欧姆电极结构体及半导体元件制造技术

具备：ＡｕＧｅＮｉ合金层（１３），设置于ｎ型ＧａＡｓ层上；叠层体，由上述ＡｕＧｅＮｉ合金层（１３）上所设置的接合金属层（１５、１７）及上述接合金属层（１５、１７）上所设置的势垒金属层（１６、１８）构成；叠层体设置２个周期以上。采用该结构，可以在ＧａＡｓ类的接触层，特别是ｎ型电极中，限制半导体的Ｇａ及在ｎ型电极上形成欧姆接合所需要的ＡｕＧｅＮｉ合金层的Ｎｉ等的表面扩散，可以提供低电阻的欧姆电极结构体及具有该欧姆电极结构体的半导体元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】欧姆电极结构体及半导体元件专利
本专利技术涉及n型GaAs半导体层的欧姆电极结构体以及使用该电极结 构的半导体元件。
技术介绍
在半导体激光器或GaAs类IC等的化合物半导体元件中，大多在n型 GaAs层上形成欧姆电极。在欧姆电极中，作为可实现欧姆接合的金属，一 般来说使用AuGeNi的合金。对Ge来说，欧姆电极的AuGe中的Ge要考 虑和Au之间的共晶组成而添加约12%，通过合金(合金处理)进入GaAs 层中的Ga晶格结点，成为n型的掺杂剂。因此，AuGeNi层和n型GaAs 层之间的能量垒变低，能够实现电子的隧道效应。另一方面，AuGeNi合金的Ni是为了促进扩散速度慢的Ge扩散而使 用的。虽然因Ni扩散而使得GaAs的化学自由能下降，但是Ni本身成为 GaAs的p型掺杂剂，且因为扩散快所以需要注意合金处理温度及时间。作为使用这种电极结构的器件，可列举出半导体激光器。半导体激光 器在电子学和光电子学的很多领域中已被广泛使用，作为光学器件是不可 缺少的。特别是，CD (紧致盘片)、DVD (数字多用途盘片)等的光盘设 备作为大容量的记录媒体，当前已被广泛利用。再者，随着记录容量的增加，记录速度的高速化不断进步，该动向特 别是在CD用及DVD用的半导体激光器中较为显著。为了使记录速度高速 化，需要半导体激光装置的高输出化。近年来，在CD用红外半导体激光 装置及DVD用红色半导体激光装置中，从市场方面己经要求超过200 300mW的高输出。为了把上述高输出、高速的光盘实用化，需要降低动作电流、动作电 压。为此，需要实现在半导体层和电极金属边界上具有欧姆特性的低电阻 接触电极(例如参见专利文献l)。5专利文献1所述的电极其构成为，在半导体基板上设置Ni层(或者Ti层)，在其上把Pt层和Au层形成2次以上。该结构作为氮化物半导体上 的p型电极来使用。专利文献l:日本特开2002-111061号公报如上所述，特别是扩散系数大的Ga和Ni不只是层平面方向，还向垂 直于层的方向扩散。若在电极中Ga或Ni进行扩散，在电极表面发生了偏 析，则形成氧化物，发生引线接合强度的下降以及和其他部件之间的接触 异常等问题。一般来说，作为最表面的电极材料形成Au，并在该Au层上连接金引 线的情况较多。为了在n型GaAs上形成欧姆电极， 一般需要合金化处理G5(TC以上的热处理)，Ga、 Ni因热处理而扩散得较大，其一部分通过存 在于最表面的Au层晶粒边界，到达电极表面，在表面部分上形成氧化物(Ga-O、 Ni-0等)。氧化物因为普遍电阻较高，所以导致在表面部分上形 成高电阻的层。另外，若在电极表面上Ga、 Ni等发生偏析后的状态下连接了引线，则 电极/引线间的密合性下降，成为引起引线接合不佳的原因。另外，若伴随热处理，Ni进行了表面扩散，则Ge扩散促进效应变弱， 接触电阻将会上升。另外，Ni本身存在于n型GaAs基板和金属电极层之间的边界上，起 到使密合性提高的作用。从维持密合性的观点来看，还需要限制Ni的表面 扩散。鉴于上述各课题，在n型GaAs层的欧姆电极上，在AuGeNi层形成后 实施合金处理，再在AnGeNi层之上另外形成接触用的电极的情况很多。 此时，要考虑在接触用电极上利用Pt层、Pd层、Ti层来抑制Ni及Ga的 扩散。图6是模式表示以往半导体层上所形成的电极结构的剖面图。在n型 GaAs基板61上，形成由n型半导体层62、 AuGeNi合金层63、 Ni64、作 为接合金属层的Ti层65、作为势垒金属层的Pt层66及作为最上层表面金 属的Au层69所构成的电极。如图6所示，若在AuGeNi合金层63及表面金层的Au层69之间插入了势垒金属层的Pt层66，则起到防止接触电位的降低以及向金属层表面69的其他元素扩散的作用，在电极的性能保持方面是优选的。采用上述结构的电极，为了有效限制扩散，需要加厚势垒金属层66的 厚度。若势垒金属层66的厚度增厚，则特别是在发热量多的高输出动作时， 半导体层62上的应力增大，存在促使缺陷的发生使器件特性变坏的危险。
技术实现思路
本专利技术的目的为，提供欧姆电极结构体及具有该电极结构体的半导体 元件，可以在GaAs类的接触层上所形成的n型电极中，限制接触层的Ga 及n型电极上形成欧姆接合所需要的AuGeNi合金层的Ni等的表面扩散。 另外，其目的为，提供可以在不增大内部应力的状况下获得上述那种效果 的欧姆电极结构体及具有该电极结构体的半导体元件。本专利技术的欧姆电极结构体为了解决上述课题，其特征为，具备AuGeNi 合金层，设置于n型GaAs层上；叠层体，由上述AuGeNi合金层上所设置 的接合金属层及上述接合金属层上所设置的势垒金属层构成；上述叠层体 设置2个周期以上。本专利技术的半导体元件其特征为，设置了上面所述的欧姆电极结构体， 使包括上述n型GaAs层在内的半导体层膜厚大于等于80//m且小于等于 120〃m。专利技术效果根据本专利技术，通过使用在n型半导体层上将密合性高的金属材料(接合金属层Ti、 Ni等)和势垒性能高的材料(势垒金属层Pt、 Pd等)的叠层体形成2个周期以上的n型电极结构，来谋求势垒性能的提高，并且 可以通过形成多个采用异种电极材料的异质界面，来限制Ga及Ni的表面 扩散，抑制引线接合不佳及电极内部的空隙产生。因此，可以减小欧姆电 极结构体的电阻。再者，由于即便接合金属层及势垒金属层的膜厚较薄，也可以获得足 够的效果，因而可以通过使各层的膜厚变薄，减小欧姆电极结构体的内部 应力。附图说明图1是模式表示本专利技术实施方式1中的电极金属层的剖面图。图2是表示对于本实施方式所涉及的接触电阻率的各电极膜厚依赖性 进行实验后的结果的附图。图3是表示关于本实施方式所涉及的电极总膜厚和晶片翘曲量之间关 系的实验结果的附图。图4是表示关于本实施方式所涉及的各层膜厚和产生于晶片上的应力 之间关系的实验结果的附图。图5是从上方看到本专利技术实施方式2中的集成化半导体激光装置的斜 视图。图6是模式表示以往电极金属层的剖面图。 符号说明1红色半导体激光器2红外半导体激光器11、31 n型GaAs基板12n型半导体层13AuGeNi合金层14Ni15第一Ti层16第一Pt层17第二Ti层18第二Pt层19Au层20电极金属层21- 30特性线32n型的包覆层33活性层34p型的第一包覆层35蚀刻停止层36p型的第二包覆层37接触层38绝缘层39p型电极42n型的包覆层43活性层44p型的第一包覆层45蚀刻停止层46p型的第二包覆层47接触层48绝缘层49p型电极50n型电极51、52介质膜53前方端面54后方端面55分离槽具体实施例方式本专利技术的欧姆电极结构体及半导体元件可以以上述结构为基本，采取 如下的各种方式。也就是说，在本专利技术的欧姆电极结构体中，其结构可以为，上述势垒金属层由Pt、 Pd中的任一个构成，上述接合金属层由Ti、 Ni中的任一个构 成。另外，其结构还可以为，将上述AuGeNi合金层上的叠层体作为第1 周期，使上述第l周期的叠层体中的接合金属层厚度为100nm以上，上述 第1周期的叠层体中的势垒金属层厚度小于上述第1周期的叠层体中的接 合金属层厚度。再者，其结构还可以为，上述第1周期的叠层体中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种欧姆电极结构体，其特征为，　具备：　ＡｕＧｅＮｉ合金层，设置于ｎ型ＧａＡｓ层上；和　叠层体，由上述ＡｕＧｅＮｉ合金层上所设置的接合金属层及上述接合金属层上所设置的势垒金属层构成；　上述叠层体设置２个周期以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：岛本敏孝，吉川兼司，牧田幸治，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]