JP2002075910A - 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置用電極構造の作製方法 - Google Patents
窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置用電極構造の作製方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒化物系III−Ｖ族化合物半導体装置におい
て、接触抵抗が極めて低く、かつ、経時的変化の少ない
オーミック接触を示す電極構造の作製方法を提供する。 【解決手段】 サファイア基板１の上面にＡｌＮバッフ
ァ層２及びｐ型ＧａＮ層３が積層された窒化物半導体基
板において、窒化物半導体基板を加熱し、ｐ型ＧａＮ層
３の表面に水素吸収金属を一度堆積後再び除去し、更
に、ｐ型ＧａＮ層３から水素を減圧排気処理の後、ｐ型
ＧａＮ層３の表面に水素吸収金属及び窒化物生成エネル
ギーを負とする金属を堆積したＰｄ／Ｔｉ電極４が設け
られる。
て、接触抵抗が極めて低く、かつ、経時的変化の少ない
オーミック接触を示す電極構造の作製方法を提供する。 【解決手段】 サファイア基板１の上面にＡｌＮバッフ
ァ層２及びｐ型ＧａＮ層３が積層された窒化物半導体基
板において、窒化物半導体基板を加熱し、ｐ型ＧａＮ層
３の表面に水素吸収金属を一度堆積後再び除去し、更
に、ｐ型ＧａＮ層３から水素を減圧排気処理の後、ｐ型
ＧａＮ層３の表面に水素吸収金属及び窒化物生成エネル
ギーを負とする金属を堆積したＰｄ／Ｔｉ電極４が設け
られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系III−Ｖ
族化合物半導体装置において、接触抵抗が低く、かつ、
その接触抵抗の経時変化の少ない電極構造を作製する方
法に関する。
族化合物半導体装置において、接触抵抗が低く、かつ、
その接触抵抗の経時変化の少ない電極構造を作製する方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、青色発色素子には、窒化物系
III−Ｖ族化合物半導体装置であるｐ型半導体、例え
ば、ｐ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１，０≦y≦
１，x+y≦１）などが一般的に用いられている。
III−Ｖ族化合物半導体装置であるｐ型半導体、例え
ば、ｐ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１，０≦y≦
１，x+y≦１）などが一般的に用いられている。
【０００３】この半導体装置の電極材料としては、仕事
関数の大きなＮｉ，Ａｕなどが用いられてきた。（T.MU
KAI et al., Jpn. J. Appl.Phys. Vol.37(1998)pp.L47
9）特開平８−３２１１５号公報によれば、Ａｕは、オ
ーミック接触の接触抵抗が高く、また、ｐ型半導体層と
の密着性が悪く、物理的強度が弱い。Ｎｉは、密着性の
点でＡｕより優れており、良好なオーミック特性を示
す。しかし、Ｎｉ電極を用いて発光ダイオードを作成し
た場合、電流−電圧特性の電流値１０ｍＡにおける微分
抵抗が１０数Ωとなる。
関数の大きなＮｉ，Ａｕなどが用いられてきた。（T.MU
KAI et al., Jpn. J. Appl.Phys. Vol.37(1998)pp.L47
9）特開平８−３２１１５号公報によれば、Ａｕは、オ
ーミック接触の接触抵抗が高く、また、ｐ型半導体層と
の密着性が悪く、物理的強度が弱い。Ｎｉは、密着性の
点でＡｕより優れており、良好なオーミック特性を示
す。しかし、Ｎｉ電極を用いて発光ダイオードを作成し
た場合、電流−電圧特性の電流値１０ｍＡにおける微分
抵抗が１０数Ωとなる。
【０００４】電極材料としての金属の組み合わせの中
に、接触抵抗の低いものとして、ＴａとＴｉの組合せが
ある。ｐ型ＧａＮの電極として用いた場合の接触抵抗は
3×10- 5Ωｃｍ2であったと報告されてはいるが、室温に
おける接触抵抗の経時的劣化が問題であるとされてい
る。（M.Suzuki et al.,Appl.Phys.Lett. Vol.74(1999)
pp.275）特開平８−３２１１５号公報に開示されている
のは、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層と電極の間
に、金属水素化物または金属水素化物層を介在させる
と、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層と電極間に、接
触抵抗の極めて少ないオーミック接触（１０-4Ωｃｍ2
程度以下）が得られることである。その理由は、ｐ型半
導体ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１，０≦y≦１，
x+y≦１）中に存在するＭｇ原子の活性化に関係する。
Ｍｇ原子は、窒化物半導体層をｐ型電導性にするための
アクセプター不純物として、半導体中に添加されたもの
であるが、ｐ型半導体層の中に多量の水素が存在する
と、Ｍｇ原子は水素と結合し、アクセプター不純物とし
て有効に働かなくなる。しかし、金属水素化物または金
属水素化物層が介在すると、半導体中に存在する水素は
金属水素化物に引き寄せられ、Ｍｇから離れるので、Ｍ
ｇ原子の活性化がはかられる。Ｍｇ原子の活性化によっ
て、窒化物半導体層と電極との界面に高キャリア濃度層
を形成することができる。その結果、半導体層と電極と
の界面では、電位障壁の幅が著しく減少され、トンネル
電流の急増が起こり、接触抵抗の極めて少ないオーミッ
ク接触が実現されたが、オーミック接触の経時的安定性
については未解決であった。
に、接触抵抗の低いものとして、ＴａとＴｉの組合せが
ある。ｐ型ＧａＮの電極として用いた場合の接触抵抗は
3×10- 5Ωｃｍ2であったと報告されてはいるが、室温に
おける接触抵抗の経時的劣化が問題であるとされてい
る。（M.Suzuki et al.,Appl.Phys.Lett. Vol.74(1999)
pp.275）特開平８−３２１１５号公報に開示されている
のは、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層と電極の間
に、金属水素化物または金属水素化物層を介在させる
と、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層と電極間に、接
触抵抗の極めて少ないオーミック接触（１０-4Ωｃｍ2
程度以下）が得られることである。その理由は、ｐ型半
導体ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１，０≦y≦１，
x+y≦１）中に存在するＭｇ原子の活性化に関係する。
Ｍｇ原子は、窒化物半導体層をｐ型電導性にするための
アクセプター不純物として、半導体中に添加されたもの
であるが、ｐ型半導体層の中に多量の水素が存在する
と、Ｍｇ原子は水素と結合し、アクセプター不純物とし
て有効に働かなくなる。しかし、金属水素化物または金
属水素化物層が介在すると、半導体中に存在する水素は
金属水素化物に引き寄せられ、Ｍｇから離れるので、Ｍ
ｇ原子の活性化がはかられる。Ｍｇ原子の活性化によっ
て、窒化物半導体層と電極との界面に高キャリア濃度層
を形成することができる。その結果、半導体層と電極と
の界面では、電位障壁の幅が著しく減少され、トンネル
電流の急増が起こり、接触抵抗の極めて少ないオーミッ
ク接触が実現されたが、オーミック接触の経時的安定性
については未解決であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】窒化物半導体装置の電
極として、Ａｕ，Ｎｉなどの仕事関数の大きな金属を用
いた場合の接触抵抗は１０-2Ωｃｍ2から１０-3Ωｃｍ2
程度である。このような高い接触抵抗は、窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体装置の動作電圧を増加させ、電極部
分の発熱が大きくなり、その為に、窒化物系III−Ｖ族
化合物半導体装置の寿命は著しく短くなる。
極として、Ａｕ，Ｎｉなどの仕事関数の大きな金属を用
いた場合の接触抵抗は１０-2Ωｃｍ2から１０-3Ωｃｍ2
程度である。このような高い接触抵抗は、窒化物系III
−Ｖ族化合物半導体装置の動作電圧を増加させ、電極部
分の発熱が大きくなり、その為に、窒化物系III−Ｖ族
化合物半導体装置の寿命は著しく短くなる。
【０００６】窒化物半導体装置の電極として、ＴａとＴ
ｉを組み合わせた電極は、接触抵抗が3×10-5Ωｃｍ2程
度と良好であるが、その接触抵抗が経時変化を起こすた
め、半導体装置の電極に用いることはできない。
ｉを組み合わせた電極は、接触抵抗が3×10-5Ωｃｍ2程
度と良好であるが、その接触抵抗が経時変化を起こすた
め、半導体装置の電極に用いることはできない。
【０００７】本発明はこのような問題を解決するもので
あり、その目的とするところは、接触抵抗が極めて低
く、かつ、経時的変化の少ないオーミック接触（１０-4
Ωｃｍ 2程度以下）を示す電極構造の作製方法、及び、
その作製方法を用いて作製した窒化物系III−Ｖ族化合
物半導体の電極構造の提供にある。
あり、その目的とするところは、接触抵抗が極めて低
く、かつ、経時的変化の少ないオーミック接触（１０-4
Ωｃｍ 2程度以下）を示す電極構造の作製方法、及び、
その作製方法を用いて作製した窒化物系III−Ｖ族化合
物半導体の電極構造の提供にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化物系III−
Ｖ族化合物半導体装置用電極構造の作製方法は、窒化物
系III−Ｖ族化合物半導体層を加熱する加熱工程と、該
窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層の表面に水素吸収金
属を堆積する堆積工程と、堆積された水素吸収金属層を
該窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層から除去する除去
工程と、次いで、該窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層
から水素を減圧排気処理する排気工程とを、少なくとも
１回以上実施する前処理工程と、前処理された該窒化物
系III−Ｖ族化合物半導体層の表面に水素吸収金属及び
窒化物生成エネルギーを負とする金属を堆積する工程
と、を包含する。
Ｖ族化合物半導体装置用電極構造の作製方法は、窒化物
系III−Ｖ族化合物半導体層を加熱する加熱工程と、該
窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層の表面に水素吸収金
属を堆積する堆積工程と、堆積された水素吸収金属層を
該窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層から除去する除去
工程と、次いで、該窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層
から水素を減圧排気処理する排気工程とを、少なくとも
１回以上実施する前処理工程と、前処理された該窒化物
系III−Ｖ族化合物半導体層の表面に水素吸収金属及び
窒化物生成エネルギーを負とする金属を堆積する工程
と、を包含する。
【０００９】また、本発明の窒化物系III−Ｖ族化合物
半導体装置用電極構造の作製方法は、前記加熱工程の後
に、前記堆積工程を実施する。
半導体装置用電極構造の作製方法は、前記加熱工程の後
に、前記堆積工程を実施する。
【００１０】更にまた、本発明の窒化物系III−Ｖ族化
合物半導体装置用電極構造の作製方法は、前記堆積工程
の後に、前記加熱工程を実施する。
合物半導体装置用電極構造の作製方法は、前記堆積工程
の後に、前記加熱工程を実施する。
【００１１】更にまた、本発明の窒化物系III−Ｖ族化
合物半導体装置用電極構造の作製方法は、前記堆積工程
において、水素吸収金属とともに窒化物生成エネルギー
が負である金属を前記窒化物系III−Ｖ族化合物半導体
層の表面に堆積し、前記除去工程において、該水素吸収
金属と該窒化物生成エネルギーが負である金属を該窒化
物系III−Ｖ族化合物半導体層から除去する。
合物半導体装置用電極構造の作製方法は、前記堆積工程
において、水素吸収金属とともに窒化物生成エネルギー
が負である金属を前記窒化物系III−Ｖ族化合物半導体
層の表面に堆積し、前記除去工程において、該水素吸収
金属と該窒化物生成エネルギーが負である金属を該窒化
物系III−Ｖ族化合物半導体層から除去する。
【００１２】前記加熱工程の加熱温度は４００℃以上で
ある。
ある。
【００１３】前記堆積工程及び除去工程が、スパッタ装
置を用いて行われる。
置を用いて行われる。
【００１４】前記排気工程の到達圧力は、１×１０-7Ｔ
ｏｒｒよりも減圧である。
ｏｒｒよりも減圧である。
【００１５】また、本発明の窒化物系III−Ｖ族化合物
半導体装置用電極構造は、前記窒化物系III−Ｖ族化合
物半導体装置用電極構造の作製方法で作製されることを
特徴とする。
半導体装置用電極構造は、前記窒化物系III−Ｖ族化合
物半導体装置用電極構造の作製方法で作製されることを
特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明では、窒化物系III−Ｖ族
化合物半導体装置を構成する窒化物系III−Ｖ族化合物
半導体層、すなわち、窒化物半導体層を加熱することに
より、その窒化物半導体層中に取り込まれている水素を
活性化させ、続いて、窒化物半導体層に水素吸収金属を
堆積することにより、窒化物半導体層中の水素を水素吸
収金属に吸収させる。その後、水素を吸収させた水素吸
収金属を再び窒化物半導体層から除去した後に、窒化物
半導体層から水素を減圧排気処理する。これにより、窒
化物半導体層内の水素を取り除くことが可能となり、更
に、これらの工程を繰り返すことにより、窒化物半導体
層の水素を確実に取り除くことが可能となる。
化合物半導体装置を構成する窒化物系III−Ｖ族化合物
半導体層、すなわち、窒化物半導体層を加熱することに
より、その窒化物半導体層中に取り込まれている水素を
活性化させ、続いて、窒化物半導体層に水素吸収金属を
堆積することにより、窒化物半導体層中の水素を水素吸
収金属に吸収させる。その後、水素を吸収させた水素吸
収金属を再び窒化物半導体層から除去した後に、窒化物
半導体層から水素を減圧排気処理する。これにより、窒
化物半導体層内の水素を取り除くことが可能となり、更
に、これらの工程を繰り返すことにより、窒化物半導体
層の水素を確実に取り除くことが可能となる。
【００１７】一連の水素を除去する前処理工程に続い
て、水素吸収金属と窒化物生成エネルギーが負である金
属とを、窒化物半導体層表面に堆積することにより、経
時変化の少ない、優れたオーミック接触をもつ電極が形
成される。
て、水素吸収金属と窒化物生成エネルギーが負である金
属とを、窒化物半導体層表面に堆積することにより、経
時変化の少ない、優れたオーミック接触をもつ電極が形
成される。
【００１８】水素吸収金属としては、Ｙ，Ｐｄ，Ｃｅ，
Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｐｍ，Ｙｂ，Ｈｆなどが挙げられる。
Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｐｍ，Ｙｂ，Ｈｆなどが挙げられる。
【００１９】窒化物生成エネルギーが負である金属とし
てはＳｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｌａ，Ｔａな
どが挙げられる。
てはＳｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｌａ，Ｔａな
どが挙げられる。
【００２０】このように、窒化物半導体層内の水素を除
去することにより、窒化物半導体層とその上に設けられ
た電極金属との間に水素が吸着するおそれがなく、従っ
て、窒化物半導体層と電極金属とは、低い接触抵抗とな
り優れたオーミック特性が得られ、しかも接触抵抗が経
時的に変化するおそれもない。
去することにより、窒化物半導体層とその上に設けられ
た電極金属との間に水素が吸着するおそれがなく、従っ
て、窒化物半導体層と電極金属とは、低い接触抵抗とな
り優れたオーミック特性が得られ、しかも接触抵抗が経
時的に変化するおそれもない。
【００２１】上述の、一連の水素の除去工程において
は、先ず、窒化物半導体層を加熱し、次いで、水素吸収
金属を窒化物半導体層の表面に堆積する工程が続く順序
であったが、処理工程の順序を入れ替え、先ず、水素吸
収金属を窒化物半導体層の表面に堆積した後、その窒化
物半導体層を加熱してもよく、この場合には、加熱によ
る窒化物半導体層の表面の酸化を防ぐことができる。
は、先ず、窒化物半導体層を加熱し、次いで、水素吸収
金属を窒化物半導体層の表面に堆積する工程が続く順序
であったが、処理工程の順序を入れ替え、先ず、水素吸
収金属を窒化物半導体層の表面に堆積した後、その窒化
物半導体層を加熱してもよく、この場合には、加熱によ
る窒化物半導体層の表面の酸化を防ぐことができる。
【００２２】また、窒化物半導体層に電極を形成する工
程において、電極として、水素吸収金属と窒化物生成エ
ネルギーが負である金属を、それぞれ単独ではなく、同
時に堆積した場合、窒化物半導体層の表面の結晶性を改
善しつつ水素を取り除くことができ、さらに電極と窒化
物半導体層の接触抵抗特性が良好になる。
程において、電極として、水素吸収金属と窒化物生成エ
ネルギーが負である金属を、それぞれ単独ではなく、同
時に堆積した場合、窒化物半導体層の表面の結晶性を改
善しつつ水素を取り除くことができ、さらに電極と窒化
物半導体層の接触抵抗特性が良好になる。
【００２３】窒化物半導体層の加熱温度は、４００℃以
上であることが望ましい。これ以下の温度では、窒化物
半導体層中の水素が活性化されず、水素吸収金属による
窒化物半導体層からの水素除去が効率的に行われないた
めである。
上であることが望ましい。これ以下の温度では、窒化物
半導体層中の水素が活性化されず、水素吸収金属による
窒化物半導体層からの水素除去が効率的に行われないた
めである。
【００２４】水素吸収金属、あるいは窒化物生成エネル
ギーが負である金属を窒化物半導体層表面に堆積、或い
は除去する処理工程は、スパッタ装置を用いて行われる
ことが望ましい。堆積する工程は、真空蒸着法などによ
っても可能であるが、これらの水素吸収金属あるいは窒
化物生成エネルギーが負である金属は、高融点であるこ
とが多いため、スパッタ法による処理が望ましい。ま
た、減圧下において堆積させた金属を引き続いて除去す
るためには、スパッタ法と処理に共通点をもつ逆スパッ
タ法が適している。
ギーが負である金属を窒化物半導体層表面に堆積、或い
は除去する処理工程は、スパッタ装置を用いて行われる
ことが望ましい。堆積する工程は、真空蒸着法などによ
っても可能であるが、これらの水素吸収金属あるいは窒
化物生成エネルギーが負である金属は、高融点であるこ
とが多いため、スパッタ法による処理が望ましい。ま
た、減圧下において堆積させた金属を引き続いて除去す
るためには、スパッタ法と処理に共通点をもつ逆スパッ
タ法が適している。
【００２５】本発明の窒化物系III−Ｖ族化合物半導体
装置用電極構造の作製に用いたスパッタ装置において
は、減圧排気の到達圧力が、１×１０-7Ｔｏｒｒよりも
減圧であることが望ましい。窒化物半導体層から取り除
いた水素を十分に減圧排気しない状態で電極となる金属
を堆積することは、窒化物半導体層に再び水素が取り込
まれる危険性があり望ましくない。逆スパッタ処理によ
って、一度堆積させた金属を窒化物半導体層表面から除
去した後、装置を十分に減圧排気し、装置内の水素を十
分に取り除くことによって、形成した電極の経時的変化
の少ないオーミック接触が可能となる。
装置用電極構造の作製に用いたスパッタ装置において
は、減圧排気の到達圧力が、１×１０-7Ｔｏｒｒよりも
減圧であることが望ましい。窒化物半導体層から取り除
いた水素を十分に減圧排気しない状態で電極となる金属
を堆積することは、窒化物半導体層に再び水素が取り込
まれる危険性があり望ましくない。逆スパッタ処理によ
って、一度堆積させた金属を窒化物半導体層表面から除
去した後、装置を十分に減圧排気し、装置内の水素を十
分に取り除くことによって、形成した電極の経時的変化
の少ないオーミック接触が可能となる。
【００２６】このような方法により、経時的変化の少な
い、電気的特性に優れた窒化物系III−Ｖ族化合物半導
体に対するオーミック電極が得られる。 [実施例] （実施例１）以下、図面を参照しながら本発明の実施例
を説明する。
い、電気的特性に優れた窒化物系III−Ｖ族化合物半導
体に対するオーミック電極が得られる。 [実施例] （実施例１）以下、図面を参照しながら本発明の実施例
を説明する。
【００２７】図１は、本発明の作製方法により作製され
た窒化物系III−Ｖ族化合物半導体装置の電極構造の概
要を示す断面図である。（０００１）面のサファイア基
板１の上面には低温成長の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
バッファ層２（膜厚２０ｎｍ）及びｐ型ＧａＮ層３（キ
ャリア濃度２×１０18ｃｍ-3、膜厚１μｍ）がその順番
に積層されて窒化物半導体基板を構成している。ＧａＮ
層３の上面にはＰｄとＴｉの膜が堆積された一対のＰｄ
／Ｔｉ電極４が設けられている。
た窒化物系III−Ｖ族化合物半導体装置の電極構造の概
要を示す断面図である。（０００１）面のサファイア基
板１の上面には低温成長の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
バッファ層２（膜厚２０ｎｍ）及びｐ型ＧａＮ層３（キ
ャリア濃度２×１０18ｃｍ-3、膜厚１μｍ）がその順番
に積層されて窒化物半導体基板を構成している。ＧａＮ
層３の上面にはＰｄとＴｉの膜が堆積された一対のＰｄ
／Ｔｉ電極４が設けられている。
【００２８】ｐ型ＧａＮ層３を窒化物系III−Ｖ族化合
物半導体層とする窒化物系III−Ｖ族化合物半導体装置
の作製方法は、以下の通りである。
物半導体層とする窒化物系III−Ｖ族化合物半導体装置
の作製方法は、以下の通りである。
【００２９】先ず始めに、（０００１）面のサファイア
基板１，ＡｌＮバッファ層２及びｐ型ＧａＮ層３の結晶
膜を、それぞれ任意の結晶成長法を用いて作製する。結
晶成長法としては、有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ−
Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ−ＭＯＣＶＤ法）あるいはプラズマ励
起した窒素を用いた分子線エピタキシー法（Ｒａｄｉｏ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ
Ｅｐｉｔａｘｙ、ＲＦ−ＭＢＥあるいはＥｌｅｃｔｒ
ｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ−ＭＢ
Ｅ、ＥＣＲ−ＭＢＥ）などを用いることができる。
基板１，ＡｌＮバッファ層２及びｐ型ＧａＮ層３の結晶
膜を、それぞれ任意の結晶成長法を用いて作製する。結
晶成長法としては、有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ−
Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ−ＭＯＣＶＤ法）あるいはプラズマ励
起した窒素を用いた分子線エピタキシー法（Ｒａｄｉｏ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ
Ｅｐｉｔａｘｙ、ＲＦ−ＭＢＥあるいはＥｌｅｃｔｒ
ｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ−ＭＢ
Ｅ、ＥＣＲ−ＭＢＥ）などを用いることができる。
【００３０】このようにして一体化された、サファイア
基板１、ＡｌＮバッファ層２及びｐ型ＧａＮ層３が窒化
物半導体基板を構成する。
基板１、ＡｌＮバッファ層２及びｐ型ＧａＮ層３が窒化
物半導体基板を構成する。
【００３１】次に、ｐ型ＧａＮ層３の膜の表面に形成さ
れた酸化膜を除去するため、１０％のフッ酸に３０分間
浸責してエッチングを行なう。フッ酸の濃度、エッチン
グ時間は任意である。これ以外のエッチング液として
は、塩酸等を用いることができる。
れた酸化膜を除去するため、１０％のフッ酸に３０分間
浸責してエッチングを行なう。フッ酸の濃度、エッチン
グ時間は任意である。これ以外のエッチング液として
は、塩酸等を用いることができる。
【００３２】次に、ｐ型ＧａＮ層３から水素を除去する
ための前処理工程を実施する。
ための前処理工程を実施する。
【００３３】エッチングをされたｐ型ＧａＮ層３の表面
に、水素吸収金属を一度堆積し、その後再び除去する。
このために、窒化物半導体基板をスパッタ装置の真空槽
に装入し、窒化物半導体基板の温度を６００℃に加熱保
持する。このような状態で、スパッタ装置の真空槽のＡ
ｒの圧力をｌｍＴｏｒｒにし、供給電力を１００Ｗに設
定して、ｐ型ＧａＮ層３の表面に水素吸収金属としてＰ
ｄ（パラジウム）を２０ｎｍの厚さで堆積する。次に、
この窒化物半導体基板に対し２０ｗの電力が供給される
ように設定にして、堆積させた２０ｎｍの厚さのＰｄを
ｐ型ＧａＮ層３の表面から除去する。この場合には、ス
パッタ堆積したＰｄをｐ型ＧａＮ層３の表面から完全に
除去する必要はない。完全に除去した場合には、ｐ型Ｇ
ａＮ層３の表面が損傷するおそれがあるためである。
に、水素吸収金属を一度堆積し、その後再び除去する。
このために、窒化物半導体基板をスパッタ装置の真空槽
に装入し、窒化物半導体基板の温度を６００℃に加熱保
持する。このような状態で、スパッタ装置の真空槽のＡ
ｒの圧力をｌｍＴｏｒｒにし、供給電力を１００Ｗに設
定して、ｐ型ＧａＮ層３の表面に水素吸収金属としてＰ
ｄ（パラジウム）を２０ｎｍの厚さで堆積する。次に、
この窒化物半導体基板に対し２０ｗの電力が供給される
ように設定にして、堆積させた２０ｎｍの厚さのＰｄを
ｐ型ＧａＮ層３の表面から除去する。この場合には、ス
パッタ堆積したＰｄをｐ型ＧａＮ層３の表面から完全に
除去する必要はない。完全に除去した場合には、ｐ型Ｇ
ａＮ層３の表面が損傷するおそれがあるためである。
【００３４】Ｐｄを逆スパッタによりｐ型ＧａＮ層３の
表面から除去すると、Ａｒの供給を停止し、真空槽を５
×１０-8Ｔｏｒｒに減圧排気し、窒化物半導体基板から
水素を除去する前処理工程を終了する。
表面から除去すると、Ａｒの供給を停止し、真空槽を５
×１０-8Ｔｏｒｒに減圧排気し、窒化物半導体基板から
水素を除去する前処理工程を終了する。
【００３５】前処理工程を終えた窒化物半導体基板にた
いし、更に、スパッタ装置を使って、供給電力１００
Ｗ、Ａｒの圧力１．２ｍＴｏｒｒの条件下で、水素吸収
金属であるＰｄと窒化物生成エネルギーを負とする金属
であるＴｉをそれぞれ１０ｎｍとｌ００ｎｍの厚さでｐ
型ＧａＮ層３の表面に堆積し、Ｐｄ／Ｔｉ電極４をそれ
ぞれ形成する。これにより、図１に示す窒化物系III−
Ｖ族化合物半導体装置が得られる。
いし、更に、スパッタ装置を使って、供給電力１００
Ｗ、Ａｒの圧力１．２ｍＴｏｒｒの条件下で、水素吸収
金属であるＰｄと窒化物生成エネルギーを負とする金属
であるＴｉをそれぞれ１０ｎｍとｌ００ｎｍの厚さでｐ
型ＧａＮ層３の表面に堆積し、Ｐｄ／Ｔｉ電極４をそれ
ぞれ形成する。これにより、図１に示す窒化物系III−
Ｖ族化合物半導体装置が得られる。
【００３６】形成したＰｄ／Ｔｉ電極４を用いて、ｐ型
ＧａＮ層３のＩ−Ｖ特性を測定した。結果を図２のグラ
フに示す。図２のグラフにおいて、Ｘ軸は電極間の印加
電圧（Ｖ）を示し、Ｙ軸は測定電流値（ｍＡ）を示す。
比較のために、Ｐｄ／Ｔｉ電極４と同条件にて形成した
Ｎｉ／Ａｕ電極のＩ−Ｖ特性を図２のグラフに併記す
る。ｐ型ＧａＮ層３の表面に形成したＰｄ／Ｔｉ電極４
のＩ−Ｖ特性直線は、Ｎｉ／Ａｕ電極と比較して、良好
なオーミック特性が得られており、その接触抵抗も５×
１０-6Ωｃｍと望ましい値であった。
ＧａＮ層３のＩ−Ｖ特性を測定した。結果を図２のグラ
フに示す。図２のグラフにおいて、Ｘ軸は電極間の印加
電圧（Ｖ）を示し、Ｙ軸は測定電流値（ｍＡ）を示す。
比較のために、Ｐｄ／Ｔｉ電極４と同条件にて形成した
Ｎｉ／Ａｕ電極のＩ−Ｖ特性を図２のグラフに併記す
る。ｐ型ＧａＮ層３の表面に形成したＰｄ／Ｔｉ電極４
のＩ−Ｖ特性直線は、Ｎｉ／Ａｕ電極と比較して、良好
なオーミック特性が得られており、その接触抵抗も５×
１０-6Ωｃｍと望ましい値であった。
【００３７】図３は、Ｐｄ／Ｔｉ電極４の接触抵抗値の
経時的変化を観察したものである。Ｘ軸には経過時間
（時間）、Ｙ軸には接触抵抗を採り、経過時間に対する
接触抵抗の変化をグラフに表したものである。Ｐｄ／Ｔ
ｉ電極４の接触抵抗値は、８００時間を経過しても、接
触抵抗値に変化は見られなかった。すなわち、このＰｄ
／Ｔｉ電極４の接触抵抗特性には経時的な変化は見られ
なかった。
経時的変化を観察したものである。Ｘ軸には経過時間
（時間）、Ｙ軸には接触抵抗を採り、経過時間に対する
接触抵抗の変化をグラフに表したものである。Ｐｄ／Ｔ
ｉ電極４の接触抵抗値は、８００時間を経過しても、接
触抵抗値に変化は見られなかった。すなわち、このＰｄ
／Ｔｉ電極４の接触抵抗特性には経時的な変化は見られ
なかった。
【００３８】ｐ型ＧａＮ層３の前処理工程を反復して行
うこと、すなわち、窒化物半導体基板の加熱、水素吸収
金属の堆積と除去及び減圧排気の処理を行う工程の反復
回数により、Ｐｄ／Ｔｉ電極４の接触抵抗がどのように
変化するかを調べた。その結果を図４に示す。図４にお
いて、Ｘ軸には前処理工程の反復の回数を示し、Ｙ軸に
は接触抵値を示す。前処理工程の反復回数の増加と共
に、接触抵抗の減少が見られたが、反復回数が４回以上
になると接触抵抗値に収れんが見られた。これは、ｐ型
ＧａＮ層３の中の水素が、前処理工程の反復によって
も、ｐ型ＧａＮ層３からそれ以上は取り除かれず、量的
に平衡状態になったためと考えられる。 （実施例２）窒化物半導体基板及びＰｄ／Ｔｉ電極４の
構成及び製作条件は実施例１と同じにして、前処理工程
における工程の順序だけを入れ替える、すなすち、ま
ず、ｐ型ＧａＮ層３の表面に水素吸収金属を堆積した後
に、そのｐ型ＧａＮ層３を含む窒化物半導体基板を加熱
した。前処理工程に続いて、実施例１と同一方法でＰｄ
／Ｔｉ電極４を形成し、この電極の接触抵抗特性を評価
した。Ｐｄ／Ｔｉ電極４の接触抵抗は、３×ｌ０-6Ωｃ
ｍであった。これは、実施例１の電極の接触抵抗５×１
０-6Ωｃｍよりも好ましい値であった。接触抵抗が改善
された理由は、水素吸収金属を堆積させた後に窒化物半
導体基板を加熱する方が、ｐ型ＧａＮ層３の表面状態が
清浄となり、電極材の密着性が向上するためと考えられ
る。 （実施例３）図１に示すｐ型ＧａＮ層３の表面にＰｄ／
Ｔｉ電極４を形成するに際し、前処理工程は、水素吸収
金属のみを堆積し、その後、除去したことに代えて、水
素吸収金属と窒化物生成エネルギーが負である金属を同
時に堆積し、その後、水素吸収金属と窒化物生成エネル
ギーが負である金属を除去したこと以外は、実施例１と
同一にした。
うこと、すなわち、窒化物半導体基板の加熱、水素吸収
金属の堆積と除去及び減圧排気の処理を行う工程の反復
回数により、Ｐｄ／Ｔｉ電極４の接触抵抗がどのように
変化するかを調べた。その結果を図４に示す。図４にお
いて、Ｘ軸には前処理工程の反復の回数を示し、Ｙ軸に
は接触抵値を示す。前処理工程の反復回数の増加と共
に、接触抵抗の減少が見られたが、反復回数が４回以上
になると接触抵抗値に収れんが見られた。これは、ｐ型
ＧａＮ層３の中の水素が、前処理工程の反復によって
も、ｐ型ＧａＮ層３からそれ以上は取り除かれず、量的
に平衡状態になったためと考えられる。 （実施例２）窒化物半導体基板及びＰｄ／Ｔｉ電極４の
構成及び製作条件は実施例１と同じにして、前処理工程
における工程の順序だけを入れ替える、すなすち、ま
ず、ｐ型ＧａＮ層３の表面に水素吸収金属を堆積した後
に、そのｐ型ＧａＮ層３を含む窒化物半導体基板を加熱
した。前処理工程に続いて、実施例１と同一方法でＰｄ
／Ｔｉ電極４を形成し、この電極の接触抵抗特性を評価
した。Ｐｄ／Ｔｉ電極４の接触抵抗は、３×ｌ０-6Ωｃ
ｍであった。これは、実施例１の電極の接触抵抗５×１
０-6Ωｃｍよりも好ましい値であった。接触抵抗が改善
された理由は、水素吸収金属を堆積させた後に窒化物半
導体基板を加熱する方が、ｐ型ＧａＮ層３の表面状態が
清浄となり、電極材の密着性が向上するためと考えられ
る。 （実施例３）図１に示すｐ型ＧａＮ層３の表面にＰｄ／
Ｔｉ電極４を形成するに際し、前処理工程は、水素吸収
金属のみを堆積し、その後、除去したことに代えて、水
素吸収金属と窒化物生成エネルギーが負である金属を同
時に堆積し、その後、水素吸収金属と窒化物生成エネル
ギーが負である金属を除去したこと以外は、実施例１と
同一にした。
【００３９】この前処理工程に続いて、実施例１と同一
方法により、ｐ型ＧａＮ層３の表面にＰｄ／Ｔｉ電極４
を形成し、その電極の接触抵抗特性を評価した。オーミ
ック接触抵抗は、８×１０-7Ωｃｍとなっていた。ま
た、この接触抵抗の経時的変化を図５に示すが、図４と
同様に、経時的変化はほとんど見られなかった。
方法により、ｐ型ＧａＮ層３の表面にＰｄ／Ｔｉ電極４
を形成し、その電極の接触抵抗特性を評価した。オーミ
ック接触抵抗は、８×１０-7Ωｃｍとなっていた。ま
た、この接触抵抗の経時的変化を図５に示すが、図４と
同様に、経時的変化はほとんど見られなかった。
【００４０】以上、本発明の実施例では、電極としては
ＰｄとＴｉの組み合わせについてのみ行なったが、Ｐｄ
とＴｉの組み合わせに限られるものではなく、水素吸収
金属であるＹ，Ｐｄ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，
Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｐｍ，Ｙｂ，Ｈｆと、
窒化物生成エネルギーが負である金属であるＳｃ，Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｌａ，Ｔａとのいずれの組
合せであってもよい。
ＰｄとＴｉの組み合わせについてのみ行なったが、Ｐｄ
とＴｉの組み合わせに限られるものではなく、水素吸収
金属であるＹ，Ｐｄ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，
Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｐｍ，Ｙｂ，Ｈｆと、
窒化物生成エネルギーが負である金属であるＳｃ，Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｌａ，Ｔａとのいずれの組
合せであってもよい。
【００４１】
【発明の効果】本発明の、窒化物系III−Ｖ族化合物半
導体装置用電極構造の作製方法により、このように、接
触抵抗が低く、かつ、経時的変化の少ないオーミック接
触を示す電極構造を作製することができた。
導体装置用電極構造の作製方法により、このように、接
触抵抗が低く、かつ、経時的変化の少ないオーミック接
触を示す電極構造を作製することができた。
【図１】本発明の実施例１の電極構造の概要を示す断面
図である。
図である。
【図２】電極形成後のＰｄ／Ｔｉ電極とＮｉ／Ａｕ電極
のＩ−Ｖ特性を示すグラフである。
のＩ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例１の電極構造の接触抵抗の経時
的変化を示すグラフである。
的変化を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１の電極構造の接触抵抗と前処
理工程の反復回数の関係を示すグラフである。
理工程の反復回数の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例３の電極構造の接触抵抗の経時
的変化を示すグラフである。
的変化を示すグラフである。
１ サファイア基板 ２ ＡｌＮバッファ層 ３ ｐ型ＧａＮ層 ４ Ｐｄ／Ｔｉ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M104 AA04 BB07 BB13 BB36 CC01 DD21 FF17 GG04 HH15 5F041 AA21 AA44 CA34 CA40 CA46 CA65 CA66 CA82 CA92 5F073 CA02 CB05 CB07 CB22 DA05 DA16 DA23 DA24 DA35 5F103 AA08 DD28 HH03 LL01 NN05 PP11 RR05
Claims (8)
- 【請求項１】 窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層を加
熱する加熱工程と、 該窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層の表面に水素吸収
金属を堆積する堆積工程と、 堆積された水素吸収金属層を該窒化物系III−Ｖ族化合
物半導体層から除去する除去工程と、 次いで、該窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層から水素
を減圧排気処理する排気工程とを、少なくとも１回以上
実施する前処理工程と、 前処理された該窒化物系III−Ｖ族化合物半導体層の表
面に水素吸収金属及び窒化物生成エネルギーを負とする
金属を堆積する工程と、を包含する窒化物系III−Ｖ族
化合物半導体装置用電極構造の作製方法。 - 【請求項２】 前記加熱工程の後に、前記堆積工程を実
施する請求項１に記載の窒化物系III−Ｖ族化合物半導
体装置用電極構造の作製方法。 - 【請求項３】 前記堆積工程の後に、前記加熱工程を実
施する請求項１に記載の窒化物系III−Ｖ族化合物半導
体装置用電極構造の作製方法。 - 【請求項４】 前記堆積工程において、水素吸収金属と
ともに窒化物生成エネルギーが負である金属を前記窒化
物系III−Ｖ族化合物半導体層の表面に堆積し、前記除
去工程において、該水素吸収金属と該窒化物生成エネル
ギーが負である金属を該窒化物系III−Ｖ族化合物半導
体層から除去する請求項１に記載の窒化物系III−Ｖ族
化合物半導体装置用電極構造の作製方法。 - 【請求項５】 前記加熱工程の加熱温度が４００℃以上
である請求項１〜４のいずれか記載の窒化物系III−Ｖ
族化合物半導体装置用電極構造の作製方法。 - 【請求項６】 前記堆積工程及び除去工程が、スパッタ
装置を用いて行われる請求項１〜５のいずれか記載の窒
化物系III−Ｖ族化合物半導体装置用電極構造の作製方
法。 - 【請求項７】 前記排気工程の到達圧力は、１×１０-7
Ｔｏｒｒよりも減圧である請求項１〜６のいずれか記載
の窒化物系III−Ｖ族化合物半導体装置用電極構造の作
製方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか記載の作製方法
で作製したことを特徴とする窒化物系III−Ｖ族化合物
半導体装置用電極構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000254700A JP2002075910A (ja) | 2000-08-24 | 2000-08-24 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置用電極構造の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000254700A JP2002075910A (ja) | 2000-08-24 | 2000-08-24 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置用電極構造の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002075910A true JP2002075910A (ja) | 2002-03-15 |
Family
ID=18743593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000254700A Pending JP2002075910A (ja) | 2000-08-24 | 2000-08-24 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置用電極構造の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002075910A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003332259A (ja) * | 2002-05-08 | 2003-11-21 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| KR100550735B1 (ko) * | 2002-11-16 | 2006-02-08 | 엘지이노텍 주식회사 | Ｐ형 질화갈륨계 화합물 반도체의 전극 구조 및 전극구조의 형성 방법 |
| KR100657552B1 (ko) | 2005-10-04 | 2006-12-14 | 서울옵토디바이스주식회사 | 질화갈륨계 화합물 반도체 및 그 제조방법 |
| WO2007138774A1 (ja) | 2006-05-31 | 2007-12-06 | Panasonic Corporation | 半導体光源装置及び発光素子駆動回路 |
| JP2010537436A (ja) * | 2007-08-31 | 2010-12-02 | ラティス パワー （チアンシ） コーポレイション | 低温でｐ型ＩＩＩ−Ｖ窒化物半導体材料に低抵抗率オーム接点を製作する方法 |
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| JP2021106219A (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-26 | 株式会社デンソー | 窒化物半導体装置の製造方法 |
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| JP2000058919A (ja) * | 1998-08-13 | 2000-02-25 | Toshiba Corp | 半導体素子及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-08-24 JP JP2000254700A patent/JP2002075910A/ja active Pending
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| WO2007138774A1 (ja) | 2006-05-31 | 2007-12-06 | Panasonic Corporation | 半導体光源装置及び発光素子駆動回路 |
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| WO2023035104A1 (en) * | 2021-09-07 | 2023-03-16 | Innoscience (Suzhou) Technology Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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