JPH029171A - Ohmic electrode - Google Patents

Ohmic electrode

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JPH029171A
JPH029171A JP16026488A JP16026488A JPH029171A JP H029171 A JPH029171 A JP H029171A JP 16026488 A JP16026488 A JP 16026488A JP 16026488 A JP16026488 A JP 16026488A JP H029171 A JPH029171 A JP H029171A
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JP
Japan
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thin film
auge
ohmic electrode
angstroms
thickness
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JP16026488A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoya Miyano
尚哉 宮野
Junichi Tsuchimoto
淳一 土本
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make diffusion of Ge toward a substrate uniform and lessen the contact resistance of an ohmic electrode by causing the ohmic electrode to be composed of: a Ge thin film which is formed on the substrate; an AuGe thin film which is formed on the Ge thin film; an Ni thin film which is formed on the AuGe thin film. CONSTITUTION:A Ge thin film 5 is formed on an n-type GaAs substrate 1 and an AuGe thin film 6 is formed on the thin film 5 and then, an Ni thin film 7 is formed on the thin film 6. The thin film 5 consists of a thin film of 50-100Angstrom thickness and the thin film 6 has 500-2000Angstrom thickness and then, the thin film 7 has 100-500Angstrom thickness. Such a state of thin films makes diffusion of Ge toward the substrate 1 uniform and causes the contact resistance of an ohmic electrode to become lower.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、n J42G a A s基板上に形成さ
れるオーミック電極に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] This invention relates to an ohmic electrode formed on an n J42Ga As substrate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

化合物半導体素子に電極を形成する方法として、オーミ
ック電極形成技術がある。金属と半導体とを接触させた
とき、■界面でのキャリアの再結合速度が非常に速い場
合、■ショットキー障壁が十分低い場合、■キャリアが
トンネルできるほど障壁か十分薄い場合はオーミック接
触になる(LSIハンドブック、電子通信学会編、p。
There is an ohmic electrode formation technique as a method for forming electrodes on a compound semiconductor element. When a metal and a semiconductor are brought into contact, ■ if the recombination rate of carriers at the interface is very fast, ■ if the Schottky barrier is sufficiently low, and ■ if the barrier is sufficiently thin that carriers can tunnel through, then ohmic contact will occur. (LSI Handbook, edited by Institute of Electronics and Communication Engineers, p.

710)。このオーミック接触の最も一般的な方法とし
て、合金化法(alloyed ohmic cont
act )かある。これは、規程かの合金を被着し、熱
処理により半導体と合金化させオーミックにするもので
、ベース金属としてAu、Ag、Inなどを用い、ドー
パントとしてn形には、S L、 Ge。
710). The most common method of making this ohmic contact is the alloyed ohmic contact method.
act ) or there is. This method involves depositing an alloy according to the regulations and making it ohmic by heat-treating it and alloying it with a semiconductor. Au, Ag, In, etc. are used as the base metal, and n-type dopants include SL, Ge, etc.

Sn、Se、Teを、p形には、ZnSCd。Sn, Se, Te, and ZnSCd for p-type.

Be、Mgを添加したものが多く使用されている。Those to which Be and Mg are added are often used.

二の中でも特に、n型GaAs基板にAu、Ge。In particular, Au and Ge are used on the n-type GaAs substrate.

Niを形成するオーミック電極は最もよく使用される。Ohmic electrodes forming Ni are most commonly used.

以下、第3図に基づき、n型GaAs基板に使用される
オーミック電極を説明する。この種のオーミック電極は
、基板上に形成される薄膜の種類により、■ GaAs
基板上にAuGe薄膜、その上にNi薄膜を形成した2
層構造(以下、r N i / A u G e / 
G a A e系」という。)電極(同図(a)参照)
、■ GaAs基板上にAuGeNi薄膜、その上にN
i薄膜を形成した2層構造(以下、rN i/AuGe
N i系」という。)電極(同図(b)参照)、■ G
aAs基板上にNi薄膜、その上にGe薄膜、さらにA
u薄膜を形成した3層構造(以下、r A u / G
 e / N i系」という。)電極(同図(c)参照
)、■ GaAsJ!板上にGe薄膜、その上にAu薄
膜、さらにNi薄膜を形成した3層構造(以下、「Ni
/ A u / G e系」という。)電極(同図(d
)参照) の4種類に大別できる。
Hereinafter, based on FIG. 3, an ohmic electrode used for an n-type GaAs substrate will be explained. This type of ohmic electrode depends on the type of thin film formed on the substrate.
A thin AuGe film was formed on the substrate, and a thin Ni film was formed on top of it.2
Layer structure (hereinafter referred to as r N i / A u G e /
It is called "G a A e system". ) Electrode (see figure (a))
, ■ AuGeNi thin film on GaAs substrate, N on top
A two-layer structure with an i thin film (hereinafter referred to as rN i/AuGe
It is called "N i series". ) Electrode (see figure (b)), ■ G
Ni thin film on aAs substrate, Ge thin film on top, and A
A three-layer structure with a thin film formed (hereinafter referred to as r A u / G
e/Ni series. ) electrode (see figure (c)), ■ GaAsJ! A three-layer structure (hereinafter referred to as “Ni
/ A u / G e system. ) electrode (same figure (d)
) can be roughly divided into four types.

以下、この中でよく使用されているN i / A u
G e / G a A s系電極について説明する。
Below, N i / A u which is often used among these
The G e /G a As type electrode will be explained.

AuGeの共晶温度は356℃、AuGaの共晶温度は
341℃なので、この温度で液層が形成される。
Since the eutectic temperature of AuGe is 356° C. and the eutectic temperature of AuGa is 341° C., a liquid layer is formed at these temperatures.

GaAs表面には自然酸化膜が存在するため、分解が起
こるのは自然酸化膜が除去された部分に限られ、この濡
れた部分にAuGe溶液が凝集し、いわゆるポールアッ
プと呼ばれる不規則な合金化が進行する。Niは、この
不規則な合金化を防ぐために添加されている。Niは、
GaAsと強い固相反応を持つため、NiかGaAs界
面に拡散し、GaAsを固相で分解してNiAs、βA
uGaを形成する。この固相反応で自然酸化膜が除去さ
れるため、ポールアップを生じない。高濃度層形成は、
GaAs表面へのGeの拡散によってなされる(LSI
ハンドブック、電子通信学会綿、p、710)。
Since a natural oxide film exists on the GaAs surface, decomposition occurs only in the areas where the natural oxide film has been removed, and the AuGe solution aggregates in these wet areas, causing irregular alloying called pole-up. progresses. Ni is added to prevent this irregular alloying. Ni is
Because it has a strong solid phase reaction with GaAs, it diffuses to the Ni or GaAs interface and decomposes GaAs in the solid phase to form NiAs and βA.
Forms uGa. Since the natural oxide film is removed by this solid phase reaction, no pole-up occurs. High concentration layer formation is
This is done by the diffusion of Ge onto the GaAs surface (LSI
Handbook, Institute of Electronics and Communication Engineers, p. 710).

以下、この踵のオーミック電極の形成方法を説明する。Hereinafter, a method of forming this heel ohmic electrode will be explained.

ます、n型GaAs基板1上にAuGe薄膜2を真空蒸
着で形成し、このAuGe薄膜2上にNi薄膜3を真空
蒸着で形成する。次に、以上の工程で形成されたAuG
e薄膜2およびN i薄膜′3を、350℃以上で加熱
することにより、オーミック接合ができ、N i / 
A u G eから成るオーミック電極4が形成される
First, an AuGe thin film 2 is formed on an n-type GaAs substrate 1 by vacuum evaporation, and a Ni thin film 3 is formed on this AuGe thin film 2 by vacuum evaporation. Next, the AuG formed in the above steps
By heating the e-thin film 2 and the Ni thin film '3 at 350°C or higher, an ohmic bond is formed, and the Ni/i
An ohmic electrode 4 made of AuGe is formed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、従来のオーミック電極はn型GaAs基
板にGeが十分かつ均一に拡散されていないので、オー
ミック接触抵抗が高くなりやす<  (0,5X10 
〜lX10−5Ωcmり、信頼性に欠けるという欠点が
あった。例えば、Ni/A u G e / G a 
A s系電極は、Geの濃度が低く接触抵抗が大きい。
However, in the conventional ohmic electrode, Ge is not sufficiently and uniformly diffused into the n-type GaAs substrate, so the ohmic contact resistance tends to be high.
~1×10 −5 Ωcm, which had the drawback of lacking reliability. For example, Ni/A u G e / G a
The As-based electrode has a low Ge concentration and a high contact resistance.

N i / A u G e N i系電極は、Niが
量的に多く含まれているので、Geの拡散がNiによっ
て妨げられ接触抵抗が高い。Au/G e / N i
系電極及びN i / A u / G e系電極は、
合金化温度である450℃以上で、それぞれ高融点であ
る3種の金属が溶かされているので、半導体基板に悪影
響を与えている。
Since the Ni/AuGeNi-based electrode contains a large amount of Ni, the diffusion of Ge is hindered by the Ni, resulting in high contact resistance. Au/Ge/Ni
The Ni/Au/Ge based electrode is
Three types of metals each having a high melting point are melted at the alloying temperature of 450° C. or higher, which has an adverse effect on the semiconductor substrate.

そこで、この発明はn型GaAs基板へのGe拡散を均
一かつ十分に行われたオーミック電極を提供することに
より、接触抵抗か低く信頼性(実用性)の高いオーミッ
ク電極を実現するものである。
Therefore, the present invention aims to realize an ohmic electrode with low contact resistance and high reliability (practicality) by providing an ohmic electrode in which Ge is uniformly and sufficiently diffused into an n-type GaAs substrate.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記課題を達成するため、この発明はn型GaAs基板
上に形成されたゲルマニウム(Ge)M膜と、Ge薄膜
上に形成された金ゲルマニウム(AuGe)薄膜と、A
uGe薄膜上に形成されたニッケル(Ni)薄膜を含ん
で構成されている。
In order to achieve the above-mentioned problems, the present invention includes a germanium (Ge) M film formed on an n-type GaAs substrate, a gold germanium (AuGe) thin film formed on a Ge thin film, and an A
It is composed of a nickel (Ni) thin film formed on a uGe thin film.

この場合、Ge薄膜を50〜100オングストロームの
膜厚にし、AuGe薄膜を500〜2000オングスト
ロームの膜厚にし、Ni薄膜が100〜500オングス
トロームの膜厚にすると効果的である。
In this case, it is effective to make the Ge thin film 50 to 100 angstroms thick, the AuGe thin film 500 to 2000 angstroms thick, and the Ni thin film 100 to 500 angstroms thick.

〔作用〕[Effect]

この発明は、以上のように構成されているので、基板側
の第1薄膜及び第2薄膜には十分なGeか含まれており
、Geの基板への拡散が十分に行われる。
Since the present invention is configured as described above, sufficient Ge is contained in the first thin film and the second thin film on the substrate side, and Ge is sufficiently diffused into the substrate.

なお、Ge薄膜の膜厚を50オングストロ一ム未満に形
成すると、薄膜が薄くなり過ぎ膜厚の制御が困難になる
。また、100オングストロームを越えると、接触抵抗
が増加し信頼性が悪くなる。
Note that if the thickness of the Ge thin film is less than 50 angstroms, the thin film becomes too thin and it becomes difficult to control the film thickness. Moreover, if it exceeds 100 angstroms, contact resistance increases and reliability deteriorates.

さらに、AuGe薄膜の膜厚を500オングストロ一ム
未満に形成すると、薄膜が薄くなり過ぎ配線抵抗が増大
し断線しやすくなる。また、2000オングストローム
を越えると、合金化を十分に行うことができず、集積度
が悪くなる。
Furthermore, if the thickness of the AuGe thin film is less than 500 angstroms, the thin film will become too thin and the wiring resistance will increase, making it easy to break the wire. Moreover, if the thickness exceeds 2000 angstroms, alloying cannot be performed sufficiently, resulting in poor integration.

さらに、Ni薄膜の膜厚を100オングストローム未満
に形成すると電極の平坦性が悪くなる。
Furthermore, if the thickness of the Ni thin film is less than 100 angstroms, the flatness of the electrode will deteriorate.

また、500オングストロームを越えると、集積度が悪
くなり、Niの酸化により電極が劣化しやすくなる。
Moreover, if it exceeds 500 angstroms, the degree of integration will be poor and the electrode will be likely to deteriorate due to oxidation of Ni.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明に係るオーミック電極の一実施例を添付
図面に基づき説明する。なお、説明において同一要素に
は同一符号を用い、重複する説明は省略する。
Hereinafter, one embodiment of an ohmic electrode according to the present invention will be described based on the accompanying drawings. In the description, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

第1図は、この発明に係るオーミック電極の一実施例を
示すものである。この発明は基本的に、Ge薄膜5、A
uGe薄膜6及びNi薄膜7を含んで構成されている。
FIG. 1 shows an embodiment of an ohmic electrode according to the present invention. This invention basically consists of Ge thin film 5, A
It is configured to include a uGe thin film 6 and a Ni thin film 7.

このGe薄膜5は、n型GaAs基板1上に形成されて
いる。この場合、Ge薄膜5の膜厚が50オングストロ
一ム未満になると膜厚の制御が困難になり、100オン
グストロームを越えると、接触抵抗が大きくなる。従っ
て、この膜厚は50〜100オングストロームの範囲で
設定することが望ましい。
This Ge thin film 5 is formed on an n-type GaAs substrate 1. In this case, if the thickness of the Ge thin film 5 is less than 50 angstroms, it becomes difficult to control the film thickness, and if it exceeds 100 angstroms, the contact resistance increases. Therefore, it is desirable to set this film thickness in the range of 50 to 100 angstroms.

AuGe薄膜6は、このGe薄膜5上に形成されている
。この場合、AuGe薄膜6の膜厚が500オングスト
ロ一ム未満になると基板内にAuGeが入り込み配線抵
抗が大きくなる。また、2000オングストロームを越
えると、集積度が扱くなる。従って、この膜厚は500
〜2000オングストロームの範囲で設定することが望
ましい。
The AuGe thin film 6 is formed on this Ge thin film 5. In this case, if the thickness of the AuGe thin film 6 is less than 500 angstroms, AuGe will penetrate into the substrate and the wiring resistance will increase. Further, when the thickness exceeds 2000 angstroms, the degree of integration becomes difficult to handle. Therefore, this film thickness is 500
It is desirable to set it in the range of ~2000 angstroms.

Ni薄膜7は、AuGe薄膜6上に形成されている。こ
の場合、Ni薄膜7の膜厚が100オングストローム未
満になると電極の平坦性が悪くなり、500オングスト
ロームを越えると集積度が悪くなると共に接触抵抗を下
げることができなくなる。従って、この膜厚は100〜
500オングストロームの範囲で設定することが望まし
い。
Ni thin film 7 is formed on AuGe thin film 6. In this case, if the thickness of the Ni thin film 7 is less than 100 angstroms, the flatness of the electrode will deteriorate, and if it exceeds 500 angstroms, the degree of integration will deteriorate and it will be impossible to lower the contact resistance. Therefore, this film thickness is 100~
It is desirable to set it within a range of 500 angstroms.

次に、上記実施例に係るオーミック電極の形成方法を説
明する。この形成方法は、基本的に第1薄膜形成工程、
第2薄膜形成工程、第3薄膜形成玉程及び加熱工程を含
んで構成される。第1薄膜形成]1〕程では、n型Ga
As基板1上にGe薄膜5を真空蒸着法で形成する。第
2薄膜形成工程では、上記Ge薄膜5上にAuGe薄膜
6を真空蒸着法で形成する。第3薄膜形成工程では、A
uGe薄膜6上にNi薄膜7を真空蒸着法で形成する。
Next, a method for forming the ohmic electrode according to the above embodiment will be explained. This forming method basically includes a first thin film forming step,
The method includes a second thin film forming step, a third thin film forming step, and a heating step. First thin film formation] In step 1], n-type Ga
A Ge thin film 5 is formed on an As substrate 1 by vacuum evaporation. In the second thin film forming step, an AuGe thin film 6 is formed on the Ge thin film 5 by vacuum evaporation. In the third thin film forming step, A
A Ni thin film 7 is formed on the uGe thin film 6 by vacuum evaporation.

加熱工程では、Ge薄膜5、AuGe薄膜6及びNi薄
膜7が形成された後、合金化温度で加熱する。この場合
、加熱温度は425±5℃の範囲で設定する。これは、
この範囲外で加熱すると、いずれも接触抵抗の増加につ
ながるからである。
In the heating step, after the Ge thin film 5, AuGe thin film 6, and Ni thin film 7 are formed, they are heated at an alloying temperature. In this case, the heating temperature is set within the range of 425±5°C. this is,
This is because heating outside this range will lead to an increase in contact resistance.

また、加熱時間は30秒〜2分の間で設定する。Moreover, the heating time is set between 30 seconds and 2 minutes.

これは、短すぎると加熱不十分になるので、電極形成が
不可能になる。また、長すぎるとGeか拡散しすぎるの
で、接触抵抗の増加につながる。この加熱工程により、
GaAs基板1上に3層構造のオーミック電極が形成さ
れる。この場合、加熱工程をN2ガスあるいはA「ガス
等の不活性ガス雰囲気中で行うことにより、加熱用電極
の酸化を防止することかできる。
If this is too short, heating will be insufficient, making electrode formation impossible. Moreover, if it is too long, Ge will diffuse too much, leading to an increase in contact resistance. Through this heating process,
A three-layer ohmic electrode is formed on a GaAs substrate 1. In this case, oxidation of the heating electrode can be prevented by performing the heating step in an inert gas atmosphere such as N2 gas or A gas.

次に、この実施例に係る実験結果を示す。この実験では
、Si+イオンを注入しアニールしたn型GaAs基板
上に、フォトリソグラフィ技術によりオーミック電極の
パターンを形成した。次に、Ge薄膜を50オングスト
ローム、AuGe薄膜を800オングストローム、Ni
薄膜を300オングストロームで真空蒸着法により付着
させ、リフトオフ技術により所定形状の電極を形成した
Next, experimental results related to this example will be shown. In this experiment, an ohmic electrode pattern was formed by photolithography on an n-type GaAs substrate that had been implanted with Si + ions and annealed. Next, a Ge thin film of 50 angstroms, an AuGe thin film of 800 angstroms, a Ni
A thin film of 300 angstroms was deposited by vacuum evaporation, and an electrode of a predetermined shape was formed by a lift-off technique.

この後、N2雰囲気中において1分間加熱した。After this, it was heated for 1 minute in a N2 atmosphere.

この場合、温度は400℃から500 ’Cの範囲で変
化させた。
In this case, the temperature was varied between 400 and 500'C.

第2図は、上記実験結果を示すものであり、オミック接
触抵抗の合金化温度依存性を示すものである。この実験
では、50オングストロームのGe薄膜と100オング
ストロームのGe薄膜を使用したオーミック電極を示す
が、いずれも425℃付近で接触抵抗は最小値になって
いる。
FIG. 2 shows the above experimental results, and shows the dependence of ohmic contact resistance on alloying temperature. In this experiment, ohmic electrodes using a Ge thin film of 50 angstroms and a Ge thin film of 100 angstroms are shown, and in both cases, the contact resistance reaches its minimum value at around 425°C.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は、以上説明したように構成されているので、
n型GaAs基板へのGe拡散が均一かつ十分になされ
ており、接触抵抗が低く信頼性(実用性)の高いオーミ
ック電極を提供することかできる。
Since this invention is configured as explained above,
Since Ge is uniformly and sufficiently diffused into the n-type GaAs substrate, it is possible to provide an ohmic electrode with low contact resistance and high reliability (practicality).

特に、n型GaAs基板上に3層構造の薄膜を形成した
後、425℃付近で1分以上加熱すれば、接触抵抗を最
小にすることができる。
In particular, contact resistance can be minimized by forming a three-layer thin film on an n-type GaAs substrate and then heating it at around 425° C. for one minute or more.

1・・・GaAs基板 2.6 =・A u G e薄膜 3.7・・・Ni薄膜 4・・・オーミック電極 5・・・Ge薄膜 特許出願人  住友電気工業株式会社 代理人弁理士   長谷用  芳  樹間      
    山    1)   行
1... GaAs substrate 2.6 = A u G e thin film 3.7... Ni thin film 4... Ohmic electrode 5... Ge thin film Patent applicant Sumitomo Electric Industries, Ltd. Representative Patent Attorney For Hase Yoshikima
Mountain 1) Row

【図面の簡単な説明】 第1図は、この発明の一実施例に係るオーミック電極の
11■造を示す断面図、第2図は、このオーミック電極
におけるオーミック接触抵抗の合金化温度依H性を示す
図、第3図は、従来技術に係るオーミック電極の構造を
示す断面図である。 オーミック電極 第1図 一 (a) (b) ¥= (c) (cl) 従来技術 第3図 オーミック接触抵抗の合金化温度依存性第2図
[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a cross-sectional view showing an 11 structure of an ohmic electrode according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 shows the alloying temperature dependence of ohmic contact resistance in this ohmic electrode. FIG. 3 is a sectional view showing the structure of an ohmic electrode according to the prior art. Ohmic electrode Figure 1 (a) (b) ¥= (c) (cl) Conventional technology Figure 3 Alloying temperature dependence of ohmic contact resistance Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、n型GaAs基板上に形成されたゲルマニウム(G
e)薄膜と 前記Ge薄膜上に形成された金ゲルマニウム(AuGe
)薄膜と、 前記AuGe薄膜上に形成されたニッケル (Ni)薄膜を含んで構成されているオーミック電極。 2、前記Ge薄膜が、50乃至100オングストローム
の膜厚を有し、 前記AuGe薄膜が、500乃至2000オングストロ
ームの膜厚を有し、 前記Ni薄膜が、100乃至500オングストロームの
膜厚を有する請求項1記載のオーミック電極。
[Claims] 1. Germanium (G) formed on an n-type GaAs substrate
e) thin film and gold germanium (AuGe) formed on the Ge thin film.
) a thin film; and a nickel (Ni) thin film formed on the AuGe thin film. 2. The Ge thin film has a thickness of 50 to 100 angstroms, the AuGe thin film has a thickness of 500 to 2000 angstroms, and the Ni thin film has a thickness of 100 to 500 angstroms. 1. The ohmic electrode according to 1.
JP16026488A 1988-06-27 1988-06-27 Ohmic electrode Pending JPH029171A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010263029A (en) * 2009-05-01 2010-11-18 Gyoseiin Genshino Iinkai Kakuno Kenkyusho Silver-containing metal ohmic contact electrode

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