JPH03286526A - 電極構造 - Google Patents
電極構造Info
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- JPH03286526A JPH03286526A JP2088040A JP8804090A JPH03286526A JP H03286526 A JPH03286526 A JP H03286526A JP 2088040 A JP2088040 A JP 2088040A JP 8804090 A JP8804090 A JP 8804090A JP H03286526 A JPH03286526 A JP H03286526A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
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- H—ELECTRICITY
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- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
- H01L29/452—Ohmic electrodes on AIII-BV compounds
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、正孔伝導型を有する砒化ガリウム（Ｇａ Ａ
ｓ ）系材料を基体とする化合物半導体上のオーミック
電極形成方法に関するものである。
ｓ ）系材料を基体とする化合物半導体上のオーミック
電極形成方法に関するものである。
従来より、ｐ型Ｇａ Ａｓ 、及びｐ型Ａｌ。
Ｇａ Ａｓ上へのオーミックコンタクトとして−ｘ
は、ノンアロイ系としてはＴｉ／Ｐｔ／ＡｕあるいはＣ
ｒ／Ａｕが検討され、アロイ系としてはＡｕ Ｚｎ系、
ＡｕＭｎ系、Ａｕ Ｂｅ系、Ｐｔ／Ｚｎ／Ａｕあるいは
Ｐｄ ／Ｚｎ ／Ｐｄ ／Ａｕなどの電極構造について
検討されている。具体的には、例えば特開昭５９−１８
９６６９号ではｐｔとＧａ Ａｓの合金によりオーミッ
クコンタクトを形成する技術が示され、第４９回応用物
理学会学術講濱会予稿集（１９８８年１０月）５Ｐ−０
１６では、Ｐｔ／Ｚｎによるオーミックコンタクト形成
技術が示されている。
ｒ／Ａｕが検討され、アロイ系としてはＡｕ Ｚｎ系、
ＡｕＭｎ系、Ａｕ Ｂｅ系、Ｐｔ／Ｚｎ／Ａｕあるいは
Ｐｄ ／Ｚｎ ／Ｐｄ ／Ａｕなどの電極構造について
検討されている。具体的には、例えば特開昭５９−１８
９６６９号ではｐｔとＧａ Ａｓの合金によりオーミッ
クコンタクトを形成する技術が示され、第４９回応用物
理学会学術講濱会予稿集（１９８８年１０月）５Ｐ−０
１６では、Ｐｔ／Ｚｎによるオーミックコンタクト形成
技術が示されている。
これら電極の必要条件としては、（１）低いコンタクト
抵抗を示すこと、（２）表面が平滑であること、（３）
電極材料の基板への拡散が無いこと、（４）長期の信頼
性を有すること、などが挙げられる。
抵抗を示すこと、（２）表面が平滑であること、（３）
電極材料の基板への拡散が無いこと、（４）長期の信頼
性を有すること、などが挙げられる。
ノンアロイ系のオーミックコンタクトでは、−般に上記
（２）〜（４）の条件は満足されるが、アロイ系と比較
して充分低いコンタクト抵抗は得られない。また、アロ
イ系のオーミックコンタクトでは、電極材料中に含まれ
る活性なｐ型ドーパントの拡散により、表面不純物濃度
が上昇する。それにより、比抵抗１０−６ΩＣ−以下の
充分低いコクタクト抵抗が実現される。しかし、不純物
や電極材料の基板への拡散、及び信頼性の低下などの問
題点が生じていた。
（２）〜（４）の条件は満足されるが、アロイ系と比較
して充分低いコンタクト抵抗は得られない。また、アロ
イ系のオーミックコンタクトでは、電極材料中に含まれ
る活性なｐ型ドーパントの拡散により、表面不純物濃度
が上昇する。それにより、比抵抗１０−６ΩＣ−以下の
充分低いコクタクト抵抗が実現される。しかし、不純物
や電極材料の基板への拡散、及び信頼性の低下などの問
題点が生じていた。
そこで、上記４つのすべての条件を満たす電極形成法の
確立が望まれていた。本発明はかかる電極形成方法を提
供することを目的とする。
確立が望まれていた。本発明はかかる電極形成方法を提
供することを目的とする。
本発明に係る電極形成方法は、正孔伝導型を有する砒化
ガリウム系材料を基体とする化合物半導体層上のオーミ
ックコンタクトとして５、上記化合物半導体層とＴｉ／
Ｐｔ／Ａｕ電極の間に厚さ５０Ａ以上（望ましくは５０
Ａ以上２００Ａ未満）の薄いＰｔ層を設けることを特徴
としている。
ガリウム系材料を基体とする化合物半導体層上のオーミ
ックコンタクトとして５、上記化合物半導体層とＴｉ／
Ｐｔ／Ａｕ電極の間に厚さ５０Ａ以上（望ましくは５０
Ａ以上２００Ａ未満）の薄いＰｔ層を設けることを特徴
としている。
本発明によれば、仕事関数が大きい材料として、薄いｐ
ｔ材料の層を半導体と電極材料の間に挟むことにより、
低いコンタクト抵抗が実現されるのみならず、ＰｔとＧ
ａ Ａｓ系半導体間で反応層を形成することで、安定、
かつ信頼性に富む電極が形成され、従ってｐ型Ｇａ Ａ
ｓ系のオーミックコンタクトの形成に適することになる
。
ｔ材料の層を半導体と電極材料の間に挟むことにより、
低いコンタクト抵抗が実現されるのみならず、ＰｔとＧ
ａ Ａｓ系半導体間で反応層を形成することで、安定、
かつ信頼性に富む電極が形成され、従ってｐ型Ｇａ Ａ
ｓ系のオーミックコンタクトの形成に適することになる
。
以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図に本発明の実施例により作製される電極構造を断
面図で示す。本実施例による電極構造では、半絶縁性Ｇ
ａ Ａｓ基板１上にｐ ＧａＡｓ層２が形成され、そ
れに接触してｐｔ層３が形成してあり、その上にＴｉ電
極層４１、ｐｔ電極層４２およびＡｕ電極層４３の三層
からなるＴＩ／Ｐｔ ／Ａｕ電極４が形成しである。こ
こで、ＧａＡｓ層２とＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ層４に挾まれた
ｐｔ層３の膜厚ｔ（は５０Ａ以上の厚さて、かつ２００
Ａより薄いものとする。半導体（ｐ” ＧａＡｓ）層２
の作製法は、実際にはイオン注入、エビタキンヤル成長
等の作製法の違いによらず適用でき、また応用としても
ｐチャネルＦＥＴ、ダイオード（レーザを含む）、バイ
ポーラトランジスタ上のｐ型Ｇａ Ａｓ系半導体上への
コンタクト用電極として効果的である。また、ＩｎＧａ
Ａｓキャップを電極の下に設けたりすることで、ｎ型Ｇ
ａ Ａｓ系半導体のオーミックコンタクトとすることか
可能であり、これは例えば下記の文献ｒ ＩＥＥＥ Ｔ
Ｉ？ＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＤＥＶＩＣＥＳ。
面図で示す。本実施例による電極構造では、半絶縁性Ｇ
ａ Ａｓ基板１上にｐ ＧａＡｓ層２が形成され、そ
れに接触してｐｔ層３が形成してあり、その上にＴｉ電
極層４１、ｐｔ電極層４２およびＡｕ電極層４３の三層
からなるＴＩ／Ｐｔ ／Ａｕ電極４が形成しである。こ
こで、ＧａＡｓ層２とＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ層４に挾まれた
ｐｔ層３の膜厚ｔ（は５０Ａ以上の厚さて、かつ２００
Ａより薄いものとする。半導体（ｐ” ＧａＡｓ）層２
の作製法は、実際にはイオン注入、エビタキンヤル成長
等の作製法の違いによらず適用でき、また応用としても
ｐチャネルＦＥＴ、ダイオード（レーザを含む）、バイ
ポーラトランジスタ上のｐ型Ｇａ Ａｓ系半導体上への
コンタクト用電極として効果的である。また、ＩｎＧａ
Ａｓキャップを電極の下に設けたりすることで、ｎ型Ｇ
ａ Ａｓ系半導体のオーミックコンタクトとすることか
可能であり、これは例えば下記の文献ｒ ＩＥＥＥ Ｔ
Ｉ？ＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＤＥＶＩＣＥＳ。
ＶＯＬ、ＥＤ−３５，ＮＯ，１，Ｐ、２．１９８８年１
月」に示されている。これに対し、特開昭５９１８９６
６９号公報などに示されるＺｎＡｕ系電極では、Ｐｔ層
を介在させてもＰ型Ｇａ Ａｓ系半導体のオーミックコ
ンタクトにしか用いることができない。
月」に示されている。これに対し、特開昭５９１８９６
６９号公報などに示されるＺｎＡｕ系電極では、Ｐｔ層
を介在させてもＰ型Ｇａ Ａｓ系半導体のオーミックコ
ンタクトにしか用いることができない。
第２図に、ｐ ＧａＡｓ層２とＴＩ ／Ｐｔ ／Ａｕ
電極４間のＰｔ層３の膜厚を、０〜４００Ａと変えた際
のコンタクト抵抗の変化を示す。Ｐｔ層３の厚さを５０
Ａ以上とすることでコンタクト抵抗は１／３以下となり
、また１００Ａ以上ではその分散値も小となった。これ
より、Ｐｔ層３の挿入は充分効果を発揮できることがわ
かった。
電極４間のＰｔ層３の膜厚を、０〜４００Ａと変えた際
のコンタクト抵抗の変化を示す。Ｐｔ層３の厚さを５０
Ａ以上とすることでコンタクト抵抗は１／３以下となり
、また１００Ａ以上ではその分散値も小となった。これ
より、Ｐｔ層３の挿入は充分効果を発揮できることがわ
かった。
一方、コンタクト抵抗の点から見れば、ｐｔ層３の厚さ
か４０ＯＡであっても良好な結果が得られているか、Ｇ
ａ Ａｓ系半導体中へのｐｔの反応の深さか本発明に係
る分野のオーミック電極では４００〜５０ＯＡ、または
それ以下とすることが望ましい点を考慮すると、上記Ｐ
ｔ層３の厚さは５０Ａ以上２００Ａ程度未満とすること
が望まれる。すなわち、第２９回応用物理学関係連合講
演会（１９８２年春）手積集７ａ−Ｄ−１０や下記の文
献 ｒＪ、Ｐｈｙｓ、Ｃｈｅｗ、５ｏ１ｊｄｓ、１９７５．
Ｖｏｌ、３６．ＰＰ、５３５〜５４１」 に示されている通り、Ｇａ Ａｓ系半導体中へのＰｔの
固相反応は、ｐｔの堆積厚さの約２倍の深さまで進んで
停止する。従って、ｐｔの望ましい反応深さを５０ＯＡ
とするときは堆積すべき４１層３の厚さは２５０Å、反
応深さを４０ＯＡとするときはｐｔ層３の厚さは２００
Ａとなる。
か４０ＯＡであっても良好な結果が得られているか、Ｇ
ａ Ａｓ系半導体中へのｐｔの反応の深さか本発明に係
る分野のオーミック電極では４００〜５０ＯＡ、または
それ以下とすることが望ましい点を考慮すると、上記Ｐ
ｔ層３の厚さは５０Ａ以上２００Ａ程度未満とすること
が望まれる。すなわち、第２９回応用物理学関係連合講
演会（１９８２年春）手積集７ａ−Ｄ−１０や下記の文
献 ｒＪ、Ｐｈｙｓ、Ｃｈｅｗ、５ｏ１ｊｄｓ、１９７５．
Ｖｏｌ、３６．ＰＰ、５３５〜５４１」 に示されている通り、Ｇａ Ａｓ系半導体中へのＰｔの
固相反応は、ｐｔの堆積厚さの約２倍の深さまで進んで
停止する。従って、ｐｔの望ましい反応深さを５０ＯＡ
とするときは堆積すべき４１層３の厚さは２５０Å、反
応深さを４０ＯＡとするときはｐｔ層３の厚さは２００
Ａとなる。
更に本発明者は、上記の点に関連して、第３図に示す検
討も行なった。第３図は、Ｇａ Ａｓ系半導体表面の４
１層３の厚さを変えたときの、コンタクト抵抗劣化の高
温保存温度に対するアレニウスプロットを示している。
討も行なった。第３図は、Ｇａ Ａｓ系半導体表面の４
１層３の厚さを変えたときの、コンタクト抵抗劣化の高
温保存温度に対するアレニウスプロットを示している。
なお、平均寿命はコンタクト抵抗値の１．５倍の上昇と
した。ｐｔ層３の厚さが２０ＯＡ未満のときは、活性化
エネルギーが大きくて低温での長寿命が期待できる。例
えば、第３図の延長線上でとった３００℃寿命では、１
０年程度になり十分な実用性が判明した。一方、４１層
３の厚さが２０ＯＡ以上の場合では、２０ＯＡ未満のと
きに比べて寿命が短いことがわかった。
した。ｐｔ層３の厚さが２０ＯＡ未満のときは、活性化
エネルギーが大きくて低温での長寿命が期待できる。例
えば、第３図の延長線上でとった３００℃寿命では、１
０年程度になり十分な実用性が判明した。一方、４１層
３の厚さが２０ＯＡ以上の場合では、２０ＯＡ未満のと
きに比べて寿命が短いことがわかった。
更に、ＧａＡｓ／Ｐｔ界面のｐｔ層の厚さを１０ＯＡと
した際の、合金化後の深さ方向のプロファイルを調べた
。これをμｍＡＥＳ分析で行なったところ、第４図のよ
うになった。合金前とほぼ同様に、プロファイルが急峻
になっていることがわかる。これより低コンタクト抵抗
は、ＧａＡｓ／Ｐｔの接触により成され、特にＧａ Ａ
ｓとｐｔ間の反応層は必要ないものと考えられる。
した際の、合金化後の深さ方向のプロファイルを調べた
。これをμｍＡＥＳ分析で行なったところ、第４図のよ
うになった。合金前とほぼ同様に、プロファイルが急峻
になっていることがわかる。これより低コンタクト抵抗
は、ＧａＡｓ／Ｐｔの接触により成され、特にＧａ Ａ
ｓとｐｔ間の反応層は必要ないものと考えられる。
ここでは、ｐ＋ＧａＡＳ層２に対するオーミックコンタ
クトの実施例について示したが、実際にはｐ ＡＩ
Ｇａ Ａｓ層に対しても、バンドｘ ４
−ｘ 理論上より、Ｐｔ層を設けることによりコンタクト抵抗
の低減ができ、かつ安定な反応物（Ｐ ｔ Ａｓ ２等
）の形成が期待される。
クトの実施例について示したが、実際にはｐ ＡＩ
Ｇａ Ａｓ層に対しても、バンドｘ ４
−ｘ 理論上より、Ｐｔ層を設けることによりコンタクト抵抗
の低減ができ、かつ安定な反応物（Ｐ ｔ Ａｓ ２等
）の形成が期待される。
以上の通り本発明の作製方法では、Ｇａ Ａｓ系半導体
とＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極との間に仕事関数が大きいＰｔ
と言う材料を薄く挟むことにより、低コンタクト抵抗、
平滑、安定かつ高信頼性を有することを特徴としたオー
ミ・ツク電極を得ることができる。また、Ｇａ Ａｓ系
半導体とＺｎ Ａｕ系電極の間にｐｔ層を挾む技術と比
べると、ＩｎＧａ Ａｓのキャップ層を設けることでｎ
型ＧａＡａ系半導体とのコンタクトも可能になるという
利点かある。
とＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極との間に仕事関数が大きいＰｔ
と言う材料を薄く挟むことにより、低コンタクト抵抗、
平滑、安定かつ高信頼性を有することを特徴としたオー
ミ・ツク電極を得ることができる。また、Ｇａ Ａｓ系
半導体とＺｎ Ａｕ系電極の間にｐｔ層を挾む技術と比
べると、ＩｎＧａ Ａｓのキャップ層を設けることでｎ
型ＧａＡａ系半導体とのコンタクトも可能になるという
利点かある。
第１図は本発明により作製される電極の構造を示ス断面
図、第２図はｐ”ＧａＡｓ層とＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極４
間のｐｔ層３の膜厚を０〜４００Ａと変えた際のコンタ
クト抵抗の変イヒを示す図、第３図はコンタクト抵抗値
の１．５倍の上昇を平均寿命としたときの、高温保存温
度１こ対するアレニウスプロ・ソトを示す図、第４図Ｃ
よμｍＡＥＳプロファイルを示す図である。 １・・・半絶縁性ＧａＡＳ基板、２．、、ｐ”ＧａＡｓ
層、３−ｐ を層、４−ＴＩ／Ｐｔ ／Ａｕ電極、４１
・・・Ｔ１電極層、４２・・・ｐｔ電極層、４３・・・
Ａｕ電極層。 大施仔１１；よるｔネトの本１饅〜 第１図
図、第２図はｐ”ＧａＡｓ層とＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極４
間のｐｔ層３の膜厚を０〜４００Ａと変えた際のコンタ
クト抵抗の変イヒを示す図、第３図はコンタクト抵抗値
の１．５倍の上昇を平均寿命としたときの、高温保存温
度１こ対するアレニウスプロ・ソトを示す図、第４図Ｃ
よμｍＡＥＳプロファイルを示す図である。 １・・・半絶縁性ＧａＡＳ基板、２．、、ｐ”ＧａＡｓ
層、３−ｐ を層、４−ＴＩ／Ｐｔ ／Ａｕ電極、４１
・・・Ｔ１電極層、４２・・・ｐｔ電極層、４３・・・
Ａｕ電極層。 大施仔１１；よるｔネトの本１饅〜 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、正孔伝導型を有する砒化ガリウム系材料を基体とす
る化合物半導体層上のオーミックコンタクトとして、前
記化合物半導体層とＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極の間に厚さ５
０Å以上の薄いＰｔ層を設けることを特徴とした電極形
成方法。 ２、前記Ｐｔ層の厚さが５０Å以上２００Å未満である
請求項１記載の電極形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02088040A JP3093774B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 電極構造 |
| US08/276,754 US5429986A (en) | 1990-04-02 | 1994-07-14 | Electrode forming process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02088040A JP3093774B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 電極構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03286526A true JPH03286526A (ja) | 1991-12-17 |
| JP3093774B2 JP3093774B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=13931716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02088040A Expired - Lifetime JP3093774B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 電極構造 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5429986A (ja) |
| JP (1) | JP3093774B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523623A (en) * | 1994-03-09 | 1996-06-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ohmic electrode for a p-type compound semiconductor and a bipolar transistor incorporating the ohmic electrode |
| US5604356A (en) * | 1992-04-28 | 1997-02-18 | Nec Corporation | Superlattice ohmic contact on a compound semiconductor layer |
| US6067309A (en) * | 1996-09-06 | 2000-05-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Compound semiconductor light-emitting device of gallium nitride series |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4417837A1 (de) | 1994-05-20 | 1995-11-23 | Basf Ag | Substituierte 3-Phenylpyrazole |
| JPH0945890A (ja) * | 1995-05-25 | 1997-02-14 | Sharp Corp | オーミック電極構造、半導体装置およびその製造方法 |
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