JPH081896B2 - ガリウムヒ素への接触構造及びその製造方法 - Google Patents

ガリウムヒ素への接触構造及びその製造方法

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JPH081896B2
JPH081896B2 JP4266557A JP26655792A JPH081896B2 JP H081896 B2 JPH081896 B2 JP H081896B2 JP 4266557 A JP4266557 A JP 4266557A JP 26655792 A JP26655792 A JP 26655792A JP H081896 B2 JPH081896 B2 JP H081896B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＧａＡｓへの接触構造及
びその製造方法に関し、特にｎ形ガリウムヒ素への金属
／半導体接触構造について、金の含有量が少ないニツケ
ルゲルマニウム熱処理部と結合した酸化金属タングステ
ンを用いてｎ形ガリウムヒ素への低抵抗の熱的に安定し
たオーム接触を得る際に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）から作られる
電気デバイスは従来のシリコン半導体デバイスより多数
の利点を有する。特にガリウムヒ素デバイスの動作速度
はシリコンデバイスの動作速度よりも一段と高速であ
る。これは電子の移動度がシリコン内よりもガリウムヒ
素内において一段と高速だからである。しかしながらガ
リウムヒ素におけるこの固有の動作速度の利点は個々の
デバイスによつて発生された電気信号を他のデハイスに
伝送できなければり実現され得ない。シリコンデバイス
と同様にガリウムヒ素デバイスはデバイス間の信号伝送
を損なわずに他のデバイスに接続されなければならな
い。従つてデバイスへの信号伝送及びデバイスからの信
号伝送には質の高い接触が必要となる。このことがガリ
ウムヒ素について特に問題となるのは、ガリウムヒ素へ
の接触はシリコンデバイスへの接触ほど容易にできない
からである。従つて質の高い接触がガリウムヒ素になさ
れないかぎりシリコンより優れているガリウムヒ素の動
作速度の利点は実現しない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ガリウムヒ素デバイス
への接触の電気的質はガリウムヒ素半導体及び接触金属
処理間の抵抗（接触抵抗と呼ぶ）によつて測定される。
この接触を介して流れる電流が接触の両端に与えられた
電圧と直線的な関係にあり、かつ抵抗（Ｖ＝ＩＲ）が低
い場合、この接触は良好なオーム接触であると言われ
る。一般的に種々のガリウムヒ素デバイスがアルミニウ
ム合金配線（他の形式の金属を用いることができる）に
よつて回路製造中に相互接続される。しかしながらガリ
ウムヒ素上に直接アルミニユウム（又は他のほとんどの
金属）を単に堆積することにより、オーム接触ではなく
シヨツトキーダイオードを形成する。このダイオードは
ｎ形ドーパントをもつＧａＡｓをドーピングすることに
よつてｎ形のＧａＡｓにオーム接触することができる。
特にＧａＡｓ内のドーパント濃度はオーム接触を生成す
るために約1E19／cm3 （１×1019／cm3 ）以上でなけれ
ばならない。このドーピングレベルによつてダイオード
の電位障壁を電流が十分突き抜けるようになるのでこの
ダイオードは電気的にオーム接触のように動作する。ｎ
形のＧａＡｓ接触に対するこの解決策のもつ問題はＧａ
Ａｓの従来のドーピング技術及びアニール技術がＧａＡ
ｓをこのような高レベルにドープするのに十分ではない
ということである。従つてＧａＡｓにオーム接触を生成
するために熱処理部それ自身が必要なドーパントを供給
しなければならない。
【０００４】一般的にＧａＡｓの接触抵抗の問題を解決
する従来の試みはｎ形ガリウムヒ素及び配線熱処理部間
に挿入されたゲルマニウム−金（Ｇｅ−Ａｕ）合金層を
含む。この多重元素合金はＧａＡｓ格子内にドーパント
を組み入れるのを容易にするすために用いられる。通常
用いられるＧａＡｓへのオーム接触はニツケル（Ｎｉ）
と結合した共融のゲルマニウム−金（Ｇｅ−Ａｕ）の合
金（88重量％のＡｕ）に基づいている。一般的にこの化
合物は摂氏約 360〔℃〕の共融温度以上でアニール処理
され、当該合金は溶解する。金はＧａＡｓ格子からのＧ
ａと高度に反応してアニール処理中にＡｕ−Ｇａ化合物
を形成する。このことによりＧａＡｓ格子内にＧａの空
格子点が残され、このＧａの空格子点はｎ形ドーパント
であるＧｅに占有される。このｎ形ドーパントはトンネ
ル電流に貢献し、接触熱処理部ができないようなドーピ
ング濃度が1E19／cm3 （１×1019／cm3 ）以下であると
きでさえもオーム接触を形成する。この接触問題に対す
るこのような解決策がもつ問題は低抵抗接触を有するこ
とに加えて熱的に安定しなければならないということで
ある。接触形成後のデバイス処理は多重レベルの相互接
続処理及びパツケージングを含む。これらのステツプは
ＧａＡｓデバイスを数分間ないし数時間摂氏約 400
〔℃〕の温度に晒しておくことができる。接触形成後に
共融に基礎を置くＧｅ−Ａｕ−Ｎｉ接触を 400〔℃〕に
加熱することにより、接触を局部的に溶解させて接触抵
抗を上昇させる。一般にこの接触抵抗が上昇すると共
に、チツプ上のデバイス間の接触抵抗の変化量も上昇す
る。これは接触熱処理部の溶解がチツプを横切つて均一
に生じないからである。従つて共融に基礎を置くＧｅ−
Ａｕ−Ｎｉ接触は接触形成後のプロセスがＧｅ−Ａｕ−
Ｎｉ化合物の接触抵抗を低下させるのでＧａＡｓの接触
抵抗問題に対する解決策にはならない。ガリウムヒ素に
対する信頼性のある接触構造を形成する他の従来の試み
は異なる金属の複数の層を含む。特にこの接触構造は薄
い金層によつて被覆された第１のニツケル層を含み、続
いてＧｅ−Ｎｉ層及びタングステン（Ｗ）層が被覆され
る。アニール処理されたＮｉＧｅ（Ａｕ）Ｗ化合物内の
金の含有量は共融Ｇｅ−Ａｕ−Ｎｉ化合物と比較して少
ない。ＮｉＧｅ（Ａｕ）Ｗ化合物は共融Ｇｅ−Ａｕ−Ｎ
ｉ化合物より一段と熱的に安定しており、増大した接触
抵抗を保持したままである。このタングステンはＡｕの
含有量が低い合金のシート抵抗を低減するために加えら
れる。その結果得られた接触構造はガリウムヒ素インタ
フエースに対して高度の熱的安定性、平滑な形態及び均
質な金属を有する低接触抵抗によつて特徴づけられる。
これらの特性はガリウムヒ素接触構造に対する金属の信
頼性を改善するのに不可欠なものである。しかしながら
この特殊な接触構造がもつ問題はタングステンの融点が
非常に高いということである。従つてガリウムヒ素上に
タングステンを蒸着させることは高性能のガリウムヒ素
デバイスのＶＬＳＩ処理と矛盾してしまう。さらに同一
のニツケル／ゲルマニウム／金の層化された構造上にタ
ングステンを従来のようにスパツタリングすると不十分
な接触抵抗の接触となつてしまう。タングステンを蒸着
するのではなくタングステンをスパツタリングすると接
触構造の目的を損なう。
【０００５】従つて本発明の目的はガリウムヒ素への接
触構造を製造することである。
【０００６】本発明の他の目的は低接触抵抗を有するガ
リウムヒ素への接触構造を製造することである。
【０００７】本発明のさらに他の目的は接触抵抗の変化
量の低いガリウムヒ素への接触構造を製造することであ
る。
【０００８】本発明のさらに他の目的は高信頼性を有す
るガリウムヒ素への接触構造を製造することである。
【０００９】本発明のさらに他の目的は熱的に安定して
いるガリウムヒ素への接触構造を製造することである。
【００１０】本発明のさらに他の目的は高速度デバイス
のＶＬＳＩ処理と両立できるガリウムヒ素への接触構造
を製造することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、酸化ガリウム化合物２６を有し、
ガリウムヒ素と接触する第１の金属合金層２５と、本質
的に金属元素及び酸素からなる第２の層４０とを含み、
第１の金属合金層２５はガリウムヒ素１０及び第２の層
４０間に挿入されるようにする。
【００１２】
【作用】本発明はｎ形ＧａＡｓへの低抵抗の接触構造及
びその製造方法を述べる。この接触構造はＮｉ、Ａｕ、
Ｇｅ及びＮｉの連続層を堆積することによつて形成され
る。その後第５の層がこの４つの層上に堆積される。第
５の層は金属酸化タングステンである。金属酸化タング
ステンは低圧力アルゴンに酸素を加えた雰囲気内におい
てこの４つの層のスタツク上にタングステンをスパツタ
することによつて形成される。その結果得た５つの層の
スタツクは迅速熱アニール（ＲＴＡ）プロセスにおいて
アニール処理される。ＲＴＡプロセスは 600〔℃〕で５
秒間当該スタツクを加熱する。その結果得られた構造は
その中に分散されたＡｕＧａ化合物を少量有する金属間
ＮｉＧｅ化合物からなり、金属酸化タングステンフイル
ムによつて被覆される。金属酸化タングステンフイルム
からの酸素はゲツタリング機構として振る舞うことによ
り、ＲＴＡプロセス中にＧａＡｓ格子構造内にガリウム
の空格子点を生成する。この酸素は金属タングステン層
及びＮｉＧｅ熱処理部間、特にその熱処理部内のタング
ステン層側にガリウムをもつ化合物を形成する。この接
触熱処理部のシート抵抗が低いのは金属酸化タングステ
ンフイルムの厚さがゲツタリングプロセスに酸素を与え
るのに必要な厚さよりも実質的に厚いからである。ｎ形
ＧａＡｓへの接触抵抗が低いのは酸素が同様の方法によ
り金に対して作用してＧａＡｓ内に一段と多くのガリウ
ムの空格子点を生成するからである。これらの空格子点
が接触熱処理部よつて供給されたｎ形ドーパント（Ｇ
ｅ）により充填されることにより、一段と良好なオーム
接触を生成する。この接触構造に信頼性があるのは当該
接触内の金の含有量が低く、かつニツケルがガリウムを
安定化させるからであり、このガリウムはＧａＡｓ格子
内のガリウムの空格子点を充填するのに用いられない。
【００１３】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【００１４】図１は本発明の接触構造を示す。ガリウム
ウムヒ素基板１０はドナーがドープされた不純物領域２
０を有する。ドナーがドープされた不純物領域２０への
接触は５つの層からなる構造が堆積されてなされる。そ
の第１の層３２はニツケル層である。第２層３４は金層
である。第３の層３６はゲルマニウム層である。第４の
層３８はニツケル層である。第５の層４０はガリウムヒ
素及び接触金属処理間の接触抵抗に極めて重要なもので
ある。第５の層４０は純粋なタングステンフイルムでは
なく金属酸化タングステンである。この５つの層が個別
に堆積されると、接触構造は熱アニール処理される。こ
のアニール処理により金属酸化タングステンフイルム４
０によつて覆われた金属合金２５（図５）が形成され
る。その後アルミニウム配線４２がこの接触構造上に堆
積されることにより、以下図５について説明するように
ＧａＡｓデバイスを他のデバイスに相互接続させる。
【００１５】図２は接触構造の深さ（Ｘ）における本発
明の場合の理論的なエネルギー帯域構造を示す。ＧａＡ
ｓの格子におけるフエルミ準位（Ｅｌ）は熱平衡状態に
ある金属合金及びＧａＡｓ間のインタフエースにおいて
ＧａＡｓと接触する金属合金のフエルミ準位とエネルギ
ー（電子ボルト）において等しい。 Phi（φ）は金属合
金及びＧａＡｓ間のインタフエースにおける障壁の高さ
である。伝導帯エネルギーＥｃはフエルミ準位に障壁の
高さを加えたたものに等しい。金属合金及びＧａＡｓ間
のインタフエースから離れているＧａＡｓの伝導帯エネ
ルギーはＧａＡｓにおけるバルク伝導帯エネルギーのエ
ネルギーと等しい。またＮ++領域内を高濃度にドープす
るとＧａＡｓは縮退し、フエルミ準位はＮ++領域内の伝
導帯を越える。ＧａＡｓにおいて伝導帯エネルギーＥｃ
からＧａＡｓの平衡帯エネルギーＥｖを引いたものは常
に一定でなければならない。その結果平衡帯エネルギー
はＧａＡｓの深さについて伝導帯エネルギーに従う。図
２は上述の拘束のために伝導帯エネルギーのレベルと平
衡帯エネルギーのレベルが金属合金及びＧａＡｓ間のイ
ンタフエースの近くにおいていかに上昇曲線を描いてい
るかを示す。エネルギー帯域のこの曲がりがエネルギー
壁５０を生成し、このエネルギー壁は深さ方向（Ｘ）に
おいて十分薄いので電子は符号５２で示すようにこのエ
ネルギー壁を通り抜けることができるが、これとは対照
的に電子は十分なエネルギーを得て符号５４で示すよう
にエネルギー壁を越えることができる。図２は電子がエ
ネルギー帯域を通り抜けた結果である理論的な電流密度
Ｊｔを示す。電子が通り抜けた結果であるこの電流密度
はＧａＡｓにおけるドナーのドーピング濃度Ｎｄの平方
根に従つて指数的に増加する。
【００１６】接触熱処理部及びｎ形ＧａＡｓ間に電子が
通るトンネルを生成するためにガリウムの空格子点がＧ
ａＡｓ格子構造内に生成されてｎ形のドナー元素により
充填されなければならない。ＧａＡｓ格子構造内の空格
子点はＧａＡｓ半導体上の金をアニールすることによつ
て生成される。この空格子点は例えばゲルマニウムのよ
うなｎ形のドーパント元素（
【００１７】
【外字１】 −
【００１８】
【外字２】 のＧａＡｓ格子構造について）の存在において金及びＧ
ａＡｓをアニールすることによつて充填される。さらに
金／ゲルマニウム／ＧａＡｓの反応はニツケルからなる
第１の層を用いることによつて一段と良好に制御され、
このニツケル層の厚さは約50〔Å〕である。第１のニツ
ケル層はＧａＡｓの表面に現れる自然酸化物に浸透する
ことによつてＡｕ−Ｇａ反応を容易にさせる。金層の厚
さは約60〔Å〕である。約 275〔Å〕の厚さのゲルマニ
ウム層はこの金層を覆い、その後約125〔Å〕の厚さの
第２のニツケル層によつて覆われる。第２のニツケル層
はＧｅの原子と反応することによつて得られる接触に対
して熱安定性を与えるように作用し、このＧｅ原子はＧ
ａＡｓ内に拡散しない。この金属間ＮｉＧｅ化合物の融
点は摂氏約 750〔℃〕であり、次のいかなる処理温度を
も越える温度である。最後に薄い金層がゲルマニウム層
上ではなくゲルマニウム層の下に配設されることによ
り、ＧａＡｓ格子からのガリウムのゲツタリングを改善
する。
【００１９】接触構造の第１のニツケル層の厚さは約０
〜50〔Å〕である。金層の厚さは約40〜60〔Å〕であ
る。第２のニツケル層とゲルマニウム層とを組み合わせ
たものの厚さはＮｉＧｅ化合物を形成するように調節さ
れる。この２つの層を堆積すると、この化合した分離層
の厚さは厚さ 275〔Å〕のＧｅと厚さ 125〔Å〕のＮｉ
で 400〔Å〕となる。ＮｉＧｅの全体の厚さはＧｅの厚
さとＮｉの厚さとの比がぼぼ 2.2対１のままである限り
かなり厚くなるか又はかなり薄くなる。Ｎｉ／Ａｕ／Ｇ
ｅ／Ｎｉ層を堆積した後、次にこれらの層は第５の層を
被覆されてアニール処理される。このアニール処理ステ
ツプは迅速熱アニール（ＲＴＡ）プロセスによつて実行
される。ＲＴＡプロセスは毎秒ほぼ 100〔℃〕でアニー
ル温度をランプアツプする。この加熱はアルゴン雰囲気
内において石英水銀灯バンクによつてなされる。このプ
ロセスのための器具は周知であり、商業的に利用できる
ものである。このアニール処理は 600〔℃〕の温度でほ
ぼ５秒ないし30秒間なされる。適当なアニール処理は異
なる時間期間に異なる温度で達成され得る。特に 275
〔Å〕の厚さのＧｅと 125〔Å〕の厚さのＮｉとを加え
た好適なものとは異なる厚さのＮｉＧｅ層は一段と長時
間のアニール処理時間を必要とする一段と厚いフイルム
の場合アニール条件の調整が必要となる。
【００２０】Ｎｉ／Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ層を被覆する第５
の層は本発明には特に重要である。これはこの第５の層
がＧａＡｓ格子から金に対する補足物としてガリウムを
ゲツタするのを支援するからであり、金はすでに金属合
金内に存在している。金はゲツタ因子として有用である
が、接触構造内の多量の金（例えば共融に基礎を置く接
触）は接触の信頼性を低下させる。さらに本発明の接触
熱処理部に最小量以上の金を付加してもＧａＡｓ格子か
らのガリウムのゲツタリングはほとんど増加しない。第
５の層が重要であるのは、この第５の層は好ましくない
酸化物を生成せずにこの接触熱処理部に酸素を付加する
からである。この接触熱処理部に酸素を付加することが
重要であるのは、酸素は接触構造がアニール処理される
ときＧａＡｓ格子からガリウムをゲツタする点において
は金と同様であるが、熱応力の下では当該接触構造を劣
化させないという点において金と異なるからである。酸
素はガリウムをゲツタし、さらにガリウムは金によつて
ゲツタされる。従つてＧａＡｓ格子内に空格子点が一段
と多く生成され、これによりＧａＡｓ格子を一段とドー
ピングするようにしてＧａＡｓに対する接触抵抗を低下
させる。
【００２１】第５の層は反応的にスパツタされた金属酸
化タングステンフイルムである。この第５の層はＷx Ｏ
であり、ここでｘは好適には４だが約 2.5及び９の間で
ある。タングステンは共に酸素によつて安定化されてい
るベータタングステン（Ａ−１５構造）とアモルフアス
相のタングステンとの混合物である。このタングステン
フイルムは不活性ガスと酸素との混合物を有する雰囲気
内においてＮｉ／Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ層上に反応的にスパ
ツタされる。一般的に不活性ガスはアルゴンであるがキ
セノン、クリプトン又はネオンでもよい。酸素は制御さ
れた方法によりアルゴンと混合される。この酸素はスパ
ツタされたタングステンと反応して金属酸化タングステ
ン（Ｗx Ｏ）フイルムを形成する。純粋なタングステン
をスパツタすることは周知のプロセスであり、室温で実
行される。その結果このスパツタリング技術は高性能の
ＧａＡｓデバイス製造に良く適している。スパツタされ
たタングステンに付加された酸素量は十分少ないので当
該フイルムのシート抵抗は低いが、接触抵抗を低下させ
るには十分高い。図３は酸素をＧａＡｓ接触構造のタン
グステンからなる第５の層に加えたときの効果（接触抵
抗における）を示す。
【００２２】図３は異なる接触構造の場合におけるアニ
ール温度の関数としてのｎ形ＧａＡｓ領域に対する平均
的な接触抵抗を曲線で示す。曲線Ａはアルゴンだけの雰
囲気においてスパツタされたタングステンについての接
触抵抗を表す。曲線Ｂはアルゴンに酸素を加えた雰囲気
においてスパツタされたタングステンについての接触抵
抗を表す。曲線Ａ及びＢを比較すると、最小の接触抵抗
の平均は１／３だけ低下する（0.45〔Ω−mm〕から0.15
〔Ω−mm〕に）だけではなく、接触抵抗におけるデータ
スプレツドも実質的に低下することを示す。このような
改善はＶＬＳＩＧａＡｓに適用する場合重要である。こ
のことは接触抵抗の低下がデバイス及びそれに関連した
回路要素の動作速度を増加させる。さらに多くの回路は
クローズデバイスパラメータトラツキング（close devi
ce parameter tracking ）に依存して正確な信号を発生
する。接触抵抗のスプレツドを低下させることにより、
デバイスパラメータトラツキングが改善されるので適正
な電気信号を発生することができる。
【００２３】堆積された金属酸化タングステンフイルム
の厚さは約 500〔Å〕ないし1000〔Å〕である。当該フ
イルムの厚さは当該接触構造のシート抵抗を制御する。
図４は水晶基板上の1000〔Å〕の厚さのフイルムに対す
るスパツタプロセスの際の酸素（Ｏ2 ）分圧の関数とし
てのＷx Ｏのシート抵抗を示す。図３の曲線Ｂにおいて
用いられた酸素の分圧は１E-３（１×10-3）トルのアル
ゴンにおいて 1.5E-4（ 1.5×10-4）であつた。酸素と
アルゴンガスとの比率は異なるスパツタリング技術又は
堆積形状が用いられたとき変化する。しかしながらアル
ゴンの分圧に対して酸素の分圧を調整することにより、
1000〔Å〕の厚さのフイルムの場合単位面積当たり約50
〔Ω〕ないし 175〔Ω〕、好適には 135〔Ω〕のシート
抵抗をもつＷx Ｏを生成して、当該タングステン層内に
適正な酸素レベルを生じさせる。金属酸化タングステン
のシート抵抗を制御することは個々の堆積システムの物
理的分析から正確な酸素の流れを決定するよりもＷx Ｏ
フイルムを形成するには一段と容易かつ一段と正確な方
法である。金属酸化タングステン層がＮｉ／Ａｕ／Ｇｅ
／Ｎｉ層上に堆積されるとこの５つの層をもつ構造はＲ
ＴＡプロセスを受ける。
【００２４】図５はアニール処理された後の接触構造を
示す。アニール処理された第１の層２５はその中に少量
のＡｕＧａを有するＮｉＧｅからなる。ＮｉＧｅ層内の
ＡｕＧａの量はアニール処理された共融に基礎を置くＡ
ｕ−Ｇｅ−Ｎｉ接触において見つけられるＡｕＧａの１
〔％〕以下である。第２の層は金属酸化タングステン層
４０であり、この金属酸化タングステン層４０はその一
段と低い部分２７（第１の層２５に隣接している）内の
酸素を減損させる。酸素を減損させる金属酸化タングス
テン層４０の一段と低い部分２７の厚さは約50〜 100
〔Å〕である。金属酸化タングステン層４０から外部拡
散された酸素はＧａと反応して第１のアニール層２５内
に薄い不連続のＧａ2 Ｏ3 層２６を生成する。このＧａ
2 Ｏ3 化合物はＧａＡｓの表面から 300〔Å〕という近
いところに見つけることができる。さらに第１のアニー
ル層２５はＧａＡｓ基板に浸透する。ＧａＡｓの表面か
らの浸透範囲は 500〔Å〕以下である。その後アルミニ
ユウム合金配線熱処理部４２が従来の方法によりこのア
ニール処理された接触構造上に堆積される。
【００２５】金属酸化タングステンフイルムを生成する
プロセスは幾つかの異なる方法により達成され得る。例
えばＷＦ6 、Ｏ2 及びＨ2 の混合物に発生した 13.56
〔ＭＨｚ〕のプラズをもつプラズマ強化化学気相成長法
（ＰＥＣＶＤ）システムにより実行され得る。さらに金
属酸化タングステンフイルムは全体に亘つて均一組成で
ある必要はない。重要なことはＷx Ｏフイルムの一段と
低い部分２７に十分酸素が存在するようにして酸化ガリ
ウムの化合物を形成することにより接触抵抗を低減する
ようにすることである。当該フイルムの一段と低い部分
２７の上方の金属酸化タングステンフイルムの化合物内
にはほとんど酸素をもつことができない。すなわち純粋
なタングステンはＷx Ｏの一段と低い部分の上方の材料
であり、接触抵抗は効果的に低減される。
【００２６】熱処理部内に酸素を加えることがガリウム
のゲツタリングを促進させるという事実を図６〜図８に
示す。図６はアニール処理後の金属酸化タングステンの
第５の層を有する接触構造のオージエ分析である。図７
は第５の層としてスパツタされたタングステンだけを有
する接触構造のオージエ分析である。なお、図６及び図
７において、縦軸のＡ．Ｃ．（％）は、各元素の含有量
を原子濃度（Ａｔｏｍｉｃ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏ
ｎ）の割合（％）で示してあり、横軸は、接触構造内の
深さ即ち縦方向の位置をスパツタ時間（分）で示してい
る。これは、接触構造における縦方向の位置がスパツタ
付着物質の厚さに対応しており、そして、スパツタ付着
物質の厚さがスパツタ速度を一定にしてスパツタ時間に
対応しているからである。従つて、横軸のスパツタ時間
に対応する厚さに相当した接触構造における縦方向の位
置（接触構造の表面を起点として）に各元素が存在して
いることが示されている。最後に図８は第５の層内の酸
素を他の元素に代えたときの効果を示す。図６はアルゴ
ンに酸素を加えた雰囲気においてスパツタされたＷx Ｏ
金属合金の酸素含有量が約25〔％〕であることを示す
が、図７はアルゴンだけの雰囲気においてスパツタされ
たＷ金属合金の酸素含有量が１〔％〕以下であることを
示す。Ｗx Ｏ層内の増加した酸素含有量を予期できる。
しかしながらまた図６は金属合金及び半導体のインタフ
エースの近くにおいて酸素の最高点とガリウムの最高点
が一致することを示す。このことはガリウム−酸素化合
物は金属合金及び半導体のインタフエースの近くに形成
されることを示している。すなわちガリウムはＷx Ｏフ
イルムから外部拡散され、Ｇａ2 ０3 化合物を形成する
酸素によつてＧａＡｓ格子構造からゲツタされる。Ｗx
Ｏフイルムのシート抵抗が酸素の外部拡散による影響を
受けないのは厚さが約50〜 100〔Å〕と薄いのでアニー
ル中に酸素が減損するだけだからである。図７は接触構
造内にほとんど酸素がないときガリウムはほとんど外部
拡散しないことを示している。従つて酸素はガリウムの
外部拡散を増大させる元素である。酸素を加えた結果と
して生ずるガリウムの外部拡散及び接触抵抗へのその効
果は予期した効果ではない。さらに図８は第５の層とし
て窒化タングステン（Ｗx Ｎ）化合物を用いたときとＷ
x Ｏを用いたときとを比較した場合のアニール温度の関
数としての分離接触構造の接触抵抗を示す。またＷx Ｏ
層は第５の層として窒化タングステンを用いる合金と比
較した場合接触抵抗は低い。窒素はアニール温度にもか
かわらず酸素と同じようにガリウムと反応せず、窒化タ
ングステン構造の接触抵抗は金属酸化タングステン構造
のレベルまで低減されない。従つて窒素はＧａＡｓ格子
からＧａをゲツタせず、接触構造内において酸素の代わ
りにはならない。
【００２７】ＧａＡｓに対する接触構造において酸素を
窒素と交換することはできないが、接触構造内の他の元
素を交換することはできる。特にシリコン（Ｓｉ）をゲ
ルマニウムと置き換えることができる。この場合Ｎｉ−
Ｓｉ−Ａｕ−Ｎｉ金属積層を準備し、その上にＷx Ｏが
堆積される。この５つの層のスタツクがアニール処理さ
れると、酸素により外部拡散されたガリウムによつて空
になつたままの格子点をこのシリコンが占有する。また
パラジウム（Ｐｄ）をニツケル層と置き換えることがで
きる。パラジウムはＧａＡｓの表面上の自然酸化物に浸
透し、ゲルマニウム又はシリコンをもつ化合物内におい
ては熱的に安定している。最後に熱処理部システムにお
いて酸化ニツケルは金属酸化タングステンに代わつて酸
素の源とすることができる。ニツケルは低抵抗であり、
適正な酸化化合物をを形成して４つの層のスタツク上に
スパツタされる。酸化ニツケルが接触構造内の酸素の源
であるとき、ゲルマニウム（又は場合次第でシリコン）
を酸化ニツケル層から分離するニツケル層の厚さを低減
することができる。上述のように層の種類を変更すると
きは、アニール温度と同様にこれらの層の厚さを変更し
なければならない。しかしながらこのような変更は当業
者には周知のことである。
【００２８】上述の通り本発明をその最適な実施例に基
づいて図示、説明したが、本発明の精神及び範囲から脱
することなく詳細構成について種々の変更を加えてもよ
い。
【００２９】
【発明の効果】上述のように本発明によればｎ形ＧａＡ
ｓ基板上にＮｉ、Ａｕ、Ｇｅ及びＮｉの連続層を堆積
し、この４つの層からなる連続層上に金属酸化タングス
テン層を堆積することによつて得られた接触構造をＲＴ
Ａプロセスによりアニール処理する。このようにして得
られた接触構造はＡｕＧａ化合物を含む金属間ＮｉＧｅ
化合物からなり、酸化金属タングステンフイルムによつ
て被覆される。このような接触構造が得られたことによ
り、ｎ形ＧａＡｓ基板の利点を十分利用できるように当
該ｎ形ＧａＡｓ基板に接触することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はＲＴＡプロセスステツプの前の本発明の
接触構造を示す断面図である。
【図２】図２は本発明のエネルギー帯域関係を示す略線
図である。
【図３】図３はアニール温度の関数としての本発明の接
触抵抗を示すグラフである。
【図４】図４は酸素分圧の関数としての本発明の接触抵
抗を示すグラフである。
【図５】図５はＲＴＡプロセスステツプ後の本発明の接
触構造を示す断面図である。
【図６】図６はスパツタ時間の関数としての本発明にお
けるガリウム及び酸素の含有量を示すグラフである。
【図７】図７はスパツタ時間の関数としての従来の接触
構造におけるガリウム及び酸素の含有量を示すグラフで
ある。
【図８】図８はタングステン合金をゲツタリングしない
場合と比較したときのアニール温度の関数としての本発
明の接触抵抗を示すグラフである。
【符号の説明】
１０……ガリウムヒ素基板、２０……不純物領域、２５
……第１のアニール処理層、２６……Ｇａ2 Ｏ3 層、２
７……金属酸化タングステン層の一段と低い部分、３２
……ニツケル層、３４……金層、３６……ゲルマニウム
層、３８……第２のニツケル層、４０……金属酸化タン
グステン、４２……アルミニウム合金配線熱処理部、５
０……エネルギー壁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ナフタリ・エリアフ・ルステイグ アメリカ合衆国、ニユーヨーク州10520、 クロントン−オン−ハドソン、ヘイステイ ングス・アベニユー 53番地 (72)発明者 ロバート・ジエラルド・スチヤド アメリカ合衆国、ニユーヨーク州10598、 ヨークタウン・ハイツ、フイツキス・コー ト 164番地

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】酸化ガリウム化合物を有し、ガリウムヒ素
    と接触する第１の金属合金層と、 本質的に金属元素及び酸素からなる第２の層とを含み、 上記第１の金属合金層は上記ガリウムヒ素及び上記第２
    の層間に挿入されることを特徴とするガリウムヒ素への
    接触構造。
  2. 【請求項２】上記金属元素はタングステン又はニツケル
    からなるグループから選択されることを特徴とする請求
    項１に記載のガリウムヒ素への接触構造。
  3. 【請求項３】本質的に酸化ガリウム化合物からなる第１
    の層と、 本質的に金属元素及び酸素からなる第２の層と、 ニツケル、ゲルマニウム及び金を含む第３の層とを含
    み、 上記第１の層は上記第２の層及び第３の層間に挿入さ
    れ、かつ上記第３の層は上記ガリウムヒ素と接触するよ
    うになされていることを特徴とするガリウムヒ素への接
    触構造。
  4. 【請求項４】上記金属元素はニツケル及びタングステン
    からなるグループから選択されることを特徴とする請求
    項３に記載のガリウムヒ素への接触構造。
  5. 【請求項５】ＧａＡｓへの接触構造を製造する方法にお
    いて、 ニツケルを含む第１の層を上記ＧａＡｓ上に堆積するス
    テツプと、 金を含む第２の層を上記第１の層上に堆積するステツプ
    と、 ゲルマニウムを含む第３の層を上記第２の層上に堆積す
    るステツプと、 ニツケルを含む第４の層を上記第３の層上に堆積するス
    ツテプと、 金属酸化タングステンを含む第５の層を上記第４の層上
    に堆積するステツプと、 上記堆積された層をアニール処理することにより、上記
    ＧａＡｓ及び上記金属酸化タングステン層間に挿入され
    た多重金属化合物を形成するステツプとを含み、 上記多重金属化合物は酸化ガリウム化合物を含むように
    なされていることを特徴とするＧａＡｓへの接触構造製
    造方法。
  6. 【請求項６】ＧａＡｓへの接触構造を製造する方法にお
    いて、 上記第１の層の厚さは約０〔Å〕ないし50〔Å〕であ
    り、 上記第２の層の厚さは約40〔Å〕ないし60〔Å〕であ
    り、 上記第３の層及び第４の層の結合された厚さは少なくと
    も約 400〔Å〕であり、かつ上記第３の層の厚さは上記
    第４の層の厚さの 2.2倍であることを特徴とするＧａＡ
    ｓへの接触構造の製造方法。
  7. 【請求項７】上記第５の層の上記第４の層上への堆積は
    上記第４の層上へのタングステンのスパツタリングを含
    み、上記スパツタリングは本質的に不活性ガス及び酸素
    からなる雰囲気内において生ずることを特徴とする請求
    項６に記載のＧａＡｓへの接触構造の製造方法。
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