WO2013115269A1 - ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード及びその製造方法 - Google Patents

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aln single
aln
electrode
schottky barrier
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芳宏 色川
島村　清史
ビジョラ エンカルナシオン アントニア ガルシア
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独立行政法人物質・材料研究機構
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    • H01L29/2003—Nitride compounds

Definitions

  • the present invention relates to an AlN single crystal Schottky barrier diode and a method for manufacturing the same.
  • Non-Patent Document 1 a semiconductor material having a wide band gap, which has been conventionally regarded as an insulating material, is theoretically suitable as a power element.
  • the semiconductor material having a wide band gap include metal nitrides such as gallium nitride (GaN) having a band gap of 3.4 eV and AlN having a band gap of 6.2 eV.
  • GaN gallium nitride
  • AlN having a band gap of 6.2 eV.
  • power devices using GaN are being actively researched and developed.
  • There is also a report example of a diode using AlGaN (Non-patent Document 2).
  • AlN aluminum nitride
  • Non-patent Document 3 There is a report example regarding an aluminum nitride (AlN) diode that emits ultraviolet light having a shortest wavelength of 210 nm.
  • AlN used for this diode is formed as a thin film by hetero-growth on a SiC substrate, and is not a high-quality single crystal in bulk.
  • this AlN diode is a pn junction diode, and theoretically has a higher on-resistance than a Schottky barrier diode, which is a power diode, and is therefore inappropriate for a power diode.
  • Non-Patent Document 4 Non-Patent Document 4
  • the present invention has a rectifying property of 10 3 or more even at a high temperature of 573 K when applying 10 V and ⁇ 40 V, a high withstand voltage capable of applying a voltage in the range of at least ⁇ 40 V to 10 V, and 5 V or less. It is an object of the present invention to provide an AlN single crystal Schottky barrier diode having a low on-resistance characteristic in which current starts to flow and a method for manufacturing the same.
  • the present inventor can improve performance such as high breakdown voltage and low on-resistance characteristics if a good quality AlN single crystal can be used, and can be used for power diodes such as Schottky barrier diodes. I thought.
  • a high-quality AlN single crystal having a diameter of 5 mm or more and a thickness of 500 ⁇ m or more is produced by sublimation and then polished to have a defect density of 10 6 cm ⁇ 2 or less, a diameter of 5 mm or more, a thickness
  • a high quality AlN single crystal Schottky barrier diode is fabricated by processing an AlN single crystal substrate of 300 ⁇ m or more and further forming electrodes, and the on-off ratio when this diode is applied with 10V and ⁇ 40V is 573K.
  • the present invention has a rectification property of 10 3 or higher even at a high temperature of 5%, a high withstand voltage capable of applying a voltage in a range of at least ⁇ 40V to 10V, and a low on-resistance characteristic in which a current starts flowing at 5V or less.
  • the present invention has the following configuration.
  • a first aspect of the present invention is an AlN single crystal substrate having a defect density of 10 6 cm ⁇ 2 or less and a thickness of 300 ⁇ m or more, and a first electrode formed on one surface of the AlN single crystal substrate And a second electrode formed on one surface of the AlN single crystal substrate so as to be spaced apart from the first electrode.
  • the AlN single crystal Schottky barrier diode configured as described above applies a voltage in the range of at least ⁇ 40V to 10V, with a rectifying property of 10 3 or higher even at a high temperature of 573K when an on / off ratio of 10V and ⁇ 40V is applied. It has a possible high withstand voltage and low on-resistance characteristics where current starts to flow at 5 V or less.
  • a second aspect of the present invention is an AlN single crystal Schottky barrier diode according to the first aspect, wherein the first electrode is an ohmic electrode and the second electrode is a Schottky electrode. This is an AlN single crystal Schottky barrier diode.
  • a third aspect of the present invention is a Schottky barrier diode according to the second aspect, wherein the first electrode is formed by stacking Ti, Al, Pt, and Au in this order from the AlN single crystal substrate side. In this AlN single crystal Schottky barrier diode, the second electrode is formed by stacking Pt and Au in this order from the AlN single crystal substrate side.
  • a fourth aspect of the present invention is an AlN single crystal Schottky barrier diode according to any one of the first to third aspects, further comprising an AlN epitaxial layer formed on one surface of the AlN single crystal substrate ( An AlN single crystal Schottky barrier diode comprising: an AlN single crystal epitaxial layer, wherein the first electrode and the second electrode are formed on the AlN epitaxial layer.
  • a fifth aspect of the present invention is an AlN single crystal Schottky barrier diode according to any one of the first to fourth aspects, wherein the AlN single crystal substrate has an arbitrary number of 10 14 to 10 20 atoms / cm 3 . It is an AlN single crystal Schottky barrier diode characterized by containing oxygen with a concentration of.
  • a sixth aspect of the present invention is an AlN single crystal Schottky barrier diode according to any one of the first to fifth aspects, wherein the AlN single crystal substrate has an arbitrary number of 10 14 to 10 20 atoms / cm 3 . It is an AlN single crystal Schottky barrier diode characterized by containing Si of the concentration.
  • a seventh aspect of the present invention is a method for manufacturing an AlN single crystal Schottky barrier diode, comprising a step of producing an AlN single crystal having a diameter of 5 mm or more and a thickness of 500 ⁇ m or more by a sublimation method, and the AlN single crystal.
  • a method of manufacturing an AlN single crystal Schottky barrier diode comprising: forming a first electrode and a second electrode separately on one surface of the AlN single crystal substrate by sputtering. .
  • An eighth aspect of the present invention is a method for manufacturing a Schottky barrier diode according to the seventh aspect, in which Ti, Al, Pt, and Au are stacked in this order from the AlN single crystal substrate side, A method of manufacturing an AlN single crystal Schottky barrier diode, characterized in that the first electrode is formed and Pt and Au are stacked in this order from the AlN single crystal substrate side to form the second electrode. It is.
  • a ninth aspect of the present invention is a method for manufacturing a Schottky barrier diode according to the seventh or eighth aspect, wherein a substantially cylindrical AlN single crystal manufactured by a sublimation method is formed in a direction perpendicular to the axial direction.
  • a method of manufacturing an AlN single crystal Schottky barrier diode characterized by cutting the AlN single crystal into a plate shape.
  • a tenth aspect of the present invention is a method of manufacturing an AlN single crystal Schottky barrier diode according to any one of the seventh to ninth aspects, wherein the AlN single crystal substrate is washed with an organic solvent and an acid. Then, the first electrode and the second electrode are formed, and the manufacturing method of the AlN single crystal Schottky barrier diode is characterized.
  • An eleventh aspect of the present invention is a method for manufacturing an AlN single crystal Schottky barrier diode according to any one of the seventh to tenth aspects, wherein an AlN epitaxial layer is formed on one surface of the AlN single crystal substrate.
  • a method of manufacturing an AlN single crystal Schottky barrier diode further comprising the step of: forming the first electrode and the second electrode on the AlN epitaxial layer.
  • a twelfth aspect of the present invention is a method for manufacturing an AlN single crystal Schottky barrier diode according to any one of the seventh to eleventh aspects, wherein the step of manufacturing an AlN single crystal by the sublimation method comprises: And heating the raw material at a sublimation temperature for 5 to 50 hours to form a first AlN layer on the crystal growth substrate, and then cooling the crystal growth substrate to room temperature.
  • a method of manufacturing an AlN single crystal Schottky barrier diode comprising heating and forming an AlN single crystal on the first AlN layer once or a plurality of times.
  • the step of forming the AlN single crystal on the first AlN layer may be a single step.
  • a plurality of processes may be performed.
  • the process of cooling to room temperature, renewing the AlN material, raising the temperature, and sublimating the AlN material is repeated a plurality of times.
  • the sublimation temperature may be 1700 to 2500 ° C.
  • An AlN single crystal Schottky barrier diode includes an AlN single crystal substrate having a defect density of 10 6 cm ⁇ 2 or less and a thickness of 300 ⁇ m or more, and a first layer formed on one surface of the AlN single crystal substrate. 1 electrode, and a second electrode formed on one surface of the AlN single crystal substrate so as to be separated from the first electrode.
  • An AlN single crystal Schottky barrier diode having a low on-resistance characteristic where current starts to flow can be provided.
  • the method for producing an AlN single crystal Schottky barrier diode of the present invention includes a step of producing an AlN single crystal having a diameter of 5 mm or more and a thickness of 500 ⁇ m or more by a sublimation method, and forming the AlN single crystal into a plate shape. Both surfaces of the AlN single crystal substrate are polished and processed into an AlN single crystal substrate having a defect density of 10 6 cm ⁇ 2 or less, a diameter of 5 mm or more and a thickness of 300 ⁇ m or more, and a vapor deposition method or a sputtering method. Forming a first electrode and a second electrode separately on one surface of the crystal substrate.
  • An AlN single crystal Schottky barrier diode having a low on-resistance characteristic where current begins to flow can be manufactured.
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along line A-A ′ of the AlN single crystal Schottky barrier diode shown in FIG. 1A. It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the AlN single crystal Schottky barrier diode of this invention. It is a schematic diagram which shows an example of the AlN single crystal growth apparatus by a sublimation method. It is a schematic plan view showing what formed a plurality of 1st electrodes and a plurality of 2nd electrodes on one side of an AlN single crystal substrate.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the state which connected the AlN single crystal Schottky barrier diode of this invention with the power supply. It is a current-voltage characteristic at 300 K of an AlN single crystal Schottky barrier diode (Example 1 device: AlN SBD). It is a graph which shows the temperature dependence of the electric current-voltage characteristic of an AlN single crystal Schottky barrier diode (Example 1 device: AlN SBD).
  • FIG. 1A and 1B are diagrams showing an example of an AlN single crystal Schottky barrier diode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a plan view
  • FIG. 1B is taken along line AA ′ in FIG. 1A. It is sectional drawing.
  • an AlN single crystal Schottky barrier diode 10 includes an AlN single crystal substrate 11 having a substantially rectangular shape in plan view, a first electrode 12 having a substantially circular shape in plan view, and a first electrode having a substantially circular shape in plan view. And two electrodes 13.
  • the AlN single crystal substrate 11 is a high-quality single crystal substrate having a defect density of 10 6 cm ⁇ 2 or less.
  • the defect density is the number of defects contained in a unit area and can be measured by etch pit density measurement or the like. Since the defect density is 10 6 cm ⁇ 2 or less, the AlN single crystal Schottky barrier diode 10 has a rectifying property of 10 3 or more even at a high temperature of 573 K and an on-off ratio when 10 V and ⁇ 40 V are applied. It has a high withstand voltage capable of applying a voltage in the range of at least ⁇ 40 V to 10 V, and a low on-resistance characteristic in which a current starts to flow at 5 V or less.
  • the defect density exceeds 10 6 cm ⁇ 2 , one of these characteristics may not be satisfied.
  • the AlN single crystal substrate 11 is preferably controllable to an arbitrary concentration with an Si concentration of 10 20 or less and an oxygen concentration of 10 20 or less.
  • the formation of AlN single crystals by the sublimation method has been reported in Non-Patent Document 4, but no application to Schottky barrier diodes has been reported.
  • a trace amount of Si or oxygen may be mixed. Even if an AlN single crystal is obtained, the desired semiconductor characteristics cannot be obtained unless the concentration of these elements functioning as a donor is appropriately controlled.
  • an AlN single crystal substrate having desired semiconductor characteristics applicable to a Schottky barrier diode has been successfully produced.
  • AlN single crystal substrate may include the degree 10 14 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 to Si, oxygen 10 14 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 may comprise extent.
  • the AlN single crystal substrate 11 shown in FIG. 1A has a substantially rectangular shape in plan view.
  • the shape of the substrate is not limited to this, and may be, for example, a substantially rectangular shape in plan view, a substantially linear shape in plan view, or a substantially polygonal shape in plan view.
  • the first electrode 12 has a substantially circular shape in plan view, but is not limited thereto, and may have a substantially rectangular shape in plan view, a substantially linear shape in plan view, or a substantially polygonal shape in plan view.
  • the diameter d12 of the first electrode 12 is 500 ⁇ m. However, the diameter is not limited to this, and the diameter may be in the range of ⁇ 500 ⁇ m or more.
  • the second electrode 13 has a substantially circular shape in plan view, but is not limited thereto, and may have a substantially rectangular shape in plan view, a substantially linear shape in plan view, or a substantially polygonal shape in plan view.
  • the diameter d13 of the first electrode 13 is 80 ⁇ m. However, the diameter is not limited to this, and the diameter may be in the range of ⁇ 50 ⁇ m or more.
  • the AlN single crystal Schottky barrier diode 10 is formed on a surface 11a of an AlN single crystal substrate 11 with a first electrode 12 and a second electrode 13 being separated from each other.
  • the separation distance (interelectrode distance) L12-13 which is the distance between the closest parts, is set to 300 ⁇ m in the embodiment.
  • the interelectrode distance L12-13 is not limited to this, and may be in the range of 5 ⁇ m or more.
  • the thickness t of the AlN single crystal substrate 11 is set to 300 ⁇ m or more.
  • the AlN single crystal Schottky barrier diode 10 has a rectifying property of 10 3 or more even at a high temperature of 573 K when an on-off ratio of 10 V and ⁇ 40 V is applied, at least ⁇ 40 V
  • a Schottky barrier diode having a high withstand voltage capable of applying a voltage in a range of ⁇ 10 V and a low on-resistance characteristic in which a current starts flowing at 5 V or less can be obtained.
  • the thickness t is less than 300 ⁇ m, one of these characteristics may not be satisfied.
  • the first electrode 12 has a four-layer structure including a first layer 21, a second layer 22, a third layer 23, and a fourth layer 24 from the one surface 11 a side.
  • the first layer 21 is Ti.
  • Ti has high adhesiveness with the AlN single crystal substrate 11 and further reacts with N in AlN to generate N vacancies, so that a high-quality ohmic electrode can be formed.
  • the fourth layer 24 is Au. Au can protect the first electrode 12 with high stability.
  • the second layer 22 is Al, and the third layer 23 is Pt. Between the first layer and the fourth layer, it is a bonding layer for improving the adhesion of each layer.
  • the first layer 21 may have a thickness of 5 to 30 nm
  • the second layer 22 may have a thickness of 50 to 200 nm
  • the third layer 23 may have a thickness of 30 to 50 nm
  • the fourth layer 24 may have a thickness of 70 to 200 nm.
  • the layer thickness of each layer is 20 nm, 100 nm, 40 nm, and 100 nm.
  • the total layer thickness of the first electrode portion 12 is preferably in the range of 250 nm to 500 nm.
  • the first electrode 12 is not limited to a four-layer structure, and may have a one- to three-layer structure or a multilayer structure having five or more layers. Moreover, the material of each layer is not restricted to said metal. It is only necessary that the AlN single crystal substrate 11 and the electrode can be formed with high adhesion, low resistance, and high stability.
  • the second electrode 13 has a two-layer structure of a first layer 31 and a second layer 32 from the one surface 11a side.
  • the first layer 31 is Pt.
  • Pt has a large work function and can form a Schottky electrode with high adhesion to the AlN single crystal substrate 11.
  • the second layer 32 is Au. Au can protect the first electrode 12 with high stability. Even if a bonding layer is not provided, Pt and Au can be formed with high adhesion.
  • the layer thickness of the first layer 31 can be 10 to 30 nm, and the layer thickness of the second layer 32 can be 50 to 150 nm.
  • the thickness of each layer is 25 nm and 100 nm.
  • the total layer thickness of the second electrode portion 13 is preferably in the range of 100 nm to 200 nm.
  • the second electrode 13 is not limited to a two-layer structure, and may have a single-layer structure or a multilayer structure of three or more layers. Moreover, the material of each layer is not restricted to said metal. It is only necessary that the work function is large and the AlN single crystal substrate 11 and the Schottky electrode can be formed with high adhesion and high stability.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view illustrating another embodiment of the Schottky barrier diode.
  • an AlN epitaxial layer (AlN single crystal epitaxial film) 14 is formed on one surface 11 a of the AlN single crystal substrate 11, and the first electrode 12 and the second electrode 13 are formed on the AlN epitaxial layer 14. May be formed. Thereby, element characteristics can be improved.
  • the film thickness of the AlN epitaxial layer is preferably 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • a predetermined amount of an element that functions as a donor such as Si or O or an element that functions as an acceptor such as Mg or Be may be added to the AlN epitaxial layer.
  • the preferred addition amount of Si is 10 14 to 10 20 atoms / cm 3
  • the preferred addition amount of O is 10 14 to 10 20 atoms / cm 3
  • the preferred addition amount of Mg is 10 14 to 10 20 atoms / cm 3
  • Be is 10 14 to 10 20 atoms / cm 3
  • a preferable addition amount is 10 14 to 10 20 atoms / cm 3 .
  • An AlN single crystal Schottky barrier diode manufacturing method includes an AlN single crystal manufacturing step S1, an AlN single crystal substrate processing step S2, and an electrode forming step S3.
  • AlN single crystal manufacturing step S1 is a step of producing an AlN single crystal having a diameter of 5 mm or more and a thickness of 500 ⁇ m or more by a sublimation method.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of a crystal growth vessel and a crystal growth furnace by a sublimation method.
  • the high purity AlN powder raw material 51 is filled in the lower part of a cylindrical crystal growth vessel (crucible) 54.
  • the crystal growth container 54 is sealed.
  • a SiC substrate is used as the crystal growth substrate 53.
  • the crystal growth substrate 53 has a disk shape, and its diameter m is 5 mm or more. Thereby, an AlN single crystal having a diameter of 5 mm or more can be grown.
  • the crystal growth substrate 53 is arranged so that one surface thereof faces the high purity AlN powder raw material 51.
  • the crystal growth vessel 54 is disposed at the axial center portion of the RF heating coil 55 in the crystal growth furnace 56.
  • the crystal growth vessel 54 is heated by the RF heating coil 55 to raise the temperature of the high-purity AlN powder raw material 51 to a predetermined temperature and hold at that temperature for a certain time.
  • the filled high purity AlN powder raw material 51 can be sublimated and decomposed.
  • the predetermined temperature may be 1700 to 2500 ° C., for example, 1900 to 2250 ° C.
  • the sublimation temperature may exceed 2250 ° C. and 2500 ° C. or less.
  • the holding time is not particularly limited. For example, it may be 1 to 50 hours or 1 to 24 hours, but may be held for a longer time (50 hours or more).
  • the sublimated high-purity AlN powder raw material 51 is re-deposited and recrystallized on one surface of the substrate 53 that is 100 to 500 ° C. lower than the heating temperature of the high-purity AlN powder raw material 51. Thereby, an AlN single crystal can be grown on one surface of the crystal growth substrate 53. Crystal growth is performed until the thickness becomes 500 ⁇ m or more. Thereafter, the temperature is lowered to room temperature, and the crystal growth substrate 53 on which the AlN single crystal 52 having a maximum diameter of 5 mm or more and a thickness of 500 ⁇ m or more is grown is taken out. It should be noted that a method other than the sublimation method has not been able to obtain a high-quality single crystal substrate with a defect density of 10 6 cm ⁇ 2 or less.
  • a first AlN layer is formed on the crystal growth substrate by the sublimation method, and then the temperature is lowered to room temperature, and again on the first AlN layer.
  • An AlN single crystal (second AlN layer) may be grown by the sublimation method.
  • AlN of the first AlN layer becomes a crystal nucleus, and a good single crystal can be grown.
  • the two-stage single crystal production may be performed continuously without taking out the crystal growth vessel 54 from the crystal growth furnace 56.
  • the crystal growth vessel 54 may be taken out of the furnace, replenished with AlN powder raw material, and placed in the crystal growth furnace 56 again to grow an AlN single crystal.
  • the first AlN layer can be formed by setting the holding time at the sublimation temperature to about 5 to 50 hours.
  • the step of growing the AlN single crystal again by the sublimation method on the first AlN layer may be performed by one sublimation or may be performed by a plurality of sublimations. In the case of sublimation multiple times, after the first AlN layer is formed, the process of cooling to room temperature, renewing the AlN material, raising the temperature, and sublimating the AlN material is repeated a plurality of times.
  • the heating time in this step is not particularly limited.
  • An Al single crystal having a desired thickness can be formed by appropriately selecting the heating time during sublimation and / or the number of repetitions of sublimation.
  • AlN single crystal 52 is removed from the crystal growth substrate 53. It can be easily removed.
  • An AlN single crystal is produced through the above steps.
  • AlN single crystal substrate processing step S2 is a step of polishing both surfaces to process the AlN single crystal substrate 61 having a defect density of 10 6 cm ⁇ 2 or less, a diameter of 5 mm or more, and a thickness of 300 ⁇ m or more. .
  • the AlN single crystal 52 is disk-shaped, both surfaces thereof are polished, the defect density is 10 6 cm ⁇ 2 or less, the diameter is 5 mm or more, and the thickness is 300 ⁇ m or more.
  • Process to 61 For example, when the AlN single crystal 52 has a substantially disk shape with a maximum diameter of 5 mm and a thickness of 500 ⁇ m, both surfaces thereof are polished as they are to a thickness of 300 ⁇ m.
  • the AlN single crystal 52 When the AlN single crystal 52 is not in the shape of a disk, it is first cut into a disk shape and then polished on both surfaces thereof so that the defect density is 10 6 cm ⁇ 2 or less, the diameter is 5 mm or more, and the thickness is The AlN single crystal substrate 61 having a thickness of 300 ⁇ m or more is processed.
  • the AlN single crystal 52 has a substantially cylindrical shape with a maximum diameter of 5 mm and a thickness of 5000 ⁇ m
  • the AlN single crystal 52 is cut in a direction perpendicular to the axial direction to obtain a substantially disk shape having a thickness of 500 ⁇ m.
  • the both surfaces are polished to a thickness of 300 ⁇ m.
  • the AlN single crystal substrate 61 is washed with an organic solvent and an acid.
  • the AlN single crystal substrate 61 is processed through the above steps.
  • the electrode forming step S3 is a step of forming the first electrode 12 and the second electrode 13 separately on one surface of the AlN single crystal substrate 61 by vapor deposition or sputtering.
  • a metal mask (first electrode mask) provided with a hole having a substantially circular shape in plan view with a predetermined diameter is arranged on one surface of the AlN single crystal substrate 61, and then an AlN single crystal is formed by vapor deposition or sputtering. From the crystal substrate 61 side, for example, Ti, Al, Pt, and Au are laminated in this order to form the first electrode 12 having a predetermined diameter and a substantially circular shape in plan view.
  • the predetermined diameter is ⁇ 500 ⁇ m or more, for example, 500 ⁇ m.
  • Heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere. Heat treatment is performed at 700 to 900 ° C. for 15 to 45 seconds, for example, 750 ° C. for 30 seconds. Thereby, the structure of the 1st electrode 12 can be stabilized.
  • a metal mask (second electrode) provided with a substantially circular hole having a predetermined diameter (for example, 80 ⁇ m diameter) in plan view so as to have a predetermined interelectrode distance.
  • a metal mask (second electrode) provided with a substantially circular hole having a predetermined diameter (for example, 80 ⁇ m diameter) in plan view so as to have a predetermined interelectrode distance.
  • Is placed on one surface of the AlN single crystal substrate 61, and Pt and Au are laminated in this order from the AlN single crystal substrate 61 side to form a second electrode 13 having a predetermined circular shape in a plan view.
  • the predetermined distance between the electrodes is 5 ⁇ m or more, for example, 300 ⁇ m.
  • the predetermined diameter is ⁇ 500 ⁇ m or more, for example, 500 ⁇ m.
  • An electrode is formed by the above process. Thereby, the AlN single crystal Schottky barrier diode 10 is formed on one AlN single crystal substrate 61. Thereafter, the following
  • FIG. 3 is a plan view showing a plurality of first electrodes 12 and a plurality of second electrodes 13 formed on one surface of an AlN single crystal substrate 61.
  • segmented into the element of planar view substantially rectangular shape is shown.
  • the wafer is divided along the dicing line 64 using a dicer.
  • the AlN single crystal Schottky barrier diode 10 according to the embodiment of the present invention is manufactured.
  • the AlN single crystal substrate 61 is formed by using, for example, MOCVD or MBE apparatus after the AlN single crystal processing step S2. Then, the first electrode 12 and the second electrode 13 may be formed on the AlN epitaxial layer in the electrode forming step S3. At that time, the thickness of the AlN epitaxial layer is preferably 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m. As described above, the AlN epitaxial layer may contain a predetermined amount of elements such as Si, O, Mg, and Be.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which the AlN single crystal Schottky barrier diode according to the embodiment of the present invention is connected to a power source. As shown in FIG. 5, the first electrode 12 and the second electrode 13 are connected to a power supply 15 and the power supply 15 is operated to apply a voltage to the AlN single crystal Schottky barrier diode 10 to obtain diode characteristics. To evaluate.
  • An AlN single crystal Schottky barrier diode 10 includes an AlN single crystal substrate 11 having a defect density of 10 6 cm ⁇ 2 or less and a thickness of 300 ⁇ m or more, and one surface of the AlN single crystal substrate 11.
  • the AlN single crystal Schottky barrier diode 10 has a rectifying property of 10 3 or more and a voltage in the range of at least ⁇ 40 V to 10 V even at a high temperature of 573 K when an on-off ratio of 10 V and ⁇ 40 V is applied.
  • a high withstand voltage that can be applied, and a low on-resistance characteristic where current starts to flow at 5 V or less can be provided.
  • the AlN single crystal Schottky barrier diode 10 has a configuration in which the first electrode 12 is an ohmic electrode and the second electrode 13 is a Schottky electrode, so that it operates as a Schottky barrier diode. Can be.
  • the first electrode 12 is formed by laminating Ti, Al, Pt, and Au in this order from the AlN single crystal substrate 11 side. Since 13 is a structure in which Pt and Au are laminated in this order from the AlN single crystal substrate 11 side, an AlN single crystal Schottky barrier diode having good diode characteristics can be obtained.
  • the method of manufacturing the AlN single crystal Schottky barrier diode 10 includes a step of producing an AlN single crystal 52 having a diameter of 5 mm or more and a thickness of 500 ⁇ m or more by a sublimation method, After forming into a plate shape, both sides thereof are polished to process the AlN single crystal substrate 61 having a defect density of 10 6 cm ⁇ 2 or less, a diameter of 5 mm or more and a thickness of 300 ⁇ m or more, Forming the first electrode 12 and the second electrode 13 on one surface of the AlN single crystal substrate 61 by sputtering.
  • An AlN single crystal Schottky barrier diode having a low on-resistance characteristic where current begins to flow can be manufactured.
  • the first electrode 12 is formed by stacking Ti, Al, Pt, and Au in this order from the AlN single crystal substrate 61 side.
  • the second electrode 13 is formed by stacking Pt and Au in this order from the AlN single crystal substrate 61 side, an AlN single crystal Schottky barrier diode having good diode characteristics can be manufactured.
  • a method of manufacturing an AlN single crystal Schottky barrier diode 10 according to an embodiment of the present invention is configured by cutting a substantially cylindrical AlN single crystal 52 in a direction perpendicular to the axial direction to form the AlN single crystal 52 in a plate shape. Therefore, an AlN single crystal Schottky barrier diode with high productivity and extremely good diode characteristics can be manufactured.
  • the first electrode 12 and the second electrode 13 are formed after the AlN single crystal substrate 61 is washed with an organic solvent and an acid. Because of the configuration, an AlN single crystal Schottky barrier diode having good diode characteristics can be manufactured.
  • the AlN single crystal Schottky barrier diode and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention are not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications within the scope of the technical idea of the present invention. it can. Specific examples of this embodiment are shown in the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.
  • Example 1 ⁇ Preparation of AlN single crystal Schottky barrier diode>
  • Table 1 shows the production conditions of the sublimation method and the structure of the produced AlN single crystal.
  • the crystal growth container a cylindrical container having a diameter (inner diameter) of 10 mm and a depth of 50 mm was used.
  • a SiC substrate having a diameter of 5 mm and a high-purity AlN powder material were sealed in this container, and heated in a RF furnace at a heating temperature of 2000 ° C. for 10 hours.
  • a heating temperature of 2000 ° C. for 10 hours As a result, an AlN single crystal having a diameter of 5 mm and a thickness of 0.5 mm was formed on the substrate.
  • the obtained AlN single crystal was removed from the substrate and processed into an AlN single crystal substrate having a thickness of 300 ⁇ m by polishing and processing.
  • the defect density of the AlN single crystal substrate was measured by etch pit density measurement and found to be 1 ⁇ 10 6 cm ⁇ 2 .
  • the AlN single crystal substrate was washed with an organic solvent and an acid.
  • a metal mask (first electrode mask) provided with a hole having a substantially circular shape in a plan view with a diameter of 500 ⁇ m is disposed on one surface of the AlN single crystal substrate, and then the AlN single crystal substrate side is formed by vapor deposition.
  • Ti Al, Pt, and Au were laminated in this order to form a first electrode having a diameter of 500 ⁇ m and a substantially circular shape in plan view.
  • FIG. 5 shows current-voltage characteristics of an AlN single crystal Schottky barrier diode (Example 1 device: AlN SBD) at 300K.
  • Example 1 The sample operated stably at 300K and showed rectification. Leakage current when -40V is applied to Example 1 sample is about 0.1 nA, on upon application of a 10V and -40V - off ratio was about 10 5.
  • FIG. 6 is a graph showing the temperature dependence of the current-voltage characteristics of an AlN single crystal Schottky barrier diode (Example 1 device: AlN SBD).
  • the current-voltage characteristics of an AlN single crystal Schottky barrier diode (Example 1 device: AlN SBD) were measured at temperatures of 300K, 373K, 473K, and 573K.
  • Example 1 The sample operated stably at each temperature and exhibited rectification. The on-off ratio when applying 10 V and ⁇ 40 V at 573 K was about 10 3 .
  • Example 2 An Al single crystal (first AlN single crystal layer) was formed on the substrate under the same conditions as in Example 1 except that the heating time during crystal growth was 24 hours. After cooling the substrate to room temperature, the heating time was again set to 24 hours, and an Al single crystal (second AlN single crystal layer) was grown on the Al single crystal. As a result, an AlN single crystal thicker than Example 1 was obtained.
  • the AlN diode of the present invention has a high-quality AlN single crystal, and operates as a diode having a rectifying property of 10 3 or more even at a high temperature of 573 K when an on-off ratio of 10 V and ⁇ 40 V is applied.
  • the present invention relates to a Schottky barrier diode, can be used as a power element, and can be used in the semiconductor industry and the like.
  • transistor operation is also possible due to successful diode operation with an ultra-wide band gap material.

Abstract

欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であり、厚さが３００μｍ以上であるＡｌＮ単結晶基板と、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成された第１の電極と、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に前記第１の電極と離間して形成された第２の電極と、を有し、１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも－４０Ｖ～１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。

Description

ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード及びその製造方法
　本発明は、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード及びその製造方法に関するものである。
　本願は、２０１２年１月３０日に、日本に出願された特願２０１２－０１６９２６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、パワーダイオードのようなパワー素子のエネルギー効率を向上させる試みが積極的になされている。パワーダイオードには、整流性を得るためのショットキーバリアダイオード（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ　Ｂａｒｒｉｅｒ　Ｄｉｏｄｅ：ＳＢＤ）等がある。シリコン材料からなるパワー素子は理論限界に近づいていることから、パワー素子により適した他の材料の探索が活発に行われている。
従来は絶縁性材料とみなされていたバンドギャップが広い半導体材料が、理論的には、パワー素子として適していることが示されている（非特許文献１）。バンドギャップが広い半導体材料としては、３．４ｅＶのバンドギャップを持つ窒化ガリウム（ＧａＮ）、６．２ｅＶのバンドギャップを持つＡｌＮ等の金属窒化物を挙げることができる。現状では、ＧａＮを用いたパワー素子が積極的に研究開発されている。また、ＡｌＧａＮを用いたダイオードの報告例もある（非特許文献２）。
最短波長２１０ｎｍの紫外光を発光する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）ダイオードに関する報告例がある（非特許文献３）。しかし、このダイオードに用いられたＡｌＮは、ＳｉＣ基板上にヘテロ成長により、薄膜として形成されたものであり、バルクの良質な単結晶ではない。また、このＡｌＮダイオードはｐ－ｎ接合ダイオードであり、理論的にパワーダイオードであるショットキーバリアダイオードに比べてオン抵抗が高くなるために、パワーダイオードには不適切である。
良質なＡｌＮ単結晶の作製は難しく、そのデバイス化が困難であり、従来、ＡｌＮのショットキーダイオード動作は確認できていなかった。そのため、これまで、ＡｌＮはパワー素子材料として着目されていなかった。
昇華法により、ＳｉＣ基板上に、大きなＡｌＮ単結晶を成長させることができることが報告されている（非特許文献４）。しかし、このＡｌＮ単結晶がショットキーバリアダイオードの形成に用い得る半導体特性を有するとは報告されていない。
Ｂ．Ｊ．Ｂａｌｉｇａ，Ｍｏｄｅｒｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　（Ｋｒｉｅｇｅｒ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ，　Ｆｌｏｒｉｄａ，１９９２）． Ａ．Ｐ．Ｚｈａｎｇ　ｅｔ　ａｌ．、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７６，３８１６（２０００） Ｙ．Ｔａｎｉｙａｓｕ，Ｍ．Ｋａｓｕ　ａｎｄ　Ｔ．Ｍａｋｉｍｏｔｏ，Ｎａｔｕｒｅ　４４１（２００６）３２５． 宮永ら、２００６年３月、ＳＥＩテクニカルレビュー、１６８、ｐ．１０３－１０６
本発明は、１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも－４０Ｖ～１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード及びその製造方法を提供することを課題とする。
本発明者は、上記事情に鑑みて、良質なＡｌＮ単結晶を用いることができれば、高耐圧、低オン抵抗特性等の性能を高めることができ、ショットキーバリアダイオード等のパワーダイオードに利用できることに想到した。そして、昇華法により、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ５００μｍ以上の良質のＡｌＮ単結晶を作製してから、研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であり、直径５ｍｍ以上、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板に加工し、更に、電極を形成して、良質なＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを作製し、このダイオードが１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも－４０Ｖ～１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備することを確認して、本発明を完成した。
本発明は、以下の構成を有する。
本発明の第一の態様は、欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であり、厚さが３００μｍ以上であるＡｌＮ単結晶基板と、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成された第１の電極と、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に前記第１の電極と離間して形成された第２の電極と、を有することを特徴とするＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードである。
上記構成のＡｌＮ単結晶シショットキーバリアダイオードは、１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも－４０Ｖ～１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備する。
上記第１の電極と第２の電極は、前記ＡｌＮ単結晶の一面に直接形成されてもよい。
本発明の第２の態様は、前記第１の態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、前記第１の電極がオーミック電極であり、前記第２の電極がショットキー電極であることを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードである。
本発明の第３の態様は、前記第２の態様にかかるショットキーバリアダイオードであって、前記第１の電極が前記ＡｌＮ単結晶基板側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなり、前記第２の電極が前記ＡｌＮ単結晶基板側からＰｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなることを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードである。
本発明の第４の態様は、前記第１から第３のいずれかの態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、さらに前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成されたＡｌＮエピタキシャル層（ＡｌＮ単結晶エピタキシャル層）を有し、前記第１の電極と前記第２の電極が、前記ＡｌＮエピタキシャル層上に形成されていることを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードである。
本発明の第５の態様は、前記第１から第４のいずれかの態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、前記ＡｌＮ単結晶基板が１０１４～１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の任意の濃度の酸素を含有することを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードである。
本発明の第６の態様は、前記第１から第５のいずれかの態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、前記ＡｌＮ単結晶基板が１０１４～１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の任意の濃度のＳｉを含有することを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードである。
本発明の第７の態様は、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、昇華法により、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ５００μｍ以上のＡｌＮ単結晶を作製する工程と、前記ＡｌＮ単結晶を板状にしてから、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板に加工する工程と、蒸着法又はスパッタ法により、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面に第１の電極と第２の電極を離間して形成する工程と、を有することを特徴とするＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法である。
本発明の第８の態様は、前記第７の態様にかかるショットキーバリアダイオードの製造方法であって、前記ＡｌＮ単結晶基板側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕをこの順序で積層して、前記第１の電極を形成するとともに、前記ＡｌＮ単結晶基板側からＰｔ、Ａｕをこの順序で積層して、前記第２の電極を形成することを特徴とするＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法である。
本発明の第９の態様は、前記第７または第８の態様にかかるショットキーバリアダイオードの製造方法であって、昇華法により作製した略円柱状のＡｌＮ単結晶を軸方向に垂直な方向に切断して、前記ＡｌＮ単結晶を板状とすることを特徴とするＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法である。
本発明の第１０の態様は、前記第７から第９のいずれかの態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、前記ＡｌＮ単結晶基板を有機溶剤および酸で洗浄してから、前記第１の電極と前記第２の電極を形成することを特徴とするＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法である。
本発明の第１１の態様は、前記第７から第１０のいずれかの態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上にＡｌＮエピタキシャル層を形成する工程をさらに含み、前記第１の電極と前記第２の電極を前記ＡｌＮエピタキシャル層上に形成することを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法である。
本発明の第１２の態様は、前記第７から第１１のいずれかの態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、前記昇華法によりＡｌＮ単結晶を作製する工程が、ＡｌＮ原料の昇華温度で５時間から５０時間加熱を行い第１のＡｌＮ層を結晶成長用基板上に形成した後、前記結晶成長用基板を室温まで冷却する工程を含み、さらに昇華温度でＡｌＮ原料を加熱し、前記第１のＡｌＮ層上にＡｌＮ単結晶を形成する工程を１回、または複数回含むことを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法である。上記の第１のＡｌＮ層上にＡｌＮ単結晶を形成する工程は、１回の工程でもよい。あるいは、複数回の工程でもよい。複数回の工程の場合は、例えば、第１のＡｌＮ層形成後、室温まで冷却し、ＡｌＮ原料を新しくし、その後温度を上げ、ＡｌＮ原料を昇華するという工程を複数回繰り返す。
上記第１２の態様において、前記昇華温度は１７００～２５００℃でもよい。
本発明のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードは、欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であり、厚さが３００μｍ以上であるＡｌＮ単結晶基板と、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成された第１の電極と、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面に前記第１の電極と離間して形成された第２の電極と、を有する。この構成により、１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも－４０Ｖ～１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを提供できる。
本発明のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法は、昇華法により、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ５００μｍ以上のＡｌＮ単結晶を作製する工程と、前記ＡｌＮ単結晶を板状にしてから、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板に加工する工程と、蒸着法又はスパッタ法により、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面に第１の電極と第２の電極を離間して形成する工程と、を有する。この構成により、１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも－４０Ｖ～１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを製造できる。
本発明のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの一例を示す概略平面図である。 図１Ａに示すＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードのＡ－Ａ’線における概略断面図である。 本発明のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの他の例を示す概略断面図である。 昇華法によるＡｌＮ単結晶成長装置の一例を示す模式図である。 ＡｌＮ単結晶基板の一面に複数の第１の電極と複数の第２の電極を形成したものを示す概略平面図である。 本発明のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを電源と接続した状態を示す模式図である。 ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード（実施例１デバイス：ＡｌＮ　ＳＢＤ）の３００Ｋにおける電流－電圧特性である。 ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード（実施例１デバイス：ＡｌＮ　ＳＢＤ）の電流－電圧特性の温度依存性を示すグラフである。
　以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード及びその作製方法について説明する。
＜ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード＞
まず、本発明の一実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードについて説明する。
図１Ａ、Ｂは、本発明の一実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの一例を示す図であって、図１Ａは平面図であり、図１Ｂは図１ＡのＡ－Ａ’線における断面図である。
図１Ａに示すように、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、平面視略長方形状のＡｌＮ単結晶基板１１と、平面視略円形状の第１の電極１２と、平面視略円形状の第２の電極１３と、を有して概略構成されている。
ＡｌＮ単結晶基板１１は、欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下の良質の単結晶基板である。欠陥密度とは単位面積中に含まれる欠陥数であり、エッチピット密度測定等により測定できる。欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であることにより、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも－４０Ｖ～１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備する。欠陥密度が１０６ｃｍ－２超では、これらの特性のいずれかが満たされない場合が発生する。なお、本発明のショットキーバリアダイオードでは、１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上、室温においては、１０５もの大きなオン－オフ比が確認されている。
ＡｌＮ単結晶基板１１は、Ｓｉ濃度が１０２０以下、酸素濃度が１０２０以下で任意の濃度に制御可能であることが好ましい。昇華法によるＡｌＮ単結晶の形成は、非特許文献４でも報告されているが、ショットキーバリアダイオードへの応用は報告されていない。ＡｌＮ単結晶の製造工程では、微量のＳｉや酸素が混入する可能性がある。ＡｌＮ単結晶が得られても、ドナーとして機能するこれらの元素の濃度を適切に制御しなければ、所望の半導体特性は得られない。本発明では、ショットキーバリアダイオードに応用可能な所望の半導体特性を有するＡｌＮ単結晶基板の製造に成功した。得られた耐圧性等の特性から判断して、実施例で得られたＡｌＮにはＳＩＭＳの検出限界以下程度の酸素は含まれているものと推定される。またＳｉ濃度もＳＩＭＳの検出限界以下の濃度に制御されているものと考えられる。なお、ＡｌＮ単結晶基板は、Ｓｉを１０１４～１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含んでもよく、酸素を１０１４～１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含んでもよい。
図１Ａに示す、ＡｌＮ単結晶基板１１は平面視略長方形状とされている。しかし、基板の形状はこれに限られるものではなく、例えば、平面視略矩形状、平面視略線状、平面視略多角形状としてもよい。
また、第１の電極１２は、平面視略円形状とされているが、これに限られるものではなく、平面視略矩形状、平面視略線状、平面視略多角形状としてもよい。第１の電極１２の径ｄ１２は、実施例では５００μｍとされている。しかし、この径に限られるものではなく、～５００μｍ以上の範囲の径とすることができる。
更にまた、第２の電極１３は、平面視略円形状とされているが、これに限られるものではなく、平面視略矩形状、平面視略線状、平面視略多角形状としてもよい。第１の電極１３の径ｄ１３は、実施例では８０μｍとされている。しかし、この径に限られるものではなく、～５０μｍ以上の範囲の径とすることができる。
図１Ｂに示すように、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、ＡｌＮ単結晶基板１１の一面１１ａ上に、第１の電極１２と第２の電極１３とが離間されて形成されてなる。最も近接する部分の間の距離である離間距離（電極間距離）Ｌ１２－１３は実施例では３００μｍとされている。
しかし、電極間距離Ｌ１２－１３は、これに限られるものではなく、５μｍ以上の範囲とすればよい。
ＡｌＮ単結晶基板１１の厚さｔは３００μｍ以上とされている。厚さｔを３００μｍ以上とすることにより、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも－４０Ｖ～１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備するショットキーバリアダイオードとすることができる。厚さｔが３００μｍ未満では、これらの特性のいずれかが満たされない場合が発生する。
　第１の電極１２は、一面１１ａ側から第１層２１、第２層２２、第３層２３、第４層２４の４層構造とされている。
実施例の構成では、第１層２１は、Ｔｉである。Ｔｉは、ＡｌＮ単結晶基板１１と密着性が高く、更にＡｌＮ中のＮと反応してＮ空孔を生じさせるために良質なオーミック電極を形成できる。第４層２４は、Ａｕである。Ａｕは、第１の電極１２を安定性高く保護することができる。第２層２２は、Ａｌであり、第３層２３は、Ｐｔである。第１層と第４層との間で、各層の密着性を高めるための接合層である。
第１層２１は５～３０ｎｍ、第２層２２は５０～２００ｎｍ、第３層２３は３０～５０ｎｍ、第４層２４は７０～２００ｎｍの層厚とすることができる。例えば実施例では、各層の層厚は、２０ｎｍ、１００ｎｍ、４０ｎｍ、１００ｎｍとされている。第１の電極部１２の総層厚が２５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲とすることが好ましい。
第１の電極１２は、４層構造に限られるものではなく、１～３層構造としてもよく、５層以上の多層構造としてもよい。また、各層の材料は上記の金属に限られるものではない。ＡｌＮ単結晶基板１１と電極を密着性高く、かつ、低抵抗、かつ、安定性高く形成できればよい。
第２の電極１３は、一面１１ａ側から第１層３１、第２層３２の２層構造とされている。
実施例の構成では、第１層３１は、Ｐｔである。Ｐｔは、仕事関数が大きくＡｌＮ単結晶基板１１と密着性高くショットキー電極を形成できる。第２層３２は、Ａｕである。Ａｕは、第１の電極１２を安定性高く保護することができる。接合層を設けなくても、ＰｔとＡｕは密着性高く形成できる。
第１層３１の層厚は１０～３０ｎｍ、第２層３２の層厚は５０～１５０ｎｍとすることができる。例えば実施例では、各層の層厚は、２５ｎｍ、１００ｎｍとされている。第２の電極部１３の総層厚が１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲とすることが好ましい。
第２の電極１３は、２層構造に限られるものではなく、１層構造としてもよく、３層以上の多層構造としてもよい。また、各層の材料は上記の金属に限られるものではない。仕事関数が大きくＡｌＮ単結晶基板１１とショットキー電極を密着性高く、かつ、安定性高く形成できればよい。
図１Ｃは、ショットキーバリアダイオードの別の実施形態を示す断面図である。図１Ｃに示すように、ＡｌＮ単結晶基板１１の一面１１ａ上に、ＡｌＮエピタキシャル層（ＡｌＮ単結晶エピタキシャル膜）１４を形成し、ＡｌＮエピタキシャル層１４上に第１の電極１２と第２の電極１３を形成してもよい。これにより、素子特性を向上できる。ＡｌＮエピタキシャル層の膜厚は、０．１μｍ～１０μｍとすることが好ましい。ＡｌＮエピタキシャル層には、Ｓｉ、Ｏなどのドナーとして機能する元素、またはＭｇ、Ｂｅなどのアクセプタとして機能する元素が所定量添加されていてもよい。Ｓｉの好ましい添加量は１０１４～１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、Ｏの好ましい添加量は１０１４～１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、Ｍｇの好ましい添加量は１０１４～１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、Ｂｅの好ましい添加量は１０１４～１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。
＜ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法＞
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法は、ＡｌＮ単結晶作製工程Ｓ１と、ＡｌＮ単結晶基板加工工程Ｓ２と、電極形成工程Ｓ３とを有する。
（ＡｌＮ単結晶作製工程Ｓ１）
ＡｌＮ単結晶作製工程Ｓ１は、昇華法により、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ５００μｍ以上のＡｌＮ単結晶を作製する工程である。
図２は、昇華法による結晶成長用容器及び結晶成長用炉の一例を示す模式図である。
まず、高純度ＡｌＮ粉末原料５１を円筒形の結晶成長用容器（ルツボ）５４内の下部に充填する。
次に、結晶成長用容器の蓋の内側面に結晶成長用基板５３を取り付けてから、結晶成長用容器５４を密封する。結晶成長用基板５３としては、例えば、ＳｉＣ基板を用いる。結晶成長用基板５３は円板状であり、その径ｍは５ｍｍ以上とされている。これにより、径５ｍｍ以上のＡｌＮ単結晶を結晶成長させることができる。結晶成長用基板５３は、その一面が高純度ＡｌＮ粉末原料５１と対向するように配置される。
次に、結晶成長用容器５４を結晶成長用炉５６内のＲＦ加熱コイル５５の軸中心部分に配置する。
次に、ＲＦ加熱コイル５５により結晶成長用容器５４を加熱し、高純度ＡｌＮ粉末原料５１を所定の温度まで昇温し、その温度で一定時間保持する。これにより、充填した高純度ＡｌＮ粉末原料５１を昇華分解できる。例えば、所定の温度は１７００～２５００℃、例えば１９００～２２５０℃とし、昇華温度は、２２５０℃を越え、２５００℃以下の温度としてもよい。保持時間は、特に限定されない。例えば１～５０時間、１～２４時間でもよいが、より長時間（５０時間以上）保持してもよい。
昇華された高純度ＡｌＮ粉末原料５１は、高純度ＡｌＮ粉末原料５１の加熱温度よりも１００～５００℃低温となる基板５３の一面で再析出・再結晶化する。これにより、結晶成長用基板５３の一面上にＡｌＮ単結晶を結晶成長させることができる。厚さ５００μｍ以上となるまで、結晶成長させる。
その後、室温まで降温して、最大径５ｍｍ以上、厚さ５００μｍ以上のＡｌＮ単結晶５２を成長させた結晶成長用基板５３を取り出す。
なお、昇華法以外の方法では、現在、欠陥密度は１０６ｃｍ－２以下の良質の単結晶基板を得ることができていない。
　なお、昇華法でＡｌＮ単結晶を結晶成長させる際、結晶成長用基板上に、第一のＡｌＮ層を前記昇華法により形成した後、一端室温まで降温し、前記第一のＡｌＮ層上に再度前記昇華法によりＡｌＮ単結晶（第２のＡｌＮ層）を成長させてもよい。この場合、第一のＡｌＮ層のＡｌＮが結晶核となって、良好な単結晶を成長させることができる。なお、前記の２段階の単結晶作製は、結晶成長用容器５４を結晶成長用炉５６から取り出すことなく連続して行ってもよい。あるいは、第一のＡｌＮ層を形成した後、結晶成長用容器５４を炉内から取り出し、ＡｌＮ粉末原料を補充して再度結晶成長炉内５６に設置し、ＡｌＮ単結晶を成長させてもよい。第一のＡｌＮ層は、昇華温度での保持時間を５時間から５０時間程度とすることにより形成できる。第一のＡｌＮ層上に再度前記昇華法によりＡｌＮ単結晶を成長させる工程は、一回の昇華で行ってもよいが、複数回の昇華で行ってもよい。複数回の昇華の場合は、第一のＡｌＮ層形成後、室温まで冷却し、ＡｌＮ原料を新しくし、その後温度を上げ、ＡｌＮ原料を昇華するという工程を複数回繰り返す。この工程における加熱時間は特に限定されない。昇華時の加熱時間及びまたは昇華の繰り返し回数を適宜選択することにより、所望の厚さのＡｌ単結晶を形成できる。
次に、結晶成長用基板５３からＡｌＮ単結晶５２を取り外す。容易に取り外すことができる。
以上の工程により、ＡｌＮ単結晶を作製する。
（ＡｌＮ単結晶基板加工工程Ｓ２）
ＡｌＮ単結晶基板加工工程Ｓ２は、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板６１に加工する工程である。
まず、ＡｌＮ単結晶５２が円板状である場合には、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板６１に加工する。例えば、ＡｌＮ単結晶５２が、最大径５ｍｍ、厚さ５００μｍの略円板状である場合には、そのまま、その両面を研磨して、厚さ３００μｍとする。
ＡｌＮ単結晶５２が円板状でない場合には、まず、円板状に切断してから、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板６１に加工する。
例えば、ＡｌＮ単結晶５２が、最大径５ｍｍ、厚さ５０００μｍの略円柱状である場合には、まず、軸方向に垂直な方向に切断して、厚さを５００μｍの略円板状にしてから、その両面を研磨して、厚さ３００μｍとする。
次に、ＡｌＮ単結晶基板６１を有機溶剤および酸で洗浄する。
以上の工程により、ＡｌＮ単結晶基板６１を加工する。
（電極形成工程Ｓ３）
電極形成工程Ｓ３は、蒸着法又はスパッタ法により、ＡｌＮ単結晶基板６１の一面に第１の電極１２と第２の電極１３を離間して形成する工程である。
まず、所定の径の平面視略円形状の孔部を設けたメタルマスク（第１の電極用マスク）をＡｌＮ単結晶基板６１の一面に配置してから、蒸着法又はスパッタ法により、ＡｌＮ単結晶基板６１側から、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕをこの順序で積層して、所定の径の平面視略円形状の第１の電極１２を形成する。
所定の径は、～５００μｍ以上、例えば、５００μｍとする。
次に、窒素雰囲気中において加熱処理を行う。７００～９００℃、１５～４５秒、例えば、７５０℃、３０秒の熱処理を行う。これにより、第１の電極１２の構造を安定化できる。
次に、第１の電極用マスクを取り除き、所定の電極間距離となるように、所定の径（例えば、８０μｍ径）の平面視略円形状の孔部を設けたメタルマスク（第２の電極用マスク）をＡｌＮ単結晶基板６１の一面に配置し、ＡｌＮ単結晶基板６１側からＰｔ、Ａｕをこの順序で積層して、所定の径の平面視略円形状の第２の電極１３を形成する。
所定の電極間距離は、５μｍ以上、例えば、３００μｍとする。また、所定の径は、～５００μｍ以上、例えば、５００μｍとする。
以上の工程により、電極を形成する。
これにより、１枚のＡｌＮ単結晶基板６１にＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０が形成される。この後、以下のダイシング工程を行う。
（ダイシング工程）
図３は、ＡｌＮ単結晶基板６１の一面に複数の第１の電極１２と複数の第２の電極１３を形成したものを示す平面図である。なお、平面視略長方形状の素子に分割するダイシングライン６４を示している。
次に、ダイシングライン６４に沿ってダイサーを用いて分割する。
以上の工程により、本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０を作製する。
なお、図１Ｃに示すようなエピタキシャル層を有するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを作製する場合、ＡｌＮ単結晶加工工程Ｓ２の後に、例えばＭＯＣＶＤもしくはＭＢＥ装置を用いてＡｌＮエピタキシャル層をＡｌＮ単結晶基板６１上に形成し、次いで電極形成工程Ｓ３で第１の電極１２と第２の電極１３をＡｌＮエピタキシャル層上に形成してもよい。その際、ＡｌＮエピタキシャル層の厚みは、０．１μｍ～１０μｍとすることが好ましい。上述したように、ＡｌＮエピタキシャル層には、Ｓｉ、Ｏ、Ｍｇ、Ｂｅなどの元素を所定量含有させてもよい。
（ダイオード特性評価）
図４は、本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを電源と接続した状態を示す模式図である。図５に示すように、電源１５に第１の電極１２と第２の電極１３とを接続し、電源１５を操作して、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０に電圧を印加して、ダイオード特性を評価する。
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であり、厚さが３００μｍ以上であるＡｌＮ単結晶基板１１と、ＡｌＮ単結晶基板１１の一面１１ａに形成された第１の電極１２と、ＡｌＮ単結晶基板１１の一面１１ａに第１の電極１２と離間して形成された第２の電極１３と、を有する。この構成により、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも－４０Ｖ～１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備するようにできる。
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、第１の電極１２がオーミック電極であり、第２の電極１３がショットキー電極である構成なので、ショットキーバリアダイオードとして動作するようにできる。
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、第１の電極１２がＡｌＮ単結晶基板１１側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなり、第２の電極１３が前記ＡｌＮ単結晶基板１１側からＰｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなる構成なので、良好なダイオード特性を有するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードにできる。
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０の製造方法は、昇華法により、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ５００μｍ以上のＡｌＮ単結晶５２を作製する工程と、前記ＡｌＮ単結晶を板状にしてから、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板６１に加工する工程と、蒸着法又はスパッタ法により、ＡｌＮ単結晶基板６１の一面に第１の電極１２と第２の電極１３を離間して形成する工程と、を有する。この構成により、１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも－４０Ｖ～１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを製造できる。
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０の製造方法は、ＡｌＮ単結晶基板６１側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕをこの順序で積層して、第１の電極１２を形成するとともに、ＡｌＮ単結晶基板６１側からＰｔ、Ａｕをこの順序で積層して、第２の電極１３を形成する構成なので、良好なダイオード特性を有するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを製造できる。
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０の製造方法は、略円柱状のＡｌＮ単結晶５２を軸方向に垂直な方向に切断して、ＡｌＮ単結晶５２を板状にする構成なので、生産性高く、また、ダイオードの特性の極めて良好なＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを製造できる。
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０の製造方法は、ＡｌＮ単結晶基板６１を有機溶剤および酸で洗浄してから、第１の電極１２と第２の電極１３を形成する構成なので、良好なダイオード特性を有するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを製造できる。
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード及びその作製方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
＜ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの作製＞
　まず、昇華法でＡｌＮ単結晶を作製した。
　昇華法の製造条件・作製したＡｌＮ単結晶の構成を表１に示す。
　結晶成長容器には、直径（内径）１０ｍｍ、深さ５０ｍｍの筒状容器を用いた。この容器内に直径５ｍｍのＳｉＣ基板と、高純度ＡｌＮ粉末材料を封入し、ＲＦ炉内で加熱温度２０００℃で１０時間加熱した。その結果、基板上に直径５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのＡｌＮ単結晶が形成された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
次に、得られたＡｌＮ単結晶を、基板から取り外し、研磨・加工により厚さ３００μｍのＡｌＮ単結晶基板に加工した。
このＡｌＮ単結晶基板の欠陥密度をエッチピット密度測定により測定したところ、１×１０６ｃｍ－２であった。
次に、前記ＡｌＮ単結晶基板を有機溶剤および酸で洗浄した。
次に、５００μｍ径の平面視略円形状の孔部を設けたメタルマスク（第１の電極用マスク）をＡｌＮ単結晶基板の一面に配置してから、蒸着法により、前記ＡｌＮ単結晶基板側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕをこの順序で積層して、５００μｍ径の平面視略円形状の第１の電極を形成した。
次に、窒素雰囲気中において７５０℃、３０秒の熱処理を行った。
次に、第１の電極用マスクを取り除き、電極間距離が３００μｍとなるように、８０μｍ径の平面視略円形状の孔部を設けたメタルマスク（第２の電極用マスク）をＡｌＮ単結晶基板の一面に配置し、前記ＡｌＮ単結晶基板側からＰｔ、Ａｕをこの順序で積層して、８０μｍ径の平面視略円形状の第２の電極を形成した。
以上の工程により、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード（実施例１サンプル）を作製した。
＜ＡｌＮダイオードの半導体特性評価＞
半導体特性測定用のシステムソースメータを用いて電流電圧特性を測定した。
図５は、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード（実施例１デバイス：ＡｌＮ　ＳＢＤ）の３００Ｋにおける電流－電圧特性である。
実施例１サンプルは３００Ｋにおいて安定に動作し、整流性を示した。実施例１サンプルに－４０Ｖ印加した時の漏れ電流は０．１ｎＡ程度であり、１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比は１０５程度であった。
図６は、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード（実施例１デバイス：ＡｌＮ　ＳＢＤ）の電流－電圧特性の温度依存性を示すグラフである。３００Ｋ、３７３Ｋ、４７３Ｋ、５７３Ｋの各温度において、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード（実施例１デバイス：ＡｌＮ　ＳＢＤ）の電流－電圧特性を測定した。
実施例１サンプルは各温度において安定に動作し、整流性を示した。
５７３Ｋで１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比は１０３程度であった。
［実施例２］
結晶成長時の加熱時間を２４時間とした以外、実施例１と同様の条件で、基板上にＡｌ単結晶（第１のＡｌＮ単結晶層）を形成した。基板を室温まで冷却後、再度加熱時間を２４時間として、前記Ａｌ単結晶上に、Ａｌ単結晶（第２のＡｌＮ単結晶層）を成長させた。その結果、実施例１より厚いＡｌＮ単結晶が得られた。
本発明のＡｌＮダイオードは、良質なＡｌＮ単結晶を有し、１０Ｖと－４０Ｖを印加した時のオン－オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性を有するダイオードとして動作するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードに関するものであり、パワー素子として利用でき、半導体産業等において利用可能性がある。また、超ワイドバンドギャップ材料でダイオード動作に成功したことにより、トランジスタ動作も可能と考えられる。更にまた、結晶成長技術の更なる向上に伴い、理論予測に合致する高特性素子が実現可能と予測される。
　

Claims (12)

  1. 欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であり、厚さが３００μｍ以上であるＡｌＮ単結晶基板と、
    前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成された第１の電極と、
    前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に前記第１の電極と離間して形成された第２の電極と、を有する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
  2. 前記第１の電極がオーミック電極であり、前記第２の電極がショットキー電極である、請求項１に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
  3. 前記第１の電極が前記ＡｌＮ単結晶基板側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなり、前記第２の電極が前記ＡｌＮ単結晶基板側からＰｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなる、請求項２に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
  4. 　請求項１から請求項３いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、さらに前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成されたＡｌＮエピタキシャル層を有し、前記第１の電極と前記第２の電極が、前記ＡｌＮエピタキシャル層上に形成されている、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
  5. 請求項１から請求項４いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、前記ＡｌＮ単結晶基板が１０１４～１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の任意の濃度の酸素を含有する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
  6. 請求項１から請求項４いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、前記ＡｌＮ単結晶基板が１０１４～１０２０の任意の濃度のＳｉを含有する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
     
  7. 昇華法により、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ５００μｍ以上のＡｌＮ単結晶を作製する工程と、
    前記ＡｌＮ単結晶を板状にしてから、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ－２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板に加工する工程と、
    蒸着法又はスパッタ法により、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に第１の電極と第２の電極を離間して形成する工程と、を有するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
  8. 　前記ＡｌＮ単結晶基板側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕをこの順序で積層して、
    前記第１の電極を形成するとともに、
    前記ＡｌＮ単結晶基板側からＰｔ、Ａｕをこの順序で積層して、前記第２の電極を形成する、請求項７に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
  9. 　請求項７又は請求項８に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、
    　略円柱状のＡｌＮ単結晶を軸方向に垂直な方向に切断して、前記ＡｌＮ単結晶を板状にする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
  10. 　請求項７から請求項９いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、
    　前記ＡｌＮ単結晶基板を有機溶剤および酸で洗浄してから、前記第１の電極と前記第２の電極を形成する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
  11. 請求項７から請求項１０いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、
    前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上にＡｌＮエピタキシャル層を形成する工程をさらに含み、前記第１の電極と前記第２の電極を前記ＡｌＮエピタキシャル層上に形成する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
  12. 請求項７から請求項１１いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、
    前記昇華法によりＡｌＮ単結晶を作製する工程が、ＡｌＮ原料の昇華温度で５時間～５０時間加熱を行い第１のＡｌＮ層を結晶成長用基板上に形成した後、前記結晶成長用基板を室温まで冷却する工程を含み、さらに昇華温度でＡｌＮ原料を加熱し、前記第１のＡｌＮ層上にＡｌＮ単結晶を形成する工程を１回または複数回含む、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
     
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