JPH0778784A - オーミック電極及びその形成方法 - Google Patents
オーミック電極及びその形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ｐ型ダイヤモンド半導体上に形成され、小さ
い引出配線抵抗を有してデバイス特性を向上させるオー
ミック電極及びその形成方法の提供。 【構成】 基板１０に形成されたｐ型ダイヤモンド層２
０上の接触電極層３０は、IVＡ族金属または合金の炭化
物からなり、オーミック接触している。また、引出電極
層５０は、層厚約２００ｎｍを有するＡｕ等からなる。
接触電極層は、エネルギー的に安定であることから拡散
が起こりにくく、引出電極層の表面に接触電極層の金属
または合金が析出しないので、引出配線抵抗が低減され
る。また、接触電極層は、３００℃以上の温度による加
熱処理でｐ型ダイヤモンド層と反応して炭化されること
により、ｐ型ダイヤモンド層と接触電極層との間で欠陥
の少ない良好な界面が形成されるので、接触抵抗が低減
される。
い引出配線抵抗を有してデバイス特性を向上させるオー
ミック電極及びその形成方法の提供。 【構成】 基板１０に形成されたｐ型ダイヤモンド層２
０上の接触電極層３０は、IVＡ族金属または合金の炭化
物からなり、オーミック接触している。また、引出電極
層５０は、層厚約２００ｎｍを有するＡｕ等からなる。
接触電極層は、エネルギー的に安定であることから拡散
が起こりにくく、引出電極層の表面に接触電極層の金属
または合金が析出しないので、引出配線抵抗が低減され
る。また、接触電極層は、３００℃以上の温度による加
熱処理でｐ型ダイヤモンド層と反応して炭化されること
により、ｐ型ダイヤモンド層と接触電極層との間で欠陥
の少ない良好な界面が形成されるので、接触抵抗が低減
される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ｐ型ダイヤモンド半導
体上に形成されて高耐熱性及び低接触抵抗を有するオー
ミック電極及びその形成方法に関する。
体上に形成されて高耐熱性及び低接触抵抗を有するオー
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、バンドギャップが約
５．５ｅＶと大きいことから、真性領域に相当する温度
領域が１４００℃以下に存在しないので、耐熱性に優れ
ている。また、ダイヤモンドは、熱伝導率が２０Ｗ／ｃ
ｍ・Ｋを有してＳｉより１０倍以上も大きいことから、
放熱性に優れている。そのため、ダイヤモンドで作製さ
れた半導体デバイスは、高温における動作が可能となる
と共に、回路の集積度が向上することになる。
５．５ｅＶと大きいことから、真性領域に相当する温度
領域が１４００℃以下に存在しないので、耐熱性に優れ
ている。また、ダイヤモンドは、熱伝導率が２０Ｗ／ｃ
ｍ・Ｋを有してＳｉより１０倍以上も大きいことから、
放熱性に優れている。そのため、ダイヤモンドで作製さ
れた半導体デバイスは、高温における動作が可能となる
と共に、回路の集積度が向上することになる。
【０００３】近年、このダイヤモンドに硼素をドープし
て形成されるｐ型ダイヤモンド半導体には、紫外光から
可視光までの種々の波長の光を放出する発光素子や、高
耐熱性及び高熱伝導性などを要請される対環境性の半導
体デバイス等への利用が期待されている。このような半
導体デバイスを作製するために、ｐ型ダイヤモンド半導
体上に形成されるオーミック電極として、高耐熱性及び
低接触抵抗を有するものが要望されている。
て形成されるｐ型ダイヤモンド半導体には、紫外光から
可視光までの種々の波長の光を放出する発光素子や、高
耐熱性及び高熱伝導性などを要請される対環境性の半導
体デバイス等への利用が期待されている。このような半
導体デバイスを作製するために、ｐ型ダイヤモンド半導
体上に形成されるオーミック電極として、高耐熱性及び
低接触抵抗を有するものが要望されている。
【０００４】従来のオーミック電極は、ｐ型ダイヤモン
ド半導体上にＴｉからなる接触電極層、Ｍｏからなる拡
散防止層及びＡｕからなる引出電極層を順次積層して形
成されている。この接触電極層を構成するＴｉは比較的
高い融点を有する金属であるが、Ａｕ、Ａｌ等に比較し
て抵抗率が１桁以上大きい値を有する。そのため、デバ
イス特性を向上させる観点から引出配線抵抗が低減され
るように、接触電極層上に引出電極層としてＡｕが積層
されている。
ド半導体上にＴｉからなる接触電極層、Ｍｏからなる拡
散防止層及びＡｕからなる引出電極層を順次積層して形
成されている。この接触電極層を構成するＴｉは比較的
高い融点を有する金属であるが、Ａｕ、Ａｌ等に比較し
て抵抗率が１桁以上大きい値を有する。そのため、デバ
イス特性を向上させる観点から引出配線抵抗が低減され
るように、接触電極層上に引出電極層としてＡｕが積層
されている。
【０００５】しかしながら、Ｔｉ及びＡｕの積層構造で
は、温度３００℃程度の熱処理により接触電極層を構成
するＴｉが引出電極層を構成するＡｕ中を容易に拡散し
て引出電極層の表面上に析出するので、引出配線抵抗が
増加する。また、室温程度の使用においても、半導体デ
バイスに通電がなされると、発生するジュール熱等によ
りＴｉ及びＡｕの相互拡散が誘起されるので、結果的に
接触電極層を構成するＴｉが引出電極層の表面上に析出
してしまう。そのため、このようなＴｉの拡散を防止す
るように、接触電極層と引出電極層との間に拡散防止層
としてＭｏが介在して形成されている。
は、温度３００℃程度の熱処理により接触電極層を構成
するＴｉが引出電極層を構成するＡｕ中を容易に拡散し
て引出電極層の表面上に析出するので、引出配線抵抗が
増加する。また、室温程度の使用においても、半導体デ
バイスに通電がなされると、発生するジュール熱等によ
りＴｉ及びＡｕの相互拡散が誘起されるので、結果的に
接触電極層を構成するＴｉが引出電極層の表面上に析出
してしまう。そのため、このようなＴｉの拡散を防止す
るように、接触電極層と引出電極層との間に拡散防止層
としてＭｏが介在して形成されている。
【０００６】なお、このような先行技術に関しては、特
開平１−２４６８６７号公報及び特開平２−２６０４７
０号公報などに詳細に記載されている。
開平１−２４６８６７号公報及び特開平２−２６０４７
０号公報などに詳細に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のオーミック電極では、接触電極層を構成するＴｉの
層厚が３００〜５００ｎｍ程度と比較的大きく形成され
ている。そのため、接触電極層と引出電極層との間に拡
散防止層としてＭｏが介在して形成されていても、接触
電極層から引出電極層に向かって拡散するＴｉを十分に
防止することができていない。この結果、Ａｕからなる
引出電極層の表面上にＴｉが析出してしまうので、引出
配線抵抗が増加してデバイス特性を障害するという問題
があった。
来のオーミック電極では、接触電極層を構成するＴｉの
層厚が３００〜５００ｎｍ程度と比較的大きく形成され
ている。そのため、接触電極層と引出電極層との間に拡
散防止層としてＭｏが介在して形成されていても、接触
電極層から引出電極層に向かって拡散するＴｉを十分に
防止することができていない。この結果、Ａｕからなる
引出電極層の表面上にＴｉが析出してしまうので、引出
配線抵抗が増加してデバイス特性を障害するという問題
があった。
【０００８】そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みて
なされたものであり、ｐ型ダイヤモンド半導体上に形成
され、小さい引出配線抵抗を有してデバイス特性を向上
させる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。
なされたものであり、ｐ型ダイヤモンド半導体上に形成
され、小さい引出配線抵抗を有してデバイス特性を向上
させる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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半
導体層上にオーミック接触し、低接触抵抗及び高耐熱性
を有して形成された接触電極層と、この接触電極層上に
低引出配線抵抗及び高耐熱性を有して形成された引出電
極層とを備えるオーミック電極において、上記接触電極
層は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆを含む金属群から選択された
少なくとも一つの金属の炭化物、あるいは当該金属群か
ら選択された少なくとも一つの金属を含む合金の炭化物
のいずれかから形成されていることを特徴とする。
達成するために、基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半
導体層上にオーミック接触し、低接触抵抗及び高耐熱性
を有して形成された接触電極層と、この接触電極層上に
低引出配線抵抗及び高耐熱性を有して形成された引出電
極層とを備えるオーミック電極において、上記接触電極
層は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆを含む金属群から選択された
少なくとも一つの金属の炭化物、あるいは当該金属群か
ら選択された少なくとも一つの金属を含む合金の炭化物
のいずれかから形成されていることを特徴とする。
【００１０】また、本発明は、上記の目的を達成するた
めに、基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半導体層上に
オーミック接触し、低接触抵抗及び高耐熱性を有して形
成された接触電極層と、この接触電極層上に形成された
拡散防止層と、この拡散防止層上に低引出配線抵抗及び
高耐熱性を有して形成された引出電極層とを備えるオー
ミック電極において、上記接触電極層は、範囲３〜２０
０ｎｍの層厚を有して形成されており、上記拡散防止層
は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及びＰｔを含む
金属群から選択された少なくとも一つの金属、あるいは
当該金属群から選択された少なくとも一つの金属を含む
合金のいずれかから形成されていることを特徴とする。
めに、基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半導体層上に
オーミック接触し、低接触抵抗及び高耐熱性を有して形
成された接触電極層と、この接触電極層上に形成された
拡散防止層と、この拡散防止層上に低引出配線抵抗及び
高耐熱性を有して形成された引出電極層とを備えるオー
ミック電極において、上記接触電極層は、範囲３〜２０
０ｎｍの層厚を有して形成されており、上記拡散防止層
は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及びＰｔを含む
金属群から選択された少なくとも一つの金属、あるいは
当該金属群から選択された少なくとも一つの金属を含む
合金のいずれかから形成されていることを特徴とする。
【００１１】なお、上記接触電極層は、Ｔｉ、Ｚｒ及び
Ｈｆを含む金属群から選択された少なくとも一つの金属
の炭化物、あるいは当該金属群から選択された少なくと
も一つの金属を含む合金の炭化物のいずれかから形成さ
れていることを特徴としてもよい。
Ｈｆを含む金属群から選択された少なくとも一つの金属
の炭化物、あるいは当該金属群から選択された少なくと
も一つの金属を含む合金の炭化物のいずれかから形成さ
れていることを特徴としてもよい。
【００１２】また、本発明は、上記の目的を達成するた
めに、基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半導体層上に
オーミック接触し、低接触抵抗及び高耐熱性を有して形
成された接触電極層と、この接触電極層上に低引出配線
抵抗及び高耐熱性を有して形成された引出電極層とを備
えるオーミック電極の形成方法において、上記ｐ型ダイ
ヤモンド半導体層上にＴｉ、Ｚｒ及びＨｆを含む金属群
から選択された少なくとも一つの金属、あるいは当該金
属群から選択された少なくとも一つの金属を含む合金の
いずれかを蒸着して上記接触電極層を形成する第１の工
程と、この第１の工程で形成された上記接触電極層上に
上記引出電極層を蒸着して形成する第２の工程とを備
え、上記第１の工程は、上記接触電極層に３００℃以上
の温度を有する加熱処理を行うことを特徴とする。
めに、基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半導体層上に
オーミック接触し、低接触抵抗及び高耐熱性を有して形
成された接触電極層と、この接触電極層上に低引出配線
抵抗及び高耐熱性を有して形成された引出電極層とを備
えるオーミック電極の形成方法において、上記ｐ型ダイ
ヤモンド半導体層上にＴｉ、Ｚｒ及びＨｆを含む金属群
から選択された少なくとも一つの金属、あるいは当該金
属群から選択された少なくとも一つの金属を含む合金の
いずれかを蒸着して上記接触電極層を形成する第１の工
程と、この第１の工程で形成された上記接触電極層上に
上記引出電極層を蒸着して形成する第２の工程とを備
え、上記第１の工程は、上記接触電極層に３００℃以上
の温度を有する加熱処理を行うことを特徴とする。
【００１３】さらに、本発明は、上記の目的を達成する
ために、基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半導体層上
にオーミック接触し、低接触抵抗及び高耐熱性を有して
形成された接触電極層と、この接触電極層上に形成され
た拡散防止層と、この拡散防止層上に低引出配線抵抗及
び高耐熱性を有して形成された引出電極層とを備えるオ
ーミック電極の形成方法において、上記ｐ型ダイヤモン
ド半導体層上に範囲３〜２００ｎｍの層厚を有するよう
に上記接触電極層を蒸着して形成する第１の工程と、こ
の第１の工程で形成された上記接触電極層上にＷ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及びＰｔを含む金属群から
選択された少なくとも一つの金属、あるいは当該金属群
から選択された少なくとも一つの金属を含む合金のいず
れかを蒸着して上記拡散防止層を形成する第２の工程
と、この第２の工程で形成された上記拡散防止層上に上
記引出電極層を蒸着して形成する第３の工程とを備え、
上記第１の工程は、上記接触電極層に３００℃以上の温
度を有する加熱処理を行うことを特徴とする。
ために、基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半導体層上
にオーミック接触し、低接触抵抗及び高耐熱性を有して
形成された接触電極層と、この接触電極層上に形成され
た拡散防止層と、この拡散防止層上に低引出配線抵抗及
び高耐熱性を有して形成された引出電極層とを備えるオ
ーミック電極の形成方法において、上記ｐ型ダイヤモン
ド半導体層上に範囲３〜２００ｎｍの層厚を有するよう
に上記接触電極層を蒸着して形成する第１の工程と、こ
の第１の工程で形成された上記接触電極層上にＷ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及びＰｔを含む金属群から
選択された少なくとも一つの金属、あるいは当該金属群
から選択された少なくとも一つの金属を含む合金のいず
れかを蒸着して上記拡散防止層を形成する第２の工程
と、この第２の工程で形成された上記拡散防止層上に上
記引出電極層を蒸着して形成する第３の工程とを備え、
上記第１の工程は、上記接触電極層に３００℃以上の温
度を有する加熱処理を行うことを特徴とする。
【００１４】なお、上記加熱処理は、上記ｐ型ダイヤモ
ンド半導体層上に上記接触電極層を蒸着して形成する際
に、上記基板を３００℃以上の温度に加熱して行うこと
を特徴としてもよい。
ンド半導体層上に上記接触電極層を蒸着して形成する際
に、上記基板を３００℃以上の温度に加熱して行うこと
を特徴としてもよい。
【００１５】また、上記加熱処理は、上記ｐ型ダイヤモ
ンド半導体層上に上記接触電極層を蒸着して形成した後
に、当該接触電極層を３００℃以上の温度を有する雰囲
気中で加熱して行うことを特徴としてもよい。
ンド半導体層上に上記接触電極層を蒸着して形成した後
に、当該接触電極層を３００℃以上の温度を有する雰囲
気中で加熱して行うことを特徴としてもよい。
【００１６】
【作用】本発明のオーミック電極によれば、基板に形成
されたｐ型ダイヤモンド半導体層上に、Ｔｉ、Ｚｒ及び
Ｈｆを含む金属群から選択された少なくとも一つの金属
の炭化物、あるいは当該金属群から選択された少なくと
も一つの金属を含む合金の炭化物のいずれかからなる接
触電極層が、オーミック接触して形成されている。ここ
で、本件出願の発明者は、接触電極層とｐ型ダイヤモン
ド半導体層との間において小さい接触抵抗が得られるこ
とを確認している。
されたｐ型ダイヤモンド半導体層上に、Ｔｉ、Ｚｒ及び
Ｈｆを含む金属群から選択された少なくとも一つの金属
の炭化物、あるいは当該金属群から選択された少なくと
も一つの金属を含む合金の炭化物のいずれかからなる接
触電極層が、オーミック接触して形成されている。ここ
で、本件出願の発明者は、接触電極層とｐ型ダイヤモン
ド半導体層との間において小さい接触抵抗が得られるこ
とを確認している。
【００１７】また、本件出願の発明者は、接触電極層を
構成する金属または合金の炭化物では、生成エンタルピ
ーが炭化されていない金属または合金の状態よりも低下
してエネルギー的に安定であるので、非常に拡散が起こ
りにくいであろうと推測した。さらに、実際には、接触
電極層を構成する金属または合金が引出電極層の表面上
に若干ながらも析出することがあるのは、接触電極層の
一部に炭化されていない状態で残存していた金属または
合金が引出電極層を構成するＡｕ等との間で相互拡散を
起こしているのであり、当該金属または合金の炭化物が
拡散を起こしているのではないことを確認している。
構成する金属または合金の炭化物では、生成エンタルピ
ーが炭化されていない金属または合金の状態よりも低下
してエネルギー的に安定であるので、非常に拡散が起こ
りにくいであろうと推測した。さらに、実際には、接触
電極層を構成する金属または合金が引出電極層の表面上
に若干ながらも析出することがあるのは、接触電極層の
一部に炭化されていない状態で残存していた金属または
合金が引出電極層を構成するＡｕ等との間で相互拡散を
起こしているのであり、当該金属または合金の炭化物が
拡散を起こしているのではないことを確認している。
【００１８】したがって、接触電極層上に形成された引
出電極層の表面には、接触電極層を構成する金属または
合金がほとんど析出しないので、引出配線抵抗が低減さ
れ、デバイス特性が向上される。
出電極層の表面には、接触電極層を構成する金属または
合金がほとんど析出しないので、引出配線抵抗が低減さ
れ、デバイス特性が向上される。
【００１９】また、本発明のオーミック電極によれば、
基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半導体層上に、接触
電極層が範囲３〜２００ｎｍの層厚を有してオーミック
接触して形成されている。さらに、この接触電極層上
に、拡散防止層がＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及
びＰｔを含む金属群から選択された少なくとも一つの金
属、あるいは当該金属群から選択された少なくとも一つ
の金属を含む合金のいずれかから形成されている。
基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半導体層上に、接触
電極層が範囲３〜２００ｎｍの層厚を有してオーミック
接触して形成されている。さらに、この接触電極層上
に、拡散防止層がＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及
びＰｔを含む金属群から選択された少なくとも一つの金
属、あるいは当該金属群から選択された少なくとも一つ
の金属を含む合金のいずれかから形成されている。
【００２０】このオーミック電極が高温の環境下で使用
されると、接触電極層を構成する金属または合金は拡散
し始め、引出電極層を構成するＡｕ等との間において相
互拡散を行おうとするが、接触電極層上に拡散防止層が
形成されていることにより抑制される。また、接触電極
層を構成する金属または合金は拡散とほぼ同時に、ｐ型
ダイヤモンド半導体層との反応が進行し、層厚が小さい
ことからほとんどが炭化される。
されると、接触電極層を構成する金属または合金は拡散
し始め、引出電極層を構成するＡｕ等との間において相
互拡散を行おうとするが、接触電極層上に拡散防止層が
形成されていることにより抑制される。また、接触電極
層を構成する金属または合金は拡散とほぼ同時に、ｐ型
ダイヤモンド半導体層との反応が進行し、層厚が小さい
ことからほとんどが炭化される。
【００２１】そのため、接触電極層を構成する金属また
は合金は、エネルギー的に安定であるので、拡散がいっ
そう抑制される。したがって、接触電極層上に形成され
た引出電極層の表面には、接触電極層を構成する金属ま
たは合金がほとんど析出しないので、引出配線抵抗が低
減され、デバイス特性が向上される。
は合金は、エネルギー的に安定であるので、拡散がいっ
そう抑制される。したがって、接触電極層上に形成され
た引出電極層の表面には、接触電極層を構成する金属ま
たは合金がほとんど析出しないので、引出配線抵抗が低
減され、デバイス特性が向上される。
【００２２】なお、実際には、接触電極層を構成する金
属または合金の一部が炭化されていない状態でわずかに
残存している場合がある。これらの金属または合金が引
出電極層を構成するＡｕ等との間で相互拡散を起こし、
引出電極層の表面に析出するとしてもごく微量であるの
で、引出配線抵抗が大きく増加されることはない。
属または合金の一部が炭化されていない状態でわずかに
残存している場合がある。これらの金属または合金が引
出電極層を構成するＡｕ等との間で相互拡散を起こし、
引出電極層の表面に析出するとしてもごく微量であるの
で、引出配線抵抗が大きく増加されることはない。
【００２３】また、接触電極層は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆ
を含む金属群から選択された少なくとも一つの金属の炭
化物、あるいは当該金属群から選択された少なくとも一
つの金属を含む合金の炭化物のいずれかから形成されて
いることが好適である。これにより、拡散防止層上に形
成された引出電極層の表面に、接触電極層を構成する金
属または合金がさらに析出しなくなるので、引出配線抵
抗がいっそう低減される。
を含む金属群から選択された少なくとも一つの金属の炭
化物、あるいは当該金属群から選択された少なくとも一
つの金属を含む合金の炭化物のいずれかから形成されて
いることが好適である。これにより、拡散防止層上に形
成された引出電極層の表面に、接触電極層を構成する金
属または合金がさらに析出しなくなるので、引出配線抵
抗がいっそう低減される。
【００２４】また、本発明のオーミック電極の形成方法
によれば、第１の工程において、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆを
含む金属群から選択された少なくとも一つの金属、ある
いは当該金属群から選択された少なくとも一つの金属を
含む合金のいずれかをｐ型ダイヤモンド半導体層上に蒸
着して接触電極層を形成する際に、基板を３００℃以上
の温度に加熱する。あるいは、接触電極層を形成した後
に、当該接触電極層を３００℃以上の温度を有する雰囲
気中で加熱することにより、加熱処理を行う。
によれば、第１の工程において、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆを
含む金属群から選択された少なくとも一つの金属、ある
いは当該金属群から選択された少なくとも一つの金属を
含む合金のいずれかをｐ型ダイヤモンド半導体層上に蒸
着して接触電極層を形成する際に、基板を３００℃以上
の温度に加熱する。あるいは、接触電極層を形成した後
に、当該接触電極層を３００℃以上の温度を有する雰囲
気中で加熱することにより、加熱処理を行う。
【００２５】さらに、本発明のオーミック電極の形成方
法によれば、第１の工程において、ｐ型ダイヤモンド半
導体層上に範囲３〜２００ｎｍの層厚を有するように接
触電極層を蒸着して形成する際に、基板を３００℃以上
の温度に加熱する。あるいは、接触電極層を形成した後
に、当該接触電極層を３００℃以上の温度を有する雰囲
気中で加熱することにより、加熱処理を行う。
法によれば、第１の工程において、ｐ型ダイヤモンド半
導体層上に範囲３〜２００ｎｍの層厚を有するように接
触電極層を蒸着して形成する際に、基板を３００℃以上
の温度に加熱する。あるいは、接触電極層を形成した後
に、当該接触電極層を３００℃以上の温度を有する雰囲
気中で加熱することにより、加熱処理を行う。
【００２６】これにより、接触電極層を構成する金属ま
たは合金は、ｐ型ダイヤモンド半導体層との間で相互に
熱拡散するので、ダイヤモンドと反応して炭化される。
そのため、ｐ型ダイヤモンド半導体層上に接触電極層を
構成する金属または合金の炭化物を直接に形成する場合
と比較し、ｐ型ダイヤモンド半導体層と接触電極層との
間で欠陥の少ない良好な界面が形成されているので、ｐ
型ダイヤモンド半導体層に対する接触抵抗が低減され
る。
たは合金は、ｐ型ダイヤモンド半導体層との間で相互に
熱拡散するので、ダイヤモンドと反応して炭化される。
そのため、ｐ型ダイヤモンド半導体層上に接触電極層を
構成する金属または合金の炭化物を直接に形成する場合
と比較し、ｐ型ダイヤモンド半導体層と接触電極層との
間で欠陥の少ない良好な界面が形成されているので、ｐ
型ダイヤモンド半導体層に対する接触抵抗が低減され
る。
【００２７】また、このように接触電極層を構成する金
属または合金が炭化されると、エネルギー的に安定にな
ることから、拡散が起こりにくくなって引出電極の表面
にほとんど析出されないので、引出配線抵抗が低減され
る。さらに、炭化されていない状態よりも高い融点付近
まで安定であるので、耐熱性に優れている。
属または合金が炭化されると、エネルギー的に安定にな
ることから、拡散が起こりにくくなって引出電極の表面
にほとんど析出されないので、引出配線抵抗が低減され
る。さらに、炭化されていない状態よりも高い融点付近
まで安定であるので、耐熱性に優れている。
【００２８】したがって、高耐熱性及び低接触抵抗を有
し、ｐ型ダイヤモンド半導体層上にオーミック接触が再
現性良く形成することができる。
し、ｐ型ダイヤモンド半導体層上にオーミック接触が再
現性良く形成することができる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明に係る実施例の構成および作用
について、図１ないし図６を参照して説明する。なお、
図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重
複する説明を省略する。
について、図１ないし図６を参照して説明する。なお、
図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重
複する説明を省略する。
【００３０】ここで、以下においてIVＡ族金属または合
金とは、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆを含む金属群から選択され
た少なくとも一つの金属、あるいは当該金属群から選択
された少なくとも一つの金属を含む合金を示す意とす
る。
金とは、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆを含む金属群から選択され
た少なくとも一つの金属、あるいは当該金属群から選択
された少なくとも一つの金属を含む合金を示す意とす
る。
【００３１】図１に、本発明のオーミック電極に係る第
１実施例の構成を示す。
１実施例の構成を示す。
【００３２】基板１０に形成されたｐ型ダイヤモンド層
２０上に、接触電極層３０及び引出電極層５０が順次積
層して形成されている。この接触電極層３０は、高耐熱
性を有するIVＡ族金属または合金の炭化物からなり、ｐ
型ダイヤモンド層２０にオーミック接触している。ま
た、引出電極層５０は、Ａｕ等からなる。
２０上に、接触電極層３０及び引出電極層５０が順次積
層して形成されている。この接触電極層３０は、高耐熱
性を有するIVＡ族金属または合金の炭化物からなり、ｐ
型ダイヤモンド層２０にオーミック接触している。ま
た、引出電極層５０は、Ａｕ等からなる。
【００３３】次に、上記第１実施例の作用について説明
する。
する。
【００３４】接触電極層３０を構成する金属または合金
の炭化物は、炭化されていない金属または合金の状態と
比較して生成エンタルピーが低下してエネルギー的に安
定であるので、非常に拡散が起こりにくくなっている。
そのため、接触電極層３０上に形成された引出電極層５
０の表面には、接触電極層３０を構成する金属または合
金がほとんど析出しないので、引出配線抵抗が低減さ
れ、デバイス特性が向上される。
の炭化物は、炭化されていない金属または合金の状態と
比較して生成エンタルピーが低下してエネルギー的に安
定であるので、非常に拡散が起こりにくくなっている。
そのため、接触電極層３０上に形成された引出電極層５
０の表面には、接触電極層３０を構成する金属または合
金がほとんど析出しないので、引出配線抵抗が低減さ
れ、デバイス特性が向上される。
【００３５】また、実際には、接触電極層３０を構成す
る金属または合金の炭化物が引出電極層５０の表面上に
若干ながらも析出するのは、接触電極層３０の一部で炭
化されていなかった金属または合金が残存しており、こ
れらが引出電極層５０を構成するＡｕ等との間で相互拡
散を起こすものであり、当該金属または合金の炭化物が
拡散を起こすものではない。
る金属または合金の炭化物が引出電極層５０の表面上に
若干ながらも析出するのは、接触電極層３０の一部で炭
化されていなかった金属または合金が残存しており、こ
れらが引出電極層５０を構成するＡｕ等との間で相互拡
散を起こすものであり、当該金属または合金の炭化物が
拡散を起こすものではない。
【００３６】次に、上記第１実施例の形成方法について
説明する。
説明する。
【００３７】まず、基板１０に形成されているｐ型ダイ
ヤモンド層２０上に、IVＡ族金属または合金、あるいは
その炭化物を蒸着し、接触電極層３０を形成する。次
に、この接触電極層３０上に、Ａｕ等を蒸着して引出電
極層５０を形成する。
ヤモンド層２０上に、IVＡ族金属または合金、あるいは
その炭化物を蒸着し、接触電極層３０を形成する。次
に、この接触電極層３０上に、Ａｕ等を蒸着して引出電
極層５０を形成する。
【００３８】ここで、蒸着方法としては、イオンプレー
ティング法、アークイオンプレーティング法、スパッタ
蒸着法、真空蒸着法または電子ビーム蒸着法などの種々
の技術が用いることができる。
ティング法、アークイオンプレーティング法、スパッタ
蒸着法、真空蒸着法または電子ビーム蒸着法などの種々
の技術が用いることができる。
【００３９】また、接触電極層３０の形成については、
基板１０の電極部を加熱して３００℃以上に基板温度を
設定した上で、ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属
または合金を蒸着してもよい。
基板１０の電極部を加熱して３００℃以上に基板温度を
設定した上で、ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属
または合金を蒸着してもよい。
【００４０】また、接触電極層３０の加熱処理について
は、ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属または合金
を蒸着した後に、３００℃以上の温度に加熱された真空
またはＡｒガス等の雰囲気中でアニール処理してもよ
い。
は、ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属または合金
を蒸着した後に、３００℃以上の温度に加熱された真空
またはＡｒガス等の雰囲気中でアニール処理してもよ
い。
【００４１】また、接触電極層３０を形成して引出電極
層５０を形成する前に、沸酸（ＨＦ）、沸硝酸（ＨＦ／
ＨＮＯ3 ）等の酸性溶液で接触電極層３０を洗浄しても
よい。
層５０を形成する前に、沸酸（ＨＦ）、沸硝酸（ＨＦ／
ＨＮＯ3 ）等の酸性溶液で接触電極層３０を洗浄しても
よい。
【００４２】さらに、接触電極層３０の層厚が２００ｎ
ｍ以下の場合、引出電極層５０の形成において、接触電
極層３０と同様にして加熱処理してもよい。
ｍ以下の場合、引出電極層５０の形成において、接触電
極層３０と同様にして加熱処理してもよい。
【００４３】次に、上記第１実施例の形成方法の作用に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００４４】ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属ま
たは合金の炭化物を蒸着することにより、接触電極層３
０を構成する金属または合金は、炭化されていない金属
または合金の状態と比較して生成エンタルピーが低下し
てエネルギー的に安定であるので、非常に拡散が起こり
にくくなっている。
たは合金の炭化物を蒸着することにより、接触電極層３
０を構成する金属または合金は、炭化されていない金属
または合金の状態と比較して生成エンタルピーが低下し
てエネルギー的に安定であるので、非常に拡散が起こり
にくくなっている。
【００４５】また、ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族
金属または合金を蒸着し、３００℃以上の温度による加
熱処理を行うことにより、接触電極層３０を構成する金
属または合金は、ｐ型ダイヤモンド層２０との間で相互
に熱拡散するので、ダイヤモンドと反応して炭化され
る。この結果、ｐ型ダイヤモンド層２０上に接触電極層
３０を構成する金属または合金の炭化物を直接に形成す
る場合と比較し、ｐ型ダイヤモンド層２０と接触電極層
３０との間で欠陥の少ない良好な界面が形成されている
ので、ｐ型ダイヤモンド層２０に対する接触抵抗が低減
される。
金属または合金を蒸着し、３００℃以上の温度による加
熱処理を行うことにより、接触電極層３０を構成する金
属または合金は、ｐ型ダイヤモンド層２０との間で相互
に熱拡散するので、ダイヤモンドと反応して炭化され
る。この結果、ｐ型ダイヤモンド層２０上に接触電極層
３０を構成する金属または合金の炭化物を直接に形成す
る場合と比較し、ｐ型ダイヤモンド層２０と接触電極層
３０との間で欠陥の少ない良好な界面が形成されている
ので、ｐ型ダイヤモンド層２０に対する接触抵抗が低減
される。
【００４６】また、このように接触電極層３０を構成す
る金属または合金が炭化されると、エネルギー的に安定
になることから拡散が起こりにくくなる。さらに、炭化
されていない状態よりも高い融点付近まで安定であるの
で、耐熱性に優れている。
る金属または合金が炭化されると、エネルギー的に安定
になることから拡散が起こりにくくなる。さらに、炭化
されていない状態よりも高い融点付近まで安定であるの
で、耐熱性に優れている。
【００４７】したがって、引出電極層５０の表面には、
接触電極層３０を構成する金属または合金がほとんど析
出しないので、引出配線抵抗が低減される。また、高耐
熱性及び低接触抵抗を有するオーミック接触が、ｐ型ダ
イヤモンド層２０上に再現性良く形成される。
接触電極層３０を構成する金属または合金がほとんど析
出しないので、引出配線抵抗が低減される。また、高耐
熱性及び低接触抵抗を有するオーミック接触が、ｐ型ダ
イヤモンド層２０上に再現性良く形成される。
【００４８】また、接触電極層３０を形成して引出電極
層５０を形成する前に、酸性溶液で接触電極層３０を洗
浄することにより、炭化されていない金属または合金が
接触電極層３０から除去される。
層５０を形成する前に、酸性溶液で接触電極層３０を洗
浄することにより、炭化されていない金属または合金が
接触電極層３０から除去される。
【００４９】さらに、接触電極層３０の層厚が２００ｎ
ｍ以下の場合、接触電極層３０と同様にして引出電極層
５０に加熱処理して形成することにより、積層されてい
る接触電極層３０及び引出電極層５０の間で密着力が向
上される。
ｍ以下の場合、接触電極層３０と同様にして引出電極層
５０に加熱処理して形成することにより、積層されてい
る接触電極層３０及び引出電極層５０の間で密着力が向
上される。
【００５０】次に、上記第１実施例に関する実験につい
て説明する。
て説明する。
【００５１】まず、図２に、上記第１実施例に関する形
成条件及びその特性評価を示す。試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ７
では、基板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で、
接触電極層３０としてIVＡ族金属または合金の炭化物を
蒸着し、続いて引出電極層５０として層厚約２００ｎｍ
を有するようにＡｕ等を蒸着した。
成条件及びその特性評価を示す。試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ７
では、基板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で、
接触電極層３０としてIVＡ族金属または合金の炭化物を
蒸着し、続いて引出電極層５０として層厚約２００ｎｍ
を有するようにＡｕ等を蒸着した。
【００５２】また、試料Ｎｏ．Ａ８〜Ａ１２では、基板
１０を３００℃以上に加熱して接触電極層３０としてIV
Ａ族金属または合金を蒸着した。次に、基板１０を室温
程度に低減し、引出電極層５０として層厚約２００ｎｍ
を有するようにＡｕ等を蒸着した。
１０を３００℃以上に加熱して接触電極層３０としてIV
Ａ族金属または合金を蒸着した。次に、基板１０を室温
程度に低減し、引出電極層５０として層厚約２００ｎｍ
を有するようにＡｕ等を蒸着した。
【００５３】また、試料Ｎｏ．Ａ１３〜Ａ１５では、基
板１０を３００℃以上に加熱して接触電極層３０として
IVＡ族金属または合金の炭化物を蒸着した。次に、基板
１０を室温程度に低減し、引出電極層５０として層厚約
２００ｎｍを有するようにＡｕ等を蒸着した。
板１０を３００℃以上に加熱して接触電極層３０として
IVＡ族金属または合金の炭化物を蒸着した。次に、基板
１０を室温程度に低減し、引出電極層５０として層厚約
２００ｎｍを有するようにＡｕ等を蒸着した。
【００５４】また、試料Ｎｏ．Ａ１６〜Ａ１９では、基
板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で接触電極層
３０としてIVＡ族金属または合金を蒸着した後、圧力１
０Ｔｏｒｒ以下、望ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で
３００℃以上の温度で３０分間加熱してアニール処理を
行った。次に、雰囲気を室温程度に低減し、引出電極層
５０として層厚約２００ｎｍを有するようにＡｕ等を蒸
着した。
板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で接触電極層
３０としてIVＡ族金属または合金を蒸着した後、圧力１
０Ｔｏｒｒ以下、望ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で
３００℃以上の温度で３０分間加熱してアニール処理を
行った。次に、雰囲気を室温程度に低減し、引出電極層
５０として層厚約２００ｎｍを有するようにＡｕ等を蒸
着した。
【００５５】また、試料Ｎｏ．Ａ２０〜Ａ２２では、基
板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で接触電極層
３０としてIVＡ族金属または合金を蒸着した後、圧力１
Ｔｏｒｒ以下のＡｒガスの雰囲気中で３００℃以上の温
度で３０分間加熱してアニール処理を行った。次に、雰
囲気を室温程度に低減し、引出電極層５０として層厚約
２００ｎｍを有するようにＡｕ等を蒸着した。
板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で接触電極層
３０としてIVＡ族金属または合金を蒸着した後、圧力１
Ｔｏｒｒ以下のＡｒガスの雰囲気中で３００℃以上の温
度で３０分間加熱してアニール処理を行った。次に、雰
囲気を室温程度に低減し、引出電極層５０として層厚約
２００ｎｍを有するようにＡｕ等を蒸着した。
【００５６】さらに、試料Ａ２３〜Ａ２５では、基板１
０及び雰囲気を室温程度に保持した上で接触電極層３０
としてIVＡ族金属または合金を蒸着した後、圧力１０Ｔ
ｏｒｒ以下、望ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３０
０℃以上の温度で３０分間加熱してアニール処理を行っ
た。次に、沸酸、沸硝酸等の酸性溶液で接触電極層３０
を洗浄し、炭化されていない金属または合金を除去し
た。続いて、雰囲気を室温程度に低減し、引出電極層５
０として層厚約２００ｎｍを有するようにＡｕ等を蒸着
した。
０及び雰囲気を室温程度に保持した上で接触電極層３０
としてIVＡ族金属または合金を蒸着した後、圧力１０Ｔ
ｏｒｒ以下、望ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３０
０℃以上の温度で３０分間加熱してアニール処理を行っ
た。次に、沸酸、沸硝酸等の酸性溶液で接触電極層３０
を洗浄し、炭化されていない金属または合金を除去し
た。続いて、雰囲気を室温程度に低減し、引出電極層５
０として層厚約２００ｎｍを有するようにＡｕ等を蒸着
した。
【００５７】このようにして形成された試料Ｎｏ．Ａ１
〜Ａ２５について、圧力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中に
おいて温度５００℃で３０分間加熱する処理を行った。
この処理の前後において四探針法により引出配線抵抗の
抵抗率を測定し、その変化によって耐熱性を評価した。
〜Ａ２５について、圧力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中に
おいて温度５００℃で３０分間加熱する処理を行った。
この処理の前後において四探針法により引出配線抵抗の
抵抗率を測定し、その変化によって耐熱性を評価した。
【００５８】この結果、各試料の引出配線抵抗は、加熱
処理の前後で通常のバルクに形成されたＡｕの抵抗値と
ほぼ同様な値であり、その変化率は小さい値であった。
また、引出電極層３０の表面は、加熱処理後においても
ほぼ同一の色を保持していた。したがって、高い耐熱性
が良好に得られたことがわかる。
処理の前後で通常のバルクに形成されたＡｕの抵抗値と
ほぼ同様な値であり、その変化率は小さい値であった。
また、引出電極層３０の表面は、加熱処理後においても
ほぼ同一の色を保持していた。したがって、高い耐熱性
が良好に得られたことがわかる。
【００５９】また、試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ２５について、
圧力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中において温度５００℃
で３０分間加熱する処理を行った。この処理の前後にお
いてＴＬＭ法により接触抵抗を測定し、その値によって
ｐ型ダイヤモンド層２０に対するオーミック性を評価し
た。
圧力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中において温度５００℃
で３０分間加熱する処理を行った。この処理の前後にお
いてＴＬＭ法により接触抵抗を測定し、その値によって
ｐ型ダイヤモンド層２０に対するオーミック性を評価し
た。
【００６０】この結果、各試料の接触抵抗は、加熱処理
の前後でほぼ同様に１ｘ１０-3Ω・ｃｍ2 以下の値であ
った。したがって、良好なオーミック性が得られたこと
がわかる。
の前後でほぼ同様に１ｘ１０-3Ω・ｃｍ2 以下の値であ
った。したがって、良好なオーミック性が得られたこと
がわかる。
【００６１】次に、図３に、上記第１実施例に対する比
較例の形成条件及びその特性評価を示す。試料Ｎｏ．Ｂ
１〜Ｂ６では、基板１０及び雰囲気を室温程度または３
００℃未満の温度に保持した上で、接触電極層３０とし
てIVＡ族金属または合金の炭化物を蒸着した。次に、基
板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で、引出電極
層５０として層厚約２００ｎｍを有するようにＡｕ等を
蒸着した（試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ１５に対応）。
較例の形成条件及びその特性評価を示す。試料Ｎｏ．Ｂ
１〜Ｂ６では、基板１０及び雰囲気を室温程度または３
００℃未満の温度に保持した上で、接触電極層３０とし
てIVＡ族金属または合金の炭化物を蒸着した。次に、基
板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で、引出電極
層５０として層厚約２００ｎｍを有するようにＡｕ等を
蒸着した（試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ１５に対応）。
【００６２】また、試料Ｎｏ．Ｂ７、Ｂ８では、基板１
０及び雰囲気を室温程度に保持した上で接触電極層３０
としてIVＡ族金属または合金を蒸着した後、圧力１０Ｔ
ｏｒｒ以下、望ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３０
０℃未満の温度で３０分間加熱してアニール処理を行っ
た。次に、雰囲気を室温程度に低減し、引出電極層５０
として層厚約２００ｎｍを有するようにＡｕ等を蒸着し
た（試料Ｎｏ．Ａ１６〜Ａ１９に対応）。
０及び雰囲気を室温程度に保持した上で接触電極層３０
としてIVＡ族金属または合金を蒸着した後、圧力１０Ｔ
ｏｒｒ以下、望ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３０
０℃未満の温度で３０分間加熱してアニール処理を行っ
た。次に、雰囲気を室温程度に低減し、引出電極層５０
として層厚約２００ｎｍを有するようにＡｕ等を蒸着し
た（試料Ｎｏ．Ａ１６〜Ａ１９に対応）。
【００６３】さらに、試料Ｎｏ．Ｂ９、Ｂ１０では、基
板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で接触電極層
３０としてIVＡ族金属または合金を蒸着した後、圧力１
０Ｔｏｒｒ以下、望ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で
３００℃未満の温度で３０分間加熱してアニール処理を
行った。次に、沸酸、沸硝酸等の酸性溶液で接触電極層
３０を洗浄し、炭化されていない金属または合金を除去
した。続いて、雰囲気を室温程度に低減し、引出電極層
５０として層厚約２００ｎｍを有するようにＡｕ等を蒸
着した（試料Ｎｏ．Ａ２３〜Ａ２５に対応）。
板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で接触電極層
３０としてIVＡ族金属または合金を蒸着した後、圧力１
０Ｔｏｒｒ以下、望ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で
３００℃未満の温度で３０分間加熱してアニール処理を
行った。次に、沸酸、沸硝酸等の酸性溶液で接触電極層
３０を洗浄し、炭化されていない金属または合金を除去
した。続いて、雰囲気を室温程度に低減し、引出電極層
５０として層厚約２００ｎｍを有するようにＡｕ等を蒸
着した（試料Ｎｏ．Ａ２３〜Ａ２５に対応）。
【００６４】このようにして形成された試料Ｎｏ．Ｂ１
〜Ｂ１０について、圧力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中に
おいて温度５００℃で３０分間加熱する処理を行った。
この処理の前後において四探針法により引出配線抵抗の
抵抗率を測定し、その変化によって耐熱性を評価した。
〜Ｂ１０について、圧力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中に
おいて温度５００℃で３０分間加熱する処理を行った。
この処理の前後において四探針法により引出配線抵抗の
抵抗率を測定し、その変化によって耐熱性を評価した。
【００６５】この結果、試料Ｎｏ．Ｂ１〜Ｂ８では、引
出配線抵抗は加熱処理前において通常のバルクに形成さ
れたＡｕの抵抗値とほぼ同様な値であったが、加熱処理
後において大きく増加しており、その変化率は１０倍以
上とかなり大きな値であった。また、引出電極層５０の
表面には、加熱処理前後において全く異なる色が現れて
いた。この引出電極層５０の表面に組成分析を行った結
果、接触電極層３０を構成する金属または合金が析出し
てＡｕが残存していなかった。したがって、良好な耐熱
性が得られなかった。
出配線抵抗は加熱処理前において通常のバルクに形成さ
れたＡｕの抵抗値とほぼ同様な値であったが、加熱処理
後において大きく増加しており、その変化率は１０倍以
上とかなり大きな値であった。また、引出電極層５０の
表面には、加熱処理前後において全く異なる色が現れて
いた。この引出電極層５０の表面に組成分析を行った結
果、接触電極層３０を構成する金属または合金が析出し
てＡｕが残存していなかった。したがって、良好な耐熱
性が得られなかった。
【００６６】一方、試料Ｎｏ．Ｂ９、Ｂ１０でも、引出
配線抵抗は加熱処理前において通常のバルクに形成され
たＡｕの抵抗値とほぼ同様な値であったが、加熱処理後
において増加しており、その変化率は数倍程度と大きな
値であった。したがって、やはり良好な耐熱性が得られ
なかった。
配線抵抗は加熱処理前において通常のバルクに形成され
たＡｕの抵抗値とほぼ同様な値であったが、加熱処理後
において増加しており、その変化率は数倍程度と大きな
値であった。したがって、やはり良好な耐熱性が得られ
なかった。
【００６７】また、試料Ｎｏ．Ｂ１〜Ｂ８について、圧
力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中において温度５００℃で
３０分間加熱する処理を行った。この処理の前後におい
てＴＬＭ法により接触抵抗を測定し、その値によってｐ
型ダイヤモンド層２０に対するオーミック性を評価し
た。
力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中において温度５００℃で
３０分間加熱する処理を行った。この処理の前後におい
てＴＬＭ法により接触抵抗を測定し、その値によってｐ
型ダイヤモンド層２０に対するオーミック性を評価し
た。
【００６８】この結果、試料Ｎｏ．Ｂ９、Ｂ１０では、
接触抵抗は加熱処理の前後で共に大きい値を示した。な
お、これらの電極においては、層厚方向の元素分析を行
った結果、ｐ型ダイヤモンド層２０との界面付近で接触
電極層３０がほとんど検出されなかった。これは、接触
電極層３０の形成後におけるアニール処理の温度が３０
０℃未満と低いために、ｐ型ダイヤモンド層２０との界
面付近で接触電極層３０を構成する金属または合金が良
好に炭化されなかったので、酸性溶液による洗浄で接触
電極層３０を構成する金属または合金がほとんど除去さ
れたことを示している。したがって、良好なオーミック
性が得られなかった。
接触抵抗は加熱処理の前後で共に大きい値を示した。な
お、これらの電極においては、層厚方向の元素分析を行
った結果、ｐ型ダイヤモンド層２０との界面付近で接触
電極層３０がほとんど検出されなかった。これは、接触
電極層３０の形成後におけるアニール処理の温度が３０
０℃未満と低いために、ｐ型ダイヤモンド層２０との界
面付近で接触電極層３０を構成する金属または合金が良
好に炭化されなかったので、酸性溶液による洗浄で接触
電極層３０を構成する金属または合金がほとんど除去さ
れたことを示している。したがって、良好なオーミック
性が得られなかった。
【００６９】一方、試料Ｎｏ．Ｂ１〜Ｂ８では、接触抵
抗は加熱処理の前後でほぼ同様に小さい値であった。し
たがって、良好なオーミック性が得られたことがわか
る。
抗は加熱処理の前後でほぼ同様に小さい値であった。し
たがって、良好なオーミック性が得られたことがわか
る。
【００７０】図４に、本発明のオーミック電極に係る第
２実施例の構成を示す。
２実施例の構成を示す。
【００７１】基板１０に形成されたｐ型ダイヤモンド層
２０上に、接触電極層３０、拡散防止層４０及び引出電
極層５０が順次積層して形成されている。この接触電極
層３０は、IVＡ族金属または合金等からなり、範囲３〜
２００ｎｍ、望ましくは範囲３〜５０ｎｍの層厚を有し
てｐ型ダイヤモンド層２０にオーミック接触している。
２０上に、接触電極層３０、拡散防止層４０及び引出電
極層５０が順次積層して形成されている。この接触電極
層３０は、IVＡ族金属または合金等からなり、範囲３〜
２００ｎｍ、望ましくは範囲３〜５０ｎｍの層厚を有し
てｐ型ダイヤモンド層２０にオーミック接触している。
【００７２】また、拡散防止層４０は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔ
ａ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及びＰｔを含む金属群から選択さ
れた少なくとも一つの金属、あるいは当該金属群から選
択された少なくとも一つの金属を含む合金のいずれかか
らなり、範囲１０〜２０００ｎｍの層厚を有して形成さ
れている。さらに、引出電極層５０は、Ａｕ等からな
る。
ａ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及びＰｔを含む金属群から選択さ
れた少なくとも一つの金属、あるいは当該金属群から選
択された少なくとも一つの金属を含む合金のいずれかか
らなり、範囲１０〜２０００ｎｍの層厚を有して形成さ
れている。さらに、引出電極層５０は、Ａｕ等からな
る。
【００７３】なお、この接触電極層３０は、IVＡ族金属
または合金の炭化物から形成されていることが好適であ
る。
または合金の炭化物から形成されていることが好適であ
る。
【００７４】次に、上記第２実施例の作用について説明
する。
する。
【００７５】上記第２実施例のオーミック電極が高温の
環境下で使用されると、接触電極層３０を構成する金属
または合金は拡散し始め、引出電極層５０を構成するＡ
ｕ等との間において相互拡散を行おうとするが、接触電
極層３０上に拡散防止層５０が形成されていることによ
り抑制される。また、接触電極層３０を構成する金属ま
たは合金は拡散とほぼ同時に、ｐ型ダイヤモンド層２０
との反応が進行し、層厚が小さいことからほとんどが炭
化される。
環境下で使用されると、接触電極層３０を構成する金属
または合金は拡散し始め、引出電極層５０を構成するＡ
ｕ等との間において相互拡散を行おうとするが、接触電
極層３０上に拡散防止層５０が形成されていることによ
り抑制される。また、接触電極層３０を構成する金属ま
たは合金は拡散とほぼ同時に、ｐ型ダイヤモンド層２０
との反応が進行し、層厚が小さいことからほとんどが炭
化される。
【００７６】そのため、接触電極層３０を構成する金属
または合金は、エネルギー的に安定であるので、拡散が
いっそう抑制される。したがって、接触電極層３０上に
形成された引出電極層５０の表面には、接触電極層３０
を構成する金属または合金がほとんど析出しないので、
引出配線抵抗が低減され、デバイス特性が向上される。
または合金は、エネルギー的に安定であるので、拡散が
いっそう抑制される。したがって、接触電極層３０上に
形成された引出電極層５０の表面には、接触電極層３０
を構成する金属または合金がほとんど析出しないので、
引出配線抵抗が低減され、デバイス特性が向上される。
【００７７】ここで、接触電極層３０の層厚が２００ｎ
ｍを越えて大きい場合、さらに引出配線抵抗のいっそう
の低減が望まれる際には接触電極層３０の層厚が５０ｎ
ｍを越えて大きい場合、接触電極層３０を構成する金属
または合金の拡散が拡散防止層４０により十分に抑制さ
れない。また、接触電極層３０の層厚が３ｎｍ未満の場
合、小さい接触抵抗を有するオーミック接触は良好に得
られない。
ｍを越えて大きい場合、さらに引出配線抵抗のいっそう
の低減が望まれる際には接触電極層３０の層厚が５０ｎ
ｍを越えて大きい場合、接触電極層３０を構成する金属
または合金の拡散が拡散防止層４０により十分に抑制さ
れない。また、接触電極層３０の層厚が３ｎｍ未満の場
合、小さい接触抵抗を有するオーミック接触は良好に得
られない。
【００７８】また、拡散防止層４０の層厚が１０ｎｍ未
満の場合、接触電極層３０を構成する金属または合金の
拡散を十分に防止することができない。また、拡散防止
層４０の層厚が２０００ｎｍを越えて大きい場合、電極
としての抵抗が非常に大きくなるので、実用的な導電性
が得られない。
満の場合、接触電極層３０を構成する金属または合金の
拡散を十分に防止することができない。また、拡散防止
層４０の層厚が２０００ｎｍを越えて大きい場合、電極
としての抵抗が非常に大きくなるので、実用的な導電性
が得られない。
【００７９】なお、実際には、接触電極層３０を構成す
る金属または合金の一部が炭化されていない状態でわず
かに残存している場合がある。これらの金属または合金
が引出電極層５０を構成するＡｕ等との間で相互拡散を
起こし、引出電極層５０の表面に析出するとしてもごく
微量であるので、引出配線抵抗が大きく増加されること
はない。
る金属または合金の一部が炭化されていない状態でわず
かに残存している場合がある。これらの金属または合金
が引出電極層５０を構成するＡｕ等との間で相互拡散を
起こし、引出電極層５０の表面に析出するとしてもごく
微量であるので、引出配線抵抗が大きく増加されること
はない。
【００８０】また、接触電極層３０がIVＡ族金属または
合金の炭化物から形成されている場合、エネルギー的に
安定であることから、さらに拡散が起こりにくくなるの
で、同様にして引出配線抵抗がいっそう低減される。
合金の炭化物から形成されている場合、エネルギー的に
安定であることから、さらに拡散が起こりにくくなるの
で、同様にして引出配線抵抗がいっそう低減される。
【００８１】次に、上記第２実施例の形成方法について
説明する。
説明する。
【００８２】まず、基板１０に形成されているｐ型ダイ
ヤモンド層２０上に、範囲３〜２００ｎｍ、望ましくは
範囲３〜５０ｎｍの層厚を有するように、IVＡ族金属ま
たは合金等を蒸着して接触電極層３０を形成する。
ヤモンド層２０上に、範囲３〜２００ｎｍ、望ましくは
範囲３〜５０ｎｍの層厚を有するように、IVＡ族金属ま
たは合金等を蒸着して接触電極層３０を形成する。
【００８３】次に、この接触電極層４０上に、範囲１０
〜２０００ｎｍの層厚を有するように、Ｗ、Ｍｏ、Ｔ
ａ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及びＰｔを含む金属群から選択さ
れた少なくとも一つの金属、あるいは当該金属群から選
択された少なくとも一つの金属を含む合金の少なくとも
一つを蒸着して拡散防止層４０を形成する。
〜２０００ｎｍの層厚を有するように、Ｗ、Ｍｏ、Ｔ
ａ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及びＰｔを含む金属群から選択さ
れた少なくとも一つの金属、あるいは当該金属群から選
択された少なくとも一つの金属を含む合金の少なくとも
一つを蒸着して拡散防止層４０を形成する。
【００８４】続いて、この接触電極層３０上に、Ａｕ等
を蒸着して引出電極層５０を形成する。
を蒸着して引出電極層５０を形成する。
【００８５】ここで、蒸着方法としては、上記第１実施
例とほぼ同様にして種々の技術が用いることができる。
例とほぼ同様にして種々の技術が用いることができる。
【００８６】また、接触電極層３０の形成については、
基板１０の電極部を加熱して３００℃以上に基板温度を
設定した上で、ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属
または合金を蒸着してもよい。
基板１０の電極部を加熱して３００℃以上に基板温度を
設定した上で、ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属
または合金を蒸着してもよい。
【００８７】また、接触電極層３０の加熱処理について
は、ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属または合金
を蒸着した後に、３００℃以上の温度に加熱された真空
またはＡｒガス等の雰囲気中でアニール処理してもよ
い。
は、ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属または合金
を蒸着した後に、３００℃以上の温度に加熱された真空
またはＡｒガス等の雰囲気中でアニール処理してもよ
い。
【００８８】また、接触電極層３０を形成して拡散防止
層４０を形成する前に、沸酸（ＨＦ）、沸硝酸（ＨＦ／
ＨＮＯ3 ）等の酸性溶液で接触電極層３０を洗浄しても
よい。
層４０を形成する前に、沸酸（ＨＦ）、沸硝酸（ＨＦ／
ＨＮＯ3 ）等の酸性溶液で接触電極層３０を洗浄しても
よい。
【００８９】さらに、拡散防止層４０及び引出電極層５
０の形成において、接触電極層３０とほぼ同様にして加
熱処理してもよい。
０の形成において、接触電極層３０とほぼ同様にして加
熱処理してもよい。
【００９０】なお、接触電極層３０の形成については、
ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属または合金の炭
化物を蒸着することが好適である。
ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属または合金の炭
化物を蒸着することが好適である。
【００９１】次に、上記第２実施例の形成方法の作用に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００９２】ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属ま
たは合金等を蒸着し、３００℃以上の温度による加熱処
理を行うことにより、接触電極層３０を構成する金属ま
たは合金は、ｐ型ダイヤモンド層２０との間で相互に熱
拡散するので、ダイヤモンドと反応して炭化される。こ
の結果、ｐ型ダイヤモンド層２０上に接触電極層３０を
構成する金属または合金の炭化物を直接に形成する場合
と比較し、ｐ型ダイヤモンド層２０と接触電極層３０と
の間で欠陥の少ない良好な界面が形成されているので、
ｐ型ダイヤモンド層２０に対する接触抵抗が低減され
る。
たは合金等を蒸着し、３００℃以上の温度による加熱処
理を行うことにより、接触電極層３０を構成する金属ま
たは合金は、ｐ型ダイヤモンド層２０との間で相互に熱
拡散するので、ダイヤモンドと反応して炭化される。こ
の結果、ｐ型ダイヤモンド層２０上に接触電極層３０を
構成する金属または合金の炭化物を直接に形成する場合
と比較し、ｐ型ダイヤモンド層２０と接触電極層３０と
の間で欠陥の少ない良好な界面が形成されているので、
ｐ型ダイヤモンド層２０に対する接触抵抗が低減され
る。
【００９３】また、このように接触電極層３０を構成す
る金属または合金が炭化されると、エネルギー的に安定
になることから拡散が起こりにくくなる。さらに、炭化
されていない状態よりも高い融点付近まで安定であるの
で、耐熱性に優れている。
る金属または合金が炭化されると、エネルギー的に安定
になることから拡散が起こりにくくなる。さらに、炭化
されていない状態よりも高い融点付近まで安定であるの
で、耐熱性に優れている。
【００９４】したがって、引出電極層５０の表面には、
接触電極層３０を構成する金属または合金がほとんど析
出しないので、引出配線抵抗が低減される。また、高耐
熱性及び低接触抵抗を有するオーミック接触が、ｐ型ダ
イヤモンド層２０上に再現性良く形成される。
接触電極層３０を構成する金属または合金がほとんど析
出しないので、引出配線抵抗が低減される。また、高耐
熱性及び低接触抵抗を有するオーミック接触が、ｐ型ダ
イヤモンド層２０上に再現性良く形成される。
【００９５】また、接触電極層３０を形成して拡散防止
層４０を形成する前に、酸性溶液で接触電極層３０を洗
浄することにより、炭化されていない金属または合金が
接触電極層３０から除去される。
層４０を形成する前に、酸性溶液で接触電極層３０を洗
浄することにより、炭化されていない金属または合金が
接触電極層３０から除去される。
【００９６】さらに、拡散防止層４０及び引出電極層５
０の形成についても、接触電極層３０と同様にして加熱
処理して形成することにより、積層されている接触電極
層３０、拡散防止層４０及び引出電極層５０の各層間で
密着力が向上される。
０の形成についても、接触電極層３０と同様にして加熱
処理して形成することにより、積層されている接触電極
層３０、拡散防止層４０及び引出電極層５０の各層間で
密着力が向上される。
【００９７】なお、接触電極層３０の形成については、
ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属または合金の炭
化物を蒸着することにより、接触電極層３０を構成する
金属または合金は、炭化されていない金属または合金の
状態と比較して生成エンタルピーが低下してエネルギー
的に安定であるので、非常に拡散が起こりにくくなって
いる。
ｐ型ダイヤモンド層２０上にIVＡ族金属または合金の炭
化物を蒸着することにより、接触電極層３０を構成する
金属または合金は、炭化されていない金属または合金の
状態と比較して生成エンタルピーが低下してエネルギー
的に安定であるので、非常に拡散が起こりにくくなって
いる。
【００９８】次に、上記第２実施例に関する実験につい
て説明する。
て説明する。
【００９９】まず、図５に、上記第２実施例に関する形
成条件及びその特性評価を示す。試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ１
４では、基板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上
で、２００ｎｍ以下の層厚を有するように、接触電極層
３０としてIVＡ族金属または合金等、あるいはその炭化
物を蒸着し、続いて拡散防止層４０及び引出電極層５０
を順次蒸着した。なお、接触電極層３０の材料として、
さらにＶ、Ｎｂ、ＴａＳｉ及びＴｉＢ2 を用いている。
また、引出電極層５０の層厚は、約２００ｎｍである。
成条件及びその特性評価を示す。試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ１
４では、基板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上
で、２００ｎｍ以下の層厚を有するように、接触電極層
３０としてIVＡ族金属または合金等、あるいはその炭化
物を蒸着し、続いて拡散防止層４０及び引出電極層５０
を順次蒸着した。なお、接触電極層３０の材料として、
さらにＶ、Ｎｂ、ＴａＳｉ及びＴｉＢ2 を用いている。
また、引出電極層５０の層厚は、約２００ｎｍである。
【０１００】また、試料Ｎｏ．Ａ１５〜Ａ１７では、基
板１０を３００℃以上に加熱して２００ｎｍ以下の層厚
を有するように、接触電極層３０としてIVＡ族金属また
は合金を蒸着した。次に、基板１０を室温程度に低減
し、拡散防止層４０及び引出電極層５０を順次蒸着し
た。なお、引出電極層５０の層厚は、約２００ｎｍであ
る。
板１０を３００℃以上に加熱して２００ｎｍ以下の層厚
を有するように、接触電極層３０としてIVＡ族金属また
は合金を蒸着した。次に、基板１０を室温程度に低減
し、拡散防止層４０及び引出電極層５０を順次蒸着し
た。なお、引出電極層５０の層厚は、約２００ｎｍであ
る。
【０１０１】また、試料Ｎｏ．Ａ１８〜Ａ２０では、基
板１０を３００℃以上に加熱して２００ｎｍ以下の層厚
を有するように、接触電極層３０としてIVＡ族金属また
は合金の炭化物を蒸着した。次に、基板１０を室温程度
に低減し、拡散防止層４０及び引出電極層５０を順次蒸
着した。なお、引出電極層５０の層厚は、約２００ｎｍ
である。
板１０を３００℃以上に加熱して２００ｎｍ以下の層厚
を有するように、接触電極層３０としてIVＡ族金属また
は合金の炭化物を蒸着した。次に、基板１０を室温程度
に低減し、拡散防止層４０及び引出電極層５０を順次蒸
着した。なお、引出電極層５０の層厚は、約２００ｎｍ
である。
【０１０２】また、試料Ｎｏ．Ａ２１〜Ａ２３では、基
板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で２００ｎｍ
以下の層厚を有するように、接触電極層３０としてIVＡ
族金属または合金を蒸着した後、圧力１０Ｔｏｒｒ以
下、望ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３００℃以上
の温度で３０分間加熱してアニール処理を行った。次
に、雰囲気を室温程度に低減し、拡散防止層４０及び引
出電極層５０を順次蒸着した。なお、引出電極層５０の
層厚は、約２００ｎｍである。
板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で２００ｎｍ
以下の層厚を有するように、接触電極層３０としてIVＡ
族金属または合金を蒸着した後、圧力１０Ｔｏｒｒ以
下、望ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３００℃以上
の温度で３０分間加熱してアニール処理を行った。次
に、雰囲気を室温程度に低減し、拡散防止層４０及び引
出電極層５０を順次蒸着した。なお、引出電極層５０の
層厚は、約２００ｎｍである。
【０１０３】さらに、試料Ｎｏ．Ａ２４〜Ａ２６では、
基板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で２００ｎ
ｍ以下の層厚を有するように、接触電極層３０としてIV
Ａ族金属または合金を蒸着した後、圧力１０Ｔｏｒｒ以
下、望ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３００℃以上
の温度で３０分間加熱してアニール処理を行った。次
に、沸酸、沸硝酸等の酸性溶液で接触電極層３０を洗浄
し、炭化されていない金属または合金を除去した。続い
て、雰囲気を室温程度に低減し、拡散防止層４０及び引
出電極層５０を順次蒸着した。なお、引出電極層５０の
層厚は、約２００ｎｍである。
基板１０及び雰囲気を室温程度に保持した上で２００ｎ
ｍ以下の層厚を有するように、接触電極層３０としてIV
Ａ族金属または合金を蒸着した後、圧力１０Ｔｏｒｒ以
下、望ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３００℃以上
の温度で３０分間加熱してアニール処理を行った。次
に、沸酸、沸硝酸等の酸性溶液で接触電極層３０を洗浄
し、炭化されていない金属または合金を除去した。続い
て、雰囲気を室温程度に低減し、拡散防止層４０及び引
出電極層５０を順次蒸着した。なお、引出電極層５０の
層厚は、約２００ｎｍである。
【０１０４】このようにして形成された試料Ｎｏ．Ａ１
〜Ａ２６について、圧力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中に
おいて温度５００℃で３０分間加熱する処理を行った。
この処理の前後において四探針法により引出配線抵抗の
抵抗率を測定し、その変化によって耐熱性を評価した。
〜Ａ２６について、圧力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中に
おいて温度５００℃で３０分間加熱する処理を行った。
この処理の前後において四探針法により引出配線抵抗の
抵抗率を測定し、その変化によって耐熱性を評価した。
【０１０５】この結果、各試料の引出配線抵抗は、加熱
処理の前後で通常のバルクに形成されたＡｕの抵抗値と
ほぼ同様な値であり、その変化率は小さい値であった。
また、引出電極層３０の表面は、加熱処理後においても
ほぼ同一の色を保持していた。したがって、高い耐熱性
が良好に得られたことがわかる。
処理の前後で通常のバルクに形成されたＡｕの抵抗値と
ほぼ同様な値であり、その変化率は小さい値であった。
また、引出電極層３０の表面は、加熱処理後においても
ほぼ同一の色を保持していた。したがって、高い耐熱性
が良好に得られたことがわかる。
【０１０６】また、試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ２６について、
圧力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中において温度５００℃
で３０分間加熱する処理を行った。この処理の前後にお
いてＴＬＭ法により接触抵抗を測定し、その値によって
ｐ型ダイヤモンド層２０に対するオーミック性を評価し
た。
圧力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中において温度５００℃
で３０分間加熱する処理を行った。この処理の前後にお
いてＴＬＭ法により接触抵抗を測定し、その値によって
ｐ型ダイヤモンド層２０に対するオーミック性を評価し
た。
【０１０７】この結果、各試料の接触抵抗は、加熱処理
の前後でほぼ同様に１ｘ１０-3Ω・ｃｍ2 以下の値であ
った。したがって、良好なオーミック性が得られたこと
がわかる。
の前後でほぼ同様に１ｘ１０-3Ω・ｃｍ2 以下の値であ
った。したがって、良好なオーミック性が得られたこと
がわかる。
【０１０８】次に、図６に、上記第２実施例に対する比
較例の形成条件及びその特性評価を示す。試料Ｎｏ．Ｂ
１〜Ｂ４では、基板１０及び雰囲気を室温程度または３
００℃未満の温度に保持した上で、２００ｎｍ以上の層
厚を有するように接触電極層３０としてIVＡ族金属また
は合金を蒸着した。次に、基板１０及び雰囲気を室温程
度に保持した上で、拡散防止層４０及び引出電極層５０
を順次蒸着した。なお、引出電極層５０の層厚は、約２
００ｎｍである（試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ２０に対応）。
較例の形成条件及びその特性評価を示す。試料Ｎｏ．Ｂ
１〜Ｂ４では、基板１０及び雰囲気を室温程度または３
００℃未満の温度に保持した上で、２００ｎｍ以上の層
厚を有するように接触電極層３０としてIVＡ族金属また
は合金を蒸着した。次に、基板１０及び雰囲気を室温程
度に保持した上で、拡散防止層４０及び引出電極層５０
を順次蒸着した。なお、引出電極層５０の層厚は、約２
００ｎｍである（試料Ｎｏ．Ａ１〜Ａ２０に対応）。
【０１０９】また、試料Ｎｏ．Ｂ５、Ｂ６では、基板１
０及び雰囲気を室温程度に保持した上で２００ｎｍ以上
の層厚を有するように、接触電極層３０としてIVＡ族金
属または合金を蒸着した後、圧力１０Ｔｏｒｒ以下、望
ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３００℃未満の温度
で３０分間加熱してアニール処理を行った。次に、雰囲
気を室温程度に低減し、拡散防止層４０及び引出電極層
５０を順次蒸着した。なお、引出電極層５０の層厚は、
約２００ｎｍである（試料Ｎｏ．Ａ２１〜Ａ２３に対
応）。
０及び雰囲気を室温程度に保持した上で２００ｎｍ以上
の層厚を有するように、接触電極層３０としてIVＡ族金
属または合金を蒸着した後、圧力１０Ｔｏｒｒ以下、望
ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３００℃未満の温度
で３０分間加熱してアニール処理を行った。次に、雰囲
気を室温程度に低減し、拡散防止層４０及び引出電極層
５０を順次蒸着した。なお、引出電極層５０の層厚は、
約２００ｎｍである（試料Ｎｏ．Ａ２１〜Ａ２３に対
応）。
【０１１０】また、試料Ｎｏ．Ｂ７、Ｂ８では、基板１
０及び雰囲気を室温程度に保持した上で２００ｎｍ以上
の層厚を有するように、接触電極層３０としてIVＡ族金
属または合金を蒸着した後、圧力１０Ｔｏｒｒ以下、望
ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３００℃以上の温度
で３０分間加熱してアニール処理を行った。次に、雰囲
気を室温程度に低減し、拡散防止層４０及び引出電極層
５０を順次蒸着した。なお、引出電極層５０の層厚は、
約２００ｎｍである（試料Ｎｏ．Ａ２１〜Ａ２３に対
応）。
０及び雰囲気を室温程度に保持した上で２００ｎｍ以上
の層厚を有するように、接触電極層３０としてIVＡ族金
属または合金を蒸着した後、圧力１０Ｔｏｒｒ以下、望
ましくは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３００℃以上の温度
で３０分間加熱してアニール処理を行った。次に、雰囲
気を室温程度に低減し、拡散防止層４０及び引出電極層
５０を順次蒸着した。なお、引出電極層５０の層厚は、
約２００ｎｍである（試料Ｎｏ．Ａ２１〜Ａ２３に対
応）。
【０１１１】さらに、試料Ｎｏ．Ｂ９では、基板１０及
び雰囲気を室温程度に保持した上で２００ｎｍ以上の層
厚を有するように、接触電極層３０としてIVＡ族金属ま
たは合金を蒸着した後、圧力１０Ｔｏｒｒ以下、望まし
くは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３００℃未満の温度で３
０分間加熱してアニール処理を行った。次に、沸酸、沸
硝酸等の酸性溶液で接触電極層３０を洗浄し、炭化され
ていない金属または合金を除去した。続いて、雰囲気を
室温程度に低減し、拡散防止層４０及び引出電極層５０
を順次蒸着した。なお、引出電極層５０の層厚は、約２
００ｎｍである（試料Ｎｏ．Ａ２４〜Ａ２６に対応）。
び雰囲気を室温程度に保持した上で２００ｎｍ以上の層
厚を有するように、接触電極層３０としてIVＡ族金属ま
たは合金を蒸着した後、圧力１０Ｔｏｒｒ以下、望まし
くは５Ｔｏｒｒ以下の真空中で３００℃未満の温度で３
０分間加熱してアニール処理を行った。次に、沸酸、沸
硝酸等の酸性溶液で接触電極層３０を洗浄し、炭化され
ていない金属または合金を除去した。続いて、雰囲気を
室温程度に低減し、拡散防止層４０及び引出電極層５０
を順次蒸着した。なお、引出電極層５０の層厚は、約２
００ｎｍである（試料Ｎｏ．Ａ２４〜Ａ２６に対応）。
【０１１２】このようにして形成された試料Ｎｏ．Ｂ１
〜Ｂ９について、圧力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中にお
いて温度５００℃で３０分間加熱する処理を行った。こ
の処理の前後において四探針法により引出配線抵抗の抵
抗率を測定し、その変化によって耐熱性を評価した。
〜Ｂ９について、圧力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中にお
いて温度５００℃で３０分間加熱する処理を行った。こ
の処理の前後において四探針法により引出配線抵抗の抵
抗率を測定し、その変化によって耐熱性を評価した。
【０１１３】この結果、試料Ｎｏ．Ｂ１〜Ｂ８では、引
出配線抵抗は加熱処理前において通常のバルクに形成さ
れたＡｕの抵抗値とほぼ同様な値であったが、加熱処理
後において大きく増加しており、その変化率は数〜１０
倍以上とかなり大きな値であった。また、引出電極層５
０の表面には、加熱処理前後において全く異なる色が現
れている。この引出電極層５０の表面に組成分析を行っ
た結果、接触電極層３０を構成する金属または合金が析
出してＡｕが残存していなかった。したがって、良好な
耐熱性が得られなかった。
出配線抵抗は加熱処理前において通常のバルクに形成さ
れたＡｕの抵抗値とほぼ同様な値であったが、加熱処理
後において大きく増加しており、その変化率は数〜１０
倍以上とかなり大きな値であった。また、引出電極層５
０の表面には、加熱処理前後において全く異なる色が現
れている。この引出電極層５０の表面に組成分析を行っ
た結果、接触電極層３０を構成する金属または合金が析
出してＡｕが残存していなかった。したがって、良好な
耐熱性が得られなかった。
【０１１４】一方、試料Ｎｏ．Ｂ９では、引出配線抵抗
は加熱処理の前後で通常のバルクに形成されたＡｕの抵
抗値とほぼ同様な値であり、その変化率は小さい値であ
った。また、引出電極層３０の表面は、加熱処理後にお
いてもほぼ同一の色を保持していた。したがって、高い
耐熱性が良好に得られたことがわかる。
は加熱処理の前後で通常のバルクに形成されたＡｕの抵
抗値とほぼ同様な値であり、その変化率は小さい値であ
った。また、引出電極層３０の表面は、加熱処理後にお
いてもほぼ同一の色を保持していた。したがって、高い
耐熱性が良好に得られたことがわかる。
【０１１５】また、試料Ｎｏ．Ｂ１〜Ｂ９について、圧
力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中において温度５００℃で
３０分間加熱する処理を行った。この処理の前後におい
てＴＬＭ法により接触抵抗を測定し、その値によってｐ
型ダイヤモンド層２０に対するオーミック性を評価し
た。
力１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空中において温度５００℃で
３０分間加熱する処理を行った。この処理の前後におい
てＴＬＭ法により接触抵抗を測定し、その値によってｐ
型ダイヤモンド層２０に対するオーミック性を評価し
た。
【０１１６】この結果、試料Ｎｏ．Ｂ９では、接触抵抗
は加熱処理の前後で共に大きい値を示した。なお、これ
らの電極においては、層厚方向の元素分析を行った結
果、ｐ型ダイヤモンド層２０との界面付近で接触電極層
３０がほとんど検出されなかった。これは、接触電極層
３０の形成後におけるアニール処理の温度が３００℃未
満と低いために、ｐ型ダイヤモンド層２０との界面付近
で接触電極層３０を構成する金属または合金が良好に炭
化されなかったので、酸性溶液による洗浄で接触電極層
３０を構成する金属または合金がほとんど除去されたこ
とを示している。したがって、良好なオーミック性が得
られなかった。
は加熱処理の前後で共に大きい値を示した。なお、これ
らの電極においては、層厚方向の元素分析を行った結
果、ｐ型ダイヤモンド層２０との界面付近で接触電極層
３０がほとんど検出されなかった。これは、接触電極層
３０の形成後におけるアニール処理の温度が３００℃未
満と低いために、ｐ型ダイヤモンド層２０との界面付近
で接触電極層３０を構成する金属または合金が良好に炭
化されなかったので、酸性溶液による洗浄で接触電極層
３０を構成する金属または合金がほとんど除去されたこ
とを示している。したがって、良好なオーミック性が得
られなかった。
【０１１７】一方、試料Ｎｏ．Ｂ１〜Ｂ８では、接触抵
抗は加熱処理の前後でほぼ同様に小さい値であった。し
たがって、良好なオーミック性が得られたことがわか
る。
抗は加熱処理の前後でほぼ同様に小さい値であった。し
たがって、良好なオーミック性が得られたことがわか
る。
【０１１８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
オーミック電極によれば、ｐ型ダイヤモンド半導体層上
に接触電極層が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆを含む金属群から
選択された少なくとも一つの金属の炭化物、あるいは当
該金属群から選択された少なくとも一つの金属を含む合
金の炭化物のいずれかからオーミック接触して形成され
ている。
オーミック電極によれば、ｐ型ダイヤモンド半導体層上
に接触電極層が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆを含む金属群から
選択された少なくとも一つの金属の炭化物、あるいは当
該金属群から選択された少なくとも一つの金属を含む合
金の炭化物のいずれかからオーミック接触して形成され
ている。
【０１１９】これにより、接触電極層を構成する金属ま
たは合金の炭化物では、炭化されていない状態よりもエ
ネルギー的に安定であるので、拡散が非常に起こりにく
くなる。そのため、この金属または合金が引出電極層の
表面にほとんど析出しないので、引出配線抵抗が低減さ
れる。
たは合金の炭化物では、炭化されていない状態よりもエ
ネルギー的に安定であるので、拡散が非常に起こりにく
くなる。そのため、この金属または合金が引出電極層の
表面にほとんど析出しないので、引出配線抵抗が低減さ
れる。
【０１２０】また、本発明のオーミック電極によれば、
ｐ型ダイヤモンド半導体層上に接触電極層が、範囲３〜
２００ｎｍの層厚を有してオーミック接触して形成され
ている。さらに、この接触電極層上に、拡散防止層が
Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及びＰｔを含む金属
群から選択された少なくとも一つの金属、あるいは当該
金属群から選択された少なくとも一つの金属を含む合金
のいずれかから形成されている。
ｐ型ダイヤモンド半導体層上に接触電極層が、範囲３〜
２００ｎｍの層厚を有してオーミック接触して形成され
ている。さらに、この接触電極層上に、拡散防止層が
Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及びＰｔを含む金属
群から選択された少なくとも一つの金属、あるいは当該
金属群から選択された少なくとも一つの金属を含む合金
のいずれかから形成されている。
【０１２１】このオーミック電極が高温の環境下で使用
されると、接触電極層を構成する金属または合金は拡散
し始めるが、拡散防止層が形成されていることにより抑
制される。また、この金属または合金は拡散とほぼ同時
に、ｐ型ダイヤモンド半導体層との反応が進行し、層厚
が小さいことからほとんどが炭化されるので、拡散がい
っそう抑制される。そのため、この金属または合金が引
出電極層の表面にほとんど析出しないので、引出配線抵
抗が低減される。
されると、接触電極層を構成する金属または合金は拡散
し始めるが、拡散防止層が形成されていることにより抑
制される。また、この金属または合金は拡散とほぼ同時
に、ｐ型ダイヤモンド半導体層との反応が進行し、層厚
が小さいことからほとんどが炭化されるので、拡散がい
っそう抑制される。そのため、この金属または合金が引
出電極層の表面にほとんど析出しないので、引出配線抵
抗が低減される。
【０１２２】また、本発明のオーミック電極の形成方法
によれば、ｐ型ダイヤモンド半導体層上に接触電極層を
蒸着して形成する際に、基板を３００℃以上の温度に加
熱する。あるいは、接触電極層を形成した後に、当該接
触電極層を３００℃以上の温度を有する雰囲気中で加熱
することにより、加熱処理を行う。
によれば、ｐ型ダイヤモンド半導体層上に接触電極層を
蒸着して形成する際に、基板を３００℃以上の温度に加
熱する。あるいは、接触電極層を形成した後に、当該接
触電極層を３００℃以上の温度を有する雰囲気中で加熱
することにより、加熱処理を行う。
【０１２３】これにより、接触電極層を構成する金属ま
たは合金は、ｐ型ダイヤモンド半導体層との間で相互に
熱拡散するので、ダイヤモンドと反応して炭化される。
この結果、ｐ型ダイヤモンド半導体層と接触電極層との
間で欠陥の少ない良好な界面が形成されているので、ｐ
型ダイヤモンド半導体層に対する接触抵抗が低減され
る。
たは合金は、ｐ型ダイヤモンド半導体層との間で相互に
熱拡散するので、ダイヤモンドと反応して炭化される。
この結果、ｐ型ダイヤモンド半導体層と接触電極層との
間で欠陥の少ない良好な界面が形成されているので、ｐ
型ダイヤモンド半導体層に対する接触抵抗が低減され
る。
【０１２４】また、このように接触電極層を構成する金
属または合金が炭化されると、エネルギー的に安定にな
ることから、拡散が起こりにくくなって引出電極の表面
にほとんど析出されないので、引出配線抵抗が低減され
る。さらに、炭化されていない状態よりも高い融点付近
まで安定であるので、耐熱性に優れている。
属または合金が炭化されると、エネルギー的に安定にな
ることから、拡散が起こりにくくなって引出電極の表面
にほとんど析出されないので、引出配線抵抗が低減され
る。さらに、炭化されていない状態よりも高い融点付近
まで安定であるので、耐熱性に優れている。
【０１２５】そのため、高耐熱性及び低接触抵抗を有
し、ｐ型ダイヤモンド半導体層上にオーミック接触が再
現性良く形成することができる。
し、ｐ型ダイヤモンド半導体層上にオーミック接触が再
現性良く形成することができる。
【０１２６】したがって、高耐熱性及び高熱伝導性を要
求される半導体デバイスに利用することができ、引出配
線抵抗を低減することによりデバイス特性を向上させる
オーミック電極及びその形成方法を提供することができ
るという効果がある。
求される半導体デバイスに利用することができ、引出配
線抵抗を低減することによりデバイス特性を向上させる
オーミック電極及びその形成方法を提供することができ
るという効果がある。
【図１】本発明のオーミック電極に係る第１実施例の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図２】上記第１実施例の形成条件及びその特性評価を
示す図表である。
示す図表である。
【図３】上記第１実施例に対する比較例の形成条件及び
その特性評価を示す図表である。
その特性評価を示す図表である。
【図４】本発明のオーミック電極に係る第２実施例の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図５】上記第２実施例の形成条件及びその特性評価を
示す図表である。
示す図表である。
【図６】上記第２実施例に対する比較例の形成条件及び
その特性評価を示す図表である。
その特性評価を示す図表である。
１０…基板、２０…ｐ型ダイヤモンド層、３０…接触電
極層、４０…拡散防止層、５０…引出電極層。
極層、４０…拡散防止層、５０…引出電極層。
フロントページの続き (72)発明者 鹿田 真一 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (7)
- 【請求項１】 基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半導
体層上にオーミック接触し、低接触抵抗及び高耐熱性を
有して形成された接触電極層と、この接触電極層上に低
引出配線抵抗及び高耐熱性を有して形成された引出電極
層とを備えるオーミック電極において、 前記接触電極層は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆを含む金属群か
ら選択された少なくとも一つの金属の炭化物、あるいは
該金属群から選択された少なくとも一つの金属を含む合
金の炭化物のいずれかから形成されていることを特徴と
するオーミック電極。 - 【請求項２】 基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半導
体層上にオーミック接触し、低接触抵抗及び高耐熱性を
有して形成された接触電極層と、この接触電極層上に形
成された拡散防止層と、この拡散防止層上に低引出配線
抵抗及び高耐熱性を有して形成された引出電極層とを備
えるオーミック電極において、 前記接触電極層は、範囲３〜２００ｎｍの層厚を有して
形成されており、前記拡散防止層は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、
Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及びＰｔを含む金属群から選択された
少なくとも一つの金属、あるいは該金属群から選択され
た少なくとも一つの金属を含む合金のいずれかから形成
されていることを特徴とするオーミック電極。 - 【請求項３】 前記接触電極層は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆ
を含む金属群から選択された少なくとも一つの金属の炭
化物、あるいは該金属群から選択された少なくとも一つ
の金属を含む合金の炭化物のいずれかから形成されてい
ることを特徴とする請求項２記載のオーミック電極。 - 【請求項４】 基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半導
体層上にオーミック接触し、低接触抵抗及び高耐熱性を
有して形成された接触電極層と、この接触電極層上に低
引出配線抵抗及び高耐熱性を有して形成された引出電極
層とを備えるオーミック電極の形成方法において、 前記ｐ型ダイヤモンド半導体層上にＴｉ、Ｚｒ及びＨｆ
を含む金属群から選択された少なくとも一つの金属、あ
るいは該金属群から選択された少なくとも一つの金属を
含む合金のいずれかを蒸着して前記接触電極層を形成す
る第１の工程と、 この第１の工程で形成された前記接触電極層上に前記引
出電極層を蒸着して形成する第２の工程とを備え、 前記第１の工程は、前記接触電極層に３００℃以上の温
度を有する加熱処理を行うことを特徴とするオーミック
電極の形成方法。 - 【請求項５】 基板に形成されたｐ型ダイヤモンド半導
体層上にオーミック接触し、低接触抵抗及び高耐熱性を
有して形成された接触電極層と、この接触電極層上に形
成された拡散防止層と、この拡散防止層上に低引出配線
抵抗及び高耐熱性を有して形成された引出電極層とを備
えるオーミック電極の形成方法において、 前記ｐ型ダイヤモンド半導体層上に範囲３〜２００ｎｍ
の層厚を有するように前記接触電極層を蒸着して形成す
る第１の工程と、 この第１の工程で形成された前記接触電極層上にＷ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｒｈ及びＰｔを含む金属群から
選択された少なくとも一つの金属、あるいは該金属群か
ら選択された少なくとも一つの金属を含む合金のいずれ
かを蒸着して前記拡散防止層を形成する第２の工程と、 この第２の工程で形成された前記拡散防止層上に前記引
出電極層を蒸着して形成する第３の工程とを備え、 前記第１の工程は、前記接触電極層に３００℃以上の温
度を有する加熱処理を行うことを特徴とするオーミック
電極の形成方法。 - 【請求項６】 前記加熱処理は、前記ｐ型ダイヤモンド
半導体層上に前記接触電極層を蒸着して形成する際に、
前記基板を３００℃以上の温度に加熱して行うことを特
徴とする請求項４または請求項５記載のオーミック電極
の形成方法。 - 【請求項７】 前記加熱処理は、前記ｐ型ダイヤモンド
半導体層上に前記接触電極層を蒸着して形成した後に、
該接触電極層を３００℃以上の温度を有する雰囲気中で
加熱して行うことを特徴とする請求項４または請求項５
記載のオーミック電極の形成方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22352893A JP3304541B2 (ja) | 1993-09-08 | 1993-09-08 | オーミック電極の形成方法 |
| EP94113944A EP0642169B1 (en) | 1993-09-08 | 1994-09-06 | Ohmic electrode and method for forming it |
| DE69422559T DE69422559T2 (de) | 1993-09-08 | 1994-09-06 | Ohmische Elektrode und Verfahren für ihre Herstellung |
| US08/668,525 US5668382A (en) | 1993-09-08 | 1996-06-28 | Ohmic electrode and method for forming it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22352893A JP3304541B2 (ja) | 1993-09-08 | 1993-09-08 | オーミック電極の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0778784A true JPH0778784A (ja) | 1995-03-20 |
| JP3304541B2 JP3304541B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=16799567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22352893A Expired - Fee Related JP3304541B2 (ja) | 1993-09-08 | 1993-09-08 | オーミック電極の形成方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5668382A (ja) |
| EP (1) | EP0642169B1 (ja) |
| JP (1) | JP3304541B2 (ja) |
| DE (1) | DE69422559T2 (ja) |
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| 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 |
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| US6388272B1 (en) | 1996-03-07 | 2002-05-14 | Caldus Semiconductor, Inc. | W/WC/TAC ohmic and rectifying contacts on SiC |
| US6955978B1 (en) * | 2001-12-20 | 2005-10-18 | Fairchild Semiconductor Corporation | Uniform contact |
| JP2005317676A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Sony Corp | 半導体発光素子、半導体発光装置及び半導体発光素子の製造方法 |
| EP1810351B1 (en) * | 2004-10-22 | 2013-08-07 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Gan compound semiconductor light emitting element |
| CN101771114B (zh) * | 2009-01-04 | 2012-03-07 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种具有复合堆叠式阻挡层金属结构的垂直发光二极管及其制备方法 |
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| CN116914558B (zh) * | 2023-09-13 | 2023-12-19 | 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 | 一种半导体激光器接触电极及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2671259B2 (ja) * | 1988-03-28 | 1997-10-29 | 住友電気工業株式会社 | ショットキー接合半導体装置 |
| JPH02260470A (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光素子 |
| US5055424A (en) * | 1989-06-29 | 1991-10-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method for fabricating ohmic contacts on semiconducting diamond |
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- 1993-09-08 JP JP22352893A patent/JP3304541B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-09-06 EP EP94113944A patent/EP0642169B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-06 DE DE69422559T patent/DE69422559T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-06-28 US US08/668,525 patent/US5668382A/en not_active Expired - Lifetime
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