JPH02192119A - 電極形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体ウェーハへの電極の形成方法に関する。

［従来の技術］ あらゆる半導体デバイスの製作技術の中には電極を形成
する技術が含まれる。ショットキー障壁型の整流作用を
持った電極もあるが、多くは半導体中で起こすべき現象
の制御、あるいは半導体中で生じた現象の取り出しに関
して、素直に外部と連絡するための非整流性電極（いわ
ゆるオーム性電極〉であり、これらは特に重要である。

集積回路は勿論のこと、ダブル・ヘテロ・レーザ、その
他、ＧａＡｓ電界効果トランジスタ（以後、ＧａＡｓＭ
ＥＳＦＥＴと称する）など挙げればぎりがない。

［発明が解決しようとする課題］ こうしたオーム性電極形成の場合には、電極と半導体間
の接触抵抗をいかに低減させるかが技術的課題であるが
、電極形成技術の未熟さのために望み通りの低抵抗化が
得られないことはしばしば経験することである。

電極と半導体間の接触が高抵抗である場合の問題点を単
体デバイスの例で示そう。例えばＧａＡｓ／Ａｊ２　Ｇ
ａＡｓダブル・ヘテロ・レーザにおいて、電極／半導体
接触が高抵抗であると接触部での発熱が起こり、発振閾
値電流の増大をもたらして、発振波長の制御、発振モー
ド制御あるいは素子寿命に重大な問題を生じることは周
知である。

また、ＧａＡＳ　　ＭＥＳＦＥＴのソースとドレインで
の電極／半導体接触が高抵抗でおれば、高周波特性を著
しく阻害することも良く知られたことである。

金属と半導体の間のオーム性電極の機構については十分
に理解が及んでいないが、この接触の抵抗を上げる原因
の１つに半導体表面の酸化が大いに関係していることは
確かである。例えばトンネル型のオーム性電極構造の例
として、１０２０ｃｍ−３の表面濃度をもったｐ型Ｇａ
ＡｓにＴｉｔＣｒ金属を蒸着したものが良く知られてい
るが、これは基本的にはショットキー障壁型のもので、
半導体が高濃度であるために空乏賜の拡がり幅がトンネ
リングを起こすほどに狭くなり、オーム性を呈するもの
である。この場合に、ＧａＡｓ表面が酸化していると、
接触の抵抗の増大をもたらすことは容易に想像できよう
。また、半導体と電極金属界面を熱処理合金化するオー
ム性電極の製法も良く知られているが、半導体表面が酸
化している場合には、合金化が進まなかったりして良好
なオーム性電極が得られないことはしばしば経験するこ
とであり、酸化物のない半導体表面へ金属電極を形成す
る技術の再現性良い方法が切望されて久しい。

本発明の目的は半導体ウェーハ表面に低抵抗なオーム性
電極を再現性よく形成する方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、電極を形成すべきウェーハ表面を黄色硫化ア
ンモニウム液に曝し、次いで該ウェーハ表面を１００’
Ｃ以上で熱処理した後、前記ウェーハ表面に電極を形成
してなることを特徴とする電極形成方法である。

本発明において、電極を形成すべきウェーハとしては、
ＧａＡｓ、Ｉｎｐ、ＩｎＡｓ、Ｇａ３ｂ、その他多くの
材料を挙げることができ、例えば、Ｉ　ｎＧａＡｓ／Ｉ
　ｎＰ系のへテロ構造アバランシェフォトダイオードな
どの製作歩留まり向上に大いに役立つものである。

［作用］ 本発明の作用について、ＱａＡｓウェーハへの電極形成
を例にとって説明する。

ＧａＡＳウェーハを黄色硫化アンモニウム液に曝すと、
その表面が１時間当たり３．９人エツチングされること
が実験的に確認されており、黄色硫化アンモニウム液に
浸すことでＧａＡｓ表面を覆っているＧａＡＳの自然酸
化膜が除去されると同時に、エツチングが進行する。こ
うして処理されたＧａＡｓ表面には硫化物が形成されて
おり、次いでウェーハ表面を１００’Ｃ以上で熱処理す
ると、その表面には硫化物が１原子層程度の厚みで存在
する。この時、酸素と化学結合したＧａやＡＳは存在せ
ず、またこうした表面をたとえ空気中に露呈したとして
も、検出される酸素は１００℃以上に真空中で加熱する
ことで容易になくなることが光電子分光法で見い出され
た。

電極形成前のＧａＡｓ基板を約６０℃のＨ２８０４：Ｈ
２０２：Ｈ２０＝３　：　１　：　１　（容積比）の溶
液でエツチングするという通常の表面処理方法では、エ
ツチング後の表面にはＧａやＡｓの酸化物が存在し、し
かもこの酸化物を取り除くには真空中で約５５０℃程度
に昇温する必要があるのと比べて大きな違いである。す
なわち、本発明においては、熱処理を施したウェーハ表
面には、たとえ空気中にウェーハ表面を曝しても１原子
層程度の硫黄がウェーハ表面を保護しており、強い酸化
状態が存在しない。

このため、熱処理後のＧａＡＳウェーハ上に電極金属を
形成すると、金属／ＧａＡｓ界面に酸化膜が存在せず、
低抵抗のオーム性電極を再現性良く形成することができ
る。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

実施例として、まずトンネル接合型のＧａＡＳへの電極
形成例を示す。第１図は本実施例を工程順に示すウェー
ハの断面図で、Ｚｎの拡散が終了した表面濃度２×１０
２０ｃｍ−３の表面ホール濃度をもったＧａＡＳウェー
ハ１１を、まず、１時間の間、密閉容器中で撹拌しなが
ら（ＮＨ４）２　Ｓｘ液に浸す。

ＧａＡＳウェーハ１１は、初期においては第１図（ａ）
に示すように、ＧａＡｓの自然酸化膜１２が形成されて
いるが、上記工程を経ることにより、つニー八表面の酸
化膜１２が除去され、ウェーハ表面は約３．９人削られ
、表面に数原子囮の硫化物層が形成される。このことは
作用の項の説明より明らかである。該処理が終わったウ
ェーハはＮ２プロによって（Ｎ　Ｈ４）　２　Ｓ　Ｘ液
の除去を行うことにより、第１図（ｂ）に示すように、
数原子層以上の厚みを持つ硫化物層１３の上に（ＮＨ４
）２ＳＸ液の残渣１４が存在する状態となる。

この残渣１４は、次に簡単な真空容器内でウェハ面温度
を２００’Ｃにして約５分間以上、放置することで除か
れると共に、数原子層の硫化物層１３も第１図（Ｃ）で
示すように１原子層程度の硫化物層１５になる。

この後、通常の電極形成プロセスに移行する。

ここではＧａＡｓ／ＡｌＧａＡＳ系ダブル・ヘテロ・レ
ーザのｐ型電極として用いられる、第２図に断面構造を
示すようなＴｉ、ｐｉ、Ａｕによる電極形成を行った。

すなわら、ウェーハ表面に、まず、ｌｉ蒸着層２１を１
０００人、次にｐｔ蒸着層２２を５００人の厚さに電子
ビーム加熱蒸着し、さらにＡＵ蒸着層２３を０．３廟形
成した。この場合に得られる接触抵抗率の値は常に１０
−７Ωｃｍ−２以下となり、極めて良好な値が再現性よ
く得られた。

これに対し、（ＮＨ４）２ＳＸ液処理を行わずに電極を
形成した場合には、１０−７Ωｃｍ’以下の接触抵抗率
はごくたまに得られるにすぎず、通常は、１０−５〜１
０−６Ωｃｍ−２程度の値が得られた。

１０−５Ωｃｍ−２の場合には半導体レーザの閾値はこ
のｐ型電極の抵抗による発熱のために増大する。

次に、別の実施例として、ＧａＡＳのｎ型に対する電極
形成として、周知のＡｕ、　Ｇｅ、Ｎ　ｉオーム性電極
について調べた。ＧａＡＳウェーハの表面電子濃度は２
Ｘ１０１８ｃｍ−３である。１原子層程度の硫化物層１
５の形成に至る処理までは上記実施例と同様であるので
、その説明を省略する。

熱処理の後、真空蒸着法でＮｉをまず５００人蒸着し、
次にＡｕとＧｅの合金を２５００　Ａ蒸着した。

次に３６０℃１１分間の水素中での合金化熱処理を行っ
た。その結果、１０−７Ωｃｍ−２あるいはそれ以下の
接触抵抗率が極めて再現性よく得られた。このことは合
金化熱処理後の電極の色調や密着性がいつも一定である
ことからも間接的に支持されるものである。

これに対し、硫化物層１５の形成に至る処理を行わずに
電極を形成する従来の方法では、合金化熱処理後のＡｕ
−Ｇｅ−Ｎ　ｉ電極の色調が場合により銀色から金色に
至るまで様々に変化し、密着性が変化すると共に接触抵
抗率の値も変動し、１０−６Ωｃｍ−２がほぼ限界であ
った。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の方法を用いることで、ｐ
型に対してもｎ型に対しても良好な低接触抵抗率を有し
、再現性に優れた電極の形成が可能となる。この結果、
直列抵抗の増大などが原因で起こるダブル・ヘテロ・レ
ーザ等の闇値の増大などの問題はほとんど皆無となると
共に、ＭＥＳＦＥＴの場合にはソースとドレイン間の抵
抗増の問題を回避でき、歩留まり良く高周波特性の優れ
た素子を製作づることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を工程順に示すつ工−ハの断
面図、第２図は電極形成の一実施例を示すウェーハの断
面図である。 １１・・・ＧａＡＳウェーハ １２・・・自然酸化膜 １３・・・数原子層の硫化物Ｎ １４・”　（Ｎ　Ｈ４）　２　Ｓ　ｘ液の残渣１５・・
・１原子層程度の硫化物層 ２１・・・ｌｉ蒸着層 ２２・・・Ｐｔ蒸着層 ２３・・・Ａｕ蒸着層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極を形成すべきウェーハ表面を黄色硫化アンモ
   ニウム液に曝し、次いで該ウェーハ表面を１００℃以上
   で熱処理した後、前記ウェーハ表面に電極を形成してな
   ることを特徴とする電極形成方法。