JPS63239941A - 化合物半導体装置の電極の製造方法 - Google Patents
化合物半導体装置の電極の製造方法Info
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は、化合物半導体装置の電極の製造方法に関する
。
。
(従来の技術)
従来、化合物半導体装置においては、そのオーミ?り電
極としてn型GaAaに対するAuGe合金に代表され
るAu系合金材料が多用されている。化食物半導体集積
回路においては、その配線材料として、上記オーミック
電極との整合性の見地から、Auを主体とした金属が用
いられている。
極としてn型GaAaに対するAuGe合金に代表され
るAu系合金材料が多用されている。化食物半導体集積
回路においては、その配線材料として、上記オーミック
電極との整合性の見地から、Auを主体とした金属が用
いられている。
しかし、 Au系配線材料は、反応性イオンエツチング
(RIE)など、化学反応を用いたエツチング難しい。
(RIE)など、化学反応を用いたエツチング難しい。
このため1通常、 Au系配線材料のパターニングには
、イオンミリング法などの物理的エツチング法、又はリ
フトオフ法が用いられているが。
、イオンミリング法などの物理的エツチング法、又はリ
フトオフ法が用いられているが。
いずれも1μ、又はその以下の微細パターンを形成する
ことが困難であシ、かつ生産性が低い、といった問題が
あった。
ことが困難であシ、かつ生産性が低い、といった問題が
あった。
一方、S1集積回路の配線材料として一般に用いられて
いるAI系系材上1例えば塩素系ガスを用いたRIEに
よシ容易に微細加工しうる。しかし、 AlとAuとを
直接接触させると低温で反応し、高抵抗で脆に合金を形
成するため、従来、 Au系合金材料をオーミック電極
に用いた化合物半導体装置にAII配線を用いることは
できなかった。
いるAI系系材上1例えば塩素系ガスを用いたRIEに
よシ容易に微細加工しうる。しかし、 AlとAuとを
直接接触させると低温で反応し、高抵抗で脆に合金を形
成するため、従来、 Au系合金材料をオーミック電極
に用いた化合物半導体装置にAII配線を用いることは
できなかった。
M系間線を可能にする手段としては、オーミック電極と
Mの間に相互拡散を抑制する金属(バリヤメタル)を介
在させる方法とAlと整合するオーミック電極を形成す
る方法がある。前者の場合工程が増えるうえ1前後プロ
セスとの不整合を生ずるなどの問題がある。後者の例と
してはs n −GaAg基板側からGe 、Ni 、
Allの順で堆積した後、熱処理し1形成したオーミッ
ク電極があることが知られている。 (I3E ED
L−7411p、 603.@AI−GeOhmic
Contacts to n−t7pe GaAs”)
しかしながらこのオーミック電極においても問題点があ
り熱処理後の電極I−V特性に再現性がなく、ショット
キー接合に近い非直線性の電流電圧特性を示すことがあ
プ、プロセスの安定性に欠けていた。特に熱処理をホッ
トプレートなどの比較的長い時間を要する方法の場合こ
れが顕著である。
Mの間に相互拡散を抑制する金属(バリヤメタル)を介
在させる方法とAlと整合するオーミック電極を形成す
る方法がある。前者の場合工程が増えるうえ1前後プロ
セスとの不整合を生ずるなどの問題がある。後者の例と
してはs n −GaAg基板側からGe 、Ni 、
Allの順で堆積した後、熱処理し1形成したオーミッ
ク電極があることが知られている。 (I3E ED
L−7411p、 603.@AI−GeOhmic
Contacts to n−t7pe GaAs”)
しかしながらこのオーミック電極においても問題点があ
り熱処理後の電極I−V特性に再現性がなく、ショット
キー接合に近い非直線性の電流電圧特性を示すことがあ
プ、プロセスの安定性に欠けていた。特に熱処理をホッ
トプレートなどの比較的長い時間を要する方法の場合こ
れが顕著である。
(発明が解決するための問題点)
以上説明したように従来の方法においては。
安定したオーミック電極を得ることができないという問
題があった。
題があった。
本発明は従来の方法における問題を解決し、常に良好な
オーミック特性を安定して得られるようにするものであ
る。
オーミック特性を安定して得られるようにするものであ
る。
(問題を解決するための手段)
本発明は化合物半導体に接触する第1層がGeであり、
第2層がNiであシ、第3層がAl又はAIを少くなく
とも含む合金であるオーミック電極においτ、積層膜の
中間層であるNi層の膜厚を350X以上10001以
下という範囲で堆積した後に熱処理を行う。
第2層がNiであシ、第3層がAl又はAIを少くなく
とも含む合金であるオーミック電極においτ、積層膜の
中間層であるNi層の膜厚を350X以上10001以
下という範囲で堆積した後に熱処理を行う。
又この熱処理を長い時間をかけずに行うことによシ上記
のNl膜厚にした長所を最大限に生かすことが可能とな
るため、赤外線ランプ加熱やレーザー、電子ビーム加熱
を用い熱処理時間を60秒未満としかつこの時の温度を
450υ〜600°Cにする。
のNl膜厚にした長所を最大限に生かすことが可能とな
るため、赤外線ランプ加熱やレーザー、電子ビーム加熱
を用い熱処理時間を60秒未満としかつこの時の温度を
450υ〜600°Cにする。
(作 用)
化合物半導体/ Ge/Nt/klの構造で熱処理しオ
ーミック接合となるメカニズムは次のように考えられる
。比較的低温でAlがNi /it中へ固相拡散してい
きGeへ達する。この状態でGe−Alの共晶温度に達
すると、化合物半導体とGo、Alの液相を形成するか
もしくは化合・物半導体中Ge、AIが固相拡散する。
ーミック接合となるメカニズムは次のように考えられる
。比較的低温でAlがNi /it中へ固相拡散してい
きGeへ達する。この状態でGe−Alの共晶温度に達
すると、化合物半導体とGo、Alの液相を形成するか
もしくは化合・物半導体中Ge、AIが固相拡散する。
このようにして化合物半導体内へGeがドーピングされ
オーミック特性が得られる。
オーミック特性が得られる。
ここでNi層は化合物半導体表面の自然酸化膜の還元と
化合物半導体内よシ吸い出された物質の還元を行なうこ
とによ)、表面モホロジーを良くする役割があり、表面
が凸凹になるいわゆるポールアップ現象を防止すること
ができる。加えてAlの下層への拡散の障壁ともなって
いる。これが低抵抗で安定なオーミック特性を得るため
に極めて重要である。
化合物半導体内よシ吸い出された物質の還元を行なうこ
とによ)、表面モホロジーを良くする役割があり、表面
が凸凹になるいわゆるポールアップ現象を防止すること
ができる。加えてAlの下層への拡散の障壁ともなって
いる。これが低抵抗で安定なオーミック特性を得るため
に極めて重要である。
N1膜厚が薄すぎる場合はAl拡散が非常に進みやすく
化合物半導体中へAlが過剰に入る。このためAlと化
合物半導体がショットキー接合となり、オーミック特性
は得られない。一方N1膜厚が厚すぎる場合は、逆にA
lがGe層に達しにくい、このためAA!−Geの共晶
が起こりにくくオーミック特性が得られない。このため
N1膜を350X〜toooXとすれば適当なAlの拡
散が起こり安定したオーミック特性を得られる。父上記
のAl拡散を適当な所で止めるためには赤外線ランプや
レーザー、′電子ビームを用いた短時間熱処理がそのN
i膜厚に対する長所を引き出すことができN1膜厚に対
応した条件に、熱処理時間60秒未満かつ温度は450
’C〜600℃である。
化合物半導体中へAlが過剰に入る。このためAlと化
合物半導体がショットキー接合となり、オーミック特性
は得られない。一方N1膜厚が厚すぎる場合は、逆にA
lがGe層に達しにくい、このためAA!−Geの共晶
が起こりにくくオーミック特性が得られない。このため
N1膜を350X〜toooXとすれば適当なAlの拡
散が起こり安定したオーミック特性を得られる。父上記
のAl拡散を適当な所で止めるためには赤外線ランプや
レーザー、′電子ビームを用いた短時間熱処理がそのN
i膜厚に対する長所を引き出すことができN1膜厚に対
応した条件に、熱処理時間60秒未満かつ温度は450
’C〜600℃である。
(実施例)
本発明をGaAsへ適用した場合の実施例について述べ
る。行なった製造方法及びその測定結果を詳しく説明す
ると、半絶縁性GaAs基板(1)にホトリング2フイ
ー技術を用いて所望の形状にしたホトレジスト(2)を
形成する。これをマスク材とじて+13 Sl を加速エネルギー180 KeVドーズ3X1
0(m−2の条件で選択イオン注入し、注入層(3)を
得る(第1図−(a))。
る。行なった製造方法及びその測定結果を詳しく説明す
ると、半絶縁性GaAs基板(1)にホトリング2フイ
ー技術を用いて所望の形状にしたホトレジスト(2)を
形成する。これをマスク材とじて+13 Sl を加速エネルギー180 KeVドーズ3X1
0(m−2の条件で選択イオン注入し、注入層(3)を
得る(第1図−(a))。
次にホトレジストを除去したのちAaH3+Ar雰囲気
中で820’Oのアニールを行い、先のイオン注入層(
3)を活性化する。この後全面に適当な膜厚の5i02
(4)を被着する。さらにオーミック電極形成領域のみ
開口したホトレジスト(5)を形成する(第1図−(b
) ) 。
中で820’Oのアニールを行い、先のイオン注入層(
3)を活性化する。この後全面に適当な膜厚の5i02
(4)を被着する。さらにオーミック電極形成領域のみ
開口したホトレジスト(5)を形成する(第1図−(b
) ) 。
さらに全面にオーミック電極材料をGe (6)N1
(7)Alt8)の順で被着する。本実施例ではNiの
膜厚を5ooXとした試料の他比較対照試料として0〜
1200XのN1膜厚の試料も炸裂した(第1図−(c
)入次に電極形成領域以外のオーミック電極材料Ge
(6)Ni (7) r見(8)をホトレジスト(5)
とともに除去する(第1図−(d) ) 。
(7)Alt8)の順で被着する。本実施例ではNiの
膜厚を5ooXとした試料の他比較対照試料として0〜
1200XのN1膜厚の試料も炸裂した(第1図−(c
)入次に電極形成領域以外のオーミック電極材料Ge
(6)Ni (7) r見(8)をホトレジスト(5)
とともに除去する(第1図−(d) ) 。
このようなプロセスを用いて第2図に示すようなオーミ
ックコンタクトの抵抗率測定用のパターンを形成する。
ックコンタクトの抵抗率測定用のパターンを形成する。
(9)はイオン注入領域であシ、α〔はオーミック電極
領域である。このパターンはオーミック電極間隔dを変
化させておシ各々の間隔における抵抗を四端子法を用い
て測定することによシイオン注入領域(9)のシート抵
抗とオーミックコンタクト抵抗率Pc (以下Pc )
を分離することが可能である。
領域である。このパターンはオーミック電極間隔dを変
化させておシ各々の間隔における抵抗を四端子法を用い
て測定することによシイオン注入領域(9)のシート抵
抗とオーミックコンタクト抵抗率Pc (以下Pc )
を分離することが可能である。
このような試料をN2雰囲気の石英管α2に入れタング
ステンハロゲンランプ03により加熱しn−GmAg導
電層(3)とオーミック電極Ge (6) Ni (7
) Al (8)を合金化しオーミック接合を形成した
(第3図)。
ステンハロゲンランプ03により加熱しn−GmAg導
電層(3)とオーミック電極Ge (6) Ni (7
) Al (8)を合金化しオーミック接合を形成した
(第3図)。
この時の加熱条件は、温度条件400℃〜650℃とし
時間条件5〜120秒と組み合せて選んだ。
時間条件5〜120秒と組み合せて選んだ。
第4図は、上記試料上のオーミック電極間のニーVg性
の合金化温度依存性とNi膜厚依存性を調べた結果であ
る。Nig厚をaooX以下にした場合、合金化温度を
400℃〜650″0で変化させると始めシ薗ットキー
接合に近い特性から少しオーξツク特性に近い方へ変化
するが再びシ四ットキー接合に近い特性を示す、しかし
ながらNi膜厚をasoX以上1000X以下の範囲で
は最適温度は異なるがある温度条件下で非常に良いオー
ミック特性を得ている。
の合金化温度依存性とNi膜厚依存性を調べた結果であ
る。Nig厚をaooX以下にした場合、合金化温度を
400℃〜650″0で変化させると始めシ薗ットキー
接合に近い特性から少しオーξツク特性に近い方へ変化
するが再びシ四ットキー接合に近い特性を示す、しかし
ながらNi膜厚をasoX以上1000X以下の範囲で
は最適温度は異なるがある温度条件下で非常に良いオー
ミック特性を得ている。
さらにN1膜厚を1000Å以上にした場合は、再びオ
ーミック特性が得られなくなる。これらは。
ーミック特性が得られなくなる。これらは。
Ge−AJO共晶に関係しておシN1膜厚が薄すぎる場
合、 AIがNi膜をつき抜けてAI−GaA+sのシ
ッットキー接合が現われる。逆にNlが厚すぎる場合は
N1がAIの拡散障壁となシAl−Goの共晶が起こり
にくくなることを示している。これらのことよシGe/
N l/AIのオーミック電極材料においては、Nl膜
厚を350X以上10001以下とした場合のみ良好な
オーミック特性が得られる。
合、 AIがNi膜をつき抜けてAI−GaA+sのシ
ッットキー接合が現われる。逆にNlが厚すぎる場合は
N1がAIの拡散障壁となシAl−Goの共晶が起こり
にくくなることを示している。これらのことよシGe/
N l/AIのオーミック電極材料においては、Nl膜
厚を350X以上10001以下とした場合のみ良好な
オーミック特性が得られる。
第5図はN1500Xとして5〜30秒のランプアロイ
をした時のコンタクト抵抗率の温度依存性を示すもので
ある。450’O〜600°Cの範囲で10−6〜10
Ω・dという小さい値を得ている。
をした時のコンタクト抵抗率の温度依存性を示すもので
ある。450’O〜600°Cの範囲で10−6〜10
Ω・dという小さい値を得ている。
上述し九本発明によれば、 Go、Ni、AJを材料と
してGaAsに対して良好なオーミック接合をなす電極
を再現性よく製造することができる。
してGaAsに対して良好なオーミック接合をなす電極
を再現性よく製造することができる。
本発明は上記実施例に限られない1例えば、基板はGa
Asに限らず、 AA’GaAsなど、本発明の電極と
良好なオーミック接合をなすものであればよい。
Asに限らず、 AA’GaAsなど、本発明の電極と
良好なオーミック接合をなすものであればよい。
又、熱処理方法も、赤外線ランプに限らず、所定の熱処
理条件を与えられるものであればよい。
理条件を与えられるものであればよい。
第1図は本発明の一実施例を説明するための工程断面図
、第2図はオーミックコンタクトの抵抗率測定用のパタ
ーンを示す図、第3図は第1図の方法で得られた試料の
熱処理を行う例を示した図。 84図は熱処理後におけるN1膜厚を変えた時のI−V
特性のアロイ温度依存性を示す図、第5図はコンタクト
抵抗率のアロイ温度時間依存性を示す図である。 1・・・半絶縁性GaAa基板、2・・・ホトレジスト
、3・・・イオン注入領域、4・・・5in2.5・・
・ホトレジスト、6・・・Ge、7・・・N1,8・・
・AI。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 (a) (C) (d) 第2図 ○oooooo○ V(V)(e) lt〃1ts0 500 557) (1)θ 乙S
ρA11oy Temperature (ご)第5
図
、第2図はオーミックコンタクトの抵抗率測定用のパタ
ーンを示す図、第3図は第1図の方法で得られた試料の
熱処理を行う例を示した図。 84図は熱処理後におけるN1膜厚を変えた時のI−V
特性のアロイ温度依存性を示す図、第5図はコンタクト
抵抗率のアロイ温度時間依存性を示す図である。 1・・・半絶縁性GaAa基板、2・・・ホトレジスト
、3・・・イオン注入領域、4・・・5in2.5・・
・ホトレジスト、6・・・Ge、7・・・N1,8・・
・AI。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 (a) (C) (d) 第2図 ○oooooo○ V(V)(e) lt〃1ts0 500 557) (1)θ 乙S
ρA11oy Temperature (ご)第5
図
Claims (3)
- (1)化合物半導体基体上にGeからなる第1層、Ni
からなる第2層、Al又はAlを少なくとも含む合金か
らなる第3層を順次積層する工程と、前記積層膜を熱処
理する工程とを有する化合物半導体装置の電極の製造方
法において、前記第2層の厚さが350〜1000Åの
範囲にあることを特徴とする化合物半導体装置の電極の
製造方法。 - (2)前記積層膜を熱処理する工程に赤外線ランプ加熱
法レーザービーム加熱法あるいは電子ビーム加熱法を少
なくとも用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の化合物半導体装置の電極の製造方法。 - (3)前記積層膜を熱処理する工程の温度が450〜6
00℃の範囲にあり、かつ熱処理時間が60秒未満の範
囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
化合物半導体装置の電極の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7169387A JPS63239941A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 化合物半導体装置の電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7169387A JPS63239941A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 化合物半導体装置の電極の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63239941A true JPS63239941A (ja) | 1988-10-05 |
Family
ID=13467880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7169387A Pending JPS63239941A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 化合物半導体装置の電極の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63239941A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004036635A1 (ja) * | 2002-10-15 | 2004-04-29 | Sumitomo Chemical Company, Limited | 薄膜結晶ウェーハの製造方法、それを用いた半導体デバイス及びその製造方法 |
JP2012114480A (ja) * | 2003-08-14 | 2012-06-14 | Cree Inc | 金属−炭化珪素オーミックコンタクトの局所的アニーリングおよびそのようにして形成された素子 |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP7169387A patent/JPS63239941A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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