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発明の名称 II−VI族化合物半導体用電極
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−97423
公開日 平成6年(1994)4月8日
出願番号 特願平4−244501
出願日 平成4年(1992)9月14日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 斉藤 勝利 / 右田 雅人
要約 目的
II−VI族化合物半導体のオーミック電極のボンダビリティーと信頼性を向上することにある。

構成
まず、オーミック接触を得るためのオーミックメタル金属層2を形成し、ついで、高融点金属またはそれらの組合せにより拡散バリヤ層3を形成し、さらに最上層部分に上層メタル層4を設ける。
特許請求の範囲
【請求項1】II−VI族化合物半導体基板上に、オーミック接触を得るためのオーミックメタル層を設け、ついで、半導体構成原子やオーミックメタル層の構成原子が後述の上層メタル層に拡散するのを防止し、かつ、上層メタルがオーミックメタル層や半導体基板に拡散するのを防止するための拡散バリヤ層を設け、さらにこの上に、外部電極やリード線を接続するための上層メタル層を設けたことを特徴とする、II−VI族化合物半導体用オーミック電極。
【請求項2】請求項1に記載の電極において、オーミックメタル層をAuで構成したことを特徴とするII−VI族化合物半導体用オーミック電極。
【請求項3】請求項1に記載の電極において、オーミックメタル層をPtで構成したことを特徴とするII−VI族化合物半導体用オーミック電極。
【請求項4】請求項1に記載の電極において、下地半導体の導電型と同型の導電型を与える不純物元素とAuとの合金によりオーミックメタル層を構成したことを特徴とするII−VI族化合物半導体用オーミック電極。
【請求項5】請求項1に記載の電極において、下地半導体の導電型と同型の導電型を与える不純物元素とPtとの合金によりオーミックメタル層を構成したことを特徴とするII−VI族化合物半導体用オーミック電極。
【請求項6】請求項2,3,4、又は5に記載の電極において、Ti,Pt,Pd,W,Mo,Hfのいずれか一つ、またはこれらの組合せにより拡散バリヤ層を構成したことを特徴とするII−VI族化合物半導体用オーミック電極。
【請求項7】請求項1に記載の電極において、Au,Ag,PtまたはAlのいずれか、または、その組合せにより上層メタル層を構成したことを特徴とするII−VI族化合物半導体用オーミック電極。
【請求項8】請求項6に記載の電極において、上層メタル層をAu,Ag,PtまたはAlで構成したことを特徴とするII−VI族化合物半導体用オーミック電極。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、II−VI族化合物半導体のオーミック電極に関する。
【0002】
【従来の技術】II−VI族化合物半導体に対するオーミック電極については、従来、例えば、ジャーナル オブ アプライド フィジィックス、(1991年)第57巻,第2210ページから2216ページ、(Jounal of Aplied Physics(1991)Vol.57,PP2210−2216)に開示されているように、単一金属層で構成されている場合が多い。
【0003】従来から広く用いられているオーミック電極では、例えば、II−VI族化合物半導体基板(例えば、p型ZnSe)にAu層を被着してオーミック電極を構成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来構造では、半導体素子を製作する過程での加熱処理により、基板半導体を構成する原子(例えば、Zn)のAu層への拡散が生じる。このため、熱圧着や超音波ボンディング法などを用いてAu層にリード線(Au線など)を接続する際に、その接続強度が著しく低下するという問題があった。
【0005】また、ソルダーを用いて半導体チップを金属電極に接着する際にも、同様の問題があった。
【0006】さらには、下地半導体層と電極金属層との合金化反応が著しい場合には、半導体層内部のPN接合が損傷を受けるという問題も生じる。
【0007】本発明の目的は、素子製造工程において電極金属層中に半導体構成原子が拡散するのを防止して、電極層のボンダビリティ(ボンディングの容易性)を改善することにある。
【0008】本発明の他の目的は、素子製造工程において電極金属が半導体基板に過度に拡散して素子特性を劣化させるのを防止することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、まず、オーミック接触を得るためのオーミックメタル金属層を形成し、ついで、高融点金属またはそれらの組合せにより拡散バリヤ層を形成し、最上層部分に上層メタル層を設ける。
【0010】
【作用】上記の拡散バリヤ層は、II−VI族化合物半導体を構成する原子やオーミックメタル層を構成する原子がボンディング用上層メタル層に拡散するのを防止する。
【0011】また、同時に、上層メタル層を構成するAuなどが基板半導体層中に拡散するのを防止する。
【0012】
【実施例】(実施例1)図1により本発明の一実施例を説明する。図1は、本発明によるオーミック電極の断面模式構造を示す。P型ZnSe基板1上に、オーミックメタル層として厚さ500ÅのAu層2,拡散バリヤ層として厚さ1500ÅのPt層3,上層メタル層としての厚さ5000ÅのAu層4を、電子ビーム蒸着法を用いて基板温度約120℃で連続的に被着して、オーミック電極を形成した。
【0013】(実施例2)図2は本発明による他の実施例を示す電極の断面模式図である。N型CdTe基板5上に、オーミックメタル層として厚さ500ÅのAu−In合金層(In5重量%)6,厚さ1500ÅのTi層7と厚さ1500ÅのPt層3からなる多層拡散バリヤ層,厚さ3000ÅのAu上層メタル層8を電子ビーム蒸着法を用いて連続して被着して、オーミック電極を形成した。
【0014】ついで、上記試料を不活性ガス雰囲気中で、温度200℃で1分間の熱処理を施し、電極金属層を下地半導体層と合金化させた。
【0015】(実施例3)図3は本発明による他の実施例を示す電極の断面模式図である。P型ZnSe基板1上に、オーミックメタル層として厚さ500ÅのPt層9、ついで、拡散バリヤ層として厚さ1500ÅのTi層7と厚さ1500ÅのPt層3からなる多層バリヤ層を、最後に、上層メタル層として厚さ5000ÅのAu層10を、電子ビーム蒸着法を用いて連続的に被着した。
【0016】ついで、上記試料を不活性ガス雰囲気中で、温度200℃で1分間の熱処理を施し、電極金属層を下地半導体層と合金化させ、オーミック電極を形成した。
【0017】(実施例4)図4は本発明による他の実施例を示す電極の断面模式図である。P型ZnSe基板1上に、オーミックメタル層として厚さ500ÅのPt−Sb合金層(Sb5重量%)層11、ついで、拡散バリヤ層として厚さ1500ÅのTi層7と厚さ2000ÅのMo層12からな複合層を、最後に、上層メタル層として厚さ5000ÅのAu層10を、電子ビーム蒸着法を用いて連続的に被着した。
【0018】ついで、上記試料を不活性ガス雰囲気中で、温度200℃で1分間の熱処理を施し、電極金属層を下地半導体層と合金化させた。
【0019】(実施例5)図5は本発明による他の実施例を示す電極の断面模式図である。N型CdTe基板5上に、オーミックメタル層として厚さ500ÅのPt−In合金層(In5重量%)層13、ついで、拡散バリヤ層として厚さ1500ÅのTi層7と厚さ2000ÅのMo層12からな複合層を、最後に、上層メタル層として厚さ5000ÅのAu層10を、電子ビーム蒸着法を用いて連続的に被着した。
【0020】ついで、上記試料を不活性ガス雰囲気中で、温度200℃で1分間の熱処理施し、電極金属層を下地半導体層と合金化させた。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、上記の拡散バリヤ層は、II−VI族化合物半導体を構成する原子やオーミックメタル層を構成する原子がボンディング用上層メタル層にまで拡散するのを防止することが出来る。さらに、上層メタル層が下地半導体基板にまで拡散することが防止される。
【0022】これにより、電極層のボンダビリティーが改善され、信頼度の高い素子組立てが可能になった。さらに、素子特性の劣化が解消し、デバイスの信頼性が向上した。




 

 


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