JPH04298028A - オーミック電極の形成方法 - Google Patents
オーミック電極の形成方法Info
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- JPH04298028A JPH04298028A JP8748091A JP8748091A JPH04298028A JP H04298028 A JPH04298028 A JP H04298028A JP 8748091 A JP8748091 A JP 8748091A JP 8748091 A JP8748091 A JP 8748091A JP H04298028 A JPH04298028 A JP H04298028A
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Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オーミック電極の形成
方法に関する。具体的にいうと、本発明は、高温保持中
における特性劣化の小さなオーミック電極を形成するた
めの方法に関する。
方法に関する。具体的にいうと、本発明は、高温保持中
における特性劣化の小さなオーミック電極を形成するた
めの方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ｎ型ＧａＡｓ基板に接触抵抗の小さなオ
ーミック電極を形成する方法としては、ＡｕＧｅ／Ｎｉ
法が最も広く用いられている。
ーミック電極を形成する方法としては、ＡｕＧｅ／Ｎｉ
法が最も広く用いられている。
【０００３】この方法は、図３に示すように、ＧａＡｓ
基板２２の表面にＧｅを含んだＡｕを真空蒸着させてＡ
ｕＧｅ層２３を形成し、このＡｕＧｅ層２３の上にＮｉ
を蒸着させてＮｉ層２４を形成し、場合によってはＮｉ
層２４の上にさらにＡｕを真空蒸着させてＡｕ層２５を
形成した後、ＡｕＧｅの共融温度（約３５６℃）以上の
温度で１０秒から数分間熱処理を施してＡｕとＧｅを合
金化させ、ＡｕＧｅ／Ｎｉ系のオーミック電極２１を形
成するものである。このようにしてＡｕＧｅ／Ｎｉ法に
より形成されたオーミック電極２１は、膜厚、膜組成お
よび合金化熱処理条件を適当に選べば、電極表面が滑ら
かで信頼性の高いものが得られるとされている。
基板２２の表面にＧｅを含んだＡｕを真空蒸着させてＡ
ｕＧｅ層２３を形成し、このＡｕＧｅ層２３の上にＮｉ
を蒸着させてＮｉ層２４を形成し、場合によってはＮｉ
層２４の上にさらにＡｕを真空蒸着させてＡｕ層２５を
形成した後、ＡｕＧｅの共融温度（約３５６℃）以上の
温度で１０秒から数分間熱処理を施してＡｕとＧｅを合
金化させ、ＡｕＧｅ／Ｎｉ系のオーミック電極２１を形
成するものである。このようにしてＡｕＧｅ／Ｎｉ法に
より形成されたオーミック電極２１は、膜厚、膜組成お
よび合金化熱処理条件を適当に選べば、電極表面が滑ら
かで信頼性の高いものが得られるとされている。
【０００４】一方、半導体の電極にあっては、リードフ
レームとの接続のためにＡｕワイヤーボンディング性が
要求されることが多い。しかしながら、上記のオーミッ
ク電極では、電極形成工程において熱処理を施されるた
め、表面にＡｕ膜を蒸着させている場合でも電極表面を
純粋なＡｕに保つことが難しく、Ａｕワイヤーボンディ
ング性に劣るという問題があった。即ち、純粋なＡｕ表
面にワイヤーボンディングする場合に比べてボンディン
グ強度が低下することがあった。
レームとの接続のためにＡｕワイヤーボンディング性が
要求されることが多い。しかしながら、上記のオーミッ
ク電極では、電極形成工程において熱処理を施されるた
め、表面にＡｕ膜を蒸着させている場合でも電極表面を
純粋なＡｕに保つことが難しく、Ａｕワイヤーボンディ
ング性に劣るという問題があった。即ち、純粋なＡｕ表
面にワイヤーボンディングする場合に比べてボンディン
グ強度が低下することがあった。
【０００５】この問題点を解消するため、オーミック電
極の上にさらにＡｕを最上層とするＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等
の積層蒸着膜からなる配線金属を積層したものがある。 この配線金属を積層されたオーミック電極では、最上層
が純粋なＡｕ層であるため、Ａｕワイヤーボンディング
性は良好となっている。
極の上にさらにＡｕを最上層とするＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等
の積層蒸着膜からなる配線金属を積層したものがある。 この配線金属を積層されたオーミック電極では、最上層
が純粋なＡｕ層であるため、Ａｕワイヤーボンディング
性は良好となっている。
【０００６】しかし、オーミック電極のみの場合には、
高温保持中における接触抵抗や外観の変化が比較的小さ
いのに対し、配線金属を積層されたオーミック電極の場
合には、３００℃程度の高温保持により、オーミック電
極と配線金属との間で元素の拡散が生じ、このため接触
抵抗が増大し、電極表面の凹凸もかなり大きくなるとい
う欠点がある。
高温保持中における接触抵抗や外観の変化が比較的小さ
いのに対し、配線金属を積層されたオーミック電極の場
合には、３００℃程度の高温保持により、オーミック電
極と配線金属との間で元素の拡散が生じ、このため接触
抵抗が増大し、電極表面の凹凸もかなり大きくなるとい
う欠点がある。
【０００７】この拡散を防止するため、図３のように、
オーミック電極２１と配線金属２７との間に、反応性ス
パッタリングによって形成されたＴｉＮ膜やＴｉＷＮ膜
，ＴａＮ膜を拡散バリアー２６とする方法が提案されて
いる。また、オーミック電極２１と配線金属２７との間
に蒸着によって形成されたＴｉ膜を拡散バリアー２６と
する方法も提案されている。このような拡散バリアー２
６を設ければ、高温保持中におけるオーミック電極２１
の接触抵抗の増大を抑え、配線金属表面の外観劣化を抑
制することができる。
オーミック電極２１と配線金属２７との間に、反応性ス
パッタリングによって形成されたＴｉＮ膜やＴｉＷＮ膜
，ＴａＮ膜を拡散バリアー２６とする方法が提案されて
いる。また、オーミック電極２１と配線金属２７との間
に蒸着によって形成されたＴｉ膜を拡散バリアー２６と
する方法も提案されている。このような拡散バリアー２
６を設ければ、高温保持中におけるオーミック電極２１
の接触抵抗の増大を抑え、配線金属表面の外観劣化を抑
制することができる。
【０００８】しかし、これらの拡散バリアーは、いずれ
も高抵抗の金属材料であり、しかもバリアーとしての役
割をするだけの膜厚が必要であるため、オーミック電極
の配線抵抗が増大するという問題があった。さらに、反
応性スパッタリングによる拡散バリアーでは、反応性ス
パッタリング工程が蒸着工程とは別に必要となり、電極
製作工程の複雑化やコストアップ等の問題があった。
も高抵抗の金属材料であり、しかもバリアーとしての役
割をするだけの膜厚が必要であるため、オーミック電極
の配線抵抗が増大するという問題があった。さらに、反
応性スパッタリングによる拡散バリアーでは、反応性ス
パッタリング工程が蒸着工程とは別に必要となり、電極
製作工程の複雑化やコストアップ等の問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、叙上の従来
例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、拡散バリアーを設ける方法のように配線抵抗
を増大させることなく、高温保持中における接触抵抗の
増大を抑制し、電極の外観劣化を防止することができる
オーミック電極の形成方法を提供することにある。
例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、拡散バリアーを設ける方法のように配線抵抗
を増大させることなく、高温保持中における接触抵抗の
増大を抑制し、電極の外観劣化を防止することができる
オーミック電極の形成方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のオーミック電極
の形成方法は、半導体の表面にオーミック電極用金属材
料層を着膜させ、オーミック電極用金属材料層の上にチ
タン層を積層させ、ついで、前記オーミック電極用金属
材料層及びチタン層を合金化することを目的として熱処
理を施すことを特徴としている。
の形成方法は、半導体の表面にオーミック電極用金属材
料層を着膜させ、オーミック電極用金属材料層の上にチ
タン層を積層させ、ついで、前記オーミック電極用金属
材料層及びチタン層を合金化することを目的として熱処
理を施すことを特徴としている。
【００１１】また、上記チタン層の膜厚は、７０ｎｍ以
下とするとよい。
下とするとよい。
【００１２】
【作用】本発明にあっては、オーミック電極用金属材料
層とチタン層とを積層し、これらに熱処理を施すことに
より合金化させているので、オーミック電極にはチタン
の合金層が形成される。このため、オーミック電極自体
が耐熱性を有することとなり、オーミック電極用金属材
料層の元素がオーミック電極の表面へ拡散することを防
止することができる。また、配線金属のオーミック電極
への拡散も防げる。したがって、オーミック電極に配線
金属を設ける場合においても、高温保持中におけるオー
ミック電極の接触抵抗の増大を抑制でき、電極の外観劣
化を小さくすることができる。
層とチタン層とを積層し、これらに熱処理を施すことに
より合金化させているので、オーミック電極にはチタン
の合金層が形成される。このため、オーミック電極自体
が耐熱性を有することとなり、オーミック電極用金属材
料層の元素がオーミック電極の表面へ拡散することを防
止することができる。また、配線金属のオーミック電極
への拡散も防げる。したがって、オーミック電極に配線
金属を設ける場合においても、高温保持中におけるオー
ミック電極の接触抵抗の増大を抑制でき、電極の外観劣
化を小さくすることができる。
【００１３】また、高抵抗の拡散バリアーを用いること
なく接触抵抗や電極外観の劣化を防止することができる
ので、オーミック電極の配線抵抗が増大することがない
。
なく接触抵抗や電極外観の劣化を防止することができる
ので、オーミック電極の配線抵抗が増大することがない
。
【００１４】さらに、オーミック電極用金属材料層もチ
タン層も蒸着によって形成しているので、反応性スパッ
タリング等の工程が不要となり、電極形成工程の複雑化
やコストアップを回避することができる。
タン層も蒸着によって形成しているので、反応性スパッ
タリング等の工程が不要となり、電極形成工程の複雑化
やコストアップを回避することができる。
【００１５】
【実施例】図１に本発明の一実施例によるオーミック電
極１の熱処理前の断面図を示す。ｎ型ＧａＡｓ基板２の
表面には、真空蒸着法により、第１層としてＧｅを含む
Ａｕを着膜させ、第２層としてＮｉを着膜させ、第３層
としてＡｕを着膜させ、連続して形成されたＡｕＧｅ層
３とＮｉ層４とＡｕ層５とによってオーミック電極用金
属材料層６を形成する。つづけて、オーミック電極用金
属材料層６の上に真空蒸着法によってＴｉを蒸着させて
チタン（Ｔｉ）層７を形成する。なお、ＡｕＧｅ層３、
Ｎｉ層４及びＡｕ層５の各膜厚は、それぞれ良好なオー
ミック接触が得られる範囲で適当に選択すればよいが、
チタン層７の膜厚は、後述のように限定する必要がある
。
極１の熱処理前の断面図を示す。ｎ型ＧａＡｓ基板２の
表面には、真空蒸着法により、第１層としてＧｅを含む
Ａｕを着膜させ、第２層としてＮｉを着膜させ、第３層
としてＡｕを着膜させ、連続して形成されたＡｕＧｅ層
３とＮｉ層４とＡｕ層５とによってオーミック電極用金
属材料層６を形成する。つづけて、オーミック電極用金
属材料層６の上に真空蒸着法によってＴｉを蒸着させて
チタン（Ｔｉ）層７を形成する。なお、ＡｕＧｅ層３、
Ｎｉ層４及びＡｕ層５の各膜厚は、それぞれ良好なオー
ミック接触が得られる範囲で適当に選択すればよいが、
チタン層７の膜厚は、後述のように限定する必要がある
。
【００１６】この後、この熱処理前のオーミック電極１
をＮ２ガス雰囲気中または還元性雰囲気中において、Ａ
ｕＧｅの共融点以上の温度（例えば、４５０℃）で５分
間合金化熱処理する。この熱処理により上記ＡｕＧｅ層
３，Ｎｉ層４及びＡｕ層５が合金化されてオーミック電
極用金属材料層６が形成され、ＧａＡｓ基板２との小さ
な接触抵抗が得られる。同時に、チタン層７も合金化熱
処理されるので、チタン層７とオーミック電極用金属材
料層６とが合金化され、オーミック電極１の表面にチタ
ンの合金層が形成され、この合金化されたチタン層７は
オーミック電極１の耐熱性を向上させ、高温保持中にお
ける元素の拡散を防止する。
をＮ２ガス雰囲気中または還元性雰囲気中において、Ａ
ｕＧｅの共融点以上の温度（例えば、４５０℃）で５分
間合金化熱処理する。この熱処理により上記ＡｕＧｅ層
３，Ｎｉ層４及びＡｕ層５が合金化されてオーミック電
極用金属材料層６が形成され、ＧａＡｓ基板２との小さ
な接触抵抗が得られる。同時に、チタン層７も合金化熱
処理されるので、チタン層７とオーミック電極用金属材
料層６とが合金化され、オーミック電極１の表面にチタ
ンの合金層が形成され、この合金化されたチタン層７は
オーミック電極１の耐熱性を向上させ、高温保持中にお
ける元素の拡散を防止する。
【００１７】したがって、上記のようにして製作された
オーミック電極１の上に、図１のようにＴｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕからなる配線金属８を設けた場合、合金化されたチタ
ン層７によって、高温保持中においても、配線金属８と
オーミック電極用金属材料層６との間の元素の拡散を防
止することができ、接触抵抗の増大を防止することがで
き、また、配線金属８の表面の外観劣化も防止すること
ができる。しかも、合金化されたチタン層７によれば、
オーミック電極１の配線抵抗を増大させることもない。
オーミック電極１の上に、図１のようにＴｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕからなる配線金属８を設けた場合、合金化されたチタ
ン層７によって、高温保持中においても、配線金属８と
オーミック電極用金属材料層６との間の元素の拡散を防
止することができ、接触抵抗の増大を防止することがで
き、また、配線金属８の表面の外観劣化も防止すること
ができる。しかも、合金化されたチタン層７によれば、
オーミック電極１の配線抵抗を増大させることもない。
【００１８】チタン層の膜厚ｔを０〜２００ｎｍの範囲
で変化させてオーミック電極を形成し、各オーミック電
極の上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる配線金属を積層し、
３００℃に１００時間保持した後の接触抵抗Ｒｃの増加
を調べた。この結果を図２に示す。図２において、横軸
はチタン層の膜厚ｔ、縦軸は接触抵抗Ｒｃの値であって
、折れ線α（白丸）は高温保持前の接触抵抗Ｒｃの値を
示し、折れ線β（黒丸）は３００℃に１００時間保持し
た後の接触抵抗Ｒｃの値を示している。この結果によれ
ば、高温保持による接触抵抗Ｒｃの増加の抑制に効果の
あるチタン層の膜厚ｔは、 ０＜ｔ≦７０ｎｍ（＝７０×１０−９ｍ）であり、特に
３６ｎｍ付近において最も顕著な効果が得られた。すな
わち、チタン層を設けないオーミック電極では、３００
℃，１００時間の高温保持の前後で接触抵抗Ｒｃが０．
１１Ω・ｍｍから０．３７Ω・ｍｍに増加したのに対し
、３６ｎｍの膜厚のチタン層を形成したオーミック電極
では、３００℃，１００時間の高温保持の前後で接触抵
抗Ｒｃが０．１３Ω・ｍｍから０．２０Ω・ｍｍの増加
に留まった。
で変化させてオーミック電極を形成し、各オーミック電
極の上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる配線金属を積層し、
３００℃に１００時間保持した後の接触抵抗Ｒｃの増加
を調べた。この結果を図２に示す。図２において、横軸
はチタン層の膜厚ｔ、縦軸は接触抵抗Ｒｃの値であって
、折れ線α（白丸）は高温保持前の接触抵抗Ｒｃの値を
示し、折れ線β（黒丸）は３００℃に１００時間保持し
た後の接触抵抗Ｒｃの値を示している。この結果によれ
ば、高温保持による接触抵抗Ｒｃの増加の抑制に効果の
あるチタン層の膜厚ｔは、 ０＜ｔ≦７０ｎｍ（＝７０×１０−９ｍ）であり、特に
３６ｎｍ付近において最も顕著な効果が得られた。すな
わち、チタン層を設けないオーミック電極では、３００
℃，１００時間の高温保持の前後で接触抵抗Ｒｃが０．
１１Ω・ｍｍから０．３７Ω・ｍｍに増加したのに対し
、３６ｎｍの膜厚のチタン層を形成したオーミック電極
では、３００℃，１００時間の高温保持の前後で接触抵
抗Ｒｃが０．１３Ω・ｍｍから０．２０Ω・ｍｍの増加
に留まった。
【００１９】なお、上記実施例では、第１層としてＧｅ
を含むＡｕを蒸着させたが、Ｇｅの代わりにＳｎ，Ｚｎ
を含むＡｕであってもよい。第２層はＮｉ層に代えてＰ
ｔ層を用いてもよい。
を含むＡｕを蒸着させたが、Ｇｅの代わりにＳｎ，Ｚｎ
を含むＡｕであってもよい。第２層はＮｉ層に代えてＰ
ｔ層を用いてもよい。
【００２０】また、チタン層の下のオーミック電極用金
属材料層は上記金属材料の組合せであれば、１層（例え
ば、ＡｕＧｅＮｉ共晶合金）で形成してもよいし、２層
（例えば、ＡｕＧｅ／Ｎｉ）あるいは３層以上の層で構
成してもよい。チタン層は、オーミック電極の最上層に
ある必要はなく、チタン層の上にさらにＡｕ層を形成し
てもよい。
属材料層は上記金属材料の組合せであれば、１層（例え
ば、ＡｕＧｅＮｉ共晶合金）で形成してもよいし、２層
（例えば、ＡｕＧｅ／Ｎｉ）あるいは３層以上の層で構
成してもよい。チタン層は、オーミック電極の最上層に
ある必要はなく、チタン層の上にさらにＡｕ層を形成し
てもよい。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、オーミック電極自体に
耐熱性を持たせることができ、オーミック電極に配線金
属を設ける場合においても、高温保持中におけるオーミ
ック電極の接触抵抗の増大を抑制でき、電極の外観劣化
を小さくすることができる。
耐熱性を持たせることができ、オーミック電極に配線金
属を設ける場合においても、高温保持中におけるオーミ
ック電極の接触抵抗の増大を抑制でき、電極の外観劣化
を小さくすることができる。
【００２２】また、高抵抗の拡散バリアーを用いること
なく接触抵抗や電極外観の劣化を防止することができる
ので、オーミック電極の配線抵抗が増大することがない
。さらに、反応性スパッタリング等の工程が不要となり
、電極形成工程の複雑化やコストアップを回避すること
ができる。
なく接触抵抗や電極外観の劣化を防止することができる
ので、オーミック電極の配線抵抗が増大することがない
。さらに、反応性スパッタリング等の工程が不要となり
、電極形成工程の複雑化やコストアップを回避すること
ができる。
【図１】本発明の一実施例における熱処理前の状態を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】本発明の方法により製作されたオーミック電極
における、接触抵抗ＲｃのＴｉ層膜厚依存性を示す図で
ある。
における、接触抵抗ＲｃのＴｉ層膜厚依存性を示す図で
ある。
【図３】従来例における熱処理前の状態を示す断面図で
ある。
ある。
２ ＧａＡｓ基板
３ ＡｕＧｅ層
４ Ｎｉ層
５ Ａｕ層
６ オーミック電極用金属材料層
７ チタン層
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体の表面にオーミック電極用金属
材料層を蒸着させ、オーミック電極用金属材料層の上に
チタン層を蒸着させ、ついで、前記オーミック電極用金
属材料層及びチタン層を合金化することを目的として熱
処理を施すことを特徴とするオーミック電極の形成方法
。 - 【請求項２】 前記チタン層の膜厚を７０ｎｍ以下と
したことを特徴とする請求項１に記載したオーミック電
極の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8748091A JPH04298028A (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | オーミック電極の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8748091A JPH04298028A (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | オーミック電極の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04298028A true JPH04298028A (ja) | 1992-10-21 |
Family
ID=13916102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8748091A Pending JPH04298028A (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | オーミック電極の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04298028A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60242619A (ja) * | 1984-05-16 | 1985-12-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体オ−ム性電極の形成方法 |
| JPH0298171A (ja) * | 1988-10-04 | 1990-04-10 | Murata Mfg Co Ltd | 耐熱性オーミック電極 |
| JPH04286362A (ja) * | 1991-03-15 | 1992-10-12 | Sharp Corp | 化合物半導体素子のオーミック電極構造 |
-
1991
- 1991-03-26 JP JP8748091A patent/JPH04298028A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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