(57)【要約】【課題】磁気に対する感度が高く、且つ電気接触特性の良好な磁気センサ用ＧａＡｓ基板を提供する。【解決手段】半絶縁性のＧａＡｓ基板１上に、磁場を感知する感磁層を有する磁気センサ用ＧａＡｓ基板において、その感磁層を、磁気に対する感度を高めるためにＮ型不純物の濃度を低くした第１の層４と、電極の接触抵抗を低くするためにＮ型不純物の濃度を高くした第２の層５との２層で構成する。さらに、第１の層４と、半絶縁性のＧａＡｓ基板１との間には、実質的にＮ型不純物を含有しない高純度層３を介在させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半絶縁性ＧａＡｓ基板上に、磁場を感知する感磁層を有する磁気センサ用ＧａＡｓ基板において、
前記感磁層が、それぞれＮ型不純物の濃度が異なる複数の層によって構成されていることを特徴とする磁気センサ用ＧａＡｓ基板。
【請求項２】
前記感磁層は、
前記半絶縁性ＧａＡｓ基板側に形成された第１層と、
この第１層上に積層され、該第１層よりもＮ型不純物の濃度が高い第２層と、からなることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ用ＧａＡｓ基板。
【請求項３】
前記第１層と、前記半絶縁性ＧａＡｓ基板との間には、実質的にＮ型不純物を含有しない高純度層が介在していることを特徴とする請求項２記載の磁気センサ用ＧａＡｓ基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホール効果によって磁気を検出する磁気センサ用のＧａＡｓ基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホール効果によって磁気を検出する磁気センサ用のＧａＡｓ基板は、図２（ａ）に示すように、半絶縁性のＧａＡｓ基板１の表層にＳｉ＋イオンやＳｅ＋イオン等をイオン注入によって選択的に注入し、その部分を熱処理することにより磁場を感知する活性層２を形成してなる。図２（ｂ）は、縦軸に磁気センサ用ＧａＡｓ基板の表面からの深さをとり、横軸にＮ型不純物の濃度をとったグラフである。図示のように、活性層２におけるＮ型不純物の濃度は、その表層付近において極大となり、深層に向かって次第に連続的に減少していく。
【０００３】
このように活性層２は、表層付近においてＮ型不純物の高密度層を有する。従って、この活性層２の上に電極用の金属層を形成する場合、その接触抵抗を小さくできる。一方、活性層２は、深層部分においてＮ型不純物の低密度層を有する。従って、その部分においてはキャリア（電子）の不純物による拡散が少ない。そのため、キャリアの移動度を高くすることができ、該移動度に比例する高いホール電圧を得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、有機金属気相成長等の薄膜結晶成長を用いて、上記のような理想的な特性を有する活性層を単層で形成するのは実際には困難である。つまり、単層である活性層においてＮ型不純物の濃度を層厚方向に図２（ｂ）のように理想的に変化させるのは困難である。
【０００５】
具体的には、磁気感度を高くするためには、低密度のＮ型不純物濃度層を成長させて、不純物散乱を少なくする必要があるが、そうすると表層側において接触抵抗の小さい電極を形成できなくなってしまう。一方、電極の接触抵抗を小さくするためには、高密度のＮ型不純物層を成長する必要があるが、そうすると不純物散乱によって電子移動度が低くなってしまい高いホール電圧を確保できない。
【０００６】
本発明の目的は、磁気に対する感度が高く、且つ電気接触特性の良好な磁気センサ用ＧａＡｓ基板を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による磁気センサ用ＧａＡｓ基板は、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に、磁場を感知する感磁層を有する磁気センサ用ＧａＡｓ基板において、前記感磁層を、それぞれＮ型不純物の濃度が異なる複数の層によって構成したことを特徴とする。
【０００８】
感磁層を、それぞれＮ型不純物の濃度が異なる複数の層によって構成することにより、その表層側におけるＮ型不純物の濃度を高くする一方、半絶縁性のＧａＡｓ基板側におけるＮ型不純物の濃度を低くすることを確実に実現できる。これにより、磁気感度と電気接触特性の双方を向上させた磁気センサ用ＧａＡｓ基板を実現できる。
【０００９】
本発明において、前記感磁層は、前記半絶縁性ＧａＡｓ基板側に形成された第１層と、この第１層上に積層され、該第１層よりもＮ型不純物の濃度が高い第２層とからなるのが好ましい。
【００１０】
この場合、前記第１層と、前記半絶縁性のＧａＡｓ基板との間には、実質的にＮ型不純物を含有しない高純度層を介在させるのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は、実施の形態による磁気センサ用ＧａＡｓ基板を示し、図１（ｂ）は、縦軸に該磁気センサ用ＧａＡｓ基板の表面からの深さをとり、横軸にＮ型不純物の濃度をとったグラフを示す。
【００１２】
この磁気センサ用ＧａＡｓ基板は、半絶縁性ＧａＡｓ基板１上に、実質的にＮ型不純物を含有しない高純度層３、Ｎ型不純物の濃度を低くした第１層４、及び第１層４よりもＮ型不純物の濃度を高くした第２層５をこの順に積層してなる。なお、これら各層３，４，５はそれぞれ有機金属気相成長法により順次形成したものである。
【００１３】
高純度層３は、図１（ｂ）に示すように、Ｎ型不純物の濃度を実質的にゼロとしたＧａＡｓ層である。
【００１４】
第１層４は、キャリア（電子）の移動度を向上させて磁気に対する感度を高めるために、Ｎ型不純物の濃度を低くしたＮ型ＧａＡｓ層を成長させて構成したものである。この第１層４におけるＮ型不純物の濃度は、好ましくは２〜３×１０１７ｃｍ−３である。また、この第１層４は、電子密度が低いため、薄すぎると空乏化して電気伝導が生じなくなる。そこで、それを回避するために、該第１層４の層厚は、０．１０μｍ以上とするのが好ましい。さらに、この第１層４の層厚は、本磁気センサ用ＧａＡｓ基板をホール素子に加工したときに、該素子の抵抗値を決定付ける主要因となる。そこで、素子自体の抵抗を高くしたい場合には、この第１層４を０．１０μｍ以上の範囲で薄く形成し、素子自体の抵抗を低くしたい場合には、この第１層４を厚く形成すればよい。
【００１５】
第２層５は、この第２層５上に積層される電極との接触抵抗を小さくするために、Ｎ型不純物の濃度を高くしたＮ型ＧａＡｓ層を成長させて構成したものである。この第１層４におけるＮ型不純物の濃度は、好ましくは０．１×１０２０ｃｍ−３以上、より好ましくは０．１〜１×１０２０ｃｍ−３である。また、この第２層５は、本磁気センサ用ＧａＡｓ基板をホール素子に加工したときに、電気伝導に寄与すると当該素子の移動度を下げてしまうため、０．０５μｍ以下の層厚とするのが好ましい。
【００１６】
本磁気センサ用ＧａＡｓ基板によれば、第２層５におけるＮ型不純物の濃度を高くしたことにより、該第２層５上に積層される電極との接触抵抗を小さくできる。また、第１層４におけるＮ型不純物の濃度を低くしたことにより、キャリア（電子）の移動度が増して、高いホール電圧を得る。さらに、第１層４と半絶縁性ＧａＡｓ基板１との間に高純度層３を介在させたことにより、仮に半絶縁性のＧａＡｓ基板１に結晶欠陥があったとしても、その影響が回避される。
【００１７】
従って、本磁気センサ用ＧａＡｓ基板を用いることにより、接触抵抗の低い電極を形成することができ、なお且つ電子移動度が高くホール電圧の発生しやすい磁気センサ用素子を形成できる。また、該素子の抵抗を制御するためには、低Ｎ型不純物濃度ＧａＡｓ層の層厚を制御することにより、所望の抵抗値をもつ素子を容易に実現できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気に対する感度が高く、且つ電気接触特性の良好な磁気センサ用ＧａＡｓ基板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態による磁気センサ用ＧａＡｓ基板の説明図であり、（ａ）はその断面概略図、（ｂ）は層厚方向のＮ型不純物の濃度を示すグラフである。
【図２】従来の磁気センサ用ＧａＡｓ基板の説明図であり、（ａ）はその断面概略図、（ｂ）は層厚方向のＮ型不純物の濃度を示すグラフである。
【符号の説明】
１  半絶縁性ＧａＡｓ基板
３  高純度ＧａＡｓ層（高純度層）
４  低濃度にＮ型不純物を添加したＧａＡｓ層（第１の層）
５  高濃度にＮ型不純物を添加したＧａＡｓ層（第２の層）
【図１】
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【図２】
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