JP2000260975A - 電極構造 - Google Patents

電極構造

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JP2000260975A
JP2000260975A JP11061699A JP6169999A JP2000260975A JP 2000260975 A JP2000260975 A JP 2000260975A JP 11061699 A JP11061699 A JP 11061699A JP 6169999 A JP6169999 A JP 6169999A JP 2000260975 A JP2000260975 A JP 2000260975A
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electrode
gaas
base
layer
iii
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JP11061699A
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Toru Sugiyama
亨 杉山
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 GaAs系HBTの耐熱性、耐湿性を向上さ
せ、素子の信頼性を向上させた電極構造を提供する。 【解決手段】 ベース電極1にTiを含まないPt/M
o/Pt/Au/Pt/Mo電極を用いる。InGaP
/GaAsHBTにおいて、ベース電極1にTiを含ま
ないPt/Mo/Pt/Au/Pt/Mo電極を用いる
ことで、ベース電極1形成後、ふっ酸系のエッチング液
を用いてもTiのエッチングによるベース電極1の剥が
れが生じず、熱安定性も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極構造、特にオ
ーミック電極の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光通信用ICや、携帯電話用パワ
ーアンプを構成する素子にGaAs系ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ(HBT)を用いた報告がなされてい
る。GaAs系HBTのp型ベース層に対するコンタク
ト抵抗を低減する電極としてはしてはPt/Ti/Pt
/Auが従来用いられている。PtはP型GaAs層に
対してバリアハイトが低く、またPtとAsは350℃
程度の低温で金属間化合物を作り清浄な界面を形成する
ので、コンタクト抵抗が低減される。通常のHBTは図
9に示すような構造が一般的である。HBTのエミッ
タ、ベース、コレクタの各電極を形成するには以下に示
す工程が一般的に用いられている。まずSiO等の絶
縁物1をウエハ全面に堆積し、その上にフォトレジスト
を電極形状にパターンニングし、SiOをエッチング
した後、電極材料を真空蒸着し、リフトオフで電極パタ
ーンを形成する(図10a−c)。ベース電極、コレク
タ電極の形成に際しては、電極蒸着前にエッチングして
ベース層、コレクタ層を露出させておく。図10に示し
たように各電極が形成された後、これらを配線するため
にさらに上にSiO等の絶縁物2を堆積し、コンタク
トホールを形成した後配線電極を形成する(図11a−
b)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記説明のように図1
0の構造の上に絶縁物2を堆積すると、電極と絶縁物1
との間のスペーサー部分に凹凸が生じており、絶縁物2
でこの部分を均一にカバーすることは難しい。そのた
め、凹凸部分で絶縁物2に微小なクラックが形成されて
しまう(図11−a)。このようなクラックは水の進入
経路となるため、耐湿性が低下し、素子の信頼性が著し
く低下する。このようなクラックの形成を回避するため
には、図10の構造を形成した後、フッ酸系のエッチン
グ液で絶縁物1を全面剥離し、再度SiO等の絶縁物
3を全面に堆積する。このようにすれば、電極周辺でも
絶縁物3にはクラックは生じず、耐湿性が向上する(図
12)。
【0004】ところが、Pt/Ti/Pt/Auのよう
なTiを含む電極でかつノンアロイ系の電極は、ふっ酸
系のエッチング液に浸されるとTiがエッチングされ電
極が剥がれるという問題がある。従ってTiを含まない
ベース電極が望まれている訳であるが、p型GaAsに
対して低コンタクト抵抗で弗酸系エッチャントで侵食さ
れない電極としては、Pt/Mo/Auが考えられる。
【0005】ところが我々が独自に行った実験では、G
aAs上にPt/Mo/Auを真空蒸着し、350℃の
熱処理を加えるとAuがGaAs中に拡散することがわ
かった。図5に350℃の熱処理前後でのオージェ分析
の結果を示す。熱処理後にAuがGaAs基板側に拡散
していることがわかる。特にHBTのようなデバイスの
場合、ベース層は50nmと非常に薄いので、ベース電
極が拡散するとコレクタ層まで到達する恐れがある。ベ
ース電極がコレクタ層まで到達すると、ベース・コレク
タ間がショットキー接合になり、出力特性におけるオフ
セット電圧の増加をもたらす(図6)。HBTを用いて
アンプを作製する場合、オフセット電圧の増加は効率の
低下をもたらすので好ましくない。以上述べてきた理由
から、弗酸系エッチャントで侵食されずしかも熱処理を
加えてもメタルの拡散が生じない安定性の高いベース電
極が望まれている。
【0006】
【課題を解決するための手段】MoとAuは350℃程
度の温度では熱的に安定であるが、Moの下層にPtと
Asの金属間化合物が形成されるとMo中をAuが拡散
していく。このようなAuの拡散を防ぐにはMoとAu
の間にPtを挿入することが有効である。GaAs上に
Pt/Mo/Pt/Auを真空蒸着し、350℃の熱処
理前後でのオージェ分析の結果を図7に示す。熱処理前
後でAuの拡散は生じておらず、Pt/Mo/Pt/A
uがGaAsに対して熱的に安定なメタルであることが
わかる。
【0007】この場合のPtはMoとAuとの相互拡散
を防止するために用いられるバリアメタルの働きではな
く、PtとGaAsが反応してPtAsの金属間化合
物が形成された場合に活性となるAuとMoの反応を抑
制する働きをもっている。図8にGaAs上にMo/A
uを空蒸着し、350℃の熱処理前後でのラザフォード
後方散乱(RBS)の分析結果を示す。下層にGaAs
とPtとの反応層が無い場合、MoとAu自体は熱的に
安定であることが、この結果からわかる。従って熱安定
性が高く、しかも弗酸処理をしても侵食されないベース
電極としてはPt/Mo/Pt/Auをいう積層電極が
有効である。
【0008】通常ベース電極を形成した後、その上にS
iOやSiNなどの層間絶縁膜を形成する。その場
合、SiOやSiNなどとベース電極との密着性を向
上させるため、ベース電極最上層にTiやMoなどの薄
膜層を形成するのが効果的である。そこでPt/Mo/
Pt/Au/Moという積層構造が考えられるわけであ
るが、この場合MoとAuが直接接触しているため、下
層にGaAsとPtの反応層があるとAuが上層に拡散
してしまう。従ってベース電極としてはPt/Mo/P
t/Au/Pt/Moとし、AuとPtを直接接触させ
ないことが、最も有効な電極構造となる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明における第一の実施形態に
ついて説明する。まずGaAs基板上にn型ドーピング
濃度5×1018cm―3のGaAsコレクタコンタク
ト層500nm、その上にn型ドーピング濃度5×10
16cm―3GaASコレクタ層500nm、その上に
p型ドーピング濃度5×1019cm―3のGaAsベ
ース層50nm、その上にn型ドーピング濃度3×10
17cm―3のIn0.5Ga 0.5Pパッシベーショ
ン層30nm、その上にGaAs/InGaAsエミッ
タコンタクト層を順次エピタキシャル成長する。
【0010】このウエハにWSiをスパッタで積層する
(図1−a)。まずレジストでエミッタ電極パターンを
形成し、これをマスクにリアクティブイオンエッチング
(RIE)でWSiパターンニングする(図1−b)。
次にSiOを全面に堆積し(図1−c)その上にレジ
ストでエミッタメサパターンを形成する。次にNH
でSiOをエッチングした後、燐酸系エッチング液で
GaAs/InGaAsエミッタコンタクト層をエッチ
ングしIn0.5Ga0.5Pパッシベーション層を露
出させる(図2−a)。次にレジスト除去し、NH
でSiOを全面剥離した後、再度SiOを堆積する
(図2−b)。
【0011】さらにその上にレジストでベース電極パタ
ーンを形成する。その後、塩酸系のエッチャング液で、
InGaP層をエッチングしベース層を露出させ、Pt
5nm、Mo 15nm、Pt 30nm、Au 1
50nm、Pt 20nm、Mo 10nmの積層膜1
を順次真空蒸着し、リフトオフでベース電極パターン1
を形成する(図2−c)。この後350℃の熱処理でP
tとGaAsとの間で金属間化合物を形成させる。次に
レジストでベース層のメサ分離パターンを形成し、NH
FでSiOをエッチングした後、燐酸系エッチング
液でベース層をエッチングしベース層の分離を行う(図
3−a)。
【0012】次にレジストを除去し、NHFでSiO
を全面剥離した後、再度SiOを堆積する。次にレ
ジストでコレクタ電極パターンを形成した後、NH
でSiOをエッチングし、次に燐酸系エッチング液で
コレクタ層をエッチングし、コレクタコンタクト層を露
出させる。こうした後コレクタ電極AuGe/Ni/T
i/Pt/Au/Mo2を蒸着し、リフトオフによりコ
レクタ電極2を形成する。この後370℃程度の熱処理
によりコレクタ電極を合金化させる(図3−b)。
【0013】次にNHFでSiOを全面剥離した
後、再度SiOを堆積する。この時、コレクタ電極は
Tiを含んでいるが、合金化されているためNHFに
よるTiのエッチングは起こらず、電極剥がれは生じな
い。またベース電極、コレクタ電極の最上層のMoはS
iOとの密着性を向上させるために形成している。
【0014】次にエミッタ、ベース、コレクタ電極上に
各々コンタクトを形成し、配線電極1を形成する(図3
−c)。さらにこの上にSiN膜を形成し、配線電極1
へのコンタクトホールを形成した後、配線電極2を形成
し多層配線構造を形成する(図4)。こうしてHBT
ICが形成されるが、図に示すような凹凸がないため、
SiO膜にも、その上のSiN膜にもクラックは生じ
ず、耐湿性は向上する。
【0015】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ことがなく、例えば、本発明はベース電極以外の電極に
も適用できる。
【0016】その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することが可能である。
【0017】
【発明の効果】本発明を用いることで、GaAs系HB
Tのベース電極等の耐熱性が向上し、またHBTとして
の耐湿性も向上し、素子の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる第一の実施形態のHBTの製造
を説明するための工程断面図。
【図2】本発明に係わる第一の実施形態のHBTの製造
を説明するための工程断面図。
【図3】本発明に係わる第一の実施形態のHBTの製造
を説明するための工程断面図。
【図4】本発明に係わる第一の実施形態のHBTの製造
を説明するための工程断面図。
【図5】GaAs/Pt/Mo/Auにおける熱処理前
後でのオージェ分析を示す図。
【図6】ベース電極がコレクタ電極へ拡散した場合のオ
フセット電圧の変化を示した図。
【図7】GaAs/Pt/Mo/Pt/Auにおける熱
処理前後でのオージェ分析を示す図。
【図8】GaAs/Mo/Auにおける熱処理前後での
RBSによる分析結果を示す図。
【図9】ヘテロ接合バイポーラトランジスタの基本構造
を示す概略断面図。
【図10】従来の電極の作製プロセスを示す概略断面
図。
【図11】従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ構
造における課題を示す断面図。
【図12】従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ構
造における課題を示す断面図。
【符号の説明】
1 ベース電極パターン 2 コレクタ電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 III−V族化合物半導体層の上にPtが
    接して形成され、この上にMoとAuが間にPtを介在
    させて形成され、MoとAuは直接接せず、前記III−
    V族化合物半導体層と接するPtと当該III−V族化合
    物半導体とが金属間化合物を形成し、この金属間化合物
    の厚さが20nm以下であることを特徴とする電極構
    造。
  2. 【請求項2】 一導電型のIII−V族化合物半導体層上
    に選択的にPtが接して形成され、この上にMoとAu
    が間にPtを介在させて形成され、MoとAuは直接接
    せず、前記III−V族化合物半導体層と接するPtと当
    該III−V族化合物半導体とが金属間化合物を形成する
    ことを特徴とする電極構造。
  3. 【請求項3】 請求項1、請求項2に記載の電極がPt
    /Mo/Pt/Auの積層電極より構成されていること
    を特徴とする電極構造。
  4. 【請求項4】 III−V族化合物半導体層の上にPtが
    接して形成され、前記III−V族化合物半導体層と接す
    るPtと当該III−V族化合物半導体とが金属間化合物
    を形成する電極構造であり、Pt/Mo/Pt/Au/
    Pt/Moの積層電極より構成されていることを特徴と
    する電極構造。
  5. 【請求項5】 請求項1、請求項2、請求項3、請求項
    4に記載のIII−V族化合物半導体層とPtとの金属間
    化合物がAsとPtとで形成される金属間化合物を含む
    ことを特徴とする電極構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6368929B1 (en) * 2000-08-17 2002-04-09 Motorola, Inc. Method of manufacturing a semiconductor component and semiconductor component thereof

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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