JPH08316498A - Diamond semiconductor rectifying element - Google Patents
Diamond semiconductor rectifying elementInfo
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- JPH08316498A JPH08316498A JP11854395A JP11854395A JPH08316498A JP H08316498 A JPH08316498 A JP H08316498A JP 11854395 A JP11854395 A JP 11854395A JP 11854395 A JP11854395 A JP 11854395A JP H08316498 A JPH08316498 A JP H08316498A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は整流素子及び発光素子等
のダイヤモンド半導体整流素子及びその製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diamond semiconductor rectifying device such as a rectifying device and a light emitting device, and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】ダイヤモンドはバンドギャップが5.5
eVと大きく、また絶縁破壊電界が高く、熱伝導率も従
来の半導体材料と比較して高いため、高温及び放射線下
等の過酷な環境下でも動作する電子デバイスとして期待
されている。電子デバイスとしてダイヤモンドを使用す
る場合には、ダイヤモンド上に再現性良くオーミック電
極と整流性電極を形成することが重要である。オーミッ
ク特性をもつ電極形成については、ダイヤモンド表面に
イオン注入により高濃度のp型半導体層を形成すること
等により、技術的な課題は既に解決されている。従っ
て、ダイヤモンド上に如何にして良好な整流特性を持つ
電極を形成するかが大きな課題である。2. Description of the Related Art Diamond has a band gap of 5.5.
Since it has a large eV, a high dielectric breakdown electric field, and a high thermal conductivity as compared with conventional semiconductor materials, it is expected as an electronic device that can operate even under a severe environment such as high temperature and radiation. When diamond is used as an electronic device, it is important to form ohmic electrodes and rectifying electrodes on the diamond with good reproducibility. Regarding the formation of electrodes having ohmic characteristics, technical problems have already been solved by forming a high-concentration p-type semiconductor layer by ion implantation on the diamond surface. Therefore, how to form an electrode having good rectifying characteristics on diamond is a major issue.
【0003】従来、単結晶及び多結晶のダイヤモンドを
使用して、金属電極と半導体ダイヤモンドとのショット
キ−接合を使用したダイヤモンド整流素子が提案され、
その電気的特性が数多く報告されている。ショットキー
接合の場合、順方向の立ち上がり電圧は1V以下と低い
が、金属と半導体との界面で空乏層を維持するために、
半導体ダイヤモンド層の原子B密度は、少なくとも10
18cm-3よりも低く保持しなければ良好な整流特性を得
ることは不可能である。この程度のドーピング濃度で
は、Bのアクセプタレベルが0.35eVと大きいた
め、室温でのキャリアの活性化率は0.1%以下とな
り、極めて高抵抗のショットキー接合しか得られない。Heretofore, a diamond rectifying device has been proposed which uses a Schottky junction between a metal electrode and a semiconductor diamond by using single crystal and polycrystalline diamond.
Many of its electrical characteristics have been reported. In the case of the Schottky junction, the forward rising voltage is as low as 1 V or less, but in order to maintain the depletion layer at the interface between the metal and the semiconductor,
The atomic B density of the semiconductor diamond layer is at least 10
It is impossible to obtain good rectifying characteristics unless the pressure is kept lower than 18 cm -3 . At such a doping concentration, the acceptor level of B is as large as 0.35 eV, so that the activation rate of carriers at room temperature is 0.1% or less, and only a very high resistance Schottky junction can be obtained.
【0004】ショットキー接合の場合は、順方向の立ち
上がり電圧が0.5V程度と低く、更に電流の増加はex
p(qV/nkT)(但し、q:素電荷、V:印加電
圧、n:ダイオードの性能指数、k;ボルツマン定数、
T:温度)に従うため、急峻な立ち上がり特性を示す
(従来技術1(H.Kawarada, M.Aoki, H.Sasaki and K.T
sugawa. Diamond and Related Materials 3,961(199
4))。しかしながら、立ち上がり後の整流素子の抵抗は
半導体層の抵抗値で決まるため、ショットキー接合のよ
うに低濃度のBドープダイヤモンド層を使用する必要が
あるという制約がある場合、必然的に高抵抗の整流素子
しか得ることができない。In the case of the Schottky junction, the forward rising voltage is as low as about 0.5V, and the increase of the current is ex
p (qV / nkT) (where q: elementary charge, V: applied voltage, n: figure of merit of diode, k: Boltzmann constant,
(T: temperature), it exhibits a steep rising characteristic (Prior Art 1 (H.Kawarada, M.Aoki, H.Sasaki and KT
sugawa. Diamond and Related Materials 3,961 (199
Four)). However, since the resistance of the rectifying element after rising is determined by the resistance value of the semiconductor layer, if there is a constraint that a low-concentration B-doped diamond layer needs to be used, such as a Schottky junction, the resistance of the high resistance is inevitably high. Only the rectifying element can be obtained.
【0005】ダイヤモンドショットキー接合の上述した
欠点を克服するために、本願発明者等は、半導体層に高
濃度(1019cm-3以上)のBドープダイヤモンド層を
用い、薄くなった空乏層の厚さを補うためにアンドープ
の絶縁性ダイヤモンドを金属と半導体ダイヤモンド層と
の間に挿入した金属電極/真性半導体ダイヤモンド/半
導体ダイヤモンド接合を提案した(従来技術2(H.Shio
mi, Y.Nishibayashi and N.Fujimori, Jpn.J.Appl.Phy
s. 29,L2163(1990)、又はK.Miyata, D.L.Dreifus and
K.Kobashi, Appl.Phys.Lett. 60,480(1992))。この金
属電極/真性半導体ダイヤモンド/半導体ダイヤモンド
接合では、順方向バイアス印加時に高濃度Bドープダイ
ヤモンド層中のホールが電界によって加速され、アンド
ープダイヤモンド層中に注入され、空間電荷制限電流を
形成して電流が流れるので、整流素子は順方向バイアス
印加時に低抵抗化する。また、逆方向バイアス印加時に
は、絶縁性アンドーブダイヤモンド層が障壁を形成する
ため、逆方向の電流はショットキー接合を下回る。この
ようにして、低抵抗のダイヤモンド整流素子を得ること
が可能になった。従来のショットキ−接合及び金属電極
/真性半導体/半導体接合の順方向時の電流密度を図1
1に示す。図11には、比較のため単結晶6H−SiC
を使用して作製したショットキーダイオードの順方向電
流密度も併せて示した。In order to overcome the above-mentioned drawbacks of the diamond Schottky junction, the present inventors have used a high-concentration (10 19 cm −3 or more) B-doped diamond layer as a semiconductor layer to form a thin depletion layer. We proposed a metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond junction in which undoped insulating diamond was inserted between the metal and the semiconductor diamond layer to compensate for the thickness (Prior Art 2 (H.Shio
mi, Y.Nishibayashi and N.Fujimori, Jpn.J.Appl.Phy
s. 29, L2163 (1990), or K. Miyata, DLDreifus and
K. Kobashi, Appl. Phys. Lett. 60, 480 (1992)). In this metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond junction, when a forward bias is applied, holes in the high-concentration B-doped diamond layer are accelerated by the electric field and injected into the undoped diamond layer to form a space-charge-limited current to form a current. Current flows, the rectifying element has a low resistance when a forward bias is applied. Further, when a reverse bias is applied, the insulating andove diamond layer forms a barrier, so that the reverse current is below the Schottky junction. In this way, a low resistance diamond rectifying device can be obtained. Fig. 1 shows the current densities of the conventional Schottky junction and metal electrode / intrinsic semiconductor / semiconductor junction in the forward direction.
It is shown in FIG. FIG. 11 shows a single crystal 6H-SiC for comparison.
The forward current density of the Schottky diode manufactured by using is also shown.
【0006】金属電極/真性半導体ダイヤモンド/半導
体ダイヤモンド接合の場合、半導体ダイヤモンド層に低
抵抗のBドーブダイヤモンド層を用いることができるた
め、立ち上がり後の抵抗値はショットキー接合と比較す
ると1/100とすることが可能である。In the case of metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond bonding, a low-resistance B-dove diamond layer can be used for the semiconductor diamond layer, so the resistance value after rising is 1/100 as compared with the Schottky junction. It is possible to
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、金属電極/真性半導体/半導体接合を使用す
ることにより、順方向での抵抗が低く優れた整流特性を
示すダイオードを得ることができるが、この構造では順
方向の立ち上がり電圧が高いという欠点がある。また、
電流が絶縁性アンドープダイヤモンド層を通過して流れ
るため、その層の結晶性等によって立ち上がり電圧が大
きく左右され、特性がばらつくといった問題点も存在す
る。特に、絶縁性アンドープダイヤモンド層内のキャリ
アのトラップ密度は大きく特性を左右し、この絶縁性ア
ンドープダイヤモンド層内のキャリアトラップの存在の
ために、順方向の立ち上がり電圧は2.5Vより低くす
ることができない。However, as described above, by using the metal electrode / intrinsic semiconductor / semiconductor junction, a diode having low resistance in the forward direction and excellent rectification characteristics can be obtained. However, this structure has a drawback that the forward rising voltage is high. Also,
Since the electric current flows through the insulating undoped diamond layer, there is a problem that the rising voltage is greatly influenced by the crystallinity of the layer and the characteristics are varied. In particular, the carrier trap density in the insulating undoped diamond layer greatly influences the characteristics, and due to the existence of the carrier traps in the insulating undoped diamond layer, the forward rising voltage may be lower than 2.5V. Can not.
【0008】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、順方向の立ち上がり電圧が低く且つ順方向
での抵抗が低い整流特性を有するダイヤモンド整流素子
及びその製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a diamond rectifying device having a rectifying characteristic in which a forward-direction rising voltage is low and a forward-direction resistance is low, and a manufacturing method thereof. To aim.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明に係るダイヤモン
ド半導体整流素子は、第1金属電極と第1半導体ダイヤ
モンド領域との第1接合部(金属電極/半導体ダイヤモ
ンド接合)と、第2金属電極と真性半導体ダイヤモンド
領域と第2半導体ダイヤモンド領域との第2接合部(金
属電極/真性半導体ダイヤモンド/半導体ダイヤモンド
接合)とを並列に接続した構造を有することを特徴とす
る。A diamond semiconductor rectifying device according to the present invention comprises a first metal electrode and a first semiconductor diamond region having a first junction (metal electrode / semiconductor diamond junction) and a second metal electrode. It is characterized in that it has a structure in which a second junction (metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond junction) of the intrinsic semiconductor diamond region and the second semiconductor diamond region is connected in parallel.
【0010】この場合に、前記第1及び第2の金属電極
は相互に同一又は同種の金属で形成されていることが好
ましい。また、前記第1の半導体ダイヤモンド領域が水
素化したp型ダイヤモンド領域又はBドープのp型ダイ
ヤモンド領域であり、第2の半導体ダイヤモンド領域が
Bドーブのp型ダイヤモンド領域であり、前記真性半導
体ダイヤモンド領域がアンドーブの絶縁性ダイヤモンド
領域であるように構成することができる。更に、前記第
1及び第2金属電極は、Mg、Hf、Zr及びAlから
なる群から選択されたいずれかの金属により形成するこ
とができる。更にまた、前記金属電極の上に、Pt又は
Au電極をキャップ層として積層することができる。In this case, it is preferable that the first and second metal electrodes are formed of the same metal or the same metal. The first semiconductor diamond region is a hydrogenated p-type diamond region or a B-doped p-type diamond region, the second semiconductor diamond region is a B-dove p-type diamond region, and the intrinsic semiconductor diamond region is May be an insulating diamond region of the Andove. Further, the first and second metal electrodes can be formed of any metal selected from the group consisting of Mg, Hf, Zr and Al. Furthermore, a Pt or Au electrode can be laminated on the metal electrode as a cap layer.
【0011】そして、本発明に係るダイヤモンド半導体
整流素子の製造方法は、Bドープp型半導体ダイヤモン
ド層上に、アンドープ絶縁性ダイヤモンド層を選択的に
成長させる工程と、電極積層予定領域のアンドープ絶縁
性ダイヤモンド層の表面の一部を酸化させ、その他の領
域のアンドープ絶縁性ダイヤモンド層の表面を水素化す
る工程と、金属電極を前記水素化したアンドープ絶縁性
ダイヤモンド領域と酸化させたアンドーブ絶縁性ダイヤ
モンド領域の双方に接触するように形成する工程とを有
することを特徴とする。In the method for manufacturing a diamond semiconductor rectifying device according to the present invention, a step of selectively growing an undoped insulating diamond layer on a B-doped p-type semiconductor diamond layer and an undoped insulating property in a region where electrodes are to be stacked are planned. A step of oxidizing a part of the surface of the diamond layer and hydrogenating the surface of the undoped insulating diamond layer in the other region, and an Andove insulating diamond region in which the metal electrode is oxidized with the hydrogenated undoped insulating diamond region And a step of forming so as to be in contact with both.
【0012】また、本発明に係る他のダイヤモンド半導
体整流素子の製造方法は、Bドープp型半導体ダイヤモ
ンド層上に、アンドープ絶縁性ダイヤモンド層を選択的
に成長させる工程と、電極積層予定領域のアンドープ絶
縁性ダイヤモンド表面上の一部を除いてドーピング濃度
が1018cm-3以下の低濃度のBドーブp型半導体ダイ
ヤモンド層を合成する工程と、金属電極を前記アンドー
ブ絶縁性ダイヤモンド層と前記低濃度のBドープp型半
導体ダイヤモンド層の双方に接触するように形成する工
程とを有することを特徴とする。Another method of manufacturing a diamond semiconductor rectifying device according to the present invention is a step of selectively growing an undoped insulating diamond layer on a B-doped p-type semiconductor diamond layer, and an undoped region of an electrode stacking planned region. A step of synthesizing a low-concentration B-dove p-type semiconductor diamond layer having a doping concentration of 10 18 cm -3 or less except for a part on the surface of the insulating diamond; And a step of forming the B-doped p-type semiconductor diamond layer so as to be in contact with both of them.
【0013】[0013]
【作用】本発明においては、ショットキー接合の長所で
ある低電圧立ち上がり特性と金属電極/真性半導体ダイ
ヤモンド/半導体ダイヤモンド接合の長所である順方向
での低抵抗特性を組み合わせることによって、立ち上が
り電圧が低く且つ低抵抗の優れたダイヤモンド整流素子
を得るものである。このため、請求項1に示したよう
に、2つの整流素子を並列に接続すれば、電流は常に低
抵抗側を流れるので立ち上がり電圧が低く、且つ低抵抗
のダイヤモンド整流素子を得ることができる。In the present invention, by combining the low voltage rise characteristic which is the advantage of the Schottky junction and the low resistance characteristic in the forward direction which is the advantage of the metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond junction, the rise voltage is low. In addition, an excellent diamond rectifying element having low resistance is obtained. Therefore, as described in claim 1, if two rectifying elements are connected in parallel, a current always flows through the low resistance side, so that a rising voltage is low and a low resistance diamond rectifying element can be obtained.
【0014】本発明では、単にショットキーダイオード
と金属電極/真性半導体ダイヤモンド/半導体ダイヤモ
ンド接合ダイオードとを回路的に並列接続するだけでな
く、請求項2に記載したように、同一又は同種の電極を
使用することにより、同一素子内で上記素子を作製でき
るので、素子の小型化及び低容量化が可能であり、ダイ
ヤモンド電子素子の将来の高集積化及び高周波への応用
も可能である。In the present invention, not only the Schottky diode and the metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond junction diode are connected in parallel in a circuit manner, but the same or the same kind of electrode is provided as described in claim 2. Since the element can be manufactured in the same element by using it, the element can be downsized and the capacity can be reduced, and the diamond electronic element can be highly integrated in the future and applied to high frequencies.
【0015】更に、本発明では、ショットキー接合を使
用するため、フェルミレベルがピニングされていない場
合を考えると、電気陰性度が1.8以下と低い金属を電
極に使用することが必要となる。特に、Mg,Hf,Z
r,Alは、その電気陰性度が、Mg:1.2、Hf:
1.3、Zr:1.4、Al:1.5であり、電気陰性
度が低いので、優れた整流素子を得ることができる。電
気陰性度の低い金属は酸素との反応性も強いので、高温
で用いる場合は、電極の酸化防止にPt又はAuをキャ
ップ層として積層することが電極の酸化防止上好まし
い。Further, in the present invention, since the Schottky junction is used, considering the case where the Fermi level is not pinned, it is necessary to use a metal having a low electronegativity of 1.8 or less for the electrode. . In particular, Mg, Hf, Z
The electronegativity of r and Al is Mg: 1.2 and Hf:
Since 1.3, Zr: 1.4 and Al: 1.5 and the electronegativity is low, an excellent rectifying element can be obtained. Since a metal having a low electronegativity has a strong reactivity with oxygen, when used at a high temperature, it is preferable to stack Pt or Au as a cap layer to prevent the oxidation of the electrode in order to prevent the oxidation of the electrode.
【0016】次に、実際に、ショットキー接合と、金属
電極/真性半導体ダイヤモンド/半導体ダイヤモンド接
合との並列接続を同一金属電極を使用して製造する本発
明方法について説明する。Next, the method of the present invention for actually manufacturing the Schottky junction and the parallel connection of the metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond junction using the same metal electrode will be described.
【0017】先ず、請求項7に示すように、高濃度のB
ドープp型半導体ダイヤモンド層を形成し、次に選択成
長技術を用いて電極面積よりやや大きいアンドープ絶縁
性ダイヤモンド層を前記Bドープp型半導体層上に積層
させる。そして、電極と接触するアンドープ絶縁性ダイ
ヤモンド層表面の一部を酸化し、それ以外のアンドープ
絶縁性ダイヤモンド層表面を水素化する。その後、上述
した電気陰性度が低い金属を水素化及び酸化したアンド
ープ絶縁性ダイヤモンド層上にまたがるように蒸着する
ことにより、半導体整流素子を製造できる。First, as described in claim 7, high concentration of B
A doped p-type semiconductor diamond layer is formed, and then an undoped insulating diamond layer slightly larger than the electrode area is laminated on the B-doped p-type semiconductor layer by using a selective growth technique. Then, a part of the surface of the undoped insulating diamond layer that is in contact with the electrode is oxidized, and the surface of the other undoped insulating diamond layer is hydrogenated. Then, the above-mentioned metal having a low electronegativity is vapor-deposited on the hydrogenated and oxidized undoped insulating diamond layer so that a semiconductor rectifying device can be manufactured.
【0018】即ち、酸化したダイヤモンド表面上に形成
した金属電極により、金属電極/真性半導体ダイヤモン
ド/半導体ダイヤモンド接合を作製でき、水素化したダ
イヤモンドはp型の表面伝導層となり金属電極との間
で、ショットキー接合を形成するからである。即ち、ア
ンドープダイヤモンド表面の表面伝導層とバルク内の伝
導を用いることにより並列接線が実現できる。That is, a metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond junction can be produced by the metal electrode formed on the oxidized diamond surface, and the hydrogenated diamond becomes a p-type surface conduction layer, and between the metal electrode, This is because a Schottky junction is formed. That is, a parallel tangent can be realized by using the surface conduction layer on the undoped diamond surface and the conduction in the bulk.
【0019】次に、請求項8に示すように、上述の水素
化したp型の表面伝導層の代わりに、ドーピング濃度が
1018cm-3以下のBドープp型ダイヤモンド層を気相
合成法により選択的にアンドープ絶縁性ダイヤモンド上
に形成しても同様の並列接続が実現可能である。ここ
で、ドーピング濃度を1018cm-3以下に選んだのは、
ショットキー接合を形成する場合に空乏層を十分に半導
体層内に拡げるためである。Next, as described in claim 8, a B-doped p-type diamond layer having a doping concentration of 10 18 cm -3 or less is vapor-phase synthesized in place of the above-mentioned hydrogenated p-type surface conductive layer. Thus, even if it is selectively formed on the undoped insulating diamond, the same parallel connection can be realized. Here, the reason why the doping concentration is selected to be 10 18 cm -3 or less is that
This is to sufficiently expand the depletion layer in the semiconductor layer when forming the Schottky junction.
【0020】[0020]
【実施例】次に、添付の図面を参照して本発明の実施例
について具体的に説明する。図1は、本発明の第1実施
例に係る半導体ダイヤモンド整流素子を示す断面図であ
る。低抵抗シリコン基板10上に高濃度のBドープp型
半導体ダイヤモンド層1を形成し、次に選択成長技術に
より電極面積より若干大きいアンドープ絶縁性(真性)
ダイヤモンド層2をBドープp型半導体層1上に積層さ
せる。そして、アンドープ絶縁性ダイヤモンド層2の表
面の電極積層予定領域の一部を酸化し、それ以外のアン
ドープ絶縁性ダイヤモンド層表面を水素化する。その
後、電気陰性度が低い金属を水素化及び酸化したアンド
ープ絶縁性ダイヤモンド2の上にまたがるようにして蒸
着して、金属電極4を形成する。また、低抵抗シリコン
基板10の裏面に、銀ペーストによりオーミック電極5
を形成する。Embodiments of the present invention will now be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor diamond rectifier according to the first embodiment of the present invention. A high-concentration B-doped p-type semiconductor diamond layer 1 is formed on a low-resistance silicon substrate 10, and then an undoped insulating property (intrinsic) slightly larger than the electrode area is formed by a selective growth technique.
The diamond layer 2 is laminated on the B-doped p-type semiconductor layer 1. Then, a part of the electrode stacking planned region on the surface of the undoped insulating diamond layer 2 is oxidized, and the other surface of the undoped insulating diamond layer is hydrogenated. Then, a metal having a low electronegativity is vapor-deposited so as to straddle over the hydrogenated and oxidized undoped insulating diamond 2 to form a metal electrode 4. Further, the ohmic electrode 5 is formed on the back surface of the low resistance silicon substrate 10 by silver paste.
To form.
【0021】そうすると、酸化したアンドープ絶縁性ダ
イヤモンド層2の表面上に形成した金属電極4により、
金属電極/真性半導体ダイヤモンド/半導体ダイヤモン
ド接合を形成することができる。一方、アンドープ絶縁
性ダイヤモンド層2表面の水素化したダイヤモンドはp
型の表面伝導層3となり、この表面伝導層3は金属電極
4との間で、ショットキー接合を形成する。このショッ
トキー接合は、アンドープ絶縁性ダイヤモンド層2の表
面の表面伝導層3とBドープp型ダイヤモンド層1のバ
ルク内のキャリア伝導を利用することにより、オーミッ
ク電極5に導出される。従って、オーミック電極5から
みて、Bドープp型ダイヤモンド層1とアンドープダイ
ヤモンド層2と金属電極4からなる金属電極/真性ダイ
ヤモンド/半導体ダイヤモンド接合と、金属電極4とp
型表面伝導層3とからなる金属電極/半導体ダイヤモン
ド接合(ショットキー接合)との並列接線が得られる。
これにより、ショットキー接合と金属電極/真性半導体
ダイヤモンド/半導体ダイヤモンドとの並列接合ダイオ
ードが製造される。Then, by the metal electrode 4 formed on the surface of the oxidized undoped insulating diamond layer 2,
A metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond bond can be formed. On the other hand, the hydrogenated diamond on the surface of the undoped insulating diamond layer 2 has p
The surface conductive layer 3 becomes a mold, and the surface conductive layer 3 forms a Schottky junction with the metal electrode 4. This Schottky junction is derived to the ohmic electrode 5 by utilizing the carrier conduction in the surface conduction layer 3 on the surface of the undoped insulating diamond layer 2 and the bulk of the B-doped p-type diamond layer 1. Therefore, as seen from the ohmic electrode 5, a metal electrode / intrinsic diamond / semiconductor diamond junction consisting of the B-doped p-type diamond layer 1, the undoped diamond layer 2 and the metal electrode 4, and the metal electrode 4 and p
A parallel tangent line with the metal electrode / semiconductor diamond junction (Schottky junction) composed of the mold surface conduction layer 3 is obtained.
This produces a parallel junction diode of Schottky junction and metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond.
【0022】図2は本発明の第2実施例に係る半導体ダ
イヤモンド整流素子を示す断面図である。本実施例は、
上述の水素化したp型の表面伝導層3の代わりに、ドー
ピング濃度が1018cm-3以下のBドープp型ダイヤモ
ンド層6を気相合成法により選択的にアンドープ絶縁性
ダイヤモンド層2上に形成したものである。このように
しても、同様の並列接続を得ることができる。但し、ド
ーピング濃度は1018cm-3以下にする必要がある。こ
れは、ショットキー接合を形成する場合に、空乏層を十
分に半導体層内に拡げるためである。FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor diamond rectifying device according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment,
Instead of the above-mentioned hydrogenated p-type surface conductive layer 3, a B-doped p-type diamond layer 6 having a doping concentration of 10 18 cm −3 or less is selectively formed on the undoped insulating diamond layer 2 by a vapor phase synthesis method. It was formed. Even in this case, the same parallel connection can be obtained. However, the doping concentration must be 10 18 cm −3 or less. This is because the depletion layer is sufficiently expanded in the semiconductor layer when forming the Schottky junction.
【0023】次に、実際に本発明の実施例に係るダイオ
ードを製造し、その特性を比較例と比較した結果につい
て説明する。Next, the result of actually manufacturing the diode according to the example of the present invention and comparing the characteristics thereof with the comparative example will be described.
【0024】実施例1 本実施例は図1に示す構造のダイオードを製造したもの
である。平均粒径1/4μmのダイヤモンドペーストで
1時間バフ研磨したp型低抵抗Si(111)基板(比
抵抗:0.1Ωcm以下、2cm×lcm)上に、マイ
クロ波プラズマCVD法を用いて多結晶Bドープダイヤ
モンド薄膜(Bドープp型ダイヤモンド層1)を2μm
合成した。合成に用いた原料ガスはメタン:0.5%、
水素:99.5%で、ドーピングガスとしてジボランを
添加した。成膜時ガス中のB/C比を400ppmに固
定した。膜中の原子B密度を二次イオン質量分析により
調べると、1.5×1019cm-3であった。合成時の総
ガス流量、ガス圧力、基板温度は、夫々100scc
m、35Torr、800℃であった。 Example 1 In this example, a diode having the structure shown in FIG. 1 was manufactured. A p-type low-resistivity Si (111) substrate (resistivity: 0.1 Ωcm or less, 2 cm × 1 cm) buffed with a diamond paste having an average particle diameter of ¼ μm for 1 hour was used to polycrystallize by using a microwave plasma CVD method. 2 μm of B-doped diamond thin film (B-doped p-type diamond layer 1)
Synthesized. The raw material gas used for the synthesis is methane: 0.5%,
Hydrogen: 99.5% and diborane was added as a doping gas. The B / C ratio in the gas during film formation was fixed at 400 ppm. When the atomic B density in the film was examined by secondary ion mass spectrometry, it was 1.5 × 10 19 cm −3 . The total gas flow rate, gas pressure, and substrate temperature during synthesis are 100 scc each.
m, 35 Torr, 800 ° C.
【0025】続いて、4000ÅのSiO2膜をマスク
として用いて、0.4μm厚のアンドープダイヤモンド
層2(直径:200μm)をBドープダイヤモンド層1
上に積層した。合成に用いた原料ガスはメタン:0.5
%、水素:99.4%、酸素:0.1%で、合成時の総
ガス流量、ガス圧力、基板温度はBドープダイヤモンド
層合成時のものと同じである。Subsequently, using a 4000 Å SiO 2 film as a mask, an undoped diamond layer 2 (diameter: 200 μm) having a thickness of 0.4 μm is formed into a B-doped diamond layer 1.
Layered on top. Raw material gas used for synthesis is methane: 0.5
%, Hydrogen: 99.4%, oxygen: 0.1%, and the total gas flow rate, gas pressure, and substrate temperature during synthesis are the same as those during B-doped diamond layer synthesis.
【0026】更に、マスクに用いたSiO2膜をフッ酸
により除去した。その後、積層したダイヤモンド層を真
空中で850℃に30分間加熱して熱処理を行ない、そ
の後クロム酸+硫酸混酸洗浄、王水洗浄、RCA洗浄を
行なった。この処理は、ダイヤモンド薄膜表面の非ダイ
ヤモンド成分を除去し、表面を酸化する効果がある。Further, the SiO 2 film used as the mask was removed with hydrofluoric acid. Thereafter, the laminated diamond layer was heated at 850 ° C. for 30 minutes in vacuum to be heat-treated, and then chromic acid + sulfuric acid mixed acid cleaning, aqua regia cleaning, and RCA cleaning were performed. This treatment has the effect of removing non-diamond components on the surface of the diamond thin film and oxidizing the surface.
【0027】次に、アンドープ層表面の一部をフォトレ
ジストで覆い、マイクロ波プラズマCVD装置を用いて
水素プラズマ中に曝した。処理条件は、水素:100
%、ガス圧力:35Torrで2分間、水素プラズマ処
理した。基板温度は780〜800℃である。この処理
により、水素プラズマに曝されたアンドープダイヤモン
ド層表面は水素化し、p型表面伝導層3が形成された。
その後、有機溶媒でフォトレジストを除去した。Next, a part of the surface of the undoped layer was covered with photoresist and exposed to hydrogen plasma using a microwave plasma CVD apparatus. The processing condition is hydrogen: 100
%, Gas pressure: 35 Torr, hydrogen plasma treatment for 2 minutes. The substrate temperature is 780 to 800 ° C. By this treatment, the surface of the undoped diamond layer exposed to hydrogen plasma was hydrogenated, and the p-type surface conductive layer 3 was formed.
Then, the photoresist was removed with an organic solvent.
【0028】最後に、電子ビーム蒸着法により、水素化
及び酸化したアンドーブダイヤモンド表面にまたがるよ
うにMg電極4(直径:100μm)を2000Åの厚
さに蒸着し、またSi基板の裏面には銀ペーストにより
オーミック電極5を形成し、図1に示すような金属電極
/真性半導体ダイヤモンド/半導体ダイヤモンド接合−
ショットキー接合並列接続素子を完成させた。Finally, a Mg electrode 4 (diameter: 100 μm) was vapor-deposited to a thickness of 2000 Å so as to straddle the hydrogenated and oxidized Andove diamond surface by the electron beam vapor deposition method, and silver was deposited on the back surface of the Si substrate. The ohmic electrode 5 is formed by the paste, and the metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond bonding as shown in FIG. 1 is formed.
The Schottky junction parallel connection device was completed.
【0029】比較例1 比較のため、図7に示すように、低抵抗シリコン基板1
1の上に、多結晶Bドープダイヤモンド層12を形成
し、その上に、アンドープダイヤモンド層13、p型表
面伝導層14及びMg電極15を形成する。基板11の
裏面には、銀ペーストからなるオーミック電極16を形
成する。このように、Mg電極15の真下のアンドーブ
ダイヤモンド層13の表面のみを水素化してp型表面伝
導層14を形成する。このようにして、比較例1のダイ
オードを作製し、その電気的特性を測定した。 Comparative Example 1 For comparison, as shown in FIG. 7, a low resistance silicon substrate 1
1, a polycrystalline B-doped diamond layer 12 is formed, and an undoped diamond layer 13, a p-type surface conduction layer 14 and a Mg electrode 15 are formed thereon. An ohmic electrode 16 made of silver paste is formed on the back surface of the substrate 11. Thus, only the surface of the Andove diamond layer 13 directly below the Mg electrode 15 is hydrogenated to form the p-type surface conduction layer 14. In this way, the diode of Comparative Example 1 was produced and its electrical characteristics were measured.
【0030】比較例2 更に、比較例2として、図8に示すように、絶縁性の窒
化珪素基板21上に、2μm厚のアンドープ絶縁性ダイ
ヤモンド薄膜22を合成し、その後ダイヤモンド表面の
水素化を行なうため、マイクロ波プラズマCVD装置を
用いて水素プラズマ処理を実施した。処理条件は、水
素:100%でガス圧力:35Torrで2分間、水素
プラズマ処理した。基板温度は780〜800℃であ
る。これにより、p型表面伝導層23を形成した。その
後、Mg電極(直径:100μm)を形成してショット
キー電極25とし、このショットキー電極25を中心と
する同心円の位置にリング状のMg電極を形成して、オ
ーミック電極24とした。これにより、図8に示すよう
なショットキー接合を作製し、その電気的特性を測定し
た。なお、図8において、(a)は断面図、(b)は平
面図である。 Comparative Example 2 Further, as Comparative Example 2, as shown in FIG. 8, an undoped insulating diamond thin film 22 having a thickness of 2 μm was synthesized on an insulating silicon nitride substrate 21, and then hydrogenation of the diamond surface was performed. For this purpose, hydrogen plasma treatment was performed using a microwave plasma CVD apparatus. The treatment conditions were hydrogen: 100%, gas pressure: 35 Torr, and hydrogen plasma treatment for 2 minutes. The substrate temperature is 780 to 800 ° C. Thereby, the p-type surface conductive layer 23 was formed. After that, an Mg electrode (diameter: 100 μm) was formed to be a Schottky electrode 25, and a ring-shaped Mg electrode was formed at a position of a concentric circle centered on this Schottky electrode 25 to obtain an ohmic electrode 24. As a result, a Schottky junction as shown in FIG. 8 was produced and its electrical characteristics were measured. 8A is a sectional view and FIG. 8B is a plan view.
【0031】実施例、比較例1及び2の各素子の電気的
特性を夫々図3、図9及び図10に示す。図9に示す電
流−電圧特性(比較例1の場合)は典型的な金属電極/
真性半導体ダイヤモンド/半遺体ダイヤモンド接合のも
のであり、順方向電流は15V印加時に、5mAと大き
く、低抵抗の整流素子となっているが、順方向の立ち上
がり電圧は、2.5Vと大きい。The electrical characteristics of the devices of the example and comparative examples 1 and 2 are shown in FIGS. 3, 9 and 10, respectively. The current-voltage characteristics (in the case of Comparative Example 1) shown in FIG.
It is an intrinsic semiconductor diamond / half-body diamond junction, the forward current is as large as 5 mA when 15 V is applied, and it is a low resistance rectifying element, but the forward rising voltage is as large as 2.5 V.
【0032】図10に示す電流−電圧特性(比較例2の
場合)は典型的なショットキー接合のものであり、順方
向の立ち上がり電圧は1V以下と低いが、半導体ダイヤ
モンド層の抵抗値が高いため、順方向に15Vの電圧を
印加した場合の電流値は高々100μA程度で頭打ちと
なっている。The current-voltage characteristics (in the case of Comparative Example 2) shown in FIG. 10 are those of a typical Schottky junction, the forward rising voltage is as low as 1 V or less, but the resistance value of the semiconductor diamond layer is high. Therefore, when a voltage of 15 V is applied in the forward direction, the current value reaches a maximum of about 100 μA.
【0033】これに対し、本実施例素子の特性を図3に
示したが、順方向の立ち上がり電圧は、ショットキー接
合と同じで1V以下であり、また順方向に15V印加し
た場合の電流値は5mAと金属電極/真性半導体ダイヤ
モンド/半導体ダイヤモンド接合の電流値とほぼ同じに
なっていることが分かる。また、順方向電圧が4〜5V
の場合に電流値にくぼみを観測できるが、これは4V以
下で電流−電圧特性を支配していたショットキー接合
と、5V以上で電流−電圧特性を支配する金属/真性半
導体ダイヤモンド/半導体ダイヤモンド接合の特性が交
差することによって発生したものである。On the other hand, the characteristics of the device of this embodiment are shown in FIG. 3. The rising voltage in the forward direction is the same as that of the Schottky junction, which is 1 V or less, and the current value when 15 V is applied in the forward direction. It can be seen that is approximately 5 mA, which is almost the same as the current value of the metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond junction. The forward voltage is 4-5V
In the case of, a dent can be observed in the current value, but this is due to the Schottky junction that dominated the current-voltage characteristics below 4V and the metal / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond junction that dominated the current-voltage characteristics above 5V. It is caused by the intersection of the characteristics of.
【0034】実施例2 本実施例は図2に示すダイオードを製造したものであ
る。平均粒径1/4μmのダイヤモンドペーストで1時
間バフ研磨したp型低抵抗Si(111)基板(比抵
抗:0.1Ωcm以下、2cm×lcm)上に、マイク
ロ波プラズマCVD法を使用して多結晶Bドープダイヤ
モンド薄膜を2μmの厚さに合成した。合成に用いた原
料ガスはメタン:0.5%、水素:99.5%で、ドー
ピングガスとしてジボランを添加した。成膜時には、ガ
ス中のB/C比を400ppmに固定した。膜中の原子
B密度を二次イオン質量分析により調べた結果、1.5
×1019cm-3であった。合成時の総ガス流量、ガス圧
力及び基板温度は夫々100sccm、35Torr、
800℃であった。 Example 2 In this example, the diode shown in FIG. 2 was manufactured. A p-type low-resistivity Si (111) substrate (resistivity: 0.1 Ωcm or less, 2 cm × 1 cm) buffed with a diamond paste having an average particle diameter of ¼ μm for 1 hour was prepared by microwave plasma CVD. A crystalline B-doped diamond thin film was synthesized to a thickness of 2 μm. The raw material gases used for the synthesis were methane: 0.5% and hydrogen: 99.5%, and diborane was added as a doping gas. During film formation, the B / C ratio in the gas was fixed at 400 ppm. As a result of examining the atomic B density in the film by secondary ion mass spectrometry, it was found to be 1.5
It was × 10 19 cm -3 . The total gas flow rate, gas pressure, and substrate temperature during synthesis were 100 sccm, 35 Torr,
It was 800 ° C.
【0035】続いて、4000ÅのSiO2膜をマスク
として用いて、0.4μm厚のアンドープダイヤモンド
層(直径:200μm)をBドープダイヤモンド層上に
積層した。合成に用いた原料ガスはメタン:0.5%、
水素:99.4%、酸素:0.1%で、合成時の総ガス
流量、ガス圧力及び基板温度はBドープダイヤモンド層
合成時のものと同じである。更に、マスクに用いたSi
O2膜をフッ酸により除去した。Then, an undoped diamond layer (diameter: 200 μm) having a thickness of 0.4 μm was laminated on the B-doped diamond layer using a 4000 Å SiO 2 film as a mask. The raw material gas used for the synthesis is methane: 0.5%,
Hydrogen: 99.4%, oxygen: 0.1%, and the total gas flow rate, gas pressure, and substrate temperature during synthesis are the same as those during B-doped diamond layer synthesis. Furthermore, Si used for the mask
The O 2 film was removed with hydrofluoric acid.
【0036】その後、4000ÅのSiO2膜をマスク
として用いて、0.1μm厚のBドープダイヤモンド薄
膜を中心部を除いたアンドープダイヤモンド層上に選択
成長させた。合成に用いた原料ガスはメタン:0.5
%、水素:99.5%であり、ドーピングガスとしてB
2H6を用い、ガス中のB/C比を20ppmとした。合
成時の総ガス流量、ガス圧力及び基板温度はBドープダ
イヤモンド層合成時のものと同じである。Bのドーピン
グ濃度は二次イオン質量分析によると、5×1017cm
-3であった。更に、マスクに用いたSiO2膜をフッ酸
により除去した。Then, using a 4000 Å SiO 2 film as a mask, a 0.1 μm thick B-doped diamond thin film was selectively grown on the undoped diamond layer excluding the central portion. Raw material gas used for synthesis is methane: 0.5
%, Hydrogen: 99.5%, B as a doping gas
2 H 6 was used and the B / C ratio in the gas was set to 20 ppm. The total gas flow rate, gas pressure and substrate temperature during synthesis are the same as those during synthesis of the B-doped diamond layer. The doping concentration of B was 5 × 10 17 cm according to secondary ion mass spectrometry.
It was -3 . Further, the SiO 2 film used for the mask was removed with hydrofluoric acid.
【0037】その後、積層したダイヤモンド層を真空中
で850℃に30分間加熱する熱処理を行ない、その後
クロム酸+硫酸混酸洗浄、王水洗浄、RCA洗浄を行な
った。Thereafter, the laminated diamond layers were heat-treated by heating them at 850 ° C. for 30 minutes in vacuum, followed by chromic acid + sulfuric acid mixed acid cleaning, aqua regia cleaning, and RCA cleaning.
【0038】最後に、電子ビーム蒸着法により、低濃度
のp型ダイヤモンド表面及びアンドープダイヤモンド表
面にまたがるようにMg電極(直径:100μm)を2
000Åの厚さに蒸着し、またSi基板の裏面には銀ペ
ーストによりオーミック電極を形成した。これにより、
図2に示すような金属電極/真性半導体ダイヤモンド/
半導体ダイヤモンド接合−ショットキー接合の並列接続
素子を完成させた。Finally, two Mg electrodes (diameter: 100 μm) were spread by the electron beam evaporation method so as to straddle the low-concentration p-type diamond surface and the undoped diamond surface.
It was vapor-deposited to a thickness of 000Å, and an ohmic electrode was formed on the back surface of the Si substrate with silver paste. This allows
Metal electrode / intrinsic semiconductor diamond /
A semiconductor diamond junction-Schottky junction parallel connection element was completed.
【0039】得られた素子の特性を図4に示す。順方向
の立ち上がり電圧は、ショットキー接合と同じで1V以
下であり、また順方向に15V印加した場合の電流値は
10mAと金属電極/真性半導体ダイヤモンド/半導体
ダイヤモンド接合の電流値とほほ同じになっていること
が分かる。また、順方向4〜5Vで電流値にくぼみが観
測できるが、これは4V以下で電流−電圧特性を支配し
ていたショットキー接合と、5V以上で電流−電圧特性
を支配する金属/真性半導体ダイヤモンド/半導体ダイ
ヤモンド接合の特性が交差することによってできたもの
である。The characteristics of the obtained device are shown in FIG. The forward rising voltage is the same as that of the Schottky junction and is 1 V or less, and the current value when applying 15 V in the forward direction is about 10 mA, which is almost the same as the current value of the metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond junction. I know that Also, although a dent can be observed in the current value in the forward direction of 4 to 5 V, this is due to the Schottky junction that controlled the current-voltage characteristic at 4 V or less and the metal / intrinsic semiconductor that controls the current-voltage characteristic at 5 V or more. It is the result of the intersecting properties of the diamond / semiconductor diamond bond.
【0040】実施例3 図5(a)、(b)は本実施例3のダイオード整流素子
を示す夫々断面図及び平面図である。Bを1019cm-3
以上ドーピングした低抵抗の高圧合成単結晶ダイヤモン
ド層1((100)面方位、0.3mm厚)上に、マイ
クロプラズマCVD法を用いて選択的に0.4μm厚の
アンドープダイヤモンド層2(直径:200μm)をホ
モエピタキシャル成長させた。合成に用いた成膜条件は
実施例1と同じであったが、2次核発生を抑制するため
に、成膜前に5分間の水素プラズマ処理を行なった。そ
の後、積層したダイヤモンド層を真空中で850℃に3
0分間加熱する熱処理を行ない、その後クロム酸+硫酸
混酸洗浄、王水洗浄、RCA洗浄を行なった。この処理
は、ダイヤモンド薄膜表面の非ダイヤモンド成分を除去
し、表面を酸化する効果がある。 Embodiment 3 FIGS. 5 (a) and 5 (b) are a sectional view and a plan view, respectively, showing a diode rectifying device according to the third embodiment. B is 10 19 cm -3
On the doped low-resistance high-pressure synthetic single crystal diamond layer 1 ((100) plane orientation, 0.3 mm thickness), 0.4 μm thick undoped diamond layer 2 (diameter: 200 μm) was homoepitaxially grown. The film forming conditions used for the synthesis were the same as in Example 1, but in order to suppress the generation of secondary nuclei, hydrogen plasma treatment was performed for 5 minutes before the film formation. After that, the laminated diamond layer is heated to 850 ° C. in vacuum for 3 hours.
A heat treatment of heating for 0 minutes was performed, and then chromic acid + sulfuric acid mixed acid cleaning, aqua regia cleaning, and RCA cleaning were performed. This treatment has the effect of removing non-diamond components on the surface of the diamond thin film and oxidizing the surface.
【0041】次に、アンドープダイヤモンド層表面の一
部(中央部)をフォトレジストで覆い、マイクロ波プラ
ズマCVD装置を用いて水素プラズマ中に曝した。処理
条件は、水素:100%、ガス圧力:35Torrで2
分間、水素プラズマ処理した。基板温度は780〜80
0℃である。この処理により、水素プラズマに曝された
アンドープダイヤモンド層表面のフォトレジストで覆わ
れていない周縁部は水素化し、p型表面伝導層6が形成
された。その後、有機溶媒でフォトレジストを除去し
た。Next, a part (central portion) of the surface of the undoped diamond layer was covered with photoresist and exposed to hydrogen plasma using a microwave plasma CVD apparatus. The processing conditions are: hydrogen: 100%, gas pressure: 35 Torr, 2
A hydrogen plasma treatment was performed for one minute. Substrate temperature is 780-80
0 ° C. By this treatment, the peripheral portion of the surface of the undoped diamond layer exposed to the hydrogen plasma, which was not covered with the photoresist, was hydrogenated to form the p-type surface conductive layer 6. Then, the photoresist was removed with an organic solvent.
【0042】最後に、電子ビーム蒸着法により、水素化
及び酸化したアンドープダイヤモンド層2の表面にまた
がるように、Mg電極4(直径:100μm)を200
0Åの厚さに蒸着し、またSi基板の裏面には銀ペース
トによりオーミック電極5を形成し、図5に示すような
金属電極/真性半導体ダイヤモンド/半導体ダイヤモン
ド接合−ショットキー接合の並列接続素子を完成させ
た。Finally, 200 Mg electrodes 4 (diameter: 100 μm) were spread over the surface of the undoped diamond layer 2 which had been hydrogenated and oxidized by electron beam evaporation.
An ohmic electrode 5 is formed by vapor deposition to a thickness of 0Å and a silver paste is formed on the back surface of the Si substrate, and a parallel connection element of metal electrode / intrinsic semiconductor diamond / semiconductor diamond junction-Schottky junction is formed as shown in FIG. Completed
【0043】図6は素子の電流−電圧特性を示す。順方
向の立ち上がり電圧は0.5V程度と低く、15V印加
時の電流値は100mA以上と高く、9桁以上の整流比
を得ることができた。FIG. 6 shows the current-voltage characteristics of the device. The rising voltage in the forward direction was as low as about 0.5 V, the current value when 15 V was applied was as high as 100 mA or more, and a rectification ratio of 9 digits or more could be obtained.
【0044】[0044]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
順方向の立ち上がり電圧が低く且つ低抵抗のダイヤモン
ド整流素子を得ることができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to obtain a diamond rectifier having a low forward rising voltage and a low resistance.
【図1】本発明の第1実施例に係るダイヤモンド整流素
子を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a diamond rectifying element according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2実施例に係るダイヤモンド整流素
子を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a diamond rectifying element according to a second embodiment of the present invention.
【図3】実施例1のダイヤモンド整流素子の電流−電圧
特性を示すグラフ図である。FIG. 3 is a graph showing current-voltage characteristics of the diamond rectifier of Example 1.
【図4】実施例2のダイヤモンド整流素子の電流−電圧
特性を示すグラフ図である。FIG. 4 is a graph showing the current-voltage characteristics of the diamond rectifier of Example 2.
【図5】実施例3の素子構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an element structure of Example 3;
【図6】実施例3のダイヤモンド整流素子の電流−電圧
特性を示すグラフ図である。FIG. 6 is a graph showing the current-voltage characteristics of the diamond rectifier of Example 3.
【図7】比較例1のダイヤモンド整流素子を示す断面図
である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a diamond rectifying element of Comparative Example 1.
【図8】比較例2のダイヤモンド整流素子を示す図であ
る。8 is a diagram showing a diamond rectifying element of Comparative Example 2. FIG.
【図9】比較例1のダイヤモンド整流素子の電流−電圧
特性を示すグラフ図である。9 is a graph showing the current-voltage characteristics of the diamond rectifier of Comparative Example 1. FIG.
【図10】比較例2のダイヤモンド整流素子の電流−電
圧特性を示すグラフ図である。FIG. 10 is a graph showing current-voltage characteristics of the diamond rectifier of Comparative Example 2.
【図11】種々のダイヤモンド整流素子の順方向電流密
度を示すグラフ図である。FIG. 11 is a graph showing forward current densities of various diamond rectifiers.
1:Bドープp型ダイヤモンド層 2:アンドープダイヤモンド層 3:p型表面伝導層 4:金属電極 5:オーミック電極 6:低濃度p型ダイヤモンド層 11:低抵抗シリコン基板 12:多結晶Bドープダイヤモンド層 13:アンドープダイヤモンド層 14:p型表面伝導層 15:Mg電極 21:窒素珪素基板 22:アンドープダイヤモンド層 23:p型表面伝導層 24:オーミック電極 25:ショットキー電極 1: B-doped p-type diamond layer 2: Undoped diamond layer 3: p-type surface conductive layer 4: Metal electrode 5: Ohmic electrode 6: Low concentration p-type diamond layer 11: Low resistance silicon substrate 12: Polycrystalline B-doped diamond layer 13: undoped diamond layer 14: p-type surface conductive layer 15: Mg electrode 21: silicon nitrogen substrate 22: undoped diamond layer 23: p-type surface conductive layer 24: ohmic electrode 25: Schottky electrode
Claims (8)
領域との第1接合部と、第2金属電極と真性半導体ダイ
ヤモンド領域と第2半導体ダイヤモンド領域との第2接
合部とを並列に接続した構造を有することを特徴とする
ダイヤモンド半導体整流素子。1. A first junction between a first metal electrode and a first semiconductor diamond region, and a second junction between a second metal electrode, an intrinsic semiconductor diamond region and a second semiconductor diamond region are connected in parallel. A diamond semiconductor rectifying device having a structure.
一又は同種の金属で形成されていることを特徴とする請
求項1に記載のダイヤモンド半導体整流素子。2. The diamond semiconductor rectifying device according to claim 1, wherein the first and second metal electrodes are formed of the same metal or the same metal.
素化したp型ダイヤモンド領域であり、第2の半導体ダ
イヤモンド領域がBドーブのp型ダイヤモンド領域であ
り、前記真性半導体ダイヤモンド領域がアンドーブの絶
縁性ダイヤモンド領域であることを特徴とする請求項1
又は2に記載のダイヤモンド半導体整流素子。3. The first semiconductor diamond region is a hydrogenated p-type diamond region, the second semiconductor diamond region is a B-dove p-type diamond region, and the intrinsic semiconductor diamond region is an Andove insulating property. The diamond region is a diamond region.
Alternatively, the diamond semiconductor rectifier according to item 2.
領域がBドーブのp型ダイヤモンド領域であり、前記真
性半導体ダイヤモンド領域がアンドーブの絶縁性ダイヤ
モンド領域であることを特徴とする請求項1又は2に記
載のダイヤモンド半導体整流素子。4. The first and second semiconductor diamond regions are B-dove p-type diamond regions, and the intrinsic semiconductor diamond region is an Andove insulative diamond region. The diamond semiconductor rectifier according to 1.
f、Zr及びAlからなる群から選択されたいずれかの
金属により形成されていることを特徴とする請求項1乃
至4のいずれか1項に記載のダイヤモンド半導体整流素
子。5. The first and second metal electrodes are made of Mg, H
The diamond semiconductor rectifier according to any one of claims 1 to 4, wherein the diamond semiconductor rectifier is formed of any metal selected from the group consisting of f, Zr, and Al.
をキャップ層として積層したことを特徴とする請求項5
に記載のダイヤモンド半導体整流素子。6. The Pt or Au electrode is laminated as a cap layer on the metal electrode.
The diamond semiconductor rectifier according to 1.
に、アンドープ絶縁性ダイヤモンド層を選択的に成長さ
せる工程と、電極積層予定領域のアンドープ絶縁性ダイ
ヤモンド層の表面の一部を酸化させ、その他の領域のア
ンドープ絶縁性ダイヤモンド層の表面を水素化する工程
と、金属電極を前記水素化したアンドープ絶縁性ダイヤ
モンド領域と酸化させたアンドーブ絶縁性ダイヤモンド
領域の双方に接触するように形成する工程とを有するこ
とを特徴とするダイヤモンド半導体整流素子の製造方
法。7. A step of selectively growing an undoped insulating diamond layer on a B-doped p-type semiconductor diamond layer, a step of oxidizing a part of the surface of the undoped insulating diamond layer in the electrode stacking planned region, and A step of hydrogenating the surface of the undoped insulating diamond layer in the region, and a step of forming a metal electrode in contact with both the hydrogenated undoped insulating diamond region and the oxidized andove insulating diamond region A method for manufacturing a diamond semiconductor rectifying device, comprising:
に、アンドープ絶縁性ダイヤモンド層を選択的に成長さ
せる工程と、電極積層予定領域のアンドープ絶縁性ダイ
ヤモンド層表面上の一部を除いてドーピング濃度が10
18cm-3以下の低濃度のBドーブp型半導体ダイヤモン
ド層を合成する工程と、金属電極を前記アンドーブ絶縁
性ダイヤモンド層と前記低濃度のBドープp型半導体ダ
イヤモンド層の双方に接触するように形成する工程とを
有することを特徴とするダイヤモンド半導体整流素子の
製造方法。8. A step of selectively growing an undoped insulating diamond layer on a B-doped p-type semiconductor diamond layer, and a doping concentration of the undoped insulating diamond layer excluding a part of the surface of the undoped insulating diamond layer in the electrode stacking planned region. 10
A step of synthesizing a low-concentration B-dove p-type semiconductor diamond layer of 18 cm -3 or less, and a metal electrode being in contact with both the andove insulating diamond layer and the low-concentration B-doped p-type semiconductor diamond layer. And a step of forming the diamond semiconductor rectifying element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11854395A JPH08316498A (en) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | Diamond semiconductor rectifying element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11854395A JPH08316498A (en) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | Diamond semiconductor rectifying element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08316498A true JPH08316498A (en) | 1996-11-29 |
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---|---|---|---|
JP11854395A Pending JPH08316498A (en) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | Diamond semiconductor rectifying element |
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JP (1) | JPH08316498A (en) |
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- 1995-05-17 JP JP11854395A patent/JPH08316498A/en active Pending
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