JP2015204333A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱に起因する金属の拡散を抑制する技術を提供する。【解決手段】この半導体装置は、半導体により形成される半導体層と、前記半導体層と少なくとも一部においてショットキー接合された第１の電極層と、前記第１の電極層の上に形成され、金属の拡散を抑制する第２の電極層と、前記第２の電極層の上に形成され、配線に用いる第３の電極層と、を含み、前記第２の電極層は、主にモリブデンから形成されるモリブデン層と、主にバナジウムから形成されるバナジウム層と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置に関する。

半導体装置（半導体デバイス、半導体素子）として、窒化ガリウム（ＧａＮ）から主に形成される１つ以上の半導体層を備えるＧａＮ系の半導体装置が知られている。ＧａＮ系の半導体装置には、ショットキーバリアダイオード（Schottky Barrier Diode：ＳＢＤ）として機能するものがある（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−２６３１２７号公報

ＧａＮ基板を用いた縦型ＳＢＤでは、ショットキー電極上に配線のためのアルミニウム（Ａｌ）などからなる配線層が設けられている。しかし、ＳＢＤ素子の作製工程において加わる熱により、配線層の材料がショットキー電極内に拡散し、その結果、リーク電流が増加し、耐圧が低下するという課題が生じていた。

上記課題を解決する方法として、ショットキー電極と配線層の間に、タングステン（Ｗ）や、チタンタングステン（ＴｉＷ）、タンタル（Ｔａ）などの金属層を挿入する技術がある（特許文献１）。

しかし、特許文献１の技術では、厚いバリアメタル層が必要となり、製造時間や、製造コストが増すという課題があった。

また、特許文献１の技術は、ショットキー電極と配線層の間に、バリアメタル層の表面粗さが３．０ｎｍ以下のバリアメタル層を挿入する技術である。

しかし、特許文献１の技術では、バリアメタル層の表面粗さの制御が必要となるため、製造条件がより厳密となるという課題があった。

このため、耐圧を向上させる方法であって、上記の方法とは異なった方法が望まれていた。そのほか、半導体装置においては、微細化、製造の容易化、省資源化、使い勝手の向上、耐久性の向上などが望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、半導体装置が提供される。この半導体装置は、半導体により形成される半導体層と、前記半導体層と少なくとも一部においてショットキー接合された第１の電極層と、前記第１の電極層の上に形成され、金属の拡散を抑制する第２の電極層と、前記第２の電極層の上に形成され、配線に用いる第３の電極層と、を含み、前記第２の電極層は、主にモリブデンから形成されるモリブデン層と、主にバナジウムから形成されるバナジウム層と、を含む。この形態によれば、第２の電極層により、熱に起因する第３の電極層の金属の拡散を抑制できる。その結果、耐圧の低下を抑制できる。

（２）上述の半導体装置において、前記第３の電極層は、主にアルミニウムから形成される層を含むとしてもよい。

（３）上述の半導体装置において、前記バナジウム層は、前記モリブデン層に対して前記第１の電極層側に位置するとしてもよい。この形態によれば、第２の電極層により、熱に起因する第３の電極層の金属の拡散をより抑制できる。その結果、耐圧の低下をより抑制できる。

（４）上述の半導体装置において、前記モリブデン層の膜厚は、５０ｎｍ以上であってもよい。この形態によれば、第２の電極層により、熱に起因する第３の電極層の金属の拡散をより抑制できる。その結果、耐圧の低下をより抑制できる。

（５）上述の半導体装置において、前記バナジウム層の膜厚は、５０ｎｍ以上であってもよい。この形態によれば、第２の電極層により、熱に起因する第３の電極層の金属の拡散をより抑制できる。その結果、耐圧の低下をより抑制できる。

（６）上述の半導体装置において、前記半導体層は、主に窒化ガリウムから形成されるとしてもよい。

（７）上述の半導体装置において、前記第１の電極層が、ニッケルから形成されるとしてもよい。

（８）本発明の他の形態によれば、半導体装置の製造方法が提供される。半導体装置の製造方法は、半導体層を形成する工程と、前記半導体層と少なくとも一部においてにショットキー接合する第１の電極層を形成する工程と、前記第１の電極層の上に、金属の拡散を抑制する第２の電極層を形成する工程と、前記第２の電極層の上に、配線に用いる第３の電極層を形成する工程と、を含み、前記第２の電極層を形成する工程は、主にモリブデンからモリブデン層を形成する工程と、主にバナジウムからバナジウム層を形成する工程と、を含む。この形態によれば、第２の電極層によって、熱に起因する第３の電極層の金属の拡散を抑制できる半導体装置を製造できる。その結果、製造された半導体装置は、耐圧の低下を抑制できる。

本発明は、半導体装置およびその製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、上述の半導体装置を備える電気機器、上述の半導体装置を製造する製造装置などの形態で実現することができる。

本願発明によれば、第２の電極層により、熱に起因する第３の電極層の金属の拡散を抑制できる。その結果、耐圧の低下を抑制できる。

第１実施形態における半導体装置１０の構成を模式的に示す断面図である。 半導体装置１０の製造方法を示す工程図である。 基板１１０の上に半導体層１２０が形成された構成を示す模式図である。 半導体層１２０上に絶縁層１８０が形成された構成を示す模式図である。 開口部１８５が形成された構成を示す模式図である。 ショットキー電極１９２が形成された構成を示す模式図である。 バリアメタル層１７０が形成された構成を示す模式図である。 配線層１６０が形成された構成を示す模式図である。 ＩＶ特性の評価結果を示すグラフである。 各材料の濃度と半導体装置の深さとの関係を示す図である。 第２実施形態における半導体装置２０の構成を模式的に示す断面図である。 第３実施形態における半導体装置３０の構成を模式的に示す断面図である。 第４実施形態における半導体装置４０の構造を模式的に示す断面図である。 第５実施形態における半導体装置５０の構造を模式的に示す断面図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．半導体装置の構成：
図１は、第１実施形態における半導体装置１０の構成を模式的に示す断面図である。図１には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。

図１のＸＹＺ軸のうち、Ｘ軸は、図１の紙面左から紙面右に向かう軸であり、＋Ｘ軸方向は、紙面右に向かう方向であり、−Ｘ軸方向は、紙面左に向かう方向である。図１のＸＹＺ軸のうち、Ｙ軸は、図１の紙面手前から紙面奥に向かう軸であり、＋Ｙ軸方向は、紙面奥に向かう方向であり、−Ｙ軸方向は、紙面手前に向かう方向である。図１のＸＹＺ軸のうち、Ｚ軸は、図１の紙面下から紙面上に向かう軸であり、＋Ｚ軸方向は、紙面上に向かう方向であり、−Ｚ軸方向は、紙面下に向かう方向である。

半導体装置１０は、窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いて形成されたＧａＮ系の半導体装置である。本実施形態では、半導体装置１０は、縦型ショットキーバリアダイオードである。半導体装置１０は、基板１１０と、半導体層１２０と、配線層１６０と、バリアメタル層１７０と、絶縁層１８０と、ショットキー電極１９２と、裏面電極１９８とを備える。なお、「発明を実施するための形態」における「ショットキー電極」が、「課題を解決するための手段」における「第１の電極層」に相当する。同様に、「バリアメタル層」が「第２の電極層」に相当し、「配線層」が「第３の電極層」に相当する。

半導体装置１０の基板１１０は、Ｘ軸およびＹ軸に沿って広がる板状を成す半導体層である。本実施形態では、基板１１０は、窒化ガリウム（ＧａＮ）から主に形成され、ケイ素（Ｓｉ）をドナーとして含有するｎ型半導体層である。窒化ガリウム（ＧａＮ）から主に形成されるとは、モル分率において、窒化ガリウム（ＧａＮ）を９０％以上含有することを示す。

半導体装置１０の半導体層１２０は、Ｘ軸およびＹ軸に沿って広がるｎ型半導体層である。本実施形態では、半導体層１２０は、窒化ガリウム（ＧａＮ）から主に形成され、ケイ素（Ｓｉ）をドナーとして含有する。半導体層１２０は、基板１１０の＋Ｚ軸方向側に積層されている。半導体層１２０は、界面１２１を有する。界面１２１は、半導体層１２０が広がるＸＹ平面に沿うとともに＋Ｚ軸方向を向いた面である。界面１２１の少なくとも一部は、曲面であってもよいし、起伏を有してもよい。

半導体装置１０の絶縁層１８０は、電気絶縁性を有し、半導体層１２０の界面１２１を被覆する。絶縁層１８０は、第１の絶縁層１８１と、第２の絶縁層１８２とを備える。

絶縁層１８０における第１の絶縁層１８１は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から形成され、半導体層１２０の界面１２１に接する層である。本実施形態では、第１の絶縁層１８１の厚みは、１００ｎｍである。絶縁層１８０における第２の絶縁層１８２は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）から形成される。本実施形態では、第２の絶縁層１８２の厚みは、５００ｎｍである。

絶縁層１８０には、第１の絶縁層１８１および第２の絶縁層１８２を貫通する開口部１８５が形成されている。開口部１８５は、ウェットエッチングにより形成される。

半導体装置１０のショットキー電極１９２は、導電性を有し、半導体層１２０の界面１２１にショットキー接合された電極である。本実施形態では、ショットキー電極１９２は、ニッケル（Ｎｉ）から形成される。本明細書において、ショットキー電極とは、半導体層１２０の電子親和力とショットキー電極として用いられる金属の仕事関数との差が、０．５ｅＶ以上の電極をいう。

本実施形態では、ショットキー電極１９２は、開口部１８５の一部分を占める半導体層１２０の界面１２１と、開口部１８５の一部分を占める絶縁層１８０の側面と、絶縁層１８０の＋Ｚ軸方向側の面の一部とを覆う導体層である。このようにすることにより、ショットキー電極１９２は、半導体層１２０との間に絶縁層１８０を挟むフィールドプレート構造を形成する。本実施形態において、ショットキー電極１９２の膜厚は、１００ｎｍである。

半導体装置１０のバリアメタル層１７０は、金属の拡散を抑制するために設けられた層である。バリアメタル層１７０は、ショットキー電極１９２の上に形成される層である。本実施形態において、バリアメタル層１７０は、ショットキー電極１９２の＋Ｚ軸方向側の面の一部を覆わないように形成されている。

バリアメタル層１７０は、主にバナジウム（Ｖ）から形成されるバナジウム層１７１と、主にモリブデン（Ｍｏ）から形成されるモリブデン層１７２とを備える。本実施形態において、バナジウム層１７１は、モリブデン層１７２に対してショットキー電極１９２側に位置する。しかし、モリブデン層１７２をバナジウム層１７１に対してショットキー電極１９２側に配置してもよい。なお、主にバナジウム（Ｖ）から形成されるとは、モル分率において、バナジウム（Ｖ）を９０％以上含有することを示す。同様に、主にモリブデン（Ｍｏ）から形成されるとは、モル分率において、モリブデン（Ｍｏ）を９０％以上含有することを示す。

バリアメタル層１７０のバナジウム層１７１の膜厚は、５０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましく、１２０ｎｍ以上がさらに好ましい。膜厚を大きくすることにより、配線層１６０の金属の拡散をより抑制できる。一方、バリアメタル層１７０のバナジウム層１７１の膜厚は、２５０ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以下がより好ましく、１５０ｎｍ以下がさらに好ましい。膜厚を小さくすることにより、製造コストを抑えることができ、また、製造時間を短縮することができる。本実施形態において、バナジウム層１７１の膜厚は、５０ｎｍである。

バリアメタル層１７０のモリブデン層１７２の膜厚は、５０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましく、１２０ｎｍ以上がさらに好ましい。膜厚を大きくすることにより、配線層１６０の金属の拡散をより抑制できる。一方、バリアメタル層１７０のモリブデン層１７２の膜厚は、２５０ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以下がより好ましく、１５０ｎｍ以下がさらに好ましい。膜厚を小さくすることにより、製造コストを抑えることができ、また、製造時間を短縮することができる。本実施形態において、モリブデン層１７２の膜厚は、５０ｎｍである。

バリアメタル層１７０の膜厚は、３００ｎｍより薄いことが好ましく、２５０ｎｍ以下がより好ましく、２００ｎｍ以下がさらに好ましい。バリアメタル層１７０の膜厚が厚すぎる場合、（ｉ）熱による変形や（ｉｉ）応力による剥がれが生じることがある。このため、バリアメタル層１７０の膜厚は、薄いほうが好ましい。

半導体装置１０の配線層１６０は、ショットキーバリアダイオードをプリント基板などに実装したり、回路部品として用いる場合などにおいて、ボンディング用ワイヤを形成するためのパッド電極や引き出し配線用の電極としてショットキー電極の上に設けられた電極層であり、ショットキー電極層よりも抵抗が小さくなるよう、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕなどの比較的抵抗率の低い金属材料を含み厚く設けることが多い。半導体装置１０の配線層１６０は、バリアメタル層１７０の上に形成される層である。配線層１６０は、半導体装置１０を他の半導体装置と接続する配線と接続するための層である。配線層１６０は、主にアルミニウム（Ａｌ）から形成される層である。主にアルミニウム（Ａｌ）から形成されるとは、モル分率において、アルミニウム（Ａｌ）を９０％以上含有することを示す。本実施形態において、配線層１６０は、アルミニウム（Ａｌ）から形成される。本実施形態において、配線層１６０の膜厚は、２００ｎｍである。

半導体装置１０の裏面電極１９８は、基板１１０の−Ｚ軸方向側にオーミック接合された電極である。本実施形態では、裏面電極１９８は、チタン（Ｔｉ）から成る層にアルミニウム（Ａｌ）から成る層を積層した後に熱処理によって合金化した電極である。

Ａ−２．半導体装置の製造方法：
図２は、半導体装置１０の製造方法を示す工程図である。半導体装置１０を製造する際には、製造者は、工程Ｐ１１０において、エピタキシャル成長によって基板１１０の上に半導体層１２０を形成する。

図３は、基板１１０の上に半導体層１２０が形成された構成を示す模式図である。本実施形態では、製造者は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を実現するＭＯＣＶＤ装置を用いたエピタキシャル成長によって、基板１１０上に半導体層１２０を形成する。

半導体層１２０を形成した後（工程Ｐ１１０）、製造者は、工程Ｐ１２０において、半導体層１２０の界面１２１の上に、絶縁層１８０を形成する。

図４は、半導体層１２０上に絶縁層１８０が形成された構成を示す模式図である。

製造者は、半導体層１２０の界面１２１の上に、まず、絶縁層１８０として酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から形成される第１の絶縁層１８１を形成する。本実施形態では、製造者は、ＡＬＤ(Atomic Layer Deposition）法によって第１の絶縁層１８１を形成する。

次に、製造者は、第２の絶縁層１８２を形成する。第２の絶縁層１８２は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）から形成される。本実施形態では、製造者は、化学気相成長（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）法によって第２の絶縁層１８２を形成する。

絶縁層１８０を形成した後（工程Ｐ１２０）、製造者は、工程Ｐ１３０において、絶縁層１８０に、ウェットエッチングを用いて開口部１８５を形成する（工程Ｐ１３０）。本実施形態では、製造者は、フォトリソグラフィによって絶縁層１８０の上にマスクを形成した後、ウェットエッチングによって絶縁層１８０の一部を除去することによって、開口部１８５を形成する。

図５は、開口部１８５が形成された構成を示す模式図である。本実施形態において、開口部１８５の側面は、半導体層１２０に対して鈍角となるように傾斜している。このようにすることにより、半導体層１２０と絶縁層１８０とが接する部分のうち、半導体層１２０の端部における電界の集中を緩和できるため好ましい。なお、開口部１８５の側面は、半導体層１２０に対して垂直であってもよい。

開口部１８５を形成した後（工程Ｐ１３０）、製造者は、工程Ｐ１４０において、絶縁層１８０の開口部１８５から露出した半導体層１２０の界面１２１に、ショットキー電極１９２を形成する。ショットキー電極１９２は、ニッケル（Ｎｉ）から形成される。

図６は、ショットキー電極１９２が形成された構成を示す模式図である。本実施形態では、製造者は、ショットキー電極１９２をリフトオフ法によって形成する。具体的には、製造者は、フォトリソグラフィによって絶縁層１８０の上にマスクを形成した後、マスクが形成された絶縁層１８０および開口部１８５の上にニッケルを蒸着し、その後、ショットキー電極１９２を残して、絶縁層１８０からマスクを除去する。本実施形態では、開口部１８５の一部分を占める半導体層１２０の界面１２１と、開口部１８５の一部分を占める絶縁層１８０の側面と、絶縁層１８０の＋Ｚ軸方向側の面の一部とを覆うように、ショットキー電極１９２が形成される。

ショットキー電極１９２を形成した後（工程Ｐ１４０）、製造者は、工程Ｐ１５０において、ショットキー電極１９２の上に、バリアメタル層１７０をリフトオフ法により形成する。

図７は、バリアメタル層１７０が形成された構成を示す模式図である。本実施形態において、バリアメタル層１７０として、まずバナジウム層１７１を形成し、その後、モリブデン層１７２を形成する。バリアメタル層１７０は、ショットキー電極１９２の少なくとも一部を覆うように積層される。

図８は、配線層１６０が形成された構成を示す模式図である。バリアメタル層１７０を形成した後（工程Ｐ１５０）、製造者は、工程Ｐ１６０において、配線層１６０を形成する。配線層１６０についても、リフトオフ法により形成する。本実施形態において、配線層１６０は、アルミニウム（Ａｌ）から形成される。なお、配線層の材質は、アルミニウム（Ａｌ）に限らず、アルミニウムシリコン（ＡｌＳｉ）や、アルミニウム銅（ＡｌＣｕ）や、アルミニウムシリコン銅（ＡｌＳｉＣｕ）や金（Ａｕ）であってもよい。また、配線層は、単層ではなく、積層構造としてもよい。また、本実施形態において、リフトオフ法を用いる。しかし、それ以外の方法としては、例えば、まず、ウエハ全体に電極を形成した後に、フォトレジストによるマスクパタンを形成し、不要な部分をドライエッチングやウェットエッチングやイオンミリングなどの方法を用いて除去する方法を用いてもよい。

配線層１６０を形成した後（工程Ｐ１６０）、製造者は、工程Ｐ１７０において、基板１１０の−Ｚ軸方向側に裏面電極１９８を形成する。本実施形態では、製造者は、基板１１０の−Ｚ軸方向側にチタン（Ｔｉ）から成る層を蒸着によって形成し、その上にアルミニウム（Ａｌ）から成る層を蒸着によってさらに形成し、これらの層を熱処理によって合金化することによって、裏面電極１９８を形成する。熱処理により、裏面電極１９８のコンタクト抵抗を低減できる。本実施形態において、熱処理は、窒素雰囲気において４００℃３０分行なわれる。なお、裏面電極の形成はスパッタ法を用いても良い。

これらの工程を経て、半導体装置１０が完成する。

半導体装置１０は、ショットキー電極１９２と配線層１６０との間にバリアメタル層１７０が設けられている。このため、半導体装置１０の作製中に加わる熱によって生じる配線層１６０の金属の拡散が抑制される。その結果、半導体装置１０において、リーク電流を抑制させ、耐圧を向上できる。また、熱による配線層１６０の金属の拡散を抑制できるため、半導体装置１０は、熱安定性に優れる。

バリアメタル層１７０の形成において、平坦性の厳格な制御を必要とせず、また、厚いバリアメタル層１７０を必要とせずに、配線層１６０の金属の拡散を抑制できる。このため、製造を容易に行なうことができる。

Ａ−３．ＩＶ特性の評価：
図９は、ＩＶ特性の評価結果を示すグラフである。図９の評価試験では、試験者は、半導体装置として試作例を用意し、裏面電極形成時（工程Ｐ１７０）の熱処理前後の各試作例に対して順方向におけるＩＶ特性を測定した。試作例１は、上述の半導体装置１０から工程Ｐ１５０においてバリアメタル層１７０を積層せずに作製した半導体装置であり、それ以外は同じである。試作例２は、半導体装置１０である。試作例３は、バリアメタル層１７０の積層順を変えた以外は半導体装置１０と同様である。つまり、試作例１はバリアメタル層１７０がない半導体装置であり、試作例３は、バリアメタル層１７０として、モリブデン層１７２を積層した後、バナジウム層１７１した半導体装置である。サンプル数はそれぞれ６である。

図９において、左側の３つの図は熱処理前の試作例のＩＶ特性の評価結果であり、右側の３つの図は、熱処理後の試作例のＩＶ特性の評価結果である。各図における横軸は順方向における電圧の値（Ｖ）であり、縦軸は順方向における電流の値（Ａ／ｃｍ２）である。図９において、上から順に、試作例１、２、３の測定結果を示している。

図９の測定結果から、試作例１の結果は熱処理の前後によって電流値が変化するのに対して、試作例２、３の結果は熱処理の前後によって電流値に変化しないことがわかる。この原因としては、熱処理による配線層１６０の材料であるアルミニウム成分のショットキー電極１９２への拡散が考えられる。つまり、試作例１は、熱処理により上記した拡散が進行するのに対して、試作例２、３は、熱処理による上記した拡散が進行していないことを示していると考えられる。

Ａ−４．配線層の金属の拡散評価：
図１０は、各材料の濃度と半導体装置の深さとの関係を示す図である。この結果は、オージェ電子分光法（ＡＥＳ：Auger Electron Spectroscopy）により得られた。縦軸は、各材料の濃度（％）を示し、横軸は、−Ｚ軸方向の深さ（ｎｍ）を示す。横軸の０ｎｍ側は配線層１６０側を示し、５００ｎｍ側は半導体層１２０側を示す。本試験では、試作例２と試作例３についての実験結果を示す。なお、本実験において、配線層はアルミニウム（Ａｌ）を用いた。

図１０において、アルミニウム（Ａｌ）のピークがある部分は配線層１６０であり、バナジウムとモリブデンのピークがある部分はバリアメタル層１７０であり、ニッケル（Ｎｉ）のピークがある部分はショットキー電極１９２であり、ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ）のピークがある部分は半導体層１２０である（図１参照）。試作例２はバナジウムがモリブデンに対して配線層側にあるが、試作例３はモリブデンがバナジウムに対して配線層側にある。

図１０の測定結果において、アルミニウム（Ａｌ）に注目すると、試作例２と比較して試作例３のアルミニウムの濃度のカーブが緩やかなことがわかる。この結果から、試作例２のほうが、試作例３と比較して、配線層の金属の拡散が抑制されていることがわかる。つまり、バナジウム層をモリブデン層に対してショットキー電極側に設けたほうが、より配線層の金属の拡散が抑制されていることがわかる。

なお、裏面電極１９８を形成する工程（工程Ｐ１７０）を、ショットキー電極１９２を形成する工程（工程Ｐ１４０）に先立って実施してもよく、バリアメタル層１７０を形成する工程（工程Ｐ１５０）に先立って実施してもよい。このような場合、裏面電極１９８の形成工程（工程Ｐ１７０）における熱処理によって配線層１６０の金属の拡散は生じない。しかし、半導体装置１０の実装時の熱や、半導体装置１０の高温環境下での使用における熱により配線層１６０の金属の拡散が生じる恐れがある。このため、半導体装置１０にバリアメタル層１７０を設けることは、半導体装置１０の熱安定性を高めるため、有効な方法である。

Ｂ．第２実施形態：
図１１は、第２実施形態における半導体装置２０の構成を模式的に示す断面図である。第1実施形態における半導体装置１０と比較して、第２実施形態における半導体装置２０は、ショットキー電極１９２の＋Ｚ方向側の面全体を覆うようにバリアメタル層２７０を積層し、バリアメタル層２７０の＋Ｚ方向側の面全体を覆うように配線層２６０を積層している点が異なるが、それ以外は同じである。本発明として、このような形態としてもよい。

Ｃ．第３実施形態：
図１２は、第３実施形態における半導体装置３０の構成を模式的に示す断面図である。第1実施形態における半導体装置１０と比較して、第３実施形態における半導体装置３０は、ショットキー電極１９２のＸ軸に水平な面にのみバリアメタル層３７０と配線層３６０とが積層されている点が異なるが、それ以外は同じである。本発明として、このような形態としてもよい。

Ｄ．第４実施形態：
図１３は、第４実施形態における半導体装置４０の構造を模式的に示す断面図である。第１実施形態における半導体装置１０と比較して、第４実施形態における半導体装置４０は、ショットキー電極４９２が２層である点が異なるが、それ以外は同じである。

ショットキー電極４９２は、ニッケル（Ｎｉ）から形成されるニッケル層４９３と、パラジウム（Ｐｄ）から形成されるパラジウム層４９４とを備える。ニッケル層４９３が、半導体層１２０と接する層である。ニッケル層４９３は、パラジウム層４９４の―Ｚ方向側の面に形成される。このように、本発明は、ショットキー電極を複数の層から形成される積層構造としてもよい。なお、本実施形態において、ニッケル層４９３の膜厚は１００ｎｍであり、パラジウム層４９４の膜厚は１００ｎｍである。

Ｅ．第５実施形態：
図１４は、第５実施形態における半導体装置５０の構造を模式的に示す断面図である。第４実施形態における半導体装置４０と比較して、第５実施形態における半導体装置５０は、配線層５６０が複数の層から形成される点が異なるが、それ以外は同じである。

配線層５６０は、バリアメタル層１７０に接する層から順に、チタンから形成されるチタン層５６１と、窒化チタンから形成される窒化チタン層５６２と、チタンから形成されるチタン層５６３と、アルミニウムシリコンから形成されるアルミニウムシリコン層５６４とを備える。本実施形態において、チタン層５６１の膜厚は１０ｎｍであり、窒化チタン層５６２の膜厚は２００ｎｍであり、チタン層５６３の膜厚は１０ｎｍであり、アルミニウムシリコン層５６４の膜厚は４μｍである。このように、本発明は、配線層を複数の層から形成される積層構造としてもよい。なお、本実施形態において、ＥＢ（Electron Beam）蒸着を用いるが、抵抗加熱蒸着や、スパッタ法を用いてもよい。

Ｆ．その他の実施形態：
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

上述の実施形態において、絶縁層の各層を形成する手法は、ＡＬＤ法やＣＶＤ法に限らず、スパッタ法や塗布法などであってもよい。

上述の実施形態において、ショットキー電極、バリアメタル層、配線層の形成は、個別に作製する方法について説明したが、この方法に限られず、例えば、（ｉ）ショットキー電極、バリアメタル層を連続して形成した後に配線層を形成してもよく、（ｉｉ）ショットキー電極を形成した後に、バリアメタル層、配線層を連続して形成してもよい。

上述の実施形態において、バリアメタル層は、バナジウム層、モリブデン層の順に形成したが、これに限られず、モリブデン層、バナジウム層の順に形成してもよい。また、バナジウム層とモリブデン層との層を２層以上設けてもよい。また、バナジウム層とモリブデン層との間、もしくはバリアメタル層（バナジウム層、モリブデン層）と隣接する電極層（配線層、ショットキー電極）との間に他の導電層を設けてもよい。

上述の実施形態において、絶縁層を備えるが、備えていなくてもよい。

上述の実施形態において、絶縁層は酸化シリコン（ＳｉＯ₂）／酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）を用いたが、これに限られず、単層や上記以外の積層構造であってもよい。絶縁層としては、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸窒化ジルコニウム（ＺｒＯＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などが挙げられる。

上述の実施形態において、基板の材質は、窒化ガリウム（ＧａＮ）に限らず、ケイ素（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などであってもよい。

上述の実施形態において、ｎ型半導体層に含まれるドナーは、ケイ素（Ｓｉ）に限らず、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）などであってもよい。

上述の実施形態において、ショットキー電極の材質は、ニッケル（Ｎｉ）に限らず、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などであってもよい。また、ショットキー電極は、単層ではなく、積層構造としてもよい。積層構造としては、パラジウム（Ｐｄ）／ニッケル（Ｎｉ）や、白金（Ｐｔ）／ニッケル（Ｎｉ）（ニッケルが半導体層側）などが挙げられる。

上述の実施形態において、配線層の積層構造としては、アルミニウムシリコン（ＡｌＳｉ）／チタン（Ｔｉ）や、アルミニウムシリコン（ＡｌＳｉ）／窒化チタン（ＴｉＮ）や、アルミニウムシリコン（ＡｌＳｉ）／チタン（Ｔｉ）／窒化チタン（ＴｉＮ）／チタン（Ｔｉ）（チタンもしくは窒化チタンがバリアメタル層側）としてもよい。

上述の実施形態において、配線層の膜厚を２００ｎｍで説明したが、それ以外であってもよい。例えば、電極層の膜厚は１μｍであってもよいし、１０μｍであってもよい。特に配線層が厚い場合には、拡散する金属の量が多いため、配線層が厚い場合ほど、バリアメタル層が金属の拡散を抑制する効果をより発揮することができる。

上述の実施形態において、半導体装置としてショットキーバリアダイオードを用いたが、これに限らず、ＭＥＳＦＥＴ（Metal-Semiconductor Field Effect Transistor）やＨＦＥＴ（hetero-FET）などのショットキー接合を用いた半導体装置に用いてもよい。

上述の実施形態において、蒸着は、ＥＢ（Electron Beam）蒸着を用いるが、抵抗加熱蒸着や、スパッタ法を用いてもよい。

上述の実施形態において、裏面電極の材質は、チタン（Ｔｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）の合金に限らず、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、ハフニウム（Ｈｆ）などの他の金属であってもよい。

１０…半導体装置
２０…半導体装置
３０…半導体装置
４０…半導体装置
５０…半導体装置
１１０…基板
１２０…半導体層
１２１…界面
１６０…配線層
１７０…バリアメタル層
１７１…バナジウム層
１７２…モリブデン層
１８０…絶縁層
１８１…第１の絶縁層
１８２…第２の絶縁層
１８５…開口部
１９２…ショットキー電極
１９８…裏面電極
２６０…配線層
２７０…バリアメタル層
３６０…配線層
３７０…バリアメタル層
４９２…ショットキー電極
４９３…ニッケル層
４９４…パラジウム層
５６０…配線層
５６１…チタン層
５６２…窒化チタン層
５６３…チタン層
５６４…アルミニウムシリコン層

Claims (8)

1. 半導体により形成される半導体層と、
   前記半導体層と少なくとも一部においてショットキー接合された第１の電極層と、
   前記第１の電極層の上に形成され、金属の拡散を抑制する第２の電極層と、
   前記第２の電極層の上に形成され、配線に用いる第３の電極層と、
   を含み、
   前記第２の電極層は、
   主にモリブデンから形成されるモリブデン層と、
   主にバナジウムから形成されるバナジウム層と、を含む、半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置であって、
   前記第３の電極層は、主にアルミニウムから形成される層を含む、半導体装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
   前記バナジウム層は、前記モリブデン層に対して前記第１の電極層側に位置する、半導体装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置であって、
   前記モリブデン層の膜厚は、５０ｎｍ以上である、半導体装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置であって、
   前記バナジウム層の膜厚は、５０ｎｍ以上である、半導体装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置であって、
   前記半導体層は、主に窒化ガリウムから形成される、半導体装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置であって、
   前記第１の電極層が、ニッケルから形成される、半導体装置。
8. 半導体装置の製造方法であって、
   半導体層を形成する工程と、
   前記半導体層と少なくとも一部においてにショットキー接合する第１の電極層を形成する工程と、
   前記第１の電極層の上に、金属の拡散を抑制する第２の電極層を形成する工程と、
   前記第２の電極層の上に、配線に用いる第３の電極層を形成する工程と、
   を含み、
   前記第２の電極層を形成する工程は、
   主にモリブデンからモリブデン層を形成する工程と、
   主にバナジウムからバナジウム層を形成する工程と、
   を含む、半導体装置の製造方法。

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