JP6976858B2 - 積層体 - Google Patents
積層体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6976858B2 JP6976858B2 JP2017558338A JP2017558338A JP6976858B2 JP 6976858 B2 JP6976858 B2 JP 6976858B2 JP 2017558338 A JP2017558338 A JP 2017558338A JP 2017558338 A JP2017558338 A JP 2017558338A JP 6976858 B2 JP6976858 B2 JP 6976858B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- substrate
- oxide semiconductor
- metal oxide
- electrode layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 142
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 136
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 76
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 76
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 61
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 42
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 26
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 375
- 239000010408 film Substances 0.000 description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 description 28
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 21
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- HBEQXAKJSGXAIQ-UHFFFAOYSA-N oxopalladium Chemical compound [Pd]=O HBEQXAKJSGXAIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910003445 palladium oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 9
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 7
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 4
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 4
- MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N oxoplatinum Chemical compound [Pt]=O MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910003446 platinum oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 4
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005685 electric field effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006124 Pilkington process Methods 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007541 Zn O Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 239000005407 aluminoborosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000005354 aluminosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001417 caesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001420 photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000786 siladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000000391 spectroscopic ellipsometry Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052713 technetium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/24—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only semiconductor materials not provided for in groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/872—Schottky diodes
-
- 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
- H01L21/18—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 the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
-
- 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
- H01L21/18—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 the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/04—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/47—Schottky barrier electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/51—Insulating materials associated therewith
- H01L29/517—Insulating materials associated therewith the insulating material comprising a metallic compound, e.g. metal oxide, metal silicate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/51—Insulating materials associated therewith
- H01L29/518—Insulating materials associated therewith the insulating material containing nitrogen, e.g. nitride, oxynitride, nitrogen-doped material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
- H01L29/78693—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate the semiconducting oxide being amorphous
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/24—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only semiconductor materials not provided for in groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22
- H01L29/247—Amorphous materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/26—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, elements provided for in two or more of the groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22, H01L29/24, e.g. alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
β−Ga2O3はさらにバンドギャップが広く(4.8eV〜4.9eV)、高い耐電圧性が期待されるが、やはり良質な基板の製造に課題があり、量産性とコストに課題がある。
1.基板と、接触抵抗低減層及び還元抑制層から選択される1以上の層と、ショットキー電極層と、金属酸化物半導体層とをこの順に有する積層体。
2.前記基板と、前記接触抵抗低減層と、前記還元抑制層とをこの順に有する1に記載の積層体。
3.前記還元抑制層が、Pd、Mo、Pt、Ir、Ru、Au、Ni、W、Cr、Re、Te、Tc、Mn、Os、Fe、Rh及びCoから選択される1種類以上の元素を含む1又は2に記載の積層体。
4.前記接触抵抗低減層が、Ti、Mo、Ag、In、Al、W、Co及びNiから選択される1以上の金属又はそのシリサイドを含む1〜3のいずれかに記載の積層体。
5.前記ショットキー電極層が、仕事関数が4.4eV以上である1種類以上の元素の酸化物を含む1〜4のいずれかに記載の積層体。
6.前記ショットキー電極層が、Pd、Mo、Pt、Ir、Ru、Ni、W、Cr、Re、Te、Tc、Mn、Os、Fe、Rh及びCoから選択される1以上の金属の酸化物を含む1〜5のいずれかに記載の積層体。
7.前記基板が、導電性基板である1〜6のいずれかに記載の積層体。
8.前記基板が、導電性のシリコン基板である1〜6のいずれかに記載の積層体。
9.前記金属酸化物半導体層が、In、Sn、Ga、及びZnから選択される1種類以上の元素を含む1〜8のいずれかに記載の積層体。
10.前記金属酸化物半導体層の水素原子濃度が1017〜1022個/cm3である1〜9のいずれかに記載の積層体。
11.前記金属酸化物半導体層上にオーミック電極層を有する1〜10のいずれかに記載の積層体。
12.前記金属酸化物半導体層の外縁が、前記ショットキー電極層の外縁と同一であるか又は前記ショットキー電極層の外縁の内側に位置し、前記ショットキー電極層が前記金属酸化物半導体層の下面の全面に接する1〜11のいずれかに記載の積層体。
13.前記オーミック電極層の外縁が、前記金属酸化物半導体層の外縁と同一であるか又は前記金属酸化物半導体層の外縁の内側に位置する11又は12に記載の積層体。
14.1〜13のいずれかに記載の積層体を用いた半導体素子。
15.14に記載の半導体素子を用いたショットキーバリアダイオード。
16.14に記載の半導体素子を用いたジャンクショントランジスタ。
17.14に記載の半導体素子、15に記載のショットキーバリアダイオード、又は16に記載のジャンクショントランジスタを用いた電子回路。
18.17に記載の電子回路を用いた電気機器、電子機器、車両、又は動力機関。
本発明の積層体の一態様は、基板と、接触抵抗低減層及び還元抑制層から選択される1以上の層と、ショットキー電極層と、金属酸化物半導体層とをこの順に有する。
本発明の積層体の一態様では、ショットキーバリアダイオードを、基板、基材を選ばず形成できる。
基板と、接触抵抗低減層及び還元抑制層から選択される1以上の層との間に介在する層があってもよい。
接触抵抗低減層及び還元抑制層から選択される1以上の層と、ショットキー電極層とは、接することが好ましく、ショットキー電極層と、金属酸化物半導体層とは、接することが好ましい。
また、本発明の積層体は、金属酸化物半導体層の上、即ちショットキー電極層側の反対側にオーミック電極層を積層してもよい。
(1)基板//接触抵抗低減層/ショットキー電極層/金属酸化物半導体層
(2)基板//還元抑制層/ショットキー電極層/金属酸化物半導体層
(3)基板//接触抵抗低減層/還元抑制層/ショットキー電極層/金属酸化物半導体層
(「/」は各層が隣接して積層されていることを示す。)
(「//」は各層が隣接せず積層されていることを示す。)
(4)基板//接触抵抗低減層/ショットキー電極層/金属酸化物半導体層/オーミック電極層
(5)基板//還元抑制層/ショットキー電極層/金属酸化物半導体層/オーミック電極層
(6)基板//接触抵抗低減層/還元抑制層/ショットキー電極層/金属酸化物半導体層/オーミック電極層
尚、本出願の各図面において、同一の符号は、同じ構成を意味するものとする。
各構成については後述する。
(11)導電性基板/接触抵抗低減層/ショットキー電極層/金属酸化物半導体層
(12)導電性基板/還元抑制層/ショットキー電極層/金属酸化物半導体層
(13)導電性基板/接触抵抗低減層/還元抑制層/ショットキー電極層/金属酸化物半導体層
(「/」は各層が隣接して積層されていることを示す。)
(14)導電性基板/接触抵抗低減層/ショットキー電極層/金属酸化物半導体層/オーミック電極層
(15)導電性基板/還元抑制層/ショットキー電極層/金属酸化物半導体層/オーミック電極層
(16)導電性基板/接触抵抗低減層/還元抑制層/ショットキー電極層/金属酸化物半導体層/オーミック電極層
また、上記の図5、図6の構成は、式(16)の積層構成以外の積層構成にも適用できる。また、図5と図6に示す構成を同時に設けることもできる。
基板としては、特に限定されず公知の物を使用でき、導電性基板、半導体基板、絶縁性基板等が挙げられる。
シリコン基板は低抵抗のものが好ましい。シリコン基板の体積抵抗率ρは、好ましくは100mΩcm以下であり、より好ましくは10mΩcm以下であり、さらに好ましくは5mΩcm以下である。
導電性基板として金属基板を用いる場合、この金属基板が接触抵抗低減層を兼ねることができる。
半導体基板としては、キャリア濃度を1×1018cm−3以下に調整したSi基板、GaN基板、SiC基板、GaP基板、GaAs基板、ZnO基板、Ga2O3基板、GaSb基板、InP基板、InAs基板、InSb基板、ZnS基板、ZnTe基板、ダイヤモンド基板等が挙げられる
半導体基板は単結晶でも、多結晶でもよい。また、非晶質基板又は非晶質を部分的に含む基板でもよい。導電体基板、半導体基板、絶縁性基板の上に、CVD(化学気相成長)等の手法を用いて半導体膜を形成した基板を使用してもよい。
絶縁性基板として、例えば、石英ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス等の、フュージョン法やフロート法で作製される無アルカリガラス基板、セラミック基板、及び本作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板等が挙げられる。
誘電性基板としては、ニオブ酸リチウム基板、タンタル酸リチウム基板、酸化亜鉛基板、水晶基板、サファイア基板等が挙げられる。
また、基板に下地膜として絶縁膜を形成してもよい。下地膜として、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、又は窒化酸化珪素膜等の単層又は積層を形成できる。
基板の表面粗さは、例えば、実施例に記載の方法により求めることができる。
絶縁層としては、一般にAl、Si、Sc、Ti、V、Cr、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt及びAuからなる群から選択される1以上の金属を含む酸化物絶縁膜、窒化膜等が挙げられる。
誘電体層としては、ニオブ酸リチウム層、タンタル酸リチウム層、酸化亜鉛層、水晶基板層、サファイア層、BaTiO3層、Pb(Zr,Ti)O3(PZT)層、(Pb,La)(Zr,Ti)O3(PLZT)層、Pb(Zr,Ti,Nb)O3(PZTN)層、Pb(Ni,Nb)O3−PbTiO3(PNN−PT)層、Pb(Ni,Nb)O3−PbZnO3(PNN−PZ)層、Pb(Mg,Nb)O3−PbTiO3(PMN−PT)層、SrBi2Ta2O9(SBT)層、(K,Na)TaO3層、(K,Na)NbO3層、BiFeO3層、Bi(Nd,La)TiOx層(x=2.5〜3.0)、HfSiO(N)層、HfO2−Al2O3層、La2O3層、La2O3−Al2O3層等が挙げられる。
保護膜層の膜としては、無機物、有機物問わず絶縁性に優れ、水等の透過性が低い膜が挙げられる。保護膜層としては、例えば、SiO2層、SiNx層(x=1.20〜1.33)、SiON層、Al2O3層等が挙げられる。
遮光層としては、例えば金属、金属−有機物等を含むブラックマトリックス層、カラーフィルタ層が挙げられる。
電子/ホール注入層としては、酸化物半導体層、有機半導体層等が挙げられる。
電子/ホール輸送層としては、酸化物半導体層、有機半導体層等が挙げられる。
電子/ホールブロッキング層としては、酸化物半導体層等が挙げられる。
接触抵抗低減層は、下地となる基板とショットキー電極金属の相互作用を防止する役割を担う。また、ショットキー電極の下地基板への密着性を改善し、ショットキー電極の表面平滑性を向上させる役割を担う。即ち、基板とショットキー電極を直接積層した場合の接触抵抗を低減するための層である。
接触抵抗低減層は断面TEM観察や二次イオン質量分析により確認することができる。オーミック電極、金属酸化物半導体層、還元抑制層、ショットキー電極層、基板も同様である。
還元抑制層は、ショットキー電極層の還元を防止する層である。還元抑制層を設ければ、ショットキー電極層の還元が抑制され、ショットキー界面が問題なく形成される。
ショットキー電極層の含有金属の仕事関数は好ましくは3.7eV以上であり、より好ましくは4.4eV以上であり、さらに好ましくは4.7eV以上である。仕事関数の上限は特に指定されないが、通常6.5eVである。該当範囲の含有金属を用いた金属酸化物をショットキー電極層に用いることで、ショットキーと金属酸化物半導体界面のエネルギー障壁が形成され、素子の特性としてリーク電流を低く保つことができる。
仕事関数は、光電子分光法による。
金属酸化物半導体層の組成は、金属酸化物半導体であれば特に限定されない。In、Ga、Zn及びSnから選択される1種以上の元素を含む酸化物であると好ましく、例えば、In、Ga及びZnの酸化物半導体(IGZO)が挙げられる。
また、結晶性についても制限はなく、非晶質酸化物半導体からなる層、多結晶酸化物半導体からなる層、単結晶酸化物半導体からなる層、それらの混在した層のいずれも用いることができる。
オーミック電極層の材料は、金属酸化物半導体層と良好なオーミック接続ができれば特に限定されないが、Mo、Ti、Au、Ag、及びAlからなる群から選択される1種類以上の元素やそれらの合金が挙げられる。
本発明の積層体は、パワー半導体素子、(整流)ダイオード素子、ショットキーバリアダイオード素子、静電気放電(ESD)保護ダイオード、過渡電圧保護(TVS)保護ダイオード、発光ダイオード、金属半導体電界効果トランジスタ(MESFET)、接合型電界効果トランジスタ(JFET)、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)、ショットキーソース/ドレインMOSFET、アバランシェ増倍型光電変換素子、固体撮像素子、太陽電池素子、光センサ素子、表示素子、抵抗変化メモリ等の半導体素子に用いることができる。特に、電力ロスなく電流を取り出せるため、パワー用途にも適している。半導体素子はショットキーバリアダイオード、ジャンクショントランジスタに用いることができる。この素子、ショットキーバリアダイオード、ジャンクショントランジスタを用いた電子回路は、電気機器、電子機器、車両、動力機関等に用いることができる。
[ショットキーバリアダイオードの作製]
ショットキーバリアダイオード素子を以下のとおりに作製した。
抵抗率1mΩ・cmのn型Si基板(直径4インチ)をスパッタリング装置(アネルバ製:E−200S)に装着し、接触抵抗低減層としてTiを15nm成膜した。成膜条件は、DC50W、Ar雰囲気とした。次にショットキー電極層として酸化パラジウムを10nm成膜した(キャリア濃度:1×1020cm−3)。成膜条件は、DC50W、ArとO2の混合ガス雰囲気とした。次に、この基板をエリアマクスとともにスパッタリング装置(ULVAC製:CS−200)にセットし、金属酸化物半導体層として、表1に示す組成を有するIGZOを200nm成膜した(フリーキャリア濃度:5×1016cm−3)。成膜条件は、DC300W、表1に示すガス流量比で行った。この基板を取り出し、電気炉によって空気中300℃の条件で1時間アニールした。この基板を再度エリアマクスとともにスパッタリング装置にセットした後、オーミック電極層としてMoを150nm成膜した。成膜条件は、DC100W、Ar雰囲気とした。
金属酸化物半導体層のフリーキャリア濃度及びショットキー電極層のキャリア濃度は以下のように測定した。
ガラス基板に対し、金属酸化物半導体層成膜工程(又はショットキー電極層成膜工程)を通して行った。そして、基板をそれぞれ1cm角にカットし、4隅にIn電極をつけホール効果測定用の素子とした。フリーキャリア濃度(キャリア濃度)の測定は、室温にてホール効果測定装置(ACCENT製:HL−5500PC)を用いてホール効果測定を行い、得られたフリーキャリア量(キャリア量)を金属半導体層の体積(又はショットキー電極の体積)で規格化しフリーキャリア濃度(キャリア濃度)とした。
金属酸化物半導体層のバンドギャップは以下のように評価した。
基板に、上記のショットキーバリアダイオード作製工程のうち金属酸化物半導体層を形成する工程までを行い、得られた積層体を1cm角にカットした。室温にて、分光エリプソメトリー測定装置(ジェー・エー・ウーラム・ジャパン株式会社製:M−2000D)を用いて偏光の入射角度を基板に垂直方向から50°、60°、70°と変化させ、それぞれについて測定波長を192.3nm〜1689nm、測定幅3.4nmとして測定を行った。得られたスペクトルψとΔに対し、各層毎に吸収モデルとしてDrude model、Tauc−Lorentz mode、Gaussian functione modelを置き、二乗誤差MSE=10以下になるまで最適化を行うことで、各光のエネルギーに対して吸収係数αを算出した。金属酸化物半導体層の吸収係数αのスペクトルを、光のエネルギー範囲2eV〜5eVに対してα2をプロットし、直線を延長させたエネルギー軸との交点をバンドギャップとして算出した。結果を表1に示す。
金属酸化物半導体層の水素原子濃度は以下のようにして評価した。
四重極型二次イオン質量分析装置(アルバックファイ社製:D−SIMS)によって、Csイオン源1kV、一次イオン電流100nA、チャンバー真空度5×10−10torrの測定条件下で測定した。金属酸化物半導体層の水素原子濃度は、四重極型二次イオン質量分析装置によって得られた各深さのHの二次イオン強度を金属半導体薄膜の膜厚で積分した強度に対し、水素濃度と膜厚が既知のIn−Ga−Zn−O薄膜を用いて強度を規格化して水素濃度の定量化を行い、得られた値を水素原子濃度とした。結果を表1に示す。
得られた素子(Si/Ti/酸化パラジウム/IGZO/Mo)について、Agilent社製B1500を用いてオン抵抗(Ron)及びリーク電流(Ir)を評価した。オーミック電極側にプローブを接地してグラウンドに接続し、基板側の電圧を変化させて測定を行った。オン抵抗は素子に1V印加した際の±0.2V間の微分抵抗(Ron=ΔV/ΔI)であり、リーク電流は、印加電圧が−5Vの時の電流密度とした。結果を表1に示す。
尚、得られた素子は、図6に示す構造において還元抑制層30を除いた構造である。
実施例1で得られた素子は、オン抵抗Ronが1mΩcm2未満であり低い値を示し、リーク電流Irは9×10−4A/cm2であった。
接触抵抗低減層の成膜に続き、還元抑制層としてPdを20nm成膜した他は実施例1と同様にして素子を作製した。成膜条件は、DC50W、Ar雰囲気とした。積層電極の電子顕微鏡(JEOL社製:JEM−2800)によって得られた断面TEM像を図8に示す。
得られた素子(Si/Ti/Pd/酸化パラジウム/IGZO/Mo)について、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
尚、得られた素子は図6に示す構造である。
接触抵抗低減層の成膜に続き、還元抑制層としてRuを20nm成膜し、次にショットキー電極として酸化ルテニウムを10nm成膜した他は実施例1と同様にして素子を作製した。Ruの成膜条件は、DC50W、Ar雰囲気とし、酸化ルテニウムの成膜条件は、DC50W、ArとO2の混合ガス雰囲気とした(キャリア濃度:1×1020cm−3)。
得られた素子(Si/Ti/Ru/酸化ルテニウム/IGZO/Mo)について、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
尚、得られた素子は図6に示す構造である。
接触抵抗低減層の成膜に続き、還元抑制層としてPtを20nm成膜し、次にショットキー電極として酸化白金を10nm成膜した他は実施例1と同様にして素子を作製した。Ptの成膜条件は、DC50W、Ar雰囲気とし、酸化白金の成膜条件は、DC50W、ArとO2の混合ガス雰囲気とした(キャリア濃度:1×1020cm−3)。
得られた素子(Si/Ti/Pt/酸化白金/IGZO/Mo)について、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
尚、得られた素子は図6に示す構造である。
接触抵抗低減層の成膜に続き、還元抑制層としてIrを20nm成膜し、次にショットキー電極として酸化イリジウムを10nm成膜した他は実施例1と同様にして素子を作製した。Irの成膜条件は、DC50W、Ar雰囲気とし、酸化イリジウムの成膜条件は、DC50W、ArとO2の混合ガス雰囲気とした(キャリア濃度:1×1020cm−3)。
得られた素子(Si/Ti/Ir/酸化イリジウム/IGZO/Mo)について、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
尚、得られた素子は図6に示す構造である。
実施例2〜5で得られた素子は、オン抵抗Ronが1mΩcm2未満であり、かつリーク電流Irが3×10−8A/cm2以下であり、良好なダイオード特性を示した。
接触抵抗低減層を成膜しなかった他は実施例1と同様にして素子を作製した。得られた素子(Si/酸化パラジウム/IGZO/Mo)について、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。比較例1で得られた素子は、オン抵抗Ronが200mΩcm2以上と高い値を示し、かつリーク電流Irが2×10−3A/cm2であった。
実施例2に対して還元抑制層とショットキー電極層を表2に記載のとおりの組み合わせに変更した他は実施例2と同様にして素子を作製した。得られた素子について実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
実施例6〜9で得られた素子は、オン抵抗Ronが10mΩcm2未満であり、かつリーク電流Irが5×10−8A/cm2以下であり、良好なダイオード特性を示した。
実施例2に対してショットキー電極層の膜厚を表3に記載のとおりに変更した他は実施例2と同様にして素子を作製した。得られた素子について実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
実施例10、11で得られた素子は、オン抵抗Ronが1mΩcm2未満であり、かつリーク電流Irが1×10−7A/cm2以下であり、良好なダイオード特性を示した。実施例12で得られた素子は、オン抵抗Ronが10mΩcm2未満であり、かつリーク電流Irが3×10−5A/cm2以下であった。
実施例2に対してショットキー電極層、及び還元抑制層を表4に記載のとおりに変更した他は実施例2と同様にして素子を作製した。得られた素子について実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
実施例13で得られた素子は、オン抵抗Ronが1mΩcm2未満であり、かつリーク電流Irが5×10−7A/cm2以下であり、良好なダイオード特性を示した。実施例14、15で得られた素子は、オン抵抗Ronが1mΩcm2未満の低い値を示し、リーク電流Irはそれぞれ2×10−3A/cm2、7×10−1A/cm2であった。
表5に示す基板上にフォトマスクを用いて素子を作製した。実施例2と各層の成膜条件は同一である。図9に、得られた素子(積層体)15の構造を示す。
まず、基板8の一面に、接触抵抗低減層20としてTiを、還元抑制層30としてPdを、それぞれ15nm及び20nmスパッタリングした。次に、フォトマスクを用い、Ti/Pdの積層膜をパターニングした。フォトレジストには、AZ1500(AZエレクトロニックマテリアルズ社製)を用い、フォトマスクを介し露光後、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド(TMAH)にて現像を行い、AURUM−302(関東化学製)でPdを第一のパターニングし、Tiが露出したところで、KSMF−200(関東化学製)でTiを第二のパターニングをして、下層電極を形成した。
具体的には、まず、熱硬化非感光性ポリイミド溶液をスピンコータで基板一面に8μm程度塗布し、続いてAZ5214及びフォトマスクを用いパターニングした。AZ5214を、フォトマスクを介して露光し、反転ベーク工程後に全面露光し、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)にて現像した。続いて、TMAHで熱硬化非感光性ポリイミドをエッチングし、パターングした。パターニング後、熱硬化非感光性ポリイミドを200℃1時間、大気中で加熱し硬化した。
実施例16〜18で得られた素子は、オン抵抗Ronが1mΩcm2未満であり、かつリーク電流Irが5×10−8A/cm2以下であり、良好なダイオード特性を示した。実施例19で得られた素子は、リーク電流Irが1×10−1A/cmであり、実施例16〜18と比較して高い値を示した。
基板の表面ラフネスは、作製した素子を断面TEM(透過電子顕微鏡)像とEDX(エネルギー分散型X線分光法)により観察して測定した。具体的な手順を以下に示す。EDXにて表5に示す各基板の構成元素が検出されたエリアを基板と定義し、さらに断面TEM像において基板とオーミック電極層のコントラストの違いから界面を定義した。膜厚と垂直方向に10μmのエリアの断面TEM像に対し、基板界面の凹凸に対し算術平均粗さRaを式(1)から算出して表面ラフネスとした。結果を表5に示す。
基板の結晶性は、電子顕微鏡(JEOL社製:JEM−2800)によって得られた電子線回折像により評価した。電子線の照射エリアは基板断面に対し直径10nm以上の領域より回折像を取得した。回折像においてスポット形状が観察されたものを単結晶、リング形状に観察されたものを多結晶と判断した。結果を表5に示す。
表6に示す絶縁性基板を用いた他は実施例16と同様にして素子を作製した。得られた素子について実施例16と同様に評価した。結果を表6に示す。尚、ショットキー電極層のキャリア濃度は1×1020cm−3であった。
実施例20〜23で得られた素子は、オン抵抗Ronが1mΩcm2未満であり、かつリーク電流Irが3×10−7A/cm2以下であり、良好なダイオード特性を示した。
金属酸化物半導体層を表7に示す金属組成及び成膜時導入ガスの比率で成膜した他は実施例2と同様にして素子を作製した。得られた素子について実施例1と同様に評価した。結果を表7に示す。
尚、得られた素子は図6に示す構造である。
実施例24〜28で得られた素子は、オン抵抗Ronが1mΩcm2未満であり、かつリーク電流Irが2×10−6A/cm2以下であり、良好なダイオード特性を示した。
金属酸化物半導体層を表8に示す金属組成及び成膜時導入ガスの比率で成膜した他は実施例2と同様にして素子を作製した。得られた素子について実施例1と同様に評価した。結果を表8に示す。
実施例29〜31で得られた素子について、水素原子濃度を評価した結果、それぞれ8×1020cm−3、5×1021cm−3、及び5×1020cmであった。実施例29〜31で得られた素子は、オン抵抗Ronが1mΩcm2未満であり、かつリーク電流Irが2×10−8A/cm2以下であり、良好なダイオード特性を示した。
実施例32、33で得られた素子について、水素原子濃度を評価した結果、それぞれ4×1015cm−3、8×1016cm−3であった。実施例32、33で得られた素子は、オン抵抗Ronが1mΩcm2未満であったが、リーク電流Irが、それぞれ9×10−1A/cm2、1×10−2A/cm2であった。
接触抵抗低減層、又は、オーミック電極層を表9に示す材料にした他は実施例2と同様にして素子を作製した。得られた素子について実施例1と同様に評価した。結果を表9に示す。
実施例34、35で得られた素子は、オン抵抗Ronが1mΩcm2未満であったが、リーク電流Irが、それぞれ1×10−1A/cm2、3×10−8A/cm2であり、良好なダイオード特性を示した。
本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。
Claims (17)
- 基板と、接触抵抗低減層と、還元抑制層と、ショットキー電極層と、金属酸化物半導体層とをこの順に有し、
前記ショットキー電極層が、Pd、Mo、Pt、Ir、Ru、Ni、W、Cr、Re、Te、Tc、Mn、Os、Fe、Rh及びCoから選択される1以上の金属の酸化物を含み、
前記ショットキー電極層の厚さが、20nm以上である積層体。 - 前記還元抑制層が、Pd、Mo、Pt、Ir、Ru、Au、Ni、W、Cr、Re、Te、Tc、Mn、Os、Fe、Rh及びCoから選択される1種類以上の元素を含む請求項1に記載の積層体。
- 前記接触抵抗低減層が、Ti、Mo、Ag、In、Al、W、Co及びNiから選択される1以上の金属又はそのシリサイドを含む請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記ショットキー電極層が、仕事関数が4.4eV以上である1種類以上の元素の酸化物を含む請求項1〜3のいずれかに記載の積層体。
- 前記基板が、導電性基板である請求項1〜4のいずれかに記載の積層体。
- 前記基板が、導電性のシリコン基板である請求項1〜4のいずれかに記載の積層体。
- 前記金属酸化物半導体層が、In、Sn、Ga、及びZnから選択される1種類以上の元素を含む請求項1〜6のいずれかに記載の積層体。
- 前記金属酸化物半導体層中に含まれる全金属元素に対するGaの原子組成百分率が50at%以下である、請求項7に記載の積層体。
- 前記金属酸化物半導体層の水素原子濃度が1017〜1022個/cm3である請求項1〜8のいずれかに記載の積層体。
- 前記金属酸化物半導体層上にオーミック電極層を有する請求項1〜9のいずれかに記載の積層体。
- 前記金属酸化物半導体層の外縁が、前記ショットキー電極層の外縁と同一であるか又は前記ショットキー電極層の外縁の内側に位置し、前記ショットキー電極層が前記金属酸化物半導体層の下面の全面に接する請求項1〜10のいずれかに記載の積層体。
- 前記オーミック電極層の外縁が、前記金属酸化物半導体層の外縁と同一であるか又は前記金属酸化物半導体層の外縁の内側に位置する請求項10又は11に記載の積層体。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の積層体を用いた半導体素子。
- 請求項13に記載の半導体素子を用いたショットキーバリアダイオード。
- 請求項13に記載の半導体素子を用いたジャンクショントランジスタ。
- 請求項13に記載の半導体素子、請求項14に記載のショットキーバリアダイオード、又は請求項15に記載のジャンクショントランジスタを用いた電子回路。
- 請求項16に記載の電子回路を用いた電気機器、電子機器、車両、又は動力機関。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021095082A JP2021141337A (ja) | 2015-12-25 | 2021-06-07 | 積層体 |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015254555 | 2015-12-25 | ||
JP2015254555 | 2015-12-25 | ||
JP2016159352 | 2016-08-15 | ||
JP2016159352 | 2016-08-15 | ||
PCT/JP2016/088765 WO2017111174A1 (ja) | 2015-12-25 | 2016-12-26 | 積層体 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021095082A Division JP2021141337A (ja) | 2015-12-25 | 2021-06-07 | 積層体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017111174A1 JPWO2017111174A1 (ja) | 2018-10-18 |
JP6976858B2 true JP6976858B2 (ja) | 2021-12-08 |
Family
ID=59090563
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017558338A Active JP6976858B2 (ja) | 2015-12-25 | 2016-12-26 | 積層体 |
JP2021095082A Withdrawn JP2021141337A (ja) | 2015-12-25 | 2021-06-07 | 積層体 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021095082A Withdrawn JP2021141337A (ja) | 2015-12-25 | 2021-06-07 | 積層体 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11189737B2 (ja) |
JP (2) | JP6976858B2 (ja) |
KR (1) | KR102382656B1 (ja) |
CN (1) | CN108475702B (ja) |
TW (1) | TWI795349B (ja) |
WO (1) | WO2017111174A1 (ja) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102396806B1 (ko) | 2017-08-31 | 2022-05-12 | 마이크론 테크놀로지, 인크 | 반도체 장치, 하이브리드 트랜지스터 및 관련 방법 |
EP3676877A4 (en) | 2017-08-31 | 2021-09-01 | Micron Technology, Inc. | SEMICONDUCTOR COMPONENTS, TRANSISTORS AND ASSOCIATED METHODS FOR CONTACTING METAL OXIDE SEMICONDUCTOR COMPONENTS |
JP6802818B2 (ja) * | 2018-03-06 | 2020-12-23 | 株式会社東芝 | 半導体装置、基板、半導体装置の製造方法、及び、基板の製造方法 |
DE112019003606T5 (de) * | 2018-07-17 | 2021-06-02 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Bildaufnahmeelement, gestapeltes bildaufnahmeelement und festkörper-bildaufnahmeeinrichtung |
JP7093329B2 (ja) * | 2019-09-02 | 2022-06-29 | 信越化学工業株式会社 | 積層構造体、半導体装置及び半導体システム |
CN110634959B (zh) * | 2019-09-20 | 2021-01-08 | 山东大学 | 一种基于igzo肖特基二极管动态调控超材料的方法 |
CN110890280B (zh) * | 2019-11-27 | 2024-02-06 | 山东大学 | 一种利用钯/钯氧化物双层肖特基电极制备氧化物半导体肖特基二极管的方法 |
CN111129166B (zh) * | 2019-12-13 | 2023-02-07 | 合肥中科微电子创新中心有限公司 | 氧化镓基半导体结构及其制备方法 |
CN111081765B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-06-29 | 山东大学 | 一种基于铟铝锌氧化物的肖特基二极管及其制备方法 |
CN111081788B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-06-29 | 山东大学 | 一种底部为肖特基接触的铟铝锌氧化物二极管及其制备方法 |
WO2021157720A1 (ja) * | 2020-02-07 | 2021-08-12 | 株式会社Flosfia | 半導体素子および半導体装置 |
WO2021157719A1 (ja) * | 2020-02-07 | 2021-08-12 | 株式会社Flosfia | 半導体素子および半導体装置 |
JP2021195279A (ja) * | 2020-06-12 | 2021-12-27 | パナソニック株式会社 | Iii族窒化物結晶、iii族窒化物基板、及びiii族窒化物結晶の製造方法 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5136878A (en) * | 1974-09-14 | 1976-03-27 | Tokyo Shibaura Electric Co | Handotaisochi no seizohoho |
US5027166A (en) * | 1987-12-04 | 1991-06-25 | Sanken Electric Co., Ltd. | High voltage, high speed Schottky semiconductor device and method of fabrication |
KR100348269B1 (ko) * | 2000-03-22 | 2002-08-09 | 엘지전자 주식회사 | 루데니움 산화물을 이용한 쇼트키 콘택 방법 |
KR101796909B1 (ko) | 2009-10-30 | 2017-12-12 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 비선형 소자, 표시 장치, 및 전자 기기 |
TWI446626B (zh) * | 2010-05-05 | 2014-07-21 | Yageo Corp | 寬頻行動通訊天線 |
CN102959756A (zh) * | 2010-06-24 | 2013-03-06 | 默克专利股份有限公司 | 改性有机电子器件中的电极的方法 |
JP5449094B2 (ja) * | 2010-09-07 | 2014-03-19 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JP2013102081A (ja) | 2011-11-09 | 2013-05-23 | Tamura Seisakusho Co Ltd | ショットキーバリアダイオード |
CN105474397B (zh) * | 2013-08-19 | 2019-06-18 | 出光兴产株式会社 | 氧化物半导体基板及肖特基势垒二极管 |
KR102226985B1 (ko) * | 2013-08-19 | 2021-03-11 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | 산화물 반도체 기판 및 쇼트키 배리어 다이오드 |
JP2015109315A (ja) | 2013-12-03 | 2015-06-11 | 出光興産株式会社 | 薄膜トランジスタ、その製造方法、酸化物半導体層、表示装置及び半導体装置 |
JP6135487B2 (ja) * | 2013-12-09 | 2017-05-31 | 富士通株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
JP6149786B2 (ja) * | 2014-04-11 | 2017-06-21 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
US9590050B2 (en) | 2014-05-08 | 2017-03-07 | Flosfia, Inc. | Crystalline multilayer structure and semiconductor device |
US10340356B2 (en) * | 2015-12-25 | 2019-07-02 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Laminated article |
JP6796086B2 (ja) * | 2016-02-05 | 2020-12-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
US10804362B2 (en) * | 2016-08-31 | 2020-10-13 | Flosfia Inc. | Crystalline oxide semiconductor film, crystalline oxide semiconductor device, and crystalline oxide semiconductor system |
WO2018128103A1 (ja) * | 2017-01-05 | 2018-07-12 | パナソニック株式会社 | 半導体リレー |
TWI762467B (zh) * | 2017-02-22 | 2022-05-01 | 晶元光電股份有限公司 | 氮化物半導體磊晶疊層結構及其功率元件 |
-
2016
- 2016-12-26 JP JP2017558338A patent/JP6976858B2/ja active Active
- 2016-12-26 KR KR1020187016344A patent/KR102382656B1/ko active IP Right Grant
- 2016-12-26 CN CN201680075286.7A patent/CN108475702B/zh active Active
- 2016-12-26 US US16/065,239 patent/US11189737B2/en active Active
- 2016-12-26 WO PCT/JP2016/088765 patent/WO2017111174A1/ja active Application Filing
- 2016-12-26 TW TW105143250A patent/TWI795349B/zh active
-
2021
- 2021-06-07 JP JP2021095082A patent/JP2021141337A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108475702B (zh) | 2021-11-23 |
US11189737B2 (en) | 2021-11-30 |
US20200266304A1 (en) | 2020-08-20 |
TWI795349B (zh) | 2023-03-11 |
KR20180099655A (ko) | 2018-09-05 |
WO2017111174A1 (ja) | 2017-06-29 |
KR102382656B1 (ko) | 2022-04-04 |
TW201737485A (zh) | 2017-10-16 |
CN108475702A (zh) | 2018-08-31 |
JPWO2017111174A1 (ja) | 2018-10-18 |
JP2021141337A (ja) | 2021-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6976858B2 (ja) | 積層体 | |
JP6749939B2 (ja) | 積層体 | |
KR102413244B1 (ko) | 구조물, 그 제조 방법, 반도체 소자 및 전자 회로 | |
JP7084465B2 (ja) | 酸化物半導体基板及びショットキーバリアダイオード | |
JP6326270B2 (ja) | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 | |
CN108431963B (zh) | 半导体元件和使用该半导体元件的电气设备 | |
TWI769929B (zh) | 半導體元件及使用其之電氣機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190703 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200303 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200428 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200602 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200630 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201124 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210118 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20210323 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210607 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20210607 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20210616 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20210622 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20210716 |
|
C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211 Effective date: 20210720 |
|
C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20210824 |
|
C23 | Notice of termination of proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23 Effective date: 20210928 |
|
C03 | Trial/appeal decision taken |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03 Effective date: 20211102 |
|
C30A | Notification sent |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012 Effective date: 20211102 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211110 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6976858 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |