JP2011146636A - 半導体素子及び半導体素子を作製する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】p型半導体領域13の主面13aは該六方晶系III族窒化物のc軸(<0001>軸)に対して傾斜した平面に沿って延在する。金属層15はp型半導体領域13の主面13a上に設けられる。金属層15とp型半導体領域13とは界面17を形成するように積層されてノンアロイ電極を構成する。六方晶系III族窒化物はIII族構成元素としてガリウムを含むので、六方晶系III族窒化物からなる主面13aは、六方晶系III族窒化物のc面に比べて酸化されやすい。金属層15とp型半導体領域13とは、界面17を形成するように積層されてノンアロイ電極を構成する。電極のための金属層15を形成した後のアロイによる酸化物増加を避ける。
【選択図】図1
Description
図3(a)に示される構造のエピタキシャル基板を有機金属気相成長(MOCVD)法で作製した。その構造は、m軸方向にc軸が傾斜した半極性表面のn型GaN基板上にMOCVD法により、GaNバッファ層(必要な場合)を成長した後に、厚さ1μmのSiドープn型のGaN層、厚さ0.4μmのMgドープp型のGaN層、厚さ50nmの高濃度Mgドープp+型GaN層を成長した。
測定結果、抵抗値
Pt電極:5×10−3Ω・cm2;
Ni/Au膜:3×10−2Ω・cm2。
X線光電子分光分析装置(XPS)を用いて、GaN−電極極界面の分析を行った。実施例1と同様のエピタキシャル成長を行って、c面エピタキシャル基板(評価デバイスA)及び半極性エピタキシャル基板(評価デバイスB)を成長した。これらのエピタキシャル基板(評価デバイスA、B)の各々に電子ビーム法でPt電極を蒸着して、c面基板生産物(評価デバイスC)及び半極性基板生産物(評価デバイスD)を形成した。また、これらのエピタキシャル基板(評価デバイスA、B)に電子ビーム法及び抵抗加熱法でNi/Au膜を蒸着して、c面基板生産物(評価デバイスE)及び半極性面基板生産物(評価デバイスF)を形成した。
半極性の角度による違いを確認するために、(20−21)面から+5度、−5度、+10度、−10度の角度で傾けた(四種類の角度)半極性基板、及びm面基板の非極性基板を準備した。これらのGaN基板を用いて、実施例2と同様にエピタキシャル基板を作製した。実施例2と同様にXPSの測定を行った。この測定結果によれば、半極性及び無極性のGaN基板を用いてエピタキシャル基板上にPtノンアロイ電極を形成したとき、このノンアロイ電極の界面は、c面上のアロイ電極よりも良好であることがわかった。また、上記の角度範囲による電気特性の大きな差は測定には現れなかった。したがって、有極性であるc面と異なる性質の非極性面(半極性・無極性)の主面を有する基板上のノンアロイ電極であれば、良好なオーミック特性を得ることができた。
Claims (20)
- ノンアロイ電極を有する半導体素子であって、
六方晶系III族窒化物からなり、該六方晶系III族窒化物のc軸に対して傾斜した平面に沿って該六方晶系III族窒化物のc面と異なるように延在する主面を有するp型半導体領域と、
前記p型半導体領域の前記主面上に設けられた金属層と
を備え、
前記六方晶系III族窒化物はIII族構成元素としてガリウムを含み、
前記金属層と前記p型半導体領域とは界面を成すように積層されてノンアロイ電極を構成する、ことを特徴とする半導体素子。 - 前記金属層は、白金(Pt)、パラジウム(Pd)及び金(Au)の少なくともいずれかからなる、ことを特徴とする請求項1に記載された半導体素子。
- 前記p型半導体領域の前記主面における法線ベクトルと前記c軸との成す傾斜角は、10度以上80度以下、又は100度以上170度以下の範囲である、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載された半導体素子。
- 前記p型半導体領域の前記主面における法線ベクトルと前記c軸との成す傾斜角は、63度以上80度以下、又は100度以上117度以下の範囲である、ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載された半導体素子。
- 六方晶系III族窒化物からなる支持基体を更に備え、
前記支持基体は半極性主面を有しており、
前記p型半導体領域は前記支持基体の前記半極性主面上に設けられると共に、前記主面は半極性を有する、ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載された半導体素子。 - 前記支持基体の前記半極性主面と前記支持基体のc軸との成す傾斜角は、63度以上80度以下、又は100度以上117度以下の範囲である、ことを特徴とする請求項5に記載された半導体素子。
- 六方晶系III族窒化物からなるn型半導体領域と、
六方晶系III族窒化物からなる活性層と
を更に備え、
前記活性層は、前記n型半導体領域と前記p型半導体領域との間に設けられる、ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載された半導体素子。 - 前記界面には厚さ10nm以下の酸化物層が含まれる、ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載された半導体素子。
- 前記酸化物層は構成元素としてガリウムを含む、ことを特徴とする請求項8に記載された半導体素子。
- 前記酸化物層は前記金属層の構成元素の酸化物を含まない、ことを特徴とする請求項8又は請求項9に記載された半導体素子。
- 半導体素子を作製する方法であって、
六方晶系III族窒化物からなる主面を有するp型半導体領域を含む支持体を準備する工程と、
前記p型半導体領域の前記主面上に金属層を堆積して、ノンアロイ電極を形成する工程と
を備え、
前記六方晶系III族窒化物はIII族構成元素としてガリウムを含み、
前記p型半導体領域の前記主面は、該六方晶系III族窒化物のc軸に対して傾斜した平面に沿って該六方晶系III族窒化物のc面と異なるように延在することを特徴とする、半導体素子を作製する方法。 - 前記金属層は、白金(Pt)、パラジウム(Pd)及び金(Au)の少なくともいずれかからなることを特徴とする請求項11に記載された、半導体素子を作製する方法。
- 前記金属層を堆積する前に、前記支持体の前記p型半導体領域を処理する工程を更に備え、
前記処理は、酸洗浄を前記支持体に適用することによって行われることを特徴とする請求項11又は請求項12に記載された、半導体素子を作製する方法。 - 前記p型半導体領域の前記主面における法線ベクトルと前記c軸との成す傾斜角は、10度以上80度以下、又は100度以上170度以下の範囲であることを特徴とする請求項11〜請求項13のいずれか一項に記載された、半導体素子を作製する方法。
- 前記p型半導体領域の前記主面における法線ベクトルと前記c軸との成す傾斜角は、63度以上80度以下、又は100度以上117度以下の範囲であることを特徴とする請求項11〜請求項14のいずれか一項に記載された、半導体素子を作製する方法。
- 前記金属層を堆積した後には、酸素を含む雰囲気中で電極アニールを行わない、ことを特徴とする請求項11〜請求項15のいずれか一項に記載された、半導体素子を作製する方法。
- 前記金属層と前記p型半導体領域とは、界面を形成するように積層され、
前記界面には厚さ10nm以下の酸化物層が含まれる、ことを特徴とする請求項11〜請求項16のいずれか一項に記載された、半導体素子を作製する方法。 - 前記支持体は、六方晶系III族窒化物からなる支持基体を含み、
前記支持基体は半極性主面を有しており、
前記p型半導体領域は、前記支持基体の前記半極性主面上に設けられると共に、前記主面は半極性を有することを特徴とする請求項11〜請求項17のいずれか一項に記載された、半導体素子を作製する方法。 - 前記支持基体の前記半極性主面における法線ベクトルと前記支持基体の前記六方晶系III族窒化物のc軸との成す傾斜角は、63度以上80度以下又は100度以上117度以下の範囲であることを特徴とする請求項18に記載された、半導体素子を作製する方法。
- 前記支持体は、六方晶系III族窒化物からなるn型半導体領域と、六方晶系III族窒化物からなる活性層とを更に備え、
前記n型半導体領域は、前記支持基体の前記半極性主面上に設けられ、
前記活性層は、前記支持基体の前記半極性主面上に設けられ、
前記活性層は、前記n型半導体領域と前記p型半導体領域との間に設けられることを特徴とする請求項18又は請求項19に記載された、半導体素子を作製する方法。
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