JPH01179316A - 化合物半導体装置の電極形成方法 - 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〕 本発明は化合物半導体装置の電極形成方法に関し、特に
オーム接触を有すする化合物半導体装置の電極形成方法
に関する。

〔従来の技術〕

集積回路、半導体レーザ及び光検知素子等の微細構造を
有する化合物半導体装置の製造において、低抵抗のオー
ム接触を有する電極形成技術はきわめて重要である。

従来、低抵抗のオーム接触を有する電極を、例えば、砒
化ガリウム基板上に形成する場合、前記砒化ガリウム基
板上に、金ゲルマニウム合金層及びニッケル層を順次蒸
着し、約４５０℃に加熱して合金化し、オーム接触を形
成する方法がとられる。しかし、このような方法では、
合金化反応が一様でなく、未反応の砒化ガリウムの部分
と合金化した部分が平坦にならず、針状の合金化した領
域が形成される場合がある。また、組成の異なる部分が
島状に点在して表面も凹凸の形状になるという問題点が
ある。従って、合金化の工程がなく、しかも、低抵抗の
オーム接触を有する電極形成が望ましく、例えば、砒化
ガリウム基板上にｎ型のゲルマニウム層を形成した後、
電極用の金属層を蒸着したり、又は、ガリウムの組成を
変化させなから砒化ガリウムインジウム層を成長させた
後、電極用の金属層を形成する方法がとられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の化合物半導体装置の電極形成方法は、砒
化ガリウムインジウム層を形成する場合、分子線エピタ
キシャル成長法（以下ＭＢＥと記す）や、有機金属気相
成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて形成する。そのうち、
ＭＢＥ法は超高真空中で分子又は原子を結晶基板へ照射
して結晶成長を行うために、結晶成長を原子レベルで制
御できる特長を有している。ＭＢＥ法では、結晶成長の
ための構成元素を、それぞれ窒化ホウ素等のるつぼに入
れて真空中で加熱し、加熱されて蒸発した分子を分子線
の形で結晶基板上に当て結晶をエピタキシャル成長させ
る。

従来の■族及びＶ族よりなる化合物半導体のＭＢＥ法で
は、付着係数の小さいＶ族元素を供給過剰にし、付着係
数の大きい■族元素の供給量を制御することにより、成
長膜厚を制御する。通常の場合、基板温度を下げ■族元
素の付着係数を１とし、供給した■族元素に対応して成
長膜を形成する。

砒化ガリウムインジウム層のＭＢＥ成長では、付着係数
が１のため基板上ばかりでなく基板上に形成した酸化硅
素膜等の他種の股上にも■族元素が付着し、多結晶が該
薄膜にも析出する。そのため気相成長法等で応用される
Ｉ’Ａ択成長技術は分子線エピタキシャル法では用いる
ことができないという問題点があった。

本発明の目的（よ、分子線エピタキシャル法において選
択成長を可能にし、しかも良好なオーム接触を有する電
極を形成できる電極形成方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の化合物半導体装置の電極形成方法は、砒化ガリ
ウム基板上に絶縁膜を堆積し該絶縁膜を選択的にエツチ
ングして開口部を設ける工程と、前記砒化ガリウム基板
を６００℃乃至６５０℃に加熱し前記開口部の前記砒化
ガリウム基板表面に砒化インジウム層を選択的に成長さ
せる工程と、前記開口部を含む表面に金属層を堆積し選
択的にエツチングして前記砒化ガリウム基板とオーム接
触を有する電極を形成する工程とを含んで構成される。

〔作用〕

本発明のＭＢＥ法においては、Ｖ族元素は過剰に供給さ
れ、成長速度は■族元素の供給量により依存する。その
供給される■族原子の分圧をＰ、また、加熱された基板
上における熱平衡状態での■族原子の分圧をＰｅｑとす
ると、結晶成長速度は、 Ｐ　−Ｐ　ｅｑ に比例する。従って、酸化硅素膜上での熱平衡状態での
■族原子の分圧をｐ　ｅｑ’とするとｐ−ｐｅｑ’＜。

ｐ　−ｐ　ｅｑ＞　。

の条件で選択成長が可能になる。

ところで、砒化ガリウムインジウム膜の場合、インジウ
ムとガリウムの熱平衡状態での分圧は大きく異なるので
選択成長はできない。例えは、砒崇圧がｌＸｌ０−５Ｔ
ｏｒｒの場合、砒化ガリウムの選択成長は７００〜７７
５℃の範囲であり、砒化インジウムの場合、５５０〜６
２５℃の範囲である。

本発明では、砒化ガリウム基板の温度を６００〜６５０
℃に保つことにより、砒化インジウム層を選択的に成長
するが、その際におこる砒化カリウムとインジウムの反
応を利用することにより、砒化ガリウム基板表面から砒
化インジウム層内へ■族の組成を変化させることが可能
となる。すなわち、砒化ガリウムの一部分とインジウム
が吸着した際に反応し、砒化ガリウムインジウムの組成
になり、そのガリウムの組成は砒化ガリウム基板に近い
ところよりエピタキシャル層表面へかけて徐々に小さく
なってゆく。したがって、選択性を〔実施例〕 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例を説明するた
めの工程順に示した半導体チップの断面図である。

まず、第１図（ａ）に示すように、砒化ガリウム基板１
の上に絶縁膜として酸化硅素膜２を２００〜５００　ｒ
ｒ　ｍの厚さに堆積し、これを選択的にエツチングして
開口部３を形成する。

次に、第１図（ｂ）に示すように、砒化ガリウム基板１
を分子線エピタキシャル装置に装着し、６００℃に加熱
する。次に、結晶成長用の元素として砒素とインジウム
を窒化ホウ素のるつぼにそれぞれ入れ砒素は約２００℃
、インジウムは約７５０℃に加熱し、発生した蒸気を分
子線の形で砒化ガリウム基板１の表面に当てエピタキシ
ャル層４を成長させる。ここで、砒化ガリウム基板１の
温度が６００〜６５０℃のとき、開口部３の砒化ガリウ
ム基板１の表面にのみエピタキシャル層４が形成され、
酸化硅素膜２の上には砒化インジウム膜が析出されない
。また、ここで、エピタキシャル層４の導電型をｎ型に
する場合には硅素を、ｐ型にする場合にはベリリウムを
同様にして分子線として照射することにより、所望する
導電型が得られる。次に、開口部３を含む表面にタング
ステン層を蒸着法により堆積し、これを選択的にエツチ
ングして電極５を形成する。

第２図は本発明の一実施例により形成したエピタキシャ
ル層４の膜表面からの深さに対するガリウム組成の変化
の関係を示す図である。

第２図に示すように、エピタキシャル層（膜厚１μｍ）
４と砒化ガリウム基板１との界面近傍において砒化ガリ
ウムとインジウムが反応して砒化ガリウムインジウム層
が形成されている。

本発明による砒化ガリウム基板へのオーム接触を有する
電極は、金ゲルマニウムニッケル合金により形成される
従来の電極と同程度に低いオーム接触抵抗が得られた。

一方、６００℃未満の基板温度で砒化インジウム層を成
長させた場合には、砒化ガリウム基板と砒化インジウム
層との界面でガリウムの組成は極めて急峻となり、砒化
ガリウムと砒化インジウムとの電子親和力の差により、
価電子帯のエネルギーレベルが急峻に変化し、オーム接
触が形成できなかった。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、砒化ガリウム基板上に絶
縁膜を堆積し、該絶縁膜に３１択的に設けた開口部の砒
化ガリウム基板上にＭＢＥ法により砒化インジウム層を
エピタキシャル成長させ、且つ砒化ガリウム基板と砒化
インジウム層の界面に砒化ガリウムインジウム層を設け
ることにより砒化インジウム層の上に）Ａ択的に設けた
金属層と砒化ガリウム基板との低抵抗オーム接触を形成
することができ、従来の合金化法によって生ずる合金と
砒化ガリウム基板との界面の荒れ及び合金の表面の凹凸
を防ぐと共に、ＭＢＥ法による高制御性を活かせるとい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ＞、（ｂ）は本発明の一実施例を説明するた
めの工程順に示した半導体チップの断面図、第２図は本
発明の一実施例により形成したエピタキシャル層の膜表
面からの深さに対するガリウム組成の変化の関係を示す
図である。 １・・・砒化ガリウム基板、２・・・酸化珪素膜、３・
・・開口部、４・・・エピタキシャル層、５・・・電極
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　砒化ガリウム基板上に絶縁膜を堆積し該絶縁膜を選択
   的にエッチングして開口部を設ける工程と、前記砒化ガ
   リウム基板を６００℃乃至６５０℃に加熱し前記開口部
   の前記砒化ガリウム基板表面に砒化インジウム層を選択
   的に成長させる工程と、前記開口部を含む表面に金属層
   を堆積し選択的にエッチングして前記砒化ガリウム基板
   とオーム接触を有する電極を形成する工程とを含む化合
   物半導体装置の電極形成方法。