JPH01313973A - ショットキー接合構造 - Google Patents
ショットキー接合構造Info
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- JPH01313973A JPH01313973A JP14725188A JP14725188A JPH01313973A JP H01313973 A JPH01313973 A JP H01313973A JP 14725188 A JP14725188 A JP 14725188A JP 14725188 A JP14725188 A JP 14725188A JP H01313973 A JPH01313973 A JP H01313973A
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、金属とＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とのショッ
トキー接合に関し、障壁高さの低い接合に関するもので
ある。
トキー接合に関し、障壁高さの低い接合に関するもので
ある。
（従来の技術）
単一金属を半導体と接触させた時のショットキー障壁高
さは、理想的には金属の仕事関数と半導体の電子親和力
との差によって与えられるとされてきた。［フィツクス
・オブ・セミコンダクター・デバイス（Ｐｈｙｓｉｃｓ
ｏｆ Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ
、 １９６９年、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ ５ｏｎｓ
、 Ｉｎｃ、）］。従って、任意の半導体にえｊしてシ
ョットキー障壁の高さを変化させるためには、仕事関数
の異なる金属と接触させれば良いはずであった。しかし
、半導体の種類によっては、仕事関数の異なる金属を接
触させても、フェルミレベルが一定値に固定（ピニング
）され、ショットキー障壁の高さを変化させることが不
可能なものもあった［フィジカルルビュールターズ（Ｐ
ｈｙｓ。
さは、理想的には金属の仕事関数と半導体の電子親和力
との差によって与えられるとされてきた。［フィツクス
・オブ・セミコンダクター・デバイス（Ｐｈｙｓｉｃｓ
ｏｆ Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ
、 １９６９年、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ ５ｏｎｓ
、 Ｉｎｃ、）］。従って、任意の半導体にえｊしてシ
ョットキー障壁の高さを変化させるためには、仕事関数
の異なる金属と接触させれば良いはずであった。しかし
、半導体の種類によっては、仕事関数の異なる金属を接
触させても、フェルミレベルが一定値に固定（ピニング
）され、ショットキー障壁の高さを変化させることが不
可能なものもあった［フィジカルルビュールターズ（Ｐ
ｈｙｓ。
Ｒｅｖ、Ｌｅｔｔ、）第２２巻、１９６９年、第１４３
３ページ］。このため、例えば、有用なＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体の典型であるＧａＡｓに関しては、実際のデ
バイスにおいて、ショットキー障壁の高さは０．７〜０
．９ｅＶの範囲のものしか得られていなかった。
３ページ］。このため、例えば、有用なＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体の典型であるＧａＡｓに関しては、実際のデ
バイスにおいて、ショットキー障壁の高さは０．７〜０
．９ｅＶの範囲のものしか得られていなかった。
（発明が解決しようとする問題点）
ショットキー障壁の高さは、コンタクト抵抗を下げるた
めには低い方がよい。また、デバイス設計上も、広い範
囲にわたって制御できる方が望ましい。従って、ショッ
トキー障壁の高さがある狭い範囲に収まっているという
ことは、デバイス設計上、ＩＩＩ ｅ Ｖ族化合物半導
体の大きなハンディであった。
めには低い方がよい。また、デバイス設計上も、広い範
囲にわたって制御できる方が望ましい。従って、ショッ
トキー障壁の高さがある狭い範囲に収まっているという
ことは、デバイス設計上、ＩＩＩ ｅ Ｖ族化合物半導
体の大きなハンディであった。
本発明の目的は、半導体のショットキー障壁の高さを制
御することにより障壁高さの低いショットキー接合構造
を提供することにある。
御することにより障壁高さの低いショットキー接合構造
を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
金属とＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とのショットキー接合
構造において、金属として、電気陰性度の差の大きい異
種元素が大きい化学結合力で結合した合金を用い、かつ
この金属を構成する元素はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の
中でｎ型ドーパントとなる元素及びＧａを含まないこと
を特徴とするショットキー接合構造を提供するものであ
る。
構造において、金属として、電気陰性度の差の大きい異
種元素が大きい化学結合力で結合した合金を用い、かつ
この金属を構成する元素はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の
中でｎ型ドーパントとなる元素及びＧａを含まないこと
を特徴とするショットキー接合構造を提供するものであ
る。
（作用）
以前より、金属とＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体のコンタ
クト抵゛抗を下げるために、金属として通常の電極用金
属とＧｅなどとの合金が用いられてきた。しかし、これ
らは、ＧｅがＩＩＩ ｅ Ｖ族生導体中でｎ型ドーパン
トとなり、トンネル電流の増加によって抵抗が減少する
ことを利用したものであり、ショットキー障壁の高さを
下げたものではない。
クト抵゛抗を下げるために、金属として通常の電極用金
属とＧｅなどとの合金が用いられてきた。しかし、これ
らは、ＧｅがＩＩＩ ｅ Ｖ族生導体中でｎ型ドーパン
トとなり、トンネル電流の増加によって抵抗が減少する
ことを利用したものであり、ショットキー障壁の高さを
下げたものではない。
一方、本発明者らは、■ＬＶ族半導体に対する各種元素
のショットキー障壁の高さの制御性に関して調べた。金
属と半導体の界面にＩＩＩ ＋ Ｖ族化合物半導体中で
ｎ型ドーパントなるカルコゲン族を数原子層挿入するこ
とによって障壁の高さが減少すること［アプライド・フ
ィジクスルターズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ。
のショットキー障壁の高さの制御性に関して調べた。金
属と半導体の界面にＩＩＩ ＋ Ｖ族化合物半導体中で
ｎ型ドーパントなるカルコゲン族を数原子層挿入するこ
とによって障壁の高さが減少すること［アプライド・フ
ィジクスルターズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ。
Ｌｅｔｔ、）第４７巻、１９８５年、第１３０１ページ
］に注目した。本発明者らはこの障壁高さが減少する原
因について検討し、半導体との界面で電極金属が合金化
しているためであることが分かった。実際、数原子層挿
入した場合よりも、金属を合金にする場合の方が、障壁
の減少の度合いはさらに大きくできることを見出した。
］に注目した。本発明者らはこの障壁高さが減少する原
因について検討し、半導体との界面で電極金属が合金化
しているためであることが分かった。実際、数原子層挿
入した場合よりも、金属を合金にする場合の方が、障壁
の減少の度合いはさらに大きくできることを見出した。
なお、ここで言う合金とは、異なる金属が互いに固溶し
ている状態だけではなく、単に電気陰性度の大きく異な
る元素同志が混ざりあっただけの状態を含んで用いてい
る。
ている状態だけではなく、単に電気陰性度の大きく異な
る元素同志が混ざりあっただけの状態を含んで用いてい
る。
特に今回は、カルコゲンとは違い、ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体の中でｎ型のドーパントとなる元素とＧａを含ま
ない合金についてこの効果が現われることを見出し、さ
らに、そのような効果を示す合金は、その構成元素の電
気陰性度が大きく異なるので互いに強く化学結合してい
ることに特徴があることを見出した。ここでＧａを除い
た理由は、例えばＧａ−ＹｂをＧａＡｓ表面に形成させ
ると障壁高さは増大し、他の金属とは現象が異なるから
である。以上述べてきたように合金として用いることに
よる障壁の高さの低下は、より広い範囲にわたって障壁
の高さを制御可能にすることを意味する。
半導体の中でｎ型のドーパントとなる元素とＧａを含ま
ない合金についてこの効果が現われることを見出し、さ
らに、そのような効果を示す合金は、その構成元素の電
気陰性度が大きく異なるので互いに強く化学結合してい
ることに特徴があることを見出した。ここでＧａを除い
た理由は、例えばＧａ−ＹｂをＧａＡｓ表面に形成させ
ると障壁高さは増大し、他の金属とは現象が異なるから
である。以上述べてきたように合金として用いることに
よる障壁の高さの低下は、より広い範囲にわたって障壁
の高さを制御可能にすることを意味する。
（実施例）
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例Ｉ
ＡＩ、Ｙｂからなる合金とｎ型ＧａＡｓ半導体接触のシ
ョットキー障壁を形成したところ、Ａｌ単体あるいはＹ
ｂ単体のときと異なる障壁高さが安定して得られた゛。
ョットキー障壁を形成したところ、Ａｌ単体あるいはＹ
ｂ単体のときと異なる障壁高さが安定して得られた゛。
実験は、清浄化したｎ型ＧａＡｓ（１００）基板上に分
子線エピタキシャル成長法によってｎ型ＧａＡｓを１μ
ｍ成長した後、室温にてＡＩ及びＹｂを４：１の割合で
総厚３５０人となるように同時に蒸着した。作製した試
料に電極を取り付けた後に、Ｉ−Ｖ測定、Ｃ−■測定に
より評価し、ショットキー障壁の高さを決定した。その
結果、障壁の高さは両測定において、Ａｌ単体の場合よ
りも０．２５ｅＶ低く、Ｙｂ単体の場合よりも０．０４
ｅＶ高い値が得られた。また、Ｉ−■測定において、障
壁高さのバイアス電圧依存性は通常のＡＩ／ＧａＡｓシ
ョットキー（１４造のものとまったく変わらず、良好な
ものが得られた。また、第１図に示すように、ＹｂｘＡ
ｌｌ−ｘの組成Ｘを変化さぜることにより、障壁の高さ
を連続的に制御することも可能であった。
子線エピタキシャル成長法によってｎ型ＧａＡｓを１μ
ｍ成長した後、室温にてＡＩ及びＹｂを４：１の割合で
総厚３５０人となるように同時に蒸着した。作製した試
料に電極を取り付けた後に、Ｉ−Ｖ測定、Ｃ−■測定に
より評価し、ショットキー障壁の高さを決定した。その
結果、障壁の高さは両測定において、Ａｌ単体の場合よ
りも０．２５ｅＶ低く、Ｙｂ単体の場合よりも０．０４
ｅＶ高い値が得られた。また、Ｉ−■測定において、障
壁高さのバイアス電圧依存性は通常のＡＩ／ＧａＡｓシ
ョットキー（１４造のものとまったく変わらず、良好な
ものが得られた。また、第１図に示すように、ＹｂｘＡ
ｌｌ−ｘの組成Ｘを変化さぜることにより、障壁の高さ
を連続的に制御することも可能であった。
実施例２
Ａｌ、Ｓｍからなる合金とｎＷ４ＧａＡｓ半導体接触の
ショットキー障壁を形成したところ、Ａｌ単体あるいは
Ｓｍ単体のときよりも低い障壁高さが安定して得られた
。実験は、清浄化したｎ型ＧａＡｓ（１００）基板上に
分子線エピタキシャル成長法によってｎ型ＧａＡｓをｌ
ｐｍ成長した後、室温にてＡＩ及びＳｍを５：２の割合
で総厚３５０人となるように同時に蒸着した。作製した
試料に電極を取り付けた後に、Ｉ−Ｖ測定、Ｃ−■測定
により評価し、ショットキー障壁の高さを決定した。そ
の結果、障壁の高さは測測定において、ＡＩ単体の場合
よりも０．２ｅＶ、 Ｓｍ単体の場合よりも０．２５ｅ
Ｖ低い値が得られた。また、Ｉ−Ｖ測定において、障壁
高さのバイアス電圧依存性は通常のＡＩ／ＧａＡｓショ
ットキー構造のものとまったく変わらず、良好のものが
得られた。また、ＹｂｘＡｌｌ−ｘの場合と同様に、Ｓ
ｍの分率を変化させることにより、障壁の高さは、５：
２の割合の極小値からＳｍの値の間で連続的に制御でき
た。
ショットキー障壁を形成したところ、Ａｌ単体あるいは
Ｓｍ単体のときよりも低い障壁高さが安定して得られた
。実験は、清浄化したｎ型ＧａＡｓ（１００）基板上に
分子線エピタキシャル成長法によってｎ型ＧａＡｓをｌ
ｐｍ成長した後、室温にてＡＩ及びＳｍを５：２の割合
で総厚３５０人となるように同時に蒸着した。作製した
試料に電極を取り付けた後に、Ｉ−Ｖ測定、Ｃ−■測定
により評価し、ショットキー障壁の高さを決定した。そ
の結果、障壁の高さは測測定において、ＡＩ単体の場合
よりも０．２ｅＶ、 Ｓｍ単体の場合よりも０．２５ｅ
Ｖ低い値が得られた。また、Ｉ−Ｖ測定において、障壁
高さのバイアス電圧依存性は通常のＡＩ／ＧａＡｓショ
ットキー構造のものとまったく変わらず、良好のものが
得られた。また、ＹｂｘＡｌｌ−ｘの場合と同様に、Ｓ
ｍの分率を変化させることにより、障壁の高さは、５：
２の割合の極小値からＳｍの値の間で連続的に制御でき
た。
実施例３
Ａｌ、Ｄｙからなる合金とｎ型ＧａＡｓ半導体接触のシ
ョットキー障壁を形成したところ、ＡＩ単体あるいはＤ
ｙ単体のときよりも低い障壁高さが安定して得られた。
ョットキー障壁を形成したところ、ＡＩ単体あるいはＤ
ｙ単体のときよりも低い障壁高さが安定して得られた。
実験は、清浄化したｎ型ＧａＡｓ（１００）基板上に分
子線エピタキシャル成長法によってｎ型ＧａＡｓ３１１
１ｍ成長した後、室温にてＡｌ及びＤｙを１：１の割合
で総厚３５０人となるように同時に蒸着した。作製した
試料に電極を取り付けた後に、Ｉ−Ｖ測定、Ｃ−■測定
により評価し、ショットキー障壁の高さを決定した。そ
の結果、障壁の高さは測測定において、ＡＩ単体の場合
よりも０．２ｅＶ、 Ｄｙ単体の場合よりも０．２ｅＶ
低い値が得られた。また、Ｉ−Ｖ測定において、障壁高
さのバイアス電圧依存性は通常のＡＩ／ＧａＡｓショッ
トキー構造のものとまったく変わらず、良好なものが得
られた。また、その組成を変化させることにより、Ｙｂ
ｘＡｌｌ−ｘと同様に障壁の高さは、１：１の割合の極
小値からＹｂの値の間で連続的に制御できた。
子線エピタキシャル成長法によってｎ型ＧａＡｓ３１１
１ｍ成長した後、室温にてＡｌ及びＤｙを１：１の割合
で総厚３５０人となるように同時に蒸着した。作製した
試料に電極を取り付けた後に、Ｉ−Ｖ測定、Ｃ−■測定
により評価し、ショットキー障壁の高さを決定した。そ
の結果、障壁の高さは測測定において、ＡＩ単体の場合
よりも０．２ｅＶ、 Ｄｙ単体の場合よりも０．２ｅＶ
低い値が得られた。また、Ｉ−Ｖ測定において、障壁高
さのバイアス電圧依存性は通常のＡＩ／ＧａＡｓショッ
トキー構造のものとまったく変わらず、良好なものが得
られた。また、その組成を変化させることにより、Ｙｂ
ｘＡｌｌ−ｘと同様に障壁の高さは、１：１の割合の極
小値からＹｂの値の間で連続的に制御できた。
本実施例においては、分子線エピタキシャル成長法によ
り合金層を形成した場合を示したが、本発明の効果は成
長法や金属の種類によるものではない。清浄なＩＩＩ−
Ｖ族半導族基導体基板上気陰性度の差の大きい２種以上
の元素が大きい化学結合力で結合した合金を接触するも
のであれば良い。例えば、ｒ Ａｌ、Ａｕ、Ｗ、ＷＳｉ
Ｊなどの通常の電極用金属とｒ Ｓｍ、Ｄｙ、Ｙｂ、
Ｅｕ、Ｔｍ Ｊなどのうち、任意の組み合わせで発明の
効果が認められた。従って、すべての構成元素を同時に
ＧａＡｓ上に蒸着しなくても、蒸着後に合金化するよう
なものであっても良い。例えば、数原子層ずつ別種の金
属を蒸着し、それらの合金化を利用するものでも良い。
り合金層を形成した場合を示したが、本発明の効果は成
長法や金属の種類によるものではない。清浄なＩＩＩ−
Ｖ族半導族基導体基板上気陰性度の差の大きい２種以上
の元素が大きい化学結合力で結合した合金を接触するも
のであれば良い。例えば、ｒ Ａｌ、Ａｕ、Ｗ、ＷＳｉ
Ｊなどの通常の電極用金属とｒ Ｓｍ、Ｄｙ、Ｙｂ、
Ｅｕ、Ｔｍ Ｊなどのうち、任意の組み合わせで発明の
効果が認められた。従って、すべての構成元素を同時に
ＧａＡｓ上に蒸着しなくても、蒸着後に合金化するよう
なものであっても良い。例えば、数原子層ずつ別種の金
属を蒸着し、それらの合金化を利用するものでも良い。
また、ＩＩＩ ＋ Ｖ族生導体としては、ＧａＡｓに限
るものでなく 、ＩｎＰや、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｓな
どにも適用できる。
るものでなく 、ＩｎＰや、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｓな
どにも適用できる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明は、金属とＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体ショットキー接合構造において、金属として
、電気陰性度の差の大きい異種元素が大きい化学結合力
で結合した合金を用いることを特徴とするショットキー
接合構造において、その合金を構成する元素として、Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体の中でｎ型ドーパントとなる元
素とＧａを含まないものを用いることによって、ショッ
トキー障壁の高さを自由に制御可能なものとする効果が
ある。
合物半導体ショットキー接合構造において、金属として
、電気陰性度の差の大きい異種元素が大きい化学結合力
で結合した合金を用いることを特徴とするショットキー
接合構造において、その合金を構成する元素として、Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体の中でｎ型ドーパントとなる元
素とＧａを含まないものを用いることによって、ショッ
トキー障壁の高さを自由に制御可能なものとする効果が
ある。
第１図は本発明の第１の実施例で作製した試料のショッ
トキー障壁高さの組成依存性を示す図である。
トキー障壁高さの組成依存性を示す図である。
Claims (1)
- 金属とIII−Ｖ族化合物半導体ショットキー接合構造
において、金属として、２種類以上の元素を構成元素と
して含む合金を用いてあるショットキー接合構造におい
て、前記合金の構成元素として、III−Ｖ族化合物半導
体の中でｎ型ドーパントとなる元素及びＧａとを含まず
、かつ、少くとも２つの構成元素間の電気陰性度が大き
く異ることを特徴とするショットキー接合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14725188A JPH01313973A (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | ショットキー接合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14725188A JPH01313973A (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | ショットキー接合構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01313973A true JPH01313973A (ja) | 1989-12-19 |
Family
ID=15426004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14725188A Pending JPH01313973A (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | ショットキー接合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01313973A (ja) |
-
1988
- 1988-06-14 JP JP14725188A patent/JPH01313973A/ja active Pending
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