(57)【要約】欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、厚さが３００μｍ以上であるＡｌＮ単結晶基板と、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成された第１の電極と、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に前記第１の電極と離間して形成された第２の電極と、を有し、１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも−４０Ｖ〜１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
2013115269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、厚さが３００μｍ以上であるＡｌＮ単結晶基板と、
前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成された第１の電極と、
前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に前記第１の電極と離間して形成された第２の電極と、を有する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
【請求項２】
前記第１の電極がオーミック電極であり、前記第２の電極がショットキー電極である、請求項１に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
【請求項３】
前記第１の電極が前記ＡｌＮ単結晶基板側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなり、前記第２の電極が前記ＡｌＮ単結晶基板側からＰｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなる、請求項２に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
【請求項４】
請求項１から請求項３いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、さらに前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成されたＡｌＮエピタキシャル層を有し、前記第１の電極と前記第２の電極が、前記ＡｌＮエピタキシャル層上に形成されている、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
【請求項５】
請求項１から請求項４いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、前記ＡｌＮ単結晶基板が１０１４〜１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の任意の濃度の酸素を含有する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
【請求項６】
請求項１から請求項４いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、前記ＡｌＮ単結晶基板が１０１４〜１０２０の任意の濃度のＳｉを含有する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
【請求項７】
昇華法により、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ５００μｍ以上のＡｌＮ単結晶を作製する工程と、
前記ＡｌＮ単結晶を板状にしてから、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板に加工する工程と、
蒸着法又はスパッタ法により、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に第１の電極と第２の電極を離間して形成する工程と、を有するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項８】
前記ＡｌＮ単結晶基板側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕをこの順序で積層して、
前記第１の電極を形成するとともに、
前記ＡｌＮ単結晶基板側からＰｔ、Ａｕをこの順序で積層して、前記第２の電極を形成する、請求項７に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、
略円柱状のＡｌＮ単結晶を軸方向に垂直な方向に切断して、前記ＡｌＮ単結晶を板状にする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項１０】
請求項７から請求項９いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、
前記ＡｌＮ単結晶基板を有機溶剤および酸で洗浄してから、前記第１の電極と前記第２の電極を形成する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、
前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上にＡｌＮエピタキシャル層を形成する工程をさらに含み、前記第１の電極と前記第２の電極を前記ＡｌＮエピタキシャル層上に形成する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項１２】
請求項７から請求項１１いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、
前記昇華法によりＡｌＮ単結晶を作製する工程が、ＡｌＮ原料の昇華温度で５時間〜５０時間加熱を行い第１のＡｌＮ層を結晶成長用基板上に形成した後、前記結晶成長用基板を室温まで冷却する工程を含み、さらに昇華温度でＡｌＮ原料を加熱し、前記第１のＡｌＮ層上にＡｌＮ単結晶を形成する工程を１回または複数回含む、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード及びその製造方法に関するものである。
本願は、２０１２年１月３０日に、日本に出願された特願２０１２−０１６９２６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パワーダイオードのようなパワー素子のエネルギー効率を向上させる試みが積極的になされている。パワーダイオードには、整流性を得るためのショットキーバリアダイオード（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：ＳＢＤ）等がある。シリコン材料からなるパワー素子は理論限界に近づいていることから、パワー素子により適した他の材料の探索が活発に行われている。【０００３】
従来は絶縁性材料とみなされていたバンドギャップが広い半導体材料が、理論的には、パワー素子として適していることが示されている（非特許文献１）。バンドギャップが広い半導体材料としては、３．４ｅＶのバンドギャップを持つ窒化ガリウム（ＧａＮ）、６．２ｅＶのバンドギャップを持つＡｌＮ等の金属窒化物を挙げることができる。現状では、ＧａＮを用いたパワー素子が積極的に研究開発されている。また、ＡｌＧａＮを用いたダイオードの報告例もある（非特許文献２）。【０００４】
最短波長２１０ｎｍの紫外光を発光する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）ダイオードに関する報告例がある（非特許文献３）。しかし、このダイオードに用いられたＡｌＮは、ＳｉＣ基板上にヘテロ成長により、薄膜として形成されたものであり、バルクの良質な単結晶ではない。また、このＡｌＮダイオードはｐ−ｎ接合ダイオードであり、理論的にパワーダイオードであるショットキーバリアダイオードに比べてオン抵抗が高くなるために、パワーダイオードには不適切である。【０００５】
良質なＡｌＮ単結晶の作製は難しく、そのデバイス化が困難であり、従来、ＡｌＮのショットキーダイオード動作は確認できていなかった。そのため、これまで、ＡｌＮはパワー素子材料として着目されていなかった。
昇華法により、ＳｉＣ基板上に、大きなＡｌＮ単結晶を成長させることができることが報告されている（非特許文献４）。しかし、このＡｌＮ単結晶がショットキーバリアダイオードの形成に用い得る半導体特性を有するとは報告されていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｂ．Ｊ．Ｂａｌｉｇａ，Ｍｏｄｅｒｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  （Ｋｒｉｅｇｅｒ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｆｌｏｒｉｄａ，１９９２）．
【非特許文献２】Ａ．Ｐ．Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７６，３８１６（２０００）
【非特許文献３】Ｙ．Ｔａｎｉｙａｓｕ，Ｍ．Ｋａｓｕ  ａｎｄ  Ｔ．Ｍａｋｉｍｏｔｏ，Ｎａｔｕｒｅ  ４４１（２００６）３２５．
【非特許文献４】宮永ら、２００６年３月、ＳＥＩテクニカルレビュー、１６８、ｐ．１０３−１０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも−４０Ｖ〜１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記事情に鑑みて、良質なＡｌＮ単結晶を用いることができれば、高耐圧、低オン抵抗特性等の性能を高めることができ、ショットキーバリアダイオード等のパワーダイオードに利用できることに想到した。そして、昇華法により、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ５００μｍ以上の良質のＡｌＮ単結晶を作製してから、研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、直径５ｍｍ以上、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板に加工し、更に、電極を形成して、良質なＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを作製し、このダイオードが１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも−４０Ｖ〜１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備することを確認して、本発明を完成した。
本発明は、以下の構成を有する。【０００９】
本発明の第一の態様は、欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、厚さが３００μｍ以上であるＡｌＮ単結晶基板と、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成された第１の電極と、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に前記第１の電極と離間して形成された第２の電極と、を有することを特徴とするＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードである。
上記構成のＡｌＮ単結晶シショットキーバリアダイオードは、１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも−４０Ｖ〜１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備する。
上記第１の電極と第２の電極は、前記ＡｌＮ単結晶の一面に直接形成されてもよい。
本発明の第２の態様は、前記第１の態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、前記第１の電極がオーミック電極であり、前記第２の電極がショットキー電極であることを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードである。
本発明の第３の態様は、前記第２の態様にかかるショットキーバリアダイオードであって、前記第１の電極が前記ＡｌＮ単結晶基板側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなり、前記第２の電極が前記ＡｌＮ単結晶基板側からＰｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなることを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードである。【００１０】
本発明の第４の態様は、前記第１から第３のいずれかの態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、さらに前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成されたＡｌＮエピタキシャル層（ＡｌＮ単結晶エピタキシャル層）を有し、前記第１の電極と前記第２の電極が、前記ＡｌＮエピタキシャル層上に形成されていることを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードである。
本発明の第５の態様は、前記第１から第４のいずれかの態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、前記ＡｌＮ単結晶基板が１０１４〜１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の任意の濃度の酸素を含有することを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードである。
本発明の第６の態様は、前記第１から第５のいずれかの態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、前記ＡｌＮ単結晶基板が１０１４〜１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の任意の濃度のＳｉを含有することを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードである。【００１１】
本発明の第７の態様は、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、昇華法により、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ５００μｍ以上のＡｌＮ単結晶を作製する工程と、前記ＡｌＮ単結晶を板状にしてから、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板に加工する工程と、蒸着法又はスパッタ法により、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面に第１の電極と第２の電極を離間して形成する工程と、を有することを特徴とするＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法である。【００１２】
本発明の第８の態様は、前記第７の態様にかかるショットキーバリアダイオードの製造方法であって、前記ＡｌＮ単結晶基板側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕをこの順序で積層して、前記第１の電極を形成するとともに、前記ＡｌＮ単結晶基板側からＰｔ、Ａｕをこの順序で積層して、前記第２の電極を形成することを特徴とするＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法である。
本発明の第９の態様は、前記第７または第８の態様にかかるショットキーバリアダイオードの製造方法であって、昇華法により作製した略円柱状のＡｌＮ単結晶を軸方向に垂直な方向に切断して、前記ＡｌＮ単結晶を板状とすることを特徴とするＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法である。
本発明の第１０の態様は、前記第７から第９のいずれかの態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、前記ＡｌＮ単結晶基板を有機溶剤および酸で洗浄してから、前記第１の電極と前記第２の電極を形成することを特徴とするＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法である。
本発明の第１１の態様は、前記第７から第１０のいずれかの態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上にＡｌＮエピタキシャル層を形成する工程をさらに含み、前記第１の電極と前記第２の電極を前記ＡｌＮエピタキシャル層上に形成することを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法である。
本発明の第１２の態様は、前記第７から第１１のいずれかの態様にかかるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、前記昇華法によりＡｌＮ単結晶を作製する工程が、ＡｌＮ原料の昇華温度で５時間から５０時間加熱を行い第１のＡｌＮ層を結晶成長用基板上に形成した後、前記結晶成長用基板を室温まで冷却する工程を含み、さらに昇華温度でＡｌＮ原料を加熱し、前記第１のＡｌＮ層上にＡｌＮ単結晶を形成する工程を１回、または複数回含むことを特徴とする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法である。上記の第１のＡｌＮ層上にＡｌＮ単結晶を形成する工程は、１回の工程でもよい。あるいは、複数回の工程でもよい。複数回の工程の場合は、例えば、第１のＡｌＮ層形成後、室温まで冷却し、ＡｌＮ原料を新しくし、その後温度を上げ、ＡｌＮ原料を昇華するという工程を複数回繰り返す。
上記第１２の態様において、前記昇華温度は１７００〜２５００℃でもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードは、欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、厚さが３００μｍ以上であるＡｌＮ単結晶基板と、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成された第１の電極と、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面に前記第１の電極と離間して形成された第２の電極と、を有する。この構成により、１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも−４０Ｖ〜１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを提供できる。【００１４】
本発明のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法は、昇華法により、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ５００μｍ以上のＡｌＮ単結晶を作製する工程と、前記ＡｌＮ単結晶を板状にしてから、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板に加工する工程と、蒸着法又はスパッタ法により、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面に第１の電極と第２の電極を離間して形成する工程と、を有する。この構成により、１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも−４０Ｖ〜１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの一例を示す概略平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードのＡ−Ａ’線における概略断面図である。
【図１Ｃ】本発明のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの他の例を示す概略断面図である。
【図２】昇華法によるＡｌＮ単結晶成長装置の一例を示す模式図である。
【図３】ＡｌＮ単結晶基板の一面に複数の第１の電極と複数の第２の電極を形成したものを示す概略平面図である。
【図４】本発明のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを電源と接続した状態を示す模式図である。
【図５】ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード（実施例１デバイス：ＡｌＮ  ＳＢＤ）の３００Ｋにおける電流−電圧特性である。
【図６】ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード（実施例１デバイス：ＡｌＮ  ＳＢＤ）の電流−電圧特性の温度依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード及びその作製方法について説明する。
【００１７】
＜ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード＞
まず、本発明の一実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードについて説明する。
図１Ａ、Ｂは、本発明の一実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの一例を示す図であって、図１Ａは平面図であり、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ’線における断面図である。
図１Ａに示すように、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、平面視略長方形状のＡｌＮ単結晶基板１１と、平面視略円形状の第１の電極１２と、平面視略円形状の第２の電極１３と、を有して概略構成されている。
【００１８】
ＡｌＮ単結晶基板１１は、欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下の良質の単結晶基板である。欠陥密度とは単位面積中に含まれる欠陥数であり、エッチピット密度測定等により測定できる。欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であることにより、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも−４０Ｖ〜１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備する。欠陥密度が１０６ｃｍ−２超では、これらの特性のいずれかが満たされない場合が発生する。なお、本発明のショットキーバリアダイオードでは、１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上、室温においては、１０５もの大きなオン−オフ比が確認されている。
【００１９】
ＡｌＮ単結晶基板１１は、Ｓｉ濃度が１０２０以下、酸素濃度が１０２０以下で任意の濃度に制御可能であることが好ましい。昇華法によるＡｌＮ単結晶の形成は、非特許文献４でも報告されているが、ショットキーバリアダイオードへの応用は報告されていない。ＡｌＮ単結晶の製造工程では、微量のＳｉや酸素が混入する可能性がある。ＡｌＮ単結晶が得られても、ドナーとして機能するこれらの元素の濃度を適切に制御しなければ、所望の半導体特性は得られない。本発明では、ショットキーバリアダイオードに応用可能な所望の半導体特性を有するＡｌＮ単結晶基板の製造に成功した。得られた耐圧性等の特性から判断して、実施例で得られたＡｌＮにはＳＩＭＳの検出限界以下程度の酸素は含まれているものと推定される。またＳｉ濃度もＳＩＭＳの検出限界以下の濃度に制御されているものと考えられる。なお、ＡｌＮ単結晶基板は、Ｓｉを１０１４〜１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含んでもよく、酸素を１０１４〜１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含んでもよい。
【００２０】
図１Ａに示す、ＡｌＮ単結晶基板１１は平面視略長方形状とされている。しかし、基板の形状はこれに限られるものではなく、例えば、平面視略矩形状、平面視略線状、平面視略多角形状としてもよい。
また、第１の電極１２は、平面視略円形状とされているが、これに限られるものではなく、平面視略矩形状、平面視略線状、平面視略多角形状としてもよい。第１の電極１２の径ｄ１２は、実施例では５００μｍとされている。しかし、この径に限られるものではなく、〜５００μｍ以上の範囲の径とすることができる。
更にまた、第２の電極１３は、平面視略円形状とされているが、これに限られるものではなく、平面視略矩形状、平面視略線状、平面視略多角形状としてもよい。第１の電極１３の径ｄ１３は、実施例では８０μｍとされている。しかし、この径に限られるものではなく、〜５０μｍ以上の範囲の径とすることができる。
【００２１】
図１Ｂに示すように、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、ＡｌＮ単結晶基板１１の一面１１ａ上に、第１の電極１２と第２の電極１３とが離間されて形成されてなる。最も近接する部分の間の距離である離間距離（電極間距離）Ｌ１２−１３は実施例では３００μｍとされている。
しかし、電極間距離Ｌ１２−１３は、これに限られるものではなく、５μｍ以上の範囲とすればよい。
【００２２】
ＡｌＮ単結晶基板１１の厚さｔは３００μｍ以上とされている。厚さｔを３００μｍ以上とすることにより、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも−４０Ｖ〜１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備するショットキーバリアダイオードとすることができる。厚さｔが３００μｍ未満では、これらの特性のいずれかが満たされない場合が発生する。
【００２３】
第１の電極１２は、一面１１ａ側から第１層２１、第２層２２、第３層２３、第４層２４の４層構造とされている。
実施例の構成では、第１層２１は、Ｔｉである。Ｔｉは、ＡｌＮ単結晶基板１１と密着性が高く、更にＡｌＮ中のＮと反応してＮ空孔を生じさせるために良質なオーミック電極を形成できる。第４層２４は、Ａｕである。Ａｕは、第１の電極１２を安定性高く保護することができる。第２層２２は、Ａｌであり、第３層２３は、Ｐｔである。第１層と第４層との間で、各層の密着性を高めるための接合層である。
第１層２１は５〜３０ｎｍ、第２層２２は５０〜２００ｎｍ、第３層２３は３０〜５０ｎｍ、第４層２４は７０〜２００ｎｍの層厚とすることができる。例えば実施例では、各層の層厚は、２０ｎｍ、１００ｎｍ、４０ｎｍ、１００ｎｍとされている。第１の電極部１２の総層厚が２５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲とすることが好ましい。
【００２４】
第１の電極１２は、４層構造に限られるものではなく、１〜３層構造としてもよく、５層以上の多層構造としてもよい。また、各層の材料は上記の金属に限られるものではない。ＡｌＮ単結晶基板１１と電極を密着性高く、かつ、低抵抗、かつ、安定性高く形成できればよい。
【００２５】
第２の電極１３は、一面１１ａ側から第１層３１、第２層３２の２層構造とされている。
実施例の構成では、第１層３１は、Ｐｔである。Ｐｔは、仕事関数が大きくＡｌＮ単結晶基板１１と密着性高くショットキー電極を形成できる。第２層３２は、Ａｕである。Ａｕは、第１の電極１２を安定性高く保護することができる。接合層を設けなくても、ＰｔとＡｕは密着性高く形成できる。
第１層３１の層厚は１０〜３０ｎｍ、第２層３２の層厚は５０〜１５０ｎｍとすることができる。例えば実施例では、各層の層厚は、２５ｎｍ、１００ｎｍとされている。第２の電極部１３の総層厚が１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲とすることが好ましい。
【００２６】
第２の電極１３は、２層構造に限られるものではなく、１層構造としてもよく、３層以上の多層構造としてもよい。また、各層の材料は上記の金属に限られるものではない。仕事関数が大きくＡｌＮ単結晶基板１１とショットキー電極を密着性高く、かつ、安定性高く形成できればよい。
【００２７】
図１Ｃは、ショットキーバリアダイオードの別の実施形態を示す断面図である。図１Ｃに示すように、ＡｌＮ単結晶基板１１の一面１１ａ上に、ＡｌＮエピタキシャル層（ＡｌＮ単結晶エピタキシャル膜）１４を形成し、ＡｌＮエピタキシャル層１４上に第１の電極１２と第２の電極１３を形成してもよい。これにより、素子特性を向上できる。ＡｌＮエピタキシャル層の膜厚は、０．１μｍ〜１０μｍとすることが好ましい。ＡｌＮエピタキシャル層には、Ｓｉ、Ｏなどのドナーとして機能する元素、またはＭｇ、Ｂｅなどのアクセプタとして機能する元素が所定量添加されていてもよい。Ｓｉの好ましい添加量は１０１４〜１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、Ｏの好ましい添加量は１０１４〜１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、Ｍｇの好ましい添加量は１０１４〜１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、Ｂｅの好ましい添加量は１０１４〜１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。
【００２８】
＜ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法＞
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法は、ＡｌＮ単結晶作製工程Ｓ１と、ＡｌＮ単結晶基板加工工程Ｓ２と、電極形成工程Ｓ３とを有する。
【００２９】
（ＡｌＮ単結晶作製工程Ｓ１）
ＡｌＮ単結晶作製工程Ｓ１は、昇華法により、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ５００μｍ以上のＡｌＮ単結晶を作製する工程である。
【００３０】
図２は、昇華法による結晶成長用容器及び結晶成長用炉の一例を示す模式図である。
まず、高純度ＡｌＮ粉末原料５１を円筒形の結晶成長用容器（ルツボ）５４内の下部に充填する。
【００３１】
次に、結晶成長用容器の蓋の内側面に結晶成長用基板５３を取り付けてから、結晶成長用容器５４を密封する。結晶成長用基板５３としては、例えば、ＳｉＣ基板を用いる。結晶成長用基板５３は円板状であり、その径ｍは５ｍｍ以上とされている。これにより、径５ｍｍ以上のＡｌＮ単結晶を結晶成長させることができる。結晶成長用基板５３は、その一面が高純度ＡｌＮ粉末原料５１と対向するように配置される。
次に、結晶成長用容器５４を結晶成長用炉５６内のＲＦ加熱コイル５５の軸中心部分に配置する。
【００３２】
次に、ＲＦ加熱コイル５５により結晶成長用容器５４を加熱し、高純度ＡｌＮ粉末原料５１を所定の温度まで昇温し、その温度で一定時間保持する。これにより、充填した高純度ＡｌＮ粉末原料５１を昇華分解できる。例えば、所定の温度は１７００〜２５００℃、例えば１９００〜２２５０℃とし、昇華温度は、２２５０℃を越え、２５００℃以下の温度としてもよい。保持時間は、特に限定されない。例えば１〜５０時間、１〜２４時間でもよいが、より長時間（５０時間以上）保持してもよい。
【００３３】
昇華された高純度ＡｌＮ粉末原料５１は、高純度ＡｌＮ粉末原料５１の加熱温度よりも１００〜５００℃低温となる基板５３の一面で再析出・再結晶化する。これにより、結晶成長用基板５３の一面上にＡｌＮ単結晶を結晶成長させることができる。厚さ５００μｍ以上となるまで、結晶成長させる。
その後、室温まで降温して、最大径５ｍｍ以上、厚さ５００μｍ以上のＡｌＮ単結晶５２を成長させた結晶成長用基板５３を取り出す。
なお、昇華法以外の方法では、現在、欠陥密度は１０６ｃｍ−２以下の良質の単結晶基板を得ることができていない。
【００３４】
なお、昇華法でＡｌＮ単結晶を結晶成長させる際、結晶成長用基板上に、第一のＡｌＮ層を前記昇華法により形成した後、一端室温まで降温し、前記第一のＡｌＮ層上に再度前記昇華法によりＡｌＮ単結晶（第２のＡｌＮ層）を成長させてもよい。この場合、第一のＡｌＮ層のＡｌＮが結晶核となって、良好な単結晶を成長させることができる。なお、前記の２段階の単結晶作製は、結晶成長用容器５４を結晶成長用炉５６から取り出すことなく連続して行ってもよい。あるいは、第一のＡｌＮ層を形成した後、結晶成長用容器５４を炉内から取り出し、ＡｌＮ粉末原料を補充して再度結晶成長炉内５６に設置し、ＡｌＮ単結晶を成長させてもよい。第一のＡｌＮ層は、昇華温度での保持時間を５時間から５０時間程度とすることにより形成できる。第一のＡｌＮ層上に再度前記昇華法によりＡｌＮ単結晶を成長させる工程は、一回の昇華で行ってもよいが、複数回の昇華で行ってもよい。複数回の昇華の場合は、第一のＡｌＮ層形成後、室温まで冷却し、ＡｌＮ原料を新しくし、その後温度を上げ、ＡｌＮ原料を昇華するという工程を複数回繰り返す。この工程における加熱時間は特に限定されない。昇華時の加熱時間及びまたは昇華の繰り返し回数を適宜選択することにより、所望の厚さのＡｌ単結晶を形成できる。
【００３５】
次に、結晶成長用基板５３からＡｌＮ単結晶５２を取り外す。容易に取り外すことができる。
以上の工程により、ＡｌＮ単結晶を作製する。
【００３６】
（ＡｌＮ単結晶基板加工工程Ｓ２）
ＡｌＮ単結晶基板加工工程Ｓ２は、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板６１に加工する工程である。
【００３７】
まず、ＡｌＮ単結晶５２が円板状である場合には、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板６１に加工する。例えば、ＡｌＮ単結晶５２が、最大径５ｍｍ、厚さ５００μｍの略円板状である場合には、そのまま、その両面を研磨して、厚さ３００μｍとする。
【００３８】
ＡｌＮ単結晶５２が円板状でない場合には、まず、円板状に切断してから、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板６１に加工する。
例えば、ＡｌＮ単結晶５２が、最大径５ｍｍ、厚さ５０００μｍの略円柱状である場合には、まず、軸方向に垂直な方向に切断して、厚さを５００μｍの略円板状にしてから、その両面を研磨して、厚さ３００μｍとする。
【００３９】
次に、ＡｌＮ単結晶基板６１を有機溶剤および酸で洗浄する。
以上の工程により、ＡｌＮ単結晶基板６１を加工する。
【００４０】
（電極形成工程Ｓ３）
電極形成工程Ｓ３は、蒸着法又はスパッタ法により、ＡｌＮ単結晶基板６１の一面に第１の電極１２と第２の電極１３を離間して形成する工程である。
【００４１】
まず、所定の径の平面視略円形状の孔部を設けたメタルマスク（第１の電極用マスク）をＡｌＮ単結晶基板６１の一面に配置してから、蒸着法又はスパッタ法により、ＡｌＮ単結晶基板６１側から、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕをこの順序で積層して、所定の径の平面視略円形状の第１の電極１２を形成する。
所定の径は、〜５００μｍ以上、例えば、５００μｍとする。
【００４２】
次に、窒素雰囲気中において加熱処理を行う。７００〜９００℃、１５〜４５秒、例えば、７５０℃、３０秒の熱処理を行う。これにより、第１の電極１２の構造を安定化できる。
【００４３】
次に、第１の電極用マスクを取り除き、所定の電極間距離となるように、所定の径（例えば、８０μｍ径）の平面視略円形状の孔部を設けたメタルマスク（第２の電極用マスク）をＡｌＮ単結晶基板６１の一面に配置し、ＡｌＮ単結晶基板６１側からＰｔ、Ａｕをこの順序で積層して、所定の径の平面視略円形状の第２の電極１３を形成する。
所定の電極間距離は、５μｍ以上、例えば、３００μｍとする。また、所定の径は、〜５００μｍ以上、例えば、５００μｍとする。
以上の工程により、電極を形成する。
これにより、１枚のＡｌＮ単結晶基板６１にＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０が形成される。この後、以下のダイシング工程を行う。
【００４４】
（ダイシング工程）
図３は、ＡｌＮ単結晶基板６１の一面に複数の第１の電極１２と複数の第２の電極１３を形成したものを示す平面図である。なお、平面視略長方形状の素子に分割するダイシングライン６４を示している。
【００４５】
次に、ダイシングライン６４に沿ってダイサーを用いて分割する。
以上の工程により、本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０を作製する。
【００４６】
なお、図１Ｃに示すようなエピタキシャル層を有するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを作製する場合、ＡｌＮ単結晶加工工程Ｓ２の後に、例えばＭＯＣＶＤもしくはＭＢＥ装置を用いてＡｌＮエピタキシャル層をＡｌＮ単結晶基板６１上に形成し、次いで電極形成工程Ｓ３で第１の電極１２と第２の電極１３をＡｌＮエピタキシャル層上に形成してもよい。その際、ＡｌＮエピタキシャル層の厚みは、０．１μｍ〜１０μｍとすることが好ましい。上述したように、ＡｌＮエピタキシャル層には、Ｓｉ、Ｏ、Ｍｇ、Ｂｅなどの元素を所定量含有させてもよい。
【００４７】
（ダイオード特性評価）
図４は、本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを電源と接続した状態を示す模式図である。図５に示すように、電源１５に第１の電極１２と第２の電極１３とを接続し、電源１５を操作して、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０に電圧を印加して、ダイオード特性を評価する。
【００４８】
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、厚さが３００μｍ以上であるＡｌＮ単結晶基板１１と、ＡｌＮ単結晶基板１１の一面１１ａに形成された第１の電極１２と、ＡｌＮ単結晶基板１１の一面１１ａに第１の電極１２と離間して形成された第２の電極１３と、を有する。この構成により、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも−４０Ｖ〜１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備するようにできる。
【００４９】
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、第１の電極１２がオーミック電極であり、第２の電極１３がショットキー電極である構成なので、ショットキーバリアダイオードとして動作するようにできる。
【００５０】
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０は、第１の電極１２がＡｌＮ単結晶基板１１側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなり、第２の電極１３が前記ＡｌＮ単結晶基板１１側からＰｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなる構成なので、良好なダイオード特性を有するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードにできる。
【００５１】
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０の製造方法は、昇華法により、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ５００μｍ以上のＡｌＮ単結晶５２を作製する工程と、前記ＡｌＮ単結晶を板状にしてから、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ３００μｍ以上のＡｌＮ単結晶基板６１に加工する工程と、蒸着法又はスパッタ法により、ＡｌＮ単結晶基板６１の一面に第１の電極１２と第２の電極１３を離間して形成する工程と、を有する。この構成により、１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性、少なくとも−４０Ｖ〜１０Ｖの範囲で電圧を印加可能な高耐圧性、５Ｖ以下で電流が流れ始める低オン抵抗特性を具備するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを製造できる。
【００５２】
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０の製造方法は、ＡｌＮ単結晶基板６１側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕをこの順序で積層して、第１の電極１２を形成するとともに、ＡｌＮ単結晶基板６１側からＰｔ、Ａｕをこの順序で積層して、第２の電極１３を形成する構成なので、良好なダイオード特性を有するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを製造できる。
【００５３】
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０の製造方法は、略円柱状のＡｌＮ単結晶５２を軸方向に垂直な方向に切断して、ＡｌＮ単結晶５２を板状にする構成なので、生産性高く、また、ダイオードの特性の極めて良好なＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを製造できる。
【００５４】
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード１０の製造方法は、ＡｌＮ単結晶基板６１を有機溶剤および酸で洗浄してから、第１の電極１２と第２の電極１３を形成する構成なので、良好なダイオード特性を有するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードを製造できる。
【００５５】
本発明の実施形態であるＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード及びその作製方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００５６】
［実施例１］
＜ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの作製＞
まず、昇華法でＡｌＮ単結晶を作製した。
昇華法の製造条件・作製したＡｌＮ単結晶の構成を表１に示す。
結晶成長容器には、直径（内径）１０ｍｍ、深さ５０ｍｍの筒状容器を用いた。この容器内に直径５ｍｍのＳｉＣ基板と、高純度ＡｌＮ粉末材料を封入し、ＲＦ炉内で加熱温度２０００℃で１０時間加熱した。その結果、基板上に直径５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのＡｌＮ単結晶が形成された。【００５７】
【表１】
2013115269.tif 000003
【００５８】
次に、得られたＡｌＮ単結晶を、基板から取り外し、研磨・加工により厚さ３００μｍのＡｌＮ単結晶基板に加工した。
このＡｌＮ単結晶基板の欠陥密度をエッチピット密度測定により測定したところ、１×１０６ｃｍ−２であった。【００５９】
次に、前記ＡｌＮ単結晶基板を有機溶剤および酸で洗浄した。
次に、５００μｍ径の平面視略円形状の孔部を設けたメタルマスク（第１の電極用マスク）をＡｌＮ単結晶基板の一面に配置してから、蒸着法により、前記ＡｌＮ単結晶基板側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕをこの順序で積層して、５００μｍ径の平面視略円形状の第１の電極を形成した。【００６０】
次に、窒素雰囲気中において７５０℃、３０秒の熱処理を行った。
次に、第１の電極用マスクを取り除き、電極間距離が３００μｍとなるように、８０μｍ径の平面視略円形状の孔部を設けたメタルマスク（第２の電極用マスク）をＡｌＮ単結晶基板の一面に配置し、前記ＡｌＮ単結晶基板側からＰｔ、Ａｕをこの順序で積層して、８０μｍ径の平面視略円形状の第２の電極を形成した。
以上の工程により、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード（実施例１サンプル）を作製した。【００６１】
＜ＡｌＮダイオードの半導体特性評価＞
半導体特性測定用のシステムソースメータを用いて電流電圧特性を測定した。
図５は、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード（実施例１デバイス：ＡｌＮ  ＳＢＤ）の３００Ｋにおける電流−電圧特性である。
実施例１サンプルは３００Ｋにおいて安定に動作し、整流性を示した。実施例１サンプルに−４０Ｖ印加した時の漏れ電流は０．１ｎＡ程度であり、１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比は１０５程度であった。【００６２】
図６は、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード（実施例１デバイス：ＡｌＮ  ＳＢＤ）の電流−電圧特性の温度依存性を示すグラフである。３００Ｋ、３７３Ｋ、４７３Ｋ、５７３Ｋの各温度において、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード（実施例１デバイス：ＡｌＮ  ＳＢＤ）の電流−電圧特性を測定した。
実施例１サンプルは各温度において安定に動作し、整流性を示した。
５７３Ｋで１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比は１０３程度であった。【００６３】
［実施例２］
結晶成長時の加熱時間を２４時間とした以外、実施例１と同様の条件で、基板上にＡｌ単結晶（第１のＡｌＮ単結晶層）を形成した。基板を室温まで冷却後、再度加熱時間を２４時間として、前記Ａｌ単結晶上に、Ａｌ単結晶（第２のＡｌＮ単結晶層）を成長させた。その結果、実施例１より厚いＡｌＮ単結晶が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のＡｌＮダイオードは、良質なＡｌＮ単結晶を有し、１０Ｖと−４０Ｖを印加した時のオン−オフ比が５７３Ｋの高温においても１０３以上の整流性を有するダイオードとして動作するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードに関するものであり、パワー素子として利用でき、半導体産業等において利用可能性がある。また、超ワイドバンドギャップ材料でダイオード動作に成功したことにより、トランジスタ動作も可能と考えられる。更にまた、結晶成長技術の更なる向上に伴い、理論予測に合致する高特性素子が実現可能と予測される。
【図１Ａ】
2013115269.tif 000004
【図１Ｂ】
2013115269.tif 000005
【図１Ｃ】
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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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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月3日(2014.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、厚さが３００μｍ以上であるＡｌＮ単結晶基板と、
前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成された第１の電極と、
前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に前記第１の電極と離間して形成された第２の電極と、を有し、
前記ＡｌＮ単結晶基板の酸素濃度が１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、前記ＡｌＮ単結晶基板のＳｉ濃度が１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
【請求項２】
前記第１の電極がオーミック電極であり、前記第２の電極がショットキー電極である、請求項１に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
【請求項３】
前記第１の電極が前記ＡｌＮ単結晶基板側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなり、前記第２の電極が前記ＡｌＮ単結晶基板側からＰｔ、Ａｕがこの順序で積層されてなる、請求項２に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
【請求項４】
請求項１から請求項３いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、さらに前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に形成されたＡｌＮエピタキシャル層を有し、前記第１の電極と前記第２の電極が、前記ＡｌＮエピタキシャル層上に形成されている、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
【請求項５】
請求項１から請求項４いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、前記ＡｌＮ単結晶基板が１０１４〜１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の任意の濃度の酸素を含有する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
【請求項６】
請求項１から請求項４いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードであって、前記ＡｌＮ単結晶基板が１０１４〜１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の任意の濃度のＳｉを含有する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオード。
【請求項７】
昇華法により、直径５ｍｍ以上、かつ、厚さ５００μｍ以上のＡｌＮ単結晶を作製する工程と、
前記ＡｌＮ単結晶を板状にしてから、その両面を研磨して、欠陥密度が１０６ｃｍ−２以下であり、直径５ｍｍ以上、厚さ３００μｍ以上、酸素濃度が１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、及び、Ｓｉ濃度が１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下のＡｌＮ単結晶基板に加工する工程と、
蒸着法又はスパッタ法により、前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上に第１の電極と第２の電極を離間して形成する工程と、を有するＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項８】
前記ＡｌＮ単結晶基板側からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕをこの順序で積層して、
前記第１の電極を形成するとともに、
前記ＡｌＮ単結晶基板側からＰｔ、Ａｕをこの順序で積層して、前記第２の電極を形成する、請求項７に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、
略円柱状のＡｌＮ単結晶を軸方向に垂直な方向に切断して、前記ＡｌＮ単結晶を板状にする、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項１０】
請求項７から請求項９いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、
前記ＡｌＮ単結晶基板を有機溶剤および酸で洗浄してから、前記第１の電極と前記第２の電極を形成する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、
前記ＡｌＮ単結晶基板の一面上にＡｌＮエピタキシャル層を形成する工程をさらに含み、前記第１の電極と前記第２の電極を前記ＡｌＮエピタキシャル層上に形成する、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【請求項１２】
請求項７から請求項１１いずれか一項に記載のＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法であって、
前記昇華法によりＡｌＮ単結晶を作製する工程が、ＡｌＮ原料の昇華温度で５時間〜５０時間加熱を行い第１のＡｌＮ層を結晶成長用基板上に形成した後、前記結晶成長用基板を室温まで冷却する工程を含み、さらに昇華温度でＡｌＮ原料を加熱し、前記第１のＡｌＮ層上にＡｌＮ単結晶を形成する工程を１回または複数回含む、ＡｌＮ単結晶ショットキーバリアダイオードの製造方法。
【国際調査報告】
2013115269.tif 000012
2013115269.tif 000013
2013115269.tif 000014
2013115269.tif 000015