JPH07115185A - 半導体の電極 - Google Patents
半導体の電極Info
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- JPH07115185A JPH07115185A JP28165393A JP28165393A JPH07115185A JP H07115185 A JPH07115185 A JP H07115185A JP 28165393 A JP28165393 A JP 28165393A JP 28165393 A JP28165393 A JP 28165393A JP H07115185 A JPH07115185 A JP H07115185A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＧａＡｓ等の化合物半導体に対するオーミッ
ク電極の半田付け性及びオーミック性を改善する。 【構成】 ＧａＡｓ半導体１の上に、ＡｕＧｅＮｉ層２
とＭｏ層５とＭｏ酸化物層６とＭｏ層７とＮｉ層８とＡ
ｕ層９とを順次に設ける。Ｍｏ酸化物層６はＮｉ及びＧ
ｅの拡散を防止する。この結果、オーミック性、及び半
田付け性の劣化が生じない。
ク電極の半田付け性及びオーミック性を改善する。 【構成】 ＧａＡｓ半導体１の上に、ＡｕＧｅＮｉ層２
とＭｏ層５とＭｏ酸化物層６とＭｏ層７とＮｉ層８とＡ
ｕ層９とを順次に設ける。Ｍｏ酸化物層６はＮｉ及びＧ
ｅの拡散を防止する。この結果、オーミック性、及び半
田付け性の劣化が生じない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はｎ形３−５族化合物半導
体等の半導体の電極に関するものである。
体等の半導体の電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体であるＧａＡｓ上に、接触抵抗が
小さいオーミック性のある電極を形成する方法は、これ
までも多数提案されている。これ等の電極形成方法のう
ちでも、ｎ形ＧａＡｓに最も広く用いられているのは、
ＡｕＧｅＮｉ法である。この方法は、ＧａＡｓ上にＧｅ
を含んだＡｕを真空蒸着させ、このＡｕＧｅ膜の上にＮ
ｉを蒸着させ、場合に依ってはＮｉの上に更にＡｕを真
空蒸着させた後、ＡｕＧｅの融点（３５６℃）以上の温
度で１０秒から数分間熱処理（合金化熱処理）を施して
図１に示すようにＧａＡｓ半導体１の上にオーミックコ
ンタクト用金属層２を形成するものである。ちなみに、
ＡｕＧｅＮｉ法におけるＡｕＧｅとＮｉの蒸着膜では、
その厚さの合計は１００〜２５０ｎｍで、ＡｕＧｅ膜１
００ｎｍに対してＮｉ膜の暑さが約２８ｎｍのものがよ
いといわれている。またこの様にＡｕＧｅ膜とＮｉ膜を
別々に蒸着せず、ＧｅとＮｉを含んだＡｕを一度に蒸着
し、ＡｕＧｅＮｉ膜を形成し、ＡｕＧｅの融点（３５６
℃）以上の温度で１０秒から数分間熱処理（合金化熱処
理）を施してオーミックコンタクト用金属層を形成する
方法もある。
小さいオーミック性のある電極を形成する方法は、これ
までも多数提案されている。これ等の電極形成方法のう
ちでも、ｎ形ＧａＡｓに最も広く用いられているのは、
ＡｕＧｅＮｉ法である。この方法は、ＧａＡｓ上にＧｅ
を含んだＡｕを真空蒸着させ、このＡｕＧｅ膜の上にＮ
ｉを蒸着させ、場合に依ってはＮｉの上に更にＡｕを真
空蒸着させた後、ＡｕＧｅの融点（３５６℃）以上の温
度で１０秒から数分間熱処理（合金化熱処理）を施して
図１に示すようにＧａＡｓ半導体１の上にオーミックコ
ンタクト用金属層２を形成するものである。ちなみに、
ＡｕＧｅＮｉ法におけるＡｕＧｅとＮｉの蒸着膜では、
その厚さの合計は１００〜２５０ｎｍで、ＡｕＧｅ膜１
００ｎｍに対してＮｉ膜の暑さが約２８ｎｍのものがよ
いといわれている。またこの様にＡｕＧｅ膜とＮｉ膜を
別々に蒸着せず、ＧｅとＮｉを含んだＡｕを一度に蒸着
し、ＡｕＧｅＮｉ膜を形成し、ＡｕＧｅの融点（３５６
℃）以上の温度で１０秒から数分間熱処理（合金化熱処
理）を施してオーミックコンタクト用金属層を形成する
方法もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】チップを実装する場
合、このようにして形成したオーミック電極をリードフ
レームにＰｂＳｎを主成分とする半田で半田付けする
が、上記ＡｕＧｅＮｉ電極は主成分がＡｕであるため半
田に食われ易く、つまりＡｕＧｅＮｉ蒸着膜が半田中の
ＰｂやＳｎに拡散してしまう。半導体チップに対して半
田は直接に強く固着しないので、ＡｕＧｅＮｉが半田に
食われると、半導体チップの電気的接続の不良及び／又
は放熱不良が生じる。上述の問題を解決するために図２
に示すようにＡｕＧｅＮｉ層２の上にＮｉ層３とＡｕ層
４とを順次に設けることがある。このように構成した場
合には最上層のＡｕ層４が半田に溶け込んでもＮｉ層３
は溶け込まないので、オーミック電極の剥離現象は生じ
ない。しかし、Ｎｉ層３のＮｉがＡｕＧｅＮｉ金属層２
を通ってＧａＡｓ半導体１に拡散してオーミック性の低
下が生じる。
合、このようにして形成したオーミック電極をリードフ
レームにＰｂＳｎを主成分とする半田で半田付けする
が、上記ＡｕＧｅＮｉ電極は主成分がＡｕであるため半
田に食われ易く、つまりＡｕＧｅＮｉ蒸着膜が半田中の
ＰｂやＳｎに拡散してしまう。半導体チップに対して半
田は直接に強く固着しないので、ＡｕＧｅＮｉが半田に
食われると、半導体チップの電気的接続の不良及び／又
は放熱不良が生じる。上述の問題を解決するために図２
に示すようにＡｕＧｅＮｉ層２の上にＮｉ層３とＡｕ層
４とを順次に設けることがある。このように構成した場
合には最上層のＡｕ層４が半田に溶け込んでもＮｉ層３
は溶け込まないので、オーミック電極の剥離現象は生じ
ない。しかし、Ｎｉ層３のＮｉがＡｕＧｅＮｉ金属層２
を通ってＧａＡｓ半導体１に拡散してオーミック性の低
下が生じる。
【０００４】そこで、本発明の目的は、オーミック性及
び半田付け性の両方を良好に維持することができる半導
体の電極を提供することにある。
び半田付け性の両方を良好に維持することができる半導
体の電極を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、半導体の表面に形成されたオーミックコン
タクト金属層と、前記オーミックコンタクト金属層の上
に形成されたモリブデン酸化物層と、前記モリブデン酸
化物層の上に形成された半田付け性の良い金属層とから
成る半導体の電極に係わるものである。なお、請求項２
に示すように、モリブデン酸化物層とオーミックコンタ
クト金属層との間にモリブデン層を設けることが望まし
い。また、請求項３に示すように、モリブデン酸化物層
と半田付け性の良い金属層との間にモリブデン層を設け
ることが望ましい。また、請求項４に示すように、半導
体をＧａＡｓのような３−５族化合物半導体とし、オー
ミックコンタクト金属層をＡｕＧｅＮｉ層とすることが
望ましい。また、請求項５に示すように、半田付け性の
良い金属層をＮｉ層とＡｕ層とで構成することが望まし
い。また、請求項６に示すように、モリブデン酸化物の
酸素量を５〜６０アトミック％とすることが望ましい。
の本発明は、半導体の表面に形成されたオーミックコン
タクト金属層と、前記オーミックコンタクト金属層の上
に形成されたモリブデン酸化物層と、前記モリブデン酸
化物層の上に形成された半田付け性の良い金属層とから
成る半導体の電極に係わるものである。なお、請求項２
に示すように、モリブデン酸化物層とオーミックコンタ
クト金属層との間にモリブデン層を設けることが望まし
い。また、請求項３に示すように、モリブデン酸化物層
と半田付け性の良い金属層との間にモリブデン層を設け
ることが望ましい。また、請求項４に示すように、半導
体をＧａＡｓのような３−５族化合物半導体とし、オー
ミックコンタクト金属層をＡｕＧｅＮｉ層とすることが
望ましい。また、請求項５に示すように、半田付け性の
良い金属層をＮｉ層とＡｕ層とで構成することが望まし
い。また、請求項６に示すように、モリブデン酸化物の
酸素量を５〜６０アトミック％とすることが望ましい。
【０００６】
【発明の作用及び効果】本発明に従うモリブデン酸化物
層はオーミックコンタクト金属層の金属成分が半田付け
性の良い金属層側に移行することを阻止し、また半田付
け性の良い金属層の金属成分がオーミックコンタクト金
属層側に移行することを阻止する。従って、オーミック
性及び半田付け性の両方が良好な電極を提供することが
できる。また、請求項２に従ってモリブデン層を設ける
と、モリブデン酸化物とオーミックコンタクト金属層と
の間の結合が強固になる。また、請求項３に従って、モ
リブデン層を設けると、モリブデン酸化物層と半田付け
性の良い金属層との間の結合が強固になる。請求項４に
示すように、３−５族化合物半導体にＡｕＧｅＮｉ層か
ら成るオーミックコンタクト金属層を設けると、良好な
オーミック電極が得られる。請求項５に示すように、Ｎ
ｉ層とＡｕ層から成る半田付け性の良い金属層を設ける
と、半田による接続を良好に達成することが可能にな
る。また、モリブデン酸化物層の酸素量を５〜６０アト
ミック％とすれば、各層間の結合強度の大幅な低下を抑
えて金属の移行（拡散）を防止することができる。
層はオーミックコンタクト金属層の金属成分が半田付け
性の良い金属層側に移行することを阻止し、また半田付
け性の良い金属層の金属成分がオーミックコンタクト金
属層側に移行することを阻止する。従って、オーミック
性及び半田付け性の両方が良好な電極を提供することが
できる。また、請求項２に従ってモリブデン層を設ける
と、モリブデン酸化物とオーミックコンタクト金属層と
の間の結合が強固になる。また、請求項３に従って、モ
リブデン層を設けると、モリブデン酸化物層と半田付け
性の良い金属層との間の結合が強固になる。請求項４に
示すように、３−５族化合物半導体にＡｕＧｅＮｉ層か
ら成るオーミックコンタクト金属層を設けると、良好な
オーミック電極が得られる。請求項５に示すように、Ｎ
ｉ層とＡｕ層から成る半田付け性の良い金属層を設ける
と、半田による接続を良好に達成することが可能にな
る。また、モリブデン酸化物層の酸素量を５〜６０アト
ミック％とすれば、各層間の結合強度の大幅な低下を抑
えて金属の移行（拡散）を防止することができる。
【０００７】
【実施例】次に、図３を参照して本発明の実施例に係わ
るＧａＡｓ半導体装置の電極構造を説明する。まず化合
物半導体であるｎ形ＧａＡｓ基板１の上にＧｅとＮｉを
含んだＡｕを２００ｎｍの厚さに真空蒸着させてＡｕＧ
ｅＮｉ層２を形成する。次に、このＡｕＧｅＮｉ層２の
上に、Ｍｏ（モリブデン）を蒸着して厚さ２００ｎｍの
Ｍｏ層を形成する。その後真空蒸着装置内にＯ2 ガスを
５×１０-5Torr〜１×１０-2Torrの範囲で導入し、約３
分間保持し、Ｍｏの表面を酸化させる。これにより、図
３の第１のＭｏ層５とＭｏ酸化物層６とが得られる。な
お、Ｍｏ酸化物層６の酸素量を５〜６０アトミック％の
範囲に収めることが望ましい。次に、再びＭｏを蒸着し
て厚さ１００ｎｍのＭｏ酸化物層６の上に第２のＭｏ層
７を形成する。
るＧａＡｓ半導体装置の電極構造を説明する。まず化合
物半導体であるｎ形ＧａＡｓ基板１の上にＧｅとＮｉを
含んだＡｕを２００ｎｍの厚さに真空蒸着させてＡｕＧ
ｅＮｉ層２を形成する。次に、このＡｕＧｅＮｉ層２の
上に、Ｍｏ（モリブデン）を蒸着して厚さ２００ｎｍの
Ｍｏ層を形成する。その後真空蒸着装置内にＯ2 ガスを
５×１０-5Torr〜１×１０-2Torrの範囲で導入し、約３
分間保持し、Ｍｏの表面を酸化させる。これにより、図
３の第１のＭｏ層５とＭｏ酸化物層６とが得られる。な
お、Ｍｏ酸化物層６の酸素量を５〜６０アトミック％の
範囲に収めることが望ましい。次に、再びＭｏを蒸着し
て厚さ１００ｎｍのＭｏ酸化物層６の上に第２のＭｏ層
７を形成する。
【０００８】次に、Ｎｉ（ニッケル）の真空蒸着によっ
て厚さ５００ｎｍのＮｉ層８を第２のＭｏ層７の上に形
成し、更に、Ａｕ（金）の蒸着によって厚さ２００ｎｍ
のＡｕ層９をＮｉ層８の上に形成する。Ｎｉ層８及びＡ
ｕ層９は半田付け性の良い金属層として機能する。
て厚さ５００ｎｍのＮｉ層８を第２のＭｏ層７の上に形
成し、更に、Ａｕ（金）の蒸着によって厚さ２００ｎｍ
のＡｕ層９をＮｉ層８の上に形成する。Ｎｉ層８及びＡ
ｕ層９は半田付け性の良い金属層として機能する。
【０００９】次に、各金属層が形成されたものをＮ
2 （非酸化性雰囲気）中においてＡｕＧｅの融点以上の
温度（例えば３８０℃）で５分間熱処理（合金化熱処
理）を施す。この合金化熱処理によってＡｕＧｅＮｉ層
はＧａＡｓと合金化して小さな接触抵抗のオーミックコ
ンタクト用金属層が得られる。この接触抵抗は、例え
ば、ｎ形ＧａＡｓの不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3の
時、約１×１０-5Ωｃｍ2 である。
2 （非酸化性雰囲気）中においてＡｕＧｅの融点以上の
温度（例えば３８０℃）で５分間熱処理（合金化熱処
理）を施す。この合金化熱処理によってＡｕＧｅＮｉ層
はＧａＡｓと合金化して小さな接触抵抗のオーミックコ
ンタクト用金属層が得られる。この接触抵抗は、例え
ば、ｎ形ＧａＡｓの不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3の
時、約１×１０-5Ωｃｍ2 である。
【００１０】Ｍｏ酸化物層６は半田付け性の良い金属層
としてのＮｉ層８のＮｉがＡｕＧｅＮｉ層２側に拡散す
ることを阻止すると共に、オーミックコンタクト金属層
としてのＡｕＧｅＮｉ層２の中のＧｅがＮｉ層８及びＡ
ｕ層９側に拡散することを阻止する。このため、半田
（ＰｂＳｎ）によってリード部材を電極に接続する時
に、ＧｅがＡｕ層９及びＮｉ層８に拡散して半田濡性が
低下することがない。また、Ｎｉ層８のＮｉがＡｕＧｅ
Ｎｉ層２側に拡散してオーミック性を悪化させることが
ない。
としてのＮｉ層８のＮｉがＡｕＧｅＮｉ層２側に拡散す
ることを阻止すると共に、オーミックコンタクト金属層
としてのＡｕＧｅＮｉ層２の中のＧｅがＮｉ層８及びＡ
ｕ層９側に拡散することを阻止する。このため、半田
（ＰｂＳｎ）によってリード部材を電極に接続する時
に、ＧｅがＡｕ層９及びＮｉ層８に拡散して半田濡性が
低下することがない。また、Ｎｉ層８のＮｉがＡｕＧｅ
Ｎｉ層２側に拡散してオーミック性を悪化させることが
ない。
【００１１】なお、ＭｏはＮｉ及びＧｅの拡散を阻止す
る機能をほとんど有さないが、Ｍｏ酸化物は上記機能を
有する。Ｍｏ酸化物層６の酸素量はＮｉ、Ｇｅの拡散防
止の点では多いほど良いが、隣接する層との結合強度を
大きく保つため及び電気抵抗の増大を抑えるために５〜
６０アトミック％の範囲とすることが望ましい。また、
Ｍｏ酸化物層６の厚みは、Ｎｉ、Ｇｅの拡散防止の点で
は厚いほど良いが、電気抵抗の増大を防ぐために、この
酸素量が６０アトミック％の場合には２０〜８０オング
ストロームの範囲とし、酸素量が５アトミック％の時に
は０．１〜０．５μｍの範囲にすることが望ましい。結
局、Ｍｏ酸化物層６の厚みは２０オングストロームから
０．５μｍの範囲に収めることが望ましい。
る機能をほとんど有さないが、Ｍｏ酸化物は上記機能を
有する。Ｍｏ酸化物層６の酸素量はＮｉ、Ｇｅの拡散防
止の点では多いほど良いが、隣接する層との結合強度を
大きく保つため及び電気抵抗の増大を抑えるために５〜
６０アトミック％の範囲とすることが望ましい。また、
Ｍｏ酸化物層６の厚みは、Ｎｉ、Ｇｅの拡散防止の点で
は厚いほど良いが、電気抵抗の増大を防ぐために、この
酸素量が６０アトミック％の場合には２０〜８０オング
ストロームの範囲とし、酸素量が５アトミック％の時に
は０．１〜０．５μｍの範囲にすることが望ましい。結
局、Ｍｏ酸化物層６の厚みは２０オングストロームから
０．５μｍの範囲に収めることが望ましい。
【００１２】図３の電極構造ではＭｏ酸化物層６の両側
に第１及び第２のＭｏ層５、７が設けられている。Ｍｏ
層５、７はＭｏ酸化物層６に対して比較的強固に結合
し、且つＡｕＧｅＮｉ層２及びＮｉ層８に対しても強固
に結合する。従って、Ｍｏ酸化物層６が介在しているに
も拘らず剥離現象の発生しにくい電極を提供することが
できる。
に第１及び第２のＭｏ層５、７が設けられている。Ｍｏ
層５、７はＭｏ酸化物層６に対して比較的強固に結合
し、且つＡｕＧｅＮｉ層２及びＮｉ層８に対しても強固
に結合する。従って、Ｍｏ酸化物層６が介在しているに
も拘らず剥離現象の発生しにくい電極を提供することが
できる。
【００１３】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 図４に示すように、図３の電極から第２のＭｏ
層７を省いた構造にすることができる。 （２） 図５に示すように、図３の電極から第１のＭｏ
層５を省いた構造にすることができる。 （３） 半田付け性の良い金属層としてＮｉ層８の代り
にＣｕ（銅）層を設けることができる。また、Ａｕ層９
の代りにＡｇ（銀）層を設けること、また場合によって
はＡｕ層９を省いた構造にすることができる。 （４） Ｍｏ酸化物層６を形成する時にＯ2 ガスを導入
する代りに酸素を含む別の酸化性雰囲気（例えば空気）
とすることができる。 （５） 半導体はＧａＡｓに限ることなく、ＧａＡｓ
Ｐ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＰ等の３−５族化合物半導体と
することができる。 （６） オーミックコンタクト金属層２をＡｕＧｅＮｉ
以外の金属層とすることができる。また、ＡｕＧｅＮｉ
層には、Ｇｅを含んだＡｕを蒸着した後に、Ｎｉを蒸着
する方法で形成してもよい。
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 図４に示すように、図３の電極から第２のＭｏ
層７を省いた構造にすることができる。 （２） 図５に示すように、図３の電極から第１のＭｏ
層５を省いた構造にすることができる。 （３） 半田付け性の良い金属層としてＮｉ層８の代り
にＣｕ（銅）層を設けることができる。また、Ａｕ層９
の代りにＡｇ（銀）層を設けること、また場合によって
はＡｕ層９を省いた構造にすることができる。 （４） Ｍｏ酸化物層６を形成する時にＯ2 ガスを導入
する代りに酸素を含む別の酸化性雰囲気（例えば空気）
とすることができる。 （５） 半導体はＧａＡｓに限ることなく、ＧａＡｓ
Ｐ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＰ等の３−５族化合物半導体と
することができる。 （６） オーミックコンタクト金属層２をＡｕＧｅＮｉ
以外の金属層とすることができる。また、ＡｕＧｅＮｉ
層には、Ｇｅを含んだＡｕを蒸着した後に、Ｎｉを蒸着
する方法で形成してもよい。
【図１】従来の電極構造を示す正面図である。
【図２】別の従来の電極構造を示す正面図である。
【図３】本発明の実施例の電極構造を示す正面図であ
る。
る。
【図４】本発明の変形例の電極構造を示す正面図であ
る。
る。
【図５】本発明の別の変形例の電極構造を示す正面図で
ある。
ある。
１ ＧａＡｓ半導体 ２ ＡｕＧｅＮｉ層 ５、７ Ｍｏ層 ６ Ｍｏ酸化物層
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体の表面に形成されたオーミックコ
ンタクト金属層と、 前記オーミックコンタクト金属層の上に形成されたモリ
ブデン酸化物層と、 前記モリブデン酸化物層の上に形成された半田付け性の
良い金属層とから成る半導体の電極。 - 【請求項２】 更に、前記モリブデン酸化物層と前記オ
ーミックコンタクト金属層との間にモリブデン層を有す
ることを特徴とする請求項１記載の半導体の電極。 - 【請求項３】 更に、前記モリブデン酸化物層と前記半
田付け性の良い金属層との間にモリブデン層を有するこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の半導体の電極。 - 【請求項４】 前記半導体は３−５族化合物半導体であ
り、前記オーミックコンタクト金属層はＡｕＧｅＮｉ層
である請求項１又は２又は３記載の半導体の電極。 - 【請求項５】 前記半田付け性の良い金属層は、Ｎｉ層
とこのＮｉ層の上に形成されたＡｕ層である請求項１又
は２又は３又は４記載の半導体の電極。 - 【請求項６】 前記モリブデン酸化物層は酸素の量が５
〜６０アトミック％のモリブデン酸化物層である請求項
１又は２又は３又は４又は５記載の半導体の電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28165393A JPH07115185A (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | 半導体の電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28165393A JPH07115185A (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | 半導体の電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07115185A true JPH07115185A (ja) | 1995-05-02 |
Family
ID=17642106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28165393A Pending JPH07115185A (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | 半導体の電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07115185A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006100369A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2011501404A (ja) * | 2007-10-12 | 2011-01-06 | サン−ゴバン グラス フランス | 酸化モリブデンで作られた電極を製造する方法 |
-
1993
- 1993-10-15 JP JP28165393A patent/JPH07115185A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006100369A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2011501404A (ja) * | 2007-10-12 | 2011-01-06 | サン−ゴバン グラス フランス | 酸化モリブデンで作られた電極を製造する方法 |
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