JP2000294824A - 窒化物半導体デバイス及びその製造方法 - Google Patents
窒化物半導体デバイス及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2000294824A JP2000294824A JP11101217A JP10121799A JP2000294824A JP 2000294824 A JP2000294824 A JP 2000294824A JP 11101217 A JP11101217 A JP 11101217A JP 10121799 A JP10121799 A JP 10121799A JP 2000294824 A JP2000294824 A JP 2000294824A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor device
- nitride semiconductor
- impurity concentration
- high impurity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層に良好なオーミッ
ク接触の電極を形成可能な半導体素子構造を有する窒化
物半導体デバイス、受光素子、火炎センサを提供する。 【解決手段】 ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層（ｘ＞０）から
なるｐ型半導体層１を有し、ｐ型半導体層１は、その表
面近傍部分に、表面近傍部分の下層側より不純物濃度が
高く、その不純物としてＢｅを少なくとも含む高不純物
濃度層７を形成してなり、その高不純物濃度層７の表面
に金属電極８が形成されている。また、更に好ましく
は、高不純物濃度層７の不純物濃度が１０18ｃｍ-3以上
である。
ク接触の電極を形成可能な半導体素子構造を有する窒化
物半導体デバイス、受光素子、火炎センサを提供する。 【解決手段】 ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層（ｘ＞０）から
なるｐ型半導体層１を有し、ｐ型半導体層１は、その表
面近傍部分に、表面近傍部分の下層側より不純物濃度が
高く、その不純物としてＢｅを少なくとも含む高不純物
濃度層７を形成してなり、その高不純物濃度層７の表面
に金属電極８が形成されている。また、更に好ましく
は、高不純物濃度層７の不純物濃度が１０18ｃｍ-3以上
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ｐ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ｎ層（ｘ＞０）からなるｐ型半導体層の表面に金属
電極を形成してなる窒化物半導体デバイスに関し、更
に、かかる窒化物半導体デバイスで構成された受光素
子、特に、火炎からの放射光の特定波長成分を、半導体
紫外線センサを用いて認識する火炎センサに関する。更
に詳しくは、火炎の発光波長範囲から太陽光や室内光と
いった雑音源となる光の波長範囲を除外した、概ね２０
０ｎｍ乃至２９０ｎｍの波長成分の紫外線を検出する火
炎センサの電極形成技術に関する。
1-x Ｎ層（ｘ＞０）からなるｐ型半導体層の表面に金属
電極を形成してなる窒化物半導体デバイスに関し、更
に、かかる窒化物半導体デバイスで構成された受光素
子、特に、火炎からの放射光の特定波長成分を、半導体
紫外線センサを用いて認識する火炎センサに関する。更
に詳しくは、火炎の発光波長範囲から太陽光や室内光と
いった雑音源となる光の波長範囲を除外した、概ね２０
０ｎｍ乃至２９０ｎｍの波長成分の紫外線を検出する火
炎センサの電極形成技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】上述のように概ね２００ｎｍ乃至２９０
ｎｍの波長成分の紫外線を検出する半導体紫外線センサ
として、Ａｌの組成比ｘが０．３以上のＡｌx Ｇａ1-x
Ｎが知られている。また、具体的なセンサ構造とするた
めに、ＰＮ構造、ＰＩＮ構造、フォトトランジスタ構
造、フォトＦＥＴ構造、フォトコンダクタ構造等の種々
の半導体素子構造が採用されている。また、かかる半導
体素子では、外部端子との電気的接続を形成するため
に、夫々の素子構造に対応した電極を半導体表面に形成
する必要がある。一般に、半導体と金属の接触は、金属
の仕事関数と半導体の電子親和力等の関係で、界面にシ
ョットキー障壁が形成されてショットキー接触となる場
合と、当該障壁が形成されずオーミック接触となる場合
が有り、半導体素子として構成する場合、仕事関数の適
当な電極金属を選択して整流性のないオーミック接触と
する必要がある。また、ショットキー接触となる電極金
属の場合であっても、電極金属との界面近傍をドーピン
グ量の多い半導体を用いることでオーミック接触を得る
ことができる。
ｎｍの波長成分の紫外線を検出する半導体紫外線センサ
として、Ａｌの組成比ｘが０．３以上のＡｌx Ｇａ1-x
Ｎが知られている。また、具体的なセンサ構造とするた
めに、ＰＮ構造、ＰＩＮ構造、フォトトランジスタ構
造、フォトＦＥＴ構造、フォトコンダクタ構造等の種々
の半導体素子構造が採用されている。また、かかる半導
体素子では、外部端子との電気的接続を形成するため
に、夫々の素子構造に対応した電極を半導体表面に形成
する必要がある。一般に、半導体と金属の接触は、金属
の仕事関数と半導体の電子親和力等の関係で、界面にシ
ョットキー障壁が形成されてショットキー接触となる場
合と、当該障壁が形成されずオーミック接触となる場合
が有り、半導体素子として構成する場合、仕事関数の適
当な電極金属を選択して整流性のないオーミック接触と
する必要がある。また、ショットキー接触となる電極金
属の場合であっても、電極金属との界面近傍をドーピン
グ量の多い半導体を用いることでオーミック接触を得る
ことができる。
【０００３】ＧａＮの場合は１０19ｃｍ-3まで、Ａｌの
組成比ｘが約０．２或いはそれ以下のＡｌx Ｇａ1-x Ｎ
の場合は１０18ｃｍ-3までアクセプタ不純物をドーピン
グできる。ＰＮ接合を形成する場合、ｐ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ｎのキャリア濃度は１０18ｃｍ-3程度が望まれる場
合が多いが、Ｎｉを蒸着して熱処理するだけでは、ｐ−
Ａｌx Ｇａ1-x Ｎの表面に良好なオーミック接触の電極
は形成されない。このため、表面から２０〜５０ｎｍ程
度の深さまでの領域にｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎより多い不
純物量をドーピングした高濃度層を設けることで、金属
コンタクト−半導体界面のエネルギバンドを曲げること
によるコンタクト形成を実施し、更に、薄いＮｉ層上に
Ａｕ層を形成し、熱処理によりＡｕを半導体中に拡散さ
せるという方法によりオーミック接触を得ている。
組成比ｘが約０．２或いはそれ以下のＡｌx Ｇａ1-x Ｎ
の場合は１０18ｃｍ-3までアクセプタ不純物をドーピン
グできる。ＰＮ接合を形成する場合、ｐ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ｎのキャリア濃度は１０18ｃｍ-3程度が望まれる場
合が多いが、Ｎｉを蒸着して熱処理するだけでは、ｐ−
Ａｌx Ｇａ1-x Ｎの表面に良好なオーミック接触の電極
は形成されない。このため、表面から２０〜５０ｎｍ程
度の深さまでの領域にｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎより多い不
純物量をドーピングした高濃度層を設けることで、金属
コンタクト−半導体界面のエネルギバンドを曲げること
によるコンタクト形成を実施し、更に、薄いＮｉ層上に
Ａｕ層を形成し、熱処理によりＡｕを半導体中に拡散さ
せるという方法によりオーミック接触を得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎに対するオーミック接触形成方法
では、どうしても金属コンタクト付近はＧａＮに近い組
成（ｘ＜０．２、通常は０）が必要になるという問題が
生じる。特に、受光素子では、短波長の光を選択的に検
出するという目的の場合、例えば、組成比ｘが０．２以
上の場合は、表面近傍の高濃度層の組成比ｘの値が小さ
くなるため、表面近傍において本来の検出波長域より長
波長側に検出感度を持ってしまうという問題が生じる。
ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎに対するオーミック接触形成方法
では、どうしても金属コンタクト付近はＧａＮに近い組
成（ｘ＜０．２、通常は０）が必要になるという問題が
生じる。特に、受光素子では、短波長の光を選択的に検
出するという目的の場合、例えば、組成比ｘが０．２以
上の場合は、表面近傍の高濃度層の組成比ｘの値が小さ
くなるため、表面近傍において本来の検出波長域より長
波長側に検出感度を持ってしまうという問題が生じる。
【０００５】更に具体的には、ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎを
有するＰＮ構造、ＰＩＮ構造等の素子構造の火炎センサ
を構成しようとすると、上述の如く、ｐ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ｎの吸収スペクトルの長波長限界（ｈν／Ｅｇ＝１
２４０／Ｅｇ（ｎｍ）で与えられる。）を２８０或いは
２９０ｎｍ付近に設定するために、バンドギャップＥｇ
が概ね４．２〜４．５ｅＶとなるＡｌの組成比ｘを選択
しなければならない。かかるＡｌの組成比ｘは少なくと
も０．３、より好ましくは約０．３５〜約０．５となる
が、当該組成比ｘのｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎに対しては、
アクセプタとしてＭｇを１０18ｃｍ-3以上、好ましくは
１０19ｃｍ-3まで高濃度に注入できず、電極金属との接
触面でのアクセプタ濃度が良好なオーミック接触を得ら
れる程度まで高くならず、良好なオーミック接触の電極
が形成できないという問題がある。
有するＰＮ構造、ＰＩＮ構造等の素子構造の火炎センサ
を構成しようとすると、上述の如く、ｐ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ｎの吸収スペクトルの長波長限界（ｈν／Ｅｇ＝１
２４０／Ｅｇ（ｎｍ）で与えられる。）を２８０或いは
２９０ｎｍ付近に設定するために、バンドギャップＥｇ
が概ね４．２〜４．５ｅＶとなるＡｌの組成比ｘを選択
しなければならない。かかるＡｌの組成比ｘは少なくと
も０．３、より好ましくは約０．３５〜約０．５となる
が、当該組成比ｘのｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎに対しては、
アクセプタとしてＭｇを１０18ｃｍ-3以上、好ましくは
１０19ｃｍ-3まで高濃度に注入できず、電極金属との接
触面でのアクセプタ濃度が良好なオーミック接触を得ら
れる程度まで高くならず、良好なオーミック接触の電極
が形成できないという問題がある。
【０００６】本発明は、上述した従来技術の有する問題
点に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ａｌの組
成比ｘが０．２以上であっても、ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ
層に良好なオーミック接触の電極を形成可能な半導体素
子構造を有する窒化物半導体デバイス、受光素子、火炎
センサを提供することにある。
点に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ａｌの組
成比ｘが０．２以上であっても、ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ
層に良好なオーミック接触の電極を形成可能な半導体素
子構造を有する窒化物半導体デバイス、受光素子、火炎
センサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請
求項１に記載した通り、ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層（ｘ＞
０）からなるｐ型半導体層を含む窒化物半導体デバイス
であって、前記ｐ型半導体層は、その表面近傍部分に、
前記表面近傍部分の下層側より不純物濃度が高く、その
不純物としてＢｅを少なくとも含む高不純物濃度層を形
成してなり、その高不純物濃度層表面に金属電極が形成
されている点にある。
の本発明の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請
求項１に記載した通り、ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層（ｘ＞
０）からなるｐ型半導体層を含む窒化物半導体デバイス
であって、前記ｐ型半導体層は、その表面近傍部分に、
前記表面近傍部分の下層側より不純物濃度が高く、その
不純物としてＢｅを少なくとも含む高不純物濃度層を形
成してなり、その高不純物濃度層表面に金属電極が形成
されている点にある。
【０００８】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加
えて、前記高不純物濃度層の不純物濃度が１０18ｃｍ-3
以上である点にある。
の請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加
えて、前記高不純物濃度層の不純物濃度が１０18ｃｍ-3
以上である点にある。
【０００９】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特
徴構成に加えて、前記ｐ型半導体層の一部または全部
に、前記ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層のＡｌまたはＧａの一
部をＩｎで置換したもの、若しくは、前記ｐ−Ａｌx Ｇ
ａ1-x Ｎ層のＮの一部をＰ（リン）で置換したもの、ま
たは、これら両置換を施したものであって、バンドギャ
ップが３．４２ｅＶ以上６．２ｅＶ以下の範囲内にある
ものを含む点にある。
の請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特
徴構成に加えて、前記ｐ型半導体層の一部または全部
に、前記ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層のＡｌまたはＧａの一
部をＩｎで置換したもの、若しくは、前記ｐ−Ａｌx Ｇ
ａ1-x Ｎ層のＮの一部をＰ（リン）で置換したもの、ま
たは、これら両置換を施したものであって、バンドギャ
ップが３．４２ｅＶ以上６．２ｅＶ以下の範囲内にある
ものを含む点にある。
【００１０】同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項４に記載した通り、上述の第一、第二または第
三の特徴構成に加えて、前記金属電極が、Ｎｉ、Ａｕ、
ＰｔまたはＷの単層金属膜、或いは、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐ
ｔ、Ｗの内の２種以上からなる多層金属膜または合金層
である点にある。
の請求項４に記載した通り、上述の第一、第二または第
三の特徴構成に加えて、前記金属電極が、Ｎｉ、Ａｕ、
ＰｔまたはＷの単層金属膜、或いは、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐ
ｔ、Ｗの内の２種以上からなる多層金属膜または合金層
である点にある。
【００１１】同第五の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項５に記載した通り、上述の第一、第二、第三ま
たは第四の特徴構成を備えた窒化物半導体デバイスで構
成された受光素子であって、前記ｐ型半導体層の少なく
とも前記表面近傍部分のＡｌ組成比ｘが吸収スペクトル
の長波長限界で決定されるバンドギャップとなるＡｌ組
成比である点にある。
の請求項５に記載した通り、上述の第一、第二、第三ま
たは第四の特徴構成を備えた窒化物半導体デバイスで構
成された受光素子であって、前記ｐ型半導体層の少なく
とも前記表面近傍部分のＡｌ組成比ｘが吸収スペクトル
の長波長限界で決定されるバンドギャップとなるＡｌ組
成比である点にある。
【００１２】同第六の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項６に記載した通り、上述の第一、第二、第三ま
たは第四の特徴構成を備えた窒化物半導体デバイスで構
成された火炎センサであって、前記ｐ型半導体層の少な
くとも前記表面近傍部分のＡｌ組成比ｘが０．３以上で
ある点にある。
の請求項６に記載した通り、上述の第一、第二、第三ま
たは第四の特徴構成を備えた窒化物半導体デバイスで構
成された火炎センサであって、前記ｐ型半導体層の少な
くとも前記表面近傍部分のＡｌ組成比ｘが０．３以上で
ある点にある。
【００１３】同第七の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項７に記載した通り、上述の第一、第二、第三ま
たは第四の特徴構成を備えた窒化物半導体デバイスの製
造方法であって、前記高不純物濃度層を、前記ｐ型半導
体層の前記表面近傍部分の結晶成長後に、前記表面近傍
部分にＢｅまたはＢｅと他のｐ型不純物を少なくとも含
む不純物イオンを注入またはドーピングして形成する点
にある。
の請求項７に記載した通り、上述の第一、第二、第三ま
たは第四の特徴構成を備えた窒化物半導体デバイスの製
造方法であって、前記高不純物濃度層を、前記ｐ型半導
体層の前記表面近傍部分の結晶成長後に、前記表面近傍
部分にＢｅまたはＢｅと他のｐ型不純物を少なくとも含
む不純物イオンを注入またはドーピングして形成する点
にある。
【００１４】同第八の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項８に記載した通り、上述の第一、第二、第三ま
たは第四の特徴構成を備えた窒化物半導体デバイスの製
造方法であって、前記高不純物濃度層を、前記ｐ型半導
体層の前記表面近傍部分の結晶成長時にＢｅまたはＢｅ
と他のｐ型不純物を少なくとも含む原料を添加すること
により同時に形成する点にある。
の請求項８に記載した通り、上述の第一、第二、第三ま
たは第四の特徴構成を備えた窒化物半導体デバイスの製
造方法であって、前記高不純物濃度層を、前記ｐ型半導
体層の前記表面近傍部分の結晶成長時にＢｅまたはＢｅ
と他のｐ型不純物を少なくとも含む原料を添加すること
により同時に形成する点にある。
【００１５】同第九の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項９に記載した通り、上述の第八の特徴構成に加
えて、前記ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層の結晶成長をＭＯＣ
ＶＤ法、ハイドライドＶＰＥ法、ＭＯＶＰＥ法、ＭＢＥ
法、または、レーザアブレーション法で行い、前記Ｂｅ
またはＢｅと他のｐ型不純物を少なくとも含む原料が、
Ｂｅを含む有機金属化合物である点にある。
の請求項９に記載した通り、上述の第八の特徴構成に加
えて、前記ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層の結晶成長をＭＯＣ
ＶＤ法、ハイドライドＶＰＥ法、ＭＯＶＰＥ法、ＭＢＥ
法、または、レーザアブレーション法で行い、前記Ｂｅ
またはＢｅと他のｐ型不純物を少なくとも含む原料が、
Ｂｅを含む有機金属化合物である点にある。
【００１６】同第十の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項１０に記載した通り、上述の第七、第八または
第九の特徴構成に加えて、前記金属電極を前記高不純物
濃度層上に蒸着した後、３００〜１２００℃の熱処理を
行う点にある。
の請求項１０に記載した通り、上述の第七、第八または
第九の特徴構成に加えて、前記金属電極を前記高不純物
濃度層上に蒸着した後、３００〜１２００℃の熱処理を
行う点にある。
【００１７】以下に作用及び効果を説明する。本発明の
第一または第二の特徴構成によれば、Ｂｅのイオン半径
がＭｇのイオン半径より小さいため、例えば、Ａｌの組
成比ｘが０．３以上のＡｌＮモル分率の高いｐ−Ａｌx
Ｇａ1-x Ｎに対してアクセプタとしてＢｅを含むｐ型不
純物（Ｂｅ−Ｍｇ、Ｂｅ−Ｐ等）が高濃度注入可能であ
るとの本願発明者の新知見に基づいて、ｐ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ｎ層の表面近傍部分のアクセプタ濃度を選択的に高
くした高不純物濃度層の存在により、その表面に電極金
属を蒸着形成するだけで良好なオーミック接触電極を形
成することができるのである。その結果、電極とｐ−Ａ
ｌx Ｇａ1-x Ｎ間の寄生抵抗を低減でき、良好な電気的
特性を備えたｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎを有するＰＮ構造、
ＰＩＮ構造、フォトトランジスタ構造、フォトＦＥＴ構
造、フォトコンダクタ構造等の種々の半導体素子構造の
窒化物半導体デバイスを提供することができるのであ
る。
第一または第二の特徴構成によれば、Ｂｅのイオン半径
がＭｇのイオン半径より小さいため、例えば、Ａｌの組
成比ｘが０．３以上のＡｌＮモル分率の高いｐ−Ａｌx
Ｇａ1-x Ｎに対してアクセプタとしてＢｅを含むｐ型不
純物（Ｂｅ−Ｍｇ、Ｂｅ−Ｐ等）が高濃度注入可能であ
るとの本願発明者の新知見に基づいて、ｐ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ｎ層の表面近傍部分のアクセプタ濃度を選択的に高
くした高不純物濃度層の存在により、その表面に電極金
属を蒸着形成するだけで良好なオーミック接触電極を形
成することができるのである。その結果、電極とｐ−Ａ
ｌx Ｇａ1-x Ｎ間の寄生抵抗を低減でき、良好な電気的
特性を備えたｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎを有するＰＮ構造、
ＰＩＮ構造、フォトトランジスタ構造、フォトＦＥＴ構
造、フォトコンダクタ構造等の種々の半導体素子構造の
窒化物半導体デバイスを提供することができるのであ
る。
【００１８】同第三の特徴構成によれば、ＧａＮのバン
ドギャップが３．４２であり、ＡｌＮのバンドギャップ
が６．２であることから、Ａｌの組成比ｘをｐ−Ａｌx
Ｇａ 1-x Ｎと同様に調節することで、ｐ型半導体層のバ
ンドギャップをｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎのバンドギャップ
と同様に設定でき、ｐ型半導体層がｐ−Ａｌx Ｇａ1- x
Ｎからなる上記第一の特徴構成の窒化物半導体デバイス
と同じ作用効果並びに同等の特性を有する窒化物半導体
デバイスを得ることができる。
ドギャップが３．４２であり、ＡｌＮのバンドギャップ
が６．２であることから、Ａｌの組成比ｘをｐ−Ａｌx
Ｇａ 1-x Ｎと同様に調節することで、ｐ型半導体層のバ
ンドギャップをｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎのバンドギャップ
と同様に設定でき、ｐ型半導体層がｐ−Ａｌx Ｇａ1- x
Ｎからなる上記第一の特徴構成の窒化物半導体デバイス
と同じ作用効果並びに同等の特性を有する窒化物半導体
デバイスを得ることができる。
【００１９】同第四の特徴構成によれば、蒸着によって
高不純物濃度層の表面と良好なオーミック接触する電極
を形成することができる。
高不純物濃度層の表面と良好なオーミック接触する電極
を形成することができる。
【００２０】同第五の特徴構成によれば、上記の窒化物
半導体デバイス自体の作用効果に加えて、かかる窒化物
半導体デバイスを受光素子に適用した場合、ｐ型半導体
層の表面近傍のバンドギャップを高くしても良好なオー
ミック接触が形成されるため、ｐ型半導体層の表面近傍
に受光範囲の波長より長波長（低エネルギ）の光に反応
する層を作製せずにすむことから、急峻な吸収端を持っ
た受光素子を実現できるのである。
半導体デバイス自体の作用効果に加えて、かかる窒化物
半導体デバイスを受光素子に適用した場合、ｐ型半導体
層の表面近傍のバンドギャップを高くしても良好なオー
ミック接触が形成されるため、ｐ型半導体層の表面近傍
に受光範囲の波長より長波長（低エネルギ）の光に反応
する層を作製せずにすむことから、急峻な吸収端を持っ
た受光素子を実現できるのである。
【００２１】同第六の特徴構成によれば、上記の窒化物
半導体デバイス自体の作用効果に加えて、火炎の発光波
長範囲から太陽光や室内光といった雑音源となる光の波
長範囲を除外した、概ね２００ｎｍ乃至２９０ｎｍの波
長成分の紫外線を検出する受光層を表面近傍に作製でき
るので、急峻な吸収端を持った高性能の火炎センサを実
現できるのである。
半導体デバイス自体の作用効果に加えて、火炎の発光波
長範囲から太陽光や室内光といった雑音源となる光の波
長範囲を除外した、概ね２００ｎｍ乃至２９０ｎｍの波
長成分の紫外線を検出する受光層を表面近傍に作製でき
るので、急峻な吸収端を持った高性能の火炎センサを実
現できるのである。
【００２２】同第七乃至第九の特徴構成によれば、上記
した本願発明者の新知見に基づいて、ｐ型半導体層の表
面近傍部分のアクセプタ濃度を選択的に高くした高不純
物濃度層を形成できるため、その表面に電極金属を蒸着
形成するだけで高不純物濃度層と良好にオーミック接触
する電極を形成することができるのである。特に第八ま
たは第九の特徴構成によれば、ｐ型半導体層全体を一連
の処理で作製でき処理効率を高めることができる。
した本願発明者の新知見に基づいて、ｐ型半導体層の表
面近傍部分のアクセプタ濃度を選択的に高くした高不純
物濃度層を形成できるため、その表面に電極金属を蒸着
形成するだけで高不純物濃度層と良好にオーミック接触
する電極を形成することができるのである。特に第八ま
たは第九の特徴構成によれば、ｐ型半導体層全体を一連
の処理で作製でき処理効率を高めることができる。
【００２３】同第十の特徴構成によれば、金属電極のオ
ーミック抵抗値を更に低下し、また、金属電極と表面近
傍部分間の密着度も高まるため、より高性能化、高信頼
度化が図れるのである。
ーミック抵抗値を更に低下し、また、金属電極と表面近
傍部分間の密着度も高まるため、より高性能化、高信頼
度化が図れるのである。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る窒化物半導
体デバイスの一実施の形態を、ＰＩＮ構造の火炎センサ
を例に図面に基づいて説明する。図１に示すように、前
記ＰＩＮ構造はＡｌの組成比ｘが夫々約０．３５のｐ−
Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層１とｉ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層２とｎ
−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層３の３層構造からなり、サファイ
ア等の基板４上にＡｌＮバッファ層５、前記ｐ−Ａｌx
Ｇａ1-x Ｎ層１、前記ｉ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層２、前記
ｎ−Ａｌx Ｇａ1- x Ｎ層３の順番で、ＭＯＣＶＤ法、ハ
イドライドＶＰＥ法、ＭＯＶＰＥ法、ＭＢＥ法、また
は、レーザアブレーション法等の既存の半導体薄膜形成
技術により成膜積層して作製される。ここで、前記ｎ−
Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層３は、添加不純物に例えばＳｉを使
用し、膜厚は２５０ｎｍである。前記ｉ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ｎ層２の膜厚は２８０ｎｍである。
体デバイスの一実施の形態を、ＰＩＮ構造の火炎センサ
を例に図面に基づいて説明する。図１に示すように、前
記ＰＩＮ構造はＡｌの組成比ｘが夫々約０．３５のｐ−
Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層１とｉ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層２とｎ
−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層３の３層構造からなり、サファイ
ア等の基板４上にＡｌＮバッファ層５、前記ｐ−Ａｌx
Ｇａ1-x Ｎ層１、前記ｉ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層２、前記
ｎ−Ａｌx Ｇａ1- x Ｎ層３の順番で、ＭＯＣＶＤ法、ハ
イドライドＶＰＥ法、ＭＯＶＰＥ法、ＭＢＥ法、また
は、レーザアブレーション法等の既存の半導体薄膜形成
技術により成膜積層して作製される。ここで、前記ｎ−
Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層３は、添加不純物に例えばＳｉを使
用し、膜厚は２５０ｎｍである。前記ｉ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ｎ層２の膜厚は２８０ｎｍである。
【００２５】前記ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層１は、低不純
物濃度層６の上に高不純物濃度層７を積層した２層構造
を有する。前記低不純物濃度層６は添加不純物にＭｇを
使用し、Ｍｇ濃度は１０17〜１０18ｃｍ-3であり、膜厚
は２８０ｎｍである。また、前記高不純物濃度層７は添
加不純物にＢｅとＭｇを使用し、Ｂｅ濃度は１０19〜２
×１０19ｃｍ-3、Ｍｇ濃度は１０17〜１０18ｃｍ-3、膜
厚は２０〜５０ｎｍである。前記高不純物濃度層７は、
原料にＢｅまたはＢｅと他のｐ型不純物を少なくとも含
む原料を追加して前記低不純物濃度層６に連続して結晶
成長させながら作製する。尚、前記高不純物濃度層７の
作製は、結晶成長と並行して行わずに、前記高不純物濃
度層７となる部分を前記低不純物濃度層６と同様に成膜
した後に、表面から２０〜５０ｎｍの深さまで前記高不
純物濃度層７となるようにＢｅのイオン注入または熱拡
散により行っても構わない。また、前記高不純物濃度層
７のアクセプタはＢｅだけであっても構わない。
物濃度層６の上に高不純物濃度層７を積層した２層構造
を有する。前記低不純物濃度層６は添加不純物にＭｇを
使用し、Ｍｇ濃度は１０17〜１０18ｃｍ-3であり、膜厚
は２８０ｎｍである。また、前記高不純物濃度層７は添
加不純物にＢｅとＭｇを使用し、Ｂｅ濃度は１０19〜２
×１０19ｃｍ-3、Ｍｇ濃度は１０17〜１０18ｃｍ-3、膜
厚は２０〜５０ｎｍである。前記高不純物濃度層７は、
原料にＢｅまたはＢｅと他のｐ型不純物を少なくとも含
む原料を追加して前記低不純物濃度層６に連続して結晶
成長させながら作製する。尚、前記高不純物濃度層７の
作製は、結晶成長と並行して行わずに、前記高不純物濃
度層７となる部分を前記低不純物濃度層６と同様に成膜
した後に、表面から２０〜５０ｎｍの深さまで前記高不
純物濃度層７となるようにＢｅのイオン注入または熱拡
散により行っても構わない。また、前記高不純物濃度層
７のアクセプタはＢｅだけであっても構わない。
【００２６】上記要領で前記高不純物濃度層７が作製さ
れた後、その表面に電極金属８としてＮｉを所定膜厚に
蒸着し、所定の電極パターンにフォトエッチング等によ
りパターニングして電極を形成する。その後、３００〜
１２００℃、より好ましくは、約６００℃の熱処理を行
う。このとき、前記ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層１の一部を
露出させて、概ね２００ｎｍ〜２９０ｎｍの波長範囲の
紫外線を受光する受光領域９を形成する。
れた後、その表面に電極金属８としてＮｉを所定膜厚に
蒸着し、所定の電極パターンにフォトエッチング等によ
りパターニングして電極を形成する。その後、３００〜
１２００℃、より好ましくは、約６００℃の熱処理を行
う。このとき、前記ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層１の一部を
露出させて、概ね２００ｎｍ〜２９０ｎｍの波長範囲の
紫外線を受光する受光領域９を形成する。
【００２７】尚、前記ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層３に対す
る電極（図示せず）は、電極形成部分の前記ｐ−Ａｌx
Ｇａ1-x Ｎ層１と前記ｉ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層２をエッ
チング除去し、公知の手法で形成するものとする。ま
た、前記電極金属８と前記高不純物濃度層７間の層間絶
縁膜、或いは、前記電極金属８と前記高不純物濃度層７
上の表面保護膜等は、必要に応じて公知の材料のものを
公知の手法にて適宜必要に応じて作製する。尚、これら
の詳細は、本発明の要旨とは直接は関係がないので割愛
する。
る電極（図示せず）は、電極形成部分の前記ｐ−Ａｌx
Ｇａ1-x Ｎ層１と前記ｉ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層２をエッ
チング除去し、公知の手法で形成するものとする。ま
た、前記電極金属８と前記高不純物濃度層７間の層間絶
縁膜、或いは、前記電極金属８と前記高不純物濃度層７
上の表面保護膜等は、必要に応じて公知の材料のものを
公知の手法にて適宜必要に応じて作製する。尚、これら
の詳細は、本発明の要旨とは直接は関係がないので割愛
する。
【００２８】以下に他の実施形態を説明する。本発明に
係る火炎センサは、上記のＰＩＮ構造に限定されるもの
ではなく、ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎを有するＰＮ構造、フ
ォトトランジスタ構造、フォトＦＥＴ構造、フォトコン
ダクタ構造等の種々の半導体素子構造のものであっても
構わない。
係る火炎センサは、上記のＰＩＮ構造に限定されるもの
ではなく、ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎを有するＰＮ構造、フ
ォトトランジスタ構造、フォトＦＥＴ構造、フォトコン
ダクタ構造等の種々の半導体素子構造のものであっても
構わない。
【００２９】また、Ａｌの組成比ｘは０．３３〜０．３
５が好ましいが、火炎センサの使用環境に応じて吸収ス
ペクトルの長波長限界が長波長側に緩和できる場合等
は、上記実施形態の値より小さくすることができる。
５が好ましいが、火炎センサの使用環境に応じて吸収ス
ペクトルの長波長限界が長波長側に緩和できる場合等
は、上記実施形態の値より小さくすることができる。
【００３０】また、各部の膜厚、不純物濃度は必ずしも
上記実施の形態の値に限定されるものではなく、適宜最
適化されるものである。更に、前記基板４はサファイア
基板以外であっても構わないし、前記ＡｌＮバッファ層
５の代わりに例えばタングステン層等を使用しても構わ
ない。
上記実施の形態の値に限定されるものではなく、適宜最
適化されるものである。更に、前記基板４はサファイア
基板以外であっても構わないし、前記ＡｌＮバッファ層
５の代わりに例えばタングステン層等を使用しても構わ
ない。
【００３１】更に、本発明に係る窒化物半導体デバイス
は、火炎センサ以外の受光素子であっても、受光素子以
外のデバイスであっても構わない。また、受光素子の場
合、その吸収スペクトルの波長域、即ち、Ａｌの組成比
ｘの値は上記実施形態のものに限定されるものではな
い。
は、火炎センサ以外の受光素子であっても、受光素子以
外のデバイスであっても構わない。また、受光素子の場
合、その吸収スペクトルの波長域、即ち、Ａｌの組成比
ｘの値は上記実施形態のものに限定されるものではな
い。
【００３２】
【発明の効果】上記した前記電極金属８、前記高不純物
濃度層７、前記低不純物濃度層６からなる積層構造によ
って、良好なオーミック接触の電極を得ることができ
る。
濃度層７、前記低不純物濃度層６からなる積層構造によ
って、良好なオーミック接触の電極を得ることができ
る。
【図１】本発明に係る火炎センサのＰＩＮ構造による実
施形態の断面図
施形態の断面図
１ ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層 ２ ｉ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層 ３ ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層 ４ 基板 ５ ＡｌＮバッファ層 ６ 低不純物濃度層 ７ 高不純物濃度層 ８ 電極金属 ９ 受光領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 浩 愛知県名古屋市天白区塩釜口１−501 名 城大学理工学部電気電子工学科内 (72)発明者 赤崎 勇 愛知県名古屋市天白区塩釜口１−501 名 城大学理工学部電気電子工学科内 (72)発明者 田村 至 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 4M104 AA04 BB05 BB06 BB09 BB18 CC01 DD26 DD34 DD79 GG05 HH15 5F049 MA02 MA04 MA12 MA14 MA20 MB07 MB12 NA01 NA12 NB07 PA03 PA04 PA09 PA10 PA11 QA18 SE05 SE12 SS01 WA05 5F088 AA02 AA03 AA08 AA09 AA11 AB07 AB17 BB06 CB09 CB10 CB11 FA05 GA02 LA05
Claims (10)
- 【請求項１】 ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層（ｘ＞０）から
なるｐ型半導体層を含む窒化物半導体デバイスであっ
て、 前記ｐ型半導体層は、その表面近傍部分に、前記表面近
傍部分の下層側より不純物濃度が高く、その不純物とし
てＢｅを少なくとも含む高不純物濃度層を形成してな
り、その高不純物濃度層表面に金属電極が形成されてい
ることを特徴とする窒化物半導体デバイス。 - 【請求項２】 前記高不純物濃度層の不純物濃度が１０
18ｃｍ-3以上である請求項１記載の窒化物半導体デバイ
ス。 - 【請求項３】 前記ｐ型半導体層の一部または全部に、
前記ｐ−Ａｌx Ｇａ 1-x Ｎ層のＡｌまたはＧａの一部を
Ｉｎで置換したもの、若しくは、前記ｐ−Ａｌx Ｇａ
1-x Ｎ層のＮの一部をＰで置換したもの、または、これ
ら両置換を施したものであって、バンドギャップが３．
４２ｅＶ以上６．２ｅＶ以下の範囲内にあるものを含む
請求項１または２記載の窒化物半導体デバイス。 - 【請求項４】 前記金属電極が、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔまた
はＷの単層金属膜、或いは、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗの内
の２種以上からなる多層金属膜または合金層である請求
項１、２または３記載の窒化物半導体デバイス。 - 【請求項５】 請求項１、２、３または４記載の窒化物
半導体デバイスで構成された受光素子であって、前記ｐ
型半導体層の少なくとも前記表面近傍部分のＡｌ組成比
ｘが吸収スペクトルの長波長限界で決定されるバンドギ
ャップとなるＡｌ組成比である受光素子。 - 【請求項６】 請求項１、２、３または４記載の窒化物
半導体デバイスで構成された火炎センサであって、前記
ｐ型半導体層の少なくとも前記表面近傍部分のＡｌ組成
比ｘが０．３以上である火炎センサ。 - 【請求項７】 請求項１、２、３または４記載の窒化物
半導体デバイスの製造方法であって、 前記高不純物濃度層を、前記ｐ型半導体層の前記表面近
傍部分の結晶成長後に、前記表面近傍部分にＢｅまたは
Ｂｅと他のｐ型不純物を少なくとも含む不純物イオンを
注入またはドーピングして形成することを特徴とする窒
化物半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項８】 請求項１、２、３または４記載の窒化物
半導体デバイスの製造方法であって、 前記高不純物濃度層を、前記ｐ型半導体層の前記表面近
傍部分の結晶成長時にＢｅまたはＢｅと他のｐ型不純物
を少なくとも含む原料を添加することにより同時に形成
することを特徴とする窒化物半導体デバイスの製造方
法。 - 【請求項９】 前記ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層の結晶成長
をＭＯＣＶＤ法、ハイドライドＶＰＥ法、ＭＯＶＰＥ
法、ＭＢＥ法、または、レーザアブレーション法で行
い、前記ＢｅまたはＢｅと他のｐ型不純物を少なくとも
含む原料が、Ｂｅを含む有機金属化合物である請求項８
記載の窒化物半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項１０】 前記金属電極を前記高不純物濃度層上
に蒸着した後、３００〜１２００℃の熱処理を行うこと
を特徴とする請求項７、８または９記載の窒化物半導体
デバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11101217A JP2000294824A (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | 窒化物半導体デバイス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11101217A JP2000294824A (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | 窒化物半導体デバイス及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294824A true JP2000294824A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14294749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11101217A Pending JP2000294824A (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | 窒化物半導体デバイス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000294824A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018041967A (ja) * | 2010-12-16 | 2018-03-15 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | Ｐｖｄにより形成される窒化アルミニウム緩衝層を有する窒化ガリウムベースのｌｅｄの製造 |
-
1999
- 1999-04-08 JP JP11101217A patent/JP2000294824A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018041967A (ja) * | 2010-12-16 | 2018-03-15 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | Ｐｖｄにより形成される窒化アルミニウム緩衝層を有する窒化ガリウムベースのｌｅｄの製造 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5732140B2 (ja) | 窒化物半導体素子及びその製造方法 | |
| US20140367695A1 (en) | Trench high electron mobility transistor device | |
| KR100609117B1 (ko) | 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| JP5150802B2 (ja) | 窒化物基半導体デバイスのための低ドープ層 | |
| US20070018187A1 (en) | Vertical GaN-based LED and method of manfacturing the same | |
| JP2867983B2 (ja) | フォトディテクタおよびその製造方法 | |
| KR101569417B1 (ko) | 태양 전지 | |
| US20170133362A1 (en) | Method for producing trench high electron mobility devices | |
| TW200525783A (en) | Light-emitting semiconductor device and method of fabrication | |
| KR950034864A (ko) | 발광 다이오드 장치와 그 장치의 제조방법 | |
| US8350290B2 (en) | Light-receiving device and manufacturing method for a light-receiving device | |
| US20080078439A1 (en) | Polarization-induced tunnel junction | |
| US20050012113A1 (en) | [uv photodetector] | |
| US20220334308A1 (en) | Monolithic optoelectronic integrated circuit and method for forming same | |
| US20090166662A1 (en) | III-Nitride Semiconductor Light Emitting Device | |
| KR101645755B1 (ko) | 광전 반도체 소자 | |
| JP5363055B2 (ja) | 受光素子および受光素子の作製方法 | |
| KR100751632B1 (ko) | 발광 소자 | |
| JP3356034B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP2000294824A (ja) | 窒化物半導体デバイス及びその製造方法 | |
| JP2008263196A (ja) | 発光素子 | |
| US7713770B2 (en) | Fabrication method of nitride semiconductor light emitting device and nitride semiconductor light emitting device thereby | |
| JP2008060161A (ja) | 光検出器及び光検出器の製造方法 | |
| CN102239575A (zh) | Ⅲ族氮化物半导体发光器件 | |
| JP2000261025A (ja) | 受光素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041108 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20070523 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20070523 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071115 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071115 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080327 |