JPH05190488A - オーミック電極の製造方法 - Google Patents
オーミック電極の製造方法Info
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- JPH05190488A JPH05190488A JP16855091A JP16855091A JPH05190488A JP H05190488 A JPH05190488 A JP H05190488A JP 16855091 A JP16855091 A JP 16855091A JP 16855091 A JP16855091 A JP 16855091A JP H05190488 A JPH05190488 A JP H05190488A
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- ohmic electrode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】Ｐ型ＧａＡｓに、耐熱性および長期信頼性に優
れ、かつ低抵抗のオーミック電極を形成する。 【構成】半絶縁性ＧａＡｓ基板１に形成されたＰ型Ｇａ
Ａｓ動作層２上にＩｎ層３、Ｐ型不純物となるＺｎ層
４、拡散防止層となるＷ層５を順に堆積する。高温の熱
処理を行ない、Ｚｎが高濃度に含まれたＩｎＧａＡｓ層
またはＩｎＧａＡｓグレイン６を形成する。 【効果】禁制帯幅が狭く、金属とのポテンシャル障壁の
低いＩｎＧａＡｓ層により、低抵抗のオーミックコンタ
クトが得られる。低融点合金層が形成されることなく、
拡散防止層が形成されている。ＩｎＧａＡｓ層からのＩ
ｎの拡散は小さいので、耐熱性および長期信頼性に優れ
たオーミック電極が実現された。
れ、かつ低抵抗のオーミック電極を形成する。 【構成】半絶縁性ＧａＡｓ基板１に形成されたＰ型Ｇａ
Ａｓ動作層２上にＩｎ層３、Ｐ型不純物となるＺｎ層
４、拡散防止層となるＷ層５を順に堆積する。高温の熱
処理を行ない、Ｚｎが高濃度に含まれたＩｎＧａＡｓ層
またはＩｎＧａＡｓグレイン６を形成する。 【効果】禁制帯幅が狭く、金属とのポテンシャル障壁の
低いＩｎＧａＡｓ層により、低抵抗のオーミックコンタ
クトが得られる。低融点合金層が形成されることなく、
拡散防止層が形成されている。ＩｎＧａＡｓ層からのＩ
ｎの拡散は小さいので、耐熱性および長期信頼性に優れ
たオーミック電極が実現された。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特にＰ型砒化ガリウム層へのオーミック電極の製
造方法に関するものである。
関し、特にＰ型砒化ガリウム層へのオーミック電極の製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（Ｈ
ＢＴ）のベース層として用いられるＰ型砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）へのオーミック電極にはつぎのものがあ
る。第１に亜鉛（Ｚｎ）・ベリリウム（Ｂｅ）・クロム
（Ｃｒ）・マグネシウム（Ｍｇ）などのＰ型不純物とな
る金属を用いる方法がある。第２に金（Ａｕ）との積層
または合金層を用いる方法である。
ＢＴ）のベース層として用いられるＰ型砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）へのオーミック電極にはつぎのものがあ
る。第１に亜鉛（Ｚｎ）・ベリリウム（Ｂｅ）・クロム
（Ｃｒ）・マグネシウム（Ｍｇ）などのＰ型不純物とな
る金属を用いる方法がある。第２に金（Ａｕ）との積層
または合金層を用いる方法である。
【０００３】通常はＡｕ／Ａｕ−Ｚｎ、Ａｕ／Ｚｎ／Ａ
ｕ、Ａｕ−Ｍｎ、Ａｕ−Ｂｅの構造が用いられる。熱処
理を行なうことによりＡｕとＧａＡｓとが反応して合金
化し、合金層中にＰ型不純物が高濃度にドープされるこ
とにより、オーミックコンタクトが得られるＴ．Ｓａｎ
ａｄａらは、ＪＪＡＰ（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第１９
巻、Ｌ４９１〜Ｌ４９４頁（１９８０年）において、Ａ
ｕ／Ｚｎ／Ａｕ構造について述べている。
ｕ、Ａｕ−Ｍｎ、Ａｕ−Ｂｅの構造が用いられる。熱処
理を行なうことによりＡｕとＧａＡｓとが反応して合金
化し、合金層中にＰ型不純物が高濃度にドープされるこ
とにより、オーミックコンタクトが得られるＴ．Ｓａｎ
ａｄａらは、ＪＪＡＰ（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第１９
巻、Ｌ４９１〜Ｌ４９４頁（１９８０年）において、Ａ
ｕ／Ｚｎ／Ａｕ構造について述べている。
【０００４】また、Ｃ．Ｄｕｂｏｎ−Ｃｈｅｖａｌｌｉ
ｅｒらは、ＪＡＰ（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第５９巻３７８３〜３７８６頁に
おいて、Ａｕ−Ｍｎ合金構造について述べている。
ｅｒらは、ＪＡＰ（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第５９巻３７８３〜３７８６頁に
おいて、Ａｕ−Ｍｎ合金構造について述べている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
ＡｕがＧａＡｓと反応し易いので、長期間の使用におい
てＡｕがＧａＡｓ中へ拡散し、ソース抵抗が増大して素
子特性が劣化するという問題があった。
ＡｕがＧａＡｓと反応し易いので、長期間の使用におい
てＡｕがＧａＡｓ中へ拡散し、ソース抵抗が増大して素
子特性が劣化するという問題があった。
【０００６】また、熱処理工程でＡｕとＧａＡｓとが反
応して、ＡｕＧａなどの合金層が形成される。この合金
層は融点が４００℃以下と低いので、オーミック電極形
成後４００℃以上の熱処理を伴うプロセス処理ができな
かった。
応して、ＡｕＧａなどの合金層が形成される。この合金
層は融点が４００℃以下と低いので、オーミック電極形
成後４００℃以上の熱処理を伴うプロセス処理ができな
かった。
【０００７】このように従来技術によるオーミック電極
はＡｕを含むので、耐熱性や長期信頼性に欠けるという
問題点があった。
はＡｕを含むので、耐熱性や長期信頼性に欠けるという
問題点があった。
【０００８】本発明の目的は、耐熱性および長期信頼性
に優れ、かつ低抵抗であるオーミック電極の製造方法を
提供することにある。
に優れ、かつ低抵抗であるオーミック電極の製造方法を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のオーミック電極
の製造方法は、Ｐ型砒化ガリウム層上に、亜鉛、ベリリ
ウム、クロム、マグネシウムのうち少なくとも１元素と
インジウムとを含む第１層を形成する工程と、前記第１
層上に高融点金属層、高融点金属珪化物層、高融点金属
窒化物層のうち１つからなる第２層を形成する工程と、
高温で熱処理する工程とを含むものである。
の製造方法は、Ｐ型砒化ガリウム層上に、亜鉛、ベリリ
ウム、クロム、マグネシウムのうち少なくとも１元素と
インジウムとを含む第１層を形成する工程と、前記第１
層上に高融点金属層、高融点金属珪化物層、高融点金属
窒化物層のうち１つからなる第２層を形成する工程と、
高温で熱処理する工程とを含むものである。
【００１０】
【作用】Ｉｎは熱処理によりＧａＡｓと反応してＩｎＧ
ａＡｓ層あるいはＩｎＧａＡｓグレインを形成する。Ｇ
ａＡｓは禁制帯幅が狭く、金属との界面に形成されるポ
テンシャル障壁が低い。したがって低抵抗のオーミック
コンタクトが得られる。
ａＡｓ層あるいはＩｎＧａＡｓグレインを形成する。Ｇ
ａＡｓは禁制帯幅が狭く、金属との界面に形成されるポ
テンシャル障壁が低い。したがって低抵抗のオーミック
コンタクトが得られる。
【００１１】Ｐ型不純物である亜鉛、ベリリウム、クロ
ム、マグネシウムなどは、熱処理によりＩｎＧａＡｓ中
に拡散し、高不純物濃度Ｐ型ＩｎＧａＡｓが形成され
る。
ム、マグネシウムなどは、熱処理によりＩｎＧａＡｓ中
に拡散し、高不純物濃度Ｐ型ＩｎＧａＡｓが形成され
る。
【００１２】また、熱処理によってＡｕＧａのような低
融点合金層が生成することはなく、ＩｎはＩｎＧａＡｓ
層を形成した後はＧａＡｓ中へは拡散しにくい。またタ
ングステン（Ｗ）や珪化タングステン（ＷＳｉ）や窒化
チタン（ＷＮ）などの拡散防止層を用いることにより、
Ｉｎ、Ｇａ、Ａｓなどの原子の電極表面への拡散を抑制
し、さらに耐熱性や長期信頼性が高めることができる。
融点合金層が生成することはなく、ＩｎはＩｎＧａＡｓ
層を形成した後はＧａＡｓ中へは拡散しにくい。またタ
ングステン（Ｗ）や珪化タングステン（ＷＳｉ）や窒化
チタン（ＷＮ）などの拡散防止層を用いることにより、
Ｉｎ、Ｇａ、Ａｓなどの原子の電極表面への拡散を抑制
し、さらに耐熱性や長期信頼性が高めることができる。
【００１３】したがって、Ｉｎ層、Ｐ型層、拡散防止層
を組み合わせることにより、耐熱性および長期信頼性に
優れ、かつ低抵抗であるオーミック電極を形成すること
ができる。
を組み合わせることにより、耐熱性および長期信頼性に
優れ、かつ低抵抗であるオーミック電極を形成すること
ができる。
【００１４】
【実施例】つぎに本発明の一実施例について、図１
（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００１５】はじめに図１（ａ）に示すように、半絶縁
性ＧａＡｓ基板１上にＰ型ＧａＡｓ動作層２を形成す
る。Ｐ型ＧａＡｓ層２は、分子線エピタキシー法（ＭＢ
Ｅ）や有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によっ
て形成することができる。
性ＧａＡｓ基板１上にＰ型ＧａＡｓ動作層２を形成す
る。Ｐ型ＧａＡｓ層２は、分子線エピタキシー法（ＭＢ
Ｅ）や有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によっ
て形成することができる。
【００１６】つぎに図１（ｂ）に示すように、全面に厚
さ５ｎｍのＩｎ層３、厚さ５ｎｍのＺｎ層４、厚さ５０
ｎｍのＷ層５を順次堆積する。これらの層は、真空蒸着
法やスパッタ法で堆積することができる。
さ５ｎｍのＩｎ層３、厚さ５ｎｍのＺｎ層４、厚さ５０
ｎｍのＷ層５を順次堆積する。これらの層は、真空蒸着
法やスパッタ法で堆積することができる。
【００１７】つぎに図１（ｃ）に示すように、レジスト
（図示せず）をマスクとして、Ｗ層５、Ｚｎ層４、Ｉｎ
層３の各層を選択エッチングし、電極パターンを形成す
る。エッチングは、六弗化硫黄（ＳＦ6 ）ガスによるド
ライエッチング法や、アルゴン（Ａｒ）イオンによるイ
オンミリング法を用いる。
（図示せず）をマスクとして、Ｗ層５、Ｚｎ層４、Ｉｎ
層３の各層を選択エッチングし、電極パターンを形成す
る。エッチングは、六弗化硫黄（ＳＦ6 ）ガスによるド
ライエッチング法や、アルゴン（Ａｒ）イオンによるイ
オンミリング法を用いる。
【００１８】つぎに図１（ｄ）に示すように、ランプア
ニール炉を用いてＡｓ雰囲気で、８００℃、５秒間の熱
処理を行う。Ｉｎ層３が溶融してＺｎ層４およびＰ型Ｇ
ａＡｓ動作層２と反応して、高濃度のＺｎを含むＩｎＧ
ａＡｓ層またはＩｎＧａＡｓグレイン６が形成され、低
抵抗のオーミック電極が得られる。Ｗ層５はどの層とも
反応しない。
ニール炉を用いてＡｓ雰囲気で、８００℃、５秒間の熱
処理を行う。Ｉｎ層３が溶融してＺｎ層４およびＰ型Ｇ
ａＡｓ動作層２と反応して、高濃度のＺｎを含むＩｎＧ
ａＡｓ層またはＩｎＧａＡｓグレイン６が形成され、低
抵抗のオーミック電極が得られる。Ｗ層５はどの層とも
反応しない。
【００１９】ここで、窒化シリコンなどで電極表面を保
護して、水素雰囲気で熱処理を行なうこともできる。ま
た熱処理に電気炉を用いることもできる。本実施例で述
べたＩｎ／Ｚｎ／Ｗ構造のオーミック電極の代りに、Ｚ
ｎ／Ｉｎ／Ｗ構造やＺｎ／Ｉｎ／Ｚｎ／Ｗ構造や、ある
いはＺｎとＩｎの合金層を用いることもできる。
護して、水素雰囲気で熱処理を行なうこともできる。ま
た熱処理に電気炉を用いることもできる。本実施例で述
べたＩｎ／Ｚｎ／Ｗ構造のオーミック電極の代りに、Ｚ
ｎ／Ｉｎ／Ｗ構造やＺｎ／Ｉｎ／Ｚｎ／Ｗ構造や、ある
いはＺｎとＩｎの合金層を用いることもできる。
【００２０】また、Ｚｎの代わりにＢｅ、Ｃｒ、Ｍｇを
用いることもできる。さらにはこれらのＰ型不純物をＩ
ｎ層中に含んだＩｎ（Ｂｅ）／Ｚｎ／Ｗなどの構造を採
用することもできる。Ｐ型不純物を含むＩｎ層は、ＭＢ
Ｅ法や真空蒸着法により形成することができる。拡散防
止層としてＷの代りにモリブデン（Ｍｏ）、ＷＳｉ、Ｔ
ｉＮなどを用いることができる。
用いることもできる。さらにはこれらのＰ型不純物をＩ
ｎ層中に含んだＩｎ（Ｂｅ）／Ｚｎ／Ｗなどの構造を採
用することもできる。Ｐ型不純物を含むＩｎ層は、ＭＢ
Ｅ法や真空蒸着法により形成することができる。拡散防
止層としてＷの代りにモリブデン（Ｍｏ）、ＷＳｉ、Ｔ
ｉＮなどを用いることができる。
【００２１】また電極パターンの形成方法として用いた
ドライエッチングやイオンミリングの代りにリフトオフ
法を用いることもできる。
ドライエッチングやイオンミリングの代りにリフトオフ
法を用いることもできる。
【００２２】本実施例はＰ型ＧａＡｓ動作層上のオーミ
ック電極について説明したが、本発明はＧａＩｎＡｓ層
やＰ型ＩｎＧａＡｓＰ層へのオーミック電極に適用する
こともできる。これらのオーミック電極は主としてＨＢ
Ｔのベース電極や半導体レーザの電極として用いられ
る。
ック電極について説明したが、本発明はＧａＩｎＡｓ層
やＰ型ＩｎＧａＡｓＰ層へのオーミック電極に適用する
こともできる。これらのオーミック電極は主としてＨＢ
Ｔのベース電極や半導体レーザの電極として用いられ
る。
【００２３】
【発明の効果】本発明のオーミック電極において、Ｉｎ
は熱処理によりＧａＡｓと反応してＩｎＧａＡｓ層ある
いはＩｎＧａＡｓグレインを形成する。ＩｎＧａＡｓは
禁制帯幅が狭く、金属との界面に形成されるポテンシャ
ル障壁が低いので、低抵抗のオーミックコンタクトが得
られる。
は熱処理によりＧａＡｓと反応してＩｎＧａＡｓ層ある
いはＩｎＧａＡｓグレインを形成する。ＩｎＧａＡｓは
禁制帯幅が狭く、金属との界面に形成されるポテンシャ
ル障壁が低いので、低抵抗のオーミックコンタクトが得
られる。
【００２４】Ｐ型不純物であるＺｎ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｍｇ
などは熱処理によりＩｎＧａＡｓ中に拡散し、高濃度Ｐ
型ＩｎＧａＡｓが形成される。Ａｕを用いないので低融
点合金層が生成することはない。
などは熱処理によりＩｎＧａＡｓ中に拡散し、高濃度Ｐ
型ＩｎＧａＡｓが形成される。Ａｕを用いないので低融
点合金層が生成することはない。
【００２５】ＩｎはＩｎＧａＡｓを形成した後はＧａＡ
ｓ中へは拡散しにくく、耐熱性および長期信頼性に優れ
る。これらの効果はＷなどからなる拡散防止層により、
さらに高められる。
ｓ中へは拡散しにくく、耐熱性および長期信頼性に優れ
る。これらの効果はＷなどからなる拡散防止層により、
さらに高められる。
【図１】本発明の一実施例を工程順に示す断面図であ
る。
る。
１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板 ２ Ｐ型ＧａＡｓ動作層 ３ Ｉｎ層 ４ Ｚｎ層 ５ Ｗ層（拡散防止層） ６ ＩｎＧａＡｓ層またはＩｎＧａＡｓグレイン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１０月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（Ｈ
ＢＴ）のベース層として用いられるＰ型砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）へのオーミック電極にはつぎのような方法
が用いられる。亜鉛（Ｚｎ）・ベリリウム（Ｂｅ）・ク
ロム（Ｃｒ）・マグネシウム（Ｍｇ）などのＰ型不純物
となる金属と金（Ａｕ）との積層または合金層を用いる
方法である。
ＢＴ）のベース層として用いられるＰ型砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）へのオーミック電極にはつぎのような方法
が用いられる。亜鉛（Ｚｎ）・ベリリウム（Ｂｅ）・ク
ロム（Ｃｒ）・マグネシウム（Ｍｇ）などのＰ型不純物
となる金属と金（Ａｕ）との積層または合金層を用いる
方法である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】
【作用】Ｉｎは熱処理によりＧａＡｓと反応してＩｎＧ
ａＡｓ層あるいはＩｎＧａＡｓグレインを形成する。Ｉ
ｎＧａＡｓは禁制帯幅が狭く、金属との界面に形成され
るポテンシャル障壁が低い。したがって低抵抗のオーミ
ックコンタクトが得られる。
ａＡｓ層あるいはＩｎＧａＡｓグレインを形成する。Ｉ
ｎＧａＡｓは禁制帯幅が狭く、金属との界面に形成され
るポテンシャル障壁が低い。したがって低抵抗のオーミ
ックコンタクトが得られる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】したがって、Ｉｎ、Ｐ型不純物、拡散防止
層を組み合わせることにより、耐熱性および長期信頼性
に優れ、かつ低抵抗であるオーミック電極を形成するこ
とができる。
層を組み合わせることにより、耐熱性および長期信頼性
に優れ、かつ低抵抗であるオーミック電極を形成するこ
とができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18 9170−4Ｍ
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｐ型砒化ガリウム層上に、亜鉛、ベリリ
ウム、クロム、マグネシウムのうち少なくとも１元素と
インジウムとを含む第１層を形成する工程と、前記第１
層上に高融点金属層、高融点金属珪化物層、高融点金属
窒化物層のうち１つからなる第２層を形成する工程と、
高温で熱処理する工程とを含むオーミック電極の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16855091A JPH05190488A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | オーミック電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16855091A JPH05190488A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | オーミック電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190488A true JPH05190488A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=15870104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16855091A Withdrawn JPH05190488A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | オーミック電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05190488A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6800501B2 (en) | 1997-05-08 | 2004-10-05 | Showa Denko K.K. | Electrode for light-emitting semiconductor devices and method of producing the electrode |
-
1991
- 1991-07-10 JP JP16855091A patent/JPH05190488A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6800501B2 (en) | 1997-05-08 | 2004-10-05 | Showa Denko K.K. | Electrode for light-emitting semiconductor devices and method of producing the electrode |
| US7057210B2 (en) | 1997-05-08 | 2006-06-06 | Showa Denko K.K. | Electrode for light-emitting semiconductor devices and method of producing the electrode |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |