JPH029170A - オーミック電極 - Google Patents
オーミック電極Info
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- JPH029170A JPH029170A JP16026388A JP16026388A JPH029170A JP H029170 A JPH029170 A JP H029170A JP 16026388 A JP16026388 A JP 16026388A JP 16026388 A JP16026388 A JP 16026388A JP H029170 A JPH029170 A JP H029170A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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。
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基板上に形成されるオーミッ
ク電極に関するものである。
ク電極に関するものである。
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か非常に速い場
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。
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か非常に速い場
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 ohmjc cont
act )がある。これは、規程かの合金を披石し、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、I nなどを用い、ド
ーパントとしてn形には、5iSGe。
て、合金化法(alloyed ohmjc cont
act )がある。これは、規程かの合金を披石し、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、I nなどを用い、ド
ーパントとしてn形には、5iSGe。
Sn、5eSTe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A u s G
e sNiを形成するオーミック電極は最もよく使用さ
れる。
e sNiを形成するオーミック電極は最もよく使用さ
れる。
以下、第3図に基づき、n型GaAs基板に使用される
オーミック電極を説明する。この種のオミック電極は、
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、「N i / A u G e / G
a A s系」という。)電極(同図(a)参照)、■
GaAs基板上にAuGeNi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 N i系」という。)電極(同図(b)参照
)、■ GaAs基板上にN1薄膜、その上にGe薄膜
、さらにAu薄膜をI[3成した3層構造(以下、r
A u / G e / N i系Jという。)?IS
極(同図(c)参照)、■ GaAs基板上にGe薄膜
、その上にAu薄膜、ざらにNi薄膜を形成した3層構
造(以下、「Nl/’ A u / G e系」という
。)電極(同図(d)参照)、の4種類に大別できる。
オーミック電極を説明する。この種のオミック電極は、
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、「N i / A u G e / G
a A s系」という。)電極(同図(a)参照)、■
GaAs基板上にAuGeNi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 N i系」という。)電極(同図(b)参照
)、■ GaAs基板上にN1薄膜、その上にGe薄膜
、さらにAu薄膜をI[3成した3層構造(以下、r
A u / G e / N i系Jという。)?IS
極(同図(c)参照)、■ GaAs基板上にGe薄膜
、その上にAu薄膜、ざらにNi薄膜を形成した3層構
造(以下、「Nl/’ A u / G e系」という
。)電極(同図(d)参照)、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
Geの共晶温度は356℃、AuGaの共晶温度は34
1℃なので、この温度で液層か形成される。
Geの共晶温度は356℃、AuGaの共晶温度は34
1℃なので、この温度で液層か形成される。
GaAs表面には自然酸化膜が存在するため、分G e
/ G a A s系電極について説明する。Au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。N1
は、GaAsと強い同相反応を持つため、NiかGaA
s界面に拡散し、GaAsを同相で分解してNiAs、
β−AuGaを形成する。この同相反応で自然酸化膜か
除去されるため、ポールアップを生しない。高濃度層形
成は、GaAs表面へのGeの拡散によってなされる(
LSIハンドブック、電子通信学会編、p、710)。
/ G a A s系電極について説明する。Au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。N1
は、GaAsと強い同相反応を持つため、NiかGaA
s界面に拡散し、GaAsを同相で分解してNiAs、
β−AuGaを形成する。この同相反応で自然酸化膜か
除去されるため、ポールアップを生しない。高濃度層形
成は、GaAs表面へのGeの拡散によってなされる(
LSIハンドブック、電子通信学会編、p、710)。
以下、この種のオーミック電極の形成方法を説明する。
まず、n型GaAs基板1上にAuGe薄膜2を真空蒸
着で形成し、このAuGe薄膜2上にNi薄膜3を真空
蒸着で形成する。次に、以上の工程で形成されたAuG
e薄膜2およびNi薄膜3を、350℃以上で加熱する
ことにより、オーミック接合ができ、N i / A
u G eから成るオーミック電極4が形成される。
着で形成し、このAuGe薄膜2上にNi薄膜3を真空
蒸着で形成する。次に、以上の工程で形成されたAuG
e薄膜2およびNi薄膜3を、350℃以上で加熱する
ことにより、オーミック接合ができ、N i / A
u G eから成るオーミック電極4が形成される。
しかしながら、従来のオーミック電極はn型GaAs基
板にGeが十分かつ均一に拡散されていないので、オー
ミック接触抵抗が高くなりゃすく (屹 5×10〜1
×10づΩCシ)、信頼性に欠けるという欠点があった
。例えば、Ni/A u G e / G a A s
系電極は、Geのla度が低く接触抵抗が大きい。N
i / A u G e N i系電極は、N1か量的
に多く含まれているので、Geの拡散かNiによって妨
げられ接触抵抗が高い。Au/G e / N i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
種の金属が溶かされているので、半導体基板に悪影響を
与えている。
板にGeが十分かつ均一に拡散されていないので、オー
ミック接触抵抗が高くなりゃすく (屹 5×10〜1
×10づΩCシ)、信頼性に欠けるという欠点があった
。例えば、Ni/A u G e / G a A s
系電極は、Geのla度が低く接触抵抗が大きい。N
i / A u G e N i系電極は、N1か量的
に多く含まれているので、Geの拡散かNiによって妨
げられ接触抵抗が高い。Au/G e / N i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
種の金属が溶かされているので、半導体基板に悪影響を
与えている。
そこで、この発明はn型GaAs基板へのGe拡散を均
一かつ十分に行われたオーミック電極を提供することに
より、接触抵抗が低く信頼性(実用性)の高いオーミッ
ク電極を実現するものである。
一かつ十分に行われたオーミック電極を提供することに
より、接触抵抗が低く信頼性(実用性)の高いオーミッ
ク電極を実現するものである。
上記課題を達成するため、この発明は金ゲルマニウム(
AuGe)とゲルマニウム(Ge)を融合させてn型G
aAs基板上に形成された混合薄膜と、氾合薄膜上に形
成されたニッケル(Ni)薄膜とを含んで構成されてい
る。
AuGe)とゲルマニウム(Ge)を融合させてn型G
aAs基板上に形成された混合薄膜と、氾合薄膜上に形
成されたニッケル(Ni)薄膜とを含んで構成されてい
る。
この場合、混合薄膜をAuとGeの重量比がほぼ88対
12のAuGe及びGeとを融合させて形成された50
0〜2000オングストロームの膜厚にし、N1薄膜を
100〜500オングストロームの膜厚にすると効果的
である。
12のAuGe及びGeとを融合させて形成された50
0〜2000オングストロームの膜厚にし、N1薄膜を
100〜500オングストロームの膜厚にすると効果的
である。
この発明は、以上のように構成されているので、基板側
の混合薄膜には十分なGeが含まれており、Geの基板
への拡散は十分に行われる。
の混合薄膜には十分なGeが含まれており、Geの基板
への拡散は十分に行われる。
なお、混合薄膜の膜厚を500オングストローム未満に
形成すると、薄膜が薄くなり過ぎ配線抵抗か増大し断線
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。
形成すると、薄膜が薄くなり過ぎ配線抵抗か増大し断線
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薄膜の膜厚を100オングストローム未満
に形成すると電極の平坦性が悪くなる。
に形成すると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の酸化により電極か劣化しやすくなる。
くなり、Niの酸化により電極か劣化しやすくなる。
以下、この発明に係るオーミック電極の一実施例を添付
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。
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、この発明に係るオーミック電極の一実施例を
示すものである。この発明は基本的に、混合薄膜5及び
N1薄膜6を含んで構成されている。この混合薄膜5は
、AuGeとGeの融合物で構成されており、GaAs
基板1上に形成されている。AuGeの重量比は、はぼ
88対12に設定されている。
示すものである。この発明は基本的に、混合薄膜5及び
N1薄膜6を含んで構成されている。この混合薄膜5は
、AuGeとGeの融合物で構成されており、GaAs
基板1上に形成されている。AuGeの重量比は、はぼ
88対12に設定されている。
この場合、混合薄膜5の膜厚が500オングストロ一ム
未満になるとバ板内にAuGeが入り込み配線抵抗か増
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。
未満になるとバ板内にAuGeが入り込み配線抵抗か増
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。
また、AuとGeとの重量比は、88対12に限定され
るものではなく、例えば、80対20あるいは90対1
0でも、実用上は問題ないと考えられる。
るものではなく、例えば、80対20あるいは90対1
0でも、実用上は問題ないと考えられる。
Ni薄膜6は、この混合薄膜5上に形成されている。こ
の場合、Ni薄膜6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か悪くなり、500オングスト
ロームを越えると、集債度が悪くなると共に接触抵抗を
下げることかできなくなる。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。
の場合、Ni薄膜6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か悪くなり、500オングスト
ロームを越えると、集債度が悪くなると共に接触抵抗を
下げることかできなくなる。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。
次に、上記実施例に係るオーミック電極の形成方法を説
明する。この形成方法は、基本的に第1薄膜形成工程、
第2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、n型GaAs基板1上に混合薄膜
5を真空薄石法で形成する。具体的には、蒸着炉の抵抗
加熱用タングステンボート上に、重量比がほぼ88対1
2のAuGeと、Ge結晶をのせ、通電加熱によりAu
GeとGeとを融合させる。この溶融金属化したものを
蒸着源とし、抵抗加熱法でGaAs基板1上に蒸着する
ことにより、混合薄膜5が形成される。この方法によれ
ば、AuGeとGeとの重量比を変更することにより、
任意の組成のAu−Ge蒸着源を形成することかできる
。また、AuとGeとを融合する場合に比べて、比較的
低温で容易にAu−Ge蒸着源を形成することができる
。この場合、低温で行うので、輻射熱が少なく、基板上
のフォトレジストに対する悪影響を防止することができ
る。なお、AuGeとGeを融合させた蒸着源の加熱法
は、抵抗加熱法に限定されるものではなく、例えば、電
子衝撃加熱法でも使用することができる。
明する。この形成方法は、基本的に第1薄膜形成工程、
第2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、n型GaAs基板1上に混合薄膜
5を真空薄石法で形成する。具体的には、蒸着炉の抵抗
加熱用タングステンボート上に、重量比がほぼ88対1
2のAuGeと、Ge結晶をのせ、通電加熱によりAu
GeとGeとを融合させる。この溶融金属化したものを
蒸着源とし、抵抗加熱法でGaAs基板1上に蒸着する
ことにより、混合薄膜5が形成される。この方法によれ
ば、AuGeとGeとの重量比を変更することにより、
任意の組成のAu−Ge蒸着源を形成することかできる
。また、AuとGeとを融合する場合に比べて、比較的
低温で容易にAu−Ge蒸着源を形成することができる
。この場合、低温で行うので、輻射熱が少なく、基板上
のフォトレジストに対する悪影響を防止することができ
る。なお、AuGeとGeを融合させた蒸着源の加熱法
は、抵抗加熱法に限定されるものではなく、例えば、電
子衝撃加熱法でも使用することができる。
第2 fk膜形成工程では、上記混合薄膜5上にNi薄
膜6を電子衝撃加熱法で形成する。
膜6を電子衝撃加熱法で形成する。
加熱工程では、上記工程により混合薄膜5及びNi薄膜
6が形成された後、合金化温度で加熱する。この場合、
加熱温度は450±5°Cの範囲で設定する。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つ
ながるからである。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2層構造のオーミック電極が形成
される。この場合、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。
6が形成された後、合金化温度で加熱する。この場合、
加熱温度は450±5°Cの範囲で設定する。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つ
ながるからである。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2層構造のオーミック電極が形成
される。この場合、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。この実験では
、Si+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りオーミック電極の
パターンを形成した。次に、AuGeとGeの混合薄膜
を1000オングストローム、Ni薄膜を300オング
ストロームで真空薄青法により付着させ、リフトオフ技
術により所定形状の電極を形成した。なお、混合薄膜は
0.50gのAuGeと0.11gのGeを融合したも
のを蒸着源としている。この後、N2雰囲気中において
、ホットプレート上で1分間加熱した。この場合、温度
は400℃から500℃の範囲で変化させた。
、Si+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りオーミック電極の
パターンを形成した。次に、AuGeとGeの混合薄膜
を1000オングストローム、Ni薄膜を300オング
ストロームで真空薄青法により付着させ、リフトオフ技
術により所定形状の電極を形成した。なお、混合薄膜は
0.50gのAuGeと0.11gのGeを融合したも
のを蒸着源としている。この後、N2雰囲気中において
、ホットプレート上で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、450℃付近で最小値になっている。
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、450℃付近で最小値になっている。
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拡散が均一かつ十分になされ
ており、接触抵抗が低く信頼性(実用性)の高いオーミ
ック電極を提供することができる。
n型GaAs基板へのGe拡散が均一かつ十分になされ
ており、接触抵抗が低く信頼性(実用性)の高いオーミ
ック電極を提供することができる。
特に、n型GaAs基板上に2層構造の薄膜を形成した
後、450°C付近で1分以上加熱すれば、接触抵抗を
最小にすることができる。
後、450°C付近で1分以上加熱すれば、接触抵抗を
最小にすることができる。
第1図は、この発明の一実施例に係るオーミック電極の
構造を示す断面図、第2図は、このオー・ミック電極に
おけるオーミック接触抵抗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構造を示
す断面図である。 1・・・GaAs基板 2・・・AuGe薄膜 3.6・・・Ni薄膜 4・・・オーミック電極 5・・・混合薄膜 オーミック電極 第】図 (a) (b) (c) (d) 従来技術 第3図 加熱温度(0C) オーミック接触抵抗の合金化温度依存性第2図
構造を示す断面図、第2図は、このオー・ミック電極に
おけるオーミック接触抵抗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構造を示
す断面図である。 1・・・GaAs基板 2・・・AuGe薄膜 3.6・・・Ni薄膜 4・・・オーミック電極 5・・・混合薄膜 オーミック電極 第】図 (a) (b) (c) (d) 従来技術 第3図 加熱温度(0C) オーミック接触抵抗の合金化温度依存性第2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、金ゲルマニウム(AuGe)とゲルマニウム(Ge
)を融合させてn型GaAs基板上に形成された混合薄
膜と、 前記混合薄膜上に形成されたニッケル(Ni)薄膜を含
んで構成されているオーミック電極。 2、前記混合薄膜が、AuとGeの重量比がほぼ88対
12のAuGe及びGeとを融合させて形成された50
0乃至2000オングストロームの膜厚を有し、 前記Ni薄膜が、100乃至500オングストロームの
膜厚を有する請求項1記載のオーミック電極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16026388A JPH029170A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | オーミック電極 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16026388A JPH029170A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | オーミック電極 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH029170A true JPH029170A (ja) | 1990-01-12 |
Family
ID=15711223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16026388A Pending JPH029170A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | オーミック電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH029170A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2575977C1 (ru) * | 2014-12-10 | 2016-02-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Способ формирования многослойного омического контакта к прибору на основе арсенида галлия |
-
1988
- 1988-06-27 JP JP16026388A patent/JPH029170A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2575977C1 (ru) * | 2014-12-10 | 2016-02-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Способ формирования многослойного омического контакта к прибору на основе арсенида галлия |
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