JP2002009013A - 低浸透のオーミック接触を有するレーザ回路の形成方法及びこの方法により得られるレーザ回路 - Google Patents
低浸透のオーミック接触を有するレーザ回路の形成方法及びこの方法により得られるレーザ回路Info
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
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-
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- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 接触構造の形成中に、不純物が半導体デバイ
スのアクティブ領域にマイグレートすることを防止す
る。 【解決手段】 純金属の薄い層を半導体保護膜層上に形
成し、接触構造の形成中に、この薄い金属層を保護膜層
と反応させ、結果的に得られる反応層によって保護膜層
及び近傍の金属層内に拡散する移動性不純物及び自己侵
入物をトラップして、半導体デバイスのアクティブ領域
内へのマイグレーションを防止する。本発明では、厚さ
200nm以下のInGaAs保護膜層のような半導体保護膜層を
厚さ10nm以下の極薄の純金属層と共に用いて、これによ
り半導体光電子デバイスの集積レベルを向上させると共
に、オーミック接触の形成において従来法の合金接触よ
りも少量の不純物が導入されるに過ぎない。
スのアクティブ領域にマイグレートすることを防止す
る。 【解決手段】 純金属の薄い層を半導体保護膜層上に形
成し、接触構造の形成中に、この薄い金属層を保護膜層
と反応させ、結果的に得られる反応層によって保護膜層
及び近傍の金属層内に拡散する移動性不純物及び自己侵
入物をトラップして、半導体デバイスのアクティブ領域
内へのマイグレーションを防止する。本発明では、厚さ
200nm以下のInGaAs保護膜層のような半導体保護膜層を
厚さ10nm以下の極薄の純金属層と共に用いて、これによ
り半導体光電子デバイスの集積レベルを向上させると共
に、オーミック接触の形成において従来法の合金接触よ
りも少量の不純物が導入されるに過ぎない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に半導体電子デ
バイス用のオーミック接触の分野に関するものであり、
特に、ゲッタリング機能を提供して半導体デバイスから
不純物を除去する低浸透のオーミック接触に関するもの
であり、そしてこのオーミック接触を形成する方法に関
するものである。
バイス用のオーミック接触の分野に関するものであり、
特に、ゲッタリング機能を提供して半導体デバイスから
不純物を除去する低浸透のオーミック接触に関するもの
であり、そしてこのオーミック接触を形成する方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、世界の多くの地域で、光ファイバ
技術を利用して情報転送の速度を向上させる通信システ
ムが開発されてきている。より高い情報転送速度に対す
る常なる需要は、半導体レーザの設計及び製造を含め
た、電子光学通信技術の状況を進歩させる圧力となっ
た。
技術を利用して情報転送の速度を向上させる通信システ
ムが開発されてきている。より高い情報転送速度に対す
る常なる需要は、半導体レーザの設計及び製造を含め
た、電子光学通信技術の状況を進歩させる圧力となっ
た。
【０００３】半導体レーザは電子光学通信の原動力であ
る。これらは電気信号を、光ファイバネットワーク上で
情報の伝送ができるように、特定の強度及びスペクトル
純度の特性を有する光に変換するものである。従来法の
半導体はほぼ共通して、周期表のIV族にある元素Si及び
Geを採用しているが、金属間化合物のような他の材料
も、半導体レーザの形成において有用な特性を示すこと
が判明している。
る。これらは電気信号を、光ファイバネットワーク上で
情報の伝送ができるように、特定の強度及びスペクトル
純度の特性を有する光に変換するものである。従来法の
半導体はほぼ共通して、周期表のIV族にある元素Si及び
Geを採用しているが、金属間化合物のような他の材料
も、半導体レーザの形成において有用な特性を示すこと
が判明している。
【０００４】近年の半導体レーザは、多層の半導体を用
いて電流及び光の流れを制御する精密デバイスである。
このデバイスは、２０以上もの半導体構造を有しうるも
のであり、４つまたは５つの結晶成長ステップを必要と
しうる。電子及びホール（正孔）の光子への変換の発生
領域であるレーザのアクティブ領域は、量子井戸と称さ
れる多数の基板で作製することができ、一部のものは原
子１０個分だけの厚さにすることができる。
いて電流及び光の流れを制御する精密デバイスである。
このデバイスは、２０以上もの半導体構造を有しうるも
のであり、４つまたは５つの結晶成長ステップを必要と
しうる。電子及びホール（正孔）の光子への変換の発生
領域であるレーザのアクティブ領域は、量子井戸と称さ
れる多数の基板で作製することができ、一部のものは原
子１０個分だけの厚さにすることができる。
【０００５】電気的パワーから光学的パワーへの高効率
の変換を行うためには、アクティブ領域内部の電界を制
御すべきである。このことは、アクティブ領域の近傍の
ドーパント不純物を高度に制御することを暗示する。不
純物は徐々に半導体に導入されて、キャリア密度を変化
させて、導電率のタイプを制御し、導電率のタイプは、
位置及び密度に関して高度に、即ち２、３ナノメートル
（nm）間隔の精度で制御されるべきものである。
の変換を行うためには、アクティブ領域内部の電界を制
御すべきである。このことは、アクティブ領域の近傍の
ドーパント不純物を高度に制御することを暗示する。不
純物は徐々に半導体に導入されて、キャリア密度を変化
させて、導電率のタイプを制御し、導電率のタイプは、
位置及び密度に関して高度に、即ち２、３ナノメートル
（nm）間隔の精度で制御されるべきものである。
【０００６】接触メタライゼーション（金属被覆配
線）、あるいはレーザの、外界に接して化学的障壁及び
電気的接触を行う部分は一般に、アクティブ領域そのも
のよりも、設計に注意を払われなかった。接触構造につ
いての設計は、長期にわたってほとんど凍結されてき
た。しかし近年、アクティブ領域内へのドーパント拡散
の制御は、厚さ及びドーピング密度について最適化する
必要があることが明らかになってきた。今度はこのこと
が、接触メタライゼーションまたはオーミック接触に対
する追加的な要求をもたらした。
線）、あるいはレーザの、外界に接して化学的障壁及び
電気的接触を行う部分は一般に、アクティブ領域そのも
のよりも、設計に注意を払われなかった。接触構造につ
いての設計は、長期にわたってほとんど凍結されてき
た。しかし近年、アクティブ領域内へのドーパント拡散
の制御は、厚さ及びドーピング密度について最適化する
必要があることが明らかになってきた。今度はこのこと
が、接触メタライゼーションまたはオーミック接触に対
する追加的な要求をもたらした。
【０００７】半導体デバイスへのオーミック接触は、配
線を流れる電気という形態で、外界が半導体に影響を与
える箇所である。電気を導くという明らかな機能に加え
て、オーミック接触は、デバイスの性能に悪影響しうる
不純物からの、アクティブ領域の化学的な隔離を行う。
これらの不純物は往々にして、製造中または通常の使用
中に、デバイスをさらに処理することによって生成され
る。またオーミック接触は、アクティブ領域から熱を逃
がす重要な径路を提供するものでもあり、ボンディング
プロセス中に機械的な絶縁を行うためにも必要になりう
る。これらの機能を実行するために、半導体に適用する
接触構造は多くの層から構成することができ、これらの
すべてが互いに整合し、かつデバイスの半導体及び他の
要素と整合すべきものである。
線を流れる電気という形態で、外界が半導体に影響を与
える箇所である。電気を導くという明らかな機能に加え
て、オーミック接触は、デバイスの性能に悪影響しうる
不純物からの、アクティブ領域の化学的な隔離を行う。
これらの不純物は往々にして、製造中または通常の使用
中に、デバイスをさらに処理することによって生成され
る。またオーミック接触は、アクティブ領域から熱を逃
がす重要な径路を提供するものでもあり、ボンディング
プロセス中に機械的な絶縁を行うためにも必要になりう
る。これらの機能を実行するために、半導体に適用する
接触構造は多くの層から構成することができ、これらの
すべてが互いに整合し、かつデバイスの半導体及び他の
要素と整合すべきものである。
【０００８】近年のオーミック接触では、オーミック機
能は１つまたは２、３の金属の層によってもたらされ、
他の機能（化学的障壁、機械的保護、等）は、これらの
目的に特に指向した他の層によってもたらされる。オー
ミックメタライゼーションの「合金」型の製法には、半
導体、及びＮ型III-V材料用のSnまたはGe、及びＰ型材
料用のBeまたはZnのようなドーパント要素と強力に反応
するAuのような溶媒金属を含める。溶媒の目的は、半導
体を壊して強力な物理的結合を形成することにある。ド
ーパントの目的は、接触面の直近におけるアクセプタま
たはドナーの濃度を増加させて、これにより接触抵抗を
低減させることにある。こうした「合金」型オーミック
接触の製法は主に、接触抵抗を最適化するために設計さ
れる。
能は１つまたは２、３の金属の層によってもたらされ、
他の機能（化学的障壁、機械的保護、等）は、これらの
目的に特に指向した他の層によってもたらされる。オー
ミックメタライゼーションの「合金」型の製法には、半
導体、及びＮ型III-V材料用のSnまたはGe、及びＰ型材
料用のBeまたはZnのようなドーパント要素と強力に反応
するAuのような溶媒金属を含める。溶媒の目的は、半導
体を壊して強力な物理的結合を形成することにある。ド
ーパントの目的は、接触面の直近におけるアクセプタま
たはドナーの濃度を増加させて、これにより接触抵抗を
低減させることにある。こうした「合金」型オーミック
接触の製法は主に、接触抵抗を最適化するために設計さ
れる。
【０００９】現在の光電子デバイスの多くのものに用い
られている古典的なオーミック接触は、合金型オーミッ
ク接触の製法を用いて生産され、Au及びBeで構成され
る。この接触はＰ型材料用に用いられ、AuとBeの合金で
構成され、混合金属源からの単一フィルムとして蒸着さ
せたものである。Auは溶媒であり、BeはＰ型のドーパン
トである。Au及びBeの蒸気圧は、本質的に一定構成の材
料が物理的な蒸発によって付着するのに十分なものと
し、これは通常、真空チャンバ内で5×10-7Torr（6.67
×10-5Pa）以下の圧力であり、電子ビーム銃をパワー源
として用いる。AuBe合金は、パターン化されたフォトレ
ジストマスクを通って半導体に付着し、フォトレジスト
をアセトンで溶解する際に、余剰の金属が除去される。
そしてAuBe層を摂氏350度〜420度の温度でアニール（加
熱）して金属的ボンド（結合）を形成し、その後の製造
ステップで他の金属層を加えて、保護障壁及び機械的な
ボンド層を形成する。
られている古典的なオーミック接触は、合金型オーミッ
ク接触の製法を用いて生産され、Au及びBeで構成され
る。この接触はＰ型材料用に用いられ、AuとBeの合金で
構成され、混合金属源からの単一フィルムとして蒸着さ
せたものである。Auは溶媒であり、BeはＰ型のドーパン
トである。Au及びBeの蒸気圧は、本質的に一定構成の材
料が物理的な蒸発によって付着するのに十分なものと
し、これは通常、真空チャンバ内で5×10-7Torr（6.67
×10-5Pa）以下の圧力であり、電子ビーム銃をパワー源
として用いる。AuBe合金は、パターン化されたフォトレ
ジストマスクを通って半導体に付着し、フォトレジスト
をアセトンで溶解する際に、余剰の金属が除去される。
そしてAuBe層を摂氏350度〜420度の温度でアニール（加
熱）して金属的ボンド（結合）を形成し、その後の製造
ステップで他の金属層を加えて、保護障壁及び機械的な
ボンド層を形成する。
【００１０】メタライゼーションプロセス全体の最後に
は、スタック内の金属を、区分された７〜１０層内の５
ミクロンまでの金属から構成することができる。例えば
通常のメタライゼーションは、次の順序：AuBe＼Ti＼Pt
＼Au＼Au＼Pt＼Au（即ち、AuBeを最初に蒸着させて、Ti
をAuBe上に蒸着させて、PtをTi上に蒸着させて、等々）
を有し、ここでAuBe層は半導体へのオーミック接触イン
タフェースとして機能し、列Ti＼Pt＼Auは化学的保護用
の障壁メタライゼーションとして機能し、列Au＼Pt＼Au
は機械的保護用のボンド層として機能する。Auを空気ま
たは処理材料にさらされる金属列の最終層として用いる
ことが望ましい。これは、Auが最も化学反応しにくく、
かつ最も容易に洗浄できる金属だからである。
は、スタック内の金属を、区分された７〜１０層内の５
ミクロンまでの金属から構成することができる。例えば
通常のメタライゼーションは、次の順序：AuBe＼Ti＼Pt
＼Au＼Au＼Pt＼Au（即ち、AuBeを最初に蒸着させて、Ti
をAuBe上に蒸着させて、PtをTi上に蒸着させて、等々）
を有し、ここでAuBe層は半導体へのオーミック接触イン
タフェースとして機能し、列Ti＼Pt＼Auは化学的保護用
の障壁メタライゼーションとして機能し、列Au＼Pt＼Au
は機械的保護用のボンド層として機能する。Auを空気ま
たは処理材料にさらされる金属列の最終層として用いる
ことが望ましい。これは、Auが最も化学反応しにくく、
かつ最も容易に洗浄できる金属だからである。
【００１１】半導体と金属層の間には往々にして、低バ
ンドギャップ（禁制帯幅）の格子整合半導体を最終の
「保護膜層」である中間層として付加して、ショットキ
ー障壁の高さを低減して、さらに接触を促進させる。In
GaAsを保護膜層として用いることの追加的な効果は、好
適なＰドーパントであるZnに対して、InPよりも高い溶
解度を有するということである。
ンドギャップ（禁制帯幅）の格子整合半導体を最終の
「保護膜層」である中間層として付加して、ショットキ
ー障壁の高さを低減して、さらに接触を促進させる。In
GaAsを保護膜層として用いることの追加的な効果は、好
適なＰドーパントであるZnに対して、InPよりも高い溶
解度を有するということである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、InGaAs保護膜
層の使用は、追加的な不純物を半導体のアクティブ領域
に導入するおそれをもたらす。アクティブ領域の近傍に
おいて、主にInGaAs保護膜層の成長中に、不純物Znの無
制御の拡散が発生する。従って、保護膜層を形成するの
に費やす時間量を最小にして、所望の保護膜層の厚さを
低減させることが望ましい。過去には、大部分のレーザ
デバイスは厚さ500nmの保護膜層を用いていた。近年
は、この厚さが200nmに低減され、最近では最小50nmに
なった。
層の使用は、追加的な不純物を半導体のアクティブ領域
に導入するおそれをもたらす。アクティブ領域の近傍に
おいて、主にInGaAs保護膜層の成長中に、不純物Znの無
制御の拡散が発生する。従って、保護膜層を形成するの
に費やす時間量を最小にして、所望の保護膜層の厚さを
低減させることが望ましい。過去には、大部分のレーザ
デバイスは厚さ500nmの保護膜層を用いていた。近年
は、この厚さが200nmに低減され、最近では最小50nmに
なった。
【００１３】InGaAsギャップ層の厚さを低減させること
に関心がおかれたため、開発の労力は「低浸透の接触」
を生産することに向けられ、これは被制御の最小量の半
導体と反応するように設計されたものである。半導体と
の反応の深さは、半導体と直接に相互作用するメタライ
ゼーション層の厚さによって制御することができる。こ
の思想は、金属層を半導体と結合させる完全な反応は、
少量の半導体保護膜層材料のみを消費するということで
ある。金属の浸透の合計が所望の限度に確実に保たれる
ようにするためには、非常に薄い層を半導体／金属の中
間層に用いる必要がある。製造し易くするためには、こ
の非常に薄い層を、合金、混合物、または化合物ではな
く単一の要素で作製することが望ましい。
に関心がおかれたため、開発の労力は「低浸透の接触」
を生産することに向けられ、これは被制御の最小量の半
導体と反応するように設計されたものである。半導体と
の反応の深さは、半導体と直接に相互作用するメタライ
ゼーション層の厚さによって制御することができる。こ
の思想は、金属層を半導体と結合させる完全な反応は、
少量の半導体保護膜層材料のみを消費するということで
ある。金属の浸透の合計が所望の限度に確実に保たれる
ようにするためには、非常に薄い層を半導体／金属の中
間層に用いる必要がある。製造し易くするためには、こ
の非常に薄い層を、合金、混合物、または化合物ではな
く単一の要素で作製することが望ましい。
【００１４】古典的なAuBeのオーミック接触は、薄い
（約50nm）InGaAs保護膜層と共に用いるには不適切であ
ることが判明している。AuBeの保護膜層との反応の深さ
は大きく変化し、時としてAuBeの下層のInP基板への過
剰な浸透となる。このため約200nm以上の厚いギャップ
層が、AuBe接触の満足な信頼性のために通常必要とな
る。
（約50nm）InGaAs保護膜層と共に用いるには不適切であ
ることが判明している。AuBeの保護膜層との反応の深さ
は大きく変化し、時としてAuBeの下層のInP基板への過
剰な浸透となる。このため約200nm以上の厚いギャップ
層が、AuBe接触の満足な信頼性のために通常必要とな
る。
【００１５】Zn不純物の危険性に加えて、銅（Cu）はIn
GaAs半導体デバイス用にはさらに危険な不純物である。
Cuイオンは非常に低レベルでも、非発光の再結合と称さ
れるプロセスによって電子及び正孔を効率的に破壊する
ものとして作用する。またCuは急速に半導体を通って拡
散する。Cuは、元々AuBe原材料中にあるか、あるいは処
理ステップに起因するかのいずれによっても、接触メタ
ライゼーション中の不純物として極めて頻繁に取り込ま
れやすい。このため、Cu不純物を含有していなさそうな
メタライゼーションの原材料を使用することが望まし
い。Cu不純物はAuBeの原金属中に頻繁に存在して、結果
的に得られる半導体デバイスの信頼性を劣化させて、接
触の形成中に合金の広範な組成制御が必要になる。問題
は明らかに合金関連のことであり、純金属層のみを用い
た接触の製法には大きな問題がない。
GaAs半導体デバイス用にはさらに危険な不純物である。
Cuイオンは非常に低レベルでも、非発光の再結合と称さ
れるプロセスによって電子及び正孔を効率的に破壊する
ものとして作用する。またCuは急速に半導体を通って拡
散する。Cuは、元々AuBe原材料中にあるか、あるいは処
理ステップに起因するかのいずれによっても、接触メタ
ライゼーション中の不純物として極めて頻繁に取り込ま
れやすい。このため、Cu不純物を含有していなさそうな
メタライゼーションの原材料を使用することが望まし
い。Cu不純物はAuBeの原金属中に頻繁に存在して、結果
的に得られる半導体デバイスの信頼性を劣化させて、接
触の形成中に合金の広範な組成制御が必要になる。問題
は明らかに合金関連のことであり、純金属層のみを用い
た接触の製法には大きな問題がない。
【００１６】薄形のInGaAs保護膜層とともに用いる純金
属層を包含するオーミック接触の製法は、参考文献に挙
げた米国特許出願第09/017,103号で提案されており、そ
の内容は参考文献として本明細書に含める。この出願で
は、Pt＼Ti＼Pt＼Au＼Ti＼Pt＼Au＼Au＼Pt＼Auの順序を
有する接触メタライゼーションを用いて、III-V半導体
デバイス上の厚さ50nmのInGaAs保護膜層と共に試験して
いる。このメタライゼーションの順序は、AuBe合金を純
金属層の列：Pt＼Ti＼Pt＼Auに、効率的に置き換えたも
のである。結果的に得られる接触は優秀な接触抵抗率を
示し、保護膜層内への反応の深さは非常に浅く、少量の
不純物しか含有していないものと考えられる。
属層を包含するオーミック接触の製法は、参考文献に挙
げた米国特許出願第09/017,103号で提案されており、そ
の内容は参考文献として本明細書に含める。この出願で
は、Pt＼Ti＼Pt＼Au＼Ti＼Pt＼Au＼Au＼Pt＼Auの順序を
有する接触メタライゼーションを用いて、III-V半導体
デバイス上の厚さ50nmのInGaAs保護膜層と共に試験して
いる。このメタライゼーションの順序は、AuBe合金を純
金属層の列：Pt＼Ti＼Pt＼Auに、効率的に置き換えたも
のである。結果的に得られる接触は優秀な接触抵抗率を
示し、保護膜層内への反応の深さは非常に浅く、少量の
不純物しか含有していないものと考えられる。
【００１７】しかし、この接触メタライゼーションの詳
細な分析により、結果的に得られるデバイスをさらに改
良することができると考えられる。２次イオン質量分光
法（ＳＩＭＳ）及びオージェ電子分光法により、保護膜
層のエキタピシャル成長中にドーパントとしてゆっくり
取り込まれたInGaAs保護膜層内のZn不純物が、古典的な
AuBe接触のAuBe層の合金化中には起こり得たように、保
護膜層を含めたＰ型半導体材料から上方にマイグレート
（金属原子移動）する様子がなかった。このメタライゼ
ーションによってZnの純金属層へのマイグレーション
（金属原子移動）を助長させれば、デバイスの信頼性の
向上が得られる。
細な分析により、結果的に得られるデバイスをさらに改
良することができると考えられる。２次イオン質量分光
法（ＳＩＭＳ）及びオージェ電子分光法により、保護膜
層のエキタピシャル成長中にドーパントとしてゆっくり
取り込まれたInGaAs保護膜層内のZn不純物が、古典的な
AuBe接触のAuBe層の合金化中には起こり得たように、保
護膜層を含めたＰ型半導体材料から上方にマイグレート
（金属原子移動）する様子がなかった。このメタライゼ
ーションによってZnの純金属層へのマイグレーション
（金属原子移動）を助長させれば、デバイスの信頼性の
向上が得られる。
【００１８】従って、少量の不純物を含有し、最小の抵
抗率を示し、超薄型に製造可能な単一要素で作製され、
信頼度特性の向上が見られるデバイスが得られるよう
な、薄形（50nm）のInGaAs保護膜層に整合するオーミッ
ク接触の製法に対する要望及び必要性がある。
抗率を示し、超薄型に製造可能な単一要素で作製され、
信頼度特性の向上が見られるデバイスが得られるよう
な、薄形（50nm）のInGaAs保護膜層に整合するオーミッ
ク接触の製法に対する要望及び必要性がある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は新規的なオーミ
ック接触メタライゼーション構造、及び半導体保護膜層
と反応して、Zn及び他の侵入型不純物を除去するように
設計された薄形の純金属層を利用する方法を提供するも
のである。結果的に得られる接触構造は、良好な信頼度
特性及び抵抗率特性を示し、低浸透の接触構造におい
て、非常に薄形の層を使用できるようにすることによっ
て、半導体デバイスをより高レベルに集積することを可
能にする。
ック接触メタライゼーション構造、及び半導体保護膜層
と反応して、Zn及び他の侵入型不純物を除去するように
設計された薄形の純金属層を利用する方法を提供するも
のである。結果的に得られる接触構造は、良好な信頼度
特性及び抵抗率特性を示し、低浸透の接触構造におい
て、非常に薄形の層を使用できるようにすることによっ
て、半導体デバイスをより高レベルに集積することを可
能にする。
【００２０】また本発明は、従来法に代わるオーミック
接触構造の設計法を提供するものである。従来法の接触
構造の設計は、主に接触抵抗を最小化することに関する
ものである。本発明は、最小の接触抵抗よりもむしろデ
バイスの信頼性を主たる設計目標とするように改良した
オーミック接触の設計法を提供するものである。本発明
を用いて、向上した信頼性、優れた抵抗率、及び向上し
た集積レベルを示すオーミック接触メタライゼーション
の製法を得ることができる。
接触構造の設計法を提供するものである。従来法の接触
構造の設計は、主に接触抵抗を最小化することに関する
ものである。本発明は、最小の接触抵抗よりもむしろデ
バイスの信頼性を主たる設計目標とするように改良した
オーミック接触の設計法を提供するものである。本発明
を用いて、向上した信頼性、優れた抵抗率、及び向上し
た集積レベルを示すオーミック接触メタライゼーション
の製法を得ることができる。
【００２１】本発明の上述した特徴及び利点、及び他の
特徴及び利点は、不純物、ドーパント、及び自己侵入物
をトラップ（捕獲）するために半導体保護膜層上に形成
した初層としての金属の薄形層を含む、多層ゲッタリン
グの接触メタライゼーションを形成することによって達
成される。接触構造の形成中には、不純物、自己侵入
物、及び保護膜層及び他の近接層内に存在する欠陥が、
接触構造を形成する金属層内に拡散して、マイグレーシ
ョンがさらに半導体デバイスのアクティブ領域内に進む
ことを防止する。接触メタライゼーションは、互いに整
合し、かつ下部の保護膜層とも整合する複数の純金属層
で形成されて、反応の深さを最小化し（低浸透）、かつ
加えた金属層の厚さによって制御可能なものにする。本
発明では、InGaAs保護膜層のような厚さ200nm未満の薄
形の半導体保護膜層を、厚さ10nm以下の極めて薄い金属
層と共に用いることができ、これにより半導体光電子デ
バイスの集積レベルの向上を可能にする。これに加え
て、オーミック接触において純金属層を用いているの
で、接触の形成において、従来法の合金の接触よりも少
量の不純物が取り込まれるに過ぎない。本発明の前述し
た利点及び特徴、及び本発明の他の利点及び特徴は、以
下に図面を参照して記述する本発明の好適な実施例の詳
細な説明から明らかになる。
特徴及び利点は、不純物、ドーパント、及び自己侵入物
をトラップ（捕獲）するために半導体保護膜層上に形成
した初層としての金属の薄形層を含む、多層ゲッタリン
グの接触メタライゼーションを形成することによって達
成される。接触構造の形成中には、不純物、自己侵入
物、及び保護膜層及び他の近接層内に存在する欠陥が、
接触構造を形成する金属層内に拡散して、マイグレーシ
ョンがさらに半導体デバイスのアクティブ領域内に進む
ことを防止する。接触メタライゼーションは、互いに整
合し、かつ下部の保護膜層とも整合する複数の純金属層
で形成されて、反応の深さを最小化し（低浸透）、かつ
加えた金属層の厚さによって制御可能なものにする。本
発明では、InGaAs保護膜層のような厚さ200nm未満の薄
形の半導体保護膜層を、厚さ10nm以下の極めて薄い金属
層と共に用いることができ、これにより半導体光電子デ
バイスの集積レベルの向上を可能にする。これに加え
て、オーミック接触において純金属層を用いているの
で、接触の形成において、従来法の合金の接触よりも少
量の不純物が取り込まれるに過ぎない。本発明の前述し
た利点及び特徴、及び本発明の他の利点及び特徴は、以
下に図面を参照して記述する本発明の好適な実施例の詳
細な説明から明らかになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下の記述では、本発明の一実施
例で使用する好適な材料、及びこうした実施例を用いて
形成した好適なデバイスを参照する。しかし本発明の教
示を用いて、他の材料を使用することも、他のデバイス
を構成することも可能なことは当業者にとって明らかで
ある。特に、本発明で使用する材料は、以下に説明する
化合物半導体に限定されるものではなく、非化合物半導
体、あるいは、例えば周期表のII列とIV列の元素を交互
に組合せて形成した化合物半導体を含めることもでき
る。また本発明を包含しうるデバイスは光電子放出素子
に限定されず、光電子吸収素子または光電子受容素子、
あるいは集積レベルの向上及び信頼性の高い電気的接触
が有効な他のいずれの半導体デバイスを含むことができ
る。
例で使用する好適な材料、及びこうした実施例を用いて
形成した好適なデバイスを参照する。しかし本発明の教
示を用いて、他の材料を使用することも、他のデバイス
を構成することも可能なことは当業者にとって明らかで
ある。特に、本発明で使用する材料は、以下に説明する
化合物半導体に限定されるものではなく、非化合物半導
体、あるいは、例えば周期表のII列とIV列の元素を交互
に組合せて形成した化合物半導体を含めることもでき
る。また本発明を包含しうるデバイスは光電子放出素子
に限定されず、光電子吸収素子または光電子受容素子、
あるいは集積レベルの向上及び信頼性の高い電気的接触
が有効な他のいずれの半導体デバイスを含むことができ
る。
【００２３】図１に、接触メタライゼーションセクショ
ン２４を有する電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）１０を示
す。接触メタライゼーションセクション２４は、半導体
保護膜層２６より先に成膜させた絶縁障壁層３８内にエ
ッチングしたバイア（接続体）として形成する。半導体
保護膜層２６は、バッファ層３２上に形成したクラッド
層２８上に、順に形成する。これらの層の下に半導体基
板３４がある。ＥＭＬ１０は通常、分散フィードバック
（ＤＦＢ）レーザセクション１２、トレンチ１４、及び
電界吸収（ＥＡ）変調セクション１６を含めたセクショ
ンで記述される。ＤＦＢレーザセクション１２は、多重
量子井戸層（ＭＱＷ）２２及び受動導波路（格子）１８
を含む。ＥＡ変調セクション１６は、アクティブ変調層
３６を含む。
ン２４を有する電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）１０を示
す。接触メタライゼーションセクション２４は、半導体
保護膜層２６より先に成膜させた絶縁障壁層３８内にエ
ッチングしたバイア（接続体）として形成する。半導体
保護膜層２６は、バッファ層３２上に形成したクラッド
層２８上に、順に形成する。これらの層の下に半導体基
板３４がある。ＥＭＬ１０は通常、分散フィードバック
（ＤＦＢ）レーザセクション１２、トレンチ１４、及び
電界吸収（ＥＡ）変調セクション１６を含めたセクショ
ンで記述される。ＤＦＢレーザセクション１２は、多重
量子井戸層（ＭＱＷ）２２及び受動導波路（格子）１８
を含む。ＥＡ変調セクション１６は、アクティブ変調層
３６を含む。
【００２４】しきい値レベル（Ith）より上の電流を接
触メタライゼーションセクション２４に供給すると、ア
クティブＭＱＷ層２２が電荷キャリア（担体）を光子に
変換して、入力の電力を出力の光パワーに変換する。そ
して受動導波路１８はこの光パワーをＥＡ変調セクショ
ン１６に転送する。ＥＡ変調セクション１６は、共振器
またはトレンチ１４内の電界を調整することにより光子
ビームから吸収するパワーの量を変化させることによっ
て、前記出力の光パワーを制御する。変調した光信号は
変調器から出て、通信システムの光ファイバリンク内に
結合される（図１には図示せず、例えば図８を参照）。
触メタライゼーションセクション２４に供給すると、ア
クティブＭＱＷ層２２が電荷キャリア（担体）を光子に
変換して、入力の電力を出力の光パワーに変換する。そ
して受動導波路１８はこの光パワーをＥＡ変調セクショ
ン１６に転送する。ＥＡ変調セクション１６は、共振器
またはトレンチ１４内の電界を調整することにより光子
ビームから吸収するパワーの量を変化させることによっ
て、前記出力の光パワーを制御する。変調した光信号は
変調器から出て、通信システムの光ファイバリンク内に
結合される（図１には図示せず、例えば図８を参照）。
【００２５】接触メタライゼーション２４は通常、図１
に示すＥＭＬ１０の他の構成要素の後に形成する。接触
メタライゼーションセクション２４の形成に先立って、
従来法で周知の半導体形成のプロセスによって、ＥＭＬ
１０の他のセクションを形成する。接触メタライゼーシ
ョンセクション２４の形成により、不純物及びＥＭＬ１
０の性能を劣化させる他の欠陥を導入しうるので、接触
形成のプロセスは、不純物の導入または拡散を最小化す
るように設計すべきである。
に示すＥＭＬ１０の他の構成要素の後に形成する。接触
メタライゼーションセクション２４の形成に先立って、
従来法で周知の半導体形成のプロセスによって、ＥＭＬ
１０の他のセクションを形成する。接触メタライゼーシ
ョンセクション２４の形成により、不純物及びＥＭＬ１
０の性能を劣化させる他の欠陥を導入しうるので、接触
形成のプロセスは、不純物の導入または拡散を最小化す
るように設計すべきである。
【００２６】図２に、本発明の接触形成のプロセスを示
す。この方法は、Ｅｐｉ（エピタキシー）３の成長ステ
ップ１３２での半導体保護膜層２６（図１参照）の形成
から始まる。保護膜層２６（図１参照）は低バンドギャ
ップ（禁制帯幅）の半導体、好適にはInGaAsから形成
し、即ち好適にはZnでドーピングして、その導電率を増
加させて、これにより抵抗率を低減する。あるいはま
た、保護膜層２６を炭素のような導電性を増加させる他
のドーパントでドーピングしてもよい。
す。この方法は、Ｅｐｉ（エピタキシー）３の成長ステ
ップ１３２での半導体保護膜層２６（図１参照）の形成
から始まる。保護膜層２６（図１参照）は低バンドギャ
ップ（禁制帯幅）の半導体、好適にはInGaAsから形成
し、即ち好適にはZnでドーピングして、その導電率を増
加させて、これにより抵抗率を低減する。あるいはま
た、保護膜層２６を炭素のような導電性を増加させる他
のドーパントでドーピングしてもよい。
【００２７】前記保護膜層はエキタピシャル成長させた
ものであり、かつ下部の半導体層と格子整合するもので
ある。酸化物成膜ステップ１３４では、絶縁障壁層３８
（図１参照）を保護膜層２６の上に形成する。絶縁障壁
層３８は、酸化物または窒化物のような、下部の保護膜
層２６を保護可能な絶縁物から形成することができる。
ものであり、かつ下部の半導体層と格子整合するもので
ある。酸化物成膜ステップ１３４では、絶縁障壁層３８
（図１参照）を保護膜層２６の上に形成する。絶縁障壁
層３８は、酸化物または窒化物のような、下部の保護膜
層２６を保護可能な絶縁物から形成することができる。
【００２８】次にフォトレジストのパターン化ステップ
１３６では、メタライゼーションセクション２４のみを
露光させるマスクとしてフォトレジストを加える。フォ
トレジストをパターン化して露光させた後に、現像剤を
用いてフォトレジストの露光領域を除去し、これに続く
プラズマスカム除去ステップ１３８では、不所望な領域
に残留する非常に少量のレジストを除去する。次にメタ
ライゼーション前のエッチングステップ１４２では、セ
クション内の露光領域の下部の絶縁障壁層３８をエッチ
ングして、メタライゼーションセクション２４内の半導
体保護膜層２６を露光させる。
１３６では、メタライゼーションセクション２４のみを
露光させるマスクとしてフォトレジストを加える。フォ
トレジストをパターン化して露光させた後に、現像剤を
用いてフォトレジストの露光領域を除去し、これに続く
プラズマスカム除去ステップ１３８では、不所望な領域
に残留する非常に少量のレジストを除去する。次にメタ
ライゼーション前のエッチングステップ１４２では、セ
クション内の露光領域の下部の絶縁障壁層３８をエッチ
ングして、メタライゼーションセクション２４内の半導
体保護膜層２６を露光させる。
【００２９】蒸着ステップ１４４中には、接触メタライ
ゼーションの純金属層を形成して、リフトオフステップ
１４６中に残留フォトレジストをアセトンで溶解する
と、あらゆる過剰な金属がリフトオフ（除去）される。
最後に、合金化ステップ１４８中にウエハーを加熱また
はアニールして、純金属層の保護膜層２６との反応を促
進させる。ステップ１４４での純金属層の形成及びその
後の熱処理については、図３〜図６により詳細に示す。
ゼーションの純金属層を形成して、リフトオフステップ
１４６中に残留フォトレジストをアセトンで溶解する
と、あらゆる過剰な金属がリフトオフ（除去）される。
最後に、合金化ステップ１４８中にウエハーを加熱また
はアニールして、純金属層の保護膜層２６との反応を促
進させる。ステップ１４４での純金属層の形成及びその
後の熱処理については、図３〜図６により詳細に示す。
【００３０】図３〜図６に、製造中の接触メタライゼー
ションセクション２４（図１参照）の部分断面図を示
す。図３に、図１に示す接触メタライゼーションの２つ
の位置における断面線３−３’に対応する部分断面図を
示す。図３には、半導体材料１５４の多層構造上に形成
した半導体保護膜層２６を示し、これは、図１に示す２
つのメタライゼーションセクション２４のいずれについ
て記述するかにより、異なる半導体層の順序になりう
る。いずれのメタライゼーションセクション２４につい
て記述するかにかかわらず、半導体材料上に形成される
メタライゼーションの順序は、以下に記述するように同
一である。清浄表面１５６はエッチングステップ１４２
（図２参照）から得られ、この面上に、図４に示す純金
属層を形成する。
ションセクション２４（図１参照）の部分断面図を示
す。図３に、図１に示す接触メタライゼーションの２つ
の位置における断面線３−３’に対応する部分断面図を
示す。図３には、半導体材料１５４の多層構造上に形成
した半導体保護膜層２６を示し、これは、図１に示す２
つのメタライゼーションセクション２４のいずれについ
て記述するかにより、異なる半導体層の順序になりう
る。いずれのメタライゼーションセクション２４につい
て記述するかにかかわらず、半導体材料上に形成される
メタライゼーションの順序は、以下に記述するように同
一である。清浄表面１５６はエッチングステップ１４２
（図２参照）から得られ、この面上に、図４に示す純金
属層を形成する。
【００３１】保護膜層２６は、不純物、ドーパント、及
び点欠陥を含み、これらの一部は、抵抗率を低減して導
電率を増加させるために意図的に含ませたものである。
結晶構造内の「自己侵入物」欠陥は、格子中の平衡位置
から離れた位置にある原子または原子の組合せである。
自己侵入物は、亜鉛及び他の不純物と位置を交換しうる
ものであり、従って潜在的な欠陥が、それらの発生箇所
に現われるようにする。自己侵入物は、半導体デバイス
についての性能劣化の原因として関係付けられてきた。
び点欠陥を含み、これらの一部は、抵抗率を低減して導
電率を増加させるために意図的に含ませたものである。
結晶構造内の「自己侵入物」欠陥は、格子中の平衡位置
から離れた位置にある原子または原子の組合せである。
自己侵入物は、亜鉛及び他の不純物と位置を交換しうる
ものであり、従って潜在的な欠陥が、それらの発生箇所
に現われるようにする。自己侵入物は、半導体デバイス
についての性能劣化の原因として関係付けられてきた。
【００３２】図４に示すように、多層ゲッタリングの接
触メタライゼーション１６０は、メタライゼーション層
１６２、１６４、１６６及び１６８、及びの半導体保護
膜層２６の一部分から形成される。多層半導体基板１５
４は、接触メタライゼーション構造の下部に見られる。
多層ゲッタリングの接触メタライゼーション１６０は、
第１メタライゼーション層１６８を保護膜層２６上に形
成し、第２メタライゼーション層１６６を第１メタライ
ゼーション層１６８上に形成し、第３メタライゼーショ
ン層１６４を第２メタライゼーション層１６６上に形成
し、そして第４メタライゼーション層１６２を第３メタ
ライゼーション層１６４上に形成することによって生産
される。
触メタライゼーション１６０は、メタライゼーション層
１６２、１６４、１６６及び１６８、及びの半導体保護
膜層２６の一部分から形成される。多層半導体基板１５
４は、接触メタライゼーション構造の下部に見られる。
多層ゲッタリングの接触メタライゼーション１６０は、
第１メタライゼーション層１６８を保護膜層２６上に形
成し、第２メタライゼーション層１６６を第１メタライ
ゼーション層１６８上に形成し、第３メタライゼーショ
ン層１６４を第２メタライゼーション層１６６上に形成
し、そして第４メタライゼーション層１６２を第３メタ
ライゼーション層１６４上に形成することによって生産
される。
【００３３】好適な実施例では、第１メタライゼーショ
ン層１６８は厚さ約1nm〜11nmの純金（Au）から形成
し、第２メタライゼーション層１６６は厚さ約30nm〜70
nmの純チタニウム（Ti）のような低電気陰性度金属（下
記参照）から形成し、第３メタライゼーション層１６４
は厚さ約30nm〜70nmの純プラチナ（Pt）のような高電気
陰性度金属から形成し、第４メタライゼーション層１６
２は厚さ約50nm〜300nmの純金（Au）から形成する。
ン層１６８は厚さ約1nm〜11nmの純金（Au）から形成
し、第２メタライゼーション層１６６は厚さ約30nm〜70
nmの純チタニウム（Ti）のような低電気陰性度金属（下
記参照）から形成し、第３メタライゼーション層１６４
は厚さ約30nm〜70nmの純プラチナ（Pt）のような高電気
陰性度金属から形成し、第４メタライゼーション層１６
２は厚さ約50nm〜300nmの純金（Au）から形成する。
【００３４】代案の実施例では、第２メタライゼーショ
ン層１６６をあらゆる低電気陰性度金属から形成するこ
とができ、第３メタライゼーション層１６４をあらゆる
高電気陰性度金属から形成することができる。先に参考
文献として本明細書に含めた米国特許出願第09/017,103
号に詳細に説明されているように、「低電気陰性度」の
金属は「高電気陰性度」の金属と強力な結合を形成しや
すく、これらの組合せにより、欠陥、不純物、及び自己
侵入が拡散することに対する防御を改善して提供するこ
とができる。好適な高電気陰性度金属は、プラチナ、パ
ラジウム、及びロジウムを含む。好適な低電気陰性度金
属は、チタニウム、ハフニウム、ジルコニウム、スカン
ジウム、ランタン、及びセリウムを含む。
ン層１６６をあらゆる低電気陰性度金属から形成するこ
とができ、第３メタライゼーション層１６４をあらゆる
高電気陰性度金属から形成することができる。先に参考
文献として本明細書に含めた米国特許出願第09/017,103
号に詳細に説明されているように、「低電気陰性度」の
金属は「高電気陰性度」の金属と強力な結合を形成しや
すく、これらの組合せにより、欠陥、不純物、及び自己
侵入が拡散することに対する防御を改善して提供するこ
とができる。好適な高電気陰性度金属は、プラチナ、パ
ラジウム、及びロジウムを含む。好適な低電気陰性度金
属は、チタニウム、ハフニウム、ジルコニウム、スカン
ジウム、ランタン、及びセリウムを含む。
【００３５】メタライゼーション層１６２、１６４、１
６６、及び１６８は電子ビーム蒸着によって形成するこ
とが好ましい。ウエハーを、圧力5×10-7Torr（6.67×1
0-5Pa）の真空チャンバ内に置いて、４つのメタライゼ
ーション層１６２、１６４、１６６、及び１６８のすべ
てを、真空を中断せずに１回の蒸着で順番に重ねる。メ
タライゼーション層１６２、１６４、１６６、及び１６
８は、電子ビーム銃をパワー源として用いて、純金属源
からの物理的な蒸着によって層毎に重ねる。メタライゼ
ーション層１６２、１６４、１６６、及び１６８を形成
した後に、多層ゲッタリングの接触メタライゼーション
１６０を加熱またはアニールして、メタライゼーション
層１６４、１６６、及び１６８の相互間の合金化反応、
及び保護膜層２６の一部分との合金化反応を促進させ
て、以下に図５を参照して説明するような構造を得る。
６６、及び１６８は電子ビーム蒸着によって形成するこ
とが好ましい。ウエハーを、圧力5×10-7Torr（6.67×1
0-5Pa）の真空チャンバ内に置いて、４つのメタライゼ
ーション層１６２、１６４、１６６、及び１６８のすべ
てを、真空を中断せずに１回の蒸着で順番に重ねる。メ
タライゼーション層１６２、１６４、１６６、及び１６
８は、電子ビーム銃をパワー源として用いて、純金属源
からの物理的な蒸着によって層毎に重ねる。メタライゼ
ーション層１６２、１６４、１６６、及び１６８を形成
した後に、多層ゲッタリングの接触メタライゼーション
１６０を加熱またはアニールして、メタライゼーション
層１６４、１６６、及び１６８の相互間の合金化反応、
及び保護膜層２６の一部分との合金化反応を促進させ
て、以下に図５を参照して説明するような構造を得る。
【００３６】合金化ステップ１４８（図２参照）は、メ
タライゼーションセクション（図１参照）あるいはまた
ＥＭＬ１０全体を、メタライゼーション層１６８、１６
６、及び１６４が相互間で、あるいは保護膜層１６との
間で反応を起こすのに十分な温度までの加熱から成る。
合金化ステップ１４８は、金属層の「アニーリング」と
も称される。純金属の列Au＼Ti＼Pt＼Auをメタライゼー
ション層１６８、１６６、１６４、及び１６２のそれぞ
れに用いた好適な実施例では、ZnでドーピングしたInGa
Asが半導体保護膜層２６であれば（即ちｐ型接触）、ウ
ェハーを約0.25分から約７分間、摂氏350度に加熱す
る。この加熱サイクルは、後にｎ型接触を合金化するた
めに繰り返すことができる。ウェハーを約４分間まで、
摂氏360度に加熱する、後のボンディング及びパッケー
ジ操作中に、追加的な加熱ステップを導入することがで
きる。本発明の低浸透性接触の１つの利点は、最初の合
金中に形成されたｐ型接触が、後の加熱及び製造ステッ
プ中にも、電気的特性及び信頼性については安定である
ということである。
タライゼーションセクション（図１参照）あるいはまた
ＥＭＬ１０全体を、メタライゼーション層１６８、１６
６、及び１６４が相互間で、あるいは保護膜層１６との
間で反応を起こすのに十分な温度までの加熱から成る。
合金化ステップ１４８は、金属層の「アニーリング」と
も称される。純金属の列Au＼Ti＼Pt＼Auをメタライゼー
ション層１６８、１６６、１６４、及び１６２のそれぞ
れに用いた好適な実施例では、ZnでドーピングしたInGa
Asが半導体保護膜層２６であれば（即ちｐ型接触）、ウ
ェハーを約0.25分から約７分間、摂氏350度に加熱す
る。この加熱サイクルは、後にｎ型接触を合金化するた
めに繰り返すことができる。ウェハーを約４分間まで、
摂氏360度に加熱する、後のボンディング及びパッケー
ジ操作中に、追加的な加熱ステップを導入することがで
きる。本発明の低浸透性接触の１つの利点は、最初の合
金中に形成されたｐ型接触が、後の加熱及び製造ステッ
プ中にも、電気的特性及び信頼性については安定である
ということである。
【００３７】これまで説明してきたように、メタライゼ
ーション層１６２、１６４、１６６、及び１６８は相互
間で、及び保護膜層２６と化学的に反応する。しかし、
本発明は必ずしも、何らかの理論に束縛されるものでは
なく、他の理論的メカニズムも、本発明の装置及び方法
と両立しうる。従って以上及び以下の説明は、反応に言
及して行うべきものである。
ーション層１６２、１６４、１６６、及び１６８は相互
間で、及び保護膜層２６と化学的に反応する。しかし、
本発明は必ずしも、何らかの理論に束縛されるものでは
なく、他の理論的メカニズムも、本発明の装置及び方法
と両立しうる。従って以上及び以下の説明は、反応に言
及して行うべきものである。
【００３８】図５に、合金化ステップ１４８（図２参
照）、及びメタライゼーション層１６４、１６６、１６
８の相互間の反応及び保護膜層２６との反応の後に得ら
れる構造を示す。これまで説明してきたように、この反
応によって、保護膜層２６に隣接して形成された第１反
応層１７６、第１反応層１７６に隣接して形成された第
２反応層１７４、第２反応層１７４に隣接して形成され
た第３反応層１７２が得られる。保護膜層２６及び第
２、第３メタライゼーション層１６６、１６４は、これ
らの層の反応による消耗部分を示すために厚さを減らし
て示してある。反応によって消耗されずに残った、これ
らの層の一部分２６、１６６、１６４は、合金化ステッ
プ１４８の前にそれぞれの元の箇所に留まる。第４メタ
ライゼーション層１６２は下部の層とは反応しないまま
で残り、図６を参照して説明したような、化学的障壁層
または機械的保護層のような、さらなる接触メタライゼ
ーション層を形成するために露出した外表面１６１を有
する。
照）、及びメタライゼーション層１６４、１６６、１６
８の相互間の反応及び保護膜層２６との反応の後に得ら
れる構造を示す。これまで説明してきたように、この反
応によって、保護膜層２６に隣接して形成された第１反
応層１７６、第１反応層１７６に隣接して形成された第
２反応層１７４、第２反応層１７４に隣接して形成され
た第３反応層１７２が得られる。保護膜層２６及び第
２、第３メタライゼーション層１６６、１６４は、これ
らの層の反応による消耗部分を示すために厚さを減らし
て示してある。反応によって消耗されずに残った、これ
らの層の一部分２６、１６６、１６４は、合金化ステッ
プ１４８の前にそれぞれの元の箇所に留まる。第４メタ
ライゼーション層１６２は下部の層とは反応しないまま
で残り、図６を参照して説明したような、化学的障壁層
または機械的保護層のような、さらなる接触メタライゼ
ーション層を形成するために露出した外表面１６１を有
する。
【００３９】反応層１７２、１７４、及び１７６は、メ
タライゼーション層１６８、１６６、及び１６４の相互
間の反応、及び保護膜層２６との反応によって形成され
る。本発明の一実施例では、第１メタライゼーション層
１６８は保護膜層２６と反応し、第２メタライゼーショ
ン層１６６とも反応しうる。第２メタライゼーション層
１６６は、第１メタライゼーション層１６８、保護膜層
２６、及び第３メタライゼーション層１６４と反応しう
る。第３メタライゼーション層１６４は第２メタライゼ
ーション層１６６と反応しうる。別個に分かれたいくつ
かの層は高倍率の拡大下でのみ（即ち、透過型電子顕微
鏡または同等のものを用いて）判別可能なので、上述の
反応によって反応層１７６、１７４、及び１７２が形成
されることになる。InGaAsを保護膜層２６に用いて、Au
＼Ti＼Pt＼Auを一連のメタライゼーション層１６８、１
６６、１６４、及び１６２のそれぞれに用いる実施例に
ついては、第１反応層１７６は少なくともTi及びAsを含
有し、第２反応層１７４は少なくともIn、Auを含有し、
そして第３反応層は少なくともTi、Ga、及びAuを含有し
うる。
タライゼーション層１６８、１６６、及び１６４の相互
間の反応、及び保護膜層２６との反応によって形成され
る。本発明の一実施例では、第１メタライゼーション層
１６８は保護膜層２６と反応し、第２メタライゼーショ
ン層１６６とも反応しうる。第２メタライゼーション層
１６６は、第１メタライゼーション層１６８、保護膜層
２６、及び第３メタライゼーション層１６４と反応しう
る。第３メタライゼーション層１６４は第２メタライゼ
ーション層１６６と反応しうる。別個に分かれたいくつ
かの層は高倍率の拡大下でのみ（即ち、透過型電子顕微
鏡または同等のものを用いて）判別可能なので、上述の
反応によって反応層１７６、１７４、及び１７２が形成
されることになる。InGaAsを保護膜層２６に用いて、Au
＼Ti＼Pt＼Auを一連のメタライゼーション層１６８、１
６６、１６４、及び１６２のそれぞれに用いる実施例に
ついては、第１反応層１７６は少なくともTi及びAsを含
有し、第２反応層１７４は少なくともIn、Auを含有し、
そして第３反応層は少なくともTi、Ga、及びAuを含有し
うる。
【００４０】なお、反応に関係した層の金属は、反応の
後に新たな位置にマイグレート（金属原子移動）したよ
うに見えることがある。このことは、反応中に層が完全
に消耗された際に起こりうる。例えば上述の好適な実施
例において、合金化ステップ１４８の後には、Auは保護
膜層２６に接触していない層のみに含まれるが、Auは最
初に保護膜層に直接成膜されている。
後に新たな位置にマイグレート（金属原子移動）したよ
うに見えることがある。このことは、反応中に層が完全
に消耗された際に起こりうる。例えば上述の好適な実施
例において、合金化ステップ１４８の後には、Auは保護
膜層２６に接触していない層のみに含まれるが、Auは最
初に保護膜層に直接成膜されている。
【００４１】メタライゼーション層１６８、１６６と反
応する保護膜層２６の量により、形成される接触が「高
浸透性」であるか「低浸透性」であるかが決まる。反応
に関係する保護膜層２６が多いほど浸透性が高くなる。
保護膜層２６が薄すぎるくらいに形成された場合には、
半導体層１５４の汚染となってデバイスの信頼性に悪影
響しうるので、保護膜層２６への過度の浸透は望ましく
ない。しかし、一部のメタライゼーションは他のものよ
りも少なく浸透し、このためメタライゼーションの製法
毎に、保護膜層のおよその最小の厚さが決定されうる。
例えば、従来法のAuBeメタライゼーションは本発明のメ
タライゼーションよりも浸透する。信頼性のあるAuBe接
触は、少なくとも厚さ200nmの保護膜層が必要である。
これに比べて、Au＼Ti＼Pt＼Auメタライゼーションを用
いて、厚さ50nmの保護膜層２６で信頼性のある接触を形
成することができる。また反応時間及び温度の注意深い
制御は、保護膜層２６の浸透を制御する手助けとなる。
応する保護膜層２６の量により、形成される接触が「高
浸透性」であるか「低浸透性」であるかが決まる。反応
に関係する保護膜層２６が多いほど浸透性が高くなる。
保護膜層２６が薄すぎるくらいに形成された場合には、
半導体層１５４の汚染となってデバイスの信頼性に悪影
響しうるので、保護膜層２６への過度の浸透は望ましく
ない。しかし、一部のメタライゼーションは他のものよ
りも少なく浸透し、このためメタライゼーションの製法
毎に、保護膜層のおよその最小の厚さが決定されうる。
例えば、従来法のAuBeメタライゼーションは本発明のメ
タライゼーションよりも浸透する。信頼性のあるAuBe接
触は、少なくとも厚さ200nmの保護膜層が必要である。
これに比べて、Au＼Ti＼Pt＼Auメタライゼーションを用
いて、厚さ50nmの保護膜層２６で信頼性のある接触を形
成することができる。また反応時間及び温度の注意深い
制御は、保護膜層２６の浸透を制御する手助けとなる。
【００４２】メタライゼーション層１６４、１６６、及
び１６８の相互間の反応、及び保護膜層２６との反応に
より、移動性不純物及び保護膜層２６内の自己侵入物、
及び他の近傍層が、前記反応層内に拡散してトラップ
（捕捉）される。反応層のトラップ作用により、不純物
及び自己侵入物が反応層に向かってマイグレートして、
半導体保護膜層２６及び下部の半導体層１５４に出る。
また後の加熱処理ステップのいずれもがこのマイグレー
ションを助長するが、合金化ステップ１４８（図２参
照）中の最初の反応の後には、このような後のステップ
は必要がない。この移動性不純物及び自己侵入物のマイ
グレーションは、「ゲッタリング」として既知であり、
デバイスの性能特性を改善する助けとなる。多層ゲッタ
リングの接触メタライゼーション１６０のゲッタリング
特性により、接触の信頼性が改善されて、本発明に従っ
て形成される半導体デバイスの製造上のばらつきが低減
される。
び１６８の相互間の反応、及び保護膜層２６との反応に
より、移動性不純物及び保護膜層２６内の自己侵入物、
及び他の近傍層が、前記反応層内に拡散してトラップ
（捕捉）される。反応層のトラップ作用により、不純物
及び自己侵入物が反応層に向かってマイグレートして、
半導体保護膜層２６及び下部の半導体層１５４に出る。
また後の加熱処理ステップのいずれもがこのマイグレー
ションを助長するが、合金化ステップ１４８（図２参
照）中の最初の反応の後には、このような後のステップ
は必要がない。この移動性不純物及び自己侵入物のマイ
グレーションは、「ゲッタリング」として既知であり、
デバイスの性能特性を改善する助けとなる。多層ゲッタ
リングの接触メタライゼーション１６０のゲッタリング
特性により、接触の信頼性が改善されて、本発明に従っ
て形成される半導体デバイスの製造上のばらつきが低減
される。
【００４３】以上の説明における反応についての言及
は、現在知られている形成理論の範囲内のものであるこ
とは明らかである。しかし、本発明は必ずしも何らかの
理論に結びついたものではなく、他の理論的なメカニズ
ムも、本発明の装置及び方法と相容れうる。従って以上
及び以下の説明では、反応についての言及を行うべきで
ある。
は、現在知られている形成理論の範囲内のものであるこ
とは明らかである。しかし、本発明は必ずしも何らかの
理論に結びついたものではなく、他の理論的なメカニズ
ムも、本発明の装置及び方法と相容れうる。従って以上
及び以下の説明では、反応についての言及を行うべきで
ある。
【００４４】多層ゲッタリングの接触メタライゼーショ
ン１６０を形成した後には、その上にいくつかの追加的
な金属層を成膜させる。図６に、多層ケッタリングの接
触メタライゼーション、並びに障壁メタライゼーション
２１０及び機械的／ボンディングメタライゼーション２
２０を含めた最終的なメタライゼーション２００を示
す。障壁メタライゼーション２１０を金属層２１２、２
１４、２１６で形成することができ、これらの金属層
は、下部のアクティブ領域を、さらなる処理または通常
の使用でしばしば発生する不純物からの化学的隔離を行
うものである。特に障壁メタライゼーション２１０を、
例えば錫、銅、またはニッケルのようなボンディング
（結合）金属のデバイス内への拡散が防止可能であり、
かつ例えばIn原子の半導体外への拡散も防止可能な材料
で形成することができる。Au＼Ti＼Pt＼Au接触メタライ
ゼーションについては、好適な障壁メタライゼーション
は層２１６、２１４、２１２用にそれぞれ、Ti＼Pt＼Au
である。
ン１６０を形成した後には、その上にいくつかの追加的
な金属層を成膜させる。図６に、多層ケッタリングの接
触メタライゼーション、並びに障壁メタライゼーション
２１０及び機械的／ボンディングメタライゼーション２
２０を含めた最終的なメタライゼーション２００を示
す。障壁メタライゼーション２１０を金属層２１２、２
１４、２１６で形成することができ、これらの金属層
は、下部のアクティブ領域を、さらなる処理または通常
の使用でしばしば発生する不純物からの化学的隔離を行
うものである。特に障壁メタライゼーション２１０を、
例えば錫、銅、またはニッケルのようなボンディング
（結合）金属のデバイス内への拡散が防止可能であり、
かつ例えばIn原子の半導体外への拡散も防止可能な材料
で形成することができる。Au＼Ti＼Pt＼Au接触メタライ
ゼーションについては、好適な障壁メタライゼーション
は層２１６、２１４、２１２用にそれぞれ、Ti＼Pt＼Au
である。
【００４５】機械的／ボンディングメタライゼーション
２２０は、ボンディングプロセス中に、電気的接触用に
用いる下部層の機械的な隔離を行う金属層２２２、２２
４、２２６で形成される。特に機械的／ボンディングメ
タライゼーションは、ボンディング応力を吸収し、かつ
ハンダの下部層への浸透を防止することが可能な材料で
形成することが好ましい。Auの層は、最も反応しにくく
かつ最も容易に清浄可能な金属であるので、これは通
常、空気または処理材料にさらされる最上部の機械的／
ボンディング層２２２として用いる。Au＼Ti＼Pt＼Au接
触メタライゼーション及びTi＼Pt＼Au障壁メタライゼー
ション用には、好適なボンディングメタライゼーション
は、層２２６、２２４、２２２用にそれぞれAu＼Pt＼Au
である。また化学的及び機械的な隔離に加えて、接触メ
タライゼーション１６０、障壁メタライゼーション２１
０、及び機械的／ボンディングメタライゼーション２２
０から構成される構造も、下部の半導体１５４から熱を
逃がすための径路を提供することができる。
２２０は、ボンディングプロセス中に、電気的接触用に
用いる下部層の機械的な隔離を行う金属層２２２、２２
４、２２６で形成される。特に機械的／ボンディングメ
タライゼーションは、ボンディング応力を吸収し、かつ
ハンダの下部層への浸透を防止することが可能な材料で
形成することが好ましい。Auの層は、最も反応しにくく
かつ最も容易に清浄可能な金属であるので、これは通
常、空気または処理材料にさらされる最上部の機械的／
ボンディング層２２２として用いる。Au＼Ti＼Pt＼Au接
触メタライゼーション及びTi＼Pt＼Au障壁メタライゼー
ション用には、好適なボンディングメタライゼーション
は、層２２６、２２４、２２２用にそれぞれAu＼Pt＼Au
である。また化学的及び機械的な隔離に加えて、接触メ
タライゼーション１６０、障壁メタライゼーション２１
０、及び機械的／ボンディングメタライゼーション２２
０から構成される構造も、下部の半導体１５４から熱を
逃がすための径路を提供することができる。
【００４６】図７に、従来法のAuBe接触メタライゼーシ
ョン及び本発明のAu＼Ti＼Pt＼Au接触メタライゼーショ
ンの両者に対して行ったエージング試験の結果を示す。
グラフ上の各点は、レーザの劣化の速度を測定するため
の加速エージング環境で試験したＥＭＬ半導体レーザ１
０（図１参照）を表わす。この環境は、デバイスを実際
の使用条件よりも高温（摂氏100度）かつよりストレス
（応力負荷）の大きいバイアス条件におくことにより達
成することができる。ＥＭＬＤＦＢレーザセクション
（図１参照）を200mAの電流を維持するように順バイア
スして、変調セクションを-5.0Vの逆バイアスに保つ。
温度を周期的に低下させて固定電流での光出力を測定す
ることによって、レーザの劣化を監視する。
ョン及び本発明のAu＼Ti＼Pt＼Au接触メタライゼーショ
ンの両者に対して行ったエージング試験の結果を示す。
グラフ上の各点は、レーザの劣化の速度を測定するため
の加速エージング環境で試験したＥＭＬ半導体レーザ１
０（図１参照）を表わす。この環境は、デバイスを実際
の使用条件よりも高温（摂氏100度）かつよりストレス
（応力負荷）の大きいバイアス条件におくことにより達
成することができる。ＥＭＬＤＦＢレーザセクション
（図１参照）を200mAの電流を維持するように順バイア
スして、変調セクションを-5.0Vの逆バイアスに保つ。
温度を周期的に低下させて固定電流での光出力を測定す
ることによって、レーザの劣化を監視する。
【００４７】図７のｙ軸は、各レーザの劣化速度を1000
時間当たりの劣化を％単位で表わしたものである。ｘ軸
は、試験サンプルについての平均値からの標準偏差（図
の下部）か、あるいはまた、こうした劣化挙動を示すレ
ーザの、サンプル中の等価な％割合（図の上部）を表わ
す。データ傾向１８６及び１８８は従来法のAuBe接触メ
タライゼーションで構築したレーザであり、データ傾向
１８２及び１８４は本発明によるAu＼Ti＼Pt＼Auの列を
有する多層ゲッタリングの接触メタライゼーション１６
０（図５参照）を表わす。
時間当たりの劣化を％単位で表わしたものである。ｘ軸
は、試験サンプルについての平均値からの標準偏差（図
の下部）か、あるいはまた、こうした劣化挙動を示すレ
ーザの、サンプル中の等価な％割合（図の上部）を表わ
す。データ傾向１８６及び１８８は従来法のAuBe接触メ
タライゼーションで構築したレーザであり、データ傾向
１８２及び１８４は本発明によるAu＼Ti＼Pt＼Auの列を
有する多層ゲッタリングの接触メタライゼーション１６
０（図５参照）を表わす。
【００４８】図７に示すｙ軸を見れば、劣化速度につい
ては値が低いほど良好であり、従って本発明についての
データ傾向１８２及び１８４は、従来法についてのデー
タ傾向１８６及び１８８よりも改善されていることを示
している。本発明の接触メタライゼーションを有するレ
ーザについての劣化速度の中央値は、約2.12%/Khr（100
0時間当たり）と約2.94%/Khrの間であるが、従来法のレ
ーザについての劣化速度は約17.3%/Khrと約19.59%/Khr
の間である。本発明により劣化速度の大幅な改善を行う
ことができる。
ては値が低いほど良好であり、従って本発明についての
データ傾向１８２及び１８４は、従来法についてのデー
タ傾向１８６及び１８８よりも改善されていることを示
している。本発明の接触メタライゼーションを有するレ
ーザについての劣化速度の中央値は、約2.12%/Khr（100
0時間当たり）と約2.94%/Khrの間であるが、従来法のレ
ーザについての劣化速度は約17.3%/Khrと約19.59%/Khr
の間である。本発明により劣化速度の大幅な改善を行う
ことができる。
【００４９】このように本発明の接触メタライゼーショ
ンは、薄いメタライゼーション層に使用することによっ
て、及び薄い半導体保護膜層との整合性によって、下部
の半導体の集積レベルの向上を可能にし、上述したよう
な改善された信頼度特性を示し、そして適度に低い接触
抵抗を有する。例えばZnでドーピングした保護膜層につ
いては、結果的に得られるデバイスは従来法のAuBe接触
構造と同等の接触抵抗を示す。アクティブなドーパント
を保護膜層内に集中させることによって接触抵抗を制御
することができ、炭素のような低拡散のドーパントをZn
の代わりに用いれば接触抵抗をさらに低減させることが
できる。
ンは、薄いメタライゼーション層に使用することによっ
て、及び薄い半導体保護膜層との整合性によって、下部
の半導体の集積レベルの向上を可能にし、上述したよう
な改善された信頼度特性を示し、そして適度に低い接触
抵抗を有する。例えばZnでドーピングした保護膜層につ
いては、結果的に得られるデバイスは従来法のAuBe接触
構造と同等の接触抵抗を示す。アクティブなドーパント
を保護膜層内に集中させることによって接触抵抗を制御
することができ、炭素のような低拡散のドーパントをZn
の代わりに用いれば接触抵抗をさらに低減させることが
できる。
【００５０】図８に、本発明に従って構築した好適な通
信システム２５０を示す。通信システム２５０は、半導
体レーザ２５２、レーザ信号レシーバ２５６、及び光フ
ァイバリンク２５４を具えている。半導体レーザ２５２
は上述した多層ゲッタリングの接触メタライゼーション
を具えている。レーザ２５２から導管として作用するフ
ァイバリンク２５４を通してレシーバ２５６に通信デー
タを送信することによって、システム２５０が動作す
る。送信すべきデータは、レーザ２５２で電気信号から
光子に変換して、光子はファイバリンク２５４を通って
レシーバ２５６に進み、レシーバ２５６は光子を変換し
て電気信号に戻す。
信システム２５０を示す。通信システム２５０は、半導
体レーザ２５２、レーザ信号レシーバ２５６、及び光フ
ァイバリンク２５４を具えている。半導体レーザ２５２
は上述した多層ゲッタリングの接触メタライゼーション
を具えている。レーザ２５２から導管として作用するフ
ァイバリンク２５４を通してレシーバ２５６に通信デー
タを送信することによって、システム２５０が動作す
る。送信すべきデータは、レーザ２５２で電気信号から
光子に変換して、光子はファイバリンク２５４を通って
レシーバ２５６に進み、レシーバ２５６は光子を変換し
て電気信号に戻す。
【００５１】本発明は現在知られている好適な実施例に
結び付けて詳細に説明したが、本発明はこのような開示
した実施例に限定されないことは明らかである。むし
ろ、多数の変更、修正、代案、あるいは以上に記述して
いないが本発明の範疇に属する等価な装置が含まれるよ
うに、本発明を変形することができる。従って本発明は
以上の記述によっては限定されず、請求項の範囲のみに
よって限定される。
結び付けて詳細に説明したが、本発明はこのような開示
した実施例に限定されないことは明らかである。むし
ろ、多数の変更、修正、代案、あるいは以上に記述して
いないが本発明の範疇に属する等価な装置が含まれるよ
うに、本発明を変形することができる。従って本発明は
以上の記述によっては限定されず、請求項の範囲のみに
よって限定される。
【図１】 本発明により形成した接触メタライゼーショ
ンを有する電界吸収モールドレーザ（ＥＭＬ）の部分断
面図である。
ンを有する電界吸収モールドレーザ（ＥＭＬ）の部分断
面図である。
【図２】 本発明による多層接触メタライゼーションを
形成する方法のブロック図である。
形成する方法のブロック図である。
【図３】 本発明による多層接触メタライゼーション形
成の初期段階での半導体構造の部分断面図である。
成の初期段階での半導体構造の部分断面図である。
【図４】 メタライゼーション形成の後期段階での、図
３の構造の部分断面図である。
３の構造の部分断面図である。
【図５】 メタライゼーション形成の後期段階での、図
３及び図４の構造の部分断面図である。
３及び図４の構造の部分断面図である。
【図６】 メタライゼーション形成の後期段階での、図
３から図５までの構造の部分断面図である。
３から図５までの構造の部分断面図である。
【図７】 従来法のエージング特性と、本発明による多
層接触メタライゼーションの特性とを比較した劣化率の
グラフである。
層接触メタライゼーションの特性とを比較した劣化率の
グラフである。
【図８】 本発明により形成した電子光学通信システム
を図式的に示す図である。
を図式的に示す図である。
３ Ｅｐｉ（エピタキシー） １０ 電界吸収変調レーザ １２ ＤＦＢレーザセクション １４ トレンチ １６ ＥＡ変調セクション １８ 格子 ２２ アクティブＭＱＷ層 ２４ 接触メタライゼーションセクション ２６ 保護膜層 ２８ クラッド層 ３２ バッファ層 ３４ 半導体基板 ３８ 障壁層 １５４ 半導体材料 １５６ 清浄表面 １６０ 多重層ゲッタリング接触メタライゼーション １６２ 第４メタライゼーション層 １６４ 第３メタライゼーション層 １６６ 第２メタライゼーション層 １６８ 第１メタライゼーション層 １７２ 第３反応層 １７４ 第２反応層 １７６ 第１反応層 ２００ 最終的メタライゼーション ２１０ 障壁メタライゼーション ２１２ 金属層 ２１４ 金属層 ２１６ 金属層 ２２０ 機械的／ボンディングメタライゼーション ２２２ 金属層 ２２４ 金属層 ２２６ 金属層 ２５０ 通信システム ２５２ 半導体レーザ ２５４ 光ファイバリンク ２５６ レーザ信号レシーバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グスタフ イー ダーキッツ ジュニア アメリカ合衆国 ニュージャージー州 ニ ュー プロビデンス ホームズ オーヴァ ル 55 (72)発明者 ウィリアム アール ヘフナー アメリカ合衆国 ペンシルヴェニア州 シ ンキング スプリング レーバー ブリッ ジ ロード 478 (72)発明者 パットマン パラヤンタール アメリカ合衆国 ニュージャージー州 ク リントン タウンシップ ワイルドフラワ ー コート ３ (72)発明者 パトリック ジェイ キャロル アメリカ合衆国 ペンシルヴェニア州 フ リートウッド ブルックフィールド ドラ イヴ 40 (72)発明者 ランジャニ シー ムシアー アメリカ合衆国 ペンシルヴェニア州 ア レンタウン ウインダーメーア アヴェニ ュー 189 Ｆターム(参考） 4M104 AA04 BB04 BB09 BB13 BB36 BB39 DD34 DD79 DD83 DD88 DD99 FF13 GG04 HH10 HH15 5F073 AA74 CA07 CB07 CB19 CB22
Claims (115)
- 【請求項１】 半導体保護膜層と；該保護膜層上に形成
された、複数の金属層を具えた低浸透の電気的接触とを
具えて、 前記複数の金属層の少なくとも１つが前記保護膜層と反
応して、移動性不純物及び自己侵入物が前記保護膜層か
ら除去されるようにしたことを特徴とする多層ゲッタリ
ングの接触メタライゼーション。 - 【請求項２】 前記金属層がアニールした層であること
を特徴とする請求項１に記載の接触メタライゼーショ
ン。 - 【請求項３】 前記金属層が電子ビーム蒸着した層であ
ることを特徴とする請求項１に記載の接触メタライゼー
ション。 - 【請求項４】 前記保護膜層が亜鉛でドーピングした化
合物半導体であることを特徴とする請求項１に記載の接
触メタライゼーション。 - 【請求項５】 前記保護膜層が炭素でドーピングした化
合物半導体であることを特徴とする請求項１に記載の接
触メタライゼーション。 - 【請求項６】 前記保護膜層がインジウム、ガリウム、
及びヒ素を含み、亜鉛でドーピングした化合物半導体で
あることを特徴とする請求項１に記載の接触メタライゼ
ーション。 - 【請求項７】 前記保護膜層がインジウム、ガリウム、
及びヒ素を含み、炭素でドーピングした化合物半導体で
あることを特徴とする請求項１に記載の接触メタライゼ
ーション。 - 【請求項８】 前記保護膜層が約30nmから約500nmの厚
さを有することを特徴とする請求項１に記載の接触メタ
ライゼーション。 - 【請求項９】 前記保護膜層が約30nm以上かつ約200nm
以下の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の
接触メタライゼーション。 - 【請求項１０】 前記保護膜層が約50nmの厚さを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の接触メタライゼーシ
ョン。 - 【請求項１１】 前記複数の金属層が、少なくとも１層
の金と、少なくとも１層の低電気陰性度の金属と、少な
くとも１層の高電気陰性度の金属とを含むことを特徴と
する請求項１に記載の接触メタライゼーション。 - 【請求項１２】 前記複数の金属層が、前記保護膜層上
に形成された金の第１層と、該第１層上に形成されたチ
タニウムの第２層と、該第２層上に形成されたプラチナ
の第３層と、該第３層上に形成された金の第４層とを含
むことを特徴とする請求項１に記載の接触メタライゼー
ション。 - 【請求項１３】 前記第１層が前記保護膜層と反応し、
前記第２層が前記保護膜層、前記第１層、及び前記第３
層と反応することを特徴とする請求項１２に記載の接触
メタライゼーション。 - 【請求項１４】 前記第１層が約1nmから約11nmの厚さ
を有し、前記第２層が約30nmから約70nmの厚さを有し、
前記第３層が約30nmから約70nmの厚さを有し、前記第４
層が約50nmから約300nmの厚さを有することを特徴とす
る請求項１２に記載の接触メタライゼーション。 - 【請求項１５】 前記保護膜層が前記少なくとも１つの
金属層と反応して、これにより前記複数の金属層が、少
なくとも金及びインジウムを含有する第１層と、少なく
ともチタニウム及び金を含有する第２層を含むようにし
たことを特徴とする請求項１に記載の接触メタライゼー
ション。 - 【請求項１６】 前記移動性不純物が亜鉛を含むことを
特徴とする請求項１に記載の接触メタライゼーション。 - 【請求項１７】 前記自己侵入物がインジウムまたはガ
リウムの原子を含むことを特徴とする請求項１に記載の
接触メタライゼーション。 - 【請求項１８】 前記移動性不純物及び自己侵入物が、
銅、亜鉛、インジウム、及びガリウムから選択した群の
うちの少なくとも１つの群の原子を含むことを特徴とす
る請求項１に記載の接触メタライゼーション。 - 【請求項１９】 前記複数の金属層の上に形成され、低
電気陰性度の金属の第１障壁層と、高電気陰性度の金属
の第２障壁層と、Auの第３障壁層とを含む障壁メタライ
ゼーションをさらに具えていることを特徴とする請求項
１に記載の接触メタライゼーション。 - 【請求項２０】 前記障壁メタライゼーション上に形成
され、Auの第１ボンディング層と、Ptの第２ボンディン
グ層と、Auの第３ボンディング層とを含むボンディング
メタライゼーションをさらに具えていることを特徴とす
る請求項１９に記載の接触メタライゼーション。 - 【請求項２１】 複数の半導体デバイス層を含む半導体
デバイスと；前記複数のデバイス層上に形成され、 半導体保護膜層と；該保護膜層上に形成され、複数の金
属層を含む低浸透の電気的接触とを具えた少なくとも１
つの多層ゲッタリングの接触メタライゼーションとを具
えて、 前記複数の金属層の少なくとも１つが前記保護膜層と反
応して、移動性不純物及び自己侵入物が前記保護膜層か
ら除去されるようにしたことを特徴とする光電子集積回
路。 - 【請求項２２】 前記金属層がアニールした層であるこ
とを特徴とする請求項２１に記載の光電子集積回路。 - 【請求項２３】 前記金属層が電子ビーム蒸着した層で
あることを特徴とする請求項２１に記載の光電子集積回
路。 - 【請求項２４】 前記保護膜層が亜鉛でドーピングした
化合物半導体であることを特徴とする請求項２１に記載
の光電子集積回路。 - 【請求項２５】 前記保護膜層が炭素でドーピングした
化合物半導体であることを特徴とする請求項２１に記載
の光電子集積回路。 - 【請求項２６】 前記保護膜層がインジウム、ガリウ
ム、及びヒ素を含み、亜鉛でドーピングした化合物半導
体であることを特徴とする請求項２１に記載の光電子集
積回路。 - 【請求項２７】 前記保護膜層がインジウム、ガリウ
ム、及びヒ素を含み、炭素でドーピングした化合物半導
体であることを特徴とする請求項２１に記載の光電子集
積回路。 - 【請求項２８】 前記保護膜層が約30nmから約500nmの
間の厚さを有することを特徴とする請求項２１に記載の
光電子集積回路。 - 【請求項２９】 前記保護膜層が約30nm以上かつ約200n
m以下の厚さを有することを特徴とする請求項２１に記
載の光電子集積回路。 - 【請求項３０】 前記保護膜層が約50nmの厚さを有する
ことを特徴とする請求項２１に記載の光電子集積回路。 - 【請求項３１】 前記複数の金属層が、少なくとも１層
の金と、少なくとも１層の低電気陰性度の金属と、少な
くとも１層の高電気陰性度の金属とを含むことを特徴と
する請求項２１に記載の光電子集積回路。 - 【請求項３２】 前記複数の金属層が、前記保護膜層上
に形成された金の第１層と、該第１層上に形成されたの
チタニウムの第２層と、該第２層上に形成されたプラチ
ナの第３層と、該第３層上に形成された金の第４層とを
含むことを特徴とする請求項２１に記載の光電子集積回
路。 - 【請求項３３】 前記第１層が前記保護膜層と反応し、
前記第２層が前記保護膜層、前記第１層、及び前記第３
層と反応することを特徴とする請求項３２に記載の光電
子集積回路。 - 【請求項３４】 前記第１層が約1nmから約11nmの厚さ
を有し、前記第２層が約30nmから約70nmの厚さを有し、
第３層が約30nmから約70nmの厚さを有し、第４層が約50
nmから約300nmの厚さを有することを特徴とする請求項
３２に記載の光電子集積回路。 - 【請求項３５】 前記保護膜層が前記少なくとも１つの
金属層と反応して、これにより前記複数の金属層が、少
なくとも金及びインジウムを含有する第１層と、少なく
ともチタニウム及び金を含有する第２層とを含むように
したことを特徴とする請求項２１に記載の光電子集積回
路。 - 【請求項３６】 前記移動性不純物が亜鉛を含むことを
特徴とする請求項２１に記載の光電子集積回路。 - 【請求項３７】 前記自己侵入物がインジウムまたはガ
リウムの原子を含むことを特徴とする請求項２１に記載
の光電子集積回路。 - 【請求項３８】 前記移動性不純物及び自己侵入物が、
銅、亜鉛、インジウム、及びガリウムから選択した群の
うちの少なくとも１つの群の原子を含むことを特徴とす
る請求項２１に記載の光電子集積回路。 - 【請求項３９】 前記複数の金属層上に形成され、低電
気陰性度の金属の第１障壁層と、高電気陰性度の金属の
第２障壁層と、金の第３障壁層とを含む障壁メタライゼ
ーションをさらに具えていることを特徴とする請求項２
１に記載の光電子集積回路。 - 【請求項４０】 前記障壁上に形成され、Auの第１ボン
ディング層と、Ptの第２ボンディング層と、Auの第３ボ
ンディング層とを具えたボンディングメタライゼーショ
ンをさらに具えていることを特徴とする請求項３９に記
載の光電子集積回路。 - 【請求項４１】 複数の半導体デバイス層を具えた多重
量子井戸半導体デバイスと；前記複数のデバイス層上に
形成され、 半導体保護膜層と；該保護膜層上に形成され、複数の金
属層を含む低浸透性の電気的接触とを具えた少なくとも
１つの多重ゲッタリングの接触メタライゼーションとを
具えて、 前記複数の金属層の少なくとも１つが前記保護膜層と反
応して、移動性不純物及び自己侵入物が前記保護膜層か
ら除去されるようにしたことを特徴とする多重量子井戸
の半導体レーザ。 - 【請求項４２】 前記金属層がアニールした層であるこ
とを特徴とする請求項４１に記載のレーザ。 - 【請求項４３】 前記金属層が電子ビーム蒸着した層で
あることを特徴とする請求項４１に記載のレーザ。 - 【請求項４４】 前記保護膜層が亜鉛でドーピングした
化合物半導体であることを特徴とする請求項４１に記載
のレーザ。 - 【請求項４５】 前記保護膜層が炭素でドーピングした
化合物半導体であることを特徴とする請求項４１に記載
のレーザ。 - 【請求項４６】 前記保護膜層がインジウム、ガリウ
ム、及びヒ素を含み、亜鉛でドーピングした化合物半導
体であることを特徴とする請求項４１に記載のレーザ。 - 【請求項４７】 前記保護膜層がインジウム、ガリウ
ム、及びヒ素を含み、炭素でドーピングした化合物半導
体であることを特徴とする請求項４１に記載のレーザ。 - 【請求項４８】 前記保護膜層が約30nmから約500nmの
厚さを有することを特徴とする請求項４１に記載のレー
ザ。 - 【請求項４９】 前記保護膜層が約30nm以上かつ約200n
m以下の厚さを有することを特徴とする請求項４１に記
載のレーザ。 - 【請求項５０】 前記保護膜層が約50nmの厚さを有する
ことを特徴とする請求項４１に記載のレーザ。 - 【請求項５１】 前記複数の金属層が、少なくとも１層
の金と、少なくとも１層の低電気陰性度の金属と、少な
くとも１層の高電気陰性度の金属とを含むことを特徴と
する請求項４１に記載のレーザ。 - 【請求項５２】 前記複数の金属層が、前記保護膜層上
に形成された金の第１層と、該第１層上に形成されたチ
タニウムの第２層と、該第２層上に形成されたプラチナ
の第３層と、該第３層上に形成された金の第４層とを具
えていることを特徴とする請求項４１に記載のレーザ。 - 【請求項５３】 前記第１層が前記保護膜層と反応し、
前記第２層が前記保護膜層、前記第１層、及び前記第３
層と反応することを特徴とする請求項５２に記載のレー
ザ。 - 【請求項５４】 前記１層が約1nmから約11nmの厚さを
有し、前記第２層が約30nmから約70nmの厚さを有し、前
記第３層が約30nmから約70nmの厚さを有し、前記第４層
が約50nmから約300nmの厚さを有することを特徴とする
請求項５２に記載のレーザ。 - 【請求項５５】 前記保護膜層が前記少なくとも１つの
金属層と反応して、これにより前記複数の金属層が、少
なくとも金及びインジウムを含有する第１層と、少なく
ともチタニウム及び金を含有する第２層とを含むように
したことを特徴とする請求項４１に記載のレーザ。 - 【請求項５６】 前記移動性不純物が亜鉛を含むことを
特徴とする請求項４１に記載のレーザ。 - 【請求項５７】 前記自己侵入物がインジウムまたはガ
リウムの原子を含むことを特徴とする請求項４１に記載
のレーザ。 - 【請求項５８】 前記移動性不純物及び自己侵入物が、
銅、亜鉛、インジウム、及びガリウムから選択した群の
うちの少なくとも１つの群の原子を含むことを特徴とす
る請求項４１に記載のレーザ。 - 【請求項５９】 前記複数の金属層上に形成され、低電
気陰性度の金属の第１障壁層と、高電気陰性度金属の第
２障壁層と、Auの第３障壁層とを具えた障壁メタライゼ
ーションさらに具えていることを特徴とする請求項４１
に記載のレーザ。 - 【請求項６０】 前記障壁メタライゼーション上に形成
され、Auの第１ボンディング層と、Ptの第２ボンディン
グ層と、Auの第３ボンディング層とを具えたボンディン
グメタライゼーションをさらに具えていることを特徴と
する請求項５９に記載のレーザ。 - 【請求項６１】 複数の半導体デバイス層を具えた電界
吸収変調半導体デバイスと；前記複数のデバイス層上に
形成され、 半導体保護膜層と；前記保護膜層上に形成され、複数の
金属層を具えた低浸透性の電気接触とを具えた少なくと
も１つの多層ゲッタリングの接触メタライゼーションと
を具え、前記複数の金属層の少なくとも１つが前記保護
膜層と反応して、移動性不純物及び自己侵入物が前記保
護膜層から除去されるようにしたことを特徴とする電界
吸収変調レーザ（ＥＭＬ）。 - 【請求項６２】 前記金属層がアニールした層であるこ
とを特徴とする請求項６１に記載のレーザ。 - 【請求項６３】 前記金属層が電子ビーム蒸着した層で
あることを特徴とする請求項６１に記載のレーザ。 - 【請求項６４】 前記保護膜層が亜鉛でドーピングした
化合物半導体であることを特徴とする請求項６１に記載
のレーザ。 - 【請求項６５】 前記保護膜層が炭素でドーピングした
化合物半導体であることを特徴とする請求項６１に記載
のレーザ。 - 【請求項６６】 前記保護膜層がインジウム、ガリウ
ム、及びヒ素を含み、亜鉛でドーピングした半導体化合
物であることを特徴とする請求項６１に記載のレーザ。 - 【請求項６７】 前記保護膜層がインジウム、ガリウ
ム、及びヒ素を含み、炭素でドーピングした半導体化合
物であることを特徴とする請求項６１に記載のレーザ。 - 【請求項６８】 前記保護膜層が約30nmから約500nmの
厚さを有することを特徴とする請求項６１に記載のレー
ザ。 - 【請求項６９】 前記保護膜層が約30nm以上かつ約200n
m以下の厚さを有することを特徴とする請求項６１に記
載のレーザ。 - 【請求項７０】 前記保護膜層が約50nmの厚さを有する
ことを特徴とする請求項６１に記載のレーザ。 - 【請求項７１】 前記複数の金属層が、少なくとも１層
の金と、少なくとも１層の低電気陰性度の金属と、少な
くとも１層の高電気陰性度の金属とを含むことを特徴と
する請求項６１に記載のレーザ。 - 【請求項７２】 前記複数の金属層が、前記保護膜層上
に形成された金の第１層と、該第１層上に形成されたチ
タニウムの第２層と、該第２層上に形成されたプラチナ
の第３層と、該第３層上に形成された金の第４層とを具
えていることを特徴とする請求項６１に記載のレーザ。 - 【請求項７３】 前記第１層が前記保護膜層と反応し、
前記第２層が前記保護膜層、前記第１層、及び前記第３
層と反応することを特徴とする請求項７２に記載のレー
ザ。 - 【請求項７４】 前記第１層が約1nmから約11nmの厚さ
を有し、前記第２層が約30nmから約70nmの厚さを有し、
前記第３層が約30nmから約70nmの厚さを有し、前記第４
層が約50nmから約300nmの厚さを有することを特徴とす
る請求項７２に記載のレーザ。 - 【請求項７５】 前記保護膜層が前記少なくとも１つの
金属層と反応して、これにより前記複数の金属層が、少
なくとも金およびインジウムを含有する第１層と、少な
くともチタニウム及び金を含有する第２層とを含むよう
にしたことを特徴とする請求項６１に記載のレーザ。 - 【請求項７６】 前記移動性不純物が亜鉛を含むことを
特徴とする請求項６１に記載のレーザ。 - 【請求項７７】 前記自己侵入物がインジウムまたはガ
リウムの原子を含むことを特徴とする請求項６１に記載
のレーザ。 - 【請求項７８】 前記移動性不純物及び自己侵入物が、
銅、亜鉛、インジウム、及びガリウムから選択した群の
うちの少なくとも１つの群の原子を含むことを特徴とす
る請求項６１に記載のレーザ。 - 【請求項７９】 前記複数の金属層上に形成され、低電
気陰性度の金属の第１障壁層と、高電気陰性度の金属の
第２障壁層と、Auの第３障壁層とを具えた障壁メタライ
ゼーションを具えていることを特徴とする請求項６１に
記載のレーザ。 - 【請求項８０】 前記障壁メタライゼーション上に形成
され、Auの第１ボンディング層と、Ptの第２ボンディン
グ層と、Auの第３ボンディング層とを具えたボンディン
グメタライゼーションをさらに具えていることを特徴と
する請求項７９に記載のレーザ。 - 【請求項８１】 半導体レーザと；光電子レシーバと；
前記レーザと前記レシーバとを接続する光リンクとを具
え、 前記レーザ、前記リンク、及び前記レシーバの少なくと
も１つが、 半導体保護膜層と；該保護膜層上に形成され、複数の金
属層を具えた低浸透性の電気接触とを具えた多層ゲッタ
リングの接触メタライゼーションを具えて、 前記複数の金属層の少なくとも１つが前記保護膜層と反
応して、移動性不純物及び自己侵入物が前記保護膜層か
ら除去されるようにしたことを特徴とする光電子通信シ
ステム。 - 【請求項８２】 前記金属層がアニールした層であるこ
とを特徴とする請求項８１に記載のシステム。 - 【請求項８３】 前記金属層が電子ビーム蒸着した層で
あることを特徴とする請求項８１に記載のシステム。 - 【請求項８４】 前記保護膜層が亜鉛でドーピングした
化合物半導体であることを特徴とする請求項８１に記載
のシステム。 - 【請求項８５】 前記保護膜層が炭素でドーピングした
化合物半導体であることを特徴とする請求項８１に記載
のシステム。 - 【請求項８６】 前記保護膜層がインジウム、ガリウ
ム、及びヒ素を含み、亜鉛でドーピングした化合物半導
体であることを特徴とする請求項８１に記載のシステ
ム。 - 【請求項８７】 前記保護膜層がインジウム、ガリウ
ム、及びヒ素を含み、炭素でドーピングした化合物半導
体であることを特徴とする請求項８１に記載のシステ
ム。 - 【請求項８８】 前記保護膜層が約30nmから約500nmの
厚さを有することを特徴とする請求項８１に記載のシス
テム。 - 【請求項８９】 前記保護膜層が約30nm以上かつ約200n
m以下の厚さを有することを特徴とする請求項８１に記
載のシステム。 - 【請求項９０】 前記保護膜層が約50nmの厚さを有する
ことを特徴とする請求項８１に記載のシステム。 - 【請求項９１】 前記複数の金属層が、少なくとも１層
の金と、少なくとも１層の低電気陰性度の金属と、少な
くとも１層の高電気陰性度の金属とを具えていることを
特徴とする請求項８１に記載のシステム。 - 【請求項９２】 前記複数の金属層が、前記保護膜層上
に形成した金の第１層と、該第１層上に形成したチタニ
ウムの第２層と、該第２層上に形成したプラチナの第３
層と、該第３層上に形成した金の第４層とを具えている
ことを特徴とする請求項８１に記載のシステム。 - 【請求項９３】 前記第１層が前記保護膜層と反応し、
前記第２層が前記保護膜層、前記第１層、及び前記第３
層と反応することを特徴とする請求項９２に記載のシス
テム。 - 【請求項９４】 前記第１層が約1nmから約11nmの厚さ
を有し、前記第２層が約30nmから約70nmの厚さを有し、
前記第３層が約30nmから約70nmの厚さを有し、前記第４
層が約50nmから約300nmの厚さを有することを特徴とす
る請求項９２に記載のシステム。 - 【請求項９５】 前記保護膜層が前記少なくとも１つの
金属層と反応して、これにより前記複数の金属層が、少
なくとも金及びインジウムを含有する第１層と、少なく
ともチタニウム及び金を含有する第２層とを含むように
したことを特徴とする請求項８１に記載のシステム。 - 【請求項９６】 前記移動性不純物が亜鉛であることを
特徴とする請求項８１に記載のシステム。 - 【請求項９７】 前記自己侵入物がインジウムまたはガ
リウムの原子を含むことを特徴とする請求項８１に記載
のシステム。 - 【請求項９８】 前記移動性不純物及び前記自己侵入物
が、銅、亜鉛、インジウム、及びガリウムから選択した
群のうちの少なくとも１つの群の原子を含むことを特徴
とする請求項８１に記載のシステム。 - 【請求項９９】 前記複数の金属層上に形成され、低電
気陰性度の金属の第１障壁層と、高電気陰性度の金属の
第２障壁層と、Auの第３障壁層とを具えている障壁メタ
ライゼーションをさらに具えていることを特徴とする請
求項８１に記載のシステム。 - 【請求項１００】 前記障壁メタライゼーション上に形
成され、Auの第１ボンディング層と、Ptの第２ボンディ
ング層と、Auの第３ボンディング層とを具えたボンディ
ングメタライゼーションをさらに具えていることを特徴
とする請求項９９に記載のシステム。 - 【請求項１０１】 保護膜層を有するレーザ半導体デバ
イスにおける多層ゲッタリングの接触メタライゼーショ
ンを生産する方法において、 前記保護膜層上に絶縁障壁層を形成する操作と；前記保
護膜層の一部分を露光するためのパターンに従って、前
記絶縁障壁層の一部分を除去する操作と；前記保護膜層
の露光部分の上に、複数の純金属層を形成する操作とを
具え、該金属層の少なくとも１つが前記保護膜層内に存
在する移動性不純物及び自己侵入物をゲッターすること
が可能であり、 前記複数の純金属層を加熱して、少なくとも前記保護膜
層内にある移動性不純物及び自己侵入物が前記複数の純
金属層内にゲッターされるようにする操作を具えている
ことを特徴とする多層ゲッタリングの接触メタライゼー
ションの生産方法。 - 【請求項１０２】 前記絶縁障壁層の形成が酸化物また
は窒化物を用いた前記障壁層の形成を含むことを特徴と
する請求項１０１に記載の方法。 - 【請求項１０３】 前記純金属層の形成が真空中での電
子ビーム蒸着を含むことを特徴とする請求項１０１に記
載の方法。 - 【請求項１０４】 前記加熱の操作が、前記金属層を摂
氏約350度の温度で、約0.25分間から約7分間加熱するこ
とを含むことを特徴とする請求項１０１に記載の方法。 - 【請求項１０５】 前記純金属層の形成が、少なくとも
１層の金、少なくとも１層の低電気陰性度の金属、及び
少なくとも１層の高電気陰性度の金属を形成することを
含むことを特徴とする請求項１０１に記載の方法。 - 【請求項１０６】 前記純金属層の形成が、前記保護膜
層上に金の第１層を形成し、該第１層上にチタニウムの
第２層を形成し、該第２層上にプラチナの第３層を形成
し、該第３層上に金の第４層を形成することを含むこと
を特徴とする請求項１０１に記載の方法。 - 【請求項１０７】 前記第１層を前記保護膜層と反応さ
せ、前記第２層を前記保護膜層、前記第１層、及び前記
第３層と反応させることを特徴とする請求項１０６に記
載の方法。 - 【請求項１０８】 前記第１、第２、第３、及び第４層
の形成が、前記第１層を約1nmから約11nmの厚さに形成
し、前記第２層を約30nmから約70nmの厚さに形成し、前
記第３層を約30nmから約70nmの厚さに形成し、前記第４
層を約50nmから約300nmの厚さに形成することを含むこ
とを特徴とする請求項１０６に記載の方法。 - 【請求項１０９】 前記保護膜層を前記複数の金属層と
反応させて、少なくとも第１層及び第２層を形成し、該
第１層が少なくとも金及びインジウムを含有し、該第２
層が少なくともチタニウム及び金を含有することを特徴
とする請求項１０１に記載の方法。 - 【請求項１１０】 前記金属層を被制御量の前記保護膜
層と反応させ、該被制御量を、前記保護膜層上に形成し
た前記金属層の厚さ、前記金属層を加熱する時間、及び
前記金属層を加熱する温度によって決定することを特徴
とする請求項１０１に記載の方法。 - 【請求項１１１】 前記加熱の操作によって、少なくと
も亜鉛を含む移動性不純物がゲッターされるようにした
ことを特徴とする請求項１０１に記載の方法。 - 【請求項１１２】 前記加熱の操作によって、少なくと
もインジウムまたはガリウムの原子を含む自己侵入物が
ゲッターされるようにしたことを特徴とする請求項１０
１に記載の方法。 - 【請求項１１３】 前記加熱の操作によって、銅、亜
鉛、インジウム、及びガリウムで構成される群のうちの
少なくとも１つの群の原子を含む移動性不純物及び自己
侵入物がゲッターされるようにしたことを特徴とする請
求項１０１に記載の方法。 - 【請求項１１４】 低電気陰性度の金属の第１障壁層、
高電気陰性度の金属の第２障壁層、及びAuの第３障壁層
を具えた障壁メタライゼーションを、前記複数の金属層
上に形成することをさらに具えていることを特徴とする
請求項１０１に記載の方法。 - 【請求項１１５】 Auの第１ボンディング層、Ptの第２
ボンディング層、及びAuの第３ボンディング層を具えた
ボンディングメタライゼーションを、前記障壁メタライ
ゼーション上に形成することをさらに具えていることを
特徴とする請求項１１４に記載の方法。
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