JP2898423B2 - 電子素子およびその製造方法 - Google Patents
電子素子およびその製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- H01L21/28575—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising AIIIBV compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
- H01L29/452—Ohmic electrodes on AIII-BV compounds
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体材料に低抵抗の
接触を作る方法に関し、特に、III−Ｖ族材料にオーム
接触を作る方法に関する。
接触を作る方法に関し、特に、III−Ｖ族材料にオーム
接触を作る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体技術における顕著な展開の
１つは、化合物半導体の需要と重要性が増したことであ
る。特に、ガリウム砒素やインジウム燐のような周期律
表の第III族および第Ｖ族の元素で構成されるIII−Ｖ族
化合物がそうである。これらは、III−Ｖ族半導体のバ
ンド・ギャップ特性により、レーザ、発光ダイオード
（ＬＥＤ）、および光検出器などのホトニック素子とし
て役立つ。また、これらの材料は、電子移動度が高いた
め、高速集積回路などの高速の電子素子の製造にも有望
である。ホトニック素子は、基板の表面上に一連のエピ
タキシャル層（エピタキシャル層は、実質的に基板の結
晶構造の拡張部を構成する結晶構造を有するように基板
上に堆積させた材料の層である）を形成することによっ
て作られることがしばしばある。例えば、インジウム燐
の基板上にエピタキシャル成長させたインジウム・ガリ
ウム・砒素・燐化合物に基づくレーザ構造は、シリカ・
ベースの光ファイバの吸収損失が最小となる周波数範囲
の光を発する。また、高速の集積回路素子を作るため
に、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ／ＩｎＰのようなインジウム
燐基板上に成長させ変調ドープした他の構造が使われて
きた。
１つは、化合物半導体の需要と重要性が増したことであ
る。特に、ガリウム砒素やインジウム燐のような周期律
表の第III族および第Ｖ族の元素で構成されるIII−Ｖ族
化合物がそうである。これらは、III−Ｖ族半導体のバ
ンド・ギャップ特性により、レーザ、発光ダイオード
（ＬＥＤ）、および光検出器などのホトニック素子とし
て役立つ。また、これらの材料は、電子移動度が高いた
め、高速集積回路などの高速の電子素子の製造にも有望
である。ホトニック素子は、基板の表面上に一連のエピ
タキシャル層（エピタキシャル層は、実質的に基板の結
晶構造の拡張部を構成する結晶構造を有するように基板
上に堆積させた材料の層である）を形成することによっ
て作られることがしばしばある。例えば、インジウム燐
の基板上にエピタキシャル成長させたインジウム・ガリ
ウム・砒素・燐化合物に基づくレーザ構造は、シリカ・
ベースの光ファイバの吸収損失が最小となる周波数範囲
の光を発する。また、高速の集積回路素子を作るため
に、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ／ＩｎＰのようなインジウム
燐基板上に成長させ変調ドープした他の構造が使われて
きた。
【０００３】III−Ｖ族半導体素子として役に立つに
は、その素子に電流を流したり取り除いたりするため
に、低抵抗の金属接触、即ちオーム金属接触がIII−Ｖ
族材料に対して必要となる。このようなオーム接触は、
通常、半導体基板上に薄い金の膜を蒸着することによっ
て作られる。このような金薄膜は、かなり良好な電気的
特性を有する一方、基板に良く付かないことが頻繁にあ
り、均一性、再生可能性、および信頼性に乏しい特徴が
現れることもしばしばある。これらの問題の多くは、金
がIII−Ｖ族材料と合金になってから基板中に拡散する
という事実が主な原因である。１９８１年８月付けの
「応用物理ジャーナル（Journal of Applied Physic
s）」第５２巻、第８号のエィ・パイオトロウスカ（A.P
iotrowska）他による論文「Ａｕ／ＩｎＰ系における２
成分化合物の形成について（On the Formation of Bina
ry Compounds in Au/InP System）」（p.5112-p.511
7）、および１９８３年４月付けの「電子素子のＩＥＥ
Ｅ報告（IEEE Transactions of Electronic Device
s）」第ＥＤ−３０巻、第４号のエィ・ケィ・チン（A.
K.Chin）他による論文「ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ発光ダ
イオードにおける暗点欠陥源としてのｐ接触からの金の
移動（The Migration of Gold from the p-contact as
a Sourceof Dark Spot Defects in InP/InGaAsP LED'
s）」（p.304-p.309）において、基板への金の大きな拡
散深度と結果的に起こり得る問題点が示されている。１
９８８年９月付けの「光波技術ジャーナル（Journal of
Light Wave Technology）」第６巻、第９号のエィ・ア
ール・グッドウィン（A.R.Goodwin）他による論文「単
一モデルのファイバ光通信リンクのための高信頼性半導
体レーザの設計および実現（The Design and Realizati
on of a High Reliability Semiconductor Laser for S
ingle-Model Fiber-Optical Communication Links）」
（p.1424-p.1434）には、動作中における金の素子への
電子移動による性能低下が示されている。さらに、１９
８４年６月付けの「固体電子工学（Solid State Electr
onics）」第２７巻、第６号のエス・ナカハラ（S.Nakah
ara）他による論文「亜鉛被覆とインジウム燐との間の
相互作用（Interaction Between Zinc Metalizationand
Indium Phosphide）」（p.557-p.564）で説明されてい
るように、接触に添加されたドーパント原子はインジウ
ム燐によって急速に拡散し、結果的に、オーム作用を低
下させることがある。接触抵抗が高いと、効率が悪くな
って素子の速度が低下するだけでなく、動作領域の温度
を上昇させ、しきい値電流を高めることにつながる。オ
ーム接触の設計時にさらに配慮すべき点は、リアクティ
ブ・イオン・エッチング（リアクティブ・イオン・エッ
チングまたはドライ・エッチングは、金属被膜のエッチ
ングにプラズマ・イオンを選択的に使用する周知の技術
である）によってパターン化可能な金属を使用すること
が望ましい点である。
は、その素子に電流を流したり取り除いたりするため
に、低抵抗の金属接触、即ちオーム金属接触がIII−Ｖ
族材料に対して必要となる。このようなオーム接触は、
通常、半導体基板上に薄い金の膜を蒸着することによっ
て作られる。このような金薄膜は、かなり良好な電気的
特性を有する一方、基板に良く付かないことが頻繁にあ
り、均一性、再生可能性、および信頼性に乏しい特徴が
現れることもしばしばある。これらの問題の多くは、金
がIII−Ｖ族材料と合金になってから基板中に拡散する
という事実が主な原因である。１９８１年８月付けの
「応用物理ジャーナル（Journal of Applied Physic
s）」第５２巻、第８号のエィ・パイオトロウスカ（A.P
iotrowska）他による論文「Ａｕ／ＩｎＰ系における２
成分化合物の形成について（On the Formation of Bina
ry Compounds in Au/InP System）」（p.5112-p.511
7）、および１９８３年４月付けの「電子素子のＩＥＥ
Ｅ報告（IEEE Transactions of Electronic Device
s）」第ＥＤ−３０巻、第４号のエィ・ケィ・チン（A.
K.Chin）他による論文「ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ発光ダ
イオードにおける暗点欠陥源としてのｐ接触からの金の
移動（The Migration of Gold from the p-contact as
a Sourceof Dark Spot Defects in InP/InGaAsP LED'
s）」（p.304-p.309）において、基板への金の大きな拡
散深度と結果的に起こり得る問題点が示されている。１
９８８年９月付けの「光波技術ジャーナル（Journal of
Light Wave Technology）」第６巻、第９号のエィ・ア
ール・グッドウィン（A.R.Goodwin）他による論文「単
一モデルのファイバ光通信リンクのための高信頼性半導
体レーザの設計および実現（The Design and Realizati
on of a High Reliability Semiconductor Laser for S
ingle-Model Fiber-Optical Communication Links）」
（p.1424-p.1434）には、動作中における金の素子への
電子移動による性能低下が示されている。さらに、１９
８４年６月付けの「固体電子工学（Solid State Electr
onics）」第２７巻、第６号のエス・ナカハラ（S.Nakah
ara）他による論文「亜鉛被覆とインジウム燐との間の
相互作用（Interaction Between Zinc Metalizationand
Indium Phosphide）」（p.557-p.564）で説明されてい
るように、接触に添加されたドーパント原子はインジウ
ム燐によって急速に拡散し、結果的に、オーム作用を低
下させることがある。接触抵抗が高いと、効率が悪くな
って素子の速度が低下するだけでなく、動作領域の温度
を上昇させ、しきい値電流を高めることにつながる。オ
ーム接触の設計時にさらに配慮すべき点は、リアクティ
ブ・イオン・エッチング（リアクティブ・イオン・エッ
チングまたはドライ・エッチングは、金属被膜のエッチ
ングにプラズマ・イオンを選択的に使用する周知の技術
である）によってパターン化可能な金属を使用すること
が望ましい点である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】均一性、再現性、およ
び信頼性を備え、良く接着し、半導体基板の電気的特性
に悪影響を与えず、さらにリアクティブ・イオン・エッ
チングをし易いオーム接触をIII−Ｖ族半導体基板に作
る方法が必要とされてきた。
び信頼性を備え、良く接着し、半導体基板の電気的特性
に悪影響を与えず、さらにリアクティブ・イオン・エッ
チングをし易いオーム接触をIII−Ｖ族半導体基板に作
る方法が必要とされてきた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、III−
Ｖ族半導体材料基板上に形成されるオーム接触は、少な
くともタングステンとアンチモンによって構成された薄
膜から成る。好ましくは、８０〜９５重量％のタングス
テン、５〜１０重量％のアンチモン、および０〜１５重
量％のインジウムでオーム接触を構成する。薄膜は、後
で詳細に述べるような方法で、タングステン、アンチモ
ン、およびインジウムを基板上に同時にスパッタリング
することによって付着させることが好ましい。
Ｖ族半導体材料基板上に形成されるオーム接触は、少な
くともタングステンとアンチモンによって構成された薄
膜から成る。好ましくは、８０〜９５重量％のタングス
テン、５〜１０重量％のアンチモン、および０〜１５重
量％のインジウムでオーム接触を構成する。薄膜は、後
で詳細に述べるような方法で、タングステン、アンチモ
ン、およびインジウムを基板上に同時にスパッタリング
することによって付着させることが好ましい。
【０００６】
【作用】本発明によるオーム接触は、インジウム燐など
のIII−Ｖ族半導体基板とは合金にならないが、それで
も良く接着する。具体的に、発明者は、接触にインジウ
ムが存在すると、接触の付着性が助長され、シート抵抗
が減少することを発見した。基板内部への金属の拡散は
ほとんどなく、動作中の電子移動も少ない。このオーム
接触は、均一で、再現性および信頼性があり、かつ周知
のリアクティブ・イオン・エッチング技術によるパター
ン化に向いていることが分かった。
のIII−Ｖ族半導体基板とは合金にならないが、それで
も良く接着する。具体的に、発明者は、接触にインジウ
ムが存在すると、接触の付着性が助長され、シート抵抗
が減少することを発見した。基板内部への金属の拡散は
ほとんどなく、動作中の電子移動も少ない。このオーム
接触は、均一で、再現性および信頼性があり、かつ周知
のリアクティブ・イオン・エッチング技術によるパター
ン化に向いていることが分かった。
【０００７】本発明の前記およびその他の目的、特徴、
および利点は、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明
を考察することにより、さらに良く理解することができ
る。
および利点は、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明
を考察することにより、さらに良く理解することができ
る。
【０００８】
【実施例】レーザ、集積回路、光検出器、および発光ダ
イオードなどの多様な半導体素子にオーム接触を用いる
ことは、極めて周知であり、当分野では良く理解されて
いるので、説明を簡潔にするために、これらの異なる状
況においてオーム接触を使用することは説明しない。基
本的に、オーム接触とは、接合バリアーやショットキー
・バリアーを構成する境界面に対比して見た場合、金属
接触と半導体との間の境界面に電子的障壁（バリアー）
が無いか、あっても小さい接触のことである。電子的障
壁が非常に小さければ、その界面における電気の流れに
対する抵抗は小さい。このような接触を作るために半導
体上に金属を堆積させる種々の方法は、周知であるか
ら、以下の説明では、そのような方法の知識を前提とし
ている。なお、それらの方法の幾つかは前記の従来の技
術において例示されている。
イオードなどの多様な半導体素子にオーム接触を用いる
ことは、極めて周知であり、当分野では良く理解されて
いるので、説明を簡潔にするために、これらの異なる状
況においてオーム接触を使用することは説明しない。基
本的に、オーム接触とは、接合バリアーやショットキー
・バリアーを構成する境界面に対比して見た場合、金属
接触と半導体との間の境界面に電子的障壁（バリアー）
が無いか、あっても小さい接触のことである。電子的障
壁が非常に小さければ、その界面における電気の流れに
対する抵抗は小さい。このような接触を作るために半導
体上に金属を堆積させる種々の方法は、周知であるか
ら、以下の説明では、そのような方法の知識を前提とし
ている。なお、それらの方法の幾つかは前記の従来の技
術において例示されている。
【０００９】図１は、ｐ型およびｎ型の不純物でそれぞ
れドープした半導体領域１２および１３の間の境界面で
形成された接合１１を有する半導体ダイオード１０を、
単に説明のために概略的に示している。金属接触１４お
よび１５は、ダイオードを外部の回路に接続するために
使用されるが、説明上、両接合とも、低抵抗の接触、即
ちオーム接触であることが求められる。半導体領域１２
および１３は、共にIII−Ｖ族半導体材料であり、この
ダイオードは、光検出器として使用される種類のもので
あり、換言すれば、接合１１に光が入射すると電気を発
生する。当分野で周知のように、III−Ｖ族半導体ダイ
オードは、レーザ、ＬＥＤ、および整流器としても使用
することができる。
れドープした半導体領域１２および１３の間の境界面で
形成された接合１１を有する半導体ダイオード１０を、
単に説明のために概略的に示している。金属接触１４お
よび１５は、ダイオードを外部の回路に接続するために
使用されるが、説明上、両接合とも、低抵抗の接触、即
ちオーム接触であることが求められる。半導体領域１２
および１３は、共にIII−Ｖ族半導体材料であり、この
ダイオードは、光検出器として使用される種類のもので
あり、換言すれば、接合１１に光が入射すると電気を発
生する。当分野で周知のように、III−Ｖ族半導体ダイ
オードは、レーザ、ＬＥＤ、および整流器としても使用
することができる。
【００１０】本発明に従って、金属オーム接触１４は、
８０〜９５重量％のタングステン、５〜１０重量％のア
ンチモン、および０〜１５重量％のインジウムで構成さ
れる。この組成の金属接触は、極めて低抵抗の接触を半
導体に与えることが分かった。インジウムの存在は、シ
ート抵抗をかなり減少させ、接着を助けるが、オーム接
触の実現に不可欠なものではない。
８０〜９５重量％のタングステン、５〜１０重量％のア
ンチモン、および０〜１５重量％のインジウムで構成さ
れる。この組成の金属接触は、極めて低抵抗の接触を半
導体に与えることが分かった。インジウムの存在は、シ
ート抵抗をかなり減少させ、接着を助けるが、オーム接
触の実現に不可欠なものではない。
【００１１】図２は、本発明に従ってIII−Ｖ族半導体
にオーム接触を形成するために使用するスパッタリング
装置を概略的に例示する図である。本発明を実証するた
めに使用されたスパッタリング装置１８は、ＣＶＣ６０
１スパッタリング・マシーンとして知られる装置であ
り、ニューヨーク、ロチェスターのＣＶＣ社から市販さ
れており、入手可能である。この装置は、複数の半導体
ウェハー２１を支持するために、中心軸２０によって駆
動される、回転可能な支持台１９を備えている。ウェハ
ーの下方には、付着用の材料源を構成する一組のターゲ
ット２３、２４、および２８が配置される。タングステ
ンのターゲット２３およびインジウムのターゲット２４
は、それぞれ直流電源２５および２６に接続されてい
る。アンチモンのターゲット２８は、整合回路２９を介
して無線周波電源３０に接続されている。スパッタリン
グ装置１８は、真空ポンプ３２によって排気され、そし
てクライオポンプ（cryo pumpまたはcryopump）３３に
よってさらに排気されるが、両ポンプとも、バルブ３４
によってスパッタリング装置に選択的に接続される。バ
ルブ３６によってスパッタリング装置に選択的に接続さ
れるアルゴン源３５から、制御された量のアルゴンがス
パッタリング装置へと導入される。
にオーム接触を形成するために使用するスパッタリング
装置を概略的に例示する図である。本発明を実証するた
めに使用されたスパッタリング装置１８は、ＣＶＣ６０
１スパッタリング・マシーンとして知られる装置であ
り、ニューヨーク、ロチェスターのＣＶＣ社から市販さ
れており、入手可能である。この装置は、複数の半導体
ウェハー２１を支持するために、中心軸２０によって駆
動される、回転可能な支持台１９を備えている。ウェハ
ーの下方には、付着用の材料源を構成する一組のターゲ
ット２３、２４、および２８が配置される。タングステ
ンのターゲット２３およびインジウムのターゲット２４
は、それぞれ直流電源２５および２６に接続されてい
る。アンチモンのターゲット２８は、整合回路２９を介
して無線周波電源３０に接続されている。スパッタリン
グ装置１８は、真空ポンプ３２によって排気され、そし
てクライオポンプ（cryo pumpまたはcryopump）３３に
よってさらに排気されるが、両ポンプとも、バルブ３４
によってスパッタリング装置に選択的に接続される。バ
ルブ３６によってスパッタリング装置に選択的に接続さ
れるアルゴン源３５から、制御された量のアルゴンがス
パッタリング装置へと導入される。
【００１２】当分野で周知のように、真空ポンプ３２と
クライオポンプ３３との組み合わせが、スパッタリング
装置１８の内部にほぼ真空を作り、アルゴン源３５によ
って、正確に制御されたガス分子源が装置内部に与えら
れる。直流電源２５および２６、ならびに無線周波電源
３０によって、ガスの分子がターゲット２３、２４、お
よび２８に向かって加速され、そのような分子の衝突
が、ターゲットの材料の分子を放出させるに十分なエネ
ルギーを与える。そして、これらのターゲットの分子
は、ウェハー２１の下側３８に集まる。本発明に従っ
て、３つの金属は、放出される各金属の割合が電源２
５、２６、および３０の制御によって制御されて、すべ
て同時にスパッタリングされる。
クライオポンプ３３との組み合わせが、スパッタリング
装置１８の内部にほぼ真空を作り、アルゴン源３５によ
って、正確に制御されたガス分子源が装置内部に与えら
れる。直流電源２５および２６、ならびに無線周波電源
３０によって、ガスの分子がターゲット２３、２４、お
よび２８に向かって加速され、そのような分子の衝突
が、ターゲットの材料の分子を放出させるに十分なエネ
ルギーを与える。そして、これらのターゲットの分子
は、ウェハー２１の下側３８に集まる。本発明に従っ
て、３つの金属は、放出される各金属の割合が電源２
５、２６、および３０の制御によって制御されて、すべ
て同時にスパッタリングされる。
【００１３】スパッタリングの後、ウェハー２１は、別
個の炉の中で加熱することによりアニーリングする方が
好ましい。次に、フォトリソグラフィック・マスキング
およびエッチングなどの種々の行程を用いて、ウェハー
上に被覆した金属膜によって多数の電気的接触を形成す
ることができる。本発明の１つの特徴によれば、リアク
ティブ・イオン・エッチングとして知られる周知の処理
によって金属膜をカットまたはパターン化することがで
きる。一般に、ウェハーはその後、最終的に個々の電子
素子を構成する多数の単体のチップを形成するように切
断される。
個の炉の中で加熱することによりアニーリングする方が
好ましい。次に、フォトリソグラフィック・マスキング
およびエッチングなどの種々の行程を用いて、ウェハー
上に被覆した金属膜によって多数の電気的接触を形成す
ることができる。本発明の１つの特徴によれば、リアク
ティブ・イオン・エッチングとして知られる周知の処理
によって金属膜をカットまたはパターン化することがで
きる。一般に、ウェハーはその後、最終的に個々の電子
素子を構成する多数の単体のチップを形成するように切
断される。
【００１４】これまで行った本発明の実証において、イ
ンジウム燐の基板は、１０18原子／ｃｍ3のｎ型ドーピ
ングまたはｐ型ドーピングを与えるために、それぞれ錫
または亜鉛の何れかでドープした。基板は、硫酸と過酸
化水素の溶液中でエッチングすることによって表面の酸
化物を除去し、次に、イオン除去水の中でスプレー洗浄
を行い、吹き付け乾燥した。基板を図２に示すように取
り付けた後、スパッタリング装置を約２×１０-7torrの
ベース圧力まで低温真空引き（cryo pump）した。アン
チモンのターゲットは、動作中１００〜１５０ワットの
無線周波電力でバイアスし、タングステンとインジウム
のターゲットは、８０〜２５０ｖの間の直流電圧でバイ
アスした。スパッタリング中のアルゴンの圧力は、５ｍ
torr、標準条件の毎分約５０ｃｍ3相当に維持したが、
この場合のスパッタリング速度は、一般に、毎分１〜２
オングストロームであった。基板は、ターゲットの上方
で、そのコーティング用の（１００）結晶面を露出して
毎分１０回転で回転した。形成された接触は、８０〜９
５重量％のタングステン、５〜１０重量％のアンチモ
ン、および０〜１５重量％のインジウムを有し、オーム
性であった。スパッタリングの後、温度３００〜４５０
℃のアルゴン雰囲気中で１０〜３０分の間、サンプル
（基板）をアニーリングした。
ンジウム燐の基板は、１０18原子／ｃｍ3のｎ型ドーピ
ングまたはｐ型ドーピングを与えるために、それぞれ錫
または亜鉛の何れかでドープした。基板は、硫酸と過酸
化水素の溶液中でエッチングすることによって表面の酸
化物を除去し、次に、イオン除去水の中でスプレー洗浄
を行い、吹き付け乾燥した。基板を図２に示すように取
り付けた後、スパッタリング装置を約２×１０-7torrの
ベース圧力まで低温真空引き（cryo pump）した。アン
チモンのターゲットは、動作中１００〜１５０ワットの
無線周波電力でバイアスし、タングステンとインジウム
のターゲットは、８０〜２５０ｖの間の直流電圧でバイ
アスした。スパッタリング中のアルゴンの圧力は、５ｍ
torr、標準条件の毎分約５０ｃｍ3相当に維持したが、
この場合のスパッタリング速度は、一般に、毎分１〜２
オングストロームであった。基板は、ターゲットの上方
で、そのコーティング用の（１００）結晶面を露出して
毎分１０回転で回転した。形成された接触は、８０〜９
５重量％のタングステン、５〜１０重量％のアンチモ
ン、および０〜１５重量％のインジウムを有し、オーム
性であった。スパッタリングの後、温度３００〜４５０
℃のアルゴン雰囲気中で１０〜３０分の間、サンプル
（基板）をアニーリングした。
【００１５】周知のとおり、直流でバイアスしたターゲ
ットに対するスパッタリング速度は、印加した直流電圧
の関数であり、無線周波でバイアスしたターゲットに対
する速度は、印加した無線周波電力の関数である。８０
〜１５０ｖの間の電圧でインジウム２４のターゲットを
バイアスしながら２００〜２５０ｖの間の電圧でタング
ステンのターゲット２３をバイアスした結果、スパッタ
リングされたタングステンの量はスパッタリングされた
インジウムの量を圧倒的に越えていた。周知のように、
スパッタリング速度は、アルゴンの圧力の関数でもあ
る。３つの金属をすべて含むか、または２つの金属を含
む単一のターゲットを使用してスパッタリングすること
も可能である。純粋なアンチモンは、抵抗が高いため、
直流電源によってバイアスすると、電荷を蓄積しがちに
なり、あまり信頼性の高いスパッタリングができない。
従って、アンチモンのターゲット２８に対しては無線周
波のスパッタリングが望ましい。より電導性の高い金属
と組み合わせた場合には、直流スパッタリングが容易に
できる。さらに、蒸着などの他の被覆技術を原則的に除
外するような理由は無いものと思われる。
ットに対するスパッタリング速度は、印加した直流電圧
の関数であり、無線周波でバイアスしたターゲットに対
する速度は、印加した無線周波電力の関数である。８０
〜１５０ｖの間の電圧でインジウム２４のターゲットを
バイアスしながら２００〜２５０ｖの間の電圧でタング
ステンのターゲット２３をバイアスした結果、スパッタ
リングされたタングステンの量はスパッタリングされた
インジウムの量を圧倒的に越えていた。周知のように、
スパッタリング速度は、アルゴンの圧力の関数でもあ
る。３つの金属をすべて含むか、または２つの金属を含
む単一のターゲットを使用してスパッタリングすること
も可能である。純粋なアンチモンは、抵抗が高いため、
直流電源によってバイアスすると、電荷を蓄積しがちに
なり、あまり信頼性の高いスパッタリングができない。
従って、アンチモンのターゲット２８に対しては無線周
波のスパッタリングが望ましい。より電導性の高い金属
と組み合わせた場合には、直流スパッタリングが容易に
できる。さらに、蒸着などの他の被覆技術を原則的に除
外するような理由は無いものと思われる。
【００１６】作製した接触は、アニーリングした後、オ
ーム作用を示した。ｎ型のインジウム燐に作った接触
は、アニーリング前にオーム作用を示したが、ｐ型の接
触は、アニーリングを必要とするようである。５０から
２５０μｍの間のパターン寸法に対して、接触抵抗は、
１０-6Ω／ｃｍ2の範囲であった。約１０００オングス
トロームの厚さを有する膜のシート抵抗は、４００℃で
焼き入れした場合、面積当たり約１２Ωであった。顕微
鏡検査により、金属の半導体への合金化は全く無いか、
ほとんど無いことが分かった。結果として、同様の条件
下におけるインジウム燐のマトリックス内部の金の拡散
に比較すれば、半導体への金属の拡散はほとんどなかっ
た。これらの検査より、金属膜中のアンチモンが半導体
にインタフェースした低いバンド・ギャップを与える一
方で、金属接触中のインジウムが半導体基板からのイン
ジウムの拡散を最小限に留めているものと推測される。
合金接触とは異なり、固相反応のタングステン・インジ
ウム・アンチモン接触は、４５０℃のアニーリング後で
も鋭い横方向の電導率分布を維持する。
ーム作用を示した。ｎ型のインジウム燐に作った接触
は、アニーリング前にオーム作用を示したが、ｐ型の接
触は、アニーリングを必要とするようである。５０から
２５０μｍの間のパターン寸法に対して、接触抵抗は、
１０-6Ω／ｃｍ2の範囲であった。約１０００オングス
トロームの厚さを有する膜のシート抵抗は、４００℃で
焼き入れした場合、面積当たり約１２Ωであった。顕微
鏡検査により、金属の半導体への合金化は全く無いか、
ほとんど無いことが分かった。結果として、同様の条件
下におけるインジウム燐のマトリックス内部の金の拡散
に比較すれば、半導体への金属の拡散はほとんどなかっ
た。これらの検査より、金属膜中のアンチモンが半導体
にインタフェースした低いバンド・ギャップを与える一
方で、金属接触中のインジウムが半導体基板からのイン
ジウムの拡散を最小限に留めているものと推測される。
合金接触とは異なり、固相反応のタングステン・インジ
ウム・アンチモン接触は、４５０℃のアニーリング後で
も鋭い横方向の電導率分布を維持する。
【００１７】以上の説明は、本発明を実施する方法を単
に説明するための実施例に関するものである。スパッタ
リングは、構成要素の金属を付着する好ましい方法であ
るが、これに代えて、他の方法を用いることも可能であ
る。アニーリングは、長期間の安定性を助け、接触抵抗
を減らすが、ｎ型の基板においてオーム接触を得る上で
必須ではない。この技術分野の当業者であれば、本発明
の種々の変形例が考えられるが、それらはいずれも本発
明の技術的範囲に包含される。
に説明するための実施例に関するものである。スパッタ
リングは、構成要素の金属を付着する好ましい方法であ
るが、これに代えて、他の方法を用いることも可能であ
る。アニーリングは、長期間の安定性を助け、接触抵抗
を減らすが、ｎ型の基板においてオーム接触を得る上で
必須ではない。この技術分野の当業者であれば、本発明
の種々の変形例が考えられるが、それらはいずれも本発
明の技術的範囲に包含される。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、均
一性、再現性および信頼性を備え、良く接着し、半導体
基板の電気的特性に悪影響を与えず、さらにリアクティ
ブ・イオン・エッチングをし易いようなオーム接触を、
III−Ｖ族半導体基板に作ることができる。
一性、再現性および信頼性を備え、良く接着し、半導体
基板の電気的特性に悪影響を与えず、さらにリアクティ
ブ・イオン・エッチングをし易いようなオーム接触を、
III−Ｖ族半導体基板に作ることができる。
【図１】本発明によるオーム接触を有する半導体ダイオ
ードの略断面図である。
ードの略断面図である。
【図２】本発明によるオーム接触を作るために半導体上
に金属をスパッタリングする装置の略図である。
に金属をスパッタリングする装置の略図である。
１０ 半導体ダイオード １１ 接合 １２、１３ 半導体領域 １４、１５ 金属接触 １８ スパッタリング装置 １９ 支持台 ２０ 中心軸 ２１ 半導体ウェハー ２３、２４、２８ ターゲット ２５、２６ 直流電源 ２９ 整合回路 ３０ 無線周波電源 ３２ 真空ポンプ ３３ クライオポンプ ３５ アルゴン源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−276390（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−261204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−111525（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ 51［９］，（８−31− 1987)
Claims (12)
- 【請求項１】 III−Ｖ族半導体材料の基板と、この基
板に接着された実質的にオーム接触の金属電極とを備
え、 前記電極が、少なくともタングステンとアンチモンから
なる混合物製の薄膜を含むことを特徴とする電子素子。 - 【請求項２】 前記電極がインジウムを含み、前記電極
の組成は、約８０〜９５重量％のタングステンと、約５
〜１０重量％のアンチモンと、約１５重量％以下のイン
ジウムであることを特徴とする請求項１記載の電子素
子。 - 【請求項３】 前記タングステン、アンチモン、および
インジウムが、前記基板にスパッタリングによって付着
させられたことを特徴とする請求項２記載の電子素子。 - 【請求項４】 前記タングステン、アンチモン、および
インジウムのスパッタリングが、同時に行われ、 前記タングステンおよびインジウムのスパッタリング
が、直流スパッタリングによって行われ、かつ前記アン
チモンのスパッタリングが、無線周波スパッタリングに
よって行われることを特徴とする請求項３記載の電子素
子。 - 【請求項５】 前記基板が、結晶状のｐ型材料から成る
ことを特徴とする請求項４記載の電子素子。 - 【請求項６】 III−Ｖ族材料の基板に、金属膜を付着
させることにより実質的なオーム接触電極を形成する電
子素子の製造方法において、 タングステンおよびアンチモンからなる混合物を、スパ
ッタリングによって前記基板上に堆積させて前記金属膜
を形成することを特徴とする電子素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記タングステンおよびアンチモンを、
同時にスパッタリングすることを特徴とする請求項６記
載の電子素子の製造方法。 - 【請求項８】 タングステン、アンチモン、およびイン
ジウムを同時にスパッタリングして前記基板上に堆積さ
せることにより前記金属膜を形成することを特徴とする
請求項７記載の電子素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記タングステンおよびインジウムのス
パッタリングが、直流スパッタリングによって行われ、
かつ前記アンチモンのスパッタリングが、無線周波スパ
ッタリングによって行われることを特徴とする請求項８
記載の電子素子の製造方法。 - 【請求項１０】 前記基板が、結晶状のｐ型材料からな
ることを特徴とする請求項９記載の電子素子の製造方
法。 - 【請求項１１】 前記金属膜を形成するために、約８０
〜９５重量％のタングステン、約５〜１０重量％のアン
チモン、約１５重量％以下のインジウムを、スパッタリ
ングによって堆積させることを特徴とする請求項１０記
載の電子素子の製造方法。 - 【請求項１２】 スパッタリングの後、前記基板を、約
４００℃を越える高温でアニーリングすることを特徴と
する請求項１１記載の電子素子の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/478,875 US5011792A (en) | 1990-02-12 | 1990-02-12 | Method of making ohmic resistance WSb, contacts to III-V semiconductor materials |
| US478875 | 1990-02-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04357827A JPH04357827A (ja) | 1992-12-10 |
| JP2898423B2 true JP2898423B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=23901726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3035199A Expired - Lifetime JP2898423B2 (ja) | 1990-02-12 | 1991-02-05 | 電子素子およびその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5011792A (ja) |
| EP (1) | EP0442203B1 (ja) |
| JP (1) | JP2898423B2 (ja) |
| DE (1) | DE69001016T2 (ja) |
| HK (1) | HK117693A (ja) |
| SG (1) | SG60093G (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6632292B1 (en) * | 1998-03-13 | 2003-10-14 | Semitool, Inc. | Selective treatment of microelectronic workpiece surfaces |
| JP3654037B2 (ja) * | 1999-03-25 | 2005-06-02 | 住友電気工業株式会社 | オーミック電極とその製造方法、および半導体装置 |
| JP7271166B2 (ja) * | 2018-12-21 | 2023-05-11 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL92060C (ja) * | 1953-10-26 | |||
| US3768151A (en) * | 1970-11-03 | 1973-10-30 | Ibm | Method of forming ohmic contacts to semiconductors |
| JPS567304B2 (ja) * | 1972-08-28 | 1981-02-17 | ||
| US4186410A (en) * | 1978-06-27 | 1980-01-29 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Nonalloyed ohmic contacts to n-type Group III(a)-V(a) semiconductors |
| CA1138795A (en) * | 1980-02-19 | 1983-01-04 | Goodrich (B.F.) Company (The) | Escape slide and life raft |
| US4361718A (en) * | 1980-12-19 | 1982-11-30 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Silicon solar cell N-region metallizations comprising a nickel-antimony alloy |
| JPS586143A (ja) * | 1981-07-02 | 1983-01-13 | Matsushita Electronics Corp | 半導体装置 |
| US4523212A (en) * | 1982-03-12 | 1985-06-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Simultaneous doped layers for semiconductor devices |
| JPS61111525A (ja) * | 1984-11-06 | 1986-05-29 | Nec Corp | 半導体素子の電極形成方法 |
| JPH071813B2 (ja) * | 1985-05-31 | 1995-01-11 | 古河電気工業株式会社 | 半導体発光装置の製造方法 |
| US4662060A (en) * | 1985-12-13 | 1987-05-05 | Allied Corporation | Method of fabricating semiconductor device having low resistance non-alloyed contact layer |
| US4662063A (en) * | 1986-01-28 | 1987-05-05 | The United States Of America As Represented By The Department Of The Navy | Generation of ohmic contacts on indium phosphide |
| WO1988000392A1 (en) * | 1986-06-24 | 1988-01-14 | American Telephone & Telegraph Company | Method for fabricating devices in iii-v semiconductor substrates and devices formed thereby |
| US4850357A (en) * | 1988-01-12 | 1989-07-25 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Biphasic pulse generator for an implantable defibrillator |
| JPH01261204A (ja) * | 1988-04-11 | 1989-10-18 | Fujikura Ltd | 酸化物系超電導体の製造方法 |
-
1990
- 1990-02-12 US US07/478,875 patent/US5011792A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-07 EP EP90313330A patent/EP0442203B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-07 DE DE9090313330T patent/DE69001016T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-02-05 JP JP3035199A patent/JP2898423B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-05-07 SG SG60093A patent/SG60093G/en unknown
- 1993-10-28 HK HK1176/93A patent/HK117693A/xx not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ５１［９］，（８−３１−１９８７） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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