JPH03211880A - ショットキー接合の形成方法 - Google Patents
ショットキー接合の形成方法Info
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- JPH03211880A JPH03211880A JP772190A JP772190A JPH03211880A JP H03211880 A JPH03211880 A JP H03211880A JP 772190 A JP772190 A JP 772190A JP 772190 A JP772190 A JP 772190A JP H03211880 A JPH03211880 A JP H03211880A
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- metal
- metal layer
- schottky
- junction
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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〕
（産業上の利用分野）
本発明は半導体装置の製造における金属と砒化ガリウム
（ＧａＡｓ）とのショットキー接合の形成方法に関する
。
（ＧａＡｓ）とのショットキー接合の形成方法に関する
。
（従来の技術）
最近、 ＦＥＴの高性能化、高信頼化を０指してＧａ
Ａｓ、ＩｎＰ等のデバイス関連技術の研究、開発が活発
に進められている。それらのデバイス関連技術の一つに
良好なショットキー接合の形成技術がある。ショットキ
ー接合形成技術は特にＧａＡｓデバイスの開発に関連し
て進められてきた。
Ａｓ、ＩｎＰ等のデバイス関連技術の研究、開発が活発
に進められている。それらのデバイス関連技術の一つに
良好なショットキー接合の形成技術がある。ショットキ
ー接合形成技術は特にＧａＡｓデバイスの開発に関連し
て進められてきた。
従来ＧａＡｓデバイス、例えばＦＥＴのショットキーゲ
ート電極金属として、その接合特性が良好なこと、加工
性、電気伝導性が良いこと、廉価なこと等の理由で、主
として八〇が使用されてきた。
ート電極金属として、その接合特性が良好なこと、加工
性、電気伝導性が良いこと、廉価なこと等の理由で、主
として八〇が使用されてきた。
しかし、最近のＦＥＴへの高性能化、高信頼化の要求に
伴って、ＡＱ／ＧａＡｓショットキー接合において種々
の欠点が見出され、その接合特性の改良。
伴って、ＡＱ／ＧａＡｓショットキー接合において種々
の欠点が見出され、その接合特性の改良。
改善が求められている。例えばＡＱは融点が６６０℃で
低く、反応性が強いため、２００℃程度の比較的低温で
もＡＱ −ＧａＡｓ間で反応が進行し、例えばＡｌ２Ｇ
ａＡｓの如き不安定な化合物が形成される。それによっ
てショットキーバリア高さφＢが低下してリーク電流の
増加或いは整流性の良否の指標であるｎ値の増大等が起
きる。φＢやｎ値の変化はＦＥＴ特性におけるドレイン
飽和電流、順方向立ち上り電圧、ピンチオフ電圧等の変
動として現われる。
低く、反応性が強いため、２００℃程度の比較的低温で
もＡＱ −ＧａＡｓ間で反応が進行し、例えばＡｌ２Ｇ
ａＡｓの如き不安定な化合物が形成される。それによっ
てショットキーバリア高さφＢが低下してリーク電流の
増加或いは整流性の良否の指標であるｎ値の増大等が起
きる。φＢやｎ値の変化はＦＥＴ特性におけるドレイン
飽和電流、順方向立ち上り電圧、ピンチオフ電圧等の変
動として現われる。
上記の欠点を改善するため種々の対策がとられている。
例えば、Ａｌ２に替えてＡＱ／Ｔｉを使用することが試
みられているが、この場合でもＴｉとＧａＡｓ間に反応
が起り、 ＦＥＴ特性の変動を避けることができない
。
みられているが、この場合でもＴｉとＧａＡｓ間に反応
が起り、 ＦＥＴ特性の変動を避けることができない
。
発明者らはＡＱ ／ Ｔａ ／ ＧａＡｓ接合について
、その安定性について検討を行なったが、この接合にお
いても、ＴａとＧａＡｓ間の相互拡散その他によるφＢ
の変動を抑えることはできなかった。一般に金属と半導
体間の相互拡散はショットキーバリア劣化の要因と考え
られている。
、その安定性について検討を行なったが、この接合にお
いても、ＴａとＧａＡｓ間の相互拡散その他によるφＢ
の変動を抑えることはできなかった。一般に金属と半導
体間の相互拡散はショットキーバリア劣化の要因と考え
られている。
（発明が解決しようとする課題）
以上述べたように、Ａρ／ＧａＡｓをはじめとする従来
のショットキー接合では一般に界面反応の進行のためシ
ョットキーバリア特性が劣化し易く、それに伴ってバリ
ア高さφＢの低下やｎ値の増大が起こるというデバイス
適用上好ましがらざる欠点を持つ場合が多い。
のショットキー接合では一般に界面反応の進行のためシ
ョットキーバリア特性が劣化し易く、それに伴ってバリ
ア高さφＢの低下やｎ値の増大が起こるというデバイス
適用上好ましがらざる欠点を持つ場合が多い。
本発明は上記のような欠点を改良し、熱的に安定な特性
を示すショットキー接合の形成方法を提供することを目
的とする。
を示すショットキー接合の形成方法を提供することを目
的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明にかかるショットキー接合の形成方法は、砒化ガ
リウム基板の主面上にショットキーバリアを形成する耐
熱性の第１金属層、耐熱性金属の窒化物でなる中間金属
層、高導電性の第２金属層を順次積層し形成する工程と
、ついで非酸化性ガスの雰囲気中で５００℃以上の熱処
理を施す工程を含むことを特徴とする。
リウム基板の主面上にショットキーバリアを形成する耐
熱性の第１金属層、耐熱性金属の窒化物でなる中間金属
層、高導電性の第２金属層を順次積層し形成する工程と
、ついで非酸化性ガスの雰囲気中で５００℃以上の熱処
理を施す工程を含むことを特徴とする。
（作 用）
本発明に依るショットキー接合ではショットキー金属が
、ショットキーバリアを形成する耐熱性金属例えばＴａ
から成る第１の金属層とその伝導性の良好な金属例えば
ＡＱから成る第２の金属層との間に耐熱性金属の窒化物
例えばＴａＮから成る中間層で構成されている結果、Ｔ
ａとＧａＡｓとの相互拡散が界面のみに限定され、この
結果拡散が従来に比べて著しく抑制され、熱的に安定な
ショットキーバリアが実現されることになる。
、ショットキーバリアを形成する耐熱性金属例えばＴａ
から成る第１の金属層とその伝導性の良好な金属例えば
ＡＱから成る第２の金属層との間に耐熱性金属の窒化物
例えばＴａＮから成る中間層で構成されている結果、Ｔ
ａとＧａＡｓとの相互拡散が界面のみに限定され、この
結果拡散が従来に比べて著しく抑制され、熱的に安定な
ショットキーバリアが実現されることになる。
（実施例）
以下、本発明の一実施例につき図面を参照して説明する
。
。
キャリア濃度２ Ｘ １０” ｔｙｉ−３のｎ−ＧａＡ
ｓ基体上にキャリア濃度が５ Ｘ １０”ｃｍ−” 、
厚さ０．５Ｉａのエピタキシャル層（以下エビ層と略記
）を成長させたＧａＡｓウェハにＨＣＲ中で煮沸を施し
た後、水洗、乾燥を施す。前記ＧａＡｓウェハを蒸着装
置のペルジャー内に収容し、ペルジャー内背圧５ Ｘ
１Ｏ−７Ｔｏｒｒで、電子ビーム法によってエビ層上に
Ｔａ層を厚さ〜２０００人形成する。次に、前記ＧａＡ
ｓウェハをＤＣスパッタ装置内に収容し５反応性スパッ
タ法で前記Ｔａ層上にＴａＮ層を層厚〜ｔｏｏｏ人に形
成する。ＴａＮ層のスパッタ条件は、窒素とアルゴンと
の混合ガスを使用し、窒素ガス分圧／アルゴンガス分圧
！０．０３゜全ガス圧〜３ Ｘ １０−”Ｔｏｒｒ、印
加直流電圧３にν、イオン電流−０，２■Ａで施した０
次いで、前記ＴａＮ層上に一３０００人のＡＱ層を背圧
Ｉ Ｘ １０”’Ｔｏｒｒの下で抵抗加熱法で蒸着し、
ショットキー接合を形成した。
ｓ基体上にキャリア濃度が５ Ｘ １０”ｃｍ−” 、
厚さ０．５Ｉａのエピタキシャル層（以下エビ層と略記
）を成長させたＧａＡｓウェハにＨＣＲ中で煮沸を施し
た後、水洗、乾燥を施す。前記ＧａＡｓウェハを蒸着装
置のペルジャー内に収容し、ペルジャー内背圧５ Ｘ
１Ｏ−７Ｔｏｒｒで、電子ビーム法によってエビ層上に
Ｔａ層を厚さ〜２０００人形成する。次に、前記ＧａＡ
ｓウェハをＤＣスパッタ装置内に収容し５反応性スパッ
タ法で前記Ｔａ層上にＴａＮ層を層厚〜ｔｏｏｏ人に形
成する。ＴａＮ層のスパッタ条件は、窒素とアルゴンと
の混合ガスを使用し、窒素ガス分圧／アルゴンガス分圧
！０．０３゜全ガス圧〜３ Ｘ １０−”Ｔｏｒｒ、印
加直流電圧３にν、イオン電流−０，２■Ａで施した０
次いで、前記ＴａＮ層上に一３０００人のＡＱ層を背圧
Ｉ Ｘ １０”’Ｔｏｒｒの下で抵抗加熱法で蒸着し、
ショットキー接合を形成した。
このようにして形成したショットキー接合を具備したＧ
ａＡｓウェハを熱処理炉内に収容し、アルゴンガスの気
流中で、ｍ度、時間をパラメータとして熱処理を施した
。
ａＡｓウェハを熱処理炉内に収容し、アルゴンガスの気
流中で、ｍ度、時間をパラメータとして熱処理を施した
。
第１図は上記方法で製作したＡＱ ／ ＴａＮ ／ Ｔ
ａ ／ＧａＡｓショットキー接合の接合特性値（φＢ、
ｎ）と熱処理温度との関係を示す図である。熱処理時間
は１０分である。参考のため、 ＴａＮ層形成工程を除
いて、他は本発明の方法を同一の工程で製作した従来法
によるＡｌｌ／ Ｔａ層 ＧａＡｓ接合の特性を示す、
第１図から判るように、本発明のＡＱ層 ＴａＮ層 Ｔ
ａ／ＧａＡｓ接合のφＢおよびｎ値は５００〜６００’
Ｃでの熱処理に対して夫々はとんど一定の値〜０．８６
ｅＶおよび−１，０８を示し、しかもこのφＢの値は熱
処理を施さない場合より〜０，０３Ｖ増加している。φ
Ｂが増加することは接合のリーク電流の減少につながる
。このことは本発明のＡＱ／ＴａＮ／Ｔａ／ＧａＡｓ接
合が熱的に安定で、しかもリーク電流の低減に有効であ
ることを示している。これに対して、従来のＡＱ／Ｔａ
／ＧａＡｓ接合ではφＢおよびｎ値とも熱処理温度が一
５００℃以上の温度に対し変化しており安定とは言い難
い。本発明の効果はφＢ、 ｎ値の熱処理時間依存性を
説明する第２図の結果からも明らかである。尚、第３図
に示すように、熱処理温度５００℃以下例えば４００℃
での熱処理では本発明による接合、従来の接合とも、
φＢは時間と共に漸減しており、この温度での熱処理で
は接合の安定化は期待できないことを示している。
ａ ／ＧａＡｓショットキー接合の接合特性値（φＢ、
ｎ）と熱処理温度との関係を示す図である。熱処理時間
は１０分である。参考のため、 ＴａＮ層形成工程を除
いて、他は本発明の方法を同一の工程で製作した従来法
によるＡｌｌ／ Ｔａ層 ＧａＡｓ接合の特性を示す、
第１図から判るように、本発明のＡＱ層 ＴａＮ層 Ｔ
ａ／ＧａＡｓ接合のφＢおよびｎ値は５００〜６００’
Ｃでの熱処理に対して夫々はとんど一定の値〜０．８６
ｅＶおよび−１，０８を示し、しかもこのφＢの値は熱
処理を施さない場合より〜０，０３Ｖ増加している。φ
Ｂが増加することは接合のリーク電流の減少につながる
。このことは本発明のＡＱ／ＴａＮ／Ｔａ／ＧａＡｓ接
合が熱的に安定で、しかもリーク電流の低減に有効であ
ることを示している。これに対して、従来のＡＱ／Ｔａ
／ＧａＡｓ接合ではφＢおよびｎ値とも熱処理温度が一
５００℃以上の温度に対し変化しており安定とは言い難
い。本発明の効果はφＢ、 ｎ値の熱処理時間依存性を
説明する第２図の結果からも明らかである。尚、第３図
に示すように、熱処理温度５００℃以下例えば４００℃
での熱処理では本発明による接合、従来の接合とも、
φＢは時間と共に漸減しており、この温度での熱処理で
は接合の安定化は期待できないことを示している。
なお、熱処理時間は１０分程度が好ましく、それ以北に
なるとデバイス製造の他の工程に悪い影響を与える可能
性がある。また、あまりに短時間の場合は熱処理の効果
が有効に働かない。
なるとデバイス製造の他の工程に悪い影響を与える可能
性がある。また、あまりに短時間の場合は熱処理の効果
が有効に働かない。
また、実施例においては第１の金属層としてＴａ。
第２の金属層としてＡＱ、中間層としてＴａＮの組合せ
について説明したが、第１の金属層として、■、Ｎｂ、
Ｍｏ、 Ｚｒ等、第２の金属層として、Ａｕ、 Ａｇ
、 Ｃｕ等、中間層トシテ、ＷＮ、ＶＮ、 ＮｂＮ、
ＺｒＮ等も使用した場合も同様の効果が期待できる。
について説明したが、第１の金属層として、■、Ｎｂ、
Ｍｏ、 Ｚｒ等、第２の金属層として、Ａｕ、 Ａｇ
、 Ｃｕ等、中間層トシテ、ＷＮ、ＶＮ、 ＮｂＮ、
ＺｒＮ等も使用した場合も同様の効果が期待できる。
以上述べたように本発明によれば、ＧａＡｓ基板上に金
属を被着して金属／半導体ショットキー接合を形成する
にあたり、ショットキーバリアを形成する耐熱金属から
成る第１の金属層とその上に積層する第２の金属層との
間に耐熱金属の窒化物から成る電気伝導性の中間層を介
在させて構成し、前記ショットキー接合に不活性ガス中
で、５００℃以上の温度で熱処理を施すことにより、前
記熱処理を施さない場合に較べて、熱的に安定で、がっ
、バリア高さが大きく、したがってリーク電流の小さな
ショットキー接合を形成できる。
属を被着して金属／半導体ショットキー接合を形成する
にあたり、ショットキーバリアを形成する耐熱金属から
成る第１の金属層とその上に積層する第２の金属層との
間に耐熱金属の窒化物から成る電気伝導性の中間層を介
在させて構成し、前記ショットキー接合に不活性ガス中
で、５００℃以上の温度で熱処理を施すことにより、前
記熱処理を施さない場合に較べて、熱的に安定で、がっ
、バリア高さが大きく、したがってリーク電流の小さな
ショットキー接合を形成できる。
第１図はショットキー接合について熱処理温度とバリア
高さ φＢおよびｎ値の関係を示す線図、第２図はショ
ットキー接合について熱処理時間とバリア高さ φＢお
よびｎ値の関係を示す線図、第３図はショットキー接合
の熱処理時間とバリア高さφＢの関係を示す線図である
。 各回においてＯは本発明、Ｘは従来例の各ショットキー
接合に係る。
高さ φＢおよびｎ値の関係を示す線図、第２図はショ
ットキー接合について熱処理時間とバリア高さ φＢお
よびｎ値の関係を示す線図、第３図はショットキー接合
の熱処理時間とバリア高さφＢの関係を示す線図である
。 各回においてＯは本発明、Ｘは従来例の各ショットキー
接合に係る。
Claims (1)
- 砒化ガリウム基板の主面上にショットキーバリアを形成
する耐熱性の第１金属層、耐熱性金属の窒化物でなる中
間金属層、高導電性の第２金属層を順次積層し形成する
工程と、ついで非酸化性ガスの雰囲気中で５００℃以上
の熱処理を施す工程を含むショットキー接合の形成方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP772190A JPH03211880A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | ショットキー接合の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP772190A JPH03211880A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | ショットキー接合の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03211880A true JPH03211880A (ja) | 1991-09-17 |
Family
ID=11673591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP772190A Pending JPH03211880A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | ショットキー接合の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03211880A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0875924A3 (en) * | 1997-04-29 | 2000-05-10 | Applied Materials, Inc. | Improved tantalum-containing barrier layers for copper |
| JP2006302999A (ja) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
-
1990
- 1990-01-17 JP JP772190A patent/JPH03211880A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0875924A3 (en) * | 1997-04-29 | 2000-05-10 | Applied Materials, Inc. | Improved tantalum-containing barrier layers for copper |
| JP2006302999A (ja) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
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