JP5067158B2 - 電極構造、半導体素子、およびそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、窒化物半導体層上に、複数の金属層からなる積層構造のn側電極を設けた半導体レーザが記載されている。この半導体レーザのn側電極は、特許文献1の請求項1にあるように、窒化物半導体層上に形成されたTiよりなる層と、Auよりなる最上層と、Tiよりなる層および前記最上層間に配置されたNbを含む層とを有しており、窒化物半導体層とともに、400℃以上(例えば、600℃)で熱処理されている。
特許文献1では、n側電極およびn型GaN層を、400℃以上(例えば、600℃)で熱処理することにより、n型GaN層に入り込んだ水素原子を追い出している。水素原子を追い出すことのより、n側電極のTiよりなる層と窒化物半導体層との間で良好なオーミック接触をとることができるとされている。
これにくわえ、特許文献1では、Nbを含む層により、熱処理時における窒化物半導体層側へのAuの拡散を防止し、オーミック接触の悪化を防止している。すなわち、特許文献1の電極において、Nbを含む層はバリア層としての機能を有している。
また、本発明によれば、窒化物半導体層と、この窒化物半導体層上に設けられた電極とを備え、前記窒化物半導体層は、Nb、HfまたはZrを構成元素として含む金属窒化物を含有し、前記窒化物半導体層と前記電極との界面から、前記電極内部にわたって、TiまたはVを構成元素として含む金属酸化物が分布しており、前記金属酸化物の濃度分布における最高濃度位置は、前記電極の前記窒化物半導体層との界面近傍よりも前記電極内部側に存在することを特徴とする電極構造が提供される。
ここで、最高濃度位置における金属酸化物の含有率とは、最高濃度位置においてオージェ分光装置や、2次イオン質量分析装置で検出された構成元素の比率のことである。
さらに、最高濃度位置における金属酸化物の含有率を30%以下とすることで、より確実に電極と窒化物半導体層との接触抵抗の低減を図ることができる。
なお、最高濃度位置における金属酸化物の含有率は、20%以下であることが好ましく、さらに好ましくは10%以下である。
ここで、電極と窒化物半導体層との接触抵抗を確実に低下させるためには、窒化物半導体層と電極との界面やこの界面近傍にN空孔が形成されることが好ましい。
従って、金属窒化物は、窒化物半導体層と電極との界面から界面近傍(例えば、界面から窒化物半導体層内部に5nm入った位置までの範囲)に拡散して形成されていることが好ましい。
さらに、本発明によれば、窒化物半導体層と、この窒化物半導体層上に形成された電極とを備える電極構造を形成する電極構造の形成方法であって、窒化物半導体層上にTiまたはVを構成元素として含む第一層を形成する工程と、前記第一層上にNb、HfまたはZrを構成元素として含む第二層を形成する工程と、少なくとも前記窒化物半導体層、前記第一層、および前記第二層を700℃以上、1300℃以下で熱処理する工程とを備えることを特徴とする電極構造の形成方法が提供できる。
ここで、窒化物半導体層は、基板であってもよい。
前述したように、特許文献1のNbを含む層は、最上層に含まれるAuのn型GaN層への拡散を防ぐバリア層としての機能を有する。そのため、熱処理により、Nb原子自身がn型GaN層(窒化物半導体層)中に入り込むことはないと考えられる。
なお、特許文献1において、Tiよりなる層のTi原子がn型GaN層(窒化物半導体層)中に入り込み、Ti原子とN原子とが結合する可能性もある。しかしながら、Tiよりなる層のTi原子は、n型GaN層と電極との界面の酸素原子とも結合するので、Ti原子とN原子とが効率よく結合せず、特許文献1の技術では、窒化物半導体層に充分な数のN空孔を形成することができない。従って、電極と窒化物半導体層との接触抵抗の低下を図ることは難しい。
これに対し、本発明は、第一層のTi等の原子を主として、窒化物半導体層と電極との界面に存在するO原子に結合させるとともに、意図的に第二層のNb等の原子を窒化物半導体層中に拡散させたものとなっている。このNb等の原子の拡散により、窒化物半導体層中に充分な数のN空孔が形成され、電極と窒化物半導体層との接触抵抗の低下を図ることができるのである。
これに対し、本発明では、Ti等を含む第一層およびNb等を含む第二層を設けている。窒化物半導体層の表面のO原子と第一層のTi等との結合が生じ、Ti等の金属酸化物が生成することとなるが、このTi等の金属酸化物は熱処理により界面から電極内部にわたって拡散する。Nb等の原子の窒化物半導体層側への拡散は、Ti等の金属酸化物により阻害されることはなく、Nb等の原子は、窒化物半導体層内部に入り込む。そのため、窒化物半導体層中でNb等の原子とN原子との結合による金属窒化物を生成することができ、窒化物半導体層中に充分な数のN空孔を形成することが可能となる。従って、電極と窒化物半導体層との間の接触抵抗を充分に低減することできる。
さらに、本発明によれば、半導体素子の製造方法であって、窒化物半導体基板上に活性層を含む多層膜を形成する工程と、前記多層膜および前記窒化物半導体基板表面を選択的に除去する工程と、前記窒化物半導体基板のエッチング面上に第一の電極を設け、電極構造を形成する工程と、前記多層膜上に第二の電極を形成する工程と、を含み、電極構造を形成する前記工程では、上述した方法により電極構造を形成することを特徴とする半導体素子の製造方法も提供できる。
図1は、本実施形態にかかる半導体レーザ(半導体素子)1の断面図である。
半導体レーザ1は、窒化物半導体層としてのn型GaN基板11と、このGaN基板11上に形成された多層膜12と、多層膜12上に形成されたp側電極13(第二の電極)と、GaN基板11上に形成されたn側電極14(第一の電極)とを備える。
GaN基板11は、断面略L字状になっており、平板状の基板の表面の一部を、ドライエッチングにより、除去したものとなっている。このGaN基板11のエッチング面111に、n側電極14が形成されている。
AlGaNクラッド層126には、共振器方向(レーザ光射出方向と略平行な方向)に沿って延びるリッジ部が形成されている。
このリッジ部の頂部には、GaNコンタクト層127が形成されている。このGaNコンタクト層127の表面に接触するように、p側電極13が形成される。
また、リッジ部の側面及びクラッド層126のリッジ部と隣接する表面には、SiO2膜である絶縁膜128が成膜されている。
電極14は、複数種類の金属が合金化した層である。詳しくは後段の実施例において説明するが、図12に例示するように、下方側(GaN基板11のエッチング面111側)から上方側に向かってAuの含有量が多くなっている。この電極14の最表面(図1における電極14の上面)には、Auが含まれている。図12は、電極およびGaN基板を800℃で熱処理したものの原子の濃度分布を示す図である。この図12において、横軸は電極構造の深さを示しており、図面右側がGaN基板側であり、図面左側が電極側である。
Tiの金属酸化物は、電極14とGaN基板11との界面から電極14の最表層との間に分布している。また、Tiの金属酸化物の濃度分布における最高濃度位置は、電極14のGaN基板11との界面近傍(図12の位置A)よりも、電極14内側に存在している。
なお、ここで界面近傍とは、電極14とGaN基板11との界面から、電極14の厚み
の1/10までの範囲をいう。
さらに、Tiの金属酸化物の含有率は30%以下となっている。ここで、最高濃度位置における含有率とは、前記最高濃度位置においてオージェ分光装置や、2次イオン質量分析装置で検出された構成元素の比率のことである。また、Tiの金属酸化物の最高濃度は、1×1022cm−3以下である。
そのため、電極14を形成する際に、金属原料にAlを混入せずに、電極14をAlを実質的に含有しないものとすることが好ましい。
ここで、実質的にAlを含有しないとは、意図的にAlを電極14に添加しないことをいい、不可避的にAlが入ってしまうものは含む概念である。
まず、図2(A)に示すように、GaN基板11上に、n型AlGaNクラッド層121、n型GaNガイド層122、InGaN量子井戸活性層123、p型AlGaN電子オーバーフロー防止層124、p型GaNガイド層125、p型AlGaNクラッド層126、p型GaNコンタクト層127を形成する。各層121〜127の形成方法は、特に限定されないが、例えば、MOCVD法(有機金属気相成長法)により形成することができる。
その後、p型GaNコンタクト層127およびp型AlGaNクラッド層126の一部をドライエッチングにより選択的に除去する。これにより、リッジ部が形成されることとなる(図2(B)参照)。ここで、ドライエッチングのエッチャントとしては、塩素を含むガスを使用する。
まず、図3(D)に示すように、GaN基板11のエッチング面111にTiを構成元素として含む第一層141を形成する。本実施形態では、第一層141にはTi以外の他の金属が意図的に添加されておらず、第一層141は、Tiにより構成される層である。
第一層141の厚みは、4nm以上、15nm以下であることが好ましい。
後述する熱処理工程で、GaN基板11のエッチング面111(GaN基板11と電極14との界面)に存在するO原子と、第一層141を構成するTi原子とが結合し、Tiの金属酸化物を形成し、GaN基板11のエッチング面111からO原子が拡散することとなるが、第一層141を4nm未満とした場合には、Ti原子の数がO原子の数に対して非常に少なくなってしまい、O原子をエッチング面111から充分に拡散させることができない場合がある。
また、後述する熱処理工程では、GaN基板11内部に、後述する第二層142のNb原子が侵入し、Nbの金属窒化物を形成することとなるが、第一層141の厚みを、15nmを超えるものとすると、Nbの金属窒化物が形成しにくくなる場合がある。
さらに、第二層142上にAu、或いは、Auを含む合金(例えば、AuとAgとの合金)により構成される第三層143を形成する。
これらの第一層141〜第三層143は、蒸着により形成することができる。
ここで、図12に例示されたプロファイルを参照しながら、熱処理の効果について詳細に説明する。
電極14が形成されたGaN基板11を加熱すると、はじめに、GaN基板11のエッチング面111からO原子が脱離し、O原子がGaN基板11上にある第一層141のTi原子と結合する。図5に示すように、Ti原子は、Ga原子よりもO原子との結合エネルギーが高いため、O原子が、Ti原子と結合するのである。
Ti原子とO原子との結合によるTiの金属酸化物は、電極14とGaN基板11の界面で生成されるが、熱処理に伴って、Tiの金属酸化物が界面から、電極14の上部に向かって拡散する。
ここで、図12のプロファイルをみると、Nb原子は、GaN基板11内部にまで入り込んでいることがわかる。従って、Nb原子の拡散がTiの金属酸化物により、阻害されることがほとんどないと考えられる。
GaN基板11からは、N原子が脱離し、N原子は、Nb原子と結合する。これにより、GaN基板11内部に金属窒化物が形成されることとなる。この金属窒化物は、GaN基板11表面からGaN基板11内部にわたって分布する。
なお、GaN基板11から脱離したN原子は、第二層142側にも拡散するので、電極14内部にも、Nbの金属窒化物が分布することとなる。
Nb原子とN原子との結合により、GaN基板11と電極14との界面およびGaN基板11内部の前記界面近傍にはN空孔が形成される。このN空孔により、電極14とGaN基板11との接触抵抗を低減することができる。
ここで、GaN基板11のN原子は、第二層142のNb原子とだけでなく、第一層141のTi原子とも結合すると考えられる。しかしながら、図5に示すように、Nb原子の方が、Ti原子よりもN原子との結合エネルギーが高いので、Nb原子とN原子との結合が優先的に行われることとなる。Nb原子は、GaN基板11表面に存在するO原子(GaN基板11と電極14との界面に存在するO原子)との結合には、ほとんど消費されていないので、多くのNb原子をN原子との結合に使用することができる。
これにより、GaN基板11内部に充分な数のN空孔を形成することができる。
なお、第一層141のTi原子と、O原子との解離エネルギーは、非常に高い値となるので、Tiの金属酸化物から、O原子が脱離して第二層142のNb原子と再結合する現象は起こらないと考えられる。
なお、熱処理温度を1300℃以下としたのは、1300℃を超えると、GaN基板11の融点を超えてしまうからである。
また、熱処理温度を700℃未満とした場合には、第二層142のNb原子の拡散が不充分となるため、GaN基板11内に充分な数のN空孔を形成することができない。
以上により、半導体レーザ1が完成する。
本実施形態では、n側電極14が設けられたGaN基板11を700℃以上、1300℃以下で熱処理しているため、第一層141に含まれるTiは、主として、GaN基板11および電極14界面(すなわち、GaN基板11のエッチング面111表面)のO原子と結合する。このTiとO原子との結合により生成される金属酸化物は、電極14上部に向かって拡散する。
そして、金属酸化物の濃度分布の最高濃度位置における金属酸化物の含有率が30%以下となり、最高濃度位置は電極14のGaN基板11との界面近傍よりも電極14内部側に存在することとなる。
このような金属酸化物の拡散により、GaN基板11の電極14との界面や界面近傍に、金属酸化物の濃度分布における最高濃度位置が存在せず、さらに、GaN基板11の電極14との界面や界面近傍に、高い濃度の金属酸化物が存在しなくなるため、GaN基板11と電極14との間の接触抵抗の低減を図ることができる。
なお、Nb原子の拡散は、Tiの金属酸化物により、阻害されることはほとんどないと考えられるので、本実施形態では、Nb原子を確実にGaN基板11内部に拡散させることができる。
これに対し、本実施形態では、電極14はAlを実質的に含有しないものとしており、さらに、発熱により劣化しにくい材料(Ti,Nb,Au)を使用して、電極14を構成しているため、半導体レーザ1を長期間、高出力で作動しても、電極14の劣化が生じにくく、長期信頼性の高い半導体レーザ1となる。
図6を参照して、第二実施形態の半導体レーザ2について説明する。
前記実施形態では、n側電極14と、p側電極13とは、GaN基板11の(0001)面上に形成されていたが、本実施形態では、n側電極14は、GaN基板11の(000−1)面(いわゆるN面)に形成されている。他の点は、前記実施形態と同じである。
半導体レーザ2を製造する際には、前記実施形態と同様、n側電極14、p側電極13を熱処理する必要がある。
ここで、n側電極14の熱処理温度よりもp側電極13の熱処理温度が低い場合は、p側電極13の熱処理よりも、n側電極14の熱処理を先に行うことが好ましい。p側電極13の熱処理よりも、n側電極14の熱処理を先に行う場合には、n側電極14の形成および熱処理を行った後に、GaN基板11をサポート基板上に貼り付けてp側電極13の形成を行えばよい。
例えば、GaN基板11の表面((0001)面)側にp側電極13の形成し、熱処理を行った後、GaN基板11の裏面((000−1)面)を研磨する。その後、GaN基板11の裏面にn側電極14を形成し、GaN基板11の裏面側のみを選択的に700℃以上、1300℃以下で熱処理する。この場合、レーザーアニールあるいはフラッシュランプアニールなどを用いて、GaN基板11の裏面側のみを選択的に700℃以上、1300℃以下で加熱することができる。
また、GaN基板11の(000−1)面は研磨面であるため、GaN基板11の(000−1)面には、O原子のみならず、有機不純物も存在すると考えられる。熱処理工程において、O原子のみならず、有機不純物も電極14を構成するTiと結合し、電極14内部に取り込まれることとなるので、電極14およびGaN基板11間の接触抵抗の増加を防止することができる。
例えば、前記各実施形態では、電極14の第一層141をTiにより構成される層としたが、これに限らず、Vにより構成される層としてもよい。この場合には、熱処理後の電極14内部には、Vの金属酸化物が存在することとなる。
V原子は、図5に示すように、O原子との結合エネルギーおよびN原子との結合エネルギーがTi原子と同程度である。従って、第一層141をVにより構成される層とした場合であっても、Ti原子と同様に、O原子と結合し、熱処理後の電極14内部に金属酸化物を形成することとなる。
また、第一層をTiおよびVを構成元素として含む層としてもよい。
なお、第一層はTiまたはVを構成元素として含んでいればよく、他の金属元素を含有していてもよい。
ただし、第一層をTiにより構成される層は、窒化物半導体基板との密着性に優れるため、第一層をTiにより構成される層とすることが好ましい。
なお、Nbは、Hf,Zrに比べ、熱的安定性に優れるため、第二層142をNbにより構成される層とすることが好ましい。
さらに、第二層142をNb、Hf、Zrのうち、2種類以上の金属を構成元素として含む層としてもよい。
なお、第二層はNb、HfまたはZrを構成元素として含んでいればよく、他の金属元素を含有していてもよい。
第一層の構成元素を、Ti、Vのなかから任意に選択し、さらに、第二層の構成元素をNb、Hf、Zrのなかから任意に選択することで、前記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
半導体レーザ3,4を製造する際には、GaN基板11の表面にn型AlGaNクラッド層121、n型GaNガイド層122、InGaN量子井戸活性層123、p型AlGaN電子オーバーフロー防止層124、p型GaNガイド層125、AlNブロック層129を積層した後、SiO2膜のマスクを用いてAlNブロック層129の中央をエッチング除去し、通電部を形成する。
その後、p型AlGaNクラッド層126、p型GaNコンタクト層127を成長させる。その後、前記各実施形態と同様の方法で、n側電極14、p側電極13を形成する。
このような半導体レーザ3,4では、AlNブロック層129が電流狭窄機能ならびに光閉じこめ機能を有するため、リッジ部を形成する必要がない。
例えば、前記各実施形態では、クラッド層126を、AlGaNにより構成される層としたが、これに限らず、クラッド層126を、AlGaN/GaNからなる超格子クラッドとしてもよい。これにより、効果的に半導体レーザの駆動電圧を低減することができる。
また、本発明の電極構造は、基板上に電極を直接、形成したものに限られない。例えば、サファイア基板上に、窒化物半導体層としてのGaN層を形成し、このGaN層上に電極を形成してもよい。
さらに、前記実施形態では、本発明の電極構造が適用される半導体素子として、半導体レーザ1,2を示したが、これに限らず、発光ダイオード等であってもよい。
また、半導体素子は、発光素子に限らず、受光素子であってもよい。
さらに、本発明の電極構造を、電解効果型トランジスタ(FET)などの電子デバイスにも適用してもよい。本発明の電極構造を電界効果型トランジスタ(FET)などへ適用する場合は、AlGaN(Al組成比0.2〜0.4程度)基板の表面に電極を形成してもよい。
(実施例)
具体的には、GaN基板上に第一実施形態と同様の多層膜を形成し、さらに、n側電極を形成した。ここで、n側電極の第一層をTiにより構成される層、第二層をNbにより構成される層、第三層をAuにより構成される層とし、第二層の厚みを50nm、第三層の厚みを100nmとした。また、第一層の膜厚は、5〜100nmの範囲で変化させ、6種類のn側電極を形成した。
その後、n側電極が形成されたGaN基板を異なる温度で熱処理し、p側電極を形成した。
各熱処理温度におけるn側電極およびp側電極間の電圧を測定した。なお、熱処理は、窒素雰囲気下で行った。
図9において、黒三角の点は第一層の膜厚が100nmのもの、白四角の点は第一層の膜厚が5nmのもの、黒四角の点は第一層の膜厚が50nmのもの、白三角の点は第一層の膜厚が30nmのもの、黒丸の点は、第一層の膜厚が10nmのもの、白丸の点は、第一層の膜厚が15nmのものを示す。
図9を見ると、熱処理温度が300℃に達するまでは、電圧が急激に上昇していることがわかる。また、熱処理温度300℃から650℃にかけては、徐々に電圧が上昇していることがわかる。さらに、熱処理温度が700℃以上になると電圧が低下することがわかる。
上述した特許文献1の実施例では、電極構造の熱処理を600℃で行っている。図9を参照すると、700℃以上で熱処理を行った本発明の電極構造の方が、従来の特許文献1で開示された電極構造よりも、抵抗値が低くなることがわかった。
なお、実用上、充分に低い接触抵抗を得るためには、図9に示す電圧値が0.1V以下であることが好ましい。従って、熱処理温度を750℃以上とすることがより好ましい。
まず、GaN基板上に第一層(Tiから構成される層、膜厚5nm)、第二層(Nbから構成される層、膜厚50nm)、第三層(Auから構成される層、膜厚100nm)を設け、電極構造を形成した。そして、熱処理をおこなわなかった電極構造、400℃での熱処理を施した電極構造、800℃での熱処理を施した電極構造の3つの電極構造におけるオージェ分光スペクトルを評価し、電極構造を構成する原子の濃度分布を確認した。結果を図10〜図12に示す。
なお、図10〜図12において、横軸は、電極構造の深さを示し、図面の右側がGaN基板側、図面の左側が電極側となっている。
熱処理を行っていない電極構造では、GaN基板上に、Tiから構成される第一層、Nbから構成される第二層、Auから構成される第三層が積層されていることが確認できる。また、GaN基板と電極との界面にO原子が高濃度で存在していることがわかる。
図9において、300℃付近で急激に電圧が増加したのは、GaN基板表面のO原子が第一層のTi原子と結合し、電気伝導性の低い金属酸化物がGaN基板の電極との界面近傍に、高濃度で形成されたためであると考えられる。
図12では、Gaと結合しているNと、Nbと結合しているNとを分離して表示しており、それぞれN(Ga)、N(Nb)と表示している。N(Ga)のプロファイルは、Gaのプロファイルに沿っており、N(Nb)のプロファイルは、界面側においてNbのプロファイルとほぼ一致している。
図13の右側の模式図において、GaN基板11内部の斜線部分がNbの金属窒化物を示している。
また、Tiの金属酸化物の最高濃度は、1×1022cm−3以下であった。
以上のように、800℃の熱処理により、Nb原子がGaN基板内部に侵入し、GaN基板内部にN空孔が形成され、かつ、GaN基板と電極との界面に存在していた金属酸化物が拡散されるため、図9に示すように、電圧が大幅に低くなったと考えられる。
なお、熱処理後のTiの金属酸化物の最高濃度位置における含有率が30%以下の時に、熱処理による抵抗低減効果が認められ、20%以下ではさらに電圧の低下が顕著となり(n側電極およびp側電極間の電圧0.2V以下)、さらに図12のように10%以下となると、n側電極およびp側電極間の電圧が0.1V以下となり、実用上十分な低電圧動作が再現性よく実現できた。
具体的には、第一実施形態と同様の多層膜が形成されたGaN基板上に、第一層を設けず、Nbから構成される第二層(50nm)、Auから構成される第三層(100nm)を設けた。そして、多層膜、GaN基板、第二層、第三層を窒素雰囲気下で、800℃で熱処理し、その後、p側電極を形成し、半導体レーザを得た。
この半導体レーザのn側電極およびp側電極間の電圧を測定した。この場合には、800℃での熱処理を施したにもかかわらず、電圧は非常に高くなってしまった。
この半導体レーザのn側電極およびGaN基板のオージェ分光スペクトルを評価したところ、電極とGaN基板との界面にNbの金属酸化物が存在していることが確認された。また、GaN基板内部には、Nbはほとんど拡散しておらず、ここでは、Nbの金属窒化物を確認することはできなかった。
これに対し、図12に示したように、GaN基板上にTiにより構成される第一層、Nbにより構成される第二層、Auにより構成される第三層を形成した場合には、Tiの金属酸化物により、Nb原子のGaN基板側への拡散が阻害されることがなく、GaN基板内部に、Nbの金属窒化物が形成されると考えられる。そのため、GaN基板内部にN空孔を形成することができ、電極とGaN基板との接触抵抗の低減を図ることができると考えられる。
Claims (22)
- 窒化物半導体層と、
この窒化物半導体層上に設けられた電極とを備え、
前記窒化物半導体層は、Nb、HfまたはZrを構成元素として含む金属窒化物を含有し、
TiまたはVを構成元素として含む金属酸化物が前記電極の一部に形成されていることを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記金属酸化物の濃度分布の最高濃度位置が、前記電極の前記窒化物半導体層との界面近傍よりも前記電極内部側に存在することを特徴とする電極構造。 - 請求項2に記載の電極構造において、
前記金属酸化物の濃度分布の最高濃度位置における前記金属酸化物の濃度は、前記最高濃度位置における全原子の30%以下であることを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記金属窒化物は、前記電極から拡散した金属元素の窒化物であることを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記金属窒化物が、前記電極内部にも分布していることを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記金属窒化物は、前記窒化物半導体層表面から窒化物半導体層内部にわたって形成されていることを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記金属酸化物は、前記電極の構成元素であるTiまたはVが、前記窒化物半導体層と前記電極との界面の酸素原子と結合し、前記界面から電極内部に拡散したものであることを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記窒化物半導体層は、Nbの金属窒化物を含有することを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記電極は、Tiの金属酸化物を含有することを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記電極の表面には、Auが含まれていることを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記窒化物半導体層はドライエッチングされた面を有し、
前記電極は、前記窒化物半導体層のドライエッチングされた面上に設けられていることを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記窒化物半導体層は、GaN基板であることを特徴とする電極構造。 - 請求項12に記載の電極構造において、
前記電極は、前記GaN基板の(0001)面上に設けられていることを特徴とする電極構造。 - 請求項12に記載の電極構造において、
前記電極は、前記GaN基板の(000−1)面上に設けられていることを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記電極は、Alを実質的に含有しないことを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記窒化物半導体層は、Nbの金属窒化物を含有し、
前記電極は、Tiの金属酸化物を含有することを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記電極の表面には、Auが含まれており、
前記電極は、Alを実質的に含有しないことを特徴とする電極構造。 - 窒化物半導体層と、
この窒化物半導体層上に設けられた電極とを備え、
前記窒化物半導体層は、Nb、HfまたはZrを構成元素として含む金属窒化物を含有し、
前記窒化物半導体層と前記電極との界面から、前記電極内部にわたって、TiまたはVを構成元素として含む金属酸化物が分布しており、
前記金属酸化物の濃度分布における最高濃度位置は、前記電極の前記窒化物半導体層との界面近傍よりも前記電極内部側に存在することを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造を備えることを特徴とする半導体素子。
- 窒化物半導体層と、この窒化物半導体層上に形成された電極とを備える電極構造を形成する電極構造の形成方法であって、
前記窒化物半導体層上にTiまたはVを構成元素として含む第一層を形成する工程と、
前記第一層上にNb、HfまたはZrを構成元素として含む第二層を形成する工程と、
少なくとも前記窒化物半導体層、前記第一層、および前記第二層を700℃以上、1300℃以下で熱処理する工程とを備えることを特徴とする電極構造の形成方法。 - 請求項20に記載の電極構造の形成方法において、
熱処理する前記工程では、前記第一層のTiまたはVと、前記窒化物半導体層および電極の界面の酸素原子とを結合させて金属酸化物を形成し、この金属酸化物を前記電極内部に拡散させるとともに、前記第二層の構成元素であるNb、HfまたはZrを前記窒化物半導体層内部に拡散させて金属窒化物を形成することを特徴とする電極構造の形成方法。 - 半導体素子の製造方法において、
窒化物半導体基板上に活性層を含む多層膜を形成する工程と、
前記多層膜および前記窒化物半導体基板表面を選択的に除去する工程と、
前記窒化物半導体基板のエッチング面上に第一の電極を設け、電極構造を形成する工程と、
前記多層膜上に第二の電極を形成する工程と、
を含み、
電極構造を形成する前記工程では、請求項20または21に記載の方法により電極構造を形成することを特徴とする半導体素子の製造方法。
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