JPH04359511A - オーミック接触の形成方法 - Google Patents
オーミック接触の形成方法Info
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- JPH04359511A JPH04359511A JP13457091A JP13457091A JPH04359511A JP H04359511 A JPH04359511 A JP H04359511A JP 13457091 A JP13457091 A JP 13457091A JP 13457091 A JP13457091 A JP 13457091A JP H04359511 A JPH04359511 A JP H04359511A
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Landscapes
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- Weting (AREA)
- Formation Of Insulating Films (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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体へのオーミ
ック接触の形成方法に関し、特にP型化合物半導体への
ノンアロイのオーミック接触の形成方法に関するもので
ある。
ック接触の形成方法に関し、特にP型化合物半導体への
ノンアロイのオーミック接触の形成方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来技術によるP型化合物半導体へのノ
ンアロイのオーミック接触の形成方法について、図5(
a)〜(e)を参照して説明する。
ンアロイのオーミック接触の形成方法について、図5(
a)〜(e)を参照して説明する。
【0003】はじめに図5(a)に示すように、半絶縁
性GaAs基板1に 9Be+ を加速エネルギー30
keV、注入量(ドース)1×1015cm−2イオン
注入する。
性GaAs基板1に 9Be+ を加速エネルギー30
keV、注入量(ドース)1×1015cm−2イオン
注入する。
【0004】つぎに図5(b)に示すように、形成され
たイオン注入層2の表面にSiO2 膜3を堆積する。
たイオン注入層2の表面にSiO2 膜3を堆積する。
【0005】つぎに図5(c)に示すように、700℃
で20分間熱処理してイオン注入層2をP+ 型層5に
変換する。ここで図6に示すように、熱処理温度700
℃は最も高い活性化率が得られるアニール温度である。
で20分間熱処理してイオン注入層2をP+ 型層5に
変換する。ここで図6に示すように、熱処理温度700
℃は最も高い活性化率が得られるアニール温度である。
【0006】つぎに図5(d)に示すように、SiO2
膜3を除去したのち、P+ 型層5上にAu−Zn合
金6とTi7とからなるオーミック金属を形成する。
膜3を除去したのち、P+ 型層5上にAu−Zn合
金6とTi7とからなるオーミック金属を形成する。
【0007】つぎに図5(e)に示すように、450℃
で5分間の合金化処理を行なって合金層8を形成すると
、図3の曲線10に示す電流値電圧特性をもつオーミッ
ク接触が得られる。
で5分間の合金化処理を行なって合金層8を形成すると
、図3の曲線10に示す電流値電圧特性をもつオーミッ
ク接触が得られる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来技術においては合
金化熱処理(アロイ)が必要なので、オーミック接触を
形成に要する工程が長くなるという問題があった。
金化熱処理(アロイ)が必要なので、オーミック接触を
形成に要する工程が長くなるという問題があった。
【0009】合金化熱処理を不要にするには、P+ 型
層表面の正孔濃度を1×1019cm−3以上にしなけ
ればならない。Znなどを熱拡散すれば、1×1019
cm−3以上の正孔濃度は容易に得られるが、ウェーハ
内の拡散速度の均一性に問題がある。
層表面の正孔濃度を1×1019cm−3以上にしなけ
ればならない。Znなどを熱拡散すれば、1×1019
cm−3以上の正孔濃度は容易に得られるが、ウェーハ
内の拡散速度の均一性に問題がある。
【0010】したがってウェーハの大口径化が必要な今
日、熱拡散法よりもイオン注入法によってP+ 型層を
形成し、合金化処理なし(ノンアロイ)でオーミック接
触を得ることが要請されている。
日、熱拡散法よりもイオン注入法によってP+ 型層を
形成し、合金化処理なし(ノンアロイ)でオーミック接
触を得ることが要請されている。
【0011】従来BeやMgをイオン注入して形成した
P+ 型層に対して、ノンアロイオーミック接触を得る
試みが行なわれていたが、再現性良く図3の曲線9に示
すような良好のオーミック特性を得ることができなかっ
た。
P+ 型層に対して、ノンアロイオーミック接触を得る
試みが行なわれていたが、再現性良く図3の曲線9に示
すような良好のオーミック特性を得ることができなかっ
た。
【0012】図7に半絶縁性GaAs基板に 9Be+
を加速エネルギー350keV、注入量(ドース)4
×1015cm−2イオン注入した直後のBe理論分布
15を700℃および900℃で熱処理したときの正孔
濃度分布10および11を示す。この注入条件では高々
1×1019cm−3の表面濃度しか得られないので、
オーミック特性の再現性の問題が生じている。
を加速エネルギー350keV、注入量(ドース)4
×1015cm−2イオン注入した直後のBe理論分布
15を700℃および900℃で熱処理したときの正孔
濃度分布10および11を示す。この注入条件では高々
1×1019cm−3の表面濃度しか得られないので、
オーミック特性の再現性の問題が生じている。
【0013】さらに表面濃度を上げるために、 9Be
+ の注入量(ドース)を増大させても、却って活性化
率が低下してしまう。
+ の注入量(ドース)を増大させても、却って活性化
率が低下してしまう。
【0014】このようにウェーハ面内の均一性を改善し
ようとイオン注入で形成したP+ 型層に、ノンアロイ
のオーミック接触を形成することは困難であった。
ようとイオン注入で形成したP+ 型層に、ノンアロイ
のオーミック接触を形成することは困難であった。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明のオーミック接触
の形成方法は、GaAs基板の一主面の第1のP+ 型
層が形成された領域にBeおよびMgのうち1つを最大
濃度が3×1019cm−3以上になるようにイオン注
入してイオン注入層を形成する工程と、該イオン注入層
を含む前記化合物半導体基板上にSiO2 膜を堆積す
る工程と、750〜850℃で熱処理して前記イオン注
入層の表面にAsが過剰で、かつ3×1019cm−3
以上のBeおよびMgのうち1つを含む変性層を形成し
、該変性層直下の前記イオン注入層をアニールして第2
のP+ 型層に変換する工程と、弗化水素酸系の水溶液
を用いて前記SiO2 膜および前記変性層を除去する
工程と、露出した前記第2のP+ 型層表面にオーミッ
ク金属を堆積する工程とを含むものである。
の形成方法は、GaAs基板の一主面の第1のP+ 型
層が形成された領域にBeおよびMgのうち1つを最大
濃度が3×1019cm−3以上になるようにイオン注
入してイオン注入層を形成する工程と、該イオン注入層
を含む前記化合物半導体基板上にSiO2 膜を堆積す
る工程と、750〜850℃で熱処理して前記イオン注
入層の表面にAsが過剰で、かつ3×1019cm−3
以上のBeおよびMgのうち1つを含む変性層を形成し
、該変性層直下の前記イオン注入層をアニールして第2
のP+ 型層に変換する工程と、弗化水素酸系の水溶液
を用いて前記SiO2 膜および前記変性層を除去する
工程と、露出した前記第2のP+ 型層表面にオーミッ
ク金属を堆積する工程とを含むものである。
【0016】
【作用】図4に二次イオン質量分析(SIMS)による
Be、Ga、Asの深さ分布を示す。
Be、Ga、Asの深さ分布を示す。
【0017】GaAs表面のGaがSiO2 膜中に拡
散し易いことは良く知られている。
散し易いことは良く知られている。
【0018】GaAs表面に 9Be+ をイオン注入
し、SiO2 膜3を堆積して750℃以上で熱処理す
る。半絶縁性GaAs基板1表面のAsは一定濃度14
を示すが、GaはSiO2 膜中に外方拡散してSiO
2 膜の厚さ方向の両端に堆積した分布13になる。
し、SiO2 膜3を堆積して750℃以上で熱処理す
る。半絶縁性GaAs基板1表面のAsは一定濃度14
を示すが、GaはSiO2 膜中に外方拡散してSiO
2 膜の厚さ方向の両端に堆積した分布13になる。
【0019】実験によってイオン注入したBeの約2/
3は、このGaが抜けてAsが過剰な層に堆積した分布
12になって、As−Be変性層4が形成されることが
判明した。
3は、このGaが抜けてAsが過剰な層に堆積した分布
12になって、As−Be変性層4が形成されることが
判明した。
【0020】この変性層4は25Mg+ をイオン注入
した場合にも形成されるが、変性層形成の機構は明らか
でない。
した場合にも形成されるが、変性層形成の機構は明らか
でない。
【0021】28Si+ だけをイオン注入したGaA
s表面にSiO2 膜を堆積して熱処理してもGaが顕
著に抜けないこと、イオン注入したZnはMgやBeの
ようにSiO2 膜の界面に変性層を形成することがな
い。したがってイオン注入したMgやBeが外方拡散す
ることと、GaがSiO2 膜中に抜け出ることが相互
作用して変性層を形成していると考えられる。
s表面にSiO2 膜を堆積して熱処理してもGaが顕
著に抜けないこと、イオン注入したZnはMgやBeの
ようにSiO2 膜の界面に変性層を形成することがな
い。したがってイオン注入したMgやBeが外方拡散す
ることと、GaがSiO2 膜中に抜け出ることが相互
作用して変性層を形成していると考えられる。
【0022】変性層が形成される温度は750℃以上で
あるが、MgやBeの外方拡散と、GaのSiO2 膜
への偏析との相互作用を確実に促進させるため、実用上
は800℃以上が好ましい。
あるが、MgやBeの外方拡散と、GaのSiO2 膜
への偏析との相互作用を確実に促進させるため、実用上
は800℃以上が好ましい。
【0023】熱処理温度が高過ぎると、図7の17に示
すように、注入イオンの内部拡散が顕著になるので、上
限温度は850℃とする。
すように、注入イオンの内部拡散が顕著になるので、上
限温度は850℃とする。
【0024】図4に示す変性層4直下の半絶縁性GaA
s基板1のBeやMgの表面濃度11は、GaAsに対
するBeやMgの固溶限界濃度(2〜3×1019cm
−3)にほぼ一致し、Be実測分布12は急峻なピーク
を示す。GaAs表面のBeやMgの濃度を固溶限界濃
度に上げるには、変性層4中の最大濃度を3×1019
cm−3以上にする必要がある。さらにGaAs表面の
注入不純物の濃度を2〜3×1019cm−3にするた
めのイオン注入直後の不純物濃度を求めると3×101
9cm−3以上となった。
s基板1のBeやMgの表面濃度11は、GaAsに対
するBeやMgの固溶限界濃度(2〜3×1019cm
−3)にほぼ一致し、Be実測分布12は急峻なピーク
を示す。GaAs表面のBeやMgの濃度を固溶限界濃
度に上げるには、変性層4中の最大濃度を3×1019
cm−3以上にする必要がある。さらにGaAs表面の
注入不純物の濃度を2〜3×1019cm−3にするた
めのイオン注入直後の不純物濃度を求めると3×101
9cm−3以上となった。
【0025】弗化水素酸系の水溶液でSiO2 膜3を
除去するとき、変性層4も同時に除去され、ほぼ化学量
論比をもった新しいGaAs表面が露出する。この露出
した表面の正孔濃度は1.5〜2×1019cm−3で
ある。 この上にオーミック金属を堆積するだけで、すなわちノ
ンアロイでオーミック接触が得られることになる。
除去するとき、変性層4も同時に除去され、ほぼ化学量
論比をもった新しいGaAs表面が露出する。この露出
した表面の正孔濃度は1.5〜2×1019cm−3で
ある。 この上にオーミック金属を堆積するだけで、すなわちノ
ンアロイでオーミック接触が得られることになる。
【0026】
【実施例】つぎに本発明の第1の実施例について、図1
(a)〜(e)を参照して説明する。
(a)〜(e)を参照して説明する。
【0027】はじめに図1(a)に示すように、半絶縁
性GaAs基板1の表面に 9Be+ を加速エネルギ
ー30keV、注入量(ドース)1×1015cm−2
イオン注入する。
性GaAs基板1の表面に 9Be+ を加速エネルギ
ー30keV、注入量(ドース)1×1015cm−2
イオン注入する。
【0028】つぎに図1(b)に示すように、形成され
たイオン注入層2を含む半絶縁性GaAs基板1の表面
に、厚さ0.2μmのSiO2 膜3を堆積する。
たイオン注入層2を含む半絶縁性GaAs基板1の表面
に、厚さ0.2μmのSiO2 膜3を堆積する。
【0029】つぎに図1(c)に示すように、800℃
で15分間の熱処理を行ない、SiO2 膜3直下のG
aAs基板1表面から深さ0.1μmまでにAs−Be
変性層4と、この変性層4直下にP+ 型層5とを形成
する。
で15分間の熱処理を行ない、SiO2 膜3直下のG
aAs基板1表面から深さ0.1μmまでにAs−Be
変性層4と、この変性層4直下にP+ 型層5とを形成
する。
【0030】つぎに図1(d)に示すように、バッファ
ード弗酸水溶液でSiO2 膜3およびAs−Be変性
層4を除去する。
ード弗酸水溶液でSiO2 膜3およびAs−Be変性
層4を除去する。
【0031】最後に図1(e)に示すように、露出した
P+ 型層5表面にAu−Zn6とTi7とを堆積して
オーミック接触を形成する。
P+ 型層5表面にAu−Zn6とTi7とを堆積して
オーミック接触を形成する。
【0032】こうして形成されたノンアロイのオーミッ
ク電極6,7とP+ 型層5との電流電圧特性は、再現
性良く図3の曲線9に示すような良好なオーミック特性
が得られた。
ク電極6,7とP+ 型層5との電流電圧特性は、再現
性良く図3の曲線9に示すような良好なオーミック特性
が得られた。
【0033】本発明の第2の実施例について、図2(a
)〜(e)を参照して説明する。
)〜(e)を参照して説明する。
【0034】はじめに図2(a)に示すように、半絶縁
性GaAs基板1の表面に25Mg+ を加速エネルギ
ー70keV、注入量(ドース)3×1015cm−2
イオン注入する。
性GaAs基板1の表面に25Mg+ を加速エネルギ
ー70keV、注入量(ドース)3×1015cm−2
イオン注入する。
【0035】つぎに図2(b)に示すように、形成され
たイオン注入層2を含む半絶縁性GaAs基板1の表面
に、厚さ0.2μmのSiO2 膜3を堆積する。
たイオン注入層2を含む半絶縁性GaAs基板1の表面
に、厚さ0.2μmのSiO2 膜3を堆積する。
【0036】つぎに図2(c)に示すように、800℃
で10分間の熱処理を行ない、SiO2 膜3直下のG
aAs基板1表面から深さ0.1μmまでにAs−Mg
変性層4aと、この変性層4a直下にP+ 型層5とを
形成する。
で10分間の熱処理を行ない、SiO2 膜3直下のG
aAs基板1表面から深さ0.1μmまでにAs−Mg
変性層4aと、この変性層4a直下にP+ 型層5とを
形成する。
【0037】つぎに図2(d)に示すように、バッファ
ード弗酸水溶液でSiO2 膜3およびAs−Mg変性
層4aを除去する。
ード弗酸水溶液でSiO2 膜3およびAs−Mg変性
層4aを除去する。
【0038】最後に図2(e)に示すように、露出した
P+ 型層5表面に5%のMgを含むAu−Mg6aと
Ti7とを堆積してオーミック接触を形成する。
P+ 型層5表面に5%のMgを含むAu−Mg6aと
Ti7とを堆積してオーミック接触を形成する。
【0039】Mgイオンを注入した本実施例においても
、ノンアロイで良好なモーミック特性が得られた。
、ノンアロイで良好なモーミック特性が得られた。
【0040】
【発明の効果】最大濃度3×1019cm−3以上のB
eやMgをイオン注入し、SiO2 膜を堆積して75
0〜850℃の温度で熱処理を行なう。SiO2 膜直
下に注入不純物とAsとからなる変性層と、正孔濃度1
.5〜2×1019cm−3以上のP+ 型層を形成す
る。こうして形成したP+ 型層にノンアロイでオーミ
ック接触をとることができた。
eやMgをイオン注入し、SiO2 膜を堆積して75
0〜850℃の温度で熱処理を行なう。SiO2 膜直
下に注入不純物とAsとからなる変性層と、正孔濃度1
.5〜2×1019cm−3以上のP+ 型層を形成す
る。こうして形成したP+ 型層にノンアロイでオーミ
ック接触をとることができた。
【0041】その結果大口径のウェーハにおいても、均
一なオーミック接触を再現性良く形成することが可能に
なった。
一なオーミック接触を再現性良く形成することが可能に
なった。
【図1】本発明の第1の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
ある。
【図2】本発明の第2の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
ある。
【図3】オーミック接触の電流電圧特性を示すグラフで
ある。
ある。
【図4】深さ方向の不純物濃度分布を示すグラフである
。
。
【図5】従来技術によるオーミック接触の形成方法を工
程順に示す断面図である。
程順に示す断面図である。
【図6】イオン注入Beの活性化率の熱処理温度依存性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図7】従来技術によるイオン注入Beのキャリア濃度
分布を示すグラフである。
分布を示すグラフである。
1 半絶縁性GaAs基板
2 イオン注入層
3 SiO2 膜
4 As−Be変性層
4a As−Mg変性層
5 P+ 型層
6 Au−Zn
6a Au−Mg
7 Ti
8 合金層
9,10 オーミック特性
11 GaAs表面の正孔濃度
12 Be実測分布
13 Ga分布
14 As分布
15 Be理論分布
16,17 正孔濃度分布
Claims (1)
- 【請求項1】 GaAs基板の一主面の第1のP+
型層が形成された領域にBeおよびMgのうち1つを最
大濃度が3×1019cm−3以上になるようにイオン
注入してイオン注入層を形成する工程と、該イオン注入
層を含む前記化合物半導体基板上にSiO2 膜を堆積
する工程と、750〜850℃で熱処理して前記イオン
注入層の表面にAsが過剰で、かつ3×1019cm−
3以上のBeおよびMgのうち1つを含む変性層を形成
し、該変性層直下の前記イオン注入層をアニールして第
2のP+ 型層に変換する工程と、弗化水素酸系の水溶
液を用いて前記SiO2 膜および前記変性層を除去す
る工程と、露出した前記第2のP+ 型層表面にオーミ
ック金属を堆積する工程とを含むオーミック接触の形成
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13457091A JPH04359511A (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | オーミック接触の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13457091A JPH04359511A (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | オーミック接触の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04359511A true JPH04359511A (ja) | 1992-12-11 |
Family
ID=15131434
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13457091A Pending JPH04359511A (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | オーミック接触の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04359511A (ja) |
-
1991
- 1991-06-06 JP JP13457091A patent/JPH04359511A/ja active Pending
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