JPS5848402A - 酸化物半導体素子の電極形成方法 - Google Patents

酸化物半導体素子の電極形成方法

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JPS5848402A
JPS5848402A JP56145421A JP14542181A JPS5848402A JP S5848402 A JPS5848402 A JP S5848402A JP 56145421 A JP56145421 A JP 56145421A JP 14542181 A JP14542181 A JP 14542181A JP S5848402 A JPS5848402 A JP S5848402A
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electrode
oxide semiconductor
semiconductor element
ion
electrodes
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西岡 道博
隆明 伊藤
古川 雅啓
小寺 和佳
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Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
Mitsubishi Industries Cement Co Ltd
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Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
Mitsubishi Industries Cement Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、酸化物半導体素子へのオーム性電極形成方法
の改良に関し付着力、耐電圧性、耐熱性に優れた電極の
形成方法に関する。− 従来、酸化物半導体素子にオーム性電極を取り付ける方
法としては、In−Ga合金を付着させる方法、無電解
メッキによってMlを付着させる方法、真空蒸着や金属
溶射法によりOu、ム1tznllを付着させる方法、
オーミンクなAgペーストを焼付は6方、法などが用い
られてきた。しかし、In−Ga 合、金は、良好なオ
ーム性接触は得られるものの合金の融点が低く、耐熱性
に問題があり1.実用には不向きであった。また無電解
メッキによるM1電極は、オーム性接触を得るためには
数100℃での熱処理を必要とするとともに、湿式法で
あるため、酸化物半導体素子のマイクロクラックにMl
が浸透して耐電圧性を下げるとともに、化学魁理によっ
て素地に付着浸透した残留イオンが寿命特性を劣化させ
る要因となっていた。さらにN1の無電解メッキを行う
場合には、処理液、メッキ液の管理に細心の注意を要す
るとともに、これら処理液、メッキ液および洗浄水を廃
棄する場合には厳重な公害処理を必要としていた。また
真空蒸着や金属溶射法によるOu、Al、Zn等の電極
は、酸化物半導体素子への付着力が弱く実用上問題があ
った。またオーミンクなAgペーストを焼付けて形成し
た電極は、使用中ムgのマイグレーションが起り実用上
問題があった。
本発明は、上記従来の欠点を解決し、オーム性 −に優
れ、かつ付着力が強く、耐電圧性、耐熱性ともに優れた
オーム性□電極の形成方法を提供するこ 1とを目的と
したものである。
すなわち、本発明の要旨とするところは、イオンブレー
ティング法により、減圧された不活性ガスのプラズマ放
電中で、Ou、 Al、 Ni、 Zn、 an。
Orもしくはそれらの合金を蒸発させ、該金属蒸気を酸
化物半導体素子の表面に付着することを特徴とすt酸化
物半導体素子の電極形成方法にある。
特に、本発明を、正特性磁器半導体であるチタン酸バリ
ウム系半導体に用いた場合、耐電圧排を大幅に鵠良でき
、その効果は著しいものがある。
次に本発明を詳述する。
第1図(a)、(b)は本発明に使用するイオンブレー
ティング装置の一例を示す。第1図(a)は直流二極放
電掴イオンブレーティング装置の基本的な概略図、第1
図(b)は高周波イオンブレーティング装置の基本的な
概略図である。第1図において、1は真空容器、2は真
空排気管、3は不活性ガス供給管14は電極材料からな
る蒸発源、5は蒸発用ヒータの加熱用電源、6は被処理
物である酸化物半導体′素子、6aは被処理物の保持台
、7は直流電源、8は高周波電源、9はマツチングボッ
クス、1゛0は高周波用アンテナである。
基本的な操作手順としては、まず真空容器1内を真空排
気管2を通じてio  Torr程度の高真空に排気し
た後、Ar等の不活性ガスを不活性ガス供給管6を通じ
て導入し、所定のガス圧に調整する。次いで、直流二極
放電型イオンブレーティングの場合には、直流電源7に
高電圧を印加することによってプラズマ放電を生ぜしめ
、一方高周波イオンブレーティングの場合には、高周波
電源8により高周波用アンテナ10を通じて高周波を印
加し、プラズマ放電を発生せしめる。直流電源7は、直
流二極放電型イオンブレーティングの場合には、プラ・
ズ(イ・を発生させると同時にプラズマ中の正イオンを
加速するための高圧電源であるが、高周波イオンブレー
ティングの場合には、プラグ・マは高周波によって発生
させるため、直流電源7は、プラズマ中に存在する正イ
オンを加速すること・を主目的としたものであり、各々
目的が異なる。
次に加熱用電源5により′蒸発源4を加熱し、電極材料
を蒸発せしめる。加熱方式としては、この抵抗加熱方式
の他に、電子ビーム加熱方式、高周波加熱方式等があり
、いずれを用いることも可能である。蒸発源より蒸発し
た粒子はプラズマ中でイオン化され、数10〜数に’e
V のエネールギーを持ち、それが酸化物半導体素子6
に衝突し、そのエネルギーを失って表面に付着し皮膜を
形成する。
形成された皮膜の素子表面への付着力は、イオンの持つ
エネルギーに依□存すると言われ′てお′す、その持つ
エネルギーが高い種付着力は強く′なる。
一般に真空蒸着の場合、粒子の持つエネルギーはi o
”V 以下、スパッタリングの場谷は1O−eV程度、
イオンブレーティングの場合は、・条件゛に゛よって異
なるが、上述のように数10〜数に@Y“と言われ゛て
おり、−この故に、イオンブレーティング法を用いた場
合、皮膜の素子表面への付着力は非常に強くなる。また
、イオンブレーティング法を用いた場合、蒸発粒子が前
述のように高いエネルギーを持っているため、形成され
た皮膜は緻密であり、よって、電極として用いた場合、
電極を通じて流れる電流の密度は均一となり安定性が増
加する◇また、イオンブレーティング方式は乾式法であ
るため、無電解メッキ法等の湿式法の場合のように、化
学処理による残留イオンが付着する危険性もなく、また
、マイクロクラックからの電極材料の浸透もないため、
耐電圧性が損なわれることもなく、電極として安定して
いる。さらには、無電解メッキによるN1の場合のよう
に、オーム性にするための熱処理も必要でなぐ1、また
無公害であるため公害処理設備も必要でなく、電極付け
の工程が非常に簡単で簡略化できる。イオンプレーディ
ングを行う場合、不活性ガスの圧力については、ガス圧
が高くなると蒸発粒子の平均自由行程が短くなるため酸
化物半導体素子に付着するまでに失うエネルギーが大き
く、よって、皮膜の素子に対する付着力が小さくなり、
また、ガス圧が極端に低くなるとプラズマ放電の維持が
困難となるため、不−2−5 活性ガスの圧力については、10〜10  T6rrで
あることが望ましい。
なお、第1図(a)、(b)に示した装置は、イオンブ
レーティング装置の基本的なものであり、イオン化効率
を上げるために、蒸発源と基板間に複数個の補助電極を
設け、これに直流もしくは高周波電界を印加しても何ら
さしつかえない。また、酸化物半導体素子を加熱してお
くためのヒータを取り付けることも可能であり、また1
、酸化物半導体素子を保持する保持台の代わりにバレル
等を用しすることも可能である0 また、本発明により形成されたOu、 Al、 Ni。
Zn、Sn、Orもしくはそれらの合金からなるオーム
性電極の上にAu、 Pt、 Ag、 Ou’、ムl、
 Ni、 Zn。
9n、Or等の皮膜を形成して二層の電極構造とするこ
とも可能である。二層の電極構造とすること′□′□− によって、電極面内の抵抗値を小さくし、大電流を流す
ことが可能になるととも゛に、−触性もしくは半田付は
性を向上させることが可能である。第2図に二層の電極
構造とした場合の概略図を示す。
第2図において11は酸化物半導体素子、12はオーム
性電極、18は二層目の電極を示す。
二層目の電極は、スクリーン印刷、金属溶射、電気メッ
キ、無電解メッキ1、真空蒸着、イオンブレーティング
等の方法で形成することができる。
このように二層目の電極形成方法として種々の方式が使
用可能なのは、あらかじめイオンブレーティング法によ
って、緻密で、付着力の強いオーム性電極が酸化物半導
体素子の表面に形成されているので、二層目の電極皮膜
については、湿式メッキを用いても残留イオンの悪影響
は無視することができ、また、オーム性電極と二層目の
電極皮膜との付着力についても金属同志の付着であるた
め熱膨張率の差も小さいため、それほど大きな付着力を
要しないことによる。
以上の如く、イオンブレーティング法により、酸化物半
導体素子上に形成されたOu、ムl、 Ni。
Zn、8n、Orもしくはそれらの合金からなる皮膜は
、電極として良好なオーム性接触を示すとともに、酸化
物半導体素子への付着力が強いため、湯度サイクルテス
トによる置物の剥離もしく&j大電流を流した場合に生
ずる電極の剥離損傷等が起こることもなく、酸化物半導
体素子のオーム性電極として十分特性を満足し、また、
電極形成方法も神声に簡略化されるためその工業的価値
は極めて高いものである。
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発
明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定される
ものではない。    4実施例1゜ 酸化物半導体どして、直径20■で厚み力(2−のチタ
ン酸バリウム系半導体を用い、イオンブーティング法に
より各−の金属も、シ<は合金を付着させた。まずチタ
ン酸雫)(リウム系半導体を容器内に保持し、10  
Torrの4高真空に排気後、不活性ガスとしてArを
用いガス圧を第1表に示すような圧力に調整した。惨い
で直流二極放電、、式の場合には、高圧直流電源よりI
KVを印加し。プラズマ放電を発生させた。一方高周波
方式の場合には、高周波電源より300Wの高周波を印
加し、プラズマ放電を発生させた。なお、高周波方式の
場合に、イオン加速用の直流電圧としては、600vを
印加した0次いで、電子ビーム加熱方式により、−発源
から、第1表に掲げるような各種金属もしくは合金を蒸
発させ、酸化物半導体素子−両面に付着させ、電極を形
成した。各々の試料についてオーム性を確認するために
、直流電圧を0.1′〜2vの間で変化させ電圧電流特
性を測定した。その結果、全ての試料について良好なオ
ーム性が確認された0また、第1表に、得られた試料の
25℃での抵抗値R を示す。試料番号1〜14は本発明の実施例を示す。試
料番号15は工n−Ga合金をチタン酸バリ−ラム系半
導体素子の表面にこすり付けて電極を形成した場合の比
較例、試料番号16はチタン酸バリウム系半導体素子に
無電解メッキによってN1電極を形成し、400℃で熱
処理をした場合の比較例を示す。
第1表から明かなように、本発明&三よる電極は付着強
度が非常に高く、酸化物半導体素子のオーム性電極とし
て優れていることが゛わかる。本実施例の試料に、二層
目の電極としてスクリーン印刷法によりムgペーストを
塗布し60′0″Cで焼付けて二層電極構造とし1分間
隔で交流電圧を印加し、瞬時的に20ムの電流を20万
回通電した。その結果、電極の損傷もなく、また抵抗値
の変化もほとんと無く極めて安定した特性を示した。
第1表 11F:高周波イオ、ンブレーティングDO:、直fi
二極放電型イ、オンプ2し1−ティングを10回繰り返
したところ、電極の−“離、損傷i全く紹めらii・つ
た0″ また第3図は、チタン酸バ°す□つ′J−系半導体−子
Iは本発!に+6電−をi成した場合、−GまN1の無
電解メッキにより電極を形成した場合の特性試料は比較
例に比べ耐電圧性が高く信頼性?面でも非常に優れてい
ることがわかる。最近、正特性電極を用いk 轡W 、
’ N xの無電解し→゛にょ2る電るチタン酸バリウ
ム系半導体についてのみ示したが、本発明はこれに限ら
ず、たとえば、一般的な負特性のサーミスタにも使彎で
き、またZnO、i%、N〜ノ ア8203系等の電圧非直線抵抗体等の酸化物半導体に
も同様に使用可能である。電圧非直線抵抗体の場合、材
料自身が非直線性をもつ場合には、電極としてはオーム
性士あることが望ましく6、また、耐パルス性に優れた
電極が望マ′している。従来、電圧非直線抵抗体のオー
ミック電極としては、オーミックAgの焼付、zn等の
溶射等による“電極が用いられているが、オーミックA
gの場合にはマイグレーションが問題となり、また溶射
の場合には付着力が数197cd程度しかないため剥離
が問題となるとともに、高いサージパルスが印加された
場合電極の損傷が問題となっていた。本発明の方法によ
る一電極を電圧非直線抵抗体に用い°だ場合には、マイ
グレーションめ心配もなくζまた付着力が強くかつ電極
が緻密であるため、′高いサージパルスに対しても十分
耐えることができ、その工業め価値は極め□て高□いも
のである。
4、図面の簡単な説明          mt’゛図
(a)は直流二極放電型イオ゛ン゛ブレーティング装置
の′基本−的な概略図、”第1図′(b)は高周波イ□
゛オンプレーテイ°ング装置の基本的な概略図を示す。
第2図は二層の電極構造とした場合の素子の概略図を示
す。第3図はチタン酸バリウム系半導体素子のサーミス
タの静特性である交流による電圧電流特性を示したもの
で横軸は交流電圧の実効値v  (v)、縦軸は交流電
流の実効値xr!11.(A)を示rrua し、■は本発明により電極を形成した場合、璽はN1の
無電解メッキにより電極を形成した場合の特性を示す。
1・・・真空容器   2・・・真空排気管   6・
・・不活性ガス供給管   4・・・電極材料からなる
゛ 蒸発源   5・・・蒸発用ヒータの加熱用電源6
・・・被処理物である酸化物半導体素子7・・・直流電
源   8・・・高周波電源   9・・・マツチング
ボックス   10・・・高周波アンテナ   11・
・・酸化物半導体索子   12・・・オーム性電極 
  13・・・二層目のmtm第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)イオンブレーティング法により、減圧された不活
    性ガスのプラズマ放電中で、Ou、ム1. Ni。 Zn、Sn、Orもしくはそれらの合金を蒸鼻させ、該
    金属蒸気を酸化物半導体素子の表面に付着することを特
    徴とする酸化物半導体素子の電極形成方法。
  2. (2)前記酸化物半導体素子がチタン酸バリウム系半導
    体で構成される特許請求の範囲第1項記載の方法。
JP56145421A 1981-09-17 1981-09-17 酸化物半導体素子の電極形成方法 Granted JPS5848402A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01287902A (ja) * 1988-05-13 1989-11-20 Murata Mfg Co Ltd 正特性サーミスタ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS513576A (ja) * 1974-06-27 1976-01-13 Murata Manufacturing Co Sankabutsuhandotaisoshino denkyokukeiseiho
JPS54152145A (en) * 1978-05-22 1979-11-30 Tdk Electronics Co Ltd Method of forming electrode for electronic component
JPS55152161A (en) * 1979-05-12 1980-11-27 Murata Mfg Co Ltd Thermal treatment of copper coating

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