專利名稱：Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體的n型接觸電極及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及III族氮化物半導(dǎo)體的η型接觸電極及其新形成方法。
背景技術(shù)：
作為III族氮化物半導(dǎo)體的η型GaN層與電極的接觸利用Ti/Al/Au等金屬結(jié)構(gòu)得到比較好的接觸電阻值。例如，作為η型接觸電極，已經(jīng)公開了在η型半導(dǎo)體層GaN層上依序形成Ti和Al，疊層比Al熔點(diǎn)高的金屬的η型接觸電極的形成方法(參照例如專利文獻(xiàn)I)。在該專利文獻(xiàn)I中，作為比Al熔點(diǎn)高的金屬，舉出了ム11、11、附、？し1^0、了&、(11等例子，特別是能夠與Ti、Al緊密附著的Au顯示出良好的性能。 在該專利文獻(xiàn)I中，作為具體的η型接觸電極，公開了在η型GaN層上依序疊層Ti層、Al層、Au層的電極。圖I表示該η型接觸電極的結(jié)構(gòu)。這樣的η型接觸電極按照下述步驟形成。具體地說，在專利文獻(xiàn)I中記載著作為上述η型接觸電極的形成方法，在對η型GaN層(接觸層)進(jìn)行干法蝕刻后，在該接觸層上依序形成Ti、Al、Au構(gòu)成的金屬電極，最后在400°C以上的溫度下，具體地說在600°C進(jìn)行熱處理的技木。上述方法顯示出通過在η型GaN層上形成接觸電極，能夠得到良好的接觸電阻，并且能夠形成與η型GaN層的緊密附著強(qiáng)度高的接觸電極。專利文獻(xiàn)I特開平7— 221103號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
如果采用上述方法，在η型半導(dǎo)體層為GaN層的情況下，能夠得到接觸電阻良好的η型接觸電極。但是，根據(jù)本發(fā)明者的研究，判明在III族氮化物半導(dǎo)體中，如果改變在其上方形成電極的η型半導(dǎo)體層的組成，則即使用已有的方法形成η型接觸電極，有時(shí)候也得不到良好的接觸電阻。例如，為了實(shí)現(xiàn)在波長300nm以下的深紫外線區(qū)域發(fā)光，而且光輸出大的發(fā)光二極管以及激光二極管，有必要形成由含鋁的III族氮化物構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層。已知在由含有這樣的鋁的III族氮化物構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層上，照上述方法形成η型接觸電極，測定電流一電壓特性，得不到良好的接觸電阻值。其理由被認(rèn)為是由于，含鋁的III族氮化物單晶與GaN相比電子親和力小，伴隨這ー情況，構(gòu)成電極的金屬接合時(shí)容易發(fā)生肖特基勢壘(以金屬的功函數(shù)減去η型半導(dǎo)體的電子親和力的差來定義)。也就是說，GaN的電子親和力大約為2. 7eV，是比較大的，因此存在使肖特基勢壘不發(fā)生的金屬，而且即使發(fā)生肖特基勢壘，其值也比較小。相比之下，AlN的電子親和カ約O. 6eV，被認(rèn)為是極小的，由此可知，特別是含有高濃度Al的III族氮化物單晶的電子親和カ小，具有不能夠形成肖特基勢壘的小功函數(shù)的金屬不存在。因此，金屬接合的情況下無法避免肖特基勢壘的發(fā)生，為了實(shí)現(xiàn)歐姆接合或盡可能接近歐姆接合的接合狀態(tài)，有必要選定合適的金屬，同時(shí)控制與η型半導(dǎo)體金屬的界面狀態(tài)，使得電子耗盡層的寬度變小，使有效的隧道效應(yīng)發(fā)生等。又，作為另ー主要因素，在η型接觸層中含有鋁容易在表面形成作為絕緣層的氧化膜，這也是得不到良好的接觸電阻值的ー個(gè)原因。從而，本發(fā)明的目的在于，提供ー種形成能得到與由III族氮化物單晶形成的η型半導(dǎo)體層的良好的接觸電阻值的η型接觸電極的方法。其中還提供ー種形成η型接觸電極的方法，所述η型半導(dǎo)體電極層是像AlxInyGazN(x、y、z為滿足O < xきI. 0、0きyきO. I、O ^ z < I. O的有理數(shù)，X + y + z = I. O)那樣的電子親和力小,含Al的III族氮化物形成的η型半導(dǎo)體層，能夠得到良好的接觸電阻值。本發(fā)明人等為解決上述課題，進(jìn)行深刻探討。其結(jié)果了解到，在η型半導(dǎo)體層上作為第一電極層形成鈦金屬層后，以規(guī)定的溫度進(jìn)行熱處理，該熱處理后，還在形成鋁金屬層作為第二電極層后再度進(jìn)行熱處理的情況下，有接觸電阻變小的情況，雖然重復(fù)性有問題。然后，基于這些見解再進(jìn)行探討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以釩或鉭形成第一電極層，再用功函數(shù)為4. OeV 4. 8eV,且比電阻為I. 5 X ICT6 Ω · cm 4. O X ICT6 Ω · cm的金屬形成第二電極層的情況下也可以獲得相同效果，同時(shí)將第二電極層形成為包含功函數(shù)為4. OeV 4. 8eV，且比電阻為1.5Χ10_6Ω ^cm 4. OX 10_6Ω · cm的金屬形成的金屬層和金及/或白金形成的金屬層的多層結(jié)構(gòu)的情況下，能夠以更好的重復(fù)性減小接觸電阻，從而完成本發(fā)明。即本發(fā)明是ー種在由III族氮化物單晶構(gòu)成η型半導(dǎo)體層上形成η型接觸電極的方法，這種η型接觸電極的形成方法的特征在于，含有下述エ序
在該η型半導(dǎo)體層上形成鈦、釩、鉭構(gòu)成的一組中選取的至少ー種構(gòu)成的金屬層所形成的第一電極金屬層后，以800°C以上1200°C以下的溫度進(jìn)行熱處理的エ序；
在所述第一電極金屬層上形成包含功函數(shù)為4. OeV 4. 8eV,且比電阻為1.5Χ10_6Ω .CmNtOXKT6Q · cm的金屬(以下也稱為特定高導(dǎo)電性金屬)構(gòu)成的高導(dǎo)電性金屬層的第二電極金屬層后，以700°C以上1000°C以下的溫度進(jìn)行熱處理。其中，本發(fā)明的方法特別適合所述η型半導(dǎo)體層由滿足AlxInyGaz N (x、y、z為滿足O < XきI. 0、0 ^ y ^ O. 1>0 = z < I. O的有理數(shù),x + y + z = 1.0)所示的組成的III族氮化物單晶構(gòu)成的情況。又，本發(fā)明中，所述第二電極金屬層具有ニ層以上的多層結(jié)構(gòu)，以含由鈦、釩、鉭構(gòu)成的一組中選出的至少ー種金屬形成的接合金屬層為宜，該接合金屬層配置于該多層結(jié)構(gòu)的最下層則更好。通過這樣的制作，使得第二次熱處理后第一電極金屬層與第二電極金屬層能夠更緊密附著，可以提高可靠性。又，第二電極金屬層最好是具有含Au及/或Pt構(gòu)成的貴金屬層的多層結(jié)構(gòu)，該貴金屬層最好是配置于比所述高導(dǎo)電性金屬層更上層。通過將該貴金屬層這樣配置，能夠穩(wěn)定降低接觸電阻，也能夠?qū)崿F(xiàn)歐姆接合。第二電極金屬層具有包含所述接合金屬層、所述高導(dǎo)電性金屬層以及所述貴金屬層的多層結(jié)構(gòu)，在該多層結(jié)構(gòu)中，最好是所述接合金屬層配置于最下層，所述貴金屬層配置于比所述高導(dǎo)電性金屬層更上層。
又，本發(fā)明中，最好使形成第二電極金屬層后的熱處理的溫度比形成第一電極金屬層后的熱處理溫度低。又，本發(fā)明的方法中含有在形成所述第一電極金屬層前利用堿溶液對所述η型半導(dǎo)體層進(jìn)行表面處理的エ序。還有，本發(fā)明是具有利用上述方法形成的η型接觸電極的III族氮化物半導(dǎo)體。
本發(fā)明的電極是形成于由III族氮化物單晶構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層上的η型接觸電扱，由所述第一層和所述第2層構(gòu)成，即以鈦、釩及鉭構(gòu)成的ー組中選擇出的至少ー種金屬為主成分，在η型半導(dǎo)體層上形成的第一層、以及在第一層上形成，包含從鈦、釩及鉭構(gòu)成的一組中選擇的至少ー種金屬、功函數(shù)為4. OeV 4. 8eV，并且比電阻為I. 5X 10_6 Ω .cm
4.OX 1(Γ6Ω · cm的金屬、以及金及/或鉬的第二層，第二層中的功函數(shù)為4. OeV 4. 8eV,且比電阻為I. 5X 10_6Ω · cm 4. OX 10_6 Ω · cm的金屬、或金及/或鉬偏析于靠第一層ー側(cè)形成的η型接觸電極能夠穩(wěn)定地得到重復(fù)性良好的接觸電阻低的接觸電極，因此特別理想。

發(fā)明內(nèi)容
如果采用本發(fā)明的方法，在由III族氮化物形成的η型半導(dǎo)體層與η型接觸電極上，可形成能夠得到良好的接觸電阻值的接觸電極。其中，本發(fā)明的方法中，即使是由滿足AlxInyGaz N (X、y、ζ為滿足O < Xき1.0、O ^ y ^ O. UO ^ z < I. O、最好是滿足O. 5 < X寫I. 0、0寫y寫O. 1、0寫z < O. 5的有理 數(shù)，X + y + z = I. O)的組成的III族氮化物構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層，也可以形成能夠得到優(yōu)異的接觸電阻值的η型接觸電極。從而，采用本發(fā)明的方法形成η型接觸電極的III族氮化物半導(dǎo)體能夠很好地使用于深紫外線發(fā)光元件。利用本發(fā)明的方法得到這樣優(yōu)異的效果的機(jī)制并不完全明晰，但是根據(jù)電子顯微鏡的觀察結(jié)果，本發(fā)明人等如下所述推斷。即關(guān)于謀求實(shí)現(xiàn)低接觸電阻，推斷是由于構(gòu)成第ー電極金屬層的鈦、釩及鉭與Al系III族氮化物會(huì)發(fā)生反應(yīng)，因在800°C以上1200°C以下的高溫下進(jìn)行熱處理導(dǎo)致反應(yīng)發(fā)生，恐怕這些金屬的氮化物形成的極薄層(反應(yīng)層)形成于界面(金屬氮化物的形成反應(yīng))是其主要原因。在界面形成這樣的反應(yīng)層時(shí)，使肖特基勢壘降低或其寬度變小(使電子耗盡層的厚度變小)，容易引起隧道效應(yīng)。還推斷在本發(fā)明的方法中，在第一熱處理后形成由特定高導(dǎo)電性金屬構(gòu)成的高導(dǎo)電性金屬層作為第二電極金屬層，其后進(jìn)行第二熱處理，這樣，利用第一熱處理得到的界面狀態(tài)變得更好，同時(shí)高導(dǎo)電性金屬形成良好接合，因此接觸電阻低。又，在形成第二電極金屬層且不進(jìn)行第二熱處理的情況下，界面狀態(tài)不能夠形成非常良好的狀態(tài)。但是，鈦等上述金屬自身的比電阻大，不能有效降低接觸電阻。又，第一電極金屬層形成后，不進(jìn)行第一熱處理就形成第二電極金屬層，在進(jìn)行熱處理的情況下，進(jìn)行該熱處理時(shí)構(gòu)成第二電極金屬層的金屬擴(kuò)散，與η型半導(dǎo)體層完全接觸，不能得到良好的界面狀態(tài)，使降低接觸電阻變得困難。例如，特別是由于Au或Pt這樣的貴金屬在高溫下容易擴(kuò)散，省略第一熱處理只進(jìn)行第二熱處理的情況下，在充分引發(fā)上述反應(yīng)(金屬氮化物的形成反應(yīng))前這些貴金屬就擴(kuò)散移動(dòng)到界面，與η型半導(dǎo)體直接接觸，所以不能降低接觸電阻?？紤]到在進(jìn)行第一熱處理的情況下能夠充分引發(fā)上述反應(yīng)，作為勢壘層起作用的「含有氮化鈦等金屬氮化物的層」完全形成，因此第二熱處理時(shí)上述貴金屬或高導(dǎo)電性金屬不直接接觸η型半導(dǎo)體，能夠謀求低接觸電阻化。又，如果采用本發(fā)明，使第二電極金屬層形成多層結(jié)構(gòu)，最下層設(shè)置由與第一電極金屬層同類的金屬構(gòu)成的接合金屬層，在高導(dǎo)電性金屬層上部設(shè)置Au及/或Pt構(gòu)成的貴金屬層，以此重復(fù)性良好地穩(wěn)定地得到接觸電阻低的電極層。這被認(rèn)為，通過在最下層配置接合金屬層，利用第二熱處理使構(gòu)成接合金屬層的金屬與(第一熱處理后的)構(gòu)成第一電極金屬層的金屬混合并一體化，接合強(qiáng)度變高也是ー個(gè)主要原因。又，在不設(shè)貴金屬層的情況下，容易由于第二熱處理而在第一電極金屬層與第二電極金屬層的界面或其近旁形成比較大的空隙。相反，在形成貴金屬層的情況下，幾乎見不到這樣的空隙。據(jù)此，可以認(rèn)為是由于在高溫下容易擴(kuò)散的上述貴金屬在第二熱處理時(shí)擴(kuò)散填埋了空隙，所以重復(fù)性飛躍提高。


圖I是表示專利文獻(xiàn)I所述的η型接觸電極的結(jié)構(gòu)的概略圖。 圖2是實(shí)施形態(tài)I中形成η型接觸電極時(shí)的エ序圖。
圖3是實(shí)施例I得到的η型接觸電極剖面的TEM (透過型分析電子顯微鏡)一 EDX(能量分散型X射線分光法)的分析結(jié)果。
圖4是比較例I中得到的η型接觸電極剖面的TEM — EDX分析結(jié)果。
實(shí)施形態(tài)本發(fā)明是在III族氮化物結(jié)晶層構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層上形成η型接觸電極的方法。具體地說，這種η型接觸電極的形成方法，含有在由III族氮化物單晶形成的η型半導(dǎo)體層上形成第一電極金屬層后，在800°C以上1200°C以下溫度進(jìn)行熱處理的エ序，以及在所述第ー電極金屬層上形成第二電極金屬層后，以700°C以上1000°C以下的溫度進(jìn)行熱處理的エ序。以下用表示本發(fā)明理想的形態(tài)的エ序2依序進(jìn)行說明。III族氮化物單晶層構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層(η型半導(dǎo)體層的準(zhǔn)備)
本發(fā)明中，由III族氮化物單晶構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層可以以公知的方法制造。又，本發(fā)明中所謂III氮化物，是滿足一般式Α1ΑΙηΒ6&1_Α_ΒΝ (其中A、B、C滿足OきAきI. 0、0き1.0,0 ^ A + B^ I. O。)表示的組成的氮化物。又，為了將III族氮化物形成為η型半導(dǎo)體，有必要摻雜硅(Si)、鍺(Ge)那樣的雜質(zhì)(施主)，通常摻雜量為IXlO17 IXlO19 (原子/cm3)、最好是5 X IO17 5 X IO18 (原子/cm3)，但是在上述組成式中不考慮這些雜質(zhì)的濃度。上述η型半導(dǎo)體層根據(jù)其用途適當(dāng)決定組成和結(jié)構(gòu)即可。例如，如圖2 (圖2 (a))所示，該η型半導(dǎo)體層2也可以在藍(lán)寶石基板那樣的單晶基板I上、或在該基板I上形成ー層以上的組成不同的III族氮化物半導(dǎo)體層(III族氮化物單晶層)的疊層體上形成。又可以在η型半導(dǎo)體層2中包含Si作為摻雜。還有，該基板1、η型半導(dǎo)體層2的厚度也可以根據(jù)使用用途適當(dāng)決定。η型半導(dǎo)體層2的厚度通常為O. 5 5. O μ m。這樣的η型半導(dǎo)體層可以利用例如有機(jī)金屬氣相生長法(M0CVD法)形成。具體地說，使用市售的裝置，在所述單晶基板上或所述疊層體上，通過對基板提供III族原料氣體，例如三甲基鋁那樣的有機(jī)金屬氣體，以及氮源氣體，例如氨氣那樣的原料氣體，能夠形成η型半導(dǎo)體層。利用上述MOVCD法形成η型半導(dǎo)體層的條件可以采用公知的方法。本發(fā)明中，能夠按照以往的方法形成η型半導(dǎo)體層。該η型半導(dǎo)體層不受特別限制，只要由上述組成所示的III族氮化物單晶構(gòu)成即可。因此，η型半導(dǎo)體層也可以是GaN層。但是，本發(fā)明的方法，特別是η型半導(dǎo)體層由含Al的III族氮化物單晶構(gòu)成的情況下，其中，由滿足 AlxIny Gaz N U、y、z 為滿足 O < x き I. 0,0 ^ y ^ O. UO ^ z < I. O 的有理數(shù)、x + y+ z = 1.0)所示的組成的III族氮化物單晶構(gòu)成的情況下，能夠發(fā)揮了良好的效果。這樣的含鋁的III族氮化物單晶層的電子親和カ隨著Al鋁的含有比率越高而變得越小。這時(shí)，與金屬接合時(shí)的肖特基勢壘增大，實(shí)現(xiàn)低接觸電阻化變難，同時(shí)難以得到歐姆接合。本發(fā)明的方法中，難以得到良好的接觸電阻值，即使是含鋁率高的III族氮化物單晶層構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層，也可以得到優(yōu)良的效果。因此，在本發(fā)明中，鋁含量多的III氮化物單晶構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層的情況下，特別能夠合適使用。具體地說，η型半導(dǎo)體層由滿足AlxInyGaz N (x、y、z為滿足O < χさ1.0、O ^ y ^ O. UO ^ ζ < I. 0，最好是O. 5寫X寫I. 0、0寫y寫O. 1、0寫z寫O. 5的有理數(shù)，X + y + z = I. O)所示的組成的III族氮化物單晶構(gòu)成的情況下,能夠合適使用。即使上述鋁含量多的III族氮化物單晶中，也以X為O. 5以上為宜，特別是X為O. 6以上的III族氮化物單晶構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層的情況下，本發(fā)明的方法特別適用。又，這種情況下，y為O以上O. I ー下即可，特別是以y為O更好。本發(fā)明中，在由III族氮化物單晶構(gòu)成的上述η型半導(dǎo)體層上形成接觸電極。本發(fā)明的方法中，以多梯級形成接觸電極，但在形成接觸電極前，也可以對該η型半導(dǎo)體層進(jìn)行表面處理。通常，在制造III族氮化物半導(dǎo)體元件的情況下，形成η型接觸電極的η型半導(dǎo)體層上再疊層P型半導(dǎo)體層。然后利用蝕刻處理除去該P(yáng)型半導(dǎo)體層的一部分(利用例如含氯原子的氯系氣體，含氟原子的氟系氣體等鹵素氣體進(jìn)行的干法蝕刻處理)，殘留的P型半導(dǎo)體層上形成P型接觸電極，借助于蝕刻處理露出的η型半導(dǎo)體層上形成η型接觸電極。本發(fā)明的方法在借助于這樣的方法露出的η型半導(dǎo)體層上形成η型接觸電極的情況下也能夠有效使用。還有，在上述干法蝕刻處理后用酸溶液或堿溶液進(jìn)行了表面處理的η型半導(dǎo)體層上形成接觸電極的情況下也能夠有效使用。當(dāng)然，本發(fā)明的方法在不進(jìn)行干法蝕刻處理，只利用酸溶液或堿溶液進(jìn)行表面處理的η型半導(dǎo)體層上形成接觸電極的情況下，也能夠有效使用。利用該表面處理，能夠去除η型半導(dǎo)體層表面的氧化膜、氫氧化膜、或干法蝕刻處理造成的η型半導(dǎo)體層的損壞的層。下面對該表面處理進(jìn)行說明。首先具體說明利用酸溶液進(jìn)行表面處理的方法。所使用的酸溶液可以是鹽酸、氫氟酸、王水等無機(jī)酸溶液、三氟化硼こ醚(三フッ化ホウ素ヱ一テラー卜)等有機(jī)酸溶液。這些酸溶液具有除去形成于III族氮化物單晶構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層表面的自然氧化膜或氫氧化膜的作用。酸溶液的濃度、溫度、處理時(shí)間(在酸溶液中浸潰的時(shí)間)根據(jù)使用的藥液適當(dāng)調(diào)整使其最佳化即可。作為表面處理的方法，有例如在上述酸溶液中浸潰基板的方法。最理想的例子是，例如在濃度IOwt%以上40wt%以下的無機(jī)酸溶液中，以50°C以上該溶液沸點(diǎn)以下溫度，最好是70°C以上100°C以下的溫度，浸潰III族氮化物單晶構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層I分鐘以上20分鐘以下，進(jìn)行表面處理。下面對利用堿溶液進(jìn)行的表面處理的方法進(jìn)行具體說明。所使用的堿溶液可采用氫氧化鉀水溶液、氫氧化鈉水溶液等無機(jī)堿溶液、四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液等有機(jī)堿溶液。考慮到使用這些堿溶液的情況下具有蝕刻III族氮化物單晶構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層的濕法蝕刻作用。堿溶液的濃度、溫度、處理時(shí)間(在堿溶液中浸潰的時(shí)間)只要根據(jù)使用的藥液適當(dāng)最佳化即可。作為表面處理的方法有例如在上述堿溶液中浸潰基板的方法。最理想的例子是例如，在濃度10 w t% 20 w 的無機(jī)堿溶液中，在50°C以上該溶液的沸點(diǎn)以下，最好是70°C以上100°C以下的溫度，浸潰III族氮化物單晶構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層I分鐘以、上20分鐘以下，進(jìn)行表面處理。即使在上述表面處理中，為了形成具有更好的接觸電阻的η型接觸電極，最好是利用堿溶液進(jìn)行表面處理。特別是在滿足上述組成的含鋁的III族氮化物所構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層上形成接觸電極的情況下，利用堿溶液進(jìn)行表面處理與利用酸溶液進(jìn)行表面處理相比，能夠以更溫和的條件得到更好的降低接觸電阻的效果。利用堿溶液進(jìn)行的表面處理能夠發(fā)揮更好的效果的理由目前尚不清楚，但是可以認(rèn)為上述堿溶液對氮化物有強(qiáng)烈的蝕刻效果為其原因。又，利用堿溶液進(jìn)行的表面處理由于能夠更有效除去干法蝕刻處理形成的等離子體所產(chǎn)生的損壞層，因此本發(fā)明的方法特別適合使用于在干法蝕刻處理后利用堿溶液進(jìn)行表面處理的η型半導(dǎo)體層上形成接觸電極的情況。本發(fā)明在根據(jù)需要以上述方法進(jìn)行過表面處理的上述η型半導(dǎo)體層上形成第一電極金屬層3后，以800°C以上1200°C以下溫度進(jìn)行熱處理。下面對形成第一電極金屬層 3的方法進(jìn)行說明。第一電極金屬層3的形成方法
本發(fā)明中，在上述η型半導(dǎo)體層上形成第一電極金屬層的方法采用公知的形成電極金屬層的方法即可。作為形成第一電極金屬層3的具體方法可以舉出例如在上述η型半導(dǎo)體層2的表面用電子束真空蒸鍍法形成金屬膜的方法。為了降低雜質(zhì)等的影響，蒸鍍金屬膜時(shí)的腔室內(nèi)壓カ最好是1.0X10 —3Pa以下。利用這樣的方法，如圖2 (圖2 (b))所示，可在η型半導(dǎo)體層2上形成第一電極金屬層3。本發(fā)明中，構(gòu)成第一電極金屬層3的金屬必須是鈦、釩、鉭構(gòu)成的一組中選出的至少ー種。這些金屬對含鋁的III族氮化物有活性，具有在高溫下發(fā)生反應(yīng)形成氮化物的共通性質(zhì)。因此認(rèn)為利用下面詳細(xì)敘述的熱處理，由第一電極金屬層3形成第一層3b，在與η型半導(dǎo)體層2的界面上，形成稱為氮化鈦(TiN)、氮化釩(VN)、氮化鉭(TaN)的上述金屬的氮化物或上述金屬與鋁的復(fù)合氮化物所構(gòu)成的層(反應(yīng)層)，使電子耗盡層變薄(使肖特基勢壘的寬度變小)，形成能夠發(fā)現(xiàn)隧道效果的界面狀態(tài)，可以降低接觸電阻。第一電極金屬層3，考慮到與下述第二電極金屬層4的兼容，最好是由鈦構(gòu)成。又，η型半導(dǎo)體層為GaN的情況下，作為電極金屬有時(shí)候使用鈦，但是由于GaN熱分解性高，電極形成后的熱處理溫度在400 600°C左右，因此認(rèn)為幾乎不形成反應(yīng)層。又，在下述本發(fā)明的實(shí)施例中，例示第一電極金屬層3使用鈦的情況，根據(jù)「JOURNAL OF ELECTRONIC METERIALS，Vol. 37，No.5，2008」、「JOURNAL OF APPLIED PHYSICS100,046106(2006)」等所示的類似性，可以認(rèn)為使用釩或鉭的情況下也能夠得到相同的效
果O本發(fā)明中，第一電極金屬層3的厚度沒有特別限制，最好是IOnm以上。由于第一電極金屬層3的厚度滿足上述范圍，即使由于下面詳述的第二熱處理，金屬發(fā)生擴(kuò)散，也可以以第一電極金屬層3(第一層3b)覆蓋整個(gè)η型半導(dǎo)體層2，能夠得到良好的接觸電阻值。又，第一電極金屬層3的厚度的上限值沒有特別限制，考慮生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)性，取50nm。在本發(fā)明中，利用上述方法在η型半導(dǎo)體層上形成第一電極金屬層3后，在800°C以上1200°C以下的溫度進(jìn)行熱處理，得到第一層3b。下面對該熱處理(第一熱處理)進(jìn)行說明。
第一熱處理
在本發(fā)明中，借助于進(jìn)行第一熱處理取得優(yōu)異的效果。在不進(jìn)行該熱處理的情況下，不能夠在界面上形成能夠使肖特基勢壘的寬度有效減小的反應(yīng)層，又，由第一電極金屬層3形成的第一層3b和η型半導(dǎo)體層的緊密附著不充分，得不到良好的接觸電阻值。在本發(fā)明中，第一熱處理溫度必須是800°C以上1200°C以下。該溫度未滿800°C的情況下，不僅反應(yīng)層無法充分形成，而且第一層3b與η型半導(dǎo)體層2的附著不緊密不理想。另ー方面，超過1200°C吋，η型半導(dǎo)體層2可能發(fā)生熱分解，因此是不理想的。考慮η型半導(dǎo)體層2與第一層3b的附著強(qiáng)度、η型半導(dǎo)體層2的熱分解，第一熱處理的溫度最好是800°C以上1100°C以下。又，該第一熱處理只要其溫度在上述范圍內(nèi)，可以是一定的溫度，也可以是在上述范圍內(nèi)變動(dòng)。又，在溫度變動(dòng)的情況下，與形成第二電極金屬層4后的熱處理溫 度的比較，只要比較平均值即可。本發(fā)明中，第一熱處理的時(shí)間根據(jù)η型半導(dǎo)體層2的組成、第一電極金屬層3的種類、厚度等適當(dāng)決定即可，但最好是在30秒以上90秒以下的時(shí)間范圍內(nèi)實(shí)施。又，該熱處理的時(shí)間不含升溫過程的時(shí)間。升溫時(shí)間最好是盡可能短，但是由于受裝置的容積、性能、熱處理溫度等的影響，通常以120秒以下為宜，60秒以下則更加理想。升溫的最短時(shí)間很大的程度上受到裝置性能的影響，因此不能夠ー概限定，通常為10秒鐘。在本發(fā)明中，第一熱處理沒有特別限定，但從防止與η型半導(dǎo)體層發(fā)生不想要的反應(yīng)考慮，最好是在不活潑氣體保護(hù)下，例如氮?dú)獗Ｗo(hù)下實(shí)施。這樣的第一熱處理，在形成η型接觸電極的情況下，可采用通常使用的RTA(RapidThermal Annealing :瞬間熱處理)裝置實(shí)施。還有，借助于上述第一熱處理，在本發(fā)明的η型接觸電極的η型半導(dǎo)體層上形成第ー層3b。第一層3b是上述第一電極金屬層3的熱處理產(chǎn)物，在與η型半導(dǎo)體層的界面上形成薄(厚度數(shù)nm左右或更小的)反應(yīng)層，在其上存在包含Ti、V、Ta這ー組中選出的至少I種金屬的金屬層。還有，在該金屬層中往往混有Ti等上述金屬的氮化物。第一熱處理中形成的第一層3b，特別是其中的反應(yīng)層，被認(rèn)為大概是上述金屬氮化物產(chǎn)生的效果，在第二熱處理中，被認(rèn)為其作為防止特定高導(dǎo)電性金屬、Au、Pt等金屬借助于擴(kuò)散而移動(dòng)，與η型半導(dǎo)體層直接接觸的阻擋層起作用。在本發(fā)明中，進(jìn)行上述第一熱處理后，接著在第一熱處理后的第一電極金屬層上、即第一層3b上，形成第二電極金屬層4，再在700°C以上1000°C以下的溫度進(jìn)行熱處理。第二電極金屬層4的形成方法
在本發(fā)明中，在進(jìn)行上述第一熱處理后的第一電極金屬層(第一層3b)上形成第二電極金屬層4的方法與形成第一電極金屬層的方法相同，可以采用公知的形成電極金屬層的方法。具體地說，可以舉出在上述第一層3b的表面上利用電子束真空蒸鍍法形成金屬膜的方法。為了減小雜質(zhì)等的影響，蒸鍍金屬膜時(shí)腔室內(nèi)的壓カ最好是1.0X10 —3Pa以下。利用這樣的方法，如圖2 (圖2 (C))所示，可在第一層3b上形成第二電極金屬層4。該第二電極金屬層4包含功函數(shù)為4. OeV 4. 8eV，而且比電阻為1.5Χ10_6Ω .CmNtOXKT6Q · cm的金屬(特定高導(dǎo)電性金屬)構(gòu)成的金屬層(高導(dǎo)電性金屬層)。通常金屬的功函數(shù)因測定方法以及出典的不同在數(shù)值上有若干不同，但是在本發(fā)明中指的是JAP —48 —4729 (1977)記載的功函數(shù)。第一熱處理后形成特定高導(dǎo)電性金屬構(gòu)成的金屬層作為第二電極金屬層，再進(jìn)行熱處理，以保持第一熱處理得到的界面狀態(tài)，高導(dǎo)電性金屬不增大肖特基勢壘地接合，可以減小接觸電阻。作為特定高導(dǎo)電性金屬，有例如 Al (比電阻 2. 65Χ1(Γ6Ω · cm、功函數(shù)4. 28eV)、Ag (比電阻 I. 59 X 1(Γ6 Ω · cm、功函數(shù)4. 26eV)、Cu (比電阻I. 92X 10_6Ω · cm、功函數(shù)4. 65eV)等，但是從以低成本得到優(yōu)異效果考慮，最好是米用Al。這些第二電極金屬層4可以只由特定高導(dǎo)電性金屬構(gòu)成的金屬層(高導(dǎo)電性金屬層)形成，但最好是具有多層結(jié)構(gòu)。例如，從提高與第一層3b的接合性考慮，最好是包含從Ti、V、Ta這ー組中選出的至少I種金屬構(gòu)成的接合金屬層，該接合金屬層配置于該多層結(jié)構(gòu)的最下層則更理想。又，從能夠穩(wěn)定地降低接觸電阻，也能夠?qū)崿F(xiàn)歐姆連接的理由出發(fā)，最好是包含Au及/或Pt構(gòu)成的貴金屬層，該貴金屬層配置于高導(dǎo)電性金屬層之上則特別理想。作為第二電極金屬層4的最理想的形態(tài)，可以同時(shí)得到上述2個(gè)效果，可以舉出具有包含上述接合金屬層、上述高導(dǎo)電性金屬層、以及上述貴金屬層的多層結(jié)構(gòu)造，在該多層結(jié)構(gòu)中上述接合金屬層被配置于最下層，上述貴金屬層被配置于上述高導(dǎo)電性金屬層之上的形態(tài)。還有，在第二熱處理時(shí)，對上述貴金屬的擴(kuò)散性進(jìn)行控制，為了避免損壞防止空隙發(fā)生(填埋空隙)的功能，更可靠地防止貴金屬擴(kuò)散到η型半導(dǎo)體層與其接觸，也可以在上述貴金屬層的正下方形成Ni (比電阻6. 2Χ 10_6 Ω · cm、功函數(shù)5. 15eV)層。在本發(fā)明中，該第二電極金屬層4也可以由I層金屬膜形成，但是為了得到更高性能的η型接觸電極，如上所述，最好是根據(jù)其目的采用2層以上的多層金屬膜。圖2 (圖2(c))表示第二電極金屬層4的理想的層結(jié)構(gòu)之一例。下面利用圖2 (c)更具體地進(jìn)行說明，在上述第一層3b上形成由Ti等構(gòu)成的第一金屬膜41 (接合金屬層)，在該金屬膜41上再形成Al等構(gòu)成的第二金屬膜42 (高導(dǎo)電性金屬層)，再在金屬膜42上形成Au等構(gòu)成的第三金屬膜43 (貴金屬層)。還有，如上所述，也可以在上述第三金屬膜43的下層設(shè)置Ni層(未圖不)。第二的電極金屬層4的厚度沒有特別限定，只要是20nm以上即可。還有，第二電極金屬層4的厚度的上限因構(gòu)成的金屬的種類、多層結(jié)構(gòu)的不同而不同，最佳厚度也因而有所不同，因此不能夠ー概限定，但是通常考慮生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)性，厚度采用200nm。多層結(jié)構(gòu)的情況下，厚度的合計(jì)值最好是滿足上述范圍。又，在第二電極金屬層4具有包含上述接合金屬層、上述高導(dǎo)電性金屬層以及上述貴金屬層的多層結(jié)構(gòu)的情況下，各層的厚度最好是滿足以下范圍。也就是說，上述接合金屬層的厚度最好是5nm以上20nm以下，上述高導(dǎo)電性金屬層的厚度最好是IOnm以上120nm以下，上述貴金屬層的厚度最好是5nm以上60nm以下。通過使各金屬層滿足上述范圍的厚度，能夠使η型接觸電極層5低電阻化，而且能夠提高制造過程中的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性。在本發(fā)明中，利用上述方法形成第二電極金屬層4后，在700°C以上1000°C以下溫度進(jìn)行熱處理，能夠得到第二層4b，形成η型接觸電極。
第二熱處理
在本發(fā)明中，通過進(jìn)行第二熱處理，能夠使第一層3b與第二層4b緊貼，進(jìn)而可以使η型半導(dǎo)體與第一層3b的界面狀態(tài)和第二層4b的狀態(tài)形成為接觸電阻低的良好的狀態(tài)。
在本發(fā)明中，第二熱處理的溫度為700°C以上1000°C以下。如果偏離該溫度范圍，則不能夠得到預(yù)期的效果?？紤]到第一層3b與第二層4b的緊貼性、第一層3b與η型半導(dǎo)體層2的緊貼性，最好是第二熱處理的溫度在700°C以上850°C以下。又，在上述表面處理過的η型半導(dǎo)體層上形成接觸電極的情況下，該第二熱處理最好是根據(jù)表面處理的情況改變其溫度。其理由尚不清楚，但是被認(rèn)為是由于表面處理的狀態(tài)不同，η型半導(dǎo)體層的表面狀態(tài)也不同。下面對具體溫度條件進(jìn)行說明，利用酸溶液對η型半導(dǎo)體層進(jìn)行表面處理的情況下，第二熱處理的溫度最好是740°C以上850°C以下，750°C以上840°C以下則更加理想。另ー方面，在利用堿溶液進(jìn)行表面處理的情況下，第二熱處理的溫度最好是在700°C以上850°C以下，725°C以上800°C以下則更加理想。又，為了使第一層3b與η型半導(dǎo)體層2牢固緊貼，第二熱處理的溫度最好是比第一熱處理溫度低。具體地說，第二熱處理的溫度最好是采用比第一熱處理低50°C以上的溫度。又，第一熱處理與第二熱處理的溫度差的上限沒有特別限制，最好是500°C以下，250°C以下則更理想。
還有，只要該第二熱處理的溫度在上述范圍內(nèi)，可以是一定的溫度，也可以是在上述范圍內(nèi)變動(dòng)。又，在變動(dòng)的情況下，與第一熱處理溫度的比較只要比較平均值即可。在本發(fā)明中，第二熱處理沒有特別限定，但是與第一熱處理一祥，從防止與η型半導(dǎo)體層2的不想要的反應(yīng)這一點(diǎn)出發(fā)，最好是在氮?dú)鈿夥罩袑?shí)施。又，熱處理時(shí)間從效果和減少對η型半導(dǎo)體層2的損壞考慮，最好是30秒以上90秒以下。還有，該熱處理時(shí)間不包含升溫過程的時(shí)間。升溫時(shí)間最好盡可能短，但是由于受裝置的容積、性能、熱處理溫度等的影響，通常以120秒以下為宜，最好是60秒以下。升溫的最短時(shí)間在很大程度上受裝置的性能影響，因此不能夠ー概限定，通常為10秒。這樣的第二熱處理與第一熱處理一祥，可以采用形成η型接觸電極的情況下使用的RTA (Rapid Thermal Annealing :瞬間熱處理)裝置實(shí)施。還有，借助于上述第二熱處理，在本發(fā)明的η型接觸電極的第一層3b上形成第二層4b。第二層4b是上述第二電極金屬層4的熱處理產(chǎn)物，包含與其層結(jié)構(gòu)相應(yīng)的金屬，但是由于熱處理引起的擴(kuò)散和合金化等原因，層內(nèi)的狀態(tài)有很大的變化。 下面以下述實(shí)施例I為例，將這樣的第二熱處理的第二電極金屬層4內(nèi)的狀態(tài)變化與第一熱處理的第一電極金屬層3內(nèi)的狀態(tài)變化合在一起進(jìn)行說明。圖3表不實(shí)施例1，具體地說表示形成Ti層作為第一電極金屬層3后進(jìn)行第一熱處理，其后，從下面依序形成Ti層(接合金屬層)、A1層(高導(dǎo)電性金屬層)以及Au層(貴金屬層)的疊層結(jié)構(gòu)作為第二電極金屬層4后，進(jìn)行第二熱處理形成的η型接觸電極的斷面的TEM — EDX分析結(jié)果。圖3(a)是斷面的TEM像，(b)是該TEM像的Ti的面內(nèi)分布圖，(c)是該Al的面內(nèi)分布圖，Cd)是該N (氮?dú)?的面內(nèi)分布圖，(e)是該Au的面內(nèi)分布圖。從這些圖可知，在第二熱處理后，作為第一層3b(也就是第一熱處理后的第一電極金屬層3)的Ti層與熱處理前的第二電極金屬層4的Ti層(接合金屬層)形成為一體，形成Ti與Ti的氮化物(例如TiN)混合的，厚度為50nm左右的層110。還有，在含高濃度Al的η型III族氮化物半導(dǎo)體上形成Ti薄膜后進(jìn)行熱處理即形成TiN，這是公知的事實(shí)。從而，幾乎可以肯定在本形態(tài)中也在該層110與η型半導(dǎo)體之間的界面上形成極薄的TiN層(反應(yīng)層)，雖然根據(jù)圖3難以判別。又在層110上形成Al擴(kuò)散移動(dòng)形成的厚度為20nm左右的大致僅由Al構(gòu)成的層120，再在其上形成Au擴(kuò)散移動(dòng)形成的，含有Au、Al以及Ti (被認(rèn)為混有微量TiN)的，厚度120nm左右的層130。還有，在未圖示的別的視野中，也觀察到上述層120部分破裂，上述層130與上述層110直接接觸的部分。再在層130上，形成大致只由Al構(gòu)成的厚度30nm左右的層140作為最上層。還有，圖2 (d)中，方便地將熱處理后的第一電極金屬層(第一層3b)與熱處理后的第二電極金屬層(第二層4b)分別表不為各別的層。但是，實(shí)際上如上所述，第一層3b與第二層4b的一部分(接合金屬層)形成層110那樣的層。還有，除了使用不形成貴金屬層的第二電極金屬層外，與實(shí)施例I 一樣進(jìn)行得到的η型接觸電極的結(jié)構(gòu)，從η型半導(dǎo)體側(cè)起，具有包含TiN的Ti層、包含Ti (以及TiN)的Al層、以及大致只由Al構(gòu)成的層的3層結(jié)構(gòu)，Al金屬不直接接觸η型半導(dǎo)體，這一點(diǎn)與實(shí)施例I相同。但是，在不形成Au層的上述形態(tài)中，在含Ti (以及TiN)的Al層觀察到空隙(ボイド)。相對于在這樣的系統(tǒng)中存在低接觸電阻化的再現(xiàn)性低的問題，形成Au層的實(shí)施例I中，觀察不到這樣的空隙，能夠謀求低接觸電阻化，而且再現(xiàn)性良好。根據(jù)這樣的事實(shí)， 可推斷因空隙的形成導(dǎo)致再現(xiàn)性低下。而且可以認(rèn)為，形成Au那樣的容易擴(kuò)散的貴金屬層的情況下，在第二熱處理時(shí)，隨著這些貴金屬的擴(kuò)散移動(dòng)，空隙的發(fā)生得到抑制。另ー方面，第一電極金屬層以及第ニ電極金屬層的結(jié)構(gòu)米用與實(shí)施例I相同的結(jié)構(gòu)，不進(jìn)行第一熱處理而進(jìn)行第二熱處理得到的(比較例I的)η型接觸電極的情況下，如下所述，不形成上述實(shí)施例I那樣的狀態(tài)，在最下層有Au和Al混合存在，不僅這些金屬與η型半導(dǎo)體接觸，而且在電極內(nèi)觀察到大空隙(ボイド)。圖4表不上述比較例I的η型接觸電極的斷面的TEM — EDX分析結(jié)果。根據(jù)該結(jié)果，雖然熱處理后的電極基本上形成從下面起層疊含TiN的Ti層210、Ti (包含TiN)、Al及Au混合存在的層220、以及Al構(gòu)成的層230的疊層結(jié)構(gòu)，但是上述層210不僅部分破裂，有上述層220直接接觸η型半導(dǎo)體的部分，而且在上述層220上形成大空隙。實(shí)施例I與比較例I相比，與有意降低接觸抵抗的事實(shí)一致，上述觀察結(jié)果支持「發(fā)明效果」一欄所示的推定機(jī)制。III族氮化物半導(dǎo)體
如果采用上述方法，則能夠在η型半導(dǎo)體層上形成歐姆特性良好的η型接觸電極金屬層。這樣得到的III族氮化物半導(dǎo)體能夠以低電壓驅(qū)動(dòng)，因此能夠使用于LED器件等節(jié)能必不可少的器件。
實(shí)施例下面參照附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例、比較例進(jìn)行說明，但是本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例I
η型半導(dǎo)體層的準(zhǔn)備
利用MOCVD法，對在藍(lán)寶石基板I摻雜Si (I X IO18原子/cm3)使其生長的Ala7Gaa3N層(η型半導(dǎo)體層2 :厚度I. 5μπι)的表面，利用含氯氣的氯系氣體實(shí)施干蝕刻處理。其后，將該基板在濃度為37重量％的40°C溫度的鹽酸中浸潰15分鐘，對Ala7Gaa3N層實(shí)施表面處理(圖2 (a))。
第一電極金屬層的形成以及第一熱處理
在進(jìn)行過表面處理的Ala7Gaa3N層(η型半導(dǎo)體層2)上，利用電子束蒸鍍法形成20nm的Ti膜作為第一電極金屬層3 (圖2 (b))。接著，第一熱處理在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行，該熱處理是利用RTA (Rapid ThermalAnnealing)裝置進(jìn)行的瞬間熱處理。熱處理時(shí)間為I分鐘，第一熱處理溫度為1000°C。還有，升溫到1000°C的升溫時(shí)間為60秒。第二電極金屬層的形成以及第二熱處理 接著，在作為上述第一層3b形成的Ti層上，利用電子束蒸鍍方法依序形成作為第二電極金屬層4的Ti膜(第一金屬膜41)、Al膜(第二金屬膜42)、Au膜(第三金屬膜43),膜厚分別為 10nm、100nm、5nm (圖 2 (c))。形成第二電極金屬層4后的熱處理(第二熱處理)與第一熱處理一祥，在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行，該熱處理是利用是利用RTA (Rapid Thermal Annealing)裝置進(jìn)行的瞬間熱處理。熱處理時(shí)間為I分鐘，熱處理溫度為825°C。還有，升溫到825°C的升溫時(shí)間為60秒。這樣制作的η型接觸電極層5的電流ー電壓特性的測定結(jié)果的電壓歸ー化值示于表I。還有，該實(shí)施例I得到的η型接觸電極中，得到ImA的電流值所需要的電壓值為
5.0V。實(shí)施例2
除了實(shí)施例I的第二熱處理中熱處理溫度采用775°C外，與實(shí)施例I 一樣進(jìn)行操作。這樣制作的η型接觸電極層的電流ー電壓特性的測定結(jié)果的電壓歸ー化值示于表I。實(shí)施例3
除了在實(shí)施例I的第二熱處理中熱處理溫度采用800°C外，進(jìn)行與實(shí)施例I相同的操作。這樣制作的η型接觸電極層的電流ー電壓特性的測定結(jié)果的電壓歸ー化值示于表I。實(shí)施例4
除了在實(shí)施例I的第二熱處理中熱處理溫度采用850°C外，操作與實(shí)施例I 一祥。這樣制作的η型接觸電極層的電流ー電壓特性的測定結(jié)果的電壓歸ー化值示于表I。實(shí)施例5 (實(shí)施例5 — I 5 — 12)
實(shí)施例I的η型半導(dǎo)體層的準(zhǔn)備中，將Altl 7Gatl 3N層(η型半導(dǎo)體層2)的表面處理?xiàng)l件改變成表2所示的條件，還將第二熱處理溫度定為750°C，其他條件相同，形成η型接觸電極層，測定其電流ー電壓特性。其結(jié)果示于表2。實(shí)施例6
除了第二熱處理溫度定為800°C外，操作與實(shí)施例5 — 11相同。這樣制作的η型接觸電極層的電流ー電壓特性的測定結(jié)果的電壓歸一化值示于表I。實(shí)施例7
除了第一熱處理溫度采用800°C，第二熱處理溫度采用750°C外，操作與實(shí)施例5 — 11相同。這樣制作的η型接觸電極的電流ー電壓特性的測定結(jié)果的電壓歸ー化值示于表I。比較例I
除了實(shí)施例I中第一熱處理不實(shí)施外，與實(shí)施例I進(jìn)行相同的操作。不實(shí)施第一熱處理地得到的η型接觸電極層的電流ー電壓特性的測定結(jié)果是，與實(shí)施例I相比接觸電阻值較高。比較例I的電壓歸一化值表不于表I。
接觸電阻值比實(shí)施例I高的原因被認(rèn)為是，在比較例I中，如圖4的說明所述，由于只進(jìn)行第二熱處理，不能夠用TiN均勻覆蓋η型半導(dǎo)體層的表面，在η型半導(dǎo)體層與η型接觸電極層之間的界面上存在由熱處理形成的空隙和擴(kuò)散的金屬。比較例2
除了在實(shí)施例I中不進(jìn)行第二熱處理外，與實(shí)施例I進(jìn)行相同的操作。這樣制作的η型接觸層的電流ー電壓特性的測定結(jié)果是，在40V的電壓范圍，輸出電流值達(dá)不到1mA。接觸電阻值這樣變得非常高的原因，被認(rèn)為是由于不實(shí)施熱處理多層金屬不發(fā)生合金化。復(fù)權(quán)利要求
1.ー種在III族氮化物單晶構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層上形成η型接觸電極的方法，其特征在于，包含下述エ序，即 在該η型半導(dǎo)體層上形成Ti、V、Ta這ー組中選擇出的至少I種構(gòu)成的金屬層形成的第ー電極金屬層后，在800°C以上1200°C以下溫度進(jìn)行熱處理的エ序、以及 在所述第一電極金屬層上形成包含功函數(shù)為4. OeV 4. SeV，而且比電阻為I.5X10 6 Ω · cm 4. OX IO6 Ω · cm的金屬構(gòu)成的高導(dǎo)電性金屬層的第二電極金屬層后，在700°C以上1000°C以下溫度進(jìn)行熱處理的エ序。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成η型接觸電極的方法，其特征在于， 所述η型半導(dǎo)體層由滿足AlxInyGazN所示的組成的III族氮化物單晶構(gòu)成,其中x、y、z為滿足O < X寫I. 0、0寫y寫O. 1、0寫z < I. O的有理數(shù)，x + y + z = I. O。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的形成η型接觸電極的方法，其特征在干， 所述第二電極金屬層還包含Au和/或Pt構(gòu)成的貴金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中的任一項(xiàng)所述的形成η型接觸電極的方法，其特征在于， 所述第二電極金屬層還包含Ti、V、Ta這ー組中選出的至少I種構(gòu)成的接合金屬層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中的任一項(xiàng)所述的形成η型接觸電極的方法，其特征在于， 所述第二電極金屬層具有包含Ti、V、Ta這ー組中選出的至少ー種構(gòu)成的接合金屬層、功函數(shù)為4. OeV 4. 8eV，而且比電阻為1·5Χ1(Γ6Ω · cm 4. OX 1(Γ6 Ω · cm的金屬構(gòu)成的高導(dǎo)電性金屬層、以及Au和/或Pt構(gòu)成的貴金屬層的多層結(jié)構(gòu)，在該多層結(jié)構(gòu)中，所述接合金屬層被配置于最下層，所述貴金屬層被配置于所述高導(dǎo)電性金屬層的上層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中的任一項(xiàng)所述的形成η型接觸電極的方法，其特征在于， 形成第二電極金屬層后的熱處理的溫度比形成第一電極金屬層后的熱處理的溫度低。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中的任一項(xiàng)所述的形成η型接觸電極的方法，其特征在于，還包含在形成所述第一電極金屬層之前利用堿溶液對所述η型半導(dǎo)體層進(jìn)行表面處理的エ序。
8.—種III族氮化物半導(dǎo)體，其特征在干，具有根據(jù)權(quán)利要求I 7中的任一項(xiàng)所述的方法形成的η型接觸電極。
9.ー種η型接觸電極，形成于III族氮化物單晶構(gòu)成的η型半導(dǎo)體層上，其特征在干，由第一層和第二層構(gòu)成， 所述第一層是以從Ti、V、Ta這ー組中選出的至少ー種金屬為主成分，形成于η型半導(dǎo)體層上的第一層、 所述第二層形成于所述第一層上，包含Ti、V、Ta這ー組中選出的至少ー種金屬、功函數(shù)為4. OeV 4. 8eV，而且比電阻為1·5Χ1(Γ6Ω .cm 4. OX 1(Γ6 Ω .cm的金屬，以及Au和/ 或 Pt， 第二層中的，功函數(shù)為4. OeV 4. 8eV,而且比電阻為I. 5X 1(Γ6Ω · cm .4.OX 1(Γ6Ω · cm的金屬、或Au和/或Pt偏析于靠第一層的ー側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供作為n型氮化物半導(dǎo)體的，例如AlxInyGazN(x、y、z為滿足0＜x≦1.0、0≦y≦0.1、0≦z＜1.0的有理數(shù)，x＋y＋z＝1.0)的n型接觸電極的形成方法。該方法具有下述工序，即在該n型半導(dǎo)體層上形成從Ti、V、Ta這一組中選出的至少1種金屬構(gòu)成的第一電極金屬層后，在800℃以上1200℃以下溫度進(jìn)行熱處理的工序、以及在上述第一電極金屬層上，形成包含Al等功函數(shù)為4.0eV～4.8eV，而且比電阻為1.5×10-6Ω·cm～4.0×10-6Ω·cm的金屬構(gòu)成的層的第二電極金屬層后，在700℃以上1000℃以下溫度進(jìn)行熱處理的工序。
文檔編號H01S5/042GK102687247SQ20108005911
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者木下亨, 溜直樹 申請人:株式會(huì)社德山