JP3360945B2 - 電極構造及びその製造方法 - Google Patents
電極構造及びその製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/452—Ohmic electrodes on AIII-BV compounds
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒化物系III-V族化合
物半導体の一つであるｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x -yＮ（０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体に対してオ
ーミック接触が得られる電極構造の製造方法に関するも
のである。
物半導体の一つであるｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x -yＮ（０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体に対してオ
ーミック接触が得られる電極構造の製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、青色発光素子等の窒化物系III-V
族化合物半導体装置に用いられる電極構造としては種々
のものが検討されている。このうち、ｎ型ＡｌxＧａyＩ
ｎ1-x- yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半
導体用電極金属としては、Ａｌが最も一般的に用いられ
ている（”Ｐ−ｔｙｐｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ
Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ ＧａＮ ｔｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ
ｌｏｗ−ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ
ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ”，Ｈ．Ａｍａｎｏｅｔ ａ
ｌ．，Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ２８
ｐ．Ｌ２１１２ （１９８９））。また、Ａｌ以外の
ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、ｘ＋ｙ≦１）半導体用電極金属として、Ｃｒ、Ｔｉ
およびＩｎが挙げられている（特開平５−２９１６２１
号）。
族化合物半導体装置に用いられる電極構造としては種々
のものが検討されている。このうち、ｎ型ＡｌxＧａyＩ
ｎ1-x- yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半
導体用電極金属としては、Ａｌが最も一般的に用いられ
ている（”Ｐ−ｔｙｐｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ
Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ ＧａＮ ｔｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ
ｌｏｗ−ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ
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ｌ．，Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ２８
ｐ．Ｌ２１１２ （１９８９））。また、Ａｌ以外の
ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、ｘ＋ｙ≦１）半導体用電極金属として、Ｃｒ、Ｔｉ
およびＩｎが挙げられている（特開平５−２９１６２１
号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ＡｌxＧａyＩ
ｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半
導体は、その構成元素である窒素が半導体層形成時に表
面から離脱しやすく、化学量論比のとれた結晶を作製す
ることが困難である。また、窒素の離脱により窒素原子
空孔が形成されると、半導体層の伝導型はｎ型となる。
このｎ型の半導体層は結晶欠陥によるものであるので、
このような結晶の上に電極層が形成されると、熱的安定
性等の点で好ましくない。
ｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半
導体は、その構成元素である窒素が半導体層形成時に表
面から離脱しやすく、化学量論比のとれた結晶を作製す
ることが困難である。また、窒素の離脱により窒素原子
空孔が形成されると、半導体層の伝導型はｎ型となる。
このｎ型の半導体層は結晶欠陥によるものであるので、
このような結晶の上に電極層が形成されると、熱的安定
性等の点で好ましくない。
【０００４】また、近年においては、結晶成長技術の進
歩により結晶性を改善して窒素原子空孔を低減すること
が検討されている。この場合、伝導型の制御は、Ｓｉ、
Ｇｅ等のｎ型不純物の添加により行われ、１０19ｃｍ-3
程度のキャリア濃度が得られている。しかし、この程度
のキャリア濃度ではコンタクト層として用いるのに不十
分であり、さらに高いキャリア濃度を必要とする。
歩により結晶性を改善して窒素原子空孔を低減すること
が検討されている。この場合、伝導型の制御は、Ｓｉ、
Ｇｅ等のｎ型不純物の添加により行われ、１０19ｃｍ-3
程度のキャリア濃度が得られている。しかし、この程度
のキャリア濃度ではコンタクト層として用いるのに不十
分であり、さらに高いキャリア濃度を必要とする。
【０００５】以上のことより、上記ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ
1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導
体用電極金属として用いられるＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉおよび
Ｉｎ等のいずれの金属においても、ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ
1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導
体のキャリア濃度により接触抵抗が律速されると考えら
れる。よって、これらの金属のいずれを用いた場合にも
半導体層の高キャリア濃度化が必要とされる。
1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導
体用電極金属として用いられるＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉおよび
Ｉｎ等のいずれの金属においても、ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ
1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導
体のキャリア濃度により接触抵抗が律速されると考えら
れる。よって、これらの金属のいずれを用いた場合にも
半導体層の高キャリア濃度化が必要とされる。
【０００６】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、高キャリア濃度化を実現
してｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体に対するオーミック接触が得
られる電極構造の製造方法を提供することを目的とす
る。
決すべくなされたものであり、高キャリア濃度化を実現
してｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体に対するオーミック接触が得
られる電極構造の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の電極構造は、ｎ
型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
ｘ＋ｙ≦１）半導体層上に、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｗのいずれかの金属を構成元素とするシリサ
イドが形成されてオーミック接触されていることを特徴
とする。
型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
ｘ＋ｙ≦１）半導体層上に、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｗのいずれかの金属を構成元素とするシリサ
イドが形成されてオーミック接触されていることを特徴
とする。
【０００８】また、本発明の電極構造の製造方法は、ｎ
型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
ｘ＋ｙ≦１）半導体層上に、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｉのうちか
ら選択される一種の金属と、Ｓｉとを堆積して、１００
〜１０００℃の熱処理を行って前記金属を構成元素とす
るシリサイドを形成してオーミック接触せしめる工程を
含むことを特徴とする。
型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
ｘ＋ｙ≦１）半導体層上に、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｉのうちか
ら選択される一種の金属と、Ｓｉとを堆積して、１００
〜１０００℃の熱処理を行って前記金属を構成元素とす
るシリサイドを形成してオーミック接触せしめる工程を
含むことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明においては、ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-y
Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層上
に、窒化物生成自由エネルギー変化が０ｋｃａｌ／ｍｏ
ｌよりも小さい金属を構成元素とするシリサイド（以
下、金属シリサイドと称する）を堆積して電極層を形成
している。
Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層上
に、窒化物生成自由エネルギー変化が０ｋｃａｌ／ｍｏ
ｌよりも小さい金属を構成元素とするシリサイド（以
下、金属シリサイドと称する）を堆積して電極層を形成
している。
【００１０】金属シリサイドの構成元素の１つである金
属の窒化物生成自由エネルギーが０ｋｃａｌ／ｍｏｌよ
りも小さいので、その金属元素によりｎ型ＡｌxＧａyＩ
ｎ1- x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半
導体層中に存在する窒素原子が半導体層と金属シリサイ
ド層との界面に引き寄せられる。よって、半導体層の膜
形成時に窒素原子空孔が形成されても、前記界面の近傍
では引き寄せられた窒素原子が空孔を埋めて化学量論比
のとれた結晶が形成され、熱的安定性を向上させること
ができる。
属の窒化物生成自由エネルギーが０ｋｃａｌ／ｍｏｌよ
りも小さいので、その金属元素によりｎ型ＡｌxＧａyＩ
ｎ1- x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半
導体層中に存在する窒素原子が半導体層と金属シリサイ
ド層との界面に引き寄せられる。よって、半導体層の膜
形成時に窒素原子空孔が形成されても、前記界面の近傍
では引き寄せられた窒素原子が空孔を埋めて化学量論比
のとれた結晶が形成され、熱的安定性を向上させること
ができる。
【００１１】一方、金属シリサイドの他の構成元素であ
るＳｉは、ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x- yＮ（０≦ｘ≦１、
０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層に対して良好なｎ型
不純物となる。よって、半導体層と金属シリサイド層と
の界面でのキャリア濃度は、ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-y
Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層自
身のキャリア濃度よりも増大して高濃度となり、コンタ
クト層として十分な高キャリア濃度とすることができ
る。
るＳｉは、ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x- yＮ（０≦ｘ≦１、
０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層に対して良好なｎ型
不純物となる。よって、半導体層と金属シリサイド層と
の界面でのキャリア濃度は、ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-y
Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層自
身のキャリア濃度よりも増大して高濃度となり、コンタ
クト層として十分な高キャリア濃度とすることができ
る。
【００１２】本発明により得られる電極構造は、図５
（ａ）または図５（ｂ）に示す電極構造となる。図５
（ａ）に示すものは、金属シリサイド層５２とｎ型Ａｌ
xＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ
≦１）半導体層５１との間に、高キャリア濃度な半導体
層（ｎ+−ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ：Ｓｉ）５３が形成さ
れている。図５（ｂ）に示すものは、金属シリサイド層
５２の下部に形成された窒化物層５４と半導体層５１と
の間に高キャリア濃度な半導体層５３が形成されてい
る。なお、上記窒化物層５４の形成は、半導体層５１中
に含まれる窒素の含有量などにより左右されるものと思
われる。
（ａ）または図５（ｂ）に示す電極構造となる。図５
（ａ）に示すものは、金属シリサイド層５２とｎ型Ａｌ
xＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ
≦１）半導体層５１との間に、高キャリア濃度な半導体
層（ｎ+−ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ：Ｓｉ）５３が形成さ
れている。図５（ｂ）に示すものは、金属シリサイド層
５２の下部に形成された窒化物層５４と半導体層５１と
の間に高キャリア濃度な半導体層５３が形成されてい
る。なお、上記窒化物層５４の形成は、半導体層５１中
に含まれる窒素の含有量などにより左右されるものと思
われる。
【００１３】以上のように、シリサイドの堆積により、
図５（ａ）または図５（ｂ）に示す電極構造のいずれか
が実現されると、半導体層５１と金属シリサイド層５２
との界面での電位障壁の幅が著しく減少し、トンネル電
流が急増する。その結果、半導体層５１と金属シリサイ
ド層５２との間に接触抵抗の極めて小さいオーミック接
触が実現できる。
図５（ａ）または図５（ｂ）に示す電極構造のいずれか
が実現されると、半導体層５１と金属シリサイド層５２
との界面での電位障壁の幅が著しく減少し、トンネル電
流が急増する。その結果、半導体層５１と金属シリサイ
ド層５２との間に接触抵抗の極めて小さいオーミック接
触が実現できる。
【００１４】したがって、本発明にあっては、ｎ型Ａｌ
xＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ
≦１）半導体層と、その上に形成した電極層との間にお
いて、化学量論比のとれた結晶が作製されると共に、高
キャリア濃度化が実現され、コンタクト層として十分な
特性を有する状態が得られる。
xＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ
≦１）半導体層と、その上に形成した電極層との間にお
いて、化学量論比のとれた結晶が作製されると共に、高
キャリア濃度化が実現され、コンタクト層として十分な
特性を有する状態が得られる。
【００１５】また、シリサイドの堆積後、半導体層およ
びシリサイドを熱処理すると、界面における反応が促進
され、オーミック特性をさらに改善することができる。
びシリサイドを熱処理すると、界面における反応が促進
され、オーミック特性をさらに改善することができる。
【００１６】
【実施例】以下に、本発明について説明する。
【００１７】本発明に用いられる窒化物生成自由エネル
ギー変化が０ｋｃａｌ／ｍｏｌよりも小さい金属を構成
元素とするシリサイドとしては、例えばＣｒＳｉ2、Ｍ
ｏＳｉ2、ＮｂＳｉ2、ＴａＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＶＳ
ｉ2、ＷＳｉ2が挙げられる。表１にこれらシリサイドを
構成する金属の窒化物生成自由エネルギー変化ΔＧを示
す。
ギー変化が０ｋｃａｌ／ｍｏｌよりも小さい金属を構成
元素とするシリサイドとしては、例えばＣｒＳｉ2、Ｍ
ｏＳｉ2、ＮｂＳｉ2、ＴａＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＶＳ
ｉ2、ＷＳｉ2が挙げられる。表１にこれらシリサイドを
構成する金属の窒化物生成自由エネルギー変化ΔＧを示
す。
【００１８】
【表１】
【００１９】尚、シリサイドの化学量論比１：２を満た
す必要はなく、同一の作用が働く範囲であれば、１：２
から外れていてもよい。例えば、０．８：２〜１．２：
２程度の範囲内であればよい。
す必要はなく、同一の作用が働く範囲であれば、１：２
から外れていてもよい。例えば、０．８：２〜１．２：
２程度の範囲内であればよい。
【００２０】本発明により得られる電極構造は、前述し
たように図５（ａ）または図５（ｂ）に示したような構
造が実現される。いずれの構造の場合にも、ｎ型Ａｌx
ＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦
１）半導体層５１と金属シリサイド層５２との間には、
化学量論比のとれた結晶である高キャリア濃度な半導体
層（ｎ+−ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ：Ｓｉ）５３が形成さ
れ、その半導体層５３の存在により熱的安定性が向上す
ることとなる。また、高キャリア濃度な半導体層５３
は、コンタクト層として十分なキャリア濃度となり、接
触抵抗の極めて小さいオーミック接触が実現できる。
たように図５（ａ）または図５（ｂ）に示したような構
造が実現される。いずれの構造の場合にも、ｎ型Ａｌx
ＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦
１）半導体層５１と金属シリサイド層５２との間には、
化学量論比のとれた結晶である高キャリア濃度な半導体
層（ｎ+−ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ：Ｓｉ）５３が形成さ
れ、その半導体層５３の存在により熱的安定性が向上す
ることとなる。また、高キャリア濃度な半導体層５３
は、コンタクト層として十分なキャリア濃度となり、接
触抵抗の極めて小さいオーミック接触が実現できる。
【００２１】なお、上記ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層５１
の伝導型は、Ｓｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物を添加すること
により制御される。
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層５１
の伝導型は、Ｓｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物を添加すること
により制御される。
【００２２】次に、本発明の具体的な実施例を説明す
る。
る。
【００２３】（実施例１）図１は、本発明の一実施例で
ある電極構造の概要を示す断面図である。この電極構造
はサファイア基板１上に作製され、膜厚５０ｎｍのＧａ
Ｎバッファ層２、膜厚３μｍ、キャリア濃度１×１０19
ｃｍ-3のＳｉ添加ｎ型ＧａＮ層３および膜厚５０ｎｍの
Ｎｂシリサイド電極層４から構成されている。
ある電極構造の概要を示す断面図である。この電極構造
はサファイア基板１上に作製され、膜厚５０ｎｍのＧａ
Ｎバッファ層２、膜厚３μｍ、キャリア濃度１×１０19
ｃｍ-3のＳｉ添加ｎ型ＧａＮ層３および膜厚５０ｎｍの
Ｎｂシリサイド電極層４から構成されている。
【００２４】上記Ｎｂシリサイド電極層４は、２個を離
隔して形成され、直径５００μｍ、電極中心間距離１ｍ
ｍの２つの円電極となっている。Ｎｂシリサイド電極層
４の形成は、Ｓｉ添加ｎ型ＧａＮ層３の上に、到達真空
度を１×１０-8Ｔｏｒｒ以下とし、また堆積中の真空度
を１×１０-7Ｔｏｒｒ以下とし、ＮｂとＳｉとを同時に
電子ビーム蒸着することにより行った。
隔して形成され、直径５００μｍ、電極中心間距離１ｍ
ｍの２つの円電極となっている。Ｎｂシリサイド電極層
４の形成は、Ｓｉ添加ｎ型ＧａＮ層３の上に、到達真空
度を１×１０-8Ｔｏｒｒ以下とし、また堆積中の真空度
を１×１０-7Ｔｏｒｒ以下とし、ＮｂとＳｉとを同時に
電子ビーム蒸着することにより行った。
【００２５】図２に、２つの電極層４、４間の電流−電
圧特性を示す。また、比較例として、電極金属にＣｒを
用いた場合の電流−電圧特性も併せて示す。この図から
理解されるように、Ｎｂシリサイド電極層４を用いた本
実施例１の電極構造は、特開平５−２９１６２１号公報
において最も良好なオーミック特性を示したＣｒを用い
た場合よりも良好なオーミック特性を示している。ま
た、この電極構造は、熱的安定性に優れたものであっ
た。
圧特性を示す。また、比較例として、電極金属にＣｒを
用いた場合の電流−電圧特性も併せて示す。この図から
理解されるように、Ｎｂシリサイド電極層４を用いた本
実施例１の電極構造は、特開平５−２９１６２１号公報
において最も良好なオーミック特性を示したＣｒを用い
た場合よりも良好なオーミック特性を示している。ま
た、この電極構造は、熱的安定性に優れたものであっ
た。
【００２６】さらに、この電極構造に対して、電気炉ア
ニールを用い、アニール温度１００℃、３００℃および
５００℃の３レベルでアニールを５分間行った。図３
に、電極構造の電流−電圧特性のアニール温度依存性を
示す。図中に（ａｓ−ｄｅｐｏ）にて示す線はアニール
を行わなかった場合のものである。この図から理解され
るように、アニールを行わない場合よりも行う場合の方
がオーミック特性が改善され、また、１００℃、３００
℃、５００℃とアニール温度の上昇に伴って、オーミッ
ク特性が改善される。なお、このような５００℃という
温度でアニールを行えるのは、ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ
1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導
体層３と金属シリサイド層４との界面近傍で結晶性が良
好であり、熱的安定性に優れているからである。
ニールを用い、アニール温度１００℃、３００℃および
５００℃の３レベルでアニールを５分間行った。図３
に、電極構造の電流−電圧特性のアニール温度依存性を
示す。図中に（ａｓ−ｄｅｐｏ）にて示す線はアニール
を行わなかった場合のものである。この図から理解され
るように、アニールを行わない場合よりも行う場合の方
がオーミック特性が改善され、また、１００℃、３００
℃、５００℃とアニール温度の上昇に伴って、オーミッ
ク特性が改善される。なお、このような５００℃という
温度でアニールを行えるのは、ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ
1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導
体層３と金属シリサイド層４との界面近傍で結晶性が良
好であり、熱的安定性に優れているからである。
【００２７】（実施例２）この実施例は、金属シリサイ
ド層としてＮｂシリサイド電極層４の代わりに膜厚５０
ｎｍのＣｒシリサイド電極層を形成した場合であり、こ
れ以外は実施例１と同様の電極構造とした。
ド層としてＮｂシリサイド電極層４の代わりに膜厚５０
ｎｍのＣｒシリサイド電極層を形成した場合であり、こ
れ以外は実施例１と同様の電極構造とした。
【００２８】Ｃｒシリサイド電極層は、Ｓｉ添加ｎ型Ｇ
ａＮ層３の上に、到達真空度を１×１０-8Ｔｏｒｒ以下
とし、堆積中の真空度を１×１０-7Ｔｏｒｒ以下とし、
ＣｒとＳｉとを同時に電子ビーム蒸着することにより形
成した。
ａＮ層３の上に、到達真空度を１×１０-8Ｔｏｒｒ以下
とし、堆積中の真空度を１×１０-7Ｔｏｒｒ以下とし、
ＣｒとＳｉとを同時に電子ビーム蒸着することにより形
成した。
【００２９】本実施例の電極構造における２つの電極層
間の電流−電圧特性を、上述した図２に併せて示す。こ
の図から理解されるように、Ｃｒシリサイド電極層を用
いた本実施例の電極構造は、Ｎｂシリサイド電極層４を
用いた実施例１の電極構造よりは若干特性が劣るもの
の、特開平５−２９１６２１号公報において最も良好な
オーミック特性を示したＣｒを用いた場合よりも良好な
オーミック特性を示している。
間の電流−電圧特性を、上述した図２に併せて示す。こ
の図から理解されるように、Ｃｒシリサイド電極層を用
いた本実施例の電極構造は、Ｎｂシリサイド電極層４を
用いた実施例１の電極構造よりは若干特性が劣るもの
の、特開平５−２９１６２１号公報において最も良好な
オーミック特性を示したＣｒを用いた場合よりも良好な
オーミック特性を示している。
【００３０】（実施例３）この実施例は、ｎ型半導体層
としてＧａＮ層３の代わりに、キャリア濃度５×１０18
ｃｍ-3のＡｌ0.3Ｇａ0.7Ｎまたはキャリア濃度５×１０
18ｃｍ-3のＩｎ0. 2Ｇａ0.8Ｎを用いた。また、Ｎｂシリ
サイド電極層４の代わりにＴｉシリサイド電極層を形成
した。これ以外は実施例１と同様の電極構造とした。
としてＧａＮ層３の代わりに、キャリア濃度５×１０18
ｃｍ-3のＡｌ0.3Ｇａ0.7Ｎまたはキャリア濃度５×１０
18ｃｍ-3のＩｎ0. 2Ｇａ0.8Ｎを用いた。また、Ｎｂシリ
サイド電極層４の代わりにＴｉシリサイド電極層を形成
した。これ以外は実施例１と同様の電極構造とした。
【００３１】図４に、本実施例の電極構造における２つ
の電極層間の電流−電圧特性を示す。図中において、電
圧に対する電流の傾きの大きい線はＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ半
導体層の場合であり、傾きの小さい線はＡｌ0.3Ｇａ0.7
Ｎ半導体層の場合である。
の電極層間の電流−電圧特性を示す。図中において、電
圧に対する電流の傾きの大きい線はＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ半
導体層の場合であり、傾きの小さい線はＡｌ0.3Ｇａ0.7
Ｎ半導体層の場合である。
【００３２】この図から理解されるように、Ｔｉシリサ
イド電極層を用いた本実施例の電極構造は、Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ｎ半導体層およびＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ半導体層のい
ずれの場合でも良好なオーミック特性を示している。
イド電極層を用いた本実施例の電極構造は、Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ｎ半導体層およびＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ半導体層のい
ずれの場合でも良好なオーミック特性を示している。
【００３３】上記実施例２と３とではアニールを行った
場合と行わない場合とでのオーミック特性の違いについ
ては説明を省略しているが、実施例１の場合と同様にア
ニールを行った場合の方が、行わない場合よりもオーミ
ック特性を良好にできることはもちろんである。
場合と行わない場合とでのオーミック特性の違いについ
ては説明を省略しているが、実施例１の場合と同様にア
ニールを行った場合の方が、行わない場合よりもオーミ
ック特性を良好にできることはもちろんである。
【００３４】上記各実施例においては、金属とＳｉとを
同時に蒸着して金属シリサイド層を形成したが、金属と
Ｓｉとを交互に堆積し、その後の熱処理で金属シリサイ
ド層を形成してもよい。
同時に蒸着して金属シリサイド層を形成したが、金属と
Ｓｉとを交互に堆積し、その後の熱処理で金属シリサイ
ド層を形成してもよい。
【００３５】また、半導体層およびシリサイドを熱処理
する工程は、電気炉アニールによる以外にＲＴＡ（Ｒａ
ｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）法を用いても
よい。アニールは１００℃〜５００℃まで行ったが、本
発明によればｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層と金属シリサイ
ド層との熱安定性を優れたものにできるので、１０００
℃程度までのアニールを行うことが可能である。
する工程は、電気炉アニールによる以外にＲＴＡ（Ｒａ
ｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）法を用いても
よい。アニールは１００℃〜５００℃まで行ったが、本
発明によればｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層と金属シリサイ
ド層との熱安定性を優れたものにできるので、１０００
℃程度までのアニールを行うことが可能である。
【００３６】また、本発明において、半導体層の混晶比
は適宜変更することができる。また、半導体層と金属シ
リサイドとの組み合わせも上記実施例に示したものに限
られない。
は適宜変更することができる。また、半導体層と金属シ
リサイドとの組み合わせも上記実施例に示したものに限
られない。
【００３７】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明に
よれば、半導体・電極界面において化学量論比のとれた
結晶を作製することができ、熱的安定性に優れた電極構
造を得ることができる。また、十分なキャリア濃度を有
するコンタクト層が形成されるので、ｎ型ＡｌxＧａyＩ
ｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半
導体層と電極層である金属シリサイド層との間に接触抵
抗の極めて小さいオーミック接触が得られる。よって、
本発明の電極構造を用いることにより、従来の電極構造
を用いた素子よりも低い動作電圧を有する青色発光素子
を実現することができる。
よれば、半導体・電極界面において化学量論比のとれた
結晶を作製することができ、熱的安定性に優れた電極構
造を得ることができる。また、十分なキャリア濃度を有
するコンタクト層が形成されるので、ｎ型ＡｌxＧａyＩ
ｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半
導体層と電極層である金属シリサイド層との間に接触抵
抗の極めて小さいオーミック接触が得られる。よって、
本発明の電極構造を用いることにより、従来の電極構造
を用いた素子よりも低い動作電圧を有する青色発光素子
を実現することができる。
【図１】本実施例１の電極構造の概要を示す断面図であ
る。
る。
【図２】実施例１、実施例２および比較例の電極構造の
電流−電圧特性を示す図である。
電流−電圧特性を示す図である。
【図３】実施例１の電極構造における電流−電圧特性の
アニール温度依存性を示す図である。
アニール温度依存性を示す図である。
【図４】実施例３の電極構造の電流−電圧特性を示す図
である。
である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、金属シリサイドの堆積
により実現される電極構造の例である。
により実現される電極構造の例である。
１ サファイア基板
２ ＧａＮバッファ層
３ Ｓｉ添加ｎ型ＧａＮ層
４ 金属シリサイド電極層
５１ ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層 ５２ 金属シリサイド層 ５３ 高キャリア濃度な半導体層（ｎ+−ＡｌxＧａyＩ
ｎ1-x-yＮ：Ｓｉ） ５４ 窒化物層
ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層 ５２ 金属シリサイド層 ５３ 高キャリア濃度な半導体層（ｎ+−ＡｌxＧａyＩ
ｎ1-x-yＮ：Ｓｉ） ５４ 窒化物層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−315647（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−93173（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−302770（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−44767（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−62228（ＪＰ，Ａ)
日本金属学会編，金属データブック,
日本，丸善株式会社，1993年 ３月25
日，改訂３版，98
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/28
H01L 33/00
H01L 29/48
H01S 3/18
Claims (5)
- 【請求項１】 ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層上に、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗのいずれかの金属を構成
元素とするシリサイドが形成されてオーミック接触され
ていることを特徴とする電極構造。 - 【請求項２】 前記金属は、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、
Ｖのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の
電極構造。 - 【請求項３】 前記金属は、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｉのいずれ
かであることを特徴とする請求項１に記載の電極構造。 - 【請求項４】 前記ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦
ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層は、Ｓｉま
たはＧｅが添加されていることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載の電極構造。 - 【請求項５】 ｎ型ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）半導体層上に、Ｃｒ、Ｎ
ｂ、Ｔｉのうちから選択される一種の金属と、Ｓｉとを
堆積して、１００〜１０００℃の熱処理を行って前記金
属を構成元素とするシリサイドを形成してオーミック接
触せしめる工程を含むことを特徴とする電極構造の製造
方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16437994A JP3360945B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 電極構造及びその製造方法 |
| US08/502,349 US5571391A (en) | 1994-07-15 | 1995-07-14 | Electrode structure and method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16437994A JP3360945B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 電極構造及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831767A JPH0831767A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3360945B2 true JP3360945B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=15792013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16437994A Expired - Fee Related JP3360945B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 電極構造及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5571391A (ja) |
| JP (1) | JP3360945B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0832115A (ja) * | 1994-07-19 | 1996-02-02 | Sharp Corp | 電極構造およびその製造方法 |
| JPH10270802A (ja) * | 1997-03-25 | 1998-10-09 | Sharp Corp | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法 |
| JP3599592B2 (ja) * | 1999-03-30 | 2004-12-08 | 古河電気工業株式会社 | Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系化合物半導体への電極形成方法 |
| JP3819713B2 (ja) * | 2001-01-09 | 2006-09-13 | 日本碍子株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP3866149B2 (ja) * | 2002-05-08 | 2007-01-10 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2004055840A (ja) * | 2002-07-19 | 2004-02-19 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系化合物半導体装置、その装置への電極形成方法 |
| US9871171B2 (en) * | 2014-11-07 | 2018-01-16 | Epistar Corporation | Light-emitting device and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61166075A (ja) * | 1985-01-17 | 1986-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| US4663191A (en) * | 1985-10-25 | 1987-05-05 | International Business Machines Corporation | Salicide process for forming low sheet resistance doped silicon junctions |
| JP2778349B2 (ja) * | 1992-04-10 | 1998-07-23 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体の電極 |
-
1994
- 1994-07-15 JP JP16437994A patent/JP3360945B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-07-14 US US08/502,349 patent/US5571391A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日本金属学会編，金属データブック，日本，丸善株式会社，１９９３年 ３月２５日，改訂３版，９８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0831767A (ja) | 1996-02-02 |
| US5571391A (en) | 1996-11-05 |
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