JPH07273316A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH07273316A
JPH07273316A JP6075594A JP6075594A JPH07273316A JP H07273316 A JPH07273316 A JP H07273316A JP 6075594 A JP6075594 A JP 6075594A JP 6075594 A JP6075594 A JP 6075594A JP H07273316 A JPH07273316 A JP H07273316A
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JP
Japan
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layer
metal layer
electrode
ohmic
ohmic contact
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6075594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuya Takaya
卓哉 孝谷
Koichi Hoshino
浩一 星野
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07273316A publication Critical patent/JPH07273316A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent indium from diffusing to a second electrode layer and prevent a deterioration of morphology on a surface of the second electrode layer by a method wherein a high melting point metal layer of which a melting point is more than that of platinum is provided between a first metal layer and a second metal layer. CONSTITUTION:In an ohmic electrode structure to an n<+>-type InGaAs ohmic contact layer 17 being a III-V compound semiconductor layer, this is that a Pt layer 22 is inserted into a laminated structure of AuGe-NiAu. thereby, it is possible to prevent In in the n<+>-type InGaAs ohmic contact layer 17 from diffusing excessively to an electrode surface by an alloying heat treatment, and segregation of In of an electrode surface and unequalization of alloying can be reduced. Accordingly, the morphology of the electrode surface becomes excellent, and also as sheet resistance and contact resistance of the ohmic electrode are stabilized, it is possible to enhance element performance and reliability.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、オーミック電極構造を
有する半導体装置に係るものであり、特に、III族元
素としてインジウム(In)を組成に含むIII−V族
の化合物半導体上にオーミック電極を有する半導体装置
に関するものである。そして、その具体的な用途として
は、例えば高電子移動度電界効果トランジスタ(HEM
T)や、ミリ波モノリシックIC(MMIC)等があ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having an ohmic electrode structure, and in particular, an ohmic electrode is formed on a III-V group compound semiconductor containing indium (In) as a III group element in its composition. The present invention relates to a semiconductor device having the same. As a specific application thereof, for example, a high electron mobility field effect transistor (HEM) is used.
T), a millimeter wave monolithic IC (MMIC), and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来III族元素としてインジウム(I
n)を含むIII−V族またはIII−V族混晶の化合
物半導体層へのオーミック電極の形成方法は、オーミッ
ク電極材料としてAuGe−Ni−Au、AuGe−A
uまたはAuGe−Niの3層または2層構造を用い、
オーミック電極被着後に合金化熱処理をおこなってい
る。(ここで、III−V族混晶の化合物半導体とは、
InGaAsやInAlAs等のようにIII族部分が
2元素以上の化合物であり、例えばInGaAsはIn
AsとGaAsの2種類のIII−V族化合物半導体の
混晶である。)InGaAs n型半導体層へのオーミ
ック電極形成方法に関して、例えば特開昭62−194
671号公報に開示されたように、オーミック電極材料
としてAuGe−Niを用い、各々の膜厚を300Åか
ら900Å、100Åから225Åの膜厚範囲にして電
極材料被着後に合金化熱処理を行う方法がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, indium (I
The method for forming the ohmic electrode on the compound semiconductor layer of the III-V group or the III-V group mixed crystal containing n) includes AuGe-Ni-Au and AuGe-A as the ohmic electrode material.
using a three-layer or two-layer structure of u or AuGe-Ni,
Alloying heat treatment is performed after the ohmic electrode deposition. (Here, the compound semiconductor of the III-V group mixed crystal is
A group III portion is a compound having two or more elements such as InGaAs and InAlAs. For example, InGaAs is In
It is a mixed crystal of two III-V group compound semiconductors of As and GaAs. ) Regarding a method of forming an ohmic electrode on an InGaAs n-type semiconductor layer, see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-194.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 671), there is a method in which AuGe-Ni is used as an ohmic electrode material, and the film thickness of each film is in the range of 300Å to 900Å and 100Å to 225Å, and an alloying heat treatment is performed after the electrode material is deposited. is there.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記公報
の方法では、オーミック接合は得られるものの合金化熱
処理によりInGaAs n型半導体層のインジウム
(In)がオーミック電極最表面まで拡散し偏析してし
まい、電極表面のモホロジー(表面の粗さ)の悪化やシ
ート抵抗のばらつきが大きくなるという問題がある。
However, in the method disclosed in the above publication, although an ohmic junction is obtained, the alloying heat treatment causes indium (In) in the InGaAs n-type semiconductor layer to diffuse to the outermost surface of the ohmic electrode and segregate. There are problems that the morphology of the surface (roughness of the surface) is deteriorated and the variation of the sheet resistance is increased.

【0004】また、インジウム(In)の偏析による電
極表面のモホロジー悪化に関しては、オーミック電極上
に例えば電子ビーム蒸着法やメッキ法により上層配線や
金(Au)のボンディングパッドを形成する際、インジ
ウム(In)のような融点の低い金属がオーミック電極
とボンディングパッドの間に存在すると、上層配線やボ
ンディングパッドの剥がれ等、信頼性が低下するという
問題もある。
Regarding the deterioration of the morphology of the electrode surface due to the segregation of indium (In), when the upper layer wiring or the bonding pad of gold (Au) is formed on the ohmic electrode by, for example, the electron beam evaporation method or the plating method, the indium (In) If a metal having a low melting point such as In) exists between the ohmic electrode and the bonding pad, there is a problem that reliability is deteriorated due to peeling of the upper wiring or the bonding pad.

【0005】本発明は上記問題に鑑みたものであり、そ
の目的は、III族元素としてインジウム(In)を含
むIII−V族の化合物半導体層へのオーミック電極構
造において、第1にインジウム(In)の電極表面への
拡散を抑えて電極表面のモホロジー悪化を防止しかつシ
ート抵抗の安定したオーミック電極構造を得ること、ま
た第2に上層配線やボンディングパッド等の剥がれを防
止することである。
The present invention has been made in view of the above problems. An object of the present invention is to provide an ohmic electrode structure for a III-V group compound semiconductor layer containing indium (In) as a III group element. 2) to prevent the deterioration of the morphology of the electrode surface and to obtain an ohmic electrode structure with a stable sheet resistance, and secondly to prevent the upper layer wiring, the bonding pad and the like from peeling off.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に構成された請求項1記載の半導体装置は、半導体基板
上に形成され、III族元素としてインジウム(In)
を組成に含むIII−V族の化合物半導体層と、前記化
合物半導体層上に形成され、前記化合物半導体層との間
でオーミック接合する第1の金属層と、前記第1の金属
層上に形成され、低抵抗の金属からなる第2の金属層と
を有する半導体装置において、前記第1の金属層と第2
の金属層との間に、融点が白金(Pt)の融点以上であ
る高融点金属層を備えたことを特徴としている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, which is formed on a semiconductor substrate and contains indium (In) as a group III element.
And a first metal layer which is formed on the compound semiconductor layer and has an ohmic junction between the compound semiconductor layer and a compound semiconductor layer of the group III-V containing in the composition, and formed on the first metal layer. And a second metal layer made of a low-resistance metal, the first metal layer and the second metal layer
And a high melting point metal layer having a melting point not lower than that of platinum (Pt).

【0007】また、上記課題を解決するために構成され
た請求項2記載の半導体装置は、半導体基板上に形成さ
れ、多数キャリアを走行させるチャネル層と、前記チャ
ネル層上に形成された電子を供給するドープ層と、前記
ドープ層上に形成されたゲートコンタクト層と、前記ゲ
ートコンタクト層上の一部に形成されたInを組成に含
むオーミックコンタクト層と、前記オーミックコンタク
ト層上の一部に形成され、前記オーミックコンタクト層
との間でオーミック接合するオーミック電極と、前記ゲ
ートコンタクト層上の一部に形成されるとともに前記ゲ
ートコンタクト層との間でショットキー接合するゲート
電極とを有する半導体装置において、前記オーミック電
極は第1の金属層と高融点金属層と第2の電極層とを有
し、前記第1の金属層は前記オーミックコンタクト層上
に形成されて前記オーミックコンタクト層との間でオー
ミック接合し、前記高融点金属層は、前記第1の金属層
上に形成され、白金(Pt)の融点以上の融点を有する
金属層から成り、前記第2の金属層は、前記高融点金属
層上に形成され、低抵抗の金属から成ることを特徴とし
ている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a channel layer formed on a semiconductor substrate for allowing majority carriers to travel, and electrons formed on the channel layer. A dope layer to be supplied, a gate contact layer formed on the doped layer, an ohmic contact layer containing In in the composition formed on a part of the gate contact layer, and a part on the ohmic contact layer. A semiconductor device having an ohmic electrode formed and forming an ohmic contact with the ohmic contact layer, and a gate electrode formed on a portion of the gate contact layer and forming a Schottky contact with the gate contact layer. The ohmic electrode has a first metal layer, a refractory metal layer, and a second electrode layer. A layer is formed on the ohmic contact layer and makes ohmic contact with the ohmic contact layer, and the refractory metal layer is formed on the first metal layer and has a melting point equal to or higher than the melting point of platinum (Pt). The second metal layer is formed on the refractory metal layer and is made of a metal having a low resistance.

【0008】また、上記課題を解決するために構成され
た請求項3記載の半導体装置は、半導体基板上に形成さ
れ、多数キャリアを走行させるチャネル層と、前記チャ
ネル層上に形成された電子を供給するドープ層と、前記
ドープ層上に形成されたゲートコンタクト層と、前記ゲ
ートコンタクト層上の一部に形成されたInを組成に含
むオーミックコンタクト層と、前記オーミックコンタク
ト層上の一部に形成され、前記オーミックコンタクト層
との間でオーミック接合する二つのオーミック電極と、
前記半導体基板,前記チャネル層,前記ドープ層,前記
ゲートコンタクト層,前記オーミックコンタクト層,及
び前記オーミック電極と電気的に接続される下層電極
と、前記下層電極上に形成された上部電極と、前記ゲー
トコンタクト層上の一部に形成されるとともに前記ゲー
トコンタクト層との間でショットキー接合するゲート電
極とを有する半導体装置において、前記オーミック電極
及び前記下層電極は、前記オーミックコンタクト層との
間でオーミック接合する第1の金属層と、前記第1の金
属層上に形成され、融点が白金(Pt)の融点以上であ
る高融点金属層と、前記高融点金属層上に形成され、低
抵抗の金属からなる第2の金属層とを備えることを特徴
としている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a channel layer formed on a semiconductor substrate for allowing majority carriers to travel, and electrons formed on the channel layer. A dope layer to be supplied, a gate contact layer formed on the doped layer, an ohmic contact layer containing In in the composition formed on a part of the gate contact layer, and a part on the ohmic contact layer. Two ohmic electrodes formed and forming an ohmic contact with the ohmic contact layer,
A lower layer electrode electrically connected to the semiconductor substrate, the channel layer, the doped layer, the gate contact layer, the ohmic contact layer, and the ohmic electrode; an upper electrode formed on the lower layer electrode; In a semiconductor device having a gate electrode formed on a part of a gate contact layer and forming a Schottky junction with the gate contact layer, the ohmic electrode and the lower electrode are formed between the ohmic contact layer and the ohmic contact layer. A first metal layer that makes ohmic contact, a high-melting point metal layer formed on the first metal layer and having a melting point equal to or higher than the melting point of platinum (Pt), and formed on the high-melting point metal layer to have a low resistance. And a second metal layer made of the above metal.

【0009】ここで請求項1乃至請求項3記載の半導体
装置において、前記第1の金属層はゲルマニウム金(A
uGe)を有し、前記第2の金属層は金(Au)を有し
ていても良い。また、前記高融点金属層は、その融点が
1769℃以上であることが好ましい。そして、その構
成は白金(Pt)の層を有していても良いし、モリブテ
ン(Mo)の層を有していても良いし、更にタングステ
ン(W)の層を有していても良い。
In the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, the first metal layer is germanium gold (A).
uGe) and the second metal layer may include gold (Au). The melting point of the high melting point metal layer is preferably 1769 ° C. or higher. The structure may have a platinum (Pt) layer, a molybdenum (Mo) layer, or a tungsten (W) layer.

【0010】なお、本発明におけるIII−V族の化合
物半導体とは、InP等の二つの元素から成るIII−
V族化合物半導体だけでなく、例えばInX Ga1-X
s,InY Al1-Y As(但し、0<X<1,0<Y<
1)等の三つもしくは四つ以上の元素から成る、いわゆ
るIII−V族混晶化合物半導体も含むものとする。
The III-V group compound semiconductor in the present invention is a III-compound composed of two elements such as InP.
Not only Group V compound semiconductors but also, for example, In X Ga 1-X A
s, In Y Al 1-Y As (where 0 <X <1, 0 <Y <
It also includes a so-called III-V mixed crystal compound semiconductor composed of three or four or more elements such as 1).

【0011】[0011]

【作用】上記構成の第1,第2発明によれば、製造時
に、インジウム(In)を組成に含むIII−V族の化
合物半導体層側から第1の金属層側に通過して拡散する
インジウム(In)を、融点が白金(Pt)の融点以上
である高融点金属層がせき止める。これにより、高融点
金属層はインジウム(In)が第2の電極層に拡散する
ことを防止し、第2の電極層表面のモホロジー悪化を防
止する。そして、シート抵抗の安定したオーミック電極
構造を得る。
According to the first and second aspects of the invention, the indium diffuses from the III-V group compound semiconductor layer side containing indium (In) into the first metal layer side during the manufacturing process. The refractory metal layer having a melting point equal to or higher than that of platinum (Pt) blocks (In). As a result, the refractory metal layer prevents indium (In) from diffusing into the second electrode layer and prevents the morphology of the surface of the second electrode layer from deteriorating. Then, an ohmic electrode structure with stable sheet resistance is obtained.

【0012】上記構成の第3発明によれば、製造時に、
インジウム(In)を組成に含むIII−V族の化合物
半導体層側から第1の金属層側に通過して拡散するイン
ジウム(In)を、融点が白金(Pt)の融点以上であ
る高融点金属層がせき止める。これにより、高融点金属
層はインジウム(In)が第2の電極層に拡散すること
を防止し、第2の電極層表面のモホロジー悪化を防止す
る。これによりシート抵抗の安定したオーミック電極構
造を得るとともに上層配線やボンディングパッドの剥が
れ等を防止する。
According to the third invention having the above-mentioned structure, at the time of manufacturing,
A refractory metal whose melting point is equal to or higher than that of platinum (Pt) for indium (In) that passes through and diffuses from the III-V group compound semiconductor layer side containing indium (In) to the first metal layer side. The layer dams. As a result, the refractory metal layer prevents indium (In) from diffusing into the second electrode layer and prevents the morphology of the surface of the second electrode layer from deteriorating. As a result, an ohmic electrode structure with a stable sheet resistance is obtained and peeling of the upper layer wiring and bonding pad is prevented.

【0013】[0013]

【発明の効果】上記構成の第1,第2発明によれば、高
融点金属層がインジウム(In)が第2の電極層に拡散
することを防止し、第2の電極層表面のモホロジー悪化
を防止できるため、シート抵抗の安定したオーミック電
極構造を得ることができる。上記構成の第3発明によれ
ば、高融点金属層がインジウム(In)が第2の電極層
に拡散することを防止し、第2の電極層表面のモホロジ
ー悪化を防止できるため、シート抵抗の安定したオーミ
ック電極構造を得るとともに上層配線やボンディングパ
ッドの剥がれ等を防止できる。
According to the first and second aspects of the present invention, the refractory metal layer prevents indium (In) from diffusing into the second electrode layer and deteriorates the morphology of the surface of the second electrode layer. Since this can be prevented, an ohmic electrode structure with a stable sheet resistance can be obtained. According to the third aspect of the present invention, the refractory metal layer can prevent indium (In) from diffusing into the second electrode layer, and can prevent deterioration of the morphology of the surface of the second electrode layer. It is possible to obtain a stable ohmic electrode structure and prevent peeling of the upper wiring and the bonding pad.

【0014】[0014]

【実施例】【Example】

(第1実施例)第1の実施例は本発明を高電子移動度電
界効果トランジスタ(以下、HEMT)に適用した場合
を具体的に説明する。図1は本発明の一実施例による構
成を示した断面図であり、図2はそれをHEMTの電極
に応用した場合の断面図である。
(First Embodiment) The first embodiment specifically describes a case where the present invention is applied to a high electron mobility field effect transistor (hereinafter, HEMT). FIG. 1 is a sectional view showing a structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view when it is applied to an electrode of a HEMT.

【0015】先ず図2において、InP基板11上に厚
さ1000Åのi型InAlAsバッファ層12を介し
て厚さ200Åのi型InGaAsチャネル層13が形
成されている。また、このi型InGaAsチャネル層
13上には、厚さ50Åのi型InAlAsスペーサ層
14を介して、厚さ150Åのn+ 型InAlAsドー
プ層15が形成されている。さらに、このn+ 型InA
lAsドープ層15上には厚さ100Åのi型InAl
Asゲートコンタクト層16を介して厚さ100Åのn
+ 型InGaAsオーミックコンタクト層17が形成さ
れている。
First, in FIG. 2, an i-type InGaAs channel layer 13 having a thickness of 200Å is formed on an InP substrate 11 via an i-type InAlAs buffer layer 12 having a thickness of 1000Å. Further, on the i-type InGaAs channel layer 13, an n + -type InAlAs doped layer 15 having a thickness of 150 Å is formed via an i-type InAlAs spacer layer 14 having a thickness of 50 Å. Furthermore, this n + type InA
A 100 Å thick i-type InAl layer is formed on the lAs-doped layer 15.
N with a thickness of 100Å through the As gate contact layer 16
A + type InGaAs ohmic contact layer 17 is formed.

【0016】ここで本実施例において、InP基板1
1,i型InAlAsバッファ層12,i型InGaA
sチャネル層13,i型InAlAsスペーサ層14,
+ 型InAlAsドープ層15,i型InAlAsゲ
ートコンタクト層16が半導体基板に相当し、n+ 型I
nGaAsオーミックコンタクト層17がIII−V族
の化合物半導体層に相当する。
Here, in this embodiment, the InP substrate 1 is used.
1, i-type InAlAs buffer layer 12, i-type InGaA
s channel layer 13, i-type InAlAs spacer layer 14,
The n + type InAlAs doped layer 15 and the i type InAlAs gate contact layer 16 correspond to the semiconductor substrate, and the n + type I
The nGaAs ohmic contact layer 17 corresponds to a III-V group compound semiconductor layer.

【0017】このn+ 型InGaAsオーミックコンタ
クト層17上に例えば電子ビーム蒸着法でオーミック電
極18を被着する。このオーミック電極は、図1に示す
ように、n+ 型InGaAsオーミックコンタクト層1
7側から順にAuGe層20を600Å、Ni層21を
200Å、Pt層22を700Å、Au層23を100
0Å被着することにより構成される。その後例えば36
0℃で2分間の合金化熱処理を行いオーミック接合を得
る。さらにn+ 型InGaAsオーミックコンタクト層
17をリセスエッチングした後i型InAlAsゲート
コンタクト層16上にTi−Pt−Auの各々の膜厚が
1000Å、500Å、3000Åのゲート電極19を
例えば電子ビーム蒸着法で被着する。
An ohmic electrode 18 is deposited on the n + type InGaAs ohmic contact layer 17 by, for example, an electron beam evaporation method. This ohmic electrode is, as shown in FIG. 1, an n + type InGaAs ohmic contact layer 1
The AuGe layer 20 is 600 Å, the Ni layer 21 is 200 Å, the Pt layer 22 is 700 Å, and the Au layer 23 is 100
0 Å It is composed by wearing. Then, for example, 36
An alloying heat treatment is performed at 0 ° C. for 2 minutes to obtain an ohmic junction. Further, after recess etching the n + type InGaAs ohmic contact layer 17, the gate electrodes 19 having a thickness of 1000 Å, 500 Å and 3000 Å of Ti-Pt-Au are formed on the i-type InAlAs gate contact layer 16 by electron beam evaporation, for example. Put on.

【0018】このように構成された本実施例によれば、
III−V族の化合物半導体層であるn+ 型InGaA
sオーミックコンタクト層17へのオーミック電極構造
において、AuGe−Ni−Auの積層構造にPt層2
2を挿入したオーミック電極構造とすることにより、合
金化熱処理によってn+ 型InGaAsオーミックコン
タクト層17中のInが電極表面へ過度に拡散すること
を防止でき、電極表面のInの偏析及び合金化の不均一
化を低減できる。したがって電極表面のモホロジーが良
好となり、かつオーミック電極のシート抵抗やコンタク
ト抵抗が安定するため、素子性能及び信頼性を向上する
ことができる。
According to the present embodiment thus constructed,
N + type InGaA which is a III-V group compound semiconductor layer
In the ohmic electrode structure for the s ohmic contact layer 17, the Pt layer 2 is formed in the layered structure of AuGe—Ni—Au.
With the ohmic electrode structure in which 2 is inserted, In in the n + type InGaAs ohmic contact layer 17 can be prevented from excessively diffusing to the electrode surface by the alloying heat treatment, and segregation and alloying of In on the electrode surface can be prevented. Non-uniformity can be reduced. Therefore, the morphology of the electrode surface is improved, and the sheet resistance and contact resistance of the ohmic electrode are stabilized, so that the device performance and reliability can be improved.

【0019】なお、Pt層22の膜厚は300Å〜10
00Åが望ましい。そして、高融点金属層はPt層に限
られたわけではなく、Ptの融点(1769℃)よりも
高い融点の金属の層であるならばどのようなものでも良
い。例えば、この他にMo層,W層等を用いてもよく、
またその構成も単層膜または多層膜としても良い。 (第2実施例)第2の実施例は本発明をHEMTを用い
たミリ波モノリシックIC(以下、MMIC)に配線と
して適用した場合を具体的に説明する。図3は本発明の
一実施例によるHEMTを用いたMMICの一部断面図
である。
The thickness of the Pt layer 22 is 300Å-10.
00Å is desirable. The refractory metal layer is not limited to the Pt layer, but may be any layer as long as it has a melting point higher than that of Pt (1769 ° C.). For example, in addition to this, a Mo layer, a W layer, or the like may be used,
Further, the structure may be a single layer film or a multilayer film. (Second Embodiment) The second embodiment specifically describes a case where the present invention is applied to a millimeter wave monolithic IC (hereinafter, MMIC) using HEMT as a wiring. FIG. 3 is a partial sectional view of an MMIC using a HEMT according to an embodiment of the present invention.

【0020】第1の実施例で用いた膜構造の基板をメサ
エッチングにより素子間分離を行う。その後、n+ 型I
nGaAsオーミックコンタクト層17及びメサ側壁及
びInP基板11上に例えば電子ビーム蒸着法により、
オーム性電極18及び下層配線24(下層電極に相当)
としてAuGe−Ni−Pt−Auを各々の膜厚を60
0Å、200Å、700Å、1000Å被着する。その
後例えば360℃で2分間の合金化熱処理を行いオーミ
ック接合を得る。さらにゲート電極19の形成後に、例
えばメッキ法により膜厚2μm(20000Å)のAu
を上層配線25(上層電極に相当)として形成する。
The substrate having the film structure used in the first embodiment is separated by elements by mesa etching. After that, n + type I
On the nGaAs ohmic contact layer 17, the mesa side wall and the InP substrate 11, for example, by an electron beam evaporation method,
Ohmic electrode 18 and lower layer wiring 24 (corresponding to lower layer electrode)
As AuGe-Ni-Pt-Au with a film thickness of 60
0Å, 200Å, 700Å, 1000Å After that, for example, an alloying heat treatment is performed at 360 ° C. for 2 minutes to obtain an ohmic junction. Further, after the gate electrode 19 is formed, the Au film having a film thickness of 2 μm (20,000 Å) is formed by, for example, a plating method.
Are formed as the upper layer wiring 25 (corresponding to the upper layer electrode).

【0021】オーミック電極を下層配線24として用い
ることにより工程数の低減及び下層配線24とInP基
板11の密着性を向上することができる。更に本実施例
によればIII−V族の化合物半導体層であるn+ 型I
nGaAsオーミックコンタクト層17へのオーミック
電極構造において、AuGe−Ni−Auの積層構造に
Pt層22を挿入したオーミック電極構造とすることに
より、合金化熱処理によってn+ 型InGaAsオーミ
ックコンタクト層17中のInが電極表面へ過度に拡散
することを防止でき、電極表面のInの偏析及び合金化
の不均一化を低減できる。したがって電極表面のモホロ
ジーが良好となり、かつオーミック電極のシート抵抗や
コンタクト抵抗が安定するため、MMICの性能及び信
頼性を向上することができる。また、Pt層22の効果
によりInの表面への偏析が防止され、熱的に安定で表
面モホロジーの良好な下層配線が得られるため、上層配
線25の下層配線24からの剥がれを防止することがで
きる。
By using the ohmic electrode as the lower layer wiring 24, the number of steps can be reduced and the adhesion between the lower layer wiring 24 and the InP substrate 11 can be improved. Further, according to this embodiment, an n + type I which is a III-V group compound semiconductor layer is used.
In the ohmic electrode structure to nGaAs the ohmic contact layer 17, AuGe-Ni-Au laminated structure of by the ohmic electrode structure of inserting the Pt layer 22, an In in the n + -type InGaAs ohmic contact layer 17 by alloying heat treatment Can be prevented from excessively diffusing to the electrode surface, and segregation of In on the electrode surface and non-uniform alloying can be reduced. Therefore, the morphology of the electrode surface becomes good, and the sheet resistance and contact resistance of the ohmic electrode become stable, so that the performance and reliability of the MMIC can be improved. In addition, segregation of In on the surface is prevented by the effect of the Pt layer 22, and a lower layer wiring that is thermally stable and has a good surface morphology can be obtained. Therefore, peeling from the lower layer wiring 24 of the upper layer wiring 25 can be prevented. it can.

【0022】なお、本発明をゲート電極形成時の電子ビ
ーム露光に用いるアライメントマークに適用すること
で、ゲート電極形成の生産性を向上させることができ
る。以下にこの手順を簡単に説明する。先ず第2の実施
例で用いたメサエッチングされたInP基板上にAuG
e20−Ni21−Pt22−Au23を各々の膜厚を
600Å、200Å、700Å、1000Å被着しアラ
イメントマークを形成する。この後、オーミック電極の
合金化熱処理の工程により360℃の熱にさらされるこ
とになるが、本発明によればPt層22の効果によりア
ライメントマーク表面のモホロジーか良好であるため、
電子ビーム露光の際の位置合わせ精度が向上する。なお
この場合、電子ビーム露光に用いるアライメントマーク
や、投影露光法に用いるアライメントマークに適用でき
る。
By applying the present invention to an alignment mark used for electron beam exposure when forming a gate electrode, the productivity of forming the gate electrode can be improved. This procedure will be briefly described below. First, AuG was formed on the mesa-etched InP substrate used in the second embodiment.
e20-Ni21-Pt22-Au23 is applied to each film thickness of 600Å, 200Å, 700Å, 1000Å to form an alignment mark. After that, it is exposed to heat of 360 ° C. in the step of alloying heat treatment of the ohmic electrode. However, according to the present invention, the morphology of the alignment mark surface is good due to the effect of the Pt layer 22,
Positioning accuracy during electron beam exposure is improved. In this case, it can be applied to an alignment mark used for electron beam exposure or an alignment mark used for a projection exposure method.

【0023】また、第1乃至第2実施例においてはオー
ミック電極18の第3層としてPt層22の単層膜を用
いているが、その代わりにMo、Wの単層膜またはM
o、W、Ptを含んだ多層膜を用いてもよい。更に、第
1及び第2実施例ではHEMT及びHEMTを用いたM
MICを例に取り説明したが、III族元素としてIn
を含むIII−V族のn型化合物半導体を用いたダイオ
ードやホール素子等にも適用できる。
Further, in the first and second embodiments, the single layer film of the Pt layer 22 is used as the third layer of the ohmic electrode 18, but instead of this, a single layer film of Mo or W or M is used.
You may use the multilayer film containing o, W, and Pt. Furthermore, in the first and second embodiments, HEMT and M using HEMT are used.
Although the explanation has been given by taking MIC as an example, In
It can also be applied to a diode, a Hall element, or the like using an III-V group n-type compound semiconductor containing

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による構成を示す断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明をHEMTに応用した場合の断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view when the present invention is applied to HEMT.

【図3】図3は本発明の第2の実施例によるMMICの
一部断面図である。
FIG. 3 is a partial sectional view of an MMIC according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 SI型InP基板 12 i型InAlAsバッファ層 13 i型InGaAsチャネル層 14 i型InAlAsスペーサ層 15 n+ 型InAlAsドープ層 16 i型InAlAsゲートコンタクト層 17 n+ 型InGaAsオーミックコンタクト層 18 オーミック電極 19 ゲート電極 20 AuGe層 21 Ni層 22 Pt層 23 Au層 24 下層配線 25 上層配線11 SI type InP substrate 12 i type InAlAs buffer layer 13 i type InGaAs channel layer 14 i type InAlAs spacer layer 15 n + type InAlAs doped layer 16 i type InAlAs gate contact layer 17 n + type InGaAs ohmic contact layer 18 ohmic electrode 19 gate Electrode 20 AuGe layer 21 Ni layer 22 Pt layer 23 Au layer 24 Lower layer wiring 25 Upper layer wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/43 H01L 29/46 G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 29/43 H01L 29/46 G

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成され、III族元素
としてインジウム(In)を組成に含むIII−V族の
化合物半導体層と、 前記化合物半導体層上に形成され、前記化合物半導体層
との間でオーミック接合する第1の金属層と、 前記第1の金属層上に形成され、低抵抗の金属からなる
第2の金属層とを有する半導体装置において、 前記第1の金属層と第2の金属層との間に、融点が白金
(Pt)の融点以上である高融点金属層を備えたことを
特徴とする半導体装置。
1. Between a compound semiconductor layer of a III-V group formed on a semiconductor substrate and containing indium (In) as a group III element in a composition, and the compound semiconductor layer formed on the compound semiconductor layer. In a semiconductor device having a first metal layer that makes ohmic contact with the first metal layer and a second metal layer that is formed on the first metal layer and is made of a low-resistance metal. A semiconductor device comprising a refractory metal layer having a melting point not lower than that of platinum (Pt) between the metal layer and the metal layer.
【請求項2】 半導体基板上に形成され、多数キャリア
を走行させるチャネル層と、 前記チャネル層上に形成された電子を供給するドープ層
と、 前記ドープ層上に形成されたゲートコンタクト層と、 前記ゲートコンタクト層上の一部に形成されたInを組
成に含むオーミックコンタクト層と、 前記オーミックコンタクト層上の一部に形成され、前記
オーミックコンタクト層との間でオーミック接合するオ
ーミック電極と、 前記ゲートコンタクト層上の一部に形成されるとともに
前記ゲートコンタクト層との間でショットキー接合する
ゲート電極とを有する半導体装置において、前記オーミ
ック電極は第1の金属層と高融点金属層と第2の金属層
とを有し、 前記第1の金属層は前記オーミックコンタクト層上に形
成されて前記オーミックコンタクト層との間でオーミッ
ク接合し、 前記高融点金属層は、前記第1の金属層上に形成され、
白金(Pt)の融点以上の融点を有する金属層から成
り、 前記第2の金属層は、前記高融点金属層上に形成され、
低抵抗の金属から成ることを特徴とする半導体装置。
2. A channel layer formed on a semiconductor substrate for allowing majority carriers to travel, a doped layer for supplying electrons formed on the channel layer, and a gate contact layer formed on the doped layer. An ohmic contact layer containing In in a composition formed on a part of the gate contact layer; an ohmic electrode formed on a part of the ohmic contact layer and forming an ohmic contact with the ohmic contact layer; In a semiconductor device having a gate electrode formed on a part of a gate contact layer and forming a Schottky junction with the gate contact layer, the ohmic electrode includes a first metal layer, a refractory metal layer, and a second metal layer. And a first metal layer formed on the ohmic contact layer to form the ohmic contact layer. Ohmic junction is formed between the tact layer, the refractory metal layer is formed on the first metal layer,
A metal layer having a melting point equal to or higher than that of platinum (Pt), the second metal layer is formed on the refractory metal layer,
A semiconductor device comprising a low-resistance metal.
【請求項3】 半導体基板上に形成され、多数キャリア
を走行させるチャネル層と、 前記チャネル層上に形成された電子を供給するドープ層
と、 前記ドープ層上に形成されたゲートコンタクト層と、 前記ゲートコンタクト層上の一部に形成されたInを組
成に含むオーミックコンタクト層と、 前記オーミックコンタクト層上の一部に形成され、前記
オーミックコンタクト層との間でオーミック接合するオ
ーミック電極と、 前記半導体基板,前記チャネル層,前記ドープ層,前記
ゲートコンタクト層,前記オーミックコンタクト層,及
び前記オーミック電極と電気的に接続される下層電極
と、 前記下層電極上に形成された上部電極と、 前記ゲートコンタクト層上の一部に形成されるとともに
前記ゲートコンタクト層との間でショットキー接合する
ゲート電極とを有する半導体装置において、前記オーミ
ック電極及び前記下層電極は、 前記オーミックコンタクト層との間でオーミック接合す
る第1の金属層と、 前記第1の金属層上に形成され、融点が白金(Pt)の
融点以上である高融点金属層と、 前記高融点金属層上に形成され、低抵抗の金属からなる
第2の金属層とを備えることを特徴とする半導体装置。
3. A channel layer formed on a semiconductor substrate for allowing majority carriers to travel, a doped layer for supplying electrons formed on the channel layer, and a gate contact layer formed on the doped layer. An ohmic contact layer containing In in a composition formed on a part of the gate contact layer; an ohmic electrode formed on a part of the ohmic contact layer and forming an ohmic contact with the ohmic contact layer; A semiconductor substrate, the channel layer, the doped layer, the gate contact layer, the ohmic contact layer, and a lower layer electrode electrically connected to the ohmic electrode, an upper electrode formed on the lower layer electrode, and the gate It is formed on a part of the contact layer and has a Schottky contact with the gate contact layer. In the semiconductor device having a gate electrode, the ohmic electrode and the lower electrode are formed on the first metal layer that makes an ohmic contact with the ohmic contact layer, and have a melting point. A semiconductor device comprising: a high melting point metal layer having a melting point of platinum (Pt) or higher; and a second metal layer formed on the high melting point metal layer and made of a low resistance metal.
【請求項4】 前記第1の金属層はゲルマニウム金(A
uGe)を有し、前記第2の金属層は金(Au)を有す
ることを特徴とする請求項1乃至請求項3記載の半導体
装置。
4. The germanium gold (A) is used as the first metal layer.
4. The semiconductor device according to claim 1, further comprising uGe), and the second metal layer includes gold (Au).
【請求項5】 前記高融点金属層の融点は、1769℃
以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項4記載
の半導体装置。
5. The melting point of the refractory metal layer is 1769 ° C.
It is above, The semiconductor device of Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned.
【請求項6】 前記高融点金属層は、白金(Pt)の層
を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5記載の
半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the refractory metal layer includes a platinum (Pt) layer.
【請求項7】 前記高融点金属層は、モリブテン(M
o)の層を有することを特徴とする請求項1乃至請求項
6記載の半導体装置。
7. The refractory metal layer is molybdenum (M).
7. The semiconductor device according to claim 1, which has a layer of o).
【請求項8】 前記高融点金属層は、タングステン
(W)の層を有することを特徴とする請求項1乃至請求
項7記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the refractory metal layer includes a tungsten (W) layer.
JP6075594A 1994-03-30 1994-03-30 Semiconductor device Withdrawn JPH07273316A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100452303C (en) * 2005-05-24 2009-01-14 中国科学院微电子研究所 Metal alloy system suitable for ohmic contacting of high speed gallium-arsenide base device
JP4865130B2 (en) * 1999-02-18 2012-02-01 古河電気工業株式会社 Electrode for semiconductor device and manufacturing method thereof

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