JPH03239364A - 半導体装置の電極構造 - Google Patents

半導体装置の電極構造

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JPH03239364A
JPH03239364A JP2035900A JP3590090A JPH03239364A JP H03239364 A JPH03239364 A JP H03239364A JP 2035900 A JP2035900 A JP 2035900A JP 3590090 A JP3590090 A JP 3590090A JP H03239364 A JPH03239364 A JP H03239364A
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JP
Japan
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electrode
film
electrode structure
substrate
semiconductor device
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JP2035900A
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Kimitaka Yoshimura
公孝 吉村
Tatsuo Akiyama
秋山 龍雄
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/90Bond pads, in general
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50Bond wires
    • H10W72/531Shapes of wire connectors
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    • H10W72/874On different surfaces
    • H10W72/884Die-attach connectors and bond wires

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、化合物半導体装置の電極構造に関するもので
、特に低融点半田金属との密着性を改首した電極構造に
係るものである。
(従来の技術) 化合物半導体装置の従来の電極構造について、半導体レ
ーサーダイオードに使用される電極を例に取り上げ以下
説明する。第3図はInGaAAP系二重へテロ構造の
半導体レーザーの断面図である。 レーザーチップ10
は、n−GaAs基板l上にn−InGaAj!Pクラ
ッド層2、InGaP活性層3.1)−InGaA、e
Pクラッド層4、ス1−ライブ状溝で分割されたn−G
a As電流阻止層5及びp−Ga As層6をこの順
に積層したものである。 n−Ga AS基板1の主面
上に電極7(0測電極と略記することもある) 、p−
Ga AS層6の主面上に電極8(Illll極電極記
することもある)が形成される。 電極7には金細線の
リード9をワイヤボンディングし、又電極8は、例えば
In半田10によりステム(Cu ) 11にマウント
され、電極7.8はそれぞれ外部に取り出される。
従来の電極構造の一例として、plfJIJ 、 n側
の両側電極7,8又はいずれか片開電極として、基板に
接する測からT’! /Pt /Auの順に各層を積層
しく以後基板からの積層順序を含めT+/Pt/Au構
造と略記する)、その後熱処理しない積層構造の電極が
よく使用されている。
この電極S造を使用した場合、基板との界面にショット
キー接合を形成するため、接触抵抗が非常に大きくなる
という問題点がある。 又電極と基板との密着強度が非
常に弱く、電極に機械的な力が加わると、電極の一部、
又は全部が剥がれ、著しく素子の信頼性を損なうことが
あった。
従来の電極構造の池の例として、n側電極には、Au 
ce /AU或いはN i /Au Ge /Au構造
、又、o 測t IIはAu /Au Zn /Au或
いはAuCr/’Au構造を積層した後、熱処理を施し
た電極がよく使用されている。
これら電極はGe 、Zn又はCr等のドーパント金属
をそれぞれ含み、熱処理を行なうと基板界面との接触抵
抗は下がり、密着強度は上がるという特徴がある。 し
かしながらチップをステム(Cu )等にマウント(ダ
イボンティング)する時、例えばIn等の低融点金属が
半田金属としてよく用いられるが、In−Auという合
金を形成しやすく、この合金は熱抵抗が高く、素子の熱
特性が悪化するという問題点がある。 又通常、電極の
厚さは1μ印以下、In等の半d」金属の厚さは3〜5
μmと厚いので、半HJ付は温度が高いと、電極が全部
反応してしまうため、半導体とInとの接触となり、密
着強度が下がり、信頼性が損なわれることがある。
(発明が解決しようとする課題〉 化合物半導体素子の電its造は、種々の金属から成る
積層膜が使用されている。 従来の電極構造は、前述の
通り、構成金属により相異するが種々の問題点を持って
いる。 特に半導体チップをステム等に低融点金属の半
田てマウンhする場合、前述の従来の電極構造では、熱
抵抗の高い層が形成されたり、電極の密着強度が低下し
素子の信頼性が摸なわれるという課題がある。
本発明の目的は、化合物半導体装置の電極構造において
、低融点の半田金属等との密着性が優れていると共に、
その他の特性においても、従来技術と同等もしくはそれ
以上の良好なオーミックコンタクト特性、基板に対する
電極の密着性が得られる電極構造を提供することである
「発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の半導体装置の電極構造は、化合物半導体基板主
面に接触し、該基板側より白金/チタン/白金/金の順
に積層した構造であることを特徴とするものである。
(作用) 本発明の電4!i!41I造は、主として課題解決のた
めの試行に基つき完成されたもので、その作用について
はなお解析中である。 従って推論を含め、第1図を参
照して、以下その作用について説明する。 同図は本発
明の電極構造20の断面図で、化合物半導体基板は、−
例としてGa As基板12を用いた。 電極構造主星
は、前記基板主面に接して、第1白金(Pt)膜13.
ヂタン(1’i)W:414.第2白金(Pt )膜1
5及び金(Au )膜16から戒る積層膜を形成後、熱
処理を施したものである。
第1白金膜13は、基板との密着性を強くする作用があ
る。 しかし膜厚が厚ずぎると密着性か低下する。 第
1白金膜13の膜厚は数x〜200大であることが望ま
しい。
チタン膜111ci、主としてGaの外方拡散防止の作
用をする。 望ましい膜厚は、5(10ス”5000X
である。
次に第2自金膜15は、チタンII!14と金膜16と
の間に挿入され、この膜15の上方及び下方に存在する
金属の相互拡散を防止する。 特に電極構造2旦が、例
えばIn等の低融点半田金属によりステムにマウントさ
れる場合には、半田金属は第2白金膜15に遮られ基板
側に拡散しない。
これにより電極構造2旦と基板■2との密着性及び電極
構造20と半田金属との密着性はそれぞれ損なわれるこ
とがない。 第2白金膜15の膜厚は500ス〜500
0大とすることか望ましい。
金属膜16は、第2白金膜等下方に積層される金属膜の
酸化防止の作用をすると共に、導線のポンディングパッ
ドの役割を兼ねる場合もあり、その厚さは500x〜1
0)t11程度とする。
本発明の電極構造主属は、素子チップをステム等にIn
等の低融点半田金属を介してマウン1−する場合に、特
にその効果か優れている。
(実施例) 本発明の電極m造を、InGaA7P系二重ヘデロ構造
の半導体レーサーに適用した実施例について、第2図を
参照して説明する。
第2図(a >に示すように、n−GaAs基板1(S
i ドープ、ウェーハ)の(ooi )主面上に、厚さ
0.8μInのn−In (1,5(ca o、+AJ
!o7) o、5P(Sドープ、4 xlO17ato
ms/am1)クラッド層2、厚さ600Xのrnca
p(アンドープ)活性層3、厚さ0.8μrm のp−
In a5(Ga IN、3A I 0.7) o、5
P(Znドープ、3 xlo”  atoms/can
3)クラッド層4及び厚さ0.6μInのn−Ga A
s  (Si ドープ、5 xlO゛8atoms/c
n+3)電流阻止層5を、減圧MOCVD (Meta
l Organic CVD )法により順次成長させ
る。
次に同図(b)に示すように、ホトリソグラフィ法によ
り、レジスト17を塗布、<110>方向に幅7μmの
ストライプ状溝18をウェーハ全面に、ピッチ300μ
INで形成し、これをマスクにして硫酸系のエッチャン
トでn−GaAS層5のみエツチングする。
次に同図(C)に示すように、レジスト17を除去した
後、表面にMOCVD法により、p−GaAs  (Z
nドープ、l xlO”  atolIls/cn3)
層6を、厚さ3μ■成長させる。
次に同図(d )に示すように、このウェーハのn−G
a As基板1四をへき開を容易にするため、厚さ80
μm程度にラッピングする。 n−GaAs基板1側に
電i21、p−Ga As層6測に電極20を電子ビー
ム蒸着法で作成する。 p側電極主属は、第1白金膜1
3(厚さ20X ) /チタン膜14 (100O& 
> /第2白金膜15 (1500久)/金11Q 1
.6 (2000& )の積層膜である。 又nfll
J12膜z1は、Au Ge pli421. a  
(20002,、Ge 3 wt%)/’AIJI摸2
11)(8000大)の積層膜である。
電極を積層後、410°C(流1200 cc/ll1
nのN2雰囲気中)で熟処理を行なってウェーハが完成
する。
次に同図(e )に示すように、このウェーハを、30
0μmx300μ川の大きさのヂンプに分割し、活性層
のストライプ露出部の両端面に、図示してないが厚さ4
分の1波長のA I 203から成る反射鏡面を形成す
る。 その後pHl電極20を下にして、ステム11上
にIn半田10を用いてマウン1〜し、n側型枠−21
の主面に金リード9をワイヤボンディングする。
このようにして作成した複数個のダイオ−トレー日ノ゛
−について、特性測定を行なった。 しきい値電流I 
th =70 mA、順電圧降下VF =2.3 V〈
たたし連続発振出力21mW〉、発振波長W、  67
5旧が得られた。 その後、40°Cの雰囲気で、48
時間発振出力5mWのスクリーニング(3cr6eni
ng、製造直後に行なう潜在欠陥製品を除去する試験)
を行なった後5及び寿命試験の1000時間経過時のそ
れぞれの場合の特性を測定し、長期信頼性評価を行なっ
たが、特に問題はなく、その時の劣化率から31算した
推定寿命は10000時間以上である。
又電極剥がれ、マウント強度不足等の信頼性劣化要因は
認められなかった。
上記実施例において、ステムにマウントされるp側電極
に本発明の電極構造20を使用したので、低融点半田金
属と電極との過度の合金化は防止され、良好なオーム接
触と密着性が得られる。 又電極21は従来のAu G
e /Au構造を使用しているが、該電極は、直接ワイ
ヤボンデインクされた全導線によって外部に導出される
ので、前述の低融点半田金属を使用した時の問題点Cま
との場合存在しない。 従ってn If!II電極21
は、従来のAu Ge /Au 41I造を使用してい
るが、これに代えて、本発明の電fi構造主旦を使用す
ることも可能である。
なお上記実施例では、レーザーダイオード素子に、本発
明の電極構造を適用した場合について述べたが、発光タ
イオード等その他の化合物半導体素子の電極構造に対し
ても本発明を使用することは可能である。
[発明の効果] これまで述べたように、化合物半導体装置の本発明の電
極1造は、Pt /’T”i /Pt /Au構造の積
層膜で、特に低融点半田金属との密@性が優れていると
共に、オーミックコンタク1〜特性や半0 導体基板に対する電極の密着性等のその他の特性につい
ても、従来技術と同等もしくはそれ以上の良好な結果が
得られる。 本発明により信頼性の高い化身物半導体装
置の電極構造を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電極411造の断面図、第2図は本発
明を適用した半導体レーザー装置の製造工程を示す断面
図、第3図は従来の電4[!m造を持つ半導体レーザ“
−装置の断面図である。 1−n−Ga AS基板、 2−t+−1n Ga A
 I Pクラッド層、 3・・・InGaP活性層、 
4・・・p−InGaAl!Pクラッド層、 5−n−
Ga AS電流阻止層、 6・p−ca As層、 7
−n1lll電極、8・・・p側電極、  9・・・リ
ードl5III線、  10・・・In半田、  11
・・・ステム、  12・・・ρ又はn型GaAs屑、
  13・・・第1白金膜、  14・・・チタン膜、
15・・・第2白金膜、  16・・・金膜、 え旦・
・・本発明の電極構造、 21・・・n側電極、 21
a・・・Au Ge wA、 2 l b−Au wA
。 1 (e) 特開平3−239364 (5)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 化合物半導体基板主面に接触し、該基板側より白金
    /チタン/白金/金の順に積層した構造であることを特
    徴とする半導体装置の電極構造。
JP2035900A 1990-02-16 1990-02-16 半導体装置の電極構造 Pending JPH03239364A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
WO2014171439A1 (ja) * 2013-04-16 2014-10-23 住友電気工業株式会社 はんだ付半導体デバイス、実装はんだ付半導体デバイス、ならびにはんだ付半導体デバイスの製造方法および実装方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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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