JPH029119A - オーミック電極の形成方法 - Google Patents

オーミック電極の形成方法

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JPH029119A
JPH029119A JP16026188A JP16026188A JPH029119A JP H029119 A JPH029119 A JP H029119A JP 16026188 A JP16026188 A JP 16026188A JP 16026188 A JP16026188 A JP 16026188A JP H029119 A JPH029119 A JP H029119A
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淳一 土本
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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〕 この発明は、n型GaAs基板上にオーミック電極を形
成する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
化合物半導体素子に電極を形成する方法として、オーミ
ック電極形成技術がある。金属と半導体とを接触させた
とき、■界面でのキャリアの再結合速度が非常に速い場
合、■ショットキー障壁が十分低い場合、■キャリアが
トンネルできるほど障壁が十分薄い場合はオーミック接
触になる(LSIハンドブック、電子通信学会編、p。
710)。このオーミック接触の最も一般的な方法とし
て、合金化法(alloyed ohmlc cont
act )がある。これは、幾種かの合金を被着し、熱
処理により半導体と合金化させオーミックにするもので
、ベース金属としてAu、Ag、Inなどを用い、ドー
パントとしてn形には、S I SG e 。
5nSSeSTeを、p形には、ZnSCd。
Be、Mgを添加したものが多く使用されている。
この中でも特に、n型GaAs基板にAu5Ge。
Niを形成するオーミック電極は最もよく使用される。
この種のオーミック電極は、基板上に形成される薄膜の
種類により、■ GaAs基板上にAuGe薄膜、その
上にNi薄膜を形成した2層構造(以下、r N i 
/ A u G e / G a A s系」という。
)電極、■ GaAs基板上にAuGe薄膜#膜、その
上にNi薄膜を形成した2層構造(以下、rNi/Au
GeNi系」という。)電極、■ GaAs基板上にN
i薄膜、その上にGe薄膜、さらにAu薄膜を形成した
3層構造(以下、r A u / G e / N i
系」という。)電極、■ GaAs基板上にGe薄膜、
その上にAu薄膜、さらにNi薄膜を形成した3層構造
(以下、r N i / A u / G e系」とい
う。)電極、の4種類に大別できる。
以下、この中でよく使用されているN i / A u
G e / G a A s系電極について説明する。
AuGeの共晶温度は356℃、AuGaの共晶温度は
341℃なので、この温度で液層が形成される。
GaAs表面には自然酸化膜が存在するため、分解が起
こるのは自然酸化膜が除去された部分に限られ、この濡
れた部分にAuGe溶液が凝集し、いわゆるポールアッ
プと呼ばれる不規則な合金化が進行する。Niは、この
不規則な合金化を防ぐために添加されている。Niは、
GaASと強い固相反応を持つため、NiがGaAs界
面に拡散し、GaAsを固相で分解してNiAs、β−
AuGaを形成する。この固相反応で自然酸化膜が除去
されるため、ボールアップを生じない。高濃度層形成は
、GaAs表面へのGeの拡散によってなされる(LS
I/−ンドブツク、電子通信学会編、p、710)。
第3図は、従来の電極形成方法を示すものである。まず
、化合物半導体としてGaAs基板1上にAuGe薄膜
2を真空蒸着で形成する(ステップ101)。さらに、
このAuGe薄膜2上にNi薄膜3を真空蒸着で形成す
る(ステップ102)。次に、以上の工程で形成された
AuGe薄膜2およびNi薄膜3を、350℃以上で加
熱することにより(ステップ103)、オーミック接合
を形成しくステップ104) 、Ni/AuGeから成
るオーミック電極4が形成される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来の電極形成方法はn型GaAs基板
にGeを十分かつ均一に拡散することができず、オーミ
ック接触抵抗が増大しやすいという欠点があった。例え
ば、N i / A u G e / G aAs系電
極では、Geの濃度が低いので、接触抵抗が大きくなる
。N i / A u G e N i系電極は、Ni
が量的に多すぎるので、Geの拡散がNiによって妨げ
られる。A u / G e / N L系電極及びN
 i / A u / G e系電極は、合金化温度で
ある450℃以上で、それぞれ高融点である3種の金属
を溶かさなければならないので、半導体基板に悪影響を
与える。
そこで、この発明はn型GaAs基板へのGe拡散を均
一かつ十分に行える電極形成方法を提供することにより
、オーミック電極の接触抵抗を減少することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を達成するため、この発明はn型GaAs基板
上にゲルマニウム(Ge)薄膜を形成する第1薄膜形成
工程と、Ge薄膜上に金ゲルマニウム(Au−Ge)薄
膜を形成する第2薄膜形成工程と、Au−Ge薄膜上に
ニッケル(Ni)薄膜を形成する第3薄膜形成工程と、
上記薄膜を加熱する加熱工程を含んで構成される。
この場合、第1薄膜形成工程において50〜100オン
グストロームのGe薄膜を形成し、第2薄膜形成工程に
おいて500〜2000オングストロームのAu−Ge
薄膜を形成し、第3薄膜工程において100〜500オ
ングストロームのNi薄膜を形成し、加熱工程において
薄膜を420℃〜30℃で30秒〜2分間加熱すると好
ましい。
〔作用〕
この発明は、以上のように構成されているので、基板側
の第1薄膜及び第2薄膜にGeが含まれており、Geの
基板への拡散を十分に行うことができる。
なお、Ge薄膜を形成する際、膜厚を50オングストロ
一ム未満にすると、薄膜が薄くなり過ぎ膜厚の制御が困
難になる。また、100オングストロームを越えると、
接触抵抗が増加し実用性が悪くなる。
さらに、AuGe薄膜を形成する際、膜厚を500オン
グストロ一ム未満にすると、薄膜が薄くなり過ぎ配線抵
抗が増大し断線しやすくなる。
また、2000オングストロームを越えると、合金化を
十分に行うことができず、集積度が悪くなる。
さらに、Ni薄膜を形成する際、膜厚を100オングス
トローム未満にすると、AuとGeの共晶結合が形成さ
れ電極の平坦性が悪くなる。また、500オングストロ
ームを越えると、集積度が悪くなり、Niの酸化により
電極が劣化しやすくなる。
さらに、上記薄膜を加熱する際、加熱温度が420〜4
30℃の範囲を逸脱すると、接触抵抗が増加し、実用性
が乏しくなる。この場合、加熱時間が30秒未満になる
と、加熱不十分により電極を形成することができなくな
る。また、2分を越えると、Geが界面を越えて中に入
り込んでしまうので、かえって接触抵抗が増加してしま
う。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例に係るオーミック電極の形成
方法の一実施例を添付図面に基づき説明する。なお、説
明において同一要素には同一符号を用い、重複する説明
は省略する。
第1図は、この発明の一実施例を示すものである。この
発明は基本的に、第1薄膜形成工程、第2薄膜形成工程
、第3薄膜形成工程及び加熱工程を含んで構成される。
第1薄膜形成工程では、GaAs基板1上にGe薄膜5
を真空蒸着法で形成する(ステップ201)。この場合
、Ge薄膜5の膜厚が50オングストロ一ム未満になる
と膜厚の制御が困難になり、100オングストロームを
越えると接触抵抗が増加する。従って、この膜厚は50
〜100オングストロームの範囲で設定することが望ま
しい。
第2薄膜形成工程では、Ge薄膜5上にAuGe薄膜6
を真空蒸着法で形成する(ステップ202)。この場合
、AuGe薄膜6の膜厚が500オングストロ一ム未満
になると基板内にAuGeが入り込み配線抵抗が増加す
る。また、2000オングストロームを越えると、集積
度を向上させることができなくなる。従って、この膜厚
は500〜2000オングストロームの範囲で設定する
ことが望ましい。
第3薄膜形成工程では、AuGe薄膜6上にNi薄膜7
を真空蒸着法で形成する(ステップ203)。この場合
、Ni薄膜7の膜厚が100オングストローム未満にな
ると電極の平坦性が悪くなり、500オングストローム
を越えると、集積度が悪くなり、接触抵抗を下げること
ができなくなる。従って、この膜厚は100〜500オ
ングストロームの範囲で設定することが望ましい。
加熱工程では、Ge薄膜5、AuGe薄膜6及びNi薄
膜7が形成された後、合金化温度で加熱する(ステップ
204)。この場合、加熱温度は425±5℃の範囲で
設定することが望ましい。
これは、この範囲外で加熱すると、いずれも接触抵抗の
増加になるからである。
また、加熱時間は30秒〜2分の間で設定することが望
ましい。これは、短すぎると加熱不十分になり電極形成
が不可能になり、長すぎるとGeが拡散しすぎ接触抵抗
の増加につながるからである。
この加熱工程により、GaAs基板1上に3層構造のオ
ーミック電極が形成される(ステップ205)。
なお、上記実施例において薄膜形成方法とじて真空蒸着
法を使用したが、この方法に限定されるものではない。
例えば、スパッタリング法でもよい。
また、加熱工程をN2ガスあるいはArガス等の不活性
ガス雰囲気中で行うことにより、加熱用電極の酸化を防
止することができる。
次に、この実施例に係る実験結果を示す。この実験は、
St+イオンを注入しアニールしたn型GaAs基板上
に、フォトリソグラフィ技術によリオーミック電極のパ
ターンを形成した。次に、Ge薄膜を50オングストロ
ーム、AuGe薄INNを800オングストローム、N
i薄膜を300オングストロームで真空蒸着法によりオ
ーミック金属を形成した。このように形成された3層構
造のオーミック金属を、リフトオフ技術により所定形状
の電極に形成した。この後、ホットプレート上で、N2
雰囲気の中で1分間加熱した。この場合、温度は400
℃から500℃の範囲で変化させ、Ge薄膜の膜厚のみ
100オングストロームにした同一構造の電極を別個に
形成した。
第2図は、上記実験結果を示すものであり、オーミック
接触抵抗の合金化温度依存性を示すものである。この実
験では、50オングストロームのGep4膜と100オ
ングストロームのGe薄膜を使用したものを示している
が、いずれも425℃付近で接触抵抗は最小値になって
いる。
〔発明の効果〕 この発明は、以上説明したように構成されているので、
n型GaAs基板へのGe拡散を均一かつ十分にするこ
とができる。その為、オーミック電極における接触抵抗
を最小にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例に係るオーミック電極の
形成方法を示す図、第2図は、この発明における加熱工
程のオーミック接触抵抗(Re )の合金化温度依存性
を示す図、第3図は、従来技術に係るオーミック電極の
形成方法を示す図である。 1・・・GaAs基板 2・・・AuGe薄膜 3.7・・・Ni薄膜 4・・・オーミック電極 5・・・Ge薄膜 6・・・AuGe薄膜 特許出願人  住友電気工業株式会社 代理人弁理士   良否用  芳  樹間      
    山    1)   行(a) (b) 電i形瓜方5去 蔦1図 h口 長各温度 (’C) オーミック接触抵抗の合金化湿度依存・圧(a) (b) 従来及術 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、n型GaAs基板上にゲルマニウム (Ge)薄膜を形成する第1薄膜形成工程と、前記Ge
    薄膜上に金ゲルマニウム(Au−Ge:薄膜を形成する
    第2薄膜形成工程と、 前記Au−Ge薄膜上にニッケル(Ni)薄膜を形成す
    る第3薄膜形成工程と、 前記薄膜を加熱する加熱工程を含んで構成されるオーミ
    ック電極の形成方法。 2、前記第1薄膜形成工程において、50乃至100オ
    ングストロームのGe薄膜を形成し、前記第2薄膜形成
    工程において、500乃至2000オングストロームの
    Au−Ge薄膜を形成し、 前記第3薄膜工程において、100乃至500オングス
    トロームのNi薄膜を形成し、 前記加熱工程において、前記薄膜を420℃乃至430
    ℃で30秒乃至2分間加熱する請求項1記載のオーミッ
    ク電極の形成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5162246A (en) * 1990-04-27 1992-11-10 North Carolina State University Selective germanium deposition on silicon and resulting structures
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JPS5090286A (ja) * 1973-12-11 1975-07-19
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