JP2827862B2 - 化合物半導体のオーム性電極及びその形成方法 - Google Patents

化合物半導体のオーム性電極及びその形成方法

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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、化合物半導体、特にｎ
型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に対して形成されるオーム
性電極及びその形成方法に関する。
【０００２】
【発明の背景技術】従来、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いた半導体装置、例えばＧａＰ発光ダイオードのｎ型
オーム性電極には、ＡｕとＧｅとＮｉの合金（以下、Ａ
ｕ−Ｇｅ−Ｎｉという。）或いはＡｕとＳｉの合金（以
下、Ａｕ−Ｓｉという。）が用いられてきた。
【０００３】オーム性電極を形成するには、これらの金
属を電極を形成すべきｎ型化合物半導体上に、真空蒸着
法等で被着し、ホトエッチング技法で所定の形状にパタ
ーン化した後、熱処理を行うことが必要である。Ａｕ−
Ｇｅ−Ｎｉ電極は４５０〜５５０℃の温度範囲の熱処理
で、またＡｕ−Ｓｉ電極は５９０〜６１０℃の温度範囲
の熱処理によってオーム性接触が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した様に、Ａｕ−
Ｇｅ−Ｎｉ電極は４５０〜５５０℃と比較的低温の熱処
理によってオーム性接触が得られるが、接触抵抗のバラ
ツキが大きく、また熱処理時間を長くすると接触抵抗が
急激に増加したりする（オーム性を失する場合もある）
等の欠点、即ち、再現性よく、接触抵抗が低くかつバラ
ツキの小さいオーム性接触が得られないという欠点があ
る。さらに、Ａｕ系電極であるにもかかわらず、その表
面が素子化工程で用いられる強酸（例えば、硫酸と過酸
化水素水の混合液）に侵され易く、製造工程上、或いは
品質上問題となる。
【０００５】前記強酸に侵され易いＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ電
極の代替として、強酸に侵され難いＡｕ−Ｓｉ電極が用
いられるが、Ａｕ−Ｓｉの場合にも、次に示す様な欠点
がある。 Ａｕ−Ｓｉを真空蒸着法により被着する際、被着金属
中のＳｉ濃度を許容濃度内に制御することが極めて困難
であり、このため接触抵抗のバラツキが大きくなる。 オーム性接触を得るには６００℃前後と高温の熱処理
が必要であり、分解し易いＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の
熱処理としては高温すぎる。 ホトエッチング技法（特に、ノンシアン系のヨウ素−
ヨウ化カリウムのエッチャントの場合）による電極パタ
ーン化が困難である。
【０００６】本発明の目的は、Ａｕ−Ｓｉ電極の場合
より低温熱処理でオーム性接触が得られ、接触抵抗が
低く、かつそのバラツキも小さく、ノンシアン系エッ
チャントでも容易に電極パターン加工ができるｎ型ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体用のＡｕ−Ｓｉ系オーム性電極材
料を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の目的
を達成するために、ｎ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のオ
ーム性電極材料として、Ａｕ−ＳｉにＮｉを加えた３元
合金（以下Ａｕ−Ｓｉ−Ｎｉという。）を用いる様にし
た。
【０００８】上記Ａｕ−Ｓｉ−Ｎｉにおいて、３元合金
中のＮｉの濃度は１〜３０重量％、好ましくは３〜２０
％、で良好なオーム性接触が得られる。Ｎｉ濃度が１％
未満では、前記Ａｕ−Ｓｉの欠点を有し、また２０重量
％を超えると電極表面の金属光沢を失しはじめ（品質上
問題ない程度）、さらにＮｉ濃度を増加し、３０％を超
えると電極表面に顕著な凹凸が発生し、品質上問題とな
る（オーム性電極として不可）。
【０００９】また、本発明方法では、ｎ型ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体基板上にＮｉ濃度１〜３０重量％のＡｕ−
Ｓｉ−Ｎｉ被膜を被着する工程と、該Ａｕ−Ｓｉ−Ｎｉ
被膜を電極に加工する工程と、非酸化性雰囲気中におい
て該電極形成をしたｎ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を熱
処理する工程とを用い、ｎ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
のオーム性電極を形成するようにした。
【００１０】
【実施例】以下に本発明を実施例を挙げて説明する。
【００１１】本発明のオーム性電極をｎ型ＧａＰ上に形
成する工程（ａ）（ｂ）（ｃ）を、図１とともに説明す
る。
【００１２】工程（ａ）：まず、１００〜２００℃に加
熱したキャリア濃度１〜３×１０17／ｃｍ3 のｎ型Ｇａ
Ｐ基板１上に真空蒸着法で、厚さ約３μｍのＡｕ−Ｓｉ
−Ｎｉ被膜２を被着する。該被膜２の各組成割合は、Ｓ
ｉ：２重量％、Ｎｉ：０〜３０重量％（Ｎｉ：０％、即
ちＡｕ−Ｓｉは比較例）、Ａｕ：残部とした。
【００１３】工程（ｂ）：次に、前記Ａｕ−Ｓｉ−Ｎｉ
被膜２を、エッチャントとしてＫＩ−Ｉ2 水溶液を用い
たホトエッチング技法により、長径６０μｍの円形電極
３（ピッチ１２０μｍ、即ち電極間距離６０μｍ）に加
工する。
【００１４】工程（ｃ）：次に、Ａｒ雰囲気中におい
て、前記電極形成をしたｎ型ＧａＰ基板１を５６０℃
で、２０分、４０分間熱処理し、オーム性電極の形成を
完了した。符号４はアロイ部分で、上記Ａｕ−Ｓｉ−Ｎ
ｉ被膜２とｎ型ＧａＰ基板１の表面が熱処理により合金
化し、オーム性接触を示す。
【００１５】実施例１〜５ 上記工程（ａ）におけるＮｉ濃度を１重量％（実施例
１）、５重量％（実施例２）、１０重量％（実施例
３）、２０重量％（実施例４）及び３０重量％（実施例
５）と変化させ、上記工程（ａ）（ｂ）（ｃ）に従って
オーム性電極を形成した。
【００１６】Ｎｉ濃度１〜３０重量％のＡｕ−Ｓｉ−Ｎ
ｉはノンシアン系エッチャント〔例えば、（ＫＩ−
Ｉ2 ）水溶液〕でも、容易に、かつ精度よく、ホトエッ
チングにより電極パターン加工ができることが確認でき
た。
【００１７】Ｎｉ濃度３０重量％以下のＡｕ−Ｓｉ−Ｎ
ｉは強酸（例えば、硫酸と過酸化水素水の混合液）に浸
漬しても、全く侵されないことも確認した。
【００１８】上記形成された隣接するｎ型電極間に、Ｄ
Ｃ１００ｍＡの電流（Ｉ）を流すのに必要な印加電圧
（Ｖ）を測定して、電圧−電流の関係より電極間抵抗
（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）を求め、この電極間抵抗を以って接触抵
抗の代わりとした。各試料について測定（５バッチ／実
験、５基板／バッチ、２０測定ヶ所／基板）した電極間
抵抗（Ω）を、最大値、平均値及び最小値に分けて表１
に示した。
【００１９】オーム性電極として使用可能な電極間抵抗
としては、一応５０Ω以下とされているが、３０Ω以下
であれば好適に使用されるものである。表１に示した測
定結果から明らかなごとく、実施例１〜５、即ちＮｉ濃
度１〜３０重量％のＡｕ−Ｓｉ−Ｎｉを用いた場合に
は、Ａｕ−Ｓｉより低い熱処理温度でもオーム性接触が
得られ（比較例１参照）、そのオーム性電極の電極間抵
抗は最大値であってもいずれも３０Ω以下と低く、かつ
そのバラツキも１７Ω〜２８Ωと非常に小さい。更に、
電極間抵抗に対する熱処理時間の依存度も小さく、熱処
理時間を２０分から４０分にしてもほとんど変化しな
い。
【００２０】比較例１ 上記工程（ａ）におけるＮｉ濃度を０％、即ちＡｕ−Ｓ
ｉ、とし、工程（ｃ）における熱処理を５６０℃、４０
分又は６００℃、４０分とした以外は実施例１〜５と同
様に処理してオーム性電極を形成した。得られたオーム
性電極の電極間抵抗（Ω）は、実施例１〜５と同様の方
法で測定して、表１に併せて示した。
【００２１】Ｎｉ濃度を０％とした比較例１について
は、５６０℃、４０分の熱処理を施した場合、得られた
オーム性電極の電極間抵抗は極めて高い値を示し、オー
ム性電極として不適当であることが分かった。
【００２２】また６００℃、４０分の熱処理の場合に
は、電極間抵抗の最大値は４９Ωを示し、一応使用可能
なレベルであるが、そのバラツキは２０Ω〜４９Ωと非
常に大きい。また、熱処理を高温で行う必要があり、本
発明の目的に合致しないことが判明した。
【００２３】
【表１】
【００２４】さらに、Ｎｉ濃度３０重量％を越えるＡｕ
−Ｓｉ−Ｎｉ電極については、電極表面の凹凸が大き
く、オーム性電極として不可なることを実験で確認し
た。
【００２５】尚、ｎ型ＧａＡｓ、ｎ型ＧａＡｌＡｓにつ
いても、各実施例に示したｎ型ＧａＰの場合と同様の結
果が得られた。
【００２６】
【発明の効果】以上のべたごとく、本発明のｎ型ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体のオーム性電極は、Ａｕ−Ｓｉ電
極の場合より低温熱処理でオーム性接触が得られ、接
触抵抗が低く、かつそのバラツキも小さく、ノンシア
ン系エッチャントでも容易に電極パターン加工ができる
という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の化合物半導体のオーム性電極の形成手
順を示す工程図である。
【符号の説明】
１ ｎ型ＧａＰ基板 ２ Ａｕ−Ｓｉ−Ｎｉ被膜 ３ 電極 ４ 熱処理により形成されたＡｕ−Ｓｉ−Ｎｉとｎ型Ｇ
ａＰとのアロイ部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 均 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越 半導体株式会社 磯部工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 33/00 H01L 21/28 301

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金（Ａｕ）、シリコン（Ｓｉ）及びニッ
    ケル（Ｎｉ）よりなる合金を用いて形成されたことを特
    徴とするｎ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のオーム性電
    極。
  2. 【請求項２】 前記金（Ａｕ）、シリコン（Ｓｉ）及び
    ニッケル（Ｎｉ）よりなる合金のニッケル（Ｎｉ）濃度
    が１〜３０重量％であることを特徴とする請求項１記載
    のｎ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のオーム性電極。
  3. 【請求項３】 ｎ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に
    Ｎｉ濃度１〜３０重量％のＡｕ−Ｓｉ−Ｎｉ被膜を被着
    する工程と、該Ａｕ−Ｓｉ−Ｎｉ被膜を電極に加工する
    工程と、非酸化性雰囲気中において該電極形成をしたｎ
    型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を熱処理する工程とからな
    ることを特徴とするｎ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のオ
    ーム性電極の形成方法。
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