(57)【要約】【課題】  電気特性評価等に用いるショットキー接合を簡便に形成することができ、かつ、良好なショットキー特性を有し、安定性が高い電極、及び、そのような電極を形成する方法等を提供する。【解決手段】  半導体シリコンウェーハ上にショットキー接合された電極であって、前記電極は、仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素を一種又は複数種含有するＡｌ基合金からなるものである電極、及び、そのような電極を真空蒸着により形成する電極の形成方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体シリコンウェーハ上にショットキー接合された電極であって、前記電極は、仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素を一種又は複数種含有するＡｌ基合金からなるものであることを特徴とする電極。
【請求項２】
前記Ａｌ基合金に含有される仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素が、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｆｒ、Ｒａ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｕのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記電極は、前記半導体シリコンウェーハのＤＬＴＳ測定又はＣ−Ｖ測定に使用されるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電極。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電極を形成したものであることを特徴とする半導体シリコンウェーハ。
【請求項５】
少なくとも、半導体シリコンと、該半導体シリコン上にショットキー接合された電極とを具備する半導体デバイスであって、前記電極が、仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素を一種又は複数種含有するＡｌ基合金からなるものであることを特徴とする半導体デバイス。
【請求項６】
前記Ａｌ基合金に含有される仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素が、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｆｒ、Ｒａ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｕのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
前記電極は、前記半導体デバイスのＤＬＴＳ測定又はＣ−Ｖ測定に使用されるものであることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
半導体シリコンウェーハ上にショットキー接合された電極を形成する方法であって、仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素を一種又は複数種含有するＡｌ基合金を蒸着種に用いて、真空蒸着により前記電極を形成することを特徴とする電極の形成方法。
【請求項９】
前記Ａｌ基合金に含有される仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素を、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｆｒ、Ｒａ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｕのいずれかとすることを特徴とする請求項８に記載の電極の形成方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の電極の形成方法であって、前記半導体シリコンウェーハのＤＬＴＳ測定又はＣ−Ｖ測定に使用される電極を形成することを特徴とする電極の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体シリコンウェーハ上に形成する電極及びその形成方法、このような電極が形成された半導体シリコンウェーハ、並びに、半導体シリコンに電極が形成された半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる導電型の半導体を接触させることで形成されるｐ−ｎ接合は、半導体の特性を最も生かした形であり、その電気的特性の評価は重要である。ｐ−ｎ接合の最大の特性は整流性であり、順方向には電流が流れるが、逆方向では空乏層が広がり、電流は流れない。このようなｐ−ｎ接合とほぼ同様な性質を示し、かつ簡便な構造として、金属電極と半導体との接合でショットキー接合と呼ばれるものがある。ｐ−ｎ接合の形成にはドーパントの拡散やエピタキシャル層の堆積など、煩雑な工程が必要なのに対し、ショットキー接合では、単に金属を半導体ウェーハ上に蒸着するという単純な工程で形成可能である。
【０００３】
ｐ−ｎ接合の場合と同様に、ショットキー接合に整流方向と逆のバイアスを印加することで空乏層を形成することができる。さらにその空乏層の幅に応じて静電容量が変化することから、ショットキー接合の静電容量変化を種々の因子の依存性としてとらえることで、シリコンウェーハ等の半導体の様々な特性を評価することができる。キャリア密度測定によく使われるＣ−Ｖ（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ−Ｖｏｌｔａｇｅ、静電容量−電圧）測定や、深い準位（Ｄｅｅｐ  ｌｅｖｅｌ）に関する測定に使われるＤＬＴＳ（Ｄｅｅｐ  Ｌｅｖｅｌ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、深準位過渡分光法）測定はその代表的な評価法である。
【０００４】
従来、ｐ型シリコンに対し、ショットキー接合の性質を示す金属はいくつか報告されており、古くはサマリウム（Ｓｍ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）などがショットキー特性を示す電極（以下、単にショットキー接合電極とも言う）の電極材料として用いられていた。しかしこれらの金属はいくつかの点で電極として使用するのに適さない副特性を持っている。例えばＳｍは大気中放置で簡単に酸化し、数日でショットキー接合の性質を失ってしまう。
【０００５】
これに対し、アルミニウム（Ａｌ）を電極材料に用いてショットキー接合を形成すると、従来使用されてきた金属に比べて良好な整流特性を安定して得られることが報告された（例えば特許文献１参照）。この方法はＡｌを真空蒸着する前に、十分に清浄なシリコン表面を硫酸と過酸化水素の混合液で処理して極薄酸化膜を表面に形成し、その後Ａｌを蒸着することを特徴としている。
【０００６】
この従来のショットキー接合電極の構造の概略を図５に示す。ｐ型半導体シリコンウェーハ１１１の表面上に酸化膜１１４が形成されており、その酸化膜１１４上に金属電極（Ａｌ電極）１１３が形成されている。
【０００７】
この従来のショットキー接合電極の形成方法の概略を以下に示す。
まず、電極をショットキー接合させるためのｐ型半導体シリコンウェーハ１１１を用意し、このシリコンウェーハ１１１を硫酸と過酸化水素の混合液で処理して、その後表面に酸化膜１１４を形成する。その酸化膜上に金属アルミニウムを真空蒸着させ、金属電極（Ａｌ電極）１１３を形成する。
【０００８】
しかしこの酸化膜上にＡｌ電極を形成した電極構造も近年の半導体シリコンの電気的特性の評価においては、十分な整流特性を得ることができなくなってきたため、電気的特性の評価の精度が不足するようになってきた。というのは、この電極形成方法では硫酸と過酸化水素の混合液による湿式処理を行って極薄酸化膜を形成するが、この処理の条件範囲が狭く、形成した電極のショットキー特性が必ずしも安定して得られないためである。
特にＤＬＴＳ測定における温度掃引評価では、空乏層中にパルスを印加した際の静電容量の過渡的応答を見る際に、実際のシリコン中の深い準位とは関わりのない微小な変化が見られ、真の深い準位の正確な測定の妨げになってきた。
【０００９】
このような問題を解決するため、シリコンウェーハ上に、酸化膜を介することなく（すなわち、硫酸と過酸化水素の混合液による湿式処理を行わず）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と金属Ａｌとを混合し、蒸着する方法が提案されている（特許文献２）。しかし、この方法ではアルミナが粉状となり蒸着用真空チャンバーに付着することがあり、その維持管理が困難になるという欠点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−７７３４８号公報
【特許文献２】特開２００８−２５８５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、電気特性評価等に用いるショットキー接合を簡便に形成することができ、かつ、良好なショットキー特性を有し、安定性が高い電極、及び、そのような電極を形成する方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的達成のため、本発明は、半導体シリコンウェーハ上にショットキー接合された電極であって、前記電極は、仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素を一種又は複数種含有するＡｌ基合金からなるものであることを特徴とする電極を提供する。
【００１３】
このような、仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素を一種又は複数種含有するＡｌ基合金からなり、半導体シリコンウェーハ上にショットキー接合された電極であれば、簡便にショットキー接合を構成することができ、良好なショットキー特性を得ることができるとともに、安定性が高い電極とすることができる。その結果、良好なショットキー特性を必要とする電気特性評価の精度を格段に向上することができ、かつ長期保管も可能な安定した電極とすることができる。
【００１４】
この場合、前記Ａｌ基合金に含有される仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素を、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｆｒ、Ｒａ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｕのいずれかとすることができる。
本発明では、これらのような元素を、電極をなすＡｌ基合金に含有される元素として採用することができ、これらのような元素であれば、良好なショットキー特性を有する電極を得ることができる。
【００１５】
また、前記電極は、前記半導体シリコンウェーハのＤＬＴＳ測定又はＣ−Ｖ測定に使用されるものとすることができる。
このように、半導体シリコンウェーハにショットキー接合された本発明の電極は、その半導体シリコンウェーハのＤＬＴＳ測定又はＣ−Ｖ測定に使用されるものとすることができる。また、本発明の電極では、電極起因のノイズが抑制されているため、良好にＤＬＴＳ測定又はＣ−Ｖ測定を行うことができる。
【００１６】
また、本発明は、上記のいずれかの電極を形成したものであることを特徴とする半導体シリコンウェーハを提供する。
このような半導体シリコンウェーハであれば、上記のような利点を有するショットキー接合電極を具備するシリコンウェーハとすることができる。また、このショットキー接合電極を用いてシリコンウェーハの電気特性を高精度に評価することができる。
【００１７】
また、本発明は、少なくとも、半導体シリコンと、該半導体シリコン上にショットキー接合された電極とを具備する半導体デバイスであって、前記電極が、仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素を一種又は複数種含有するＡｌ基合金からなるものであることを特徴とする半導体デバイスを提供する。
【００１８】
このような半導体デバイスであれば、簡便にショットキー接合を構成することができる電極として、良好なショットキー特性を有するとともに、安定性が高いものを具備する半導体デバイスとすることができる。
【００１９】
この場合、前記Ａｌ基合金に含有される仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素が、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｆｒ、Ｒａ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｕのいずれかであることとすることができる。
【００２０】
本発明の半導体デバイスでは、これらのような元素を、電極をなすＡｌ基合金に含有される元素として採用することができる。
【００２１】
また、前記電極は、前記半導体デバイスのＤＬＴＳ測定又はＣ−Ｖ測定に使用されるものであることとすることができる。
このように、本発明の半導体デバイスにおけるショットキー接合電極は、半導体デバイスのＤＬＴＳ測定又はＣ−Ｖ測定に好適に使用することができる。
【００２２】
また、本発明は、半導体シリコンウェーハ上にショットキー接合された電極を形成する方法であって、仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素を一種又は複数種含有するＡｌ基合金を蒸着種に用いて、真空蒸着により前記電極を形成することを特徴とする電極の形成方法を提供する。
【００２３】
このような電極の形成方法であれば、簡便な方法により、ショットキー特性を有する電極を、良好なショットキー特性を得るとともに、安定性が高いものとして形成することができる。その結果、良好なショットキー特性を必要とする電気特性評価の精度を格段に向上することができ、かつ長期保管も可能な安定した電極とすることができる。
【００２４】
この場合、前記Ａｌ基合金に含有される仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素を、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｆｒ、Ｒａ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｕのいずれかとすることができる。
【００２５】
本発明の電極の形成方法では、これらのような元素をＡｌ基合金に含有される元素として採用することができる。
【００２６】
また、上記のいずれかの電極の形成方法により、前記半導体シリコンウェーハのＤＬＴＳ測定又はＣ−Ｖ測定に使用される電極を形成することができる。
このように、本発明の電極の形成方法により形成された電極は、半導体デバイスのＤＬＴＳ測定又はＣ−Ｖ測定に好適に使用することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の電極であれば、簡便にショットキー接合を構成することができ、良好なショットキー特性を得ることができるとともに、安定性が高い電極とすることができる。その結果、Ｃ−Ｖ測定やＤＬＴＳ測定のような、良好なショットキー特性を必要とする電気特性評価の精度を格段に向上することができ、かつ長期保管も可能な安定した電極とすることができる。
また、本発明の半導体デバイスであれば、簡便にショットキー接合を構成することができる電極として、良好なショットキー特性を有するとともに、安定性が高いものを具備する半導体デバイスとすることができる。
また、本発明の電極の形成方法であれば、簡便な方法により、ショットキー特性を有する電極を、良好なショットキー特性を得ることができるとともに、安定性が高いものとして形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のショットキー接合電極の構造の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る電極の電流−電圧特性を示すグラフであり、Ａｌ−５％Ｍｇ電極及びＡｌ−５％Ｃａ電極の電流−電圧特性を示すものである。
【図３】比較例に係る電極の電流−電圧特性を示すグラフであり、純Ａｌ電極の電流−電圧特性を示すものである。
【図４】従来のＳｍ電極の電流−電圧特性を示すグラフである。
【図５】従来のショットキー接合電極の構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
ショットキー特性を最も単純に表す方法は電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性である。すなわち、空乏層を挟んだ両端にプラスとマイナスの電圧を連続的に変化させて印加し、その際の電流の変化を読み取ればよい。オーミック接合の場合、電圧印加の方向に差はなく、どちらの電圧範囲でもいわゆるオームの法則が成り立つ。従って、Ｉ−Ｖ特性に示される電流値は電圧の符号に関わらず、直線の関係になる。
【００３１】
一方、ショットキー接合の場合、順方向ではオームの法則が成り立つが、逆電圧方向では、電圧を増加させてもほぼ一定の電流値をとる。図４に、従来のショットキー接合電極の一例として、抵抗率１０Ωｃｍのｐ型シリコンウェーハにＳｍを電極として使用した場合のＩ−Ｖ特性を示す。この図４に示すＩ−Ｖ特性は電極形成直後に測定したものであり、この時点では良好なショットキー特性を示していることがわかる。しかし、この後、Ｓｍ電極の酸化が進み、最終的には１週間程でショットキー特性を失ってしまう。
【００３２】
ｐ型ショットキー特性、すなわち、ｐ型半導体シリコンと接合することによりショットキー特性を示す元素の要件はシリコンの仕事関数より小さな値の物質を使うことである。シリコン（Ｓｉ）の仕事関数は４．４ｅＶであり、Ｓｍの仕事関数は３．２ｅＶ、Ａｌの仕事関数は４．２ｅＶであるから、Ｓｍ、Ａｌの両者ともショットキー接合を形成可能な条件を持っていることになる。しかし、そのショットキー特性の安定度は、より仕事関数の小さいＳｍの方がＡｌよりも勝ることがわかる。
【００３３】
このようなことから、仕事関数の小さな物質を用いて、良好なショットキー特性を得る取り組みが進められてきており、最近では種々の化合物を用いる方法も提案されてきている。しかし、ショットキー特性は良好でも、化学的、材料的な安定性が低いものが多く、実際の適用に問題のない電極はほとんど見出されていない。本発明者はこの点を考慮し、良好なショットキー特性を示す電極を得るため、また、簡便にそのような電極を形成する目的で酸化膜を用いずとも済む手段を見出すべく検討を重ねた。その結果、蒸着金属としてＡｌに仕事関数の小さな元素を添加した合金（Ａｌ基合金）を用いることに想到し、本発明を完成させた。
【００３４】
以下、本発明について図面を参照しながらさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３５】
図１は本発明の電極構造の一例を示す概略断面図である。
本発明の電極構造では、半導体シリコンウェーハ１１上に電極１２が形成される。そして、電極１２は、仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素を一種又は複数種含有するＡｌ基合金からなるものであり、半導体シリコンウェーハ１１にショットキー接合されている。
【００３６】
仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素としては、Ｌｉ（リチウム）、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｋ（カリウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｒｂ（ルビジウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｉｎ（インジウム）、Ｉ（ヨウ素）、Ｃｓ（セシウム）、Ｂａ（バリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｐｍ（プロメチウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｌｕ（ルテチウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｔｌ（タリウム）、Ｐｂ（鉛）、Ｆｒ（フランシウム）、Ｒａ（ラジウム）、Ａｃ（アクチニウム）、Ｔｈ（トリウム）、Ｕ（ウラン）が挙げられる。本発明の電極１２の材料であるＡｌ基合金には、これらの元素のうち一種又は複数種を含有させることができる。
【００３７】
なお、元素の仕事関数は測定方法等により異なる値を示し得る。上記の元素においても、測定方法により仕事関数が４．０ｅＶを超える値を示し得る場合もあるが、上記の元素であれば、いずれも、仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素として、本発明の電極１２のＡｌ基合金に含有させる元素に採用することができる。
【００３８】
また、本発明におけるＡｌ基合金とは、Ａｌを主成分とする合金であるが、そのＡｌ、添加元素のそれぞれの含有割合は特に限定されず、半導体シリコンウェーハに接合した際に良好なショットキー特性を示すものであればよい。例えば、Ａｌの含有割合は５０％以上としたり、添加元素は一種につき０．１％以上としたりすることができるが、これに限定されない。
【００３９】
このように、本発明の電極（Ａｌ基合金電極１２）は、半導体シリコンウェーハ１１上に酸化膜を介することなく形成された構造とすることで、半導体シリコンウェーハの電気的特性の評価の精度の向上の妨げとなっている酸化膜形成方法及び酸化膜そのものを用いずに済む電極を実現した。
すなわち、上記のＡｌ基合金電極１２を、半導体シリコンウェーハ１１のＤＬＴＳ測定又はＣ−Ｖ測定に使用すると、酸化膜を介していない電極となっているため、電気的特性の評価の精度を従来に比べ向上させることができる。また、このＡｌ基合金電極１２は安定性も高く、長期保管も可能である。
【００４０】
本発明の電極の形成方法の一例を以下に示すが、本発明はこれに限定されない。
まず、電極をショットキー接合させるためのｐ型半導体シリコンウェーハ１１を準備する。抵抗率は特に限定されない。
また、半導体シリコンウェーハ１１の寸法、結晶方位等は任意である。
【００４１】
次に、フッ化水素酸により半導体シリコンウェーハ１１の表面の自然酸化膜を除去することが好ましい。この際、フッ化水素酸の濃度や時間は任意でよく、表面の自然酸化膜の完全な除去を示す、疎水面が得られればよい。
このように自然酸化膜を除去することによって、酸化膜によるショットキー特性への影響を低減させた電極を形成することができる。
【００４２】
その後、仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素を一種又は複数種含有するＡｌ基合金を蒸着種に用いて、真空蒸着により半導体シリコンウェーハ１１の表面上にＡｌ基合金電極１２を形成する。仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素としては上記のようにＬｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｆｒ、Ｒａ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｕの各種元素のうちいずれかを用いることができる。
【００４３】
具体的には例えば、上記のＡｌ基合金の塊又は粉末を蒸着種（蒸着材料）として真空蒸着用タングステンボートに乗せ、これを蒸着源として真空蒸着を行う。
このとき、電極形成のため、適当なマスクパターンを用いて半導体シリコンウェーハ１１の被蒸着位置に設置しておけば、任意の寸法のＡｌ基合金電極１２を半導体シリコンウェーハ１１の表面に複数同時に形成することができる。
【００４４】
上記の真空蒸着法では、例えば抵抗加熱法を用いることができるが、電子銃を用いた方法等の他の真空蒸着法であっても同様に良好な電極を形成することができる。また蒸着種に用いたＡｌ基合金の形態は上記のような形のみならず、あらゆる形態を用いることができる。
【００４５】
上記の方法を用いて半導体シリコンウェーハ１１にＡｌ基合金電極１２を形成する方法であれば、簡便な方法により、良好なショットキー特性を有する電極を得ることができる。その結果、良好なショットキー特性を必要とする電気特性評価の精度を格段に向上することができる。また、このように形成したＡｌ基合金電極１２は安定性も高く、長期保管も可能である。
特に、半導体シリコンウェーハ１１のＤＬＴＳ測定やＣ−Ｖ特性のような、特に良好なショットキー特性を必要とする評価に用いる電極を形成する際に、本発明の電極の形成方法であれば、酸化膜を介していないＡｌ基合金電極１２を得られ、電極起因のノイズが抑制されているため、電気的特性の評価の精度を従来に比べ向上させることができる。
【００４６】
また、アルミナと金属Ａｌとを混合して半導体シリコンウェーハに蒸着する方法のようにアルミナ粉が付着するという問題もなく、蒸着用真空チャンバーの維持管理が困難になるということもない。
【００４７】
なお、ここでＤＬＴＳ測定について説明する。ＤＬＴＳ測定の測定原理は、ショットキー接合あるいはｐ−ｎ接合に逆バイアス電圧を印加し、接合部に生じる空乏層を広げ、周期的なパルスの導入で変化する空乏層の静電容量変化（ΔＣ）を巧妙に測定し、そのΔＣの温度依存性から深い準位に関する情報を得るものである。具体的にはシリコンの場合、３００Ｋ以下の低温領域を掃引し、ピークが形成されれば、そのピークはある深い準位の存在を示す。その際、ピーク温度から大まかに深い準位のエネルギーが判明し、ピーク高さ（ΔＣ）が理論的に深い準位の密度を示す。
【００４８】
次にＣ−Ｖ特性の評価について説明する。Ｃ−Ｖ測定は、ショットキー接合あるいはｐ−ｎ接合に逆バイアスを印加し、接合部の静電容量（Ｃ）を、刻々変化する印加電圧に対し測定した後、１／Ｃ２と電圧Ｖ依存性の形に変換し、その勾配からキャリア密度を決定することができる。
【００４９】
また、本発明では、上記のＡｌ基合金電極１２が形成された半導体シリコンウェーハ１１だけではなく、該半導体シリコンウェーハ１１をダイシング等することにより、半導体シリコンと、該半導体シリコン上にショットキー接合されたＡｌ基合金電極とを具備する半導体デバイスを得ることができる。
また、ウェーハ形状以外の半導体シリコン上に上記と同様の方法によりショットキー接合されたＡｌ基合金電極を形成して半導体デバイスとしてもよい。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明の実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
まず、導電型がｐ型であり、抵抗率が１０Ωｃｍである半導体シリコンウェーハを準備した。この半導体シリコンウェーハを適当な大きさに切り出し、フッ化水素酸によりシリコン表面の自然酸化膜を除去した。
その後、電極を構成するための蒸着種として、Ｃａを５％含有したＡｌ基合金（Ａｌ−５％Ｃａ）を真空蒸着用タングステンボートに乗せ、真空蒸着を行った。
このとき、マスクパターンを半導体シリコンウェーハの被蒸着位置に設置しておき、Ａｌ基合金電極を半導体シリコンウェーハ表面に複数形成した。
【００５２】
（実施例２）
実施例１と同様の方法により、ただし、電極を構成する蒸着種として、Ｍｇを５％含有したＡｌ基合金（Ａｌ−５％Ｍｇ）を用いて電極を形成した。
【００５３】
実施例１及び２において形成した電極を用いて、Ｉ−Ｖ測定を行った。測定したＩ−Ｖ特性を図２に示す。図２より、Ｃａを含有するＡｌ基合金（実施例１）、Ｍｇを含有するＡｌ基合金（実施例２）の両者とも、逆バイアス印加時は正バイアス印加時に比べ電流値が小さく、オーミックではなくショットキー特性を示していることがわかる。
【００５４】
また、図２より、Ｃａを含有するＡｌ基合金（実施例１）の方が、Ｍｇを含有するＡｌ基合金（実施例２）よりも、より良好なショットキー特性となっていることがわかる。これは、Ｃａ、Ｍｇの仕事関数がそれぞれ２．８、３．６ｅＶであり、Ｃａの仕事関数の方が小さいことが原因であると考えられる。
また、これら実施例１、２の電極では特に経時的劣化は見られず、１月後の測定でも同様の特性を示した。
【００５５】
（比較例）
実施例１と同様の方法により、ただし、電極を構成する蒸着種として、純Ａｌ（純度９９．９９％以上）を用いて電極を形成した。
このようにして形成した電極を用いて、Ｉ−Ｖ測定を行った。測定したＩ−Ｖ特性を図３に示す。図３より、純Ａｌを電極に用いた場合、正逆バイアスどちらを印加しても、電圧の絶対値増加で電流の絶対値が上昇していることがわかる。これはショットキー特性ではなく、オーミック特性である。
【００５６】
以上のことから、実施例１、２の方法で形成した電極は、比較例に対して、ｐ型の半導体シリコンウェーハに良好なショットキー接合を形成できることがわかる。そして、このような良好なショットキー接合を形成できるので、キャリア密度導出のためのＣ−Ｖ測定やＤＬＴＳ測定を高感度に実施できる。
【００５７】
また、実施例１、２で用いたＣａ、Ｍｇを含有するＡｌ基合金による電極は、ｎ型の半導体シリコンウェーハ上に形成した場合でも良好なショットキー特性を得ることができた。
【００５８】
また、Ｃａ、Ｍｇの他の元素についても、Ａｌ基合金電極に含有させた場合に、仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素であれば同様にショットキー特性を得ることができた。その結果、仕事関数が４．０ｅＶ以下の物性を有する元素は全て本発明に係るＡｌ基合金電極に含有させる元素として適用できることがわかった。
【００５９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６０】
１１…半導体シリコンウェーハ、  １２…Ａｌ基合金電極、
１１１…半導体シリコンウェーハ、
１１３…金属電極（Ａｌ電極）、  １１４…酸化膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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