(57)【要約】【課題】信頼性の高い電極コンタクト構造を提供する。【解決手段】ＧａＡｓ基板１０上に形成された金電極１２と、この金電極１２上の絶縁膜１４に開けられたコンタクトホール１６と、このコンタクトホール１６を介して金電極にオーミック接触するアルミニウム配線１８とから構成される電極コンタクト構造において、金電極上のアルミニウム配線の最も厚みが大きい部分と最も厚みが小さい部分との差が、絶縁膜の厚みとほぼ等しいかまたは絶縁膜の厚みよりも小さい。また、金電極の膜厚を、０．１〜０．２μｍとする。あるいは、金電極の周辺部と絶縁膜との重なり幅を、１μｍ以下とする。あるいは、コンタクトホールの大きさを、少なくとも１６μｍ２以上とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金電極と、この金電極上の絶縁膜に開けられたコンタクトホールと、このコンタクトホールを介して金電極にオーミック接触するアルミニウム配線とから構成される電極コンタクト構造において、
前記金電極上の前記アルミニウム配線の最も厚みが大きい部分と最も厚みが小さい部分との差が、前記絶縁膜の厚みとほぼ等しいかまたは前記絶縁膜の厚みよりも小さいことを特徴とする電極コンタクト構造。
【請求項２】
金電極と、この金電極上の絶縁膜に開けられたコンタクトホールと、このコンタクトホールを介して金電極にオーミック接触するアルミニウム配線とから構成される電極コンタクト構造において、
前記コンタクトホールには、アルミニウムを主成分とする部分と、金アルミニウム金属間化合物およびアルミニウムを含む部分とが存在することを特徴とする電極コンタクト構造。
【請求項３】
前記金アルミニウム金属間化合物は、Ａｕ５Ａｌ２を主成分とすることを特徴とする請求項２に記載の電極コンタクト構造。
【請求項４】
金電極と、この金電極上の絶縁膜に開けられたコンタクトホールと、このコンタクトホールを介して金電極にオーミック接触するアルミニウム配線とから構成される電極コンタクト構造において、
前記金電極の膜厚は、０．１〜０．２μｍであることを特徴とする電極コンタクト構造。
【請求項５】
金電極と、この金電極上の絶縁膜に開けられたコンタクトホールと、このコンタクトホールを介して金電極にオーミック接触するアルミニウム配線とから構成される電極コンタクト構造において、
前記金電極の周辺部と前記絶縁膜との重なり幅は、１μｍ以下であることを特徴とする電極コンタクト構造。
【請求項６】
金電極と、この金電極上の絶縁膜に開けられたコンタクトホールと、このコンタクトホールを介して金電極にオーミック接触するアルミニウム配線とから構成される電極コンタクト構造において、
前記コンタクトホールの大きさは、少なくとも１６μｍ２以上であることを特徴とする電極コンタクト構造。
【請求項７】
前記金電極の形状は、矩形，円形，楕円形または長円形であることを特徴とする請求項４，５または６に記載の電極コンタクト構造。
【請求項８】
Ａｕ４Ａｌ合金よりなる電極と、
前記電極上の絶縁膜に開けられたコンタクトホールと、
前記コンタクトホールを介して前記電極にオーミック接触するアルミニウム配線とから構成されることを特徴とする電極コンタクト構造。
【請求項９】
金電極と、この金電極上の絶縁膜に開けられたコンタクトホールと、このコンタクトホールを介して金電極にオーミック接触するアルミニウム配線とから構成される電極コンタクト構造の製造方法において、
基板上に金電極を形成する工程と、
絶縁膜を設け、前記金電極上にコンタクトホールを開ける工程と、
アルミニウムを前記金電極上にスパッタリングで成膜するときに、前記金電極のすべてを、スパッタリングのエネルギーを用いてＡｕ４Ａｌ化する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１０】
基板上にＡｕ４Ａｌ合金よりなる電極を形成する工程と、
絶縁膜を設け、前記電極上にコンタクトホールを開ける工程と、
アルミニウムを前記電極上にスパッタリングで成膜する工程とを含み、
基板上にＡｕ４Ａｌ合金よりなる電極を形成する前記工程は、金電極を形成する工程と、前記金電極をＡｕ４Ａｌ化する工程とを含むことを特徴とする電極コンタクト構造の製造方法。
【請求項１１】
金電極と、この金電極上の絶縁膜に開けられたコンタクトホールと、このコンタクトホールを介して金電極にオーミック接触するアルミニウム配線とから構成される電極コンタクト構造において、
前記金電極は、金系合金膜と、この金系合金膜上に形成されたバリア金属膜と、このバリア金属膜上に形成された金膜との層構造であって、総膜厚が０．１〜０．２μｍであることを特徴とする電極コンタクト構造。
【請求項１２】
金電極と、この金電極上の絶縁膜に開けられたコンタクトホールと、このコンタクトホールを介して金電極にオーミック接触するアルミニウム配線とから構成される電極コンタクト構造において、
前記金電極は、金系合金膜と、この金系合金膜上に形成されたバリア金属膜と、このバリア金属膜上に形成された金膜との層構造であって、前記金電極の周辺部と前記絶縁膜との重なり幅は、１μｍ以下であることを特徴とする電極コンタクト構造。
【請求項１３】
金電極と、この金電極上の絶縁膜に開けられたコンタクトホールと、このコンタクトホールを介して金電極にオーミック接触するアルミニウム配線とから構成される電極コンタクト構造において、
前記金電極は、金系合金膜と、この金系合金膜上に形成されたバリア金属膜と、このバリア金属膜上に形成された金膜との層構造であって、前記コンタクトホールの大きさは、少なくとも１６μｍ２以上であることを特徴とする電極コンタクト構造。
【請求項１４】
前記バリア金属膜は、高融点金属よりなることを特徴とする請求項１１，１２または１３に記載の電極コンタクト構造。
【請求項１５】
ＰＮＰＮ構造の３端子発光サイリスタを用いた自己走査型発光素子アレイにおいて、
前記３端子発光サイリスタの電極コンタクト構造が、請求項１，２，３，４，５，６，７，８，１１，１２，１３または１４のいずれかに記載の電極コンタクト構造であることを特徴とする自己走査型発光素子アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極コンタクト構造、特に金電極とアルミニウム配線とのコンタクト構造に関し、さらにはその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子または受光素子の光素子として用いられる化合物半導体用のオーミック電極の材料としては、ｐ型用として、ＡｕＧｅ，ＡｕＩｎ，ＡｕＳｉ，ＡｕＳｎ、ｎ型用として、ＡｕＺｎ，ＡｕＭｏ，ＡｕＩｎ，ＡｕＢｅなど、Ａｕを主体とした合金が用いられることが多い。一方、配線材料としては、抵抗率が低く、ワイヤボンディングが容易なＡｌを用いることが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、Ａｕを主体とした合金とＡｌとの組み合わせでは、ＳｉＯ２絶縁膜に開けられた両金属がオーミック接触するコンタクトホールにおいて、Ａｕ原子とＡｌ原子の相互拡散により金アルミニウム金属間化合物が生成される。金アルミニウム金属間化合物は、準安定組成の合金であるＡｕ４Ａｌ，Ａｕ５Ａｌ２，Ａｕ２Ａｌ，ＡｕＡｌ，ＡｕＡｌ２の５種類が知られている。この中でＡｕ５Ａｌ２は、単独のＡｕ，Ａｌの体積にくらべて３〜４倍の比体積を有する。すなわち、Ａｕ５Ａｌ２は化合物化によって３〜４倍に膨張するため、コンタクトホールに応力をためてしまい、アルミニウム配線や絶縁膜がはがれることがあり、断線を生じ、電極コンタクト構造の信頼性に悪影響を与えていた。このような金属間化合物Ａｕ５Ａｌ２は、コンタクトホールの周辺部、すなわちＳｉＯ２絶縁膜と接している部分に生じやすい。
【０００４】
金属間化合物Ａｕ５Ａｌ２が生成されると、特に光素子が配列されたアレイ構造の場合、コンタクトホールの数が多く、なかでもＰＮＰＮ構造の３端子発光サイリスタを用いた自己走査型発光素子アレイなど駆動回路も集積したアレイ（例えば、特許第２６８３７８１号公報参照）では、発光素子数の３〜１０倍の数のコンタクトホールが必要となるため、信頼性上大きな問題となっている。
【０００５】
本発明の目的は、このような問題を解決し、信頼性の高い電極コンタクト構造を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、このような電極コンタクト構造の製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、このような電極コンタクト構造を有する自己走査型発光素子アレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、金電極と、この金電極上の絶縁膜に開けられたコンタクトホールと、このコンタクトホールを介して金電極にオーミック接触するアルミニウム配線とから構成される電極コンタクト構造である。本発明によれば、前記金電極上の前記アルミニウム配線の最も厚みが大きい部分と最も厚みが小さい部分との差が、前記絶縁膜の厚みとほぼ等しいかまたは前記絶縁膜の厚みよりも小さいことを特徴とする。また、本発明によれば、前記金電極の膜厚は、０．１〜０．２μｍであり、あるいは前記金電極の周辺部と前記絶縁膜との重なり幅は、１μｍ以下であり、あるいは前記コンタクトホールの大きさは、少なくとも１６μｍ２以上である。
【０００８】
また、本発明の電極コンタクト構造は、Ａｕ４Ａｌ合金よりなる電極と、前記電極上の絶縁膜に開けられたコンタクトホールと、前記コンタクトホールを介して前記電極にオーミック接触するアルミニウム配線とから構成することもできる。
【０００９】
また、本発明によれば、前記金電極を、金系合金膜と、この金系合金膜上に形成されたバリア金属膜と、このバリア金属膜上に形成された金膜との層構造で構成できる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、金電極と、この金電極上の絶縁膜に開けられたコンタクトホールと、このコンタクトホールを介して金電極にオーミック接触するアルミニウム配線とから構成される電極コンタクト構造の製造方法である。この方法は、基板上に金電極を形成する工程と、絶縁膜を設け、前記金電極上にコンタクトホールを開ける工程と、アルミニウムを前記金電極上にスパッタリングで成膜するときに、前記金電極のすべてを、スパッタリングのエネルギーを用いてＡｕ４Ａｌ化する工程とを含んでいる。
【００１１】
また、本発明の電極コンタクト構造の製造方法は、基板上にＡｕ４Ａｌ合金よりなる電極を形成する工程と、絶縁膜を設け、前記電極上にコンタクトホールを開ける工程と、アルミニウムを前記電極上にスパッタリングで成膜する工程とを含んでいる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、ＰＮＰＮ構造の３端子発光サイリスタを用いた自己走査型発光素子アレイである。この自己走査型発光素子アレイの３端子発光サイリスタの電極コンタクト構造は、本発明の電極コンタクト構造である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、Ａｕ５Ａｌ２の生成を抑制しているので、信頼性の高い電極コンタクト構造が得られる。このような電極コンタクト構造は、ＰＮＰＮ構造の３端子発光サイリスタを用いた自己走査型発光素子アレイに用いるのが好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
金アルミニウム金属間化合物のうち、Ａｕ４Ａｌは、比体積は約１であり、化合物化によってほとんど体積変化を起こさない。そこで、本発明では、優先的に体積変化の小さい金アルミニウム金属間化合物Ａｕ４Ａｌを生成させるとともに、体積変化（体積膨張）の大きい金アルミニウム金属間化合物Ａｕ５Ａｌ２の生成を抑制する。
【００１５】
Ａｕ４Ａｌを生成するには、金電極の上に、スパッタリングでアルミニウム膜を成長する際に、スパッタリングのエネルギーを使って、界面をＡｕ４Ａｌ化する。ここで、金電極の膜厚を適当に選べば、アルミニウムが成膜された下の金電極のすべてをＡｕ４Ａｌ化できる。Ａｕ４Ａｌが一度生成されてしまうと、Ａｕ４Ａｌからアルミニウム膜へは金原子の移動はほとんど起こらず、Ａｕ５Ａｌ２は生じない。このため、コンタクトホール内での体積膨張は起こらず、電極コンタクト構造の信頼性を確保できる。しかし金電極の膜厚が大きいと、金属状態の金が残ってしまう。
【００１６】
また、従来の電極コンタクト構造では、コンタクトホールよりも金電極の縁が外側にあるため、コンタクトホールよりも外側の電極周辺部では、Ａｕ４Ａｌが生成せず、金属状態の金が残ってしまう。このため、この部分の金原子が、アルミニウムパターニング後のプロセス（たとえば保護膜形成など）の熱履歴により、アルミニウム側に拡散していき、Ａｕ５Ａｌ２など、体積膨張を伴う金属間化合物を作ると考えられる。
【００１７】
そこで、金属状態の金をできるだけ残さないように電極コンタクト構造をデザインする必要がある。このためには、
（１）金電極の膜厚を薄くする、
（２）絶縁膜で覆われる金電極の周辺部の面積を小さくする、
（３）コンタクトホール面積を大きくする、
（４）電極自体をＡｕ４Ａｌで作る、
ことが考えられる。
【００１８】
（１）の方法では、金電極の膜厚が薄いので、アルミニウムのスパッタリングにより金電極のすべてをＡｕ４Ａｌ化できる。あるいは、金属状態の金が残ったとしても、アルミニウム配線側に拡散していく金原子の数が少ないので、Ａｕ５Ａｌ２が生成しにくくなる。
【００１９】
（２）の方法では、電極周辺部に金属状態で残る金の量を少なくできるので、Ａｕ５Ａｌ２が生成しにくくなる。
【００２０】
（３）の方法では、コンタクトホールの面積を大きくすることで、コンタクトホール内の金原子に対するアルミニウムの体積比率が高くなるので、結果的に、体積変化を下げることができる。
【００２１】
（４）の方法によれば、金電極自体を最初からＡｕ４Ａｌで作るので、Ａｕ５Ａｌ２は生成しにくくなる。
【００２２】
本発明の考えを確かめるため、以下の実験を行った。
【００２３】
ＧａＡｓ半導体基板上に金電極を形成し、ＳｉＯ２絶縁膜を形成した後、電極上にコンタクトホールを開け、アルミニウム配線を形成したサンプルを作製した。金電極は、膜厚を１５０ｎｍ、面積を４μｍ×４μｍ，６μｍ×６μｍ，８μｍ×８μｍとした３種類のものを形成した。
【００２４】
ＳｉＯ２絶縁膜の厚さは１５０ｎｍ、アルミニウム配線の厚さは１．２μｍとした。アルミニウムスパッタ時の入力電力は、約４００ｋＷ／ｍ２とした。コンタクトホールのサイズは４μｍ×４μｍとした。
【００２５】
以上の作製した３種類のコンタクトホールを、収束性イオンビームエッチング（ＦＩＢ）により切断し、その断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。
【００２６】
３種類のコンタクトホールのそれぞれについて、断面図の模式図を図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す。図中、１０はＧａＡｓ基板を、１２は金電極を、１４はＳｉＯ２絶縁膜を、１６はコンタクトホールを、１８はアルミニウム配線を、２０は生成した金アルミニウム金属間化合物Ａｕ５Ａｌ２を示す。ＳＥＭ写真では、金と金アルミニウム金属間化合物の境界線は区別が付かないが、金アルミニウム金属間化合物とアルミニウムの境界ははっきりと区別できた。
【００２７】
まず、図１（Ａ）のコンタクトホール１６の面積（４μｍ×４μｍ）と金電極１２の面積（４μｍ×４μｍ）とが同一の場合の電極コンタクト構造の断面を見ると、金電極１２の厚さはアルミニウムスパッタ前とほぼ同じ１５０ｎｍであった。しかし、組成分析すると純粋な金ではなく、アルミニウムとの金属間化合物であり、組成比からＡｕ４Ａｌであることが確かめられた。
【００２８】
このことから、金電極の膜厚が１５０ｎｍというように薄いと、アルミニウム膜のスパッタリング時に、スパッタリングのエネルギーによって、金電極のほぼすべてをＡｕ４Ａｌ化できることがわかる。
【００２９】
ＳｉＯ２絶縁膜１４の厚さＡ、金電極上のアルミニウム配線１８の最も厚みが大きい部分と最も厚みが小さい部分との差Ｂを測定したところ、それぞれ１５０ｎｍ，１６０ｎｍであった。測定誤差が１０％であったので、高さＡ，Ｂはほぼ等しい値である。なお、アルミニウム配線の最も厚みが大きい部分、最も厚みが小さい部分の値は、それぞれ異なる２点以上を測定して得た値の平均値である。
【００３０】
次に、図１（Ｂ）のコンタクトホール１６の面積（４μｍ×４μｍ）よりも金電極１２の面積（６μｍ×６μｍ）が大きい場合の電極コンタクト構造の断面を見ると、ＳｉＯ２絶縁膜１４下にある金電極１２の端の部分が空洞２２になり、コンタクトホール１６の周辺部から、Ａｕ５Ａｌ２の金属間化合物２０が成長している。ここで、空洞２２はカーケンドール空孔と考えられ、アルミニウム中の金原子の拡散が、金中のアルミニウム原子の拡散よりも速いために空洞となる。
【００３１】
ＳｉＯ２絶縁膜１４の厚さＡ、金電極１２上のアルミニウム配線１８の最も厚みが大きい部分と最も厚みが小さい部分との差Ｂを測定したところ、それぞれ１５０ｎｍ，１４０ｎｍであった
【００３２】
また、コンタクトホール１６には、アルミニウムを主成分とする部分（図１（Ｂ）のβ部分）と、金アルミニウム金属間化合物とアルミニウムを含む部分（図１（Ｂ）のα部分）とが存在している。
【００３３】
次に、図１（Ｃ）のコンタクトホール１６の面積（４μｍ×４μｍ）より金電極１２の面積（８μｍ×８μｍ）をさらに大きくした場合の電極コンタクト構造の断面を見ると、Ａｕ５Ａｌ２金属間化合物２０の体積がさらに増えていることがわかる。
【００３４】
ＳｉＯ２絶縁膜の厚さＡ、金電極１２上のアルミニウム配線１８の最も厚みが大きい部分と最も厚みが小さい部分との差Ｂを測定したところ、それぞれ１５０ｎｍ，−４００ｎｍ（アルミニウム配線の最も厚みが大きい部分よりも４００ｎｍ高さが増加）であった。
【００３５】
以上の結果から、ＳｉＯ２絶縁膜で覆われる金電極の周辺部の面積が小さくなるほど、Ａｕ５Ａｌ２の生成が少なくなることがわかる。また、金電極の面積とコンタクトホールの面積とが同じ場合には、金電極の膜厚を小さくするとＡｕ５Ａｌ２は生成しないことがわかる。
【００３６】
体積膨張が起こらない場合は、図１（Ａ），（Ｂ）に示されるように、高さＡ，Ｂは、ほぼ等しい値となる。このようにＡ，Ｂの値がほぼ等しい場合、信頼性の高い電極となる。また、Ａｕ５Ａｌ２が生成しても、Ｂが正の値であれば、不良が発生しにくくなる。
【００３７】
さらに電極コンタクト構造の構成要素のサイズを変更して、実験を行った。以下、実験結果を説明する。
【００３８】
金電極膜厚＝１５０ｎｍの場合の各種電極コンタクト構造の断面における、金電極および金アルミニウム金属間化合物の断面積と、金電極面積との関係を、図２（Ａ）のグラフに示す。図２（Ｂ）は、電極コンタクト構造の断面を示す。金電極の面積はｇ×ｇ、コンタクトホールの面積はｈ×ｈ（ｈ＝４μｍ）であるものとする。図２（Ａ）のグラフにおいて、横軸は金電極の幅ｇ（金電極の面積）を、縦軸は金電極および金アルミニウム金属間化合物の断面積を示す。○は金電極断面積（設計値）を、●は金アルミニウム金属間化合物Ａｕ５Ａｌ２の断面積（空孔の面積も含む）を示す。
【００３９】
グラフより、「コンタクトホールによってスパッタアルミニウムと接している金電極の断面積は不変、コンタクトホールよりもはみ出した金電極の周辺部の金原子は、アルミニウム中に拡散し、元の金の断面積の３〜４倍の金アルミニウム金属間化合物を生成する」と考えると、グラフ中の直線３０となり、実験結果をよく説明できる。
【００４０】
次に、金電極面積＝コンタクトホール面積＝４μｍ×４μｍで、金電極の膜厚ｄを変化させた場合の金電極および金アルミニウム金属間化合物の断面積を図３（Ａ）に示す。図３（Ｂ）は、電極コンタクト構造の断面を示す。金電極の厚さをｄで示している。図３（Ａ）のグラフにおいて、横軸は金電極の厚さｄを、縦軸は金電極および金アルミニウム金属間化合物の断面積を示す。○は金電極断面積（設計値）を、●は金アルミニウム金属間化合物の断面積を示す。
【００４１】
グラフより、「元々の金電極の膜厚のうち、アルミニウムとの界面側約０．２μｍ分がＡｕ４Ａｌに変化し、残りの部分が金のまま残り、後の熱処理でアルミニウム側に拡散し、Ａｕ５Ａｌ２を形成し、３〜４倍の体積に膨張する」と考えると、図中の直線３２となり、実験結果をよく説明できる。
【００４２】
さらに、金電極の周辺部と絶縁膜とが重なる幅を１μｍとしたときの、金電極の面積と、金電極および金アルミニウム金属間化合物の断面積との関係を図４（Ａ）に示す。金電極の厚さは、１５０ｎｍである。図４（Ｂ）は、電極コンタクト構造の断面形状を示す。図４（Ａ）のグラフにおいて、横軸は金電極の幅ｇ（金電極の面積）を、縦軸は金電極および金アルミニウム金属間化合物の断面積を示す。○は金電極断面積（設計値）を、●は金アルミニウム金属間化合物Ａｕ５Ａｌ２の断面積（空孔の面積も含む）を示す。
【００４３】
このグラフによれば、金電極の面積が大きいほど金アルミニウム金属間化合物断面積は大きくなっているが、コンタクトホールの面積も増加しているため、膨張率は金電極が大きい（すなわちコンタクトホールが大きい）ほど小さくなる。このため、電極コンタクト構造の信頼性としては向上する。
【００４４】
種々のデザインの電極コンタクト構造について、ＰＣＴ（プレッシャー・クッカ・テスト）による、加速劣化試験を行い、故障率を調べた。各デザイン毎のサンプル数は２５６０個、試験条件は１３６℃，９０％ＲＨ，１００時間である。結果を図５〜図７に示す。
【００４５】
図５は、図２と同様に、コンタクトホールの面積が４μｍ×４μｍの場合に、金電極の面積を変化させた場合の故障率を示す。
【００４６】
図６は、図３と同様に、コンタクトホールおよび金電極の面積が同一のときに、金電極の厚さｄを変化させた場合の故障率を示す。
【００４７】
図７は、図４と同様に、金電極周辺部と絶縁膜との重なり幅を１μｍとしたときに、金電極の面積を変化させた場合の故障率を示す。
【００４８】
図５に示す試験結果から、金電極周辺部と絶縁膜との重なり幅が０．５μｍでは、幅が０の場合と同じ故障率である。幅が１μｍでも故障率が低いことがわかる。一方、金電極とＧａＡｓ基板との間の接触抵抗を図８に示す。重なり幅が０より小さくなると、接触抵抗は不連続的に急増する。このため、重なり幅は必ず０よりも大きくなるようにデザインされることが望ましい。
【００４９】
図６に示す試験結果から、金電極厚さｄが０．２μｍ（２００ｎｍ）以下では故障率が低いことがわかる。一方、金電極厚さが薄くなるにつれて、金電極とＧａＡｓ基板との間の接触抵抗が高くなる傾向にある。金電極とＧａＡｓ基板との間の接触抵抗を示す図９より、金電極厚さが０．１μｍ以下では、０．２μｍの時の約２倍の接触抵抗となり、これより薄くなると、急激に抵抗値が上がると共に、ばらつきが増加することがわかる。
【００５０】
図７に示す試験結果から、金電極周辺部と絶縁膜との重なり幅が一定（１μｍ）ならば、コンタクトホールの面積が４×４＝１６μｍ２であれば、故障率は極めて低く、５×５＝２５μｍ２では故障率０であることがわかる。一方、コンタクトホールの面積が３×３＝９μｍ２以下では、急激に故障率が増えている。
【００５１】
以上の結果から、図２〜図４の金アルミニウム金属間化合物断面積が大きくなっているサンプルほど故障率が高いことが分かる。
【００５２】
以上の実験から、次の結果が得られる。
（１）金電極周辺部と絶縁膜との重なり幅は１μｍ以下が望ましく、更に望ましくは０．５μｍ以下が望ましい。更に、重なり幅は０より大きいことが望ましい。
（２）金電極の膜厚は、０．１〜０．２μｍの範囲が望ましい。
（３）コンタクトホールの面積は、１６μｍ２以上が望ましく、更に望ましくは２５μｍ２以上である。
【００５３】
さらに、絶縁膜で覆われた金電極周辺部の影響を減らすためには、金電極およびコンタクトホールは矩形である必要はなく、円形，楕円形，長円形でもよい。矩形の場合、コンタクトホールの角から見た金電極と絶縁膜との重なり部の堆積が、角以外に比べて大きくなるため、角から破損しやすくなるが、円形を選べば、コンタクトホール全周で重なり部が平等になるため、電極コンタクト構造の信頼性を向上できる。
【００５４】
重なり部の影響をなくすために、金電極をはじめから、Ａｕ４Ａｌの組成で形成してもよい。Ａｕ４Ａｌ膜を得るには、Ａｕ４Ａｌの合金のターゲットを用いたスパッタで成膜してもよく、最初に２００ｎｍ以下の金電極を成膜した上に５０ｎｍ以上のアルミニウムをスパッタで形成することでＡｕ４Ａｌを得てもよい。
【００５５】
本発明は、チップ上のすべての電極コンタクト構造に対して行うことが望ましいが、電極コンタクト構造の一部に本発明の条件を満たしていないものがあっても、電極コンタクト構造の故障は、偶発故障であることがわかっているため、その箇所の信頼性がボトルネックとなるわけではなく、本発明の条件にあった電極コンタクト構造の比率に応じた信頼性が得られる。総合的に考えて、チップ内の全電極コンタクト構造に対して、半分以上の電極コンタクト構造で本発明の条件が満たされている必要がある。
【００５６】
以上の実施例では、アルミニウム配線は、アルミニウム合金でない例について説明したが、ＡｌにＳｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｓｃなどを少量含んだ合金で形成してもよい。
【００５７】
また、金アルミニウム金属間化合物の生成による体積膨張を避けるためには、アルミニウムと接触する金の量を少なくすればよい。これは、金電極を、金系合金膜とバリア金属膜と金膜との層構造により実現できる。
【００５８】
図１０に、その実施例を示す。図１０（Ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板１０の上に、この基板とオーミック接触がとれる金系合金膜３０を真空蒸着で形成する。さらに、バリア金属膜３２を連続して蒸着する。ここで、バリア金属としては、金およびアルミニウムと反応して、体積膨張を起こしたり、電気抵抗が大きくなるなどの不都合を生じる金属間化合物または合金を生じない金属が選ばれる。通常、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｔｉなどの高融点金属が選ばれる。ここでは膜厚１０ｎｍのＣｒを用いた。さらに金を２０ｎｍ成膜し、金膜３４を形成した。
【００５９】
金膜の厚さは、５ｎｍ以上、０．１μｍ以下とすれば、不良の原因となる体積膨張が発生しないので好ましい。  その後、金系合金膜、バリア金属膜は、リフトオフによって電極の形にパターニングした。
【００６０】
さらに、図１０（Ｂ）に示すように、ＳｉＯ２絶縁膜１４をプラズマＣＶＤで形成し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）でコンタクトホール１６を形成した。スパッタリングで厚さ１．２μｍのアルミニウム膜を成膜し、ウエットエッチングでパターニングして、図１０（Ｃ）に示すように、アルミニウム配線１８を形成した。
【００６１】
上記工程で得られた電極コンタクト構造のコンタクトホールの断面形状を観察したところ、金アルミニウム合金による体積膨張は見られなかった。
【００６２】
本発明の電極コンタクト構造は、前述したＰＮＰＮ構造の３端子発光素子を用いた自己走査型発光素子アレイに用いるのが好適である。このような自己走査型発光素子アレイの一例（特許第２６８３７８１号公報に記載のもの）を図１１に示す。
【００６３】
図１１に示す自己走査型発光素子アレイは、スイッチング動作のためのしきい電圧またはしきい電流を外部から制御するための第1の制御電極をそれぞれ有する複数のスイッチ素子が配列されており、各々の第1の制御電極が互いに第1の電気的手段にて接続されるとともに、電源ラインが各々スイッチ素子に第2の電気的手段にて接続されており、かつ情報の転送を行なうためのクロックラインが各々のスイッチ素子に接続されており、情報を書き込むための信号を複数のスイッチ素子のうちの一部に供給されるスイッチ素子アレイと、
発光動作のためのしきい電圧またはしきい電流を外部から制御するための第２の制御電極をそれぞれ有する複数の発光素子が配列されており、発光素子を発光させるための電流を供給する電流供給ラインが各々の発光素子に接続されている発光素子アレイと、
スイッチ素子の第１の制御電極と発光素子の第２の制御電極とを個々に接続している第３の電気的手段とを備えるとともに、
電流供給ラインが供給する電流の量が制御されることによって、スイッチ素子アレイに外部から書き込まれた各々の前記スイッチ素子のオン／オフ状態の情報が発光素子アレイに書き込まれ、かつ発光素子アレイに書き込まれたオン／オフ状態の情報が所望の期間だけ保持されるように構成されている。
【００６４】
図１１において、Ｓはスイッチ素子を、Ｇは第１の制御電極であるゲート電極を、Ｄは第１の電気的手段であるダイオードを、ＶＧＫは電源ラインを、ＲＬ１，ＲＬ２は第２の電気的手段である抵抗を、ＣＬ１はクロックφ１が供給されるクロックラインを、ＣＬ２はクロックφ２が供給されるクロックラインを示している。
【００６５】
各スイッチ素子のアノード電極は、抵抗ＲＡ１，ＲＡ２を経て交互にクロックラインＣＬ１，ＣＬ２に接続されている。
【００６６】
また、Ｌは発光素子を、Ｇ′は第２の制御電極であるゲート電極を、ＣＬＲは電流φＲを供給する電流供給ラインを、Ｄ′は第３の電気的手段を示している。
【００６７】
各発光素子のアノード電極は、抵抗ＲＡ３を経て電流供給ラインＣＬＲに接続されている。
【００６８】
以上の構成の自己走査型発光素子アレイでは、ＰＮＰＮ構造の３端子発光サイリスタよりなるスイッチ素子Ｓおよび発光素子Ｌの電極に、本発明の電極コンタクト構造を用いるのが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実験に用いた３種類の電極コンタクト構造の断面図である。
【図２】重なり幅を変えた場合の実験結果を示す図である。
【図３】金電極の厚さを変えた場合の実験結果を示す図である。
【図４】コンタクトホールの面積を変えた場合の実験結果を示す図である。
【図５】重なり幅を変えた場合の実験結果を示す図である。
【図６】金電極の厚さを変えた場合の実験結果を示す図である。
【図７】コンタクトホールの面積を変えた場合の実験結果を示す図である。
【図８】重なり幅を変えた場合の接触抵抗の変化を示す図である。
【図９】金電極の厚さを変えた場合の接触抵抗の変化を示す図である。
【図１０】金電極を層構造とした例を示す図である。
【図１１】自己走査型発光素子アレイの等価回路図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０  ＧａＡｓ基板
１２  金電極
１４  ＳｉＯ２絶縁膜
１６  コンタクトホール
１８  アルミニウム配線
２０  金アルミニウム金属間化合物
３０  金系合金膜
３２  バリア金属膜
３４  金膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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