JP3123217B2 - オーミック電極の形成方法 - Google Patents
オーミック電極の形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オーミック電極の形成
方法、更に詳しくは、構成成分としてＧａを含む化合物
半導体層におけるオーミック電極の形成方法に関する。
方法、更に詳しくは、構成成分としてＧａを含む化合物
半導体層におけるオーミック電極の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＡｓ系の化合物半導体装置に形成さ
れたＧａＡｓ系半導体層上には、従来、ＡｕＧｅ又はＮ
ｉ−ＡｕＧｅから成る金属層を合金化することによっ
て、オーミック電極が形成される。オーミック電極は、
例えば、ｎ形ＧａＡｓ化合物半導体層上に、Ａｕ−Ｇｅ
（１２重量％）層、及びＮｉ層を順に真空蒸着法で形成
した後、４００〜４５０゜Ｃで合金化処理を行うことに
よって形成される。この合金化処理によって、Ａｕ−Ｇ
ｅの溶解が起こり液相が形成される。このとき、ｎ形Ｇ
ａＡｓ化合物半導体層の表面は非飽和状態であるためＡ
ｕ−Ｇｅ溶液中に溶解し、Ａｕ−Ｇａ、及び過剰のＡｓ
とＮｉ、Ｇｅから成るＮｉ−Ａｓ−Ｇｅから成る合金層
が形成される。次いで、合金層上に電極材料層を堆積
し、更に電極材料層を所望の形状にエッチングすること
によってオーミック電極を完成させる。
れたＧａＡｓ系半導体層上には、従来、ＡｕＧｅ又はＮ
ｉ−ＡｕＧｅから成る金属層を合金化することによっ
て、オーミック電極が形成される。オーミック電極は、
例えば、ｎ形ＧａＡｓ化合物半導体層上に、Ａｕ−Ｇｅ
（１２重量％）層、及びＮｉ層を順に真空蒸着法で形成
した後、４００〜４５０゜Ｃで合金化処理を行うことに
よって形成される。この合金化処理によって、Ａｕ−Ｇ
ｅの溶解が起こり液相が形成される。このとき、ｎ形Ｇ
ａＡｓ化合物半導体層の表面は非飽和状態であるためＡ
ｕ−Ｇｅ溶液中に溶解し、Ａｕ−Ｇａ、及び過剰のＡｓ
とＮｉ、Ｇｅから成るＮｉ−Ａｓ−Ｇｅから成る合金層
が形成される。次いで、合金層上に電極材料層を堆積
し、更に電極材料層を所望の形状にエッチングすること
によってオーミック電極を完成させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この合金層中にはβ−
ＡｕＧａが生成することが知られている。β−ＡｕＧａ
の生成の結果、合金層は熱的に不安定となる。即ち、β
−ＡｕＧａの融点は約３６０゜Ｃであり、合金層形成後
に経なければならない種々の工程、例えば、約３５０゜
Ｃで行うＳｉＮ層のＣＶＤ法による形成、の処理温度と
同程度である。そのため、このような後工程における処
理温度にオーミック電極が曝されると、電極のコンタク
ト抵抗が増加するという問題がある（例えば、文献 "De
velopmentof Ohmic contact materials for GaAs integ
rated circuit", M. Murakami, Material Science Repo
rts 5 (1990), pp273-317 参照）。更に、室温において
すら、速さは遅いものの、電極のコンタクト抵抗の増加
が進行する。このような現象は、ＡｕＧｅから成る金属
層を合金化することによって形成されるオーミック電極
においても発生する。
ＡｕＧａが生成することが知られている。β−ＡｕＧａ
の生成の結果、合金層は熱的に不安定となる。即ち、β
−ＡｕＧａの融点は約３６０゜Ｃであり、合金層形成後
に経なければならない種々の工程、例えば、約３５０゜
Ｃで行うＳｉＮ層のＣＶＤ法による形成、の処理温度と
同程度である。そのため、このような後工程における処
理温度にオーミック電極が曝されると、電極のコンタク
ト抵抗が増加するという問題がある（例えば、文献 "De
velopmentof Ohmic contact materials for GaAs integ
rated circuit", M. Murakami, Material Science Repo
rts 5 (1990), pp273-317 参照）。更に、室温において
すら、速さは遅いものの、電極のコンタクト抵抗の増加
が進行する。このような現象は、ＡｕＧｅから成る金属
層を合金化することによって形成されるオーミック電極
においても発生する。
【０００４】このような現象のために、ＡｕＧｅ又はＮ
ｉ−ＡｕＧｅから成る金属層を合金化することによって
形成された合金層から成るオーミック電極は信頼性に乏
しいという問題を有する。
ｉ−ＡｕＧｅから成る金属層を合金化することによって
形成された合金層から成るオーミック電極は信頼性に乏
しいという問題を有する。
【０００５】従って、本発明の目的は、熱的に安定し
た、高い信頼性を有するオーミック電極を、構成成分と
してＧａを含む化合物半導体層に形成する方法を提供す
ることにある。
た、高い信頼性を有するオーミック電極を、構成成分と
してＧａを含む化合物半導体層に形成する方法を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、Ｎｉ−Ａｕ
Ｇｅから成る金属層を合金化することによって形成され
た合金層の厚さ方向の組成を分析したところ、合金層の
表層には主にＡｕ及びＧａが含まれ、表層以外の合金層
には主にＮｉ−Ａｓ−Ｇｅが含まれていることを見い出
し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明のオーミ
ック電極の形成方法は、 （イ）構成成分としてＧａを含む化合物半導体層上に、
Ａｕを含む金属層を形成する工程と、 （ロ）この金属層に合金化処理を施し合金層とする工程
と、 （ハ）合金層における、主にＡｕ−Ｇａを含む表層を除
去する工程と、 （ニ）表層が除去された合金層に電極材料層を堆積させ
る工程、から成ることを特徴とする。
Ｇｅから成る金属層を合金化することによって形成され
た合金層の厚さ方向の組成を分析したところ、合金層の
表層には主にＡｕ及びＧａが含まれ、表層以外の合金層
には主にＮｉ−Ａｓ−Ｇｅが含まれていることを見い出
し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明のオーミ
ック電極の形成方法は、 （イ）構成成分としてＧａを含む化合物半導体層上に、
Ａｕを含む金属層を形成する工程と、 （ロ）この金属層に合金化処理を施し合金層とする工程
と、 （ハ）合金層における、主にＡｕ−Ｇａを含む表層を除
去する工程と、 （ニ）表層が除去された合金層に電極材料層を堆積させ
る工程、から成ることを特徴とする。
【０００７】本発明のオーミック電極の形成方法の一態
様においては、金属層は、ＡｕＧｅ層及びＮｉ層の２層
から構成されることが好ましい。
様においては、金属層は、ＡｕＧｅ層及びＮｉ層の２層
から構成されることが好ましい。
【０００８】
【作用】構成成分としてＧａを含む化合物半導体層上に
形成された金属層に合金化処理を施し合金層とする工程
において、Ａｕは合金層の表層に移動し、合金層の表層
は主にＡｕ及びＧａを含む層となる。本発明の方法にお
いては、この表層をエッチング等によって除去するの
で、前述した熱的に不安定なβ−ＡｕＧａがオーミック
電極中に殆ど存在しなくなり、その結果、熱的に安定し
たオーミック電極を得ることができる。
形成された金属層に合金化処理を施し合金層とする工程
において、Ａｕは合金層の表層に移動し、合金層の表層
は主にＡｕ及びＧａを含む層となる。本発明の方法にお
いては、この表層をエッチング等によって除去するの
で、前述した熱的に不安定なβ−ＡｕＧａがオーミック
電極中に殆ど存在しなくなり、その結果、熱的に安定し
たオーミック電極を得ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、実施例に基づき、図面を参照して本発
明のオーミック電極の形成方法を説明する。先ず、従来
の方法でＧａＡｓ系の化合物半導体を作製する。図１の
（Ａ）に模式的な一部断面図を示すように、最上層の構
成成分としてＧａを含む化合物半導体層１０は、ｎ形Ｇ
ａＡｓ化合物半導体層から成る。化合物半導体層１０の
オーミック電極を形成する領域以外の領域に、例えばＳ
ｉＮから成る絶縁層１２を通常のＣＶＤ法等で形成す
る。尚、絶縁層１２を、場合によっては省略することが
できる。
明のオーミック電極の形成方法を説明する。先ず、従来
の方法でＧａＡｓ系の化合物半導体を作製する。図１の
（Ａ）に模式的な一部断面図を示すように、最上層の構
成成分としてＧａを含む化合物半導体層１０は、ｎ形Ｇ
ａＡｓ化合物半導体層から成る。化合物半導体層１０の
オーミック電極を形成する領域以外の領域に、例えばＳ
ｉＮから成る絶縁層１２を通常のＣＶＤ法等で形成す
る。尚、絶縁層１２を、場合によっては省略することが
できる。
【００１０】次いで、化合物半導体層１０上にＡｕを含
む金属層を形成する。金属層のパターニングはリフトオ
フ法にて行うことができる。このＡｕを含む金属層１４
は、化合物半導体層１０側から、２００ｎｍ厚さのＡｕ
−Ｇｅ（１２重量％）層１６、及びその上に形成された
５０ｎｍ厚さのＮｉ層１８から成る（図１の（Ａ）参
照）。これらの層は、例えば真空蒸着法、その他各種の
成膜方法にて形成することができる。この状態では、金
属層１４は、下地である化合物半導体層１０とショット
キー接合となっており、電流−電圧特性はオーミックで
はなく、整流性を示す。
む金属層を形成する。金属層のパターニングはリフトオ
フ法にて行うことができる。このＡｕを含む金属層１４
は、化合物半導体層１０側から、２００ｎｍ厚さのＡｕ
−Ｇｅ（１２重量％）層１６、及びその上に形成された
５０ｎｍ厚さのＮｉ層１８から成る（図１の（Ａ）参
照）。これらの層は、例えば真空蒸着法、その他各種の
成膜方法にて形成することができる。この状態では、金
属層１４は、下地である化合物半導体層１０とショット
キー接合となっており、電流−電圧特性はオーミックで
はなく、整流性を示す。
【００１１】その後、金属層１４に合金化処理を施し合
金層２０とする。合金化処理は、例えば、４５０゜Ｃ、
１分の熱処理である。尚、熱処理における温度、時間は
適宜変更することができる。これによって、化合物半導
体層１０中のＧａＡｓと、金属層１４中のＮｉ−ＡｕＧ
ｅとが反応し合金化される。この合金層２０及び構成成
分としてＧａを含む化合物半導体層１０の厚さ方向の組
成をオージェ分析により解析した結果を図２に示す。合
金層２０の表層にはＡｕが多く含まれている。即ち、Ｇ
ａＡｓ半導体層１０上には主にＮｉ−Ａｓ−Ｇｅから成
る層２２が形成され、Ａｕは合金層の表層に移動してい
る。図１の（Ｂ）に模式的にこの状態を示すが、合金層
２０は、ＧａＡｓ半導体層１０側から主にＮｉ−Ａｓ−
Ｇｅを含む層２２及び主にＡｕ−Ｇａを含む表層２４の
２層構造となっている。
金層２０とする。合金化処理は、例えば、４５０゜Ｃ、
１分の熱処理である。尚、熱処理における温度、時間は
適宜変更することができる。これによって、化合物半導
体層１０中のＧａＡｓと、金属層１４中のＮｉ−ＡｕＧ
ｅとが反応し合金化される。この合金層２０及び構成成
分としてＧａを含む化合物半導体層１０の厚さ方向の組
成をオージェ分析により解析した結果を図２に示す。合
金層２０の表層にはＡｕが多く含まれている。即ち、Ｇ
ａＡｓ半導体層１０上には主にＮｉ−Ａｓ−Ｇｅから成
る層２２が形成され、Ａｕは合金層の表層に移動してい
る。図１の（Ｂ）に模式的にこの状態を示すが、合金層
２０は、ＧａＡｓ半導体層１０側から主にＮｉ−Ａｓ−
Ｇｅを含む層２２及び主にＡｕ−Ｇａを含む表層２４の
２層構造となっている。
【００１２】次に、合金層２０の表層２４をエッチング
法にて除去する。除去すべき表層の厚さは、合金層全体
の厚さの２０〜８０％程度である。エッチング法とし
て、例えばイオンミーリング法や、Ｉ2：ＮＨ4Ｉ：Ｈ2
Ｏ：Ｃ2Ｈ5ＯＨから成るエッチング液を使用したウエッ
トエッチング法を挙げることができる。エッチングによ
って主にＡｕ及びＧａを含む表層２４を除去した後に残
る合金層２０は、主にＮｉ−Ａｓ−Ｇｅを含む層であ
る。この合金層２０と化合物半導体層との接触は、従来
の方法で形成されるＮｉ−Ａｓ−Ｇｅから成る合金層と
基本的には同一であり、本発明の方法で形成されるオー
ミック電極は、従来の方法で形成されるオーミック電極
と同じ程度のコンタクト抵抗値となる。しかるに、熱的
に不安定な主にβ−ＡｕＧａを含む表層２４が除去され
ている。それ故、オーミック電極は熱的に安定したもの
となる。
法にて除去する。除去すべき表層の厚さは、合金層全体
の厚さの２０〜８０％程度である。エッチング法とし
て、例えばイオンミーリング法や、Ｉ2：ＮＨ4Ｉ：Ｈ2
Ｏ：Ｃ2Ｈ5ＯＨから成るエッチング液を使用したウエッ
トエッチング法を挙げることができる。エッチングによ
って主にＡｕ及びＧａを含む表層２４を除去した後に残
る合金層２０は、主にＮｉ−Ａｓ−Ｇｅを含む層であ
る。この合金層２０と化合物半導体層との接触は、従来
の方法で形成されるＮｉ−Ａｓ−Ｇｅから成る合金層と
基本的には同一であり、本発明の方法で形成されるオー
ミック電極は、従来の方法で形成されるオーミック電極
と同じ程度のコンタクト抵抗値となる。しかるに、熱的
に不安定な主にβ−ＡｕＧａを含む表層２４が除去され
ている。それ故、オーミック電極は熱的に安定したもの
となる。
【００１３】次いで、図１の（Ｃ）に示すように、主に
Ａｕ及びＧａを含む表層２４が除去された合金層２０、
即ち主にＮｉ−Ａｓ−Ｇｅを含む層上に電極材料層２６
を従来の方法で堆積させる。電極材料層２６は、例え
ば、合金層２０側から、５０ｎｍ厚さのＴｉ層、５０ｎ
ｍ厚さのＷ層、５０ｎｍ厚さのＴｉ層、５０ｎｍ厚さの
Ｐｔ層、５００ｎｍ厚さのＡｕ層とすることができ、こ
れらの電極材料を、例えば真空蒸着法で堆積させること
ができる。その後、イオンミーリング法等で電極材料層
２６をパターニングして所望の電極形状にする。尚、電
極材料層中、最下層のＴｉ層は合金層２０との接着性向
上のために、また、Ｗ層は、この上に形成される電極材
料層（本実施例の場合、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ層）との金属
間反応を抑制するために形成される。
Ａｕ及びＧａを含む表層２４が除去された合金層２０、
即ち主にＮｉ−Ａｓ−Ｇｅを含む層上に電極材料層２６
を従来の方法で堆積させる。電極材料層２６は、例え
ば、合金層２０側から、５０ｎｍ厚さのＴｉ層、５０ｎ
ｍ厚さのＷ層、５０ｎｍ厚さのＴｉ層、５０ｎｍ厚さの
Ｐｔ層、５００ｎｍ厚さのＡｕ層とすることができ、こ
れらの電極材料を、例えば真空蒸着法で堆積させること
ができる。その後、イオンミーリング法等で電極材料層
２６をパターニングして所望の電極形状にする。尚、電
極材料層中、最下層のＴｉ層は合金層２０との接着性向
上のために、また、Ｗ層は、この上に形成される電極材
料層（本実施例の場合、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ層）との金属
間反応を抑制するために形成される。
【００１４】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。本発明の方法で、オーミック電極をｎ形ＧａＡｓ基
板上に形成することができる。Ａｕを含む金属層とし
て、ＡｕＧｅを用いることができる。また、化合物半導
体層として、ＧａＡｓ以外にも、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧ
ａＡｓ等、構成成分としてＧａを含む化合物半導体を挙
げることができる。
明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。本発明の方法で、オーミック電極をｎ形ＧａＡｓ基
板上に形成することができる。Ａｕを含む金属層とし
て、ＡｕＧｅを用いることができる。また、化合物半導
体層として、ＧａＡｓ以外にも、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧ
ａＡｓ等、構成成分としてＧａを含む化合物半導体を挙
げることができる。
【００１５】本発明の方法は、ＭＥＳＦＥＴ、ＪＦＥ
Ｔ、ＨＥＭＴ、ＨＥＴ等の各種化合物半導体装置、半導
体レーザ、受光素子等、オーミック接触を必要とする各
種装置の作製に適用することができる。
Ｔ、ＨＥＭＴ、ＨＥＴ等の各種化合物半導体装置、半導
体レーザ、受光素子等、オーミック接触を必要とする各
種装置の作製に適用することができる。
【００１６】
【発明の効果】本発明の方法においては、オーミック電
極の熱的不安定を生じさせる原因となるβ−ＡｕＧａが
合金層から除去される。従って、合金層形成後に行われ
る種々の工程、例えば層間絶縁層であるＳｉＮ層のＣＶ
Ｄ法による形成工程、においてオーミック電極が高温に
曝されても、電極のコンタクト抵抗は増加することがな
い。また、ＭＥＳＦＥＴやＪＦＥＴのような構成成分と
してＧａを含む化合物半導体層上にＡｕＧｅ又はＮｉ−
ＡｕＧｅから形成される合金層を備えた化合物半導体装
置や、半導体レーザ、受光素子の信頼性を向上させるこ
とができる。
極の熱的不安定を生じさせる原因となるβ−ＡｕＧａが
合金層から除去される。従って、合金層形成後に行われ
る種々の工程、例えば層間絶縁層であるＳｉＮ層のＣＶ
Ｄ法による形成工程、においてオーミック電極が高温に
曝されても、電極のコンタクト抵抗は増加することがな
い。また、ＭＥＳＦＥＴやＪＦＥＴのような構成成分と
してＧａを含む化合物半導体層上にＡｕＧｅ又はＮｉ−
ＡｕＧｅから形成される合金層を備えた化合物半導体装
置や、半導体レーザ、受光素子の信頼性を向上させるこ
とができる。
【図１】本発明のオーミック電極の形成方法を説明する
ための、化合物半導体装置の模式的な一部断面図であ
る。
ための、化合物半導体装置の模式的な一部断面図であ
る。
【図２】合金層及び化合物半導体層の厚さ方向のオージ
ェ分析結果を示す図である。
ェ分析結果を示す図である。
１０ 構成成分としてＧａを含む化合物半導体層 １２ 絶縁層 １４ 金属層 １６ ＡｕＧｅ層 １８ Ｎｉ層 ２０ 合金層 ２２ 主にＮｉ−Ａｓ−Ｇｅを含む層 ２４ 主にＡｕ及びＧａを含む層 ２６ 電極材料層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/28 H01L 29/80 H01L 31/02 H01L 33/00 H01S 5/042 H01S 5/323
Claims (3)
- 【請求項１】構成成分としてＧａを含む化合物半導体層
にオーミック電極を形成する方法であって、 （イ）該化合物半導体層上にＡｕを含む金属層を形成す
る工程と、 （ロ）該金属層に合金化処理を施し合金層とする工程
と、 （ハ）合金層における、主にＡｕ−Ｇａを含む表層を除
去する工程と、 （ニ）表層が除去された合金層に電極材料層を堆積させ
る工程、 から成ることを特徴とするオーミック電極の形成方法。 - 【請求項２】前記金属層は、ＡｕＧｅ層及びＮｉ層の２
層から構成されることを特徴とする請求項１に記載のオ
ーミック電極の形成方法。 - 【請求項３】前記表層が除去された合金層には主にＮｉ
−Ａｓ−Ｇｅが含まれていることを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載のオーミック電極の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14108692A JP3123217B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | オーミック電極の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14108692A JP3123217B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | オーミック電極の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315282A JPH05315282A (ja) | 1993-11-26 |
| JP3123217B2 true JP3123217B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=15283885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14108692A Expired - Lifetime JP3123217B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | オーミック電極の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3123217B2 (ja) |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP14108692A patent/JP3123217B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05315282A (ja) | 1993-11-26 |
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