JPS6159656B2 - - Google Patents
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- JPS6159656B2 JPS6159656B2 JP54020431A JP2043179A JPS6159656B2 JP S6159656 B2 JPS6159656 B2 JP S6159656B2 JP 54020431 A JP54020431 A JP 54020431A JP 2043179 A JP2043179 A JP 2043179A JP S6159656 B2 JPS6159656 B2 JP S6159656B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal film
- electrode
- inp
- alloy
- heat treatment
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は族元素としてインジウム（In）、Ｖ
族元素として燐（Ｐ）あるいは砒素（As）を含
む−化合物半導体に対するオーム性電極の構
造と製造方法に関する。
族元素として燐（Ｐ）あるいは砒素（As）を含
む−化合物半導体に対するオーム性電極の構
造と製造方法に関する。
前記化合物半導体に対するオーム性電極は、従
来金（Au）あるいは銀（Ag）あるいはインジウ
ム（In）を含む金属層（この発明においては反応
層や合金も含めて金属膜あるいは金属層と称して
いる。）を前記化合物半導体表面に被着し、非酸
化性雰囲気中で、熱処理を行うことにより、前記
金属膜と前記化合物半導体との合金化反応をおこ
す方法によつて形成されていた。例えば前記−
化合物半導体としてＰ型のインジウム燐
（InP）に対しては金−亜鉛（Au−Zn）合金が電
極材料としてよく用いられている。InPに対して
低接触抵抗を得るために、415℃〜440℃の温度範
囲で、水素雰囲気中で約１分間熱処理が行われて
いる。この熱処理が行われた電極部の断面を第１
図ａに示す。基板InP１１の上には、Au−In合金
層１２が形成される。基板InP１１とAu−In合金
層１２の間にはごく薄いZnドープ層が形成され
ている。
来金（Au）あるいは銀（Ag）あるいはインジウ
ム（In）を含む金属層（この発明においては反応
層や合金も含めて金属膜あるいは金属層と称して
いる。）を前記化合物半導体表面に被着し、非酸
化性雰囲気中で、熱処理を行うことにより、前記
金属膜と前記化合物半導体との合金化反応をおこ
す方法によつて形成されていた。例えば前記−
化合物半導体としてＰ型のインジウム燐
（InP）に対しては金−亜鉛（Au−Zn）合金が電
極材料としてよく用いられている。InPに対して
低接触抵抗を得るために、415℃〜440℃の温度範
囲で、水素雰囲気中で約１分間熱処理が行われて
いる。この熱処理が行われた電極部の断面を第１
図ａに示す。基板InP１１の上には、Au−In合金
層１２が形成される。基板InP１１とAu−In合金
層１２の間にはごく薄いZnドープ層が形成され
ている。
熱処理温度を450℃以上に選ぶと、Au−In合金
は凝集して第１図ｂに示すごとく凝集物１３が局
部的に形成され、同時に凝集物１３があらわれる
部分以外の表面はInPが露出する。このため、
450℃以上の熱処理を行うと良好なオーム性電極
は製造できずこの理由により熱処理温度を415℃
〜440℃の範囲にとどめる必要があつた。しかし
このような温度範囲で熱処理したものは、InPと
電極材料との反応が完了していないため、電極形
成後の諸昇温過程で反応がさらに進みオーム性電
極特性が変化するという欠点があつた。このよう
なInPと電極材料との反応の進行は、InとＰとの
結合エネルギーが小さいためにＰが解離して蒸発
しやすいことが原因となつていることが、発明者
によつて明らかとなつた。オーム性電極特性の変
化を抑えるためには電極形成時の熱処理温度を
450℃以上の高温で行うかあるいは、電極形成後
の諸昇温過程でのＰの解離と蒸発を防ぐことが必
要である。したがつて本発明の第１の目的は高温
での熱処理によつても基板半導体との反応生成物
の凝集がない電極構造を提供することにあり、第
２の目的は、電極形成後の諸昇温過程でのＰの解
離と蒸発を防ぐオーム性電極の製造方法を提供す
ることにある。本発明では、解離温度の高いリン
化合物を形成する第２金属膜を、AuあるいはAg
あるいはInを主成分とする第１の電極金属層上に
形成することによつて、解離されたＰが前記第２
の金属膜中にとらえられ、電極中のＰの圧力が高
まりInPの分解を防ぐ現象が利用されている。以
下本発明の実施例を半導体基板としてInP第１の
電極金属材料としてAu−Zn合金を用いたものに
ついて詳述する。
は凝集して第１図ｂに示すごとく凝集物１３が局
部的に形成され、同時に凝集物１３があらわれる
部分以外の表面はInPが露出する。このため、
450℃以上の熱処理を行うと良好なオーム性電極
は製造できずこの理由により熱処理温度を415℃
〜440℃の範囲にとどめる必要があつた。しかし
このような温度範囲で熱処理したものは、InPと
電極材料との反応が完了していないため、電極形
成後の諸昇温過程で反応がさらに進みオーム性電
極特性が変化するという欠点があつた。このよう
なInPと電極材料との反応の進行は、InとＰとの
結合エネルギーが小さいためにＰが解離して蒸発
しやすいことが原因となつていることが、発明者
によつて明らかとなつた。オーム性電極特性の変
化を抑えるためには電極形成時の熱処理温度を
450℃以上の高温で行うかあるいは、電極形成後
の諸昇温過程でのＰの解離と蒸発を防ぐことが必
要である。したがつて本発明の第１の目的は高温
での熱処理によつても基板半導体との反応生成物
の凝集がない電極構造を提供することにあり、第
２の目的は、電極形成後の諸昇温過程でのＰの解
離と蒸発を防ぐオーム性電極の製造方法を提供す
ることにある。本発明では、解離温度の高いリン
化合物を形成する第２金属膜を、AuあるいはAg
あるいはInを主成分とする第１の電極金属層上に
形成することによつて、解離されたＰが前記第２
の金属膜中にとらえられ、電極中のＰの圧力が高
まりInPの分解を防ぐ現象が利用されている。以
下本発明の実施例を半導体基板としてInP第１の
電極金属材料としてAu−Zn合金を用いたものに
ついて詳述する。
第２図ａはInP基板２１上に厚さ0.15μｍでZn
を３重量％含むAu−Zn合金からなる第１の電極
金属層２２被着する。被着源として前記組成の
Au−Zn合金を用い真空蒸着法で被着した場合に
は、AuとZnの蒸気圧の違いによつて第１の電極
金属層２２中の組成は一様ではなく、InP基板２
１と接する部分ではZnが主体の組成となり、InP
基板２１から離れた部分ではAuが主体の組成を
示すが、InPとの電極の合金化反応に対してはこ
のような組成の非一様性は、問題とはならない。
次に本発明による改善の効果をもたらす第２の金
属膜２３を0.15μｍの厚さで第１の金属層２２上
に被着する（第２図ａ）。第２の金属膜２３とし
ては、タングステンＷ、モリブデンMo、タンタ
ルTa、ハフニウムHfからなる金属群のうち１種
類以上の元素を含む材料から構成される。第２図
ａを水素雰囲気中、490℃で１分間熱処理して第
２図ｂに示されるようなオーム性電極の構造が得
られる。第１図ｂと異つて、第２図ｂでは反応生
成物２４は凝集することがなく、InP基板２１と
一様に反応する。第３図は第２図ｂの熱処理され
た試料の表面から深さ方向の元素分布をオージエ
電子分光法により測定した結果である。この試料
では第２の金属膜２３の材料としてタングステン
を用いてある。熱処理された電極は、InP基板と
接してAu−In合金部分、Au−In合金部分上にＰ
を含むＷ部分とに分離した２つの部分からなる構
造を示していることがわかる。すなわち、第１の
金属膜（Au−Zn）２２上に第２の金属膜Ｗ２３
を被着した場合には、Au−Zn２２とInP２１が反
応して解離されたＰはＷ中に捕えられている。
を３重量％含むAu−Zn合金からなる第１の電極
金属層２２被着する。被着源として前記組成の
Au−Zn合金を用い真空蒸着法で被着した場合に
は、AuとZnの蒸気圧の違いによつて第１の電極
金属層２２中の組成は一様ではなく、InP基板２
１と接する部分ではZnが主体の組成となり、InP
基板２１から離れた部分ではAuが主体の組成を
示すが、InPとの電極の合金化反応に対してはこ
のような組成の非一様性は、問題とはならない。
次に本発明による改善の効果をもたらす第２の金
属膜２３を0.15μｍの厚さで第１の金属層２２上
に被着する（第２図ａ）。第２の金属膜２３とし
ては、タングステンＷ、モリブデンMo、タンタ
ルTa、ハフニウムHfからなる金属群のうち１種
類以上の元素を含む材料から構成される。第２図
ａを水素雰囲気中、490℃で１分間熱処理して第
２図ｂに示されるようなオーム性電極の構造が得
られる。第１図ｂと異つて、第２図ｂでは反応生
成物２４は凝集することがなく、InP基板２１と
一様に反応する。第３図は第２図ｂの熱処理され
た試料の表面から深さ方向の元素分布をオージエ
電子分光法により測定した結果である。この試料
では第２の金属膜２３の材料としてタングステン
を用いてある。熱処理された電極は、InP基板と
接してAu−In合金部分、Au−In合金部分上にＰ
を含むＷ部分とに分離した２つの部分からなる構
造を示していることがわかる。すなわち、第１の
金属膜（Au−Zn）２２上に第２の金属膜Ｗ２３
を被着した場合には、Au−Zn２２とInP２１が反
応して解離されたＰはＷ中に捕えられている。
このため、反応生成物２４中のＰの圧力が高ま
り、InP２１の著しい分解が抑えられている。一
方Ｗ膜を被着しない場合には、InP基板と反応し
て形成されたAu−In合金が融体化し、融体化し
たAu−In液体は、熱処理雰囲気に直接さらされ
るため、Ｐが蒸発しやすくInPの分解が促進され
る。実際、第１図ｂの凝集物１４中にはＰは検出
されなかつた。このため、InP基板は著しく分解
され、融体化したInPは凝集して第１図ｂに示す
ような電極構造を呈する。第３図では第２の金属
膜材料としてＷを用いてあるが、Ｐと解離しにく
い化合物をつくる金属元素であれば有効であり、
Ｗ以外の他の元素としてはMo，Ta，Hfが有効で
あつた。第２の金属膜の被着膜厚は第１の金属膜
厚の0.5倍から２倍の厚さが適当であつた。すな
わち第２の金属膜が薄すぎると第１の金属膜と半
導体基板との反応生成物が凝固する際に波うつて
しまい、第２の金属膜が厚すぎると熱処理後の電
極中の機械的ひずみが大きくなつて、電極がもろ
くなつた。本発明の一実施例であるタングステン
を第２の金属膜として用いたInPへのオーム性電
極は、450℃以上での熱処理が可能であるため、
従来の構造のものと異つて、電極形成後の諸昇温
過程においても、熱的に安定であり、素子特性の
変化が認められなかつた。
り、InP２１の著しい分解が抑えられている。一
方Ｗ膜を被着しない場合には、InP基板と反応し
て形成されたAu−In合金が融体化し、融体化し
たAu−In液体は、熱処理雰囲気に直接さらされ
るため、Ｐが蒸発しやすくInPの分解が促進され
る。実際、第１図ｂの凝集物１４中にはＰは検出
されなかつた。このため、InP基板は著しく分解
され、融体化したInPは凝集して第１図ｂに示す
ような電極構造を呈する。第３図では第２の金属
膜材料としてＷを用いてあるが、Ｐと解離しにく
い化合物をつくる金属元素であれば有効であり、
Ｗ以外の他の元素としてはMo，Ta，Hfが有効で
あつた。第２の金属膜の被着膜厚は第１の金属膜
厚の0.5倍から２倍の厚さが適当であつた。すな
わち第２の金属膜が薄すぎると第１の金属膜と半
導体基板との反応生成物が凝固する際に波うつて
しまい、第２の金属膜が厚すぎると熱処理後の電
極中の機械的ひずみが大きくなつて、電極がもろ
くなつた。本発明の一実施例であるタングステン
を第２の金属膜として用いたInPへのオーム性電
極は、450℃以上での熱処理が可能であるため、
従来の構造のものと異つて、電極形成後の諸昇温
過程においても、熱的に安定であり、素子特性の
変化が認められなかつた。
上に述べたような熱的安定性を増す効果は、第
１の金属膜を被して半導体基板と熱処理を行い、
半導体基板と第１の金属膜との合金化反応させた
後に第２の金属膜を被着しても得られる。第４図
はInP基板４１上にZnを３重量％含むAu−Zn合
金を0.15μｍの厚さに被着した後非酸化性雰囲気
中で430℃で１分間熱処理して形成されたInPと
の反応層４２上にタングステン膜４３を0.15μｍ
の厚さに被着したものである。
１の金属膜を被して半導体基板と熱処理を行い、
半導体基板と第１の金属膜との合金化反応させた
後に第２の金属膜を被着しても得られる。第４図
はInP基板４１上にZnを３重量％含むAu−Zn合
金を0.15μｍの厚さに被着した後非酸化性雰囲気
中で430℃で１分間熱処理して形成されたInPと
の反応層４２上にタングステン膜４３を0.15μｍ
の厚さに被着したものである。
このようにして製造された電極も、電極形成後
の昇温過程においても熱的安定性が高く、素子特
性の変化が少なかつた。この原因は、タングステ
ン被膜が昇温過程中に発生するリンを捕えるた
め、InPの分解を抑え、電極反応の促進を妨げる
ためである。
の昇温過程においても熱的安定性が高く、素子特
性の変化が少なかつた。この原因は、タングステ
ン被膜が昇温過程中に発生するリンを捕えるた
め、InPの分解を抑え、電極反応の促進を妨げる
ためである。
以上、本発明の実施例として半導体基板にInP
を用いてきたが、Ｖ族元素の解離しやすい他の半
導体材料例えば、InGaAsP混晶，InAs等にも適
用可能である。本発明で述べた第２の金属膜材料
群（Ｗ，Mo，Ta，Hf）は砒素（As）とも解離
しにくい化合物を形成するので、Ｖ族元素として
砒素（As）を含む化合物半導体に対しても有効
である。また第１の金属膜材料として金−ゲルマ
ニウム合金、金−スズ合金などの金を含む材料の
他に、インジウム、インジウム−テルル合金、イ
ンジウム−スズ合金のようにインジウムを含む材
料、および、銀−スズ合金、インジウム−スズ−
銀合金のように銀を含む材料に対しても、第２の
金属膜を被着することによる本発明で述べた効果
があらわれる。
を用いてきたが、Ｖ族元素の解離しやすい他の半
導体材料例えば、InGaAsP混晶，InAs等にも適
用可能である。本発明で述べた第２の金属膜材料
群（Ｗ，Mo，Ta，Hf）は砒素（As）とも解離
しにくい化合物を形成するので、Ｖ族元素として
砒素（As）を含む化合物半導体に対しても有効
である。また第１の金属膜材料として金−ゲルマ
ニウム合金、金−スズ合金などの金を含む材料の
他に、インジウム、インジウム−テルル合金、イ
ンジウム−スズ合金のようにインジウムを含む材
料、および、銀−スズ合金、インジウム−スズ−
銀合金のように銀を含む材料に対しても、第２の
金属膜を被着することによる本発明で述べた効果
があらわれる。
第１図は従来のオーム性電極の構造を示す断面
図であり、第１図ａは415℃〜440℃で非酸化性雰
囲気で熱処理された電極の構造を、第１図ｂは
450℃以上で熱処理された電極の構造を示す。図
中１１はInP基板、１２は415℃〜440℃熱処理で
形成されたAu−Inからなる反応層、１３は450℃
以上の熱処理で形成された反応物を示す。第２図
は本発明の製造方法により得られた電極の構造を
示す断面図で第２図ａは被着直後の電極構造、第
２図ｂは、490℃で熱処理した電極の構造を示
す。図中、２１はInP基板、２２はAu−Zn合金か
らなる第１の金属膜、２３はＷからなる第２の金
属膜、２４は490℃熱処理によつて形成された反
応層を示す。第３図は、第２図ｂの電極中の元素
の深さ方向分布をオージエ電子分光法により測定
した結果を示す。第４図は本発明の一実施例によ
るオーム性電極の構造を示す断面図で、図中４１
はInP基板、４２はAu−Zn合金からなる第１の金
属膜とInPとの反応層を、４３はタングステン膜
を示す。
図であり、第１図ａは415℃〜440℃で非酸化性雰
囲気で熱処理された電極の構造を、第１図ｂは
450℃以上で熱処理された電極の構造を示す。図
中１１はInP基板、１２は415℃〜440℃熱処理で
形成されたAu−Inからなる反応層、１３は450℃
以上の熱処理で形成された反応物を示す。第２図
は本発明の製造方法により得られた電極の構造を
示す断面図で第２図ａは被着直後の電極構造、第
２図ｂは、490℃で熱処理した電極の構造を示
す。図中、２１はInP基板、２２はAu−Zn合金か
らなる第１の金属膜、２３はＷからなる第２の金
属膜、２４は490℃熱処理によつて形成された反
応層を示す。第３図は、第２図ｂの電極中の元素
の深さ方向分布をオージエ電子分光法により測定
した結果を示す。第４図は本発明の一実施例によ
るオーム性電極の構造を示す断面図で、図中４１
はInP基板、４２はAu−Zn合金からなる第１の金
属膜とInPとの反応層を、４３はタングステン膜
を示す。
Claims (1)
- １ 族元素としてインジウム、Ｖ族元素として
燐あるいは砒素を含む−族化合物半導体の表
面に、金あるいは銀あるいはインジウムを主成分
とする第１の金属膜を被着し、さらに前記第１の
金属膜上にタングステン、モリブデン、タンタ
ル、ハフニウムからなる元素群から選ばれた１種
類以上の元素を含み、かつ第１の金属膜の0.5な
いし２倍の膜厚の有する第２の金属膜を被着した
後、450℃以上の温度で熱処理を行うことを特徴
とするオーム性電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2043179A JPS55113369A (en) | 1979-02-22 | 1979-02-22 | Ohmic electrode and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2043179A JPS55113369A (en) | 1979-02-22 | 1979-02-22 | Ohmic electrode and its manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55113369A JPS55113369A (en) | 1980-09-01 |
| JPS6159656B2 true JPS6159656B2 (ja) | 1986-12-17 |
Family
ID=12026845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2043179A Granted JPS55113369A (en) | 1979-02-22 | 1979-02-22 | Ohmic electrode and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55113369A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0658954B2 (ja) * | 1986-01-21 | 1994-08-03 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | ▲ｉｉｉ▼―ｖ族化合物半導体デバイス及びその形成方法 |
| JP7653078B2 (ja) * | 2021-07-06 | 2025-03-28 | ウシオ電機株式会社 | 赤外ｌｅｄ素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51146180A (en) * | 1975-06-11 | 1976-12-15 | Mitsubishi Electric Corp | Iii-v family compound semi-conductor electric pole formation |
-
1979
- 1979-02-22 JP JP2043179A patent/JPS55113369A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55113369A (en) | 1980-09-01 |
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