JPS6029217B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

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JPS6029217B2
JPS6029217B2 JP15939276A JP15939276A JPS6029217B2 JP S6029217 B2 JPS6029217 B2 JP S6029217B2 JP 15939276 A JP15939276 A JP 15939276A JP 15939276 A JP15939276 A JP 15939276A JP S6029217 B2 JPS6029217 B2 JP S6029217B2
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JP
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layer
alloy
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ohmic contact
electrode
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修一 小山
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、金一亜鉛(Au−Zn)合金のオーミック・
コンタクト電極を有する半導体装置を製造するのに好適
な方法に関する。 従来、例えば0aAsショットキ・バリャ・ダィオード
‘こ於けるオーミック・コンタクト電極の形成材料とし
ては、若し、GaAsがn型であれば金一錫(Au−S
n)合金を、またp型であればAu−Zn合金を使用す
ることが行なわれている。 ところで、Ga船がp型であって、Au−Zn合金を用
いる場合、良好なオーミツク・コンタクトが得られない
ことが多い。即ち、Au−Zn合金電極を形成するには
、GaAs基板にAu−Zn合金を蒸着する方法が多用
されているが、一般にAuとZnとでは、蒸気圧が著し
く相違する為、Au−Zn合金をそのまま蒸着したので
は、最初に先ずZnが蒸着され、次いでAuが蒸着され
ることになるので、蒸着層が2層に分かれてしまう。第
1図はその状態を表わすもので、1はp型Ga瓜ゥェハ
、2はZn層、3はAu層、4はアルミニウムのショッ
トキ・バリャ電極が形成されるべき位置を示している。
このように蒸着層が2層に分かれてしまうのもさること
ながら、このままでオーミツク・コンタクトをとる為の
熱処理を加えると、0aAsに対する拡散係数の差に依
りZnのみが拡散されることになり、その結果、良好な
Au−Zn合金のオーミック・コンタクト電極は形成さ
れ難い。因に、AuとZnの特性を挙げると次のようで
ある。沸点 Ga船に対する拡散係数Au 271
0〔〇○〕 1.0×10‐3Zn 907〔
00〕 15本発明は、前記従来技術の欠点
を解消し、良好なAu−Zn合金のオーミック・コンタ
クト電極を形成できるようにするもので、以下これを詳
細に説明する。 本発明では、AuとZnの蒸着に際し、Au層でZn層
をサンドイッチ状に封じ込めることに依り、熱処理時に
Zm単独で半導体ゥェハに拡散されるのを防止し、該熱
処理に依り、先ず、半導体ウェハ上に均質なAu−Zn
合金を生成させ、次いで半導体面にAu−Znを拡散し
て半導体と合金化し、良好なオーミック・コンタクト電
極を形成するものである。 次に、第2図を参照して−実施例を説明する。 先ず、蒸着を行なう場合、AuソースとZnソースとを
別個にセットして、第2図に見られる如く、p型GaA
s半導体ウェハ1 1上にAu層1 2,Zn層1 3
、Au層1 4の順に蒸着層を形成する。これ等の層1
2〜14の厚さの比は1:1:2程度で良い。次に、こ
れを窒素(N2)雰囲気中にて、温度500 CO〕と
して2〔分〕間の熱処理を行なうと、良好なAu−Zn
合金層が形成されるものである。このようにし、0.5
〔仏m〕程度の厚さを有するAu−Zn合金層を形成す
ることは容易である。この後、適当な熱処理を行なって
、Au−Zn合金を半導体ウェハ11の表面に拡散して
オーミック・コンタクト電極にすれば良い。前記実施例
では、蒸着層は3層になっているが、これは、条件に依
っては、薄い層を更に多層に形成した方が均質な合金層
の形成が可能になる。但し、その場合であっても、最下
層と最上層はAu層にしなければならない。最下層、即
ち、半導体ゥェハ1 1に最も近い層をAu層にする理
由は前記したところから明らかである。最上層をAu層
にする理由は、若し、Zn層である場合、熱処理時にZ
nが蒸発してしまい、Au−Zn合金が得られないこと
に依る。第3図は本発明の効果を説明する為の線図であ
り、ショットキ・バリャ・ダイオードの順方向電流−電
圧特性を表わしている。尚、縦軸には電流(1)を、横
軸に電圧(V)を探ってある。図に於いて、Aは本発明
一実施例であるAu+Zn+Auの3層よりなる蒸着層
から生成したAu−Zn合金のオーミック・コンタクト
電極を有するショットキ・バリャ・ダイオードの特性で
あり、Bは従来技術に依るショットキ・バリャ・ダイオ
ードの特性を示している。両者とも半導体の導電型はp
型であり、合金化の温度は530〔oC〕、時間は3〔
分〕である。 また、印加された電圧は0.1〔V〕、電流は10〔山
A〕であった。図から判るように、本発明実施例に依る
ショットキ・バリャ・ダィオード‘ま立上り特性が優れ
ている。 これは、良好なオーミック・コンタクト電極を有してい
る点に由来するものであることは実験的に確認されてい
る。第4図は正孔濃度と固有コンタクト抵抗との関係を
表わす線図である。図に於いて、黒丸(●)は本発明を
実施して形成したAu−Zn電極に関するデータであり
、p型GaAs基板上に厚さ300〔A〕のAu層、厚
さ370〔A〕のZn層、厚さ2330〔A〕のAu層
を順次積層し(これに依り、Znの重量〔%〕となる)
、その後、温度350〔℃〕乃至400Co〕で5〔分
〕間熱処理したものである。また、同じく図に於いて、
白四角(口)はp型Ga船基板上に蒸着に依りAu−Z
n合金(Znの重量〔%〕は4〔%〕)を厚さ6000
〔A〕に形成し、温度300
The present invention provides ohmic performance of gold-zinc (Au-Zn) alloy.
The present invention relates to a method suitable for manufacturing a semiconductor device having contact electrodes. Conventionally, if GaAs is n-type, gold-tin (Au-S
n) alloy, and in the case of p-type, an Au-Zn alloy is used. By the way, when the Ga carrier is p-type and an Au-Zn alloy is used, good ohmic contact cannot often be obtained. That is, to form an Au-Zn alloy electrode, a method of vapor depositing an Au-Zn alloy on a GaAs substrate is often used, but generally Au and Zn have significantly different vapor pressures. If it were deposited as is, Zn would be deposited first and then Au would be deposited, so the deposited layer would be separated into two layers. FIG. 1 shows the state, where 1 is a p-type Ga wafer, 2 is a Zn layer, 3 is an Au layer, and 4 is a position where an aluminum Schottky barrier electrode is to be formed.
In addition to the fact that the vapor deposited layer is divided into two layers, if heat treatment is applied to form an ohmic contact as it is, only Zn will be diffused due to the difference in diffusion coefficient with respect to 0aAs. As a result, it is difficult to form a good Au-Zn alloy ohmic contact electrode. Incidentally, the characteristics of Au and Zn are as follows. Boiling point Diffusion coefficient for Ga vessel Au 271
0〇○〕 1.0×10-3Zn 907〔
00] 15 The present invention eliminates the drawbacks of the prior art and makes it possible to form a good ohmic contact electrode of Au-Zn alloy, which will be described in detail below. In the present invention, during the vapor deposition of Au and Zn, the Zn layer is sealed in a sandwich shape with the Au layer, thereby preventing Zm alone from being diffused into the semiconductor wafer during the heat treatment. Homogeneous Au-Zn on top
An alloy is formed, and then Au--Zn is diffused onto the semiconductor surface to form an alloy with the semiconductor to form a good ohmic contact electrode. Next, an embodiment will be described with reference to FIG. First, when performing vapor deposition, an Au source and a Zn source are set separately, and as shown in FIG.
s Au layer 1 2, Zn layer 1 3 on semiconductor wafer 1 1
, Au layers 1 to 4 are formed in this order. Layer 1 of these
The thickness ratio of 2 to 14 may be about 1:1:2. Next, when this was heat-treated for 2 minutes at a temperature of 500 CO in a nitrogen (N2) atmosphere, a good Au-Zn
An alloy layer is formed. In this way, 0.5
It is easy to form an Au-Zn alloy layer having a thickness of approximately [French m]. Thereafter, appropriate heat treatment may be performed to diffuse the Au-Zn alloy onto the surface of the semiconductor wafer 11 to form an ohmic contact electrode. In the above embodiment, there are three vapor deposited layers, but depending on the conditions, it is possible to form a more homogeneous alloy layer by forming more thin layers. However, even in that case, the bottom layer and the top layer must be Au layers. The reason why the lowest layer, that is, the layer closest to the semiconductor wafer 11 is made of Au layer is clear from the above description. The reason why the top layer is an Au layer is that if it is a Zn layer, the Z
This is because n evaporates and an Au-Zn alloy cannot be obtained. FIG. 3 is a diagram for explaining the effects of the present invention, and represents the forward current-voltage characteristics of a Schottky barrier diode. Note that the vertical axis represents the current (1), and the horizontal axis represents the voltage (V). In the figure, A is the characteristic of a Schottky Barrier diode having an ohmic contact electrode of an Au-Zn alloy produced from a three-layer deposited layer of Au+Zn+Au, which is an embodiment of the present invention, and B is a characteristic of a Schottky Barrier diode according to the prior art. This shows the characteristics of a Schottky Barrier diode depending on . The conductivity type of both semiconductors is p.
The alloying temperature was 530 [oC] and the time was 3 [oC].
minutes]. Further, the applied voltage was 0.1 [V] and the current was 10 [mountains A]. As can be seen from the figure, the Schottky barrier diode according to the embodiment of the present invention has excellent start-up characteristics. It has been experimentally confirmed that this is due to the fact that it has a good ohmic contact electrode. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between hole concentration and specific contact resistance. In the figure, the black circles (●) are the data regarding the Au-Zn electrode formed by implementing the present invention, and the Au layer with a thickness of 300 [A] and the layer with a thickness of 370 [A] on a p-type GaAs substrate. A Zn layer and an Au layer with a thickness of 2330 [A] are sequentially laminated (this results in the weight [%] of Zn).
, and then heat-treated at a temperature of 350 [° C.] to 400 Co] for 5 [minutes]. Also, in the same figure,
The white square (opening) is Au-Z deposited on the p-type Ga carrier substrate.
n alloy (the weight [%] of Zn is 4 [%]) with a thickness of 6000
[A] and temperature 300

〔00〕で10〔分〕間熱
処理したAu−Zn電極に関するデータである。 更にまた、同じく図に於いて、黒三角(▲)はp型Ga
As基板上に厚さ100〔A〕のZn層、厚さ1000
〔A〕のAu層を順次積層し(これに依り、Znの重量
〔%〕は35〔%〕となる)、その後、温度500〔0
0〕で5〔分〕間熱処理したAu−Zn電極に関するデ
ータである。 各々の電極形成条件は若干相違しているが、処理条件の
相違に基因するコンタクト抵抗の相違は高々5〔倍〕程
度である。 従って、本発明の方法に依れば、充分良好なオーミック
・コンタクト性を有するAu−Zn合金の電極が得られ
ることを看取できよう。 以上の説明で判るように、本発明に依えば、Au−Zn
合金のオーミック・コンタクト電極を形成するに当り、
半導体ゥェハ上の最下層と最上層がAu層となり、その
間にZn層が挟まれるように蒸着層を形成し、その後、
熱処理することに依り、良好なAu−Zn合金のオーミ
ック・コンタクト電極を得ることができ、半導体装置の
特性は向上する。 また、最下層をAuとすることに依り、半導体ゥェハと
電極との密着を良好にすることができ、そして、最上層
をAuとすることに依り、所謂、ボールアップを防止す
ることができるから電極の微細なパターニングが可能に
なる。
This is data regarding an Au-Zn electrode heat-treated at [00] for 10 [minutes]. Furthermore, in the same figure, the black triangle (▲) indicates p-type Ga.
100 [A] thick Zn layer on As substrate, 1000 [A] thick
The Au layers of [A] are laminated one after another (thereby, the weight [%] of Zn becomes 35 [%]), and then the temperature is 500 [0
0] for 5 [minutes]. Although the conditions for forming each electrode are slightly different, the difference in contact resistance due to the difference in processing conditions is about 5 times at most. Therefore, it can be seen that according to the method of the present invention, an Au-Zn alloy electrode having sufficiently good ohmic contact properties can be obtained. As can be seen from the above explanation, according to the present invention, Au-Zn
When forming an alloy ohmic contact electrode,
A vapor deposition layer is formed such that the bottom layer and the top layer on the semiconductor wafer are Au layers, and a Zn layer is sandwiched between them, and then,
By heat treatment, a good Au-Zn alloy ohmic contact electrode can be obtained, and the characteristics of the semiconductor device are improved. Furthermore, by making the bottom layer of Au, it is possible to improve the adhesion between the semiconductor wafer and the electrode, and by making the top layer of Au, it is possible to prevent so-called ball-up. Fine patterning of electrodes becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来例の説明図、第2図は本発明の一実施例の
説明図、第3図はショットキ・バリャ・ダイオードの電
流−電圧特性を説明する線図、第4図は正孔濃度と固有
コンタクト抵抗との関係を表わす線図である。 図に於いて、11は半導体ウェハ、12はAu層、13
はZn層、14はAu層をそれぞれ示す。 第1図第2図 第3図 第4図
Fig. 1 is an explanatory diagram of a conventional example, Fig. 2 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a diagram illustrating the current-voltage characteristics of a Schottky Barrier diode, and Fig. 4 is a diagram illustrating the current-voltage characteristics of a Schottky Barrier diode. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between concentration and specific contact resistance. In the figure, 11 is a semiconductor wafer, 12 is an Au layer, and 13 is a semiconductor wafer.
indicates a Zn layer, and 14 indicates an Au layer. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 GaAs半導体ウエハ上に少なくとも一層のZn層
を挟んで最下層と最上層とがAu層となるようにAu層
とZn層とを多層に形成し、しかる後、熱処理を加えて
Au−Zn合金のオーミツク・コンタクト電極を得る工
程が含まれてなることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1 Au layers and Zn layers are formed in multiple layers on a GaAs semiconductor wafer with at least one Zn layer sandwiched therebetween so that the bottom layer and the top layer are Au layers, and then heat treatment is applied to form an Au-Zn alloy. 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of obtaining an ohmic contact electrode.
JP15939276A 1976-12-30 1976-12-30 Manufacturing method of semiconductor device Expired JPS6029217B2 (en)

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JPS55105327A (en) * 1978-12-28 1980-08-12 Fujitsu Ltd Manufacturing method of semiconductor device

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