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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- 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
【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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