JP3093774B2 - 電極構造 - Google Patents
電極構造Info
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Classifications
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- 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
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- 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
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- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、正孔伝導型を有する砒化ガリウム（GaAs）
系材料を基体とする化合物半導体上のオーミック電極構
造に関するものである。
系材料を基体とする化合物半導体上のオーミック電極構
造に関するものである。
従来より、ｐ型GaAs、及びｐ型AlxGa1-xAs上へのオー
ミックコンタクトとしては、ノンアロイ系としてはTi/P
t/AuあるいはCr/Auが検討され、アロイ系としてはAuZn
系、AuMn系、AuBe系、Pt/Zn/AuあるいはPd/Zn/Pd/Auな
どの電極構造について検討されている。具体的には、例
えば特開昭59−189669号ではPtとGaAsの合金によりオー
ミックコンタクトを形成する技術が示され、第49回応用
物理学会学術講演会予稿集（1988年10月）5P−Ｇ−16で
は、Pt/Znによるオーミックコンタクト形成技術が示さ
れている。
ミックコンタクトとしては、ノンアロイ系としてはTi/P
t/AuあるいはCr/Auが検討され、アロイ系としてはAuZn
系、AuMn系、AuBe系、Pt/Zn/AuあるいはPd/Zn/Pd/Auな
どの電極構造について検討されている。具体的には、例
えば特開昭59−189669号ではPtとGaAsの合金によりオー
ミックコンタクトを形成する技術が示され、第49回応用
物理学会学術講演会予稿集（1988年10月）5P−Ｇ−16で
は、Pt/Znによるオーミックコンタクト形成技術が示さ
れている。
これら電極の必要条件としては、（１）低いコンタク
ト抵抗を示すこと、（２）表面が平滑であること、
（３）電極材料の基板への拡散が無いこと、（４）長期
の信頼性を有すること、などが挙げられる。
ト抵抗を示すこと、（２）表面が平滑であること、
（３）電極材料の基板への拡散が無いこと、（４）長期
の信頼性を有すること、などが挙げられる。
ノンアロイ系のオーミックコンタクトでは、一般に上
記（２）〜（４）の条件は満足されるが、アロイ系と比
較して充分低いコンタクト抵抗は得られない。また、ア
ロイ系のオーミックコンタクトでは、電極材料中に含ま
れる活性なｐ型ドーパントの拡散により、表面不純物濃
度が上昇する。それにより、比抵抗10-6Ωcm2以下の充
分低いコンタクト抵抗が実現される。しかし、不純物や
電極材料の基板への拡散、及び信頼性の低下などの問題
点が生じていた。
記（２）〜（４）の条件は満足されるが、アロイ系と比
較して充分低いコンタクト抵抗は得られない。また、ア
ロイ系のオーミックコンタクトでは、電極材料中に含ま
れる活性なｐ型ドーパントの拡散により、表面不純物濃
度が上昇する。それにより、比抵抗10-6Ωcm2以下の充
分低いコンタクト抵抗が実現される。しかし、不純物や
電極材料の基板への拡散、及び信頼性の低下などの問題
点が生じていた。
そこで、上記４つのすべての条件を満たす電極構造の
確立が望まれていた。本発明はかかる電極構造を提供す
ることを目的とする。
確立が望まれていた。本発明はかかる電極構造を提供す
ることを目的とする。
本発明に係る電極構造は、正孔伝導型を有する砒化ガ
リウム系材料を基体とする化合物半導体層上のオーミッ
クコンタクトであって、上記化合物半導体層上に、厚さ
50Å以上200Å未満のPt層、及びTi/Pt/Auの各層をこの
順に形成した後、合金化してなり、コンタクト抵抗が10
-6Ωcm2以下であることを特徴としている。
リウム系材料を基体とする化合物半導体層上のオーミッ
クコンタクトであって、上記化合物半導体層上に、厚さ
50Å以上200Å未満のPt層、及びTi/Pt/Auの各層をこの
順に形成した後、合金化してなり、コンタクト抵抗が10
-6Ωcm2以下であることを特徴としている。
本発明によれば、仕事関数が大きい材料として、薄い
Pt材料の層を半導体と電極材料の間に挟むことにより、
低いコンタクト抵抗が実現されるのみならず、PtとGaAs
系半導体間で反応層を形成することで、安定、かつ信頼
性に富む電極が形成され、従ってｐ型GaAs系のオーミッ
クコンタクトの形成に適することになる。
Pt材料の層を半導体と電極材料の間に挟むことにより、
低いコンタクト抵抗が実現されるのみならず、PtとGaAs
系半導体間で反応層を形成することで、安定、かつ信頼
性に富む電極が形成され、従ってｐ型GaAs系のオーミッ
クコンタクトの形成に適することになる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
第１図に本発明の実施例である電極構造を断面図で示
す。本実施例による電極構造では、半絶縁性GaAs基板１
上にp+GaAs層２が形成され、それに接触してPt層３が形
成してあり、その上にTi電極層41、Pt電極層42およびAu
電極層43の三層からなるTi/Pt/Au電極４が形成してあ
る。ここで、GaAs層２とTi/Pt/Au層４に挾まれたPt層３
の膜厚t1は50Å以上の厚さで、かつ200Åより薄いもの
とする。半導体（p+GaAs）層２の作製法は、実際にはイ
オン注入、エピタキシャル成長等の作製法の違いによら
ず適用でき、また応用としてもｐチャネルFET、ダイオ
ード（レーザを含む）、バイポーラトランジスタ上のｐ
型GaAs系半導体上へのコンタクト用電極として効果的で
ある。また、InGaAsキャップを電極の下に設けたりする
ことで、ｎ型GaAs系半導体のオーミックコンタクトとす
ることが可能であり、これは例えば下記の文献 「IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES,VOL.ED−
35,NO.1,P.2,1988年１月」 に示されている。これに対し、特開昭59−189669号公報
などに示されるZnAu系電極では、Pt層を介在させてもＰ
型GaAs系半導体のオーミックコンタクトにしか用いるこ
とができない。
す。本実施例による電極構造では、半絶縁性GaAs基板１
上にp+GaAs層２が形成され、それに接触してPt層３が形
成してあり、その上にTi電極層41、Pt電極層42およびAu
電極層43の三層からなるTi/Pt/Au電極４が形成してあ
る。ここで、GaAs層２とTi/Pt/Au層４に挾まれたPt層３
の膜厚t1は50Å以上の厚さで、かつ200Åより薄いもの
とする。半導体（p+GaAs）層２の作製法は、実際にはイ
オン注入、エピタキシャル成長等の作製法の違いによら
ず適用でき、また応用としてもｐチャネルFET、ダイオ
ード（レーザを含む）、バイポーラトランジスタ上のｐ
型GaAs系半導体上へのコンタクト用電極として効果的で
ある。また、InGaAsキャップを電極の下に設けたりする
ことで、ｎ型GaAs系半導体のオーミックコンタクトとす
ることが可能であり、これは例えば下記の文献 「IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES,VOL.ED−
35,NO.1,P.2,1988年１月」 に示されている。これに対し、特開昭59−189669号公報
などに示されるZnAu系電極では、Pt層を介在させてもＰ
型GaAs系半導体のオーミックコンタクトにしか用いるこ
とができない。
第２図に、p+GaAs層２とTi/Pt/Au電極４間のPt層３の
膜厚を、０〜400Åと変えた際のコンタクト抵抗の変化
を示す。Pt層３の厚さを50Å以上とすることでコンタク
ト抵抗は1/3以下となり、また100Å以上ではその分散値
も小となった。これより、Pt層３の挿入は充分効果を発
揮できることがわかった。
膜厚を、０〜400Åと変えた際のコンタクト抵抗の変化
を示す。Pt層３の厚さを50Å以上とすることでコンタク
ト抵抗は1/3以下となり、また100Å以上ではその分散値
も小となった。これより、Pt層３の挿入は充分効果を発
揮できることがわかった。
一方、コンタクト抵抗の点から見れば、Pt層３の厚さ
が400Åであっても良好な結果が得られているが、GaAs
系半導体中へのPtの反応の深さが本発明に係る分野のオ
ーミック電極では400〜500Å、またはそれ以下とするこ
とが望ましい点を考慮すると、上記Pt層３の厚さは50Å
以上200Å程度未満とすることが望まれる。すなわち、
第29回応用物理学関係連合講演会（1982年春）予稿集7a
−Ｄ−10や下記の文献 「J.Phys.Chem.Solids,1975,Vol.36,PP.535〜541」 に示されている通り、GaAs系半導体中へのPtの固相反応
は、Ptの堆積厚さの約２倍の深さまで進んで停止する。
従って、Ptの望ましい反応深さを500Åとするときは堆
積すべきPt層３の厚さは250Å、反応深さを400Åとする
ときはPt層３の厚さは200Åとなる。
が400Åであっても良好な結果が得られているが、GaAs
系半導体中へのPtの反応の深さが本発明に係る分野のオ
ーミック電極では400〜500Å、またはそれ以下とするこ
とが望ましい点を考慮すると、上記Pt層３の厚さは50Å
以上200Å程度未満とすることが望まれる。すなわち、
第29回応用物理学関係連合講演会（1982年春）予稿集7a
−Ｄ−10や下記の文献 「J.Phys.Chem.Solids,1975,Vol.36,PP.535〜541」 に示されている通り、GaAs系半導体中へのPtの固相反応
は、Ptの堆積厚さの約２倍の深さまで進んで停止する。
従って、Ptの望ましい反応深さを500Åとするときは堆
積すべきPt層３の厚さは250Å、反応深さを400Åとする
ときはPt層３の厚さは200Åとなる。
更に本発明者は、上記の点に関連して、第３図に示す
検討も行なった。第３図は、GaAs系半導体表面のPt層３
の厚さを変えたときの、コンタクト抵抗劣化の高温保存
温度に対するアレニウスプロットを示している。なお、
平均寿命はコンタクト抵抗値の1.5倍の上昇とした。Pt
層３の厚さが200Å未満のときは、活性化エネルギーが
大きくて低温での長寿命が期待できる。例えば、第３図
の延長線上でとった300℃寿命では、10年程度になり十
分な実用性が判明した。一方、Pt層３の厚さが200Å以
上の場合では、200Å未満のときに比べて寿命が短いこ
とがわかった。
検討も行なった。第３図は、GaAs系半導体表面のPt層３
の厚さを変えたときの、コンタクト抵抗劣化の高温保存
温度に対するアレニウスプロットを示している。なお、
平均寿命はコンタクト抵抗値の1.5倍の上昇とした。Pt
層３の厚さが200Å未満のときは、活性化エネルギーが
大きくて低温での長寿命が期待できる。例えば、第３図
の延長線上でとった300℃寿命では、10年程度になり十
分な実用性が判明した。一方、Pt層３の厚さが200Å以
上の場合では、200Å未満のときに比べて寿命が短いこ
とがわかった。
更に、GaAs/Pt界面のPt層の厚さを100Åとした際の、
合金化後の深さ方向のプロファイルを調べた。これをμ
−AES分析で行なったところ、第４図のようになった。
合金前とほぼ同様に、プロファイルが急峻になっている
ことがわかる。これより低コンタクト抵抗は、GaAs/Pt
の接触により成され、特にGaAsとPt間の反応層は必要な
いものと考えられる。
合金化後の深さ方向のプロファイルを調べた。これをμ
−AES分析で行なったところ、第４図のようになった。
合金前とほぼ同様に、プロファイルが急峻になっている
ことがわかる。これより低コンタクト抵抗は、GaAs/Pt
の接触により成され、特にGaAsとPt間の反応層は必要な
いものと考えられる。
ここでは、p+GaAs層２に対するオーミックコンタクト
の実施例について示したが、実際にはp+AlxGa1-xAs層に
対しても、バンド理論上より、Pt層を設けることにより
コンタクト抵抗の低減ができ、かつ安定な反応物（PtAs
2等）の形成が期待される。
の実施例について示したが、実際にはp+AlxGa1-xAs層に
対しても、バンド理論上より、Pt層を設けることにより
コンタクト抵抗の低減ができ、かつ安定な反応物（PtAs
2等）の形成が期待される。
以上の通り本発明の電極構造では、GaAs系半導体とTi
/Pt/Au電極との間に仕事関数が大きいPtと言う材料を薄
く挟むことにより、低コンタクト抵抗、平滑、安定かつ
高信頼性を有することを特徴としたオーミック電極を得
ることができる。また、GaAs系半導体とZnAu系電極の間
にPt層を挟む技術と比べると、InGaAsのキャップ層を設
けることでｎ型GaAa系半導体とのコンタクトも可能にな
るという利点がある。
/Pt/Au電極との間に仕事関数が大きいPtと言う材料を薄
く挟むことにより、低コンタクト抵抗、平滑、安定かつ
高信頼性を有することを特徴としたオーミック電極を得
ることができる。また、GaAs系半導体とZnAu系電極の間
にPt層を挟む技術と比べると、InGaAsのキャップ層を設
けることでｎ型GaAa系半導体とのコンタクトも可能にな
るという利点がある。
第１図は本発明による電極の構造を示す断面図、第２図
はp+GaAs層とTi/Pt/Au電極４間のPt層３の膜厚を０〜40
0Åと変えた際のコンタクト抵抗の変化を示す図、第３
図はコンタクト抵抗値の1.5倍の上昇を平均寿命とした
ときの、高温保存温度に対するアレニウスプロットを示
す図、第４図はμ−AESプロファイルを示す図である。 １……半絶縁性GaAs基板、２……p+GaAs層、３……Pt
層、４……Ti/Pt/Au電極、41……Ti電極層、42……Pt電
極層、43……Au電極層。
はp+GaAs層とTi/Pt/Au電極４間のPt層３の膜厚を０〜40
0Åと変えた際のコンタクト抵抗の変化を示す図、第３
図はコンタクト抵抗値の1.5倍の上昇を平均寿命とした
ときの、高温保存温度に対するアレニウスプロットを示
す図、第４図はμ−AESプロファイルを示す図である。 １……半絶縁性GaAs基板、２……p+GaAs層、３……Pt
層、４……Ti/Pt/Au電極、41……Ti電極層、42……Pt電
極層、43……Au電極層。
Claims (1)
- 【請求項１】正孔伝導型を有する砒化ガリウム系材料を
基体とする化合物半導体層上のオーミックコンタクトで
あって、前記化合物半導体層上に、厚さ50Å以上200Å
未満のPt層、及びTi/Pt/Auの各層をこの順に形成した
後、合金化してなり、コンタクト抵抗が10-6Ωcm2以下
であることを特徴とする電極構造。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02088040A JP3093774B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 電極構造 |
| US08/276,754 US5429986A (en) | 1990-04-02 | 1994-07-14 | Electrode forming process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02088040A JP3093774B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 電極構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03286526A JPH03286526A (ja) | 1991-12-17 |
| JP3093774B2 true JP3093774B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=13931716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02088040A Expired - Lifetime JP3093774B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 電極構造 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5429986A (ja) |
| JP (1) | JP3093774B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6339046B1 (en) | 1996-10-29 | 2002-01-15 | Syngenta Investment Corporation | Pyrazde herbicides |
| US6365552B1 (en) | 1994-05-20 | 2002-04-02 | Basf Aktiengesellschaft | Substituted 3-phenylpyrazoles |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05304290A (ja) * | 1992-04-28 | 1993-11-16 | Nec Corp | オーミック電極 |
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| EP0810646A3 (en) * | 1996-05-13 | 1998-01-14 | Trw Inc. | Method of fabricating very high gain heterojunction bipolar transistors |
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| US8628988B2 (en) * | 2011-12-21 | 2014-01-14 | Emcore Corporation | Conformal metallization process for the fabrication of semiconductor laser devices |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4214966A (en) * | 1979-03-20 | 1980-07-29 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Process useful in the fabrication of articles with metallized surfaces |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5429986A (en) | 1995-07-04 |
| JPH03286526A (ja) | 1991-12-17 |
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