JPS58207627A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）　　発明の技術分野 本発明は牛寺体装置、特にそのオーミック接触−極の製
造方法に関する。

（ｂ）　　技術の背景 半導体装置において、オーミック接触′１１を憧は必安
不可決でおる。しかもＡ−ミック接触亀悔の性能が半導
体装置の性能に直接影響するために、オーミック接触電
極を形成する材料の選択、１を極形成方法は、半導体装
置の開発、特性及び信頼性の向上のために重要な問題で
ある。

半導体材料として化合物半導体が用いられる場合には、
シリコン（Ｓｉ　）のような単一元素の場合と異なり、
その化合物半導体の４電型によっても電極材料が変わシ
、オーミクク接触電極形成技術が複雑化している。

ｍ−ｖ族化合物半導体、例えばガリウム・砒累（ＧａＡ
ｓ）による半導体装置のオーミック接触′１ｌｌｔ極形
成材料として、従来主として銀（Ａｇ）または金（Ａｕ
）をベースにした合金が用いられている。

一般にＡｇベースの合金は半導体との付着力に優れるが
、配線接続のためのボンディングに難点があり、他方Ａ
ｕベースの合金は蒸層２合金形成等が容易で微細加工性
が良く、丹現性、化学的安定性に優れでボンディングも
容易であるが、後に述べる如く、半導体との付着力に問
題を生じ易い。

化合９勿半導体装置において、オーミック接触を形成す
る電極材料の従来の式次的な例としては、ｎ型Ｇ　ａ　
Ａ　ｓに対して金・ゲルマニウム合金（Ａ’ｕ　−Ｇｅ
）金・錫合金（、Ａｕ−８ｎ）、金・ゲルマニウム合蛍
／ニッケル（Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ’）等、ｐ型ＧａＡｓに
対して金・亜鉛合金（Ａｕ−Ｚｎ）、金・ベリリウム合
金（ＡｕＢｅ）’Ｊがあげられるが、従来、ケルマニウ
ム（Ｇｅ）錫（Ｓｎ）もしくは亜鉛（Ｚｎ　）、ベリリ
ウム（Ｂｅ）はそれぞれｎ十型層もしくはｐ＋型層を形
成するだめの添加物と認識されている。

（ｅ）　　従来技術と間購点 先に述べた如く、例えばｎ型ＧａＡｓ化合物半得体上の
オーミック接触電極として屡々ＡｕＧｅもしくはＡｕＧ
ｅ／Ｎｉが用いられるが、その従来一般に行なわれてい
る形成方法は、ｎ型化合物半纏体面上に蒸着法もしくは
スパッタ法によって、ＡｕＧｅ合金膜を形成し、次いで
温度３５０乃至４５０（’Ｃ）程度１時間９０秒程度の
熱処理を施すことによって電極金属と化合物半導体との
合金を形成する方法である。

しかしながらこの熱処理において、ＡｕＧｅの例えばＧ
ａＡｓに対するぬれ性が悪いためにＡｕＧｅが球状にな
る（　ｂａｉｌｉｎｇ　）傾向があり、ｔた形成された
合金の粒子が粗大化するために、低い安定した抵抗値を
再現性よく実現するこが困難であり、また、電極宇置載
が微少化されるに伴って半導体装置の動作に致命的障害
を及ぼす故障率が増大するなど信頼度の面からも問題と
なっている。

（ｄ）　　発明の目的 本発明は、化合物半導体と１を極との付着性が良く、熱
処理時に於けるｂａｉｌｉｎｇの発生が抑制されて該化
合物半導体とのオーミック接融′に極が安定して低い抵
抗値をもって再現性良く形成される半導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。

（ｅ）　　発明の構成 本発明の前記目的は、−導′成型を有する化合物半導体
Ｔ置載の電極を形成すべき領域に、該化合物半導体領域
に対して前記−ｉ、＊’を型にならしめる不純物を言む
皮膜を形成し、次いで該皮膜に選択的に吸収されるエネ
ルギー線を該皮膜に照射する工程を含むことにより達成
される。

：ｉ・１．。

（ｆ）　　発明の実施例　　□ 以下、本発明を実施例により図面を多照して具体的に説
明する。

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明のｎ型ＧａＡａ化合物
半導体についての第一の実施例の各工程を示す模式断面
図である。

第１図（ａ）に示す如く、半絶縁性ＧａＡｓ基鈑１の表
面にイオン注入法によって、Ｓｉイオンを約２５０［Ｋ
ｅＶ］においてドーズ童５Ｘ　１０”〔ｅ＋ｇ−力程駁
に注入し、二酸化シリコン（ＳｉＯｔ）による保護膜３
を設けた俵に、水素雰囲気中で温度約８５０　（’Ｃ）
時間約２０分間の熱処理を施すことによってｎ型伝導層
２を形成する。

次いで第１図（ｂ）に示す如く、オーミック接触電極全
形成する位置に開口部を有するレジスト４を形成し、該
レジスト４を介して保護膜３に開口を゛　設け、該レジ
スト４を除去することなく、厚さ例えばｘ５０（ｎｍ）
程度のＧｅ１５を形成し、しかる後にレジスト４を除去
することによってＧｅ　１１ｆＫ　５によるパターンを
配設する。

以上の４〉ｋにして得られた第１図（Ｃ）に示す状態の
牛ノリ体基叡に対して、エネルギー線の照射全行なう。

ここ、で照射するエネルギー線はｎ型伝導層２を含むＧ
ａＡｓ半導体基叛１には吸収されず、Ｇｅ膜５には充分
吸収されることが必要であって、本実を基板裏面より照
射する。このレーザ光に対する光吸収係数は、ＧｅがＧ
ａＡｇに比較して１０鳩以上大きく、照射されたレーザ
光はＧａＡｓ基叛１を透過してＧｅ腺５に吸収される。

このエネルギー線を吸収することによって、Ｇｅ膜５の
少なくとも一部が融解し、これに伴って融解したＧｏに
接するｎ型伝導ノー２の界面部分も融解して、Ｇ　ａ　
＊　Ａ　ａ及びＧｏの合金層６が第１図（ｄ）に示す如
く形成されて、オーミック接触が実現する。

次いでＧｅ膜５上に選択的に金（Ａｕ）膜７を形成し、
温度４５０〔℃〕程程度１問 処理を施すことによって、ＡｕＧｅ合金層８を形成して
第１図（ｅ）に示す如くオーミック接触電極の形成が終
了する。

前記実施例について得られた接触抵抗率を第２図に示す
。第２図の横軸はＮｄ　ＹＡＧパルスレーザ光の照射パ
ワー（単位Ｗ）を、縦軸は接触抵抗率〔単位Ω・ｅｊ　
）を示し、曲線ＡはＡｕ腺７形成後、未熱処理の値、点
Ｂは熱処理後即ちＡｕＧｅ合金層８形成後の値の例を示
す。

率は約１．４　Ｘ　１０−’　（Ω・ｃｄ）を示してお
りオーミックコンタクトが取れたことになる。また史に
ＡｕＧｅ合金層８形成後にはこれが約７　Ｘ　１６ＹΩ
・ｃ＋７）まで低下している。この後者の値は従来報告
されている接触抵抗率の値ｌＸｌ０−’（Ω・Ｃａ）に
比較して最も低い値に楓する判断される。

前記実施例に形成されているＧａ、Ａｓ及びＧｅの合金
層６の導′１型はｎ型であり、その深さは約１〔μ講〕
であって、更にシートキャリア濃度は、２Ｘ１０”乃至
４　Ｘ　１０　′５［：　ｃ＋ｍ−２：］であることが
測定によってわかった。これらの結果よ′す、平均キャ
リア線槻はＩ　Ｘ　１０　′″（ｃ＋＋＋−’）以上で
るることがわかる。従来技術によってＧａＡｓ基板にｎ
型、４８体を３　Ｘ　１０−　”Ｃｃｍ−’：３以上ｏ
ｒａｉにトーヒンクスルコとは、ＧａＡｓ基板の熱的損
傷が甚しくなるなどの理由によって非常に困難であった
が、本発明の製造方法によって先に述べた如＜　Ｉ　Ｘ
　１　ｏ−”Ｃｃｓ　−”）以上のキャリア磁度が実現
されたことによって、トンネル電流が支配的に流れて接
触抵抗率が低下していると判断される。

なお、Ｇａ、Ａｓ及びＧｅの合金層６の粒状はＡｕＧｅ
合金層８形成後においても１〔μ興〕以下であって、レ
ーザ光照射がパルス光の場合に数１ｏｏ（ｎｓ）程々 度、連続波の場合にも高〃数（ｍｓ）以下と短時間であ
るために結晶粒が粗大化せず、またＡｕＧｅ合金Ｊｉ！
８形成のための熱処理工程に於けるｂａｉｌｉｎｇの発
生を抑制できた。更にＧａＡｓ半導体と′亀憾との付着
性が良好であった。

次に本発明の第二の実施例について、第３図（ａ）乃至
（ｄ）を参照して説明する。第３図（ａ）乃至（ｄ）に
おいて、第１図（ａ）乃至（ｅ）と同一符号は同一対象
部分を示す。

第３図（ａ）に示す如く、前記第一の実施例と同体に半
絶縁性基板１の表面にｎ型伝尋層２を形成し、更に保ｊ
’ｍＮ３及びＧｅ膜５によるパターンが配設されている
。

本実施例においてはエネルギー線照射に先立って、Ｇｅ
　Ｗ　５にイオン注入法によりＡｓイオンを約１３０（
Ｉ（ｅＶ）においてドーズｔ　５　Ｘ　１０１４（ｅｌ
ｌ−ＴＪ程度に注入する。

しかる後に、第３図（ｂ）に示す如＜　＃記第−の実施
例と同様にＮｄＹＡＧパルスレーザ光の照射を行なって
、Ｇ　ａＩ　Ａ　ａ及びＧｅの合金層６を形成してオを
順次蒸層法等によって積層形成しノ々ターニングを行な
って、第３図（ｄ）に示す如くオーミック接触紙極の形
成が終了する。

本実施例においては、Ｇｅ腺５にｎ型不純物Ａｓを注入
し、これに続くレーザ光による加熱によって八８を油性
化して、Ｇｅ　１１ｉｉＬ　５をｎ型としてその抵抗率
を低下させている。なお、Ｇｅ置換にＡｓが含まれるこ
とにより、レーザ光の照射によってＧｅ膜５及びこれに
接したＧａＡｓ基板″−尋体が融解した状態において、
ＧａＡｓ半導体よりＧｅ膜５へのＡｓの拡散が抑制され
、Ｇａと０８との置換、すなわちＧａ。

Ａｓ及びＧｅ合金層６のｎ型化が促進される効果を有す
る。

なお前記実施例においては、Ｇｅ膜５はまず不純物を含
まない状態でこれを形成し、その後に不純物をドープし
ているが、Ｇｅ膜５を形成する際に不純物をドープして
もよい。

本第二の実施例について得られた接°触抵抗率は、レー
ザ光の照射パワーに対して前記第一の実施例と同様の傾
向を示すが、ＡｕＧｅ膜９及びＡｕ膜７′形成前におい
て最通パワーにおける接触抵抗率として４．７Ｘ１０”
（Ω・ｄ〕が得られている。この値は第一の実施例のＡ
ｕＧｅ合金層形成前の値の約騒である。

以上説明した第二の実施例において、Ｇｅ膜５にｎ型の
伝導性を与える不純物としてＭを用いている。ＧｅＫｎ
型の導電性を与える不純物としてはＡｓの他に、燐ＣＰ
）及びアンチモニ−（Ｓｂ）等があるが、化合物半導体
を構成する元素、本実施例においてはＡａ、また化合物
半導体が例えばＩｎＰであるならばＰが最適である。

また前記第−及び第二の実施例において、化合物半導体
上に形成する皮膜材料はＧｅであるが、Ｇｅに代えてＳ
ｔによって皮膜を形成しても同様にオーミック接触を形
成することがＯＴ能である。すなわちＳｔもＩｌｌ／　
Ｉｌｌ　Ｇｅに近い光吸収選択性を得ることができ、ま
た、ＳｔとＧａＡｓ、ＧａＰ又はＩｎＰ等の化合物半導
体とが接触して配置され、これらの元素が相互に拡散す
るときにＳｔ側と化合物半導体側との何れもｎ型のｍｍ
型となることもＧｅと同様である。

史に、前記皮膜はＧｅ又はＳｔに限定されず、また必ず
しも単−元素によって構成される心安はなく化合物であ
っても、基鈑等の化合物半導体とこの皮膜とを選択する
工・ネルギー線照射が可能で、かつエネルギー線照射に
よって両省間に形成される合金層が、この化合物半導体
より高磯度の同−導％型のキャリアを有すれはよく、化
合物半導体がｎ型の碑電型を有する場合のみならず、ｐ
型の４電型を有する場合にも適用することができる。

また、前記のＧｅ等による皮膜上に設ける金属膜には、
先に述べた如（Ａｕを用いることが一般には好都合であ
るが、他の金属例えばＡｇ等を用いてもよく、また例え
ばＡ　ｕ　Ｇ　ｅ合金層とＡｕ膜との間に異種の金属例
えばニッケル（Ｎｉ　）もしくは白金（Ｐｔ）膜を介在
させてもよい。

更に、第二の実施例について説明した如く、伽等の皮膜
と金属膜との合金を熱処理による拡散によって形成せず
、皮膜上に直接に合金として形成することによって熱処
理を不要とする製造方法は短時間の選択的熱処理によっ
て先に述べた如く微少な結晶粒に形成された化合物半導
体と皮膜とのの 間Ｗ合金層の状態を劣化させる可能性を排除する効果を
有する。

（ｇ）　　発明の効果 本発明によれば化合物半導体とｍ＝との付層性が艮く、
熱処理時に赫けるｂａｌｌｉｎｇの発生が抑制されて接
触抵抗率が低減される結果、例えは電界効果トランジス
タの相互コンダクタンスの増大等十尋体装置の特性の向
上、消費電力の低減等が推進され、また製造工程に於け
る再現性歩留並びに半導体装置の信頼性の向上に畜与す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ＩＬ）乃至（ｅ）は本発明の実施例を示す断面
図、第２図は前記実施例に於ける接触抵抗率の例を示す
図表、第３図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の他の叉施例を
示す断面図である。 図において、１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２はｎ型伝導
層、５はＧｅ腺、６は合金層、７及び７′は油膜、８は
ＡｕＧｅ合金層、９はＡｕＧｅ合金膜を示す。 第１ＵＸＪ ＩＩ　　ＩＩ　　　　ＩＩ　　Ｉ １図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一導電型を有する化合物半導体領域の電極を形成すべき
   鴇域に、該化合物半導体領域に対して前記二導電型にな
   らしめる不純物を含む皮膜を形成する半導体装置の製造
   方法。