JPS61107726A - 化合物半導体への接点の製造方法 - Google Patents
化合物半導体への接点の製造方法Info
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- JPS61107726A JPS61107726A JP13094485A JP13094485A JPS61107726A JP S61107726 A JPS61107726 A JP S61107726A JP 13094485 A JP13094485 A JP 13094485A JP 13094485 A JP13094485 A JP 13094485A JP S61107726 A JPS61107726 A JP S61107726A
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01L21/28575—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising AIIIBV compounds
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- H—ELECTRICITY
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- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/45—Ohmic electrodes
- H01L29/452—Ohmic electrodes on AIII-BV compounds
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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。
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〕
本発明は半導体装置の製造方法、特に化合物半導体への
接屯の形成方法に関する。
接屯の形成方法に関する。
化合物半導体材料への接点の形成時における固有酸化物
の制菌が、固有酸化物を化学的Ｋｆｆｉ元しそれ自身の
酸化物を形成し得る金属の層を設ける事によって行なわ
れる。この金属層の厚ざを制量することによって、その
金属の全骨を不連続な酸化物領域に変喚できる。
の制菌が、固有酸化物を化学的Ｋｆｆｉ元しそれ自身の
酸化物を形成し得る金属の層を設ける事によって行なわ
れる。この金属層の厚ざを制量することによって、その
金属の全骨を不連続な酸化物領域に変喚できる。
化合物半導体は、酸素を含む環境、通常は空気にさらし
たと負、化合物の成分元素の酸化物（固有酸化′！′／
Ａ）を形成する。
たと負、化合物の成分元素の酸化物（固有酸化′！′／
Ａ）を形成する。
各種の合金型、拡散型または注入型オーム接点を形成す
るために金属を付着する際、従来技術では化合物結晶上
の酸化物を除去し、また酸化物がそれ以上形成されるの
を防止するために、入念な清掃と加工中の申境制圓が行
なわれている。かかるオーム接点および必要なエツチン
グと清掃の方法についての典型的な考察が１ ［真空科
学技術雑誌Ｊ （Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈ、）、
第１９巻、第３号（１９８１年９／ｌ ０月号）、８０
３〜８０４頁に記載されている。
るために金属を付着する際、従来技術では化合物結晶上
の酸化物を除去し、また酸化物がそれ以上形成されるの
を防止するために、入念な清掃と加工中の申境制圓が行
なわれている。かかるオーム接点および必要なエツチン
グと清掃の方法についての典型的な考察が１ ［真空科
学技術雑誌Ｊ （Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈ、）、
第１９巻、第３号（１９８１年９／ｌ ０月号）、８０
３〜８０４頁に記載されている。
一般に従来技術で使用きれている方法は、通常は結晶で
ある裸の面でのエッチ操作または酸化物分解操作、なら
びにそれに付随して、接点となるべき金属を付着するま
で酸化物がそれ以上形成されるのを防止するための真空
などの環境維持を必要としている。
ある裸の面でのエッチ操作または酸化物分解操作、なら
びにそれに付随して、接点となるべき金属を付着するま
で酸化物がそれ以上形成されるのを防止するための真空
などの環境維持を必要としている。
化合物半導体結晶材料μ、その表面に固有酸化・ 物
を形成するが、金属を付着する際にオーム接点を形成す
るには、それを除去する加工工程が必要である。その加
工段階は、装置の性能および再現性と両立しない場合が
多い。
を形成するが、金属を付着する際にオーム接点を形成す
るには、それを除去する加工工程が必要である。その加
工段階は、装置の性能および再現性と両立しない場合が
多い。
化合物ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ ）やヒ化ガリウムアル
ミニウム（Ｇ ａ Ｌ□ＡｔＸＡＳ）などその合金、お
よびその他の類似する化合物半導体、例えばアルミニウ
ムを含むものなどでは、化合物の表面に生じる固有酸化
物が多種多様な特性および除去工程に対する種々の感受
性をもつ個々の元素酸化物や混合物であり得るため、固
有酸化物形成の存在が特例重大である。
ミニウム（Ｇ ａ Ｌ□ＡｔＸＡＳ）などその合金、お
よびその他の類似する化合物半導体、例えばアルミニウ
ムを含むものなどでは、化合物の表面に生じる固有酸化
物が多種多様な特性および除去工程に対する種々の感受
性をもつ個々の元素酸化物や混合物であり得るため、固
有酸化物形成の存在が特例重大である。
−ｆＦｌｌとして、ＧａＡｓ結晶は、室温で空気中でヒ
素とガリウムの両方の酸化物を含む酸化物被膜を形成す
る。ヒ素酸化物を除去するための加工工程では、一般に
酸化ガリウムを除去することはできず、また酸化ガリウ
ムを除去するのに必要な温度が、結晶の周期性に対して
害を与えたり不純物の拡散を引き起こすことがしばしば
ある。
素とガリウムの両方の酸化物を含む酸化物被膜を形成す
る。ヒ素酸化物を除去するための加工工程では、一般に
酸化ガリウムを除去することはできず、また酸化ガリウ
ムを除去するのに必要な温度が、結晶の周期性に対して
害を与えたり不純物の拡散を引き起こすことがしばしば
ある。
本発明け、化合物半導体本体上に形成された装置に対す
る接点を形成する＠Ｋ、半導体本体に形成される固有酸
化物を化学的に還元する金属１を使用して、酸化物を制
御するものである。固有酸化物は、化合物半導体との間
の界面でその金属の酸化物に変換され、接点金属はその
酸化物が形成されると不連続になり、接点金属とその酸
化物は主として外部接触金属中に所在する。酸化物を化
学的に還元する制御金属の厚ざは、固有酸化物中材学的
に還元する際に金属が完全に酸化物に変換されるように
選定することができる。
る接点を形成する＠Ｋ、半導体本体に形成される固有酸
化物を化学的に還元する金属１を使用して、酸化物を制
御するものである。固有酸化物は、化合物半導体との間
の界面でその金属の酸化物に変換され、接点金属はその
酸化物が形成されると不連続になり、接点金属とその酸
化物は主として外部接触金属中に所在する。酸化物を化
学的に還元する制御金属の厚ざは、固有酸化物中材学的
に還元する際に金属が完全に酸化物に変換されるように
選定することができる。
室温で空気に濱らすと厚き約５ＯＡ の固有酸化物を
生成する化合物半導体では、還元性金＠層が約４０Ａ
であれば、固有酸化物が還元されて金属半導体界面に
遺児性金属の不連続な酸化物の介在物を生じる。
生成する化合物半導体では、還元性金＠層が約４０Ａ
であれば、固有酸化物が還元されて金属半導体界面に
遺児性金属の不連続な酸化物の介在物を生じる。
水門Ｍ８書で規定する本発明の原理に照らせば本発明が
加工のあらゆる時点で接点の型式にかかわらず化合物半
導体の表面に生じる固有酸化物の存在を劃−するもので
あることは当業者には自明であるが、以下では詳しい例
を示すために、材料ヒ化ガリウムアルミニウムに対して
オーム接点を形成する場合について説明することにする
。
加工のあらゆる時点で接点の型式にかかわらず化合物半
導体の表面に生じる固有酸化物の存在を劃−するもので
あることは当業者には自明であるが、以下では詳しい例
を示すために、材料ヒ化ガリウムアルミニウムに対して
オーム接点を形成する場合について説明することにする
。
空気にざらされてまたは加工中に形成されて固有酸化物
が存在すると、化合物半導体と金属の界面にできる電流
障壁の大きさに悪影響が及ぶ。接触比抵抗１０−６Ω−
または接触抵抗０３Ωｍｍの界面が、現状技術で必要と
されるオーム接点である。
が存在すると、化合物半導体と金属の界面にできる電流
障壁の大きさに悪影響が及ぶ。接触比抵抗１０−６Ω−
または接触抵抗０３Ωｍｍの界面が、現状技術で必要と
されるオーム接点である。
本発明は、大部分の表面に良好な１０−６０−の接点を
もたらし、ざらに拡散やトンネリングなどの機構によっ
て形成される烙らに抵抗率の低い接点に対しても固有酸
化物制御の向上をもたらす。
もたらし、ざらに拡散やトンネリングなどの機構によっ
て形成される烙らに抵抗率の低い接点に対しても固有酸
化物制御の向上をもたらす。
第１図を参照すると、化合物半導体１は、金属１２で覆
われている。この金［ｒｆ４２は、表面に形成される固
有酸化物３を化学的に還元して、金属４が半導体１に対
するオーム接点となるようにすることができる。化合物
半導体上の固有酸化物は、琳−元素酸化物、複数元素の
酸化物、または異なる複数の酸化物となり得る。例えば
、半導体材料と化ガリウムの場合、固有酸化物は酸化ガ
リウムと酸化ヒ素となり得る。
われている。この金［ｒｆ４２は、表面に形成される固
有酸化物３を化学的に還元して、金属４が半導体１に対
するオーム接点となるようにすることができる。化合物
半導体上の固有酸化物は、琳−元素酸化物、複数元素の
酸化物、または異なる複数の酸化物となり得る。例えば
、半導体材料と化ガリウムの場合、固有酸化物は酸化ガ
リウムと酸化ヒ素となり得る。
固有酸化物３を還元できる化学還元性金属２は、金属２
から生成される酸化物が、固有酸化物３中に存在する最
も安定な酸化物よりもエネルギー的に酸化物形成に有利
となるようなものを選定する。
から生成される酸化物が、固有酸化物３中に存在する最
も安定な酸化物よりもエネルギー的に酸化物形成に有利
となるようなものを選定する。
固有酸化物中のどの酸化物よりもエネルギー的に酸化物
形成に有利なものとして選択された金属２け、固有酸化
物を化学的に還元し、それによって化合物半導体の未汚
染面を金属４にきらし、それによって果面での導電性お
よび拡散および合金化現象に対する酸化物の影響を除去
する働きをする。
形成に有利なものとして選択された金属２け、固有酸化
物を化学的に還元し、それによって化合物半導体の未汚
染面を金属４にきらし、それによって果面での導電性お
よび拡散および合金化現象に対する酸化物の影響を除去
する働きをする。
金属２け、また固有な酸化物の化学的還元の生成物であ
る金属２の酸化物が接触面の全体にわたって不連続ｆな
るようにその厚濾が制圓きれる。
る金属２の酸化物が接触面の全体にわたって不連続ｆな
るようにその厚濾が制圓きれる。
これにより、未汚染の化合物半導体１を金属４に接触濾
せることができる。各金属は、固有酸化物の還元につい
て有利なエネルギー関係をもっていても、１２の酸化物
が接触面の全体にわたって連続しているなら、それ自身
不都合な電流障壁となるけずである。
せることができる。各金属は、固有酸化物の還元につい
て有利なエネルギー関係をもっていても、１２の酸化物
が接触面の全体にわたって連続しているなら、それ自身
不都合な電流障壁となるけずである。
次に第２図を参照すると、固有酸化物が化学的に還元さ
れた後の接点界面の概略図である。第２図では、第１図
と同じ参照番号を使っであるが、接点を概略的に切開し
て、固有酸化物３が化学的に還元された後の金属層２の
酸化物の不連続性を示しである。第２図で、層２の金属
は、固有酸化物３を化学的に還元して化合物半導体１中
および主に金属４中に多数の金属２の酸化物の介在物５
を形成済みである。介在物は面積の小部分を占めている
が連続してはいす、したがって有害な電気的影響はなく
、化合物半導体１の大部分の面積は、固有酸化物に汚染
されずに金属４と接触している。
れた後の接点界面の概略図である。第２図では、第１図
と同じ参照番号を使っであるが、接点を概略的に切開し
て、固有酸化物３が化学的に還元された後の金属層２の
酸化物の不連続性を示しである。第２図で、層２の金属
は、固有酸化物３を化学的に還元して化合物半導体１中
および主に金属４中に多数の金属２の酸化物の介在物５
を形成済みである。介在物は面積の小部分を占めている
が連続してはいす、したがって有害な電気的影響はなく
、化合物半導体１の大部分の面積は、固有酸化物に汚染
されずに金属４と接触している。
第１図の層２の厚さは、通常はオーム接点形成のために
、金属層２が酸化物介在物５を形成するのに使い果され
てしまうように選定する。
、金属層２が酸化物介在物５を形成するのに使い果され
てしまうように選定する。
反応動力学は、系の温度を上げてより大きな熱エネルギ
ーを提供すると、この方法に有利になる。
ーを提供すると、この方法に有利になる。
第３図を参照すると、電流（Ｉ）および（Ｖ）に関して
本発明を用いたオーム接点の性能を典型的な先行技術の
接点と比較して示しである。第３図では、ＪＶａｃ 、
Ｓｃ １．Ｔｅｃｈ 、 誌、第１９巻、第３号、８
０３頁に記載されている型式のＡｕＧｅ合金接点のＩＶ
性能を「先行技術」と付記した曲線で示しである。本発
明の接点のＩＶ性能は、「Ｂ」と付記して示しである。
本発明を用いたオーム接点の性能を典型的な先行技術の
接点と比較して示しである。第３図では、ＪＶａｃ 、
Ｓｃ １．Ｔｅｃｈ 、 誌、第１９巻、第３号、８
０３頁に記載されている型式のＡｕＧｅ合金接点のＩＶ
性能を「先行技術」と付記した曲線で示しである。本発
明の接点のＩＶ性能は、「Ｂ」と付記して示しである。
このグラフに示した性能からは、抵抗率が低く酸化物の
影響がないことが立証される。
影響がないことが立証される。
本発明にもとづいて規定される固有酸化物還元の原理に
照らせば、当業者には多くの特定の応用が自明のけずで
あるが、金属４としてＡｕＧｅ、 Ｎｉ、Ａｕを使って
Ｇ ａ １ ｘ Ａ Ｚ ｘ Ａ Ｓ の化合物半
導体表面にタンタル＠２を使用した例を下記に示す。
照らせば、当業者には多くの特定の応用が自明のけずで
あるが、金属４としてＡｕＧｅ、 Ｎｉ、Ａｕを使って
Ｇ ａ １ ｘ Ａ Ｚ ｘ Ａ Ｓ の化合物半
導体表面にタンタル＠２を使用した例を下記に示す。
Ｇ ａ １ ｘ Ａ Ｌ ｘ Ａ ｓ 結晶の表面
にできる固有酸化物は、ｋｔ、Ｏ，、Ａｔ、Ｏ，−Ｈ，
Ｏ，Ａｓ ４０６、Ａｓ２Ｏ，、Ｇａ０１Ｇａ２０、Ｇ
ａ２Ｏ，を含むことがある。Ａｔ２０゜が安定なため、
ＧａＡｔＡｓ の固有酸化物問題は、特に深刻である。
にできる固有酸化物は、ｋｔ、Ｏ，、Ａｔ、Ｏ，−Ｈ，
Ｏ，Ａｓ ４０６、Ａｓ２Ｏ，、Ｇａ０１Ｇａ２０、Ｇ
ａ２Ｏ，を含むことがある。Ａｔ２０゜が安定なため、
ＧａＡｔＡｓ の固有酸化物問題は、特に深刻である。
これらの酸化物の室温での熱力学特注を第１表に示す。
第 １ 表
酸化物ΔＨｆ’ ΔＧｆ Ｓ’
Ａｔ２０． −４００．５−３７８．５１２．１７Ａｔ
ＯＮＨＯ−４７２−４３６２３，１５Ａｓ Ｏ−３
１３，９４−２７５，３６５１，２Ａｓ Ｏ−２１８，
６−１８４，６２５，２ＧａＯ６６−− ＧａＯ−８２−− Ｇａ Ｏ−２２２，５−一 ただし、ΔＨｆ’は酸化物生成のエンタルピー。
ＯＮＨＯ−４７２−４３６２３，１５Ａｓ Ｏ−３
１３，９４−２７５，３６５１，２Ａｓ Ｏ−２１８，
６−１８４，６２５，２ＧａＯ６６−− ＧａＯ−８２−− Ｇａ Ｏ−２２２，５−一 ただし、ΔＨｆ’は酸化物生成のエンタルピー。
ΔＧｆ は酸化物生成の自由エネルギーであり、一定
濃度で１モル当り のキロカロリー数で表しである。
濃度で１モル当り のキロカロリー数で表しである。
Ｓｏ けエントロピーである。
低いエネルギー状態になり、第１表の範噴に対する数値
が大きくなると、系はエネルギー的に酸化物生成に有利
となる。
が大きくなると、系はエネルギー的に酸化物生成に有利
となる。
本発明によれば、タンタルはエネルギー的により有利な
酸化物を生成し、したがって、第１表のどの酸化物も、
すなわちＡｔ２０３ 成分を含めて表面上の固有酸化物
３のどの酸化物をも化学的に還元する。タンタルの酸化
物はＴａ、０５ であり、室温でΔＨｆ’が−４８９，
０、ΔＧｆが−４５６８、Ｓｏが３４．２である。
酸化物を生成し、したがって、第１表のどの酸化物も、
すなわちＡｔ２０３ 成分を含めて表面上の固有酸化物
３のどの酸化物をも化学的に還元する。タンタルの酸化
物はＴａ、０５ であり、室温でΔＨｆ’が−４８９，
０、ΔＧｆが−４５６８、Ｓｏが３４．２である。
金属２を選定する際、酸化生成反応がエネルギー的に有
利であるほど、化学的還元を行うのに必要な温度が低く
てすむという利点が得られるウメンタルの場合１エネル
ギー的には固有酸化物の化学的還元に有利であるが、そ
の特定の金属自体は異なる望ましくない導電性を付与す
るしうる特性を持っている、って、層２の厚での制御が
必要である。
利であるほど、化学的還元を行うのに必要な温度が低く
てすむという利点が得られるウメンタルの場合１エネル
ギー的には固有酸化物の化学的還元に有利であるが、そ
の特定の金属自体は異なる望ましくない導電性を付与す
るしうる特性を持っている、って、層２の厚での制御が
必要である。
タンタルは、ＧａＡｓやその合金、例えばＧａＡｌｋ
Ｓと７ヨノトキー・バリア接点を形成するものとして当
該技術で周知であり、それらの構造は米国特許第４，３
１０．５７０号および第４，０９８．９２１号に示きれ
ている。かかる構造中で、タンタルは連続接触層として
使われる。
Ｓと７ヨノトキー・バリア接点を形成するものとして当
該技術で周知であり、それらの構造は米国特許第４，３
１０．５７０号および第４，０９８．９２１号に示きれ
ている。かかる構造中で、タンタルは連続接触層として
使われる。
それとけ対照的に、本発明によれはオーム接点が望まし
い場合、タフタル金属層２の厚さを化学的に還元される
固有酸化物３の量に対し７て、層２の全体が第２図のＴ
ａ、０５ｅＲ化物介在物５に変換されるような厚さに選
定する。室温での固有酸化物厚き５０＾を３００℃以上
で変換する場合、厚さ約４０人の層が最適である。
い場合、タフタル金属層２の厚さを化学的に還元される
固有酸化物３の量に対し７て、層２の全体が第２図のＴ
ａ、０５ｅＲ化物介在物５に変換されるような厚さに選
定する。室温での固有酸化物厚き５０＾を３００℃以上
で変換する場合、厚さ約４０人の層が最適である。
何らかの厚さ補償が行なわれることがある。即ち層２が
やや厚く、完全には使い果たされない場合、許容できる
なら、固有酸化物の化学的還元を完了し、鳴を不連続に
するためＫより高温度のサイクルを加えることがある。
やや厚く、完全には使い果たされない場合、許容できる
なら、固有酸化物の化学的還元を完了し、鳴を不連続に
するためＫより高温度のサイクルを加えることがある。
−例として、９２が厚さ１００Ａの場合、オーム接点を
実現するには約４７５℃の温度サイクルが必要であろう
以上選定された化合物半導体に接点を形成する際に、化
合物半導体上の固有酸化物を化学的に還元して、冨領的
特性に影響を与えない金馨酸化物の不連続介在物にする
だめの、金属層を設ける方法について説明した。
実現するには約４７５℃の温度サイクルが必要であろう
以上選定された化合物半導体に接点を形成する際に、化
合物半導体上の固有酸化物を化学的に還元して、冨領的
特性に影響を与えない金馨酸化物の不連続介在物にする
だめの、金属層を設ける方法について説明した。
〔発明の効果〕
本発明を甲いれば、再印、性良く固有酸化物の除去され
た良好な接点を形成する事ができる。
た良好な接点を形成する事ができる。
第１図は、本発明で使用する化学還元接触−の概略図で
ある。 第２図は、不連続な還元でれた酸化物領域を有する接点
拡大概略図である。 第３図は、本発明にもとづくオーム接点の性能と先行技
術のそれとの比較を示す、共通伝送線型測定における抵
抗と半導体間隔の関係を示すグラフである。
、糟
休ＩｈＩｆ］Ｗμｍ） オーミック持点、ρ牲猟Ｉヒ較 第８図
ある。 第２図は、不連続な還元でれた酸化物領域を有する接点
拡大概略図である。 第３図は、本発明にもとづくオーム接点の性能と先行技
術のそれとの比較を示す、共通伝送線型測定における抵
抗と半導体間隔の関係を示すグラフである。
、糟
休ＩｈＩｆ］Ｗμｍ） オーミック持点、ρ牲猟Ｉヒ較 第８図
Claims (1)
- 化合物半導体部材の接点領域上の固有酸化物上に、上
記固有酸化物を化学的に還元し得る金属の層を付着し、
該金属層上に接点金属を付着し、上記還元反応の起きる
温度に加熱する工程を含む化合物半導体ヘの接点の製造
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US66658184A | 1984-10-30 | 1984-10-30 | |
| US666581 | 1984-10-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61107726A true JPS61107726A (ja) | 1986-05-26 |
Family
ID=24674621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13094485A Pending JPS61107726A (ja) | 1984-10-30 | 1985-06-18 | 化合物半導体への接点の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0180009A3 (ja) |
| JP (1) | JPS61107726A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59220967A (ja) * | 1983-05-21 | 1984-12-12 | テレフンケン・エレクトロニク・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | Ａｌ含量の高いｎ形導電性ＧａＡｌＡｓ半導体材料のための合金電極 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0077893A3 (en) * | 1981-10-23 | 1985-05-15 | International Business Machines Corporation | Low-resistance ohmic contacts to n-type group iii-v semiconductors |
-
1985
- 1985-06-18 JP JP13094485A patent/JPS61107726A/ja active Pending
- 1985-09-06 EP EP85111304A patent/EP0180009A3/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59220967A (ja) * | 1983-05-21 | 1984-12-12 | テレフンケン・エレクトロニク・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | Ａｌ含量の高いｎ形導電性ＧａＡｌＡｓ半導体材料のための合金電極 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0180009A3 (en) | 1988-01-13 |
| EP0180009A2 (en) | 1986-05-07 |
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