JPS61102730A - オ−ミツク接触の形成方法 - Google Patents

オ−ミツク接触の形成方法

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JPS61102730A
JPS61102730A JP22408984A JP22408984A JPS61102730A JP S61102730 A JPS61102730 A JP S61102730A JP 22408984 A JP22408984 A JP 22408984A JP 22408984 A JP22408984 A JP 22408984A JP S61102730 A JPS61102730 A JP S61102730A
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JP
Japan
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ions
film
ohmic contact
type gaas
implanted
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JP22408984A
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JPH033928B2 (ja
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Toshio Nonaka
野中 敏夫
Nagayasu Yamagishi
山岸 長保
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268

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】 (産業上の利用分野) この発明はn型CaAs層へのオーミック接触形成方法
に関する。
(従来の技術) 従来からGaAsを用いた各種の化合物半導体素子が数
多く提案されている。これら半導体素子の電極の形成の
ため、良質で信頼性の高いオーミック接触を得るだめの
研究が続けられている。
Ω型GaAs層に対する従来提案されている公知の方法
を大別すると次の三通りがあげられる。
第一の方法は、金属−半導体(n −GaAs )の合
金反応を用いたいわゆるアロイ・オーミックコンタクト
(A11oyed Ohmxc Contacts )
法である(例えば、文献I : 「5o11d −5t
ate ElectronxCJVol、 26 、煮
Φ、 (1983) 、 pp 259−266 )。
第二の方法は、合金化反応ではなく金に部を薄膜半導体
装置き換え、その薄膜半導体層に高一度の不純物をトー
プし、n++半導体/ n −GaAsのヘテロ接合を
形5にシ、トンネル効果を利用してオーミック接触を得
るツノアロイ・オーミックコンタクト(N1)n A1
1oyed Oh+nic Contacts )法で
ある(例えば、文献II : f’Elsctronx
c、; Letters 22nd Novenber
 J VL−11,15、A24 、 (1979) 
rpp 8(Nl −f’lol )。
第三の方法は、金田、シリサイド或いは半導体を11型
GaAs上に形成し、その界面にキャリヤ濃度プロファ
イルΩピークをもつように高濃度(イオン注入を行(・
、アニール後、オーミック接触を得るイオンビームミキ
シング(Ion Beam Mxxing)法である(
例えば、文献m : 「Proc、 Int″Ionq
nglneer1ng Congress −l5IA
T’ 83 !x IPAT” 83 。
’jyoto (’1983 ) 、 pp 1817
−1825 )。
(発明が解決しようとする問題点) 上述の第一の方法では、通常、金属としてAuGe(A
u : 82 wt%及びGe : 12 wt%)を
用い、このAuGeを真空蒸着法などによりn型GaA
s基板上に被着し、シロ0〜+50’C程度の温度でし
かも一分程度と(・う極めて短時間で合金化処理(S、
r、’berxng )を行ってコンタクト抵抗値が小
さくかつ良質のコンタクトを得るようにして(・る。し
かしながら、合金1ヒ処理を適切な条件に制御すること
が困難であり、この条件からずれると、コンタクト抵抗
が悪くなり、また界面にボールアンプ(Balllng
 −1Jp)と呼ばれる凝集反応が発生したり、さらに
、表面モホロジーが不安、定となるという欠点がある(
上記文献I)。これがため、オーミック接触の耐熱性及
び表面モホロジーが悪くなる結果、Au Ge金属の超
微細パターン化への対応には高置の技術を必要とする。
上述の第二の方法では、n −GaAsと、その上側の
薄膜半導体とのヘテロ接合を形成するものであり、その
界面の状態が重要なポイントとなる。そのために、n 
−CaAsを分子線エピタキシー法により成長させた後
、同一装置内で、分子線エピタキシー法により連続的に
n+“薄膜半導体層を成長させる方法が試みられている
(前記文献■)。このように、この第二の方法では、界
面の清浄化に量分注意しなければならないという欠点が
ある。
上述の第三の方法では、界面にキャリヤ濃度ブーファイ
ルのピークをもつように高濃度イオン注入を行うため、
第二の方法よりは界面の清浄化に関しては敏感ではない
が、注入イオンの濃度プロファイルのピークが界面にあ
るため、表面濃度が下ってしまい、従って、この方法は
n++化のためには上述した第二の方法よりは適当で・
はない。すなわち、この方法はミキシング効果があって
も、オーミック特性の向上には直接寄与しない場合があ
ると(・う欠点がある(前記文献I)。
この発明の目的は、上述した従来のオーミック接触形成
方法が有する欠点を除去すると共K、高耐熱、高信頓性
のある、n−GaAs層へのオーミック接触を形成する
ため、n 型Ge / n型GaAs構造というペテロ
接合によるノンアロイ・オーミックコンタクトと、 C
eイオン注入法によるイオンビームミキシングとを兼ね
そなえたオーミックコンタクトの形成方法を提供するこ
とにある。
(問題点を解決するための手段) この発明の目的の達成を図るため、この発明によれば、
n型GaAs層にオーミック接触を形成するに当り、 Ω型CaAs層のオーミック接触予定領域上に、真空蒸
着法を用いて、薄膜半導体層としてGa膜を形成する工
程と、 このGe膜とn型GaAs層とのヘテロ接合界面でキャ
リヤ濃度が最大となるように、Geイオンを1015〜
1016aa−”程度のドーズ量でイオン注入する工程
と、 このGe膜の厚み方向の中心でキャリヤ1度が最大とな
るように、Asイオンを少なくとも1015cfi−”
程度のドーズ量でイオン注入する工程と、これらGeイ
オン及びAsイオンの活性化を図るため、750〜85
0℃程度の温度範囲で20〜30分間程度、アニールを
行う工程とを含 むことを特徴とする。
(作用) この構成によ□れば、Ge薄膜半導体/n型Ga As
のヘテロ1妄合シこよるオーミックコンタクトであるた
めボールアップ現柔が起らな(・。
また、ヘテロ接合界面の形成後、この界面にGeイオン
を注入しイオンビームミキシングを行っており、このイ
オンビームミキシング効果のため、界面における清浄化
の問題も従来より著しく軽減される。
また、Ge膜の厚みの中央付近でキャリヤ濃度陣最大と
なるようにAsイオンを注入しているので、44度のn
++型Ge膜となり、n型GaAs層と句オーミック接
触が良好となる。
さらに、750〜850”Cという温度範囲内の高温で
活性化アニールを行っているので、オーミック接触形成
後の素子の信頼性は向上する。
(実施列) 以下、図面を参照してこの発明の実施例につき説明する
。尚、この実施例で与える数値は一例であって、これに
限定されるものではなく、設計に応じて適宜に変更出来
ること明らかである。
第1図(A)〜(C)はこの発明のオーミック接触形成
方法を説明するための工程図で、各図は主壁形成段階で
の状態を概略的に断面図で示しである。
また、第2図は注入するGe及びAsイオンのキャリヤ
濃度プロファイルを示す曲線図で、横軸に後述するGe
膜の表面から基板側へ測った深さをA単位で取りかつ縦
軸にキャリヤ濃度(/cm3)を取って示しである。
第1図(A)において、n型GaAs層lとしてn型G
aAs基板を用い、そのオーミック接触予定領域上に、
真空蒸着法を用いて、薄膜半導体層としてGe膜2を形
成する。このGe膜2の厚みを例えば500 A 8度
とする。Geを用いたのは、Geは、GaAsと格子定
数が近いこと、簡単に蒸着が出来ること等の理由による
次に、第1図(B)に示すように、Ge膜2の側からG
eイオンを1O15、1016cm−2程度のドーズ量
及びlΦOkeV程度のエネルギーでイオン注入する。
このイオン注入を、このGe膜2とn型GaAs基板1
とのヘテロ接合界面でキャリヤ濃度が最大となるように
、行う。従って、このイオンる状胛となり、この場合そ
のピーク値は約10′に/C’ff!3となっている。
このGeイオンの注入でイオンミキシングされたGeイ
オン注入領域3を斜線を付して示す。この場合の注入イ
オンとしてGeイオ7 ノIt!l K Siイオンも
考えられるが、Geイオンを用(・たの)ま、より効率
のよいイオンミキシング効果を得るためである。又、ド
ーズ量を1015〜10  cm  8度より低く又は
高くすると、イオンミキシング効果が得られない。又、
Geイオンを界面に打込むことによって、界面の改善を
図ることが出来る。
このGeイオンの注入の後に、第1図(のに示すように
、ae膜2側から、Asイオンを1015cIn−”1
度以上のドーズ量及び60keV程度のイオンエネルギ
ーでイオン注入する。この場合、このAsイオンの注入
を、Ge膜2の厚み方向の中心でキャリヤ心変が最大と
なるように、行う。とのAsイオンの注入によるキャリ
ヤ濃度プロファイルを第2図に曲線■で示す。この場合
、そのピーク値1ま約1020/♂となる。又、Asイ
オン注入領域手を斜線を付して示す。Asイオンを10
15α−20ドーズ量で打込むのは効率よくオーミック
特性の向上を図るためである。
その後に、これらGeイオン及びAsイオンの活り化を
図るため、750〜850’C程度の温度範囲の適当な
温度で20〜30分間程度、アニールを行う。このアニ
ール温度がこの750〜850’Cの温度範囲より低い
と、注入されたイオンによる結晶の損傷を回復させるこ
とが出来ず又、この温度範囲より高t・と熱変成が生じ
てしまう。このアニール温度は好ましくは800℃程度
とするのが良い。
尚、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもので
はない。例えば、Ge膜2の厚みを50OA以外の他の
厚みに設定することが出来る。これに応じて、イオンの
加速エネルギーを適当に変えることが出来る。
又、Geイオン注入とAsイオン注入の工’fN ::
’R字を前述の実施例とは逆の順序としてもよ(・。
又、Geイオンの活性化アニール及びAsイオンの活P
l゛化アニールを同時に行ってもよいし、或シ・はGe
イオン注入後にGeイオンの活性化を行い、Asイオン
の注入後にAsイオンの活性化を行うように、それぞれ
個別に行ってもよい。
また、n型CaAs層を基板としたが、これに限産され
るものでなく、基板上に設けた層であってもよい。
また、この発明を半導体素子の製造に適用した痛合、こ
の発明を構成する各工程は半導体素子の製造工程の一段
階としそれぞれ含まれることとなる。
(発明の効果) この発明はヘテロ接合゛によるオーミックコンタクトで
あるため、従来のAu Ge等によるアロイ・オーミッ
クコンタクトの場合とは異なり、ボールアップ現象は起
らないし、また、表面モホロジーが安定化して(・るの
で、超微細パターンの形成が簡単かつ容易となる。
さらに、界面における清浄化の問題はイオンビームミキ
ンング効果により軽減され、従って、10−10〜−”
 Torr程度というような超高に空を必要とする分子
線エビタキ7−によらずして、1O−6Torr @度
での通常の真空蒸着法でGe膜の形成を行える。また、
オーミック接触の形成にイオン注入技術という比較的一
般的な方法を用いることが出来る。従って、この発明を
半導体素子のオーミック接触の形成に容易に適用出来、
その場合、素子の形成が容易かつ簡単となり、その製造
コストの低減を図ることが出来る。
まだ、イオン注入後、約800℃という高温処理により
注入イオンの活性化を行うため、オーミック接触を形成
した後の素子の信頼性は優れたものとなる。すなわち、
この発明によるオーミック接触は半導体間或いは半導体
内の不純物の移動は、通常デバイスを作成した後の信頼
性を議論する500℃程度以下の温度においては全く問
題にならな(・といえる。
このように、この発明によれば、従来の欠点を除去出来
ると共にn型GaAs上へ高:i1熱性、高信頌性グ)
オーSツク接触を形F+!7寸ろことが出来ろ。
従って、この発明を1夙性金属による電界効果トランジ
スタ(FET)の作成と併用することKより、高1ir
t熱性を有するGaAs FEATやCaAs ICの
作bk、に+!I mすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
Sa l I”VI (A)〜(c)はこの発明のオー
ミック接触の形成方法を説明するだめの工程を示す線図
、第2図はこの発明に用いるGeイオン注入及びAsイ
オン注入におけるキャリヤ濃度プロファイルを示す曲線
図である。 1 ”’ fl型GtxAs a 5   2− Gc
 IN:(・・Geイオン庄大人領 域°°ASイオン注入領域 特許出、へ;1人  工業技術院長 等々力  達

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、n型GaAs層にオーミック接触を形成するに当り
    、 n型GaAs層のオーミック接触予定領域上に、真空蒸
    着法を用いて、薄膜半導体層としてGe膜を形成する工
    程と、 該Ge膜とn型GaAs層とのヘテロ接合界面でキャリ
    ヤ濃度が最大となるように、Geイオンを10^1^5
    〜10^1^6cm^−^2程度のドーズ量でイオン注
    入する工程と、 該Ge膜の厚み方向の中心付近でキャリヤ濃度が最大と
    なるように、Asイオンを少なくとも10^1^5cm
    ^−^2程度のドーズ量でイオン注入する工程と、 これらGeイオン及びAsイオンの活性化を図るため、
    750〜850℃程度の温度範囲で20〜30分間程度
    、アニールを個別に又は同時に行う工程とを 含むことを特徴とするオーミック接触の形成方法。
JP22408984A 1984-10-26 1984-10-26 オ−ミツク接触の形成方法 Granted JPS61102730A (ja)

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JPH033928B2 JPH033928B2 (ja) 1991-01-21

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10247747A (ja) * 1997-03-05 1998-09-14 Toshiba Corp 半導体発光素子およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10247747A (ja) * 1997-03-05 1998-09-14 Toshiba Corp 半導体発光素子およびその製造方法

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JPH033928B2 (ja) 1991-01-21

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