JPS58100455A - 化合物半導体のオ−ミツク電極およびその製造方法 - Google Patents
化合物半導体のオ−ミツク電極およびその製造方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は■−ｖ族化合物、とりわけ、砒化ガリウムアル
ミニウム（Ｇａ、−エムＱ！ムｓ）結晶への良好なオー
ミック電極を形成し、−Ｉりつ優れたワイヤボンディン
グ性を有する電極構造を提供するものである。
ミニウム（Ｇａ、−エムＱ！ムｓ）結晶への良好なオー
ミック電極を形成し、−Ｉりつ優れたワイヤボンディン
グ性を有する電極構造を提供するものである。
砒化ガリウムアルミニウム（Ｇａ、！ムＱ、Ａｇ）ただ
し、Ｏ＜！＜１（以下、単にＧａＡβム８と記す）は発
光ダイオード、半導体レーザ等の基本材料として現在広
く使用されている。Ｇａム２五Ｂ結晶のうちｎ形結晶基
板へのオーミック接触は金−ゲルマニウム合金（ムｕ／
Ｇｅ）が一般に用いられているが、結晶基板がムａを含
むため、同結晶基板表面が酸化されやすく、オーミック
特性不良あるいは電極の剥離等が発生し、使用上幾多の
問題があった。勿論、これらのトラブルはＧａＡｌＡｓ
結晶中の五ハ８混晶比が高くなる程顕著となる。また、
金−スズ（ムｕ７ Ｓｎ ）合金もｎ側電極のオーミッ
ク材料として知られているが、低い共晶温度や合金処理
時のＳｎの表面への湧出ならびにａｎの酸化現象が起り
、このため再現性良く安定なボンディング性を確保する
ことが極めて難しい。
し、Ｏ＜！＜１（以下、単にＧａＡβム８と記す）は発
光ダイオード、半導体レーザ等の基本材料として現在広
く使用されている。Ｇａム２五Ｂ結晶のうちｎ形結晶基
板へのオーミック接触は金−ゲルマニウム合金（ムｕ／
Ｇｅ）が一般に用いられているが、結晶基板がムａを含
むため、同結晶基板表面が酸化されやすく、オーミック
特性不良あるいは電極の剥離等が発生し、使用上幾多の
問題があった。勿論、これらのトラブルはＧａＡｌＡｓ
結晶中の五ハ８混晶比が高くなる程顕著となる。また、
金−スズ（ムｕ７ Ｓｎ ）合金もｎ側電極のオーミッ
ク材料として知られているが、低い共晶温度や合金処理
時のＳｎの表面への湧出ならびにａｎの酸化現象が起り
、このため再現性良く安定なボンディング性を確保する
ことが極めて難しい。
本発明はこのような問題点を解決するものであり、良好
なオーミック接触と優れたボンディング性を有する■−
ｖ族化合物半導体のオーミック電極を提供するものであ
る。
なオーミック接触と優れたボンディング性を有する■−
ｖ族化合物半導体のオーミック電極を提供するものであ
る。
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図ＶｃＧａ訂ムＢ発光ダイオードの断面構造を示す
。ｐ形（ｒａＡｓ基板１上に通常の液相エピタキシャル
法を用いて、ｐ形ＧａＡＱム８層２ならびにｎ形ＧａＡ
ＱＡｇ層３を順次成長させる。そして、ｐ形Ｇａム８基
板１へのオーミック接触を得るため、例えば金−べＩＪ
リウム（ムｕ／Ｂｅ）合金（Ｂｅ組成１％重量比）４
を蒸着した後、フォーミングガス中４８０℃の温度で１
０分間熱処理する。
。ｐ形（ｒａＡｓ基板１上に通常の液相エピタキシャル
法を用いて、ｐ形ＧａＡＱム８層２ならびにｎ形ＧａＡ
ＱＡｇ層３を順次成長させる。そして、ｐ形Ｇａム８基
板１へのオーミック接触を得るため、例えば金−べＩＪ
リウム（ムｕ／Ｂｅ）合金（Ｂｅ組成１％重量比）４
を蒸着した後、フォーミングガス中４８０℃の温度で１
０分間熱処理する。
次にｎ形ＧａＡＱム８層３へのオーミック電極形成＾移
る。その電極材料として、まず第１膜としてムｕ／Ｓｎ
合金（Ｓｎ組成比１〜１６ｗｔ％）６を真空蒸着法で膜
厚５００〜５０００人の範囲の厚さに、前記ｎ形ＧａＡ
ｆｆム８層３上に形成する。一般にムｕ ／ ８ｎ合金
は基板のＧａＡＱＡｓ＋との選択エツチングが困難であ
るため、ここではメタルマスクを用いて蒸着した。その
結果ｎ形Ｇａ１−エムｈム８層３上には所望の電極パタ
ーン（円形パターン、１４０μｍφ、３５０Ｉｉｍ間隔
）が形成される。続いて第２膜として同じ真空中でニッ
ケル（）ｉｌ）膜６を３００〜１０００人蒸着し、さら
に連続して第３膜としてムＵ膜７を３ｏｏｏÅ以上の厚
さで蒸着する。
る。その電極材料として、まず第１膜としてムｕ／Ｓｎ
合金（Ｓｎ組成比１〜１６ｗｔ％）６を真空蒸着法で膜
厚５００〜５０００人の範囲の厚さに、前記ｎ形ＧａＡ
ｆｆム８層３上に形成する。一般にムｕ ／ ８ｎ合金
は基板のＧａＡＱＡｓ＋との選択エツチングが困難であ
るため、ここではメタルマスクを用いて蒸着した。その
結果ｎ形Ｇａ１−エムｈム８層３上には所望の電極パタ
ーン（円形パターン、１４０μｍφ、３５０Ｉｉｍ間隔
）が形成される。続いて第２膜として同じ真空中でニッ
ケル（）ｉｌ）膜６を３００〜１０００人蒸着し、さら
に連続して第３膜としてムＵ膜７を３ｏｏｏÅ以上の厚
さで蒸着する。
このように、ｎ形ＧａＡｆｉム８層３上の電極８は３重
膜から構成されている。真空中から取り出した基板は前
述したように電極８のパターンがすでに形成されている
ため、直ちに熱処理される。処理条件は還元雰囲気中で
３００〜５２０℃の温度で１０分間が好ましい。
膜から構成されている。真空中から取り出した基板は前
述したように電極８のパターンがすでに形成されている
ため、直ちに熱処理される。処理条件は還元雰囲気中で
３００〜５２０℃の温度で１０分間が好ましい。
第２図はムｕ ／ Ｓｎ （Ｓｎ組成５ｗｔ％）膜の厚
さをパラメータとし、Ｎ１膜５００人およびムＵ膜１２
０００人と一定としたときの熱処理温度による最近接２
電極間の抵抗値の変化を示す。ムｕ／Ｓｎ膜厚がＳＯＯ
人では熱処理前では１２にΩ程度であったものが、熱処
理後１０〜２ｏΩに減少しており、良好なオーミック接
触が得られていることを示している。ここで、抵抗が最
も低くなる熱処理温度Ｔｏがムｕ／Ｓｎ膜厚の増大とと
もに低温側へ移動しているのはＡｕ ／ Ｓｎ膜がオー
バアロイの状態となり、いわゆるボールアップした状態
となり逆にオーミック接触する電極面積が減少゛するこ
とに起因している。５０００Å以上では３４０℃でオー
バアロイになるのが認められた。同じ膜厚のムｕ／ａｎ
膜でもＳｎ組成比が高くなると、τ０が低温側に移動し
同様の現象が観察される。実験によれば１５ｗｔ％以上
になるとアロイ状態を制御することが極めて難しくなυ
、前述の抵抗値は大きくばらつく。また、Ｔｏが３００
℃以下の場合は発光ダイオード組立時のワイヤボンド温
度が３００’Ｃ程度であることを考慮すると、電極層そ
のものが軟弱化し、ワイヤボンド時に穴あき等が生じボ
ンディング性が著しく悪化するので実際に用いることは
不可能となる。
さをパラメータとし、Ｎ１膜５００人およびムＵ膜１２
０００人と一定としたときの熱処理温度による最近接２
電極間の抵抗値の変化を示す。ムｕ／Ｓｎ膜厚がＳＯＯ
人では熱処理前では１２にΩ程度であったものが、熱処
理後１０〜２ｏΩに減少しており、良好なオーミック接
触が得られていることを示している。ここで、抵抗が最
も低くなる熱処理温度Ｔｏがムｕ／Ｓｎ膜厚の増大とと
もに低温側へ移動しているのはＡｕ ／ Ｓｎ膜がオー
バアロイの状態となり、いわゆるボールアップした状態
となり逆にオーミック接触する電極面積が減少゛するこ
とに起因している。５０００Å以上では３４０℃でオー
バアロイになるのが認められた。同じ膜厚のムｕ／ａｎ
膜でもＳｎ組成比が高くなると、τ０が低温側に移動し
同様の現象が観察される。実験によれば１５ｗｔ％以上
になるとアロイ状態を制御することが極めて難しくなυ
、前述の抵抗値は大きくばらつく。また、Ｔｏが３００
℃以下の場合は発光ダイオード組立時のワイヤボンド温
度が３００’Ｃ程度であることを考慮すると、電極層そ
のものが軟弱化し、ワイヤボンド時に穴あき等が生じボ
ンディング性が著しく悪化するので実際に用いることは
不可能となる。
以上の点から、ムｕ／Ｓｎ合金のＳｎ組成は１〜１５ｗ
ｔ％、膜厚は５ｏｏ〜６０００人が好ましい使用限界と
なる。勿論、ムｕ／Ｓｎ合金膜とじてＳｎ含有率１５ｗ
ｔ％よシも高い組成のものを用いても、ムＵ膜をムｕ／
Ｓ！！膜上に付着した２重膜を第１膜として採用するこ
とにより１等価的にＳｎ組成比を１５ｗｔ％以下に減少
すれば使用できることは明らかである。
ｔ％、膜厚は５ｏｏ〜６０００人が好ましい使用限界と
なる。勿論、ムｕ／Ｓｎ合金膜とじてＳｎ含有率１５ｗ
ｔ％よシも高い組成のものを用いても、ムＵ膜をムｕ／
Ｓ！！膜上に付着した２重膜を第１膜として採用するこ
とにより１等価的にＳｎ組成比を１５ｗｔ％以下に減少
すれば使用できることは明らかである。
一方、第３図はムｕ／Ｓｎ合金（Ｓｎ組成比５ｗｔ％）
膜、ムＵ膜の厚さを各々３０００人、１２０００人と一
定とし、Ｎｉ膜厚を変化させたときの４２０℃での熱処
理後の各膜中のＳｎの分布を示したＩＭム（イオンマイ
クロアナザイザー）分析結果である。ム１ｘ ／ Ｓｎ
膜厚が十分であれば、第３図（ａ）のように、第３膜の
ムＵ膜中へのａｎの混入はないが、膜厚３００Å以下で
は第３図（ロ）のように、ピンホール等の影響によって
８ｎが第３膜中まで湧出してくる現象が起っておシ、こ
れがワイヤボンディング性悪化の大きな要因となる。
膜、ムＵ膜の厚さを各々３０００人、１２０００人と一
定とし、Ｎｉ膜厚を変化させたときの４２０℃での熱処
理後の各膜中のＳｎの分布を示したＩＭム（イオンマイ
クロアナザイザー）分析結果である。ム１ｘ ／ Ｓｎ
膜厚が十分であれば、第３図（ａ）のように、第３膜の
ムＵ膜中へのａｎの混入はないが、膜厚３００Å以下で
は第３図（ロ）のように、ピンホール等の影響によって
８ｎが第３膜中まで湧出してくる現象が起っておシ、こ
れがワイヤボンディング性悪化の大きな要因となる。
このようにＮ１膜厚の増大は熱処理等のムｕ／ａｎ膜か
らの８ｎの湧出を防ぐのに非常に効果的でありボンディ
ング性の改善に大きく寄与する。しかし、１ｏＯｏλ以
上になるとＮｉ膜の固さのため同Ｎｉ膜に亀裂が生じ、
この割れ目からのＳｎ の第３膜への湧出が起り、逆に
ボンディング性を悪化させる。実態上からみると、Ｎ１
膜厚は３００〜１０００人が実用範囲であり、とくに、
５００〜１０００人がボンディング性の点から最適とな
る。
らの８ｎの湧出を防ぐのに非常に効果的でありボンディ
ング性の改善に大きく寄与する。しかし、１ｏＯｏλ以
上になるとＮｉ膜の固さのため同Ｎｉ膜に亀裂が生じ、
この割れ目からのＳｎ の第３膜への湧出が起り、逆に
ボンディング性を悪化させる。実態上からみると、Ｎ１
膜厚は３００〜１０００人が実用範囲であり、とくに、
５００〜１０００人がボンディング性の点から最適とな
る。
第４図はムｕ／Ｓｎ合金膜厚３００ｏ人、Ｎｉ膜厚５０
０人と一定とし、ムＵ膜厚を変化させたときのワイヤボ
ンディング性の変化を表わしたものである。ムＵ膜厚の
増加とともに再ボンド率が０．２％と著しく改善される
のがわかる。なお、第３膜のムＵ膜の厚みが３ｏＯｏÅ
以下で再ボンド率が増加するのは、下地のＮｉの固さお
よび前述のＮｉを介しての微量の湧出Ｓｎが影響してい
るものと考えられる。同図にはＮｉ膜厚を１００人とし
たときの結果も記しているが、ムＵ膜厚を３０００Å以
上にしても再ボンド率２０％と異常に高く、前述のＸＭ
ム分析結果を裏付けるものである。また、前記第２膜Ｉ
Ｉ′ｉＮｌのほかにＯｒあるいはＴｉの薄膜も用いるこ
とができる。
０人と一定とし、ムＵ膜厚を変化させたときのワイヤボ
ンディング性の変化を表わしたものである。ムＵ膜厚の
増加とともに再ボンド率が０．２％と著しく改善される
のがわかる。なお、第３膜のムＵ膜の厚みが３ｏＯｏÅ
以下で再ボンド率が増加するのは、下地のＮｉの固さお
よび前述のＮｉを介しての微量の湧出Ｓｎが影響してい
るものと考えられる。同図にはＮｉ膜厚を１００人とし
たときの結果も記しているが、ムＵ膜厚を３０００Å以
上にしても再ボンド率２０％と異常に高く、前述のＸＭ
ム分析結果を裏付けるものである。また、前記第２膜Ｉ
Ｉ′ｉＮｌのほかにＯｒあるいはＴｉの薄膜も用いるこ
とができる。
以上のように、本発明はオーミック接触を得るためのａ
ｎを含むムＵ合金の第１膜と、Ｓｎの湧出を防ぐＮｉ
、 ＯｒあるいはＴｉの第２膜と、ワイヤボンディング
性を向上させるためのムＵの第３膜とからなることを特
徴とする■−ｖ族化合物半たワイヤボンディング性を与
えるものであり、その工業的価値は極めて大である。な
お、ここでは実施例としてＧａＡＲム８を上げたが、他
の耳を含む■−ｖ族化合物半導体のｎ側電極でも同様の
効果が期待できることは明らかである。
ｎを含むムＵ合金の第１膜と、Ｓｎの湧出を防ぐＮｉ
、 ＯｒあるいはＴｉの第２膜と、ワイヤボンディング
性を向上させるためのムＵの第３膜とからなることを特
徴とする■−ｖ族化合物半たワイヤボンディング性を与
えるものであり、その工業的価値は極めて大である。な
お、ここでは実施例としてＧａＡＲム８を上げたが、他
の耳を含む■−ｖ族化合物半導体のｎ側電極でも同様の
効果が期待できることは明らかである。
第１図は本発明の一実施例にかかるＧａ１ｔム［発光ダ
イオードの断面構造図、第２図は熱処理温度の変化によ
る電極間抵抗の変化を示す図、第３図（−）、（ｂ）は
第１．２．３膜中のＳｎ分布を示す図。 第４図は再ボンド率のムＵ膜厚依存性を示す図である。 １−・・・−ｐ形ＧａＡＢ基板、２・・・・・・ｐ形Ｇ
ａＡｆｌＡｓ＋層。 ３・・・・・・ｎ形ＧａＡβムＢ層、４・・・・・・ｐ
側電極、５・・・・・・ムｕ／Ｓｎ合金膜（第１膜）、
６・・・・・・Ｎｉ膜（第２膜）、７・・・・・・ムＵ
膜（第３膜）、８・・・・・・ｎ側電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 熱処理ら造度 第３図 （（１１）
イオードの断面構造図、第２図は熱処理温度の変化によ
る電極間抵抗の変化を示す図、第３図（−）、（ｂ）は
第１．２．３膜中のＳｎ分布を示す図。 第４図は再ボンド率のムＵ膜厚依存性を示す図である。 １−・・・−ｐ形ＧａＡＢ基板、２・・・・・・ｐ形Ｇ
ａＡｆｌＡｓ＋層。 ３・・・・・・ｎ形ＧａＡβムＢ層、４・・・・・・ｐ
側電極、５・・・・・・ムｕ／Ｓｎ合金膜（第１膜）、
６・・・・・・Ｎｉ膜（第２膜）、７・・・・・・ムＵ
膜（第３膜）、８・・・・・・ｎ側電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 熱処理ら造度 第３図 （（１１）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ０）化合物半導体基板上に、蒸着した金−スズ合金を含
むオーミック接触を形成する第１膜と、前記第１膜上に
ニッケル、クロムあるいはチタンから選ばれる第２膜と
、前記第２膜上に、金を蒸着した第３膜を順次構成した
構造を特徴とする化合物半導体のオーミック電極。 ＠）化合物半導体基板上に、金−スズ合金の第１膜、ニ
ッケル、クロムあるいはチタンから選ばれる第２膜およ
び金の第３膜を順次連続して真空蒸着によって形成する
工程と、還元性雰囲気中で熱処理することを特徴とする
化合物半導体のオーミック電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19929581A JPS58100455A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | 化合物半導体のオ−ミツク電極およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19929581A JPS58100455A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | 化合物半導体のオ−ミツク電極およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58100455A true JPS58100455A (ja) | 1983-06-15 |
Family
ID=16405425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19929581A Pending JPS58100455A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | 化合物半導体のオ−ミツク電極およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58100455A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02116750U (ja) * | 1990-03-15 | 1990-09-19 | ||
| US6042442A (en) * | 1996-02-28 | 2000-03-28 | Nec Corporation | Enhancement in bonding strength in field emission electron source |
-
1981
- 1981-12-09 JP JP19929581A patent/JPS58100455A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02116750U (ja) * | 1990-03-15 | 1990-09-19 | ||
| US6042442A (en) * | 1996-02-28 | 2000-03-28 | Nec Corporation | Enhancement in bonding strength in field emission electron source |
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