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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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- 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。
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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 |
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| 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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