JP2010527512A - コンタクトおよび作製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
(b)金属酸化物の層と酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部(rectifying barrier junction)を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。
(a)酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
(b)金属酸化物の層と酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。この金属酸化物は、酸化銀ではない。
(a)p型の酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
(b)金属酸化物の層とp型の酸化亜鉛材料との間でオーミック接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。
(a)p型の酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
(b)金属酸化物の層とp型の酸化亜鉛材料との間でオーミック接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。この金属酸化物は、酸化銀ではない。
(a)酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
(b)金属酸化物の層と酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。
(a)酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
(b)金属酸化物の層と酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。この金属酸化物は、酸化銀ではない。
(a)酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
(b)金属酸化物の層と酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。
(a)酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
(b)金属酸化物の層と酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。この金属酸化物は、酸化銀ではない。
1.有機溶剤(例えば、アセトン、メタノールまたはイソプロプルアルコール)中で、超音波の助けを借りて酸化亜鉛のウェハを洗浄するステップ
2.スピンオン・フォトレジストを用いて、金属酸化物のコンタクトの幾何学的構造に対してリフトオフ・フォトリソグラフィ技術によるパターン形成および露光を行うステップ
3.テトラメチルアンモニウムの水酸化物および脱イオン化された水を用いて、金属酸化物のコンタクトの幾何学的構造に対して現像を行うステップ
4.反応性高周波(RF)スパッタリングおよびパルスレーザ・デポジションによって、金属酸化物のデポジションを行うステップ、および
5.アセトンおよび超音波かくはんを用いて、余分な金属酸化物のリフトオフを行うステップ
6.例えば、金属酸化物のコンタクトに対して使用される方法と同様のリフトオフ・フォトリソグラフィ技術による方法を用いて、オーミックコンタクトを作製するステップ
1.金属酸化物の成長および性能評価
(a)酸化銀
有機溶剤により洗浄された石英の基板(10mm×10mm×0.5mm)上に連続的な80nm(ナノメートル)の厚さの酸化銀の膜を成長させるために、反応性高周波(RF)スパッタリングが使用される。ターゲットの汚染を回避するために、このターゲットは、各々の酸化銀の膜を成長させる前に、アルゴン雰囲気で完全にプレスパッタリングされ、表面の約200nm(ナノメートル)の厚さの部分が除去される。
バルクの酸化亜鉛上にショットキーコンタクトと同種のコンタクトを作製するために、酸化イリジウムの膜は、酸素雰囲気中でクリプトン・フッ素(KrF)のエキシマーレーザ(波長λ=248nm(ナノメータ))を使用し、且つ、回転している高純度の金属ターゲットのアブレーション(ablation)を行うことによって、パルスレーザ・デポジション(PLD)により成長する。
ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの作製に関しては、酸化白金の膜は、酸化イリジウムに対して使用される場合と同様のエクリプスPLD技術を用いて、バルクの酸化亜鉛上に成長する。高純度の白金のターゲットおよび100mTorr(ミリトル)(13.33パスカル)の周囲の酸素圧の使用を除いて、全ての成長条件およびパラメータは、前述の場合と同じである。酸化白金の膜は、1時間成長し、240nm(ナノメータ)(二乗平均平方根法(RMS)により算出された表面の粗さは約2.5〜3.0nm(ナノメートル))の厚さ(AFMステップの高さの解析による)を有する。
ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの作製に関しては、酸化銅の膜は、酸化銀に対して使用される方法と同様に、酸素/アルゴン雰囲気中で高純度の銅のターゲットの反応性高周波(RF)スパッタリングを行うことによってバルクの酸化亜鉛上に作製される。使用エクリプスPLD技術を用いて、バルクの酸化亜鉛上に成長する。5×10-3mbar(ミリバール)(0.5パスカル)の処理圧力で、それぞれ2.0sccmおよび10.0sccmの酸素ガスおよびアルゴンガスの流量が使用される。実効値(RMS)で100W(ワット)の高周波(RF)電力によって、酸化銅の膜が5分間成長する。この結果、約160nm(ナノメートル)の厚さ(二乗平均平方根法(RMS)により算出された表面の粗さは約3.5nm(ナノメートル))の茶色の酸化銅の膜が生成される。この酸化銅の膜上には、30nm(ナノメートル)の厚さの白金のキャッピング層が形成される。
円形の酸化銀によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトと、チタン/アルミニウム/白金のオーミックコンタクトのリングとを有するような平面状のショットキー型ダイオードを作製するための一般的な処理は、反応性高周波(RF)スパッタリングおよびリフトオフ・フォトリソグラフィ技術を使用している。
酸化亜鉛上に形成された金属酸化物によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトの性能は、室温での電流対電圧(I−V)の測定結果および静電容量対電圧(C−V)の測定結果によって特徴付けられる。このような測定は、HP4155Aのパラメータアナライザを用いて室温で行われ、且つ、光導電効果を回避するために暗状態で行われる。
HT−1:両方の側部が研摩され、且つ、水熱成長により作製されたc軸ウェハであって、Zn極面およびO極面を提供するために切断されているサンプル
HT−2:両方の側部が研摩され、且つ、水熱成長により作製されたm面ウェハであって、m面ウェハの1つの面が処理されているサンプル
MT−1:溶融成長によるc軸ウェハであって、Zn極面の一方の側部が研摩されているサンプル
MT−2:溶融成長によるc軸ウェハであって、O極面の一方の側部が研摩されているサンプル、および
MT−3:溶融成長によるc軸ウェハであって、a面の一方の側部が研摩されているサンプル
水熱成長により作製された酸化亜鉛のZn極面上に形成された酸化銀のショットキー型ダイオードの絶縁破壊電圧は、拡張された逆方向バイアスI−V特性により決定される。絶縁破壊電圧は、代表的に、−40V(ボルト)から−60V(ボルト)の範囲内にある。さらに、水熱成長により作製された酸化亜鉛のZn極面上に形成された直立した状態の酸化銀のショットキー型ダイオードに関しても、同じような絶縁破壊電圧の値が得られている(後述する)。
これらの調査においては、水熱成長により作製されたc軸の酸化亜鉛のZn極面上に形成された酸化銀のショットキー型ダイオードが使用されている。
より高い温度においては、酸化銀のショットキー型ダイオードの逆方向漏れ電流特性は、HP4155Aのパラメータアナライザ(図8を参照のこと)のノイズレベルより電流が大きくなっているときに、正確に測定されることが可能である。これらの逆方向漏れ電流特性は、支配的な転送メカニズムを評価するために、熱イオン放出のための理論的なモデルと比較され得る。
前述のような酸化銀のショットキー型ダイオードは、同一の結晶の面上に作製されるショットキーコンタクトと同種のコンタクトおよびオーミックコンタクトを含む平面状の幾何学的形態を有する。
300μm(ミクロン)の直径の酸化イリジウムを含む直立した状態の幾何学的形状のショットキー型ダイオードの別々のアレイが、50mTorr(ミリトル)(6.67パスカル)の酸素(O2)雰囲気中および100mTorr(ミリトル)(13.33パスカル)の酸素(O2)雰囲気中で、且つ、パルスレーザ・デポジションおよびリフトオフ・フォトリソグラフィ技術を用いて、水熱成長により作製された酸化亜鉛のウェハ上に形成される。
ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの作製に関しては、酸化白金の膜は、酸化イリジウムに対して使用される場合と同様のエクリプスPLD技術を用いて、バルクの酸化亜鉛上に成長する。高純度の白金のターゲットおよび100mTorr(ミリトル)(13.33パスカル)の周囲の酸素圧の使用を除いて、全ての成長条件およびパラメータは、前述の場合と同じである。酸化白金の膜は、1時間成長し、240nm(ナノメータ)(二乗平均平方根法(RMS)により算出された表面の粗さは約2.5〜3.0nm(ナノメートル))の厚さ(AFMステップの高さの解析による)を有する。
ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの作製に関しては、酸化銅の膜は、酸化銀に対して使用される方法と同様に、酸素/アルゴン雰囲気中で高純度の銅のターゲットの反応性高周波(RF)スパッタリングを行うことによってバルクの酸化亜鉛上に作製される。使用エクリプスPLD技術を用いて、バルクの酸化亜鉛上に成長する。5×10-3mbar(ミリバール)(0.5パスカル)の処理圧力で、それぞれ2.0sccmおよび10.0sccmの酸素ガスおよびアルゴンガスの流量が使用される。実効値(RMS)で100W(ワット)の高周波(RF)電力によって、酸化銅の膜が5分間成長する。この結果、約160nm(ナノメートル)の厚さ(二乗平均平方根法(RMS)により算出された表面の粗さは約3.5nm(ナノメートル))の茶色の酸化銅の膜が生成される。この酸化銅の膜上には、30nm(ナノメートル)の厚さの白金のキャッピング層が形成される。
Claims (66)
- 酸化亜鉛材料を含む基板と、前記基板に接合される導電層とを有しており、これによって、前記基板と前記導電層との接合部で整流障壁が規定され、前記導電層は、導電性の金属酸化物を含むことを特徴とする、ショットキーコンタクト。
- 酸化亜鉛材料を含む基板と、前記基板に接合される導電層とを有しており、これによって、前記基板と前記導電層との接合部で整流障壁が規定され、前記導電層は、導電性の金属酸化物を含み、前記金属酸化物は、酸化銀ではないことを特徴とする、ショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- p型の酸化亜鉛材料を含む基板と、前記基板に接合される導電層とを有しており、これによって、前記基板と前記導電層との接合部でオーミックコンタクトが規定され、前記導電層は、導電性の金属酸化物を含むことを特徴とする、半導体装置。
- p型の酸化亜鉛材料を含む基板と、前記基板に接合される導電層とを有しており、これによって、前記基板と前記導電層との接合部でオーミックコンタクトが規定され、前記導電層は、導電性の金属酸化物を含み、前記金属酸化物は、酸化銀ではないことを特徴とする半導体装置。
- 前記基板は、バルク成長による酸化亜鉛材料である請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 前記基板は、第2の基板上で成長する酸化亜鉛材料の膜である請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 前記第2の基板は、プラスチック、シリコン、ガラス、二酸化シリコン(SiO2)、サファイヤおよび窒化ガリウムからなるグループから選択される請求項6記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 前記酸化亜鉛材料は、三元酸化物である請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 前記三元酸化物は、亜鉛カドミウム酸化物、亜鉛ベリリウム酸化物、亜鉛マグネシウム酸化物、亜鉛セレニウム酸化物、亜鉛テルリウム酸化物および亜鉛硫黄酸化物、ならびに、前記の酸化物の合金からなるグループから選択される請求項8記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 前記酸化亜鉛材料は、n型ドーピング半導体材料である請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 前記導電性の金属酸化物の層は、前記酸化亜鉛材料のZn極(0001)面、または、非極性のa面(1120)もしくはm面(1100)に接合される請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト、または、請求項3または4記載の半導体装置。
- 前記導電性の金属酸化物において、金属原子の割合が化学量論的割合よりも高くなっている請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト、または、請求項3または4記載の半導体装置。
- 前記金属原子の割合は、少なくとも約68%である請求項12記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクトまたは半導体装置。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化銀、酸化イリジウム、酸化白金および酸化銅からなるグループから選択される請求項1記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト、または、請求項3記載の半導体装置。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化銀である請求項1記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト、または、請求項3記載の半導体装置。
- 前記酸化銀の銀原子の割合は、少なくとも約85%である請求項1記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト、または、請求項3記載の半導体装置。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化イリジウム、酸化白金および酸化銅からなるグループから選択される請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト、または、請求項3または4記載の半導体装置。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化イリジウムおよび酸化白金から選択される請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト、または、請求項3または4記載の半導体装置。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化イリジウムである請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト、または、請求項3または4記載の半導体装置。
- 前記酸化イリジウムのイリジウム原子の割合は、少なくとも約76%である請求項19記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクトまたは半導体装置。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化白金である請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト、または、請求項3または4記載の半導体装置。
- 前記酸化白金の白金原子の割合は、少なくとも約83%である請求項21記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクトまたは半導体装置。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化銅である請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト、または、請求項3または4記載の半導体装置。
- 前記酸化銅の銅原子の割合は、少なくとも約68%である請求項23記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクトまたは半導体装置。
- 前記ショットキーコンタクトと同種のコンタクトまたは前記半導体装置が、さらに、金属製のキャッピング層を有する請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト、または、請求項3または4記載の半導体装置。
- 前記金属製のキャッピング層は、白金、金または銀を含む請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト、または、請求項3または4記載の半導体装置。
- 前記ショットキーコンタクトと同種のコンタクトが、さらに、1つまたは2つ以上の別々のオーミックコンタクトを有する請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 前記ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの理想係数が、1.50である請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 前記ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの理想係数が、1.40である請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 前記ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの理想係数が、1.30である請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 前記ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの理想係数が、1.20である請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 前記ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの理想係数が、1.10である請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 有効障壁の高さが、少なくとも約0.8eV(エレクトロン・ボルト)である請求項1または2記載のショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 次のステップを有するショットキーコンタクトと同種のコンタクトを形成する方法であって、前記ステップは、
(a)酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
(b)金属酸化物の層と前記酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、前記基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなることを特徴とする、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトを形成する方法。 - 次のステップを有するショットキーコンタクトと同種のコンタクトを形成する方法であって、前記ステップは、
(a)酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
(b)金属酸化物の層と前記酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、前記基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなり、前記金属酸化物は、酸化銀ではないことを特徴とする、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトを形成する方法。 - 次のステップを有するオーミックコンタクトを形成する方法であって、前記ステップは、
(a)p型の酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
(b)金属酸化物の層と前記p型の酸化亜鉛材料との間でオーミック接合部を形成するために、前記基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなることを特徴とする、オーミックコンタクトを形成する方法。 - 次のステップを有するオーミックコンタクトを形成する方法であって、前記ステップは、
(a)p型の酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
(b)金属酸化物の層と前記p型の酸化亜鉛材料との間でオーミック接合部を形成するために、前記基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなり、前記金属酸化物は、酸化銀ではないことを特徴とする、オーミックコンタクトを形成する方法。 - 前記基板は、バルク成長による酸化亜鉛材料である請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基板は、第2の基板上で成長する酸化亜鉛材料の膜である請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の基板は、プラスチック、シリコン、ガラス、二酸化シリコン(SiO2)、サファイヤおよび窒化ガリウムからなるグループから選択される請求項39記載の方法。
- 前記酸化亜鉛材料は、三元酸化物である請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記三元酸化物は、亜鉛カドミウム酸化物、亜鉛ベリリウム酸化物、亜鉛マグネシウム酸化物、亜鉛セレニウム酸化物、亜鉛テルリウム酸化物および亜鉛硫黄酸化物、ならびに、前記の酸化物の合金からなるグループから選択される請求項41記載の方法。
- 前記酸化亜鉛材料は、n型ドーピング半導体材料である請求項34または35記載の方法。
- 前記導電性の金属酸化物の層は、前記酸化亜鉛材料のZn極(0001)面、または、非極性のa面(1120)もしくはm面(1100)上に作製される請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性の金属酸化物において、金属原子の割合が化学量論的割合よりも高くなっている請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化銀、酸化イリジウム、酸化白金および酸化銅からなるグループから選択される請求項34または36記載の方法。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化銀である請求項34または36記載の方法。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化イリジウム、酸化白金および酸化銅からなるグループから選択される請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化イリジウムおよび酸化白金から選択される請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化イリジウムである請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化白金である請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導電性の金属酸化物は、酸化銅である請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記金属酸化物の層は、反応性の酸素雰囲気中で作製される請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記金属酸化物の層は、前記金属酸化物を前記酸化亜鉛材料上にデポジットすることによって作製される請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記金属酸化物の層は、金属を豊富に含む成長条件の下でデポジットされる請求項54記載の方法。
- 前記金属酸化物の層は、反応性の高周波(RF)スパッタリングまたはパルスレーザ・デポジションを用いて前記酸化亜鉛材料上にデポジットされる請求項54記載の方法。
- 前記金属酸化物の層は、前記酸化亜鉛材料上にデポジットされる金属の薄膜を酸化させることによって作製される請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基板は、前記導電性の金属酸化物を含む層を作製する前に、有機溶剤または有機溶剤の混合液内で超音波によって洗浄される請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- パターンが形成された前記金属酸化物の層を前記基板上に作製するために、リフトオフ・フォトリソグラフィ技術が使用される請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- スピンコーティング法によってフォトレジストが前記基板上に塗布され、パターンが形成された前記金属酸化物のコンタクトのアレイが露光され、さらに現像される請求項59記載の方法。
- フォトリソグラフィ現像液は、テトラメチルアンモニウムの水酸化物である請求項60記載の方法。
- 前記方法が、さらに、前記導電性の金属酸化物上に金属製のキャッピング層をデポジットするステップを有する請求項34から37のいずれか一項に記載の方法。
- 前記金属製のキャッピング層は、白金、金または銀を含む請求項62記載の方法。
- 前記方法が、さらに、1つまたは2つ以上の別々のオーミックコンタクトを前記基板上に作製するステップを有する請求項34または35記載の方法。
- 請求項34または35記載の方法により形成されるショットキーコンタクトと同種のコンタクト。
- 請求項36または37記載の方法により形成されるオーミックコンタクト。
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