JPS5972130A - 半導体への金属電極付着法 - 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】 本発明は、半導体、特にガリウムと砒素とを含む化合物
半導体に、金属電極、特にタンタルでなる金属電極を、
剛着させる半導体への金属型ｉｉ付着法の改良に関する
。

従来、半導体、特にガリウムと砒素とを含む化合物半導
体、例えばＧａ　Ａｓでなる化合物半導体に、金属電極
、特にタンタルでなる金属電極を、ショットキ接合を形
成するように剛着させている構成の半導体装置が、ショ
ットキ接合ダイオードなどにみられるように、種々提案
されている。

本発明は、このような半導体装置を製造する場合に適用
して好適な、半導体への金属電極付着法を提案せんとす
るものである。

従来の、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体に、タン
タルでなる金属電極を剛着さ「る半導体への金属電極付
着法は、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体に、真空
中での、タンタルのスパッタリング処理または蒸着処理
による、タンタルのｊ（を積処理ににって、タンタルで
なる金属電極を剛着させる、という方法であるのが普通
である。

然しながら、このような従来の、半導体への金属電極付
着法の場合、タンタルでなる金属電極が、第１図Ａ及び
ＢのＸ線回折スペクトルに示すように、体心立方晶型結
晶構造を有するりンタル（これをｂｃｃ−タンタルと称
１）と、ｂｃＣ−タンタルとは異なる、β相と称され−
Ｃいるｔ（（安定状態をとる結晶格造を有するタンタル
（これをβ−タンタルと称す）とでなるものとして得ら
れるか、または、第１図ＣのＸ線回折スペクトルに示Ｊ
ように、実質的に、β−タンタルのみでなるものとして
得られる。

なａ３、第１図ＡのＸ線回折スペク１〜ルは、ガリウム
と砒素とを含む化合物半導体をＱａＡｓどし、また、上
述したタンタルの堆積処理を、ＧａＡＳでなる化合物半
導体を室温に保ち、またＧａ　Ａｓでなる化合物半導体
に、接地電位に対して一１ｏｏｖのバイアス電圧を与え
た状態で、２００　Ｗの高周波を用いてタンタルのスパ
ッタリングをなす、という高周飽スパッタリング処理ど
した場合に得られた、タンタルでなる金属電極のＸ線回
折スペクトルである。

また、第１図ＢのＸ線回折スペクトルは、上述の場合と
同様に、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体をＱａ　
ＡＳとし、また、上述したタンタルの堆積処理を、Ｇａ
Ａｓでなる化合物半導体を、上述の場合と同様に、室温
に保ち、ＧａＡｓでなる化合物半導体に、上述の場合と
同様に、接地電位に対して一１Ｏ０Ｖのバイアス電圧を
与えた状態で、６００Ｗの高周波を用いてタンタルのス
パッタリング処理をなす、という高周波スパッタリング
処理とした場合に得られた、タンタルでなる金属電極の
Ｘ線回折スペクトルである。

さらに、第１図ＣのＸ線回折スペクトルは、上述の場合
と同様に、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体をＧａ
　Ａｓどし、また、上述したタンタルの堆積処理を、Ｇ
ａ　Ａｓでなる化合物半導体を、３００℃の温度に保ち
、Ｇａ　Ａｓでなる化合物半導体に、接地電位に対して
一１Ｏ０Ｖのバイアス電圧を与えた状態で、２００Ｗの
高周波を用いてタンタルのスパッタリングをなＪ−１と
いう高周波スパッタリング処理とした場合に得られた、
タンタルでなる金属電極のＸ線回折スペクトルである。

ところで、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体に耐着
されたタンタルでなる金属電極は、実質的に、ｂ　ｃ　
ｃ−タンタルでなるのが望ましい。

その理由は次のとＪ３っである。

タンタルでなる金属電極は、それがβ−タンタルでなる
か、ｂｃｃ−タンタルでなるかを問わｆ１電気的抵抗が
比較的高いので、タンタルでなる金属型（ｔは、その上
に電気的抵抗の十分低い、例えば金（Ａｕ　）のような
、良導電性金属でなる導体層をイ」シて用いられるのが
普通である。

然しながら、この場合、タンタルでなる金属電極がβ−
タンタルでなる場合、比較的低い温度（良導電性金属が
金である場合的３５０℃）で′も、タンタルぐなる金属
電極上に（＝Ｊされている導体層の良導電性金属が、タ
ンタルと反応づることによって、ガリウムと砒素とを含
む化合物？１り導体内に侵入し、ガリウムと砒素とを含
む化合物半導体の特性を変化さぼるが、タンタル′Ｃな
る金属電極がｂｃｃ−タンタルでなる場合は、比較的高
い温度（良導電性金属が金の場合的５００℃）まで、良
導電性金属が、タンタルと反応せず、従って、良導電性
金属が、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体内に実質
的に侵入せず、よって、ガリウムと砒素とを含む化合物
半導体の特性を変化させない。

以上が、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体に耐着さ
れたタンタルでなる金属電極が、実質的に、ｂｃｃ−タ
ンタルでなるのが望ましい理由である。

従って、上述した従来の、半導体への金Ｒ電極イ」打法
は、そのタンタルでなる金属電極が、その上に、上述し
た良導電性金属でなる半導体層を付して用いられている
場合に、比較的低い温度で、良導電性金属を、ガリウム
と砒素とを含む化合物半導体内に侵入させて、そのガリ
ウムと砒素とを含む化合物半導体の特性を変化させるも
のとして１７られる、という欠点を有してい　ｌこ　。

また、上述した従来の、半導体への金属電極何名法の場
合、上述した第１図へに示されている、タンタルでなる
金属電極のＸ線回折スペク１〜ルと、第１図Ｂ及びＣに
示されている、タンタルでなる金属電極のＸ線回折スペ
クトルとを対化してみれば明らかなように、ガリウムと
砒素とを含む化合物半導体を比較的高い温度に加熱して
、タンタルの堆積処理をなせば、タンタルでなる金属電
極を、β−タンタルの少ないものどじて得ることができ
、従って、上述した欠点を緩和させることができる。

然しながら、この場合、タンタルの堆積処理を、ガリウ
ムと砒素とを含む化合物半導体を比較的高い温度に加熱
してなさなければならないため、ガリウムと砒素とを含
む化合物半導体に、熱的な悪影響を与えるおそれを右り
るどともに、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体上に
、高温に弱い材料でなるマスクなどが付されている場合
、そのマスクなどに破損を与えるなどの欠点を右りる。

よっ−Ｃ１本発明は、上述した欠点を伴なうことなしに
、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体に、タンタルで
なる金属電極を付すことができる、新規な半導体への金
属電極付着法を提案せんとするものである。

本発明による、半導体への金属電極付着法は、ガリウム
と砒素とを含む化合物半導体に、真空中でのタンタルの
堆積処理によって、タンタルでなる金属電極を耐着させ
る、という上述した従来の方法と同様の工程をとるが、
その工程におけるタンタルの堆積処理に先立ち、ガリウ
ムと砒素とを含む化合物半導体に対し、真空中での、逆
スパツタリング処理、プラズマエツチング処理などによ
る、エツチング処理を施し、続いて、このようにしてエ
ツチング処理の施された、ガリウムと砒素とを含む化合
物半導体を、大気に触れさせることなしに、上述したタ
ンタルの堆積処理をなさしめることを特徴とする。

このような、本発明による、半導体への金属電極付着法
によれば、タンタルでなる金属電極を、第２図のＸ線回
折スペクトルに示すように、実質的に、ｂｃｃ−タンタ
ルのみでなるものとして得ることができる。

なＪ３、第２図のＸ線回折スペクトルは、後述り゛る、
本発明の実施例によって得られた、タンタルでなる金属
電極のＸ線回折スペクトルである。

本発明による、半導体への金属電極付着法によっ′Ｃ１
タンタルでなる金属電極が、実質的に、ｂｃｃ−タンタ
ルのみでなるものとして得られる理由は、上述したタン
タルの堆積処理に先立ち、上述したエツチング処理をな
しているので、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体の
表面に僅かな自然酸化膜や僅かな汚染物が付されてぃで
ら、それが除去され、また、エツチング処理に続いて、
１ツヂング処理されたガリウムと砒素とを含む化合物半
導体を、大気に触れさけることなしに、タンタルの堆積
処理をなしているので、エツチング処理後、タンタルの
堆積処理前におい°Ｃ、ガリウムと砒素とを含む化合物
半導体の表面に、自然酸化膜や汚染物などが付されるお
それがなく、従って、タンタルの堆積処理が、ガリウム
と砒素とを含む化合物半導体の表面が、十分清浄されて
いる状態でなされ、このため、タンタルの堆積処理時、
タンタルがｂｃｃ−タンタルとして堆積されるのが促進
されるが、βタンタルとして堆積されるのが阻害される
からである、と考えられる。

従って、本発明による半導体への金属電極付着法によれ
ば、そのタンタルでなる金属電極が、その上に上述した
良導電性金属でなる導体層を付して用いられている場合
に、比較的高い温度を与えても、良導電性金属を、ガリ
ウムと砒素とを含む化合物半導体内に侵入させるものと
して得られることがない、という優れた特徴を有する。

また、本発明による、半導体への金属電極付着法によれ
ば、タンタルの堆積処理時、ガリウムと砒素とを含む化
合物半導体を加熱す必要がないので、タンタルの堆積処
理時に、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体に、熱的
悪影響を与えるおそれがなく、またガリウムと砒素とを
含む化合物半導体上に、高温に弱い材料でなるマスクな
どが付されていても、それらに悪影響を与えない、とい
う特徴も併Ｕ右する。

次に、本発明による、半導体への金属電極付着法の実施
例を述べる。

表面の清浄化された、ＱａΔＳでなる、ガリウムと砒素
とを含む化合物半導体を予め用意し、そのガリウムと砒
素とを含む化合物半導体を水冷しＩＷＩるＪ：うになさ
れたホルダ上に装着しＣ１高周波スパッタリング装置の
ベルジャ内に配し、また、ベルジ（１内に、タンタルの
スパッタリング源を配し、次に、そのベルシト内を排気
した。

次に、ベルジャ内に、ｊＪルゴン（Ａｒ）ガスを、ベル
ジＩ７内でのアルゴンガス圧が６０ｍＴ０１゛ｒになる
ように満たし、その状態で、スパッタリング源とベルジ
ャ内の接地電位点との間に、高周波源を接続して、スパ
ッタリング源に対づる、高周波源からの６００Ｗの高周
波を用いたタンタルのスパッタリング処理という、ブリ
高周波スパッタリング処理によるエツチング処理を、約
２０分間なし、スパッタリング源におけるタンタルの表
面をエツチング除去して清浄化し、次に、ベルジャ内を
高真空状態に排気した。

次に、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体装着してい
るホルダを、室温の水で冷却することを開始し、また、
ベルジャ内に、アルゴンガスを、ベルジャ内でのアルゴ
ンガス圧が３０ｍ１−ｏｒｒになるように導入し、その
状態で、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体どベルジ
ャ内の接地電位点との間に、ホルダを介して高周波源を
接続して、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体に対す
る、高周波源からの１００Ｗの高周波を用いたガリウム
と砒素とを含む化合物半導体の高周波スパッタリング処
理という逆スパツタリング処理によるエツチング処理を
、約１０分間なし、ガリウムと砒素とを含む化合物半導
体の表面をエツチング除去して清浄化し、次に、ベルジ
ャ内を、再度高真空状態に排気した。

次に、ベルジ１７内のアルゴンガス圧を３０ＩｌｌＴｏ
ｒｒに保持した状態で、スパッタリング源とベルジｔ・
内の接地電位点どの間に、高周波源を接続して、高周波
源からの２００Ｗの高周波を用いた、タンタルの高周波
スパッタリング処理によるタンタルのＪ（を積処理によ
って、ガリウムと砒素どを含む化合物半導体に、タンタ
ルを堆積し゛（、タンタルでなる金属電極を剛着させた
。

この場合、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体どベル
ジ１１内の接地電位点との間に、ガリウムと砒素とを含
む化合物半導体側を負とづる１００　Ｖのバイアス電圧
を与えた。

次に、ベルジＩ７を開りて、そのベルジ１！内から、タ
ンタルでなる金属電極が剛着されている、ガリウｈ、と
砒素とを含む化合物半導体を、外部に取出した。

以上が、本発明による半導体への金属電極付着法の実施
例である。

このような本発明の方法によれば、タンタルでなる金属
電極が、第２図のＸ線回折スペクトルに示づように、実
質的に、ｂｂｃ−タンタルでなるものとして得られた。

なお、」二連した本発明による半導体への金属電極付着
法の実施例において、そのガリウムと砒素とを含む化合
物半導体に対するエツチング処理時における、ベルジ１
＝内でのアルゴンガス圧、エツヂング処理時間、高周波
源からの高周波の電力は、上述した実施例の値から、変
更しても、タンタルでなる金属電極を、上述した実施例
の場合と同様に、ｂｃｃ−タンタルでなるものとして得
ることができる。例えば、ベルジャ内のアルゴンガス圧
を３０ｍＴｏｒｒどし、高周波源からの高周波の電力を
６００Ｗとするとき、エツヂング処理時間を３０秒どし
ても、タンタルでなる金属電極を、上述した実施例の場
合と同様に、ｂｃｃ−タンタルでなるものとして得るこ
とができた。

また、上述においては、タンタルのＪ「梢処理に先立ち
なされる、ガリウムと砒素とを含む化合物半導体に対す
るニップ〜ング処理を、高周波逆スパツタリング処理に
よるものとしたが、ガリウムと砒素とを含む化合物半導
体に対するエツヂング処理を、プラズマスパッタリング
処理によるものとして、タンタルでなる金属電極を、ｂ
ｃｃ−タンタルでなるものとして得ることができた。

さらに、上述においては、ガリウムと砒素とを含む化合
物半導体が、Ｑａ　Ａｓでなる場合につき述べたが、Ｇ
ａＡｌＡｓ系である場合でも、タンタルでなる金属電極
を、ｂｃｃ−タンタルでなるものとして得ることができ
た。

さらに、上述した実施例においては、タンタルの１（を
積処理を、へ周波スパッタリング処理によるものとした
が、タンタルの堆積処理を、タンタルの真空蒸着処理と
しても、タンタルでなる金属電極を、ｂｃｃ−タンタル
でなるものとして得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図へ、Ｂ及びＣは、従来の半導体への金属電極付着
法によって得られた、タンタルでなる金属電極の結晶構
造を示すＸ線回折スペクトルである。 第２図は、本発明による半導体への金属電極付着法の実
施例によって得られた、タンタルでなる金属電極の結晶
＃ｌ造を示！ｌＸ線回折スペクトルである。 出願人　　日本電信電話公社 第１図へ 第１ｖＡＢ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガリウムと砒素とを含む化合物半導体に、真空中でのタ
   ンタルの堆積処理によって、タンタルでなる金属電極を
   剛着させる半導体への金属電極付着法において、上記タ
   ンタルの堆積処理に先立ち、上記化合物半導体に対し、
   真空中でのエツチング処理を施し、続いて、上記エツチ
   ング処理の施された化合物半導体を大気中に触れさせる
   ことなしに、上記タンタルの堆積処理をなさしめること
   を特徴とする半導体への金属電極付着法。