JPH06112153A - 半導体装置の電極形成方法 - Google Patents

半導体装置の電極形成方法

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JPH06112153A
JPH06112153A JP27956392A JP27956392A JPH06112153A JP H06112153 A JPH06112153 A JP H06112153A JP 27956392 A JP27956392 A JP 27956392A JP 27956392 A JP27956392 A JP 27956392A JP H06112153 A JPH06112153 A JP H06112153A
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JP
Japan
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layer
electrode
heat treatment
semiconductor device
forming
Prior art date
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JP27956392A
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English (en)
Inventor
Mitsuyoshi Yatani
光芳 八谷
Takeo Otsuka
武夫 大塚
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 N型のZnSxSe1-x(0≦x≦1)へのI
n電極の形成方法に関し、特に、熱処理過程におけるI
nの凝集を防止して良好なオーム特性と高い信頼性とを
得る。 【構成】 ZnSxSe1-x(0≦x≦1)よりなるN型
の半導体基板1上にIn層2を形成し、In層2の上に
更にAl層を形成した後熱処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の電極形成
方法に関し、特にN型導電を示すZnSxSe1-X(0≦
x≦1)へのIn金属を用いたオーム性電極の形成方法
に関する。
【従来の技術】近年、青色発光を実現する材料としてII
−VI系化合物半導体が注目されている。特に直接遷移型
を示すZnSe系半導体は高効率な発光が期待され、こ
れらを用いた青色発光ダイオード(LED)あるいは青
色発光レーザーダイオード(LD)等の開発が進められ
ている。これら素子はいずれもZnSe系半導体からな
るPN接合からなっており、電流駆動を行う上でN型導
電層への電極形成が必要となる。従来においては、Zn
Se系半導体より形成される各種素子のN型導電層の電
極に用いる材料としてInがよく用いられてきた。例え
ば、(H.Jeon 他;Applied Physi
cs Letter.Vol.60、No.7、p.8
92〜894(1992))がある。ここで、In電極
は通常In半田を半導体基板上に載置して、あるいは真
空蒸着法によって半導体基板上にInを蒸着した後、3
00℃程度の温度で熱処理して形成される。図5は、こ
の電極形成プロセスを示す図であり、同図(A)は熱処
理前の平面図及び断面図であり、同図(B)は熱処理後
の平面図及び断面図をそれぞれ示す。これらの図におい
て、符号1はZnSe系のN型半導体からなる基板、符
号2は基板1上に載置又は蒸着されたIn電極である。
【発明が解決しようとする課題】In電極の導通特性
は、蒸着直後はショットキー性を示すが上記熱処理を施
すことによりオ−ム性を示すようになる。しかしながら
熱処理の際にInが凝集する現象がみられる(図5
(B)参照)。これにより電極形状が変形し発光パタ−
ン形状が乱れたり、電極面積が減少し抵抗が増えるため
発熱量が増大する等の特性上の問題や、電極表面が凹凸
になりワイヤボンディングに支障をきたす等の後工程に
おける問題がしばしば発生する。従って、量産性を考慮
した場合、Inを電極材料として使用することは実用的
な素子を得る上で適当でなかった。
【課題を解決するための手段】本願発明は、上記問題点
に鑑みなされたものであり、請求項1に係る発明は、
「ZnSxSe1-x(0≦x≦1)よりなるN型の半導体
において、該半導体基板上にIn層を形成し、該In層
の上に後になされるべき熱処理の熱処理温度よりも高い
融点を有する導電性材料からなる層を形成した後、熱処
理を行うことを特徴とする半導体装置の電極形成方
法。」を提供するものであり、請求項2に係る発明は、
「ZnSxSe1-x(0≦x≦1)よりなるN型の半導体
において、該半導体基板上にAu層を 0.02μm以上
1μm以下の厚みに形成し、該Au層上にIn層を形成
した後、熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の電
極形成方法。」を提供するものであり、請求項3に係る
発明は、「請求項2記載の半導体装置の電極形成方法に
おいて、該In層の上に導電性材料からなる層を形成す
ることを特徴とする半導体装置の電極形成方法。」を提
供するものであり、請求項4に係る発明は、「請求項1
〜請求項3の何れかの半導体装置の電極形成方法におい
て、その熱処理温度を400℃より低くすることを特徴
とする半導体装置の電極形成方法。」を提供するもので
ある。
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図1は本発明の第1の実施例である半導体
装置の電極形成方法を説明するための半導体装置の断面
図である。ここで、ZnSeよりなる半導体基板1には
N型の不純物、例えばGa、Clがドープされている。
先ず、この半導体基板1をアセトン、アルコール等の有
機溶剤で洗浄し、表面の付着物を取り除くと共に脱脂す
る。この時、塩酸/硝酸混合液、ブロム/メタノ−ル混
合液等のZnSeをエッチングする液で基板1の表面を
エッチング処理しても構わない。次に、十分な排気を行
った真空装置内で抵抗加熱法により、In金属を半導体
基板1上に0.3 μmの厚さまで蒸着してIn層2を形
成する。次に、同様に十分な排気を行った真空装置内で
電子ビ−ム法により、Al金属をIn層2の上に0.8
μmの厚さまで蒸着しAl層3を形成する。このAl層
3は後述する熱処理の際の熱処理温度では溶融せず固相
状態を維持するため溶融したIn層2を抑え込むように
作用してInの凝集を抑制することができる。なお、A
l層3はタングステンボ−ト等を使った抵抗加熱法によ
る蒸着、あるいは、直流または高周波によるスパッタ法
のいずれで形成しても構わない。また、後工程で行うワ
イヤボンディングを行い易いようにAlの代わりにAu
等の金属あるいは他の合金等であって熱処理温度よりも
高い融点を有する材料からなる層を形成しても同様の効
果が得られる。次に、窒素雰囲気で300℃に保たれた
電気炉内で数分間以上の熱処理を行う。ここで、熱処理
時の雰囲気はIn等電極材の酸化を防止するものであ
り、窒素以外の不活性ガスあるいは水素等の還元ガスの
いずれの雰囲気でもよい。但し、400℃以上の熱処理
を行った場合、Inが凝集するようになるため熱処理温
度は400℃より低い温度で行う必要がある。以上のよ
うにして、N型のZnSeに対して熱処理による凝集が
なく良好なオ−ム特性を有するIn電極を形成すること
ができる。図2は本発明の第2の実施例である半導体装
置の電極形成方法を説明するための半導体装置の断面図
である。本実施例の電極は、ZnSeよりなるN型の半
導体基板1上にIn層2を上記第1の実施例と同様の方
法により形成した後、このIn層2の上にTiN層4、
Ti層5、Au層6を真空装置内で電子ビーム法により
順次蒸着した後、熱処理することによって形成される。
一般に、Inは種々の金属と合金化しやすく、その際に
硬化して半導体表面に残留応力が生じる等の問題が生じ
る場合があるが、本実施例の方法によれば、In層2と
Au層6との間にTiN層4及びTi層5とが形成され
た状態で熱処理が行われるため、In層2とAu層6と
の間での合金化が阻止されて残留応力の発生が防止され
る。即ち、本実施例におけるTiN層4はIn層2とA
u層6とが拡散により合金化するのを防止するバリアと
しての作用をなすものであり、Ti層5はTiN層4と
Au層6との付着強度を高める作用をなすものである。
従って、このTiN層4とTi層5とを積層する代わり
にMo層とNi層とを積層するか又はW層とAl層とを
積層しても同様の効果が得られる。また、これらのTi
N層4、Ti層5、Au層6の作用により、上記第1の
実施例の場合と同様Inの凝集も抑制されて良好なオー
ム特性を有するIn電極を形成することができる。図3
は本発明の第3の実施例である半導体装置の電極形成方
法を説明するための半導体装置の断面図である。先ず、
第1又は第2の実施例の場合と同様、ZnSeよりなる
N型の半導体基板1をアセトン、アルコール等の有機溶
剤で洗浄し、表面の付着物を取り除くと共に脱脂する。
次にAuを十分な排気を行った真空装置内で抵抗加熱法
により半導体表面に0.03μmの厚さまで蒸着してA
u層7を形成する。このAu層7は後述する熱処理の際
に液化するInに対する半導体面の濡れ性を改善し、I
nの凝集を抑制する働きをする。なお、このAu層7は
電子ビームによる蒸着、又は直流あるいは高周波による
スパッタ法で形成しても構わない。ここで、Au層7の
厚みが0.02μm未満の場合、後述する熱処理でIn
の凝集を抑えることができないことから、0.02μm
以上の厚みが必要である。しかしながら、Au層7の厚
みが大きくなると熱処理時にInとAuの合金化反応が
進んで電極硬化が起こり半導体面に残留応力が生じた
り、InがZnSe層中へ拡散せずオーム性が得にくく
なる等の問題が発生するため、Au層7の厚みは上記範
囲内でできるだけ薄いことが望ましい。次に、このAu
層7上にIn金属を十分に排気した真空装置内で抵抗加
熱法により0.8μmの厚さまで蒸着してIn層8を形
成する。次に窒素雰囲気で300℃に保たれた電気炉内
で数分間以上の熱処理を行う。この際、Au層7により
濡れ性が改善されているため、従来のIn電極でみられ
たようなInの凝集は発生しない。ここで、熱処理の雰
囲気はInの酸化を抑制するものであり窒素以外の不活
性ガスあるいは水素等の還元ガスのいずれの雰囲気でも
構わない。以上のようにして、N型のZnSeに対して
熱処理による凝集がなく良好なオ−ム特性を有するIn
電極を形成することができる。図4は本発明の第4の実
施例である半導体装置の電極形成方法を説明するための
半導体装置の断面図である。本実施例では、後工程で行
うワイヤボンディングの作業性をさらによくするため
に、上記した第3の実施例において形成されたIn層8
の上に更にTi層9、Pt層10、Au層11を順次真
空装置内で電子ビーム法により蒸着して形成する。上述
した300℃程度の熱処理はTi層9、Pt層10、A
u層11の形成前あるいは形成後の何れでも構わない。
但し、400℃以上の温度で熱処理を行った場合、In
の凝集が起こるため、熱処理は400℃より低い温度で
行う必要がある。ここで、In層8の上に形成する各層
は、Ti層9、Pt層10、Au層11の代わりにTi
N層、Ti層、Au層又は、Mo層、Ni層、Au層等
のオーム性に影響を及ぼさないものであれば何でも構わ
ない。以上のようにして、N型のZnSeに対して熱処
理による凝集がなく良好なオ−ム特性を有するIn電極
を形成することができる。また、以上述べた第1乃至第
4の実施例においては、N型のZnSeを用いたがN型
のZnSxSe1-x(0≦x≦1)に適用しても同様の効
果が得られるものである。
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の電極形成方法によれば、N型のZnSxSe1-x(0
≦x≦1)へのオ−ム性電極となるIn電極を凝集なく
形成でき、良好なオ−ム特性が得られる。これにより熱
処理過程のInの凝集に伴う特性劣化を抑制でき信頼性
を向上させるとともに、後工程例えばワイヤボンディン
グ等の作業性がよくなり製造歩留りを向上させる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例である半導体装置の電極
形成方法を説明するための半導体装置の断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例である半導体装置の電極
形成方法を説明するための半導体装置の断面図である。
【図3】本発明の第3の実施例である半導体装置の電極
形成方法を説明するための半導体装置の断面図である。
【図4】本発明の第4の実施例である半導体装置の電極
形成方法を説明するための半導体装置の断面図である。
【図5】従来のInを用いた電極形成方法を説明するた
めの半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 In層 3 Al層 4 TiN層 5 Ti層 6 Au層 7 Au層 8 In層 9 Ti層 10 Pt層 11 Au層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ZnSxSe1-x(0≦x≦1)よりなるN
    型の半導体において、該半導体基板上にIn層を形成
    し、該In層の上に後になされるべき熱処理の熱処理温
    度よりも高い融点を有する導電性材料からなる層を形成
    した後、熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の電
    極形成方法。
  2. 【請求項2】ZnSxSe1-x(0≦x≦1)よりなるN
    型の半導体において、該半導体基板上にAu層を 0.0
    2μm以上1μm以下の厚みに形成し、該Au層上にI
    n層を形成した後、熱処理を行うことを特徴とする半導
    体装置の電極形成方法。
  3. 【請求項3】請求項2記載の半導体装置の電極形成方法
    において、該In層の上に導電性材料からなる層を形成
    することを特徴とする半導体装置の電極形成方法。
  4. 【請求項4】請求項1〜請求項3の何れかの半導体装置
    の電極形成方法において、その熱処理温度を400℃よ
    り低くすることを特徴とする半導体装置の電極形成方
    法。
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