JPS6352473A - 化合物半導体装置 - 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、オーミック電極を有する化合物半導体装置に
関するものである◇ （従来技術および発明が解決しようとする問題点）化合
物半導体たとえばＧａＡｓを用いた電界効果トランジス
タは、ＧａＡｓがＳｔに比べて数倍の大きな電子移動度
を有していることから、超高速・超高周波用素子に使用
されているが、更に素子の高性能化が求められておυ、
現在の素子構造や製造技術な改善して行く必要があろう
たとえば、素子寸法の縮小化、動作層の高儂度薄、フ化
による素子特性向上が図られている。

このような製造技術の中で、オーミック電極形成技術は
極めて重要なものの１つであるつ高性能ＧａＡｓ素子を
実現するためには、接触抵抗値が低いことはもちろんで
あるが、動作層の薄層化にともない接合深さが浅いこと
、ＧａＡＳとオーミック電極との接合界面が平坦かつ均
一であることが求められている。従来、ｎ型動作層を有
するＧａＡｓ基板へのオーミック電極の形成方法として
は、ＡｕＧｅ　／Ｎｉ／Ａｕ　　３層構造を形成した後
合金化熱処理する方法や、高濃度に不純物を添加したＧ
ｅ膜とその上に導を膜を形成した構造を合金化熱処理せ
ずにオーミック電極として用いる方法が周知である。

しかしながら、ＡｕＧｅ　／　Ｎｉ　／　Ａｕ　を極で
は低い接触抵抗値を得るためには、４５０℃程度での合
金化熱処理が必要であり、この温度では、オーミック電
極の表面に凹凸が生じるボールアンプ現￥＊を生じ易く
、またＱａ７１３とＡｕＧｅとの接合界面は平坦ではな
く、しかも浅い接合界面を得ることは困難であり、素子
特性向上の妨げとなっていた。一方、合金化熱処理を必
要とし＆１．／′ＩＧｅ膜を用いるオーミック電極形成
技術には、超高真空蒸着装置などの高価な装置を必要と
し、しかも基板表面を清浄化する工陥、Ｇｅ層を加工す
る工程、Ｇｅ層の上層に導電ルクを形成する工程などが
必要となるため製造工程がＭｌ雑になるという欠点を有
していた。

以上述べたように、高性能ＧａＡｓ素子を実現する上で
、オーミック電極形成技術は極めて重要な技術であるに
もかかわらず、現状の技術では十分ではなく、簡単な構
造で、しかも合金化熱処理温度の低いオーミック電極製
造技術の開発が望まれていた。

（発明の目的） 本発明の目的は、低い接触抵抗値と平坦かつ浅い接合深
さを有するオーミック電極を持つ高性能化合物半導体装
置を提供することＶＣある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明は化合物半導体表面
のオーミック電極形成領域上において、オーミック電極
用導電膜と前記化合物半導体の間に、厚さ２〜１００Ａ
の３ｉ薄膜が前記オーミック電極用導電膜および前記化
合物半導体間に両者に接して設けられた構造を有するこ
とを特徴とする化合物半導体装置を発明の要旨とするも
のである。

しかして本発明は、化合物半導体表面に、厚さ２〜１０
０ＡのＳｉ郊膜を形成することＫよって、前記化合物半
導体表面に不可避的に導入される自然酸化膜を還元し、
しかる後に、オーミック電極用導電膜を形成することに
よりオーミックｔ（きを形成することを最も主要な特徴
とする。ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ　構造を用いる技術とは
、化合物半導体表面にＳｉ薄膜を形成する点が従来技術
とは異なり、Ｇｅ′＃。

を用いる技術とは、高価な装置や複雑な製造工程を必要
としない点において異なる。

次に本発明の実施例くついて説明する。

なお実施例は一つの例示であって、本発明の１１神を逸
脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行ないうろこ
とは言うまでもない。

本発明について、化合物半導体としてＧａＡｓを例にと
り説明する。

第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例を説明するた
めの図であり、ＧａＡｓ　電界効果トランジスタのオー
ミック電極部分の製造工程の主要部を示しており、１は
半絶縁性ＧａＡｓ基板、２はｎ型動作層、３はＳｉ薄膜
、４はＡｕＧｅ膜、５はＮｉＥ：１．．６けＡｕ膜、７
は５ｉＮｉ、８けレジスト膜を示す。

先ず、半絶縁性ＧＲＡＳ基板ＩＫ、レジストをマスクと
して３ｉイオン注入を行々う。次に、（ａ）図に示した
ように、レジストを除去後、ＳｉＮ膜７を形成して８０
０℃２０分間の熱処理を行ない、ｎ型動作層２を形成す
る。次にＳｉＮ膜７を除去後、１／シスト１？Ｊ　Ｒを
用いてオーミック電極形成領域を形成した後、（ｂ）図
に示すように、Ｓｉ薄膜３を１０ＡＣ＋厚さで、で、Ａ
ｕ膜６を１５００Ａの厚さでそれぞれ引き続いて同一真
空中で電子ビーム蒸着する。レジスト膜８を用いてリフ
トオフ法によりパターン化を行なった後に合金化熱処理
を鵠し、（Ｃ）図だ示すよう々本発明の方法を用いたオ
ーミック電極が得られる。

参考のために、従来法によるオーミックｔＶｉ構造を第
２図に示す。従来品と本発明による方法とは、Ｓｉ薄膜
３が存在しない点が異なる。

本発明によるオーミック接触抵抗は、３５０℃の熱処理
において、３×１０″Ωｄという値が得られる。この値
は第２図に示す従来構造のオーミック電極では４５０℃
の熱処理を施さなくては得られなかった。しかし本発明
によるオーミック電極では、熱処理温度を低くすること
ができるため平坦かつ浅い接合深さを有するオーミック
電、極が得られる。

Ｓｉ薄層によるＱａＡｓ基板表面自然酸化爬除去の状態
？Ｘ線励起光電子分光法により調べた結果を第３図に示
す。図でばＡｓ２Ｐｘ／ｚのピークを示している。５Ａ
以上の３ｉ薄膜の蒸着によりＧａＡｓ基板表面のＡｓ酸
化物からの信号が消滅している。すなわち、ＧａＡｓ基
板表面自然酸化膜はＳｉ薄膜により還元されており、Ｓ
ｉ薄薄黒蒸着直後蒸着されるＡｕＧｅ勝はＧａＡｓの自
然６″２化説のない基板上に形成されることになる。な
お熱処理温１度が低くても良好なオーミツク電極が形成
できるのはこのような変化があるためである。

このよって、本発明によれば合金化温度が低くても従来
構造と同程度の低い接触抵抗値が得られ、しかも従来構
造では困難であった平坦かつ浅い接合深さを有するオー
ミック電極を得ることができる０ 以上の効果を生じせしめるＳｉ膜の厚さの下限は、第３
図のスペクトル変化より２Ａ（半原子層）程度であり、
その上限は、接触抵抗値をあまり大きくしない厚さであ
りその値は１００　Ａ程度である。

Ｓｌ膜の上に堆積される電極材料（本実施例ではＡｕ−
Ｇｅ膜）のＡｕと８１等の半導体は、低温で合金化反応
することが知られており、界面に半導体であるＳ１膜を
設けても低い接触抵抗値が得られるのは、ＡｕとＳｔが
反応して合金化するためであると考えられる。それゆえ
、Ｓｉ膜の厚さは、Ａｕとの合金化反応が膜全体に渡っ
て起こる程度の厚さに制限される。

不実施例では、化合物半導体基板として、ＧａＡＳを用
いたが、他の化合物半導体基板でも基板を構成する物質
よりもＳｉの方が酸化力が強ければ同様の結果が得られ
るであろう。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば化合物半導体表面の
オーミック￥ＦＬ極形成領域上ンこおいて、オーミック
電極用導電膜と前記化合物半導体の間：（、厚さ２〜１
００ＡのＳ１薄Ｗネが丁）打ｊ己オーミック電極用導電
膜および前記化合物半導体間に両者に接して設けられた
ことによｐ１従来品に比べ、低い接°鵡抵抗値と、平坦
かつ浅い接合深さを有するオーミック電極をうることか
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は、不発明によるオーミック化−
（本製造方法の工程図、第２図は、従来技術により＄４
造されたオーミック電極杓造の断面図、第３図はＳｉ薄
膜によるＧａＡ３基板表面自然酸化膜の除去を示すＸ線
光電子分光特性図であるっ １・・・半絶縁性ＧａＡ３基板、２・・・ｎ型１）作層
、３・・Ｓｉ薄膜、４・・・ＡｕＧｅ膜、５・・・Ｎｉ
膜、６・・・Ａｕ膜、７・・・Ｓｉ膜使、８・・・レジ
スト膜 特許　出　願人　　日本１！信電話株式会４．７．．＼
、。 代理人　弁理士　　高　　山　敏　′大蓼で（ほかｆ鬼
） 筐　１　図 （Ｇ） （ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 化合物半導体表面のオーミック電極形成領域上において
   、オーミック電極用導電膜と前記化合物半導体の間に、
   厚さ２〜１００ÅのＳｉ薄膜が前記オーミック電極用導
   電膜および前記化合物半導体間に両者に接して設けられ
   た構造を有することを特徴とする化合物半導体装置。