JP3357724B2 - 化合物半導体素子 - Google Patents
化合物半導体素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ｐ形InＰ系III−Ｖ族
半導体素子のｐ形オーミック電極に関し、更に詳しく
は、接触抵抗を小さくすると共に、素子劣化を抑制した
オーミック電極に関する。
半導体素子のｐ形オーミック電極に関し、更に詳しく
は、接触抵抗を小さくすると共に、素子劣化を抑制した
オーミック電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子において、オーミック電極の
接触抵抗を低くすることは重要な課題である。接触抵抗
を低くするには、電極金属の仕事関数と半導体の電子親
和力の差が小さくなるような電極金属にするか、バンド
ギャップエネルギの小さな半導体層を電極金属の下に設
けるかして、電極金属と半導体間の接触で生じる整流性
結合の障壁の高さを低くする方法と、電極金属と半導体
間の接触で生じる整流性結合の障壁幅を狭くしてトンネ
ル電流が流れるようにキャリヤ濃度の高い半導体を電極
金属の下に形成する方法とがある。
接触抵抗を低くすることは重要な課題である。接触抵抗
を低くするには、電極金属の仕事関数と半導体の電子親
和力の差が小さくなるような電極金属にするか、バンド
ギャップエネルギの小さな半導体層を電極金属の下に設
けるかして、電極金属と半導体間の接触で生じる整流性
結合の障壁の高さを低くする方法と、電極金属と半導体
間の接触で生じる整流性結合の障壁幅を狭くしてトンネ
ル電流が流れるようにキャリヤ濃度の高い半導体を電極
金属の下に形成する方法とがある。
【０００３】キャリヤ濃度の高い半導体層を電極金属の
下に設ける方法の場合は、ｐ形不純物としＺn、Ｍｇ、
Ｂｅ等が用いられ、Ｚn金属はその中で最も多く用いら
れる金属である。例えば、バンドギャップエネルギ１．
３４eＶのInPにＺn金属をドープした場合には、キャリ
ヤ濃度で２〜５×１０18cm-3のものが得られている。図
４は、InPにＺｎ拡散を行ったときの例で、深さ方向の
キャリヤ濃度を示した特性図である。 図中、□は１分
の拡散時間、〇は３分の拡散時間、△は１０分の拡散時
間におけるキャリヤ濃度をプロットしたもので、■、
●、▲は、更に、Ｚｎ拡散後に窒素雰囲気中で４７０°
Ｃ、３分間アニールした後の特性を示したものである。
下に設ける方法の場合は、ｐ形不純物としＺn、Ｍｇ、
Ｂｅ等が用いられ、Ｚn金属はその中で最も多く用いら
れる金属である。例えば、バンドギャップエネルギ１．
３４eＶのInPにＺn金属をドープした場合には、キャリ
ヤ濃度で２〜５×１０18cm-3のものが得られている。図
４は、InPにＺｎ拡散を行ったときの例で、深さ方向の
キャリヤ濃度を示した特性図である。 図中、□は１分
の拡散時間、〇は３分の拡散時間、△は１０分の拡散時
間におけるキャリヤ濃度をプロットしたもので、■、
●、▲は、更に、Ｚｎ拡散後に窒素雰囲気中で４７０°
Ｃ、３分間アニールした後の特性を示したものである。
【０００４】しかし、InxGa1-xAｓyP1-yは、キャリヤ濃
度を１×１０19cm-3以上にでき、格子定数をInPに整合
させるように組成、ｘ、ｙを変化させてバンドギャップ
エネルギは０．７４ｅＶ（ｘ＝0.53、ｙ＝1）まで小さ
くできる。このため、InＰ系III−Ｖ族半導体で作られ
る光、或いは電子素子のｐ形オーミック電極は、接触抵
抗を低減する手段として電極金属の下地にInP結晶と格
子定数が整合するようにエピタキシャル成長させたＧａ
を含むInxGa1-xAｓyP1-yコンタクト層が設けられてい
る。
度を１×１０19cm-3以上にでき、格子定数をInPに整合
させるように組成、ｘ、ｙを変化させてバンドギャップ
エネルギは０．７４ｅＶ（ｘ＝0.53、ｙ＝1）まで小さ
くできる。このため、InＰ系III−Ｖ族半導体で作られ
る光、或いは電子素子のｐ形オーミック電極は、接触抵
抗を低減する手段として電極金属の下地にInP結晶と格
子定数が整合するようにエピタキシャル成長させたＧａ
を含むInxGa1-xAｓyP1-yコンタクト層が設けられてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
のオーミック電極は、コンタクト層にＧａが必要で、更
に、格子整合するエピタキシャル成長の成長条件を求め
ておく必要があり、作りずらいという問題点があった。
また、コンタクト膜厚が厚いため、格子不整合による結
晶欠陥が発生し、素子特性が劣化するという問題点があ
った。
のオーミック電極は、コンタクト層にＧａが必要で、更
に、格子整合するエピタキシャル成長の成長条件を求め
ておく必要があり、作りずらいという問題点があった。
また、コンタクト膜厚が厚いため、格子不整合による結
晶欠陥が発生し、素子特性が劣化するという問題点があ
った。
【０００６】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、薄膜のInAｓZP1-Zをｐ形オーミックコンタクト
層に用いることにより、Ｇａ原料を必要とせず、格子不
整合の大きい成長条件でもｐ形オーミックコンタクト層
を形成できるもので、ｐ形オーミック電極の接触抵抗を
低減することができる化合物半導体素子を提供すること
を目的としている。
もので、薄膜のInAｓZP1-Zをｐ形オーミックコンタクト
層に用いることにより、Ｇａ原料を必要とせず、格子不
整合の大きい成長条件でもｐ形オーミックコンタクト層
を形成できるもので、ｐ形オーミック電極の接触抵抗を
低減することができる化合物半導体素子を提供すること
を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、請求項１においては、ｐ形InxGa1-x
AsyP1-y（x=0〜1、y=0〜1)層とこのp形InxGa1-xAsyP1-y
層上に積層されたｐ形InAsz P1-z(Ｚ＞０)層と、このIn
AszP1-z層上に金属を積層してオ−ミック電極を形成し
た化合物半導体素子において、前記ｐ形InAszP1-z(Ｚ＞
０)層は一層でかつ、その組成比を一定とし、II族のｐ
形不純物をドープして、前記金属層とオ−ミック接合が
可能なトンネル電流が流れる程度の高いキャリア濃度を
有するとともに、前記ｐ形InｘGa1-xAsyP1-y層との格子
不整合の差によって発生する歪による結晶欠陥が発生し
難い程度の厚さに形成したことを特徴とするものであ
る。
るために本発明は、請求項１においては、ｐ形InxGa1-x
AsyP1-y（x=0〜1、y=0〜1)層とこのp形InxGa1-xAsyP1-y
層上に積層されたｐ形InAsz P1-z(Ｚ＞０)層と、このIn
AszP1-z層上に金属を積層してオ−ミック電極を形成し
た化合物半導体素子において、前記ｐ形InAszP1-z(Ｚ＞
０)層は一層でかつ、その組成比を一定とし、II族のｐ
形不純物をドープして、前記金属層とオ−ミック接合が
可能なトンネル電流が流れる程度の高いキャリア濃度を
有するとともに、前記ｐ形InｘGa1-xAsyP1-y層との格子
不整合の差によって発生する歪による結晶欠陥が発生し
難い程度の厚さに形成したことを特徴とするものであ
る。
【０００８】
【作用】InAｓzP1-z層は、格子不整合率１％程度でバン
ドキャップエネルギが１ｅＶ以下のコンタクト層とな
る。InAｓzP1-z（ｚ＝０．４）にＺｎ拡散を行うとキャ
リヤ濃度の高い半導体が電極金属の下に形成することが
でき、接触抵抗を大幅に低減することができる。
ドキャップエネルギが１ｅＶ以下のコンタクト層とな
る。InAｓzP1-z（ｚ＝０．４）にＺｎ拡散を行うとキャ
リヤ濃度の高い半導体が電極金属の下に形成することが
でき、接触抵抗を大幅に低減することができる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の位置実施例を詳
細に説明する。図１は、本発明のオーミック電極の一実
施例を示した構成図である。この実施例では、ｐ形InＰ
層上にInAｓzP1-zをコンタクト層として積層したものを
例に挙げて説明する。図中、１はInＰ層（即ち、InxGa
1-xAｓyP1-yにおいて組成ｘが１でｙが０の場合）、２
はInＰ層上に厚さ７０ｎｍで積層されたInAｓzP1-Z層、
３は電極金属Ａｕ４とInAｓzP1-z層２とを接続するため
のバインダ層となるＡｕ−Ｚｎ合金膜である。
細に説明する。図１は、本発明のオーミック電極の一実
施例を示した構成図である。この実施例では、ｐ形InＰ
層上にInAｓzP1-zをコンタクト層として積層したものを
例に挙げて説明する。図中、１はInＰ層（即ち、InxGa
1-xAｓyP1-yにおいて組成ｘが１でｙが０の場合）、２
はInＰ層上に厚さ７０ｎｍで積層されたInAｓzP1-Z層、
３は電極金属Ａｕ４とInAｓzP1-z層２とを接続するため
のバインダ層となるＡｕ−Ｚｎ合金膜である。
【００１０】InAｓzP1-z層２は、Ｖ族原料にアルシン
（２０％濃度のＡsＨ3、水素希釈）とフォスフィン（４
０％濃度のＰＨ3、水素希釈）を用い、Ｉn原料にトリメ
チル・インジュウム（TMI)を用い、温度６８０°Ｃ、圧
力４０Ｔorrで気相成長させる。気相成長されたInAｓzP
1-z層２上には、真空蒸着やスパッタリング等で厚さ５
０ｎｍのＡｕ−Ｚｎ合金膜が形成され、更に１５０ｎｍ
のＡｕ膜が形成される。このように構成されたｐ形オー
ミック電極は、例えば３２０°Ｃで１０秒間シンターが
行われ、完成となる。
（２０％濃度のＡsＨ3、水素希釈）とフォスフィン（４
０％濃度のＰＨ3、水素希釈）を用い、Ｉn原料にトリメ
チル・インジュウム（TMI)を用い、温度６８０°Ｃ、圧
力４０Ｔorrで気相成長させる。気相成長されたInAｓzP
1-z層２上には、真空蒸着やスパッタリング等で厚さ５
０ｎｍのＡｕ−Ｚｎ合金膜が形成され、更に１５０ｎｍ
のＡｕ膜が形成される。このように構成されたｐ形オー
ミック電極は、例えば３２０°Ｃで１０秒間シンターが
行われ、完成となる。
【００１１】図２は、ｐ形オーミック電極のコンタクト
層としてInAszP1-zを用いた場合のInAs z P 1-z の特性を示
した特性図であり、InAszP1-zに対する格子不整合率
（Δａ／ａ）と、InAszP1-zの室温でのバンドキャップ
エネルギ（ｅＶ）の変化を示している。尚、成長反応
は、ＰＨ３の一定流量（５００sccm）、ＴＭＩの一定モ
ル流量下で行い、Ｖ族原料ガスのモル流量比；Ｆ
ＡｓＨ3／（ＦＡｓＨ3＋ＦＰＨ３）のみを変化させるも
のとする。ここでの格子不整合率とバンドキャップエネ
ルギは、それぞれ二結晶Ｘ線ロッキングカーブ測定とフ
ォトルミネッセンスで得ている。
層としてInAszP1-zを用いた場合のInAs z P 1-z の特性を示
した特性図であり、InAszP1-zに対する格子不整合率
（Δａ／ａ）と、InAszP1-zの室温でのバンドキャップ
エネルギ（ｅＶ）の変化を示している。尚、成長反応
は、ＰＨ３の一定流量（５００sccm）、ＴＭＩの一定モ
ル流量下で行い、Ｖ族原料ガスのモル流量比；Ｆ
ＡｓＨ3／（ＦＡｓＨ3＋ＦＰＨ３）のみを変化させるも
のとする。ここでの格子不整合率とバンドキャップエネ
ルギは、それぞれ二結晶Ｘ線ロッキングカーブ測定とフ
ォトルミネッセンスで得ている。
【００１２】図から分かるように、格子不整合率１％程
度でバンドキャップエネルギが１ｅＶ以下のInAｓzP1-z
コンタクト層が得られることがわかる。
度でバンドキャップエネルギが１ｅＶ以下のInAｓzP1-z
コンタクト層が得られることがわかる。
【００１３】図３は、キャリヤ濃度の高い半導体層を電
極金属の下に設ける場合の例で、InAｓzP1-z（ｚ＝０．
４）にＺｎ拡散を行ったときの深さ方向のキャリヤ濃度
を示した図である。尚、Ｚｎ源としてはジメチル亜鉛
（ＤＭＺ）を用い、５００°Ｃで行い、熱拡散中にＰの
分解による基板の破損を防ぐ為にＰＨ3を流すものとす
る。
極金属の下に設ける場合の例で、InAｓzP1-z（ｚ＝０．
４）にＺｎ拡散を行ったときの深さ方向のキャリヤ濃度
を示した図である。尚、Ｚｎ源としてはジメチル亜鉛
（ＤＭＺ）を用い、５００°Ｃで行い、熱拡散中にＰの
分解による基板の破損を防ぐ為にＰＨ3を流すものとす
る。
【００１４】図中、□は１分の拡散時間、〇は３分の拡
散時間、△は１０分の拡散時間におけるキャリヤ濃度を
プロットしたもので、■、●、▲は、更に、Ｚｎ拡散後
に窒素雰囲気中で４７０°Ｃ、３分間アニールした後の
特性を示したものである。
散時間、△は１０分の拡散時間におけるキャリヤ濃度を
プロットしたもので、■、●、▲は、更に、Ｚｎ拡散後
に窒素雰囲気中で４７０°Ｃ、３分間アニールした後の
特性を示したものである。
【００１５】キャリヤ濃度１×１０16ｃｍ-3以下である
アンドープｎ形のInAｓzP1-zにＺｎを拡散すると、キャ
リヤ濃度は、０．５〜１×１０19ｃｍ-3になる。拡散
は、時間が長くなると拡散深さが深くなり、深さ方向の
キャリヤ濃度が増大する。アニールが行われると、更
に、キャリヤ濃度が増大するのは、Ｚｎ拡散中に生じる
水素によるＺｎアクセプターのパッシベーション効果等
の影響に因るものである。
アンドープｎ形のInAｓzP1-zにＺｎを拡散すると、キャ
リヤ濃度は、０．５〜１×１０19ｃｍ-3になる。拡散
は、時間が長くなると拡散深さが深くなり、深さ方向の
キャリヤ濃度が増大する。アニールが行われると、更
に、キャリヤ濃度が増大するのは、Ｚｎ拡散中に生じる
水素によるＺｎアクセプターのパッシベーション効果等
の影響に因るものである。
【００１６】このようにＺｎ拡散されたInAｓzP1-z層２
上には、真空蒸着やスパッタリング等で厚さ５０ｎｍの
Ａｕ−Ｚｎ合金膜が形成され、更に１５０ｎｍのＡｕ膜
が形成される。このオーミック電極は、シンターによっ
てInAｓzP1-z層内にＡｕ−Ｚｎ合金膜から更に、Ｚｎが
拡散され低接触抵抗のものとなる。
上には、真空蒸着やスパッタリング等で厚さ５０ｎｍの
Ａｕ−Ｚｎ合金膜が形成され、更に１５０ｎｍのＡｕ膜
が形成される。このオーミック電極は、シンターによっ
てInAｓzP1-z層内にＡｕ−Ｚｎ合金膜から更に、Ｚｎが
拡散され低接触抵抗のものとなる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の化
合物半導体素子は、ｐ形オーミックコンタクト層にInAs
zP1-zを用いることにより、バンドギャップエネルギを
小さくすることができ接触抵抗を大幅に低減することが
できる。また、ｐ形オーミックコンタクト層のInAszP
1-z（ｚ＝０．４）にＺｎをドープして、キャリヤ濃度
の高い半導体を電極金属の下に形成することができ、接
触抵抗を大幅に低減することができる。尚、これらのコ
ンタクト層は、薄く形成することができるので結晶欠陥
の発生による素子特性の劣化がない。
合物半導体素子は、ｐ形オーミックコンタクト層にInAs
zP1-zを用いることにより、バンドギャップエネルギを
小さくすることができ接触抵抗を大幅に低減することが
できる。また、ｐ形オーミックコンタクト層のInAszP
1-z（ｚ＝０．４）にＺｎをドープして、キャリヤ濃度
の高い半導体を電極金属の下に形成することができ、接
触抵抗を大幅に低減することができる。尚、これらのコ
ンタクト層は、薄く形成することができるので結晶欠陥
の発生による素子特性の劣化がない。
【図１】本発明のオーミック電極の一実施例を示した構
成図である。
成図である。
【図２】コンタクト層としてInAｓzP1-zを用い場合のｐ
形オーミック電極の特性を示した特性図である。
形オーミック電極の特性を示した特性図である。
【図３】InAｓzP1-z（ｚ＝０．４）にＺｎ拡散を行った
ときのキャリヤ濃度を示した図である。
ときのキャリヤ濃度を示した図である。
【図４】従来例で、InPにＺｎ拡散を行ったときのキャ
リヤ濃度を示した特性図である。
リヤ濃度を示した特性図である。
１ InＰ層 ２ InAｓzP1-z層 ３ Ａｕ−Ｚｎ合金膜 ４ 電極金属Ａｕ
Claims (1)
- 【請求項１】ｐ形InxGa1-xAsyP1-y（x=0〜1、y=0〜1)層
とこのp形InxGa1-xAsyP1-y層上に積層されたｐ形InAsz
P1-z(Ｚ＞０)層と、このInAszP1-z層上に金属を積層し
てオ−ミック電極を形成した化合物半導体素子におい
て、 前記ｐ形InAszP1-z(Ｚ＞０)層は一層でかつ、その組成
比を一定とし、II族のｐ形不純物をドープして、前記金
属層とオ−ミック接合が可能なトンネル電流が流れる程
度の高いキャリア濃度を有するとともに、前記ｐ形Inｘ
Ga1-xAsyP1-y層との格子不整合の差によって発生する歪
による結晶欠陥が発生し難い程度の厚さに形成したこと
を特徴とする化合物半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23311893A JP3357724B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 化合物半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23311893A JP3357724B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 化合物半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794709A JPH0794709A (ja) | 1995-04-07 |
| JP3357724B2 true JP3357724B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=16950050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23311893A Expired - Lifetime JP3357724B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 化合物半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3357724B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3298436B2 (ja) * | 1996-12-26 | 2002-07-02 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置 |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP23311893A patent/JP3357724B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0794709A (ja) | 1995-04-07 |
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Legal Events
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