JPH06120163A - 半導体装置の電極形成方法 - Google Patents

半導体装置の電極形成方法

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JPH06120163A
JPH06120163A JP33213992A JP33213992A JPH06120163A JP H06120163 A JPH06120163 A JP H06120163A JP 33213992 A JP33213992 A JP 33213992A JP 33213992 A JP33213992 A JP 33213992A JP H06120163 A JPH06120163 A JP H06120163A
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JP
Japan
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electrode
sputtering
gaalas
electrode material
crystal
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JP33213992A
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English (en)
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Mitsuyoshi Yatani
光芳 八谷
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Alを含むIII−V族化合物半導体基板表面へ
の良好なオーミック特性を有する電極の形成方法に関す
る。 【構成】 GaAlAs化合物半導体2の表面を真空装
置内で逆スパッタ法により処理した後、同一真空装置内
でAu−Ge(12wt%)−Ni(4wt%)をスパ
ッタして電極3を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の電極形成
方法に係り、特にAlを含むIII−V族化合物半導体基板
表面への電極の形成方法に関する。
【従来の技術】近年、III−V族化合物半導体の特長を活
かした発光ダイオード、半導体レーザー、電界効果トラ
ンジスタ、フォトダイオード等の種々の素子が実用化さ
れ、その応用分野も増々広がってきている。しかし、こ
れらの化合物半導体材料は、Si等の単元素材料と比べ
て物理的性質が素子製作過程で複雑に変化し、素子製作
工程も単純でなく高度の技術を要する場合が多い。特に
Alを含む化合物半導体表面は不安定で製作途中の熱処
理や化学処理で変化しやすく、オーミック接触のための
電極形成が行いにくい問題がある。これに対し種々の対
策検討が行われてきた。図3は、この従来例の一つであ
る特開昭56−116619号公報に開示された電極形
成方法の説明図である。この方法によれば、先ず、Ga
Asからなる半導体絶縁基板1上に液相エピタキシャル
法を用いてTeドープ(n≒5〜10×1017cm-3
のN型のGa(1ーX)AlXAs層(x≒0.8〜0.9)
2を厚さ40〜50μm成長させる。しかるのち、通常
の真空蒸着法を用いて200℃より高い温度にしたGa
AlAs面にAuGeNi電極3を形成する方法が用い
られている。また、図4は従来例の他の一つである論文
(L.R.Zheng 他:Applied Phys
icsLetter.Vol.60、No.7、p.8
77〜879(1992))に開示された電極形成方法
の説明図である。この方法によれば、先ず、GaAsか
らなる半導体絶縁基板1上に液相エピタキシャル法を用
いてSeドープ(n≒7.5×1017cm-3)のN型の
Ga(1ーX)AlXAs層(x≒0.55)2を厚さ200
nm成長させる。次にGaAlAs層表面をアンモニア
−過水系およびフッ化水素酸−硝酸系の各薬液で順次処
理した後、通常の真空蒸着法を用いてPd層4、AuG
e層5、Ag層6、Au層7を積層して電極を形成す
る。しかるのち、窒素雰囲気下400℃〜500℃、3
0秒の条件で熱処理する方法が用いられている。
【発明が解決しようとする課題】前述したように、Ga
AlAs表面は活性で通常、周囲の雰囲気により酸化膜
が形成されている。従って、この酸化膜を薬品処理で除
去したのち電極が形成される。しかし、酸化膜が除去さ
れて露出した結晶表面も活性化されやすく、また酸化さ
れやすい性質を持っている。薬品処理に順じて行う水洗
処理、乾燥処理および電極形成を行う真空装置までのG
aAlAs基板のハンドリング等の間にも周囲の雰囲気
によりGaAlAs表面には酸化膜が新たに形成されて
しまう。上述した従来例ではこの酸化膜を破壊して電極
金属を結晶表面に付着させ、十分な付着力と良好なオー
ミック接触を得ようとするものである。しかし、この酸
化膜は厚みが1nm〜10nm程度あり厚さも不均一の
ため、これらの方法においても微細な領域で均一なオー
ミック接触を得ることは困難になっている。すなわち、
例えば電極径が数十μm以下と微細な円形電極において
電圧−電流特性に整流性がみられ、電極の抵抗もばらつ
く問題がある。このため、LEDアレーのような微細サ
イズの電極が必要なデバイスの製作においてはGaAl
As上にGaAsを構成し、電極をGaAsとコンタク
トする方法が取られている場合もある。しかし、特にこ
のような発光素子においては、GaAsが発光した光の
吸収体となるためこの方法も十分に満足のいくものでは
ないのが現状である。
【課題を解決するための手段】本願発明は、上記問題点
に鑑みなされたものであり、請求項1に係る発明は、
「Alを含むIII−V族化合物半導体からなる結晶の表面
上へのオーミック接触電極の形成において、真空装置内
で該結晶の表面をスパッタ法で処理して酸化物を除去し
た後、該結晶を該真空装置内から取り出すことなく該結
晶の表面にオーミック接触を得る電極材を形成すること
を特徴とする半導体装置の電極形成方法。」を提供し、
請求項2に係る発明は、「請求項1記載の半導体装置の
電極形成方法において、電極材を200℃以上550℃
以下の温度の結晶表面に形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法。」を提供するものである。
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図1は本発明の第1の実施例である半導体
装置の電極形成方法を説明するための半導体装置の断面
図である。同図において符号1はGaAsからなる半導
体絶縁基板、符号2は、半導体絶縁基板1上に液相エピ
タキシャル法で厚み10μmに形成されたTeドープ
(n≒1×1018cm-3)のN型のGa(1ーX)AlXAs
層(x≒0.7)である。先ず、GaAlAs層2の表
面上のGaを除去し、図示しない真空装置内で、通常の
高周波による逆スパッタ法を用いてGaAlAs層2の
表面上に形成されている酸化物を除去する。逆スパッタ
条件は逆スパッタ圧力2Pa、逆スパッタ電力は100
Wである。次に、通常のスパッタ法によりN側電極8を
形成する。電極材料はAu−Ge(12wt%)−Ni
(4wt%)であり、10μm径の円形で200μmの
間隔で直線状に配列されている。なお、電極材料はN型
のGaAlAsに対してオーミック接触が得られるもの
であれば何を用いても構わない。ここで逆スパッタ後、
次の電極材のスパッタを同一の真空装置内で行うことに
より、その間露出したGaAlAs面は酸化雰囲気に触
れることはなく、清浄な面に電極材料を形成することが
出来る。しかるのち、窒素雰囲気で400℃〜500℃
に保たれた電気炉内で数分間の熱処理を行う。これは電
極材と半導体を合金化反応させてオーミック接触を得る
目的で行っている。なお、熱処理を電極材のスパッタ直
後に同一の真空装置内で行ってもよい。後者の方法を用
いると、電極形成から熱処理の間に起こる可能性がある
電極材のピンホール等から侵入した酸素によるGaAl
As面の酸化の心配がなくなる。以上のようにして、N
型のGaAlAsに対して良好なオーミック特性および
付着特性を有する電極8を形成することができる。上述
した第1の実施例では、N型のGaAlAsへのN電極
形成を示したが、導電型がP型の場合も、P型のGaA
lAsに対しオーミック接触が得られる電極材を用いる
ことで適用できる。図2は、本発明の第2の実施例であ
る半導体装置の電極形成方法を説明するための半導体装
置の断面図である。先ず、GaAsからなる半導体絶縁
基板1上に有機金属気相エピタキシャル法(MOCVD
法)でZnドープ(n≒5×1017cm-3)のP型のG
(1ーX)AlXAs層(x≒0.45)2を厚み2μm形
成する。これに対し、第1の実施例と同様の逆スパッタ
を行いGaAlAs層2の表面の酸化物を除去した後、
同一の真空装置内で通常のスパッタ法により300℃に
設定したGaAlAs層2の表面にP側電極9を形成す
る。電極材料はAu−Be(1wt%)である。但し、
電極材はP型のGaAlAsに対してオーミック接触の
得られるものであれば何を用いても構わない。なお、こ
の時の温度は200℃以下では電圧−電流特性が整流性
を示し、550℃以上ではGaAlAs結晶表面からA
sの脱離が起こり欠陥が誘発されて結晶劣化が起こるこ
とから200℃以上550℃以下の範囲にあることが必
要である。このようにGaAlAs結晶表面を200℃
以上550℃以下の温度に保って電極材を形成すると、
電極材の堆積と同時に電極材と半導体の合金化反応が起
こりオーミック接触が得られるようになるため、第1の
実施例で行った電気炉等による熱処理が不要になる。ま
た、電極形成から熱処理の間に起こる可能性がある電極
材のピンホール等から侵入した酸素によるGaAlAs
面の酸化の心配もいらない。以上のようにして、P型の
GaAlAsに対して良好なオーミック特性および付着
特性を有する電極9を形成することができる。上述した
第2の実施例では、P型のGaAlAsへのP電極形成
を示したが、導電型がN型の場合も、N型のGaAlA
sに対しオーミック接触が得られる電極材を用いること
で適用できる。尚、上述した第1、第2の実施例ではG
aAlAsを用いたが、他のAlを含むIII−V族化合物
半導体に適用しても同様の効果が得られる。なお、本発
明は上述した実施例以外にもAlを含むIII−V族化合物
半導体にオーミック電極の形成が必要な半導体装置、例
えば発光ダイオード、レーザーダイオード、ヘテロバイ
ポーラトランジスタ等の製作においても適用することが
できるものである。
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の電極形成方法によれば、Alを含むIII−V族化合物
半導体結晶面にオーミック電極を極めて容易に作製する
ことができる。また、結晶表面の酸化の影響を十分に排
除できるためオーミック接触が均一となり、微小面積の
電極を形成しても良好なオーミック特性および付着特性
が得られるとともに電極抵抗のばらつきも低減される。
これらにより、電極の生産性および信頼性が向上する。
さらにまた、結晶表面の酸化膜を逆スパッタ法で除去し
たのち電極材を形成するため、従来行ってきた酸化膜除
去のための繁雑で複雑な薬品等による前処理が不要にな
り、工程の簡略化が図れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例である半導体装置の電極
形成方法を説明するための半導体装置の断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例である半導体装置の電極
形成方法を説明するための半導体装置の断面図である。
【図3】従来例の電極形成方法の説明図である。
【図4】他の従来例の電極形成方法の説明図である。
【符号の説明】
1 半導体絶縁基板 2 GaAlAs層 3 AuGeNi電極 4 Pd層 5 AuGe層 6 Ag層 7 Au層 8 電極 9 電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Alを含むIII−V族化合物半導体からなる
    結晶の表面上へのオーミック接触電極の形成において、
    真空装置内で該結晶の表面をスパッタ法で処理して酸化
    物を除去した後、該結晶を該真空装置内から取り出すこ
    となく該結晶の表面にオーミック接触を得る電極材を形
    成することを特徴とする半導体装置の電極形成方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の半導体装置の電極形成方法
    において、電極材を200℃以上550℃以下の温度の
    結晶表面に形成することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
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