JPS61239623A - 半導体デバイスの電極形成法 - 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】 産業上の利用分野 （産業上の利用分野） この発明は、マスクレスイオン注入法で半導体デバイス
の電極形成ができるようにした半導体デバイスの電極形
成法に関する。

（従来の技術） カリウム砒素等の半導体基板結晶にレーザ発光ダイオー
ド光検知器等の光デバイスバイポーラトランジスタ、電
界効果型トランジスタを形成する場合、ｐ３＃　ｓａｔ
又は双方の不純物イオンの仕入が必要であり、当然のこ
となからイオン注入工程ではイオン源の取り賛え、マス
クの位置合せ等煩雑な作業の繰返しが行われる。一方、
最近員案されているサブミクロンのオーダで収束された
イオンビームを用いるマスクレスイオン注入方法ではハ
ードウェア上の変更を無くシ、すべてソフトウェアでプ
ロセスを制御することが可能と考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、実際に前述の各種デバイスを形成する場
合半導体に不純物イオン注入を行いアニール後電極形成
が必要となるが、従来においてはこの段階でのマスクレ
スプロセスは不可能であり、現実にはマスクを使用して
金ｊｕｔ極膜を形成している。

例えば、ＱａＡａ等の■−■族化合物半導体の場合には
半導体に８４等の不純物イオンを注入して％型注入層を
形成し、該ｎ型注入層の上にマスクを使用してムー龜膜
等の金属電極膜を形成するか、或いはＢ−等の不純物イ
オンを注入してｐ、　型注入層を形成し、該ｐｍ注入層
の上にマスクを使用してＡｓｈ　−Ｚｎ　＠等の金属膜
４ＩＩｉ膜を形成している。

即ち、従来法では電極膜だけはマスクを使用して形成し
ており、したがって各棟デバイス形成のすべてのプロセ
スをマスクなしで行うことができず、折角のマスクレス
プロセスのメリットが十分に発揮されていない。

この発明は、上記実情に―みマスクを使用しないで半導
体デバイスの電極を形成できる方法の開発を目的とする
ものである。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するため、この発明では選択的に不
純物領域を形成した半導体基板に金属膜を被着し、更に
前記不純物領域上の金ｋＩ４展にイオンを注入して該金
属膜にモディフィケーションを起こさせ、その後前記金
ｊ４膜の全面をエツチングし、モディフィケーションを
起こさない部分の金属膜を除去するとともに、モディフ
ィケーションを起こした部分の金属膜を１！極λ。

とする半導体デバイスの電極形成法をＩＭ案するもので
ある。

この発明において、半導体基板としては例え　“ばＧα
ム１等のＩＩＩ−Ｖ族化合吻牛導体であって、選択的に
Ｓ（イオン等のｎ型不純物注入領域、Ｂ＃イオン等のｐ
型不純物注入領域等を形成したもの金属膜としては、金
（ＭＬ）−ゲルマニウム（由）、金（ＭＬ）−亜鉛（ｋ
）等の金属で構成され、その厚みは数百〜ｔ　ｏｏｏ　
１程度が適当である。

また、前記不純物注入領域上の金属膜に注入するイオン
としてはイオン注入の深さ、不純物の種類等により定め
られる。例えばＢｅ　、　Ｓ（、Ａｓ等の各種イオンを
使用でき、また不純物注入領域上の金属膜に注入するイ
オンとしては不純物と同一又は同型、或いは金属膜と同
一又は同型のイオン種な使用することができ、例えば選
択的に８６不純物注入領域、Ｂ＃不純物注入領域を形成
した■−■族化合物半導体基板上にＡ３Ｌ膜を被着した
場合、鵠イオンを注入し、また８（不純物注入領域上、
或いはＢｇ不不純物注入領土上ｈ膜にはＳ（、Ｂｇイオ
ンをそれぞれ注入する。

一方、イオン注入は非集束イオンビームな使用して行う
こともできるが、集束イオンビーム、“ を使用するとマスクを用いることなく所定の領域にイオ
ン注入を行うことができる。

また、半導体基板上の所定の領域にマスフレスイオン注
入を行う場合、予め半導体基板上に基準となるマーカを
形成し、該マーカを基準としてマスクレスイオン注入を
行えば正確なイオン注入を行うことができる。

更に、イオン注入エネルギーはイオン注入の、深さ等に
より定められ、またイオンのドース量　３・、は注入イ
オンのキャリア濃度等により定められるが、イオン注入
エネルギーは１００　ＫｇＶｇ上が適当であり、イオン
ドース量はＩ　Ｘ　１０’７７以上が適当である。

なお上記イオン注入は先に不純物注入領域を形成する不
純物と同一又は同型の不純物イオンを注入し、続いて前
記金属膜を形成する金属と同一又は同型の金属イオンを
注入させるようにしてもよい。

なお、不純物イオン、金属イオンが注入されることによ
り半導体基板と金属膜の界面乃至金ＪＡＭの強化を図る
ことができ、またこの場合イオンの注入深さは半導体基
板と金属膜の界面強化のためには界面付近、金属膜強化
のためには実験等により定められた適当な位置に定める
のが最適であるが、この発明によれば不純物イオン、金
属イオンの注入深さは注入すべきイオン種、注入エネル
ギー等により定められ、したがって注入すべきイオン種
、注入エネルギー等を選択することにより所望の注入深
さが得られる（第２図参照） 以上のように、イオン注入により選択的にモディフィケ
ーションされた金属膜をエツチングｊゆ：Ｅｌｔ／Ｓ、
：１．アイ、イヶーツヨ、８ゎえ部オは金属と半導体基
板界面強化（イオンビームミキシング効果）及び金ｌＩ
４腺自身の結合強化（密度増大）のため、除去されず、
したがってモディフィケーションを起こした部分の金属
膜を電極として利用する。

ここで、エツチングはドライ又はウェットエツチングい
ずれでもよく、ドライエツチングの場合はｃｔ２　ガス
等を使用してリアクティブエツチングが行われ、またウ
ェットエツチングの場合はＫＣＮ等の溶液を用いて選択
エツチングが行われる。

一方、モディフィケーションを起こし、エツチングによ
り除去されない金属膜は電極として　・利用するが、こ
の場合４００〜５００℃程度の温度で上記金属膜をアロ
イ化することにより電極形成部のオーミックコンタクト
が完全なものとなり、より特性のよい電極が形成される
。

（発明の効果） 以上要するに、この発明によればマスクレスイオン注入
法などで電極を形成することができ、したかってこの発
明を使用すれば半導体デバイスの全プロセスをマスクレ
スで行うことができる。

また、この発明によれば先ず不純物注入領域を形成する
不純物と同一又は同型の不純物イオンを注入し、続いて
金属膜を形成する金属と同一又は同型の金属イオンを注
入し、先に注入した不純物イオンの濃度分布と続いて注
入した金属イオンの濃度分布との間のプロジエクテット
レンジを任意に定めることができるため、広範囲な種類
の電極を形成することができる。

（実施例） 以下、この発明を図示の実施例に基〜・て説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示すもので、ｌはＢ＃
によるｐ型注入領域／ａ、Ｓｔによる外型注入領域／ｂ
を部分的に形成したＧａＡａ化合物半導体基板を示す。

該半導体基板ｌの表面側にはイオンビーム照射位置の基
準となるマーカコを形成し、更にその表面にはｈ膜３を
蒸着する。

次に、マーカーを基準として集束イオンビーム６の照射
位置を半導体基板／のｐ型注入領域ｉａ上に合わせると
ともに、集束イオンビームαＩＯ− を走査してｐ型注入領域ｌＧ上の脇腹３にＢ＃イオンを
打ち込み、続いてｈの集束イオンビームＧを走査して上
記−膜３に醜イオンを打ち込み、モディフィケーション
を受けた領域３ａを形成する。また、半導体基板ｌの外
型注入領域ｌｂ上に蒸着された雄膜３には前記同様にし
てＳｊイオンを打ち込み、続いてＡｎイオンを打ち込み
モディフィケーションを受けた領域３ｂを形成する（第
１図α）。

この状態でｂ膜３はエツチング処理すると、前記のよう
にモディフィケーションを受けた領域以外のｍ　３３　
Ｊは除去され、モディフィケーションを受けた領域のｈ
膜３ａｒ　３ｂが残るので、これを４００〜５００℃以
上の温度にてアニール化して電極とする（第１図ｋ）。

なお、金属膜（例えば層膜）内へのイオンの注入深さを
適当に定めることにより半導体基板／と進展３ａ　、　
３ｂの界面及びｂ膜３α、３６の強度を強化することが
できるが、このイオン注入の深さは注入イオン種、注入
エネルギーを選択することにより所定の位置に定めるこ
とができる（第２図）。

そこで、上記実施例ではｐ型注入領域ｌαにってｐ型注
入領域ノα上のｈ膜３α内の適当な位置に込む。

　　また、舊型注入領域／ｂについては半導体基板ｌと
進展３ｈの界面附近に頂点があるように８（の濃度分布
ｄが形成されるような注入エネルギーでＳ（イオンを打
ち込み、続いて詐型注入領域ｌｂ上の進展３ｈ内の適当
な位置に頂点があるような−の濃度分布−が形成される
ような適当な注入エネルギーでＡｓイオンを打ち込んだ
結果、半導前 １体基板７の電極形成部には第６図に示すようなりａ　
、　Ｓ（の濃度分布乃至−の濃度分布が形成され、これ
により半導体基板ｌとＭＬ膜３Ｇ、３ｂの界面乃至血膜
３α、３ｂの強度強化を図ることができた。

なお、第２図で明らかなようにイオンの注入深さは注入
イオン稙や仕入エネルギーの選択により任意にｆｔ１ｌ
ｌｌｉｌｌすることがでさるため、この発明では半導体
基板上に被着された広範囲な厚みを有する金に４膜いず
れについても適当な強度を有する１！極を形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による電極形成の一工程を示すもの
で、第１図（α）はＡｌ４膜をＡｌ４ＳｉＢｅイオンビ
ームによりモディフィケーションする工程、第１図（ｂ
）はエツチングによりモディフィケーションされた個所
以外のｂ膜を除去する工程、第２図は産膜に打ち込まれ
るイオンの注入エネルギーと注入深さ及びム膜内におけ
る注入イオン濃度分布のプロジョタテットレンジ（ＩＬ
ｐ）の関係を示す図、第３図は第１図の実施例において
形成されたｖｔｍの拡大図と該電極に注入されたイオン
濃度分布を示す。 図中、ｌは半導体基板、／ａはｐｍ注入領域、／６は％
型注入領域、３は血膜、ａは集束イオンビーム。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）選択的に不純物注入領域を形成した半導体基板に
   金属膜を被着し、更に上記不純物注入領域上の金属膜に
   イオンを注入して該金属膜にモデイフイケーシヨンを起
   こさせ、その後上記金属膜の全面をエッチングし、モデ
   イフイケーシヨンを起こさない部分の金属膜を除去して
   モデイフイケーシヨンを起こした部分の金属膜を電極と
   することを特徴とする半導体デバイスの電極形成法。
2. （２）イオンを注入する場合、先ず不純物注入領域を形
   成する不純物と同一又は同型の不純物イオンを注入し、
   続いて前記金属膜を形成する金属と同一又は同型の金属
   イオンを注入する特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）イオン注入にはマスクを用いない特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の方法。
4. （４）半導体基板としてはIII−Ｖ族化合物半導体を使
   用し、金属膜は金で構成し、イオンとしてはベリリウム
   、シリコン及び金のイオンを使用する特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の方法。