JPH10335259A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Abstract
にそれぞれ異なる電極を被着しなければならず、またボ
ンディングワイヤの接合不良が生じるという問題があっ
た。 【解決手段】 半導体基板若しくは半導体層1上に、複
数の金属材料を順次積層した電極を有する半導体装置で
あって、前記電極がクロム2、金ゲルマニウム3、クロ
ム4、及び金5を順次積層した構造にした。
Description
の製造方法に関し、特に化合物半導体を用いた発光ダイ
オードアレイなどの半導体装置およびその製造方法に関
する。
来、ガリウム砒素(GaAs)などの化合物半導体を用
いた半導体装置においては、それぞれの導電型に応じた
材料から成る電極が使われていた。例えばp型ガリウム
砒素では、金クロム(AuCr)などから成る電極が用
いられ、n型ガリウム砒素では、金ゲルマニウム(Au
Ge)/ニッケル(Ni)、金(Au)/金ゲルマニウ
ム或いは金ゲルマニウムインジウム(AuGeIn)な
どから成る電極が用いられている。これは、それぞれの
導電型の半導体基板若しくは半導体層とのコンタクト抵
抗を小さくしてオーミックコンタクトが得られるように
考慮されたものである。
ような導電型によって構造が異なる電極を形成する場
合、電極材料の蒸着、マスク材料の塗布とパターニン
グ、電極材料のエッチングをそれぞれ二回行わなければ
ならず、製造工程が極めて煩雑になるという問題があっ
た。
板若しくは化合物半導体層とオーミックコンタクトを得
ようとする場合、ゲルマニウム(Ge)で電極を形成す
ればよいことが知られているが、電極材料中にゲルマニ
ウムを添加して熱処理をすると、電極材料のゲルマニウ
ムや半導体材料のガリウムが電極の表面に析出して電極
表面が柔らかくなると共に、このゲルマニウムやガリウ
ムの一部が酸化されてボンディングワイヤを構成する材
料の濡れ性がわるくなり、ボンディングワイヤの接合不
良が発生するという問題があった。
鑑みて発明されたものであり、導電型の異なる半導体領
域若しくは半導体層にそれぞれ異なる電極を形成しなけ
ればならないという従来装置の問題点を解消すると共
に、ボンディングワイヤの接合不良が生じるという従来
装置の問題点を解消した半導体装置およびその製造方法
を提供することを目的とする。
に、本発明に係る半導体装置によれば、半導体基板若し
くは半導体層上に、複数の金属材料を順次積層した電極
を有する半導体装置において、前記電極をクロム、金ゲ
ルマニウム、クロム、及び金を順次積層した構造にし
た。
前記上層側クロムの膜厚が100〜500Åであること
が望ましい。
ば、前記下層側クロムの膜厚が100〜600Åであ
り、前記金ゲルマニウムの膜厚が700Å以上であり、
前記金の膜厚が8000Å以上であり、前記電極全体の
膜厚が11500Å以上であることが望ましい。
ば、前記半導体基板若しくは半導体層がガリウム砒素、
インジウムガリウム砒素、若しくはインジウムアルミニ
ウムガリウム砒素から成ることが望ましい。
によれば、半導体基板若しくは半導体層上に、複数の金
属材料を順次積層して焼鈍する半導体装置の製造方法に
おいて、前記半導体基板若しくは半導体層上に、クロ
ム、金ゲルマニウム、クロム、及び金を順次積層した後
に、300〜350℃の温度で焼鈍する。
詳細に説明する。図1は、本発明に係る半導体装置の一
実施形態を示す図であり、1は半導体基板若しくは半導
体層、2は全体としての電極、3はクロムから成る層、
4は金ゲルマニウムから成る層、5はクロムから成る
層、6は金から成る層である。
ム砒素(GaAs)、インジウムガリウム砒素(InG
aAs)、若しくはインジウムアルミニウムガリウム砒
素(InAlGaAs)などの化合物半導体から成る。
半導体層を形成する基板としては、化合物半導体に限ら
ず、シリコン基板やサファイア基板などであってもよ
い。
ウム層4、上層側クロム層5、および金層6で構成され
る。下層側クロム層3は、半導体基板もしくは半導体層
1と電極2との密着性を向上させるために設ける。この
下層側クロム層3は、100Å以上の膜厚を有すること
が望ましく、半導体基板若しくは半導体層1と電極2と
のコンタクト抵抗(接触抵抗)、特にn型半導体層との
コンタクト抵抗を低減するために600Å以下にするこ
とが望ましい。100Å以下の厚みの場合、クロム層が
島状になって領域の全面には形成することが困難であ
る。この下層側クロム層3は、通常は300Å程度の厚
みに形成される。
は半導体層1とオーミックコンタクトをとるために設け
る。この金ゲルマニウム層4は、700Å以上でできる
だけ薄いことが望ましい。この金ゲルマニウム層4は、
オーミックコンタクト層として機能するものであり、膜
厚が700Å以下になるとオーミックコンタクトをとる
のが困難になる。一方、金ゲルマニウムは非常に高価な
合金であり、できるだけ薄い方が望ましい。通常は10
00Å程度の厚みに形成される。上述のような化合物半
導体基板若しくは化合物半導体層1とオーミック接合す
る機能を果たすのは、ゲルマニウムであるが、ゲルマニ
ウムだけの場合は、硬度が小さく、しかも融点が高いた
めに、金との合金を用いる。この場合、Au:88wt
%−Ge:12wt%のものなどを好適に用いることが
できる。
や半導体材料のガリウムが電極2の表面に析出すること
を防止するために設けるものであり、100〜500Å
の厚みに形成することが望ましい。この上層側クロム層
5の膜厚が100Å以下の場合、クロム層が島状になっ
て領域の全面には形成しにくく、ゲルマニウムやガリウ
ムの析出防止効果が充分でない。また、この上層側クロ
ム層5の膜厚が500Å以上になると、半導体基板若し
くは半導体層1とのコンタクト抵抗、特にn半導体との
コンタクト抵抗が大きくなる。この上層側クロム層5
は、通常は300Å程度の厚みに形成される。
と共に、ボンディングワイヤを接合するために設けるも
のであり、8000Å以上の厚みに形成することが望ま
しい。この金層6の厚みが8000Å以下の場合、電極
2全体の配線抵抗が大きくなり、例えば発光ダイオード
アレイのカソード電極などに用いた場合は、配線抵抗に
よる電圧降下で発光素子毎の発光強度にばらつきが発生
する。なお、この金層6は厚くても50000Å程度に
形成すれば充分であり、それ以上厚くしても相応の効果
はない。通常は8500Å程度の厚みに形成される。
た基板を1×10-6Torr以下に保持された高真空槽
内に設置して、クロム、金ゲルマニウム、および金を蒸
発源として、下層側クロム層3、金ゲルマニウム層4、
上層側クロム層5、および金層6を順次堆積させる。こ
の場合、蒸発源の蒸発方式としては、抵抗加熱法、電子
ビーム加熱法、レーザービーム加熱法、高周波加熱法、
フラッシュ蒸発法などのいずれでもよい。
ると共に、オーミックコンタクトを得るために、300
〜350℃の温度で焼鈍する。この温度が300℃以下
の場合、ゲルマニウムの拡散が不十分で半導体基板もし
くは半導体層1と電極2とのオーミックコンタクトが得
られず、350℃以上の場合、半導体材料のガリウムや
電極材料のゲルマニウムが電極2の表面に析出して、電
極2が軟化すると共に、ガリウムやゲルマニウムが酸化
されてボンディングワイヤの構成材料の濡れ性が悪くな
り、ボンディング性が低下する。
フ法で所定の電極形状にパターニングして完成する。
i)を2×1018atoms/cm-3含有したn型半導
体層と亜鉛(Zn)を1×1019atom・cm含有し
たp型半導体層を形成し、このn型半導体層とp型半導
体層に下層側クロム層3、金ゲルマニウム層4、および
金層6を600Å、8500Å、および8500Åの厚
みにそれぞれ形成すると共に、上層側クロム層5の厚み
を種々変更してコンタクト抵抗を測定した。なお、コン
タクト面積は200μm2 である。その結果を図2に示
す。図2から明らかなように、上層側クロム層5の膜厚
が480Åの場合、コンタクト抵抗はほぼ9Ω(n側)
と6Ω(p側)であったものが、上層側クロム層5の膜
厚が500Å以上になると、p側は4.5Ωでほぼ横ば
いであったものが、n側は28Ωとなり、上層側クロム
層5の膜厚が500Åを越えると急激にコンタクト抵抗
が大きくなることがわかった。したがって、上層側クロ
ム層5の膜厚は500Å以下であることが望ましい。
成すると共に、下層側クロム層3、金ゲルマニウム層
4、上層側クロム層5をそれぞれ300Å、1000
Å、300Åの厚みに形成すると共に、金層6の厚みを
種々変更して、電極2全体の厚みが図3に示す値になる
ように形成して電極2の配線抵抗を測定した。なお、電
極2の線幅は20μmで、長さは5.4mmである。こ
の線幅と長さは、600dpiの発光ダイオードを形成
する場合の一般的な値である。その結果を図3に示す。
8000Åの場合はその配線抵抗は67Ωで、1000
0Åの場合は58Ωで、11500Åの場合は50Ωに
なり、それ以上の膜厚になると変化がほぼなくなること
がわかった。したがって、600dpiの発光ダイオー
ドを形成する場合、電極2の膜厚は全体で11500Å
以上が望ましいことがわかった。
形成すると共に、下層側クロム層、金ゲルマニウム層
4、上層側クロム層5、および金層6をそれぞれ200
Å、1000Å、100Å、および10000Åの膜厚
に形成すると共に、焼鈍の温度を400℃×20分、3
50℃×20分、315℃×20分、300℃×20
分、285℃×20分に設定して、線径25μmの純金
細線から成るボンディングワイヤでボンディングを行っ
て、このワイヤーに引っ張り荷重をかけるボンディング
性試験を行った。
ときは、ワイヤーボンディング直後にワイヤーが剥がれ
る欠陥が生じ、350℃×20分のときは7gの荷重で
ワイヤーがボンド部分から切断したもののワイヤボンデ
ィング性はほぼ良好で、315℃×20分のときは10
gの荷重でワイヤーがボンド部分から切断したものワイ
ヤボンディング性は良好であった。したがって、焼鈍は
350℃以下の温度で行うことが望ましいことがわかっ
た。
によれば、電極をクロム、金ゲルマニウム、クロム、お
よび金を順次積層した構造にしたことから、p型半導体
層とn型半導体層の双方と良好なオーミックコンタクト
が得られる電極になると共に、ボンディングワイヤーの
接合強度も向上し、配線抵抗の小さい電極となる。
によれば、半導体基板若しくは半導体層上に、クロム、
金ゲルマニウム、クロム、および金を順次積層して、3
00〜350℃の温度で焼鈍することから、p型半導体
層とn型半導体層の双方に良好なオーミックコンタクト
が得られる電極になると共に、ボンディングワイヤーの
接合強度も向上し、配線抵抗の小さい電極となる。
である。
層の膜厚とコンタクト抵抗との関係を示す図である。
配線抵抗との関係を示す図である。
クロム層、3………金ゲルマニウム層、4………上層側
クロム層、5………金層
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体基板若しくは半導体層上に、複数
の金属材料を順次積層した電極を有する半導体装置にお
いて、前記電極をクロム、金ゲルマニウム、クロム、及
び金を順次積層した構造にしたことを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項2】 前記上層側クロムの膜厚が100〜50
0Åであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
置。 - 【請求項3】 前記下層側クロムの膜厚が100〜60
0Åであり、前記金ゲルマニウムの膜厚が700Å以上
であり、前記金の膜厚が8000Å以上であり、前記電
極全体の膜厚が11500Å以上であることを特徴とす
る請求項1および請求項2に記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記半導体基板若しくは半導体層がガリ
ウム砒素、インジウムガリウム砒素、若しくはインジウ
ムアルミニウムガリウム砒素から成ることを特徴とする
請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項5】 半導体基板若しくは半導体層上に、複数
の金属材料を順次積層して焼鈍する半導体装置の製造方
法において、前記半導体基板若しくは半導体層上に、ク
ロム、金ゲルマニウム、クロム、及び金を順次積層した
後、300〜350℃の温度で焼鈍することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
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---|---|---|---|
JP14013697A JP3363343B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 半導体装置およびその製造方法 |
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007109682A (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-26 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体素子及びその製造方法 |
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US9221289B2 (en) | 2012-07-27 | 2015-12-29 | Apple Inc. | Sapphire window |
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US10052848B2 (en) | 2012-03-06 | 2018-08-21 | Apple Inc. | Sapphire laminates |
US10406634B2 (en) | 2015-07-01 | 2019-09-10 | Apple Inc. | Enhancing strength in laser cutting of ceramic components |
-
1997
- 1997-05-29 JP JP14013697A patent/JP3363343B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US10324496B2 (en) | 2013-12-11 | 2019-06-18 | Apple Inc. | Cover glass arrangement for an electronic device |
US10386889B2 (en) | 2013-12-11 | 2019-08-20 | Apple Inc. | Cover glass for an electronic device |
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