JP2721102B2 - オーム接触電極の形成方法 - Google Patents

オーム接触電極の形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造過程
で用いられるオーム接触電極の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体デバイスにおいては、n型
GaAs基板上のオーム接触電極は、Ni、Ge、Au
Ge及びAuの各膜を順次別々に、n型GaAs基板の
表面上に蒸着させた後、GaAs基板上の蒸着部分を合
金化することによって製造される。当該合金化工程にお
いて、Ge膜からGeがGaAs中に拡散する拡散反応
が生じ、当該拡散反応がNi膜によって促進されて、オ
ーム接触型電極が形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように各膜を順次別々に蒸着するこの従来のオーム接触
電極の形成方法(以下、従来の方法という。)を用いて
製造された半導体デバイスにおいては、当該オーム接触
電極の接触抵抗が比較的大きく、これらの電極を用いて
構成された半導体デバイスの寄生抵抗を増大させること
となる。また、安定な電気的特性を得るためには、別々
に蒸着する金属膜厚を正確に制御する必要があった。
【0004】上記従来の方法を用いて形成したオーム接
触電極の電気的特性は、金属層の層厚の変動又は化学組
成の変動に対してきわめて敏感に変動し、接触抵抗及び
その均一性が低下することになる。
【0005】また、従来のオーム接触電極を形成する製
造工程にかかる所要時間は比較的長いという問題点があ
った。
【0006】以上の問題点を解決するために、「最初に
薄いNi膜をAuGeの蒸着に先立って形成した方がオ
ーム接触電極の接触抵抗が低くなりその接触面積に対す
る均一性が改善されるという報告」と、逆に「最初に薄
いGe膜を形成した方が接触抵抗が低くなりその均一性
が改善されるという報告」とがあり、n型GaAs基板
に対してオーム接触電極を安定に形成する方法について
は、十分にわかっていなかった。
【0007】本発明の目的は以上の問題点を解決し、オ
ーム接触電極を形成する製造工程が従来の方法に比較し
て簡単であって、当該工程にかかる所要時間を従来の方
法に比較して大幅に短縮することができ、電気的特性が
金属層の層厚の変動又は化学組成の変動に対してほとん
ど変動せず、接触抵抗及びその均一性が低下することが
ないオーム接触電極の形成方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るオーム接触
電極の形成方法は、Ni及びAuGeの共融合金を同時
に加熱することによって、n型GaAs基板上に蒸着し
てNi及びAuGeの混合膜を形成するステップと、A
uを加熱することによって、上記Ni及びAuGeの混
合膜上に蒸着してAu膜を形成するステップと、上記N
i及びAuGeの混合膜と上記Au膜が形成されたn型
GaAs基板を加熱することによって、上記Ni及びA
uGeの混合膜と上記n型GaAs基板とを融合させて
合金化するステップとを含むことを特徴とする。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る実施例に
ついて説明する。
【0010】図1は、本発明に係る一実施例であるオー
ム接触電極を有する半導体デバイスの一部分を示す断面
図である。
【0011】本実施例のオーム接触電極の形成方法は、
純粋Ni及びAuGe共融合金(27原子%Ge)を同
時にn型GaAs基板1上に蒸着してNi及びAuGe
の混合膜2を直接接触状態で形成し、次いで当該Ni及
びAuGeの混合膜2上にAuを蒸着させてAu膜3を
形成し、さらに上記膜2,3が形成されたGaAs基板
1を加熱することによって上記膜2の金属とGaAs基
板との間で合金化することを特徴とする。
【0012】公知の真空金属蒸着装置を用いて、本実施
例のオーム接触電極の形成工程について、図1を参照し
て以下に説明する。
【0013】0.07gの純粋Niと、0.44gのA
uGeの共融合金(ここで、27原子%のGeであ
る。)とをそれぞれ秤量して、純粋NiとAuGeの共
融合金の重量比の値は0.16とする。このように秤量
された純粋Ni及びAuGeの共融合金を、真空金属蒸
着装置の気密構造を有する蒸着室内に載置された同一の
第1の受け皿上に並置する。本実施例において用いるA
uGeは共融合金である必要があり、当該共融合金の材
料の化学的組成は固定されている。一方、純粋Auを、
上記蒸着室内に載置された別の第2の受け皿上に置く。
なお、当該工程で用いる純粋Niと純粋Auの純度は、
99.9%以上の純度が必要である。また、当該金属蒸
着装置の蒸着室はシャッタを有するとともに、当該蒸着
室には真空ポンプが接続されている。また、上記第1の
受け皿は当該受け皿を加熱するための第1のヒータ上に
載置され、上記第2の受け皿は当該受け皿を加熱するた
めの第2のヒータ上に載置される。
【0014】次いで、当該蒸着室内であって、上記第1
と第2の受け皿から閉じられたシャッタを介して対向す
る位置であって金属蒸着の目標となる位置に載置された
処理台上に、GaAs基板1を、その処理表面が上記シ
ャッタを介して上記第1と第2の受け皿の方向に向くよ
うに載置する。さらに、当該蒸着室内を気密状態とし、
真空ポンプを用いて当該蒸着室内の内圧を、少なくとも
2×10-5Torrまでに下げて高真空状態にする。
【0015】そして、上記純粋Ni及びAuGeの共融
合金を同時に、両者が収容された第1の受け皿から以下
のようにして、AuGeの共融合金の化学的組成が保持
されるように蒸着させる。すなわち、まず、これらの金
属が溶融するまで第1のヒータに通電して加熱した後、
上記シャッタを開き、さらに、これらすべての金属が蒸
発するまで上記第1のヒータに通電して加熱しつづけ
る。これによって、これらの金属のすべてがGaAs基
板1上に蒸着して直接接触状態で、Ni及びAuGeの
混合膜2が形成される。ここで、上記第1の受け皿上の
すべての金属を蒸発させることによって、AuGeの共
融合金の組成はGaAs基板1上のNi及びAuGeの
混合膜2内において保持される。本発明者による実験に
おいては、第1のヒータへの通電電圧を調節することに
よって、Ni及びAuGeの混合膜2の蒸着速度を15
Å/秒に設定し、蒸着時間を17秒から43秒まで変化
させた。
【0016】続いて、同様の手順により、第2のヒータ
に通電することによって、上記第2の受け皿を介して純
粋Auを加熱して、上記Ni及びAuGeの混合膜2上
に当該膜2の表面を覆うように蒸着させ、Au膜3を形
成する。本発明者による実験においては、第2のヒータ
への通電電圧を調節することによって、Au膜3の蒸着
速度を30Å/秒に設定し、蒸着時間を52秒から84
秒まで変化させた。
【0017】さらに、上記膜2,3が蒸着されたGaA
s基板1を公知の石英炉内に移し、当該石英炉内にN2
ガスを充填して、当該GaAs基板1を、好ましくは4
50°Cで5分間加熱することによって、GaAs基板
1を加熱し、Ni及びAuGeの混合膜2とAu膜3の
金属をGaAs基板との間で融合させて合金化する。当
該合金化工程において、Ni及びAuGeの混合膜2か
らGeがGaAs基板1中に拡散する拡散反応が生じ、
当該拡散反応がNiによって促進されて、n型GaAs
基板1上にオーム接触電極が形成される。
【0018】なお、本発明に係るオーム接触電極の形成
方法を用いてオーム接触電極を形成するときの電極組成
物のモル比は、好ましくは以下の通りである。 (a)Ge…0.96モル%乃至1.73モル% (b)Ni…2.63モル%乃至4.55モル% (c)Au…93.79モル%乃至96.41モル%
【0019】本発明者の実験によれば、上記の工程をお
いて少なくとも上記電極組成物のモル比を制御するだけ
で、金属膜厚の精密な制御をしないで、より小さい接触
抵抗とその高い均一性を得ることができた。言い換えれ
ば、上記のようにオーム接触電極のモル比を変化しても
より小さい接触抵抗とその高い均一性を得ることができ
る。従来の方法では、オーム接触電極の接触抵抗は0.
074Ω・mm程度であるが、本実施例の形成方法を用
いた場合、本発明者の実験では、0.020Ω・mmの
接触抵抗値を得ている。また、その均一性についても±
0.004Ω・mmを得ることができることを確認し
た。
【0020】本実施例のオーム接触電極の形成方法によ
れば、以下のような特有の利点をある。 (a)金属膜厚の制御を精密に行う必要がなく、また、
純粋NiとAuGeの共融合金については同時に蒸着す
るので、処理工程が従来の方法に比較して極めて簡単に
なり、かつ工程にかかる所要時間を従来の方法に比較し
て大幅に短縮することができる。 (b)本実施例の方法を用いることにより、金属膜厚の
精密な制御をしないで、また、オーム接触電極の化学的
組成が所定の範囲内で変化しても、より小さい接触抵抗
とその高い均一性を得ることができる。これによって、
オーム接触電極を有する半導体デバイスの寄生抵抗を大
幅に低下させることができる。
【0021】上記のオーム接触電極の形成方法は、n型
GaAs基板を用いた例えばFETなどのすべてのGa
As半導体デバイスの製造工程、並びにこれらGaAs
半導体デバイスを含む例えばMMIC、GaAsメモリ
などの集積回路の製造工程などに幅広く適用することが
できる。
【0022】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、N
i及びAuGeの共融合金を同時に加熱することによっ
て、n型GaAs基板上に蒸着してNi及びAuGeの
混合膜を形成するステップと、Auを加熱することによ
って、上記Ni及びAuGeの混合膜上に蒸着してAu
膜を形成するステップと、上記Ni及びAuGeの混合
膜と上記Au膜が形成されたn型GaAs基板を加熱す
ることによって、上記Ni及びAuGeの混合膜と上記
n型GaAs基板とを融合させて合金化するステップと
を含む。従って、本発明は、以下の特有の利点を有す
る。 (a)金属膜厚の制御を精密に行う必要がなく、また、
純粋NiとAuGeの共融合金については同時に蒸着す
るので、処理工程が従来の方法に比較して極めて簡単に
なり、かつ工程にかかる所要時間を従来の方法に比較し
て大幅に短縮することができる。 (b)本発明の方法を用いることにより、金属膜厚の精
密な制御をしないで、また、オーム接触電極の化学的組
成が所定の範囲内で変化しても、より小さい接触抵抗と
その高い均一性を得ることができる。これによって、オ
ーム接触電極を有する半導体デバイスの寄生抵抗を大幅
に低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る一実施例であるオーム接触電極
を有する半導体デバイスの一部分を示す断面図である。
【符号の説明】
1…n型GaAs基板、 2…Ni及びAuGeの混合膜、 3…Au膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 敏英 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷 5番地 株式会社エイ・ティ・アール光 電波通信研究所内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ni及びAuGeの共融合金を同時に加
    熱することによって、n型GaAs基板上に蒸着してN
    i及びAuGeの混合膜を形成するステップと、 Auを加熱することによって、上記Ni及びAuGeの
    混合膜上に蒸着してAu膜を形成するステップと、 上記Ni及びAuGeの混合膜と上記Au膜が形成され
    たn型GaAs基板を加熱することによって、上記Ni
    及びAuGeの混合膜と上記n型GaAs基板とを融合
    させて合金化してオーム接触電極を形成するステップと
    を含むことを特徴とするオーム接触電極の形成方法。
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