JPS5850428B2 - メサ型半導体装置 - Google Patents

メサ型半導体装置

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JPS5850428B2
JPS5850428B2 JP50045168A JP4516875A JPS5850428B2 JP S5850428 B2 JPS5850428 B2 JP S5850428B2 JP 50045168 A JP50045168 A JP 50045168A JP 4516875 A JP4516875 A JP 4516875A JP S5850428 B2 JPS5850428 B2 JP S5850428B2
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mesa
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進 岡野
久夫 加茂
正広 黒田
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置に係り、特にＧａＡｓ結晶にショッ
トキー接合を形成したメサ型半導体装置に関する。
一般にＧａＡｓ結晶にショットキー接合を形成した半導
体装置として、マイクロ波、ミリ波帯におけるインバッ
トダイオード、ミキサダイオード、バラクタダイオード
等がある。
そしてこれらのショットキー接合を形成する金属として
、Ｔｉ、Ｍｏ。
Ｐｔ、Ｃｒ等の遷移金属が用いられている。
しかしこれらの金属は２５０’Ｃ〜３００℃程度の温度
になるとショットキー接合の障壁の高さが徐々に減少す
ると共に順方向特注のｎ値が増大し、ショットキー接合
の劣化が生ずるという欠点がある。
例えばインバットダイオードにおいては、できる限り熱
抵抗を下げる工夫を施した状態で使用しても出力電力が
大きくなるとショットキー接合の温度が２００’Ｃ〜２
５０℃となるため、長時間使用により接合が徐々に変化
し、これがインバットダイオードの発振特性の劣化の重
要な因子になっている。
このようなショットキー接合の熱的不安定性を克服する
ためにショットキー接合を形成する金属層としてＮｂ、
Ｔａ、Ｖを用いることを既に提案した。
しかしながらショットキー接合を形成する金属層として
Ｎｂ、Ｔａ、Ｖを用いても充分なショットキー接合を形
成することができなかった。
例えばメサ型であるインバットダイオードを上記で示し
た金属電極層で構成しても、１〜４「Ｗ」の直流入力を
印加しただけで破懐してしまい、全く発振しないか、発
振してもわずかの出力しか得られなかった。
そこで本発明者等はこのような点に対処し検討した結果
、ショットキー接合を形成する金属層に問題があるので
なく、該金属層上に形成する金属に問題があることを見
出した。
これは次のような実験から見出されている。
即ちｎ＋型のＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長によ
りｎ型ＧａＡｓ層が設けられたＧａＡｓ結晶に、金属電
極層を設ける。
その電極層の設は方はｎ＋型ＧａＡｓ基板ζＣＡ ｕ
Ｇｅ及びＡｕの順に設け、ｎ型ＧａＡｓ層にＮｂ、Ａｇ
及びＡｕの順に設ける。
そして上記ＡｕＧｅ及びＡｕをマスクとして、上記Ｇａ
Ａｓ結晶をメサ型にエツチングするが、その時にＧａＡ
ｓ結晶と上記電極層（Ｎｂ、Ａｇ及びＡｕ）との接触部
分が浸触される。
この浸触はエツチング液及び時間によって異なるが、Ｇ
ａＡｓ結晶と上記電極層との接触部分がかなり食い込ま
れる。
そこでショットキー接合を形成する金属の材料を種々変
えて実験したが、例えばＴａ、Ｖに変えてもＮｂと同じ
ようにＧａＡｓ結晶との接触部分が浸触される。
ところが、ショットキー接合を形成する金属層上の金属
層（Ａｇ）を、Ｐｔ、Ｐｄに変えて実験したところ、上
記のような浸触がなくなった。
本発明は上記した実験事実に基づいてなされたもので、
メサ型に構成されたＧａＡｓ結晶に充分なショットキー
接合を形成でき、例えばインバットダイオードに１０ｒ
ＷＪの直流入力を印加しても充分に発振し得るようにし
たメサ型半導体装置を提供するものである。
次に本発明の一実施例としてメサ型インバットダイオー
ドに適用し、図面を参照して説明する。
このインバットダイオードの構成は第４図に示す（断面
図）。
この第４図は次のようにして製造される。
そこでその製造方法を第４図に至るまで第１図〜第３図
の工程断面図の基に説明する。
まずドナー濃度５×１０１８／Ｃ１１を程度、厚さ３０
０μ程度のｎ＋型Ｇ ａ Ａｓ基盤１１上に気相成長に
よりドナー濃度７〜８×１０１５／ｃｆｉｔ程度、厚さ
１５μ程度になるようにｎ型ＧａＡｓ層１２を形成する
（第１図）。
なおこの場合好ましくはｎ＋型ＧａＡｓ基板１１の結晶
性が悪いため、ｎ型ＧａＡｓ層１２を気相成長する時に
通常二重エピタキシャル成長法といわれている方法を用
いる。
即ち一回のエピタキシャル成長でｎ＋型ＱａＡｓ層（例
えばドナー濃度５Ｘ１０１７／−程度）を７〜８μ程度
形成し、次に導入するドナー不純物量を変えて上記のｎ
型ＧａＡｓ層を６〜７μ程度形戒する。
このようにしてｎ型ＧａＡｓ層１２を形成した後、この
ｎ型ＧａＡｓ層１２上に真空蒸着によりバナジウム■を
３０００人位形成する。
この金属■は第１の金属層１３となり、ショットキー接
合を形成するための金属である。
次にこの第１の金属層１３上に真空蒸着により白金Ｐｉ
を１５００人位形成する。
ここの金属ｐｔは第２の金属層１４となり、この発明の
ポイントとなる金属である。
さらにこの第２の金属層１４上に真空蒸着により金Ａｕ
を５０００Ｘ位形成する。
この金属Ａｕは次にこの金属層１４ａの上に形成するヒ
ートシンクとなる厚い金Ａｕと良好に接触するための金
ン 属である。
そしてこのＡｕ層１５ｂ上にメッキにより１００μ程度
のＡｕを形成する（第２図）。
この金属Ａｕはヒートシンクのために形成される。
このヒートシンクのためのＡｕ層１５ｂと蒸着により形
成されたＡｕ層１５ａは第３の金属層１５となる。
このようにしてｎ型ＧａＡｓ層１２に三層からなる金属
層がショットキー電極層となり、この電極層が形成され
た後、ｎ＋型ＧａＡｓ基板１１側に３０００ｊＳＬ位の
ＡｕＧｅ層１６と１０μ程度のＡｕ層１７を形成して、
オーミックの電極として取り出すようにする。
なおこの場合Ａｕ Ｇ ｅ層１６は真空蒸着により形成
され、Ａｕ層１７はメッキにより形成される。
このようにして形成された電極層を選択的にエツチング
する（第３図）。
次いでエツチングした電極層をマスクとしてＧａＡｓ結
晶をメサ型にするためにエツチングする（第４図）。
この場合、エツチング液としてＨ２ＳＯ４−Ｈ２０２系
或いはブロム液を用いて行う。
なお比較のために第４図に点線で従来のインバットダイ
オードを示しである。
この従来のインバットダイオードとは、ショットキー接
合を形成する第１の金属層Ｖ上に銀Ａｇを用いた時であ
る。
この図の点線で示すことかられかるように第１の金属層
■との接触するＧａＡｓ結晶表面が浸触され、第１の金
属層■との接触面積が小さくなっている。
したがって従来例で説明したように高出力を得られない
ことがわかる。
以上説明した工程により第４図に示すメサ型のインバッ
トダイオードが製造される。
なお第４図に示していないが、両電極層からリードが取
り出される。
このようにして得られたメサ型インバットダイオードは
上述したように第１の金属層と接触するＧａＡｓ結晶表
面がエツチングに浸触されることがないため、接触面接
が太きい。
したがって例えば従来のインバットダイオードと異なり
、１０「Ｗ」以上の直流入力を印加しても、正常に動作
する。
なお上記実施例では第１の金属層として■を用いたが、
Ｎｂ或いはＴａであっても良い。
また第２の金属層としてＰｉを用いたが、Ｐｄであって
も良い。
いずれの場合も上記実施例と同じ効果を得ることができ
る。
また上記実施例ではメサ型インバットダイオードについ
て説明したが、メサ型ショットキー接合を形成するダイ
オードであれば本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第４図は本発明装置の一実施例を説明するた
めに製造工程を示した断面図である。 図において、１１はＧａＡｓ基板、１２はＧａＡｓ戊長
層、１３は第１の金属層、１４は第２の金属層、１５ａ
及び１５ｂは第３の金属層、１６はＡｕ Ｇ ｅ層、１
７はＡｕ層である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ メサ状に構成されたＧａＡｓ半導体結晶と、該半導
    体結晶にショットキー接合を形成するように設けられた
    Ｎｂ、Ｔａ、Ｖのうちいずれか一つの第１の金属層と、
    該第１の金属層上に設けられたＰｉ、Ｐｄの金属層上に
    設けられたＰｔ、Ｐｄのうちいずれか一つの第２の金属
    層と、該第２の金属層上に設けられたＡｕからなる第３
    の、金属層とを具備してなることを特徴とするメサ型半
    導体装置。
JP50045168A 1975-04-16 1975-04-16 メサ型半導体装置 Expired JPS5850428B2 (ja)

Priority Applications (2)

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JP50045168A JPS5850428B2 (ja) 1975-04-16 1975-04-16 メサ型半導体装置
US05/676,493 US4034394A (en) 1975-04-16 1976-04-13 Schottky semiconductor device

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JP50045168A JPS5850428B2 (ja) 1975-04-16 1975-04-16 メサ型半導体装置

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JPS51126050A JPS51126050A (en) 1976-11-02
JPS5850428B2 true JPS5850428B2 (ja) 1983-11-10

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US4034394A (en) 1977-07-05
JPS51126050A (en) 1976-11-02

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