JPH0492471A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0492471A
JPH0492471A JP20968090A JP20968090A JPH0492471A JP H0492471 A JPH0492471 A JP H0492471A JP 20968090 A JP20968090 A JP 20968090A JP 20968090 A JP20968090 A JP 20968090A JP H0492471 A JPH0492471 A JP H0492471A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
electrode
type
base
compound semiconductor
Prior art date
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Pending
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JP20968090A
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English (en)
Inventor
Kenichi Imamura
健一 今村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [概要コ 半導体装置に係り、特に■−■族化合物半導体層の上に
オーミック電極が形成されている半導体装置に関し、 I−V族の化合物半導体層の膜厚が薄い場合であっても
、オーミック特性に優れ、かつリークを発生させないオ
ーミ・ツク電極を有することかできる半導体装置を提供
することを目的とし、■−v族のn型化合物半導体層と
、前記n型化合物半導体層の上に設けられたオーミック
電極とを備えた半導体装置において、前記オーミンク電
極か、前記n型化合物半導体層と接するA u G e
系の第1層と、前記第1層上に形成された高融点金属、
その珪化物又はその窒化物の第2層と、前記第2層上に
形成されたAu系の第3層とを有するように構成する。
また、■=V族のP型化合物半導体層と、前記P型化合
物半導体層の上に設けられなオーミ・ツク電極とを備え
た半導体装置において、前記オーミック電極が、前記n
型化合物半導体層と接するAuZn系の第1層と、前記
第1層上に形成された高融点金属、その珪化物又はその
窒化物の第2層と、前記第2層上に形成されたAu系の
第3層とを有するように構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置に係り、特に■−V族化合物半導体
層の上にオーミック電極か形成されている半導体装置に
関する。
[従来の技術] 従来のHET (Hot Electron Tran
sistor )を第2図に示す。
即ち、In、P基板11上に、n型I nGaAsコレ
クタ層12が形成されている。このn型InGaAsコ
レクタ層12の上には、i型In(Aj Ga)Asコ
レクタバリア層13を介して、n型1nGaAsベ一ス
層14が形成されている。
また、n型T nGaAsベース層14の上には、i型
1 nAlAsエミッタバリア層15を層上5、n型I
 nGaAsエミツタ層16か形成されている。
更に、n型InGaAsコレクタ層12、n型I nG
aAsベース層14及びn型I nGaAsエミツタ層
16の上には、厚さ200人のCr層と厚さ3000人
のAu層とが積層されたCr/Au梢造を有構造コレク
タ電極23、ベース電極24及びエミッタ電極25がそ
れぞれ形成されている。
このようなI nGaAs、/I n (Aj Ga)
As  HETにおいては、n型1 nGaAsベース
層14の厚さが大きくなると、n型I nGaAsベー
ス層I4におけるホットエレクトロンの散乱が大きくな
り、従ってベース電流か大きくなって電流増幅率り、が
小さくなる。
また、n型InGaAsベース層14における濃度が高
くなると、ベース電極24とのコンタクト抵抗やシート
抵抗は小さくなる反面、ホットエレクトロンの散乱が大
きくなって同じ<hrtが小さくなる。このため、通常
、n型I nGaAsベース層14の厚さは300人と
薄く、その濃度はlX10″′(2)−3程度となって
いる。
[発明が解決しようとする課題] このように上記従来のHETは、n型1n、GaAsベ
ース層14の厚さか300人程層上薄いため、n型In
GaAsベース層14上に設けられたベース電極24は
、Cr / A u構造が用いられている。
即ち、通常のAuGe系の電極、例えは厚さ100人の
AuGe層と厚さ3000 A (1) A u R)
:、。
が積層されたA u G e / A u 41iI造
のベース電極を用いると、このベース電極形成後に温度
300 ’C程度の熱処理工程があるため、A u G
 e / A u構造のベース電極とn型1 nGaA
sベース層14との間に形成されるアロイ層がn型In
GaAsベース層14の300人程層上厚さを容易に突
き抜けてしまい、コレクターベース間にリークが生じて
しまうからである。
従って、n型InGaAsベース層14とのアロイ現象
が起こらないCr / A u構造のベース電[!24
を用いることにより、コレクターベース間のリークの発
生を防止している。
しかし、Cr / A u構造の電極の場合、アロイ現
象が起こらないことによってベース電極24とn型I 
nGaAsベース層14との間にバリアが形成され、温
度77に程度の低温においてはこのバリアか無視できな
くなる。このため、Cr / AU構造のベース電極2
4とn型I nGaAsベース層14とのコンタクト抵
抗ρは10−4Ω■2程度と高くなり、半導体装置の高
速化を妨げるものとなっている。
そこで本発明は、■−v族の化合物半導体層の膜厚が薄
い場合であっても、オーミック特性に優れ、かつリーク
を発生させないオーミック電極を有することができる半
導体装置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] 上記課題は、■−v族のn型化合物半導体層と、前記n
型化合物半導体層の上に設けられたオーミック電極とを
備えた半導体装置において、前記オーミンク電極が、前
記n型化合物半導体層と接するAuGe系の第1層と、
前記第1層上に形成された高融点金属、その珪化物又は
その窒化物の第2層と、前記第2層上に形成されf; 
A u系の第3層とを有することを特徴とする半導体装
置によって達成される。
また、I−V族のp型化合物半導体層と、前記P型化合
物半導体層の上に設けられたオーミック電極とを備えた
半導体装置において、前記オーミック電極が、前記P型
化合物半導体層と接するAuZn系の第1層と、前記第
1層上に形成された高融点金属、その珪化物又はその窒
化物の第2層と、前記第2層上に形成されたAu系の第
3層とを有することを特徴とする半導体装置によって達
成される。
また、上記の装置において、前記高融点金属がTiであ
ることを特徴とする半導体装置によって達成される。
更に、上記の装置において、前記I−V族の化合物半導
体層がI nGaAs層であることを特徴とする半導体
装置によって達成される。
[作 用] 通常、A u G e 、/ A u 構造の電極又は
AuZn/’ A u I造の電極が■−v族の化合物
半導体層の上に形成される場合、その後の熱処理工程に
より、まずAuが化合物半導体層の中に拡散し、続いて
Ge等が拡散してアロイ層を形成する。このため、アロ
イ層は化合物半導体層中のがなりの深さまで達する。
本発明は、AuGe系又はAuZn系の第1層とその上
のAu系の第3層との間に、例えばTiのごとき高融点
金属、その珪化物又はその窒化物の層が第2層として挟
まれている3層構造となっているため、この中間のTi
系の層によって化合物半導体層中へのAuの拡散を一定
程度防止することにより、この3層構造のオーミック電
極と下地の化合物半導体層とのコンタクト抵抗を小さく
すると共に、その間に形成されるアロイ層を薄くするこ
とができる。
[実施例] 以下、本発明を図示する実施例に基づいて具体的に説明
する。
第1図は本発明の一実施例によるHETを示す断面図、
第2図はその一部拡大図である。
InP基板11上に、厚さ3000人、濃度IX I 
Q 18cn−’のn型1 nGaAsコレクタ層12
が形成されている。また、このn型I nGaAsコレ
クタ層12の上には、厚さ2000人のi型I n (
A、Q Ga)Asコレクタバリア層13を介して、厚
さ300人、温度I X 10 ”an−’のn型I 
nGaAsベース層14が形成されている。更に、n型
I nGaAsベース層14の上には、厚さ100人の
i型I nAj Asエミッタバリア層15を介して、
厚さ2000人、濃度lXl0’″■−3のn型I n
GaAsエミツタ層16が形成されている。
また、n型I nGaAsコレクタ層12、n型I n
GaAsベース層14及びn型I nGaAsエミツタ
層16の上には、それぞれコレクタ電極17、ベース電
極18及びエミッタ電極19が形成されている。そして
これらコレクタt f#i!17、ベース電極18及び
エミッタ電極19は、厚さ100へのAuGe層20層
厚01000へのTi層21及び厚さ200〇へのAu
層22の3層構造からなっている。即ち、第1層のAu
Ge層20層厚0層のAu層22との間に、第2層とし
てTi層21が設けられている点に、本発明の特徴があ
る。
ところで、このようなI nGaAs層I n (Aj
 Ga>As  HETにおいては、コレクタ電極17
、ベースt、極18、エミッタ電極19を形成した後、
例えば温度350℃程度の熱処理工程がある。
従って、本実施例によるベース電極18についても、こ
のような条件での熱処理を行なった。その結果、ベース
@ 極18とn型1 nGaAsベース層14との間に
形成されるアロイ層がn型InGaAsベース層14の
厚さ300人内に納まっていて、n型I nGaAsベ
ース層14を突き抜けることはなかった。そして温度7
7Kにおけるコンタクト抵抗率ρは10−’Ωa112
程度と低く、コレクターベース間のリークが殆どなかっ
た。
また、本発明者の実験によれば、この熱処理温度が40
0″Cを越えるとコレクターベース間耐圧VCIIOが
低下する傾向が観察された。他方、各電極のコンタクト
抵抗率ρは、温度が高くなるにつれて低下するため、3
00℃以上の熱処理が望ましい。また、温度300 ’
C乃至400℃の熱処理において、電極の第2層である
Ti層の厚さを変化させると、Ti層の厚さが1000
Å以下に薄くなるにつれてコレクターベース間耐圧V 
(B □か低下する傾向にある。従って、Ti層の厚さ
は1000八以上が望ましく、電極形成後の熱処理温度
は300°C乃至400℃が望ましい。
逆にいえば、電極形成後、温度300℃乃至400°C
程度の熱処理工程があっても、ベース電極18とn型I
 nGaAsベース層14との間に形成されるアロイ層
が厚さ300人のn型I nGaAsベース層14を突
き抜けてコレクターベース間にリークを発生させること
はないといえる。
また、本実施例による各オーミック電極の3層構造をな
すAuGe層20層厚07121及びAu層22はE−
gun(電子ビームン蒸着法によって連続的に形成する
ことができる。このため、その製造が容易であるという
利点もある。
なお、上記実m例においては、オーミック電極の第1層
としてA u G e層20を用いているが、その代わ
りにAuGeNi層を用いてもよい。
また、オーミック電極の第2層として用いているTi層
21の代わりに、TiN層等の窒化物を用いてもよい、
或いはW(タングステン)、WSi、WN等を用いても
同様の効果を奏する。
また、上記実施例においては、オーミックを極をn型I
 nGaAsベース層14上に形成する場合について説
明したが、n型に限らず、p型InGaAs層上に形成
する場合にも本発明を適用することができる。この場合
、オーミック電極の第1層としては、A u G e層
ではな(AuZn層又はAuZnNi層というAuZn
系を用いる。即ち、第1層がAuZn系、第2層が例え
ばT1系、第3層がAu系である3層構造のオーミック
電極となる。
更に、上記実施例においては、HETを用いて説明した
が、例えばRHE T (Rt3SOnant−tlJ
nneng  HET)においても全く同様に適用する
ことができる。そしてI nGaAs層に限らず、Ga
As層やAN GaAs層やInP層など、他の■−V
族の化合物半導体層上にオーミ・ツク電極を形成する場
合にも適用できる。即ち、このような■−V族の化合物
半導体層の厚さが薄くかつこの薄い化合物半導体層上に
オーミック電極を形成しなければならない場合に、本発
明は有効である。
[発明の効果コ 以上のように本発明によれば、■−V族の化合物半導体
層の上に形成されるオーミック電極が、AuGe系又は
AuZn系の第1層とAu系の第3層と゛の中間に、例
えばTiのごとき高融点金属、その珪化物又はその窒化
物の層を第2層として挟む3層構造となっているため、
オーミック電極と■−v族の化合物半導体層とのコンタ
クト抵抗を小さくし、かつその間に形成されるアロイ層
を薄くすることができる。
これにより、III−V族の化合物半導体層が極めて薄
い場合にも、オーミンク特性に優れ、かつリークを発生
させないオーミック電極を形成することができ、素子の
高速化、高性能化を実現することができる2
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるHETを示す断面図、 第2図は第1図の一部拡大図、 第3図は従来のHETを示す断面図である。 15・・・・・・i型I nAJ Asエミッタバリア
層、16・・・・・・n型InGaAsエミツタ層、1
7.23・・・・・・コレクタ電極、18.24・・・
・・・ベース電極、 19.25・・・・・・エミッタ電極、20・・・・・
・AuGe層、 21・・・・・・Ti層、 22・・・・・・A、 u層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、III−V族のn型化合物半導体層と、前記n型化合
    物半導体層の上に設けられたオーミック電極とを備えた
    半導体装置において、 前記オーミック電極が、前記n型化合物半導体層と接す
    るAuGe系の第1層と、前記第1層上に形成された高
    融点金属、その珪化物又はその窒化物の第2層と、前記
    第2層上に形成されたAu系の第3層とを有する ことを特徴とする半導体装置。 2、III−V族のP型化合物半導体層と、前記p型化合
    物半導体層の上に設けられたオーミック電極とを備えた
    半導体装置において、 前記オーミック電極が、前記p型化合物半導体層と接す
    るAuZn系の第1層と、前記第1層上に形成された高
    融点金属、その珪化物又はその窒化物の第2層と、前記
    第2層上に形成されたAu系の第3層とを有する ことを特徴とする半導体装置。 3、請求項1又は2記載の装置において、 前記高融点金属がTiである ことを特徴とする半導体装置。 4、請求項1乃至3のいずれかの装置において、 前記III−V族の化合物半導体層がInGaAs層であ
    る ことを特徴とする半導体装置。
JP20968090A 1990-08-08 1990-08-08 半導体装置 Pending JPH0492471A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5412249A (en) * 1993-03-31 1995-05-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having layered electrode
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
EP1179836A2 (en) * 2000-08-11 2002-02-13 Agere Systems Optoelectronics Guardian Corporation A contact for indium semiconductor devices incorporating gold solders
JP2020155477A (ja) * 2019-03-18 2020-09-24 株式会社東芝 半導体装置およびその製造方法

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