JP2584642B2 - ショットキーダイオードおよびその製造方法 - Google Patents
ショットキーダイオードおよびその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はショットキーダイオードおよびその製造方法
に関し、さらに詳しくは、電流−電圧特性の改善された
ショットキーダイオードおよびその製造方法に関する。
に関し、さらに詳しくは、電流−電圧特性の改善された
ショットキーダイオードおよびその製造方法に関する。
[従来の技術およびその問題点] ショットキーダイオードの構造は、一般的には、半導
体の表面にショットキー障壁用金属を積層してなるもの
である。
体の表面にショットキー障壁用金属を積層してなるもの
である。
ショットキーダイオードはショットキーTTLやI2L、C
3Lなどに応用されて、電子計算機、計測器、各種制御
機器等の中枢部に使用されている。
3Lなどに応用されて、電子計算機、計測器、各種制御
機器等の中枢部に使用されている。
前電子計算機を始めとする各種の機器の中枢部は、膨
大な素子の動作による発熱があるので、中枢部内におけ
るダイオードたとえばショットキーダイオードは熱的安
定性が要求される。
大な素子の動作による発熱があるので、中枢部内におけ
るダイオードたとえばショットキーダイオードは熱的安
定性が要求される。
一方、ダイヤモンドを利用した半導体が種々提案され
ている。ダイヤモンド半導体は、500℃以上の高温に耐
え、放射線にも強く、しかも電子や正孔の移動速度がシ
リコン半導体よりも大きいという優れた特性を有するか
らである。
ている。ダイヤモンド半導体は、500℃以上の高温に耐
え、放射線にも強く、しかも電子や正孔の移動速度がシ
リコン半導体よりも大きいという優れた特性を有するか
らである。
しかしながら、現在のダイヤモンド薄膜形成技術で
は、ヘテロエピタキシャル生長ができず、プラズマCVD
技術によってダイヤモンド薄膜を形成している(特願昭
62-171993号公報参照)。
は、ヘテロエピタキシャル生長ができず、プラズマCVD
技術によってダイヤモンド薄膜を形成している(特願昭
62-171993号公報参照)。
そのような現今の薄膜形成技術で形成したダイヤモン
ド薄膜は、数μmの凹凸を有する粒子の集合体乃至堆積
物である。
ド薄膜は、数μmの凹凸を有する粒子の集合体乃至堆積
物である。
したがって、前記薄膜形成技術で得られたダイヤモン
ド薄膜の表面にショットキー障壁用金属を積層したとし
ても、ダイヤモンドとショットキー障壁用金属層との界
面状態が悪くて、所望の特性を得ることができない。
ド薄膜の表面にショットキー障壁用金属を積層したとし
ても、ダイヤモンドとショットキー障壁用金属層との界
面状態が悪くて、所望の特性を得ることができない。
ダイヤモンドとショットキー障壁用金属層との界面状
態を良好なものとするために、ダイヤモンド膜の表面を
機械的研磨法により研磨すると、ダイヤモンド膜が剥離
したり、ダイヤモンド粒子がはがれたりする。
態を良好なものとするために、ダイヤモンド膜の表面を
機械的研磨法により研磨すると、ダイヤモンド膜が剥離
したり、ダイヤモンド粒子がはがれたりする。
結局のところ、ショットキー障壁用金属層と半導体層
との界面が極めて良好であることが要求されるショット
キーダイオードに関し、ダイヤモンドを利用したものは
未だ得られていないと言うのが現状である。
との界面が極めて良好であることが要求されるショット
キーダイオードに関し、ダイヤモンドを利用したものは
未だ得られていないと言うのが現状である。
本発明は上記従来技術の欠点を克服し、熱的安定性お
よび電流−電圧特性が著しく優れたショットキーダイオ
ードおよびその製造方法を提供することを目的とする。
よび電流−電圧特性が著しく優れたショットキーダイオ
ードおよびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、ダイヤモンド半導体を利用した
ショットキーダイオードおよびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
ショットキーダイオードおよびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
[前記問題点を解決するための手段] 本発明者らは上記目的を達成するべく鋭意研究した結
果、ショットキーダイオードを製造するに当って、基板
上に半導体ダイヤモンド膜を形成した後、水素を利用し
た化学的研磨法によりその半導体ダイヤモンド膜の表面
を鏡面仕上げとしてからショットキー障壁用金属層を形
成すると、優れた整流特性を有するショットキーダイオ
ードが得られることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
果、ショットキーダイオードを製造するに当って、基板
上に半導体ダイヤモンド膜を形成した後、水素を利用し
た化学的研磨法によりその半導体ダイヤモンド膜の表面
を鏡面仕上げとしてからショットキー障壁用金属層を形
成すると、優れた整流特性を有するショットキーダイオ
ードが得られることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
すなわち、本発明の第一の構成は、基板と、前記基板
上に形成され、かつ表面が鏡面である半導体ダイヤモン
ド層と、この半導体ダイヤモンド層の鏡面上に形成され
たショットキー障壁用金属層とを有することを特徴とす
るショットキーダイオードである。
上に形成され、かつ表面が鏡面である半導体ダイヤモン
ド層と、この半導体ダイヤモンド層の鏡面上に形成され
たショットキー障壁用金属層とを有することを特徴とす
るショットキーダイオードである。
本発明の第二の構成は、炭素源ガスと周期律表第IIIb
族金属元素のうちの少なくとも1種の単体および/また
はその化合物、あるいは周期律表第Vb族金属元素のうち
の少なくとも1種の単体および/またはその化合物とを
励起して得られるガスを基板に接触させて、基板上にダ
イヤモンド膜を形成し、水素を用いた化学研磨処理によ
り前記半導体ダイヤモンド膜の表面を鏡面仕上げした
後、前記半導体ダイヤモンド膜の鏡面上にショットキー
障壁用金属層を設けることを特徴とするショットキーダ
イオードの製造方法である。
族金属元素のうちの少なくとも1種の単体および/また
はその化合物、あるいは周期律表第Vb族金属元素のうち
の少なくとも1種の単体および/またはその化合物とを
励起して得られるガスを基板に接触させて、基板上にダ
イヤモンド膜を形成し、水素を用いた化学研磨処理によ
り前記半導体ダイヤモンド膜の表面を鏡面仕上げした
後、前記半導体ダイヤモンド膜の鏡面上にショットキー
障壁用金属層を設けることを特徴とするショットキーダ
イオードの製造方法である。
以下、本発明のショットキーダイオードについて、そ
の製造方法と共に説明する。
の製造方法と共に説明する。
−基板− 本発明のショットキーダイオードにおいて、基板は、
その表面にダイヤモンドを堆積することができれば特に
制限がなく、たとえば人工あるいは天然の焼結したダイ
ヤモンド、シリコン、アルミニウム、チタン、タングス
テン、モリブデン、コバルトおよびクロムなどの金属、
これらの酸化物、窒化物および炭化物、これらの合金、
Al2O3−Fe系、TiC−Ni系、TiC−Co系およびB4C−Fe系な
どのサーメットならびに各種セラミックスからなるもの
のいずれをも使用することができる。
その表面にダイヤモンドを堆積することができれば特に
制限がなく、たとえば人工あるいは天然の焼結したダイ
ヤモンド、シリコン、アルミニウム、チタン、タングス
テン、モリブデン、コバルトおよびクロムなどの金属、
これらの酸化物、窒化物および炭化物、これらの合金、
Al2O3−Fe系、TiC−Ni系、TiC−Co系およびB4C−Fe系な
どのサーメットならびに各種セラミックスからなるもの
のいずれをも使用することができる。
これらの中でも低抵抗のシリコンが好ましい。
前記基板の厚さは特に制限されないが、通常、0.1〜5
mm、好ましくは0.1〜1mmである。
mm、好ましくは0.1〜1mmである。
また、前記基板の裏面には、オーミック接続用の金
属、たとえば、アルミニウム、銅、金、アンチモンなど
の金属あるいは合金を形成してもよい。
属、たとえば、アルミニウム、銅、金、アンチモンなど
の金属あるいは合金を形成してもよい。
−半導体ダイヤモンド層− (半導体ダイヤモンド層の性状) たとえば第1図に示すように、本発明のショットキー
ダイオード1において、半導体ダイヤモンド層2は前記
基板3の表面に形成される。
ダイオード1において、半導体ダイヤモンド層2は前記
基板3の表面に形成される。
半導体ダイヤモンド層は、不純物として、周期律表第
IIIb族金属元素および/または周期律表第Vb族金属元素
を含有する。
IIIb族金属元素および/または周期律表第Vb族金属元素
を含有する。
周期律表第IIIb族金属元素としては、ホウ素、アルミ
ニウム、ガリウム、インジウム、タリウムなどを挙げる
ことができ、周期律表第Vb族金属元素としては、窒素、
リン、アンチモン、ビスマスなどを挙げることができ
る。
ニウム、ガリウム、インジウム、タリウムなどを挙げる
ことができ、周期律表第Vb族金属元素としては、窒素、
リン、アンチモン、ビスマスなどを挙げることができ
る。
この半導体ダイヤモンド層中に周期律表第IIIb族金属
元素を含有すると、この半導体ダイヤモンドはP型半導
体となり、周期律表第Vb族金属元素を含有するとN型半
導体となる。
元素を含有すると、この半導体ダイヤモンドはP型半導
体となり、周期律表第Vb族金属元素を含有するとN型半
導体となる。
半導体ダイヤモンド層における前記金属元素の含有量
は、半導体ダイヤモンドの製造に際して、ダイヤモンド
膜の形成に要する炭素源ガスと前記金属元素を与える不
純物の使用量を規定することによって、決定することが
できる。
は、半導体ダイヤモンドの製造に際して、ダイヤモンド
膜の形成に要する炭素源ガスと前記金属元素を与える不
純物の使用量を規定することによって、決定することが
できる。
前記半導体ダイヤモンド膜の厚さは、通常、1,000Å
〜20μm、好ましくは2,000Å〜5μmである。
〜20μm、好ましくは2,000Å〜5μmである。
このような半導体ダイヤモンド層の形成法について
は、後述する。
は、後述する。
本発明における半導体ダイヤモンド層の表面は、鏡面
である。
である。
その鏡面の表面精度としては、表面の平均凹凸差が数
百Å以下であれば良い。このような表面精度は、高分解
能の表面形状測定器により決定することができる。
百Å以下であれば良い。このような表面精度は、高分解
能の表面形状測定器により決定することができる。
半導体ダイヤモンド層の表面精度が、平均凹凸差とし
て1,000Åより大きいと、ショットキーダイオードとし
ての特性を得ることができなくなることがある。
て1,000Åより大きいと、ショットキーダイオードとし
ての特性を得ることができなくなることがある。
(半導体ダイヤモンド層の形成法) 本発明において、半導体ダイヤモンド層は、炭素源ガ
スと周期律表第IIIb族金属元素のうちの少なくとも1種
の単体および/またはその化合物、あるいは周期律表第
Vb族金属元素のうちの少なくとも1種の単体および/ま
たはその化合物とを励起して得られるガスを基板に接触
させて形成することができる。
スと周期律表第IIIb族金属元素のうちの少なくとも1種
の単体および/またはその化合物、あるいは周期律表第
Vb族金属元素のうちの少なくとも1種の単体および/ま
たはその化合物とを励起して得られるガスを基板に接触
させて形成することができる。
前記炭素源ガスはダイヤモンドを形成するのに必要な
炭素化合物を少なくとも含有するガスであり、通常、炭
素化合物と水素ガスとからなる。もっとも、この炭素源
ガスは、不活性ガスを含有していてもよい。
炭素化合物を少なくとも含有するガスであり、通常、炭
素化合物と水素ガスとからなる。もっとも、この炭素源
ガスは、不活性ガスを含有していてもよい。
前記炭素化合物としては、たとえば、メタン、エタ
ン、プロパン、ブタンなどのパラフィン系炭素水素;エ
チレン、プロピレン、ブチレンなどのオレフィン系炭化
水素;アセチレン、アリレンなどのアセチレン系炭化水
素;ブタジエンなどのジオレフィン系炭化水素;シクロ
プロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキ
サンなどの脂環式炭化水素;シクロブタジエン、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、ナフタレンなどの芳香族炭化
水素;アセトン、ジエチルケトン、ベンゾフェノンなど
のケトン類;メタノール、エタノールなどのアルコール
類;トリメチルアミン、トリエチルアミンなどのアミン
類;炭酸ガス、一酸化炭素;さらに、単体ではないが、
ガソリンなどの消防法危険物第4類;第1類、ケロシ
ン、テレピン油、樟脳油、松根油などの第2石油類、重
油などの第3石油類、ギヤー油、シリンダー油などの第
4石油類も有効に使用することもできる。
ン、プロパン、ブタンなどのパラフィン系炭素水素;エ
チレン、プロピレン、ブチレンなどのオレフィン系炭化
水素;アセチレン、アリレンなどのアセチレン系炭化水
素;ブタジエンなどのジオレフィン系炭化水素;シクロ
プロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキ
サンなどの脂環式炭化水素;シクロブタジエン、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、ナフタレンなどの芳香族炭化
水素;アセトン、ジエチルケトン、ベンゾフェノンなど
のケトン類;メタノール、エタノールなどのアルコール
類;トリメチルアミン、トリエチルアミンなどのアミン
類;炭酸ガス、一酸化炭素;さらに、単体ではないが、
ガソリンなどの消防法危険物第4類;第1類、ケロシ
ン、テレピン油、樟脳油、松根油などの第2石油類、重
油などの第3石油類、ギヤー油、シリンダー油などの第
4石油類も有効に使用することもできる。
これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組
合わせて用いてもよい。
合わせて用いてもよい。
これらの中でも、好ましいのはメタン、エタン、プロ
パンなどのパラフィン系炭化水素、アセトン、ベンゾフ
ェノンなどのケトン類、トリメチルアミン、トリエチル
アミンなどのアミン類、炭酸ガス、一酸化炭素である。
パンなどのパラフィン系炭化水素、アセトン、ベンゾフ
ェノンなどのケトン類、トリメチルアミン、トリエチル
アミンなどのアミン類、炭酸ガス、一酸化炭素である。
上記のものの中でも特に一酸化炭素が好ましい。
また、炭素源ガスとして好ましいのは、一酸化炭素と
水素とからなるものである。
水素とからなるものである。
使用に供する前記一酸化炭素は、その由来については
特に制限がなく、たとえば石炭、コークスなどと空気ま
たは水蒸気とを熱時反応させて得られる発生炉ガスや水
性ガスを充分に精製したもの、メタノールの分解ガスを
用いることができる。メタノールの分解ガスには、既に
一酸化炭素と水素とが含まれているので、炭素源ガスを
得るのに水素ガスを不足分だけ添加すれば良いから、炭
素源ガスの調製が簡単になると共に、市販の一酸化炭素
ガスボンベを使用する際に存するガス中毒等の危険性が
なく、製造工程の安定性を高めることができる。
特に制限がなく、たとえば石炭、コークスなどと空気ま
たは水蒸気とを熱時反応させて得られる発生炉ガスや水
性ガスを充分に精製したもの、メタノールの分解ガスを
用いることができる。メタノールの分解ガスには、既に
一酸化炭素と水素とが含まれているので、炭素源ガスを
得るのに水素ガスを不足分だけ添加すれば良いから、炭
素源ガスの調製が簡単になると共に、市販の一酸化炭素
ガスボンベを使用する際に存するガス中毒等の危険性が
なく、製造工程の安定性を高めることができる。
炭素源ガスとして、一酸化炭素と水素とを使用すると
き、この一酸化炭素と水素とのモル比(CO/H2)は、通
常、0.1モル%以上であり、好ましくは0.2モル以上であ
る。
き、この一酸化炭素と水素とのモル比(CO/H2)は、通
常、0.1モル%以上であり、好ましくは0.2モル以上であ
る。
前記モル比が0.1モル%よりも少ないと、ダイヤモン
ド膜が形成されなかったり、ダイヤモンドがたとえ生成
されたとしてもその堆積速度が小さいことがある。
ド膜が形成されなかったり、ダイヤモンドがたとえ生成
されたとしてもその堆積速度が小さいことがある。
なお、半導体ダイヤモンドの形成に際して、前記炭素
源ガスのキャリヤーとして、不活性ガスを用いることも
できる。
源ガスのキャリヤーとして、不活性ガスを用いることも
できる。
不活性ガスの具体例としては、アルゴンガス、ネオン
ガス、ヘリウムガス、キセノンガスなどが挙げられる。
ガス、ヘリウムガス、キセノンガスなどが挙げられる。
これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組
合わせて用いてもよい。
合わせて用いてもよい。
ダイヤモンド層に半導体の性質を与える不純物の原料
は、周期律表第IIIb族金属元素のうちの少なくとも1種
の単体および/またはその化合物、あるいは周期律表第
Vb族金属元素のうちの少なくとも1種の単体および/ま
たはその化合物である。
は、周期律表第IIIb族金属元素のうちの少なくとも1種
の単体および/またはその化合物、あるいは周期律表第
Vb族金属元素のうちの少なくとも1種の単体および/ま
たはその化合物である。
周期律表第IIIb族金属元素および前途の周期律表第Vb
族金属元素については前途した。
族金属元素については前途した。
周期律表第IIIb族金属元素の化合物の具体例として
は、B2H6、B4H10、CH3BCl2、BCl3、 (CH3)2AlCl、[(CH3)AlBr2]2、 [(CH3)3Al]2、Ga2H6、(CH3)3Ga、 (CH3)2GaBH4、(CH3)3In、(CH3)3Tl、などが挙げ
られ、中でもB2H6、BCl3が好ましい。
は、B2H6、B4H10、CH3BCl2、BCl3、 (CH3)2AlCl、[(CH3)AlBr2]2、 [(CH3)3Al]2、Ga2H6、(CH3)3Ga、 (CH3)2GaBH4、(CH3)3In、(CH3)3Tl、などが挙げ
られ、中でもB2H6、BCl3が好ましい。
周期律表第Vb族金属元素の化合物の具体例としては、
NH3、PH3、AsH3、N2H4、CH3AsBr2、CH3AsH2、(CH3)3A
s、(CH3)3Bi、SbH3、ClCH2SbCl2、CH3SbH2、(CF3)3
Sbなどが挙げられ、中でもNH3、PH3が好ましい。
NH3、PH3、AsH3、N2H4、CH3AsBr2、CH3AsH2、(CH3)3A
s、(CH3)3Bi、SbH3、ClCH2SbCl2、CH3SbH2、(CF3)3
Sbなどが挙げられ、中でもNH3、PH3が好ましい。
本発明においては、周期律表第IIIb族金属元素の単体
およびその化合物を一種単独で使用してもよいし、二種
以上を併用してもよい。同様に、周期律表第Vb族金属元
素の単体およびその化合物を一種単独で使用してもよい
し、二種以上を併用してもよい。
およびその化合物を一種単独で使用してもよいし、二種
以上を併用してもよい。同様に、周期律表第Vb族金属元
素の単体およびその化合物を一種単独で使用してもよい
し、二種以上を併用してもよい。
なお、炭素源ガスを励起して得られるガスを基板に接
触させる際に、たとえば最初に周期律表第IIIb族金属元
素および/またはその化合物を使用し、次いで、周期律
表第Vb族金属元素および/またはその化合物を使用する
とPN接合型の半導体ダイヤモンド層を形成することがで
きる。
触させる際に、たとえば最初に周期律表第IIIb族金属元
素および/またはその化合物を使用し、次いで、周期律
表第Vb族金属元素および/またはその化合物を使用する
とPN接合型の半導体ダイヤモンド層を形成することがで
きる。
本発明の方法においては、前記炭素源ガスと前記不純
物の原料とを励起して得られるガスを、基板に接触させ
ることにより、基板上に半導体ダイヤモンド層を堆積さ
せることができる。
物の原料とを励起して得られるガスを、基板に接触させ
ることにより、基板上に半導体ダイヤモンド層を堆積さ
せることができる。
前記炭素源ガスと前記不純物との使用割合は、本発明
のショットキーダイオードの特性や反応条件により一概
に規定することができないが、一般的には、不純物/炭
素(原子比)で10-8〜10-1、好ましくは、10-7〜10-2で
ある。
のショットキーダイオードの特性や反応条件により一概
に規定することができないが、一般的には、不純物/炭
素(原子比)で10-8〜10-1、好ましくは、10-7〜10-2で
ある。
前記炭素源ガスと前記不純物の原料との励起手段とし
ては、たとえば熱電子放射材(熱フィラメント)、直流
によるプラズマ放電、高周波によるプラズマ放電、マイ
クロ波によるプラズマ放電などの従来より公知の方法を
用いることができる。
ては、たとえば熱電子放射材(熱フィラメント)、直流
によるプラズマ放電、高周波によるプラズマ放電、マイ
クロ波によるプラズマ放電などの従来より公知の方法を
用いることができる。
前記プラズマ放電を用いる場合には、前記水素は高周
波またはマイクロ波の照射によって原子状水素を形成
し、前記熱フィラメントを用いる場合には、前記水素は
熱または放電により原子状水素を形成する。
波またはマイクロ波の照射によって原子状水素を形成
し、前記熱フィラメントを用いる場合には、前記水素は
熱または放電により原子状水素を形成する。
この原子状水素は、ダイヤモンドの析出と同時に析出
する黒鉛構造の炭素を除去する作用を有する。
する黒鉛構造の炭素を除去する作用を有する。
本発明においては、以下の条件下に反応が進行して、
基板上に半導体ダイヤモンド層が析出する。
基板上に半導体ダイヤモンド層が析出する。
すなわち、前記基板の表面の温度は、前記原料ガスの
励起手段、基板の冷却によって異なるので、一概に決定
することはできないが、たとえばプラズマCVD法を用い
る場合には、通常、400〜1400℃、好ましくは450〜1200
℃である。
励起手段、基板の冷却によって異なるので、一概に決定
することはできないが、たとえばプラズマCVD法を用い
る場合には、通常、400〜1400℃、好ましくは450〜1200
℃である。
この温度が400℃より低い場合には、半導体ダイヤモ
ンドの堆積速度が遅くなったり、励起状態の炭素が生成
しないことがある。一方、1400℃より高い場合には、基
板上に堆積した半導体ダイヤモンドがエッチングにより
削られてしまい、堆積速度の向上が見られないことがあ
る。
ンドの堆積速度が遅くなったり、励起状態の炭素が生成
しないことがある。一方、1400℃より高い場合には、基
板上に堆積した半導体ダイヤモンドがエッチングにより
削られてしまい、堆積速度の向上が見られないことがあ
る。
反応圧力は、通常、10-3〜103torr、好ましくは1〜7
60torrである。
60torrである。
反応圧力が10-3torrよりも低い場合には、半導体ダイ
ヤモンドが析出しなくなったりする。一方、103torrよ
り高くしてもそれに相当する効果は得られない。
ヤモンドが析出しなくなったりする。一方、103torrよ
り高くしてもそれに相当する効果は得られない。
(半導体ダイヤモンド層の表面の鏡面仕上げ) 本発明の方法において、前記半導体ダイヤモンド膜の
表面を、水素を用いた化学研磨により、鏡面化する。
表面を、水素を用いた化学研磨により、鏡面化する。
この化学研磨としては、ダイヤモンド膜の形成反応の
逆反応を利用する化学研磨法を採用することができる。
逆反応を利用する化学研磨法を採用することができる。
この化学研磨方法の一例として、第2図の説明図で示
すように、真空室11内に水素供給管12を配置するととも
に研磨板13を配置し、前記研磨板13と摺動するように被
加工物である半導体ダイヤモンド層を位置させ、前記水
素供給管12にはフィラメント15を取付け、前記研磨板13
には加熱手段16を設けてなる公知の化学研磨装置を用
い、前記真空室11内において、半導体ダイヤモンド層を
研磨板13と摺動させるとともに水素を水素供給管12から
導入してフィラメントで加熱して反応性の高い水素原子
に解離し、真空下、所定の温度で、この高反応性水素原
子と半導体ダイヤモンド層表面の炭素と反応させてメタ
ンを生成せしめることにより、半導体ダイヤモンドの表
面を研磨するものである。
すように、真空室11内に水素供給管12を配置するととも
に研磨板13を配置し、前記研磨板13と摺動するように被
加工物である半導体ダイヤモンド層を位置させ、前記水
素供給管12にはフィラメント15を取付け、前記研磨板13
には加熱手段16を設けてなる公知の化学研磨装置を用
い、前記真空室11内において、半導体ダイヤモンド層を
研磨板13と摺動させるとともに水素を水素供給管12から
導入してフィラメントで加熱して反応性の高い水素原子
に解離し、真空下、所定の温度で、この高反応性水素原
子と半導体ダイヤモンド層表面の炭素と反応させてメタ
ンを生成せしめることにより、半導体ダイヤモンドの表
面を研磨するものである。
第2図に示す化学研磨装置において、研磨板13はドー
ナツ板状であり、その研磨板の両側には歯車の歯の機能
を営む多数のピン17が所定間隔毎に立設し、このピン17
に噛みあう歯を周面に有するワークホルダー18の下面
に、半導体ダイヤモンド層付き基板を、半導体ダイヤモ
ンド層と研磨板13とが相対向するように、装着してな
る。そして、前記研磨板13を回転させると、前記半導体
ダイヤモンド層は自転すると共に研磨板13に対して公転
するようになっている。
ナツ板状であり、その研磨板の両側には歯車の歯の機能
を営む多数のピン17が所定間隔毎に立設し、このピン17
に噛みあう歯を周面に有するワークホルダー18の下面
に、半導体ダイヤモンド層付き基板を、半導体ダイヤモ
ンド層と研磨板13とが相対向するように、装着してな
る。そして、前記研磨板13を回転させると、前記半導体
ダイヤモンド層は自転すると共に研磨板13に対して公転
するようになっている。
前記化学研磨方法において用いられる研磨板13の材質
としては、鉄、鋼、鋳鉄、ニッケル、コバルトなどが挙
げられ、中でも、鉄、ニッケルが好ましい。
としては、鉄、鋼、鋳鉄、ニッケル、コバルトなどが挙
げられ、中でも、鉄、ニッケルが好ましい。
前記フィラメント15の材質としては、たとえば、タン
グステン、タンタルなどが挙げられ、中でもタングステ
ンが好ましい。
グステン、タンタルなどが挙げられ、中でもタングステ
ンが好ましい。
前記研磨板13の加熱温度は、通常、400〜1,000℃、好
ましくは500〜900℃であり、前記フィラメントの加熱温
度は、1,500〜2,500℃、好ましくは1,900〜2,200℃であ
る。
ましくは500〜900℃であり、前記フィラメントの加熱温
度は、1,500〜2,500℃、好ましくは1,900〜2,200℃であ
る。
前記研磨方法において、真空室内の圧力は特に制限は
ないが、通常、10-6〜10-3torr、好ましくは10-5〜760t
orrであり、ダイヤモンド半導体と研磨板との接触圧力
は、5〜100kPa、好ましくは10〜50kPaである。
ないが、通常、10-6〜10-3torr、好ましくは10-5〜760t
orrであり、ダイヤモンド半導体と研磨板との接触圧力
は、5〜100kPa、好ましくは10〜50kPaである。
また、研磨板13の回転による、半導体ダイヤモンド層
を装着するワークホルダー18の自転と公転の回転数比
は、通常4:1であり、ワークホルダー8の自転速度は、
通常、0.8〜12rpm、好ましくは1〜10rpmであり、公転
速度は、0.1〜5rpm、好ましくは0.2〜4rpmである。
を装着するワークホルダー18の自転と公転の回転数比
は、通常4:1であり、ワークホルダー8の自転速度は、
通常、0.8〜12rpm、好ましくは1〜10rpmであり、公転
速度は、0.1〜5rpm、好ましくは0.2〜4rpmである。
なお、第2図において、19はのぞき穴であり、20は研
磨板13を回転させるための回転主軸である。
磨板13を回転させるための回転主軸である。
−ショットキー障壁用金属層− 例えば、第1図に示すように、ショットキー障壁用金
属層4は、前記鏡面を有する半導体ダイヤモンド層2の
表面に形成される。
属層4は、前記鏡面を有する半導体ダイヤモンド層2の
表面に形成される。
ショットキー障壁用金属層を形成する金属としては、
たとえば、金、白金、パラジウム、モリブデンの層など
が挙げられ、中でも金が好ましい。
たとえば、金、白金、パラジウム、モリブデンの層など
が挙げられ、中でも金が好ましい。
ショットキー障壁用金属層は、たとえば、真空蒸着
法、イオンビーム蒸着法、スパッタリング法など公知の
方法によって行なうことができる。
法、イオンビーム蒸着法、スパッタリング法など公知の
方法によって行なうことができる。
前記の形成方法において、たとえば真空蒸着法の場合
には、圧力は通常、10-7〜10-3Torr、好ましくは10-6〜
10-4Torrである。
には、圧力は通常、10-7〜10-3Torr、好ましくは10-6〜
10-4Torrである。
以上のようにして形成されるショットキー障壁用金属
層の厚さは、特に制限されないが、通常数十Å〜数千
Å、好ましくは30〜300Åである。
層の厚さは、特に制限されないが、通常数十Å〜数千
Å、好ましくは30〜300Åである。
[実施例] 以下、実施例および比較例を示して本発明をさらに詳
細に説明する。
細に説明する。
(実施例1) 周波数2.45GHzのマイクロ波電源を使用し、基板とし
て抵抗率p=0.005Ωcmのシリコンウェハを用い、基板
温度900℃、圧力50Torrの条件下に、マイクロ波出力を5
00Wに設定した。
て抵抗率p=0.005Ωcmのシリコンウェハを用い、基板
温度900℃、圧力50Torrの条件下に、マイクロ波出力を5
00Wに設定した。
次に、この反応室内に一酸化炭素5sccm、水素81scc
m、B2H6(水素希釈120ppmボンベ)14sccmの条件で導入
して、厚さ5μmのP型半導体ダイヤモンド層を合成し
た。合成時間は1時間であった。
m、B2H6(水素希釈120ppmボンベ)14sccmの条件で導入
して、厚さ5μmのP型半導体ダイヤモンド層を合成し
た。合成時間は1時間であった。
合成したP型ダイヤモンド半導体を熱フィラメントを
有する化学研磨装置(第1図参照)に付し、半導体ダイ
ヤモンド層の鏡面仕上げを行なった。
有する化学研磨装置(第1図参照)に付し、半導体ダイ
ヤモンド層の鏡面仕上げを行なった。
研磨条件は、H2;100sccm、圧力;40Torr、研磨板;ニ
ッケル、温度750℃(ヒーター加熱)、タングステンフ
ィラメント;2,200℃、研磨圧;24.5kPa、回転;3rpmで2
時間行なった。
ッケル、温度750℃(ヒーター加熱)、タングステンフ
ィラメント;2,200℃、研磨圧;24.5kPa、回転;3rpmで2
時間行なった。
この半導体ダイヤモンド層の表面研磨後、高真空蒸着
装置にて、圧力を10-6Torrに保ち、金を約50Åの厚さで
蒸着した。同様にして、シリコン基板裏面にオーミック
コンタクトとしてアルミニウムを3,000Åの厚さで蒸着
した。
装置にて、圧力を10-6Torrに保ち、金を約50Åの厚さで
蒸着した。同様にして、シリコン基板裏面にオーミック
コンタクトとしてアルミニウムを3,000Åの厚さで蒸着
した。
ショットキーダイオードの評価として、電流−電圧特
性(I−V特性)の測定を行なった。結果を第3図に実
線を以って示す通り、良好な整流特性を示す。
性(I−V特性)の測定を行なった。結果を第3図に実
線を以って示す通り、良好な整流特性を示す。
(比較例1) 実施例1において、ダイヤモンドの表面を研磨しなか
った以外は同様に行なった。
った以外は同様に行なった。
得られた積層体について、実施例1と同様のI−V特
性の測定を行なった。結果を第3図に破線を以って示
す。
性の測定を行なった。結果を第3図に破線を以って示
す。
[発明の効果] 以上に説明したように、本発明のショットキーダイオ
ードは、半導体ダイヤモンドを利用しているので耐熱性
に優れ、しかも半導体ダイヤモンド層とショットキー障
壁用金属層との界面が鏡面となっているので優れた整流
特性を有する。
ードは、半導体ダイヤモンドを利用しているので耐熱性
に優れ、しかも半導体ダイヤモンド層とショットキー障
壁用金属層との界面が鏡面となっているので優れた整流
特性を有する。
そして、本発明の製造方法によると、基板上にダイヤ
モンド膜を形成し、そのダイヤモンド膜の表面を水素を
用いて平滑化した後にショットキー障壁用金属層を形成
しているので、整流特性の優れたショットキーダイオー
ドを製造することができる。
モンド膜を形成し、そのダイヤモンド膜の表面を水素を
用いて平滑化した後にショットキー障壁用金属層を形成
しているので、整流特性の優れたショットキーダイオー
ドを製造することができる。
第1図は本発明のショットキーダイオードの一例を示す
断面図であり、第2図は本発明の方法において利用され
る公知の化学研磨装置の一例を示す説明図であり、第3
図は実施例1および比較例2で得られたショットキーダ
イオードの電流−電圧特性を示すグラフである。 1……ショットキーダイオード、2……半導体ダイヤモ
ンド層、3……基板、4……ショットキー障壁用金属
層。
断面図であり、第2図は本発明の方法において利用され
る公知の化学研磨装置の一例を示す説明図であり、第3
図は実施例1および比較例2で得られたショットキーダ
イオードの電流−電圧特性を示すグラフである。 1……ショットキーダイオード、2……半導体ダイヤモ
ンド層、3……基板、4……ショットキー障壁用金属
層。
Claims (2)
- 【請求項1】基板と、前記基板上に形成され、かつ表面
が鏡面である半導体ダイヤモンド層と、この半導体ダイ
ヤモンド層の鏡面上に形成されたショットキー障壁用金
属層とを有することを特徴とするショットキーダイオー
ド。 - 【請求項2】炭素源ガスと周期律表第IIIb族金属元素の
うちの少なくとも1種の単体および/またはその化合
物、あるいは周期律表第Vb族金属元素のうちの少なくと
も1種の単体および/またはその化合物とを励起して得
られるガスを基板に接触させて、基板上に半導体ダイヤ
モンド膜を形成し、水素を用いた化学研磨処理により前
記半導体ダイヤモンド膜の表面を鏡面仕上げした後、前
記半導体ダイヤモンド膜の鏡面上にショットキー障壁用
金属層を設けることを特徴とするショットキーダイオー
ドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31999287A JP2584642B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | ショットキーダイオードおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31999287A JP2584642B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | ショットキーダイオードおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01161759A JPH01161759A (ja) | 1989-06-26 |
JP2584642B2 true JP2584642B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=18116537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31999287A Expired - Fee Related JP2584642B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | ショットキーダイオードおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2584642B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03105974A (ja) * | 1989-09-19 | 1991-05-02 | Kobe Steel Ltd | 多結晶ダイヤ薄膜合成によるシヨツトキー・ダイオードの製作法 |
JP2775903B2 (ja) * | 1989-10-04 | 1998-07-16 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド半導体素子 |
JP2730271B2 (ja) * | 1990-03-07 | 1998-03-25 | 住友電気工業株式会社 | 半導体装置 |
US5173761A (en) * | 1991-01-28 | 1992-12-22 | Kobe Steel Usa Inc., Electronic Materials Center | Semiconducting polycrystalline diamond electronic devices employing an insulating diamond layer |
WO2008136259A1 (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | ダイヤモンド半導体素子におけるショットキー電極及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP31999287A patent/JP2584642B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01161759A (ja) | 1989-06-26 |
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