专利名称：半导体器件的金属接触法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造半导体器件的方法，特别是有关一种半导体器件的金属接触，其中砷化镓(GaAs)上的金属系统被改变由此提高欧姆接触特性从而改善了可靠性。
通常，在半导体上加电压或电流时，砷化镓可以消除存在在金属和半导体之间的电压或电流的阻挡层。所以，由于电压或电流能在微小的接触电阻下应用，因而五十年代以来这项技术被认为是重要的半导体器件制造技术。即，在半导体器件中有金属半导体场效应晶体管(MESFET)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
在这些之中，在MOSFET中，栅极与半导体基片间形成一层栅极氧化膜，在栅极两侧的基片上形成一个源区和一漏区。如果对栅极施加一个大于阈值的电压，在源区与漏区之间的基片内就形成了一个电流通道。这样，MOSFET就被广泛地用作一个开关器件，用于与源区和漏区的连接与切断。作为基片，广泛应用的是硅基片。
另一方面，在MESFET中，栅极与基片之间没有绝缘膜，因而栅极和基片直接相互电连通，如果在栅极上施加电压，基片的沟道区内就注入了与施加在栅极上的电压相应的电子。由此，可调整源区与漏区之间的载流子移动。此时砷化镓被广泛地用作基片。
相应地，MOSFET用作开关器件，MESFET用作放大器调整电流移动量。
这类常规的MESFET将在下文进行详述。
图1所示为常规MESFET结构的截面图。
在常规的MESFET中，在砷化镓基片上形成一个凹槽区。包括一个金属件的栅极(G)进入与凹槽区内的基片表面相接触。包括一个金属件的源/漏电极(S/D)进入与栅极(G)两侧的基片(GaAs)相接触。
这里，在制造常规的MESFET时，最关键的是将金属与半导体层间的接触电阻减至最小。特别是源/漏金属与半导体之间通常必须有一个与外部环境条件(温度、湿度等)相应的统一的接触电阻。
此外，基片由n型砷化镓构成的情况下，常用诸如AuGe，InAu，AuSn和AuTe一类的金属作电极在基片由P型砷化镓构成的情况，常用如AuZn，InAn等一类的金属作电极。
在这之中，当制造MESFET或单片微波IC(MMIC)时，用n型砷化镓作半导体层，而AuGe用作金属。
如上面提到的用金属AuGe作为砷化镓基片上的电极原因如下。如果在AuGe淀积在砷化镓基片上之后对其进行热处理，AuGe中的Ge就会扩散到砷化镓半导体层中，因而就会消除砷化镓与金属间的势垒。这样金属与砷化镓之间的接触电阻就会降低。
下面将更具体说明。
图2是GaAs和欧姆金属间的能带图，显示了其热处理前后的状态。图2a为热处理前的能带，图2b为热处理后的能带图。
即，如果将AuGe淀积在GaAs上，就形成肖特基接触。结果在AuGe与GaAs基片间就形成一势垒(qvo)。
然而，如果在将AuGe淀积在GaAs上的状态下进行热处理，AuGe中的Ge就会渗透AGaAs，这样用作n型杂质，就可提高在砷化镓中的浓度。
相应地，如图26中所示，砷化镓的费米能级(FEs)移向导带(Ec)。因此能带弯曲度被反相，从而扩散长度(W)消失。
根据该原理，为将金属与基片间的接触电阻降至最小，金属先被淀积然后对其进行热处理。然而就会产生一个相应的问题。
即如上所述，如果进行热处理使Ge扩散到GaAs中，砷和镓也会同时向外扩散，由此在金属表面形成氧化膜。
因此，为防止砷化镓这一缺点的金属接触法已经发展。对这些常规的方法，下文将参照附图加以描述。
图3所示为一常规半导体器件的一个金属接触截面。图4所示为一用铂制作的常规半导体器件的金属接触截面。
首先，如图3中所示，在为防止砷化镓的这一缺点的常规实施例的金属接触法中，含有AuGe的第一金属层2形成在砷化镓层1上。然后，为防止砷和镓的向外扩散，在其上淀积一层Ni，从而形成了第二金属层3。在第二金属层3上又淀积一层Au以防Ni的氧化，由此形成了第三金属层4。然后，如上所述形成的基片被热处理，从而形成了半导体上的具有欧姆接触的金属。
这里，第一金属层2的厚度为大约1500，第二金属层3的厚度约为250，第三金属层4的厚度大约为2000，这样金属层的总厚度为大约3500～3750。
然而，如上例所述常规的半导体器件的金属接触法中有如下的一些问题。即Ni是用以防止砷或镓的向外扩散的，然而因Ni会随温度和时间产生变化，就会对结构和稳定性产生不良影响。另外，因为淀积了一层昂贵的厚的金，使产品的成本增加。
相应地，为解决该常规实例的问题，研制了另一种使用Pt的半导体器件金属接触法。
即，如图4中所示，第一金属层2由AuGe组成，第二金属层3由Ni组成，第三金属层4由Au组成，第四金属层5由Ge组成，第五金属层6由Pt组成，第六金属层由Au组成，它们依次被层叠在砷化镓1上。
然后，如上所述形成的基片被热处理，由此在半导体上形成欧姆接触的金属。
这里，第一金属层2的厚度约为1000，第二金属层3的厚度约为300，第三金属层4的厚度约为500，第四金属层5的厚度约为300，第五金属层6的厚度约为500，第六金属层7的厚度约为1000，金属层的总厚度为大约3500。
然而上面所述另一例常规半导体器件的金属接触法中有如下问题。
首先，因为这一多层金属层的淀积，使结构复杂化，此外，因为生产周期加长，使产品的成本的竞争力降低。
第二，Au的厚度减少一点，但却淀积了一层厚约500的很高熔点的Pt，因此，器件的特性由于热而变坏。
为解决前面所述的问题，本发明的目的就是提供一种具有最小厚度，优良的稳定性及较高的可靠性的半导体器件金属接触法。
为达到本发明的这一目的，提供了一种半导体器件的金属接触法，包含步骤为顺序地淀积第一金属层AuGe，第二金属层Ni，第三金属层Pt和第四金属层Au于砷化镓层上，并对第一至第四金属层进行热处理。
图1为一常规MESFET结构图截面。
图2a和2b为金属与半导体层间常规的肖特基与欧姆接触能带图。
图3为一常规半导体器件的金属接触截面图。
图4为一使用了Pt的常规半导体器件的金属接触的截面图。
图5为根据本发明的半导体器件的金属接触的截面图。
在此，将参照附图，更详细地描述一种本发明的半导体器件的金属接触法。
图5为根据本发明的半导体器件的金属接触截面图。
如图5所示，根据本发明一个实例的半导体器件的金属接触方法，第一金属层12由AuGe组成，第二金属层13由Ni组成，第三金属层14由Pt组成，第四金属层15由Au组成，它们按顺序层叠在n型砷化镓层11上。
此时，各金属层的厚度如下第一金属层12约为700～900A(最好为800A)，第二金属层13约为100～200A(150A最佳)，第三金属层14约为180～220A(200A最佳)，第四金属层15为400～600A(500A最佳)。因此，金属层的总厚度约为1400～1800A(1650A最佳)。
此外，对金属层的快速热处理(RTP)温度范围为410℃～500℃。
同时，在上面的温度范围内变化热处理时间为10秒至1分钟，相应于温度及时间的所有变化的传输线测量(TLM)为1×106～3×10-6，因此是非常好的。此外，当形成欧姆接触时，呈现出能阻挡砷和镓的向外扩散的结构。
如上所述的本发明的半导体器件的金属接触法中有如下效果。
首先包括Pt层的金属层的总厚度被限制在预定值内，并在热处理期间对金属进行快速热处理。这样砷化镓与金属间界面是稳定的，即使长时间施加电压及电流也可获得稳定的特性。
其次，因为金属层不是很多，制造过程简单，因此提高了生产率。另外，因为厚度降至最小，制造成本降低，提高了成本的竞争力。
权利要求
1.一种半导体器件的金属接触法包含如下步骤顺序地在砷化镓层上淀积第一金属层的AuGe，第二金属层的Ni，第三金属层的Pt及第四金属层的Au；并对第一至第四金属层进行热处理。
2.如权利要求1中所述的半导体器件的金属接触法，其中第一至第四金属层的总厚度为1400～1800A。
3.如权利要求1中所述的半导体器件的金属接触法，其中第一至四金属层在温度范围为400℃～600C下进行热处理。
4.如权利要求1中所述的半导体器件的金属接触法，其中，所形成的第三金属层的厚度为180～220A。
5.如权利要求1中所述的半导体器件的金属接触法，其中，所说第一金属层的厚度约为700～900A，所说第二金属层的厚度约为100～200A，所说第三金属层的厚度约为180～220A，所说第四金属层的厚度约为400～500A。
全文摘要
一种半导体器件的金属接触法，包括顺序在砷化镓层上淀积第一金属层AuGe，第二金属层Ni，第三金属层Pt及第四金属层Au；对第一至四金属层进行热处理。金属总厚度限制在预定值内，并对金属层快速热处理。由此，砷化镓与金属间界面是稳定的，即使长时间施加电压和电流也能获得稳定特性。制造过程简单从而提高了生产率。厚度的减小降低了生产成本，提高了成本的竞争力。
文档编号H01L21/02GK1132929SQ9512156
公开日1996年10月9日 申请日期1995年12月15日 优先权日1994年12月15日
发明者李源象 申请人:Lg电子株式会社