JPS63122216A - 電極形成方法 - 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 本発明は、半導体装置のための電極形成方法に関するも
のであり、特に、電界効果トランジスタのオーミック電
極の形成方法に関するものである。

更に詳述するならば、電子線照射により合金化を行なう
ことにより高品質のオーミック電極を形成する方法に関
するものである。

従来の技術 半導体デバイスの製造工程において、電極の形成工程の
成否は、半導体デバイスの歩留り、信頼性および特性等
を決定する。特に、電極の形成工程が、半導体デバイス
の既に形成されている各領域などに悪影響を及ぼさ、な
いことが重要である。

例えば化合物半導体デバイスにおいては、ショットキー
電極とオーミック電極の両方が形成される。そして、オ
ーミック電極の形成においては、電極材料と半導体材料
との間に界面部の合金化処理が必要であり、そのために
は、少なくともその界面部を熱処理することが一般に必
要である。しかし、その熱処理は、化合物半導体の結晶
状態などを変質させる恐れがあり、化合物半導体デバイ
スにとって十分に注意を払わなければならない問題であ
る。

このようなオーミック電極の形成は、従来、第２図に示
されるようなリフトオフ法を用いた方法により作製され
ていた。すなわち、第２図（ａ）に示すように、ＧａＡ
ｓ等の基板１上にＳｉ、Ｎ、またはＳｉＯ□等の絶縁層
２を被覆し、更にその上にフォトレジスト４を塗布する
。次いで、第２図（ｂ）に示すように、そのフォトレジ
スト４を所与のパターンで露光して電極形成用レジスト
パターン４Ａを形成する。その後、レジストパターン４
Ａをマスクパターンとして絶縁層２をエツチングして、
第２図（Ｃ）に示すようにエツチングパターン２Ａを形
成する。

更に、それらエツチングパターン２Ａとレジストパター
ン４Ａとをマスクとして、スパッタリング法または真空
蒸着法等により、オーミック電極材料層３を第２図（ｄ
）に示すように堆積する。最後にレジストパターン４Ａ
を除去することによりその上のオーミック電極材料層３
も除去して、すなわちリフトオフ法により、第２図（ｅ
）に示すように電極３Ａを形成する。

この電極を更に５００℃以下で加熱し、基板と電極材料
との合金化を行なう。このような処理により基板と電極
材料の界面に合金層を形成し、オーミックコンタクトを
形成する。

発明が解決しようとする問題点 従来、以上述べたようにしてオーミック電極が形成され
てきたが、合金化を行なう際１．拡散炉等に挿入して、
５００℃以下に加熱して行なう方法がとられてきた。こ
のような方法で行なう場合、工程上、製造途中のデバイ
スは、挿入されている真空容器から一度取り出されるこ
とが必要となる。

このことにより、電極材料は酸化等、雰囲気の影響を受
けやすくなり、好ましくない。

また、半導体デバイス全体が加熱されるために、温度制
御を正確に実施しなければ、化合物半導体デバイスにあ
ってはデバイスの特性自体を劣化させる結果となる。

そこで、本発明は、上記した問題を解決した電極形成方
法を提供せんとするものである。

すなわち、本発明は、電極材料が酸化等、雰囲気の影響
を受けることなく合金化処理が可能な電極形成方法を提
供せんとするものである。

更に、本発明は、電極材料の合金化処理により半導体デ
バイスの特性自体を劣化させる恐れのない電極形成方法
を提供せんとするものである。

問題点を解決するための手段 本発明者等は、上記した目的の下に電極製造工程を種々
検討した。

その中で上記のような欠点を改善するために、電極合金
化のための加熱を、半導体デバイスを製造している真空
容器から半導体デバイスを出すことなく行なう方法とし
て、電子線を照射して行なう方法が考えられる。

しかし、電子線をデバイス表面に照射して加熱を行なう
場合、表面に形成されている絶縁層が負に帯電して羊の
まま残留し、すなわち、チャージアップ現象を生じ、デ
バイス特性上好ましくない結果が生じる。

本発明者等はこの問題を更に研究し、本発明を完成した
。

すなわち、本発明によるならば、電極形成部に相当する
開口を有する絶縁層を半導体基板上に形成し、前記開口
部内の前記半導体基板上及び前記絶縁層上を電極材料で
被覆し、該電極材料被覆に電子線を照射して前記半導体
基板と前記電極材料被覆との間の界面部分を合金化し、
前記電極材料被覆を選択的に除去して電極を形成するこ
とを特徴とする電極形成方法が提供される。

作用 以上のような本発明の方法によれば、電子線照射により
合金化を行なうので、半導体デバイスを製造している真
空容器において合金化処理を連続して実施することがで
きる。従って、製造時間を短縮することができると共に
、半導体デバイスが真空容器から出されないので、電極
材料の酸化等の劣化の問題が解消する。更に、その電子
線の電流を制御することにより容易に温度制御できる。

°かくして、本発明の方法によれば、高品質のオーミッ
ク電極が、半導体デバイスの特性を劣化させることなく
形成することができる。

また、電極形成部を画成している開口部内の半導体基板
上と、該開口部が設けられた絶縁層上とに電極材料とを
電極材料被覆で覆っている状態に　゛おいて、すなわち
、電極を成形する前に、電子線を照射して合金化してい
るので、電荷は導電性の電極材料被覆で阻止されるため
、絶縁層に電荷が蓄積されることはない。すなわち、チ
ャージアップ現象が生じることもない。

なお、オーミック電極材料としては、ＡｕＧｅＮｉまた
はＡｕＧｅ等が使用され、これらは、真空容器中にて薄
膜形成を行なう方法により、例えばスパッタリング法ま
たは真空蒸着法により形成できる。

また、電極材料被覆に照射される電子線は、合金化のた
め５００℃以下に温度を保つよう、電子エネルギーを１
０００電子ボルト以下に調整することが好ましい。

また、好ましくは、電極材料被覆の選択的除去は、電極
形成部に相当する電極材料被覆の部分をマスク材料で覆
い、次いで、該マスク材料をマスクにして電極形成部以
外の電極材料被覆を除去し、更に、該マスク材料を除去
することにより行う。

そして、更に好ましくは、マスク材料をマスクにしての
電極形成部以外の電極材料被覆の除去は、イオンミリン
グ法により行う。

従来の方法のようにリフトオフ法により電極を成形する
と、電極の周辺にパリができる問題があった。しかし、
このようなイオンミリング法を使用するならば、電極の
周辺にパリが生じない。

電極材料の除去にイオンミリング法を用いる場合、使用
されるマスク材料としては上記電極材料のミリングレー
トに対してミリングレートの小さい材料、例えばそのよ
うなレジストが使用されることが好ましい。また、イオ
ンミリングを使用する場合、そのイオン加速電圧は例え
ばアルゴンイオンの場合は１０００ボルト以下とするこ
とが好ましい。

また最終的なマスク除去は、それぞれの材料について個
別に行なわれるが、例えばレジストの場合、通常のレジ
スト剥離に用いられる剥離液による方法が使用される。

更に上記絶縁層としてはＳｉ３Ｎ、または５ｉ０２等が
用いられ、このような絶縁層は通常の薄膜形成法を用い
て形成することができる。またこの絶縁層で形成される
電極パターンは通常の半導体プロセスにおけるパターン
形成技術により形成するこ。

とができる。

また、本発明による方法は、種々の半導体デバイスのオ
ーミック電極の形成に適用できる。しかし、本発明によ
る方法は、電界効果トランジスタのオーミック電極の形
成、特にＧａＡｓなどの■−■属化金化合物半導体電界
効果トランジスターミック電極の形成に効果的に適用で
きる。

実施例 以下、添付図面を参照して本発明による電極形成方法の
実施例を説明する。しかし、本発明の範囲は以下の実施
例により何等制限されない。

第１図（ａ）〜（ｆ）は、本発明の方法によりＧａＡｓ
基板１上にＡｕＧｅＮ　ｉ電極を形成する過程を図示し
ている。

まず、既に動作領域が形成されているＧａＡｓ基板１上
に、第１図（ａ）に示すように、電極形成部（すなわち
、電界効果トランジスタの場合にはソース領域及びドレ
イン領域の上）に相当する部分に開口部７が形成された
Ｓｉ３Ｎ、からなる絶縁層２を形成する。この絶縁層２
は、第２図を参照して説明した従来の方法と同様な方法
により形成できる。

すなわち、真空容器（不図示）内に置かれたＧａＡｓ基
板１上にＣＶＤ法により３１３Ｎ−絶縁層２を形成し、
更にその上にフォトレジストを塗布する。次いで、その
フォトレジストを所与のパターンで露光して電極形成用
レジストパターンを形成する。

その後、レジストパターンをマスクパター７、！ニー１
゜て絶縁層２をエツチングし、更に、そのレジストパタ
ーン自体を除去する。

次いで、第１図（５）に示すように、基板１の全面にＡ
ｕＧｅＮｉからなる電極材料層３を真空蒸着法により形
成する。この真空蒸着法の条件は従来の場合と同様に決
定される。

更に、基板１を同一真空容器内に置いたまま、電子線５
を第１図（Ｃ）に示すように全面に照射する。

電子線の照射は、真空容器内の圧力を調整して、真空容
器内に設けられた蒸着材料加熱用電子銃を利用しても実
施できるし、または、新たに電子放射手段を真空容器内
に設けて、その電子放射手段により実施することもでき
る。。

このとき、基板１の温度が５００℃以下となるように入
射電流を調節しながら、１０００電子ボルトのエネルギ
ーにて入射する。

そのあと、第１図（６）に示すように、電極部に相当す
る部分の上にレジスト８を設ける。これは、例えば、基
板全面にフォトレジストをコーティングし、そのフォト
レジストを、絶縁層２を形成した際に使用したパターン
の反転パターンで露光することにより形成することがで
きる。なお、フォトレジストとして、ポジタイプを使用
するならば、絶縁層２を形成した際に使用したパターン
で露光することができる。

更に、第１図（ｅ）に示すように、Ａｒ＋イオンビーム
６をイオン加速電圧１０００ボルトで照射しイオンミリ
ングを行い、電極部以外の電極材料を除去する。

次いで、第１図（ｆ）に示すように、残ったレジスト８
を除去してオーミック電極３Ａを形成する。

以上のように、開口部付の絶縁層が被覆された基板表面
全面にＡｕＧｅＮｉ層３を形成した状態において電子線
を照射することにより、チャージアップなく、合金化を
行なうことができる。

更にこのような電子線照射による合金化操作は、ＡｕＧ
ｅＮ　ｉ層３の被覆操作に連続してかつ同一の真空容器
中で行なうため、合金化のため電極を一度真空系外に取
り出す必要がなく、工程を簡略化でき、且つ、空気にさ
らされることもないので酸化等の電極の変質を防ぐこと
ができる。

また電子線５の入射電流、電子エネルギーを調整するこ
とにより、合金化の際の温度、昇温時間を制御すること
ができる。

またイオンミリングにより電極材料を除去するので、従
来電極周辺に発生していたパリを防止することができる
。

発明の効果 以上、詳細に説明したように本発明の電極形成方法によ
れば、全面に形成された導電性電極材料に電子線照射を
行なうため、デバイスが負に帯電することを回避するこ
とができ、かつ上記のように電子線による合金化を電極
材料の被覆工程に連続して同一真空容器内にて行なうこ
とができるため、酸化等の影響をうけることがな（、電
極の変質を防ぐことができ、更に製造工程を簡略にでき
る。

上記のような利点より、優れた特性を有するオーミック
電極を得ることができ、またこのことにより高性能の電
界効果トランジスタを得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電極形成方法のプロセスの具体例を
示す縦断面図であり、 第２図は、従来の電極形成方法のプロセスを示す縦断面
図である。 （主な参照番号） １・・基板、　　　　２・・絶縁層、 ３・・電極材料層、４・・レジスト、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極形成部に相当する開口を有する絶縁層を半導
   体基板上に形成し、前記開口部内の前記半導体基板上及
   び前記絶縁層上を電極材料で被覆し、該電極材料被覆に
   電子線を照射して前記半導体基板と前記電極材料被覆と
   の間の界面部分を合金化し、前記電極材料被覆を選択的
   に除去して電極を形成することを特徴とする電極形成方
   法。
2. （２）前記電極材料被覆の選択的除去は、前記電極形成
   部に相当する前記電極材料被覆の部分をマスク材料で覆
   い、次いで、該マスク材料をマスクにして電極形成部以
   外の電極材料被覆を除去し、更に、該マスク材料を除去
   することにより行うことを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項に記載の電極形成方法。
3. （３）前記マスク材料をマスクにしての電極形成部以外
   の電極材料被覆の除去を、イオンミリング法で行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の電極形成
   方法。
4. （４）前記電極材料の被覆および該電極材料被覆への電
   子線照射を同一真空容器中にて連続的に行なうことを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項から第（３）項まで
   のいずれか１項に記載の電極形成方法。
5. （５）前記電子線照射を１０００電子ボルト以下の電子
   エネルギーで行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項から第（４）項までのいずれか１項に記載の電
   極形成方法。