JPS5890773A - 化合物半導体の電極 - Google Patents
化合物半導体の電極Info
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- JPS5890773A JPS5890773A JP57190798A JP19079882A JPS5890773A JP S5890773 A JPS5890773 A JP S5890773A JP 57190798 A JP57190798 A JP 57190798A JP 19079882 A JP19079882 A JP 19079882A JP S5890773 A JPS5890773 A JP S5890773A
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- compound semiconductor
- alloy
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/62—Electrodes ohmically coupled to a semiconductor
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
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体の電極に係シ、特に燐化ガリウム（Ｇ
ａＰ）などの化合物半導体の電極に関する。
ａＰ）などの化合物半導体の電極に関する。
一般に化合物半導体を用いた素子として、発光ダイオー
ド、半導体レーザ或いはガンダイオードなどのマイクロ
波素子などがある。このうち最近最も使用されつつある
ものとして、ＧａＰ結晶或いはＧａＡａＦ結晶を用いた
発光ダイオードで、自動車或いは工業計測器などの表示
、時計の表示などに用いられている。
ド、半導体レーザ或いはガンダイオードなどのマイクロ
波素子などがある。このうち最近最も使用されつつある
ものとして、ＧａＰ結晶或いはＧａＡａＦ結晶を用いた
発光ダイオードで、自動車或いは工業計測器などの表示
、時計の表示などに用いられている。
ところでこの種の発光ダイオードのうちＧａＰ結晶を用
いた発光ダイオードは、例えば第１図に示すように構成
されている。即ちｆｉ Ｉｔ ＧＡＰ基板住υ上にｐ
減ＧａＰ ７Ｉαりを設けてｐ −ａ ＊合住場を構成
したチップの両面に電極（ｌ１ｍ） （１２ｍ）を設け
、ｎ ＩＬ ＧａＰ基板０儒を下にして導電性ペース）
ａ９を介してＴＯ−へラダα４にマウントしたもので
ある。なおＴＯ−ヘッダ（１４には電極域抄出し用端子
（ｌｉｅ）（１２ｃ）が取）出されておシ、ｐ Ｉｔ
ＧａＰ層の電極（１２ｍ）からリード線（１２ｂ）によ
り端子（１２ｃ）に取）付けられている。轟然ながらＩ
Ｉ臘ＧｉＰ基板の電極（ｌｌａ）と端子（１２ｃ）は電
気的に接続されている。
いた発光ダイオードは、例えば第１図に示すように構成
されている。即ちｆｉ Ｉｔ ＧＡＰ基板住υ上にｐ
減ＧａＰ ７Ｉαりを設けてｐ −ａ ＊合住場を構成
したチップの両面に電極（ｌ１ｍ） （１２ｍ）を設け
、ｎ ＩＬ ＧａＰ基板０儒を下にして導電性ペース）
ａ９を介してＴＯ−へラダα４にマウントしたもので
ある。なおＴＯ−ヘッダ（１４には電極域抄出し用端子
（ｌｉｅ）（１２ｃ）が取）出されておシ、ｐ Ｉｔ
ＧａＰ層の電極（１２ｍ）からリード線（１２ｂ）によ
り端子（１２ｃ）に取）付けられている。轟然ながらＩ
Ｉ臘ＧｉＰ基板の電極（ｌｌａ）と端子（１２ｃ）は電
気的に接続されている。
またＴＯ−ヘッダａ◆の両端部に保頭ハウジング（Ｌ・
が、その上端にし／ズαηが取〉付けられている。
が、その上端にし／ズαηが取〉付けられている。
このように構成された（ｂＰ発光ダイオードではオーミ
ック電極をとることが重畳で、電極の良否がそのｔま特
性、安定性又は寿命を左右するものであるため、最近多
くの実験が行われている。例えばｐ ＩＩ ＧａＰ層へ
のオーミッタ電極としては金（ムＵ）を母体としｌ族原
子を数−含んだムＵ−ベリリウム（Ｂｅ）或いは人聾−
亜鉛（ｚｎ）が最適であると考えられている。具体的に
説明すると、Ｉ）ＩＬＧＩＩＰ層上にＡｕ （９９％）
Ｂｅ（１％）或いはムｕ （９８％） Ｚｎ （２
％）の台金を真空蒸着或いはスパッタ法等で０．８％％
−０，５μ溝の厚さに形成し、そしてこの合金層上にＡ
ｕ層を形成して６００Ｃの不活性ガス雰囲気中で１０分
間加熱処理を行う。すると合金層とｐ 臘ＧａＰ層との
間で相互拡散が行われ、オーミック接触が得られる。そ
の抵抗値は１００前後で良好なオーミック接触である。
ック電極をとることが重畳で、電極の良否がそのｔま特
性、安定性又は寿命を左右するものであるため、最近多
くの実験が行われている。例えばｐ ＩＩ ＧａＰ層へ
のオーミッタ電極としては金（ムＵ）を母体としｌ族原
子を数−含んだムＵ−ベリリウム（Ｂｅ）或いは人聾−
亜鉛（ｚｎ）が最適であると考えられている。具体的に
説明すると、Ｉ）ＩＬＧＩＩＰ層上にＡｕ （９９％）
Ｂｅ（１％）或いはムｕ （９８％） Ｚｎ （２
％）の台金を真空蒸着或いはスパッタ法等で０．８％％
−０，５μ溝の厚さに形成し、そしてこの合金層上にＡ
ｕ層を形成して６００Ｃの不活性ガス雰囲気中で１０分
間加熱処理を行う。すると合金層とｐ 臘ＧａＰ層との
間で相互拡散が行われ、オーミック接触が得られる。そ
の抵抗値は１００前後で良好なオーミック接触である。
しかしオーミック接触となる電憧としては優れているが
、第１図に示すような発光ダイオードを得る場合には大
きな欠点が生ずる１即ち電極上に金線からなるリード線
の取）付は新組るボンデングが行えなくなることである
。
、第１図に示すような発光ダイオードを得る場合には大
きな欠点が生ずる１即ち電極上に金線からなるリード線
の取）付は新組るボンデングが行えなくなることである
。
そこでこの発明者等は上記原因について、イオンマイク
ロアナライザ、走査臘電子顕黴鏡等によシ分析した結果
、次のことが判明した。
ロアナライザ、走査臘電子顕黴鏡等によシ分析した結果
、次のことが判明した。
■ 電億表血上ＫＧａ、 Ｐ、 Ｂ・或いはＺｆｌが堆
積している。
積している。
■ 堆積蓋は加熱処理の工程によ如異なシ加熱温度が高
い程或いは処理時間が長い程、その童は大きくなる。
い程或いは処理時間が長い程、その童は大きくなる。
■ 堆積蓋が少ない程ボンデングは容易に行える。
■ 加熱処理温度が低くなる程或いは短かくなる程、接
触抵抗が大きくオーミック接触は不可能となって整流性
なシ、電極としての機能を果さなくなる。
触抵抗が大きくオーミック接触は不可能となって整流性
なシ、電極としての機能を果さなくなる。
以上結果から明らかのように、ボンデング性とオーミッ
ク接触性とは相反するため、上述した電極では両者を満
すことができない。
ク接触性とは相反するため、上述した電極では両者を満
すことができない。
この発明は上述した実験事実Ｋｌｉみなされたもので、
ボンデング性とオーミック接触性に対し十分満足しうる
化合物半導体の電極を提供するものである。
ボンデング性とオーミック接触性に対し十分満足しうる
化合物半導体の電極を提供するものである。
即ちこの発明はｐｔｊｌ化合物半導体上の電極を少なく
とも８層構造とし、例えば第１層目をムｕ −Ｂｅなど
の合金層、第２層目をチタン（ＴＪ）からなる金属層、
＄８層目をλ−などのボンデングし易い金属層にし良化
合物半導体の電極である。
とも８層構造とし、例えば第１層目をムｕ −Ｂｅなど
の合金層、第２層目をチタン（ＴＪ）からなる金属層、
＄８層目をλ−などのボンデングし易い金属層にし良化
合物半導体の電極である。
以下図面を参照してこの発明の詳細な説明する。第２図
はこの発明の一実施例を説明するための図で、ＧａＰ結
晶を用いた発光ダイオードのベレットとｐ型ＧａＰ層肯
の電極構成を示した断面図である。この４２図において
、ベレン） （２１１はｎ１ｉＧａＰ基板（２１ｍ）上
に例えば液相エピタキシャル成長法でｎ型ＧａＰ層（２
１ｂ）及びｐ瀝ＧａＰ層（２）を形成してｐ ａｍ合
一を構成したものである。そしてｐ ｍ ＧａＰ層Ｑ上
にＡｕ （９９％） Ｂｅ （１％）の合金層（２）
を０．８ Ｊｉｍ 、 Ｔ Ｉｒ−ＣＩＪをＱ、４）ｔ
ｍ、最後にムｕＮ１１２ｆｅを連続的にスパッタ法によ
り形成し、この三層を７オトレジストを用いてケミカル
エツチングによＪ） バターニングを行い、そして５０
０Ｇの不活性雰囲気中で１０分間熱処塩な行ってｐ ｇ
ＧａＰ Ｎ１（２）のオーミック−億を得る。
はこの発明の一実施例を説明するための図で、ＧａＰ結
晶を用いた発光ダイオードのベレットとｐ型ＧａＰ層肯
の電極構成を示した断面図である。この４２図において
、ベレン） （２１１はｎ１ｉＧａＰ基板（２１ｍ）上
に例えば液相エピタキシャル成長法でｎ型ＧａＰ層（２
１ｂ）及びｐ瀝ＧａＰ層（２）を形成してｐ ａｍ合
一を構成したものである。そしてｐ ｍ ＧａＰ層Ｑ上
にＡｕ （９９％） Ｂｅ （１％）の合金層（２）
を０．８ Ｊｉｍ 、 Ｔ Ｉｒ−ＣＩＪをＱ、４）ｔ
ｍ、最後にムｕＮ１１２ｆｅを連続的にスパッタ法によ
り形成し、この三層を７オトレジストを用いてケミカル
エツチングによＪ） バターニングを行い、そして５０
０Ｇの不活性雰囲気中で１０分間熱処塩な行ってｐ ｇ
ＧａＰ Ｎ１（２）のオーミック−億を得る。
このようにして得られたウエーノ・を第１図に示すよう
なＴＯ−へラダにマウントして発光ダイオードを得る。
なＴＯ−へラダにマウントして発光ダイオードを得る。
このようにして得た発光ダイオードは、発光効率が第１
図に示す発光ダイオードより高く、例えば要時間使用し
ても安定で、しかも輝度むらもなかった。この理由とし
て考えられることは、儀にも祥しく゛説明するが、オー
ミックを得るための熱処理の際に第２層のＴ１層（至）
がＧａ、Ｐ或いはＢ・などのストッパ層となシ、嵐好な
オーミックを得ているためと推定される。ｔた上述した
ようにＧＡＰ ｌｔｉ Ｉ！＆″から熱処理の際にＧａ
或いはＰなどが移動したシすると、表面の結晶性が損わ
れ、その表面での元の吸収などが生ずるためとも推定さ
れる７さらに第８層目のＡｕ層（至）の表面に例えば金
線からなるリード線を熱圧着或いは超音波ボンデングを
行う訳であるが、上述したようにＴｉ層（ハ）を介在せ
しめることによシ、合金化行うための加熱処理中にＧａ
、Ｐ或いはＢｅ各原子の移動を防止し、第８層目のＡｕ
１−（至）表面にそれら原子が到達しない事による。即
ちＧａ、Ｐ或いはＢｅ各原子が、Ａｕ層（ハ）表面に堆
積しなくなる為に、ボンデングが容易に行える。
図に示す発光ダイオードより高く、例えば要時間使用し
ても安定で、しかも輝度むらもなかった。この理由とし
て考えられることは、儀にも祥しく゛説明するが、オー
ミックを得るための熱処理の際に第２層のＴ１層（至）
がＧａ、Ｐ或いはＢ・などのストッパ層となシ、嵐好な
オーミックを得ているためと推定される。ｔた上述した
ようにＧＡＰ ｌｔｉ Ｉ！＆″から熱処理の際にＧａ
或いはＰなどが移動したシすると、表面の結晶性が損わ
れ、その表面での元の吸収などが生ずるためとも推定さ
れる７さらに第８層目のＡｕ層（至）の表面に例えば金
線からなるリード線を熱圧着或いは超音波ボンデングを
行う訳であるが、上述したようにＴｉ層（ハ）を介在せ
しめることによシ、合金化行うための加熱処理中にＧａ
、Ｐ或いはＢｅ各原子の移動を防止し、第８層目のＡｕ
１−（至）表面にそれら原子が到達しない事による。即
ちＧａ、Ｐ或いはＢｅ各原子が、Ａｕ層（ハ）表面に堆
積しなくなる為に、ボンデングが容易に行える。
具体的にマイクロアナライザによす、三層構造の電極層
の厚さ方向の各原子の分布を解析したところ、第８図（
、） （ｂ）に示すようＫなった。この弔８図で（１）
図は一極形成後加熱処理を行う前の段階、（ｂ）図が７
Ｉｌ］熱処理後の段階の分布である。この第８凶（ａ）
（ｂ）から明らかのように、第２層目（中間）の１１
層（至）でＧａ、Ｐ及びＢ＠原子の移動を防止できるこ
とが判る。ところで比較のために、第８図（ｃ）（ｄ）
に従来性われていた即ちｐ型ＧａＰ層上にＡｕ−Ｂｅ膚
及びＡｕｊ−を形成した時の、厚さ方向の各原子の分布
を解析した例を示す。この第８図（ｄ）から明らかのよ
うに、加熱処理後においてＧｌ、Ｐ或いはＢｅ原子がＡ
ｕ層表面に堆積していることが判る。なお後８図におい
て、Ａｕ ８６層が０．Ｂｐｍ。
の厚さ方向の各原子の分布を解析したところ、第８図（
、） （ｂ）に示すようＫなった。この弔８図で（１）
図は一極形成後加熱処理を行う前の段階、（ｂ）図が７
Ｉｌ］熱処理後の段階の分布である。この第８凶（ａ）
（ｂ）から明らかのように、第２層目（中間）の１１
層（至）でＧａ、Ｐ及びＢ＠原子の移動を防止できるこ
とが判る。ところで比較のために、第８図（ｃ）（ｄ）
に従来性われていた即ちｐ型ＧａＰ層上にＡｕ−Ｂｅ膚
及びＡｕｊ−を形成した時の、厚さ方向の各原子の分布
を解析した例を示す。この第８図（ｄ）から明らかのよ
うに、加熱処理後においてＧｌ、Ｐ或いはＢｅ原子がＡ
ｕ層表面に堆積していることが判る。なお後８図におい
て、Ａｕ ８６層が０．Ｂｐｍ。
Ｔｉ７−が０．４μｍの時である。
ところで上述したように、Ｔｉ層がＧａ、Ｐ及びＢｅの
原子の移動を防止するが、スパッタ等による現在の膜形
成技術では単結晶の膜を形成できずｆｊＩＬ＃ａ晶の＃
ｋまシであり、結晶界面は無数に存在する。従って結晶
界面に沿っての原子の移動は防げない。即ち完壁な移動
防止膜とはならず、加熱処理の温凝時間に制限があると
共に、Ｔ１ノーの膜厚を制御する必要がある。そこで第
４図に第２層目の金属層（Ｔ１層）の厚さ制限の諸因子
を示す。まずオー２ツ゛り接触にする丸めには、加熱処
理時間とその一定時間に制限があシ、加熱温跋の最低温
度をＡｏ（Ｃ）、最高温度をＢ ｏ （Ｃ）すると、厚
さは最低ＡＩ （μｍ）、最高Ｂｌ（μｍ）必要とする
。又均一性を上げるためには、加熱の保持時間を必要と
し、最低保持時間を保たせるに厚さを夫々ム１から人。
原子の移動を防止するが、スパッタ等による現在の膜形
成技術では単結晶の膜を形成できずｆｊＩＬ＃ａ晶の＃
ｋまシであり、結晶界面は無数に存在する。従って結晶
界面に沿っての原子の移動は防げない。即ち完壁な移動
防止膜とはならず、加熱処理の温凝時間に制限があると
共に、Ｔ１ノーの膜厚を制御する必要がある。そこで第
４図に第２層目の金属層（Ｔ１層）の厚さ制限の諸因子
を示す。まずオー２ツ゛り接触にする丸めには、加熱処
理時間とその一定時間に制限があシ、加熱温跋の最低温
度をＡｏ（Ｃ）、最高温度をＢ ｏ （Ｃ）すると、厚
さは最低ＡＩ （μｍ）、最高Ｂｌ（μｍ）必要とする
。又均一性を上げるためには、加熱の保持時間を必要と
し、最低保持時間を保たせるに厚さを夫々ム１から人。
に、ＢｌからＢ、に増加させる必要がある。これらはＧ
ａ、Ｐ及びＢｅ各原子の移動量が、加熱温度及び加熱源
［Ｋはぼ比例していることに基因している。−吉事２層
目の金属層（Ｔｉ層）の電気抵抗値は大きく、厚さを増
加させると電極層自体の抵抗増加となシ、ダイオード構
成にとって好ましくない。その電気抵抗値の制限なＣｏ
及びＤｏで示し、厚さの制限はＣＩ及びＤ８となる。こ
の両者から第２層目の１１層の厚さの制限はλ１〜Ｄ８
間となる。
ａ、Ｐ及びＢｅ各原子の移動量が、加熱温度及び加熱源
［Ｋはぼ比例していることに基因している。−吉事２層
目の金属層（Ｔｉ層）の電気抵抗値は大きく、厚さを増
加させると電極層自体の抵抗増加となシ、ダイオード構
成にとって好ましくない。その電気抵抗値の制限なＣｏ
及びＤｏで示し、厚さの制限はＣＩ及びＤ８となる。こ
の両者から第２層目の１１層の厚さの制限はλ１〜Ｄ８
間となる。
なお、第２ ｒｔｌｌ目のＴｉ層は５００Ｃ以上の６０
０Ｃ位になるとＡｕとＴＩとの相互拡散が起シ易いので
、熱処理は５００Ｃ以下が好ましい。
０Ｃ位になるとＡｕとＴＩとの相互拡散が起シ易いので
、熱処理は５００Ｃ以下が好ましい。
ところで上記実施例において、三層構造からなる′蝋憔
即ち人ｕ−Ｂｅ、ＴＩ及びλｕ７−を連続的にス／（ツ
タ法で形成した理由は、第２層目即ちＴｉ層が酸化され
易く空気中酸化によりこのＴｉ層とＡＵ層の間に剥離が
発生し易いためである。またスノ（ツタ法を用いた理由
は、例えば抵抗加熱による蒸着法によると人ｕ Ｂｅ
合金層及びＴｉ層の蒸着が離しく、電子ガンによる蒸着
法によると人ｕ−Ｂｅ合金１−の蒸着が離しいためであ
る。
即ち人ｕ−Ｂｅ、ＴＩ及びλｕ７−を連続的にス／（ツ
タ法で形成した理由は、第２層目即ちＴｉ層が酸化され
易く空気中酸化によりこのＴｉ層とＡＵ層の間に剥離が
発生し易いためである。またスノ（ツタ法を用いた理由
は、例えば抵抗加熱による蒸着法によると人ｕ Ｂｅ
合金層及びＴｉ層の蒸着が離しく、電子ガンによる蒸着
法によると人ｕ−Ｂｅ合金１−の蒸着が離しいためであ
る。
さらに上記実施例では第１層目即ちｐ ｍｌ ＧａＰ層
とオーミック接触する金属としてＡｕ Ｂ・合金層を
用いたが、Ａｕ −Ｚ！１合金層など人Ｕを含む合金ノ
ーであれば良い。
とオーミック接触する金属としてＡｕ Ｂ・合金層を
用いたが、Ａｕ −Ｚ！１合金層など人Ｕを含む合金ノ
ーであれば良い。
第１図は従来の化合物半導体の電極を説明するために用
いた発光ダイオードの断面図、第２図はこの発明の一実
施例を説明する丸めの発光ダイオードのベレットと電極
構成を示す断面図、第８図はこの発明の一実施例の効果
を説明する丸めの図、第４図はこの発明の一実施例にお
ける１１層の厚さ制限の諸因子を説明するための図であ
る。 ２１・・・ベレット、２１ｍ・・・ｎ Ｉｌｌ ＧａＰ
基板、２１ｂ・・・ｎ型ＧａＰ一層％ ２２ ・・・
ｐ ’Ｉｎ ＧａＰ層、２８ ”・ｐ ｎ 嵌合、２
４・・・人ｕ Ｂｅ合金層、２５・・・Ｔ１層、２６
・・・Ａｕ層。
いた発光ダイオードの断面図、第２図はこの発明の一実
施例を説明する丸めの発光ダイオードのベレットと電極
構成を示す断面図、第８図はこの発明の一実施例の効果
を説明する丸めの図、第４図はこの発明の一実施例にお
ける１１層の厚さ制限の諸因子を説明するための図であ
る。 ２１・・・ベレット、２１ｍ・・・ｎ Ｉｌｌ ＧａＰ
基板、２１ｂ・・・ｎ型ＧａＰ一層％ ２２ ・・・
ｐ ’Ｉｎ ＧａＰ層、２８ ”・ｐ ｎ 嵌合、２
４・・・人ｕ Ｂｅ合金層、２５・・・Ｔ１層、２６
・・・Ａｕ層。
Claims (1)
- ｐ型化合物半導体の電極として、該ｐａｌ化合物半導゛
体とオーム接触をなす金を主成分とした合金層を設け、
該合金層上にチタンからなる金属層を設け、該チタンか
らなる金属層上に金属或いはアルミニウム層又はその合
金層を設けたことを特徴とする化合物半導体の電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57190798A JPS5890773A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | 化合物半導体の電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57190798A JPS5890773A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | 化合物半導体の電極 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2489777A Division JPS53110460A (en) | 1977-03-09 | 1977-03-09 | Electrode of compound semiconductor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5890773A true JPS5890773A (ja) | 1983-05-30 |
Family
ID=16263913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57190798A Pending JPS5890773A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | 化合物半導体の電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5890773A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6353935A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| US5077599A (en) * | 1989-06-16 | 1991-12-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Electrode structure for iii-v compound semiconductor element and method of manufacturing the same |
| US5179041A (en) * | 1989-06-16 | 1993-01-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing an electrode structure for III-V compound semiconductor element |
-
1982
- 1982-11-01 JP JP57190798A patent/JPS5890773A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6353935A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| US5077599A (en) * | 1989-06-16 | 1991-12-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Electrode structure for iii-v compound semiconductor element and method of manufacturing the same |
| US5179041A (en) * | 1989-06-16 | 1993-01-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing an electrode structure for III-V compound semiconductor element |
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