JPH04217367A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH04217367A
JPH04217367A JP2403191A JP40319190A JPH04217367A JP H04217367 A JPH04217367 A JP H04217367A JP 2403191 A JP2403191 A JP 2403191A JP 40319190 A JP40319190 A JP 40319190A JP H04217367 A JPH04217367 A JP H04217367A
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JP
Japan
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layer
base
collector
ingaas
barrier
Prior art date
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Withdrawn
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JP2403191A
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English (en)
Inventor
Kenichi Imamura
健一 今村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法、特にホット・エレクトロン・トランジスタ(H
ET)或いは共鳴トンネリング・ホット・エレクトロン
・トランジスタ(RHET)及びその製造方法に関する
【0002】
【従来の技術】RHET又はHETは、超高速ホットエ
レクトロンをキャリアとして用いるため、超高速デバイ
スとして有望である。特に、ベース層の形成材料にIn
GaAsを用いたInGaAs/In(AlGa)As
系のRHETは、伝導帯のL−Γ谷のセパレーション・
エネルギが0.55eVと大きく、大きな電流利得が得
られるという特徴を有している。
【0003】図2(a)を用いて従来のRHETについ
て説明する。InPの半導体基板1上に厚さ300nm
程度のn+−InGaAs層のコレクタ層2が形成され
、その上部に厚さ200nm程度のi−In(AlGa
)As層のコレクタバリア層3及びコレクタ電極4、5
が形成されている。バリア層3上面には、厚さ30nm
程度のn−InGaAs層のベース層6が形成され、ベ
ース層6上面に厚さ20nm程度のCrと厚さ300n
m程度のAuがこの順に積層されたCr/Auのベース
電極7、8、及び厚さ10nm程度のi−InAlAs
層のバリア層11が形成されている。
【0004】バリア層11上面に厚さ200nm,不純
物濃度が1E18cm−3のn+−InGaAs層のエ
ミッタ層12が形成され、その上部にエミッタ電極13
が形成されている。このように従来のRHET或いはH
ETは、ベース電極7、8にCr/Au等(他にはTi
/Pt/Au等がある。)を用い、ノンアロイでベース
層6とオーミックコンタクトを形成したものである。
【0005】次に、同図(b)を用いて、別の従来のR
HETの構造を説明する。このRHETは同図(a)に
示した従来のRHETのベース電極7、8の形成材料に
、通常n型の化合物半導体に用いられるAuGe/Au
を用いたものである。このベース電極7、8は、厚さ2
0nmのAuGe合金に300nmのAuを積層して形
成されている。
【0006】この従来のRHETに対し、300〜35
0℃以上の熱処理をすることにより、コンタクト抵抗率
ρcを大幅に低減することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図2(a)に示したR
HETの場合、n−InGaAs層のベース層6とノン
アロイであるCr/Auのベース電極7、8間には約0
.14eVのショットキバリアがある。このため、動作
温度が77KのRHETでは、コンタクト抵抗率ρcが
1E−3〜1E−4Ωcm2と非常に大きくなってしま
う。
【0008】ここで、コンタクト抵抗率ρcは、ベース
層6の不純物ドープ量をNdとすると、ρc〜Nd−1
/2  (Ωcm2)…(1)で表され、コンタクト抵
抗率ρcはベース層6の不純物ドープ量Ndの二乗根に
反比例する。
【0009】コンタクト抵抗Rcは、 Rc=ρc/S  (Ω)…(2) として表される。ここで、Sはオーミックコンタクトの
面積である。即ち、コンタクト抵抗率が増加すると、コ
ンタクト抵抗は増加する。また、RHETの利点である
大きな電流利得を得るためには、ベース層6の厚さは3
0nm程度の薄さが必要である。ベース層6が薄くても
、不純物のドープ量を増加させればベース層のコンタク
ト抵抗Rcを低下させることができるが、不純物散乱、
イオン化不純物散乱又はプラズマ散乱の影響で、あまり
濃度を高くするとホットエレクトロンがベース層6中で
散乱を起こしてしまい、コレクタ層2まで到達できない
という問題が生じる。従って、実際には、Si等の不純
物のドープ量Ndは1E18cm−3が上限となる。
【0010】このように、コンタクト抵抗Rcを低減す
るには、ベース層6の不純物ドープ量Ndを増加させて
コンタクト抵抗率ρcを下げる必要があるが、上述の理
由より不純物ドープ量Ndを増加させることができない
ため、ベース抵抗、特にベースのコンタクト抵抗が高く
なってしまうという問題点があった。図2(b)のRH
ETの場合は、熱処理をすることにより、コンタクト抵
抗率ρcを大幅に低減することができるが、その結果、
ベース電極7、8の合金AuGeがコレクタバリア層3
中にまで拡散してアロイ層9、10を形成してしまう。 そのためコレクタ−ベース耐圧が大幅に低下していまい
、RHETが正常に動作しないという問題があった。
【0011】本発明の目的は、ベースのコンタクト抵抗
を低減した良好なオーミックコンタクトを形成し、コレ
クタ−ベース耐圧も低下しない半導体装置及びその製造
方法、特にベースのコンタクト抵抗を低減した良好なオ
ーミックコンタクトを形成し、コレクタ−ベース耐圧も
低下しないHET又はRHET及びその製造方法を提供
することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的は、InPの半
導体基板上に形成されたn+−InGaAs層のコレク
タ層と、前記コレクタ層上部に形成されたi−In(A
lGa)As層のコレクタバリア層と、前記コレクタバ
リア層上面に形成されたn−InGaAs層のベース層
と、前記ベース層上面に形成されたi−InAlAs層
のバリア層と、前記バリア層上面に形成されたn+−I
nGaAs層のエミッタ層とを有する半導体装置におい
て、第1のAu層と、Ge層と、第2のAu層とが積層
し、前記第2のAu層上部にバリアメタル層を介して形
成された第3のAu層を有するベース電極を設け、前記
ベース電極下部の前記ベース層に、前記ベース層内に止
まるアロイ層を設けたことを特徴とする半導体装置によ
って達成される。
【0013】また、上記目的は、InPの半導体基板上
に形成されたn+−InGaAs層のコレクタ層と、前
記コレクタ層上部に形成されたi−In(AlGa)A
s層のコレクタバリア層と、前記コレクタバリア層上面
に形成されたn−InGaAs層のベース層と、前記ベ
ース層上面に形成されたi−InAlAs層のバリア層
と、前記バリア層上面に形成されたn+−InGaAs
層のエミッタ層とを有する半導体装置の製造方法におい
て、第1のAu層と、Ge層と、第2のAu層とをこの
順に積層し、熱処理を行い、前記第1のAu層と、Ge
層と、第2のAu層をアロイ化して、前記ベース電極下
部の前記ベース層に、前記ベース層内に止まるアロイ層
を形成し、前記アロイ層上部にバリアメタル層を堆積し
た後、第3のAu層を堆積してベース電極を形成したこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法によって達成され
る。
【0014】
【作用】本発明によれば、ベースのコンタクト抵抗を低
減した良好なオーミックコンタクトを形成し、コレクタ
−ベース耐圧も低下しない半導体装置、特にHET又は
RHETを実現することができる。
【0015】
【実施例】本発明の一実施例による半導体装置及びその
製造方法を図1を用いて説明する。InPの半導体基板
1上に厚さ300nm程度のn+−InGaAs層のコ
レクタ層2が形成され、その上部に厚さ200nm程度
のi−In(AlGa)As層のコレクタバリア層3及
びコレクタ電極4、コレクタ電極5が形成されている。
【0016】コレクタバリア層3上面には、厚さ30n
m程度のn−InGaAs層のベース層6が形成され、
ベース層6上面に厚さ10nm程度のi−InAlAs
層のバリア層11が形成され、その両側にAu/Ge/
Au/Ti/Pt/Auの順で金属を積層したベース電
極7、8が形成されている。ベース電極7、8を形成す
る金属のそれぞれの厚さは、下層のAuから、Auが2
nm、Geが2nm、Auが2nm、Tiが100nm
、Ptが20nm、Auが150nmである。
【0017】ベース電極7、8下部には、ベース層6内
に止まるアロイ層9、10が形成されている。バリア層
11上面に厚さ200nm,不純物濃度が1E18cm
−3のn+−InGaAs層のエミッタ層12が形成さ
れ、その上部にエミッタ電極13が形成されている。
【0018】ベース電極7、8のAu/Ge/Au層の
形成は、Geの重量がAu/Ge/Au全体の12%に
なり、かつ、各層の厚さがそれぞれ同厚になるように形
成する。AuとGeは各々独立に蒸着するので、正確に
必要な層厚を得ることができる。こうすることにより、
Au/Ge/Au層の抵抗を最も低下させることができ
る。本実施例においては、Au/Ge/Au層の厚さを
それぞれ2nmとしたが、3nm以下であればよい。
【0019】ベース電極7、8にAu/Ge/Au層を
形成した後、300〜400℃、3分までの熱処理を行
い、Au/Ge/Au層をアロイ化する。このとき、ま
ずAuがInGaAs層であるベース層6中へ拡散し、
GaとAuの共晶反応がおこり、次いでGaの空孔がで
きたGaAs中に、両性不純物であるGeが拡散して高
濃度n型不純物層を形成する。また、Au/Ge/Au
層の厚さをそれぞれ3nm以下の薄さにすることにより
、形成されたアロイ層9、10は、厚さ30nmのn−
InGaAs層であるベース層6内に止まり、コレクタ
バリア3まで突き抜けることがない。
【0020】従って、コンタクト抵抗率ρcは、1E−
5〜1E−6Ωcm2となり、従来のRHETと比較し
て一桁から二桁低くなり、なおかつコレクタ−ベース耐
圧はまったく変化しないベース電極を実現できる。ベー
ス電極7、8のAu/Ge/Auのアロイ層を形成した
後、その上部に、Tiを100nmの厚さだけ堆積し、
次にPtを20nmの厚さだけ堆積し、次にAuを15
0nmの厚さだけ堆積する。
【0021】これは、Au/Ge/Au層だけでは厚さ
が薄すぎてコンタクトを取ることが困難であり、Ti/
Pt/Au層をAu/Ge/Au層上に積層することに
よりコンタクトを取れるだけの厚さを得ている。この場
合、Ti層及びPt層は上部のAuのバリア層として機
能する。従って、Pt層上部のAuが、Ti層下層のA
u/Ge/Auアロイ層に到達してしまうことがない。
【0022】本発明は、上記実施例に限らず種々の変形
が可能である。上記実施例においては、InGaAs/
In(AlGa)As系HET及びRHETに応用した
例を示したが、他の半導体装置に応用することも可能で
ある。例えば、GaAs系、InAs/GaSb系HE
T、pnp型InGaAs系HBTに応用することがで
きる。
【0023】また、それぞれの金属の厚さが2nm程度
のAu/Zn/Au/Ti/Pt/Auを用いたベース
電極を形成することにより、薄いp−InGaAs系に
応用することができる。同様に、npn型InGaAs
系HBT、InGaAs系HHTにも応用することが可
能である。
【0024】また、上記実施例において、ベース電極上
部のAuに対するバリア層はTiPt以外の他の金属で
もよい。例えば、WSiやTiNでもよい。
【0025】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ベースの
コンタクト抵抗を低減した良好なオーミックコンタクト
を形成し、コレクタ−ベース耐圧も低下しない半導体装
置、特にHET又はRHETを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体装置を示す図で
ある。
【図2】従来の半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
1…半導体基板 2…コレクタ層 3…コレクタバリア層 4、5…コレクタ電極 6…ベース層 7、8…ベース電極 9、10…アロイ層 11…バリア層 12…エミッタ層 13…エミッタ電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  InPの半導体基板上に形成されたn
    +−InGaAs層のコレクタ層と、前記コレクタ層上
    部に形成されたi−In(AlGa)As層のコレクタ
    バリア層と、前記コレクタバリア層上面に形成されたn
    −InGaAs層のベース層と、前記ベース層上面に形
    成されたi−InAlAs層のバリア層と、前記バリア
    層上面に形成されたn+−InGaAs層のエミッタ層
    とを有する半導体装置において、第1のAu層と、Ge
    層と、第2のAu層とが積層し、前記第2のAu層上部
    にバリアメタル層を介して形成された第3のAu層を有
    するベース電極を設け、前記ベース電極下部の前記ベー
    ス層に、前記ベース層内に止まるアロイ層を設けたこと
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】  InPの半導体基板上に形成されたn
    +−InGaAs層のコレクタ層と、前記コレクタ層上
    部に形成されたi−In(AlGa)As層のコレクタ
    バリア層と、前記コレクタバリア層上面に形成されたn
    −InGaAs層のベース層と、前記ベース層上面に形
    成されたi−InAlAs層のバリア層と、前記バリア
    層上面に形成されたn+−InGaAs層のエミッタ層
    とを有する半導体装置の製造方法において、第1のAu
    層と、Ge層と、第2のAu層とをこの順に積層し、熱
    処理を行い、前記第1のAu層と、Ge層と、第2のA
    u層をアロイ化して、前記ベース電極下部の前記ベース
    層に、前記ベース層内に止まるアロイ層を形成し、前記
    アロイ層上部にバリアメタル層を堆積した後、第3のA
    u層を堆積してベース電極を形成したことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
JP2403191A 1990-12-18 1990-12-18 半導体装置及びその製造方法 Withdrawn JPH04217367A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5825048A (en) * 1995-06-21 1998-10-20 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Semiconductor functional device and electronic circuit provided with the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5825048A (en) * 1995-06-21 1998-10-20 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Semiconductor functional device and electronic circuit provided with the same

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Effective date: 19980312