JPS593979A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 ｆａ）　　発明の技術分野 本発明は化合物半導体装置、特に接合ダイオードの形成
が容易であって、かつ特に集積回路装置に適する製造方
法に関する。

ｆｂ）　　従来技術と問題点 現在実用されている半導体策積回路装置はシリコン（Ｓ
ｉ）を半導体材料として使用するものに限られているが
、Ｓｔの物性による制約を超える半導体装置を実現する
ために、ガリウ、ム・砒素（Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　）　＋　
インジウム・燐（ｒｎＰ）等の二元化合物結晶、或いは
アルミニウム・ガリウム・砒素（ＡＩＧａＡｓ）、イン
ジウム・ガリウム・砒素・燐−（ＩｎＧａＡｓＰ）等の
三元以上の化合物混晶などを半導体材料とする個別の半
導体装置及びその集積化を実現する努力がなされている
。

化合物半導体ダイオードとしては多数キャリアの伝導に
よるショットキーバリアダイオードが多く用いられてい
る。しかしながら化合物半導体と金属との接触を制御性
よく安定に形成することは容易ではなく、またショット
キーバリア即ち金属電極形成後に許容限度以上の高温に
加熱されるならばショットキーバリアが破壊されるため
に製造工程順序が制約されて特に集積回路を構成する場
合の障害の一つとなっている。

これに対して＋　　ｐｎ接合は化合物半導体についても
制御性良く形成することができ、またその耐熱性も一般
にショットキーバリアに比較して優れている。

しかしながらｐｎ接合ダイオードを従来技術によって形
成する場合には以下に述べる問題点かある。

その第一の問題点としては１例えばＧａＡｓ化合物半導
体にｎ型キャリアを３　Ｘ　１０”　（ｃｍ−３）程度
以上にドープすることは極めて困難であり。

化合物半導体結晶の熱による損傷を避けるために不純物
の活性化が制約されて意図するキャリア濃度が必ずしも
実現できないことが挙げられる。

また、第二の問題点として化合物半導体装置全般に共通
して、オーミック接触電極形成が挙げられる。化合物半
導体にオーミック接触を形成する電極材料の従来の代表
的な例としては、ｎ型ＧａＡｓに対して金・ゲルマニウ
ム合金（ＡｕＧｅ）。

金・錫合金（ＡｕＳｎ）、金・ゲルマニウム合金／ニッ
ケル（ＡｕＧｅ／Ｎｉ）等、ｐ型ＧａＡｓに対して金・
亜鉛合金（ＡｕＺｎ）、金・ベリリウム合金（ＡｕＢｅ
）等があげられる。これらのＡｕベースの合金は蒸着１
合金形成等が容易で微細加工性が良く、再゛現性、化学
的安定性に優れてボンディングも容易であるが、半導体
との付着力に問題を生じ易い。

従来一般に行なわれているオーミック接触電極形成方法
は１例えばｎ型ＧａＡｓ化合物半導体面上に蒸着法もし
くはスパッタ法によって、ＡｕＧｅ合金膜を形成し１次
いで温度３５０乃至４５０〔℃〕程程度１問 によって電極金属と化合物半導体との合金を形成する方
法である。

しかしながらこの熱処理において，　ＡｕＱｅの例えば
ＧａＡｓに対するぬれ性が悪いためにＡｕＧｅが球状に
なる（ｂａｉｌｉｎｇ）傾向があり。

また形成された合金の粒子が粗大化するために。

低い安定した抵抗値を再現性よく実現することが困難で
あり．また電極領域が微少化されるに伴って．半導体装
置の動作に致命的障害を及ぼす故障率が増大するなど信
頼度の面からも問題となっている。

（Ｃ）　　発明の目的 本発明は．゛化合物半導体を用いたｐｎ接合ダイオード
が容易にかつ再現性良く形成される半導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。

（ｄｌ　　発明の構成 本発明の前記目的は，−導電型を有する化合物半導体領
域に接して．該化合物半導体領域に反対の導電型を与え
る不純物を含む皮膜を形成し１次いで該皮膜に選択的に
吸収されるエネルギー線を該皮膜に照射する工程を含む
半導体装置の製造方法によって達成される。

ｔｅｌ　　発明の実施例 以下本発明を実施例により図面を参照して具体的に説明
する。

第１図（ａｌ乃至（ｄｌはＧａＡｓ化合物半導体を用い
てダイオードマトリクスを形成する本発明の実施例を示
す断面図である。

第１図（ａ）に示す如く，亜鉛（Ｚ　ｎ）がドープされ
てキャリア濃度が５　Ｘ　１　０”　（ａｍ−’）程度
とされているｐ形ＧａＡｓ基板１の表面に，二酸化シリ
コン（ＳｉＯ−Ｌ）による保護膜２を設けた後に。

フォトレジストを塗布してフォトレジスト膜３を形成す
る。

通常のフォトリソグラフィ法によって．フォトレジスト
膜３に所要のダイオードマトリクスパターンを形成し，
このフォトレジスト膜３を介して保護膜２をエツチング
除去して．このパターンの閉口を設ける。

次いでフォトレジスト膜３を除去することなく。

厚さ例えば５０（ｎｍ）程度のゲルマニウム（Ｇｅ）膜
４を形成する。しかる後にフオトレジス！・膜３を剥離
除去することにより，所要のダイオードマトリクスパタ
ーンのＧｅ膜４を有するｐ型ＧａＡｓ基板１が得られる
。

第１図（ｂｌに示すこの状態のｐ型ＧａＡｓ基板１に対
して，エネルギー線の照射を行なう。ここで照射するエ
ネルギー線は，ＧａＡｓ化合物半導体よりなる基板１に
は吸収されず，Ｇｅ膜４には充μＳ〕程度以下のＮｄ−
ＹＡＧパルスレーザ光を基板裏面より照射している。こ
のレーザ光に対する光吸収係数は．　Ｇｅ７’ｌ＜Ｇａ
　Ａ　ｓに比較して１０倍以上太き（、照射されたレー
ザ光は，ＧａＡｓ基板１を透過してＧｅ膜４に吸収され
る。

このエネルギー線を吸収することによって、Ｇｅ膜４の
少なくとも一部が融解し、これに伴って融解したＧｅに
接するＧａＡｓ基板１の界面部分も融解して、ＧｅはＧ
ａＡｓ基板１側に拡散し。

Ｇａ、Ａｓ及びＧｅの合金層５が第１図ｆＣ）に示す如
く形成される。

この合金層５の導電型はｎ型であり、その深さは約０．
１〔μｍ〕であって、更にシートキャリア濃度は２×１
０　乃至４Ｘ１０　　（印　）であることが測定によっ
てわかった。これらの結果によりこの合金層５の平均キ
ャリア濃度はｌＸｌ０　（３ ｃｍ　　）以上であることがわかる。

次いで第１図（ｄ）に示す如＜Ｇｅ膜膜上上選択的に金
（Ａｕ）膜６を形成し、温度４５０（”Ｃ）。

時間９０秒間程度の熱処理を施すことにより、ＡｕＧｅ
合金層７を形成してｎ側電極の製造工程が終了する。

更にＧａＡｓ基板１の反対面に例えば金・亜鉛／金（Ａ
　ｕ　Ｚ　ｎ　／　Ａ　ｕ　）によって構成されるｎ側
電極８を形成する。なおｎ側電極８形成に先立って、必
要に応じてＧａＡｓ基板１の厚さを調整する。

以上説明した本発明の実施例について、その電圧−電流
特性の一例を第２図に示す。図において横軸は電圧、縦
軸は電流をを示すが、電圧、電流の何れについても順方
向と逆方向とでは目盛を異にしている。

第２図に見られる如く、順方向の立上り電圧。

及び逆方向の降伏電圧が予想される値にほぼ一致するダ
イオード特性が得られている。

この特性には先に述べた如く合金層５では高いキャリア
濃度が実現され、またこの合金層５の粒状も微細であっ
て接触抵抗値が低いことが寄与している。

前記実施例においてはＧｅ膜４は不純物を含まないＧｅ
によって形成したが、Ｇｅ膜４にエネルギー線照射に先
立って例えばＡｓ等の化合物半導体を構成する元素をド
ープするならば、エネルギー線照射によりＧｅ膜４及び
Ｇ　ａ　Ａ、　ｓ半導体が融解した状態においてＡｓの
６９膜４への拡散が抑制されて５合金層５のｎ型化が促
進される効果を有する。

また前記実施例においては、ＡｕＧｅ合金層７を熱処理
による拡散によって形成したが、ＡｕＧｅ合金層７をＧ
ｅ膜膜上上直接に合金として形成するならば、熱処理が
不要となる。

更に前記実施例においては化合物半導体と合金を形成し
てｎ型領域を形成する皮膜をＧｅによって形成したが、
Ｇｅに代えてシリコン（Ｓｔ）を用いても同様に接合ダ
イオードを形成することができる。また更に単一元素に
限らず化合物であってもよ＜、ｎ型半導体にｐ型領域を
形成して接合ダイオードを形成することも可能である。

ｉｆ）　　発明の効果 本発明によれば、化合物半導体を用いたｐｎ接合ダイオ
ードを容易に、かつ再現性良く形成することができ、特
に集積回路装置を形成する場合には、基板全体を高温度
に加熱しないために既に形成されている他の活性部分等
に悪影響を及ぼすことなく、またｐｎ接合は金属−半導
体接触より一般に熱的に安定であるために製造工程順序
ならびにパターン構成上の自由度が大きく、化合物半導
体集積回路装置の実現に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は（ａ）乃至ｆｄ）は本発明の実施例を示す断面
図、第２図は実施例の電圧−電流特性の例を示す図表で
ある。 図において、１はｐ型ＧａＡｓ基板、４はＧｅ膜、５は
ＧａＡｓＧｅ合金層、６はＡｕ膜、７はＡｕＧｅ合金層
、８はｎ側電極を示す。 早１図 事　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一導電型を有する化合物半導体領域に接して。 該化合物半導体領域に反対の導電型を与える不純物を含
   む皮膜を形成し９次いで該皮膜に選択的に吸収されるエ
   ネルギー線を該皮膜に照射する工程を含むことを特徴と
   する半導体装置の製造方法。