(57)【要約】      （修正有）【課題】ヘテロ接合の界面特性を容易に評価することができる評価方法を提供する。【解決手段】ヘテロ接合１３は、ＧａＮ層１３１上にＡｌＧａＮ層１３２を形成することによって得られるＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ接合である。ＧａＮ層１３１内の接合界面近傍には、２ＤＥＧ（二次元電子ガス）１３１ａが形成されている。次のエッチング工程は、ヘテロ接合１３の表面１３ａにおいて、界面準位密度を評価するために用いる領域を他の領域から分離するために実施する工程である。具体的には、界面準位密度を評価するために用いる領域の外縁に位置するＡｌＧａＮ層１３２と、ＧａＮ層１３１の一部とをエッチングする。次にヘテロ接合１３の表面１３ａに、第１電極１５及び第２電極１６を形成する。その後ヘテロ接合の界面準位密度を導出する界面準位密度導出工程とを含む評価方法とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異種の窒化物半導体によって構成されたヘテロ接合の評価方法であって、
上記ヘテロ接合の表面には、環状の第１電極と、上記第１電極の内縁の内部に配置され、且つ、上記第１電極と離間した第２電極と、が形成されており、
上記第１電極と上記第２電極との間に複数のバイアス電圧を印加した状態の各々において、上記第１電極と上記第２電極との間のコンダクタンスの周波数依存性を測定し、複数のバイアス電圧の各々に対応する上記コンダクタンスの周波数依存性に基づいて上記ヘテロ接合の界面準位密度を導出する界面準位密度導出工程と、を含む、
ことを特徴とする評価方法。
【請求項２】
上記第１電極の上記内縁及び上記第２電極の外縁を構成する曲線の各々は、それぞれ円形であり、
上記第２電極は、上記外縁が上記内縁と同心円になるように配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
【請求項３】
上記第１電極と上記ヘテロ接合の上記表面との接触は、オーミック接触である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の評価方法。
【請求項４】
上記ヘテロ接合は、ＧａＮ層と、当該ＧａＮ層の表面に形成されたＡｌＧａＮ層とによって構成されている、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の評価方法。
【請求項５】
異種の窒化物半導体によって構成されたヘテロ接合の界面準位密度における特定範囲を定める特定範囲決定工程と、
上記界面準位密度導出工程において導出された上記界面準位密度を上記特定範囲と比較する比較工程と、
上記比較工程の結果に応じて、（１）上記界面準位密度が上記特定範囲内にある場合に上記ヘテロ接合を合格と判定し、（２）上記界面準位密度が前記特定範囲内にない場合に上記ヘテロ接合を不合格と判定する判定工程と、を更に含む、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異種の窒化物半導体によって構成されるヘテロ接合の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異種の窒化物半導体によって構成されるヘテロ接合を用いた素子が注目されている。窒化物半導体は、ＧａＮ、ＡｌＮ、及びＩｎＮと、これらの三元混晶半導体及び四元混晶半導体との総称である。これらの窒化物半導体は、シリコンと比較して、（１）バンドギャップが大きい、（２）絶縁破壊電界が大きい、などの特徴を有し、高温下で動作可能な高出力素子を構成する材料として有望と考えられているためである。
【０００３】
窒化物半導体のヘテロ接合の一例としては、ＧａＮ層上にＡｌＧａＮ層を形成することによって得られるＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ接合が挙げられる。また、窒化物化合物のヘテロ接合を用いた素子の一例としては、高電子移動度トランジスタ（Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＨＥＭＴ）が挙げられる。以下では、ＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ接合を例として説明する。特に断りなく用いる場合、ヘテロ接合とは、ＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ接合を指す。
【０００４】
ＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ接合を用いた素子の特性は、ヘテロ接合の接合界面に生じる局在準位（界面準位）の密度に強く依存する。したがって、素子作製に先だって、ヘテロ接合の界面準位の密度、すなわち、界面準位密度Ｄｉｔを評価しておくことは、重要である。ヘテロ接合のＤｉｔの評価方法としては、非特許文献１〜３に記載されたコンダクタンス法や、非特許文献１〜５に記載されたＨｉｇｈ−Ｌｏｗ法などが知られている。
【０００５】
コンダクタンス法は、印加電圧を変化させながら、ヘテロ接合のコンダクタンスの周波数依存性を測定し、高周波及び低周波におけるコンダクタンス曲線を比較することによって、ヘテロ接合のＤｉｔを導出する。なお、コンダクタンス法では、電子の捕獲・放出時定数や捕獲断面積σを求めることができる。測定温度におけるキャリアの熱速度Ｖｔｈ、及び伝導体の電子密度Ｎｃを仮定することで、準位の位置を求めることができる。
【０００６】
Ｈｉｇｈ−Ｌｏｗ法は、１ｋＨｚを超える高周波及び１ｋＨｚ以下の低周波における容量の電圧依存性を比較することによって、Ｄｉｔを導出する。Ｈｉｇｈ−Ｌｏｗ法では、Ｄｉｔを導出するために、酸化膜容量Ｃｏｘ及び基板の不純物濃度を仮定する。また、比較する容量の電圧依存性において高周波極限が得られていることが前提となる。なお、ヘテロ接合の容量の電圧依存性を比較するために交流信号の周波数を高めていく場合、界面準位にトラップされた電子は、交流信号の周波数が高まるにしたがって交流信号に応答できなくなる。交流信号の周波数が界面準位にトラップされた電子が応答できない程度の高い周波数になった場合、その交流信号に応答できるのは、多数キャリアである電子のみとなる。この場合、ヘテロ接合の容量の電圧依存性を示す曲線は、理想曲線とおおよそ一致する。このように、十分に周波数が高い場合に、ヘテロ接合の容量の電圧依存性を示す曲線と理想曲線とがおおよそ一致することを「高周波極限が得られている」と称する。
【０００７】
Ｈｉｇｈ−Ｌｏｗ法は、高周波および低周波の容量測定が十分でない場合、Ｄｉｔを小さく評価する可能性があるため注意が必要である。すなわち、ヘテロ接合の界面特性をよいように評価する傾向がある。したがって、Ｄｉｔのより精密な評価を行いたい場合には、Ｈｉｇｈ−Ｌｏｗ法よりコンダクタンス法を用いることが好ましい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】E. H. Nicollian and J. R. Brews, MOS Physics and Technology (Wiley,New York, 1982).
【非特許文献２】D. K. Schroder, Semiconductor material and Device Characterization(Wiley, New Jersey, 2006).
【非特許文献３】R. Engel-Herbert et al., Journal of Applied Physics 108, 124101(2010).
【非特許文献４】M. Xu et al., Journal of Applied Physics 113, 013711 (2013).
【非特許文献５】C. Y. Chang et al., Applied Physics Letter 102, 093506 (2013).
【非特許文献６】J. J. Freedsman et al., Applied Physics Letter 99, 033504 (2011).
【非特許文献７】J. J. Freedsman et al., Applied Physics Letter 101, 013506 (2012).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
Ｈｉｇｈ−Ｌｏｗ法及びコンダクタンス法の何れを用いてＤｉｔを評価する場合であっても、ＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ接合が形成されている基板（例えばシリコン基板）を用いてＨＥＭＴとして動作可能な構造、すなわち、ヘテロ接合をメサ形状に加工し、そのメサ形状の上面にゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を形成したＦＥＴ構造を作製する（例えば、非特許文献６，７参照）。
【００１０】
しかし、ＦＥＴ構造を用いてヘテロ接合のＤｉｔを評価するためには、当然のことながらＦＥＴ構造を作製するための作製プロセスを実施する必要があり、手間が掛かる。例えば、ＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ接合が形成されている基板の品質評価を目的とする場合のように、評価に用いるヘテロ接合の構造にはこだわらず、できるだけ簡易にＤｉｔを評価したいという要望がある。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、異種の窒化物半導体によって構成されるヘテロ接合の界面特性を容易に評価することができる評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る評価方法は、異種の窒化物半導体によって構成されたヘテロ接合の評価方法であって、上記ヘテロ接合の表面には、環状の第１電極と、上記第１電極の内縁の内部に配置され、且つ、上記第１電極と離間した第２電極と、が形成されており、上記第１電極と上記第２電極との間に複数のバイアス電圧を印加した状態の各々において、上記第１電極と上記第２電極との間のコンダクタンスの周波数依存性を測定し、複数のバイアス電圧の各々に対応する上記コンダクタンスの周波数依存性に基づいて上記ヘテロ接合の界面準位密度を導出する界面準位密度導出工程と、を含む、ことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、環状の第１電極と、上記第１電極の内縁の内部に配置され、且つ、上記第１電極と離間した第２電極と、がその表面に形成されたヘテロ接合を用いて、ヘテロ接合の界面準位密度を評価することができる。すなわち、ＦＥＴ構造の作製は、不要となる。したがって、本評価方法を用いることによって、異種の窒化物半導体によって構成されるヘテロ接合の界面特性を容易に評価することができる。
【００１４】
本発明の一態様に係る評価方法において、上記第１電極の上記内縁及び上記第２電極の外縁を構成する曲線の各々は、それぞれ円形であり、上記第２電極は、上記外縁が上記内縁と同心円になるように配置されている、ことが好ましい。
【００１５】
上記の構成によれば、第２電極に電界を印加した場合に、第２電極と第１電極との間に形成される電界の形状が等方的になる。したがって、第２電極と第１電極との間に生じる容量の計算が容易になる。その結果として、界面準位密度を更に容易に導出することができる。
【００１６】
本発明の一態様に係る評価方法において、上記第１電極と上記ヘテロ接合の上記表面との接触は、オーミック接触であってもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、上記第１電極と上記表面との間に容量が生じることを防止することができる。したがって、上記界面準位密度導出工程において界面準位密度を導出するときの精度を高めることができる。
【００１８】
本発明の一態様に係る評価方法は、ＧａＮ層と、当該ＧａＮ層の表面に形成されたＡｌＧａＮ層とによって構成されているヘテロ接合に対して好適に用いることができる。
【００１９】
本発明の一態様に係る評価方法は、異種の窒化物半導体によって構成されたヘテロ接合の界面準位密度における特定範囲を定める特定範囲決定工程と、上記界面準位密度導出工程において導出された上記界面準位密度を上記特定範囲と比較する比較工程と、上記比較工程の結果に応じて、（１）上記界面準位密度が上記特定範囲内にある場合に上記ヘテロ接合を合格と判定し、（２）上記界面準位密度が前記特定範囲内にない場合に上記ヘテロ接合を不合格と判定する判定工程と、を更に含む、ことが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、ヘテロ接合の界面準位密度の合否を判定することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、異種の窒化物半導体によって構成されるヘテロ接合の界面特性を容易に評価することができる評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る評価方法を示すフローチャートである。
【図２】（ａ）は、図１に示したフローチャートに含まれるエッチング工程を実施する前のヘテロ接合の断面図である。（ｂ）は、上記エッチング工程を実施した後のヘテロ接合の断面図である。（ｃ）は、図１に示したフローチャートに含まれる電極形成工程を実施した後のヘテロ接合の断面図である。
【図３】（ａ）は、図１に示したフローチャートに含まれる界面準位密度導出工程を実施するためのヘテロ構造の断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示したヘテロ構造の平面図である。
【図４】図１に示したフローチャートに含まれる界面準位密度導出工程を実施する測定系の回路図である。
【図５】（ａ）は、図３に示したヘテロ構造の等価回路を示す回路図である。（ｂ）は、（ａ）の等価回路の単純化回路を示す回路図である。（ｃ）は、図１に示したフローチャートに含まれる界面準位密度導出工程において測定する測定回路を示す回路図である。
【図６】図３に示したヘテロ構造のエネルギーバンド図である。
【図７】（ａ）は、本発明の第１の実施例であるヘテロ接合のコンダクタンス曲線を示すグラフであり、（ｂ）は、同ヘテロ接合の界面準位密度のバイアス電圧依存性を示すグラフである。（ｃ）は、本発明の第２の実施例であるヘテロ接合のコンダクタンス曲線を示すグラフであり、（ｄ）は、同ヘテロ接合の界面準位密度のバイアス電圧依存性を示すグラフである。（ｅ）は、本発明の第３の実施例であるヘテロ接合のコンダクタンス曲線を示すグラフであり、（ｆ）は、同ヘテロ接合の界面準位密度のバイアス電圧依存性を示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る評価方法を示すフローチャートである。
【図９】（ａ）は、本発明の第４の実施例であるヘテロ接合のコンダクタンス曲線を示すグラフであり、（ｂ）は、同ヘテロ接合の界面準位密度のバイアス電圧依存性を示すグラフである。（ｃ）は、本発明の第５の実施例であるヘテロ接合のコンダクタンス曲線を示すグラフであり、（ｄ）は、同ヘテロ接合の界面準位密度のバイアス電圧依存性を示すグラフである。（ｅ）は、本発明の第６の実施例であるヘテロ接合のコンダクタンス曲線を示すグラフであり、（ｆ）は、同ヘテロ接合の界面準位密度のバイアス電圧依存性を示すグラフである。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る評価方法を示すフローチャートである。
【図１１】（ａ）は、図１０に示したフローチャートに含まれる第１の電極形成工程を実施する前のヘテロ接合の断面図である。（ｂ）は、図１０に示したフローチャートに含まれる加熱工程を実施する前のヘテロ接合の断面図である。（ｃ）は、上記加熱工程を実施した後のヘテロ接合の断面図である。（ｄ）は、図１０に示したフローチャートに含まれる第２の電極形成工程を実施した後のヘテロ接合の断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る評価方法を示すフローチャートである。
【図１３】（ａ）は、本発明の比較例であるヘテロ構造の断面図である。（ｂ）は、同ヘテロ構造の平面図である。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は、図１３に示した比較例であるヘテロ構造のコンダクタンス曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る評価方法について、図１〜図６を参照して説明する。本評価方法は、異種の窒化物半導体によって構成されたヘテロ接合の評価方法である。より詳しくは、ヘテロ接合のヘテロ接合の接合界面に生じる局在準位（界面準位）の密度、すなわち、界面準位密度Ｄｉｔを評価する評価方法である。
【００２４】
図１は、本評価方法を示すフローチャートである。
【００２５】
図２の（ａ）は、エッチング工程Ｓ１２を実施する前のヘテロ接合の断面図である。図２の（ｂ）は、エッチング工程Ｓ１２を実施した後のヘテロ接合の断面図である。図２の（ｃ）は、電極形成工程Ｓ１４を実施した後のヘテロ接合の断面図である。図２の（ａ）〜（ｃ）の断面図は、図３の（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面における断面図である。
【００２６】
図３の（ａ）は、本評価方法が含む界面準位密度導出工程Ｓ１６を実施するためのヘテロ構造１０の断面図である。この断面図は、図３の（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面における断面図である。図３の（ｂ）は、ヘテロ構造１０の平面図である。
【００２７】
図４は、界面準位密度導出工程Ｓ１６を実施する測定系の回路図である。
【００２８】
図５の（ａ）〜（ｃ）の各々は、界面準位密度導出工程Ｓ１６においてＤｉｔを導出するために用いる回路を示す回路図である。図５の（ａ）は、ヘテロ構造１０の等価回路を示す回路図である。図５の（ｂ）は、（ａ）の等価回路の単純化回路を示す回路図である。図５の（ｃ）は、後述するＬＣＲメータ３０が測定する測定回路を示す回路図である。
【００２９】
図６は、ヘテロ構造１０のエネルギーバンド図である。
【００３０】
図１に示すように、本評価方法は、エッチング工程Ｓ１２と、電極形成工程Ｓ１４と、界面準位密度導出工程Ｓ１６とを含んでいる。
【００３１】
本実施形態では、異種の窒化物半導体としてＧａＮとＡｌＧａＮとを用いて本評価方法について説明する。図２の（ａ）に示すように、本評価方法で説明に用いるヘテロ接合１３は、ＧａＮ層１３１上にＡｌＧａＮ層１３２を形成することによって得られるＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ接合である。ＧａＮ層１３１内の接合界面近傍には、２ＤＥＧ（二次元電子ガス）１３１ａが形成されている。
【００３２】
なお、ヘテロ接合１３は、シリコン基板１１上にバッファ層１２を介して形成されている（図３の（ａ）参照）。なお、シリコン基板１１は、（１１１）配向を有するものである。
【００３３】
（エッチング工程Ｓ１２）
エッチング工程Ｓ１２は、ヘテロ接合１３の表面１３ａにおいて、界面準位密度を評価するために用いる領域（後述する第１電極１５及び第２電極１６を形成する領域）を他の領域から分離するために実施する工程である。具体的には、界面準位密度を評価するために用いる領域の外縁に位置するＡｌＧａＮ層１３２と、ＧａＮ層１３１の一部とをエッチングする（図２の（ｂ）参照）。
【００３４】
界面準位密度を評価するために用いる領域の外縁をエッチングする技術としては、既存のＨＥＭＴを作製するための方法を採用すればよい。例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いてＡｌＧａＮ層１３２と、ＧａＮ層１３１の一部とをエッチングすることができる。
【００３５】
（電極形成工程Ｓ１４）
電極形成工程Ｓ１４は、ヘテロ接合１３の表面１３ａに、第１電極１５及び第２電極１６を形成する工程である（図２の（ｃ）参照）。図３の（ｂ）に示すように、第１電極１５は、外縁が長方形であり且つ内縁１５１が円形である、環状の電極である。また、第２電極１６は、内縁１５１の内部に配置され、且つ、第１電極１５と離間した電極である。
【００３６】
第１電極１５及び第２電極１６を形成する方法としては、既存の高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor: HEMT）を作製するための方法を採用すればよい。第１電極１５及び第２電極１６を構成する材料としては、例えば、Ａｕ／ＮｉやＡｌ／Ａｕ／Ｎｉなどの金属製の多層膜、又は、Ｎｉなどの金属製の単層膜を採用できる。また、第１電極１５及び第２電極１６の電極パターンを決定するマスクを形成するための技術としては、例えば、フォトリソグラフィー技術を採用できる。
【００３７】
以上のように、エッチング工程Ｓ１２及び電極形成工程Ｓ１４を実施することによって、ヘテロ接合１３の表面１３ａに第１電極１５及び第２電極１６を形成したヘテロ構造１０を得ることができる。ヘテロ構造１０は、図１３を参照して後述する比較例のヘテロ構造５０とは異なり、ＦＥＴ構造を作製する必要がない。したがって、本評価方法を用いることによって、異種の窒化物半導体によって構成されるヘテロ接合の界面特性を容易に評価することができる。
【００３８】
また、ヘテロ構造１０において、第１電極１５は、第２電極１６を取り囲むように形成されている（図３の（ｂ）参照）。したがって、第１電極１５と第２電極１６との間に電圧を印加した場合に、第１電極１５と第２電極１６との間に流れる電流は、内縁１５１の内部に閉じ込められる。すなわち、ヘテロ構造１０は、上記電流が第１電極１５の外部に漏れることを防止することができる。そのため、本評価方法において、エッチング工程Ｓ１２は、省略可能である。エッチング工程Ｓ１２を省略することによって、ヘテロ構造１０をより容易に作製することができる。したがって、ヘテロ構造１０の界面特性の評価がより容易になる。
【００３９】
また、（１）第１電極１５の内縁１５１及び第２電極１６の外縁１６１を構成する曲線の各々は、円形であり、（２）第２電極１６は、その外縁１６１が第１電極１５の内縁１５１と同心円になるように配置されていることが好ましい（図３の（ｂ）参照）。
【００４０】
この構成によれば、第１電極と第２電極との間に電界を印加した場合、第１電極と第２電極との間には、等方的な電界が形成される。したがって、第１電極と第２電極との間に生じる容量の計算が容易になる。その結果として、本評価方法は、ヘテロ接合１３のＤｉｔを更に容易に導出することができる。
【００４１】
なお、本評価方法は、電極形成工程Ｓ１４の後に、パッシベーション膜形成工程を更に含んでいてもよい。パッシベーション膜形成工程は、ヘテロ構造１０の表面にパッシベーション膜を形成する工程である。パッシベーション膜は、例えばＳｉＮ膜であり、ヘテロ構造１０の表面を不導態化する機能を有する。パッシベーション膜は、例えばＣＶＤ法など既存の技術を用いて形成することができる。
【００４２】
（界面準位密度導出工程Ｓ１６）
界面準位密度導出工程Ｓ１６は、第１電極１５と第２電極１６との間に複数のバイアス電圧を印加した状態の各々において、第１電極１５と第２電極１６との間のコンダクタンスＧｍの周波数依存性を測定し、複数のバイアス電圧の各々に対応するＧｍの周波数依存性に基づいてヘテロ接合１３のＤｉｔを導出する工程である。コンダクタンスの測定方法としては、既存の測定方法を採用することができる。本実施形態では、図４に示すように、ＬＣＲメータ３０を用いた測定方法を例として説明する。なお、ＬＣＲメータ３０としては、例えば、Ａｇｉｌｅｎｔ社製のＥ４９８０ＡプレシジョンＬＣＲメータを用いることができる。
【００４３】
（１．Ｇｍ，Ｃｍの測定）
ＬＣＲメータ３０と接続するために、第１電極１５に対して端子１５２を配線し、第２電極１６に対して端子１６２を配線する。端子１５２は、ＬＣＲメータ３０のマイナス側端子にまとめて接続する。端子１６２は、ＬＣＲメータ３０のプラス側端子に接続する。なお、ＬＣＲメータと、ヘテロ構造１０の第１電極１５及び第２電極１６との接続の態様は、用いるＬＣＲメータの仕様に応じて適宜変更すればよい。
【００４４】
ＬＣＲメータ３０は、交流電流源３１と、直流電圧源３２と、電流計３３と、電圧計３４とにより構成されている。交流電流源３１は、第１電極１５と第２電極１６との間に流す交流信号を生成し、ヘテロ構造１０に供給する。直流電圧源３２は、可変電圧源であり、第１電極１５と第２電極１６との間に印加するバイアス電圧を制御する。電流計３３は、第１電極１５と第２電極１６との間に流れる電流を検出する。電圧計３４は、第１電極１５と第２電極１６との間に生じる電圧を検出する。
【００４５】
このように構成されたＬＣＲメータ３０を用いることによって、第１電極１５と第２電極１６との間に所定のバイアス電圧を印加した状態において、第１電極１５と第２電極１６との間のコンダクタンスＧｍ及び容量Ｃｍを測定する。
【００４６】
ＬＣＲメータ３０は、第１のバイアス電圧を印加した状態において、交流電流源３１が生成する交流信号の周波数を変化させることによって、Ｇｍ及びＣｍの周波数依存性を測定する。
【００４７】
第１のバイアス電圧についてヘテロ構造１０のＧｍ及びＣｍの周波数依存性を測定しおわったら、直流電圧源３２は、バイアス電圧を第２のバイアス電圧に変化させる。ＬＣＲメータ３０は、第２のバイアス電圧を印加した状態において、Ｇｍ及びＣｍの周波数依存性を測定する。
【００４８】
以上のように、界面準位密度導出工程Ｓ１６は、バイアス電圧の値を第１の電圧から第ｎの電圧（ｎは整数）まで順次変化させていき、各電圧の各々に対応するＧｍ及びＣｍの周波数依存性を測定する。
【００４９】
（２．Ｄｉｔの導出）
界面準位密度導出工程Ｓ１６は、測定したＧｍ及びＣｍに基づいてＤｉｔを導出する。このＤｉｔの導出方法は、非特許文献１〜３に記載されているようにコンダクタンス法として知られている。コンダクタンス法では、図５の（ａ）〜（ｃ）の各々に示すヘテロ構造１０の等価回路、単純化回路、測定回路を用いる。
【００５０】
図５の（ａ）において、ＣｏｘはＡｌＧａＮ層１３２の容量であり、ＣｓはＧａＮ層１３１の空乏層容量であり、Ｒｉｔはヘテロ接合１３の界面抵抗であり、Ｃｉｔはヘテロ接合１３の界面容量である。図５の（ｂ）において、Ｃｐ及びＧｐは、Ｃｓ、Ｒｉｔ及びＣｉｔを単純化した場合の並列容量及び並列コンダクタンスである。
【００５１】
測定回路における合成アドミタンスＹｍは、式（１）で与えられる。
【００５２】
【数１】
2018085370.tif 000003
等価回路（図５の（ａ））及び単純化回路（図５の（ｂ））より、式（２）〜式（３）が得られる。
【数２】
2018085370.tif 000004
【００５３】
【数３】
2018085370.tif 000005
なお、各パラメータは、以下のように対応している。
【００５４】
【数４】
2018085370.tif 000006
また、単純化回路（図５の（ｂ））及び測定回路（図５の（ｃ））おり、式（４）が得られる。なお、ｑは電子の電荷量であり、ωは交流信号の角周波数であり、ｆは交流信号の周波数であり、τｉｔは界面準位の遅延時間である。
【００５５】
【数５】
2018085370.tif 000007
界面準位密度導出工程Ｓ１６は、上述した（１．Ｇｍ，Ｃｍの測定）で測定した、コンダクタンスの周波数依存性から、式（４）のＧｐ／ωを求める。そのうえで、得られた式（４）のＧｐ／ωを式（３）でフィッティングすることによって、式（３）中のＤｉｔ及びτｉｔを導出することができる。なお、界面準位密度導出工程Ｓ１６は、複数のバイアス電圧の各々に対応するコンダクタンスの周波数依存性を測定しているため、複数のバイアス電圧の各々に対応するＤｉｔ及びτｉｔを導出することができる。
【００５６】
以上のように、界面準位密度導出工程Ｓ１６は、ヘテロ接合１３のＤｉｔであって、複数のバイアス電圧の各々に対応するＤｉｔを導出することができる。
【００５７】
（ヘテロ接合１３のバンド構造）
図６に示すように、ＧａＮ層１３１の荷電子帯のエネルギー準位ＥＶと伝導帯のエネルギー準位ＥＣとの間には、禁制帯が生じる。ヘテロ接合１３の接合界面においては、複数の界面準位（図６中では模式的に５つの界面準位を図示）が生じる。これは、ＧａＮ層１３１の格子定数とＡｌＧａＮ層１３２の格子定数とが異なることに起因して、接合界面に結晶構造の不連続ＤＥｉｔが生じるためである（図３の（ａ）参照）。
【００５８】
ヘテロ構造１０において、ヘテロ接合１３の界面準位に捕獲されていた電子は、第１電極１５と第２電極１６との間に流れる交流信号のエネルギーを吸収することによって、ＧａＮ層１３１の伝導帯ＥＣに励起される。上述した界面準位密度導出工程Ｓ１６においては、第１電極１５と第２電極１６との間に印加するバイアス電圧を変化させながら、複数のバイアス電圧に対応するＤｉｔを導出した。このバイアス電圧を変化させることは、ヘテロ接合１３におけるフェルミ準位ＥＦを変化させることに対応する。また、バイアス電圧を変化させることは、ＥＣと捕獲されていた電子のエネルギー準位ＥＴとの差ＥＣ−ＥＴを変化させることに対応する。
【００５９】
したがって、複数のバイアス電圧に対応するＤｉｔを導出することによって、Ｄｉｔのエネルギー分布を評価することができる。具体的には、バイアス電圧を大きくすればするほど、深い界面準位のＤｉｔを評価することができる。
【００６０】
（第１〜第３の実施例）
本発明の第１〜第３の実施例であるヘテロ構造１０Ａ〜１０ＣのＤｉｔについて、図７を参照して説明する。図７の（ａ）は、ヘテロ構造１０ＡのＧｐ／ωの周波数依存性を示すグラフであり、（ｂ）は、ヘテロ構造１０ＡのＤｉｔのバイアス電圧依存性を示すグラフである。以下において、Ｇｐ／ωの周波数依存性のことをコンダクタンス曲線と呼ぶ。図７の（ｃ）は、ヘテロ構造１０Ｂのコンダクタンス曲線を示すグラフであり、（ｄ）は、ヘテロ構造１０ＢのＤｉｔのバイアス電圧依存性を示すグラフである。図７の（ｅ）は、ヘテロ構造１０Ｃのコンダクタンス曲線を示すグラフであり、（ｆ）は、ヘテロ構造１０ＣのＤｉｔのバイアス電圧依存性を示すグラフである。
【００６１】
ヘテロ構造１０Ａ〜１０Ｃは、ＡｌＧａＮ層１３２の厚さが異なる点を除いて、共通する構成を有する。ヘテロ構造１０Ａ〜１０Ｃの構成は、以下の通りである。
【００６２】
シリコン基板１１として、面方位が（１１１）であるシリコンウェハを採用した。
【００６３】
バッファ層１２として、ＡｌＮ／ＡｌＧａＮの多層構造を採用した。バッファ層１２の厚さは、３５００ｎｍである。
【００６４】
ＧａＮ層１３１は、ＭＯＣＶＤ法を用いて形成した。ＧａＮ層１３１の厚さは、７５０ｎｍである。
【００６５】
ＡｌＧａＮ層１３２は、ＭＯＣＶＤ法を用いて形成した。ＡｌＧａＮ層１３２の厚さは、ヘテロ構造１０Ａにおいて２０ｎｍであり、ヘテロ構造１０Ｂにおいて３５ｎｍであり、ヘテロ構造１０Ｃにおいて６０ｎｍである。
【００６６】
第１電極１５及び第２電極１６は、Ａｌ／Ａｕ／Ｎｉによって構成されている。第１電極１５及び第２電極１６の各々の厚さは、Ａｌ／Ａｕ／Ｎｉの各々について、１８０／３０／２０ｎｍである。
【００６７】
ヘテロ構造１０Ａについては、バイアス電圧を−２．０５Ｖ以上−１．８５Ｖ以下の範囲で変化させながら各バイアス電圧に対応するコンダクタンス曲線を得た。図７の（ａ）には、そのうち、バイアス電圧が−２．０５Ｖ，−２．００Ｖ，−１．９５Ｖ，−１．９０Ｖ，−１．８５Ｖの場合に得られたコンダクタンス曲線を図示した。
【００６８】
ヘテロ構造１０Ｂについては、バイアス電圧を−３．８５Ｖ以上−３．５５Ｖ以下の範囲で変化させながら各バイアス電圧に対応するコンダクタンス曲線を得た。図７の（ｃ）には、そのうち、バイアス電圧が−３．８５Ｖ，−３．７０Ｖ，−３．６５Ｖ，−３．６０Ｖ，−３．５５Ｖの場合に得られたコンダクタンス曲線を図示した。
【００６９】
ヘテロ構造１０Ｃについては、バイアス電圧を−６．４５Ｖ以上−６．２５Ｖ以下の範囲で変化させながら各バイアス電圧に対応するコンダクタンス曲線を得た。図７の（ｅ）には、そのうち、バイアス電圧が−６．４５Ｖ，−６．４０Ｖ，−６．３５Ｖ，−６．３０Ｖ，−６．２５Ｖの場合に得られたコンダクタンス曲線を図示した。
【００７０】
各バイアス電圧に対応するコンダクタンス曲線から導出したヘテロ構造１０Ａ，１０Ｂ，１０ＣのＤｉｔを、それぞれ、図７の（ｂ），（ｄ），（ｆ）に示す。
【００７１】
図７の（ｂ），（ｄ），（ｆ）の結果より、ＦＥＴ構造よりも容易に作製可能な電極構造を有するヘテロ構造１０Ａ〜１０Ｃを用いた場合であっても、本評価方法を用いることによってＤｉｔを評価可能なことが分かった。
【００７２】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係る評価方法について、図８を参照して説明する。図８は、本評価方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る評価方法は、第１の実施形態に係る評価方法と同様に、異種の窒化物半導体によって構成されたヘテロ接合の評価方法である。
【００７３】
本実施形態に係る評価方法は、第１の実施形態に係る評価方法と比較して、ヘテロ接合の表面に電極を形成する工程が異なる。本実施形態においては、この電極を形成する工程を中心に説明する。
【００７４】
図８に示すように、本評価方法は、エッチング工程Ｓ２１と、第１の電極形成工程Ｓ２２と、加熱工程Ｓ２３と、第２の電極形成工程Ｓ２４と、界面準位密度導出工程Ｓ２６とを含んでいる。
【００７５】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、異種の窒化物半導体としてＧａＮとＡｌＧａＮとを用いる。すなわち、本実施形態においても、ＧａＮ層上にＡｌＧａＮ層を形成することによって得られるＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ接合を用いる。
【００７６】
（エッチング工程Ｓ２１）
エッチング工程Ｓ２１は、図１に示したエッチング工程Ｓ１２に対応する。したがって、ここでは、その詳細に関する説明を省略する。
【００７７】
（第１の電極形成工程Ｓ２２）
第１の電極形成工程Ｓ２２は、環状の第１電極をヘテロ接合の表面の一部に形成する工程である。本実施形態の第１電極の形状は、図３の（ｂ）に示した第１電極１５の形状と同様である。
【００７８】
第１電極を形成する方法としては、既存の高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor: HEMT）を作製するための方法を採用すればよい。第１電極を構成する材料としては、例えば、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｌ／ＴｉやＡｕ／Ｍｏ／Ａｌ／Ｔｉなどの金属製の多層膜を採用できる。また、第１電極の電極パターンを決定するマスクを形成するための技術としては、例えば、フォトリソグラフィー技術を採用できる。
【００７９】
（加熱工程Ｓ２３）
加熱工程Ｓ２３は、第１の電極形成工程Ｓ２２の後に実施される工程である。加熱工程Ｓ２３は、第１電極が形成されたヘテロ接合を加熱（アニール）することによって第１電極とヘテロ接合の表面とをオーミック接触させる加熱工程である。第１電極が形成されたヘテロ接合を加熱することにより、第１電極とヘテロ接合との界面における接触は、オーミック接触となる。
【００８０】
ヘテロ接合を加熱する方法は、既存のＨＥＭＴのソース電極及びドレイン電極（ヘテロ接合に対してオーミック接触する電極）を作製するための方法を採用すればよい。ヘテロ接合を加熱するためには、例えば、短時間熱処理装置（RTA: Rapid Thermal Anneal）を用いることができる。
【００８１】
（第２の電極形成工程Ｓ２４）
第２の電極形成工程Ｓ２４は、ヘテロ接合の表面の一部に第２電極を形成する工程である。本実施形態の第２電極の形状は、図３の（ｂ）に示した第２電極１６の形状と同様である。第２の電極形成工程Ｓ２４を実施することによって、ヘテロ接合の表面の一部に第１電極及び第２電極を形成したヘテロ構造が得られる。
【００８２】
なお、本実施形態の第２電極は、第１の実施形態の第１電極１５及び第２電極１６と同様の方法を用いて形成することができる。
【００８３】
（界面準位密度導出工程Ｓ２６）
界面準位密度導出工程Ｓ２６は、図１に示した界面準位密度導出工程Ｓ１６に対応する。したがって、ここでは、その詳細に関する説明を省略する。
【００８４】
本評価方法によれば、第１電極と、ヘテロ接合の表面との接触は、オーミック接触となる。その結果、第１電極とヘテロ接合の表面との間に容量が生じることを防止することができるので、後述する界面準位密度導出工程Ｓ２６において界面準位密度Ｄｉｔを導出するときの精度を高めることができる。
【００８５】
なお、本評価方法においても第１の実施形態に係る評価方法と同様に、エッチング工程Ｓ２１を省略可能である。エッチング工程Ｓ２１を省略することによって、ヘテロ構造をより容易に作成することができる。したがって、ヘテロ接合の界面特性の評価がより容易になる。
【００８６】
（第４〜第６の実施例）
本発明の第４〜第６の実施例であるヘテロ構造２０Ａ〜２０ＣのＤｉｔについて、図９を参照して説明する。ヘテロ構造２０Ａ〜２０Ｃは、それぞれ、図８に示したエッチング工程Ｓ２１〜第２の電極形成工程Ｓ２４を実施することにより第１電極及び第２電極を形成されたヘテロ構造である。
【００８７】
図９の（ａ）は、ヘテロ構造２０ＡのＧｐ／ωの周波数依存性を示すグラフであり、（ｂ）は、ヘテロ構造２０ＡのＤｉｔのバイアス電圧依存性を示すグラフである。以下において、Ｇｐ／ωの周波数依存性のことをコンダクタンス曲線と呼ぶ。図９の（ｃ）は、ヘテロ構造２０Ｂのコンダクタンス曲線を示すグラフであり、（ｄ）は、ヘテロ構造２０ＢのＤｉｔのバイアス電圧依存性を示すグラフである。図９の（ｅ）は、ヘテロ構造２０Ｃのコンダクタンス曲線を示すグラフであり、（ｆ）は、ヘテロ構造２０ＣのＤｉｔのバイアス電圧依存性を示すグラフである。
【００８８】
ヘテロ構造２０Ａ〜２０Ｃは、それぞれ、電極形成の方法が異なる点を除いて、ヘテロ構造１０Ａ〜１０Ｃと同様に構成されている。
【００８９】
第１電極は、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉによって構成されている。第１電極の厚さは、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉの各々について、３０／２５／９０／２５ｎｍである。
【００９０】
加熱工程Ｓ２３においては、加熱温度を８５０℃とし、加熱時間を３０秒とした。
【００９１】
第２電極は、Ａｌ／Ａｕ／Ｎｉによって構成されている。第２電極の厚さは、Ａｌ／Ａｕ／Ｎｉの各々について、１８０／３０／２０ｎｍである。
【００９２】
ヘテロ構造２０Ａについては、バイアス電圧を−１．５５Ｖ以上−１．３５Ｖ以下の範囲で変化させながら各バイアス電圧に対応するコンダクタンス曲線を得た。図９の（ａ）には、そのうち、バイアス電圧が−１．５５Ｖ，−１．５０Ｖ，−１．４５Ｖ，−１．４０Ｖ，−１．３５Ｖの場合に得られたコンダクタンス曲線を図示した。
【００９３】
ヘテロ構造２０Ｂについては、バイアス電圧を−３．８０Ｖ以上−３．６０Ｖ以下の範囲で変化させながら各バイアス電圧に対応するコンダクタンス曲線を得た。図９の（ｃ）には、そのうち、バイアス電圧が−３．８０Ｖ，−３．７５Ｖ，−３．７０Ｖ，−３．６５Ｖ，−３．６０Ｖの場合に得られたコンダクタンス曲線を図示した。
【００９４】
ヘテロ構造２０Ｃについては、バイアス電圧を−６．６５Ｖ以上−６．４５Ｖ以下の範囲で変化させながら各バイアス電圧に対応するコンダクタンス曲線を得た。図９の（ｅ）には、そのうち、バイアス電圧が−６．６５Ｖ，−６．６０Ｖ，−６．５５Ｖ，−６．５０Ｖ，−６．４５Ｖの場合に得られたコンダクタンス曲線を図示した。
【００９５】
各バイアス電圧に対応するコンダクタンス曲線から導出したヘテロ構造２０Ａ，２０Ｂ，２０ＣのＤｉｔを、それぞれ、図９の（ｂ），（ｄ），（ｆ）に示す。
【００９６】
図９の（ｂ），（ｄ），（ｆ）の結果より、ＦＥＴ構造よりも容易に作製可能な電極構造を有するヘテロ構造２０Ａ〜２０Ｃを用いた場合であっても、本評価方法を用いることによってＤｉｔを評価可能なことが分かった。
【００９７】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係る評価方法について、図１０〜図１１を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係る評価方法を示すフローチャートである。図１１の（ａ）は、図１０に示したフローチャートに含まれる第１の電極形成工程Ｓ３２を実施する前（エッチング工程Ｓ３１を実施した後）のヘテロ接合３３の断面図である。図１１の（ｂ）は、図１０に示したフローチャートに含まれる加熱工程Ｓ３３を実施する前のヘテロ接合３３の断面図である。図１１の（ｃ）は、加熱工程Ｓ３３を実施した後のヘテロ接合３３の断面図である。図１１の（ｄ）は、図１０に示したフローチャートに含まれる第２の電極形成工程を実施した後のヘテロ接合３３（ヘテロ構造３０）の断面図である。
【００９８】
本評価方法は、図１に示した評価方法と同様に、異種の窒化物半導体によって構成されたヘテロ接合の評価方法である。より詳しくは、ヘテロ接合のヘテロ接合の接合界面に生じる局在準位（界面準位）の密度、すなわち、界面準位密度Ｄｉｔを評価する評価方法である。
【００９９】
図１０に示すように、本評価方法は、エッチング工程Ｓ３１と、第１の電極形成工程Ｓ３２と、加熱工程Ｓ３３と、第２の電極形成工程Ｓ３４と、界面準位密度導出工程Ｓ３６とを含んでいる。第１の電極形成工程Ｓ３２〜界面準位密度導出工程Ｓ３６は、それぞれ、図８に示した第１の電極形成工程Ｓ２２〜界面準位密度導出工程Ｓ２６に対応する。すなわち、本評価方法は、図８に示した評価方法において、エッチング工程Ｓ２１をエッチング工程Ｓ３１に置換することによって得られる。
【０１００】
本実施形態においても、異種の窒化物半導体としてＧａＮとＡｌＧａＮとを用いて本評価方法について説明する。本評価方法を実施する前の状態のヘテロ接合３３は、図２の（ａ）に示したヘテロ接合１３と同様に構成されている。すなわち、ヘテロ接合３３は、ＧａＮ層１３１上にＡｌＧａＮ層３３２を形成することによって得られるＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ接合である。
【０１０１】
（エッチング工程Ｓ３１）
エッチング工程Ｓ３１は、第１の電極形成工程Ｓ３２の前に実施される。エッチング工程Ｓ３１は、ヘテロ接合３３の表面３３ａの一部に環状の凹部３３２ａを形成する工程である。
【０１０２】
凹部３３２ａを形成する方法としては、既存のＨＥＭＴを作製するための方法を採用すればよい。例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いてヘテロ接合３３の表面３３ａをエッチングすることができる。
【０１０３】
凹部３３２ａが形成された領域におけるＡｌＧａＮ層３３２の厚さは、後述する加熱工程Ｓ３３を実施したあとに第１電極３５とヘテロ接合３３とがオーミック接触を実現可能な厚さであればよい。
【０１０４】
（第１の電極形成工程Ｓ３２）
第１の電極形成工程Ｓ３２は、第１の電極形成工程Ｓ２２と同様に、環状の第１電極３５をヘテロ接合３３の表面３３ａの一部に形成する工程である（図１１の（ｂ）参照）。ただし、第１の電極形成工程Ｓ３２は、凹部３３２ａの内部（凹部３３２ａの内縁と外縁とに挟まれた領域）に第１電極３５を形成する。第１電極１５（図３の（ｂ）参照）と同様に、第１電極３５は、内縁３５１と外縁を有する環状の電極である。
【０１０５】
図１１の（ｂ）に示したヘテロ接合３３において、第１電極３５とヘテロ接合３３との界面における接触は、ショットキー接触である。
【０１０６】
第１電極３５を形成する方法としては、既存のＨＥＭＴのソース電極及びドレイン電極（ヘテロ接合に対してオーミック接触する電極）を作製するための方法を採用すればよい。第１電極３５を構成する材料としては、例えば、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｌ／ＴｉやＡｕ／Ｍｏ／Ａｌ／Ｔｉなどの金属製の多層膜を採用できる。また、第１電極３５の電極パターンを決定するマスクを形成するための技術としては、例えば、フォトリソグラフィー技術を採用できる。
【０１０７】
（加熱工程Ｓ３３）
加熱工程Ｓ３３は、図８に示した加熱工程Ｓ２３に対応する。加熱工程Ｓ３３を実施したヘテロ接合３３（図１１の（ｃ）参照）において、第１電極３５とヘテロ接合３３との界面における接触は、オーミック接触である。
【０１０８】
（第２の電極形成工程Ｓ３４）
加熱工程Ｓ３３の後に、第２の電極形成工程Ｓ３４を実施することによって、ヘテロ接合３３の表面３３ａに第１電極３５及び第２電極１６を形成したヘテロ構造３０を得ることができる（図１１の（ｄ）参照）。
【０１０９】
上述したように、ヘテロ構造３０において、第１電極３５とヘテロ接合３３とはオーミック接触している。ヘテロ構造３０を用いてヘテロ接合３３の界面特性を評価することによって、第１電極３５と表面３３ａとの間に容量が生じることを防止することができる。
【０１１０】
〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態に係る評価方法について、図１２を参照して説明する。図１２は、本評価方法を示すフローチャートである。
【０１１１】
図１２に示すように、本評価方法は、図１に示した評価方法と比較して、特定範囲決定工程Ｓ４１、比較工程Ｓ４２、及び判定工程Ｓ４３を更に含んでいる。
【０１１２】
特定範囲決定工程Ｓ４１は、エッチング工程Ｓ１２〜界面準位密度導出工程Ｓ１６の前に実施される工程であって、異種の窒化物半導体によって構成されたヘテロ接合の界面準位密度における特定範囲を定める工程である。この特定範囲の下限値及び上限値は、異種の窒化物半導体によって構成されたヘテロ接合の界面準位密度Ｄｉｔとして好ましい範囲（例えば、製品としてヘテロ接合を出荷する場合に許容される範囲）に基づいて定めることができる。
【０１１３】
比較工程Ｓ４２は、界面準位密度導出工程Ｓ１６において導出された界面準位密度Ｄｉｔを上記特定範囲と比較する工程である。判定工程Ｓ４３は、比較工程Ｓ４２の結果に応じて、（１）界面準位密度Ｄｉｔが上記特定範囲内にある場合に上記ヘテロ接合を合格と判定し、（２）界面準位密度Ｄｉｔが前記特定範囲内にない場合に上記ヘテロ接合を不合格と判定する工程である。
【０１１４】
本評価方法は、ヘテロ接合の界面準位密度Ｄｉｔが好ましい範囲である特定範囲に含まれているか否かに基づいて、ヘテロ接合の合否を判定することができる。また、本評価方法に含まれる界面準位密度導出工程Ｓ１６、特定範囲決定工程Ｓ４１、比較工程Ｓ４２、及び判定工程Ｓ４３を実施するプログラムを作成し、そのプログラムをコンピュータの制御部（ＣＰＵ：Central Processing Unit）に実行させることによって、本発明の一実施形態に係る評価装置は、異種の窒化物半導体によって構成されたヘテロ接合の界面準位密度Ｄｉｔを導出し、導出した界面準位密度Ｄｉｔに基づいてその合否を自動的に判定することができる。この評価装置において、（１）特定範囲決定工程Ｓ４１は、ヘテロ接合を評価するたびに実施されるように構成されていてもよいし、（２）予め実施した特定範囲決定工程Ｓ４１によって定められた特定範囲を記憶媒体に格納しておき、ヘテロ接合を評価するときに記憶媒体に格納された特定範囲を参照するように構成されていてもよい。
【０１１５】
〔比較例〕
本発明の比較例であるヘテロ構造５０について、図１３及び図１４を参照して説明する。図１３の（ａ）は、ヘテロ構造５０の断面図である。図１３の（ｂ）は、ヘテロ構造５０の平面図である。図１３の（ａ）に示す断面図は、図１３の（ｂ）に示すＢ−Ｂ線に沿った断面における断面図である。図１４の（ａ）及び（ｂ）は、ヘテロ構造５０のコンダクタンス曲線を示すグラフである。
【０１１６】
ヘテロ構造５０は、ヘテロ構造１０と同様に、図２の（ａ）に示したヘテロ接合を用いて作製されている。ヘテロ構造５０は、ヘテロ構造１０と比較して、ＨＥＭＴとして動作可能なＦＥＴ構造を採用している点が異なる。
【０１１７】
ヘテロ構造５０において、ＧａＮ層５３１とＡｌＧａＮ層５３２とによって構成されたヘテロ接合５３は、メサ形状にエッチングされている。ヘテロ構造５０は、そのメサの中央に配置されたゲート電極５７と、ゲート電極５７の下側に離間して配置されたソース電極５５と、ゲート電極５７の上側に離間して配置されたドレイン電極５６とを備えている。ソース電極５５及びドレイン電極５６は、ヘテロ接合５３に対してオーミック接触している。
【０１１８】
ヘテロ構造５０において、ソース電極５５及びドレイン電極の各々は、Ａｕ／Ａｌ／Ｍｏ／Ａｌ／Ｔｉによって構成されている。ソース電極５５及びドレイン電極の厚さは、Ａｕ／Ａｌ／Ｍｏ／Ａｌ／Ｔｉの各々について、〜５０／〜１／３５／６０／１５ｎｍである。また、ゲート電極５７は、厚さが５０ｎｍであるＮｉ層によって構成されている。
【０１１９】
ヘテロ接合５３のＤｉｔを導出するために、（１）ソース電極５５及びドレイン電極５６は、ＬＣＲメータ３０のマイナス側端子にまとめて接続され、（２）ゲート電極５７は、ＬＣＲメータ３０のプラス側端子に接続される。Ｄｉｔを導出するための測定計として、図４に示した測定計と同じものを用いた。
【０１２０】
なお、本比較例では、Ｌ／Ｗ＝５０／１００μｍの構成を採用したヘテロ構造５０と、Ｌ／Ｗ＝１００／１００μｍの構成を採用したヘテロ構造５０とを作製した。Ｌ／Ｗ＝５０／１００μｍの構成を採用したヘテロ構造５０のコンダクタンス曲線を図１４の（ａ）に示し、Ｌ／Ｗ＝１００／１００μｍの構成を採用したヘテロ構造５０のコンダクタンス曲線を図１４の（ｂ）に示す。図１４の（ａ）及び（ｂ）に示したコンダクタンス曲線は、バイアス電圧を、−３．８５Ｖ，−３．９０Ｖ，−３．９５Ｖ，−４．００Ｖ，−４．０５Ｖとした場合に得られたコンダクタンス曲線である。
【０１２１】
ＨＥＭＴを製造することが目的であり、製造したＨＥＭＴの特性評価の一部としてＤｉｔを評価する場合には、上述のＦＥＴ構造を作製する手法を用いてもよい。
【０１２２】
しかし、ＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ接合が形成されている基板が多数存在しているような場合であって、ヘテロ接合の界面特性のみを評価したい場合、すなわち、ＨＥＭＴを製造することを目的としていない場合、上述のＦＥＴ構造を作製することは、手間を要する。
【０１２３】
ヘテロ構造１０は、ＦＥＴ構造であるヘテロ構造５０に比べて容易に作製できるというメリットを有する。
【０１２４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組合せて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２５】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，３０，５０  ヘテロ構造
１１  シリコン基板
１２  バッファ層
１３，３３，５３  ヘテロ接合
１３ａ，３３ａ  表面
１３１，５３１  ＧａＮ層
１３１ａ，５３１ａ  ２ＤＥＧ（二次元電子ガス）
１３２，３３１，５３２  ＡｌＧａＮ層
１５，３５  電極（第１電極）
１５１，３５１  内縁
１５２，１６２，５５１，５６１，５７１  端子
１６  電極（第２電極）
１６１  外縁
３３２ａ  凹部
３０  ＬＣＲメータ
３１  交流電流源
３２  直流電圧源
３３  電流計
３４  電圧計
５５  ソース電極
５６  ドレイン電極
５７  ゲート電極
【図１】
2018085370.tif 000008
【図２】
2018085370.tif 000009
【図３】
2018085370.tif 000010
【図４】
2018085370.tif 000011
【図５】
2018085370.tif 000012
【図６】
2018085370.tif 000013
【図７】
2018085370.tif 000014
【図８】
2018085370.tif 000015
【図９】
2018085370.tif 000016
【図１０】
2018085370.tif 000017
【図１１】
2018085370.tif 000018
【図１２】
2018085370.tif 000019
【図１３】
2018085370.tif 000020
【図１４】
2018085370.tif 000021