JPH03156919A - 金属―半導体接合の形成方法 - Google Patents
金属―半導体接合の形成方法Info
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- JPH03156919A JPH03156919A JP29672289A JP29672289A JPH03156919A JP H03156919 A JPH03156919 A JP H03156919A JP 29672289 A JP29672289 A JP 29672289A JP 29672289 A JP29672289 A JP 29672289A JP H03156919 A JPH03156919 A JP H03156919A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は金属−半導体接合の形成方法に係り、特に金属
を被着するに先だって半導体の接合形成域に窒素ラジカ
ル処理を施すことを特徴とする金属−半導体接合の形成
方法に関する。
を被着するに先だって半導体の接合形成域に窒素ラジカ
ル処理を施すことを特徴とする金属−半導体接合の形成
方法に関する。
（従来の技術）
最近、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をはじめとする
半導体デバイスの高性能化、高信頼化を月相して、ｍ−
ｖ族化合物半導体デバイス関連技術の開発、改良が急速
に進められている。それらの技術の一つに、良好な接合
特性を示す金属・半導体接合の形成技術がある。この接
合形成技術は、特にＧａＡｓデバイスの開発に関連して
進められてきた。
半導体デバイスの高性能化、高信頼化を月相して、ｍ−
ｖ族化合物半導体デバイス関連技術の開発、改良が急速
に進められている。それらの技術の一つに、良好な接合
特性を示す金属・半導体接合の形成技術がある。この接
合形成技術は、特にＧａＡｓデバイスの開発に関連して
進められてきた。
従来、ＧａＡｓＦＥＴのショットキゲート形成金属とし
ては、その電気伝導率の大きいこと、加工性が良好なこ
と、廉価なこと、容易にショットキ接合が形成できるこ
と等の理由によりＡｆｌが使用されてきた。
ては、その電気伝導率の大きいこと、加工性が良好なこ
と、廉価なこと、容易にショットキ接合が形成できるこ
と等の理由によりＡｆｌが使用されてきた。
しかし、最近のＦＥＴへの高性能化、高信頼化の要求に
従ってＡＱ／ＧａＡｓシゴッ１−キ接合において種々の
欠点が見出され、その接合特性の改良、改善が求められ
ている。例えば、ＡＱは融点が６６０℃と低く、反応性
が強いため比較的容易にＡｆｌ−ＧａＡｓ間で反応が進
行し例えばＡＱＧａＡｓのような不安定な化合物が形成
される。それによってショットキバリヤ高さφＢが低下
して、リーク電流の増加、或いは整流性の良否の指標で
あるｎ値の増大等が起る。
従ってＡＱ／ＧａＡｓシゴッ１−キ接合において種々の
欠点が見出され、その接合特性の改良、改善が求められ
ている。例えば、ＡＱは融点が６６０℃と低く、反応性
が強いため比較的容易にＡｆｌ−ＧａＡｓ間で反応が進
行し例えばＡＱＧａＡｓのような不安定な化合物が形成
される。それによってショットキバリヤ高さφＢが低下
して、リーク電流の増加、或いは整流性の良否の指標で
あるｎ値の増大等が起る。
上記φＢやｎ値の変化は、ＦＥＴ特性におけるドレイン
飽和電流、順方向立ち上り電圧（Ｖｆ）、ビンチオ２ フ電圧の変動として現われる。これらの欠点を改善すめ
ために種々の対策がとられている。例えばＡｆｌに替え
てＡＱＴｉを使用することが試みられているが、この場
合でもＴｉとＧａＡｓ間の反応が起りＦＥＴ特性の変動
を避けることができない。
飽和電流、順方向立ち上り電圧（Ｖｆ）、ビンチオ２ フ電圧の変動として現われる。これらの欠点を改善すめ
ために種々の対策がとられている。例えばＡｆｌに替え
てＡＱＴｉを使用することが試みられているが、この場
合でもＴｉとＧａＡｓ間の反応が起りＦＥＴ特性の変動
を避けることができない。
（発明が解決しようとする課題）
以上述べたように、ＡΩ／ＧａＡｓをはじめとする、従
来のショットキ接合では、一般に熱的に弱く、ショット
キバリヤが劣化し易く、それに伴ってバリヤ高さφＢの
低下やｎ値の増大が起るなどデバイス適用上好ましから
ざる欠点を持っている。
来のショットキ接合では、一般に熱的に弱く、ショット
キバリヤが劣化し易く、それに伴ってバリヤ高さφＢの
低下やｎ値の増大が起るなどデバイス適用上好ましから
ざる欠点を持っている。
本発明は上記のような欠点を改良し、リーク電流の低減
、接合電流特に順方向電流の安定性にすぐれたショット
キ接合の形成方法を提供することを目的とする。
、接合電流特に順方向電流の安定性にすぐれたショット
キ接合の形成方法を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために本発明は、ショットキバリヤ
金属の被着に先立って半導体表面のショットキ接合形成
予定域を窒素のラジカルに晒すことを特徴とするもので
ある。
金属の被着に先立って半導体表面のショットキ接合形成
予定域を窒素のラジカルに晒すことを特徴とするもので
ある。
（作 用）
本発明により、金属−半導体接合を備えた半導体素子に
おいて熱的に安定で、かつバリヤ高さの大きな接合を形
成でき、その結果、リーク電流の減少とともに安定な接
合電流、特に順方向電流を示す電極を形成することがで
きる。
おいて熱的に安定で、かつバリヤ高さの大きな接合を形
成でき、その結果、リーク電流の減少とともに安定な接
合電流、特に順方向電流を示す電極を形成することがで
きる。
（実施例）
以下、本発明にかかる金属−半導体接合の形成方法の一
実施例につき図面を参照して説明する。
実施例につき図面を参照して説明する。
先づ本発明に使用する窒素ラジカル発生装置について述
べる。第２図に示すように装置はガス解離室１１と試料
室１２から構成され、これらは例えば石英から成る輸送
パイプ１３により接続されている。
べる。第２図に示すように装置はガス解離室１１と試料
室１２から構成され、これらは例えば石英から成る輸送
パイプ１３により接続されている。
またガス解離室１１にはガス導入口１４と導波管１５が
設置され、試料室１２にはガス排出ｌ」１６、試料台１
７がそれぞれ設けられている。このような構成の装置の
試料室１２内を〜Ｉ Ｘ １０””Ｔｏｒｒ以下の圧力
に排気したのち、窒素ガスを例えば６０５ＣＣＭ程度の
流量でガス導入口１４よりガス解離室１１へ導入し導波
管３ ４ １５よりマイクロ波電力を印加して窒素ガスを放電・解
離させて解離室１１内にプラズマを発生させる。
設置され、試料室１２にはガス排出ｌ」１６、試料台１
７がそれぞれ設けられている。このような構成の装置の
試料室１２内を〜Ｉ Ｘ １０””Ｔｏｒｒ以下の圧力
に排気したのち、窒素ガスを例えば６０５ＣＣＭ程度の
流量でガス導入口１４よりガス解離室１１へ導入し導波
管３ ４ １５よりマイクロ波電力を印加して窒素ガスを放電・解
離させて解離室１１内にプラズマを発生させる。
この際生成される長寿命のラジカルを輸送パイプ１３を
経てガス解離室１１から離れた試料室１２に導き、あら
かじめ配置された半導板基板、例えばＧａＡｓ １の表
面と反応させる。ここでＧａＡｓ １の表面温度はプラ
ズマ発生部から離れているのでほとんど室温に近い。こ
のことは、通常のプラズマ処理の場合に比較して半導体
表面に誘発される欠陥の発生が抑制され、プラズマ処理
によるデバイス特性の低下を緩和する。
経てガス解離室１１から離れた試料室１２に導き、あら
かじめ配置された半導板基板、例えばＧａＡｓ １の表
面と反応させる。ここでＧａＡｓ １の表面温度はプラ
ズマ発生部から離れているのでほとんど室温に近い。こ
のことは、通常のプラズマ処理の場合に比較して半導体
表面に誘発される欠陥の発生が抑制され、プラズマ処理
によるデバイス特性の低下を緩和する。
発明者らはショットキ接合特性の改良を指向した種々の
試みの過程で、前記窒素ラジカル処理によるφＢ増加の
事実を見出した。第３図はマイクロ波電力〜３００す、
窒素ガス流量〜６０ＳＣＣＨのときのＧａＡｓ表面への
ラジカル処理時間とＩＱ／ＧａＡｓ接合のφＢおよびｎ
値との間の関係を示す。φＢは処理時間の増加につれて
増加し、３０分以上の処理で飽和することが判る。第４
図は第３図の処理時間３０分に対するへρ／ＧａＡｓ接
合のφＢおよびｎ値と接合の熱処理温度Ｔ＾の間の関係
を示す。比較のため、ラジカル処理を除き他の工程は同
一の従来方法に従って形成したｉ／ＧａＡｓ接合の特性
もあわせて示す。
試みの過程で、前記窒素ラジカル処理によるφＢ増加の
事実を見出した。第３図はマイクロ波電力〜３００す、
窒素ガス流量〜６０ＳＣＣＨのときのＧａＡｓ表面への
ラジカル処理時間とＩＱ／ＧａＡｓ接合のφＢおよびｎ
値との間の関係を示す。φＢは処理時間の増加につれて
増加し、３０分以上の処理で飽和することが判る。第４
図は第３図の処理時間３０分に対するへρ／ＧａＡｓ接
合のφＢおよびｎ値と接合の熱処理温度Ｔ＾の間の関係
を示す。比較のため、ラジカル処理を除き他の工程は同
一の従来方法に従って形成したｉ／ＧａＡｓ接合の特性
もあわせて示す。
熱処理時間は１０分である。第４図から判るように、本
発明により形成した接合における φＢは処理なしの従
来の形成方法で形成した接合におけるφＢと比較して〜
０．０７ｅＶ程度大きく、かつ６００℃までのＴ＾に対
してほとんど一定の値を示している。
発明により形成した接合における φＢは処理なしの従
来の形成方法で形成した接合におけるφＢと比較して〜
０．０７ｅＶ程度大きく、かつ６００℃までのＴ＾に対
してほとんど一定の値を示している。
これに対して、従来方法に従って形成した接合では２４
００℃でφＢは減少し、２５００℃で幾分増加傾向にあ
り、接合が熱的に不安定であることを示している。ｎ値
についても、従来方法による接合では、約３０℃から増
加し始め、温度の上昇と共に単調に増加することが判る
。
００℃でφＢは減少し、２５００℃で幾分増加傾向にあ
り、接合が熱的に不安定であることを示している。ｎ値
についても、従来方法による接合では、約３０℃から増
加し始め、温度の上昇と共に単調に増加することが判る
。
以上述べたように、本発明に従って形成された接合のφ
Ｂが従来方法によるφＢより増加していることはリーク
電流の低減を表わし、熱処理温度に対して変化がないこ
とは接合の安定性を示している。
Ｂが従来方法によるφＢより増加していることはリーク
電流の低減を表わし、熱処理温度に対して変化がないこ
とは接合の安定性を示している。
次に本発明によるショットキ接合形成方法を、５
ＧａＡｓショットキゲートＦＥＴのゲート電極の形成に
適用する場合について、第１図（ａ）〜（ｄ）を参照し
て説明する。第１図（ａ）に示すようにＧａＡｓ基板１
」二にｎ型動作Ｎ２を形成した後、この動作７ｍ ２上
にｎ型動作層２とオーミック接合をなすソース電極３Ｓ
およびドレイン電極３Ｄを周知の方法により形成する。
適用する場合について、第１図（ａ）〜（ｄ）を参照し
て説明する。第１図（ａ）に示すようにＧａＡｓ基板１
」二にｎ型動作Ｎ２を形成した後、この動作７ｍ ２上
にｎ型動作層２とオーミック接合をなすソース電極３Ｓ
およびドレイン電極３Ｄを周知の方法により形成する。
次に第１図（ｂ）に示ように、ソース電極３Ｓおよびド
レイン電極３Ｄを含むＧａＡｓ動作Ｊｍ ２上に５ｉｎ
２膜４を堆積し、その上に例えばフォトレジスト層５で
ゲート電極形成予定域６を形成し、ＧａＡｓ動作層２の
一部を露出する。
レイン電極３Ｄを含むＧａＡｓ動作Ｊｍ ２上に５ｉｎ
２膜４を堆積し、その上に例えばフォトレジスト層５で
ゲート電極形成予定域６を形成し、ＧａＡｓ動作層２の
一部を露出する。
次にＧａＡｓ動作層２上のゲート電極形成予定域６に本
発明の接合形成方法を適用する。すなわち、このＧａＡ
ｓ基板を第２図に示した窒素ラジカル発生装置内に配置
し、第１図（ｃ）に示すようにゲート電極形成予定域６
を窒素ラジカル（７）に晒す。ラジカル生成条件は例え
ば窒素ガス流量６０３ＣＣＭ、マイクロ波電力３００Ｗ
、反応時間３０分である。
発明の接合形成方法を適用する。すなわち、このＧａＡ
ｓ基板を第２図に示した窒素ラジカル発生装置内に配置
し、第１図（ｃ）に示すようにゲート電極形成予定域６
を窒素ラジカル（７）に晒す。ラジカル生成条件は例え
ば窒素ガス流量６０３ＣＣＭ、マイクロ波電力３００Ｗ
、反応時間３０分である。
次に、ＧａＡｓ基板１を速かに直空蒸着装置内に配置し
、第１図（ｄ）に示すように厚さ〜４０００人のＡＱＭ
３をゲート電極形成予定域６を含むＧａＡｓ基板全面に
被着する。続いてリフトオフ法によりゲート電極形成域
以外のΔΩ層３を除去する。最後に５ｊＯ２膜４を除去
して第１図（６）に示すように所定の寸法、形状のゲー
ト電極３Ｇが得られる。
、第１図（ｄ）に示すように厚さ〜４０００人のＡＱＭ
３をゲート電極形成予定域６を含むＧａＡｓ基板全面に
被着する。続いてリフトオフ法によりゲート電極形成域
以外のΔΩ層３を除去する。最後に５ｊＯ２膜４を除去
して第１図（６）に示すように所定の寸法、形状のゲー
ト電極３Ｇが得られる。
ここに得られたゲート電極の接合特性は、ｎ値ｋ１．．
０５、バリアの高さφ３に０．８２、および降伏電圧Ｖ
Ｒ（逆方向電流＝１μＡ） 夕２５Ｖであった。又、参
考のため製作したラジカル処理なしの従来方法によるゲ
ート電極特性は、ｎ夕１．０４、φＢ七〇、７１ｅＶお
よびＶＲ夕２０Ｖであった。
０５、バリアの高さφ３に０．８２、および降伏電圧Ｖ
Ｒ（逆方向電流＝１μＡ） 夕２５Ｖであった。又、参
考のため製作したラジカル処理なしの従来方法によるゲ
ート電極特性は、ｎ夕１．０４、φＢ七〇、７１ｅＶお
よびＶＲ夕２０Ｖであった。
第５図および第６図は本発明の方法と、従来例のラジカ
ル処理を施さない方法のそれぞれによって形成したＡＱ
／ＧａＡｓ接合の特性を比較したものである。第５図は
雰囲気温度３００℃における本発明の方法（０印）と従
来方法（×印）による接合の順方向立上り電圧Ｖ ｔ
（初期値■、。）の２００Ｈ経過後の個数分布を示した
ものである。図から本発明の有効性は明らかで、順方向
電流の熱的安定性の向上を示している。第６図は同じ＜
ＶＲの個数分布を示８ し、本発明の方法と従来例の方法とについて、比較した
ものである。図から、本発明の方法によるＶＲの増加従
ってリーク電流の低減効果が著しいことを示している。
ル処理を施さない方法のそれぞれによって形成したＡＱ
／ＧａＡｓ接合の特性を比較したものである。第５図は
雰囲気温度３００℃における本発明の方法（０印）と従
来方法（×印）による接合の順方向立上り電圧Ｖ ｔ
（初期値■、。）の２００Ｈ経過後の個数分布を示した
ものである。図から本発明の有効性は明らかで、順方向
電流の熱的安定性の向上を示している。第６図は同じ＜
ＶＲの個数分布を示８ し、本発明の方法と従来例の方法とについて、比較した
ものである。図から、本発明の方法によるＶＲの増加従
ってリーク電流の低減効果が著しいことを示している。
なお、本実施例においては半導体としてＧａＡｓについ
て説明したが、他の■−■族化合物半導体に対しても有
効である。
て説明したが、他の■−■族化合物半導体に対しても有
効である。
また、接合形成金属としてＡＱを例に説明したが、これ
に限られるものでなく、Ｔｉ、 Ｚｒ、 Ｎｉ、Ｔａ、
Ｖ、Ｎｂ、 Ｐｔ、 Ｐｄ、 Ａｕ等他の金属でもよい
。
に限られるものでなく、Ｔｉ、 Ｚｒ、 Ｎｉ、Ｔａ、
Ｖ、Ｎｂ、 Ｐｔ、 Ｐｄ、 Ａｕ等他の金属でもよい
。
更に、適用例としてＦＥＴを製造する場合について説明
したが、金属−半導体接合を含んで構成される他のデバ
イスにも有効であることは勿論である。
したが、金属−半導体接合を含んで構成される他のデバ
イスにも有効であることは勿論である。
以上述べたように本発明によれば、ＧａＡｓ基板に金属
を被着して金属−半導体接合を構成するにあたり、金属
を被着するに先立って、ＧａＡｓ基板のショットキ接合
形成予定域を窒素を主体とするラジカルに晒すという処
理を施すことにより、この処理を施さない場合（従来例
）に比し、熱的に安定で且つバリア高さの大きな接合を
うろことができ、その結果リーク電流の減少と共に安定
な接合電流特に順方向電流を示す電極を形成できる。
を被着して金属−半導体接合を構成するにあたり、金属
を被着するに先立って、ＧａＡｓ基板のショットキ接合
形成予定域を窒素を主体とするラジカルに晒すという処
理を施すことにより、この処理を施さない場合（従来例
）に比し、熱的に安定で且つバリア高さの大きな接合を
うろことができ、その結果リーク電流の減少と共に安定
な接合電流特に順方向電流を示す電極を形成できる。
第１図（ａ）ないしくｅ）は本発明の実施例におけるデ
バイス製造工程を示す断面図、 第２図は本発明において使用する窒素ラジカル発生装置
を示す模式断面図、 第３図は本発明におけるラジカル処理時間と接合のｎ値
およびバリアの高さの関係を示す図、第４図は本発明に
より形成したショットキ接合の熱処理温度とｎ値および
バリアの高さの関係を示す図、 第５図は本発明の方法と従来の方法とにより形成した接
合の順方向立ち上り電圧の個数分布図、第６図は本発明
の方法と従来の方法とにより形成した接合の降伏電圧を
示す個数分布図である。 １・・・半導体基板、３Ｓ・・・ソース電極、３Ｇ・・
・ゲート電極、３Ｄ・・・ドレイン電極、９− １０− ４・・・５ｉｎ２膜、 ６・・・接合形成予定域、 ７・・・窒素ラジカル。
バイス製造工程を示す断面図、 第２図は本発明において使用する窒素ラジカル発生装置
を示す模式断面図、 第３図は本発明におけるラジカル処理時間と接合のｎ値
およびバリアの高さの関係を示す図、第４図は本発明に
より形成したショットキ接合の熱処理温度とｎ値および
バリアの高さの関係を示す図、 第５図は本発明の方法と従来の方法とにより形成した接
合の順方向立ち上り電圧の個数分布図、第６図は本発明
の方法と従来の方法とにより形成した接合の降伏電圧を
示す個数分布図である。 １・・・半導体基板、３Ｓ・・・ソース電極、３Ｇ・・
・ゲート電極、３Ｄ・・・ドレイン電極、９− １０− ４・・・５ｉｎ２膜、 ６・・・接合形成予定域、 ７・・・窒素ラジカル。
Claims (1)
- 半導体全面における所望の領域を窒素のラジカルに晒す
工程と、前記所望の領域に金属を被着する工程とを具備
することを特徴とする金属−半導体接合の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29672289A JPH03156919A (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 金属―半導体接合の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29672289A JPH03156919A (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 金属―半導体接合の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03156919A true JPH03156919A (ja) | 1991-07-04 |
Family
ID=17837244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29672289A Pending JPH03156919A (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 金属―半導体接合の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03156919A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06201771A (ja) * | 1992-10-27 | 1994-07-22 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | マイクロ波放射を用いた電子デバイス処理方法 |
-
1989
- 1989-11-15 JP JP29672289A patent/JPH03156919A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06201771A (ja) * | 1992-10-27 | 1994-07-22 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | マイクロ波放射を用いた電子デバイス処理方法 |
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