DE2148658A1 - Kleinflaechiger metall-halbleiterkontakt - Google Patents

Kleinflaechiger metall-halbleiterkontakt

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DE2148658A1 DE19712148658 DE2148658A DE2148658A1 DE 2148658 A1 DE2148658 A1 DE 2148658A1 DE 19712148658 DE19712148658 DE 19712148658 DE 2148658 A DE2148658 A DE 2148658A DE 2148658 A1 DE2148658 A1 DE 2148658A1
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Description

SIEMEIiSAKTIENGESELLSCHAET München 2, den
Berlin und München Y/ittelsbacherplatz
71/7122
Kleinflächlger Metall-Halbleiterkontakt
Die Erfindung bezieht sich auf einen kleinflächigen Metall-Halbleiterkontakt, wobei eine Isolierschicht auf dem Halbleitermaterial an den Stellen, an denen der Halbleiter kontaktiert v/erden soll, ausgespart ist, und wobei das Metall an diesen Stellen angebracht ist.
KIe.inflächige Metall-Halbleiterkontakte solcher Art sind bekannt, Dabei wird zunächst auf die gesamte Oberfläche des Halbleiters eine Isolierschicht aufgebracht. An den Stellen, an denen die Oberfläche des Halbleiters kontaktiert werden soll, wird die Isolierschicht entfernt. Schließlich werden Kontakte vorgegebener Struktur auf der Isolierschicht und auf den freiliegenden Oberflächen des Halbleiters mit bekannten Verfahren hergestellt. Diese Struktur, die z.B. kreisförmig sein kann, ist flächenmäßig erheblich größer als der Metall-Halbleiterkontakt und kann mit bekannten Methoden kontaktiert v?erden.
Ein Nachteil solcher Metall-Halbleiterkontakte liegt darin, daß zwischen der Oberfläche des Halbleiters und dem Metall auf der Isolierschicht eine parallel zu dem eigentlichen Kontakt liegende Kapazität entsteht, die in der Sperrphase des Kontaktes störend ist. Bei Bauelementen, bei denen eine solche Parallelkapazität nicht zulässig ist, können Metall-Halbleiterkontaktstrukturen dieser Art nur bedingt angewendet werden.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen kleinflächigen Metall-Halbleiterkontakt anzugeben, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden sind.
VPA 9/712/1090 vP/BK -2·-
3098U/0535
Diese Aufgabe wird durch einen wie oben angegebenen Metall-Halbleiterkontakt gelöst, der erfindungsgemäß dadurcb gekennzeichnet ist, daß sich in einem Bereich auf der Oberfläche .des Halbleitermaterials eine Metallschicht und darauf eine Keimschicht befindet, daß auf der nicht mit Metall bedeckten Oberfläche des Halbleiters und im Randbereich der Keimschicht die Isolierschicht aus elektrisch isolierendem Material aufgebracht ist, und daß auf der von dieser Isolierschicht freigelassenen Oberfläche der Keimschicht eine aus elektrisch gut leitfähigem Material bestehende Aufwachsschicht vorhanden ist, die die Ebene der Isolierschicht überragt und oberhalb" dieser Ebene eine für die Kontaktierung ausreichend große Fläche besitzt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung-wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen kleinflächigen Metall-Halbleiterkontaktes vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf dem Halbleiter in dem Bereich, in dem der Halbleiter kontaktiert werden soll, eine Metallschicht aufgebracht wird, daß auf dieser Metallschicht eine Keiraschicht aufgebracht wird, und daß die Isolierschicht zunächst auf die gesamte freiliegende Oberfläche dee Halbleiters, der Keimschicht und der Metallschicht, soweit diese von der Keimschicht nicht überdeckt wird, aufgebracht v/ird und daß die Isolierschicht anschließend über der Keimschicht wenigstens bis auf einen verbleibenden Randbereich der Keimschicht, oder höchstens so weit entfernt wird, daß die von der Isolierschicht freigelassene Oberfläche der Keimschicht gleich der gesamten Oberfläche der Keimschicht ist und daß anschließend auf die freiliegende Oberfläche der Keimschicht die Aufwachsschicht solange aufgewachsen wird, bis sie die Ebene der Isolierschicht überragt und oberhalb dieser Ebene eine für die Kontaktierung ausreichend große !Fläche besitzt.
Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins-
VPA 9/712/1090 -3-
309-8 U-/0535 -
-3- 2U8658
.Γ. Ί .
besondere darin, daß erfindungsgemäße kleinflächige Metall-Halbleiterkontakte aiacb bei großer Dicke der Isolierschicht sicher kontaktiert werden können und daß die Parallelkapazität, die zwischen der Oberfläche des Halbleiters und der Aufwachsschicht auf der Isolierschicht vorliegt, sehr klein ' ■ gehalten werden kann.
Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. Einer Erniedrigung der Parallelkapazität durch Verstärkung der Isolierschicht 'wird dadurch eine Grenze gesetzt, daß erstens das aufgedampfte Metall von einer bestimmten Stärke der Isolierschicht an keine zusammenhängende Schicht zwischen der Oberfläche der Isolierschicht und der Oberfläche des Halbleiters bildet und daß zweitens die Herstellung sehr kleinflächiger und maßhaltiger Öffnungen in der Isolierschicht bei großer Isolierschichtstärke schwierig-ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Figuren bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer "Weiterbildungen hervor.
Figur 1 zeigt den Metall-Halbleiterkontakt, bei dem auf die zu kontaktierende Stelle des Halbleiters eine mit einer Keimschicht versehene Metallschicht aufgebracht ist.
Figur 2 zeigt die zunächst auf die gesamte freiliegende Oberfläche des Halbleiters, der Metallschicht und der' Keimschicht aufgebrachte Isolierschicht.
Figur 3 zeigt die durch Entfernung der Isolierschicht über der Eeimschicht freigelegte Oberfläche der Keimschicht.
Figur 4 zeigt die auf der freigelegten Oberfläche der Keimschicht aufgewachsene Aufwachsschicht.
In der Figur 1 ist der Halbleiter mit dem Bezugszeichen 1 versehen, y- - '< '■■·■■
VPA 9/712/1090 3098U/0B35 ^"
Der Halbleiter kann aus einem massiven Halbleiterkörper oder aus einer Epitaxialscbicht, die auf einem hochdotierten Substrat aufgebracht ist, sein. Torzugsweise besteht der Halbleiterkörper · aus Galliumarsenid. Auf dem Halbleiter ist an der Stelle, an . der der Halbleiter kontaktiert werden soll die Metallschicht 2 aufgebracht. Durch Auswahl der Metalle,· die auf dem Halbleiter vorzugsweise aufgedampft werden und dort die Schicht 2 bilden und durch die Anwendung an sich bekannter Terfahrensschritte, können sperrfreie Kontakte oder Schottky-Metall-Halbleiterkontakte hergestellt werden. Vorzugsweise wird zur Herstellung eines Schottky-Metall-Halbleiterkontaktes auf Galliumarsenid
b eine Metallschicht aus Chrom auf gebracht. Zur Herstellung eines sperrfreien Kontaktes wird auf Galliumarsenid vorzugsweise eine Schicht aus einer Gold-Germanium- oder einer Silber-Indium-Germanium-Legierung aufgebracht. Auf die Metallschicht 2 ist eine weitere Metallschicht aufgebracht, vorzugsweise aufgedampft. Sie dient als Keimschicht für den späteren Aufwachsprozeß. Die Keimschicht ist mit dem Bezugszeichen ? versehen. Vorzugsweise besitzt die Keimschicht 3 die gleichen Abmessungen wie die Metallschicht 2. Die Keimschicht besteht vorzugsweise aus Gold, Silber oder TTickel. Figur 2 zeigt die zunächst auf die gesarate freiliegende Oberfläche des Halbleiters, der Metallschicht und der Keimschicht aufgebrachte Isolierschicht 4. Vorzugsweise besteht die Isolierschicht 4 aus SiO2, Ai2O, oder Si^EL. Insbe-
f sondere kann auch ausgeheizter Fotolack als Isolierschicht dienen, da er eine kleinere Dielektrizitätskonstante besitzt als die obengenannten Schichten. Anschließend wird die Isolierschicht 4, wie - in der Figur 3 dargestellt, über der Keimschicht entweder bis auf einen verbleibenden Randbereich der Keimschicht oder höchstens so weit entfernt, daß die von der Isolierschicht freigelassene Oberfläche der Keimschicht gleich der gesamten Oberfläche der Keimschicht ist. Die freigelassene Oberfläche der Keimschicht ist mit dem Bezugszeichen 6 versehen. In der Figur 4 ist die auf die freigelegte Oberfläche 6 der Keimschicht aufgewachsene Aufwachsschicht 5 dargestellt. Die Figur 4- zeigt in schematiecher
VPA 9/712/1090 -5-
3098U/0535
Darstellung den gesamten, fertiggestellten Metall-Halbleiterkontakt.
Das Aufwachsen der Aufwachsschicht auf die Oberfläche der Keimschicht erfolgt vorzugsweise auf folgende Weise. Durch das Eintauchen der in der Figur 3 schematisch dargestellten Metall-Halbleiterkontaktanordnung, die an der, dem Metall-Halbleiterkontakt gegenüberliegenden Fläche des Halbleiters mit einem sperrfreien Kontakt 7 versehen ist, in einen Elektrolyten, der das Metall der Keimschicht als Ion enthält und durch geeignete Polung des Halbleiters scheidet sich bei Stromfluß zwischen dem Halbleiter und einer Elektrode, vorzugsweise einer Platinelektrode, die Aufwachsschicht 5 auf der Oberfläche der Keimschicht 3 ab. Der Aufwachsprozeß wird abgebrochen, wenn . die Aufwachsschicht die Ebene der Isolierschicht überragt; und oberhalb dieser Ebene eine für die Kontaktierung ausreichend große Fläche besitzt.
10 Patentansprüche
4 Figuren
3098U/0535
VPA 9/712/1090

Claims (10)

  1. -6- 2U8658
    Patentansprüche
    leinflächiger Metall-Halbleiterkontakt, wobei eine Isolierschicht auf dem Halbleitermaterial an den Stellen, an denen der Halbleiter kontaktiert werden soll, ausgespart ist und wobei das Metall an diesen Stellen angebracht ist, dadurch gekennzeichnet- , daß.sich in einem Bereich auf der Oberfläche des Metall-Halbleitermaterials eine Metallschicht (2) und darauf eine Keimschicht (3) befindet, daß auf der nicht mit Metall bedeckten Oberfläche des Halbleiters und im Randbereich der Keimschicht die Isolier-schicht (4) aus elektrisch isolierendem Material aufgebracht ist, und daß auf der von dieser Isolierschicht (4) freigelassenen Oberfläche (6) der Keimschicht eine aus elektrisch gut leitfähigem Material bestehende Aufwachsschicht (5) vorhanden ist, die die Ebene'-der Isolierschicht überragt und oberhalb dieser Ebene eine für die Kontaktierung ausreichend große Fläche besitzt.
  2. 2. Kleinflächiger Metall-Halbleiterkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die von der Isolierschicht freigelassene Fläche die gleichen Abmessungen besitzt wie die Oberfläche der Keimschicht.
  3. 3. Kleinflächiger Metall-Halbleiterkontakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Halbleiter aus Galliumarsenid besteht.
  4. 4. Kleinflächiger Metall-Halbleiterkontakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Halbleiter aus einer Epitaxialschicht auf einem hochdotierten Substrat ■besteht.
  5. 5» ELeinfläohiger Metall-Halbleiterkontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem Halbleiter aus Galliumarsenid eine Metallschicht (2) aus Chrom befindet.
    VPA 9/712/1090 309814/0-535 _7_
  6. 6. Kleinflächiger Metall-Halbleiterkontakt nach einem der Ansprüche 1 Ms 3» dadurch gekennzeichnet , daß sich auf dem Halbleiter aus Galliumarsenid eine Schicht (2) aus einer Gold-Germanium-Legierung oder einer Silber-Indium-Germariium-Legierung befindet.
  7. 7. Kleinflächiger Metall-Halbleiterkontakt nach einem der An-. Sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Keimschicht aus Gold, Silber oder Nickel besteht.
  8. 8. Kleinflächiger Metall-Halbleiterkontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn ze.lehne t , daß die Isolierschicht aus SiO2, Al2O, oder Si^N- besteht.
  9. 9. KIeinflächiger Metall-Halbleiterkontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Isolierschicht aus ausgebeiztem Fotolack besteht.
  10. 10. Verfahren zur Herstellung eines kleinflächigen Metall-Halbleiterkontaktes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß auf dem Halbleiter in dem Bereich, in dem der Halbleiter kontaktiert werden soll, eine Metallschicht aufgebracht wird, daß auf dieser Metallschicht eine Keimschicht aufgebracht wird, und daß die Isolierschicht zunächst auf die gesamte freiliegende Oberfläche des Halbleiters, der Keimschicht und der Metallschicht, soweit diese von der Keimschicht nicht überdeckt wird, aufgebracht wird, und daß die Isolierschicht anschließend über der Keiiüschieht wenigstens bis auf einen verbleibenden Randbereich der Keimschicht oder höchstens so weit entfernt wird, daß die von der Isolierschicht freigelassene Oberfläche der Keimschicht gleich der gesamten Oberfläche der Keimschicht ist, und daß anschließend auf die freiliegende Oberfläche der Keimschicht die Aufwachsschicht solange aufgewachsen wird, bis sie die Ebene der Isolierschicht überragt und oberhalb • dieser Ebene eine für die Kontaktierung ausreichend große Fläche besitzt.
    309814/0535
    9/712/1090 -
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