JPH0358481A - 半導体ダイヤモンドのオーミツク接続電極とその形成方法 - Google Patents

半導体ダイヤモンドのオーミツク接続電極とその形成方法

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JPH0358481A
JPH0358481A JP1193608A JP19360889A JPH0358481A JP H0358481 A JPH0358481 A JP H0358481A JP 1193608 A JP1193608 A JP 1193608A JP 19360889 A JP19360889 A JP 19360889A JP H0358481 A JPH0358481 A JP H0358481A
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JP
Japan
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diamond
electrode
semiconductor diamond
ohmic contact
contact resistance
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Pending
Application number
JP1193608A
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English (en)
Inventor
Tsunenobu Kimoto
恒暢 木本
Tadashi Tomikawa
唯司 富川
Shoji Nakagama
詳治 中釜
Masayuki Ishii
石井 正之
Nobuhiko Fujita
藤田 順彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、ダイオード、トランジスタ、センサ等の各種
半導体ダイヤモンドデバイスに使用される半導体ダイヤ
モンドのオーミック接続電極とその形成方法に関する。
【従来の技術】
ダイヤモンドは広い禁制帯幅(5.5eV)と、太きい
キャリャ移動度( 2000cm”/Vsec)を有す
る、熱的、化学的に安定な材料である。そのままでは絶
縁体であるが、不純物をドープすれば半導体になる。 半導体ダイヤモンドは、このため耐環境デバイス、優れ
た高速、パワー用デバイス、あるいは青色発光素子材料
として期待されている。しかしながら克服すべき幾つか
の問題があり何れも実用化されていない。 半導体ダイヤモンドには、天然バルク、高圧合成バルク
、及び気相合成薄膜がある。 p型ダイヤモンドはホウ素CB)をドープすることによ
って得られる。比較的低抵抗のものが得易い。 n型ダイヤモンドはリン(P)、リチウム(Ll)、を
ドープすることによって得られる。しかし低抵抗のn型
半導体ダイヤモンドが得られていない。 現在のところ夕冫グステン(W)とp型半導体ダイヤモ
ンドの接合を利用したシB”lトキーダイオードやトラ
ンジスタが試作されている。 半導体デバイスを作るにはオーミック接続電極が必要で
ある。 オーミック接続電極というのは、電流電圧特性が対称で
線形である電極である。抵抗の小さい方が望ましい。 半導体材料によりオーミック接続電極の材料、製法が異
なる。 p型ダイヤモンドに、71, l+3TI, AuTa
等の金属を蒸着などの方法で形成することにより一応の
オーミック接続電極が得られる事が知られている。
【発明が解決しようとする課題】
オーミック接続電極形成技術は半導体デバイスを製作す
る上で不可欠な技術である。 しかし現在行われているTI、▲uTaなどによるオー
ミック接続電極はその接触抵抗が10C■2以上と大き
い。 従って製作したデバイスに電圧を印加しても、オーミッ
ク接続電極部での電圧降下が無視できない。このためデ
バイスの実効印加電圧が小さくなって、十分な特性が得
られない。またオーミ,ク接続電極部での発熱という問
題も生じる。 通常の電子デバイスを製作するには、10−’ΩcI1
2以下の低い接触抵抗が必要である。高速、高周波デバ
イスではさらに小さい接触抵抗が要求される。 半導体ダイヤモンドの上に低抵抗のオーミック接続電極
を形成する方法とその方法で作られたオーミック接続電
極を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体ダイヤモンドのオーミック接続電極は、
グラファイト化した半導体ダイヤモンドの表面層の上に
形成したものである。 本発明の半導体ダイヤモンドのオーミック接続電極形成
方法は、半導体ダイヤモンドの表面をグラファイト化し
た後に電極を形成するようにしたものである。 実際にダイヤモンド表面をグラファイト化する手法とし
ては、イオン衝撃を与える方法、熱処理を行つ方法等が
挙げられる。この方法はp型、n型何れのダイヤモンド
に対しても有効である。
【  作  用  】
一般に半導体ダイヤモンドと金属、金属化合物との接合
部では高い障壁(バリャ)が形成されるこのためダイヤ
モンド上に電極を付けるだけではオーミック接続が得ら
れないか、もしくはオーミック接続となってもその接触
抵抗が大きいという問題が生ずる。 本発明者は、半導体ダイヤモンド上、電極形成部の表面
層をグラファイト化させた後、電極を形成すると容易に
接触抵抗の小さいオーミック接続が得られるということ
を見い出した。 この原因は、ダイヤモンド表面層のグラファイト化によ
って電極とダイヤモンドの接合界面付近に多数の再結合
中心が形成されるからであろうと考えられる。多数の再
結合中心が形成されるとキャリャ(電子あるいはホール
)の再結合電流が流れる。再結合電流の寄与により接触
抵抗の低いオーミック接続が得られる。
【 実 施 例工(グラファイト化の効果)】実施例に
従って、本発明を詳細に説明する。 まずグラファイト化の効果を直接に調べる試験を行った
。 使用したダイヤモンドは、 1.天然nb型(Bがドープされたp型)2.高圧合成
nb型 3.Bドープp型薄膜(気相合成法により高圧合成!b
型ダイヤモンド上にホモエピタキシャル成長させた薄膜
) 4.Pドープn型薄1!i(気相合成法により高圧合成
Ib型ダイヤモンド上にホモエビタキシャル成長させた
薄膜) の481類である。3の気相合成薄膜はCH4 、II
2及びB.gsのガスを用い、4の気相合成薄膜はOL
、B8及びPH3ガスを用いてマイクロ波プラズマCv
D法で形成した。 これら4種類のダイヤモンドを通常の平行平板形のrf
グロー放電スパブタ装置の陽極側に設置した。ダイヤモ
ンドの上に電極になるべき部分のみに窓のあるメタルマ
スク(第1図に示す)を重ねた。 I X 1 0−3Torrの真空度で、電極間に12
0Wのrfパワーをかけ、Arガスで、20分間プラズ
マ処理を行った。 メタルマスクで覆われていないダイヤモンド表面の部分
がArイオン衝撃によってグラファイト化された。 ダイヤモンド表面がグラファイト化されていることは、
ESCAやラマン散乱によって確認した。 第1図に示す同じメタルマスクをダイヤモンド上に位置
決めして重ね、TIを真空蒸着することによって電極を
形成した。TIの厚みは0.2〜0.3μmであった。 そして電極の接触抵抗を測定した。 比較のため、同じ材料同じ条件で表面グラフ1イト化処
理をしない試料を作り、同じように接触抵抗を測定した
。結果を第1表に示す。 第l表 表面グラファイト化の効果 この表から分かるように、表面をグラファイト化する処
理を行うとその上に形成した電極の接触抵抗が10−4
〜10−’ΩCm’台になり、2〜3桁小さい接触抵抗
が得られる。 ここで重要なのはダイヤモンドの表面処理手法、条件で
はない。重要なのは表面がグラファイト?されているか
否か、といろことである.実際、上記の平行平板形rf
グロー放電ス/{ツタ装置を用いた場合、Arの代わり
にH2や0■のプラズマを用いても良い。rfグロー放
電の代わりにマイクロ波プラズマスバツタ装置で処理し
ても同様の結果が得られる。 様々な条件で表面処理し、グラファイト化した層の厚さ
をESCAによって観測し、接触抵抗との対応を検討し
た。その結果グラファイト層の厚さは5〜100λで十
分であることが判明した。 グラファイト層の厚さが500λ程度以上となると、オ
ーミック接続は得られるものの機械的強度の点で問題が
生ずる。 なおここではTI電極を用いたがこれに限らない。Au
1Pt1Al%▲g. Nl、Cr, W等の金属単体
、あるいは、TIAu, TISI, CrSI等の混
合体等の電極を用いても同様の効果が得られる。
【実施例■(イオン注入でグラファイト化)】グラファ
イト化するのは、rfグロー放電、マイクロ波プラズマ
スバツタによるものの他、イオン注入によっても良い。 次にイオン注入によりグラファイト化したダイヤモンド
表面に電極を形成したものにつき測定結果を説明ナる。 用いたダイヤモンドは、 Ip型気相合成ダイヤモンド(抵抗率約50ΩCl、厚
さ2μm) IIn型気相合成ダイヤモンド(抵抗率約10’ΩC園
、厚さ2μm) である。電極形成部にC,B,Pをイオン注入した後、
Au電極を形成した。イオン注入のドーズ量を変えて電
極の接触抵抗を測定した。 この結果を第2表に示す。 イオン注入法によりグラファイト化しても電極の接触抵
抗は、10−2〜to−’Ωcll2という小さい接触
抵抗が得られている。 注入イオンのエネルギー ドーズ量が大きいほど、接触
抵抗が小さくなる傾向がある。これはイオンエネルギー
 ドーズ量が増すと、ダイヤモンド表面のグラファイト
化が進行するためである。 第2表 イオン注入によりグラファイト化し電極形成p型ダイヤ
モンドにBを注入した場合、および n型ダイヤモンドにPを注入した場合により小さい接触
抵抗が得られる。これはp型へのアクセプタ注入、n型
へのドナー注入によってグラファイト化していない下層
が高濃度ドーピング状態になったためであると思われる
【実施例■(熱処理によるグラファイト化)】ダイヤモ
ンドの表面をグラファイト化するためには、プラズマ処
理、イオン打ち込みの他に真空中或は不活性気体中で熱
処理することも有効である。 そこで熱処理によるグラファイト化をしたダイヤモンド
の表面に電極を形成し接触抵抗を測定する実験を行った
。 用いたダイヤモンドは実施例■と同じく気相合成ダイヤ
モンドである。 ダイヤモンドは真空中あるいは不活性ガス雰囲気におい
て,約1300℃以上で表面からグラファイト化するこ
とが知られている。 02が存在する雰囲気では、600℃〜700℃程度の
温度でグラファイト化とともにエッチングが同時進行し
てしまうので好ましくない。 ここでは真空中(IXIO弓Torr)と、Ar雰囲気
中とで熱処理しグラファイト化を行った。 この後、AI/Ag電極(厚さ0.3〜0.4 mm)
を形成し、不要部のグラファイトを除去して接触抵抗の
測定を行った。結果を第3表に示す。 第3表 熱処理でグラファイト化し電極形成して接触抵
抗を測定この結果より適当な熱処理によって表面をグラ
ファイト化させると接触抵抗の小さなオーミック接続が
得られるということが分かる。 但しi soo℃以上の高温処理や過度に長時間の熱処
理を行うとグラファイト化が進行し過ぎるので望ましく
ない。実施例工で述べたように表面から5〜100大の
深さがグラファイト化していれば十分である。 以上は全体をグラファイト化した後不要部を除去したも
のであるが、電極部だけを局所的にグラファイト化させ
ることもできる。 例えば、▲rFエキシマレーザ等のレーザ光を用いてビ
ームを走査する。あるいはマスクを通してレーザ光を投
影するという方法が効果的である。
【  効  果  】
本発明によれば半導体ダイヤモンドの表面層をグラファ
イト化させた後、その上に電極を形成する。グラファイ
ト化するので接触抵抗の十分に小さいオーミック接続電
極を得ることができる。 オーミック接続電極を作る技術は半導体ダイヤモンドデ
バイスを製作する上で不可欠であるので本発明はあらゆ
る半導体ダイヤモンドデバイス作製において極めて有効
である。 本発明はp型、n型両方のダイヤモンドについて有効で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体ダイヤモンドの電極の接触抵抗を測定す
るときに用いた電極パターンの平面図。 (電極部に斜線を付した。) 発  明  者 木  本  恒  暢 富  川  唯  司 中  釜  詳  治 石  井  正  之 藤  田  順  彦

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)グラファイト化した表面層の上に形成したことを
    特徴とする半導体ダイヤモンドのオーミック接続電極。
  2. (2)半導体ダイヤモンドの表面層をグラファイト化さ
    せた後、その上に電極を形成することを特徴とする半導
    体ダイヤモンドのオーミック接続電極の形成方法。
JP1193608A 1989-07-26 1989-07-26 半導体ダイヤモンドのオーミツク接続電極とその形成方法 Pending JPH0358481A (ja)

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JP1193608A JPH0358481A (ja) 1989-07-26 1989-07-26 半導体ダイヤモンドのオーミツク接続電極とその形成方法

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JPH0358481A true JPH0358481A (ja) 1991-03-13

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ID=16310779

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JP1193608A Pending JPH0358481A (ja) 1989-07-26 1989-07-26 半導体ダイヤモンドのオーミツク接続電極とその形成方法

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JP (1) JPH0358481A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5757032A (en) * 1994-08-17 1998-05-26 Sumitomo Electric Industries Ltd. Semiconductor diamond device having improved metal-diamond contact for excellent operating stability at elevated temperature
US6184059B1 (en) 1991-06-21 2001-02-06 Canon Kabushiki Kaisha Process of making diamond-metal ohmic junction semiconductor device
JP2015115502A (ja) * 2013-12-12 2015-06-22 国立研究開発法人産業技術総合研究所 ダイヤモンド半導体装置及びその製造方法
US9608166B2 (en) 2003-08-14 2017-03-28 Cree, Inc. Localized annealing of metal-silicon carbide ohmic contacts and devices so formed

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6184059B1 (en) 1991-06-21 2001-02-06 Canon Kabushiki Kaisha Process of making diamond-metal ohmic junction semiconductor device
US5757032A (en) * 1994-08-17 1998-05-26 Sumitomo Electric Industries Ltd. Semiconductor diamond device having improved metal-diamond contact for excellent operating stability at elevated temperature
US9608166B2 (en) 2003-08-14 2017-03-28 Cree, Inc. Localized annealing of metal-silicon carbide ohmic contacts and devices so formed
JP2015115502A (ja) * 2013-12-12 2015-06-22 国立研究開発法人産業技術総合研究所 ダイヤモンド半導体装置及びその製造方法

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