JPH06275554A - 半導体ダイヤモンド層上の耐熱性オーミック電極及びその形成方法 - Google Patents
半導体ダイヤモンド層上の耐熱性オーミック電極及びその形成方法Info
- Publication number
- JPH06275554A JPH06275554A JP6188493A JP6188493A JPH06275554A JP H06275554 A JPH06275554 A JP H06275554A JP 6188493 A JP6188493 A JP 6188493A JP 6188493 A JP6188493 A JP 6188493A JP H06275554 A JPH06275554 A JP H06275554A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- carbide
- metal
- electrode
- semiconductor diamond
- 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.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】 接触抵抗が小さく、高温でも安定なオーミッ
ク電極を得ることができる半導体ダイヤモンド層上の耐
熱性オーミック電極及びその製造方法を提供する。 【構成】 半導体ダイヤモンド層３上に、半導体ダイヤ
モンド層３との反応により合成した炭化クロム、炭化モ
リブテン、炭化タングステン、炭化チタン、炭化タンタ
ル、炭化バナジウム、炭化ハフニウム又は炭化ジルコニ
ウムからなる金属炭化物層２と、この金属炭化物層２上
に形成され、金属炭化物層２を構成する金属以外の導電
体材料からなる電極層６とにより構成されている。
ク電極を得ることができる半導体ダイヤモンド層上の耐
熱性オーミック電極及びその製造方法を提供する。 【構成】 半導体ダイヤモンド層３上に、半導体ダイヤ
モンド層３との反応により合成した炭化クロム、炭化モ
リブテン、炭化タングステン、炭化チタン、炭化タンタ
ル、炭化バナジウム、炭化ハフニウム又は炭化ジルコニ
ウムからなる金属炭化物層２と、この金属炭化物層２上
に形成され、金属炭化物層２を構成する金属以外の導電
体材料からなる電極層６とにより構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はダイオード、トランジス
タ、ＦＥＴ及びサーミスタ等の電子部品又は電子デバイ
スを構成する半導体ダイヤモンド層上に形成される半導
体ダイヤモンド層上の耐熱性オーミック電極及びその形
成方法に関する。
タ、ＦＥＴ及びサーミスタ等の電子部品又は電子デバイ
スを構成する半導体ダイヤモンド層上に形成される半導
体ダイヤモンド層上の耐熱性オーミック電極及びその形
成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは硬度が高く、耐熱性、耐
薬品性、耐放射線性に優れた絶縁体であり、産業上種々
の利用が検討され、また実用化されている。また、ダイ
ヤモンドはバンドギャップが５．４eVと大きく、Ｂ等の
不純物をドープしたものは半導体特性を示し、この種の
半導体ダイヤモンドは、高温半導体としての応用が期待
されている。
薬品性、耐放射線性に優れた絶縁体であり、産業上種々
の利用が検討され、また実用化されている。また、ダイ
ヤモンドはバンドギャップが５．４eVと大きく、Ｂ等の
不純物をドープしたものは半導体特性を示し、この種の
半導体ダイヤモンドは、高温半導体としての応用が期待
されている。
【０００３】このような優れた特性を持つダイヤモンド
薄膜を、プラズマ反応を利用して気相から合成する方法
が確立されて以来、ダイヤモンド薄膜を利用した超硬工
具、スピーカ振動板、半導体デバイスのヒートシンク並
びにダイオード及びトランジスタ等の電子デバイスの開
発が進められている。
薄膜を、プラズマ反応を利用して気相から合成する方法
が確立されて以来、ダイヤモンド薄膜を利用した超硬工
具、スピーカ振動板、半導体デバイスのヒートシンク並
びにダイオード及びトランジスタ等の電子デバイスの開
発が進められている。
【０００４】而して、半導体ダイヤモンドを使用した電
子デバイスにおいては、ダイヤモンド半導体層に対する
密着性が優れたオーミック電極、即ち、電流電圧特性が
線形である電極を形成する必要がある。ダイヤモンド素
子の特徴である高温及び高電圧下での使用を考慮する
と、電極は、ダイヤモンド層に対する接触抵抗が小さ
く、且つ、使用温度より十分高い温度まで安定であるこ
とが必要である。これは、接触抵抗が大きいと電極とダ
イヤモンド層との界面部分が発熱をし、局所的に更に高
温になってしまうからである。
子デバイスにおいては、ダイヤモンド半導体層に対する
密着性が優れたオーミック電極、即ち、電流電圧特性が
線形である電極を形成する必要がある。ダイヤモンド素
子の特徴である高温及び高電圧下での使用を考慮する
と、電極は、ダイヤモンド層に対する接触抵抗が小さ
く、且つ、使用温度より十分高い温度まで安定であるこ
とが必要である。これは、接触抵抗が大きいと電極とダ
イヤモンド層との界面部分が発熱をし、局所的に更に高
温になってしまうからである。
【０００５】従来、半導体ダイヤモンド層へのオーミッ
ク電極作製法としては、A.T.Collins等（Diamond Resea
rch, pp.19-22, 1970年）及びK.L.Moazed等（J.Appl.Ph
ys.,vol.68,No.5,pp.2246-2255, 1990年）により提案さ
れた方法がある。即ち、これらの文献に記載されたよう
に、半導体ダイヤモンド層上に炭化物を形成しやすいＴ
ａ，Ｔｉ又はＭｏ等からなる電極層を形成し、電子ビー
ム照射、又は真空熱処理等を行うことにより、オーミッ
ク電極を得る方法が公知である。
ク電極作製法としては、A.T.Collins等（Diamond Resea
rch, pp.19-22, 1970年）及びK.L.Moazed等（J.Appl.Ph
ys.,vol.68,No.5,pp.2246-2255, 1990年）により提案さ
れた方法がある。即ち、これらの文献に記載されたよう
に、半導体ダイヤモンド層上に炭化物を形成しやすいＴ
ａ，Ｔｉ又はＭｏ等からなる電極層を形成し、電子ビー
ム照射、又は真空熱処理等を行うことにより、オーミッ
ク電極を得る方法が公知である。
【０００６】これは、図２（ａ）に示すように、基板の
ダイヤモンド層３と、Ｔａ，Ｔｉ又はＭｏ等からなる金
属電極層１との界面に炭化物層２を形成することによ
り、良好なオーミック電極を得ようとするものである。
即ち、炭化物を形成し易いＴａ，Ｔｉ又はＭｏ等の金属
を電極材料として使用し、この電極層１とダイヤモンド
層３との間に炭化物層２を形成する。
ダイヤモンド層３と、Ｔａ，Ｔｉ又はＭｏ等からなる金
属電極層１との界面に炭化物層２を形成することによ
り、良好なオーミック電極を得ようとするものである。
即ち、炭化物を形成し易いＴａ，Ｔｉ又はＭｏ等の金属
を電極材料として使用し、この電極層１とダイヤモンド
層３との間に炭化物層２を形成する。
【０００７】また、最近では、炭化物中で最も安定な炭
化物であるＴｉxＣ1-xを形成するＴｉを電極材料とし、
このＴｉ電極の上に、酸化を防ぐために、Ａｕ，Ｐｔ又
はＭｏ／Ａｕ（ＭｏとＡｕとをこの順に積層したもの）
等を酸化防止膜として形成した多層金属薄膜の利用が報
告されている。
化物であるＴｉxＣ1-xを形成するＴｉを電極材料とし、
このＴｉ電極の上に、酸化を防ぐために、Ａｕ，Ｐｔ又
はＭｏ／Ａｕ（ＭｏとＡｕとをこの順に積層したもの）
等を酸化防止膜として形成した多層金属薄膜の利用が報
告されている。
【０００８】図２（ｂ）に示すオーミック電極において
は、基板の半導体ダイヤモンド層３の上に、電極Ｔｉ層
１を形成し、更に電極Ｔｉ層１の上に、拡散防止Ａｕ層
４を形成したものである。
は、基板の半導体ダイヤモンド層３の上に、電極Ｔｉ層
１を形成し、更に電極Ｔｉ層１の上に、拡散防止Ａｕ層
４を形成したものである。
【０００９】図２（ｃ）に示すオーミック電極において
は、半導体ダイヤモンド層３上の電極Ｔｉ層１の上に、
拡散防止Ｍｏ層５を形成し、更にこの拡散防止Ｍｏ層５
の上に拡散防止Ａｕ層４を形成したものである。このＴ
ｉ／Ｍｏ／Ａｕの多層膜を使用した半導体デバイスとし
ては、サーミスタ（藤森等、NEW DIAMOND Vol.13,P.32,
1989年）等がある。
は、半導体ダイヤモンド層３上の電極Ｔｉ層１の上に、
拡散防止Ｍｏ層５を形成し、更にこの拡散防止Ｍｏ層５
の上に拡散防止Ａｕ層４を形成したものである。このＴ
ｉ／Ｍｏ／Ａｕの多層膜を使用した半導体デバイスとし
ては、サーミスタ（藤森等、NEW DIAMOND Vol.13,P.32,
1989年）等がある。
【００１０】Ｔｉはオーミック電極の材料として一般的
であるが、反応性に富み、空気中においては、高温で酸
化されやすい。このため、上述の如く、酸化を防ぐため
に、Ａｕ，Ｐｔ，Ｍｏ／Ａｕ等を酸化防止膜とした多層
膜が電極として利用されている。
であるが、反応性に富み、空気中においては、高温で酸
化されやすい。このため、上述の如く、酸化を防ぐため
に、Ａｕ，Ｐｔ，Ｍｏ／Ａｕ等を酸化防止膜とした多層
膜が電極として利用されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た酸化防止膜を備えたオーミック電極であっても、電極
Ｔｉ層を酸素から完全に遮蔽することは困難であり、長
期的な使用を考慮するとＴｉが酸化する虞があるという
問題点がある。
た酸化防止膜を備えたオーミック電極であっても、電極
Ｔｉ層を酸素から完全に遮蔽することは困難であり、長
期的な使用を考慮するとＴｉが酸化する虞があるという
問題点がある。
【００１２】本願発明者等は、多層膜電極におけるＴｉ
の酸化抑制効果を評価するため、下記表１に示す条件で
図２（ｂ）に示すＴｉ／Ａｕ電極を作製した。図３
（ａ）はＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により求めた各元
素の深さ方向の分布を示す。図３において、縦軸は各元
素の原子数の割合（原子％）であり、横軸はスパッタリ
ング時間を示し、電極表面からの距離に対応する。図３
（ａ）からわかるように、電極表面から、金、チタン及
びダイヤモンド（Ｃ）がこの順に積層されていることが
確認できる。
の酸化抑制効果を評価するため、下記表１に示す条件で
図２（ｂ）に示すＴｉ／Ａｕ電極を作製した。図３
（ａ）はＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により求めた各元
素の深さ方向の分布を示す。図３において、縦軸は各元
素の原子数の割合（原子％）であり、横軸はスパッタリ
ング時間を示し、電極表面からの距離に対応する。図３
（ａ）からわかるように、電極表面から、金、チタン及
びダイヤモンド（Ｃ）がこの順に積層されていることが
確認できる。
【００１３】次に、この電極を、５００℃の温度で６０
分間、大気中に保持した。その後、Ｘ線光電子分光法に
より各元素の深さ方向の分布を調べた。その結果を図３
（ｂ）に示す。この図３（ｂ）から、Ｔｉが表面に拡散
し、酸化されてＴｉＯ2 が形成されたことがわかる。即
ち、試料を焼鈍することによりダイヤモンド表面でＴｉ
の炭化が開始されて、オーミック電極が形成されるが、
同時に電極材料のＴｉが上層のＡｕ層４の内部を拡散し
て電極表面に達し、この電極表面で酸素と反応してしま
う。
分間、大気中に保持した。その後、Ｘ線光電子分光法に
より各元素の深さ方向の分布を調べた。その結果を図３
（ｂ）に示す。この図３（ｂ）から、Ｔｉが表面に拡散
し、酸化されてＴｉＯ2 が形成されたことがわかる。即
ち、試料を焼鈍することによりダイヤモンド表面でＴｉ
の炭化が開始されて、オーミック電極が形成されるが、
同時に電極材料のＴｉが上層のＡｕ層４の内部を拡散し
て電極表面に達し、この電極表面で酸素と反応してしま
う。
【００１４】
【表１】
【００１５】また、Ｔｉ層１とＡｕ層４間との間にＴｉ
の拡散を防ぐ拡散防止層としてのＭｏ層５を挿入した図
２（ｃ）に示す構造のＴｉ／Ｍｏ／Ａｕ電極を作製し
た。下記表２に、各層の成膜条件を示す。また、図４
（ａ）には、得られた電極に対し、Ｘ線光電子分光法に
より電極上面からの深さに対する濃度分布を測定した結
果を示す。図４において、縦軸は各元素の原子数の割合
（原子％）、横軸は電極表面からの距離に対応する。ま
た、作製した電極を大気中で５００℃の温度で６０分間
保持後Ｘ線光電子分光法により電極の厚み方向の濃度分
布を調べた。その結果、その各元素の濃度分布は図４
（ｂ）に示すように変化した。
の拡散を防ぐ拡散防止層としてのＭｏ層５を挿入した図
２（ｃ）に示す構造のＴｉ／Ｍｏ／Ａｕ電極を作製し
た。下記表２に、各層の成膜条件を示す。また、図４
（ａ）には、得られた電極に対し、Ｘ線光電子分光法に
より電極上面からの深さに対する濃度分布を測定した結
果を示す。図４において、縦軸は各元素の原子数の割合
（原子％）、横軸は電極表面からの距離に対応する。ま
た、作製した電極を大気中で５００℃の温度で６０分間
保持後Ｘ線光電子分光法により電極の厚み方向の濃度分
布を調べた。その結果、その各元素の濃度分布は図４
（ｂ）に示すように変化した。
【００１６】この図４に示すように、Ｍｏを拡散防止層
に用いたＴｉ／Ｍｏ／Ａｕ電極においても、Ｔｉの酸化
を十分に防止することはできない。
に用いたＴｉ／Ｍｏ／Ａｕ電極においても、Ｔｉの酸化
を十分に防止することはできない。
【００１７】
【表２】
【００１８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、接触抵抗率が低く、高温でも安定なオーミ
ック電極を得ることができる半導体ダイヤモンド層上の
耐熱性オーミック電極及びその形成方法を提供すること
を目的とする。
のであって、接触抵抗率が低く、高温でも安定なオーミ
ック電極を得ることができる半導体ダイヤモンド層上の
耐熱性オーミック電極及びその形成方法を提供すること
を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体ダイ
ヤモンド層上の耐熱性オーミック電極は、炭化クロム、
炭化モリブテン、炭化タングステン、炭化チタン、炭化
タンタル、炭化バナジウム、炭化ハフニウム及び炭化ジ
ルコニウムからなる群から選択された少なくとも１種の
金属炭化物層からなり、前記半導体ダイヤモンド層上に
選択的に配設された金属炭化物層と、この金属炭化物層
上に形成され前記金属炭化物を構成する金属以外の導電
体材料からなる電極層とを有することを特徴とする。
ヤモンド層上の耐熱性オーミック電極は、炭化クロム、
炭化モリブテン、炭化タングステン、炭化チタン、炭化
タンタル、炭化バナジウム、炭化ハフニウム及び炭化ジ
ルコニウムからなる群から選択された少なくとも１種の
金属炭化物層からなり、前記半導体ダイヤモンド層上に
選択的に配設された金属炭化物層と、この金属炭化物層
上に形成され前記金属炭化物を構成する金属以外の導電
体材料からなる電極層とを有することを特徴とする。
【００２０】本発明に係る半導体ダイヤモンド層上の耐
熱性オーミック電極の形成方法は、半導体ダイヤモンド
層上に、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｖ，Ｈｆ及びＺ
ｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属から
なる金属層を選択的に形成する工程と、アニールを施
し、前記金属層と前記半導体ダイヤモンド層とを反応さ
せて前記金属層と前記半導体ダイヤモンド層との界面部
分に金属炭化物層を形成する工程と、前記金属炭化物層
上の前記金属層を除去する工程と、前記金属炭化物層上
に前記金属層以外の導電体材料からなる電極層を形成す
る工程とを有することを特徴とする。
熱性オーミック電極の形成方法は、半導体ダイヤモンド
層上に、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｖ，Ｈｆ及びＺ
ｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属から
なる金属層を選択的に形成する工程と、アニールを施
し、前記金属層と前記半導体ダイヤモンド層とを反応さ
せて前記金属層と前記半導体ダイヤモンド層との界面部
分に金属炭化物層を形成する工程と、前記金属炭化物層
上の前記金属層を除去する工程と、前記金属炭化物層上
に前記金属層以外の導電体材料からなる電極層を形成す
る工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
【作用】ダイヤモンド層上に、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，
Ｔａ，Ｖ，Ｈｆ及びＺｒからなる群から選択された少な
くとも１種の金属の層を形成し、例えば８００℃の温度
でアニールすると、前記金属と前記ダイヤモンド層とが
反応して、前記金属層と前記ダイヤモンド層との界面部
分に金属炭化物層が形成される。この金属炭化物層と前
記ダイヤモンド層とは密に結合しており、両者の間には
良好なオーミック接合が得られる。そして、前記金属層
と前記ダイヤモンド層との間に電圧を印加すると、前記
金属炭化物層に存在する欠陥準位を介して電流が流れ
る。この場合に、電極としての特性は金属炭化物層と前
記ダイヤモンド層との界面の状態のみに依存する。即
ち、未反応の金属は単に電気を伝達する伝導層に過ぎ
ず、導電性が良好なものであれば、他の金属化合物等に
置き換えても、オーミック電極としての電気的特性は変
化しない。
Ｔａ，Ｖ，Ｈｆ及びＺｒからなる群から選択された少な
くとも１種の金属の層を形成し、例えば８００℃の温度
でアニールすると、前記金属と前記ダイヤモンド層とが
反応して、前記金属層と前記ダイヤモンド層との界面部
分に金属炭化物層が形成される。この金属炭化物層と前
記ダイヤモンド層とは密に結合しており、両者の間には
良好なオーミック接合が得られる。そして、前記金属層
と前記ダイヤモンド層との間に電圧を印加すると、前記
金属炭化物層に存在する欠陥準位を介して電流が流れ
る。この場合に、電極としての特性は金属炭化物層と前
記ダイヤモンド層との界面の状態のみに依存する。即
ち、未反応の金属は単に電気を伝達する伝導層に過ぎ
ず、導電性が良好なものであれば、他の金属化合物等に
置き換えても、オーミック電極としての電気的特性は変
化しない。
【００２２】そこで、本発明においては、半導体ダイヤ
モンド層との反応により形成された炭化クロム、炭化モ
リブテン、炭化タングステン、炭化チタン、炭化タンタ
ル、炭化バナジウム、炭化ハフニウム及び炭化ジルコニ
ウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属炭
化物からなる金属炭化物層上に、前記金属炭化物を構成
する金属以外の耐熱性のある導電体材料（金属又は金属
化合物）からなる電極層を配設する。前記金属炭化物の
酸化温度は１０００℃以上と高温であるので、通常想定
される電子デバイスの使用温度では、前記金属炭化物は
安定であり、酸化する虞はない。また、この金属炭化物
層上の電極層は、前記金属炭化物層を構成する金属以外
の耐熱性のある導電体材料からなる。従って、本発明に
係るオーミック電極は、電気特性が良好であると共に、
高温における安定性が優れている。
モンド層との反応により形成された炭化クロム、炭化モ
リブテン、炭化タングステン、炭化チタン、炭化タンタ
ル、炭化バナジウム、炭化ハフニウム及び炭化ジルコニ
ウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属炭
化物からなる金属炭化物層上に、前記金属炭化物を構成
する金属以外の耐熱性のある導電体材料（金属又は金属
化合物）からなる電極層を配設する。前記金属炭化物の
酸化温度は１０００℃以上と高温であるので、通常想定
される電子デバイスの使用温度では、前記金属炭化物は
安定であり、酸化する虞はない。また、この金属炭化物
層上の電極層は、前記金属炭化物層を構成する金属以外
の耐熱性のある導電体材料からなる。従って、本発明に
係るオーミック電極は、電気特性が良好であると共に、
高温における安定性が優れている。
【００２３】一方、本発明においては、半導体ダイヤモ
ンド層上に、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｖ，Ｈｆ及
びＺｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属
からなる金属層を選択的に形成し、その後アニールを施
す。前記金属は、アニールにより前記半導体ダイヤモン
ド層中の炭素と反応し、前記金属層と前記半導体ダイヤ
モンド層との界面部分に金属炭化物層が形成される。こ
の金属炭化物層は前記半導体ダイヤモンド層と密に結合
し、両者の間にオーミック接合が得られる。
ンド層上に、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｖ，Ｈｆ及
びＺｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属
からなる金属層を選択的に形成し、その後アニールを施
す。前記金属は、アニールにより前記半導体ダイヤモン
ド層中の炭素と反応し、前記金属層と前記半導体ダイヤ
モンド層との界面部分に金属炭化物層が形成される。こ
の金属炭化物層は前記半導体ダイヤモンド層と密に結合
し、両者の間にオーミック接合が得られる。
【００２４】次に、前記炭化物層上の金属層をエッチン
グ除去した後、前記炭化物層上に前記炭化物を構成する
金属に比して融点が高い導電体（金属又は金属化合物
等）からなる電極層を形成する。これにより、前述した
良好な電気的特性と高温における安定性とを具備したオ
ーミック電極が完成する。
グ除去した後、前記炭化物層上に前記炭化物を構成する
金属に比して融点が高い導電体（金属又は金属化合物
等）からなる電極層を形成する。これにより、前述した
良好な電気的特性と高温における安定性とを具備したオ
ーミック電極が完成する。
【００２５】
【実施例】次に、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００２６】図１は本発明の実施例に係る耐熱性オーミ
ック電極を示す断面図である。
ック電極を示す断面図である。
【００２７】半導体ダイヤモンド層３上には、金属炭化
物層２が選択的に形成されている。この金属炭化物層２
は、炭化クロム、炭化モリブテン、炭化モリブテン、炭
化タングステン、炭化チタン、炭化タンタル、炭化バナ
ジウム、炭化ハフニウム及び炭化ジルコニウムからなる
群から選択された少なくとも１種の金属炭化物からな
る。これらの金属炭化物は、耐熱性が高く、例えば１０
００℃以上の温度であっても酸化されることはない。ま
た、この金属炭化物層２上には、Ｗ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｐ
ｔ，Ｍｏ／Ａｕ及びＷ／Ａｕ等の高融点金属、Ｔｉ−Ｗ
等の高融点合金又はＴｉＣ及びＴｉＮ等の高融点金属化
合物からなる電極導電体層６が形成されている。
物層２が選択的に形成されている。この金属炭化物層２
は、炭化クロム、炭化モリブテン、炭化モリブテン、炭
化タングステン、炭化チタン、炭化タンタル、炭化バナ
ジウム、炭化ハフニウム及び炭化ジルコニウムからなる
群から選択された少なくとも１種の金属炭化物からな
る。これらの金属炭化物は、耐熱性が高く、例えば１０
００℃以上の温度であっても酸化されることはない。ま
た、この金属炭化物層２上には、Ｗ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｐ
ｔ，Ｍｏ／Ａｕ及びＷ／Ａｕ等の高融点金属、Ｔｉ−Ｗ
等の高融点合金又はＴｉＣ及びＴｉＮ等の高融点金属化
合物からなる電極導電体層６が形成されている。
【００２８】本発明に係るオーミック電極においては、
金属炭化物層２と半導体ダイヤモンド層３との間でオー
ミック接続しており、金属炭化物層２及び電極導電体層
６は耐熱性が高い物質により形成されている。従って、
本実施例に係るオーミック電極は、高温において長期間
に亘って使用しても、電気的特性の劣化を回避できる。
金属炭化物層２と半導体ダイヤモンド層３との間でオー
ミック接続しており、金属炭化物層２及び電極導電体層
６は耐熱性が高い物質により形成されている。従って、
本実施例に係るオーミック電極は、高温において長期間
に亘って使用しても、電気的特性の劣化を回避できる。
【００２９】次に、上述の耐熱性オーミック電極の形成
方法について説明する。
方法について説明する。
【００３０】先ず、半導体ダイヤモンド層３上に、真空
蒸着法スパッタ法等の一般的な成膜方法を使用して、Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｖ，Ｈｆ又はＺｒからなる
金属層を選択的に形成する。この金属層の層厚は、後工
程で実施するアニール時の温度及び雰囲気により異なる
が、アニール後にエッチングを施すことを考慮すると、
１００Å以上であることが好ましい。
蒸着法スパッタ法等の一般的な成膜方法を使用して、Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｖ，Ｈｆ又はＺｒからなる
金属層を選択的に形成する。この金属層の層厚は、後工
程で実施するアニール時の温度及び雰囲気により異なる
が、アニール後にエッチングを施すことを考慮すると、
１００Å以上であることが好ましい。
【００３１】次に、例えば８００℃の温度で約３０分間
アニールする。これにより、前記金属層中の金属原子と
半導体ダイヤモンド層３中の炭素とが反応して、前記金
属層と半導体ダイヤモンド層３との界面部分に金属炭化
物層２が形成される。
アニールする。これにより、前記金属層中の金属原子と
半導体ダイヤモンド層３中の炭素とが反応して、前記金
属層と半導体ダイヤモンド層３との界面部分に金属炭化
物層２が形成される。
【００３２】次に、エッチング等により金属炭化物層２
上の上記金属層を除去する。エッチング液としては、例
えば王水を使用する。
上の上記金属層を除去する。エッチング液としては、例
えば王水を使用する。
【００３３】次いで、金属炭化物層２上に、前記金属層
を構成する金属以外の耐熱性を有する金属又は金属化合
物からなる電極導電体層６を形成する。これにより、耐
熱性オーミック電極が完成する。
を構成する金属以外の耐熱性を有する金属又は金属化合
物からなる電極導電体層６を形成する。これにより、耐
熱性オーミック電極が完成する。
【００３４】次に、上述の実施例方法により実際に半導
体ダイヤモンド層上にオーミック電極を形成し、耐熱性
を調べた結果について説明する。
体ダイヤモンド層上にオーミック電極を形成し、耐熱性
を調べた結果について説明する。
【００３５】先ず、マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用い
て、半導体ダイヤモンド層を薄膜合成した。この場合
に、ダイヤモンドの原料になる反応ガスとして水素希釈
したＣＨ4 ガスを用い、ドーピングガスとしてジボラン
（Ｂ2Ｈ6）ガスを用いた。このときの合成条件を、下記
表３に示す。
て、半導体ダイヤモンド層を薄膜合成した。この場合
に、ダイヤモンドの原料になる反応ガスとして水素希釈
したＣＨ4 ガスを用い、ドーピングガスとしてジボラン
（Ｂ2Ｈ6）ガスを用いた。このときの合成条件を、下記
表３に示す。
【００３６】
【表３】
【００３７】次に、フォトリソグラフィー技術を使用し
て、合成したダイヤモンド薄膜上にＴＬＭパターンを作
製した。その後、マグネトロンスパッタを使用して、ダ
イヤモンド薄膜上に金属Ｔｉを成膜し、金属Ｔｉ層を得
た。成膜は、１０-6Torrまで真空引きした後、Ａｒガス
を流量１０sccm 及び真空度２mTorrで流し、流量が安定
した後に行った。金属Ｔｉ層の層厚は約２０００Åであ
る。金属Ｔｉ層を形成した後、リフトオフ法によりフォ
トマスクと共にそのフォトマスク上の金属Ｔｉ層を除去
することにより、ダイヤモンド層上に、所定のパターン
で金属Ｔｉ層を残存させた。その後、真空中で８００℃
の温度で３０分間アニールした。このアニールにより、
ダイヤモンド層と金属Ｔｉ層との界面部分に炭化チタン
層が形成された。次に、王水によりエッチングを行って
金属Ｔｉ層を除去し、前記炭化チタン層を露出させた。
その後、半導体ダイヤモンド層上に再びＴＬＭパターン
をフォトグラフィー技術を使用して作製し、マグネトロ
ンスパッタにより金を蒸着し、その後フォトマスクと共
にフォトマスク上の金を除去し、炭化チタン層上のみに
金属を残存させて、電極金属層を形成した。この電極金
属層の層厚は２０００Åである。これにより、オーミッ
ク電極が完成した。
て、合成したダイヤモンド薄膜上にＴＬＭパターンを作
製した。その後、マグネトロンスパッタを使用して、ダ
イヤモンド薄膜上に金属Ｔｉを成膜し、金属Ｔｉ層を得
た。成膜は、１０-6Torrまで真空引きした後、Ａｒガス
を流量１０sccm 及び真空度２mTorrで流し、流量が安定
した後に行った。金属Ｔｉ層の層厚は約２０００Åであ
る。金属Ｔｉ層を形成した後、リフトオフ法によりフォ
トマスクと共にそのフォトマスク上の金属Ｔｉ層を除去
することにより、ダイヤモンド層上に、所定のパターン
で金属Ｔｉ層を残存させた。その後、真空中で８００℃
の温度で３０分間アニールした。このアニールにより、
ダイヤモンド層と金属Ｔｉ層との界面部分に炭化チタン
層が形成された。次に、王水によりエッチングを行って
金属Ｔｉ層を除去し、前記炭化チタン層を露出させた。
その後、半導体ダイヤモンド層上に再びＴＬＭパターン
をフォトグラフィー技術を使用して作製し、マグネトロ
ンスパッタにより金を蒸着し、その後フォトマスクと共
にフォトマスク上の金を除去し、炭化チタン層上のみに
金属を残存させて、電極金属層を形成した。この電極金
属層の層厚は２０００Åである。これにより、オーミッ
ク電極が完成した。
【００３８】このオーミック電極の接触抵抗率をＴＬＭ
法により測定した。その結果、接触抵抗は３×１０-3Ω
ｃｍ2 と極めて低く、良好なオーミック特性を示した。
次いで、作製した電極の高温安定性を試験した。即ち、
この電極を５００℃の温度で６０分間大気中に保持した
後、再びＴＬＭ法により接触抵抗率を測定した。その結
果、接触抵抗率は２×１０-3Ωｃｍ2 であり、高温試験
前の接触抵抗率と殆ど同じであった。このことから、本
発明が耐熱性電極として極めて優れていることが確認で
きた。
法により測定した。その結果、接触抵抗は３×１０-3Ω
ｃｍ2 と極めて低く、良好なオーミック特性を示した。
次いで、作製した電極の高温安定性を試験した。即ち、
この電極を５００℃の温度で６０分間大気中に保持した
後、再びＴＬＭ法により接触抵抗率を測定した。その結
果、接触抵抗率は２×１０-3Ωｃｍ2 であり、高温試験
前の接触抵抗率と殆ど同じであった。このことから、本
発明が耐熱性電極として極めて優れていることが確認で
きた。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る耐熱
性オーミック電極は半導体ダイヤモンド層上に所定の金
属炭化物からなる金属炭化物層と、この金属炭化物層上
に形成された高融点の導電体材料からなる電極層とによ
り構成されているから、電気的特性が優れていると共
に、高温の大気中において酸化する虞がない。また、本
発明方法においては、半導体ダイヤモンド層上に所定の
金属からなる金属層を形成した後、アニールを施して、
前記半導体ダイヤモンド層と前記金属層との界面部分に
金属炭化物層を形成し、この金属炭化物層上に前記金属
層以外の耐熱性のある導電体材料からなる電極層を形成
するから、上述の電気特性及び耐熱性が優れたオーミッ
ク電極を容易に形成することができる。
性オーミック電極は半導体ダイヤモンド層上に所定の金
属炭化物からなる金属炭化物層と、この金属炭化物層上
に形成された高融点の導電体材料からなる電極層とによ
り構成されているから、電気的特性が優れていると共
に、高温の大気中において酸化する虞がない。また、本
発明方法においては、半導体ダイヤモンド層上に所定の
金属からなる金属層を形成した後、アニールを施して、
前記半導体ダイヤモンド層と前記金属層との界面部分に
金属炭化物層を形成し、この金属炭化物層上に前記金属
層以外の耐熱性のある導電体材料からなる電極層を形成
するから、上述の電気特性及び耐熱性が優れたオーミッ
ク電極を容易に形成することができる。
【図１】本発明に係るオーミック電極を示す断面図であ
る。
る。
【図２】（ａ）乃至（ｄ）はいずれも従来のオーミック
電極を示す断面図である。
電極を示す断面図である。
【図３】従来のオーミック電極（Ｔｉ／Ａｕ）の深さ方
向の元素分布を示し、（ａ）はアニール前、（ｂ）はア
ニール後である。
向の元素分布を示し、（ａ）はアニール前、（ｂ）はア
ニール後である。
【図４】従来のオーミック電極（拡散防止層としてＭｏ
層を挿入したＴｉ／Ｍｏ／Ａｕ３層電極）の深さ方向の
元素分布を示し、（ａ）はアニール前、（ｂ）はアニー
ル後である。
層を挿入したＴｉ／Ｍｏ／Ａｕ３層電極）の深さ方向の
元素分布を示し、（ａ）はアニール前、（ｂ）はアニー
ル後である。
１；電極層 ２；金属炭化物層 ３；半導体ダイヤモンド層 ４；拡散防止Ａｕ層 ５；拡散防止Ｍｏ層 ６；電極導電体層
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体ダイヤモンド層上の耐熱性オーミ
ック電極において、炭化クロム、炭化モリブテン、炭化
タングステン、炭化チタン、炭化タンタル、炭化バナジ
ウム、炭化ハフニウム及び炭化ジルコニウムからなる群
から選択された少なくとも１種の金属炭化物層からな
り、前記半導体ダイヤモンド層上に選択的に配設された
金属炭化物層と、この金属炭化物層上に形成され前記金
属炭化物を構成する金属以外の導電体材料からなる電極
層とを有することを特徴とする半導体ダイヤモンド層上
の耐熱性オーミック電極。 - 【請求項２】 半導体ダイヤモンド層上に、Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｖ，Ｈｆ及びＺｒからなる群から
選択された少なくとも１種の金属からなる金属層を選択
的に形成する工程と、アニールを施し、前記金属層と前
記半導体ダイヤモンド層とを反応させて前記金属層と前
記半導体ダイヤモンド層との界面部分に金属炭化物層を
形成する工程と、前記金属炭化物層上の前記金属層を除
去する工程と、前記金属炭化物層上に前記金属層以外の
導電体材料からなる電極層を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体ダイヤモンド層上の耐熱性オーミ
ック電極の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05061884A JP3086562B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 半導体ダイヤモンド層上の耐熱性オーミック電極及びその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05061884A JP3086562B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 半導体ダイヤモンド層上の耐熱性オーミック電極及びその形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06275554A true JPH06275554A (ja) | 1994-09-30 |
| JP3086562B2 JP3086562B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=13184025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05061884A Expired - Lifetime JP3086562B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 半導体ダイヤモンド層上の耐熱性オーミック電極及びその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3086562B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053025A (ja) * | 1999-08-11 | 2001-02-23 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ｐ型化合物半導体のオーミック電極構造およびその形成方法 |
| WO2006087937A1 (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-24 | National Institute For Materials Science | ダイヤモンド半導体整流素子 |
| JP2014116509A (ja) * | 2012-12-11 | 2014-06-26 | Denso Corp | 熱電子発電素子及び熱電子発電素子の製造方法 |
| WO2015198950A1 (ja) * | 2014-06-23 | 2015-12-30 | 株式会社 東芝 | 半導体装置及びその製造方法 |
| EP3035390A1 (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
-
1993
- 1993-03-22 JP JP05061884A patent/JP3086562B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053025A (ja) * | 1999-08-11 | 2001-02-23 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ｐ型化合物半導体のオーミック電極構造およびその形成方法 |
| JP4572430B2 (ja) * | 1999-08-11 | 2010-11-04 | 富士ゼロックス株式会社 | オーミック電極の形成方法 |
| WO2006087937A1 (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-24 | National Institute For Materials Science | ダイヤモンド半導体整流素子 |
| JP2014116509A (ja) * | 2012-12-11 | 2014-06-26 | Denso Corp | 熱電子発電素子及び熱電子発電素子の製造方法 |
| US9508533B2 (en) | 2012-12-11 | 2016-11-29 | Denso Corporation | Thermionic converter and manufacturing method of electrode of thermionic converter |
| WO2015198950A1 (ja) * | 2014-06-23 | 2015-12-30 | 株式会社 東芝 | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2016009702A (ja) * | 2014-06-23 | 2016-01-18 | 株式会社東芝 | 半導体装置及びその製造方法 |
| EP3159932A4 (en) * | 2014-06-23 | 2018-04-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device, and method for producing same |
| EP3035390A1 (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
| US9564491B2 (en) | 2014-12-15 | 2017-02-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3086562B2 (ja) | 2000-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4026339B2 (ja) | ＳｉＣ用電極及びその製造方法 | |
| JP5286677B2 (ja) | Ｐ型４Ｈ−ＳｉＣ基板上のオーミック電極の形成方法 | |
| EP2500947A1 (en) | Semiconductor device and process for manufacturing same | |
| JP5585909B2 (ja) | コンタクトプラグ、配線、半導体装置およびコンタクトプラグ形成方法 | |
| US5306529A (en) | Process for forming an ohmic electrode on a diamond film involving heating in a vacuum atmosphere | |
| JPH0234918A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3086556B2 (ja) | 半導体ダイヤモンド層上の耐熱性オーミック電極及びその形成方法 | |
| EP0519472A2 (en) | Diamond-metal junction product | |
| US4316209A (en) | Metal/silicon contact and methods of fabrication thereof | |
| JP3646548B2 (ja) | ＳｉＣ半導体デバイス | |
| US5309000A (en) | Diamond films with heat-resisting ohmic electrodes | |
| JPH06275554A (ja) | 半導体ダイヤモンド層上の耐熱性オーミック電極及びその形成方法 | |
| US20040203233A1 (en) | Compositions for depositing a metal layer and methods of forming a metal layer using the same | |
| CA2004909A1 (en) | Semiconductor integrated-circuit device metallization | |
| US5757032A (en) | Semiconductor diamond device having improved metal-diamond contact for excellent operating stability at elevated temperature | |
| JP2010177581A (ja) | オーミック電極およびその形成方法 | |
| JP3086561B2 (ja) | 半導体ダイヤモンド層に対する耐熱性オーミック電極及びその形成方法 | |
| TW201131656A (en) | Method of forming cu wiring | |
| Cabral et al. | Evaluation of thermal stability for CMOS gate metal materials | |
| JPH11326257A (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
| JPS6015970A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH07122724A (ja) | ｎ型半導体立方晶窒化ホウ素のオ−ミック電極およびその形成方法 | |
| JPH04350937A (ja) | 銅配線の処理方法 | |
| JP3452652B2 (ja) | パワー半導体デバイス | |
| JPH06291078A (ja) | オーム性接合電極およびその形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070707 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080707 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100707 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100707 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110707 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110707 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120707 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130707 Year of fee payment: 13 |