JP2002261044A - 半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法および半導体装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 オーミック電極の合金層の電極表面への露出
を防止する。 【解決手段】 熱処理によりオーミック電極１０を形成
する半導体装置の製造方法において、ＧａＡｓ基板１１
上に、ＡｕＧｅ層１２、Ｎｉ層１３、Ｔｉ層１４を順次
積層し、熱処理を施す構成にした。これにより、熱処理
後に形成されるＡｕＧａ領域１５およびＮｉＡｓ領域１
６の合金層が、この合金層上のＴｉ層１４により表面を
覆われるので、合金層、特にＮｉＡｓ領域１６が表面に
露出することがない。したがって、後のウェット処理で
のＮｉＡｓ領域１６の選択的なエッチングによる凹部の
発生がなく、オーミック電極１０の表面が平滑に保たれ
る。これにより、コンタクトホールにおける配線金属の
段切れ、発生した凹部への残渣の残留を防止でき、良好
な特性のコンタクトを得ることができる。
を防止する。 【解決手段】 熱処理によりオーミック電極１０を形成
する半導体装置の製造方法において、ＧａＡｓ基板１１
上に、ＡｕＧｅ層１２、Ｎｉ層１３、Ｔｉ層１４を順次
積層し、熱処理を施す構成にした。これにより、熱処理
後に形成されるＡｕＧａ領域１５およびＮｉＡｓ領域１
６の合金層が、この合金層上のＴｉ層１４により表面を
覆われるので、合金層、特にＮｉＡｓ領域１６が表面に
露出することがない。したがって、後のウェット処理で
のＮｉＡｓ領域１６の選択的なエッチングによる凹部の
発生がなく、オーミック電極１０の表面が平滑に保たれ
る。これにより、コンタクトホールにおける配線金属の
段切れ、発生した凹部への残渣の残留を防止でき、良好
な特性のコンタクトを得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に熱処理による合金化にてオーミック電極
を形成する半導体装置の製造方法に関する。
法に関し、特に熱処理による合金化にてオーミック電極
を形成する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置では、トランジスタ間の配線
を形成するために、ソース／ドレインなどを形成してい
る半導体基板やゲート電極に通じるコンタクトホールが
形成される。
を形成するために、ソース／ドレインなどを形成してい
る半導体基板やゲート電極に通じるコンタクトホールが
形成される。
【０００３】しかし、コンタクトホール内に形成した配
線金属とコンタクトホールの底部との間は、金属／半導
体界面を有しているため、ショットキ障壁が生じ、オー
ミックコンタクトをとるのが難しい。そこで、バリアハ
イトを低くする工夫や、基板の不純物濃度を上げてキャ
リアをトンネルさせるなどの方法によりオーミック電極
を形成し、オーミックコンタクトを得る方法が採られて
いる。
線金属とコンタクトホールの底部との間は、金属／半導
体界面を有しているため、ショットキ障壁が生じ、オー
ミックコンタクトをとるのが難しい。そこで、バリアハ
イトを低くする工夫や、基板の不純物濃度を上げてキャ
リアをトンネルさせるなどの方法によりオーミック電極
を形成し、オーミックコンタクトを得る方法が採られて
いる。
【０００４】例えば、Ｎｉ−ＡｕＧｅ／ＧａＡｓで示さ
れる化合物半導体では、Ｎ型のガリウムヒ素（ＧａＡ
ｓ）基板上に、金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）合金および
ニッケル（Ｎｉ）の多層金属膜を順次積層した後、熱処
理を施すことにより、積層したＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、お
よびＧａＡｓ基板を合金化してオーミック電極を形成す
る方法が採られている。この方法では、ＡｕＧｅ層とＧ
ａＡｓ基板とが合金化する際に、ＧａＡｓ基板中のガリ
ウム（Ｇａ）が上方拡散して金ガリウム（ＡｕＧａ）領
域を形成するとともに、ＡｕＧｅ層中のゲルマニウム
（Ｇｅ）が下方拡散してＧａＡｓ中のＧａが抜けた空孔
にＧｅが置き換わりドナー不純物となるため、ＧａＡｓ
基板表面に高い濃度のＮ型不純物のＮ+層が形成され
る。これにより、ＡｕＧａ領域中の金（Ａｕ）とＧａＡ
ｓ基板との間に形成されるショットキ障壁が極めて低く
なり、電子はトンネルにより障壁をほとんど自由に通過
することができるようになるため、オーミックコンタク
トを得ることができるようになる。ここで、ＧａＡｓ基
板からＧａが上方拡散する過程において過剰となったヒ
素（Ａｓ）がＡｕＧａ中に存在すると、ＡｕＧａの表面
状態が荒れるほか、ＡｕＧａとＡｓとの間に抵抗を生じ
るため、Ｎｉ層中のＮｉがニッケルヒ素（ＮｉＡｓ）と
して膜中に取り込まれてＮｉＡｓ領域を形成し、オーミ
ックコンタクトの抵抗上昇を防いでいる。
れる化合物半導体では、Ｎ型のガリウムヒ素（ＧａＡ
ｓ）基板上に、金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）合金および
ニッケル（Ｎｉ）の多層金属膜を順次積層した後、熱処
理を施すことにより、積層したＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、お
よびＧａＡｓ基板を合金化してオーミック電極を形成す
る方法が採られている。この方法では、ＡｕＧｅ層とＧ
ａＡｓ基板とが合金化する際に、ＧａＡｓ基板中のガリ
ウム（Ｇａ）が上方拡散して金ガリウム（ＡｕＧａ）領
域を形成するとともに、ＡｕＧｅ層中のゲルマニウム
（Ｇｅ）が下方拡散してＧａＡｓ中のＧａが抜けた空孔
にＧｅが置き換わりドナー不純物となるため、ＧａＡｓ
基板表面に高い濃度のＮ型不純物のＮ+層が形成され
る。これにより、ＡｕＧａ領域中の金（Ａｕ）とＧａＡ
ｓ基板との間に形成されるショットキ障壁が極めて低く
なり、電子はトンネルにより障壁をほとんど自由に通過
することができるようになるため、オーミックコンタク
トを得ることができるようになる。ここで、ＧａＡｓ基
板からＧａが上方拡散する過程において過剰となったヒ
素（Ａｓ）がＡｕＧａ中に存在すると、ＡｕＧａの表面
状態が荒れるほか、ＡｕＧａとＡｓとの間に抵抗を生じ
るため、Ｎｉ層中のＮｉがニッケルヒ素（ＮｉＡｓ）と
して膜中に取り込まれてＮｉＡｓ領域を形成し、オーミ
ックコンタクトの抵抗上昇を防いでいる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のオーミ
ック電極の形成方法では、次に示すような問題点があ
る。
ック電極の形成方法では、次に示すような問題点があ
る。
【０００６】図４は従来のオーミック電極の形成方法を
示す図であり、（ａ）は熱処理前、（ｂ）は熱処理後、
（ｃ）はウェット処理後、（ｄ）は配線形成後のオーミ
ック電極の断面図を示している。
示す図であり、（ａ）は熱処理前、（ｂ）は熱処理後、
（ｃ）はウェット処理後、（ｄ）は配線形成後のオーミ
ック電極の断面図を示している。
【０００７】図４（ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板１
０１上にＡｕＧｅ層１０２、Ｎｉ層１０３を順次積層
し、これに熱処理を施して合金化し、オーミック電極を
形成する。このとき、図４（ｂ）に示すように、合金層
内ではＡｕＧａを主成分とするＡｕＧａ領域１０４とＮ
ｉＡｓを主成分とするＮｉＡｓ領域１０５とが分離して
形成される。そのため、ＡｕＧａ領域１０４およびＮｉ
Ａｓ領域１０５が合金層内に散在し、オーミック電極表
面ではそれぞれの領域が露出する。オーミック電極形成
以降には、シリコン窒化膜１０６などの層間絶縁膜を堆
積した後、コンタクトホール形成工程に進む。コンタク
トホール形成工程では、レジスト剥離や洗浄などで、ウ
ェット処理や水洗などが行われる。このとき、オーミッ
ク電極表面にＡｕＧａ領域１０４とＮｉＡｓ領域１０５
とが分離して存在すると、水をはじめとする極性溶媒中
で、イオン化傾向の差に起因する電気化学反応が起こ
り、ＮｉＡｓ領域１０５が選択的にエッチングされ、図
４（ｃ）に示すような凹部１０７が発生する。この凹部
１０７の大きさによっては、コンタクトホールへの配線
形成の際、図４（ｄ）に示すように、形成した配線金属
１０８に段切れを発生するといった問題点があった。ま
た、凹部１０７にレジスト残渣や、シリコン窒化膜１０
６のエッチング残渣が残留物１０９として残り、汚染物
質となってコンタクトホールにおける接触抵抗を上昇さ
せるといった問題点があった。
０１上にＡｕＧｅ層１０２、Ｎｉ層１０３を順次積層
し、これに熱処理を施して合金化し、オーミック電極を
形成する。このとき、図４（ｂ）に示すように、合金層
内ではＡｕＧａを主成分とするＡｕＧａ領域１０４とＮ
ｉＡｓを主成分とするＮｉＡｓ領域１０５とが分離して
形成される。そのため、ＡｕＧａ領域１０４およびＮｉ
Ａｓ領域１０５が合金層内に散在し、オーミック電極表
面ではそれぞれの領域が露出する。オーミック電極形成
以降には、シリコン窒化膜１０６などの層間絶縁膜を堆
積した後、コンタクトホール形成工程に進む。コンタク
トホール形成工程では、レジスト剥離や洗浄などで、ウ
ェット処理や水洗などが行われる。このとき、オーミッ
ク電極表面にＡｕＧａ領域１０４とＮｉＡｓ領域１０５
とが分離して存在すると、水をはじめとする極性溶媒中
で、イオン化傾向の差に起因する電気化学反応が起こ
り、ＮｉＡｓ領域１０５が選択的にエッチングされ、図
４（ｃ）に示すような凹部１０７が発生する。この凹部
１０７の大きさによっては、コンタクトホールへの配線
形成の際、図４（ｄ）に示すように、形成した配線金属
１０８に段切れを発生するといった問題点があった。ま
た、凹部１０７にレジスト残渣や、シリコン窒化膜１０
６のエッチング残渣が残留物１０９として残り、汚染物
質となってコンタクトホールにおける接触抵抗を上昇さ
せるといった問題点があった。
【０００８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、オーミック電極のＡｕＧａ領域とＮｉＡｓ領
域とからなる合金層の電極表面への露出を防止する半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。
のであり、オーミック電極のＡｕＧａ領域とＮｉＡｓ領
域とからなる合金層の電極表面への露出を防止する半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、熱処理
を施してオーミック電極を形成する半導体装置の製造方
法であって、ガリウムヒ素基板上に、金ゲルマニウム層
を形成し、金ゲルマニウム層上にニッケル層を形成し、
ニッケル層上にチタン層を形成し、熱処理を施してオー
ミック電極を形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法が提供される。
を施してオーミック電極を形成する半導体装置の製造方
法であって、ガリウムヒ素基板上に、金ゲルマニウム層
を形成し、金ゲルマニウム層上にニッケル層を形成し、
ニッケル層上にチタン層を形成し、熱処理を施してオー
ミック電極を形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法が提供される。
【００１０】上記構成によれば、ＧａＡｓ基板上に、Ａ
ｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ｔｉ層が順次形成された状態で、熱
処理を施すので、ＧａＡｓ中のＧａが上方拡散してＡｕ
Ｇａ領域を形成するとともに、ＡｕＧｅ層のＧｅが下方
拡散してＧａＡｓ基板のＧａが抜けた空孔にＧｅが置き
換わりドナー不純物となり、ＧａＡｓ基板表面に高濃度
のＮ型不純物層が形成される。さらに、ＮｉがＮｉＡｓ
として膜中に取り込まれ、オーミックコンタクト抵抗の
上昇を防止する。これにより、ＡｕＧａ領域中のＡｕと
ＧａＡｓ基板との間に形成されるショットキ障壁が極め
て低くなり、電子はトンネルにより障壁をほとんど自由
に通過することができるようになるため、オーミックコ
ンタクトを得ることができるようになる。ＡｕＧａ領域
およびＮｉＡｓ領域を含む合金層は、この合金層上にＴ
ｉ層がバリアメタル層として形成されているので、表面
に露出することがない。これにより、ウェット処理や水
洗における極性溶媒中でのイオン化傾向の差に起因する
電気化学反応を防止できるので、ＮｉＡｓ領域が選択的
にエッチングされることがなく、オーミック電極表面に
凹部が発生しない。
ｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ｔｉ層が順次形成された状態で、熱
処理を施すので、ＧａＡｓ中のＧａが上方拡散してＡｕ
Ｇａ領域を形成するとともに、ＡｕＧｅ層のＧｅが下方
拡散してＧａＡｓ基板のＧａが抜けた空孔にＧｅが置き
換わりドナー不純物となり、ＧａＡｓ基板表面に高濃度
のＮ型不純物層が形成される。さらに、ＮｉがＮｉＡｓ
として膜中に取り込まれ、オーミックコンタクト抵抗の
上昇を防止する。これにより、ＡｕＧａ領域中のＡｕと
ＧａＡｓ基板との間に形成されるショットキ障壁が極め
て低くなり、電子はトンネルにより障壁をほとんど自由
に通過することができるようになるため、オーミックコ
ンタクトを得ることができるようになる。ＡｕＧａ領域
およびＮｉＡｓ領域を含む合金層は、この合金層上にＴ
ｉ層がバリアメタル層として形成されているので、表面
に露出することがない。これにより、ウェット処理や水
洗における極性溶媒中でのイオン化傾向の差に起因する
電気化学反応を防止できるので、ＮｉＡｓ領域が選択的
にエッチングされることがなく、オーミック電極表面に
凹部が発生しない。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る
オーミック電極の断面図であり、（ａ）は熱処理前の状
態、（ｂ）は熱処理後の状態を示している。
を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る
オーミック電極の断面図であり、（ａ）は熱処理前の状
態、（ｂ）は熱処理後の状態を示している。
【００１２】図１（ａ）に示すように、熱処理前のオー
ミック電極１０は、Ｎ型のＧａＡｓ基板１１上に、ヒー
ターによる抵抗加熱蒸着により形成された、Ｇｅ重量比
が約１２％のＡｕＧｅ層１２と、同じくヒーターによる
抵抗加熱蒸着により形成されたＮｉ層１３と、電子ビー
ム蒸着により形成したチタン（Ｔｉ）層１４とが順次積
層された構造を有している。
ミック電極１０は、Ｎ型のＧａＡｓ基板１１上に、ヒー
ターによる抵抗加熱蒸着により形成された、Ｇｅ重量比
が約１２％のＡｕＧｅ層１２と、同じくヒーターによる
抵抗加熱蒸着により形成されたＮｉ層１３と、電子ビー
ム蒸着により形成したチタン（Ｔｉ）層１４とが順次積
層された構造を有している。
【００１３】ＡｕＧｅ層１２は、ヒーターによる抵抗加
熱蒸着により約１６０ｎｍの厚みで形成される。ＡｕＧ
ｅを合金の形で蒸発源から蒸発させる場合、ＡｕとＧｅ
の蒸気圧が異なるため、先にＡｕが多く蒸発してＧｅは
後から蒸発するので、蒸着源のＡｕＧｅ合金を完全に蒸
発しきるまで飛ばすことにより蒸着膜の組成が保たれ
る。次いで、形成したＡｕＧｅ層１２上に、ヒーターに
よる抵抗加熱蒸着により約４０ｎｍの厚みでＮｉ層１３
が形成される。さらに、Ｎｉ層１３上には、電子ビーム
蒸着により約５０ｎｍの厚みでＴｉ層１４が形成され
る。ＴｉはＡｕ、Ｇｅなどに比べて融点、蒸発温度が高
く、抵抗加熱で蒸発させることが難しいため、一定量以
上の蒸発源から所定量を蒸発させる電子ビーム蒸着によ
り形成される。
熱蒸着により約１６０ｎｍの厚みで形成される。ＡｕＧ
ｅを合金の形で蒸発源から蒸発させる場合、ＡｕとＧｅ
の蒸気圧が異なるため、先にＡｕが多く蒸発してＧｅは
後から蒸発するので、蒸着源のＡｕＧｅ合金を完全に蒸
発しきるまで飛ばすことにより蒸着膜の組成が保たれ
る。次いで、形成したＡｕＧｅ層１２上に、ヒーターに
よる抵抗加熱蒸着により約４０ｎｍの厚みでＮｉ層１３
が形成される。さらに、Ｎｉ層１３上には、電子ビーム
蒸着により約５０ｎｍの厚みでＴｉ層１４が形成され
る。ＴｉはＡｕ、Ｇｅなどに比べて融点、蒸発温度が高
く、抵抗加熱で蒸発させることが難しいため、一定量以
上の蒸発源から所定量を蒸発させる電子ビーム蒸着によ
り形成される。
【００１４】上記構成の熱処理前のオーミック電極１０
に温度４５０℃で１分間程度の熱処理を施す。この熱処
理によってＧａＡｓ基板１１中のＧａが上方拡散してＡ
ｕＧａ領域１５を形成するとともに、ＡｕＧｅ層１２中
のＧｅが下方拡散してＧａＡｓ基板１１のＧａが抜けた
空孔にＧｅが置き換わりドナー不純物となり、ＧａＡｓ
基板１１表面に高濃度のＮ型不純物層が形成され、Ａｕ
Ｇａ領域１５およびＮｉＡｓ領域１６を含む合金層が形
成される。このとき、オーミック電極１０の最表面はＴ
ｉ層１４が形成されているため、熱処理で形成されたＡ
ｕＧａ領域１５およびＮｉＡｓ領域１６を含む合金層が
オーミック電極１０の表面に露出することがない。特に
ＮｉＡｓ領域１６が電極表面に露出しないので、後のウ
ェット処理におけるＮｉＡｓ領域１６の選択的なエッチ
ングを防止できる。
に温度４５０℃で１分間程度の熱処理を施す。この熱処
理によってＧａＡｓ基板１１中のＧａが上方拡散してＡ
ｕＧａ領域１５を形成するとともに、ＡｕＧｅ層１２中
のＧｅが下方拡散してＧａＡｓ基板１１のＧａが抜けた
空孔にＧｅが置き換わりドナー不純物となり、ＧａＡｓ
基板１１表面に高濃度のＮ型不純物層が形成され、Ａｕ
Ｇａ領域１５およびＮｉＡｓ領域１６を含む合金層が形
成される。このとき、オーミック電極１０の最表面はＴ
ｉ層１４が形成されているため、熱処理で形成されたＡ
ｕＧａ領域１５およびＮｉＡｓ領域１６を含む合金層が
オーミック電極１０の表面に露出することがない。特に
ＮｉＡｓ領域１６が電極表面に露出しないので、後のウ
ェット処理におけるＮｉＡｓ領域１６の選択的なエッチ
ングを防止できる。
【００１５】上記の説明では、ＧａＡｓ基板１１上に形
成されたＡｕＧｅ層１２、Ｎｉ層１３上にＴｉ層１４が
形成されており、その後の熱処理によりＡｕＧｅ層１
２、Ｎｉ層１３、およびＧａＡｓ基板１１の間で合金層
が形成され、この合金層の表面露出がＴｉ層１４により
防止される。しかし、ＡｕＧｅ層１２、Ｎｉ層１３、Ｔ
ｉ層１４をそれぞれ蒸着して積層状態を形成した後、熱
処理を施すために、工程上、一旦空気中に取り出さなけ
ればならない場合、Ｔｉ層１４の表面が酸化して絶縁膜
であるチタン酸化物が形成される。この状態で後の工程
にて処理が行われると、配線金属をコンタクト内に形成
した際、抵抗値などへの影響が現れる。
成されたＡｕＧｅ層１２、Ｎｉ層１３上にＴｉ層１４が
形成されており、その後の熱処理によりＡｕＧｅ層１
２、Ｎｉ層１３、およびＧａＡｓ基板１１の間で合金層
が形成され、この合金層の表面露出がＴｉ層１４により
防止される。しかし、ＡｕＧｅ層１２、Ｎｉ層１３、Ｔ
ｉ層１４をそれぞれ蒸着して積層状態を形成した後、熱
処理を施すために、工程上、一旦空気中に取り出さなけ
ればならない場合、Ｔｉ層１４の表面が酸化して絶縁膜
であるチタン酸化物が形成される。この状態で後の工程
にて処理が行われると、配線金属をコンタクト内に形成
した際、抵抗値などへの影響が現れる。
【００１６】そこで、次にＴｉ層表面に酸化防止膜を形
成して酸化を防止する方法について説明する。図２はＴ
ｉ層上に酸化防止膜を有する熱処理前のオーミック電極
の断面図である。
成して酸化を防止する方法について説明する。図２はＴ
ｉ層上に酸化防止膜を有する熱処理前のオーミック電極
の断面図である。
【００１７】熱処理前のオーミック電極２０は、Ｎ型の
ＧａＡｓ基板２１上に、ヒーターによる抵抗加熱蒸着に
より形成された、Ｇｅ重量比が約１２％のＡｕＧｅ層２
２と、同じくヒーターによる抵抗加熱蒸着により形成さ
れたＮｉ層２３と、電子ビーム蒸着により形成したＴｉ
層２４と、同じく電子ビーム蒸着により形成された白金
（Ｐｔ）層２５とが順次積層された構造を有している。
ＧａＡｓ基板２１上に、ヒーターによる抵抗加熱蒸着に
より形成された、Ｇｅ重量比が約１２％のＡｕＧｅ層２
２と、同じくヒーターによる抵抗加熱蒸着により形成さ
れたＮｉ層２３と、電子ビーム蒸着により形成したＴｉ
層２４と、同じく電子ビーム蒸着により形成された白金
（Ｐｔ）層２５とが順次積層された構造を有している。
【００１８】ＡｕＧｅ層２２は、ヒーターによる抵抗加
熱蒸着により約１６０ｎｍの厚みで形成される。次い
で、ＡｕＧｅ層２２上に、ヒーターによる抵抗加熱蒸着
により約４０ｎｍの厚みでＮｉ層２３が形成され、Ｎｉ
層２３上に電子ビーム蒸着により約５０ｎｍの厚みでＴ
ｉ層２４が形成される。さらに、Ｔｉ層２４上にはＰｔ
層２５が約５０ｎｍの厚みで形成される。
熱蒸着により約１６０ｎｍの厚みで形成される。次い
で、ＡｕＧｅ層２２上に、ヒーターによる抵抗加熱蒸着
により約４０ｎｍの厚みでＮｉ層２３が形成され、Ｎｉ
層２３上に電子ビーム蒸着により約５０ｎｍの厚みでＴ
ｉ層２４が形成される。さらに、Ｔｉ層２４上にはＰｔ
層２５が約５０ｎｍの厚みで形成される。
【００１９】上記構成のオーミック電極２０の積層構造
によれば、Ｔｉ層２４、Ｐｔ層２５がともに電子ビーム
蒸着により形成されるので、Ｔｉ層２４を形成した後、
Ｐｔ層２５を連続蒸着することが可能である。また、Ｐ
ｔ層２５は酸化されにくいので、Ｔｉ層２４の表面の酸
化を防止できる。これにより、Ｐｔ層２５の形成後は一
旦空気中に取り出してもＴｉ層１４表面の酸化が防止さ
れ、良好な抵抗特性のコンタクトを得ることができる。
によれば、Ｔｉ層２４、Ｐｔ層２５がともに電子ビーム
蒸着により形成されるので、Ｔｉ層２４を形成した後、
Ｐｔ層２５を連続蒸着することが可能である。また、Ｐ
ｔ層２５は酸化されにくいので、Ｔｉ層２４の表面の酸
化を防止できる。これにより、Ｐｔ層２５の形成後は一
旦空気中に取り出してもＴｉ層１４表面の酸化が防止さ
れ、良好な抵抗特性のコンタクトを得ることができる。
【００２０】また、Ｔｉ層２４の酸化防止膜の材料とし
て、Ｐｔに替えてＡｕを用いることもできる。Ｐｔ層２
５に替えてＡｕ層２６を形成する場合、ＴｉとＡｕとは
反応しやすいため、Ａｕ層２６の膜厚をやや厚くする必
要がある。上記のＰｔ層２５の膜厚を約５０ｎｍとした
のに対し、Ａｕ層２６では膜厚を約１００ｎｍとする。
Ａｕ層２６はＰｔ層２５を形成した場合と同様に、Ｔｉ
層２４を形成した後、電子ビーム蒸着により連続蒸着す
ることができる。さらに、Ａｕ層２６が酸化されにくい
ので、Ｔｉ層２４の表面の酸化を防止できる。
て、Ｐｔに替えてＡｕを用いることもできる。Ｐｔ層２
５に替えてＡｕ層２６を形成する場合、ＴｉとＡｕとは
反応しやすいため、Ａｕ層２６の膜厚をやや厚くする必
要がある。上記のＰｔ層２５の膜厚を約５０ｎｍとした
のに対し、Ａｕ層２６では膜厚を約１００ｎｍとする。
Ａｕ層２６はＰｔ層２５を形成した場合と同様に、Ｔｉ
層２４を形成した後、電子ビーム蒸着により連続蒸着す
ることができる。さらに、Ａｕ層２６が酸化されにくい
ので、Ｔｉ層２４の表面の酸化を防止できる。
【００２１】以上説明したように、オーミック電極１
０、２０の形成においては、ＡｕＧｅ層１２、２２およ
びＮｉ層１３、２３は抵抗加熱により形成され、一方、
Ｔｉ層１４、２４、およびＰｔ層２５またはＡｕ層２６
は電子ビーム蒸着により形成される。すなわち、これら
の層の形成にはそれぞれ別の装置により蒸着を行わなけ
ればならない。すなわち、工程上、ＡｕＧｅ層１２、２
２およびＮｉ層１３、２３を抵抗加熱により形成した
後、一旦空気中に取り出してからＴｉ層１４、２４、お
よびＰｔ層２５またはＡｕ層２６を電子ビーム蒸着によ
り形成しなければならない場合がある。この場合、Ｎｉ
層１３、２３の表面が酸化されて酸化膜が形成されてし
まう可能性がある。さらに、Ｎｉ層１３、２３の表面に
形成された酸化膜は、熱処理でＴｉと反応してチタン酸
化物を形成するので、Ｎｉ層１３、２３とＴｉ層１４、
２４との界面に絶縁膜が形成される。したがって、Ｎｉ
層１３、２３の表面に酸化膜が形成された状態で、後の
工程にて処理が行われると、配線金属をコンタクト内に
形成する際、抵抗値などへの影響が現れる。
０、２０の形成においては、ＡｕＧｅ層１２、２２およ
びＮｉ層１３、２３は抵抗加熱により形成され、一方、
Ｔｉ層１４、２４、およびＰｔ層２５またはＡｕ層２６
は電子ビーム蒸着により形成される。すなわち、これら
の層の形成にはそれぞれ別の装置により蒸着を行わなけ
ればならない。すなわち、工程上、ＡｕＧｅ層１２、２
２およびＮｉ層１３、２３を抵抗加熱により形成した
後、一旦空気中に取り出してからＴｉ層１４、２４、お
よびＰｔ層２５またはＡｕ層２６を電子ビーム蒸着によ
り形成しなければならない場合がある。この場合、Ｎｉ
層１３、２３の表面が酸化されて酸化膜が形成されてし
まう可能性がある。さらに、Ｎｉ層１３、２３の表面に
形成された酸化膜は、熱処理でＴｉと反応してチタン酸
化物を形成するので、Ｎｉ層１３、２３とＴｉ層１４、
２４との界面に絶縁膜が形成される。したがって、Ｎｉ
層１３、２３の表面に酸化膜が形成された状態で、後の
工程にて処理が行われると、配線金属をコンタクト内に
形成する際、抵抗値などへの影響が現れる。
【００２２】そこで、次にＮｉ層表面に酸化防止膜を形
成して酸化を防止する方法について説明する。図３はＮ
ｉ層上に酸化防止膜を有する熱処理前のオーミック電極
の断面図である。
成して酸化を防止する方法について説明する。図３はＮ
ｉ層上に酸化防止膜を有する熱処理前のオーミック電極
の断面図である。
【００２３】熱処理前のオーミック電極３０は、Ｎ型の
ＧａＡｓ基板３１上に、ヒーターによる抵抗加熱蒸着に
より形成された、Ｇｅ重量比が約１２％のＡｕＧｅ層３
２と、同じくヒーターによる抵抗加熱蒸着により形成さ
れたＮｉ層３３と、さらに抵抗加熱蒸着により形成され
たＡｕ層３４と、電子ビーム蒸着により形成したＴｉ層
３５と、同じく電子ビーム蒸着により形成されたＰｔ層
３６またはＡｕ層３７とが順次積層された構造を有して
いる。
ＧａＡｓ基板３１上に、ヒーターによる抵抗加熱蒸着に
より形成された、Ｇｅ重量比が約１２％のＡｕＧｅ層３
２と、同じくヒーターによる抵抗加熱蒸着により形成さ
れたＮｉ層３３と、さらに抵抗加熱蒸着により形成され
たＡｕ層３４と、電子ビーム蒸着により形成したＴｉ層
３５と、同じく電子ビーム蒸着により形成されたＰｔ層
３６またはＡｕ層３７とが順次積層された構造を有して
いる。
【００２４】ＡｕＧｅ層３２は、ヒーターによる抵抗加
熱蒸着により約１６０ｎｍの厚みで形成される。次い
で、ＡｕＧｅ層３２上に、ヒーターによる抵抗加熱蒸着
により約４０ｎｍの厚みでＮｉ層３３が形成され、さら
に、Ｎｉ層３３上に抵抗加熱蒸着によりＡｕ層３４が形
成される。このＡｕ層３４上に電子ビーム蒸着により約
５０ｎｍの厚みでＴｉ層３５が形成される。Ｔｉ層３５
上にはＰｔ層３６またはＡｕ層３７が形成され、Ｐｔ層
３６の場合は膜厚を約５０ｎｍとし、Ａｕ層３７の場合
は膜厚を約１００ｎｍとする。
熱蒸着により約１６０ｎｍの厚みで形成される。次い
で、ＡｕＧｅ層３２上に、ヒーターによる抵抗加熱蒸着
により約４０ｎｍの厚みでＮｉ層３３が形成され、さら
に、Ｎｉ層３３上に抵抗加熱蒸着によりＡｕ層３４が形
成される。このＡｕ層３４上に電子ビーム蒸着により約
５０ｎｍの厚みでＴｉ層３５が形成される。Ｔｉ層３５
上にはＰｔ層３６またはＡｕ層３７が形成され、Ｐｔ層
３６の場合は膜厚を約５０ｎｍとし、Ａｕ層３７の場合
は膜厚を約１００ｎｍとする。
【００２５】上記構成のオーミック電極３０の積層構造
によれば、Ｎｉ層３３、Ａｕ層３４がともに抵抗加熱蒸
着により形成されるので、Ｎｉ層３３を形成した後、Ａ
ｕ層３４を連続蒸着することが可能である。Ａｕ層３４
は酸化されにくいので、工程上、電子ビーム蒸着により
Ｐｔ層３６またはＡｕ層３７を形成するために、ＡｕＧ
ｅ層３２、Ｎｉ層３３、Ａｕ層３４を順次形成した後に
一旦空気中に取り出しても、Ｎｉ層３３表面の酸化膜の
形成を防止できる。これにより、Ｎｉ層３３とＴｉ層３
５との界面に絶縁膜が形成されることがなく、良好な抵
抗特性のコンタクトを得ることができる。
によれば、Ｎｉ層３３、Ａｕ層３４がともに抵抗加熱蒸
着により形成されるので、Ｎｉ層３３を形成した後、Ａ
ｕ層３４を連続蒸着することが可能である。Ａｕ層３４
は酸化されにくいので、工程上、電子ビーム蒸着により
Ｐｔ層３６またはＡｕ層３７を形成するために、ＡｕＧ
ｅ層３２、Ｎｉ層３３、Ａｕ層３４を順次形成した後に
一旦空気中に取り出しても、Ｎｉ層３３表面の酸化膜の
形成を防止できる。これにより、Ｎｉ層３３とＴｉ層３
５との界面に絶縁膜が形成されることがなく、良好な抵
抗特性のコンタクトを得ることができる。
【００２６】上記説明で、オーミック電極３０には、Ｔ
ｉ層３５上に、Ｔｉ層３５の酸化防止膜としてＰｔ層３
６またはＡｕ層３７を形成したが、Ｔｉ層３５の蒸着後
に、工程上、空気に触れる問題がない場合には、Ｐｔ層
３６またはＡｕ層３７の形成工程を省略してよい。
ｉ層３５上に、Ｔｉ層３５の酸化防止膜としてＰｔ層３
６またはＡｕ層３７を形成したが、Ｔｉ層３５の蒸着後
に、工程上、空気に触れる問題がない場合には、Ｐｔ層
３６またはＡｕ層３７の形成工程を省略してよい。
【００２７】以上の説明では、ＡｕＧｅの蒸着方法とし
て、ＡｕＧｅ合金を加熱して蒸着する場合について述べ
たが、ＡｕとＧｅとをそれぞれ別々に加熱して蒸着する
こともできる。この場合、上記のＡｕＧｅ層はＡｕ層形
成後にＧｅ層を形成する、あるいはＧｅ層形成後にＡｕ
層を形成する方法をとればよい。Ａｕ層とＧｅ層との膜
厚の比は８８対１２程度とし、膜厚は合計で１６０ｎｍ
程度とする。すなわち、ＡｕおよびＧｅについてそれぞ
れの蒸気圧に起因する蒸発速度の差を考慮せず、順次形
成することができる。この方法によれば、図１から図３
に示すオーミック電極の積層構造を形成する各層を、電
子ビーム蒸着により連続形成することが可能となるの
で、効率的であるとともに、製品の取り扱いも容易にな
る。
て、ＡｕＧｅ合金を加熱して蒸着する場合について述べ
たが、ＡｕとＧｅとをそれぞれ別々に加熱して蒸着する
こともできる。この場合、上記のＡｕＧｅ層はＡｕ層形
成後にＧｅ層を形成する、あるいはＧｅ層形成後にＡｕ
層を形成する方法をとればよい。Ａｕ層とＧｅ層との膜
厚の比は８８対１２程度とし、膜厚は合計で１６０ｎｍ
程度とする。すなわち、ＡｕおよびＧｅについてそれぞ
れの蒸気圧に起因する蒸発速度の差を考慮せず、順次形
成することができる。この方法によれば、図１から図３
に示すオーミック電極の積層構造を形成する各層を、電
子ビーム蒸着により連続形成することが可能となるの
で、効率的であるとともに、製品の取り扱いも容易にな
る。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、ＧａＡ
ｓ基板上に、ＡｕＧｅ層を形成し、ＡｕＧｅ層上にＮｉ
層を形成し、Ｎｉ層上にＴｉ層を形成し、熱処理を施す
構成にした。これにより、ＧａＡｓ基板上に、ＡｕＧｅ
層、Ｎｉ層、Ｔｉ層が順次形成された状態で、熱処理を
施すので、ＡｕＧａ領域およびＮｉＡｓ領域からなる合
金層が形成され、この合金層上にＴｉ層がバリアメタル
層として形成されているので、合金層、特にＮｉＡｓ領
域がオーミック電極表面に露出することがない。
ｓ基板上に、ＡｕＧｅ層を形成し、ＡｕＧｅ層上にＮｉ
層を形成し、Ｎｉ層上にＴｉ層を形成し、熱処理を施す
構成にした。これにより、ＧａＡｓ基板上に、ＡｕＧｅ
層、Ｎｉ層、Ｔｉ層が順次形成された状態で、熱処理を
施すので、ＡｕＧａ領域およびＮｉＡｓ領域からなる合
金層が形成され、この合金層上にＴｉ層がバリアメタル
層として形成されているので、合金層、特にＮｉＡｓ領
域がオーミック電極表面に露出することがない。
【００２９】したがって、後のウェット処理でのイオン
化傾向の差に起因する電気化学反応を防止できるので、
ＮｉＡｓ領域の選択的なエッチングによる凹部の発生が
なく、オーミック電極表面が平滑に保たれる。これによ
り、コンタクトホールにおける配線金属に段切れが発生
せず、また、発生した凹部へプロセス中の残渣が残留し
てコンタクトを劣化させることがなく、良好な特性のコ
ンタクトを得ることができる。
化傾向の差に起因する電気化学反応を防止できるので、
ＮｉＡｓ領域の選択的なエッチングによる凹部の発生が
なく、オーミック電極表面が平滑に保たれる。これによ
り、コンタクトホールにおける配線金属に段切れが発生
せず、また、発生した凹部へプロセス中の残渣が残留し
てコンタクトを劣化させることがなく、良好な特性のコ
ンタクトを得ることができる。
【００３０】また、Ｔｉ層、Ｎｉ層上に酸化されにくい
Ｐｔ層、Ａｕ層を形成することにより、Ｔｉ層、Ｎｉ層
の空気中での酸化が防止される。Ｐｔ層、Ａｕ層は、前
工程に連続して蒸着により形成することができるので、
工程での製品の取り扱いが容易になる。
Ｐｔ層、Ａｕ層を形成することにより、Ｔｉ層、Ｎｉ層
の空気中での酸化が防止される。Ｐｔ層、Ａｕ層は、前
工程に連続して蒸着により形成することができるので、
工程での製品の取り扱いが容易になる。
【図１】本発明の実施の形態に係るオーミック電極の断
面図であり、（ａ）は熱処理前の状態、（ｂ）は熱処理
後の状態を示している。
面図であり、（ａ）は熱処理前の状態、（ｂ）は熱処理
後の状態を示している。
【図２】Ｔｉ層上に酸化防止膜を有する熱処理前のオー
ミック電極の断面図である。
ミック電極の断面図である。
【図３】Ｎｉ層上に酸化防止膜を有する熱処理前のオー
ミック電極の断面図である。
ミック電極の断面図である。
【図４】従来のオーミック電極の形成方法を示す図であ
り、（ａ）は熱処理前、（ｂ）は熱処理後、（ｃ）はウ
ェット処理後、（ｄ）は配線形成後のオーミック電極の
断面図を示している。
り、（ａ）は熱処理前、（ｂ）は熱処理後、（ｃ）はウ
ェット処理後、（ｄ）は配線形成後のオーミック電極の
断面図を示している。
１０……オーミック電極、１１……ＧａＡｓ基板、１２
……ＡｕＧｅ層、１３……Ｎｉ層、１４……Ｔｉ層、１
５……ＡｕＧａ領域、１６……ＮｉＡｓ領域。
……ＡｕＧｅ層、１３……Ｎｉ層、１４……Ｔｉ層、１
５……ＡｕＧａ領域、１６……ＮｉＡｓ領域。
Claims (8)
- 【請求項１】 熱処理を施してオーミック電極を形成す
る半導体装置の製造方法であって、 ガリウムヒ素基板上に、金ゲルマニウム層を形成し、 前記金ゲルマニウム層上にニッケル層を形成し、 前記ニッケル層上にチタン層を形成し、 熱処理を施してオーミック電極を形成することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記チタン層上に、白金層または金層を
形成し、熱処理を施してオーミック電極を形成すること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記ニッケル層上に、金層を形成し、 前記金層上にチタン層を形成し、 熱処理を施してオーミック電極を形成することを特徴と
する請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記チタン層上に、白金層または金層を
形成し、熱処理を施してオーミック電極を形成すること
を特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 ガリウムヒ素基板上に形成された金ゲル
マニウム層と、 前記金ゲルマニウム層上に形成されたニッケル層と、 が熱処理により合金化された金ガリウムとニッケルヒ素
とからなる合金層と、 前記合金層上に形成されたチタンからなるバリアメタル
層と、 からなるオーミック電極を有することを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項６】 前記バリアメタル層上に、白金または金
からなる酸化防止膜が形成されたオーミック電極を有す
ることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。 - 【請求項７】 前記合金層上に、金からなる酸化防止膜
と、 前記酸化防止膜上に、チタンからなるバリアメタル層
と、 が形成されたオーミック電極を有することを特徴とする
請求項５記載の半導体装置。 - 【請求項８】 前記バリアメタル層上に、金または白金
からなる酸化防止膜が形成されたオーミック電極を有す
ることを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001061541A JP2002261044A (ja) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001061541A JP2002261044A (ja) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002261044A true JP2002261044A (ja) | 2002-09-13 |
Family
ID=18920821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001061541A Pending JP2002261044A (ja) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002261044A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004051758A1 (ja) * | 2002-11-29 | 2004-06-17 | Sanken Electric Co., Ltd. | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| WO2006011851A1 (en) * | 2004-07-27 | 2006-02-02 | Agency For Science, Technology And Research | Reliable contacts |
| US7566576B2 (en) | 2002-11-29 | 2009-07-28 | Sanken Electric Co., Ltd. | Gallium-containing light-emitting semiconductor device and method of fabrication |
-
2001
- 2001-03-06 JP JP2001061541A patent/JP2002261044A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004051758A1 (ja) * | 2002-11-29 | 2004-06-17 | Sanken Electric Co., Ltd. | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| US7566576B2 (en) | 2002-11-29 | 2009-07-28 | Sanken Electric Co., Ltd. | Gallium-containing light-emitting semiconductor device and method of fabrication |
| WO2006011851A1 (en) * | 2004-07-27 | 2006-02-02 | Agency For Science, Technology And Research | Reliable contacts |
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