JPH05315282A - オーミック電極の形成方法 - Google Patents
オーミック電極の形成方法Info
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- JPH05315282A JPH05315282A JP14108692A JP14108692A JPH05315282A JP H05315282 A JPH05315282 A JP H05315282A JP 14108692 A JP14108692 A JP 14108692A JP 14108692 A JP14108692 A JP 14108692A JP H05315282 A JPH05315282 A JP H05315282A
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Abstract
ク電極を、構成成分としてGaを含む化合物半導体層に
形成する方法を提供する。 【構成】オーミック電極の形成方法は、(イ)構成成分
としてGaを含む化合物半導体層10上にAuを含む金
属層14を形成する工程と、(ロ)この金属層に合金化
処理を施し合金層20とする工程と、(ハ)合金層の表
層24を除去する工程と、(ニ)表層が除去された合金
層20に電極材料層26を堆積させる工程、から成る。
Description
方法、更に詳しくは、構成成分としてGaを含む化合物
半導体層におけるオーミック電極の形成方法に関する。
れたGaAs系半導体層上には、従来、AuGe又はN
i−AuGeから成る金属層を合金化することによっ
て、オーミック電極が形成される。オーミック電極は、
例えば、n形GaAs化合物半導体層上に、Au−Ge
(12重量%)層、及びNi層を順に真空蒸着法で形成
した後、400〜450゜Cで合金化処理を行うことに
よって形成される。この合金化処理によって、Au−G
eの溶解が起こり液相が形成される。このとき、n形G
aAs化合物半導体層の表面は非飽和状態であるためA
u−Ge溶液中に溶解し、Au−Ga、及び過剰のAs
とNi、Geから成るNi−As−Geから成る合金層
が形成される。次いで、合金層上に電極材料層を堆積
し、更に電極材料層を所望の形状にエッチングすること
によってオーミック電極を完成させる。
AuGaが生成することが知られている。β−AuGa
の生成の結果、合金層は熱的に不安定となる。即ち、β
−AuGaの融点は約360゜Cであり、合金層形成後
に経なければならない種々の工程、例えば、約350゜
Cで行うSiN層のCVD法による形成、の処理温度と
同程度である。そのため、このような後工程における処
理温度にオーミック電極が曝されると、電極のコンタク
ト抵抗が増加するという問題がある(例えば、文献 "De
velopmentof Ohmic contact materials for GaAs integ
rated circuit", M. Murakami, Material Science Repo
rts 5 (1990), pp273-317 参照)。更に、室温において
すら、速さは遅いものの、電極のコンタクト抵抗の増加
が進行する。このような現象は、AuGeから成る金属
層を合金化することによって形成されるオーミック電極
においても発生する。
i−AuGeから成る金属層を合金化することによって
形成された合金層から成るオーミック電極は信頼性に乏
しいという問題を有する。
た、高い信頼性を有するオーミック電極を、構成成分と
してGaを含む化合物半導体層に形成する方法を提供す
ることにある。
Geから成る金属層を合金化することによって形成され
た合金層の厚さ方向の組成を分析したところ、合金層の
表層には主にAu及びGaが含まれ、表層以外の合金層
には主にNi−As−Geが含まれていることを見い出
し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明のオーミ
ック電極の形成方法は、(イ)構成成分としてGaを含
む化合物半導体層上に、Auを含む金属層を形成する工
程と、(ロ)この金属層に合金化処理を施し合金層とす
る工程と、(ハ)合金層の表層を除去する工程と、
(ニ)表層が除去された合金層に電極材料層を堆積させ
る工程、から成ることを特徴とする。
様においては、金属層は、AuGe層及びNi層の2層
から構成されることが好ましい。
形成された金属層に合金化処理を施し合金層とする工程
において、Auは合金層の表層に移動し、合金層の表層
は主にAu及びGaを含む層となる。本発明の方法にお
いては、この表層をエッチング等によって除去するの
で、前述した熱的に不安定なβ−AuGaがオーミック
電極中に殆ど存在しなくなり、その結果、熱的に安定し
たオーミック電極を得ることができる。
明のオーミック電極の形成方法を説明する。先ず、従来
の方法でGaAs系の化合物半導体を作製する。図1の
(A)に模式的な一部断面図を示すように、最上層の構
成成分としてGaを含む化合物半導体層10は、n形G
aAs化合物半導体層から成る。化合物半導体層10の
オーミック電極を形成する領域以外の領域に、例えばS
iNから成る絶縁層12を通常のCVD法等で形成す
る。尚、絶縁層12を、場合によっては省略することが
できる。
む金属層を形成する。金属層のパターニングはリフトオ
フ法にて行うことができる。このAuを含む金属層14
は、化合物半導体層10側から、200nm厚さのAu
−Ge(12重量%)層16、及びその上に形成された
50nm厚さのNi層18から成る(図1の(A)参
照)。これらの層は、例えば真空蒸着法、その他各種の
成膜方法にて形成することができる。この状態では、金
属層14は、下地である化合物半導体層10とショット
キー接合となっており、電流−電圧特性はオーミックで
はなく、整流性を示す。
金層20とする。合金化処理は、例えば、450゜C、
1分の熱処理である。尚、熱処理における温度、時間は
適宜変更することができる。これによって、化合物半導
体層10中のGaAsと、金属層14中のNi−AuG
eとが反応し合金化される。この合金層20及び構成成
分としてGaを含む化合物半導体層10の厚さ方向の組
成をオージェ分析により解析した結果を図2に示す。合
金層20の表層にはAuが多く含まれている。即ち、G
aAs半導体層10上には主にNi−As−Geから成
る層22が形成され、Auは合金層の表層に移動してい
る。図1の(B)に模式的にこの状態を示すが、合金層
20は、GaAs半導体層10側から主にNi−As−
Geを含む層22及び主にAu−Gaを含む表層24の
2層構造となっている。
法にて除去する。除去すべき表層の厚さは、合金層全体
の厚さの20〜80%程度である。エッチング法とし
て、例えばイオンミーリング法や、I2:NH4I:H2
O:C2H5OHから成るエッチング液を使用したウエッ
トエッチング法を挙げることができる。エッチングによ
って主にAu及びGaを含む表層24を除去した後に残
る合金層20は、主にNi−As−Geを含む層であ
る。この合金層20と化合物半導体層との接触は、従来
の方法で形成されるNi−As−Geから成る合金層と
基本的には同一であり、本発明の方法で形成されるオー
ミック電極は、従来の方法で形成されるオーミック電極
と同じ程度のコンタクト抵抗値となる。しかるに、熱的
に不安定な主にβ−AuGaを含む表層24が除去され
ている。それ故、オーミック電極は熱的に安定したもの
となる。
Au及びGaを含む表層24が除去された合金層20、
即ち主にNi−As−Geを含む層上に電極材料層26
を従来の方法で堆積させる。電極材料層26は、例え
ば、合金層20側から、50nm厚さのTi層、50n
m厚さのW層、50nm厚さのTi層、50nm厚さの
Pt層、500nm厚さのAu層とすることができ、こ
れらの電極材料を、例えば真空蒸着法で堆積させること
ができる。その後、イオンミーリング法等で電極材料層
26をパターニングして所望の電極形状にする。尚、電
極材料層中、最下層のTi層は合金層20との接着性向
上のために、また、W層は、この上に形成される電極材
料層(本実施例の場合、Ti−Pt−Au層)との金属
間反応を抑制するために形成される。
明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。本発明の方法で、オーミック電極をn形GaAs基
板上に形成することができる。Auを含む金属層とし
て、AuGeを用いることができる。また、化合物半導
体層として、GaAs以外にも、AlGaAs、InG
aAs等、構成成分としてGaを含む化合物半導体を挙
げることができる。
T、HEMT、HET等の各種化合物半導体装置、半導
体レーザ、受光素子等、オーミック接触を必要とする各
種装置の作製に適用することができる。
極の熱的不安定を生じさせる原因となるβ−AuGaが
合金層から除去される。従って、合金層形成後に行われ
る種々の工程、例えば層間絶縁層であるSiN層のCV
D法による形成工程、においてオーミック電極が高温に
曝されても、電極のコンタクト抵抗は増加することがな
い。また、MESFETやJFETのような構成成分と
してGaを含む化合物半導体層上にAuGe又はNi−
AuGeから形成される合金層を備えた化合物半導体装
置や、半導体レーザ、受光素子の信頼性を向上させるこ
とができる。
ための、化合物半導体装置の模式的な一部断面図であ
る。
ェ分析結果を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】構成成分としてGaを含む化合物半導体層
にオーミック電極を形成する方法であって、 (イ)該化合物半導体層上にAuを含む金属層を形成す
る工程と、 (ロ)該金属層に合金化処理を施し合金層とする工程
と、 (ハ)合金層の表層を除去する工程と、 (ニ)表層が除去された合金層に電極材料層を堆積させ
る工程、 から成ることを特徴とするオーミック電極の形成方法。 - 【請求項2】前記金属層は、AuGe層及びNi層の2
層から構成されることを特徴とする請求項1に記載のオ
ーミック電極の形成方法。 - 【請求項3】前記合金層の表層には主にAu及びGaが
含まれ、前記表層が除去された合金層には主にNi−A
s−Geが含まれていることを特徴とする請求項1又は
請求項2に記載のオーミック電極の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14108692A JP3123217B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | オーミック電極の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP14108692A JP3123217B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | オーミック電極の形成方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH05315282A true JPH05315282A (ja) | 1993-11-26 |
JP3123217B2 JP3123217B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=15283885
Family Applications (1)
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JP14108692A Expired - Lifetime JP3123217B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | オーミック電極の形成方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3123217B2 (ja) |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP14108692A patent/JP3123217B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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