JPH0426161A - シヨツトキー接合の形成法 - Google Patents
シヨツトキー接合の形成法Info
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- JPH0426161A JPH0426161A JP13159190A JP13159190A JPH0426161A JP H0426161 A JPH0426161 A JP H0426161A JP 13159190 A JP13159190 A JP 13159190A JP 13159190 A JP13159190 A JP 13159190A JP H0426161 A JPH0426161 A JP H0426161A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、ダイオード、トランジスタ、等のダイヤモン
ドデバイスに応用されているショットキー接合の形成法
に関するものである。
ドデバイスに応用されているショットキー接合の形成法
に関するものである。
半導体ダイヤモンドを含むデバイスは萬温下、放射線下
などの苛酷な環境下で安定に動作するデバイスとして、
あるいは面出力での動作にも耐え得るデバイスとして応
用が注目されている。 これはバンドギャップが広くて、材質自体が熱的、化学
的に堅牢であることによる。ｐｎ接合が作り難いので、
代わりにショットキー接合が利用される。 このため金属とダイヤモンドの理想的な接合特性（ショ
ットキー接合）の形成はダイヤモンドデバイス製作にお
いて重要な課題となる。 ショットキー接合の特性はダイオード特性によって評価
される。つまり逆方向電流が小さいこと、順方向におけ
る接合での電圧降下が小さいこと等がン１ツ］・キー接
合に要求される。いくつかのショットキー接合作製の試
みがなされている。 このうちで、点接触形のものがＮ Ｍ ％ Ｗ Ｘ （
ｉｅｌｓ等（ＩＥＥＥ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣ
Ｅ ＬＥＴＴＥＲＳ、ｖｏｌ、ＥＤＬ８．（１９８７）
Ｐ、３４１ ）によって報告されている。 しかしこれは接触面積が小さく大出力への応用としては
あまり実用的ではない。蒸着を用いた金属電極の研究が
なされているが未だ十分な特性を得る方法が確立されて
いない。 ショットキー接合の特性を評価する方法として例えば障
壁高さより算出される逆方向電流と、電圧依存性が指数
関数的である順方向電流の傾きの逆数に比例したｎ値を
用いることができる。 ここで逆方向電流はショットキー障壁を越えて（あるい
はトンネルで）流れる理想的な電流だけでなく、ショッ
トキー接合が不十分なことや、ギャップ内の欠陥準位等
を通ることによるリーク電流が含まれる。このリーク電
流の大小によって特性の良悪しが評価される。 ダイヤモンドの場合、金属との障壁高さを、約１．８ｅ
Ｖと考えるとこの時理想的にはくリーク電流が無い場合
には）逆方向電流は１０ ”” Ａ ／ ｃｍ”程度で
ある。 現実にはリーク電流が存在し、この値より大きい。従っ
てリーク電流が測定器の感度の限界である１ ０−１２
Ａ ／ ｃｍＱ以上の時はその値で評価でき、以下の時
は数値的な評価はできないが、比較的良好な特性と判断
する。 またｎ値というのは、順方向電流ｍが電圧に対して、ｅ
ｘｐ（ｅＶ／ｎｋＴ）と言う関係にあるがこの式に現れ
るｎの値のことである。理想的にはｎ＝１である。ここ
でＶは印加電圧、ｅは電荷素ｆｉｔ、ｋはボルツマン定
数、Ｔは絶対温度である。 前述の点接触型ショットキー接合は逆方向の電流におい
て、１０−８〜１Ｏ−６（Ａ ／ ｃｍ２）程度で、ｎ
値は２〜ｌＯ程度であった。これは理想の逆方向電流で
ある〜ｌ０−２” Ａ ／ ｃｒａ”からも（障壁高さ
を１゜８ｅｖとして）測定器の検出限界である１Ｏ−１
２Ａ／Ｃｌ６２からもかなり離れている。またｎの値も
望ましい値である１〜２とはかなり違っている。
などの苛酷な環境下で安定に動作するデバイスとして、
あるいは面出力での動作にも耐え得るデバイスとして応
用が注目されている。 これはバンドギャップが広くて、材質自体が熱的、化学
的に堅牢であることによる。ｐｎ接合が作り難いので、
代わりにショットキー接合が利用される。 このため金属とダイヤモンドの理想的な接合特性（ショ
ットキー接合）の形成はダイヤモンドデバイス製作にお
いて重要な課題となる。 ショットキー接合の特性はダイオード特性によって評価
される。つまり逆方向電流が小さいこと、順方向におけ
る接合での電圧降下が小さいこと等がン１ツ］・キー接
合に要求される。いくつかのショットキー接合作製の試
みがなされている。 このうちで、点接触形のものがＮ Ｍ ％ Ｗ Ｘ （
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Ｅ ＬＥＴＴＥＲＳ、ｖｏｌ、ＥＤＬ８．（１９８７）
Ｐ、３４１ ）によって報告されている。 しかしこれは接触面積が小さく大出力への応用としては
あまり実用的ではない。蒸着を用いた金属電極の研究が
なされているが未だ十分な特性を得る方法が確立されて
いない。 ショットキー接合の特性を評価する方法として例えば障
壁高さより算出される逆方向電流と、電圧依存性が指数
関数的である順方向電流の傾きの逆数に比例したｎ値を
用いることができる。 ここで逆方向電流はショットキー障壁を越えて（あるい
はトンネルで）流れる理想的な電流だけでなく、ショッ
トキー接合が不十分なことや、ギャップ内の欠陥準位等
を通ることによるリーク電流が含まれる。このリーク電
流の大小によって特性の良悪しが評価される。 ダイヤモンドの場合、金属との障壁高さを、約１．８ｅ
Ｖと考えるとこの時理想的にはくリーク電流が無い場合
には）逆方向電流は１０ ”” Ａ ／ ｃｍ”程度で
ある。 現実にはリーク電流が存在し、この値より大きい。従っ
てリーク電流が測定器の感度の限界である１ ０−１２
Ａ ／ ｃｍＱ以上の時はその値で評価でき、以下の時
は数値的な評価はできないが、比較的良好な特性と判断
する。 またｎ値というのは、順方向電流ｍが電圧に対して、ｅ
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るｎの値のことである。理想的にはｎ＝１である。ここ
でＶは印加電圧、ｅは電荷素ｆｉｔ、ｋはボルツマン定
数、Ｔは絶対温度である。 前述の点接触型ショットキー接合は逆方向の電流におい
て、１０−８〜１Ｏ−６（Ａ ／ ｃｍ２）程度で、ｎ
値は２〜ｌＯ程度であった。これは理想の逆方向電流で
ある〜ｌ０−２” Ａ ／ ｃｒａ”からも（障壁高さ
を１゜８ｅｖとして）測定器の検出限界である１Ｏ−１
２Ａ／Ｃｌ６２からもかなり離れている。またｎの値も
望ましい値である１〜２とはかなり違っている。
このようにダイヤモンドの表面に形成したショットキー
接合の特性が悪いのは、ダイヤモンドの表面状態が惑い
からである。ショットキー接合は半導体表面と金属表面
との接合の状態によってその特性が著しく影響される。 予め形成されたダイヤモンドの表面に金属を蒸着等する
のであるから金属膜の形成方法に対して工夫を重ねなけ
ればならないが、それとともに半導体層の表面状態にも
配慮しなければならない。 ダイヤモンドの表面の炭素は、結合の手を表面から出し
、手が余った状態となっている。気相合成法等で作製さ
れたダイヤモンド層の表面では炭素原子の余った結合の
手は隣接する炭素同士あるいは水素原子と結合を作り２
原子で１組の並び方をしている。この上に金属電極を形
成するとショットキー接合の特性は余り良好ではない。 ダイヤモンドのデバイスを再現性よく良好な特性で動作
させるため、逆方向電流は１０−Ｉ′］Ａ／ａｍ（計測
器の測定限界）以下で、順方向電流の電圧依存性より算
出されるｎ値は１〜２になるような特性を有するショッ
トキー接合を製作する方法を提供することが本発明の目
的である。
接合の特性が悪いのは、ダイヤモンドの表面状態が惑い
からである。ショットキー接合は半導体表面と金属表面
との接合の状態によってその特性が著しく影響される。 予め形成されたダイヤモンドの表面に金属を蒸着等する
のであるから金属膜の形成方法に対して工夫を重ねなけ
ればならないが、それとともに半導体層の表面状態にも
配慮しなければならない。 ダイヤモンドの表面の炭素は、結合の手を表面から出し
、手が余った状態となっている。気相合成法等で作製さ
れたダイヤモンド層の表面では炭素原子の余った結合の
手は隣接する炭素同士あるいは水素原子と結合を作り２
原子で１組の並び方をしている。この上に金属電極を形
成するとショットキー接合の特性は余り良好ではない。 ダイヤモンドのデバイスを再現性よく良好な特性で動作
させるため、逆方向電流は１０−Ｉ′］Ａ／ａｍ（計測
器の測定限界）以下で、順方向電流の電圧依存性より算
出されるｎ値は１〜２になるような特性を有するショッ
トキー接合を製作する方法を提供することが本発明の目
的である。
本発明はダイヤモンドデバイスのシＦｌ ”／トキー特
性を向上するために、酸素原子や旭素舎フッ素原子等の
エツチング性の元素を含むプラズマによってダイヤモン
ド表面を改質した後に、金属電極を形成することを特徴
とする。 酸素原子は酸素原子を含む分子（０□、Ｈ２Ｃ，００２
等）によって導入される。 塩素やフッ素はそれらを含む分子（ＣＣｌ４、ＨＣＪ、
ＣＦ４、ＨＦ等）によって導入される。 プラズマを発生する手段は任意である。例えばアーク放
電により原料ガスをプラズマとスルパケット型のイオン
源を用いても良い。あるいはＲＦ放電、直流放電を利用
するイオン源でも良い。マイクロ波プラズマイオン源を
も利用できる。 このとき、酸素やハロゲンガスだけでなく、水素や不活
性ガス等との混合ガスとなっていても構わない。特に水
素と酸素の混合ガスが好ましい。 表面処理方法は基板をプラズマ中に置くだけで良い。ま
たプラズマをビーム状にして吹き付けるようにしても構
わない。 ダイヤモンド半導体であるので、基板温度は１０ｏｏ’
ｃまであげることができる。温度の高い方が同じ効果を
得る時間が少なくて良い。
性を向上するために、酸素原子や旭素舎フッ素原子等の
エツチング性の元素を含むプラズマによってダイヤモン
ド表面を改質した後に、金属電極を形成することを特徴
とする。 酸素原子は酸素原子を含む分子（０□、Ｈ２Ｃ，００２
等）によって導入される。 塩素やフッ素はそれらを含む分子（ＣＣｌ４、ＨＣＪ、
ＣＦ４、ＨＦ等）によって導入される。 プラズマを発生する手段は任意である。例えばアーク放
電により原料ガスをプラズマとスルパケット型のイオン
源を用いても良い。あるいはＲＦ放電、直流放電を利用
するイオン源でも良い。マイクロ波プラズマイオン源を
も利用できる。 このとき、酸素やハロゲンガスだけでなく、水素や不活
性ガス等との混合ガスとなっていても構わない。特に水
素と酸素の混合ガスが好ましい。 表面処理方法は基板をプラズマ中に置くだけで良い。ま
たプラズマをビーム状にして吹き付けるようにしても構
わない。 ダイヤモンド半導体であるので、基板温度は１０ｏｏ’
ｃまであげることができる。温度の高い方が同じ効果を
得る時間が少なくて良い。
ダイヤモンドの表面には、炭素原子が並んでいる。これ
らの炭素原子は内側の炭素原子とは結合しているが、外
側には結合すべき炭素原子が無い。余った結合の手はエ
ネルギーを下げるために他の炭素原子の結合の手と実質
的に結合する。これは規則正しい格子構造を歪ませる傾
向がある。表面炭素原子の配列はバ準の位置からずれる
。このすれは波を打つようになる。正しい格子構造が崩
れている表面に金属を被覆した場合、ショットキー接合
が巧く形成できない。表面を改質するために本発明者は
、色々な原子のプラズマでダイヤモンドの表面を叩いて
みた。 水素はダイヤモンド薄膜を間はプラズマ法で作るときに
も用いるガスである。水素ガスで表面処理してもショッ
トキー接合の特性は改善されなかった。 しかし酸素あるいはハロゲンで表面処理するとショット
キー接合の特性が改善された。どうしてショットキー接
合の特性が改善されるのかその理由は分からない。しか
し次のように考えられる。 酸素或はハロゲンのプラズマでダイヤモンド表面を叩く
ので、酸素、ハロゲンとダイヤモンドの最外層の炭素原
子が結合する。最外層の炭素原子同士が結合していたも
のの一部が切れて酸素、ハロゲンと結合する。このため
最外層の近傍の格子の歪みが減少する。これにより格子
の周期性が改善されるので最外層近傍のバンド構造が整
えられ格子歪みによる寄生準位などが減少するのではな
いかと推測される。 水素で処理しても効果がなく、酸素、ハロゲンで処理す
ると効果があるのはどうしてかという問題がある。この
点を明らかにするためにＲＨＥＥＤによって水素処理し
たものと、酸素処理したものの表面の構造を調べた。 第７図は水素処理したもののＲＨＥＥＤパターンである
。第８図は酸素処理したもののＲＨＥＥＤパターンであ
る。 水素処理したものの方は縦線の数が２倍になっている。 これは格子の周期性を越える超周期構造があるというこ
とである。酸素処理したものはこのような超周期構造が
見られない。このような明白な違いがある。この違いが
シａ ットキー接合の特性にどのような作用を通じて影
響をおよぼすのかは本発明者にも未だ分からない。 しかし酸素、ハロゲンで処理するとショットキー接合の
特性が向上するということが明らかになった。 以上は本発明の作用に関するものである。以下はダイヤ
モンド半導体の一般的な特性である。本発明によれば良
好なダイヤモンドのソヨットキー接合が得られるのでダ
イヤモンド半導体が持っている長所を余さず利用できる
。 ダイヤモンドは、バンドギャップが５．５ｅＶと大きい
。このため真性領域に相当する温度領域は、ダイヤモン
ドが熱的に安定な１４００°Ｃ以下には存在しない。つ
まり扁温でも半導体として動作する。 この点Ｓｔ、ＧａＡｓなどの半導体と違う。 また化学的にも非常に安定である。酸性、アルカリ性の
雰囲気など苛酷な雰囲気でも使用することができる。 ダイヤモンドの熱電導率は２０ （Ｗ ／ ａｌｌ＋・
に）と５１の１０倍以上であり、放熱性にも優れている
。従って大電力用の素子として好適である。 さらに、ダイヤモンドは、キャリアの移動度が大きい（
電子移動度： ２０００（ｃｍ”／ Ｖ−秒）、ホール
移動度： ２１００（ａｍ２／ Ｖ−秒） 、３００Ｋ
） 、誘電率が小さい（Ｋ＝５．５）、破壊電界が大き
い（Ｅ＝５Ｘ１０６Ｖ／Ｃｍ）などの特徴ををしており
、高周波で大電力用のデバイスを作製することができる
。 さらに、ダイヤモンドは不純物を含まないと絶縁体であ
るという特徴も存しているため、素子を作製する際、基
板として用いるダイヤモンドと動作層のダイヤモンドと
を電気的に完全に分離できるという利点がある。 本発明は、高温での動作や高山カーｉ周波での動作の可
能な耐環境性にも優れたダイヤモンドデバイスを実現す
るためには、良好なシｅ ”／トキー接合形成する事に
よって達成される。 適用される半導体性ダイヤモンドは、天然或は人工（高
圧合成）のバルク単結晶であっても、気相合成による薄
膜多結晶あるいは薄膜単結晶（エピタキシャル膜）であ
っても効果は変わらない。 気相合成ダイヤモンド膜を形成する方法としては、 （＋）直流または交流電界により放電を起こし、原料ガ
スを活性化する方法、 ■熱電子放射材を加熱し、原料ガスを活性化する方法、 （３）ダイヤモンドを成長させる表面をイオンで衝撃す
る方法、 ■レーザーや紫外線などの光で原料ガスを励起する方法
、及び ■原料ガスを燃焼させる方法 等各種の方法があるが、いずれの方法も本発明に用いる
事ができ、発明の効果は変わらない。
らの炭素原子は内側の炭素原子とは結合しているが、外
側には結合すべき炭素原子が無い。余った結合の手はエ
ネルギーを下げるために他の炭素原子の結合の手と実質
的に結合する。これは規則正しい格子構造を歪ませる傾
向がある。表面炭素原子の配列はバ準の位置からずれる
。このすれは波を打つようになる。正しい格子構造が崩
れている表面に金属を被覆した場合、ショットキー接合
が巧く形成できない。表面を改質するために本発明者は
、色々な原子のプラズマでダイヤモンドの表面を叩いて
みた。 水素はダイヤモンド薄膜を間はプラズマ法で作るときに
も用いるガスである。水素ガスで表面処理してもショッ
トキー接合の特性は改善されなかった。 しかし酸素あるいはハロゲンで表面処理するとショット
キー接合の特性が改善された。どうしてショットキー接
合の特性が改善されるのかその理由は分からない。しか
し次のように考えられる。 酸素或はハロゲンのプラズマでダイヤモンド表面を叩く
ので、酸素、ハロゲンとダイヤモンドの最外層の炭素原
子が結合する。最外層の炭素原子同士が結合していたも
のの一部が切れて酸素、ハロゲンと結合する。このため
最外層の近傍の格子の歪みが減少する。これにより格子
の周期性が改善されるので最外層近傍のバンド構造が整
えられ格子歪みによる寄生準位などが減少するのではな
いかと推測される。 水素で処理しても効果がなく、酸素、ハロゲンで処理す
ると効果があるのはどうしてかという問題がある。この
点を明らかにするためにＲＨＥＥＤによって水素処理し
たものと、酸素処理したものの表面の構造を調べた。 第７図は水素処理したもののＲＨＥＥＤパターンである
。第８図は酸素処理したもののＲＨＥＥＤパターンであ
る。 水素処理したものの方は縦線の数が２倍になっている。 これは格子の周期性を越える超周期構造があるというこ
とである。酸素処理したものはこのような超周期構造が
見られない。このような明白な違いがある。この違いが
シａ ットキー接合の特性にどのような作用を通じて影
響をおよぼすのかは本発明者にも未だ分からない。 しかし酸素、ハロゲンで処理するとショットキー接合の
特性が向上するということが明らかになった。 以上は本発明の作用に関するものである。以下はダイヤ
モンド半導体の一般的な特性である。本発明によれば良
好なダイヤモンドのソヨットキー接合が得られるのでダ
イヤモンド半導体が持っている長所を余さず利用できる
。 ダイヤモンドは、バンドギャップが５．５ｅＶと大きい
。このため真性領域に相当する温度領域は、ダイヤモン
ドが熱的に安定な１４００°Ｃ以下には存在しない。つ
まり扁温でも半導体として動作する。 この点Ｓｔ、ＧａＡｓなどの半導体と違う。 また化学的にも非常に安定である。酸性、アルカリ性の
雰囲気など苛酷な雰囲気でも使用することができる。 ダイヤモンドの熱電導率は２０ （Ｗ ／ ａｌｌ＋・
に）と５１の１０倍以上であり、放熱性にも優れている
。従って大電力用の素子として好適である。 さらに、ダイヤモンドは、キャリアの移動度が大きい（
電子移動度： ２０００（ｃｍ”／ Ｖ−秒）、ホール
移動度： ２１００（ａｍ２／ Ｖ−秒） 、３００Ｋ
） 、誘電率が小さい（Ｋ＝５．５）、破壊電界が大き
い（Ｅ＝５Ｘ１０６Ｖ／Ｃｍ）などの特徴ををしており
、高周波で大電力用のデバイスを作製することができる
。 さらに、ダイヤモンドは不純物を含まないと絶縁体であ
るという特徴も存しているため、素子を作製する際、基
板として用いるダイヤモンドと動作層のダイヤモンドと
を電気的に完全に分離できるという利点がある。 本発明は、高温での動作や高山カーｉ周波での動作の可
能な耐環境性にも優れたダイヤモンドデバイスを実現す
るためには、良好なシｅ ”／トキー接合形成する事に
よって達成される。 適用される半導体性ダイヤモンドは、天然或は人工（高
圧合成）のバルク単結晶であっても、気相合成による薄
膜多結晶あるいは薄膜単結晶（エピタキシャル膜）であ
っても効果は変わらない。 気相合成ダイヤモンド膜を形成する方法としては、 （＋）直流または交流電界により放電を起こし、原料ガ
スを活性化する方法、 ■熱電子放射材を加熱し、原料ガスを活性化する方法、 （３）ダイヤモンドを成長させる表面をイオンで衝撃す
る方法、 ■レーザーや紫外線などの光で原料ガスを励起する方法
、及び ■原料ガスを燃焼させる方法 等各種の方法があるが、いずれの方法も本発明に用いる
事ができ、発明の効果は変わらない。
以下に本発明の実施例を示す。
支り九二
人工の単結晶ダイヤモンド基板（ｌｂ）上にマイクロ波
プラズマＣＶＤ法によって次のような条件で成膜を行っ
た。 マイクロ波プラズマＣＶＤ条件は、 原料ガス： ＨＱＮ ＣＨ４、Ｂ２ＨｅＨ２流量： ＋
００ｓｅｃｍ ＣＨ４流量：（３ｓｅｃｍ ＢＪｅ （ｌθｐｐ１１）流量：５ｓｃｃ閣圧カニ
４０Ｔｏｒｒ パワー： ３００ Ｗ 放電時間＝２ｈ 膜は（１００）基板上に５００ＯＡ程成長し、電子線回
折により（１００）方向にエピタキシャル成しているこ
とを確認している。 この試料を、成長の後回も処理しないで、１×１Ｏ−０
Ｔｏｒｒでアルミニウムを真空蒸着して電極を形成した
ものを（ａ）とする。 成長の後酸素を含むプラズマでの条件で処理し、同じ条
件でアルミニウム電極を形成したものを（ｂ）とした。 （ｂ）のプラズマ処理の条件は、 処理ガス ！＋２．０□ Ｈ２流＠ ： Ｉｏｏｓｅｃｍ Ｏ９流量：ｌｓｅｃｍ 圧カニ ４０Ｔｏｒｒ パワー： ３００ Ｗ 放電時間： ０．５ｈ であった。この２つの試料において、オーミック側の電
極としてチタン金属を同一平面上に形成した。これらの
試料の外見を第１図にボす。 単結晶ダイヤモンド１の上にダイヤモンドエビタキンヤ
ル層２が形成してあり、両端にＴＩ電極４（オーミック
電極）が、中央にＡＩ電極３（ショットキー電極）が形
成しである。 電流−電圧特性を第２図（表面処理をしない）、第３図
（表面処理をした）に示す。 横軸がバイアス電圧（Ｖ）、縦軸が電流（Ａ／Ｃ閣２）
である。 表面処理をしていないものは逆方向電流が太きく １．
０−７〜１０−’Ａ ／ ａｌ１１２にも達する。また
順方向のも抵抗が大きく、電流の飽和も早いうちにおき
る。ｎの値は４．５程度である。 本発明の表面処理をしたものは逆方向電流が小さく １
０ ”−１０−” Ａ／ｃｍ２程度である。順方向の電
流が大きくｎは１．６程度である。順方向と逆方向での
電流の違いが著しい。 このように、表面処理のない試料（ａ）より、処理を行
った試料（ｂ）の方が良好な特性を示し、逆方向電流が
１Ｏ−１２（Ａ ／ ｃｍ２）と装置の限界近くｎ値も
１．６程度で理想に近い値を示した。 なお、酸素流量を０．１から１Ｏｓｃｃｅの範囲で変化
させてもその効果は変わらなかった。又、ＩＩｃＩ 。 ＣＦ、等の添加効果も同様な結果が得られた。 莞ｆｆｉ 人工ダイヤモンド（高圧合成、ＩＩｂ 、 ２＋ｎｍ
ＸＩ５■Ｘ０．３ｍｍ ）を用いて、実施例１と同じ条
件で表面処理を行った後アルミニウム電極を形成した試
料（ｂ）と、表面処理せずアルミニウム電極を形成した
試料（ａ）を用意した。 オーミック電極としてチタン金属を裏面にサンドイッチ
状に形成した。 試料の外見を第４図に示す。単結晶ダイヤモンド１１の
裏面にＴ１電極１４が、上面にＡ１電極１３が形成され
ている。 電流−電圧特性を第５図（表面処理していない）、第６
図（表面処理した）に示す。 表面処理をしていないものは逆方向電流が太きい。１０
−” １０−７Ａ、 ／ ａｍ２に達する。順方向電流
が小さく飽和も早い。ｎは３．８程度である。ダイオー
ド特性が悪い。 本発明の方法によって表面処理したものは逆方向電流が
１０ ””’ −１０−１０Ａ／ａｍ２であって十分に
小さい。順方向電流は大きくて、ｎは１．７程度である
。良好なダイオード特性である。 このように実施例１と同様、試料（ｂ）は逆方向電流が
少なく、理想的な特性が得られた。
プラズマＣＶＤ法によって次のような条件で成膜を行っ
た。 マイクロ波プラズマＣＶＤ条件は、 原料ガス： ＨＱＮ ＣＨ４、Ｂ２ＨｅＨ２流量： ＋
００ｓｅｃｍ ＣＨ４流量：（３ｓｅｃｍ ＢＪｅ （ｌθｐｐ１１）流量：５ｓｃｃ閣圧カニ
４０Ｔｏｒｒ パワー： ３００ Ｗ 放電時間＝２ｈ 膜は（１００）基板上に５００ＯＡ程成長し、電子線回
折により（１００）方向にエピタキシャル成しているこ
とを確認している。 この試料を、成長の後回も処理しないで、１×１Ｏ−０
Ｔｏｒｒでアルミニウムを真空蒸着して電極を形成した
ものを（ａ）とする。 成長の後酸素を含むプラズマでの条件で処理し、同じ条
件でアルミニウム電極を形成したものを（ｂ）とした。 （ｂ）のプラズマ処理の条件は、 処理ガス ！＋２．０□ Ｈ２流＠ ： Ｉｏｏｓｅｃｍ Ｏ９流量：ｌｓｅｃｍ 圧カニ ４０Ｔｏｒｒ パワー： ３００ Ｗ 放電時間： ０．５ｈ であった。この２つの試料において、オーミック側の電
極としてチタン金属を同一平面上に形成した。これらの
試料の外見を第１図にボす。 単結晶ダイヤモンド１の上にダイヤモンドエビタキンヤ
ル層２が形成してあり、両端にＴＩ電極４（オーミック
電極）が、中央にＡＩ電極３（ショットキー電極）が形
成しである。 電流−電圧特性を第２図（表面処理をしない）、第３図
（表面処理をした）に示す。 横軸がバイアス電圧（Ｖ）、縦軸が電流（Ａ／Ｃ閣２）
である。 表面処理をしていないものは逆方向電流が太きく １．
０−７〜１０−’Ａ ／ ａｌ１１２にも達する。また
順方向のも抵抗が大きく、電流の飽和も早いうちにおき
る。ｎの値は４．５程度である。 本発明の表面処理をしたものは逆方向電流が小さく １
０ ”−１０−” Ａ／ｃｍ２程度である。順方向の電
流が大きくｎは１．６程度である。順方向と逆方向での
電流の違いが著しい。 このように、表面処理のない試料（ａ）より、処理を行
った試料（ｂ）の方が良好な特性を示し、逆方向電流が
１Ｏ−１２（Ａ ／ ｃｍ２）と装置の限界近くｎ値も
１．６程度で理想に近い値を示した。 なお、酸素流量を０．１から１Ｏｓｃｃｅの範囲で変化
させてもその効果は変わらなかった。又、ＩＩｃＩ 。 ＣＦ、等の添加効果も同様な結果が得られた。 莞ｆｆｉ 人工ダイヤモンド（高圧合成、ＩＩｂ 、 ２＋ｎｍ
ＸＩ５■Ｘ０．３ｍｍ ）を用いて、実施例１と同じ条
件で表面処理を行った後アルミニウム電極を形成した試
料（ｂ）と、表面処理せずアルミニウム電極を形成した
試料（ａ）を用意した。 オーミック電極としてチタン金属を裏面にサンドイッチ
状に形成した。 試料の外見を第４図に示す。単結晶ダイヤモンド１１の
裏面にＴ１電極１４が、上面にＡ１電極１３が形成され
ている。 電流−電圧特性を第５図（表面処理していない）、第６
図（表面処理した）に示す。 表面処理をしていないものは逆方向電流が太きい。１０
−” １０−７Ａ、 ／ ａｍ２に達する。順方向電流
が小さく飽和も早い。ｎは３．８程度である。ダイオー
ド特性が悪い。 本発明の方法によって表面処理したものは逆方向電流が
１０ ””’ −１０−１０Ａ／ａｍ２であって十分に
小さい。順方向電流は大きくて、ｎは１．７程度である
。良好なダイオード特性である。 このように実施例１と同様、試料（ｂ）は逆方向電流が
少なく、理想的な特性が得られた。
本発明によれば良好なショットキー接合を作ることがで
きる。これらのショットキー接合を使って、耐熱性、耐
環境性に優れたトランジスターやダイオードなどのデバ
イスを製作することができる。本発明によってダイヤモ
ンドの特性をイす効に生かしたデバイスを作ることがで
きる。
きる。これらのショットキー接合を使って、耐熱性、耐
環境性に優れたトランジスターやダイオードなどのデバ
イスを製作することができる。本発明によってダイヤモ
ンドの特性をイす効に生かしたデバイスを作ることがで
きる。
第１図は本発明の効果を確かめるために試作したダイヤ
モンド薄膜を利用するダイオードの斜視図。 第２図は第１図の構造で表面処理をしていないダイヤモ
ンド薄膜を用いたダイオードの電圧−電流特性を示すグ
ラフ。横軸が電圧（Ｖ）、縦軸が電流（Ａ／ａｍ２）。 第３図は第１図の構造で本発明の方法によって表面処理
をしたダイヤモンド薄膜を用いたダイオードの電圧−電
流特性を示すグラフ。 第４図は本発明の効果を確かめるために試作したダイヤ
モンドバルク単結晶を用いたダイオードの斜視図。 第５図は第４図の構造で表面処理をしていないダイヤモ
ンドを用いたダイオードの電圧−電流特性を示すグラフ
。 第６図は第４図の構造で本発明の方法によって表面処理
をしたダイヤモンドを用いたダイオードの電圧−電流特
性を示すグラフ。 第７図はダイヤモンド表面を水素プラズマで処理したも
ののＲＨＥ Ｅ Ｄパターン図。 第８図はダイヤモンド表面を酸素プラズマで処理したも
ののＲＨＥＥＤパターン図。 １・・φ・・単結晶ダイヤモンド ２・１・番ダイヤモンドエビタキンヤル層３修拳・・−
Ａｌ２［！極 ４・・拳・＊ Ｔｌ？Ｊ！極 １１・・・・単結晶ダイヤモンド １３１・・Ａ１電極 １４・ΦφΦ１１電極 明 者 西 林 良 樹 塩 見 弘 藤 森 直 治 第 ７ 図 水素フラスマで処理したダイヤモンドのＲ）（ＥＥＤパ
ターン 第 図
モンド薄膜を利用するダイオードの斜視図。 第２図は第１図の構造で表面処理をしていないダイヤモ
ンド薄膜を用いたダイオードの電圧−電流特性を示すグ
ラフ。横軸が電圧（Ｖ）、縦軸が電流（Ａ／ａｍ２）。 第３図は第１図の構造で本発明の方法によって表面処理
をしたダイヤモンド薄膜を用いたダイオードの電圧−電
流特性を示すグラフ。 第４図は本発明の効果を確かめるために試作したダイヤ
モンドバルク単結晶を用いたダイオードの斜視図。 第５図は第４図の構造で表面処理をしていないダイヤモ
ンドを用いたダイオードの電圧−電流特性を示すグラフ
。 第６図は第４図の構造で本発明の方法によって表面処理
をしたダイヤモンドを用いたダイオードの電圧−電流特
性を示すグラフ。 第７図はダイヤモンド表面を水素プラズマで処理したも
ののＲＨＥ Ｅ Ｄパターン図。 第８図はダイヤモンド表面を酸素プラズマで処理したも
ののＲＨＥＥＤパターン図。 １・・φ・・単結晶ダイヤモンド ２・１・番ダイヤモンドエビタキンヤル層３修拳・・−
Ａｌ２［！極 ４・・拳・＊ Ｔｌ？Ｊ！極 １１・・・・単結晶ダイヤモンド １３１・・Ａ１電極 １４・ΦφΦ１１電極 明 者 西 林 良 樹 塩 見 弘 藤 森 直 治 第 ７ 図 水素フラスマで処理したダイヤモンドのＲ）（ＥＥＤパ
ターン 第 図
Claims (1)
- 半導体ダイヤモンドの表面を酸素またはハロゲンを含
むプラズマで処理した後、金属電極を形成する事を特徴
とするショットキー接合の形成法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13159190A JP2913765B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | シヨツトキー接合の形成法 |
| EP19910304426 EP0458530B1 (en) | 1990-05-21 | 1991-05-16 | Method of fabricating a Schottky junction using diamond |
| DE1991624003 DE69124003T2 (de) | 1990-05-21 | 1991-05-16 | Verfahren zur Herstellung eines Schottky-Übergangs unter Verwendung von Diamant |
| US08/184,105 US5500393A (en) | 1990-05-21 | 1994-01-21 | Method for fabricating a schottky junction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13159190A JP2913765B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | シヨツトキー接合の形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0426161A true JPH0426161A (ja) | 1992-01-29 |
| JP2913765B2 JP2913765B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=15061636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13159190A Expired - Fee Related JP2913765B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | シヨツトキー接合の形成法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0458530B1 (ja) |
| JP (1) | JP2913765B2 (ja) |
| DE (1) | DE69124003T2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5371383A (en) * | 1993-05-14 | 1994-12-06 | Kobe Steel Usa Inc. | Highly oriented diamond film field-effect transistor |
| US5424561A (en) * | 1993-05-14 | 1995-06-13 | Kobe Steel Usa Inc. | Magnetic sensor element using highly-oriented diamond film and magnetic detector |
| US5442199A (en) * | 1993-05-14 | 1995-08-15 | Kobe Steel Usa, Inc. | Diamond hetero-junction rectifying element |
| US5491348A (en) * | 1993-05-14 | 1996-02-13 | Kobe Steel Usa, Inc. | Highly-oriented diamond film field-effect transistor |
| US5493131A (en) * | 1993-05-14 | 1996-02-20 | Kobe Steel Usa, Inc. | Diamond rectifying element |
| US5512873A (en) * | 1993-05-04 | 1996-04-30 | Saito; Kimitsugu | Highly-oriented diamond film thermistor |
| US5523160A (en) * | 1993-05-14 | 1996-06-04 | Kobe Steel Usa, Inc. | Highly-oriented diamond film |
| 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 |
| WO2007129610A1 (ja) * | 2006-05-10 | 2007-11-15 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | ダイヤモンド表面処理方法及びそのダイヤモンド薄膜を用いたデバイス |
| JP2009054641A (ja) * | 2007-08-23 | 2009-03-12 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 高出力ダイヤモンド半導体素子 |
| JP2009081392A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 高出力ダイヤモンド半導体素子 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05102068A (ja) * | 1991-10-11 | 1993-04-23 | Kobe Steel Ltd | ダイヤモンドを用いた電子デバイスの電極形成方法 |
| JP3549228B2 (ja) * | 1993-05-14 | 2004-08-04 | 株式会社神戸製鋼所 | 高配向性ダイヤモンド放熱基板 |
| EP0642175B1 (en) * | 1993-09-07 | 2004-04-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor element with Schottky electrode and process for producing the same |
| JP3308755B2 (ja) * | 1994-09-16 | 2002-07-29 | 東京瓦斯株式会社 | 素子分離された水素終端ダイヤモンド半導体素子の製造方法 |
| SE515494C2 (sv) * | 1999-12-28 | 2001-08-13 | Abb Ab | Högspänningshalvledaranordning och förfarande för tillverkning av ett passiveringsskikt på en högspänningshalvledaranordning |
| JP2002226290A (ja) | 2000-11-29 | 2002-08-14 | Japan Fine Ceramics Center | ダイヤモンド加工体の製造方法、及び、ダイヤモンド加工体 |
| WO2006027669A1 (en) * | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Element Six Limited | Switching device |
| EP2719794B1 (en) | 2007-01-22 | 2018-08-22 | Element Six Technologies Limited | Plasma etching of diamond surfaces |
-
1990
- 1990-05-21 JP JP13159190A patent/JP2913765B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-05-16 DE DE1991624003 patent/DE69124003T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-16 EP EP19910304426 patent/EP0458530B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5512873A (en) * | 1993-05-04 | 1996-04-30 | Saito; Kimitsugu | Highly-oriented diamond film thermistor |
| US5523160A (en) * | 1993-05-14 | 1996-06-04 | Kobe Steel Usa, Inc. | Highly-oriented diamond film |
| US5442199A (en) * | 1993-05-14 | 1995-08-15 | Kobe Steel Usa, Inc. | Diamond hetero-junction rectifying element |
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| WO2007129610A1 (ja) * | 2006-05-10 | 2007-11-15 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | ダイヤモンド表面処理方法及びそのダイヤモンド薄膜を用いたデバイス |
| GB2452873A (en) * | 2006-05-10 | 2009-03-18 | Nat Inst Of Advanced Ind Scien | Method for diamond surface treatment, and device using thin film of diamond |
| GB2452873B (en) * | 2006-05-10 | 2011-12-28 | Nat Inst Of Advanced Ind Scien | Method for diamond surface treatment and device using thin fi lm of diamond |
| JP2009054641A (ja) * | 2007-08-23 | 2009-03-12 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 高出力ダイヤモンド半導体素子 |
| JP2009081392A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 高出力ダイヤモンド半導体素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| DE69124003D1 (de) | 1997-02-20 |
| EP0458530A2 (en) | 1991-11-27 |
| DE69124003T2 (de) | 1997-04-17 |
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| EP0458530A3 (en) | 1992-10-21 |
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