＸＲＤ法により調べた。
この結果、前記した本発明の第１実施形態と同様の結果が得られた。
【００２９】
以上のように、本発明の第２実施形態によれば、真空蒸着法により、ＳｉＯ2又は、無アルカリガラスからなる非晶質基板７を加熱して、２０℃乃至３００℃の範囲の温度にした状態で、非晶質基板１上に５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲の厚さのＳｂ膜３、このＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲）の厚さのＩｎ膜４を順次形成後、真空中又は、不活性ガス雰囲気中で熱処理温度３００乃至５１０℃の範囲で熱処理を行なってＩｎＳｂ膜５を形成するので、本発明の第１実施形態で形成した下地膜が不要となり、非晶質基板７に直接ＩｎＳｂ膜５を形成することができ、かつ（１１１）面に優先配向し、良好な結晶性を有したものになる。
このため、このＩｎＳｂ膜をホール素子に用いた場合には、高感度なホール素子を得ることができる。
また、この場合もＩｎＳｂ膜からなるホール素子を作製する際、基板１に雲母を用いないので、この基板１を剥離するといった難しい製造作業がないので、歩留まりが高く、製造コストが安価になる。
【００３０】
次に、本発明の第３実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法について図６乃至図８を用いて説明する。
本発明の第１実施形態及び第２実施形態の構成と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
図６は、本発明の第３実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法を示す図である。
図７は、Ｓｂ膜厚とホール移動度との関係を示す図である。
図７中、縦軸は、ホール移動度μＨ（ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ）、横軸は、Ｓｂ膜の厚さ（ｎｍ）である。
図８は、基板の第１の温度とホール移動度との関係を示す図である。
図８中、縦軸は、ホール移動度μＨ（ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ）、横軸は、基板温度（℃）である。
【００３１】
まず始めに、図６（Ａ）に示すように、本発明の第１実施形態と同様に、真空蒸着装置（図示せず）内に設けたＳｂ用ボート及びＩｎ用ボートにそれぞれ、Ｓｂ及びＩｎを入れ、予めＳｉＯ2からなる非晶質の下地膜２が形成された磁性フェライトからなる基板１を加熱して、第１の温度を２０℃至１５０℃の範囲にした状態で、この下地膜２上に５ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲の厚さのＳｂ膜３、このＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略５ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲）の厚さのＩｎ膜４を真空蒸着法により、順次形成する。
この後、図６（Ｂ）に示すように、ＩｎＳｂ用ボートにＩｎとＳｂを入れ、基板１の第２の温度を３５０℃乃至５００℃の範囲にして、ＳｂとＩｎを同時に蒸着することによって１４ｎｍ乃至２００ｎｍ範囲の厚さのＩｎＳｂ膜８を形成する。
【００３２】
この際、図６（Ｃ）に示すように、ＩｎＳｂ膜８の形成は、基板１の第２の温度を３５０℃乃至５００℃の範囲にして行うので、Ｓｂ膜３、Ｉｎ膜４を熱処理したと同等の効果があるため、Ｓｂ膜３とＩｎ膜４とは、互いに反応してＩｎＳｂ膜５になる。
こうして、ＩｎＳｂ膜５とＩｎＳｂ膜８とからなるＩｎＳｂ薄膜９を作製する。
即ち、ＩｎＳｂ薄膜９は、ＩｎＳｂ膜５上にＩｎＳｂ膜８をホモ接合したものになる。
【００３３】
次に、基板１の第１の温度を１２０℃にし、第２の温度を３５０℃乃至５００℃の範囲で形成したＩｎＳｂ薄膜９の結晶面方位について、ＸＲＤ法により調べた。
Ｓｂ膜３の厚さが７ｎｍ乃至１００ｎｍの範囲では、（１１１）面のＸ線回折強度が極めて強く、優先配向を示した。
また、Ｓｂ膜３の厚さが７ｎｍ以下及び１００ｎｍ以上では、（１１１）面以外の複数のＸ線回折強度が観測され、特定面の配向を示さず配向が乱れた状態となった。
【００３４】
このように、Ｓｂ膜３の厚さが７ｎｍ以下及び１００ｎｍ以上で配向が乱れる状態になることは、以下のように説明できる。
Ｓｂ膜３の厚さが７ｎｍ以下の場合には、本発明の第１実施形態で説明したと同様にＳｂ膜３が島状に形成されるため、結晶化されない状態となっているためと考えられる。
Ｓｂ膜３の厚さが１００ｎｍ以上の場合については以下のように考えられる。
Ｓｂ膜３の厚さが厚くなってくると、下地膜２、Ｓｂ膜３及びＩｎ膜の４間で生じる応力の影響によって、（１１１）面以外の複数の面が形成されるようになるためと考えられる。
【００３５】
ここで、ＩｎＳｂ薄膜９の結晶面方位が（１１１）面となることについて説明する。
ＩｎＳｂ膜８の形成の際、Ｓｂ膜３及びＩｎ膜４が形成された基板１を３５０℃乃至５００℃の範囲の温度に加熱するため、Ｓｂ膜３及びＩｎ膜４には、本発明の第１実施形態で説明したと同様な熱処理が行われることになる。
このため、本発明の第1実施形態で説明したように、Ｓｂ膜３及びＩｎ膜４の厚さが上記した範囲にあり、３００℃乃至５１０℃の範囲の温度がこれらの膜に印加されると、（１１１）面を有するＩｎＳｂ膜が得られることから、本発明の第３実施形態のＩｎＳｂ膜５は（１１１）面を有することになる。
ＩｎＳｂ膜８は、（１１１）面を有するＩｎＳｂ膜５上にホモ接合することになるので、これもまた（１１１）面を有することになる。
この結果、ＩｎＳｂ薄膜９は、（１１１）面を有するＩｎＳｂ膜５及びＩｎＳｂ膜８とからなるので、（１１１）面を有することになるのである。
【００３６】
この結果、第１の温度２０℃乃至１５０℃の範囲で、７ｎｍ乃至１００ｎｍの範囲の厚さのＳｂ膜３、このＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略７ｎｍ乃至１００ｎｍの範囲）の厚さでＩｎ膜４を形成後、基板１の第２の温度３５０℃乃至５００℃の範囲でＩｎＳｂ膜８を形成すれば、ＩｎＳｂ膜５及びＩｎＳｂ膜８からなるＩｎＳｂ薄膜９が（１１１）面に優先配向し、良好な結晶性を有したものになることがわかる。
また、下地膜２にＡｌ2Ｏ3、無アルカリガラス（コーニング♯７０５９）、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴａＮ及びＴｉＮからなる非晶質膜を用いた場合も同様な効果が得られた。
【００３７】
次に、基板１を加熱して第１の温度を１２０℃にした状態で、Ｓｂ膜３の厚さを５ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲にし、Ｉｎ膜４の厚さをＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略５ｎｍ乃至３００ｎｍ範囲）にし、第２の温度を４５０℃にして形成したＩｎＳｂ薄膜９のホール移動度を測定した。
Ｓｂ膜３の厚さに対するＩｎＳｂ薄膜９のホール移動度の測定結果を図７に示す。
Ｓｂ膜３の厚さが５ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲では、ホール移動度は、２５０００ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上であり、７ｎｍ乃至１００ｎｍの範囲では３００００ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上となり、良好な結晶性を有していることがわかる。
更に、基板１の第２の温度を３５０℃乃至５００℃の範囲で変化させ、その他の条件を上記と同様にして形成したＩｎＳｂ薄膜９のＳｂ膜３の厚さに対するホール移動度についても調べたが、図７と同様の結果を得た。
また、下地膜２にＡｌ2Ｏ3、無アルカリガラス（コーニング♯７０５９）、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴａＮ及びＴｉＮからなる非晶質膜を用いた場合も同様な効果が得られた。
【００３８】
次に、Ｓｂ膜３の厚さを３０ｎｍにし、Ｉｎ膜４の厚さをＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する厚さ（略３０ｎｍ）にし、基板１の第１の温度を２０℃乃至３００℃の範囲で変化させ、第２の温度を４５０℃にして形成したＩｎＳｂ薄膜９のホール移動度を測定した。
第１の温度に対するＩｎＳｂ薄膜９のホール移動度の測定結果を図８に示す。
ＩｎＳｂ薄膜９のホール移動度は、基板１の第１の温度が２０℃乃至３００℃の範囲では、２５０００ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上となる。
基板１の第１の温度が２０℃乃至１５０℃の範囲では、安定した略３００００ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃが得られている。
特に、基板１の第１の温度が２０℃乃至７０℃の範囲では、ＩｎＳｂ薄膜９のホール移動度は、３００００ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上となり、良好な結晶性を有していることがわかる。
【００３９】
なお、基板１の第２の温度を３５０℃乃至５００℃の範囲で変化させ、またＳｂ膜の厚さを５ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲にし、Ｉｎ膜４の厚さをＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略５ｎｍ乃至３００ｎｍ範囲）にし、その他の条件を上記と同様にして形成したＩｎＳｂ薄膜９の基板１の第１の温度に対するホール移動度についても調べたが、図８と同様の結果を得た。
また、下地膜２にＡｌ2Ｏ3、無アルカリガラス（コーニング♯７０５９）、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴａＮ及びＴｉＮからなる非晶質膜を用いた場合も同様な効果が得られた。
【００４０】
次に、基板１の両面を研磨した場合と片側を研磨した場合のＩｎＳｂ薄膜９のホール移動度を測定した。
この際、Ｓｂ膜３の厚さを３０ｎｍにし、Ｉｎ膜４の厚さをＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する厚さ（略３０ｎｍ）にし、基板１の第１の温度を１２０℃、第２の温度を５００℃にして形成したＩｎＳｂ薄膜９のホール移動度の測定を行った。
この際、基板１の厚さは、１ｍｍ、０．５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍと変化させた。
【００４１】
この結果、基板１の厚さが１ｍｍの場合、両面を鏡面研磨した場合では、片面を研磨した場合に比較し、ホール移動度が１０％以上高かった。
また、基板１の厚さが０．５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍの場合には、ホール移動度が１５％以上高かった。
【００４２】
基板１の両面を研磨した場合が、片面を研磨した場合よりもホール移動度が高くなることは、以下のように考えられる。
基板１の片面を研磨した場合には、研磨面と反対側の基板側は、粗面となるため、粗面と研磨面との間に不均一な応力緩和が進むので、この歪がＩｎＳｂ薄膜９に大きな歪を与えるため結晶性が悪くなる。
一方、基板１の両面を研磨した場合には、基板１の両面が研磨面となるため、均一な歪を生じ、この歪がバランスを保つことになるので結晶性を劣化させない。
この結果、基板１の両面を研磨した場合の方が、基板１の片面を研磨した場合よりもホール移動度が高くなると考えれる。
このように、高いホール移動度が得られるのは、ＩｎＳｂへの拡散係数Ｄ0がＩｎでは１．８×１０13ｃｍ2／ｓｅｃ、Ｓｂでは３×１０13ｃｍ2／ｓｅｃと大きいことによると推察される。
【００４３】
以上のように、本発明の第３実施形態によれば、真空蒸着法により、予め非晶質からなる下地膜２が形成された基板１を加熱して、基板１の第１の温度を２０℃乃至１５０℃の範囲にした状態で、下地膜２上に７ｎｍ乃至１００ｎｍの範囲の厚さのＳｂ膜３、このＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略７ｎｍ乃至１００ｎｍの範囲）の厚さのＩｎ膜４を順次形成後、基板１の第２の温度を３５０℃乃至５００℃の範囲にして、ＩｎＳｂ膜５を形成すると共にＩｎＳｂ膜８を形成してＩｎＳｂ薄膜９を得るので、熱処理を必要とすることなく、安定した２５０００ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上の高いホール移動度を有するＩｎＳｂ薄膜９が得られる。
【００４４】
特に、非晶質基板７の第１の温度が２０℃乃至７０℃の範囲では、ＩｎＳｂ薄膜９の移動度は、３００００ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上となり、このＩｎＳｂ薄膜９をホール素子に用いれば、極めて高い感度を有するＩｎＳｂホール素子を作製することができる。
また、下地膜２をＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、無アルカリガラス（コーニング♯７０５９）、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴａＮ及びＴｉＮからなる非晶質膜を用いた場合も同様な効果が得られる。
更にまた、基板１として、両面を鏡面研磨すると、更にホール移動度を向上させることができる。
なお、第３実施形態では、基板１の両面を研磨したが、この技術思想を第1実施形態に適用しても良い。
【００４５】
次に、本発明の第４実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法について図９を用いて説明する。
本発明の第１実施形態乃至第３実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
本発明の第３実施形態において、予め非晶質の下地膜２が形成された基板１を用いて、この下地膜２上に化学量論組成のＩｎＳｂ膜５を形成したが、本発明の第４実施形態では、基板１の材料に非晶質のＳｉＯ2又は、非晶質の無アルカリガラス（コーニング♯７０５９）を用い、この非晶質基板７上に直接、化学量論組成のＩｎＳｂ膜５を形成し、更に、このＩｎＳｂ膜５上にＩｎＳｂ膜８をホモ接合するものである。
【００４６】
図９は、本発明の第４実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法を示す図である。
図９（Ａ）に示すように、本発明の第３実施形態と同様に、Ｓｂ用ボート及びＩｎ用ボートにそれぞれＳｂ及びＩｎを入れ、ＳｉＯ2又は、無アルカリガラスからなる非晶質基板７を加熱して、第１の温度を２０℃乃至１５０℃の範囲にした状態で、この非晶質基板７上に５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲の厚さのＳｂ膜３、このＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略５ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲）の厚さのＩｎ膜４を真空蒸着法により順次形成する。
次に、図９（Ｂ）に示すように、ＩｎＳｂ用ボートにＩｎとＳｂを入れ、非晶質基板７の第２の温度を３５０℃乃至５００℃の範囲にして、ＳｂとＩｎを同時に蒸着することによって厚さ１４ｎｍ乃至２００ｎｍ範囲のＩｎＳｂ膜８を形成する。
【００４７】
この際、図９（Ｃ）に示すように、ＩｎＳｂ膜８の形成は、非晶質基板７の第２の温度を３５０℃乃至５００℃の範囲にして行うので、Ｓｂ膜３、Ｉｎ膜４を熱処理したと同等の効果があるため、Ｓｂ膜３とＩｎ膜４とは互いに反応してＩｎＳｂ膜５になる。
こうして、ＩｎＳｂ膜５とＩｎＳｂ膜８とからなるＩｎＳｂ薄膜９を作製する。
即ち、ＩｎＳｂ薄膜９は、ＩｎＳｂ膜５上にＩｎＳｂ膜８をホモ接合したものになる。
この後、このＩｎＳｂ薄膜９をＳｂ膜３の厚さ、基板温度、熱処理温度を変化させてＸＲＤ法及びホール移動度を測定したところ、前記した本発明の第３実施形態と同様の結果が得られた。
【００４８】
以上のように、本発明の第４実施形態によれば、真空蒸着法により、ＳｉＯ2又は、無アルカリガラスからなる非晶質基板７を加熱して、第１の温度２０℃乃至１５０℃の範囲にした状態て、非晶質基板７上に７ｎｍ乃至１００ｎｍの範囲の厚さのＳｂ膜３、このＳｂ膜３の厚さに対して化学量論組成が成立する範囲（略７ｎｍ乃至１００ｎｍの範囲）の厚さのＩｎ膜４を順次形成し、非晶質基板７の第２の温度を３５０℃乃至５００℃の範囲にして、ＩｎＳｂ膜５を形成すると共にＩｎＳｂ膜８を形成してＩｎＳｂ薄膜９を得るので、Ｓｂ膜３、Ｉｎ膜４を順次形成後、非晶質基板７上に直接ＩｎＳｂ膜を形成できるため、製造工程が容易となり、また熱処理を必要としないで、２５０００ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上の高いホール移動度を有するＩｎＳｂ薄膜９が得られる。
特に、非晶質基板７の第１の温度が２０℃乃至７０℃の範囲では、ＩｎＳｂ薄膜９の移動度は、３００００ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上となり、このＩｎＳｂ薄膜９をホール素子に用いれば、極めて高い感度を有するＩｎＳｂホール素子を作製することができる。
また、非晶質基板７として、両面を鏡面研磨すると、更にホール移動度を向上させることができる。
【００４９】
なお、ＩＩＩ−Ｖ族化合物において、それを構成するＩＩＩ族元素とＶ族元素の拡散係数が大きい場合には、非晶質膜上に、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物を形成すれば、同等の効果が得られることは明白である。
【００５０】
【発明の効果】
本願発明によれば、２５０００ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上の高いホール移動度をするＩｎＳｂ膜が得られる。また、基板上に直接ＩｎＳｂ膜を形成できるため製造が容易になる。また、高感度の、ＩｎＳｂ膜を用いたホール素子を作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法を示す図である。
【図２】本発明の第1実施形態の形成方法で作製されたＩｎＳｂのＸＲＤ法によるＸ線回折強度を示す図である。
【図３】熱処理温度を変化させた場合に本発明の第１実施形態の形成方法で作製されたＩｎＳｂのＸＲＤ法によるＸ線回折強度を示す図である。
【図４】熱処理温度を変化させた場合の比較例のＩｎＳｂのＸＲＤ法によるＸ線回折強度を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法を示す図である。
【図７】Ｓｂ膜厚とホール移動度との関係を示す図である。
【図８】基板温度とホール移動度との関係を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態のＩｎＳｂ膜の形成方法を示す図である。
【符号の説明】
１…基板、２…下地膜、３…Ｓｂ膜、４…Ｉｎ膜、５…ＩｎＳｂ膜、６…ＩｎＳｂ薄膜基板、７…非晶質基板、８…ＩｎＳｂ膜、９…ＩｎＳｂ薄膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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