JPH0567774A - シヨツトキ障壁を有する半導体装置の製造方法 - Google Patents

シヨツトキ障壁を有する半導体装置の製造方法

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JPH0567774A
JPH0567774A JP23018791A JP23018791A JPH0567774A JP H0567774 A JPH0567774 A JP H0567774A JP 23018791 A JP23018791 A JP 23018791A JP 23018791 A JP23018791 A JP 23018791A JP H0567774 A JPH0567774 A JP H0567774A
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schottky barrier
barrier
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Koji Otsuka
康二 大塚
Norisumi Oomuro
範純 大室
Hajime Koreeda
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】バリアハイトΦBの高さを広範囲に且つ安定に
制御でき所望の高さのバリアハイトΦBを備えたショッ
トキ障壁を有する半導体装置を製造する方法を提供す
る。 【構成】 Ti薄層4aの蒸着時にその真空度又は蒸着
速度を変えることにより、n形領域3とTi薄層4aと
Al層5aとの組み合わせによって形成されるショット
キ障壁のバリアハイトΦBを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はショットキ障壁を有する
半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体領域とバリア電極との組み合わせ
により生成されるショットキ障壁(ショットキバリア)
の特性は、主としてその障壁の高さ(バリアハイト)Φ
Bによって決定される。即ち、一般にバリアハイトΦBを
高くすると逆方向漏れ電流は小さくなるが順方向電圧降
下は大きくなる特性を示す。反対にバリアハイトΦBを
低くすると順方向電圧降下は小さくなるが、逆方向漏れ
電流は大きくなる特性を示す。したがって要求される電
気的特性に応じてバリアハイトΦBの高さを選択できる
ことが理想的である。
【0003】
【発明の解決すべき課題】ところが、ショットキ障壁の
バリアハイトΦBは、使用するバリア金属の種類によっ
て支配的に決定されてしまう。また、バリアハイトのΦ
Bの大きさが熱処理によって変動し易いこともバリアハ
イトΦBを広範囲に且つ安定に制御することを困難にし
ている。
【0004】そこで、本発明は、バリアハイトΦBの高
さを広範囲に且つ安定に制御でき所望の高さのバリアハ
イトΦBを備えたショットキ障壁を有する半導体装置を
製造する方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によるショットキ
障壁を有する半導体装置の製造方法は、半導体領域との
組み合わせによりショットキ障壁を生成できる金属を第
1の真空度又は第1の蒸着速度で半導体領域の主面に真
空蒸着して第1の電極層を形成する工程と、半導体領域
との組み合わせによりショットキ障壁を生成できる金属
を第1の電極層の上に真空蒸着して第2の電極層を形成
する工程とを含む。半導体領域、第1の電極層及び第2
の電極層との組み合わせにより生成されるショットキ障
壁のバリアハイトの高さを第1の真空度又は第1の蒸着
速度を調整することにより決定する。
【0006】
【作用】半導体領域と第1の電極層と第2の電極層との
組み合わせによってショットキ障壁が形成される。第1
の電極層と第2の電極層を例えばTi(チタン)とAl
(アルミニウム)で形成した場合、Tiを蒸着するとき
の真空度を高めること又は蒸着速度を増加することで、
ショットキ障壁のバリアハイトを相対的に低いレベルに
安定化できる。また、逆にTiを蒸着するときの真空度
を低くするか又は蒸着速度を低下すれば、ショットキ障
壁のバリアハイトを相対的に高いレベルに安定化でき
る。
【0007】
【実施例】次に、本発明の一実施例に係るショットキバ
リアダイオードの製造方法を図1〜図6について説明す
る。
【0008】まず、図1に示すように、n+形領域(2)
とその上面にエピタキシャル成長で形成したn形領域
(3)とを含むGaAs(砒化ガリウム)から成る半導体
基体(1)を準備する。
【0009】次に、図2に示すようにn形領域(3)と
の組み合わせによりショットキ障壁を生成できる金属で
あるTi薄層(第1の電極層)(4)を形成する。Ti薄
層(4)は、半導体基体(1)を配置した蒸着槽(チャン
バ)内を第1の真空度として1×10-6torr〜1×10
-4torrの真空度が相対的に低い雰囲気に保持した状態
で、蒸着物としてTiを半導体基体(1)の主面全体に約
50オングストロームの厚さで真空蒸着することによっ
て形成する。次に、Ti薄層(4)の全面上にAl層(第
2の電極層)(5)を形成する。Al層(5)は、半導体
基体(1)を配置した蒸着槽内を第2の真空度として1
×10-6torr以下の真空度が相対的に高い雰囲気に保持
した状態で、蒸着物としてAlをTi薄層(4)の上に2
マイクロメータの厚さで真空蒸着することによって形成
する。また、n+形領域(2)の下面にはAu(金)−Ge
(ゲルマニウム)の合金等から成るオーミック接触の電
極(6)を真空蒸着によって形成する。
【0010】次に、図3に示すように、フォトエッチン
グによりAl層(5)の素子周辺側をエッチング除去し、
Al層(5a)を残存させる。Al層(5a)は順方向電流の
主通路となり且つショットキ障壁を形成すべき領域に対
応している。更にフォトエッチングにより素子周辺領域
からTi層(4)を除去し、Al層(5a)の下部にあるTi
薄層(4a)とこれを隣接して包囲するTi薄層(4b)を
残存させる。
【0011】次に、空気中で380℃、5〜30分間程
度の熱酸化処理を施す。これにより、図4に示すよう
に、Al層(5a)で被覆されていないTi薄層(4b)は酸
化されてチタンの酸化物の薄層(Ti酸化物薄層)(7)
となるが、Al層(5a)の下部のTi薄層(4a)はAl層
(5a)にマスクされているので酸化されない。AlとTi
はいずれもn形GaAs半導体に対してショットキ障壁を
生成可能な金属であるから、Ti薄層(4a)及びAl層
(5a)の両層を組合わせてバリア電極(8)と称する。
次に、図5に示すように、プラズマCVD法によって形
成したシリコン酸化膜からなる絶縁膜(9)でTi酸化物
薄層(7)の上面を被覆する。更に、Al層(5a)と絶縁
膜(9)の上面にAlから成る接続用電極(10)を形成す
る。以上により電力用ショットキバリアダイオードチッ
プが完成する。
【0012】上記のショットキバリアダイオードチップ
によれば、バリア電極(8)とn形領域(3)との組み合
わせにより第1のショットキ障壁が生成され、Ti酸化
物薄層(7)とn形領域(3)との組み合わせにより第2
のショットキ障壁が生成される。平面的に見て、第2の
ショットキ障壁は第1のショットキ障壁を隣接して包囲
するよう環状に形成されている。Ti酸化物薄層(7)は
抵抗性ショットキバリアフィールドプレートとして機能
し、第1のショットキ障壁の周辺耐圧を向上するように
作用する。この抵抗性ショットキバリアフィールドプレ
ートについては、本願出願人によって特願昭63−28
5049号(特開平1−251656号公報)他によっ
て特許出願されている。
【0013】図6は、本実施例に基づいて製作されたシ
ョットキバリアダイオードチップに熱処理を施したとき
の熱処理時間に対する第1のショットキ障壁のバリアハ
イトΦBの変化を概念的に示す。図示の実線A、B、C
は、真空蒸着によってTi薄層(4)を形成するときの蒸
着槽内の圧力をそれぞれ1×10-6torr、1×10-5to
rr、1×10-4torrと変化させた場合の熱処理時間に対
するバリアハイトΦBの変化を示す。
【0014】図6は、Ti薄層(4)を真空蒸着するとき
の蒸着槽内の真空度を低くすることによって第1のショ
ットキ障壁のバリアハイトを高いレベルに安定化できる
こと、逆に蒸着槽内の真空度を高くすることによって前
記第1のショットキ障壁のバリアハイトを低いレベルに
安定化できることを示している。なお、第1のショッキ
障壁のバリアハイトΦBの初期値(熱処理を施す前のバ
リアハイトの高さ)は、Al層(5)をn形領域(3)に
直接に隣接させた場合に生成されるショットキ障壁のバ
リアハイトの初期値にほぼ近似する。これらの方法によ
って製作される各種バリアハイトΦBをもつショットキ
バリアダイオードの理想係数であるn値は全て1.01
〜1.05の範囲にあり、特性上、何ら問題がなく優れ
たダイオードであることが確認されている。
【0015】以上のように、本実施例のショットキバリ
アダイオードの製造方法によれば、同一金属系のショッ
トキバリアダイオードのバリアハイトの大きさを広範囲
に且つ安定に制御することができる。
【0016】本実施例において、第1のショットキ障壁
のバリアハイトを広範囲に且つ安定に制御できる理由は
必ずしも明らかではないが、以下のように考えることが
できる。即ち、蒸着槽内にはその真空度に応じて残留ガ
ス(蒸着物質以外の他の不純物ガス)が存在する。この
残留ガスには、例えばH2O(水分)が比較的多く含ま
れている。この為、Ti薄層(4)を比較的真空度の低い
雰囲気中で真空蒸着すると、Ti薄層(4)中のTi分子
の粒界に酸素等の残留ガス分子が吸着される。吸着され
た残留ガス分子がその後の熱処理時におけるAl層(5)
とTi薄層(4a)とn形領域(3)との間の反応を抑制す
るためと考えられる。Ti薄層(4)を形成する雰囲気の
真空度を低くすれば、それに応じて前記残留ガス分子の
吸着量が増加し、これにより反応抑制効果が強化されて
バリアハイトを相対的に高いレベルに安定化できる。
【0017】本発明の他の実施例ではTi薄層(4)を真
空蒸着するときの蒸着速度を制御することにより前記の
実施例と同様にTi薄層(4)中に残留ガス分子を含有さ
せることができる。即ち、所要時間当りに蒸発させるT
iの量を制御することによりn形領域(3)、Ti薄層
(4)及びAl層(5)の組み合わせにより生成されるシ
ョットキ障壁のバリアハイトの高さを制御することが可
能となる。
【0018】この実施例においても第1のショットキ障
壁のバリアハイトを広範囲に且つ安定に制御することが
確認されている。Tiを真空蒸着するときの蒸着速度を
小さくすれば、Tiが蒸着槽内を飛散するときにこれに
付着する残留ガス分子の量が増加して、バリアハイトを
相対的に高いレベルに安定化できる。逆に、蒸着速度を
大きくすれば、Tiが蒸着槽内を飛散するときにこれに
付着する残留ガス分子の量が減少してバリアハイトを相
対的に低いレベルに安定化できる。
【0019】なお、Al層(5)を真空蒸着するときの蒸
着速度はTi薄層(4)を真空蒸着するときの蒸着速度と
同じか又は早くする。
【0020】本発明の実施態様は前記実施例に限定され
ず、変更が可能である。
【0021】(1) GaAsの代わりにInP(燐化イン
ジウム)等のIII−V族化合物やシリコンを使用するシ
ョットキバリア半導体装置の製造方法にも適用できる。
【0022】(2) 第1の電極層の厚みは、本発明の
効果が十分に得られるように10オングストローム〜1
00オングストローム、望ましくは20オングストロー
ム〜80オングストロームの範囲に設定するのが良い。
なお、実施例において第1の電極層の厚みを増大すると
ショットキ障壁のバリアハイトを相対的に低くでき、第
1の電極層の厚みを減少するとバリアハイトを相対的に
高くできる。したがって、第1の電極層の厚み制御と本
発明と組合せることによってさらにバリアハイトのレベ
ルを広範囲に且つ安定に制御することができる。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、所望の
高さのバリアハイトΦBを備えたショットキ障壁を有す
る半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すショットキバリアダイオ
ードの製造方法に使用する半導体基体の断面図
【図2】図1の半導体基体にTi薄層とAl層とを形成し
た状態を示す断面図
【図3】図2のTi薄層とAl層の素子周辺側をエッチン
グ除去した状態を示す断面図
【図4】図3のTi薄層を酸化した状態を示す断面図
【図5】図4に絶縁膜と接続用電極とを形成した状態を
示す断面図
【図6】本発明により製造したショットキバリアダイオ
ードの熱処理時間に対するバリアハイトの変化を示すグ
ラフ
【符号の説明】
(3)..n形領域、(4)..Ti薄層(第1の電極
層)、(5)..Al層(第2の電極層)、

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体領域との組み合わせによりショッ
    トキ障壁を生成できる金属を第1の真空度で前記半導体
    領域の主面に真空蒸着して第1の電極層を形成する工程
    と、 前記半導体領域との組み合わせによりショットキ障壁を
    生成できる金属を前記第1の電極層の上に真空蒸着して
    第2の電極層を形成する工程とを含み、 前記半導体領域、前記第1の電極層及び前記第2の電極
    層との組み合わせにより生成されるショットキ障壁のバ
    リアハイトの高さを前記第1の真空度を調整することに
    より決定することを特徴とするショットキ障壁を有する
    半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体領域との組み合わせによりショッ
    トキ障壁を生成できる金属を第1の蒸着速度で前記半導
    体領域の主面に真空蒸着して第1の電極層を形成する工
    程と、 前記半導体領域との組み合わせによりショットキ障壁を
    生成できる金属を前記第1の電極層の上に第2の蒸着速
    度で真空蒸着して第2の電極層を形成する工程とを含
    み、 前記半導体領域、前記第1の電極層及び前記第2の電極
    層との組み合わせにより生成されるショットキ障壁のバ
    リアハイトの高さを前記第1の蒸着速度を調整すること
    により決定することを特徴とするショットキ障壁を有す
    る半導体装置の製造方法。
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