JP6257459B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図1に表したように、本実施形態に係る半導体装置110は、n形半導体層11と、p形半導体層12と、第1電極40と、中間層30と、を含む。
後述するように、第2部分42及び絶縁層60は、省略しても良い。
図2(a)〜図2(d)は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図2(a)に示すように、p形半導体層12(例えばp形ダイヤモンド基板)の上に、中間半導体層13となるアンドープ真性半導体ダイヤモンド層13fを形成し、その上に、n形半導体層11となるn形ダイヤモンド層11fを形成する。これらの層の形成には、例えば、マイクロ波プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法が用いられる。
図3は、ダイヤモンドと金属とにおけるバンド状態を例示している。
図3に示すように、n形ダイヤモンド(例えばn形半導体層11)の表面において、フェルミレベルが強固にピニングしている。電極(金属)直下のn形ダイヤモンドにおいて、金属膜を堆積した直後ではショットキー接合が形成されるが、アニールにより、TiCなどを形成することで、n形ダイヤモンドと金属との界面のピニングが緩和される。これにより、接触抵抗を小さくすることが可能である。
本実施形態においては、中間層30の第1領域31と第2領域32において、同じ材料が用いられる。
図4に示すように、本実施形態に係る半導体装置111においても、n形半導体層11と第1電極40との間に中間層30が設けられている。中間層30は、第1領域31と第2領域32とを含む。第1電極40の第1部分41と、n形半導体層12と、の間に位置する部分が、第1領域31となる。絶縁層60とn形半導体層11との間に位置する部分が、第2領域32となる。第1領域31と第2領域32とには、同じ材料(TiCなど)が用いられる。これ以外は、第1の実施形態に関して説明したのと同様とすることができるので、説明を省略する。
図5(a)〜図5(e)は、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図5(a)に示すように、p形半導体層12の上に、アンドープ真性半導体ダイヤモンド層13fを形成し、その上に、n形ダイヤモンド層11fを形成する。
本実施形態においては、絶縁層60が省略されている。
図6は、第3の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図6に示すように、本実施形態に係る半導体装置112においても、n形半導体層11と第1電極40との間に中間層30が設けられている。中間層30は、第1領域31と第2領域32とを含む。第1電極40には、第1部分41が設けられる。第1電極40の第1部分41と、n形半導体層12と、の間に位置する部分が、第1領域31となる。X−Y平面に投影したときに、第1部分41と重ならない領域が第2領域32となる。
本実施形態は、半導体装置の製造方法に係る。
図7は、第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図7に示すように、ダイヤモンドを含むp形半導体層12の上に、ダイヤモンドを含むn形半導体層11を形成する(ステップS110)。n形半導体層11の形成の前に、中間半導体層13を形成しても良い。
本実施形態は、半導体装置の製造方法に係る。
図8は、第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図8に示したように、ダイヤモンドを含むp形半導体層12の上に、ダイヤモンドを含むn形半導体層11を形成する(ステップS210)。n形半導体層11の形成の前に、中間半導体層13を形成しても良い。
本実施形態は、半導体装置の製造方法に係る。
図9は、第6の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図9に示したように、ダイヤモンドを含むp形半導体層12の上に、ダイヤモンドを含むn形半導体層11を形成する(ステップS310)。n形半導体層11の形成の前に、中間半導体層13を形成しても良い。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
Claims (14)
- ダイヤモンドを含むp形半導体層と、
第1電極と、
前記第1電極と前記p形半導体層との間に設けられダイヤモンドを含むn形半導体層と、
炭化物、グラファイト、グラフェン及びアモルファスカーボンの少なくともいずれかを含む中間層であって、前記炭化物は、Ti、Si、Al、W、Ni、Cr、Ca、Li、Ru、Mo、Zr、Sr、Co、Rb、K、Cu及びNaの少なくともいずれかを含み、前記中間層は、
前記第1電極のコンタクト部分と前記n形半導体層との間に設けられた第1領域と、
前記p形半導体層から前記n形半導体層に向かう方向に対して垂直な平面に投影したときに前記第1領域の周りに設けられ前記コンタクト部分と重ならず前記第1領域と連続した第2領域と、
を含む、中間層と、
を備えた半導体装置。 - 絶縁層をさらに備え、
前記第1電極は、前記平面に投影したときに前記コンタクト部分の周りに設けられ前記コンタクト部分と連続した周辺部分をさらに含み、
前記絶縁層の少なくとも一部は、前記周辺部分と前記第2領域との間に配置される請求項1記載の半導体装置。 - 前記n形半導体層は、前記平面と交差する側面を有し、
前記第1電極は、前記側面に対向する部分を含み、
前記絶縁層は、前記側面と前記対向する部分との間に延在する請求項2記載の半導体装置。 - 前記絶縁層は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、及び、チタン酸化物の少なくともいずれかを含む請求項2または3に記載の半導体装置。
- 前記絶縁層が、シリコン酸化物を含み、
前記第1領域は、TiCを含み、
前記第2領域は、SiCを含む請求項2または3に記載の半導体装置。 - 前記第1領域は、前記n形半導体層に含まれる炭素と、前記コンタクト部分に含まれる元素と、を含む化合物を含む請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記中間層の厚さは、1ナノメートル以上10ナノメートル以下である請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1領域及び前記第2領域は、前記n形半導体層と接する請求項1〜7のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記p形半導体層と電気的に接続された第2電極をさらに備えた請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1電極と前記第2電極との間に前記n形半導体層が配置され、
前記n形半導体層と前記第2電極との間に前記p形半導体層が配置される請求項9記載の半導体装置。 - 前記p形半導体層と前記n形半導体層との間に設けられダイヤモンドを含む中間半導体層をさらに備え、
前記中間半導体層における不純物濃度は、前記p形半導体層における不純物濃度よりも低い請求項1〜10のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記p形半導体層と前記n形半導体層との間に設けられダイヤモンドを含み真性半導体の中間半導体層をさらに備えた請求項1〜11のいずれか1つに記載の半導体装置。
- ダイヤモンドを含むp形半導体層の上にダイヤモンドを含むn形半導体層を形成し、
前記n形半導体層の一部の上に、絶縁層を形成し、
熱処理を行い、前記n形半導体層に含まれる炭素と、前記絶縁層に含まれる元素と、を含む第1炭化物層を形成し、
前記絶縁層に覆われていない前記n形半導体層の上に、Ti、Si、Al、W、Ni、Cr、Ca、Li、Ru、Mo、Zr、Sr、Co、Rb、K、Cu及びNaの少なくともいずれかを含む膜を形成し、
前記膜を処理して、前記絶縁層に覆われていない前記n形半導体層と、前記膜と、の間に、前記少なくともいずれかを含む第2炭化物層を形成する半導体装置の製造方法。 - 前記処理は、前記膜を加熱することを含む請求項13記載の半導体装置の製造方法。
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