JPS5838942B2 - シヨツトキシヨウヘキガタハンドウタイソウチ オヨビ ソノセイゾウホウ - Google Patents

シヨツトキシヨウヘキガタハンドウタイソウチ オヨビ ソノセイゾウホウ

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JPS5838942B2
JPS5838942B2 JP50104307A JP10430775A JPS5838942B2 JP S5838942 B2 JPS5838942 B2 JP S5838942B2 JP 50104307 A JP50104307 A JP 50104307A JP 10430775 A JP10430775 A JP 10430775A JP S5838942 B2 JPS5838942 B2 JP S5838942B2
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JP
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nickel
schottky barrier
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semiconductor
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久雄 近藤
秀彰 池川
多計治 藤原
愛一郎 奈良
宏一 浜中
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、熱的に安定で、しかも逆方向ＩＪ−り電流
が小さく、順方向電圧降下の小さなショットキ障壁形半
導体装置とその製造法に関するものである。
金属と半導体とが接触する部分に、ショットキ障壁が形
成されることはよく知られている。
そして、このショットキ障壁の電気特性を利用した半導
体装置が多数提案されており、一部はすでに実用化され
ている。
これらの半導体装置においては、（イ）ショットキ障壁
の電気特性が熱的に安定であること、さらに、これらの
半導体装置を整流用として用いる場合には、（ロ）ショ
ットキ障壁の逆方向リーク電流が小さいこと、および順
電圧降下の低いことが望まれる。
しかし、従来の半導体装置においては、前述の（イ）お
よび（ロ）の条件を同時に満足するショットキ障壁を得
ることは困難であった。
これをさらに詳細に説明する。
従来ショットキ障壁用のバリア金属としてはモリブデン
・タングステン、チタン等の高融点金属、白金、ロジウ
ム、ジルコニウム、パラジウム等の白金属系金属、クロ
ーム、ニッケル等の半導体と接着し易い金属が主に用い
られている。
しかしこれらの金属を用いて形成したショットキ障壁は
上記（イ）（ロ）の特性を同時には満足していない。
すなわち、高融点金属をバリヤ金属とした場合には、バ
リヤ金属と半導体との接着力が弱いこと、バリヤ金属の
歪が大きいこと等によりショットキ障壁の電気特性が不
安定である。
白金属系の金属を用いた場合には、ショットキ障壁の逆
方向リーク電流は小さいが順電圧降下が太きい。
またクロームやニッケルを用いた場合には順電圧降下は
小さいが、電気特性を充分満足できる程安定にできず、
また逆方向リーク電流も大きくなる。
この発明は、バリア金属について研究の結果半導体基体
との密着性が優れているニッケルと、逆方向リーク電流
を小さくするのに有効なパラジウムとを含んだニッケル
・パラジウム合金をバリア金属として用い、さらに半導
体基体とバリア金属との間Ｋａらの金属間化合物層を形
成することによって上記（イ）（ロ）の条件を同時に満
足させるショットキ障壁形半導体装置とその製造法を提
案するものである。
第１図はこの発明装置の一実施例を示す。
図中１はシリコンなどの半導体材料からなる半導体基体
、２はこの半導体基体１の上型面１ａを覆う表面保護層
で、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜などの絶縁
膜である。
２人は表面保護層２に設けられた開口、３はバリア金属
部材で、ニッケル・パラジウム合金から作られ、その成
分比にッケル対パラジウムの原子数比）は５０対５０か
ら４０対６０の範囲（３０〜３６重量φの範囲）に設定
される。
このバリヤ金属部材３の膜厚αは表面保護層２の膜厚β
よりも小さく、０．０５〜０．２μｍの範囲に設定され
る。
４は半導体基体１を構成する半導体材料と、上記バリア
金属部材３を構成するニッケル・パラジウム合金との金
属間化合物層であり、半導体基体を構成する半導体材料
がシリコンであるときには、シリサイドと呼ばれる金属
間化合物の層となる。
ショットキ障壁は、バリア金属部材３と半導体基体１と
の間に形成されるが、詳しくは金属間化合物層４と半導
体基体１との界面に形成されると考えられる。
第１図に示す半導体装置は、半導体基体１の上型面１ａ
上に表面保護層２を設け、この表面保護層２に開口２人
を形成した後に、半導体基体１に開口２人を通じて接触
するようにバリア金属部材３を設け、この状態で、４０
０℃から６００８Ｃの範囲、特に好ましいのは４５０℃
〜５５００Ｃの範囲で、水素、チッ素、ヘリウム、アル
ゴンガスまたはこれらの混合ガス中で熱処理を施こすこ
とによって作られる。
上記の様にして構成したショットキ障壁形半導体装置は
、逆方向リーク電流が小さく、かつ順電圧降下が小さく
、そして、電極形成後の熱処理温度以下では、大気中で
２００℃１０００時間の熱処理を行なっても、電気特性
は変化せず、また再現性も良かった。
ニッケル・パラジウム合金からなる金属部材３の成分比
が前述の範囲外で、ニッケル成分が多い場合には、逆方
向リーク電流が増加する。
また、パラジウム成分が多い場合には、半導体基体１と
の密着力が弱くなり、形成されるショットキ障壁の電気
特性が不安定になり、再現性も悪くなる。
ニッケル・パラジウム合金からなる金属部材３の膜厚α
が前述の範囲よりも薄くなるとピンホールが生り、−ｔ
の上にさらに形成する電極取出用金属、例えば金、アル
ミニウムなどが半導体基体１と反応し易くなり、また膜
厚αが前述の範囲よりも厚くなると、膜の歪が大きくな
り、電気特性の再現性が悪くなる。
金属間化合物層４を形成するための熱処理温度は４００
０Ｃ〜６００’Ｃまでが望ましく、４００°Ｃ以下では
、電気特性が不安定で再現性も無い。
６００°Ｃ以上になると、逆方向リーク電流が増大する
。
特に好ましいのは４５０°Ｃ〜５５０℃の範囲である。
熱処理時の雰囲気はこの温度範囲では不活性である水素
、チッ素またはアルゴンヘリウム等の希ガスおよびこれ
らの混合ガスが好ましい。
次に、この発明の具体的な実施例について説明する。
半導体基体１として、Ｎ＋シリコン基板上にＮシリコン
エピタキシャル層を形成したものを用いた。
Ｎ子基板の不純物濃度は６〜９ Ｘ １０１８α−３で
あり、エピタキシャル層の濃度は６〜８×１０１５／ｉ
である。
結晶方位は（ｉｏｏ）である。表面保護膜２はシリコン
酸化膜を用いた。
シリコン酸化膜は通常の熱酸化法で形成し、その膜厚を
１μｍとし、開口２人の形状は一辺２．９間からなる短
形とした。
ニッケル・パラジウム合金からなる金属部材３の形成は
メッキ法で行ない、その膜厚αを０．１μｍにした。
そして５００℃水素雰囲気中で１５分間熱処理を行なっ
た。
なお、Ｎ子基板の露出基体１の下型面に通常のオーミッ
ク接触を形成した。
このようにして製造されたショットキ障壁形半導体装置
の電流−電圧特性を第２図に特性Ａで示し、比較のため
に、従来装置の電流−電圧特性を特性Ｂで示す。
この第２図から明らかなように、従来の装置は順電圧降
下ＶＦ’が高く、逆方向リーク電圧が大きく、降伏電圧
ｖＢも低かったが、この発明によれば、■ＦおよびＶＢ
＋は従来のものより改良されている。
このことは、この発明によるショットキ障壁形半導体装
置が整流用に適していることを示している。
今、ショットキ障壁の電流−電圧特性において、逆方向
に３０Ｖ印加した時に流れる電流（以下■Ｂと略す）に
注目しその熱的安定性を調べた。
その結果を第３図に示す。
第３図において横軸は３５０°Ｃの水素中に保存した時
間（分）であり、縦軸はＩＢ（ｍＡ）である。
特性Ａはこの発明によるショットキ障壁の熱的安定性を
示す特性図であり、特性Ｂは従来のショットキ障壁の熱
的安定性を示す特性図である。
この図から明らかなように、この発明によるショットキ
障壁においては、■８はほとんど変化しないが、従来の
ショットキ障壁においては逆電流■８は大幅に増加する
。
このことから、この発明によるショットキ障壁は逆方向
リーク電流が小さいのみならず、熱的にもきわめて安定
であることがわかる。
以上のようにこの発明装置は、ニッケル・パラジウム合
金からなる金属部材を用い、更にこの金属部材と半導体
基体との間にそれらによる金属間化合物層を形成したこ
とを特徴とするもので、熱的に安定で、逆方向リーク電
流が小さく、しかも順電圧降下の小さなショットキ障壁
形半導体装置を得ることができる。
またこの発明方法によれば、かかる半導体装置を再現性
良く、うまく作ることができる。
また、ニッケル・パラジウム合金のニッケル含有率を３
０重量φを越えるように構成したので、金属部材と半導
体基板との密着力、ショットキ障壁の電気的安定性、再
現性が悪くなることが全くない効果がある。
また、この発明は金属部材をメッキ法により半導体基体
上に形成するようにしたので、所定組成の合金膜が再現
性よく得られ、またバリヤ金属形成面の全面にバリヤ金
属を形成させることができ、理論耐圧に近い逆耐圧特性
が得られる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明装置の一実施例を示す断面図、第２図
、第３図は特性図である。 図中、１は半導体基体、２は表面保護層、３は金属部材
、４は金属間化合物層である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体材料からなる半導体基体、及びニッケルを３
    ０重重量上り多く３６重量φ以下含有するニッケル・パ
    ラジウム合金からなり上記半導体基体上にメッキ法によ
    り形成された金属部材を備え、上記半導体基体と金属部
    材との間に上記半導体材料とニッケル・パラジウム合金
    とによる金属間化合物層を形成したショットキ障壁形半
    導体装置。 ２ 半導体材料からなる半導体基体にニッケルを３０重
    重量上り多く３６重量多以下含有するニッケル・パラジ
    ウム合金からなる金属部材をメッキ法により形成させ、
    この状態で４００℃〜６０００Ｃに加熱するようにした
    ショットキ障壁形半導体装置の製造法。
JP50104307A 1975-08-28 1975-08-28 シヨツトキシヨウヘキガタハンドウタイソウチ オヨビ ソノセイゾウホウ Expired JPS5838942B2 (ja)

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DE19762638530 DE2638530A1 (de) 1975-08-28 1976-08-26 Halbleitervorrichtung mit schottkyscher sperrschicht und verfahren zur herstellung derselben

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