JP2907452B2 - 化合物半導体用電極 - Google Patents

化合物半導体用電極

Info

Publication number
JP2907452B2
JP2907452B2 JP1225903A JP22590389A JP2907452B2 JP 2907452 B2 JP2907452 B2 JP 2907452B2 JP 1225903 A JP1225903 A JP 1225903A JP 22590389 A JP22590389 A JP 22590389A JP 2907452 B2 JP2907452 B2 JP 2907452B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
electrode
ball
type
contact resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1225903A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0387066A (ja
Inventor
敏彦 井深
雅弘 野口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP1225903A priority Critical patent/JP2907452B2/ja
Priority to US07/573,756 priority patent/US5192994A/en
Priority to DE69031103T priority patent/DE69031103T2/de
Priority to EP90309456A priority patent/EP0419062B1/en
Publication of JPH0387066A publication Critical patent/JPH0387066A/ja
Priority to US07/966,535 priority patent/US5284798A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2907452B2 publication Critical patent/JP2907452B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45Ohmic electrodes
    • H01L29/452Ohmic electrodes on AIII-BV compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28575Deposition 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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は化合物半導体用電極に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、n形のGaAs、GaAlAs等の化合物半導体のオーミ
ック電極としては、望ましい形状を半導体基板上に形成
するために、多くの場合n形層表面上にホトレジストパ
ターンを形成した後、AuとGeの合金を蒸着源として抵抗
加熱法で蒸着を行った後、さらに抵抗加熱法又は電子ビ
ーム蒸着法によりNiを蒸着している。すなわち、第3図
に示すように、p−GaAlAs1上に形成されたn−GaAlAs2
上にホトレジストを用いてパターン3を形成(第3図
(b))にした後、全面に電極材料Au/Ge層4、Ni層5
を蒸着し(第3図(c))、更にリフトオフ法により不
要部分を取り除き、第3図(d)に示すように電極パタ
ーン6を形成する。こうして電極材料を蒸着した後に、
オーミック性を得るために、400〜500℃、N2雰囲気もし
くはH2雰囲気中で加熱して合金化処理を行う。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような従来法によるAu−Ge/Ni電極についてSIMS
(2次イオン質量分析法)を用いて電極表面からの深さ
に対する組成プロファイルを求めたところ第4図のよう
な結果が得られた。図中、横軸は電極表面からの深さ
(任意単位)、縦軸は成分強度(任意単位)を表してい
る。
図において、AuとGaの強度が等しい深さのところがほ
ぼ電極と半導体との界面に相当するが、この位置におけ
るNi含有量は23.8重量%もある。AlGaAs表面には自然酸
化膜が存在し、酸化膜のない部分にAu−Ge溶液が凝集
し、いわゆるボールアップ現象という不規則な合金化が
進行する。NiはGaAsと強い固相反応をもつため、Niの一
部がAlGaAs界面に拡散し、GaAsを固相で分解してNiAs、
β−AuGa等の化合物を形成し、この固相反応でAlGaAs半
導体表面に存在する自然酸化膜が除去されるためボール
アップを生じない。従来法によるAu−Ge/Ni電極におい
ては、第4図から分かるようにNiがAlGaAs層へ多量に拡
散しており、これによりボールアップ防止を図ってお
り、多量にNiを蒸着する必要がある。また、Alが電極層
表面にパイルアップしており、Alは酸化されやすく、酸
化されると絶縁体となるため接触抵抗が非常に高くな
り、場合によってはオーミック性を示さなくなってしま
う。
また、従来の方法では、低キャリア濃度のn形Ga1-xA
lxAs(0≦x≦1)、もしくはn形Ga1-xAlxAsのAlの混
晶比xが0.5以上の場合は接触抵抗が十分に低くなら
ず、また、接触抵抗を下げる目的でアロイ温度を高く設
定すると、ボールアップ現象が生じ、蒸着金属の表面に
凹凸が発生してワイヤボンディング時に剥離が生ずるな
どの問題があった。
本発明は上記課題を解決するためのもので、低接触抵
抗で、かつボールアップ現象を生じないオーミック電極
を形成することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者等は、低接触抵抗であり、かつボールアップ
現象を生じないオーミック電極を形成することを目的と
して鋭意研究を重ねた結果、蒸着材料であるAu、Ge、及
びNiの蒸着順序及びそれ等の蒸着膜厚を制御することに
より上記の目的を達成できることを見出し、本発明に到
達したものである。
本発明の上記目的は、電極材料としてAu、Ge、Niを用
いたGa1-xAlxAs(0≦x≦1)化合物半導体のオーミッ
ク電極において、電極と半導体界面におけるNi含有量が
20重量%以下であること、また電極表面Al成分が3重量
%以下である電極により、さらに第1図(a)〜(d)
に示すようにn形層を有する化合物半導体のn形層表面
上へ、第1層としてAuを10〜200Å蒸着し、次に第2層
としてGeを50〜200Å、第3層としてNiを50〜200Å、さ
らに第4層として再びAuを200〜1000Å順次蒸着した後
に350〜500℃、H2又はN2等の不活性ガス雰囲気で熱処理
(合金化処理)することにより達成される。
化合物半導体としては主としてGa1-xAlxAs(0≦x≦
1)に適用され、特に0.5≦x≦0.9とAlの混晶比が大き
い場合に有効である。
良好なオーミック電極を得るには、Au、Ge、Niの蒸着
順序が重要で第1層Au、第2層Ge、第3層Ni及び第4層
Auの順序で必ず蒸着することが望ましい。
次に、蒸着膜厚については、第1層のAu層10は、10〜
200Åの範囲が好ましく、100〜150Åの範囲がより好ま
しい。また、第2層のGe層11の膜厚は50〜200Åの範囲
が好ましく、100〜150Åの範囲がより好ましく、さらに
第3層のNi層12の膜厚は50〜200Åの範囲が好ましく、1
00〜150Åの範囲がより好ましく、かつ第4層のAu層13
の膜厚は200〜1000Åの範囲が好ましく、300〜800Åの
範囲がより好ましい。
熱処理条件については、熱処理温度は350〜500℃が好
ましく、温度が低い場合は合金化が十分に行われず、ま
た温度が高い場合はボールアップ現象が発生する。熱処
理時の雰囲気については、H2又はN2等の不活性ガスを用
いた方法、もしくはAsH3等によりV族元素の分圧を印加
した方法によっても同様の効果が得られる。
低接触抵抗を有し、かつボールアップ現象を生じない
良好なオーミック電極は上記の方法により得られるが、
さらに電極材料を化合物半導体表面に付着させる方法と
しては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、もしくは
スパッタリング法等の何れの方法を用いてもよい。ま
た、半導体素子をTO−18等の装置のヘッダーへマウント
して配線を行う場合、通常AuまたはAl線をワイヤーボン
ディングするが、オーミック電極は薄くてワイヤーボン
ディング時に剥がれたりする可能性があるので、ボンデ
ィング性を向上させるために、オーミック電極上にボン
ディング用パッドの形成を行う。ボンディング用パッド
としてはAuまたはAlが好ましく、またオーミック電極と
AuまたはAlのボンディング用パッドの中間にNi、Tiもし
くはPtなどの層を形成してもよい。この場合、オーミッ
ク電極材料蒸着後、ボンディングパッド用材料を蒸着し
た後に熱処理を行ってもよい。
本発明により得られた電極について、SIMSにより第4
図の場合と同様に電極表面からの深さに対する組成プロ
ファイルを求めたところ第2図に示すような結果が得ら
れた。
図から分かるようにNiは電極と半導体との界面(Auと
Gaの強度が等しい位置)にピークをもつが、第4図の場
合に比して量が少なく、測定例では10重量%であった。
このように、本発明においてはNi含有量が少なくてもボ
ールアップ現象の発生を押さえることができる。この界
面におけるNi含有量は20重量%以下であることが好まし
く、15重量%以下であることがより好ましい。また、第
4図の場合に比して、電極表面へのAlの溶出が少なく、
良好なオーミック電極が形成される。なお、電極表面の
Al含有量は3重量%以下であることが好ましい。
〔作用〕
本発明はn形層を有するGa1-xAlxAs(0≦x≦1)化
合物半導体のn形層表面上へ、第1層としてAu層を形成
し、更にGe層、Ni層及びAu層を順次形成した後、合金化
処理を行い、特に第1層のAu層、第2層のGe層、第3層
のNi層及び第4層のAu層の各膜厚を 第1層 Au 10〜200Å 第2層 Ge 50〜200Å 第3層 Ni 50〜200Å 第4層 Au 200〜1000Å とすることにより、低接触抵抗で、かつボールアップ現
象の生じない良好なオーミック電極の形成が可能にな
る。
〔実施例〕
本発明を、実施例及び比較例に基づいてさらに具体的
に説明する。
基板としてp形GaAs結晶に液晶エピタキシャル成長法
により得られたp形Ga0.3Al0.7As、p形Ga0.65Al0.35As
及びn形Ga0.3Al0.7Asのダブルヘテロ構造エピタキシャ
ル結晶を用いた。本実施例では第1図(a)に示すよう
なp形GaAs結晶を研磨により除去した構造のエピタキシ
ャル基板を用いた。n形エピタキシャル層の混晶比:x=
0.7、またキャリアー濃度は2×1018cm-3であった。
次に、n形Ga0.3Al0.7As表面上に所定の形状の電極を
形成するためにリフトオフ法を採用した。最初に、第1
図(b)に示すように、全面にホトレジスト膜3を塗布
した後に、電極形成部分のみホトリソ法によりホトレジ
スト膜を除去した。次に、第1図(c)に示すように電
子ビーム蒸着法により第1層としてAu層10を120Å、第
2層としてGe層11を140Å、第3層としてNi層12を140Å
及び第4層としてAu層13を700Å蒸着した。各層の蒸着
後、アセトンによりホトレジスト膜を除去するリフトオ
フ法を用いて、不要部分の電極を除去し、第1図(d)
に示すような形状の電極14を形成した後に、N2雰囲気中
で420℃、10分間の熱処理を行ったところ、ボールアッ
プ現象発生のない滑らかな表面の電極が得られた。また
接触抵抗は5×10-5Ωcm2と十分に低く、良好なオーミ
ック性を示した。更にボンディング用パッドとして上記
のオーミック電極上にAuを抵抗加熱法により1μm蒸着
し、N2雰囲気中で350℃、5分の熱処理を行った後に、A
u線をワイヤーボンディングしたところ、剥離などの発
生も見られず良好なボンディング性が得られた。
〔比較例〕
実施例で用いたものと同等のエピタキシャル基板を用
いて、従来より行われているAu/Ge合金及びNiをそれぞ
れ蒸着する方法により、電極を形成した。AuGe合金の重
量組成はAu:88%、Ge:12%であった。
まず、抵抗加熱法により上記組成のAu/Ge合金を2000
Å蒸着した後に、電子ビーム蒸着法によりNiを200Å蒸
着した。次に、N2雰囲気中で380℃、15分間の熱処理を
行ったところ、ボールアップの発生は無かったが接触抵
抗が2×10-3Ωcm2と大きかった。そこで熱処理温度を4
30℃に上げ15分間の熱処理を行ったところ接触抵抗は7
×10-4Ωcm2に減少したが、ボールアップ現象が生じ、
電極表面に著しい凹凸が生じた。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、n形Ga1-xAlxAs表面上
に再現性良く、低接触抵抗であり、かつ電極表面の形状
が滑らかであり、ワイヤーボンディング時に剥離の発生
のない良好なオーミック電極を得ることが可能になり、
高輝度発光ダイオード、半導体レーザなどの光デバイ
ス、また超高速電子デバイスに用いられるGa1-xAlxAs用
の電極形成方法として多大な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の化合物半導体用オーミック電極形成方
法を説明するための図、第2図は本発明により得られた
電極についてSIMSにより測定した電極表面からの深さに
対する組成プロファイルを示す図、第3図は従来の化合
物半導体用オーミック電極形成方法を説明するための
図、第4図は従来法により得られた電極についてSIMSに
より測定した電極表面からの深さに対する組成プロファ
イルを示す図である。 1……p−GaAlAs層、2……n−GaAlAs層、3……ホト
レジスト層、10……Au層、11……Ge層、12……Ni層、13
……Au層、14……電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 29/40 - 29/51 H01L 29/872

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電極材料としてAu、Ge、Niを用いたGa1-xA
    lxAs(0.5≦x≦0.9)化合物半導体のオーミック電極に
    おいて、電極と半導体界面におけるNi含有量が20重量%
    以下であり、かつ、電極表面のAl成分が3重量%以下で
    あることを特徴とする化合物半導体用電極。
JP1225903A 1989-08-30 1989-08-30 化合物半導体用電極 Expired - Fee Related JP2907452B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1225903A JP2907452B2 (ja) 1989-08-30 1989-08-30 化合物半導体用電極
US07/573,756 US5192994A (en) 1989-08-30 1990-08-28 Au-ge-ni ohmic contact for ga-al-as compound semiconductor
DE69031103T DE69031103T2 (de) 1989-08-30 1990-08-29 Verfahren zur Herstellung einer Ohmschen Elektrode auf einer GaAlAs Schicht
EP90309456A EP0419062B1 (en) 1989-08-30 1990-08-29 Method of forming an Ohmic electrode on an GaAlAs layer
US07/966,535 US5284798A (en) 1989-08-30 1992-10-26 Method for forming an electrode for a compound semiconductor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1225903A JP2907452B2 (ja) 1989-08-30 1989-08-30 化合物半導体用電極

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0387066A JPH0387066A (ja) 1991-04-11
JP2907452B2 true JP2907452B2 (ja) 1999-06-21

Family

ID=16836695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1225903A Expired - Fee Related JP2907452B2 (ja) 1989-08-30 1989-08-30 化合物半導体用電極

Country Status (4)

Country Link
US (2) US5192994A (ja)
EP (1) EP0419062B1 (ja)
JP (1) JP2907452B2 (ja)
DE (1) DE69031103T2 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69128123T2 (de) * 1990-08-31 1998-03-05 Texas Instruments Inc Verfahren zum Herstellen selbst-ausrichtender bipolarer Transistoren mit Heteroübergang
US5317190A (en) * 1991-10-25 1994-05-31 International Business Machines Corporation Oxygen assisted ohmic contact formation to N-type gallium arsenide
US5633047A (en) * 1994-02-22 1997-05-27 International Business Machines Corporation Electronic devices having metallurgies containing copper-semiconductor compounds
DE4405716C2 (de) * 1994-02-23 1996-10-31 Telefunken Microelectron Verfahren zur Herstellung von ohmschen Kontakten für Verbindungshalbleiter
US5523623A (en) * 1994-03-09 1996-06-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Ohmic electrode for a p-type compound semiconductor and a bipolar transistor incorporating the ohmic electrode
US5550081A (en) * 1994-04-08 1996-08-27 Board Of Trustees Of The University Of Illinois Method of fabricating a semiconductor device by oxidizing aluminum-bearing 1H-V semiconductor in water vapor environment
US5924002A (en) * 1994-12-22 1999-07-13 Sony Corporation Method of manufacturing a semiconductor device having ohmic electrode
DE19958096B4 (de) * 1999-12-02 2012-04-19 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Verfahren zum Entwerfen einer Filterschaltung
WO2002031865A1 (en) 2000-10-13 2002-04-18 Emcore Corporation Method of making an electrode
KR100955953B1 (ko) * 2007-10-31 2010-05-03 주식회사 부강시너지 배수로용 블록
DE102013104953B4 (de) * 2013-05-14 2023-03-02 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
RU2757176C1 (ru) * 2021-03-31 2021-10-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чеченский государственный университет" Способ изготовления полупроводникового прибора с многослойными проводниками

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5522938B2 (ja) * 1973-03-09 1980-06-19
JPS5736749B2 (ja) * 1973-09-26 1982-08-05
DE2359640C2 (de) * 1973-11-30 1983-09-15 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Elektrischer Anschlußkontakt an einen Halbleiterkörper und Verwendung
JPS5394873A (en) * 1977-01-31 1978-08-19 Mitsubishi Electric Corp Manufacture of ohmic contact electrode
JPS5530834A (en) * 1978-08-25 1980-03-04 Nec Corp Method of forming ohmic contact in semiconductor pellet
WO1983003713A1 (en) * 1982-04-12 1983-10-27 Motorola Inc OHMIC CONTACT FOR N-TYPE GaAs
US4853346A (en) * 1987-12-31 1989-08-01 International Business Machines Corporation Ohmic contacts for semiconductor devices and method for forming ohmic contacts
US4927782A (en) * 1989-06-27 1990-05-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method of making self-aligned GaAs/AlGaAs FET's

Also Published As

Publication number Publication date
EP0419062A3 (en) 1993-08-25
DE69031103T2 (de) 1998-01-22
JPH0387066A (ja) 1991-04-11
DE69031103D1 (de) 1997-08-28
US5192994A (en) 1993-03-09
US5284798A (en) 1994-02-08
EP0419062A2 (en) 1991-03-27
EP0419062B1 (en) 1997-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6169297B1 (en) Metal thin film with ohmic contact for light emit diodes
JP2907452B2 (ja) 化合物半導体用電極
JP2000164928A (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
US4179534A (en) Gold-tin-gold ohmic contact to N-type group III-V semiconductors
JPH0752724B2 (ja) 半導体デバイスにオーミック接点を形成する方法
US5731224A (en) Method for manufacturing ohmic contacts for compound semiconductors
CA1310433C (en) Non-rectifying contacts to iii-v semiconductors
US5221638A (en) Method of manufacturing a Schottky barrier semiconductor device
US5057454A (en) Process for producing ohmic electrode for p-type cubic system boron nitride
DE4401858C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines ohmschen Kontaktes auf P-leitenden III-V-Verbindungshalbleiter
JPH03184377A (ja) 化合物半導体用電極
JP3464629B2 (ja) p型コンタクト電極装置および発光装置
JPH0945635A (ja) 半導体装置の製造方法,及び半導体装置
US5231302A (en) Semiconductor device including an oblique surface and an electrode crossing the oblique surface
JP2746241B2 (ja) アロイ・オーミック・コンタクト電極及びその形成方法
JP3171677B2 (ja) オーミック電極
JPS61187364A (ja) オ−ム性電極
JP3096133B2 (ja) 化合物半導体装置
JPS6029217B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS58100455A (ja) 化合物半導体のオ−ミツク電極およびその製造方法
JP2599433B2 (ja) オーミック電極の形成方法
JP2929084B2 (ja) 化合物半導体低接触抵抗電極の形成方法
JPH0581048B2 (ja)
JPH0226790B2 (ja)
JPS61276318A (ja) 化合物半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees