JPH0316176A - Electrode structure of iii-v compound semiconductor element and formation thereof - Google Patents

Electrode structure of iii-v compound semiconductor element and formation thereof

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JPH0316176A
JPH0316176A JP2054443A JP5444390A JPH0316176A JP H0316176 A JPH0316176 A JP H0316176A JP 2054443 A JP2054443 A JP 2054443A JP 5444390 A JP5444390 A JP 5444390A JP H0316176 A JPH0316176 A JP H0316176A
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Japan
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layer
semiconductor
electrode structure
compound semiconductor
thickness
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JP2054443A
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Japanese (ja)
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Ichirou Karauchi
一郎 唐内
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain an electrode structure having a low ohmic-contact resistance by forming the following one after another: a specific Au alloy layer formed on a p-type III-V compound semiconductor; a stopper layer composed of Ti or Cr; and an Au layer. CONSTITUTION:An Au alloy layer 2 containing one out of Zn, Cd, Mg and Be is formed on a p-type III-V compound semiconductor 1; a stopper layer 3 is formed on the Au alloy layer 2; the stopper layer 3 is composed of Ti or Cr. An Au layer 4 is formed on the stopper layer 3. For example, GaAs, GaP or the like is used as the III-V compound semiconductor. Consequently, a part near the semiconductor is doped with Zn, Cd, Mg or Be by the Au alloy layer; a high-concentration p-type conductive layer is formed. Thereby, a low ohmic-contact resistance is guaranteed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、p型III−V族化合物半導体上に形成さ
れた電極構造及びその形成方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electrode structure formed on a p-type III-V compound semiconductor and a method for forming the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

p型III−v族化合物半導体上に形成される電極構造
を形或するとき、電極材料として、従来から低接触抵抗
が得られかつ毒性のないAu Zn系が使用されてきた
。この場合、■Au Zn合金を蒸着材料として用いる
場合、■Aυ,Zn単体をそれぞれに蒸着する場合があ
る。
When forming an electrode structure formed on a p-type III-V compound semiconductor, Au-Zn-based materials have conventionally been used as electrode materials because they provide low contact resistance and are non-toxic. In this case, if ■Au Zn alloy is used as the vapor deposition material, ■Aυ and Zn alone may be vapor-deposited, respectively.

Au Zn合金を用いる場合、AuとZnの蒸気圧が異
なるので、半導体上に付着する金属膜の構成を制御する
ことが困難であり、半導体との密着力が不十分になる。
When using an AuZn alloy, since the vapor pressures of Au and Zn are different, it is difficult to control the structure of the metal film deposited on the semiconductor, resulting in insufficient adhesion to the semiconductor.

その為、一般的にはAu/Zn/Auというサンドイッ
チ構造を形成し(第10図(a)) 、半導体との密着
力を向上させていた。
Therefore, a sandwich structure of Au/Zn/Au is generally formed (FIG. 10(a)) to improve the adhesion with the semiconductor.

ところで、ワイヤボンドにより半導体素子と外部を電気
的に接続するには、ワイヤボンドパッドが必要になる。
By the way, in order to electrically connect a semiconductor element to the outside by wire bonding, a wire bond pad is required.

この場合、素子の浮遊容量を低減する為に電極構造上に
ワイヤボンドパッドを一体化することが望ましい。その
為、ワイヤボンドパッドとして、0.5μm以上2μm
以下という厚いAu Zn合金層を備えた電極構造(第
10図(b))がある(特開昭54−69979)。
In this case, it is desirable to integrate wire bond pads onto the electrode structure to reduce stray capacitance of the device. Therefore, as a wire bond pad, the thickness of 0.5 μm or more and 2 μm
There is an electrode structure (FIG. 10(b)) having the following thick Au-Zn alloy layer (Japanese Patent Laid-Open No. 54-69979).

さらに、Auを電極母材とする半導体素子の高温動作で
起こる不規則な合金反応による劣化を緩和するために、
Tiとptを少なくとも1層ずつ交互にAu Zu上に
積層し、さらに、その上にAuを積層する電極構造(第
10図(C))がある(特開昭62−155562)。
Furthermore, in order to alleviate the deterioration caused by irregular alloy reactions that occur during high-temperature operation of semiconductor devices using Au as the electrode base material,
There is an electrode structure (FIG. 10C) in which at least one layer each of Ti and PT is alternately laminated on Au Zu, and Au is further laminated thereon (Japanese Patent Laid-Open No. 155562/1982).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、第10図(a)及び第10図(b)に示
す従来技術によると、いずれも素子の浮遊容量を低減す
ることができるが、Au/Zn/ A u層又はAu 
Zn合金層上にワイヤボンド用の厚膜Auを積層すると
半導体と厚PIA A uとの合金反応が生じ、素子の
特性やワイヤボンド強度が劣化するという問題があった
However, according to the conventional techniques shown in FIGS. 10(a) and 10(b), the stray capacitance of the device can be reduced, but the Au/Zn/Au layer or the Au
When a thick film of Au for wire bonding is laminated on a Zn alloy layer, an alloy reaction occurs between the semiconductor and the thick PIA Au, resulting in a problem that the characteristics of the device and the strength of the wire bond deteriorate.

ところで、半導体の直上に設けられたAu層の膜厚は接
触抵抗に影響を与える。これを考慮して、前記Au層の
膜厚をできる限り薄く(例えば、10〜60nmで)形
或していた。
Incidentally, the thickness of the Au layer provided directly above the semiconductor affects the contact resistance. Taking this into consideration, the thickness of the Au layer was made as thin as possible (eg, 10 to 60 nm).

その一方、zn層上に積層されたAu層の膜厚やAu 
Zn合金層の膜厚は接触抵抗に影響を与えないと考えら
れていた。
On the other hand, the thickness of the Au layer stacked on the zn layer and the Au
It was thought that the thickness of the Zn alloy layer did not affect the contact resistance.

しかしながら、実験によると、これまで問題とされなか
ったZn層上に積層されたAu層の膜厚やAu Zn合
金層の膜厚により電極の抵抗が変化することが判明した
However, experiments have revealed that the resistance of the electrode changes depending on the thickness of the Au layer laminated on the Zn layer or the thickness of the Au-Zn alloy layer, which has not been considered a problem so far.

第11図は、Au/Zn/Auという3層構造の電極に
おいて、Zn上に形成されたAu層の膜厚と比接触抵抗
との関係を示す実験結果である。
FIG. 11 shows experimental results showing the relationship between the thickness of the Au layer formed on Zn and the specific contact resistance in an electrode with a three-layer structure of Au/Zn/Au.

この実験によると、Au層の厚さが薄くなる程抵抗が増
加することがわかる。
According to this experiment, it can be seen that the resistance increases as the thickness of the Au layer becomes thinner.

また、第10図(c)に係る従来技術によると、Au 
Znにより低オーム性接触抵抗を保証しつつ、ボンディ
ングパッド用の膜厚Auと半導体との合金反応による素
子特性の劣化を防止することができるが、ptは部分食
刻が困難なので形或方法が限定され、Pt自体が効果な
ので製造コストが高くなるという欠点があった。
Moreover, according to the prior art related to FIG. 10(c), Au
Zn can ensure low ohmic contact resistance and prevent deterioration of device characteristics due to alloy reaction between the Au film for the bonding pad and the semiconductor, but since PT is difficult to partially etch, the shape or method is difficult. However, since Pt itself is an effective material, manufacturing costs are high.

そこで、本発明は低オーム性接触抵抗を有する電極構造
を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an electrode structure having low ohmic contact resistance.

また、半導体素子が劣化せず、容易に電極構造が形或で
きる方法を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method in which an electrode structure can be easily formed without deteriorating a semiconductor element.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記欠点を解決する為に、この発明に係る電極構造はZ
nSCdSMgSBeの内の一つを含みp型■−v族化
合物半導体上に形或されたAu合金層と、TiまたはC
rから戊りAu合金層上に形成されたストッパ層と、ス
トッパ層上に形或されたAu層を備えて構或されている
ことを特徴とする。
In order to solve the above drawbacks, the electrode structure according to the present invention has Z
An Au alloy layer formed on a p-type ■-v group compound semiconductor containing one of nSCdSMgSBe, and Ti or C
It is characterized by comprising a stopper layer formed on an Au alloy layer formed from r and an Au layer formed on the stopper layer.

また、本発明に係る電極構造の形成方法は、P型■−v
族化合物半導体上に、Au層、Zn,C d ,M g
 s B eの群から選ばれてなる層及びAu層を順次
形成して3層多層膜をなし、この3層多層膜上に、Ti
またはCrから成るストッパ層及びAu層を順次形戊し
、然る後に合金化して形成される。
In addition, the method for forming the electrode structure according to the present invention includes P-type ■-v
On the group compound semiconductor, an Au layer, Zn, C d , M g
A layer selected from the group s B e and an Au layer are formed in order to form a three-layer multilayer film, and on this three-layer multilayer film, Ti
Alternatively, the stopper layer made of Cr and the Au layer are sequentially formed and then alloyed.

〔作用〕[Effect]

この発明は、以上のように構威されているので、Au 
Zn SAu Cd s Au Mg ,Au Be等
の半導体上に形成されたAu合金層によって、Zn,C
d,Mg,Beを半導体近傍にドーピングして高濃度p
型導電層が形或される。その為、低オーム性接触抵抗が
保証される。
Since this invention is structured as described above, Au
By the Au alloy layer formed on the semiconductor such as Zn SAu Cd s Au Mg, Au Be, etc.
Doping d, Mg, and Be near the semiconductor to create a high concentration p
A mold conductive layer is formed. Therefore, low ohmic contact resistance is guaranteed.

また、ボンディングパッド用のAu層と半導体との間に
TiあるいはCrから或るストッパ層を形成するので、
厚膜Auと半導体との合金反応が防止される。その為、
半導体素子は劣化しない。
Also, since a stopper layer made of Ti or Cr is formed between the Au layer for the bonding pad and the semiconductor,
Alloy reaction between the thick film Au and the semiconductor is prevented. For that reason,
Semiconductor elements do not deteriorate.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例に係る電極構造及びその形或
方法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
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An electrode structure and its shape and method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

第1図は、この発明に係る電極構造例を示す縦断面図で
ある。p型III−v族化合物半導体1の上にはZH,
Cd,Mg,Beの内の一つを含むAu合金層2が形成
されている。Au合金層2の上にはストッパ層3が形成
され、そのストッパ層3は、TiまたはCrから戊って
いる。ストッパ層3上には、Au層4が形成されている
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of an electrode structure according to the present invention. On the p-type III-V compound semiconductor 1, ZH,
An Au alloy layer 2 containing one of Cd, Mg, and Be is formed. A stopper layer 3 is formed on the Au alloy layer 2, and the stopper layer 3 is made of Ti or Cr. An Au layer 4 is formed on the stopper layer 3.

本発明において、使用されるP型III−V族化合物半
導体として、例えばGa As s Ga P. Ga
As  P,   In  Sb  S Ga  Sb
  S  In  P,   In  GaAs P等
がある。
In the present invention, examples of the P-type III-V compound semiconductor used include GaAs s Ga P. Ga
As P, In Sb S Ga Sb
There are S In P, In GaAs P, etc.

Zn,CdSMgs Beの内の一つを含むAu合金層
2は、その厚さが例えば50〜500nmの範囲内で、
その範囲は、接触抵抗や半導体との密着性等の要求され
る特性に応じて決められるべきものであるから、必ずし
も確定されるものではない。
The Au alloy layer 2 containing one of Zn, CdSMgs Be has a thickness of, for example, within a range of 50 to 500 nm,
The range is not necessarily determined because it should be determined depending on required characteristics such as contact resistance and adhesion with the semiconductor.

ストッパ層3の膜厚は、例えば50ns〜500nsの
範囲である。この範囲は、ワイヤボンド用の膜厚Au層
4と半導体1との合金反応を十分に防止できることと、
電極パターンの加工性を考慮して決定されるものである
から、この範囲に必ずしも確定されるものではない。す
なわち、例えば合金反応を防止するストッパ層の機能は
、Ti及びCrによって必ずしも一律でないからである
The thickness of the stopper layer 3 is, for example, in a range of 50 ns to 500 ns. This range is such that an alloy reaction between the thick Au layer 4 for wire bonding and the semiconductor 1 can be sufficiently prevented, and
Since it is determined in consideration of the workability of the electrode pattern, it is not necessarily determined within this range. That is, the function of the stopper layer to prevent alloy reactions, for example, is not necessarily uniform depending on Ti and Cr.

Au層4の膜厚は例えば、0.1〜1μmで形成する。The thickness of the Au layer 4 is, for example, 0.1 to 1 μm.

この発明は、以上のように構威されているので、半導体
上に形或されたAu合金層によって、ZnSCdSMg
,Beを半導体表面近傍にドーピングして高濃度p型導
電領域が形成される。
Since the present invention is structured as described above, the ZnSCdSMg
, Be doped near the semiconductor surface to form a heavily doped p-type conductive region.

その為、低オーム性接触抵抗が保証される。Therefore, low ohmic contact resistance is guaranteed.

また、ボンディングパッド用の厚膜Auと半導体との間
に形或されたTiあるいはCrから或るストッパ層によ
って、厚膜Auと半導体との合金反応が防止される。そ
の為、半導体素子は劣化しない。
Further, a stopper layer made of Ti or Cr formed between the thick Au film for the bonding pad and the semiconductor prevents an alloy reaction between the thick Au film and the semiconductor. Therefore, the semiconductor element does not deteriorate.

更に、本発明においては、ストッパ層3として、Ti又
はCrが使用されているから、例えばバッファード弗酸
で容易に食刻することができ、電極パターン形或時にリ
フトオフ法のみならず部分食刻を使用することができる
。その為、電極の形成工程における設計自由度が向上し
、製造が容易になる。
Furthermore, in the present invention, since Ti or Cr is used as the stopper layer 3, it can be easily etched with buffered hydrofluoric acid, for example. can be used. Therefore, the degree of freedom in design in the electrode formation process is improved, and manufacturing becomes easier.

これに対して、第10図(c)に示す従来技術で使用さ
れていたptは食刻が困難なので、Ptが積層されてい
る時のパターン形或方法はりフトオフ法(こ限定されて
いた。
On the other hand, since the Pt used in the prior art shown in FIG. 10(c) is difficult to etch, the pattern shape or method used when Pt is laminated is limited to the lift-off method.

次に、第2図及び第3図に基づき、上記電極の形成方法
を説明する。第2図は、電極の形戊方法を示す工程図で
あり、第3図は合金化(加熱)する前の電極構造を示す
縦断面図である。ステップ101では、■−V族化合物
半導体1上にAu層2aを抵抗加熱蒸着法により、例え
ば60rvの厚さで形成する。ステップ102では、A
u層2aの上にZn層2bを抵抗加熱蒸着法により、例
えば20nI1の厚さで形成する。ステップ103では
、Zn層2bの上にAu層2Cを抵抗加熱蒸着法により
、例えば90nI1の厚さで形或する。Au層2asZ
n層2b及びAu層2cにより、Au合金層2が形成さ
れる。ステップ104では、Au層2Cの上にTi層3
を電子線加熱蒸着法により、例えば1 0 0 nsの
厚さで形成する。ステップ105では、Ti層3の上に
Au層4を抵抗加熱蒸着法により、例えば4 0 0 
nmの厚さで形或する。
Next, a method for forming the above electrode will be explained based on FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a process diagram showing a method of forming an electrode, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the electrode structure before alloying (heating). In step 101, an Au layer 2a is formed on the ■-V group compound semiconductor 1 to a thickness of, for example, 60 rv by a resistance heating vapor deposition method. In step 102, A
A Zn layer 2b is formed on the u layer 2a to a thickness of, for example, 20 nI1 by a resistance heating vapor deposition method. In step 103, an Au layer 2C is formed on the Zn layer 2b by resistance heating vapor deposition to a thickness of, for example, 90 nI1. Au layer 2asZ
An Au alloy layer 2 is formed by the n layer 2b and the Au layer 2c. In step 104, a Ti layer 3 is placed on the Au layer 2C.
is formed to a thickness of, for example, 100 ns by electron beam heating evaporation. In step 105, an Au layer 4 is deposited on the Ti layer 3 by a resistance heating vapor deposition method, for example, 400
It has a shape with a thickness of nm.

ステップ106では、ほぼ450℃の合金化温度で加熱
し電極を形成する。
Step 106 heats to an alloying temperature of approximately 450° C. to form an electrode.

上記電極の形成方法におけるAu Zn層2の形或の工
程で先立って形成されるAu層2asZn層2b,及び
Au層2Cのそれぞれの膜厚は例えば以下述べる範囲の
ものである。
The thickness of each of the Au layer 2 as the Zn layer 2b and the Au layer 2C, which are formed in advance in a certain step of the Au Zn layer 2 in the above electrode forming method, is, for example, within the range described below.

Au層2aの膜厚の範囲は、例えば7nI1〜120n
mの範囲内で、その範囲は、接触抵抗や半導体との密着
性等の要求される特性に応じて決められるべきものであ
るから、必ずしも確定されるものではない。
The thickness range of the Au layer 2a is, for example, 7nI1 to 120n
The range of m must be determined depending on required characteristics such as contact resistance and adhesion with a semiconductor, and therefore is not necessarily fixed.

しかしながら、膜厚が薄い程(例えばIOno未満)、
接触抵抗が大きくなる傾向にあり、また半導体との密着
性が低下する傾向がある。また、膜厚が厚い程(例えば
100nm超え)、半導体へのZuの拡散濃度の低下す
る傾向にあり、その結果として接触抵抗が大きくなる傾
向がある。従って、特に好ましい膜厚の範囲は、10r
++g以上100rv以下の範囲である。
However, the thinner the film thickness (for example, less than IOno), the
Contact resistance tends to increase, and adhesion with semiconductors tends to decrease. Further, as the film thickness increases (eg, more than 100 nm), the concentration of diffusion of Zu into the semiconductor tends to decrease, and as a result, the contact resistance tends to increase. Therefore, a particularly preferable range of film thickness is 10r
The range is ++g or more and 100rv or less.

Zn層2bの膜厚は、例えば7nal〜60nI1の範
囲内で、その範囲はAu層2aと同様、接触抵抗や隣接
するAu層2 a s 2 c間との密着性によって決
められるべきものであるから必ずしも確定されない。
The thickness of the Zn layer 2b is, for example, within the range of 7nal to 60nI1, and the range should be determined by the contact resistance and the adhesion between the adjacent Au layers 2a s 2c, similar to the Au layer 2a. It is not necessarily determined from

しかしながら、その膜厚が薄い程(例えば10n一未満
)、接触抵抗が大きくなる傾向がある。また、その膜厚
が厚い程Au層2a,2c間との密着性が低下する傾向
がある。従って、特に好ましいZn層2bの膜厚は10
n1!以上50nm未満である。
However, the thinner the film thickness (for example, less than 10 nm), the higher the contact resistance tends to be. Furthermore, the thicker the film, the lower the adhesion between the Au layers 2a and 2c. Therefore, the particularly preferable thickness of the Zn layer 2b is 10
n1! or more and less than 50 nm.

更に、Au層2Cの膜厚の範囲は、例えば40nm〜3
50nIllで必要とされる接触抵抗や、半導体素子の
信頼性に応じて決められるべきものであるから、この範
囲に確定されるものではない。
Furthermore, the thickness range of the Au layer 2C is, for example, 40 nm to 3
It should be determined depending on the contact resistance required at 50 nIll and the reliability of the semiconductor element, so it is not fixed within this range.

しかしながら、Au層2Cの膜厚が薄い程(例えば50
nm未満)、接触抵抗が大きくなる傾向にあり、厚い程
(例えば3 0 0 nII以上)、半導体素子の信頼
性が低下する傾向がある。従って、特に好ましいAu層
2Cの膜厚は、50rv以上300I以下の範囲である
However, the thinner the Au layer 2C is (for example, 50
(less than 30 nm), the contact resistance tends to increase, and as the thickness increases (for example, 300 nII or more), the reliability of the semiconductor element tends to decrease. Therefore, the particularly preferable thickness of the Au layer 2C is in the range of 50rv or more and 300I or less.

なお、上記のこれらの層は、それぞれの厚みが上記の範
囲を同時に満たす時に接触抵抗、隣接する層との密着性
など対する効果が特に発揮される。
Note that the above-mentioned layers exhibit particularly effects on contact resistance, adhesion with adjacent layers, etc. when the respective thicknesses simultaneously satisfy the above-mentioned ranges.

第4図は、第1実施例に係る電極構造例を示す縦断面図
である。■−v族化合物半導体として、Ga As半導
体5を使用し、そのGa As半導体5上に、厚さ60
rvのAu層、厚さ20no+のzn層及び厚さ90n
mのAu層をそれぞれ順次抵抗加熱蒸着法により形戊し
た。このとき使用した抵抗加熱蒸着法の条件は、ボート
の加熱温度がAu層の形成時においては約1000℃、
zn層の形戊時には100〜400℃であり、真空度は
約1×1 0−6Torrであった。Zn層上のAu層
の形或が終わると、次に、その上に厚さ100nmのT
i層7を電子線加熱蒸着法により形成した。このときの
蒸着条件は、電子線加速電圧が10kV,真空度は約I
 X 1 0−6Torrであった。然る後、Ti層7
上に厚さ4 0 0 niのAu層8を再度抵抗加熱蒸
着法により形戊した。以上のように得られた積層物を、
ヨード溶液及び緩衝弗酸をそれぞれ用いてエッチングし
、電極パターンを形成した。この後、合金化温度450
℃で4分間合金化し、半導体表面にAuZn層6、Ti
層7及びAu層8から或る電極を形成した。接触抵抗を
測定したところ、3X10”−’ΩcIrl2であった
。この電極構造を200℃で168時間加熱しても、半
導体中へのAuの拡散は見られなかった。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an example of the electrode structure according to the first embodiment. ■-A GaAs semiconductor 5 is used as the V group compound semiconductor, and a layer with a thickness of 60 mm is formed on the Ga As semiconductor 5.
rv Au layer, 20no+ thickness zn layer and 90n thickness
m Au layers were formed one after another by a resistance heating evaporation method. The conditions for the resistance heating evaporation method used at this time were that the heating temperature of the boat was approximately 1000°C during the formation of the Au layer;
When forming the ZN layer, the temperature was 100 to 400°C, and the degree of vacuum was about 1 x 10-6 Torr. After forming the Au layer on the Zn layer, next, a 100 nm thick T layer is placed on top of the Au layer.
The i-layer 7 was formed by electron beam heating vapor deposition. The deposition conditions at this time were that the electron beam acceleration voltage was 10 kV and the degree of vacuum was approximately I.
X 10-6 Torr. After that, Ti layer 7
An Au layer 8 having a thickness of 400 ni was formed thereon again by the resistance heating vapor deposition method. The laminate obtained as above,
Etching was performed using an iodine solution and buffered hydrofluoric acid to form an electrode pattern. After this, alloying temperature 450
Alloyed at ℃ for 4 minutes to form an AuZn layer 6 and a Ti layer on the semiconductor surface.
An electrode was formed from layer 7 and Au layer 8. The contact resistance was measured and found to be 3×10''-'ΩcIrl2. Even when this electrode structure was heated at 200° C. for 168 hours, no diffusion of Au into the semiconductor was observed.

第5図は第2実施例に係る電極構造例を示す縦断面図で
ある。実施例1におけるTi層7に代り厚さ90nmの
Cr層10を電子線加熱蒸着法により形成した。そのと
きの蒸着条件は、加速電圧10kV、真空度I X 1
 0−6Torrである。他の層の形成方法及びその条
件は、実施例1と同様である。電極パターンはリフトオ
フ法により形或した。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an example of the electrode structure according to the second embodiment. In place of the Ti layer 7 in Example 1, a 90 nm thick Cr layer 10 was formed by electron beam heating evaporation. The deposition conditions at that time were an acceleration voltage of 10 kV and a vacuum degree of I x 1.
It is 0-6 Torr. The method and conditions for forming other layers are the same as in Example 1. The electrode pattern was formed by a lift-off method.

各層が形或された後、合金化条件450℃、4分間加熱
して、半導体表面にAu Zn層9、Cr層10及びA
u層11が順次積層された積層物を得−42 た。接触抵抗は、約10 Ωcm  で、劣化(実施例
1と同様の条件)は見られなかった。
After each layer is formed, heating is performed at 450° C. for 4 minutes under alloying conditions to form an Au Zn layer 9, a Cr layer 10 and an A layer on the semiconductor surface.
A laminate in which the U layers 11 were sequentially laminated was obtained. The contact resistance was about 10 Ωcm, and no deterioration (under the same conditions as in Example 1) was observed.

第6図は第3実施例に係る電極構造例を示す縦断面図で
ある。■−■族化合物半導体として、InP半導体12
を使用し、その上に、15nffi厚のAu層、20n
m厚のZn層及び60rv厚のAu層を順次抵抗加熱蒸
着法により形或した。このときに使用するストッパ層、
Au層及び蒸着条件は、実施例1と同様である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing an example of the electrode structure according to the third embodiment. As a ■-■ group compound semiconductor, InP semiconductor 12
was used, and on top of that, a 15nffi thick Au layer and a 20nf Au layer.
A Zn layer with a thickness of m and an Au layer with a thickness of 60 rv were sequentially formed by a resistance heating evaporation method. The stopper layer used at this time,
The Au layer and deposition conditions are the same as in Example 1.

第7図は第4実施例に係る電極構造例を示す縦断面図で
ある。p型III−V族半導体としてZnをドーブした
InP半導体14を用い、実施例1と同様にして半導体
上に、Au層、Zn層、Au層、Ti層15及びAu層
16を順次積層した積層物を得た。電極パターンはリフ
トオフ方により形戊した。然る後、合金化条件(温度4
50℃、時間4分)で、Au層、Zn層、Au層を合金
化し、Au Zn合金層17とした。接触抵抗は3×1
0−4Ω(1)2であり、要求される特性を全て満すも
のであった。また、Zn層に代って、Mg及びBeにつ
いても同様に電極パターンの形成を行ったが、特性は全
て、実用上問題ないものであった。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an example of the electrode structure according to the fourth embodiment. A Zn-doped InP semiconductor 14 is used as a p-type III-V group semiconductor, and an Au layer, a Zn layer, an Au layer, a Ti layer 15, and an Au layer 16 are sequentially stacked on the semiconductor in the same manner as in Example 1. I got something. The electrode pattern was shaped by the lift-off method. After that, alloying conditions (temperature 4
The Au layer, Zn layer, and Au layer were alloyed at 50° C. for 4 minutes to form an Au Zn alloy layer 17. Contact resistance is 3×1
The resistance was 0-4Ω(1)2, satisfying all required characteristics. Furthermore, electrode patterns were similarly formed using Mg and Be instead of the Zn layer, but all of the characteristics were of no practical problem.

次に、この発明に係る電極構造を受光素子に適用した第
5実施例を説明する。第8図は、第5実施例に係る電極
構造を含む受光素子を示す縦断面図である。この電極が
形成される半導体素子は、n 型1nPから或る半導体
基板20上に、n型1nPから成るバッファ層21、n
一型InGa Asから或る受光層22、n一型1nP
から或るウィンドウ層23を積層して形成されている。
Next, a fifth example will be described in which the electrode structure according to the present invention is applied to a light receiving element. FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a light receiving element including an electrode structure according to a fifth embodiment. The semiconductor element on which this electrode is formed consists of a semiconductor substrate 20 of n-type 1nP, a buffer layer 21 of n-type 1nP, and an n-type 1nP semiconductor substrate 20.
A light-receiving layer 22 made of type 1 InGaAs, n type 1nP
It is formed by laminating a certain window layer 23 from the above.

この層内の所定の領域にZnの拡散によりp型導電領域
27が形成されている。このp型導電領域27上には、
この発明に係るp側電極24.24が1対形成されでお
り、半導体基板20の裏面には、n側電極28が形成さ
れている。これらのp側電極24.24の内側には反射
防止膜25が形成されており、p側電極24.24の外
側にはバッシベーション11126.26が形成されて
いる。
A p-type conductive region 27 is formed in a predetermined region within this layer by diffusion of Zn. On this p-type conductive region 27,
A pair of p-side electrodes 24 and 24 according to the present invention are formed, and an n-side electrode 28 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 20. An antireflection film 25 is formed on the inside of these p-side electrodes 24.24, and a passivation 11126.26 is formed on the outside of the p-side electrodes 24.24.

なお、p側電極24はAu /Zn /Au /Ti 
/Auで構成され、前述した形戊方法(第4図参照)に
よって合金化されたものである。この電極構造の比接触
抵抗はほぼ3×10 Ωcm2であり、一4 従来のAu Zn系電極構造と同程度の低オーム接触抵
抗が得られた。この場合、20μm径Auワイヤを用い
たワイヤボンド強度は4gであった。
Note that the p-side electrode 24 is made of Au/Zn/Au/Ti
/Au, and alloyed by the above-mentioned forming method (see Fig. 4). The specific contact resistance of this electrode structure was approximately 3×10 Ωcm 2 , and a low ohmic contact resistance comparable to that of the conventional AuZn-based electrode structure was obtained. In this case, the wire bond strength using a 20 μm diameter Au wire was 4 g.

第9図は、上記電極のμ一AESによる深さ方向の組成
分析結果を示すものである。Ti層を1層神大すること
により、ボンディングパッド用のAuji[膜と化合物
半導体1nPが合金反応することが防止されていること
がわかる。
FIG. 9 shows the results of a depthwise compositional analysis of the electrode by μ-AES. It can be seen that by increasing the thickness of one Ti layer, alloy reaction between the Auji film for the bonding pad and the compound semiconductor 1nP is prevented.

この発明は、以上説明したように構成されているので、
低オーム性接触抵抗を有し、半導体素子が劣化しない電
極構造を提供することができる。
Since this invention is configured as explained above,
It is possible to provide an electrode structure that has low ohmic contact resistance and does not cause deterioration of semiconductor elements.

具体的には、AuとZn  (または、Cd , Mg
 ,Be)から或る合金層により、半導体と電極との低
オーム接触性を保証した上で、合金層上にTi(または
、Cr)層を挿入することにより、ワイヤボンド用の膜
厚Auと半導体との合金反応を防ぐことができる。この
為、本発明による電極構造を使用した受光素子(第8図
参照)では、電極の比接触抵抗が3×10 Ωcm2程
度の良好な電−4 極が得られている。また、200℃−15Vバイアスの
高温通電試験においても、電極材料と半導体の合金反応
は進行せず、2000時間通電後にも素子の劣化を生じ
ていない。
Specifically, Au and Zn (or Cd, Mg
, Be) to ensure low ohmic contact between the semiconductor and the electrode, and by inserting a Ti (or Cr) layer on the alloy layer, the film thickness for wire bonding can be changed to Au and Alloy reactions with semiconductors can be prevented. Therefore, in the light receiving element (see FIG. 8) using the electrode structure according to the present invention, a good electrode with a specific contact resistance of about 3×10 Ωcm 2 is obtained. Further, in a high temperature current test at 200° C. and 15V bias, the alloy reaction between the electrode material and the semiconductor did not proceed, and no deterioration of the device occurred even after 2000 hours of current application.

また、食刻が困難な上に高価なptを使用せずに、良好
な電極特性が得られるので、製造工程の設計自由度が向
上し、製造コストを低く抑えることができる。
Further, since good electrode characteristics can be obtained without using PT which is difficult and expensive to engrave, the degree of freedom in designing the manufacturing process is improved and manufacturing costs can be kept low.

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、m−v族化合物半導体としてInPを使用し
ているが、Ga PSGa As P,Ga As等で
もよい。
Note that this invention is not limited to the above embodiments. For example, although InP is used as the m-v group compound semiconductor, Ga PSGa As P, Ga As, etc. may also be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は、以上説明したように構戊されているので、
■−V族化合物半導体素子の電極構造の接触抵抗を低く
することができる。
Since this invention is structured as explained above,
(2) The contact resistance of the electrode structure of the V group compound semiconductor device can be lowered.

また、■−v族化合物半導体素子の電極構造を半導体素
子の劣化がない状態で容易に形成できる。
Further, the electrode structure of the ■-v group compound semiconductor device can be easily formed without deterioration of the semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る電極構造例を示す積層方向から切
断した縦断面図、第2図は本発明の一実施例に係る電極
の形或方法を示す工程図、第3図は第2図に示す加熱工
程(ステップ106)前の措造を示す縦断面図、第4図
は本発明の第1実施例に係る電極構造を示す積層方向か
ら切断した縦断而図、第5図は本発明の第2実施例に係
る電極構造を示す積層方向から切断した縦断面図、第6
図は本発明の第3実施例に係る電極構造を示す積層方向
から切断した縦断面図、第7図は本発明の第4実施例に
係る電極構造を示す積層方向から切断した縦断面図、第
8図は本発明の第5実施例に係る電極構造を含む受光素
子を示す縦断面図、第9図は第8図に示す電極のμ一A
ESによる深さ方向の組或分析結果を示すグラフ、第1
0図は従来技術に係る電極構造を示す縦断面図、第11
図はAu層の厚さと比接触抵抗の関係を示すグラフであ
る。 1・・・p型■−v族化合物半導体、2・・・Au合金
層、3・・・ストッパ層、4、8、11、16・・Au
層、5−GaAs半導体、6、9、13、1 7 −・
・Au Zn層、7、1 5 ・T i層、1 0 −
 C r層、12、14・・・InP半導体、20・・
・半導体基板、21・・・バッファ層、22・・・受光
層、23・・・ウインドウ層、24・・・p型電極、2
5・・・反射防止膜、26・・・バッシベーション膜、
27・・・p型導電領域、28・・・n型電極。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view taken from the lamination direction showing an example of the electrode structure according to the present invention, FIG. 2 is a process diagram showing the shape and method of the electrode according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing the structure before the heating step (step 106) shown in FIG. FIG. 6 is a vertical cross-sectional view cut from the stacking direction showing the electrode structure according to the second embodiment of the invention.
The figure is a longitudinal sectional view taken from the lamination direction showing an electrode structure according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a longitudinal sectional view taken from the lamination direction showing an electrode structure according to a fourth embodiment of the invention. FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a light receiving element including an electrode structure according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a μ-A of the electrode shown in FIG.
Graph showing the analysis results of the depth direction by ES, 1st
Figure 0 is a vertical cross-sectional view showing the electrode structure according to the prior art;
The figure is a graph showing the relationship between the thickness of the Au layer and specific contact resistance. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...p-type ■-v group compound semiconductor, 2...Au alloy layer, 3...stopper layer, 4, 8, 11, 16...Au
layer, 5-GaAs semiconductor, 6, 9, 13, 1 7 -.
・Au Zn layer, 7, 1 5 ・Ti layer, 1 0 −
Cr layer, 12, 14... InP semiconductor, 20...
- Semiconductor substrate, 21... Buffer layer, 22... Light-receiving layer, 23... Window layer, 24... P-type electrode, 2
5... Antireflection film, 26... Bassivation film,
27...p type conductive region, 28... n type electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、Zn、Cd、Mg、Beの内の一つを含み、p型I
II−V族化合物半導体上に形成されたAu合金層と、 TiまたはCrから成り、前記Au合金層上に形成され
たストッパ層と、 前記ストッパ層上に形成されたAu層を備えて構成され
ていることを特徴とするIII−V族化合物半導体素子電
極構造。 2、p型III−V族化合物半導体上に、Au層Zu、C
d、Mg、Beの群から選ばれてなる層及びAu層を順
次形成して3層多層膜を形成し、前記3層多層膜上にT
iまたはCrから成るストッパ層及びAu層を順次形成
し、その後、合金化してなるIII−V族化合物半導体素
子の電極構造の形成方法。
[Claims] Contains one of 1, Zn, Cd, Mg, Be, p-type I
An Au alloy layer formed on a II-V group compound semiconductor, a stopper layer made of Ti or Cr and formed on the Au alloy layer, and an Au layer formed on the stopper layer. A III-V compound semiconductor device electrode structure characterized in that: 2. Au layer Zu, C on p-type III-V compound semiconductor
A layer selected from the group consisting of d, Mg, and Be and an Au layer are sequentially formed to form a three-layer multilayer film, and T is formed on the three-layer multilayer film.
A method for forming an electrode structure of a III-V compound semiconductor device, in which a stopper layer and an Au layer made of i or Cr are sequentially formed, and then alloyed.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6365969B1 (en) 1999-03-25 2002-04-02 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Ohmic electrode, method of manufacturing the same and semiconductor device
US6734036B2 (en) * 2000-01-18 2004-05-11 Agere Systems Inc. Semiconductor device and method of fabrication
JP2007088496A (en) * 2000-12-19 2007-04-05 Eudyna Devices Inc Semiconductor photodetection device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6365969B1 (en) 1999-03-25 2002-04-02 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Ohmic electrode, method of manufacturing the same and semiconductor device
US6734036B2 (en) * 2000-01-18 2004-05-11 Agere Systems Inc. Semiconductor device and method of fabrication
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