JPH0246773A - 化合物半導体装置およびその電極形成方法 - Google Patents
化合物半導体装置およびその電極形成方法Info
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- JPH0246773A JPH0246773A JP19837588A JP19837588A JPH0246773A JP H0246773 A JPH0246773 A JP H0246773A JP 19837588 A JP19837588 A JP 19837588A JP 19837588 A JP19837588 A JP 19837588A JP H0246773 A JPH0246773 A JP H0246773A
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- gaas
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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】
［発明の目的コ
（産業上の利用分野）
本発明は、ＧａＡｓ等の■−ｖ族化合物半導体装置に係
り、特にそのｐ型層のオーミック電極の改良に関する。
り、特にそのｐ型層のオーミック電極の改良に関する。
（従来の技術）
ＧａＡｓ素子のｐ型層のオーミック電極として、従来よ
り、金（Ａｕ）系の合金やＡｕと亜鉛（Ｚ ｎ）の積層
構造が用いられて来た。特に。
り、金（Ａｕ）系の合金やＡｕと亜鉛（Ｚ ｎ）の積層
構造が用いられて来た。特に。
Ａ ｕ ／ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕ薄膜を形成し、熱処理
を施す技術は一般に用いられている。しかしこの従来技
術には９次のような問題があった。
を施す技術は一般に用いられている。しかしこの従来技
術には９次のような問題があった。
第１に、オーミックコンタクト抵抗が十分に低くできな
い。Ａｕ系のオーミック電極では通常。
い。Ａｕ系のオーミック電極では通常。
Ｉ Ｘ １０−６Ωｃｍ２ｍ度のコンタクト抵抗となる
が、高速のＧａＡｓ素子を実現するには更に低いオーミ
ックコンタクト抵抗が望まれる。
が、高速のＧａＡｓ素子を実現するには更に低いオーミ
ックコンタクト抵抗が望まれる。
第２に、耐熱性が低い。Ａｕ系のコンタクトでは、素子
が動作して大きい電流が流れた時、その発熱によりオー
ミックコンタクト特性が劣化する。
が動作して大きい電流が流れた時、その発熱によりオー
ミックコンタクト特性が劣化する。
これはＧａＡｓ素子の信頼性低下の大きい原因となって
いる。
いる。
第３に、ＡｕがＧａＡｓ層に拡散する。ＡｕのＧａＡｓ
層での拡散係数は大きく、Ａｕ系コンタクトを形成する
際の熱処理時にＡｕが基板に拡散し、素子特性に悪影響
を及ぼす。特にＧａＡｓ素子の微細化が進んだ場合この
影響は大きいものとなる。
層での拡散係数は大きく、Ａｕ系コンタクトを形成する
際の熱処理時にＡｕが基板に拡散し、素子特性に悪影響
を及ぼす。特にＧａＡｓ素子の微細化が進んだ場合この
影響は大きいものとなる。
第４に１表面状態（モホロジー）が良好でない。
Ａｕ系コンタクトを形成する熱処理の際、ＡｕとＧａＡ
ｓとは容易に液相で反応し、この反応が不均一になる結
果表面がボールアップする。特に。
ｓとは容易に液相で反応し、この反応が不均一になる結
果表面がボールアップする。特に。
ＧａＡｓ素子を微細化しようとする場合、このボールア
ップした表面モホロジーが微細化の大きい妨げとなる。
ップした表面モホロジーが微細化の大きい妨げとなる。
（発明が解決しようとする課題）
以上のように、ｐ型の■−ｖ族化合物半導体に対するＡ
ｕ系のオーミック電極は、素子の高速化や高性能化、微
細化にとって障害となっていた。
ｕ系のオーミック電極は、素子の高速化や高性能化、微
細化にとって障害となっていた。
本発明は、この様な問題を解決したｐ型層に対するオー
ミック電極を有する化合物半導体装置を提供すること、
およびその様なオーミック電極の形成方法を提供するこ
とを目的とする。
ミック電極を有する化合物半導体装置を提供すること、
およびその様なオーミック電極の形成方法を提供するこ
とを目的とする。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明は、ｐ型の■−ｖ族化合物半導体層に対するオー
ミック電極として、プラチナ（Ｐｔ）薄膜とＺｎ薄膜の
積層膜を用いたことを基本とする。実際の電極構造とし
ては、Ｚｎ薄膜の上に更にＡｕ薄膜を重ねたＰ ｔ ／
Ｚ ｎ ／ Ａ ｕ構造が有用である。また、Ｚｎ薄
膜上にｐｔ薄膜を重ねたＰ ｔ ／ Ｚ ｎ ／ Ｐ
を構造も用いることができる。
ミック電極として、プラチナ（Ｐｔ）薄膜とＺｎ薄膜の
積層膜を用いたことを基本とする。実際の電極構造とし
ては、Ｚｎ薄膜の上に更にＡｕ薄膜を重ねたＰ ｔ ／
Ｚ ｎ ／ Ａ ｕ構造が有用である。また、Ｚｎ薄
膜上にｐｔ薄膜を重ねたＰ ｔ ／ Ｚ ｎ ／ Ｐ
を構造も用いることができる。
本発明の方法は、上記のようなオーミック電極を得るに
際し、少なくともＰ ｔ ／ Ｚ ｎ積層膜を形成した
後、２００℃の温度で熱処理することを特徴とする。こ
の際、ｐ型■−■族化合物半導体層に接するｐｔ薄膜は
十分に薄く１例えば８０〜１５０人程度に形程度、熱処
理によって半導体層と反応して独立の層としては残らな
い状態となることが望ましい。
際し、少なくともＰ ｔ ／ Ｚ ｎ積層膜を形成した
後、２００℃の温度で熱処理することを特徴とする。こ
の際、ｐ型■−■族化合物半導体層に接するｐｔ薄膜は
十分に薄く１例えば８０〜１５０人程度に形程度、熱処
理によって半導体層と反応して独立の層としては残らな
い状態となることが望ましい。
（作用）
本発明によれば、ｐ型層の電極として、１×１０−７Ω
ｃｍ２程度の従来にない低いオーミックコンタクト抵抗
が得られる。また本発明のオーミック電極は耐熱性が高
く、半導体層への金属拡散も少なく、良好な表面モホロ
ジーを有するｐ型オミックコンタクトが実現できる。こ
れにより。
ｃｍ２程度の従来にない低いオーミックコンタクト抵抗
が得られる。また本発明のオーミック電極は耐熱性が高
く、半導体層への金属拡散も少なく、良好な表面モホロ
ジーを有するｐ型オミックコンタクトが実現できる。こ
れにより。
高速、高性能の化合物半導体素子が得られ、また素子の
微細化も容易になる。
微細化も容易になる。
（実施例）
半絶縁性ＧａＡｓ基板に、Ｍｇのイオン注入により不純
物濃度ｌＸ１０１８／Ｃｍ３のｐ型層を形成し、このｐ
型層上に電極として、Ｐｔ／Ｚｎ／Ｐｔ積層膜を形成し
た。第１図にこの構造を示す。１がｐ型ＧａＡｓ層、２
，４がｐｔ薄膜、３かＺｎ薄膜である。具体的には、Ｐ
ｔ薄膜２は電子ビーム蒸着法により１２０人形成し１次
いで抵抗加熱法によりＺｎ薄膜３を５００人形成し、更
にこの上に電子ビーム蒸着法によりＰｔ薄膜４を５００
人形成した。これらの膜形成工程は、真空を破ることな
く連続的に行なった。こうしてｐｔ／ Ｚ ｎ ／ Ｐ
を多層膜が形成された後、３００℃〜４８０℃で熱処
理した。熱処理条件を選ぶと、ｐ型ＧａＡｓ層１に接す
るＰｔ薄膜２はＧａＡｓ層１と固相反応し、第２図に示
すようにＧａＡｓ層１内にｐｔの拡散層２′が形成され
る。従来のＡｕ薄膜の場合と異なり、深（ＧａＡｓ層内
に金属が拡散することはない。
物濃度ｌＸ１０１８／Ｃｍ３のｐ型層を形成し、このｐ
型層上に電極として、Ｐｔ／Ｚｎ／Ｐｔ積層膜を形成し
た。第１図にこの構造を示す。１がｐ型ＧａＡｓ層、２
，４がｐｔ薄膜、３かＺｎ薄膜である。具体的には、Ｐ
ｔ薄膜２は電子ビーム蒸着法により１２０人形成し１次
いで抵抗加熱法によりＺｎ薄膜３を５００人形成し、更
にこの上に電子ビーム蒸着法によりＰｔ薄膜４を５００
人形成した。これらの膜形成工程は、真空を破ることな
く連続的に行なった。こうしてｐｔ／ Ｚ ｎ ／ Ｐ
を多層膜が形成された後、３００℃〜４８０℃で熱処
理した。熱処理条件を選ぶと、ｐ型ＧａＡｓ層１に接す
るＰｔ薄膜２はＧａＡｓ層１と固相反応し、第２図に示
すようにＧａＡｓ層１内にｐｔの拡散層２′が形成され
る。従来のＡｕ薄膜の場合と異なり、深（ＧａＡｓ層内
に金属が拡散することはない。
第３図は、この実施例による熱処理温度とオーミックコ
ンタクト抵抗率の関係を示す実験データである。図に示
すように、１０−７Ωｃｍ２台の低いコンタクト抵抗値
を示している。第３図には参考のため、従来のＡ ｕ
／ Ａ ｕ Ｚ ｎ電極の場合の実験結果を示しである
。Ａ ｕ ／ Ａ ｕ Ｚ ｎ電極の場合的３６０℃で
コンタクト抵抗は最低値を示し、これ以上高温になると
抵抗値は再び上がってしまう。
ンタクト抵抗率の関係を示す実験データである。図に示
すように、１０−７Ωｃｍ２台の低いコンタクト抵抗値
を示している。第３図には参考のため、従来のＡ ｕ
／ Ａ ｕ Ｚ ｎ電極の場合の実験結果を示しである
。Ａ ｕ ／ Ａ ｕ Ｚ ｎ電極の場合的３６０℃で
コンタクト抵抗は最低値を示し、これ以上高温になると
抵抗値は再び上がってしまう。
この実施例では５００℃近くま、で、抵抗値の上昇は認
められない。
められない。
以上のようにこの実施例によれば、熱的に安定なｐ側オ
ーミック電極が得られる。また従来のＡ ｕ ／ Ａ
ｕ Ｚ ｎ ％極ではコンタクト抵抗値が最低値でＩ
Ｘ １０−６Ωｃｍ２程度であるのに対し、この実施例
では１〜２Ｘ１０−７Ωｃｍ ２という小さい値が得ら
れている。またこの実施例の場合１表面モホロジーは熱
処理前後で変わらず良好であった。
ーミック電極が得られる。また従来のＡ ｕ ／ Ａ
ｕ Ｚ ｎ ％極ではコンタクト抵抗値が最低値でＩ
Ｘ １０−６Ωｃｍ２程度であるのに対し、この実施例
では１〜２Ｘ１０−７Ωｃｍ ２という小さい値が得ら
れている。またこの実施例の場合１表面モホロジーは熱
処理前後で変わらず良好であった。
上記と同様の結果は、下層のｐｔ薄膜の膜厚が８０〜１
５０人、Ｚｎ薄膜の膜厚が１００〜１０００人の範囲で
得られた。また、上層ｐｔ薄膜の代わりにＡｕ薄膜を用
いることは、電極−半導体の界面特性を損うことなく電
極全体の抵抗を下げることができるので有用である。
５０人、Ｚｎ薄膜の膜厚が１００〜１０００人の範囲で
得られた。また、上層ｐｔ薄膜の代わりにＡｕ薄膜を用
いることは、電極−半導体の界面特性を損うことなく電
極全体の抵抗を下げることができるので有用である。
第４図は１本発明をＡ ｌ！ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｇ
ａ Ａ ｓ ヘテロ接合トランジスタに適用した実施
例である。
ａ Ａ ｓ ヘテロ接合トランジスタに適用した実施
例である。
１１は、ｎ＋型ＧａＡｓ基板であり、この上にＭＢＥ法
によりｎ型ＧａＡｓコレクタ層１２．ｐ型ＧａＡｓベー
ス層１３．ｎ型層ノＧａＡＳエミッタ層１４．ｎ＋型Ｇ
ａＡｓコンタクト層１５を順次積層形成した後、これら
をメサエッチングし。
によりｎ型ＧａＡｓコレクタ層１２．ｐ型ＧａＡｓベー
ス層１３．ｎ型層ノＧａＡＳエミッタ層１４．ｎ＋型Ｇ
ａＡｓコンタクト層１５を順次積層形成した後、これら
をメサエッチングし。
またｐ型ベース層の面出しエツチングを行い、ベス電極
１６．エミッタ電極１７およびコレクタ電極１８を形成
したものである。ベース電極１６は 第５図に示すよう
に、Ｐｔ薄膜１６１．Ｚｎ薄膜１６２．Ｐｔ薄膜１６３
を形成した後、更にこの上にＡｕ薄膜１６４を積層形成
し、これを３６０℃で４０ｓｃｃ熱処理して得られる。
１６．エミッタ電極１７およびコレクタ電極１８を形成
したものである。ベース電極１６は 第５図に示すよう
に、Ｐｔ薄膜１６１．Ｚｎ薄膜１６２．Ｐｔ薄膜１６３
を形成した後、更にこの上にＡｕ薄膜１６４を積層形成
し、これを３６０℃で４０ｓｃｃ熱処理して得られる。
Ａｕ薄膜１６４は、ベース電極の抵抗低減のために重ね
られる。ｎ型層にコンタクトするエミッタ電極１７およ
びコレクタ電極１８は、ＡｕＧｅ膜である。
られる。ｎ型層にコンタクトするエミッタ電極１７およ
びコレクタ電極１８は、ＡｕＧｅ膜である。
この実施例により、外部ベース抵抗が非常に小さい優れ
たトランジスタ特性が得られた。ベース電極の下地金属
であるＰｔは前述のようにＧａＡｓと固相反応するため
、ＧａＡｓ内に深く拡散することはなく、従ってベース
電極を真性ベース領域に対して約０．３μｍの距離をお
いて形成することができるからである。この結果、高速
性能に優れたトランジスタが得られた。またこのトラン
ジスタは、耐熱性に優れており、信頼性が性が高い。更
に表面モホロジーは良好であり、微細加工も容易に行な
うことが可能である。
たトランジスタ特性が得られた。ベース電極の下地金属
であるＰｔは前述のようにＧａＡｓと固相反応するため
、ＧａＡｓ内に深く拡散することはなく、従ってベース
電極を真性ベース領域に対して約０．３μｍの距離をお
いて形成することができるからである。この結果、高速
性能に優れたトランジスタが得られた。またこのトラン
ジスタは、耐熱性に優れており、信頼性が性が高い。更
に表面モホロジーは良好であり、微細加工も容易に行な
うことが可能である。
実施例では、半導体としてＧａＡｓを用いた場合を説明
したが１本発明は他の■−Ｖ族化合物半導体を用いた素
子に同様に適用することが可能である。
したが１本発明は他の■−Ｖ族化合物半導体を用いた素
子に同様に適用することが可能である。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば、新しい組合わせの電
極材料により、ｐ型層−ｖ族化合物半導体層に対するコ
ンタクト抵抗の小さいオーミック電極を得ることができ
る。本発明を用いれば、■■族化合物半導体素子の高性
能化が可能であり。
極材料により、ｐ型層−ｖ族化合物半導体層に対するコ
ンタクト抵抗の小さいオーミック電極を得ることができ
る。本発明を用いれば、■■族化合物半導体素子の高性
能化が可能であり。
またｐ型電極の表面状態が良好であることから。
素子の微細化も容易に実現できる。
第１図および第２図は本発明の一実施例による電極構造
を示す図、第３図は実施例の電極のコンタクト抵抗率と
熱処理温度の関係を示す図、第４図は本発明の他の実施
例のへテロ接合トランジスタを示す図、第５図はそのベ
ース電極構造を示す図である。 １・・・ｐ型ＧａＡｓ層、２・・・ｐｔ薄膜、２′・・
・ｐｔ拡散層、３・・・Ｚｎ薄膜、４・・・ｐｔ薄膜。 １１−ｎ＋型ＧａＡｓ基板、１２−ｎ型ＧａＡｓコレク
タ層、１３・・・ｐ型ＧａＡｓベース層。 １４−ｎ型層、ｌ？ＧａＡｓエミッタ層、１５−ｎ”型
ＧａＡｓコンタクト層、１６・・・ベース電極。 １７・・・エミッタ電極、１８・・・コレクタ電極１６
、．１６３．、・ｐｌ薄膜、１６２−Ｚｎ薄膜１６．１
・・・Ａｕ薄膜。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 図 弗 ４図 第５図
を示す図、第３図は実施例の電極のコンタクト抵抗率と
熱処理温度の関係を示す図、第４図は本発明の他の実施
例のへテロ接合トランジスタを示す図、第５図はそのベ
ース電極構造を示す図である。 １・・・ｐ型ＧａＡｓ層、２・・・ｐｔ薄膜、２′・・
・ｐｔ拡散層、３・・・Ｚｎ薄膜、４・・・ｐｔ薄膜。 １１−ｎ＋型ＧａＡｓ基板、１２−ｎ型ＧａＡｓコレク
タ層、１３・・・ｐ型ＧａＡｓベース層。 １４−ｎ型層、ｌ？ＧａＡｓエミッタ層、１５−ｎ”型
ＧａＡｓコンタクト層、１６・・・ベース電極。 １７・・・エミッタ電極、１８・・・コレクタ電極１６
、．１６３．、・ｐｌ薄膜、１６２−Ｚｎ薄膜１６．１
・・・Ａｕ薄膜。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 図 弗 ４図 第５図
Claims (3)
- （１）ｐ型III−Ｖ族化合物半導体層に、プラチナ薄膜
を介して亜鉛薄膜を形成したオーミック電極を有するこ
とを特徴とする化合物半導体装置。 - （２）ｐ型III−Ｖ族化合物半導体層上に、プラチナ薄
膜を介して亜鉛薄膜、金薄膜を積層形成したオーミック
電極を有することを特徴とする化合物半導体装置。 - （３）ｐ型III−Ｖ族化合物半導体層上に、プラチナ薄
膜を介して亜鉛薄膜、金薄膜を積層形成し、２００℃以
上の温度で熱処理してオーミック電極を形成することを
特徴とする化合物半導体装置の電極形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19837588A JPH0246773A (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 化合物半導体装置およびその電極形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19837588A JPH0246773A (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 化合物半導体装置およびその電極形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0246773A true JPH0246773A (ja) | 1990-02-16 |
Family
ID=16390068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19837588A Pending JPH0246773A (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 化合物半導体装置およびその電極形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0246773A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523623A (en) * | 1994-03-09 | 1996-06-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ohmic electrode for a p-type compound semiconductor and a bipolar transistor incorporating the ohmic electrode |
| US6188137B1 (en) * | 1995-05-25 | 2001-02-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Ohmic electrode structure, semiconductor device including such ohmic electrode structure, and method for producing such semiconductor device |
-
1988
- 1988-08-09 JP JP19837588A patent/JPH0246773A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523623A (en) * | 1994-03-09 | 1996-06-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ohmic electrode for a p-type compound semiconductor and a bipolar transistor incorporating the ohmic electrode |
| US6188137B1 (en) * | 1995-05-25 | 2001-02-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Ohmic electrode structure, semiconductor device including such ohmic electrode structure, and method for producing such semiconductor device |
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