JPS59112654A - 砒化ガリウム半導体装置 - Google Patents

砒化ガリウム半導体装置

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JPS59112654A
JPS59112654A JP57222469A JP22246982A JPS59112654A JP S59112654 A JPS59112654 A JP S59112654A JP 57222469 A JP57222469 A JP 57222469A JP 22246982 A JP22246982 A JP 22246982A JP S59112654 A JPS59112654 A JP S59112654A
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JP
Japan
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film
gallium arsenide
semiconductor device
bonding
barrier metal
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Kazuhiko Inoue
和彦 井上
Takeshi Kuramoto
倉本　毅
Yoshihiro Kinoshita
木下　義弘
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は電界効果型トランジスタ、ホール素手等に用
いられる砒化ガリウム半導体装置に係り、特にその電極
構造を改良した砒化ガリウム半導体装置に関する。
〔７発明の技術的背景〕 従来、第１図（ａ）に示すようなＮ型砒化ガリウム（Ｇ
ａＡｓ　）基板１上に良好で均一なオーム性接触の電極
を形成するには、ＡｕＧｅ膜２を熱処理によって砒化−
ｊｆ　’Ｊウムと合金化する方法が広く使われている。
そして、ボンディング・々ノド電極膜３としての最」二
層の金属をＡｕ又はＡｔとしている。ところで、電極を
形成した場合、砒化ガリウムを構成するガリウム（Ｇａ
）の電極膜への拡散、所謂１ガリウムの浮き出し′が起
って、電極表面に薄いガリウム酸化膜（ＧａＯ）層がで
きてしまい、ボンティングワイヤの接着性が著しく阻害
される。このだめ、ボンディング・やノド電極膜３の下
はガリウム拡散の障壁となる金属、例えばＴｉ、　Ｐｔ
、　Ｍｏ又はＴａ等の障壁金属膜４を形成するのが一般
的である。第１図（ｂ）はボンディング後の構造を示す
もので、５はボンティングワイヤ、６は合金層である。
この構造の問題点は、ボンディングパノド電極膜３迄形
成し、しかる後合金化のだめの熱処理を行うことにある
。すなわち、熱処理は４００℃以上の高温で数分行うた
め、この時にガリウムの一部が障壁金属膜４を抜けてポ
ンディングパッド電極膜３へ拡散してし１い、障壁金統
膜４が本来の役割を十分果さない。このため組立後はオ
ープン不良か多く、歩留が低下し量産性に欠ける。
このことを解決する手段として、次の方法がある。すな
わち、第２図に示すように、ＡｕＧｅ膜２を形成した後
、合金化のだめの熱処理を行い、しかる後障壁金属膜４
とポンディングパッド電極膜３を形成する。すなわち、
ガリウムの障壁金属膜４を抜ける要因となる熱処理工程
をポンディングパッド電極膜３の形成前に行うものであ
る。ここで、ＡｕＧｅ膜２のみで熱処理を行うと、膜中
のゲルマニウム（Ｇｅ）の酸化あるいは膜のボール化、
所甜″ボールアソゾが起り、特性上好しく無い。このた
め、第３′図（ａ）に示すようにＡｕＧｅ膜２上に例え
ばｐｔ険７を形成し、Ｐｔ／ＡｕＧｅの構造で熱処理を
行うのが一般的である。第３図（ｂ）は最終的な構造を
示す。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、この構造においても、合金化のだめの熱
処理を施しているＡｕＧｅ膜２及びｐｔ膜７上に障壁金
属膜４及びポンディングパッド電極膜３を積層している
ため、次のような欠点がある。すなわち、合金化のだめ
の熱処理後は、ｐｔ膜７の表面には砒化ガリウム基板１
から拡散したガリウムやＡｕＧｅ膜２中のゲルマニウム
が析出する。これらは空気中で酸化されやすいため、薄
いガリウム及びゲルマニウムの酸化層（Ｇａｐ。
ＧｅＯ）ができている。この上に障壁金属膜４及びポン
ディングパッド電極膜３を積層した場合、ｐｔ膜７と障
壁金属膜４との密着力は弱く、ボンディング時の機械的
衝撃で障壁金属膜４がｐｔ膜７から剥離し易い。このた
め、ボンディング時の作業性が低下し、又、組立後のオ
ープン不良も多くやはり量産性に欠ける。
尚、以上の説明はＮ型砒化ガリウム基板１上においてな
されたが、Ｐ型砒化ガリウム基板上であっても合金化の
熱処理化工程を伴っており、Ｎ型の場合と同様の問題が
存在する。
〔発明の目的〕
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的
は、ボンディングの接着性が良好で、かつ電極膜の密着
力が強固であり、ポンディ。
グ時の機械的衝撃があっても膜が剥離するようなことの
無いボンディング性に優れた電極構造を有する砒化ガ゛
リウム半導体装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
す、なわち、この発明は、砒化ガリウム基板上の合金化
の熱処理工程を経て形成しだオーム性−接触電極に、ガ
リウム拡散の障壁となシ、がっ砒化ガリウムとの密着力
が強い金属、例えばＴｉあるいはｐｔからなる障壁金属
膜を下地とし、その上にポンディングパッド電枠膜を積
層する。
この際、少くともボンディングされる部分を障壁金属膜
が直接砒化ガリウム基板に密着する構造とするものであ
る。
〔発明の実施例〕
以下、図面に参照してこの発明の一実施例を説明する。
この実施例においては、Ｎ型砒化ガリウム基板を用いた
例で説明する。先ず、第４図（ａ）に示すように、Ｎ型
砒化ガリウム基板１１にＳｉＨ４の熱分解法によシＳｉ
Ｏ□膜１２を２０００に堆積する。次に、通常のフォト
エツチング技術によりＳ　ｉＯ２膜１２をエツチングし
てＰｔ／ＡｕＧｅ膜コンタクト用の開口１３を形成する
。次いで真空蒸着法によりＡｕＧｅ膜１４、Ｐｔ膜１５
の順に各各２０００Ｘ、３００Ｘづつ堆積する。次に、
第４図（ｂ）に示すように上記フォトエツチングの際に
用いたフォトレジスト膜１６をアセトン等の有機溶剤に
溶かすことにより、フォトレジスト膜１６上の不要なＡ
ｕＧ　ｅ膜１４及びｐｔ膜１５を除去する。さらに、Ｎ
′Ｈ４Ｆ液によりＳｉＯ２膜１２も除く。しかる後、温
度４３０℃の窒素（Ｎ２）雰囲気において約５分の熱処
理を行い、ＡｕＧｅ膜１４膚 と砒化ガリウム基板１ノとの間に合金躊１７を形成し、
オーム性接触金とる。次に、第４図（ｃ）に示すように
、再び５ＩＨ４の熱分解法により、Ｓ　ｉＯ２膜１８を
１３０００Ｘ堆積し、コノ５ｌｏ２膜１８を通常のフォ
トエツチング技術によりエツチングしてボンディング・
ぐッド電極コンタクト用の開口１９を形成する。この間
［」１９は上記開口１３より後述のビンディングパッド
電極部分だけ広く形成されている。次いで、真空蒸着法
により例えばＴｉからなる障壁金属膜２ｏ及び例えばｌ
ｔからなるボンディング・ぐッド電極膜２）（７）　Ｉ
ＩＦｊ　Ｋ、Ｇ々２０００Ｘ　、１００００Ｘづ−）堆
ｆＮする。
次に、フォトレジスト膜２２をアセトン等の有機溶剤に
溶かずことにより、フォトレノスト膜２２上の不要な障
壁金属膜２ｏ及びポンディングパッド電極膜２１を除去
する。第４図（ｄ）はその時点の構造を示すものである
。この構造において、ビンディングは障壁金属膜２ｏが
砒化ガリウム基板１１に密着した領域（Ａで示す領域）
上のポンディングパッド電極膜２ノに行うものである。
上記電極構造を有する砒化ガリウム半導体装置にあって
は、デンディング部が、ポンディングパッド電極膜２１
／障壁金属膜２０／砒化ガリウム基板１１の構造となっ
ているため、オーム性接触は無く、ボンディング時の衝
撃で金属膜間の剥離は起きない。又、障壁金属膜２０は
、砒化ガリウム基板１１と密着力の強固な金属（Ｔｉ）
によυ形成されているため、障壁金属膜２０と砒化ガリ
ウム基板１１間の剥離は起きない。
さらに、ポンプイングツ２ツド電極膜２１の形成後は、
合金化のための熱処理のような長時間の高温にさらされ
る工程も無いので、障壁金属膜２０はその効果を十分発
揮し、ボンディングワイヤの接着性が悪くなることもな
い。なお、オーム性接触電極（Ａｕ膜１５　／　ＡｕＧ
ｅ膜１４膜長４ポンディングパッド電極膜２１の障壁金
属膜２０とのそれぞれの界面には、薄いガリウム酸化膜
及びゲルマニウム酸化膜が存在するが、素子特性上及び
信頼性上なんの影響も受けず、問題はない。
尚、上記実施例においては、オーム性接触電極としてｐ
ｔ膜１５／ＡｕＧｅ膜１４、障壁金属膜２゜としてＴＩ
、ポンディングパッド電極膜２ノとしてＡｔをそれぞれ
用いて説明しだが、これらに限定するものではなく、オ
ーム性接触電極としてＮｉ　／　ＡｕＧｅ　、　Ａｕ　
／　ＡｕＧｅ等、障壁金属膜２ｏとしてＭｏ、　Ｔａ、
　Ｐｔ等、ポンディングパッド電極膜２１としてＡｕ等
を用いてもよい。また、上記実施例においては、Ｎ型砒
化ガリウム基板を用いて説明したが、Ｐ型砒化ガリウム
基板としてもよいことは勿論である。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、ボンディング性が良好
であるだめ、組立後でも高歩留りであり、量産性に優れ
た砒化ガリウム半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第３図はそれぞれ従来の砒化ガリウム半導体
装置の電極構造を示す断面図、第４図はこの発明の一実
施例に係る砒化ガリウム半導体装置の電極構造を示す断
面図である。 １ノ・・・Ｎ型砒化ガリウム基板、１２・・・５ＩＯ２
膜、ＳｉＯ□膜、１９・・・開口、２０・・・障壁金属
膜、２１・・・ビンディングパッド電極膜、２２・・・
フォトレジスト膜。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦牙１図 〉・３図 号　４０

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 砒化ガリウム基板と、この砒化ガリウ・ム基板上に形成
    されだオーム性接触電極層と、前記砒化ガリウム基板と
    強固に密着し、かつガリウム拡散の障壁となる金属によ
    り形成され、前記オーム性接触電極層及び前記砒化ガリ
    ウム基板上に形成された障壁金属膜と、この障壁金属膜
    上に形成されたボンディング・フッド電極膜とを具備し
    、前記障壁金属膜が前記砒化ガリウム基板に密着した領
    域上のボンディング・Ｆノド電極膜に対しボンディング
    を行うことを特徴とする砒化ガリウム半導体装置。
JP57222469A 1982-12-18 1982-12-18 砒化ガリウム半導体装置 Pending JPS59112654A (ja)

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