JP2000277793A - 半導体用接触電極 - Google Patents
半導体用接触電極Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】接触抵抗率が低く、かつ半導体と接触する面の
光反射率が高い半導体用接触電極構造を提供し、高速性
を阻害することなく、高効率の受光素子を実現する。 【解決手段】ｐ型半導体上に形成された白金膜（１）
と、この白金膜上に形成された金膜（２）と、この金膜
上に形成されたバリア金属膜と、このバリア金属膜上に
形成された抵抗の低い金属膜とにより構成される半導体
用接触電極であって、白金膜厚が１０Åないし８０Åの
範囲、金膜厚が１００Åないし３００Åの範囲とする。
また、半導体用接触電極として、ｐ型半導体がＧａＡ
ｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰもしくはＩｎＰから
なり、バリア金属膜は白金膜（３）、抵抗の低い金属膜
は金膜（４）とすることが半導体用接触電極のコスト低
減および作製工程簡略化の上で好ましい。
光反射率が高い半導体用接触電極構造を提供し、高速性
を阻害することなく、高効率の受光素子を実現する。 【解決手段】ｐ型半導体上に形成された白金膜（１）
と、この白金膜上に形成された金膜（２）と、この金膜
上に形成されたバリア金属膜と、このバリア金属膜上に
形成された抵抗の低い金属膜とにより構成される半導体
用接触電極であって、白金膜厚が１０Åないし８０Åの
範囲、金膜厚が１００Åないし３００Åの範囲とする。
また、半導体用接触電極として、ｐ型半導体がＧａＡ
ｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰもしくはＩｎＰから
なり、バリア金属膜は白金膜（３）、抵抗の低い金属膜
は金膜（４）とすることが半導体用接触電極のコスト低
減および作製工程簡略化の上で好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、接触抵抗率が低
く、かつ半導体と接触する面の光反射率が高い半導体用
接触電極に関する。
く、かつ半導体と接触する面の光反射率が高い半導体用
接触電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】接触抵抗率が低い半導体への接触電極
は、寄生抵抗による素子特性低下を防ぐ上で重要であ
り、従来から半導体素子製作における基本技術となって
いる。例えば、ｐ型化合物半導体への代表的な接触電極
としては、例えば、図６に示すように、Ｐｔ（５０〜４
００Å）／Ｔｉ（４００Å）／Ｐｔ（１００Å）／Ａｕ
（１０００Å）構造がある。この構造により、不純物濃
度２.５×１０19／ｃｍ3のｐ型ＧａＡｓに対して１０-6
Ωｃｍ2以下の充分低い接触抵抗率が得られている（H.
Okada et al., Japanese Journal of Applied Physics.
Vol.30, No.4A. April, 1991, pp.L588-L560）。しか
し、これまでの接触電極は、接触抵抗率を低くするとい
う観点からしか検討されていなかった。フォトダイオー
ドに代表される受光素子は、光信号を電気信号に変換す
るための素子であり、光通信や光測定などの分野で幅広
く使われている。従来のｐｎ接合を用いたフォトダイオ
ードは、一例として図７に示すように、ＩｎＰ基板５１
上に形成されたアンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層５３
を、ｎ型ＩｎＰ下部電極層５２およびｐ型ＩｎＰ上部電
極層５４で挟んだ構造を基本として用いている。この受
光素子は、光通信で重要な１.５５μｍ帯の波長の光を
受光するのに好適であり、さまざまな変形例を伴って広
く用いられている。このような、信号光を基板裏面から
基板面に垂直に入射光５７を入射させる構成の裏面入射
型受光素子の利点は、上部電極５６で反射された反射光
５８を、再度光吸収層へ導くことにより有効に利用して
素子効率を向上できることである。すなわち、このよう
な裏面入射型受光素子においては、上部電極５６の半導
体層に接する側の光反射率が、受光素子の効率を高く保
つ上で重要である。図７の例では、下部電極層５２をｎ
型、上部電極層５４をｐ型としたが、下部電極層をｐ
型、上部電極層をｎ型とすることもできる。しかし、Ｇ
ａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、あるいはＩｎ
Ｐなどの場合、正孔移動度よりも電子移動度の方が１桁
以上大きいので、ｐ型層よりもｎ型層の方が同じ層厚で
同じキャリア濃度の場合、シート抵抗を低くできること
から、下部電極層５２をｎ型とする方が、素子薄層化の
観点で望ましい。したがって、裏面入射型受光素子にお
いては、光反射率の高いｐ型電極を実現することが重要
となる。しかしながら、従来は、光反射率を高くすると
いう観点から、ｐ型接触電極の構成について検討される
ことはなかったため、従来のｐ型電極では光反射率が低
く、本来の素子効率が得られないという問題があった。
は、寄生抵抗による素子特性低下を防ぐ上で重要であ
り、従来から半導体素子製作における基本技術となって
いる。例えば、ｐ型化合物半導体への代表的な接触電極
としては、例えば、図６に示すように、Ｐｔ（５０〜４
００Å）／Ｔｉ（４００Å）／Ｐｔ（１００Å）／Ａｕ
（１０００Å）構造がある。この構造により、不純物濃
度２.５×１０19／ｃｍ3のｐ型ＧａＡｓに対して１０-6
Ωｃｍ2以下の充分低い接触抵抗率が得られている（H.
Okada et al., Japanese Journal of Applied Physics.
Vol.30, No.4A. April, 1991, pp.L588-L560）。しか
し、これまでの接触電極は、接触抵抗率を低くするとい
う観点からしか検討されていなかった。フォトダイオー
ドに代表される受光素子は、光信号を電気信号に変換す
るための素子であり、光通信や光測定などの分野で幅広
く使われている。従来のｐｎ接合を用いたフォトダイオ
ードは、一例として図７に示すように、ＩｎＰ基板５１
上に形成されたアンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層５３
を、ｎ型ＩｎＰ下部電極層５２およびｐ型ＩｎＰ上部電
極層５４で挟んだ構造を基本として用いている。この受
光素子は、光通信で重要な１.５５μｍ帯の波長の光を
受光するのに好適であり、さまざまな変形例を伴って広
く用いられている。このような、信号光を基板裏面から
基板面に垂直に入射光５７を入射させる構成の裏面入射
型受光素子の利点は、上部電極５６で反射された反射光
５８を、再度光吸収層へ導くことにより有効に利用して
素子効率を向上できることである。すなわち、このよう
な裏面入射型受光素子においては、上部電極５６の半導
体層に接する側の光反射率が、受光素子の効率を高く保
つ上で重要である。図７の例では、下部電極層５２をｎ
型、上部電極層５４をｐ型としたが、下部電極層をｐ
型、上部電極層をｎ型とすることもできる。しかし、Ｇ
ａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、あるいはＩｎ
Ｐなどの場合、正孔移動度よりも電子移動度の方が１桁
以上大きいので、ｐ型層よりもｎ型層の方が同じ層厚で
同じキャリア濃度の場合、シート抵抗を低くできること
から、下部電極層５２をｎ型とする方が、素子薄層化の
観点で望ましい。したがって、裏面入射型受光素子にお
いては、光反射率の高いｐ型電極を実現することが重要
となる。しかしながら、従来は、光反射率を高くすると
いう観点から、ｐ型接触電極の構成について検討される
ことはなかったため、従来のｐ型電極では光反射率が低
く、本来の素子効率が得られないという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
した従来技術における問題点を解消するものであって、
接触抵抗率が低く、かつ半導体と接触する面の光反射率
が高い半導体用接触電極構造を提供することにある。
した従来技術における問題点を解消するものであって、
接触抵抗率が低く、かつ半導体と接触する面の光反射率
が高い半導体用接触電極構造を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とする
ものである。すなわち、請求項１に記載のように、ｐ型
半導体上に形成された白金膜と、該白金膜上に形成され
た金膜と、該金膜上に形成されたバリア金属膜と、該バ
リア金属膜上に形成された低抵抗金属膜とにより少なく
とも構成される半導体用接触電極であって、上記白金膜
厚が１０Åないし１００Åの範囲にあり、かつ上記金膜
厚が５０Åないし４００Åの範囲にある半導体用接触電
極とするものである。このような構成とすることによ
り、接触抵抗率が低く、かつ半導体と接触する面の光反
射率が高い半導体用接触電極を実現することができる効
果がある。
め、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とする
ものである。すなわち、請求項１に記載のように、ｐ型
半導体上に形成された白金膜と、該白金膜上に形成され
た金膜と、該金膜上に形成されたバリア金属膜と、該バ
リア金属膜上に形成された低抵抗金属膜とにより少なく
とも構成される半導体用接触電極であって、上記白金膜
厚が１０Åないし１００Åの範囲にあり、かつ上記金膜
厚が５０Åないし４００Åの範囲にある半導体用接触電
極とするものである。このような構成とすることによ
り、接触抵抗率が低く、かつ半導体と接触する面の光反
射率が高い半導体用接触電極を実現することができる効
果がある。
【０００５】また、請求項２に記載のように、請求項１
において、ｐ型半導体がＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、Ｉｎ
ＧａＡｓＰもしくはＩｎＰからなり、上記バリア金属膜
が白金膜であり、上記低抵抗金属膜が金膜である半導体
用接触電極とするものである。このような構成とするこ
とにより、上記請求項１と同様に、接触抵抗率が低く、
かつ半導体と接触する面の光反射率が高い半導体用接触
電極が得られると共に、使用する金属種を、白金と金の
２種類の最小限にすることができ、コスト低減や工程簡
略化がはかられるという効果がある。
において、ｐ型半導体がＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、Ｉｎ
ＧａＡｓＰもしくはＩｎＰからなり、上記バリア金属膜
が白金膜であり、上記低抵抗金属膜が金膜である半導体
用接触電極とするものである。このような構成とするこ
とにより、上記請求項１と同様に、接触抵抗率が低く、
かつ半導体と接触する面の光反射率が高い半導体用接触
電極が得られると共に、使用する金属種を、白金と金の
２種類の最小限にすることができ、コスト低減や工程簡
略化がはかられるという効果がある。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を挙げ、図面を引用してさらに詳細に説明する。本発明
者らは、従来の種々の低抵抗ｐ型接触電極の接触抵抗率
および光反射率について実験的に検討した結果、いずれ
も、接触抵抗率は低いものの、光反射率も低いという問
題点があることを見出した。例えば、図６に示す典型的
なｐ型接触電極であるＰｔ膜４１／Ｔｉ膜４２／Ｐｔ膜
４３／Ａｕ膜４４による構造の光反射率は、光反射率が
１に近いＡｕに比べ４０％程度しかないため、これを図
７に示す裏面入射型受光素子へ適用した場合、効率が著
しく低下してしまうという問題があった。さらに本発明
者らは、従来の接触電極である上記図４に示すＰｔ膜４
１／Ｔｉ膜４２／Ｐｔ膜４３／Ａｕ膜構造の光反射率が
低い原因を究明するため、その構成要素である各単一金
属の光反射率について実験的に検討した結果、特に、Ｔ
ｉ膜４２の光反射率がＡｕ膜４４の２５％程度と極めて
低く、Ｐｔ膜４３の光反射率もＡｕ膜４４の５５％程度
と低いことが分かった。すなわち、接触電極として、Ａ
ｕ膜４４以外の金属膜を構成要素として用いることが、
接触電極全体の光反射率を低くしている原因であること
を見出した。以上の実験事実を基礎として、本発明者ら
は、接触抵抗率および光反射率が各金属膜の構成および
各金属膜厚と深い相関関係にあると考えて、鋭意、細心
の検討を行った結果を以下に示す。
を挙げ、図面を引用してさらに詳細に説明する。本発明
者らは、従来の種々の低抵抗ｐ型接触電極の接触抵抗率
および光反射率について実験的に検討した結果、いずれ
も、接触抵抗率は低いものの、光反射率も低いという問
題点があることを見出した。例えば、図６に示す典型的
なｐ型接触電極であるＰｔ膜４１／Ｔｉ膜４２／Ｐｔ膜
４３／Ａｕ膜４４による構造の光反射率は、光反射率が
１に近いＡｕに比べ４０％程度しかないため、これを図
７に示す裏面入射型受光素子へ適用した場合、効率が著
しく低下してしまうという問題があった。さらに本発明
者らは、従来の接触電極である上記図４に示すＰｔ膜４
１／Ｔｉ膜４２／Ｐｔ膜４３／Ａｕ膜構造の光反射率が
低い原因を究明するため、その構成要素である各単一金
属の光反射率について実験的に検討した結果、特に、Ｔ
ｉ膜４２の光反射率がＡｕ膜４４の２５％程度と極めて
低く、Ｐｔ膜４３の光反射率もＡｕ膜４４の５５％程度
と低いことが分かった。すなわち、接触電極として、Ａ
ｕ膜４４以外の金属膜を構成要素として用いることが、
接触電極全体の光反射率を低くしている原因であること
を見出した。以上の実験事実を基礎として、本発明者ら
は、接触抵抗率および光反射率が各金属膜の構成および
各金属膜厚と深い相関関係にあると考えて、鋭意、細心
の検討を行った結果を以下に示す。
【０００７】〈実施の形態１〉図１は本実施の形態１で
例示する接触電極の断面構造を示す模式図である。図１
に示すように、１はＰｔ膜（７０Å）、２はＡｕ膜（２
００Å）、３はＰｔ膜（２００Å）、４はＡｕ膜（２０
００Å）、５はＩｎＰ基板、６はｐ型ＩｎＧａＡｓ層
（ＩｎＰ基板に格子整合する組成）である。ここで、金
属の堆積手法としては、通常の高真空電子ビーム蒸着装
置を用いた。このような構造の接触電極とすることによ
り、従来と同程度の接触抵抗率（ＩｎＧａＡｓ層の不純
物濃度４×１０19／ｃｍ3で接触抵抗率３×１０-7Ωｃ
ｍ2以下）で、光反射率７５％と、従来よりも倍程度の
高い光反射率を得ることができた。
例示する接触電極の断面構造を示す模式図である。図１
に示すように、１はＰｔ膜（７０Å）、２はＡｕ膜（２
００Å）、３はＰｔ膜（２００Å）、４はＡｕ膜（２０
００Å）、５はＩｎＰ基板、６はｐ型ＩｎＧａＡｓ層
（ＩｎＰ基板に格子整合する組成）である。ここで、金
属の堆積手法としては、通常の高真空電子ビーム蒸着装
置を用いた。このような構造の接触電極とすることによ
り、従来と同程度の接触抵抗率（ＩｎＧａＡｓ層の不純
物濃度４×１０19／ｃｍ3で接触抵抗率３×１０-7Ωｃ
ｍ2以下）で、光反射率７５％と、従来よりも倍程度の
高い光反射率を得ることができた。
【０００８】〈実施の形態２〉図２は本実施の形態２で
例示する接触電極の断面構造を示す模式図である。図２
に示すように、１はＰｔ膜（３０Å）、２はＡｕ膜（２
５０Å）、７はＷＳｉ膜（３００Å）、８はＡｌ膜（５
０００Å）、５はＩｎＰ基板、９はｐ型ＩｎＰ層であ
る。ここで、金属の堆積手法としては、通常の高真空電
子ビーム蒸着装置を用いた。このような構造の接触電極
とすることにより、従来と同程度の接触抵抗率で、光反
射率８７％と、従来よりも倍以上の高い光反射率を得る
ことができた。
例示する接触電極の断面構造を示す模式図である。図２
に示すように、１はＰｔ膜（３０Å）、２はＡｕ膜（２
５０Å）、７はＷＳｉ膜（３００Å）、８はＡｌ膜（５
０００Å）、５はＩｎＰ基板、９はｐ型ＩｎＰ層であ
る。ここで、金属の堆積手法としては、通常の高真空電
子ビーム蒸着装置を用いた。このような構造の接触電極
とすることにより、従来と同程度の接触抵抗率で、光反
射率８７％と、従来よりも倍以上の高い光反射率を得る
ことができた。
【０００９】〈実施の形態３〉図３は本実施の形態３で
例示する接触電極の断面構造を示す模式図である。図３
に示すように、１はＰｔ膜（５０Å）、２はＡｕ膜（１
５０Å）、１０はＷＳｉＮ膜（４００Å）、１１はＣｕ
膜（３０００Å）、１２はＧａＡｓ基板、１３はｐ型Ｇ
ａＡｓ層である。ここで、金属の堆積手法としては、通
常の高真空電子ビーム蒸着装置を用いた。このような構
成の接触電極とすることにより、従来と同程度の接触抵
抗率で、光反射率８０％と、従来の倍程度の高い光反射
率を得ることができた。電極金属に対する要求条件は、
以下のように決まる。まず、現実の受光素子の効率は、
素子各部における光の反射、吸収等に起因する損失によ
り、その構造によって決まる理想値よりも低下すること
は避けられない。しかしながら、その損失による低下が
おおむね１０％程度以下であれば、効率低下は顕著では
ないと言える。そして、図７に示したような反射光を再
利用する裏面入射型受光素子においては、反射光の効率
への寄与は原理的に全体の半分未満なので、結局上部電
極の光反射率はおおむね７５％以上であれば良い。
例示する接触電極の断面構造を示す模式図である。図３
に示すように、１はＰｔ膜（５０Å）、２はＡｕ膜（１
５０Å）、１０はＷＳｉＮ膜（４００Å）、１１はＣｕ
膜（３０００Å）、１２はＧａＡｓ基板、１３はｐ型Ｇ
ａＡｓ層である。ここで、金属の堆積手法としては、通
常の高真空電子ビーム蒸着装置を用いた。このような構
成の接触電極とすることにより、従来と同程度の接触抵
抗率で、光反射率８０％と、従来の倍程度の高い光反射
率を得ることができた。電極金属に対する要求条件は、
以下のように決まる。まず、現実の受光素子の効率は、
素子各部における光の反射、吸収等に起因する損失によ
り、その構造によって決まる理想値よりも低下すること
は避けられない。しかしながら、その損失による低下が
おおむね１０％程度以下であれば、効率低下は顕著では
ないと言える。そして、図７に示したような反射光を再
利用する裏面入射型受光素子においては、反射光の効率
への寄与は原理的に全体の半分未満なので、結局上部電
極の光反射率はおおむね７５％以上であれば良い。
【００１０】本発明者らが、上記の実施の形態１〜３に
おいて、上記物質（材料）および膜構成などについて実
験的に究明した結果、以下の事実が判明した。まず、公
知のように、Ｐｔはｐ型半導体に対して低い障壁を形成
する性質を有しているので、第１の膜（図１〜３のＰｔ
膜１）として用いることにより、低接触抵抗率が得られ
る。ただし、低接触抵抗率を実現するためには、半導体
上を実質的にＰｔで被覆する必要があり、このＰｔ膜厚
としては１０Å以上が必要である。一方、Ｐｔの光反射
率はＡｕと比べると低いので、その膜厚を薄くすること
により光透過性を増大させ実効的な光反射率の低下を避
けるのが望ましい。図４に、半導体（ＩｎＰ）とＡｕ膜
（２０００Å）の間にＰｔ膜を挿入した場合の基板側の
光反射率のＰｔ膜厚依存性を示す。Ｐｔ膜厚が増大する
にしたがい、電極全体の光反射率は急激に低下してい
る。この結果から、Ｐｔ膜の存在による接触電極の光反
射率の低下を２５％以下と低く保つためには、このＰｔ
膜厚の上限は、１００Å以下とする必要がある。次に、
第２の膜（図１〜３のＡｕ膜２）として、Ａｕ膜を用い
る。第１の膜が薄いＰｔであるため、入射光の大部分は
第２の膜であるＡｕまで到達してほぼ１００％反射され
るため、電極全体の光反射率は高くなる。そのために
は、Ａｕ膜厚は一定値以上と厚くする必要がある。図５
に、半導体（ＩｎＰ）上に順次堆積したＰｔ（７０Å）
／Ａｕ（膜厚は変数）／Ｐｔ（２００Å）／Ａｕ（２０
００Å）構造の基板側の光反射率のＡｕ膜厚（変数）依
存性〔Ａｕ膜厚（変数）が十分厚い場合に対する相対
値〕を示す。Ａｕ膜厚が増大するにしたがい、電極全体
の光反射率は急激に増大している。この結果から、上述
のように少なくとも１０Å以上（光反射率を５％程度以
上低下させる）のＰｔ膜を挿入する必要があることを考
慮すると、電極全体の光反射率を７５％程度以上とする
ためには、Ａｕ膜厚は５０Å以上（光反射率が８０％程
度以上）とする必要がある。一方、Ａｕはｐ型のＧａＡ
ｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、あるいはＩｎＰに
対し、高い障壁を形成する性質を有しているため、例え
ば、熱処理や素子動作において第１の膜であるＰｔを通
して第２の膜中のＡｕが半導体中に拡散あるいは泳動し
てしまうと、接触抵抗率を増大させてしまう原因とな
る。従来の接触電極では、半導体とＡｕ膜の間に、Ｐ
ｔ、Ｔｉ等の金属膜を挿入し、かつ、その総膜厚を一定
値以上（例えば、５００Å以上）と厚くすることによ
り、Ａｕと半導体との反応を防止するという手法が用い
られてきた。しかし、この方法では半導体と光反射率の
高いＡｕ膜との間に、光反射率の低い金属の厚い膜が存
在してしまい、接触電極の光反射率を高くすることはで
きない。本発明者らが、上記第１の膜であるＰｔ膜厚お
よび上記第２の膜であるＡｕ膜厚について実験的に究明
したところ、Ａｕ膜厚を４００Å以下とし、半導体に近
接するＡｕの総量を低減させれば、半導体とＡｕ膜を上
記Ｐｔ膜厚（１０Åないし１００Å）まで近接させて
も、熱処理や素子動作中にＡｕの半導体への拡散あるい
は泳動による接触抵抗率の増大は顕著ではないことを見
出した。次に、第３の膜（図１〜３のＰｔ膜３、ＷＳｉ
膜７、ＷＳｉＮ膜１０）としては、金属の拡散バリアと
なるＰｔ、ＷＳｉ、ＷＳｉＮなどの耐拡散性のある膜を
用いるのが好適である。また、第４の膜（図１〜３のＡ
ｕ膜４、Ａｌ膜８、Ｃｕ膜１１）としては、接触電極そ
のものの横方向抵抗を下げる目的で、Ａｕ、銅（Ｃ
ｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの低抵抗金属を用いる
のが好適である。これらの低抵抗金属は、いずれも電気
泳動性があることが知られており、上記第３の膜である
拡散バリア膜を用いるのが好適である。これらの拡散バ
リア膜および低抵抗金属膜の膜厚は、使用金属種や素子
抵抗などの要求条件に応じ、適宜設定することができ
る。これらのいずれの構成を用いても、上記の効果を得
ることができるが、これらの中でも、第３の膜としてＰ
ｔ膜、第４の膜としてＡｕ膜を用いるのが、使用する金
属種を最小限となし、コスト低減や工程簡略化が図れる
という点で最も適している。なお、上記実施の形態１〜
３では、電極形成後に、熱処理として窒素の雰囲気中
で、２５０℃５分の処理を行っている。基本的には、熱
処理を行わなくても低抵抗を得ることができるが、密着
性を向上させるなどの目的で、２００〜３００℃程度の
温度で熱処理を窒素雰囲気中で行うのが好適である。ま
た、上記実施の形態１〜３では、測定する光の波長とし
て１.５５μｍの場合について述べたが、可視光から波
長２μｍ程度の近赤外光の範囲でも上記と同様の傾向が
あり、かつ同様の効果が得られることを確認している。
おいて、上記物質（材料）および膜構成などについて実
験的に究明した結果、以下の事実が判明した。まず、公
知のように、Ｐｔはｐ型半導体に対して低い障壁を形成
する性質を有しているので、第１の膜（図１〜３のＰｔ
膜１）として用いることにより、低接触抵抗率が得られ
る。ただし、低接触抵抗率を実現するためには、半導体
上を実質的にＰｔで被覆する必要があり、このＰｔ膜厚
としては１０Å以上が必要である。一方、Ｐｔの光反射
率はＡｕと比べると低いので、その膜厚を薄くすること
により光透過性を増大させ実効的な光反射率の低下を避
けるのが望ましい。図４に、半導体（ＩｎＰ）とＡｕ膜
（２０００Å）の間にＰｔ膜を挿入した場合の基板側の
光反射率のＰｔ膜厚依存性を示す。Ｐｔ膜厚が増大する
にしたがい、電極全体の光反射率は急激に低下してい
る。この結果から、Ｐｔ膜の存在による接触電極の光反
射率の低下を２５％以下と低く保つためには、このＰｔ
膜厚の上限は、１００Å以下とする必要がある。次に、
第２の膜（図１〜３のＡｕ膜２）として、Ａｕ膜を用い
る。第１の膜が薄いＰｔであるため、入射光の大部分は
第２の膜であるＡｕまで到達してほぼ１００％反射され
るため、電極全体の光反射率は高くなる。そのために
は、Ａｕ膜厚は一定値以上と厚くする必要がある。図５
に、半導体（ＩｎＰ）上に順次堆積したＰｔ（７０Å）
／Ａｕ（膜厚は変数）／Ｐｔ（２００Å）／Ａｕ（２０
００Å）構造の基板側の光反射率のＡｕ膜厚（変数）依
存性〔Ａｕ膜厚（変数）が十分厚い場合に対する相対
値〕を示す。Ａｕ膜厚が増大するにしたがい、電極全体
の光反射率は急激に増大している。この結果から、上述
のように少なくとも１０Å以上（光反射率を５％程度以
上低下させる）のＰｔ膜を挿入する必要があることを考
慮すると、電極全体の光反射率を７５％程度以上とする
ためには、Ａｕ膜厚は５０Å以上（光反射率が８０％程
度以上）とする必要がある。一方、Ａｕはｐ型のＧａＡ
ｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、あるいはＩｎＰに
対し、高い障壁を形成する性質を有しているため、例え
ば、熱処理や素子動作において第１の膜であるＰｔを通
して第２の膜中のＡｕが半導体中に拡散あるいは泳動し
てしまうと、接触抵抗率を増大させてしまう原因とな
る。従来の接触電極では、半導体とＡｕ膜の間に、Ｐ
ｔ、Ｔｉ等の金属膜を挿入し、かつ、その総膜厚を一定
値以上（例えば、５００Å以上）と厚くすることによ
り、Ａｕと半導体との反応を防止するという手法が用い
られてきた。しかし、この方法では半導体と光反射率の
高いＡｕ膜との間に、光反射率の低い金属の厚い膜が存
在してしまい、接触電極の光反射率を高くすることはで
きない。本発明者らが、上記第１の膜であるＰｔ膜厚お
よび上記第２の膜であるＡｕ膜厚について実験的に究明
したところ、Ａｕ膜厚を４００Å以下とし、半導体に近
接するＡｕの総量を低減させれば、半導体とＡｕ膜を上
記Ｐｔ膜厚（１０Åないし１００Å）まで近接させて
も、熱処理や素子動作中にＡｕの半導体への拡散あるい
は泳動による接触抵抗率の増大は顕著ではないことを見
出した。次に、第３の膜（図１〜３のＰｔ膜３、ＷＳｉ
膜７、ＷＳｉＮ膜１０）としては、金属の拡散バリアと
なるＰｔ、ＷＳｉ、ＷＳｉＮなどの耐拡散性のある膜を
用いるのが好適である。また、第４の膜（図１〜３のＡ
ｕ膜４、Ａｌ膜８、Ｃｕ膜１１）としては、接触電極そ
のものの横方向抵抗を下げる目的で、Ａｕ、銅（Ｃ
ｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの低抵抗金属を用いる
のが好適である。これらの低抵抗金属は、いずれも電気
泳動性があることが知られており、上記第３の膜である
拡散バリア膜を用いるのが好適である。これらの拡散バ
リア膜および低抵抗金属膜の膜厚は、使用金属種や素子
抵抗などの要求条件に応じ、適宜設定することができ
る。これらのいずれの構成を用いても、上記の効果を得
ることができるが、これらの中でも、第３の膜としてＰ
ｔ膜、第４の膜としてＡｕ膜を用いるのが、使用する金
属種を最小限となし、コスト低減や工程簡略化が図れる
という点で最も適している。なお、上記実施の形態１〜
３では、電極形成後に、熱処理として窒素の雰囲気中
で、２５０℃５分の処理を行っている。基本的には、熱
処理を行わなくても低抵抗を得ることができるが、密着
性を向上させるなどの目的で、２００〜３００℃程度の
温度で熱処理を窒素雰囲気中で行うのが好適である。ま
た、上記実施の形態１〜３では、測定する光の波長とし
て１.５５μｍの場合について述べたが、可視光から波
長２μｍ程度の近赤外光の範囲でも上記と同様の傾向が
あり、かつ同様の効果が得られることを確認している。
【００１１】
【発明の効果】本発明の半導体用接触電極によれば、接
触抵抗率が低く、かつ半導体と接触する面の光反射率が
高い半導体用接触電極を作製することが可能となり、高
速性を阻害することなく、高効率の受光素子を実現する
ことができる。
触抵抗率が低く、かつ半導体と接触する面の光反射率が
高い半導体用接触電極を作製することが可能となり、高
速性を阻害することなく、高効率の受光素子を実現する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１で例示した半導体用接触
電極の構成を示す模式図。
電極の構成を示す模式図。
【図２】本発明の実施の形態２で例示した半導体用接触
電極の構成を示す模式図。
電極の構成を示す模式図。
【図３】本発明の実施の形態３で例示した半導体用接触
電極の構成を示す模式図。
電極の構成を示す模式図。
【図４】本発明の実施の形態で例示した反射率のＰｔ膜
厚依存性を示すグラフ。
厚依存性を示すグラフ。
【図５】本発明の実施の形態で例示した反射率のＡｕ膜
厚依存性を示すグラフ。
厚依存性を示すグラフ。
【図６】従来の半導体用接触電極の構成を示す模式図。
【図７】従来の裏面入射型受光素子の構成を示す模式
図。
図。
１…Ｐｔ膜 ２…Ａｕ膜 ３…Ｐｔ膜 ４…Ａｕ膜 ５…ＩｎＰ基板 ６…ｐ型ＩｎＧａＡｓ層 ７…ＷＳｉ膜 ８…Ａｌ膜 ９…ｐ型ＩｎＰ層 １０…ＷＳｉＮ膜 １１…Ｃｕ膜 １２…ＧａＡｓ基板 １３…ｐ型ＧａＡｓ層 ４１…Ｐｔ膜 ４２…Ｔｉ膜 ４３…Ｐｔ膜 ４４…Ａｕ膜 ４５…ＩｎＰ基板 ４６…ｐ型ＩｎＧａＡｓ層 ５１…半導体基板 ５２…下部電極層 ５３…光吸収層 ５４…上部電極層 ５５…下部電極 ５６…上部電極 ５７…入射光 ５８…反射光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 忠夫 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 4M104 AA04 BB06 CC01 DD35 FF16 GG05 5F049 MA01 MB07 NA01 PA15 SE05 SE12 SE16
Claims (2)
- 【請求項１】ｐ型半導体上に形成された白金膜と、該白
金膜上に形成された金膜と、該金膜上に形成されたバリ
ア金属膜と、該バリア金属膜上に形成された低抵抗金属
膜とにより少なくとも構成される半導体用接触電極であ
って、上記白金膜厚が１０Åないし１００Åの範囲にあ
り、かつ上記金膜厚が５０Åないし４００Åの範囲にあ
ることを特徴とする半導体用接触電極。 - 【請求項２】請求項１において、ｐ型半導体がＧａＡ
ｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰもしくはＩｎＰから
なり、上記バリア金属膜が白金膜であり、上記低抵抗金
属膜が金膜であることを特徴とする半導体用接触電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11081594A JP2000277793A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 半導体用接触電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11081594A JP2000277793A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 半導体用接触電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277793A true JP2000277793A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13750655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11081594A Pending JP2000277793A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 半導体用接触電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000277793A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006059933A (ja) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | ｎ型窒化物半導体用のオーミック電極およびその製造方法 |
| JP2022540991A (ja) * | 2019-07-15 | 2022-09-21 | エスエルティー テクノロジーズ インコーポレイテッド | パワーフォトダイオード構造体、その作製方法、及びその使用方法 |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP11081594A patent/JP2000277793A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006059933A (ja) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | ｎ型窒化物半導体用のオーミック電極およびその製造方法 |
| JP2022540991A (ja) * | 2019-07-15 | 2022-09-21 | エスエルティー テクノロジーズ インコーポレイテッド | パワーフォトダイオード構造体、その作製方法、及びその使用方法 |
| JP7329126B2 (ja) | 2019-07-15 | 2023-08-17 | エスエルティー テクノロジーズ インコーポレイテッド | パワーフォトダイオード構造体、その作製方法、及びその使用方法 |
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