JPS5864066A - 金属半導体接合電極構造体及びその製造方法 - Google Patents
金属半導体接合電極構造体及びその製造方法Info
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- JPS5864066A JPS5864066A JP16272281A JP16272281A JPS5864066A JP S5864066 A JPS5864066 A JP S5864066A JP 16272281 A JP16272281 A JP 16272281A JP 16272281 A JP16272281 A JP 16272281A JP S5864066 A JPS5864066 A JP S5864066A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
- H01L29/452—Ohmic electrodes on AIII-BV compounds
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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、’GaとAsを成分に含む■−■化合物半導
体表面にTiとMよりなる層を形成した半導体素子電極
の構造体及びその製造方法に関するものである。
体表面にTiとMよりなる層を形成した半導体素子電極
の構造体及びその製造方法に関するものである。
図1は従来技術による金属半導体接合電極の構造体の代
表的な断面を示したものである。ここで、1は半導体、
2は半導体1へのオーミック電極である。3は半導体1
への接合をとる金属層、4と5は配線導体等の役割をに
なう金属層である。半導体1がGaAsの場合を例にと
ると、製造歩留りの向上と高い信頼度を確保するために
、金属層3(第一層金属)にはGaAsに近い熱膨張率
を有するTi等の金属が用いられて、金属層4(第2層
金属)には主たる電極材料である例えばMが用いられて
いた。また、金属層5には、電極の上に形成される絶縁
材料に近い熱膨張率を有する第3層金属が用いられてい
た。
表的な断面を示したものである。ここで、1は半導体、
2は半導体1へのオーミック電極である。3は半導体1
への接合をとる金属層、4と5は配線導体等の役割をに
なう金属層である。半導体1がGaAsの場合を例にと
ると、製造歩留りの向上と高い信頼度を確保するために
、金属層3(第一層金属)にはGaAsに近い熱膨張率
を有するTi等の金属が用いられて、金属層4(第2層
金属)には主たる電極材料である例えばMが用いられて
いた。また、金属層5には、電極の上に形成される絶縁
材料に近い熱膨張率を有する第3層金属が用いられてい
た。
このような従来技術では、熱膨張による第2層金属4と
半導体lの間の応力を小さくする等の目的で第1層金属
3が用いられており、従って、第1層金属3の厚さは目
的達成のためにおのずから500A0近傍あるいはそれ
以上の厚い膜厚が要求されていた。拳固、第1層金属3
の膜厚はおよそ500 A’となっていた。
半導体lの間の応力を小さくする等の目的で第1層金属
3が用いられており、従って、第1層金属3の厚さは目
的達成のためにおのずから500A0近傍あるいはそれ
以上の厚い膜厚が要求されていた。拳固、第1層金属3
の膜厚はおよそ500 A’となっていた。
以上のような従来技術で作成された金属半導体接合電極
の特性は、製造直後に於いては高耐圧を有し、良好であ
った0しかし、後に示すように1本発明者らは従、来技
術による電極は、長時間の使用ちるいは、これに等価な
高温中に於ける短時間の熱処理によって、耐圧の大幅な
低下をきたすこと、従って、長期に亘り高い信頼度を確
保できないという欠点を有することを見出した。
の特性は、製造直後に於いては高耐圧を有し、良好であ
った0しかし、後に示すように1本発明者らは従、来技
術による電極は、長時間の使用ちるいは、これに等価な
高温中に於ける短時間の熱処理によって、耐圧の大幅な
低下をきたすこと、従って、長期に亘り高い信頼度を確
保できないという欠点を有することを見出した。
本発明は、Tiの厚さを薄くし、また製造時に熱処理を
行なうことにより、金属半導体接合の障壁の高さくバリ
ヤ、ハイド)を制御することができしかも高耐圧かつ長
寿命高信頼性の金属半導体接合電極構造体及びその製造
方法を提供するものである0 以下本発明の詳細な説明する。
行なうことにより、金属半導体接合の障壁の高さくバリ
ヤ、ハイド)を制御することができしかも高耐圧かつ長
寿命高信頼性の金属半導体接合電極構造体及びその製造
方法を提供するものである0 以下本発明の詳細な説明する。
図2は本発明の作用を示すため作成した構造体の実施例
であり、(−は従来技術による構造体の断面、(b)は
本発明による構造体の断面である。1で示す半導体には
電子濃度がI X 10” tyn”−3のn形GaA
sを用い、2で示すオーミック電極にはAuGeNi合
金を用いた。6は厚さ500 A”のTi層、7は厚さ
5ooo A’のM層、8は厚さ50A0のTi層であ
り、これらはGaAs表面に直径200μmの円形電極
をなしている。尚、7で示した第2層金属の厚さが厚い
ため、この上に他の金属よりなる第3層以上の金属があ
っても、以下に記す内容に変わりはない。
であり、(−は従来技術による構造体の断面、(b)は
本発明による構造体の断面である。1で示す半導体には
電子濃度がI X 10” tyn”−3のn形GaA
sを用い、2で示すオーミック電極にはAuGeNi合
金を用いた。6は厚さ500 A”のTi層、7は厚さ
5ooo A’のM層、8は厚さ50A0のTi層であ
り、これらはGaAs表面に直径200μmの円形電極
をなしている。尚、7で示した第2層金属の厚さが厚い
ため、この上に他の金属よりなる第3層以上の金属があ
っても、以下に記す内容に変わりはない。
図3と図4は、図2(a)と(b)の構造体を330℃
の窒素雰囲気中で熱処理したときの電気的特性の経時変
化を示したもので、図3社金属半導体接合に−100p
A流した時の電圧値(逆方向耐圧)の経時変化であり、
図4は同様に100μA流した場合の電圧値(順方向電
圧)の経時変化である。図中の記号9は(a)の構造体
の経時値で1あり、記号1011(b)の構造体の経時
値である。図3から、従来技術による(a)の構造体の
場合には、20時間の熱処理で耐圧の低下が始まり、菱
よそ60時間の熱処理で耐圧が最も低くなり、200時
間以上の熱処理で回復し初期値近くにもどることが分か
る。これに対し、(b)の構造体の場合には、耐圧の低
下は認められない。
の窒素雰囲気中で熱処理したときの電気的特性の経時変
化を示したもので、図3社金属半導体接合に−100p
A流した時の電圧値(逆方向耐圧)の経時変化であり、
図4は同様に100μA流した場合の電圧値(順方向電
圧)の経時変化である。図中の記号9は(a)の構造体
の経時値で1あり、記号1011(b)の構造体の経時
値である。図3から、従来技術による(a)の構造体の
場合には、20時間の熱処理で耐圧の低下が始まり、菱
よそ60時間の熱処理で耐圧が最も低くなり、200時
間以上の熱処理で回復し初期値近くにもどることが分か
る。これに対し、(b)の構造体の場合には、耐圧の低
下は認められない。
このことから、本発明による構造体は、従来技術の構造
体に比べ、長期に亘9高耐圧を保持し、高信頼であるこ
とが分かる。また、従来の構造体に於いては、実施例の
場合200時間以上の熱処理を行うことにより高耐圧化
を図れることが分かる。
体に比べ、長期に亘9高耐圧を保持し、高信頼であるこ
とが分かる。また、従来の構造体に於いては、実施例の
場合200時間以上の熱処理を行うことにより高耐圧化
を図れることが分かる。
一方、順方向電圧は、(a)と(b)の両者の場合とも
、低下する傾向を示すが、(b)の構造体の方が変化量
が小さい。順方向電圧の変化は、金属半導体接合の障壁
の高さ1(パリ、アバイト)の変化にほぼ一対一に対応
しており、(a)の構造体の場合、バリヤハイドは初期
値において0.75 eV 、 100時間の熱処理で
0.65eマ、150時間の熱処理でおよそ0.5tV
であ・す、その後回復し、300時間以上では初期値の
値より高くなり、最大1evに近い値になる。このこと
から、本発明の製造方法によりバリヤハイドを制御でき
ることが分かる。尚、道理の厚さ、即ちTi層とM層の
厚さの比を変えてもバリアハイドの変化量もそれに応じ
て変化する。
、低下する傾向を示すが、(b)の構造体の方が変化量
が小さい。順方向電圧の変化は、金属半導体接合の障壁
の高さ1(パリ、アバイト)の変化にほぼ一対一に対応
しており、(a)の構造体の場合、バリヤハイドは初期
値において0.75 eV 、 100時間の熱処理で
0.65eマ、150時間の熱処理でおよそ0.5tV
であ・す、その後回復し、300時間以上では初期値の
値より高くなり、最大1evに近い値になる。このこと
から、本発明の製造方法によりバリヤハイドを制御でき
ることが分かる。尚、道理の厚さ、即ちTi層とM層の
厚さの比を変えてもバリアハイドの変化量もそれに応じ
て変化する。
以上説明した特性の経時変化は、GaAsと第1層Ti
の界面にMが侵入することKより起こり、反応にはGa
とAsが関与するものの、律則は主としてTitmの固
相合金反応に支配されており、長時間の熱処理ではMと
Tiの組成元素比が3対1に近い成分の層がGaA@に
接する構造となる。
の界面にMが侵入することKより起こり、反応にはGa
とAsが関与するものの、律則は主としてTitmの固
相合金反応に支配されており、長時間の熱処理ではMと
Tiの組成元素比が3対1に近い成分の層がGaA@に
接する構造となる。
実施例は330℃の熱処理のみについて記したが1、上
記の反応は1.9 evのアレニウス則に従うことが、
400℃と450℃の熱処理の結果から確認できた。
記の反応は1.9 evのアレニウス則に従うことが、
400℃と450℃の熱処理の結果から確認できた。
即ち、アレニウス則で定まる等価な熱処理は等しい特性
変化を−もたらした。
変化を−もたらした。
以上、Ti層の厚さが50OA”と50A0の例につい
て説明したが、Ti層の厚さが20OA”の場合は、熱
処理により耐圧が最大1側根度低下する。1割という値
は実用的には許容しうる値であるが、その歩留りを考慮
するとTi層の厚さは150 A’以下にすることが好
ましい。一方、Ti層の厚さを薄く1すると、特性の変
化は抑えられるが、IOA’以下では膜厚の均質性が確
保出来なくなり、Ti層形成前にGaAs表面にある自
然酸化膜層等と十分に反応できなくなるために、初期に
十分高い耐圧を得にくくなり、歩留りが低下する。
て説明したが、Ti層の厚さが20OA”の場合は、熱
処理により耐圧が最大1側根度低下する。1割という値
は実用的には許容しうる値であるが、その歩留りを考慮
するとTi層の厚さは150 A’以下にすることが好
ましい。一方、Ti層の厚さを薄く1すると、特性の変
化は抑えられるが、IOA’以下では膜厚の均質性が確
保出来なくなり、Ti層形成前にGaAs表面にある自
然酸化膜層等と十分に反応できなくなるために、初期に
十分高い耐圧を得にくくなり、歩留りが低下する。
以上、GaAs上にTi層とM層を形成した構造体ある
いはその上に他の金属が形成されている場合について説
明したが、半導体をGaとAsが成分に含まれている■
−■化合物半導体に替えても、また金属をTiとMが含
まれている例えば合金中のTiの重量 −比が37.
3±5チのような合金や例えばTiAL3のような化合
物あるいはそれらを生成物とする物質に替えても、上記
の内容と同等の効果が得られることは上に記した反応に
関する説明から明らかである。即ち、例えば、熱処理に
より最終的に安定した時の組成比に近い金属物質を該■
−■化合物半導体上に形成すれば、そ1の構造体は高耐
圧・長寿命を有するものと類推できる。
いはその上に他の金属が形成されている場合について説
明したが、半導体をGaとAsが成分に含まれている■
−■化合物半導体に替えても、また金属をTiとMが含
まれている例えば合金中のTiの重量 −比が37.
3±5チのような合金や例えばTiAL3のような化合
物あるいはそれらを生成物とする物質に替えても、上記
の内容と同等の効果が得られることは上に記した反応に
関する説明から明らかである。即ち、例えば、熱処理に
より最終的に安定した時の組成比に近い金属物質を該■
−■化合物半導体上に形成すれば、そ1の構造体は高耐
圧・長寿命を有するものと類推できる。
本発明は、以上説明したように1高耐圧で高信頼度な金
属半導体接合電極となるため、ショットキダイオードあ
るいは電界効果トランジスタのゲート電極等に用いれば
、高信頼性の素子となる利点を有する。、又、本発明は
、組成や熱処理を適当に選ぶことにより障壁の高さを制
御出来るため、集積回路のレベルシフトダイオードとし
て用いれば、集積回路の製造に自由度が増すという利点
がある。
属半導体接合電極となるため、ショットキダイオードあ
るいは電界効果トランジスタのゲート電極等に用いれば
、高信頼性の素子となる利点を有する。、又、本発明は
、組成や熱処理を適当に選ぶことにより障壁の高さを制
御出来るため、集積回路のレベルシフトダイオードとし
て用いれば、集積回路の製造に自由度が増すという利点
がある。
図1は従来技術−の金属半導体接合電極の構造体例の断
面図、図2 (a) (b)は従来技術による構造体と
本発明による構造体との構成を示す断面図、図3は逆方
向耐圧の経時変化の特性図、図4は順方向電圧の経時変
化の特性図である。 1・・・半導体、2・・・オーミック電極1.3・・・
第1層金属、4・・・第2層金属、5・・・第3層金属
、6・・・厚さ500 A”のTi層、7・・・厚さ5
000−A’のM層、8・・・厚さ50A’のTi層、
9・・・従来技術による構造体を熱処理した時の経時特
性曲線、10・・・本発明による構造体を熱処理した時
の経時特性曲線。 閃 1 記2 (0) (b)図 3 煕快理晴間 (時間) 対数目1 旧 4
面図、図2 (a) (b)は従来技術による構造体と
本発明による構造体との構成を示す断面図、図3は逆方
向耐圧の経時変化の特性図、図4は順方向電圧の経時変
化の特性図である。 1・・・半導体、2・・・オーミック電極1.3・・・
第1層金属、4・・・第2層金属、5・・・第3層金属
、6・・・厚さ500 A”のTi層、7・・・厚さ5
000−A’のM層、8・・・厚さ50A’のTi層、
9・・・従来技術による構造体を熱処理した時の経時特
性曲線、10・・・本発明による構造体を熱処理した時
の経時特性曲線。 閃 1 記2 (0) (b)図 3 煕快理晴間 (時間) 対数目1 旧 4
Claims (2)
- (1) GaとAsを成分に含む■−■化合物半導体の
表面に10乃至150A0の厚さのTiよりなる第1層
が形成され、該第1層上にMよりなる第2層が少くとも
設けられていることを特徴とする金属半導体接合電極構
造体。 - (2) GaとAsを成分に含むm−■化合物半導体の
表面にTiよりなる第1層及び核第1層上にMよりなる
第2層を形成する工程と、該形成する工程中又は該形成
する工程の後に熱処理を加えることを特徴とする金属半
導体接合電極構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16272281A JPS5864066A (ja) | 1981-10-14 | 1981-10-14 | 金属半導体接合電極構造体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16272281A JPS5864066A (ja) | 1981-10-14 | 1981-10-14 | 金属半導体接合電極構造体及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5864066A true JPS5864066A (ja) | 1983-04-16 |
Family
ID=15760027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16272281A Pending JPS5864066A (ja) | 1981-10-14 | 1981-10-14 | 金属半導体接合電極構造体及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5864066A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6271271A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-04-01 | Sharp Corp | 炭化珪素半導体の電極構造 |
JPS6448447A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-22 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPH0590268A (ja) * | 1991-07-16 | 1993-04-09 | Nec Corp | 薄膜配線およびその製造方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55120132A (en) * | 1979-11-30 | 1980-09-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacture of semiconductor element |
-
1981
- 1981-10-14 JP JP16272281A patent/JPS5864066A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55120132A (en) * | 1979-11-30 | 1980-09-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacture of semiconductor element |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6271271A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-04-01 | Sharp Corp | 炭化珪素半導体の電極構造 |
JPH0582991B2 (ja) * | 1985-09-24 | 1993-11-24 | Sharp Kk | |
JPS6448447A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-22 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPH0590268A (ja) * | 1991-07-16 | 1993-04-09 | Nec Corp | 薄膜配線およびその製造方法 |
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