JP2002170990A - Method for forming p type ohmic junction to nitride semiconductor - Google Patents

Method for forming p type ohmic junction to nitride semiconductor

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JP2002170990A
JP2002170990A JP2000367869A JP2000367869A JP2002170990A JP 2002170990 A JP2002170990 A JP 2002170990A JP 2000367869 A JP2000367869 A JP 2000367869A JP 2000367869 A JP2000367869 A JP 2000367869A JP 2002170990 A JP2002170990 A JP 2002170990A
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JP2000367869A
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Inventor
Naoki Kobayashi
Kazuhide Kumakura
Toshiki Makimoto
小林  直樹
一英 熊倉
俊樹 牧本
Original Assignee
Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt>
日本電信電話株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that it is difficult to form a good ohmic junction because machining process causes to damage the surface of a p-type nitride semiconductor.
SOLUTION: A defect layer 2 where a large number of defects exist on the interface of p-type GaN 1 touching Pd 3 is generated when the Pd 3 is simply deposited on the p-type GaN 1 damaged by machining process and a good ohmic junction cannot be formed (a). When it is heat treated at about 500°C, the Pd 3 is diffused into the p-type GaN 1, and a PdGa compound 4 exhibiting metallic properties is formed in the p-type GaN 1 between the p-type GaN 1 and the Pd 3. Since no defect exist on the interface of the p-type GaN 1 touching the Pd 3, good ohmic characteristics can be attained (b). When the heat treatment temperature is increased, the PdGa 4 is destroyed and the Pd 3 is further diffused into the p-type GaN 1 to generate defects therein, thus causing deterioration of ohmic characteristics (c).
COPYRIGHT: (C)2002,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物半導体をベースとした青色発光デバイスや高出力電子デバイス等に使用される窒化物半導体へのP型オーム性接合形成方法に関する。 The present invention relates to relates to P-type ohmic bonding method of the nitride semiconductors used in blue light emitting devices and high-power electronic devices or the like based on a nitride semiconductor.

【0002】 [0002]

【従来の技術】p型窒化物半導体と金属の間にオーム性接合を形成するための研究が盛んに行われている。 Research for forming BACKGROUND ART ohmic junction between the p-type nitride semiconductor and the metal have been actively. p型窒化物半導体へは良好なオーム性接合を形成することが困難であり、オーム性接合が形成できないとデバイス特性に悪影響を及ぼすからである。 Is the p-type nitride semiconductor is difficult to form a good ohmic junction is adversely affect the device characteristics when the ohmic junction can not be formed. 良好なオーム性接合を形成するための方法は、以下のような2通りある。 The method for forming a good ohmic junction is two ways as follows. オーム性接合を形成しやすいp型窒化物半導体を用いる。 Forming an ohmic junction easily using p-type nitride semiconductor. つまり、p型窒化物半導体中の正孔濃度を増加させたり、正孔に対する障壁層の高さを小さくする方法である。 That, or increasing the hole concentration of p-type nitride in semiconductor, a method for reducing the height of the barrier layer for holes. オーム性接合を形成しやすい金属を用いる。 Forming an ohmic junction easily use a metal. つまり、 That is,
オーム性接合に適した金属を利用したり、金属を蒸着させた後に熱処理を行うことによりオーム性接合を形成する方法である。 Or use a metal suitable for ohmic junction is a method of forming an ohmic junction by performing the heat treatment after the deposition of the metal.

【0003】本発明は主としての分類に属しているので、オーム性接合を形成しやすい金属を得る方法について述べる。 [0003] Since the present invention belongs primarily classification describes a method of obtaining ohmic easily formed metal bonding. p型窒化物半導体へのオーム性接合の形成には、現在のところNi/Au電極やPd/Au電極が用いられている。 The formation of the ohmic junction to the p-type nitride semiconductor, at present Ni / Au electrode or Pd / Au electrode is used. 例えば、p型窒化物半導体上にNiを2 For example, 2 Ni on the p-type nitride semiconductor
0nmを電子ビーム蒸着法によって蒸着し、その後、A The 0nm was deposited by electron beam evaporation, then, A
uを100nm蒸着することによって、Ni/Au電極を形成する。 By 100nm deposited u, to form a Ni / Au electrode.

【0004】このNi/Au電極では、p型窒化物半導体とNiの間にNiの酸化物であるNiOが形成される。 [0004] In the Ni / Au electrode, NiO, which is an oxide of Ni between the p-type nitride semiconductor and Ni is formed. NiOは正孔濃度の高いp型の性質を持つため、p Since NiO is in the nature of the hole concentration high p-type, p
型窒化物半導体への良好なオーム性接合が形成される。 Good ohmic junction to the type nitride semiconductor is formed.
そして、抵抗が低く、化学的に安定なAuでNiを覆うことにより、直列抵抗を下げたり、金属表面を安定化させている。 Then, a low resistance by covering the Ni chemically stable Au, or lower the series resistance, thereby stabilizing the metal surface. このNi/Au電極を酸素雰囲気で熱処理することによって、NiOを意図的に形成してオーミック抵抗を下げることもある。 By heat-treating the Ni / Au electrode in an oxygen atmosphere, it is also to reduce the ohmic resistance intentionally form NiO.

【0005】例えば、空気中で500℃の熱処理を行うと、Niとp型窒化物半導体の界面にNiO層が形成されるため、オーミック特性は改善される(JKHo,CSJ [0005] For example, since the heat treatment is performed 500 ° C. in air, NiO layer is formed at the interface between Ni and p-type nitride semiconductor, ohmic characteristics are improved (JKHo, CSJ
ong,CCChiu,CNHuang, KKShih,LCChen,FRChen ong, CCChiu, CNHuang, KKShih, LCChen, FRChen
and JJKai,J.Appl.Phys.,86(1999)4491. および KK and JJKai, J.Appl.Phys., 86 (1999) 4491. and KK
umakura,T.Makimoto and N.Kobayashi,InternationalWo umakura, T.Makimoto and N.Kobayashi, InternationalWo
rkshop on Nitride Semiconductors(IWN2000),TA3-3,Na rkshop on Nitride Semiconductors (IWN2000), TA3-3, Na
goya Japan (September 2000).)。 goya Japan (September 2000).).

【0006】ここで、このような熱処理を行うとNiO [0006] Here, when performing such heat treatment NiO
を形成すると同時に、AuがNi(あるいはNiO)層を通してp型窒化物半導体中へ拡散する。 Simultaneously makes a, Au diffuses into the p-type nitride semiconductor through Ni (or NiO) layer. 熱処理温度が500℃まではNiO形成の効果がAu拡散の効果よりも大きいために、オーミック特性が改善された。 For the effect of NiO formed to 500 ° C. heat treatment temperature is greater than the effect of the Au diffusion, ohmic characteristics are improved. しかしながら、500℃よりも高温の熱処理では、Auの拡散の効果が大きくなる。 However, in high-temperature heat treatment than 500 ° C., the effect of the diffusion of Au increases. つまり、高温の熱処理を行うとA That is, when performing high-temperature heat treatment A
uがp型窒化物半導体中へ拡散することによって、Au By u is diffused into the p-type nitride semiconductor, Au
とp型窒化物半導体の接合が形成されるために、オーミック特性を示さなくなる。 For bonding the p-type nitride semiconductor is formed with, not shown ohmic characteristics.

【0007】Pd/Au電極では、例えば、20nmのPdと100nmのAuから形成される。 [0007] In Pd / Au electrode is formed, for example, from 20nm of Pd and 100nm of Au. この場合も、 In this case also,
抵抗が低く、化学的に安定なAuでPdを覆っている。 Resistance is low, covers the Pd chemically stable Au.
Pdは金属の中でも大きな仕事関数を持つので、p型窒化物半導体とPdの間の障壁が低くなり、良好なオーム性接合が形成される。 Since Pd has a work function among metals, barrier between the p-type nitride semiconductor and Pd is reduced, good ohmic junction is formed.

【0008】図10は、p型窒化物半導体に金属を接触させた場合のバンド図を示す。 [0008] Figure 10 shows a band diagram when contacting the metal with the p-type nitride semiconductor. 仕事関数が大きい金属に対しては、p型窒化物半導体との間の障壁層の高さが低くなる(図の斜線部分)。 For large work function metal, the height of the barrier layer between the p-type nitride semiconductor is lower (hatched portion in the figure). このPd/Au電極には、熱処理を行っても特性が変化せず、安定なオーム性接合が保たれるという特徴がある。 The Pd / Au electrode does not change the characteristics by heat treatment, is characterized in that stable ohmic junction is maintained. しかしながら、高温での熱処理を行うと、Auがp型窒化物半導体中へ拡散するので、オーミック特性を示さなくなるのは、Ni/Au電極の場合と同様である。 However, when a heat treatment at a high temperature, since Au from diffusing into the p-type nitride semiconductor, the alloy does not exhibit ohmic characteristics are similar to those of the Ni / Au electrodes.

【0009】Pdとp型GaNの間の反応を調べるために、表面をAuで覆わずに、Pdだけを窒化物半導体であるp型GaNの表面に蒸着した後に、600℃から7 [0009] To investigate the reaction between Pd and p-type GaN, the surface without covering with Au, after depositing only the p-type GaN surface is a nitride semiconductor Pd, from 600 ° C. 7
00℃での熱処理を行なった報告がある。 Reported there was subjected to heat treatment at 00 ℃. この場合には、PdとGaNが反応して、これらの界面に金属の性質を示すPdGaなどが形成される、と報告している(Chong Cook Kim et al.,E-MRS,ICEM2000 ,C-IX.3)。 In this case, the reaction Pd and GaN, etc. PdGa exhibiting metallic properties to these interfaces are formed, have reported (Chong Cook Kim et al., E-MRS, ICEM2000, C- IX.3).
しかしながら、p型層の表面には加工プロセスによるダメージが入っていないので、ダメージに対するPd電極の熱処理効果は明らかでない。 However, since the surface of the p-type layer does not contain damages by machining process, the heat treatment effect of Pd electrode to damage is not clear. さらに、Pdとp型窒化物半導体の反応に際して、p型窒化物半導体に含まれるIn原子の効果に関しては報告例が無い。 Further, when Pd and p-type nitride semiconductor of the reaction, no report examples regarding the effect of In atoms contained in the p-type nitride semiconductor.

【0010】仕事関数の大きなPtをp型GaN層に蒸着して、オーミック特性を調べた報告がある(JS.Jan [0010] by depositing a large Pt of the work function in the p-type GaN layer, it reported there were investigated the ohmic characteristics (JS.Jan
g,SJ.Park,and TY Seong ,J.Vac.Sci.Technol.,B17(1 g, SJ.Park, and TY Seong, J.Vac.Sci.Technol., B17 (1
999)2667.)。 999) 2667.). PtとGaNを反応させると、PtとG Reaction of Pt and GaN, Pt and G
aNの間にはPtGa化合物が形成されることが予想される(JS.Jang,SJ.Park,and TY Seong,Appl.Phys.Le Between aN is expected that PtGa compound is formed (JS.Jang, SJ.Park, and TY Seong, Appl.Phys.Le
tt.,76(2000)2898. )。 tt., 76 (2000) 2898.). Pd電極の場合と同様に、p型層の表面には加工プロセスによるダメージが入っていないので、ダメージに対するPt電極の熱処理効果は明らかでない。 As in the case of Pd electrode, since the surface of the p-type layer does not contain damages by machining process, the heat treatment effect of the Pt electrode to damage is not clear. また、Ptとp型窒化物半導体の反応に際して、p型窒化物半導体に含まれるIn原子の効果に関しては報告例が無い。 Further, when Pt and p-type nitride semiconductor of the reaction, no report examples regarding the effect of In atoms contained in the p-type nitride semiconductor.

【0011】窒化物半導体は、塩酸、硫酸、フッ酸などの酸でエッチングされないという性質を持つ。 [0011] The nitride semiconductor has hydrochloric, sulfuric, a property that is not etched with an acid such as hydrofluoric acid. 従って、 Therefore,
窒化物半導体を加工して各種のデバイスを作製する際には、通常、反応性イオンエッチング( R eactive I on E tc The nitride semiconductor processing to in making the various devices, typically, reactive ion etching (R eactive I on E tc
hing: RIE )法に代表されるドライエッチング法が用いられる。 hing: RIE) dry etching method typified method is used. しかしながら、このドライエッチング法を用いて窒化物半導体を加工すると、エッチングした表面はダメージを受けて、表面には多数の欠陥が発生することが知られている。 However, when processing a nitride semiconductor by using the dry etching method, the etched surface is damaged, a large number of defects are known to occur on the surface. これらの欠陥は、窒素原子が不足した状態を生み出すために、マイナスの電荷を持つ電子を発生させる性質がある。 These defects, in order to produce a state in which the nitrogen atom is insufficient, there is a property of generating the electrons having a negative charge. このため、p型の窒化物半導体の表面では、プラスの電荷を持つ正孔濃度が相対的に低下する。 Therefore, the p-type nitride semiconductor on the surface of the hole concentration with the positive charge decreases relatively. 従って、p型の窒化物半導体をエッチングした後に金属を蒸着しても、p型の窒化物半導体と金属の間には良好なオーム性接合が形成されない。 Therefore, even by depositing a metal p-type nitride semiconductor after etching, good ohmic junction between p-type nitride semiconductor and metal is not formed.

【0012】図11は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ( H eterojunction B ipolar T ransistor:HBT )作製プロセスの例を示す図である。 [0012] Figure 11 is a heterojunction bipolar transistor (H eterojunction B ipolar T ransistor: HBT) is a diagram showing an example of a manufacturing process. まず、エミッタ部分をエッチングして除去し、p型GaN層であるベース層の表面を露出させる。 First, an emitter portion was removed by etching to expose the surface of the base layer is a p-type GaN layer. その後、露出したp型GaNベース層表面に金属を蒸着してベース電極を形成する。 Thereafter, metal is deposited to form a base electrode on the exposed p-type GaN-based layer surface. しかしながら、エッチングして露出させたp型GaN層の表面には多数の欠陥が発生するために、露出したベース層と金属の間に良好なオーム性接合を形成することが困難になる。 However, the surface of the etched p-type GaN layer exposed by for many defects occur, to form a good ohmic junction between the exposed base layer and the metal becomes difficult. 例えば、p型GaN中のMgアクセプタ濃度を1× For example, 1 × the Mg acceptor concentration in the p-type GaN
10 19 cm -3程度に高くしても、良好なオーム性接合が形成されない。 Be as high as 10 19 cm -3, satisfactory ohmic junction is not formed. 従って、ドライエッチングによって発生した欠陥濃度は、Mgアクセプタ濃度と同程度、つまり、1×10 19 cm -3程度であると考えられる。 Thus, the defect concentration generated by dry etching, Mg acceptor concentration comparable, that is, is considered to be about 1 × 10 19 cm -3.

【0013】また、窒化物半導体レーザーを作製する加工プロセスでは、スパッタ法によってp型窒化物半導上にSiO 2などの絶縁膜を堆積させる場合がある。 [0013] In the fabrication process of fabricating a nitride semiconductor laser, there is a case of depositing an insulating film such as SiO 2 on p-type nitride semi-conductive by sputtering. このように、SiO 2などの絶縁膜を堆積させる場合にもp Thus, p in the case of depositing an insulating film such as SiO 2
型窒化物半導体の表面はスパッタによるダメージを受ける。 Type nitride semiconductor surfaces damaged by sputtering. このため、エッチングの場合と同様に、表面には多数の欠陥が生じる。 Therefore, as in the case of etching, the surface of many defects occur. この場合にも、p型窒化物半導体の表面付近の正孔濃度が減少するために、オーム性接合を形成することが困難になる。 In this case, in order to hole concentration near the surface of the p-type nitride semiconductor is reduced, it is difficult to form an ohmic junction.

【0014】以上のような加工ダメージを受けたp型窒化物半導体がIn原子を含む場合には、オーミック特性が改善される(T.Makimoto,K.Kumakura and N.Kobayash [0014] or p-type nitride semiconductor which has received the processing damage such as is the case of containing In atoms, ohmic characteristics are improved (T.Makimoto, K.Kumakura and N.Kobayash
i,ICMOVPE-X,Tu-P43,Sapporo japan(June 2000) )。 i, ICMOVPE-X, Tu-P43, Sapporo japan (June 2000)). I
n原子が存在しない場合には、加工ダメージはp型窒化物半導体内部の奥深くまで侵入する。 If the n atoms does not exist, processing damage will penetrate deep into the interior p-type nitride semiconductor. これに対して、I On the other hand, I
n原子が存在する場合には、In原子が加工ダメージの侵入を妨げる。 If the n atoms present, In atoms prevents the entry of processing damage. 従って、加工ダメージは表面付近にだけ存在することになるので、オーミック特性が改善されるのである。 Therefore, processing damage so will be present only in the vicinity of the surface is the ohmic characteristic is improved.

【0015】 [0015]

【発明が解決しようとする課題】窒化物半導体をベースとした青色発光デバイスや高出力電子デバイス等を作製する際には、p型窒化物半導体と金属の間に良好なオーム性接合を形成する必要がある。 In making blue nitride semiconductor-based light emitting devices and high-power electronic devices such as [0005] forms a good ohmic junction with the p-type nitride semiconductor and the metal There is a need. 特に、これらのデバイス作製には、ドライエッチングや酸化ケイ素(Si In particular, these devices produce, dry etching, silicon oxide (Si
2 )膜の形成などの加工プロセスが用いられる。 O 2) fabrication process such as the formation of film. しかし、従来の窒化物半導体へのP型オーム性接合形成方法では、加工プロセスを行うとp型窒化物半導体の表面はダメージを受けるため、良好なオーム性接合を形成することが困難になるという課題があった。 However, as the P-type ohmic bonding method to a conventional nitride semiconductor, when the machining process p-type nitride semiconductor surface for damaged, it becomes difficult to form a good ohmic junction there is a problem.

【0016】本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、加工プロセスによってダメージを受けたp型窒化物半導体には多数の欠陥が存在するために、良好なオーム性接合を形成できなかった点を解決し、比較的低い熱処理温度で加工プロセスのダメージを軽減する窒化物半導体へのP型オーム性接合形成方法を提供することを目的とする。 [0016] The present invention has been made in view of these points, the p-type nitride semiconductor damaged by machining process to a large number of defects are present, can form a good ohmic junction It resolves points were not, and to provide a P-type ohmic bonding method of the nitride semiconductor to prevent mechanical damage of the machining process at a relatively low heat treatment temperature.

【0017】 [0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、比較的低い熱処理温度で、加工プロセスによってダメージを受けたp SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a relatively low heat treatment temperature, damaged by machining process p
型窒化物半導体の表面にPdあるいはPtだけを付着させて熱処理を行うことを最も主要な特徴とする。 On the surface of the mold nitride semiconductor is deposited by a Pd or Pt and most important feature to perform the heat treatment. 従来の技術とは、PdあるいはPtにAuなどの他の金属が接触しない状態で熱処理を行う点、加工プロセスによってダメージを受けたp型窒化物半導体の表面にオーム性接合を形成する点、および、p型窒化物半導体にIn原子が含まれる点、が異なる。 The prior art in that the heat treatment is performed other conditions the metal is not in contact, such as Au to Pd or Pt, points forming the ohmic junction with the p-type nitride semiconductor on the surface damaged by machining process, and , that contains in atoms in the p-type nitride semiconductor, it is different.

【0018】すなわち、加工プロセスによってダメージを受けたp型窒化物半導体の表面にPdあるいはPtを付着させて熱処理を行うと、窒化物半導体とPdあるいはPtが反応して、窒化物半導体とPdあるいはPtの間で反応が起きる。 [0018] That is, the heat treatment is performed deposited was a Pd or Pt on the surface of the p-type nitride semiconductor damaged by machining process, and the reaction nitride semiconductor and Pd or Pt, a nitride semiconductor and Pd or reaction between Pt occurs. その結果、金属と窒化物半導体の界面には、PdGaやPtGaなどの金属が窒化物半導体の内部に生成する。 As a result, the interface between the metal and the nitride semiconductor, a metal such as PdGa and PtGa generated inside of a nitride semiconductor. このため、金属と窒化物半導体の界面は、熱処理によって生成したPdGaやPtGaなどの金属とp型窒化物半導体との界面となる。 Therefore, the interface between the metal and the nitride semiconductor is a interface between the metal and the p-type nitride semiconductor such as generated PdGa and PtGa by heat treatment. この界面はp型窒化物半導体の内部に存在することとなるので、加工ダメージによる欠陥が少ないと考えられる。 This interface therefore will be present in the interior of the p-type nitride semiconductor, it is believed to be less defects due to processing damage.

【0019】特に、p型窒化物半導体にIn原子が含まれると、加工ダメージによって発生した欠陥はp型窒化物半導体の表面付近にだけ留まるので、PdGaやPt [0019] Particularly, when included In atoms in the p-type nitride semiconductor, since the defects generated by the process damage remains only near the surface of the p-type nitride semiconductor, PdGa and Pt
Gaなどの金属と接触するp型窒化物半導体には欠陥が非常に少なくなる。 p-type nitride semiconductor Defects in contact with metals such as Ga is very low. さらに、p型窒化物半導体にIn原子が含まれる場合には、含まれていない場合よりも低い熱処理温度で界面反応を起こすことができる。 Further, when the p-type nitride semiconductor contains In atoms may cause interfacial reaction at a lower heat treatment temperature than when not included. 従って、 Therefore,
比較的低い熱処理温度で良好なオーム性接合を形成することが出来るようになる。 It becomes possible to form a good ohmic junction with a relatively low heat treatment temperature.

【0020】 [0020]

【発明の実施の形態】上記課題を解決するために本発明の窒化物半導体へのP型オーム性接合形成方法は、表面に加工プロセスによってダメージを受けたp型窒化物半導体にPdGa又はPtGaの金属化合物を形成する工程に特徴を有している。 P-type ohmic bonding method of the Detailed Description of the Invention Nitride semiconductor of the present invention in order to solve the above problems, p-type nitride damaged by machining processes on the surface semiconductor of PdGa or PtGa It is characterized in forming a metal compound.

【0021】また、本発明の窒化物半導体へのP型オーム性接合形成方法は、p型窒化物半導体はIn原子を含むことに特徴を有している。 Further, P-type ohmic bonding method of the nitride semiconductor of the present invention, p-type nitride semiconductor is characterized in that including the In atoms.

【0022】さらに、本発明の窒化物半導体へのP型オーム性接合形成方法は、金属化合物を形成する工程は、 Furthermore, P-type ohmic bonding method of the nitride semiconductor of the present invention, forming a metal compound,
p型窒化物半導体へPdあるいはPtを付着させた後、 After depositing the Pd or Pt to the p-type nitride semiconductor,
PdあるいはPtに他の金属が接触していない状態で、 A Pd or Pt in a state not in contact other metals,
450℃以上700℃以下の熱処理を行うことに特徴を有している。 It is characterized in that the heat treatment is performed 450 ° C. or higher 700 ° C. or less.

【0023】 [0023]

【実施例】(実施例1)以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 EXAMPLES (Example 1) will be described below with reference to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. まず、本発明によって良好なオーミック特性が得られる理由を以下に示す。 First, the reason why the good ohmic characteristics by the present invention is obtained as follows. 図1(a)〜 Figure 1 (a) ~
(c)は、加工プロセスによってダメージを受けたp型GaNとPdの間で起きる反応を模式的に示す図である。 (C) is a diagram schematically showing a reaction occurs between the p-type GaN and Pd damaged by machining processes.

【0024】加工プロセスによってダメージを受けたp p damaged by [0024] machining process
型GaN1にPd3を蒸着しただけの状態では、何の反応も起きていないので、金属であるPd3と接触するp In the state just deposited Pd3 the mold GaN1, because not occurred any reaction, p in contact with a metal Pd3
型GaN1の界面には多数の欠陥が存在する欠陥層2が生成される。 The interface type GaN1 defect layer 2 in which a large number of defects are present is generated. 従って、良好なオーム性接合を形成することができない(a)参照。 Therefore, it is impossible to form a good ohmic junction (a) reference.

【0025】しかしながら、このサンプルを500℃程度で熱処理を行うと、Pd3がp型GaN1内に拡散し、界面反応が起きる。 [0025] However, when the heat-treated sample at about 500 ° C., Pd3 is diffused into the p-type GaN1, interfacial reaction occurs. その結果、p型GaN1とPd As a result, p-type GaN1 and Pd
3の間には金属の性質を示すPdGa化合物4がp型G Between 3 PdGa compound 4 indicate the nature of the metal p-type G
aN1の内部に形成される。 It is formed in the interior of the aN1. 従って、金属であるPd3 Thus, there is a metal Pd3
と接触するp型GaN1の界面には欠陥が存在しなくなるために、良好なオーミック特性が得られるようになる(b)参照。 To not defects are present in the interface between the p-type GaN1 in contact, so that good ohmic characteristics can be obtained (b) and references.

【0026】さらに、熱処理温度を高くすると、PdG [0026] In addition, the higher the heat treatment temperature, PdG
a4が破壊されて、Pd3がさらにp型GaN1中に拡散するので、p型GaN1中に欠陥が生成する。 a4 is destroyed, since the diffused into more p-type GaN1 is Pd3, defects are produced in the p-type GaN1. このため、オーミック特性が劣化する(c)参照。 Therefore, the ohmic characteristics deteriorate (c) reference.

【0027】図1(b)では、PdGa4の厚さが加工ダメージによって生成した欠陥層2の厚さdよりも厚くなっている。 [0027] In FIG. 1 (b), the thickness of the PdGa4 is thicker than the thickness d of the defect layer 2 produced by the process damage. しかしながら、欠陥層2の厚さdが厚い可能性もある。 However, the thickness d of the defect layer 2 is also thicker possibilities. p型GaN1にIn原子が含まれていると、欠陥層2の厚さdを薄くすることができるので、 When contains In atoms in the p-type GaN1, it is possible to reduce the thickness d of the defect layer 2,
(b)の状態を実現しやすい。 (B) state easy to achieve of.

【0028】さらに、実施例では、欠陥密度が急激に変化していると仮定したが、実際には、徐々に変化していると考えられる。 Furthermore, in the embodiment, although it was assumed that the defect density is changing rapidly, in fact, considered to be gradually changed. このように欠陥密度が徐々に変化している場合には、p型GaN1にIn原子が含まれていると、オーミック特性を改善する効果が大きくなる。 In such a case where the defect density is gradually changed, the inclusion of In atoms in p-type GaN1, the effect of improving ohmic characteristics increases.

【0029】Auとp型GaN1を反応させた場合には、PdGa4に匹敵する安定な金属化合物が生成せず、Au原子がp型GaN1中へ拡散するだけである。 [0029] when reacted with Au and p-type GaN1 does not generate a stable metal compounds comparable to PdGa4, only Au atoms diffuse into the p-type GaN1.
ここで、Au/Pdとp型GaN1を反応させた場合には、PdGa4が生成するが、Auがp型GaN1方向に拡散することによって生成したPdGa4を破壊する。 Here, when reacted with Au / Pd and p-type GaN1 is generated by PdGa4, destroy PdGa4 of Au was formed by diffusing a p-type GaN1 direction. 従って、オーミック特性は改善されない。 Therefore, ohmic characteristics can not be improved.

【0030】(実施例2)図2(a)〜(c)は、エッチングを行ったp型窒化物半導体の表面のダメージを評価するためのサンプルの構造および実験プロセスを示す図である。 [0030] (Embodiment 2) FIG 2 (a) ~ (c) are diagrams illustrating a structure and experimental processes samples for evaluating the damage of the p-type nitride semiconductor on the surface subjected to etching. p型窒化物半導体の表面をエッチングすることによって、表面にダメージを与えた後に、Pd電極を蒸着した。 By etching the surface of the p-type nitride semiconductor, after damaging the surface, it was deposited Pd electrodes. そして、熱処理を行うことによって、2つのPd電極間の電流−電圧(I−V)特性を調べた。 Then, by performing heat treatment, the current between the two Pd electrodes - were examined voltage (I-V) characteristic. 本実施例でのp型窒化物半導体の表面は、Mg原子をドープしたp型InGaN層であり、有機金属気相成長法によって成長した(a)参照。 p-type nitride semiconductor on the surface in this embodiment is a p-type InGaN layer doped with Mg atom, was grown by MOCVD (a) reference.

【0031】そして、Mg原子を活性化するために、成長後に窒素雰囲気において700℃で10分間の熱処理を行っている。 [0031] Then, in order to activate the Mg atom, and subjected to heat treatment for 10 minutes at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere after growth. また、InGaN層中のIn組成は10 Further, In composition of the InGaN layer is 10
%,Mg原子濃度は2×10 19 cm -3である。 %, Mg atomic concentration is 2 × 10 19 cm -3. 成長したサンプルを窒素雰囲気で熱処理を行った後、厚さ100 After the grown sample was subjected to a heat treatment in a nitrogen atmosphere, a thickness of 100
nmのp型InGaNをドライエッチング法を用いて1 The nm p-type InGaN of using a dry etching method 1
0nmだけエッチングする(b)参照。 0nm only etched see (b). エッチングはE Etching is E
CR( E lectron C yclotron R esonance)プラズマを用いて行なった。 CR was performed using (E lectron C yclotron R esonance) plasma. マイクロ波出力は50W,引き出し電圧は500V,コイル電流は16Aである。 Microwave power 50 W, the extraction voltage is 500V, the coil current is 16A.

【0032】そして、エッチングを行うことにより露出した表面にドット状のPdを蒸着して、2つのドット間の電流−電圧(I−V)特性を測定した。 [0032] Then, by depositing dots of Pd on the exposed surface by etching, the current between the two dots - to measure voltage (I-V) characteristics. Pdは電子ビーム蒸着を用いて形成した。 Pd was formed by electron beam evaporation. Pdの膜厚は50nm、ドットの直径は1mmであり、2つのドット間の距離は3 Pd film thickness 50 nm, the dot diameter is 1 mm, the distance between two dots 3
mmである(c)参照。 A mm (c) reference.

【0033】図3は、エッチングダメージのあるp型I [0033] FIG. 3, there is etching damage the p-type I
nGaNとPdを熱処理によって反応させた場合における、熱処理温度と電流−電圧特性の関係を示す図である。 When reacted by heat treatment of nGaN and Pd, the heat treatment temperature and current - is a diagram showing the relationship between voltage characteristics. エッチングしたp型InGaN表面にPdを蒸着した試料に対して、いくつかの温度で熱処理を行った後にI−V特性を測定した。 The etching the p-type InGaN surface to a sample with a deposit of Pd, it was measured the I-V characteristic after the heat treatment at several temperatures. 熱処理は、窒素雰囲気において30分間行った。 The heat treatment was carried out for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. 500℃の温度で熱処理を行うことにより、オーミック特性(I−V特性における直線性)が改善した。 By performing the heat treatment at a temperature of 500 ° C., (linearity in the I-V characteristic) ohmic characteristic is improved. しかしながら、700℃で処理を行うとオーミック特性が劣化した。 However, ohmic characteristics are deteriorated when performing the process at 700 ° C..

【0034】図4は、エッチングダメージのあるp型I [0034] FIG. 4, p type of etching damage I
nGaNとPdを熱処理によって反応させた場合における、熱処理温度と1Vにおける電流値の関係を示す図である。 When it reacted by heat treatment of nGaN and Pd, a diagram showing the relationship between the current value in the heat treatment temperature and 1V. 電流値が高いほど、オーミック特性が良好であることを示している。 Higher current value is high, ohmic characteristics are indicated better. 図から、オーミック特性を改善するためには、450℃以上650℃以下の熱処理が好ましい。 From the figure, in order to improve the ohmic characteristic is preferably a heat treatment of 450 ° C. or higher 650 ° C. or less. さらに望ましくは、500℃以上600℃以下である。 More preferably is 500 ° C. or higher 600 ° C. or less.

【0035】(実施例3)図5は、p型GaNとPdを反応させた場合における、熱処理温度と1Vにおける電流値の関係を示す図である。 [0035] (Embodiment 3) FIG. 5 is in the case of reacting the p-type GaN and Pd, a diagram showing the relationship between the current value in the heat treatment temperature and 1V. p型GaNの表面にドット状のPdを蒸着して、2つのドット間の電流−電圧(I By depositing dots of Pd on the p-type GaN surface, between two dots current - voltage (I
−V)特性を測定した。 The -V) characteristics were measured. Pdの膜厚は50nm、ドットの直径は1mmであり、2つのドット間の距離は3mm Pd film thickness 50 nm, the dot diameter is 1 mm, the distance between two dots 3mm
である。 It is. p型GaNの厚さは100nmであり、Mg原子の濃度は3×10 19 cm -3である。 The thickness of the p-type GaN is 100 nm, the concentration of Mg atoms is 3 × 10 19 cm -3. 500℃ではI− In 500 ℃ I-
V特性に変化は無い。 Changes in V characteristic is not. 700℃で最も良好なI−V特性が得られたが、750℃では劣化した。 The best the I-V characteristic at 700 ° C. were obtained, but degraded at 750 ° C.. このように、I In this way, I
n原子を含まないp型GaNに対する熱処理温度の最適値は、p型InGaNの最適値よりも100〜150℃ Optimum heat treatment temperature for the p-type GaN containing no n atoms, 100 to 150 ° C. than the optimum value of p-type InGaN
ほど高くなっている。 More is high.

【0036】(実施例4)図6は、InGaN/GaN [0036] (Embodiment 4) FIG. 6, InGaN / GaN
ダブルヘテロ接合バイポーラトランジスタの模式図である。 It is a schematic view of a double heterojunction bipolar transistor. InGaN/GaN系HBTを作製した。 To prepare a InGaN / GaN-based HBT. 作製プロセスは図11で示したプロセスと同様である。 Manufacturing process is similar to the process shown in FIG. 11. ベース層であるp型InGaNの表面を露出させるために、EC To expose the surface of the p-type InGaN is the base layer, EC
Rプラズマによるドライエッチングを用いた。 Using dry etching by R plasma. このため、露出したp型InGaNの表面付近には、多数の欠陥が存在する。 Therefore, in the vicinity of the surface of the p-type InGaN exposed, a large number of defects are present. この露出したp型InGaNベース層の上に50μm×80μmの2つのPd電極を形成した。 To form two Pd electrodes of 50 [mu] m × 80 [mu] m on the exposed p-type InGaN base layer.
2つの電極間の距離は50μmであり、Pd電極の厚さは50nmである。 The distance between the two electrodes is 50 [mu] m, the thickness of the Pd electrode is 50nm. そして、窒素雰囲気において550 Then, 550 in a nitrogen atmosphere
℃で30分間の熱処理を行った。 The heat treatment for 30 minutes was carried out at ℃.

【0037】図7は、InGaN/GaNダブルヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース層上に形成した2 [0037] Figure 7 was formed on the base layer of the InGaN / GaN double heterojunction bipolar transistor 2
つの電極間の電流−電圧特性であり、熱処理前後のI− One of the inter-electrode current - the voltage characteristics, before and after the heat treatment I-
V特性を示している。 It shows a V-shaped characteristic. 550℃の熱処理によって、オーミック特性が改善されている。 By heat treatment 550 ° C., the ohmic characteristics are improved.

【0038】(実施例5)図8は、SiO 2を堆積したp型窒化物半導体の表面のダメージを評価するためのサンプルの構造および実験プロセスを示す図である。 [0038] (Embodiment 5) FIG. 8 is a diagram showing the structure and experimental processes samples for evaluating the damage of the p-type nitride semiconductor on the surface deposition of the SiO 2. p型InGaN上ヘスパッタ法によってSiO 2を堆積し、 SiO 2 is deposited by a p-type InGaN on Hesupatta method,
スパッタ法によるダメージの影響を調べた。 We examined the effect of the damage caused by the sputtering method. スパッタのターゲットにはSiO 2を用いて、出力50Wで16n The sputter target using SiO 2, 16n in output 50W
mのSiO 2を11分間で堆積した。 of SiO 2 m was deposited in 11 minutes. Ar雰囲気で堆積中の圧力は0.01Torrである。 The pressure during deposition in an Ar atmosphere is 0.01 Torr. SiO 2の除去には弗酸(HF)を用いた。 The removal of SiO 2 using a hydrofluoric acid (HF). SiO 2を堆積する際に、p When the deposition of the SiO 2, p
型InGaN表面にダメージが生成する。 Damage to generate the type InGaN surface. しかしながら、弗酸(HF)でSiO 2を除去しても、p型InG However, be removed SiO 2 with hydrofluoric acid (HF), p-type InG
aNの表面には生成したダメージが残っている。 It is still generated damage on the surface of aN.

【0039】図9は、SiO 2を堆積したことによるダメージを受けたp型窒化物半導体とPdを反応させた場合における、熱処理温度と1Vにおける電流値の関係を示す図である。 [0039] Figure 9, in the case of reacting the p-type nitride semiconductor and Pd damaged due to the deposition of SiO 2, a diagram showing the relationship between the current value in the heat treatment temperature and 1V. p型GaN上に蒸着した2つのPdドット間のI−V特性を測定した。 The the I-V characteristic between two Pd dots deposited on p-type GaN was measured. Pdの膜厚は50nm、 Pd of the film thickness is 50nm,
ドットの直径は1mmであり、2つのドット間の距離は3mmである。 The diameter of the dot is 1 mm, the distance between two dots is 3 mm. p型GaNの厚さは50nmであり、I The thickness of the p-type GaN is 50nm, I
nGaN層中のIn組成は10%であり、Mg原子の濃度は3×10 19 cm -3である。 In composition of nGaN layer is 10% and the concentration of Mg atoms is 3 × 10 19 cm -3. 熱処理によるI−V特性の変化を測定し、1Vにおける電流値を示している。 Measuring a change in the I-V characteristic by heat treatment, it shows a current value at 1V. 4
50℃以上でオーミック特性が改善され、650℃以上の熱処理でオーミック特性が劣化している。 Are improved ohmic characteristics at 50 ° C. or higher, the ohmic characteristic is degraded by heat treatment above 650 ° C..

【0040】以上は、Pdを金属として用いて実験を実施した。 The above Experiments were performed using Pd as metal. 熱処理によって、Ptとp型窒化物半導体の間でもPtGa系化合物を生成するので、本実施例で紹介したPdとp型窒化物半導体の間で得られた効果を期待できる。 Heat treatment by, so to produce a PtGa compounds also between the Pt and p-type nitride semiconductor can be expected the effect obtained between Pd and p-type nitride semiconductor which has been introduced in this embodiment.

【0041】 [0041]

【発明の効果】以上説明したように、p型窒化物半導体の表面にPdだけを付着させて熱処理を行った場合には、オーミック特性を改善できるという利点がある。 As described in the foregoing, when performing heat treatment and attached so only Pd on the surface of the p-type nitride semiconductor has the advantage of improving ohmic characteristics. また、加工プロセスによってダメージを受けたp型窒化物半導体とPdを反応させた場合にも、オーミック特性を改善できるという利点がある。 Further, when reacted with p-type nitride semiconductor and Pd damaged by machining process also has the advantage of improving ohmic characteristics. さらに、In原子を含むp型の窒化物半導体とPdを熱処理した場合には、In Furthermore, when heat-treated p-type nitride semiconductor and Pd of containing In atoms, In
を含まないp型窒化物半導体よりも低い温度で両者を反応させることができるという利点がある。 There is an advantage that can be reacted thereto at a temperature lower than the p-type nitride semiconductor containing no.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の実施例1における窒化物半導体へのP [1] P in the first embodiment of the present invention to nitride semiconductor
型オーム性接合形成方法による加工プロセスによってダメージを受けたp型GaNとPdの間で起きる反応を示す図である。 By by working process type ohmic bonding method shows a reaction that occurs between the p-type GaN and Pd damaged.

【図2】本発明の実施例2における窒化物半導体へのP [2] P of the second embodiment of the present invention to nitride semiconductor
型オーム性接合形成方法によるエッチングを行ったp型窒化物半導体の表面のダメージを評価するためのサンプルの構造および実験プロセスを示す図である。 It is a diagram illustrating a structure and experimental processes samples for evaluating the damage type ohmic bonding method p-type nitride semiconductor on the surface subjected to etching by.

【図3】本発明の実施例2における窒化物半導体へのP [3] P of the second embodiment of the present invention to nitride semiconductor
型オーム性接合形成方法によるエッチングダメージのあるp型InGaNとPdを熱処理によって反応させた場合における、熱処理温度と電流−電圧特性の関係を示す図である。 When reacted by heat treatment a p-type InGaN and Pd having an etching damage due to the type ohmic junction formation method, the heat treatment temperature and current - is a diagram showing the relationship between voltage characteristics.

【図4】本発明の実施例2における窒化物半導体へのP [4] P of the second embodiment of the present invention to nitride semiconductor
型オーム性接合形成方法によるエッチングダメージのあるp型InGaNとPdを熱処理によって反応させた場合における、熱処理温度と1Vにおける電流値の関係を示す図である。 When reacted by heat treatment a p-type InGaN and Pd having an etching damage due to the type ohmic junction formation method is a diagram showing the relationship between the current value in the heat treatment temperature and 1V.

【図5】本発明の実施例3における窒化物半導体へのP [5] P of the third embodiment of the present invention to nitride semiconductor
型オーム性接合形成方法によるp型GaNとPdを反応させた場合における、熱処理温度と1Vにおける電流値の関係を示す図である。 In the case of reacting the p-type GaN and Pd by type ohmic junction formation method is a diagram showing the relationship between the current value in the heat treatment temperature and 1V.

【図6】本発明の実施例4における窒化物半導体へのP [6] P in the fourth embodiment of the present invention to nitride semiconductor
型オーム性接合形成方法によるInGaN/GaNダブルヘテロ接合バイポーラトランジスタの模式図である。 It is a schematic diagram of InGaN / GaN double heterojunction bipolar transistor according to the type ohmic junction formation process.

【図7】本発明の実施例4における窒化物半導体へのP [7] P in the fourth embodiment of the present invention to nitride semiconductor
型オーム性接合形成方法によるInGaN/GaNダブルヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース層上に形成した2つの電極間の電流−電圧特性を示す図である。 Type ohmic bonding method between two electrodes of a current formed in the base layer of the InGaN / GaN double heterojunction bipolar transistor according to - a diagram showing the voltage characteristic.

【図8】本発明の実施例5における窒化物半導体へのP [8] P of the fifth embodiment of the present invention to nitride semiconductor
型オーム性接合形成方法によるSiO 2を堆積したp型窒化物半導体の表面のダメージを評価するためのサンプルの構造および実験プロセスを示す図である。 Is a diagram illustrating a structure and experimental processes samples for evaluating the damage type ohmic bonding method SiO 2 is deposited by a p-type nitride semiconductor surface.

【図9】本発明の実施例5における窒化物半導体へのP [9] P of the fifth embodiment of the present invention to nitride semiconductor
型オーム性接合形成方法によるSiO 2を堆積したことによるダメージを受けたp型窒化物半導体とPdを反応させた場合における、熱処理温度と1Vにおける電流値の関係を示す図である。 In the case of reacting the p-type nitride semiconductor and Pd damaged due to the deposition of SiO 2 by type ohmic junction formation method is a diagram showing the relationship between the current value in the heat treatment temperature and 1V.

【図10】金属とp型窒化物半導体が接触した場合のバンドを示す図である。 [10] metal and p-type nitride semiconductor is a diagram showing a band in the case of contact.

【図11】ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HB [11] The heterojunction bipolar transistor (HB
T)作製プロセスの例を示す図である。 T) is a diagram showing an example of a manufacturing process.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 p型GaN 2 欠陥層 3 Pd 4 PdGa 5 Pd−Ga−Nの混合物 1 p-type GaN 2 defect layer 3 Pd 4 PdGa 5 mixture of PdGa-N

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 直樹 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 4M104 AA04 BB06 BB07 BB36 CC01 DD34 DD79 DD83 FF13 GG04 GG06 HH15 5F003 BF06 BG06 BH05 BM03 BP12 BP41 5F041 AA24 CA40 CA73 CA84 CA98 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of the continuation (72) inventor Naoki Kobayashi, Otemachi, Chiyoda-ku, tokyo chome third No. 1 Date this telegraph and telephone Corporation in the F-term (reference) 4M104 AA04 BB06 BB07 BB36 CC01 DD34 DD79 DD83 FF13 GG04 GG06 HH15 5F003 BF06 BG06 BH05 BM03 BP12 BP41 5F041 AA24 CA40 CA73 CA84 CA98

Claims (3)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 表面に加工プロセスによってダメージを受けたp型窒化物半導体にPdGa又はPtGaの金属化合物を形成する工程を特徴とする窒化物半導体へのP [Claim 1] P to a nitride semiconductor, characterized in the step of forming a p-type nitride semiconductor PdGa or PtGa metal compound damaged by machining processes on the surface
    型オーム性接合形成方法。 Type ohmic junction formation process.
  2. 【請求項2】 前記p型窒化物半導体はIn原子を含むことを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体へのP Wherein P to nitride semiconductor, wherein the p-type nitride semiconductor in claim 1, characterized in that it comprises an In atom
    型オーム性接合形成方法。 Type ohmic junction formation process.
  3. 【請求項3】 前記金属化合物を形成する工程は、p型窒化物半導体へPdあるいはPtを付着させた後、前記PdあるいはPtに他の金属が接触していない状態で、 Wherein the step of forming the metal compound after the deposition of the Pd or Pt to the p-type nitride semiconductor, in a state not in contact with other metals to the Pd or Pt,
    450℃以上700℃以下の熱処理を行うことを特徴とする請求項1、2のいずれかに記載の窒化物半導体へのP型オーム性接合形成方法。 P-type ohmic bonding method of the nitride semiconductor according to claim 1, characterized in that heat treatment is performed 450 ° C. or higher 700 ° C. or less.
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