CN112888808A - 氧化物层叠体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

层叠体，其具有包含III‑V族氮化物半导体的半导体层、以及电极层；电极层包含镁氧化物和锌氧化物，电极层中镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.25以上且0.75以下，电极层的电导率为1.0×10‑2S/cm以上。

Description

氧化物层叠体及其制造方法
技术领域
本发明涉及具有透射紫外线的电极层的氧化物层叠体及其制造方法。
背景技术
使用了氮化镓等氮化物半导体的深紫外线发光二极管和深紫外线激光二极管等深紫外线发光半导体装置作为轻量且长寿命的深紫外线光源而受到关注。深紫外线光源能够在殺菌、传感、工业用途等各种领域中应用。作为以往的深紫外线光源的汞灯，由于具有水银的环境问题，因此深紫外线发光半导体装置被期待作为其替代品。
可见光的发光二极管中，作为p型氮化物半导体的电极，广泛使用透明导电性材料即掺杂锡的氧化铟（ITO）。
透明导电性材料的透明性与带边吸收波长（吸收边波长）有关。带边吸收波长意指由于材料的从价带到导带的电子跃迁而产生的光吸收开始的波长。带边吸收波长可以使用分光光度计通过反射法、透射法来测定。ITO的带边吸收波长在450nm附件，因此不吸收较其更长波长侧的光。这意味着ITO在除了可见光区域的短波长区域之外的几乎整个区域具有透明性。实际上，在使用了ITO的半导体装置中，在可见光区域中由光吸收引起的发光损失少。此外，ITO具有与金属相当的载流子浓度、以及作为氧化物的较大的载流子迁移率，具有100S/cm以上的高电导率（电传导率）。因此，ITO被广泛用于发射可见光的二极管的透明电极。
另一方面，作为紫外线发光半导体装置的电极，期望在紫外线区域具有透明性。目前广泛使用的ITO吸收短波长（波长400nm以下）的光。因此，在发光层产生的紫外线被ITO吸收，成为装置的发光效率降低的原因。
另外，带边吸收波长短的材料、例如SiO2虽然透射400nm以下的紫外线，但却是绝缘体，不适合作为电极。
因此，需要在较400nm更短波长区域中的光线透射率高、且具有良好电导率的新型电极。
针对上述课题，例如专利文献1中报道了多种铟氧化物作为带边吸收波长处于较450nm更短波长侧的材料。但是，所有氧化物的带边吸收波长均为340nm以上，作为紫外线发光半导体装置的电极是不充分的。
专利文献2中报道了含有镁的氧化锌作为带边吸收波长处于较450nm更短波长侧的材料。氧化锌镁的吸收边波长处于350nm。但是，电导率低至0.02μS/cm左右，因此作为电极并不充分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-245220号公报
专利文献2：日本特开2014-129230号公报。
发明内容
本发明的目的之一是提供在紫外线区域（例如，波长为小于400nm的区域）具有透明性、且导电性高的电极-氮化物半导体的层叠体。
根据本发明，提供以下的层叠体等。
1. 层叠体，其具有：
包含III-V族氮化物半导体的半导体层、和
电极层；
前述电极层包含镁氧化物和锌氧化物；
前述电极层中前述镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.25以上且0.75以下，
前述电极层的电导率为1.0×10-2S/cm以上。
2. 根据1所述的层叠体，其中，前述电极层中前述镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.4以上且0.75以下。
3. 根据1或2所述的层叠体，其中，前述电极层中前述镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.5以上且0.75以下。
4. 根据1～3中任一项所述的层叠体，其中，
前述电极层进一步包含除前述Mg和Zn之外的3价或4价的元素X，
前述元素X相对于全部金属元素的摩尔比[元素X/全部金属元素]为0.0001以上且0.20以下。
5. 根据4所述的层叠体，其中，前述元素X是选自B、Al、Ga、In、Tl、C、Si、Ge、Sn和Pb中的至少1种元素。
6. 根据1～5中任一项所述的层叠体，其中，在前述电极层的X射线衍射测定中，在2θ＝34.8±0.5deg处观测到衍射峰。
7. 根据1～6中任一项所述的层叠体，其中，前述电极层的波长260nm的光线透射率为4%以上。
8. 根据1～7中任一项所述的层叠体，其中，前述电极层由微晶形成，且相分离。
9. 根据1～8中任一项所述的层叠体，其中，前述电极层结晶生长为柱状。
10. 根据1～9中任一项所述的层叠体，其中，前述电极层的以镁氧化物为主的区域的粒径为20nm以上且200nm以下。
11. 根据1～10中任一项所述的层叠体，其中，前述半导体层包含AlN、GaN、InN或它们的混晶。
12. 根据1～11中任一项所述的层叠体，其具有与前述电极层的一部分相接的配线层，
前述配线层包含选自金属、氧化物、氮化物以及poly-Si中的至少一种，所述金属包含选自Ni、Pd、Pt、Rh、Zn、In、Sn、Ag、Au、Mo、Ti、Cu和Al中的1种以上，所述氧化物选自ITO、SnO2、ZnO、In2O3、Ga2O3、RhO2、NiO、CoO、PdO、PtO、CuAlO2和CuGaO2，所述氮化物选自TiN、TaN和SiNx。
13. 根据1～12中任一项所述的层叠体，其中，前述电极层的厚度为10nm以上且1μm以下。
14. 半导体装置，其包含1～13中任一项所述的层叠体。
15. 层叠体的制造方法，其是制造1～13中任一项所述的层叠体的方法，其中，在包含III-V族氮化物半导体的半导体层上形成包含镁氧化物和锌氧化物的电极层。
16. 根据15所述的制造方法，其中，将前述电极层在750℃以上的温度下进行热处理。
17. 根据15或16所述的制造方法，其中，以与前述电极层的一部分相接的方式形成配线层，
前述配线层包含选自金属、氧化物、氮化物以及poly-Si中的至少一种，所述金属包含选自Ni、Pd、Pt、Rh、Zn、In、Sn、Ag、Au、Mo、Ti、Cu和Al中的1种以上，所述氧化物选自ITO、SnO2、ZnO、In2O3、Ga2O3、RhO2、NiO、CoO、PdO、PtO、CuAlO2和CuGaO2，所述氮化物选自TiN、TaN和SiNx。
18. 根据15～17中任一项所述的制造方法，其中，通过将选自O2、Ar和N2中的至少一者用作溅射气体的溅射或离子镀覆形成前述电极层。
19. 根据17所述的制造方法，其中，通过将选自O2、Ar和N2中的至少一者用作溅射气体的溅射或蒸镀形成前述配线层。
根据本发明，可以提供在紫外线区域具有透明性、且导电性高的电极-氮化物半导体的层叠体。
附图说明
图1：是本发明的一实施方式的发光二极管（LED）的概略构成图。。
图2：是本发明的其它实施方式的LED的概略构成图。
图3：是本发明的其它实施方式的LED的概略构成图。
图4：是实施例和比较例中制作的评价试样的概略截面图。
图5：是实施例2和比较例3的电极层的X射线衍射图案。
图6：是实施例2和比较例3的电极层的光线透射光谱。
图7：是电极层上面的扫描型电子显微镜（SEM）图像，(a)为比较例3的SEM图像，（b）为实施例2的SEM图像。
图8：是电极层上面的原子间力显微镜（AFM）图像，(a)为比较例3的AFM图像，（b）为实施例2的AFM图像。
图9：是电极层截面的透射电子显微镜（TEM）图像，（a）为实施例2的TEM图像，（b）为比较例3的TEM图像。
图10：是实施例2的电极层截面的TEM图像和能量色散型X射线分析（EDX）图像。
具体实施方式
本发明的一实施方式的层叠体具有：包含III-V族氮化物半导体的半导体层、以及电极层。电极层以与半导体层的表面的一部分或整面相接的方式形成。
[半导体层]
本实施方式中，半导体层包含III-V族氮化物半导体。作为该半导体，可举出GaN、InGaN、AlGaN、AlInGaN、AlN、InN等。半导体层优选为AlN、GaN、InN或它们的混晶。
半导体层可以为n型半导体，另外还可以为p型半导体。作为n型掺杂剂，可以使用Si等。作为p型掺杂剂，可以使用Mg等。除了Si和Mg之外，还可以使用公知的掺杂剂。
半导体层例如可以通过在用于形成半导体层的支撑基板上外延生长而形成。支撑基板只要可以形成半导体层则没有特别限定，例如，可适宜地使用GaN、InGaN、AlGaN、AlN、InN、SiC、Si、蓝宝石。
另外，还可以在不同的材料之上形成半导体层。例如，可以在与电极层相接的面使用GaN，并使用Si作为其支撑基板。
半导体层的厚度可以适宜调整以得到所期望的电特性。例如，优选为10nm～2mm的范围。
半导体层是p型半导体还是n型半导体通过霍尔效应测定来判定。在因高电阻而难以进行霍尔效应测定的情况下，通过光致发光（PL）来判定有无来自受体的峰（385～400nm），通过二次离子质谱法（SIMS）来比较受体元素（Mg等）和供体元素（Si等）的含量，并通过哪一个含量多1位数以上来判定。
[电极层]
本实施方式中，电极层包含镁氧化物和锌氧化物；电极层中镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.25以上且0.75以下。
本实施方式中，通过将镁氧化物和锌氧化物以规定的比率混合、且控制电极层的形态学（形态），从而得到在紫外线区域具有透明性、且具有高导电性的电极层。
应予说明，本申请中镁氧化物和锌氧化物中可以包含或者可以不包含镁和锌的固溶体（MgZnOx）。
本实施方式的电极层中，以具有导电性但不具有紫外线透射性的锌氧化物（ZnO等）为主的区域和以不具有导电性但具有紫外线透射性的镁氧化物（MgO等）为主的区域为各自发生了分散的状态（参照作为电极层截面的TEM图像和EDX图像的图10）。继而，推测导电性由以锌氧化物为主的区域承担，紫外线透射性由以镁氧化物为主的区域承担。籍此，形成同时具有导电性和紫外线透射性的电极层。认为本导电现象可以用渗透传导模型来说明。
为了表现出导电性和紫外线透射性，将电极层中镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]设为0.25以上且0.75以下。
该摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]可以为例如0.25以上、0.30以上、0.33以上、0.35以上、0.37以上、0.40以上、0.43以上、0.45以上、0.47以上或0.5以上，另外还可以为0.75以下或0.70以下。
在一实施方式中，该摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]优选为0.30以上且0.75以下、0.33以上且0.75以下、0.40以上且0.75以下，进一步优选为0.50以上且0.75以下。
本实施方式中，电极层进一步优选包含除Mg和Zn之外的3价或4价的元素X。元素X相对于全部金属元素的摩尔比[元素X/全部金属元素]优选为0.0001以上且0.20以下，更优选为0.001以上且0.10以下。通过含有元素X，元素X被掺杂于锌氧化物中，有时导电性进一步提高。
作为元素X，可举出例如，B、Al、Ga、In、Tl、C、Si、Ge、Sn、Pb。优选为B、Al或Ga。
电极层的组成例如在通过溅射形成的情况下，可以通过调节溅射靶的组成来控制。另外，也可以通过使用镁氧化物（MgOx）的烧结体靶和锌氧化物（ZnOx）的烧结体靶、以及任选地包含元素X的烧结体靶的共溅射，调整各自的成膜速度来进行控制。对于其它成膜方法，电极层的组成也可以通过调节蒸镀源等原料的组成来控制。
应予说明，在通过溅射、蒸镀形成电极层的情况下，溅射靶和蒸镀源的组成与电极层的组成大致一致。
电极层的各元素的摩尔比可以通过例如二次离子质谱法来测定。
为了制为表现出导电性和紫外线透射性的形态，例如，可举出在高温下对成膜后的电极层进行热处理。刚成膜后的电极层为锌氧化物和镁氧化物均匀混合的状态。推测通过对该状态的电极层进行热处理，产生氧化物的凝集、分离等，其结果是，锌氧化物形成网络，从而表现出导电性，另一方面，镁氧化物在锌氧化物的网络间隙中凝集，从而透射紫外线。
电极层的热处理温度优选为750℃以上，更优选为900℃以上。上限没有特别限定，可以为例如1200℃以下。
本实施方式中，电极层的电导率（25℃）优选为1.0×10-2S/cm以上。电导率若为1.0×10-2S/cm以上，例如在用作半导体装置的电极时，导电性充分，电流注入效率也高。电极层的电导率更优选为1.0×10-1S/cm以上。上限没有特别限定，可以为例如10000S/cm以下。
应予说明，电极层的电导率是指在作为绝缘体的玻璃基板等上形成了电极层单体的试样的测定值。电导率可以通过例如霍尔效应测定装置来测定。
电极层优选本质上由镁氧化物和锌氧化物、或者由镁氧化物、锌氧化物和元素X的氧化物组成。例如，90质量%以上、95质量%以上、或99质量%以上可以是镁氧化物和锌氧化物，或者也可以是镁氧化物、锌氧化物和元素X的氧化物。另外，电极层可以仅包含镁氧化物和锌氧化物、或者也可以仅包含镁氧化物、锌氧化物和元素X的氧化物。此时，可以包含不可避免的杂质。
本发明的一实施方式中，在电极层的X射线衍射测定中，优选在2θ＝34.8±0.5deg处观测到衍射峰。推测电极层的形态的变化以上述峰表现（参照实施例2、比较例3、图5）。
本发明的一实施方式中，电极层的波长260nm的光线透射率优选为4%以上，更优选为5%以上、6%以上、7%以上、8%以上、9%以上、进一步优选为10%以上。上限没有特别限定，例如为80%以下。本实施方式中，即使是作为深紫外线的波长260nm的光也可以充分透射。深紫外区域（260nm以下的区域）的光线透射率高（或具有该深紫外区域的透明性）、且具有良好导电性的本实施方式的电极（电极层）可以适宜地利用作为汞灯的替代技术。
应予说明，光线透射率是用分光光度计对在蓝宝石基板等波长260nm的光线透射率高的基板上以100nm的厚度形成了电极层的试样进行测定而得的值。
电极层的厚度可以适宜调整以得到所期望的光线透射率和导电性。例如，优选为1nm～10μm的范围，进一步优选为10nm以上且1μm以下。厚度等截面形状例如可以通过扫描型电子显微镜（SEM）或透射型电子显微镜（TEM）来确认。
只要电子流动的区域是电连接的，则电极层可以是非晶层、也可以是多晶层。进一步，还可以是非晶成分和结晶成分混合存在的层。电极层的结晶性可以由TEM的晶格图像来判定。
特别是在改善纵向的导电性和透射性方面，优选电极层由微晶形成、且相分离。另外，还优选电极层结晶生长为柱状（微晶为柱状）。这样的微晶可以是例如以镁氧化物为主的区域和以锌氧化物为主的区域的微晶。如图10所示，在更良好地实现紫外线透射性方面，优选以镁氧化物为主的区域的粒径为20nm以上。籍此，波长为小于300nm的区域的透射率进一步提高。另外，还优选以镁氧化物为主的区域的粒径为200nm以下。籍此，导电性进一步提高。应予说明，本文中所说的“粒径”是通过实施例中记载的方法测定的值。
本发明的一实施方式中，电极层的25℃的吸收边波长为小于400nm。优选为350nm以下、更优选为300nm以下。本文中，吸收边波长设为使紫外线区域中光线透射率为1%的最长波长侧的波长。吸收边波长为400nm以上时，在制为紫外线发光半导体装置的电极之际，装置内部发射的紫外线不透过电极，因此装置的发光效率降低。吸收边波长例如可以用分光光度计来测定。
本发明的一实施方式中，可以以与电极层的一部分相接的方式形成配线层。配线层辅助电极层的导电，在需要高电流的半导体装置中有用。
本实施方式中，由于通过电极层而将紫外线取出到装置外部，因此优选配线层以尽可能不遮蔽紫外线的方式形成。具体地，可以在电极层的端部附近形成为线状（条纹状），另外，也可以在电极层上形成为开口度大的格子状。在任何形状中均优选使配线层的宽度尽可能地细。
配线层优选形成在电极层的与半导体层相接的相反侧的面上。另外，优选由具有比电极层更高的导电性的材料来形成。例如，可举出包含选自Ni、Pd、Pt、Rh、Zn、In、Sn、Ag、Au、Mo、Ti、Cu和Al中的1种以上的金属（选择2种以上的情况下，该金属可以是合金），ITO、SnO2、ZnO、In2O3、Ga2O3、RhO2、NiO、CoO、PdO、PtO、CuAlO2、CuGaO2等氧化物，TiN、TaN、SiNx等氮化物，poly-Si（多晶硅）。
在使可见光通过电极层而与紫外线一起取出的情况下，配线层优选为具有光透射性的透明导电性氧化物或透明导电性氮化物。
配线层可以是单层，另外还可以是2层以上的层叠。例如，可以在与电极层相接的一方形成包含Ni的层，并在Ni层上层叠Au层以防止氧化。另外，构成配线层的各层可以包含选自上述的金属、氧化物和氮化物中的至少一者。
配线层的厚度可以以能获得所期望的电特性的方式适宜调整。例如，优选为10nm～10μm的范围。
本实施方式的层叠体例如可以通过在包含III-V族氮化物半导体的半导体层上形成包含镁氧化物和锌氧化物的电极层来制造。
上述制法中，半导体层、电极层和配线层的形成方法没有特别限定。例如，可以使用电阻丝加热蒸镀、电子束（EB）蒸镀、溅射、原子层沉积（ALD）成膜、热化学气相沉积（热CVD）、平行板型等离子体CVD、磁场微波等离子体CVD、或感应耦合等离子体CVD、旋涂、离子镀覆。
溅射成膜的情况下，还可以在含有氧的气氛下适宜地使用金属靶的反应性溅射。籍此，与使用绝缘体靶的溅射相比，成膜速率提高。
另外，也可以通过使用镁氧化物（MgOx）的烧结体靶和锌氧化物（ZnOx）的烧结体靶、以及任选地包含元素X的烧结体靶的共溅射，调整各自的成膜速度来连续地控制组成，从而进行制膜。
另外，在半导体层形成后形成电极层的情况下，从降低半导体层的热损害的观点出发，电极层优选通过将选自O2、Ar和N2中的至少一者用作溅射气体的溅射、或离子镀覆来形成。
应予说明，包含镁氧化物和锌氧化物的烧结体靶例如可以通过参照国际公开第2012/014688号来制作。
同样，配线层也优选通过将选自O2、Ar和N2中的至少一者用作溅射气体的溅射或蒸镀来形成。
本发明的一实施方式中，优选具有将电极层在750℃以上的温度下进行热处理的步骤。籍此，可以在电极层上形成表现出导电性和紫外线透射性的形态。电极层的热处理温度更优选为900℃以上。应予说明，上限为1200℃左右。
热处理时间可以根据处理温度、电极层的厚度等而适宜调整。通常为30秒～1小时。
热处理优选在如氮气氛的惰性气氛、如氢气氛的还原气氛下实施。
本发明的一实施方式中，还可以在蓝宝石基板等紫外线透射率高的基板上形成包含镁氧化物和锌氧化物的电极层，对电极层进行热处理后，在电极层上形成包含III-V族氮化物半导体的半导体层。另外，也可以在紫外线透射率高的基板上形成配线层，接着形成包含镁氧化物和锌氧化物的电极层，对电极层进行热处理后，在电极层上形成包含III-V族氮化物半导体的半导体层。
本实施方式中，由于在电极层的热处理后形成半导体层，因此可以降低半导体层的热损害。
本实施方式的层叠体例如可用于使用氮化镓半导体的发出可见光和/或紫外线的短波长发光二极管、该激光二极管等半导体装置的构成构件。
以下，作为使用本实施方式的层叠体的半导体装置，使用附图说明发光二极管的具体例。应予说明，本发明的半导体装置并不限于以下的例子。
图1是本发明的一实施方式的发光二极管的概略构成图。
发光二极管1中，在基板20上层叠有n型GaN系半导体层21，在该半导体层21上的端部附近的一部上形成有电极层23（阴极），在n型GaN系半导体层21上的除电极层23及其周边之外的位置上形成有发光层22。发光二极管1具有在发光层22上形成有本发明的层叠体10（半导体层（p型GaN系半导体层）11、电极层12）的结构。另外，在电极层12的上面端部附近形成有配线层13。
图2是本发明的其它实施方式的发光二极管的概略构成图。
发光二极管2具有电极层23（阴极）、基板20、n型GaN系半导体层21、发光层22、以及本发明的层叠体10（半导体层（p型GaN系半导体层）11、电极层12）依次层叠而成的结构。另外，在电极层12上面的一端部附近形成有配线层13。
图3是本发明的其它实施方式的发光二极管的概略构成图。
发光二极管3具有基板20、电极层23（阴极）、n型GaN系半导体层21、发光层22、以及本发明的层叠体10（半导体层（p型GaN系半导体层）11、电极层12）依次层叠而成的结构。另外，在电极层12的上面端部附近形成有配线层13。
上述发光二极管1～3中，若经由配线层13而在电极层12和电极23间施加电压，则空穴注入到半导体层11中，电子注入到n型GaN系半导体层21中。注入的空穴和电子在发光层22中再结合从而发光。
应予说明，在发光二极管1～3中形成有配线层13，但也可以省略。此时，在不使用配线层的情形下在电极层12和电极层23间施加电压。另外，在发光二极管3（图3）中，电极层23和n型GaN系半导体层21也可以采用本发明的层叠体。
上述各实施方式的构成构件没有特别限制，可以使用公知的构成构件。另外，还可以通过适用公知的成膜技术来制造。
本发明中，可以得到具有优异的电流-电压特性和紫外线透射性高的电极层的半导体装置。
[实施例]
实施例1
（1）电极层的制作
实施例和比较例中制作的评价试样的概略截面图示于图4。
将作为支撑基板30的蓝宝石基板（厚度0.5mm）放入超声波清洗器中，用三氯乙烯清洗5分钟、用丙酮清洗5分钟、用甲醇清洗5分钟、最后用蒸馏水清洗5分钟。
然后，将支撑基板30设置于溅射装置（ULVAC制：ACS-4000），使用Mg的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.33的镁氧化物-锌氧化物溅射靶（フルウチ化学制），使用Ar作为溅射气体，在25℃下在支撑基板30上成膜100nm的电极层12。
（2）热处理
将具有上述（1）中制作的电极层12的基板在氮气氛下在950℃下进行5分钟热处理（活化退火）。
（3）配线层的形成
将热处理后的基板与区域掩膜（area mask）一起设置于EB蒸镀装置（アルバック社制），成膜Ni层13-1（厚度20nm）和Au层13-2（厚度200nm），形成具有层叠结构的配线层。
对于所得评价试样，使用比电阻/霍尔测定系统（东阳テクニカ制：ResiTest8300）测定电导率。另外，使用分光光度计（岛津制作所制：UV-2600），评价吸收边波长和光线透射率。
评价结果示于表1。
[表1]
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
比较例1
没有实施实施例1（2）的热处理，除此之外与实施例1相同地制作评价试样并进行评价。结果示于表1。
比较例2
将实施例1（2）的热处理温度设为700℃，除此之外与实施例1相同地制作评价试样并进行评价。结果示于表1。
实施例2
实施例1（1）中，使用Mg的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.50的镁氧化物-锌氧化物溅射靶（フルウチ化学制），除此之外，与实施例1相同地制作评价试样并进行评价。结果示于表2。
[表2]
Figure 753460DEST_PATH_IMAGE002
。
比较例3
没有实施实施例1（2）的热处理，除此之外与实施例1相同地制作评价试样并进行评价。结果示于表2。
比较例4
将实施例1（2）的热处理温度设为700℃，除此之外与实施例1相同地制作评价试样并进行评价。结果示于表2。
对于实施例2和比较例3的电极层，进行X射线衍射测定。测定条件如下所述。
装置：（株）リガク制Ultima-III
X射线：Cu-Kα射线（波长1.5406Å、用石墨单色仪单色化）
输出：40kV-40mA
2θ-θ反射法、连续扫描（1.0°/分）
采样间隔：0.02°
狭缝 DS、SS：2/3°、RS：0.6mm
图5是实施例2和比较例3的电极层的X射线衍射图案。
在实施例2中，最强的衍射峰（2θ＝34.8deg）是氧化锌（ZnO（002））的衍射峰。
图6是实施例2和比较例3的电极层的光线透射光谱。
在未进行热处理的比较例3中，由于是不透过紫外线的氧化锌分散在膜整体中的状态，因此透射率从350nm附近起缓慢地减少到0%。另一方面，在高温下进行了热处理的实施例2中，透射率在350nm附近降低至20%左右后，在350～200nm附近，透射率的减少程度小。这可能是由于因热处理而分离为以氧化锌（吸收边波长358nm）为主的区域和以氧化镁（吸收边波长159nm）为主的区域，并且一定量的紫外线从以氧化镁为主的区域透射。
图7是电极层上面的扫描型电子显微镜（SEM）图像，(a)为比较例3的SEM图像，（b）为实施例2的SEM图像。
图8是电极层上面的原子间力显微镜（AFM）图像，(a)为比较例3的AFM图像，（b）为实施例2的AFM图像。
比较例3（图7（a）、图8（a））中，SEM图像中的表面形状平滑。另一方面，实施例2（图7（b）、图8（b））中，在SEM图像中可见明暗，观察到相分离。另外，根据XRD的结果（图5），分别在34°附近观察到ZnO相（0002）的峰、在37°附近观察到MgO相（111）的峰，可认为与SEM图像对应。氧化锌相显示导电性，另一方面，氧化镁相承担紫外透明性，由此认为导电性和紫外线透射性得以兼具。
图9是电极层截面的透射电子显微镜（TEM）图像，（a）为实施例2的TEM图像，（b）为比较例3的TEM图像。
图10是实施例2的电极层截面的TEM图像和能量分散型X射线分析（EDX）图像。
由图10可知电极层由微晶形成、且相分离。另外，还可知电极层结晶生长为柱状。进而还可知在电极层中，以锌氧化物（ZnO等）为主的区域和以镁氧化物（MgO等）为主的区域各自为分散的状态。以镁氧化物为主的区域的粒径为70nm。应予说明，以镁氧化物为主的区域的粒径是通过TEM测定的值。具体地，在距离层叠体的中心半径10μm的范围内选择10处任意的垂直方向的截面。以倍率50万倍在宽度400nm的范围内观察各处，在电极层的中央部引直线。对该直线与晶界的各交点间的距离进行测定并取平均。进一步，取10个视野整体的平均，将该值作为“以镁氧化物为主的区域的粒径”。
实施例3
实施例1（1）中，除了使用Mg的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.70的镁氧化物-锌氧化物溅射靶（フルウチ化学制）之外，与实施例1相同地制作评价试样并进行评价。结果示于表3。
[表3]
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。
比较例5
实施例1（1）中，除了使用Mg的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.80的镁氧化物-锌氧化物溅射靶（フルウチ化学制）之外，与实施例1相同地制作评价试样并进行评价。结果示于表3。
比较例6
实施例1（1）中，除了使用Mg的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.90的镁氧化物-锌氧化物溅射靶（フルウチ化学制）之外，与实施例1相同地制作评价试样并进行评价。结果示于表3。
实施例4
除了在电极层12中添加Al作为元素X之外，与实施例1相同地制作层叠体并进行评价。电极层12如下形成：将支撑基板30设置于溅射装置，使用添加了Al的镁氧化物-锌氧化物溅射靶（フルウチ化学制），使用Ar作为溅射气体，在25℃下在支撑基板30上成膜100nm的电极层12，所述添加了Al的镁氧化物-锌氧化物溅射靶中的Mg的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.54、Al的摩尔比[Al/（Mg＋Zn＋Al）]为0.007。
评价结果示于表4。
实施例5
在实施例4中，将Al的摩尔比［Al/（Mg＋Zn＋Al）］调整为0.00005，除此之外，与实施例4相同地制作评价试样并进行评价。结果示于表4。
实施例6
在实施例4中，将Al的摩尔比［Al/（Mg＋Zn＋Al）］调整为0.0001，除此之外，与实施例4相同地制作评价试样并进行评价。结果示于表4。
实施例7
在实施例4中，将Al的摩尔比［Al/（Mg＋Zn＋Al）］调整为0.018，除此之外，与实施例4相同地制作评价试样并进行评价。结果示于表4。
实施例8
在实施例4中，将Al的摩尔比［Al/（Mg＋Zn＋Al）］调整为0.25，除此之外，与实施例4相同地制作评价试样并进行评价。结果示于表4。
实施例9
在实施例4中，、添加Ga替代Al作为元素X、并将Ga的摩尔比［Ga/（Mg＋Zn＋Ga）］调整为0.01，除此之外，与实施例4相同地制作评价试样并进行评价。结果示于表4。
[表4]
Figure 670601DEST_PATH_IMAGE004
。
上述详细说明了本发明的几个实施方式和/或实施例，但本领域技术人员容易对这些作为例示的实施方式和/或实施例施加许多改变，而实质上不脱离本发明的新颖教导和效果。因此，这些许多改变也包含在本发明的范围内。
对该说明书中记载的文献和作为本申请的巴黎公约优先权基础的申请的内容全部进行援用。

Claims (19)

1.层叠体，其具有：
包含III-V族氮化物半导体的半导体层、和
电极层；
所述电极层包含镁氧化物和锌氧化物；
所述电极层中所述镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.25以上且0.75以下，
所述电极层的电导率为1.0×10-2S/cm以上。
2.权利要求1所述的层叠体，其中，所述电极层中所述镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.4以上且0.75以下。
3.权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述电极层中所述镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.5以上且0.75以下。
4.权利要求1～3中任一项所述的层叠体，其中，
所述电极层进一步包含除所述Mg和Zn之外的3价或4价的元素X，
所述元素X相对于全部金属元素的摩尔比[元素X/全部金属元素]为0.0001以上且0.20以下。
5.权利要求4所述的层叠体，其中，所述元素X是选自B、Al、Ga、In、Tl、C、Si、Ge、Sn和Pb中的至少1种元素。
6.权利要求1～5中任一项所述的层叠体，其中，在所述电极层的X射线衍射测定中，在2θ＝34.8±0.5deg处观测到衍射峰。
7.权利要求1～6中任一项所述的层叠体，其中，所述电极层的波长260nm的光线透射率为4%以上。
8.权利要求1～7中任一项所述的层叠体，其中，所述电极层由微晶形成，且相分离。
9.权利要求1～8中任一项所述的层叠体，其中，所述电极层结晶生长为柱状。
10.权利要求1～9中任一项所述的层叠体，其中，所述电极层的以镁氧化物为主的区域的粒径为20nm以上且200nm以下。
11.权利要求1～10中任一项所述的层叠体，其中，所述半导体层包含AlN、GaN、InN或它们的混晶。
12.权利要求1～11中任一项所述的层叠体，其具有与所述电极层的一部分相接的配线层，
所述配线层包含选自金属、氧化物、氮化物以及poly-Si中的至少一种，所述金属包含选自Ni、Pd、Pt、Rh、Zn、In、Sn、Ag、Au、Mo、Ti、Cu和Al中的1种以上，所述氧化物选自ITO、SnO2、ZnO、In2O3、Ga2O3、RhO2、NiO、CoO、PdO、PtO、CuAlO2和CuGaO2，所述氮化物选自TiN、TaN和SiNx。
13.权利要求1～12中任一项所述的层叠体，其中，所述电极层的厚度为10nm以上且1μm以下。
14.半导体装置，其包含权利要求1～13中任一项所述的层叠体。
15.层叠体的制造方法，其是制造权利要求1～13中任一项所述的层叠体的方法，其中，在包含III-V族氮化物半导体的半导体层上形成包含镁氧化物和锌氧化物的电极层。
16.权利要求15所述的制造方法，其中，将所述电极层在750℃以上的温度下进行热处理。
17.权利要求15或16所述的制造方法，其中，以与所述电极层的一部分相接的方式形成配线层，
所述配线层包含选自金属、氧化物、氮化物以及poly-Si中的至少一种，所述金属包含选自Ni、Pd、Pt、Rh、Zn、In、Sn、Ag、Au、Mo、Ti、Cu和Al中的1种以上，所述氧化物选自ITO、SnO2、ZnO、In2O3、Ga2O3、RhO2、NiO、CoO、PdO、PtO、CuAlO2和CuGaO2，所述氮化物选自TiN、TaN和SiNx。
18.权利要求15～17中任一项所述的制造方法，其中，通过将选自O2、Ar和N2中的至少一者用作溅射气体的溅射或离子镀覆形成所述电极层。
19.权利要求17所述的制造方法，其中，通过将选自O2、Ar和N2中的至少一者用作溅射气体的溅射或蒸镀形成所述配线层。
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