JPH04286362A - Ohmic electrode structure of compound semiconductor device - Google Patents
Ohmic electrode structure of compound semiconductor deviceInfo
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- JPH04286362A JPH04286362A JP3051137A JP5113791A JPH04286362A JP H04286362 A JPH04286362 A JP H04286362A JP 3051137 A JP3051137 A JP 3051137A JP 5113791 A JP5113791 A JP 5113791A JP H04286362 A JPH04286362 A JP H04286362A
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- electrode
- compound semiconductor
- electrode structure
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】この発明は化合物半導体素子のオ
ーミック電極構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention This invention relates to an ohmic electrode structure for a compound semiconductor device.
【0002】0002
【従来の技術】化合物半導体素子としては、例えば図3
に示すように、n型GaAs/AlGaAsヘテロ接合
を有するHEMT(高電子移動度トランジスタ)が知ら
れている。このHEMTは、GaAs基板11上に、分
子線エピタキシャル成長法により、アンドープGaAs
層12,n型AlGaAs層13,n型GaAs層14
,n+型GaAs層15を積層し、このn+型GaAs
層15上に、フォトエッチング法およびリフトオフ法に
よりソース電極18a,ドレイン電極18bを形成して
構成されている。上記ソース電極8a,ドレイン電極8
bは、電極層として厚み1000ÅのAuGe層17a
と、厚み200ÅのNi層17bと、厚み1000Åの
Au層17eを順次積層した後、400℃程度の熱処理
(以下「合金化熱処理」という。)を行って形成されて
いる。この合金化熱処理により、上記n+型GaAs層
15と電極層との合金化が行われ、オーミックコンタク
トが得られる。[Prior Art] As a compound semiconductor element, for example, FIG.
As shown in FIG. 1, a HEMT (high electron mobility transistor) having an n-type GaAs/AlGaAs heterojunction is known. This HEMT is made of undoped GaAs on a GaAs substrate 11 by molecular beam epitaxial growth.
layer 12, n-type AlGaAs layer 13, n-type GaAs layer 14
, n+ type GaAs layers 15 are laminated, and this n+ type GaAs layer 15 is stacked.
A source electrode 18a and a drain electrode 18b are formed on the layer 15 by a photo-etching method and a lift-off method. The source electrode 8a, the drain electrode 8
b is an AuGe layer 17a with a thickness of 1000 Å as an electrode layer.
After sequentially laminating a Ni layer 17b with a thickness of 200 Å and an Au layer 17e with a thickness of 1000 Å, heat treatment at about 400° C. (hereinafter referred to as "alloying heat treatment") is performed. Through this alloying heat treatment, the n+ type GaAs layer 15 and the electrode layer are alloyed, and an ohmic contact is obtained.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電極層
が上に述べたようにAuGe層17a,Ni層17bお
よびAu層17eの3層からなる場合、上記合金化熱処
理を行ったとき合金化反応が不均一に起こって電極層の
材料17a,17b,17eが凝集することがある。こ
のため、本来の電極形状を維持できず、電極表面の平坦
性が乏しくなるという欠点がある。また、合金化が不均
一に起こることにより、オーミックコンタクト抵抗が十
分には小さくならないという欠点がある(単位面積当り
のコンタクト抵抗が5×10−7〜3×10−6(Ω・
cm−2)とばらつきが大きい。)。However, when the electrode layer is composed of three layers, the AuGe layer 17a, the Ni layer 17b, and the Au layer 17e, as described above, the alloying reaction does not occur when the alloying heat treatment is performed. This may occur non-uniformly and the materials 17a, 17b, and 17e of the electrode layer may aggregate. For this reason, there is a drawback that the original electrode shape cannot be maintained and the flatness of the electrode surface becomes poor. In addition, due to non-uniform alloying, there is a drawback that the ohmic contact resistance cannot be sufficiently reduced (contact resistance per unit area is 5 × 10-7 to 3 × 10-6 (Ω・
cm-2) with large variations. ).
【0004】この欠点を補うために、本出願人は、Ni
層とAu層との間に、合金化反応を制限するバリアとし
てMo層を挿入した電極構造を提案した。すなわち、電
極層が厚み2000ÅのAuGe層と、厚み800Åの
Ni層と、厚み2500ÅのMo層と、厚み4000Å
のAu層からなり、合金化反応がMo層より下で起きる
ようにしている。しかしながら、この電極構造は、電極
層のトータル厚みが9300Åと厚いため、リフトオフ
法によるパターン形成が難しいという問題がある。ここ
で、単に、AuGe層が1000Å、Ni層が200Å
、Mo層が1000Å、Au層が500Åというように
各層の厚みを薄くしただけでは、Mo層が薄いこともあ
り基板からのGaの拡散を抑え込めず、合金化熱処理後
にAu層の凝縮(メタル後退)が起こったり、表面にホ
ールの発生が起こったりする不具合が生じる。[0004] In order to compensate for this drawback, the applicant has developed Ni
We proposed an electrode structure in which a Mo layer is inserted between the Au layer and the Au layer as a barrier to limit the alloying reaction. In other words, the electrode layers include an AuGe layer with a thickness of 2000 Å, a Ni layer with a thickness of 800 Å, a Mo layer with a thickness of 2500 Å, and a layer with a thickness of 4000 Å.
The alloying reaction occurs below the Mo layer. However, this electrode structure has a problem in that pattern formation by the lift-off method is difficult because the total thickness of the electrode layer is as thick as 9300 Å. Here, the AuGe layer is simply 1000 Å and the Ni layer is 200 Å.
However, simply reducing the thickness of each layer such as 1000 Å for the Mo layer and 500 Å for the Au layer cannot suppress the diffusion of Ga from the substrate because the Mo layer is thin, and condensation of the Au layer (metal regression) occurs after alloying heat treatment. ) or the formation of holes on the surface.
【0005】そこで、この発明の目的は、合金化熱処理
を行ったとき凝集が起こるのを防止でき、したがって電
極のエッジ形状および表面平坦性を改善でき、接触抵抗
を小さくでき、しかもリフトオフ法によるパターン形成
を容易に行うことができる化合物半導体素子のオーミッ
ク電極構造を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to prevent agglomeration from occurring when alloying heat treatment is performed, thereby improving the edge shape and surface flatness of the electrode, reducing contact resistance, and making it possible to form a pattern using the lift-off method. An object of the present invention is to provide an ohmic electrode structure for a compound semiconductor device that can be easily formed.
【0006】上記目的を達成するために、この発明の化
合物半導体素子のオーミック電極構造は、化合物半導体
上に、電極層として、AuGe層と、Ni層と、Mo層
と、Ti層と、Au層とが順に積層されていることを特
徴としている。In order to achieve the above object, the ohmic electrode structure of the compound semiconductor device of the present invention includes an AuGe layer, a Ni layer, a Mo layer, a Ti layer, and an Au layer as electrode layers on the compound semiconductor. It is characterized in that these are stacked in order.
【0007】[0007]
【作用】合金化熱処理を行ったとき、化合物半導体側か
ら電極層側へ拡散する半導体元素、例えばGaは、Ti
層でTiと反応して安定な合金層を形成する。すなわち
、高融点であるTi層(およびMo層)が有効なバリア
として働く。したがって、合金化熱処理を行ったとき、
電極の凝集が起こらなくなる。したがって、電極の表面
平坦性およびエッジ形状が従来に比して改善されると共
に、接触抵抗も小さくなって良好なオーミックコンタク
トが得られる。また、Ti層が有効なバリアとして働く
ので、電極層の厚みを薄く設定できる。したがって、リ
フトオフ法によるパターン形成が容易にできるようにな
る。[Operation] When alloying heat treatment is performed, semiconductor elements such as Ga that diffuse from the compound semiconductor side to the electrode layer side are
It reacts with Ti in the layer to form a stable alloy layer. That is, the Ti layer (and Mo layer) having a high melting point acts as an effective barrier. Therefore, when alloying heat treatment is performed,
No agglomeration of electrodes occurs. Therefore, the surface flatness and edge shape of the electrode are improved compared to the conventional electrode, and the contact resistance is also reduced, resulting in a good ohmic contact. Furthermore, since the Ti layer acts as an effective barrier, the thickness of the electrode layer can be set thin. Therefore, pattern formation by the lift-off method can be easily performed.
【0008】[0008]
【実施例】以下、この発明の化合物半導体素子のオーミ
ック電極構造を実施例により詳細に説明する。なお、こ
こでは、HEMTに適用した場合について述べるものと
する。EXAMPLES Hereinafter, the ohmic electrode structure of the compound semiconductor device of the present invention will be explained in detail by way of examples. Note that here, a case where the present invention is applied to HEMT will be described.
【0009】まず、図1(a)に示すように、GaAs
基板1上に、分子線エピタキシャル成長法により、アン
ドープGaAs層2,n型AlGaAs型3,n型Ga
As層4,n+型GaAs層5を積層する。このn+型
GaAs層5上にレジスト6を塗布して、フォトエッチ
ング法により、このレジスト6に間隔2μmだけ離間し
たソース電極孔6aおよびドレイン電極孔6bを形成す
る。次にバッファード沸酸を用いて基板面(すなわちn
+型GaAs層5の表面)を洗浄した後、抵抗加熱蒸着
法または電子ビーム蒸着法により、電極層として、Au
Ge層7aと、Ni層7bと、Mo層7cと、Ti層7
dと、Au層7eを順次積層する。ここで、AuGe層
7aの厚みは1000Å、Ni層7bの厚みは200Å
、Mo層7cの厚みは500Å、Ti層7dの厚みは5
00Å、Au層7eの厚みは1000Åにそれぞれ設定
する(トータル厚み3200Å)。次に、図1(c)に
示すように、有機溶剤を用いてレジスト6を除去して、
リフトオフ法により、電極層7からなる所定形状のソー
ス電極8aおよびドレイン電極8bを形成する。その後
、N2雰囲気中で410℃で1分間の合金化熱処理を行
なってオーミックコンタクトを得る。First, as shown in FIG. 1(a), GaAs
On a substrate 1, an undoped GaAs layer 2, an n-type AlGaAs layer 3, an n-type Ga layer are formed by molecular beam epitaxial growth.
An As layer 4 and an n+ type GaAs layer 5 are laminated. A resist 6 is applied onto this n+ type GaAs layer 5, and a source electrode hole 6a and a drain electrode hole 6b are formed in the resist 6 by photoetching, spaced apart by a distance of 2 μm. Buffered hydrochloric acid is then used to clean the substrate surface (i.e. n
After cleaning the surface of the + type GaAs layer 5, Au is deposited as an electrode layer by resistance heating evaporation or electron beam evaporation.
Ge layer 7a, Ni layer 7b, Mo layer 7c, and Ti layer 7
d and the Au layer 7e are sequentially laminated. Here, the thickness of the AuGe layer 7a is 1000 Å, and the thickness of the Ni layer 7b is 200 Å.
, the thickness of the Mo layer 7c is 500 Å, and the thickness of the Ti layer 7d is 500 Å.
00 Å, and the thickness of the Au layer 7e is set to 1000 Å (total thickness 3200 Å). Next, as shown in FIG. 1(c), the resist 6 is removed using an organic solvent.
A source electrode 8a and a drain electrode 8b made of the electrode layer 7 and having a predetermined shape are formed by a lift-off method. Thereafter, alloying heat treatment is performed at 410° C. for 1 minute in a N2 atmosphere to obtain an ohmic contact.
【0010】この電極構造(電極層7)によれば、合金
化熱処理の際に、n+型GaAs層5側から電極層7側
へ拡散するGaは、Ti層7dでTiと反応して安定な
合金層を形成する。すなわち、高融点であるTi層7d
(およびMo層7c)が有効なバリアとして働く。した
がって、合金化熱処理を行ったとき、電極8a,8bの
凝集が起こらなくなる。したがって、電極8a,8bの
表面平坦性およびエッジ形状を従来に比して改善するこ
とができる。また、接触抵抗も小さくでき、良好なオー
ミックコンタクトを得ることができる。さらに、Ti層
7dが有効なバリアとして働くので、電極層7の厚みを
薄く設定できる。したがって、リフトオフ法によるパタ
ーン形成を容易に行うことができる。According to this electrode structure (electrode layer 7), during alloying heat treatment, Ga diffused from the n+ type GaAs layer 5 side to the electrode layer 7 side reacts with Ti in the Ti layer 7d and becomes stable. Form an alloy layer. That is, the Ti layer 7d having a high melting point
(and Mo layer 7c) acts as an effective barrier. Therefore, when the alloying heat treatment is performed, agglomeration of the electrodes 8a and 8b does not occur. Therefore, the surface flatness and edge shape of the electrodes 8a, 8b can be improved compared to the conventional ones. Furthermore, contact resistance can be reduced, and good ohmic contact can be obtained. Furthermore, since the Ti layer 7d acts as an effective barrier, the thickness of the electrode layer 7 can be set thin. Therefore, pattern formation by the lift-off method can be easily performed.
【0011】実際にn+型GaAs層5と電極8a,8
bとの間のオーミック接合の単位面積当りのコンタクト
抵抗ρcと熱処理温度との関係を測定したところ、図2
に示すような結果が得られた。すなわち、従来の電極構
造では400℃以上の合金化熱処理を行ったときコンタ
クト抵抗ρcが5×10−7〜3×10−6(Ω・cm
−2)とばらつきが大きかったが、この電極構造では4
10℃(図2からわかるように、410℃が熱処理温度
の最適値である。)におけるコンタクト抵抗ρcは1×
10−6(Ω・cm−2)前後で安定している。また、
熱処理温度を430℃に上げた場合でも、電極8a,8
bの表面状態,エッジ形状は良好であった。このように
良好なオーミック接合を形成することができ、特性を向
上させることができた。Actually, the n+ type GaAs layer 5 and the electrodes 8a, 8
When we measured the relationship between the contact resistance ρc per unit area of the ohmic junction between b and the heat treatment temperature, we found that Figure 2
The results shown are obtained. In other words, in the conventional electrode structure, when alloying heat treatment is performed at 400°C or higher, the contact resistance ρc is 5 x 10-7 to 3 x 10-6 (Ωcm).
-2), but with this electrode structure, 4
The contact resistance ρc at 10°C (as seen in Figure 2, 410°C is the optimal value for the heat treatment temperature) is 1×
It is stable at around 10-6 (Ω·cm-2). Also,
Even when the heat treatment temperature is raised to 430°C, the electrodes 8a, 8
The surface condition and edge shape of sample b were good. In this way, a good ohmic junction could be formed and the characteristics could be improved.
【0012】なお、この実施例はHEMTの電極8a,
8bについて述べたが、当然ながらこれに限られるもの
ではない。この発明は、FET,ホール素子,レーザダ
イオードなどの化合物半導体素子全般に広く適用するこ
とができる。[0012] In this embodiment, the HEMT electrodes 8a,
8b has been described, but of course it is not limited to this. The present invention can be widely applied to compound semiconductor devices in general such as FETs, Hall elements, and laser diodes.
【0013】[0013]
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の化
合物半導体素子のオーミック電極構造は、化合物半導体
上に、電極層として、AuGe層と、Ni層と、Mo層
と、Ti層と、Au層とが順に積層されているので、合
金化熱処理を行ったときTi層,Mo層がバリア層とし
て働らき、特にTi層が上記化合物半導体の構成元素(
例えばGa)と反応して安定な合金層を形成して、電極
層が凝集するのを防止できる。したがって、電極のエッ
ジ形状および表面平坦性を改善でき、接触抵抗を小さく
することができ、しかも、リフトオフ法によるパターン
形成を行うことができる。As is clear from the above, the ohmic electrode structure of the compound semiconductor device of the present invention includes an AuGe layer, a Ni layer, a Mo layer, a Ti layer, and an Au layer as electrode layers on a compound semiconductor. Since the layers are laminated in order, the Ti layer and Mo layer act as barrier layers when alloying heat treatment is performed, and in particular, the Ti layer acts as a barrier layer when the alloying heat treatment is performed.
For example, by reacting with Ga) to form a stable alloy layer, it is possible to prevent the electrode layer from agglomerating. Therefore, the edge shape and surface flatness of the electrode can be improved, contact resistance can be reduced, and pattern formation can be performed by the lift-off method.
【図1】 この発明の一実施例のHEMTの電極構造
の形成過程を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a process of forming an electrode structure of a HEMT according to an embodiment of the present invention.
【図2】 上記HEMTの電極のコンタクト抵抗と熱
処理温度との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the contact resistance of the HEMT electrode and the heat treatment temperature.
【図3】 従来のHEMTの電極構造を示す図である
。FIG. 3 is a diagram showing the electrode structure of a conventional HEMT.
1 GaAs基板 2 アンドープGaAs層 3 n型AlGaAs層 4 n型GaAs層 5 n+型GaAs層 6 レジスト 6a ソース電極孔 6b ドレイン電極孔 7 電極層 7a AuGe層 7b Ni層 7c Mo層 7d Ti層 7e Au層 8a ソース電極 8b ドレイン電極 1 GaAs substrate 2 Undoped GaAs layer 3 N-type AlGaAs layer 4 N-type GaAs layer 5 n+ type GaAs layer 6 Resist 6a Source electrode hole 6b Drain electrode hole 7 Electrode layer 7a AuGe layer 7b Ni layer 7c Mo layer 7d Ti layer 7e Au layer 8a Source electrode 8b Drain electrode
Claims (1)
uGe層と、Ni層と、Mo層と、Ti層と、Au層と
が順に積層されていることを特徴とする化合物半導体素
子のオーミック電極構造。Claim 1: A compound semiconductor having an electrode layer formed on the compound semiconductor.
An ohmic electrode structure for a compound semiconductor device, characterized in that a uGe layer, a Ni layer, a Mo layer, a Ti layer, and an Au layer are laminated in this order.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3051137A JPH04286362A (en) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Ohmic electrode structure of compound semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3051137A JPH04286362A (en) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Ohmic electrode structure of compound semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04286362A true JPH04286362A (en) | 1992-10-12 |
Family
ID=12878435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3051137A Pending JPH04286362A (en) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Ohmic electrode structure of compound semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04286362A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04298028A (en) * | 1991-03-26 | 1992-10-21 | Murata Mfg Co Ltd | Method of forming ohmic electrode |
| WO2025234444A1 (en) * | 2024-05-10 | 2025-11-13 | 住友重機械工業株式会社 | Apparatus for manufacturing gaas semiconductor device, and method for manufacturing gaas semiconductor device |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP3051137A patent/JPH04286362A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04298028A (en) * | 1991-03-26 | 1992-10-21 | Murata Mfg Co Ltd | Method of forming ohmic electrode |
| WO2025234444A1 (en) * | 2024-05-10 | 2025-11-13 | 住友重機械工業株式会社 | Apparatus for manufacturing gaas semiconductor device, and method for manufacturing gaas semiconductor device |
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