JP2605180B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 化合物半導体の上に整流性接触する電極を設けた半導
体装置に関し、 フッ酸、塩酸等の溶液に曝されても電極の抵抗を増加
させず、良好なトランジスタ特性を得ることを目的と
し、 半導体層に整流性接触して設けられたタングステンシリ
サイド、窒化タングステン又は六ホウ化ランタノイドよ
りなる金属化合物層と、前記金属化合物層上に堆積して
設けられたニクロム合金層と、前記ニクロム合金層上に
設けられた金属層とを備える電極を含み構成する。
体装置に関し、 フッ酸、塩酸等の溶液に曝されても電極の抵抗を増加
させず、良好なトランジスタ特性を得ることを目的と
し、 半導体層に整流性接触して設けられたタングステンシリ
サイド、窒化タングステン又は六ホウ化ランタノイドよ
りなる金属化合物層と、前記金属化合物層上に堆積して
設けられたニクロム合金層と、前記ニクロム合金層上に
設けられた金属層とを備える電極を含み構成する。
本発明は、半導体装置に関し、より詳しくは、化合物
半導体の上に整流性接触する電極を設けた半導体装置に
関する。
半導体の上に整流性接触する電極を設けた半導体装置に
関する。
化合物半導体装置として例えばGaAsショットキーゲー
ト電界効果トランジスタ（GaAs−MESFET）が提案されて
いる。
ト電界効果トランジスタ（GaAs−MESFET）が提案されて
いる。
このトランジスタは、第４図（ａ）に例示するよう
に、GaAs基板41の上にｎ−GaAs活性層42形成するととも
に、活性層42とショットキー接触するゲート電極43と、
その両側で活性層42と抵抗性接触するソース電極44、ド
レイン電極45を設けた構造になっている。
に、GaAs基板41の上にｎ−GaAs活性層42形成するととも
に、活性層42とショットキー接触するゲート電極43と、
その両側で活性層42と抵抗性接触するソース電極44、ド
レイン電極45を設けた構造になっている。
ところで、そのゲート電極43については、素子の長期
安定動作を保証するために、GaAsとの反応が生じ難い材
料の膜と、抵抗率の小さい金属を重ね合わせた多層構造
が採用されている。
安定動作を保証するために、GaAsとの反応が生じ難い材
料の膜と、抵抗率の小さい金属を重ね合わせた多層構造
が採用されている。
例えば、GaAs活性層42の上にスパッタリング法により
形成したタングステンシリサイド（WxSiy）層46と、そ
の上に電子ビーム蒸着法等により連続的に堆積されたチ
タン（Ti）層47、白金（Pt）層48、金（Au）層49により
ゲート電極43を構成している。この場合の各層46〜49の
厚さは、例えばWxSiy層46が2000Å、Ti層47が50Å、Pt
層48が1500Å、Au層49が5000Åとなっている。
形成したタングステンシリサイド（WxSiy）層46と、そ
の上に電子ビーム蒸着法等により連続的に堆積されたチ
タン（Ti）層47、白金（Pt）層48、金（Au）層49により
ゲート電極43を構成している。この場合の各層46〜49の
厚さは、例えばWxSiy層46が2000Å、Ti層47が50Å、Pt
層48が1500Å、Au層49が5000Åとなっている。
ここで、WxSiy層46とPt層48の間にTi層47を挿入する
理由は、WxSiyが化学的に不活性であるために金属間の
相互拡散が生じ難く、Ti層47を挿入しない場合にはWxSi
y層46とPt層48の接着強度が著しく低下するためであ
る。
理由は、WxSiyが化学的に不活性であるために金属間の
相互拡散が生じ難く、Ti層47を挿入しない場合にはWxSi
y層46とPt層48の接着強度が著しく低下するためであ
る。
しかし、半導体装置の製造工程において、緩衝弗酸、
塩酸等の溶液に上記構造のゲート電極43を曝すと、電気
化学的作用によりWxSiy層46とTi層47との界面に局部腐
食が生じ、第４図（ｂ）に示すように、Ti層47の側部が
除去されることになる。しかも、この作用が著しく現れ
る場合には、WxSiy膜46の上の層が剥離してしまうこと
になる。
塩酸等の溶液に上記構造のゲート電極43を曝すと、電気
化学的作用によりWxSiy層46とTi層47との界面に局部腐
食が生じ、第４図（ｂ）に示すように、Ti層47の側部が
除去されることになる。しかも、この作用が著しく現れ
る場合には、WxSiy膜46の上の層が剥離してしまうこと
になる。
これは、GaAs活性層42とWxSiy層46が整流性接触状態
となり、Ti層47とPt層48との間に異種メタルによる起電
力が生じるために、Ti層47が陽極、Pt層48或いは金層49
が陰極となり、緩衝弗酸等が電解液として作用するから
である。
となり、Ti層47とPt層48との間に異種メタルによる起電
力が生じるために、Ti層47が陽極、Pt層48或いは金層49
が陰極となり、緩衝弗酸等が電解液として作用するから
である。
また、WxSiy層46には成膜時のストレスがあるため
に、Ti層47の腐食により露出したWxSiy層46にも腐食が
生じることが確認されている。
に、Ti層47の腐食により露出したWxSiy層46にも腐食が
生じることが確認されている。
そして、局部腐食によりゲート電極43に細りが生じる
と、ゲート電極43の入力抵抗が増大し、低雑音素子にお
いては雑音指数（NF）の増大となって現れ、その大きさ
は第５図に示すように入力抵抗の対数倍に比例すること
になり、トランジスタ特性が悪くなるといった問題があ
る。
と、ゲート電極43の入力抵抗が増大し、低雑音素子にお
いては雑音指数（NF）の増大となって現れ、その大きさ
は第５図に示すように入力抵抗の対数倍に比例すること
になり、トランジスタ特性が悪くなるといった問題があ
る。
なお、上記した構造の電極をシリコンの上に形成して
も、これらは抵抗性接触となるので局部腐食は生じな
い。
も、これらは抵抗性接触となるので局部腐食は生じな
い。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであっ
て、フッ酸、塩酸等の溶液に曝されても電極の抵抗が増
加せずに良好なトランジスタ特性を得ることができる半
導体装置を提供することを目的とする。
て、フッ酸、塩酸等の溶液に曝されても電極の抵抗が増
加せずに良好なトランジスタ特性を得ることができる半
導体装置を提供することを目的とする。
上記した課題は、第１図に例示するように、半導体層
１に整流性接触する第一の金属層又は金属化合物層３
と、前記第一の金属膜又は金属化合物層３の上に積層し
たニクロム合金層４と、前記ニクロム合金層４の上に形
成した第二の金属層５とにより構成した電極Ｇを有する
ことを特徴とする半導体装置によって達成する。
１に整流性接触する第一の金属層又は金属化合物層３
と、前記第一の金属膜又は金属化合物層３の上に積層し
たニクロム合金層４と、前記ニクロム合金層４の上に形
成した第二の金属層５とにより構成した電極Ｇを有する
ことを特徴とする半導体装置によって達成する。
本発明によれば、半導体層１に整流性接触する金属化
合物層３の上に、ニクロム合金層４を積層して電極Ｇを
形成し、さらに金、白金等の金属層５を積層して電極を
構成している。
合物層３の上に、ニクロム合金層４を積層して電極Ｇを
形成し、さらに金、白金等の金属層５を積層して電極を
構成している。
ところで、ニクロム合金は、金属や金属化合物との接
触性に優れた材料であり、しかも、金、プラチナ等の金
属に対する電極電位差が小さい。
触性に優れた材料であり、しかも、金、プラチナ等の金
属に対する電極電位差が小さい。
このため、半導体層１及び電極Ｇを弗酸，塩酸，硝酸
等の溶液中に浸漬しても、起電力が極めて小さいために
不活性な状態となり、それらの界面において局部腐食が
発生することはない。しかも、多層構造の電極において
ニクロム合金層を下側の金属化合物層と上側の金属層と
の間に介在させることにより、金属化合物層とその上の
金属層との密着性が改善される。なお、金属化合物層と
半導体層との整流性接触によれば熱による層間反応が生
じ難くなって、電極が半導体層から剥がれにくくなり、
安定した接触特性が得られる。
等の溶液中に浸漬しても、起電力が極めて小さいために
不活性な状態となり、それらの界面において局部腐食が
発生することはない。しかも、多層構造の電極において
ニクロム合金層を下側の金属化合物層と上側の金属層と
の間に介在させることにより、金属化合物層とその上の
金属層との密着性が改善される。なお、金属化合物層と
半導体層との整流性接触によれば熱による層間反応が生
じ難くなって、電極が半導体層から剥がれにくくなり、
安定した接触特性が得られる。
したがって、ニクロム合金層４が細ることはなく、抵
抗も小さくなり、例えば低雑音素子においては雑音指
数、利得が改善される。
抗も小さくなり、例えば低雑音素子においては雑音指
数、利得が改善される。
そこで、以下に本発明の詳細を図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図は、本発明の一実施例のMESFETを示す断面図で
ある。
ある。
図中符号１は、半絶縁性GaAs基板２の上にエピタキシ
ャル成長されたｎ−GaAs活性層で、その上のトランジス
タ形成領域の中央には、タングステンシリサイド（WxSi
y）層３、ニクロム合金（NiCr）層４、金（Au）層５よ
りなるゲート電極Ｇが形成され、また、その両側方には
一定間隔をおいて金・ゲルマニウム（AuGe）層６、ニッ
ケル（Ni）層７よりなるドレイン電極Ｄとソース電極Ｓ
が積層されており、GaAs活性層１に対してWxSiy層３は
ショットキー接触し、AuGe層６は抵抗性接触するように
構成されている。
ャル成長されたｎ−GaAs活性層で、その上のトランジス
タ形成領域の中央には、タングステンシリサイド（WxSi
y）層３、ニクロム合金（NiCr）層４、金（Au）層５よ
りなるゲート電極Ｇが形成され、また、その両側方には
一定間隔をおいて金・ゲルマニウム（AuGe）層６、ニッ
ケル（Ni）層７よりなるドレイン電極Ｄとソース電極Ｓ
が積層されており、GaAs活性層１に対してWxSiy層３は
ショットキー接触し、AuGe層６は抵抗性接触するように
構成されている。
このトランジスタを形成する工程を以下に説明する。
まず、第２図（ａ）に見られるように、GaAs基板２の
上にｎ−GaAs活性層１、SiO2膜８を積層する。この後
に、フォトレジスト９を塗布し、これを露光、現像して
ゲート形成領域のフォトレジスト９に窓10を開ける。
上にｎ−GaAs活性層１、SiO2膜８を積層する。この後
に、フォトレジスト９を塗布し、これを露光、現像して
ゲート形成領域のフォトレジスト９に窓10を開ける。
次に、窓10から露出したSiO2膜８を弗酸等によってエ
ッチングして開口部11を設け、その下のｎ−GaAs活性層
１を露出させる（第２図（ｂ））。その後、フォトレジ
スト９を除去する。
ッチングして開口部11を設け、その下のｎ−GaAs活性層
１を露出させる（第２図（ｂ））。その後、フォトレジ
スト９を除去する。
これにつづいて、スパッタリング法によりWxSiy層３
を2000Å、NiCr層４を50〜100Å、Au層５を5000Å程度
連続的に積層した後に、新たにフォトレジスト12を塗布
し、これを露光、現像してゲート形成領域及びその周辺
だけを覆うようにする（第２図（ｃ））。なお、NiCr層
４と金層５の間にPt層を形成してもよい。
を2000Å、NiCr層４を50〜100Å、Au層５を5000Å程度
連続的に積層した後に、新たにフォトレジスト12を塗布
し、これを露光、現像してゲート形成領域及びその周辺
だけを覆うようにする（第２図（ｃ））。なお、NiCr層
４と金層５の間にPt層を形成してもよい。
この場合のNiCr層４は、金属や金属化合物との密着性
が良く、しかも、薄く形成されているために、接触抵抗
を小さくしてWxSiy層３とAu層５との接着強度を高くす
るように作用する。
が良く、しかも、薄く形成されているために、接触抵抗
を小さくしてWxSiy層３とAu層５との接着強度を高くす
るように作用する。
この後に、フォトレジスト12から露出したAu層５、Ni
Cr層４、WxSiy層３を順にエッチングし（第２図
（ｄ））、これをゲート電極Ｇとする。
Cr層４、WxSiy層３を順にエッチングし（第２図
（ｄ））、これをゲート電極Ｇとする。
この後に第２図（ｅ）に示すように、SiO2膜８を緩衝
弗酸により除去するが、ゲート電極Ｇに局部腐食は生じ
ない。
弗酸により除去するが、ゲート電極Ｇに局部腐食は生じ
ない。
即ち、NiCrの標準電極電位は、Au、Ptのそれとの差が
小さく、これらの間には弗酸溶液を電解液とする電気化
学的反応を生ぜず、NiCr層４とAu層５の界面における局
部腐食は進行しない。しかも、NiCr層４は弗酸の水溶液
に不活性な金属であり、それ自体腐食されることもな
い。
小さく、これらの間には弗酸溶液を電解液とする電気化
学的反応を生ぜず、NiCr層４とAu層５の界面における局
部腐食は進行しない。しかも、NiCr層４は弗酸の水溶液
に不活性な金属であり、それ自体腐食されることもな
い。
このように、SiO2膜８だけを選択除去した後に、ドレ
イン形成領域、ソース形成領域以外の領域をレジストマ
スク13で覆い、ついで、AuGe層６、Ni層７を積層する
（第２図（ｆ））。ついで、レジストマスク13を除去す
ることにより、その上の金属層６、７を剥離する。
イン形成領域、ソース形成領域以外の領域をレジストマ
スク13で覆い、ついで、AuGe層６、Ni層７を積層する
（第２図（ｆ））。ついで、レジストマスク13を除去す
ることにより、その上の金属層６、７を剥離する。
これにより、ドレイン形成領域、ソース形成領域には
AuGe層６、Ni層７が残存し、それらの膜6,7はドレイン
電極Ｄ、ソース電極Ｓとなる（第２図（ｇ））。
AuGe層６、Ni層７が残存し、それらの膜6,7はドレイン
電極Ｄ、ソース電極Ｓとなる（第２図（ｇ））。
これによりトランジスタが完成する。
なお、上記した実施例では、ｎ−GaAs活性層１と整流
性接触する金属としてWxSiyを用いたが、その他の例と
して、窒化タングステン（WxNy）、六硼化ランタノイド
（LaB6）等のような金属化合物を使用することも可能で
ある。
性接触する金属としてWxSiyを用いたが、その他の例と
して、窒化タングステン（WxNy）、六硼化ランタノイド
（LaB6）等のような金属化合物を使用することも可能で
ある。
また、上記した実施例では、ゲート電極Ｇを弗酸水溶
液に浸漬する場合について説明したが、塩酸、ショウ酸
等の水溶液に浸漬する場合にも同様な理由により局部腐
食は生じない。
液に浸漬する場合について説明したが、塩酸、ショウ酸
等の水溶液に浸漬する場合にも同様な理由により局部腐
食は生じない。
さらに、上記した実施例ではGaAs−MESFETを実施例と
して説明したが、その他に、第３図に示すようなHEMTの
ゲート電極や、不図示のショットキーダイオードの金属
等のように、電極を化合物半導体に整流性接触させる場
合に、その電極の中間層としてNiCrを設けてもよい。
して説明したが、その他に、第３図に示すようなHEMTの
ゲート電極や、不図示のショットキーダイオードの金属
等のように、電極を化合物半導体に整流性接触させる場
合に、その電極の中間層としてNiCrを設けてもよい。
なお、第３図において符号12は、半絶縁性GaAs基板、
13は、基板12の上に形成されたｉ−GaAs層、14は、ｉ−
GaAs層12に積層されたｎ−AlGaAs層、15は、WxSiy/NiCr
/Auよりなるゲート電極、16は、AuGe/Auよりなるドレイ
ン電極、17は、AuGe/Auよりなるソース電極を示してい
る。
13は、基板12の上に形成されたｉ−GaAs層、14は、ｉ−
GaAs層12に積層されたｎ−AlGaAs層、15は、WxSiy/NiCr
/Auよりなるゲート電極、16は、AuGe/Auよりなるドレイ
ン電極、17は、AuGe/Auよりなるソース電極を示してい
る。
以上述べたように本発明によれば、半導体層に整流性
接触する金属化合物層の上に、ニクロム合金層を積層し
て電極を形成し、さらに金、白金等の金属層を積層して
電極を形成したので、それらを弗酸、塩酸、硝酸等の溶
液中においても、電極の各層の間に起電力は殆ど発生せ
ず、ニクロム合金層とその上下の層との境界における局
部腐食が防止され、電極の細りによる抵抗の増加を阻止
することができる。また、多層構造の電極において、高
温下で半導体層と層間反応が生じにくい金属化合物層を
半導体層に接触させ、しかも、下側の金属化合物層と上
側の金属層との間にニクロム合金層を介在させたので、
半導体層と電極の密着性と電極内での層同士の密着性と
を改善でき、安定した半導体層・電極接触特性を得るこ
とができる。
接触する金属化合物層の上に、ニクロム合金層を積層し
て電極を形成し、さらに金、白金等の金属層を積層して
電極を形成したので、それらを弗酸、塩酸、硝酸等の溶
液中においても、電極の各層の間に起電力は殆ど発生せ
ず、ニクロム合金層とその上下の層との境界における局
部腐食が防止され、電極の細りによる抵抗の増加を阻止
することができる。また、多層構造の電極において、高
温下で半導体層と層間反応が生じにくい金属化合物層を
半導体層に接触させ、しかも、下側の金属化合物層と上
側の金属層との間にニクロム合金層を介在させたので、
半導体層と電極の密着性と電極内での層同士の密着性と
を改善でき、安定した半導体層・電極接触特性を得るこ
とができる。
第１図は、本発明の第１実施例装置を示す断面図、 第２図は、本発明の第１実施例装置の製造工程を示す断
面図、 第３図は、本発明の第２実施例装置を示す断面図、 第４図は、従来装置の一例を示す断面図、 第５図は、GaAsトランジスタのゲート抵抗と雑音指数の
関係を示す特性図である。 （符号の説明） １……ｎ−GaAs活性層、 ２……GaAs基板、 ３……タングステンシリサイド層、 ４……ニクロム合金層、 ５……金層、 ６……金ゲルマニウム層、 ７……ニッケル層、 ８……SiO2膜、 ９……開口部、 10……窓、 11……レジストマスク、 Ｇ……ゲート電極、 Ｓ……ソース電極、 Ｄ……ドレイン電極。
面図、 第３図は、本発明の第２実施例装置を示す断面図、 第４図は、従来装置の一例を示す断面図、 第５図は、GaAsトランジスタのゲート抵抗と雑音指数の
関係を示す特性図である。 （符号の説明） １……ｎ−GaAs活性層、 ２……GaAs基板、 ３……タングステンシリサイド層、 ４……ニクロム合金層、 ５……金層、 ６……金ゲルマニウム層、 ７……ニッケル層、 ８……SiO2膜、 ９……開口部、 10……窓、 11……レジストマスク、 Ｇ……ゲート電極、 Ｓ……ソース電極、 Ｄ……ドレイン電極。
Claims (2)
- 【請求項１】半導体層に整流性接触して設けられたタン
グステンシリサイド、窒化タングステン又は六ホウ化ラ
ンタノイドよりなる金属化合物層と、 前記金属化合物層上に堆積して設けられたニクロム合金
層と、 前記ニクロム合金層上に設けられた金属層と を備える電極を有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】前記電極がトランジスタのゲート電極又は
ショットキートランジスタのショットキー電極であるこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2331222A JP2605180B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2331222A JP2605180B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04199681A JPH04199681A (ja) | 1992-07-20 |
| JP2605180B2 true JP2605180B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=18241263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2331222A Expired - Fee Related JP2605180B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2605180B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100465702C (zh) * | 2002-12-27 | 2009-03-04 | 统宝香港控股有限公司 | 电子装置制造方法和电子装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2663855B2 (ja) * | 1993-12-13 | 1997-10-15 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP5207350B2 (ja) * | 2007-11-21 | 2013-06-12 | シャープ株式会社 | 窒化物系半導体装置用多層電極構造 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58110073A (ja) * | 1981-12-24 | 1983-06-30 | Agency Of Ind Science & Technol | シヨツトキ型電極の製造方法 |
| JPS61272968A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-03 | Toshiba Corp | 化合物半導体素子 |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2331222A patent/JP2605180B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100465702C (zh) * | 2002-12-27 | 2009-03-04 | 统宝香港控股有限公司 | 电子装置制造方法和电子装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04199681A (ja) | 1992-07-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |