專利名稱:化合物半導體平面結型器件歐姆接觸的制備方法
本發(fā)明是化合物半導體平面結型器件歐姆接觸的制備方法。
在半導體器件的制造工藝中，P型區(qū)和n型區(qū)的歐姆接觸一般采用不同的合金材料和合金化工藝，因而要分別進行光刻，蒸發(fā)和合金化。這不僅工藝復雜，而且由于工藝過程中的多次光刻與熱處理，易降低器件的成品率。1977年日本專利(特開昭52-074280)提出了在GaA3上可以用同一合金來制備p型區(qū)和n型區(qū)的歐姆接觸。該專利使用AuGe(Ge重量百分比為4%)-Ni-Au合金系統(tǒng)，在氫氣氛下420℃，3分鐘合金化。對載流子濃度為8.5×1019cm-3的p型材料，測得的比接觸電阻ρ0～2×10-6Ωcm2。該專利沒有提供具體的器件及其工藝流程。此外高的Au含量已使AuGe熔點遠大于合金化溫度，因而從防止縮球來說，Ni已
多余。發(fā)明人之一(半導體學報1980年100頁)曾提出用AuGe合金在n型GaA3上制備歐姆接觸并發(fā)現當Ge含量≤4wt%，可制得低接觸電阻的歐姆接觸。又日本專利特開昭54-39573及54-148374在n型GaP上都曾提出用含Ge0.07-1.12wt%的AuGe合金制備歐姆接觸，因有低的接觸電阻。但這些文章與專利都沒有對用AuGe合金制備p型層歐姆接觸作出評價。
本發(fā)明提供了使用Au-Ge合金同時在化合物半導體器件上，制備p型層和n型層歐姆接觸的方法。該方法適用于平面結型器件，這種器件是用擴散，離子注入或外延等方法在n型有源層中(或上面)形成P+/n結構。因而，p型層是高摻雜的。這種器件p型區(qū)摻雜濃度一般為≤1020cm-3，而n型有源區(qū)濃度約1015cm-3(例如GaInA3的PIN管)至1017cm-3(場效應管)。由于AuGe合金中Ge是Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體的n型雜質，為保證p區(qū)摻雜不被嚴重補償，應在保證n型歐姆接觸良好的條件下，AuGe合金中Ge的濃度要低于2wt%，合金化溫度應小于410℃。
使用本發(fā)明，在Ⅲ-Ⅴ族化合物平面結型場效應器件上用AuGe合金同時制備歐姆接觸，減少了光刻與蒸發(fā)的次數，同時減少了工藝過程中熱處理時間，使工藝簡化，提高了器件的成品率。
附圖1和2分別是一般工藝和本發(fā)明制備平面結型場效應器件的流程。圖1與2中，1是半絕緣襯底，如GaA3，InP等;2是n型有源層，載流子濃度一般為1017cm-3，可以是GaA3，InP或GaInA3等;3是絕緣層，如SiO2，Si3N4等;4是光刻正膠;5是p型層，由擴散，離子注入或先在n層中腐蝕出坑，然后用外延方法來完成。6是p型擴散或離子注入源;7是p型歐姆接觸合金，可以是AuZn，AuMg或AuBe等;8是本發(fā)明建議使用的AuGe合金。
兩圖中(a)示材料上沉積好絕緣層，(b)示光刻出p型雜質擴散或離子注入窗孔，(c)示形成p+-n結，(d)為形成歐姆接觸，對圖1的一般工藝是蒸發(fā)p型歐姆接觸，對圖2即蒸發(fā)AuGe同時形成p型與n型歐姆接觸，圖1(e)是剝離后的剖面，可合金化形成p型歐姆接觸，圖2(e)為剝離與合金化后的平面結型場效應管的剖面，圖1(f)為蒸發(fā)n型歐姆接觸，圖1(g)為剝離與合金化后形成的用一般工藝完成的平面結型場效應管剖面。可見用本發(fā)明少了二道步驟。在剖面圖中3為源，G為柵，D為漏。
以GaInA3平面結型場效應管為例(見附圖2)。1為半絕緣InP襯底。有源層2是n型GaInA3，摻雜濃度～1017cm-3。擴散或離子注入p型雜質Zn，p+層濃度可≥1019cm-3。使用含Ge1-2wt%的AuGe合金或先蒸發(fā)150
Ge，再蒸發(fā)2500
Au，400℃-410℃下計一分鐘合金化。按此條件用傳輸線法測得的比接觸電阻對p型～1.7×10-5Ωcm2，對n型～1.5×10-6Ωcm2。
圖3是GaInA3平面結型光敏場效應管柵源的電流電壓特性。圖中曲線1是由圖1的一般工藝完成后的器件特性。曲線2(無光)與曲線3(照光)是由圖2所示工藝完成后的器件特性?？梢妰烧咛匦曰疽粯印Ｒ虼俗C明用AuGe合金同時做平面結型場效應管的p+層與n層的歐姆接觸，對器件性能無損。由于工藝簡化故成品率提高了。
用本發(fā)明的方法還可制備PIN管及用于集成電路工藝中。
權利要求
1.一種化合物半導體平面結型器件歐姆接觸的制備方法，它使用金-鍺合金。本發(fā)明的特征在于器件p型層和n型層的歐姆接觸都用不含Ni的Au-Ge合金一次蒸發(fā)與合金化而成。
2.如權利要求
1所說的化合物半導體平面結型器件歐姆接觸的制備方法，其特征在于Au-Ge合金的Ge含量低于2wt%，合金化溫度小于410℃。
3.如權利要求
1或2所說的歐姆接觸制備方法，其特征在于化合物半導體襯底使用半絕緣InP，n型有源層為GaInA3，濃度在1015-1017cm-3。蒸發(fā)Ge含量為1-2wt%的Au-Ge合金或者可先蒸發(fā)150
的Ge，再蒸發(fā)2500
的Au。合金化溫度400-410℃，時間1分鐘。
專利摘要
本發(fā)明是化合物半導體平面結型器件歐姆接觸的制備方法。它使用同樣的接觸合金AuGe，可同時在平面器件的p區(qū)和n區(qū)得到滿意的歐姆接觸。使用本發(fā)明可減少蒸發(fā)光刻及熱處理次數，簡化工藝，提高成品率。
文檔編號H01L21/283GK85105699SQ85105699
公開日1987年1月14日 申請日期1985年7月19日
發(fā)明者吳丁芬, 程宗權 申請人:中國科學院上海冶金研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan