JP6149786B2 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の第1の形態は、
半導体により形成される半導体層と、
前記半導体層と少なくとも一部においてショットキー接合された電極層と、
を含み、
前記電極層は、前記半導体層側から順に、第1の層と、第2の層とを含み、
前記第1の層は、ニッケルから主に形成される層であって、膜厚が50nm以上200nm以下であり、
前記第2の層は、パラジウム、白金、およびイリジウムから選ばれる少なくとも1つの金属から主に形成される層であり、
前記第2の層の膜厚は、前記第1の層の膜厚以上であり、
前記第1の層は、前記半導体層側から順に、第3の層と、第4の層からなり、
前記第3の層は、0.1%未満の前記第2の層を構成する金属を含んでなる層であって、膜厚が50nm以上であり、
前記第4の層は、0.1%以上の前記第2の層を構成する金属を含んでなる層である、半導体装置である。
本発明の第2の形態は、
半導体装置の製造方法であって、
半導体層と少なくとも一部においてショットキー接合する電極層を形成する工程と、
前記電極層を形成後、熱処理を行なう工程と、
を含み、
前記電極層を形成する工程は、前記半導体層側から順に、第1の層を形成する第1の工程と、第2の層を形成する第2の工程とを含み、
前記第1の工程は、膜厚が50nm以上200nm以下であり、主にニッケルから層を形成する工程であって、
前記第2の工程は、主に、パラジウム、白金、およびイリジウムから選ばれる少なくとも1つの金属から層を形成する工程であり、
前記第2の層の膜厚は、前記第1の層の膜厚以上となり、
前記熱処理によって、前記第1の層は、前記半導体層側から順に、第3の層と、第4の層とに分かれ、
前記第3の層は、0.1%未満の前記第2の層を構成する金属を含んでなる膜厚が50nm以上の層となり、
前記第4の層は、0.1%以上の前記第2の層を構成する金属を含んでなる層となる、半導体装置の製造方法である。また、本発明は以下の形態として実現することもできる。
A−1.半導体装置の構成
図1は、第1実施形態における半導体装置10の構成を模式的に示す断面図である。図1には、相互に直交するXYZ軸が図示されている。
図2は、半導体装置10の製造方法を示す工程図である。半導体装置10を製造する際には、製造者は、工程P110において、エピタキシャル成長によって基板110の上に半導体層120を形成する。
ショットキー電極192の端部と配線層160の端部との距離sを、図7に示す。ショットキー電極192の絶縁層180からの剥離を十分に抑制する観点から、距離sの下限は、3μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましく、10μm以上がさらに好ましい。一方、距離sが長すぎる場合、半導体装置10のサイズが大きくなり、製造コストが増大する。このため、距離sの上限は、1mm以下が好ましい。本実施形態において、距離sは10μmとする。
図8は、半導体層とショットキー電極とのバリア高さの評価結果を示すグラフである。図8の評価試験では、半導体装置として複数の試作例を用意し、半導体層とショットキー電極とのバリア高さを測定した。
B−1.半導体装置の製造方法
図9は、半導体装置10の他の製造方法を示す工程図である。本実施形態では、製造方法として、第1実施形態の製造方法のうち、ショットキー電極192形成の後(工程P140)、工程P145において、熱処理を行った。ショットキー電極192を形成後の熱処理によって、ニッケル層193は、半導体層120側から順に、(i)パラジウムが0.1%未満の層であって、膜厚が50nm以上の層と、(ii)パラジウムが0.1%以上の層とに別れる。ここで、パラジウムが0.1%未満の層が、課題を解決するための手段における「第3の層」に相当し、パラジウムが0.1%以上の層が、課題を解決するための手段における「第4の層」に相当する。
図10は、半導体層とショットキー電極とのバリア高さを評価した結果を示すグラフである。図10の評価試験では、半導体装置として複数の試作例を用意し、熱処理(工程P145)の前後において、各試作例の半導体層とショットキー電極とのバリア高さを測定した。試作例4は、半導体層120の上に、ニッケル層を50nm積層した後、パラジウム層を100nm積層した半導体装置であり、熱処理は、窒素雰囲気にて550℃10分行った。試作例5は、半導体層120の上に、ニッケル層を100nm積層した後、パラジウム層を100nm積層した半導体装置であり、熱処理は、窒素雰囲気にて400℃30分行った。上の図は、試作例4の結果を示し、下の図は、試作例5の結果を示す。
図11は、試作例4(ニッケル層:50nm、パラジウム層:100nm、熱処理:550℃10分)及び試作例5(ニッケル層:100nm、パラジウム層:100nm、熱処理:400℃30分)の構造において熱処理を行った場合(以下、熱処理有と称す)と行わなかった場合(以下、熱処理無と称す)での半導体装置におけるGa、Ni、およびPdの深さの関係を示す図である。縦軸は、ニッケル及びパラジウムの濃度(左軸)と、ガリウムのカウント数(右軸)を示す。横軸は、半導体装置の深さを示す。横軸の0.6μm側は半導体層側を示し、0.9μm側はパラジウム層側を示す。上側の図は、試作例4の結果を示し、下側の図は、試作例5の結果を示す。また左側の図は、熱処理無の結果を示し、右側の図は、熱処理有の結果を示す。
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
110…基板
120…半導体層
121…界面
160…配線層
170…バリアメタル層
180…絶縁層
181…第1の絶縁層
182…第2の絶縁層
185…開口部
192…ショットキー電極
193…ニッケル層
194…パラジウム層
198…裏面電極
L…側壁
r…距離
s…距離
Claims (4)
- 半導体により形成される半導体層と、
前記半導体層と少なくとも一部においてショットキー接合された電極層と、
を含み、
前記電極層は、前記半導体層側から順に、第1の層と、第2の層とを含み、
前記第1の層は、ニッケルから主に形成される層であって、膜厚が50nm以上200nm以下であり、
前記第2の層は、パラジウム、白金、およびイリジウムから選ばれる少なくとも1つの金属から主に形成される層であり、
前記第2の層の膜厚は、前記第1の層の膜厚以上であり、
前記第1の層は、前記半導体層側から順に、第3の層と、第4の層からなり、
前記第3の層は、0.1%未満の前記第2の層を構成する金属を含んでなる層であって、膜厚が50nm以上であり、
前記第4の層は、0.1%以上の前記第2の層を構成する金属を含んでなる層である、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置であって、
前記半導体層は、主に窒化ガリウムから形成される、半導体装置。 - 半導体装置の製造方法であって、
半導体層と少なくとも一部においてショットキー接合する電極層を形成する工程と、
前記電極層を形成後、熱処理を行なう工程と、
を含み、
前記電極層を形成する工程は、前記半導体層側から順に、第1の層を形成する第1の工程と、第2の層を形成する第2の工程とを含み、
前記第1の工程は、膜厚が50nm以上200nm以下であり、主にニッケルから層を形成する工程であって、
前記第2の工程は、主に、パラジウム、白金、およびイリジウムから選ばれる少なくとも1つの金属から層を形成する工程であり、
前記第2の層の膜厚は、前記第1の層の膜厚以上となり、
前記熱処理によって、前記第1の層は、前記半導体層側から順に、第3の層と、第4の層とに分かれ、
前記第3の層は、0.1%未満の前記第2の層を構成する金属を含んでなる膜厚が50nm以上の層となり、
前記第4の層は、0.1%以上の前記第2の層を構成する金属を含んでなる層となる、半導体装置の製造方法。 - 請求項3に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記熱処理は、200℃以上500℃以下で、5分以上60分以下にて行なう、半導体装置の製造方法。
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