(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛材料を含む基板と、
前記基板に接合される導電層であって、前記基板と前記導電層との接合部で整流障壁を規定する、導電層と
を備えるショットキー型コンタクトであって、
前記導電層は、導電性の金属酸化物を含み、
前記金属酸化物は、酸化銀ではなく、
前記導電性の金属酸化物において、金属原子の割合が化学量論的割合よりも高くなっている、
ショットキー型コンタクト。
【請求項２】
酸化亜鉛材料を含む基板と、
前記基板に接合される導電層であって、前記基板と前記導電層との接合部で整流障壁を規定する、導電層と
を備えるショットキー型コンタクトであって、
前記導電層は、導電性の金属酸化物を含み、前記金属酸化物は、酸化銀ではなく、
前記酸化亜鉛材料は、三元酸化物であるか、または、三元酸化物を含む混合物である、
ショットキー型コンタクト。
【請求項３】
前記酸化亜鉛材料は、三元酸化物、または、三元酸化物を含む混合物である、請求項１に記載のショットキー型コンタクト。
【請求項４】
前記三元酸化物は、亜鉛カドミウム酸化物、亜鉛ベリリウム酸化物、亜鉛マグネシウム酸化物、亜鉛セレン酸化物、亜鉛テルル酸化物、亜鉛硫黄酸化物からなるグループから選択される、請求項２または３に記載のショットキー型コンタクト。
【請求項５】
前記酸化亜鉛材料は、ｎ型ドーピング半導体材料である、請求項１または２に記載のショットキー型コンタクト。
【請求項６】
前記導電性の金属酸化物において、金属原子の割合が化学量論的割合よりも高くなっている、請求項２に記載のショットキー型コンタクト。
【請求項７】
前記金属原子の割合は、前記導電性の金属酸化物の少なくとも６８％である、請求項１または６に記載のショットキー型コンタクト。
【請求項８】
前記導電性の金属酸化物は、酸化ニッケル；酸化ルテニウム；酸化イリジウム；酸化白金；酸化レニウム；酸化オスミウム；酸化ロジウム；酸化モリブデン；酸化バナジウム；酸化銅；酸化パラジウム；および、酸化タングステンからなるグループから選択される、請求項１または２に記載のショットキー型コンタクト。
【請求項９】
前記導電性の金属酸化物は、酸化イリジウム、酸化白金および酸化銅からなるグループから選択される、請求項１または２に記載のショットキー型コンタクト。
【請求項１０】
前記酸化イリジウムのイリジウム原子の割合は、前記導電性の金属酸化物の少なくとも７６％、
前記酸化白金の白金原子の割合は、前記導電性の金属酸化物の少なくとも８３％、
または、
前記酸化銅の銅原子の割合は、前記導電性の金属酸化物の少なくとも６８％である、
請求項９に記載のショットキー型コンタクト。
【請求項１１】
前記ショットキー型コンタクトの理想係数が、１．５０以下である、請求項１または２に記載のショットキー型コンタクト。
【請求項１２】
有効障壁の高さが、少なくとも０．８ｅＶ（エレクトロン・ボルト）である、請求項１または２に記載のショットキー型コンタクト。
【請求項１３】
（ａ）酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップと、
（ｂ）金属酸化物の層と前記酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、前記基板の上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップと
のステップを含むショットキー型コンタクトを形成する方法であって、
前記金属酸化物は、酸化銀ではなく、
前記導電性の金属酸化物において、金属原子の割合が化学量論的割合よりも高くなっている、方法。
【請求項１４】
（ａ）酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップであって、前記酸化亜鉛材料は、三元酸化物、または、三元酸化物を含む混合物である、ステップと、
（ｂ）金属酸化物の層と前記酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、前記基板の上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップであって、
前記金属酸化物は、酸化銀ではないステップ、
のステップを含むショットキー型コンタクトを形成する方法。
【請求項１５】
前記基板は、バルク成長による酸化亜鉛材料から成るか、または、酸化亜鉛材料の膜を堆積した基板である、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記酸化亜鉛材料は、三元酸化物、または、三元酸化物を含む混合物である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記三元酸化物は、亜鉛カドミウム酸化物、亜鉛ベリリウム酸化物、亜鉛マグネシウム酸化物、亜鉛セレン酸化物、亜鉛テルル酸化物、亜鉛硫黄酸化物からなるグループから選択される、請求項１４または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記酸化亜鉛材料は、ｎ型ドーピング半導体材料である、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記導電性の金属酸化物において、金属原子の割合が化学量論的割合よりも高くなっている、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記導電性の金属酸化物は、酸化ニッケル；酸化ルテニウム；酸化イリジウム；酸化プラチナ；酸化レニウム；酸化オスミウム；酸化ロジウム；酸化モリブデン；酸化バナジウム；酸化銅；酸化パラジウム；および、酸化タングステンからなるグループから選択される、請求項１３または１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記導電性の金属酸化物は、酸化イリジウム、酸化白金および酸化銅からなるグループから選択される、請求項１３または１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的および電子装置に関する。より特定的には、本発明は、ショットキーコンタクトと同種のコンタクト（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ−ｌｉｋｅ  ｃｏｎｔａｃｔ）およびオーミックコンタクト（ｏｈｍｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ）、ならびに、このようなコンタクトを形成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸化亜鉛（ｚｉｎｋ  ｏｘｉｄｅ：ＺｎＯ）はII−VI族半導体である。この酸化亜鉛は、その広い直接バンドギャップ（３００°Ｋで３．４ｅＶ（エレクトロン・ボルト））や、高い励起子束縛エネルギ（６０ｍｅＶ（ミリエレクトロン・ボルト））や、優れた耐放射性によって、紫外（ＵＶ）スペクトル領域のオプトエレクトロニクス応用に関して非常に大きな可能性を有している。
【０００３】
酸化亜鉛は、種々の技術を用いて成長させることが可能であり、バルクの単結晶は、多くの異なる製造会社から入手可能である。これらの製造会社により使用されるバルクの成長技術は、種付きの化学気相成長、溶融成長および水熱成長を含む。これらの成長技術の中で、水熱成長は、他の成長技術に比べて非常に低いキャリヤ濃度および比較的高い抵抗率を有するバルクが得られる結果になっている。
【０００４】
酸化亜鉛は、窒化ガリウムと同様に、ウルツ鉱型構造（ｗｕｒｔｚｉｔｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）で結晶化する。このウルツ鉱型構造におけるｃ：ａの比の値は、完全な六方最密充填原子におけるｃ：ａの比の値よりも小さい（酸化亜鉛におけるｃ：ａの比の値は１．６０２０であり、六方最密充填構造（ｈｃｐ）におけるｃ：ａの比の値は１．６３３３である）。このことは、酸化亜鉛が逆対称性を有していないこと、および、Ｚｎ−Ｏ（亜鉛−酸素）結合がイオン性質を有していることと相まって、単位セルのｃ軸に沿ってネット双極子モーメントを生成する。
【０００５】
酸化亜鉛がｃ軸に対して垂直に劈開されたときに、この酸化亜鉛は、その外側の面がもっぱら亜鉛原子からなるＺｎ（亜鉛）極（０００１）面と、その外側の面が酸素原子からなる反対側のＯ（酸素）極（０００１）面とを形成する（なお、Ｏ極（０００１）面の「１」の部分は、本来は「１」の上部に線を引いて表すべきものであるが、電子出願形式ではそのように表すことができないので、これ以降、「１」の下部に線を引いて表すこととする）。酸化亜鉛は、内部の双極子モーメントのネット効果（ｎｅｔ  ｅｆｆｅｃｔ）により、ｃ軸に沿って大きな自発分極（−０．０５７ｃｍ-2）を有している。
【０００６】
酸化亜鉛に対するショットキーコンタクト（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  ｃｏｎｔａｃｔ）は、最初に、真空中で劈開されたｎ型表面に関して１９６５年に報告された（先行技術文献（従来技術）であるシー．エー．ミード（Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ）著、物理学会レター誌、１８  ２１８、１９６５年発行（Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，１８  ２１８（１９６５））（後述の非特許文献１に対応する）を参照のこと）。その後、ショットキーコンタクト用の金属として金、銀、白金およびパラジウムを用いることによって、ますます多くの研究が行われるようになった。これまで報告されている障壁の高さの大部分は０．６〜０．８ｅＶである。それゆえに、一見したところ、酸化亜鉛の性質および表面処理が、使用されている金属よりも重要であるように見える（先行技術文献であるエー．ワイ．ポリアコフ他（Ａ．Ｙ．Ｐｏｌｙａｋｏｖ  ｅｔ  ａｌ．）著、応用物理学会レター誌、８３  １５７５、２００３年発行（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，８３  １５７５（２００３））（後述の非特許文献２に対応する）を参照のこと）。
【０００７】
半導体の表面の様子が、ショットキーコンタクトの性能にとって極めて重要であることは周知であり、この半導体の表面の様子は、表面の形態、表面状態、金属表面の化学反応、炭化水素および水酸化物による表面汚染、酸素の化学吸着、ならびに表面下の欠陥等の多くの可能性ある影響を受けるおそれがある。他の可能性ある変化は、酸化亜鉛の表面の極性である。Ｚｎ極（０００１）面およびＯ極（０００１）面に対して垂直に、零（０）でないネット双極子モーメントが発生する。このネット双極子モーメントによって、ショットキーコンタクトの内部構造に差異が生じ、且つ、上記のような表面の要因の幾つかに影響を及ぼすといったような事態が発生する。
【０００８】
後述の非特許文献３に対応する先行技術文献（コッパ他（Ｃｏｐｐａ  ｅｔ  ａｌ．）著、応用物理学会ジャーナル、９７  １０３５１７、２００５年発行（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，９７  １０３５１７（２００５））では、遠隔制御による５２５〜５５０℃での酸素／ヘリウム・プラズマクリーニングを行った後に、バルクの酸化亜鉛のウェハの（０００１）面上および（０００１）面上の金コンタクトの整流特性の改良に対して、表面の極性に関連する要因が重大な影響を及ぼすことは報告されていない。このような整流特性の改良は、イグナイトロン未使用状態のプラズマ環境にて冷却した後に、炭化水素および水酸化物による表面汚染が除去されると共に、酸素の種の表面化学吸着が除去されたことに起因すると考えられている。また一方で、後述の非特許文献４に対応する先行技術文献（モスバッカー他（Ｍｏａｂａｃｋｅｒ  ｅｔ  ａｌ．）著、応用物理学会レター誌、８７  ０１２１０２、２００５年発行（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，８７  ０１２１０２（２００５））では、遠隔制御による室温での酸素／ヘリウム・プラズマ処理を行った後に、バルクの酸化亜鉛のＺｎ極面上およびＯ極面上にほぼ一致する面上で金コンタクトがオーミック動作から整流動作に変化することが報告されている。このような変化もまた、酸化亜鉛の表面から炭化水素および水酸化物の蓄積層が除去されると共に、酸化亜鉛の表面近傍の欠陥およびドナーが除去されたことに起因すると考えられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】シー．エー．ミード（Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ）著、物理学会レター誌、１８  ２１８、１９６５年発行（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌｅｔｔｅｒ，１８  ２１８（１９６５））
【非特許文献２】エー．ワイ．ポリアコフ他（Ａ．Ｙ．Ｐｏｌｙａｋｏｖ  ｅｔ  ａｌ．）著、応用物理学会レター誌、８３  １５７５、２００３年発行（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，８３  １５７５（２００３））
【非特許文献３】コッパ他（Ｃｏｐｐａ  ｅｔ  ａｌ．）著、応用物理学会ジャーナル、９７  １０３５１７、２００５年発行（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，９７  １０３５１７（２００５））
【非特許文献４】モスバッカー他（Ｍｏａｂａｃｋｅｒ  ｅｔ  ａｌ．）著、応用物理学会レター誌、８７  ０１２１０２、２００５年発行（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，８７  ０１２１０２（２００５））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の１つの目的は、上記のような従来技術に比べて改良されたショットキーコンタクトと同種のコンタクトおよびオーミックコンタクトを提供し、且つ／または、公衆に対してショットキーコンタクトと同種のコンタクトおよびオーミックコンタクトに関する有用な選択を少なくとも提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、幾つかの具体的な例のみに基づいてなされる下記の説明から明らかになるであろうと思われる。
【００１２】
本願の明細書に含まれている資料、動作、材料、装置、および論文等に関するいずれの検討内容も、本発明との関連性を提供することのみを目的としている。したがって、これらの資料、動作、材料、装置、および論文等の幾つかまたは全ての事項が、従来技術の基本構造の一部を形成するとみなされたり、本願の優先日より以前に存在するような本発明に関連する分野における共通の一般的な知識であるとみなされたりすることは、到底承認され得ないことである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、第１の態様において、本発明は、酸化亜鉛材料（ｚｉｎｋ  ｏｘｉｄｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）基板と、この基板に接合される導電層とを有しており（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）、これによって、基板と導電層との接合部で整流障壁（ｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇ  ｂａｒｒｉｅｒ）が規定され、この導電層は、導電性の金属酸化物を含むようなショットキーコンタクトと同種のコンタクトを提供する。
【００１４】
さらなる態様において、本発明は、酸化亜鉛材料を含む基板と、この基板に接合される導電層とを有しており、これによって、基板と導電層との接合部で整流障壁が規定され、この導電層は、導電性の金属酸化物を含み、この金属酸化物は、酸化銀ではないようなショットキーコンタクトと同種のコンタクトを提供する。
【００１５】
他の態様において、本発明は、ｐ型の酸化亜鉛材料を含む基板と、この基板に接合される導電層とを有しており、これによって、基板と導電層との接合部でオーミックコンタクトが規定され、この導電層は、導電性の金属酸化物を含むような半導体装置を提供する。
【００１６】
他の態様において、本発明は、ｐ型の酸化亜鉛材料を含む基板と、この基板に接合される導電層とを有しており、これによって、基板と導電層との接合部でオーミックコンタクトが規定され、この導電層は、導電性の金属酸化物を含み、この金属酸化物は、酸化銀ではないような半導体装置を提供する。
【００１７】
１つの実施形態において、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトまたはオーミックコンタクトは、さらに、金属製のキャッピング層を有する。好ましくは、金属製のキャッピング層は、白金、金または銀を含む。
【００１８】
１つの実施形態において、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトは、さらに、１つまたは２つ以上の別々のオーミックコンタクトを有する。
【００１９】
他の態様において、本発明は、次のステップを有するショットキーコンタクトと同種のコンタクトを形成する方法を提供する。これらのステップは、
（ａ）酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
（ｂ）金属酸化物の層と酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部（ｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。
【００２０】
他の態様において、本発明は、次のステップを有するショットキーコンタクトと同種のコンタクトを形成する方法を提供する。これらのステップは、
（ａ）酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
（ｂ）金属酸化物の層と酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。この金属酸化物は、酸化銀ではない。
【００２１】
選択可能な状態で、酸化亜鉛材料は、ｎ型ドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）半導体材料である。
【００２２】
他の態様において、本発明は、次のステップを有するオーミックコンタクトを形成する方法を提供する。これらのステップは、
（ａ）ｐ型の酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
（ｂ）金属酸化物の層とｐ型の酸化亜鉛材料との間でオーミック接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。
【００２３】
他の態様において、本発明は、次のステップを有するオーミックコンタクトを形成する方法を提供する。これらのステップは、
（ａ）ｐ型の酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
（ｂ）金属酸化物の層とｐ型の酸化亜鉛材料との間でオーミック接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。この金属酸化物は、酸化銀ではない。
【００２４】
１つの実施態様において、基板は、バルク成長による酸化亜鉛材料である。代替的に、基板は、第２の基板上で成長する酸化亜鉛材料の膜であってよい。
【００２５】
１つの実施態様において、酸化亜鉛材料は、三元酸化物である。好ましくは、この三元酸化物は、亜鉛カドミウム酸化物、亜鉛ベリリウム酸化物、亜鉛マグネシウム酸化物、亜鉛セレニウム酸化物、亜鉛テルリウム酸化物および亜鉛硫黄酸化物、ならびに、これらの酸化物の合金からなるグループから選択される。
【００２６】
１つの実施態様において、導電性の金属酸化物の層は、酸化亜鉛材料のＺｎ極（０００１）面、または、非極性のａ面（１１２０）もしくはｍ面（１１００）に接合されるか、あるいは、酸化亜鉛材料のＺｎ極（０００１）面、または、非極性のａ面（１１２０）もしくはｍ面（１１００）上に作製される（なお、ａ面（１１２０）の「２」の部分、および、ｍ面（１１００）の「１」の部分は、本来は「２」および「１」の上部に線を引いて、それぞれ表すべきものであるが、電子出願形式ではそのように表すことができないので、これ以降、「２」および「１」の下部に線を引いて、それぞれ表すこととする）。
【００２７】
１つの実施態様において、導電性の金属酸化物では、金属原子の割合が化学量論的割合（ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）よりも高くなっている。
【００２８】
１つの実施態様において、導電性の金属酸化物は、酸化銀、酸化イリジウム、酸化白金および酸化銅からなるグループから選択される。
【００２９】
１つの実施態様において、導電性の金属酸化物は、酸化銀である。好ましくは、銀原子の割合は、少なくとも約８５％である。
【００３０】
１つの実施態様において、導電性の金属酸化物は、酸化イリジウム、酸化白金および酸化銅からなるグループから選択される。他の実施態様において、導電性の金属酸化物は、酸化イリジウムおよび酸化白金から選択される。他の実施態様において、導電性の金属酸化物は、酸化イリジウムである。好ましくは、イリジウム原子の割合は、少なくとも約７６％である。他の実施態様において、導電性の金属酸化物は、酸化白金である。好ましくは、白金原子の割合は、少なくとも約８３％である。他の実施態様において、導電性の金属酸化物は、酸化銅である。好ましくは、銅原子の割合は、少なくとも約６８％である。
【００３１】
好ましくは、金属酸化物の層は、反応性の酸素雰囲気中で作製される。１つの実施態様において、金属酸化物の層は、金属酸化物を酸化亜鉛材料上にデポジット（ｄｅｐｏｓｉｔ）することによって作製される。好ましくは、金属酸化物は、反応性高周波（ＲＦ）スパッタリングまたはパルスレーザ・デポジション（ＰＬＤ：ｐｕｌｓｅｄ  ｌａｓｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて酸化亜鉛材料上にデポジットされる。好ましくは、金属酸化物の層は、金属を豊富に含む成長条件の下でデポジットされる。
【００３２】
代替的な実施態様において、金属酸化物の層は、酸化亜鉛材料上にデポジットされる金属の薄膜を酸化させることによって作製される。
【００３３】
１つの実施態様において、基板は、導電性の金属酸化物を含む層を作製する前に、有機溶剤または有機溶剤の混合液内で超音波によって洗浄される。
【００３４】
１つの実施態様において、パターンが形成された金属酸化物の層を基板上に作製するために、リフトオフ・フォトリソグラフィ技術が使用される。好ましくは、スピンコーティング法によってフォトレジストが基板上に塗布され、パターンが形成された金属酸化物のコンタクトのアレイが露光され、さらに現像される。好ましいフォトリソグラフィ現像液は、テトラメチルアンモニウムの水酸化物である。
【００３５】
１つの実施態様において、上記の方法は、さらに、導電性の金属酸化物上に金属製のキャッピング層をデポジットするステップを有する。好ましくは、金属製のキャッピング層は、白金、金または銀を含む。
【００３６】
１つの実施態様において、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトを形成する方法は、さらに、１つまたは２つ以上の別々のオーミックコンタクトを基板上に作製するステップを有する。
【００３７】
１つの態様において、本発明は、本発明の方法によってショットキーコンタクトと同種のコンタクトが形成されたときに、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトを提供する。
【００３８】
好ましくは、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの理想係数は、約１．５０よりも小さく、さらに好ましくは、１．４０よりも小さく、さらに好ましくは、１．３０よりも小さく、さらに好ましくは、１．２０よりも小さく、さらに好ましくは、１．１０よりも小さい。好ましくは、有効障壁の高さは、少なくとも約０．８ｅＶ（エレクトロン・ボルト）である。
【００３９】
他の態様において、本発明は、本発明の方法によってオーミックコンタクトが形成されたときに、オーミックコンタクトを提供する。
【００４０】
本発明は、本願の明細書にて個別または集合的に言及され且つ表示されている構成部品、要素および特徴、ならびに、任意の２つまたは３つ以上の上記構成部品、上記要素および上記特徴の任意のまたは全ての組み合わせにも存在するものとして、広く解釈され得る。さらに、本発明が関係している分野において周知の等価物を含むような特殊な整数が本願の明細書中に記載されている場合、このような周知の等価物は、本発明にて個別に規定されているかのごとく本願の明細書中に包含されているものとみなされる。
【００４１】
本願の明細書にて使用されている「〜を含むこと、または、〜を有すること（“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”）」の用語は、「少なくとも、〜の一部に存在すること（“ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｉｎ  ｐａｒｔ  ｏｆ”）」を意味する。したがって、本願の明細書中で上記の「〜を含むこと、または〜を有すること」の用語を含むような各々の記述を解釈する場合、上記の用語により前置きされているような単一または複数の特徴以外の特徴が存在することも可能である。「〜を含む、または、〜を有する（“ｃｏｍｐｒｉｓｅ”  ａｎｄ  “ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ”）」のような上記の「〜を含むこと、または、〜を有すること」の用語に関連する用語もまた、前述の場合と同様に解釈され得る。
【００４２】
本発明は、広い範囲で定義されているけれども、当業者は、本発明がこの定義に限定されないことと、且つ、本発明が、具体的な例に基づいて下記に説明されている幾つかの実施形態（実施例）をも包含することを認識するであろう。
【００４３】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態（実施例）を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】酸化亜鉛材料上に金属酸化物のショットキーコンタクトと同種のコンタクトを有するダイオードの３種の幾何学的構造の断面図である。
【図２】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する代表的な室温のＩ−Ｖ（電流−電圧）曲線を示すグラフである。
【図３】溶融成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する代表的な室温のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。
【図４】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する室温の障壁の高さ（φB）対理想係数（η）のプロットを示すグラフである。
【図５】溶融成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する室温の障壁の高さ（φB）対理想係数（η）のプロットを示すグラフである。
【図６】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する代表的な室温のＣ−Ｖ（容量−電圧）特性を示すグラフである。
【図７】溶融成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する代表的な室温のＣ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図８】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する室温より高い温度のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。
【図９】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された平面状の酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関して、理想係数（η）、有効障壁の高さ（φB）およびフラットバンド（ｆｌａｔ  ｂａｎｄ）の障壁の高さ（φBf）の温度に対する変化を示すグラフである。
【図１０】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された平面状の酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関するリチャードソン・プロット（Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ  ｐｌｏｔ）および修正されたリチャードソン・プロットを示すグラフである。
【図１１】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された平面状の酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関して、各種のモデル予測に対する逆方向漏れ電流を示すグラフである。
【図１２】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関して、様々な温度でのモデル予測に対する逆方向漏れ電流を示すグラフである。
【図１３】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化イリジウムのショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関して、５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）の周囲の酸素圧における代表的な室温のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。
【図１４】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化イリジウムのショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関して、５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）の周囲の酸素圧における室温の障壁の高さ（φB）対理想係数（η）のプロットを示すグラフである。
【図１５】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化イリジウムのショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関して、１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）の周囲の酸素圧における室温の障壁の高さ（φB）対理想係数（η）のプロットを示すグラフである。
【図１６】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化白金のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する障壁の高さおよび理想係数プロットを示すグラフである。
【図１７】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化白金のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する代表的な室温のＣ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図１８】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化銅および銅のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する代表的な室温のＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。
【図１９】水熱成長により作製されたバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化銅のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する室温の障壁の高さ（φB）対理想係数（η）のプロットを示すグラフである。
【図２０】金属酸化物のショットキーコンタクトと同種のコンタクトおよび周知の金属のショットキーコンタクトに関する室温の障壁の高さ（φB）対理想係数（η）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本願の明細書にて使用されているように、「ショットキーコンタクトと同種のコンタクト（“Ｓｃｈｏｔｔｋｙ−ｌｉｋｅ  ｃｏｎｔａｃｔ”）」の用語は、半導体の基板上に導電層を形成することによって、半導体と導電層との間で「整流障壁の接合部（“ｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ”）」が規定されるような半導体の基板を有する装置を意味するように意図されている。
【００４６】
第１の態様において、本発明は、酸化亜鉛材料を含む基板と、この基板に接合される導電層とを有しており、これによって、基板と導電層との接合部で整流障壁が規定され、この導電層は、導電性の金属酸化物を含むようなショットキーコンタクトと同種のコンタクトを提供する。
【００４７】
さらなる態様において、本発明は、酸化亜鉛材料を含む基板と、この基板に接合される導電層とを有しており、これによって、基板と導電層との接合部で整流障壁が規定され、この導電層は、導電性の金属酸化物を含み、この金属酸化物は、酸化銀ではないようなショットキーコンタクトと同種のコンタクトを提供する。
【００４８】
対象とする本願に応じて、本発明のショットキーコンタクトと同種のコンタクトは、さらに、金属製のキャッピング層、および／または、１つもしくは２つ以上の別々のオーミックコンタクトを有する。金属製のキャッピング層およびオーミックコンタクトは、酸化亜鉛材料と導電性の金属酸化物の層との間で形成される整流障壁の接合部に対して所定の電位を供給するための端子として機能する。
【００４９】
本発明は、導電性の金属酸化物を用いて高品質のショットキーコンタクトと同種のコンタクトを形成する方法を開示している。
【００５０】
それゆえに、他の態様において、本発明は、次のステップを有するショットキーコンタクトと同種のコンタクトを形成する方法を提供する。これらのステップは、
（ａ）酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
（ｂ）金属酸化物の層と酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。
【００５１】
他の態様において、本発明は、次のステップを有するショットキーコンタクトと同種のコンタクトを形成する方法を提供する。これらのステップは、
（ａ）酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
（ｂ）金属酸化物の層と酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。この金属酸化物は、酸化銀ではない。
【００５２】
本願の明細書にて使用されているように、種々の「酸化亜鉛材料（“ｚｉｎｋ  ｏｘｉｄｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ”）」の用語は、酸化亜鉛以外に、種々の化学量論的組成の三元酸化物を意味するように意図されている。この種の三元酸化物は、亜鉛カドミウム酸化物、亜鉛ベリリウム酸化物、亜鉛マグネシウム酸化物、亜鉛セレニウム酸化物、亜鉛テルリウム酸化物および亜鉛硫黄酸化物、ならびに、これらの三元酸化物の合金を含むけれども、このような三元酸化物のみに限定されない。
【００５３】
三元酸化物の使用によって、酸化亜鉛材料に対するバンドギャップの調整の度合いが制御される。さらに、格子定数および屈折率等の三元酸化物の他の特性は、酸化亜鉛材料の成長を制御することや、レーザ加工に関連している。
【００５４】
基板は、バルク成長による酸化亜鉛材料、または、第２の基板上で成長する酸化亜鉛材料の膜であってよい。酸化亜鉛材料は、非晶質、結晶、ナノ結晶および多結晶を含むような任意の構造であってよい。
【００５５】
適切な第２の基板は、当業者にとって周知であり、且つ、バルクの結晶を含む。これらのバルク結晶は、エピタキシャル成長による酸化亜鉛材料の結晶の膜に対するテンプレート（ｔｅｍｐｌａｔｅ）、または、他の形態による酸化亜鉛材料に対するサポートとして機能し得る。さらに、上記のバルク結晶は、成長またはデポジションの後にその上に酸化亜鉛材料の層を転送することを可能にするための機械的なサポート構造として機能し得る。適切な第２の基板の例は、プラスチック、シリコン、ガラス、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、サファイヤおよび窒化ガリウムを含むけれども、このような材料のみに限定されない。
【００５６】
酸化亜鉛材料は、一般的な技術により、薄膜として作製されるか、または、結晶を含むバルク成長による材料として作製され得る。これらの一般的な技術は、水熱バルク成長、溶融バルク成長、種付きの化学気相バルク成長、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）、ゾルゲル・デポジション、直流（ＤＣ）および／または高周波（ＲＦ）マグネトロンスパッタリング、反応性蒸着、噴霧熱分解（ｓｐｒａｙ  ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ）、ならびにパルスレーザ・デポジションを含むけれども、このような技術のみに限定されない。適切な酸化亜鉛材料は周知であり、且つ、商業的に利用可能である。
【００５７】
酸化亜鉛材料は、意図的にまたは意図的にではなく、ドーピングされるかまたはドーピングされない。幾つかの実施例において、少なくとも酸化亜鉛材料の表面層は、周知のドーピング技術によって変更される。
【００５８】
基板としてｎ型ドーピング酸化亜鉛材料を使用することは、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトをダイオードの製造に使用する場合に有利である。このｎ型ドーピング酸化亜鉛材料は、ダイオードの直列抵抗を減少させ、これによって、より大きな順方向電流を通すことを可能にする。
【００５９】
当業者は、障壁の高さ（φB）が正である場合に、導電層と半導体基板との間の接合部が、結果的にショットキーコンタクトと同種のコンタクトになることを認識するであろう。障壁の高さ（φB）が零（０）または負である場合には、接合部は、結果的に良好なオーミックコンタクトになる。それゆえに、良好なショットキーコンタクトと同種のコンタクトをｎ型ドーピング酸化亜鉛材料上に提供するような導電層は、ｐ型酸化亜鉛材料上に良好なオーミックコンタクトを提供するであろう。
【００６０】
したがって、他の態様において、本発明は、ｐ型の酸化亜鉛材料を含む基板と、この基板に接合される導電層とを有しており、これによって、基板と導電層との接合部でオーミックコンタクトが規定され、この導電層は、導電性の金属酸化物を含むような半導体装置を提供する。
【００６１】
他の態様において、本発明は、ｐ型の酸化亜鉛材料を含む基板と、この基板に接合される導電層とを有しており、これによって、基板と導電層との接合部でオーミックコンタクトが規定され、この導電層は、導電性の金属酸化物を含み、この金属酸化物は、酸化銀ではないような半導体装置を提供する。
【００６２】
他の態様において、本発明は、次のステップを有するショットキーコンタクトと同種のコンタクトを形成する方法を提供する。これらのステップは、
（ａ）酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
（ｂ）金属酸化物の層と酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。
【００６３】
他の態様において、本発明は、次のステップを有するショットキーコンタクトと同種のコンタクトを形成する方法を提供する。これらのステップは、
（ａ）酸化亜鉛材料を含む基板を提供するステップ、および
（ｂ）金属酸化物の層と酸化亜鉛材料との間で整流障壁の接合部を形成するために、基板上に導電性の金属酸化物を有する層を作製するステップ
からなる。この金属酸化物は、酸化銀ではない。
【００６４】
例えば、分極電荷効果や、表面の化学量論的組成および表面の粗さの違いによって、酸化亜鉛材料の表面配向性の選択は、本発明のショットキーコンタクトと同種のコンタクトまたはオーミックコンタクトを有する装置の性能に影響を及ぼす。本願の明細書にて開示されている方法を使用することによって、酸化亜鉛の全ての共通の極性面および非極性面上に高品質のショットキーコンタクトと同種のコンタクトが形成されるようになる。
【００６５】
しかしながら、酸化亜鉛材料の表面配向性は、本発明のショットキーコンタクトと同種のコンタクトおよびオーミックコンタクトを形成する際に、他の自由度を提供する。このようなショットキーコンタクトと同種のコンタクトおよびオーミックコンタクトに関する主要な性能指数（例えば、障壁の高さおよび理想係数）は、酸化亜鉛材料の様々な表面配向性に応じて変化し得る。例えば、酸化亜鉛のＺｎ極（０００１）面上の金属酸化物によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトを有するダイオードに関しては、Ｏ極（０００１）面上の金属酸化物によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトを有するダイオードと比較した場合に、酸化亜鉛の性能の改善が見られた。ただし、非極性のａ面（１１２０）およびｍ面（１１００）上の金属酸化物によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトを有するダイオードに関しては、Ｏ極（０００１）面上の金属酸化物によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトを有するダイオードと比較した場合に、ほんのわずかな性能の改善しか見られなかった。
【００６６】
導電性の金属酸化物は、当業者にとって周知である。幾つかの例を挙げると、導電性の金属酸化物は、例えば、酸化銀、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化白金、酸化レニウム、酸化オスミウム、酸化ロジウム、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化バナジウム、酸化銅、酸化パラジウムおよび酸化タングステンのような種々の遷移金属酸化物を含む。
【００６７】
本発明の１つの実施形態において、導電性の金属酸化物は、酸化銀、酸化イリジウム、酸化白金および酸化銅からなるグループから選択される。他の実施形態において、導電性の金属酸化物は、酸化イリジウム、酸化白金および酸化銅からなるグループから選択される。他の実施態様において、導電性の金属酸化物は、酸化イリジウムおよび酸化白金から選択される。
【００６８】
他の実施形態において、導電性の金属酸化物は、酸化イリジウムである。他の実施形態において、導電性の金属酸化物は、酸化白金である。他の実施形態において、導電性の金属酸化物は、酸化銅である。
【００６９】
１つの実施形態において、導電性の金属酸化物では、酸素原子の割合が化学量論的割合よりも低くなっている。このような金属酸化物は、副化学量論的（ｓｕｂｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）（すなわち、金属を豊富に含む）金属酸化物とも呼ばれている。
【００７０】
金属酸化物の層は、当業者によく知られている多くの方法を用いて酸化亜鉛材料上に作製され得る。
【００７１】
１つの実施形態において、金属酸化物の層は、金属酸化物を酸化亜鉛材料上にデポジットすることによって作製される。適切なデポジション技術は、高周波（ＲＦ）スパッタリング、直流（ＤＣ）スパッタリング、パルスレーザ・デポジション、分子線エピタキシャル成長法、および各種の物理蒸着技術や化学蒸着技術を含むけれども、このようなデポジション技術のみに限定されない。
【００７２】
スパッタリングは、高周波（ＲＦ）プラズマまたは直流（ＤＣ）プラズマ内で生成される加速された不活性ガスイオン（通常、アルゴンイオン）をターゲットに衝突させることによって、当該ターゲットから粒子（原子または原子クラスタ）が放出されるような真空中での蒸着技術である。反応性スパッタリングは、酸素等の不活性ガス以外の第２のガスを付加することを含む。この第２のガスは、飛行中の粒子との衝突によって、または、基板そのものの上で、ターゲットから放出された粒子と反応する。
【００７３】
パルスレーザ・デポジション（ＰＬＤ）は、真空チャンバの内部で高電力のパルス状のレーザビームを集束させてターゲットに突き当てるような薄膜デポジション技術である。ターゲットから気化した材料は、ターゲットに対向する基板上に薄膜としてデポジットされる前に、原子、分子、電子、イオン、クラスタ、微粒子およびモルテン・グロビュール（ｍｏｌｔｅｎ  ｇｌｏｂｕｌｅ）を含有するようなプルーム（ｐｌｕｍｅ）を含む多数のエネルギの種の形態で周囲の真空中に拡散する。このようなプロセスは、超高真空中で、または、酸化膜をデポジットするための酸素の存在の下で発生し得る。
【００７４】
反応性高周波（ＲＦ）スパッタリング技術およびパルスレーザ・デポジション（ＰＬＤ）技術は、プラズマ／プルームを含む反応性の酸素の種（例えば、帯電した酸素イオン、酸素基、ならびに、励起された分子状および原子状の酸素）を生成する。これらの反応性の酸素の種は、真空状態の酸化亜鉛の表面を終了させる水酸化物の層から水素を除去するためのスカベンジャ（ｓｃａｖｅｎｇｅｒ）として機能する傾向にある。
【００７５】
理論にとらわれることなく、反応性の酸素雰囲気中で酸化亜鉛の表面から水素を除去することによって、酸素欠陥が生成されるのを回避することが可能になると考えられる。反応性の酸素は、固有の表面近傍の酸素欠陥、および、メタライゼーション（ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）により導入される酸素欠陥を中和する。酸素欠陥は、表面の導電率を増加させることを可能にするための真性のドナーである。
【００７６】
代替的な実施形態において、金属酸化物の層は、酸化亜鉛材料上にデポジットされる金属の薄膜を酸化させることによって作製される。金属の薄膜をデポジットする方法は、当業者によく知られている。このような薄膜は、例えば、酸素を豊富に含む雰囲気中で、または、オゾンガスを用いてアニーリングすることによって酸化され得る。
【００７７】
好ましい実施形態において、金属酸化物の層は、反応性高周波（ＲＦ）スパッタリングまたはパルスレーザ・デポジションを用いて金属酸化物を酸化亜鉛材料上にデポジットすることによって作製される。
【００７８】
好ましい実施形態において、金属酸化物の層は、酸化銀である。この酸化銀の層は、反応性高周波（ＲＦ）スパッタリングを用いて酸化銀を酸化亜鉛材料の基板上にデポジットすることによって作製される。この実施形態において、銀金属のターゲットおよび酸素を含むプラズマが、酸化銀の層を提供するために使用される。
【００７９】
好ましい実施形態において、金属酸化物の層は、酸化銅である。この酸化銅の層は、反応性高周波（ＲＦ）スパッタリングを用いて酸化銅を酸化亜鉛材料の基板上にデポジットすることによって作製される。この実施形態において、銅金属のターゲットおよび酸素を含むプラズマが、酸化銅の層を提供するために使用される。
【００８０】
好ましい実施形態において、金属酸化物の層は、酸化イリジウムである。この酸化イリジウムの層は、パルスレーザ・デポジションを用いて酸化イリジウムを酸化亜鉛材料の基板上にデポジットすることによって作製される。この実施形態において、イリジウム金属のターゲットおよび酸素雰囲気が、酸化イリジウムの層を提供するために使用される。
【００８１】
好ましい実施形態において、金属酸化物の層は、酸化白金である。この酸化白金の層は、パルスレーザ・デポジションを用いて酸化白金を酸化亜鉛材料の基板上にデポジットすることによって作製される。この実施形態において、白金金属のターゲットおよび酸素雰囲気が、酸化白金の層を提供するために使用される。
【００８２】
好ましい実施形態において、金属酸化物の層は、金属酸化物を酸化亜鉛材料上にデポジットすることによって作製される。金属酸化物の層は、金属を豊富に含む成長条件の下でデポジットされる。これによって、酸化亜鉛材料上にデポジットされた金属酸化物は、その金属原子の割合が、化学量論的金属酸化物に対して予想される割合よりも高くなっている状態で、金属を豊富に含んでいる結果になる。
【００８３】
好ましい実施態様において、導電性の金属酸化物における金属原子の割合は、少なくとも約６８％である。他の実施形態において、導電性の金属酸化物は、酸化銀であり、銀原子の割合は、少なくとも約８５％である。他の実施形態において、導電性の金属酸化物は、酸化イリジウムであり、イリジウム原子の割合は、少なくとも約７６％である。他の実施態様において、導電性の金属酸化物は、酸化白金であり、白金原子の割合は、少なくとも約８３％である。他の実施態様において、導電性の金属酸化物は、酸化銅であり、銅原子の割合は、少なくとも約６８％である。
【００８４】
当業者は、特定の基板上の特定の金属酸化物に対して決定される金属原子の割合が、解析の方法に応じて変化し得ることを認識するであろう。具体的な原子の割合を記載している本発明の実施形態において、金属原子の割合は、本願の明細書にて記述されている特殊なＸ線光電子分光技術（Ｘ−ｒａｙ  ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）により決定されるようになっている。
【００８５】
本願の明細書にて開示されているような金属酸化物によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトおよびオーミックコンタクトを酸化亜鉛のウェハ上に形成する方法に関する非限定的且つ代表的な幾つかの実施形態で使用されるステップは、次のとおりである。
１．有機溶剤（例えば、アセトン、メタノールまたはイソプロプルアルコール）中で、超音波の助けを借りて酸化亜鉛のウェハを洗浄するステップ
２．スピンオン・フォトレジストを用いて、金属酸化物のコンタクトの幾何学的構造に対してリフトオフ・フォトリソグラフィ技術によるパターン形成および露光を行うステップ
３．テトラメチルアンモニウムの水酸化物および脱イオン化された水を用いて、金属酸化物のコンタクトの幾何学的構造に対して現像を行うステップ
４．反応性高周波（ＲＦ）スパッタリングおよびパルスレーザ・デポジションによって、金属酸化物のデポジションを行うステップ、および
５．アセトンおよび超音波かくはんを用いて、余分な金属酸化物のリフトオフを行うステップ
【００８６】
本発明の方法が、金属酸化物によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトを有するダイオードを形成するように方向付けられているような幾つかの実施形態において、上記方法は、さらに、次のステップを有する。
６．例えば、金属酸化物のコンタクトに対して使用される方法と同様のリフトオフ・フォトリソグラフィ技術による方法を用いて、オーミックコンタクトを作製するステップ
【００８７】
酸化亜鉛の基板は、金属酸化物の層を作製する前にクリーニングされる。一般的なクリーニングプロセスは、特殊な表面エッチング処理、アニーリング処理または酸化処理を利用する。このような処理は、例えば、化学エッチングおよびその後の超純水によるリンス、水素ガスおよび塩化水素ガスによる高温ガスエッチング、不活性ガス雰囲気中で高周波スパッタリングによるクリーニング、ならびに、高温または室温での酸素プラズマ処理を含む。これらの一般的なクリーニングプロセスは、本発明の方法にて使用される酸化亜鉛材料の基板をクリーニングする際にも使用可能である。
【００８８】
しかしながら、好都合なことに、本願の発明者は、本発明の方法にて使用される酸化亜鉛材料の基板が、任意の特殊な表面処理を用いることなくクリーニングされることが可能であることを決定している。したがって、１つの実施形態において、酸化亜鉛材料の基板は、有機溶剤または有機溶剤の混合液内で超音波によって洗浄される。
【００８９】
１つの実施形態において、酸化亜鉛材料の基板は、酸化亜鉛のウェハである。ここで、入手したままの酸化亜鉛のウェハは、温かいアセトン中で超音波により５分間だけ予め洗浄され、メタノールまたはイソプロプルアルコール中でリンスが行われ、さらに、窒素中で乾燥させられる。有機溶剤の選択は、金属酸化物のコンタクトの作製方法にとって重要ではなく、酸化亜鉛材料の清浄度に依存している。例えば、トリクロロエチレンおよびエタノール等の他の溶剤も使用可能である。
【００９０】
例示的な実施形態において、金属酸化物デポジションおよびリフトオフ・フォトリソグラフィ技術によって、パターンが形成された金属酸化物の層が作製される。
【００９１】
１つの実施形態において、スピンコーティング法によってフォトレジストが予め洗浄されたウェハ上に塗布され、パターンが形成された金属酸化物のコンタクトのアレイが露光され、さらに現像される。
【００９２】
好ましい実施例において、フォトリソグラフィ現像液は、テトラメチルアンモニウムの水酸化物である。理論にとらわれることなく、テトラメチルアンモニウムの水酸化物は、金属酸化物の層を作製する前に、酸化亜鉛の基板をさらに清浄にすると考えられる。特に、テトラメチルアンモニウムの水酸化物は、酸化亜鉛の基板の表面から炭素汚染を取り除くことに対する補助的な役割を果たす。
【００９３】
例示的な実施例において、さらに、金属酸化物の層が、現像後のパターンが形成されたアレイ上にデポジットされる。
【００９４】
１つの実施形態において、金属酸化物の層は、好ましくはアルゴン／酸素プラズマを用いて、反応性高周波（ＲＦ）スパッタリングによりデポジットされる。１つの実施形態において、金属酸化物が酸化銀である場合、高周波（ＲＦ）電力は、実効値（ＲＭＳ）で５０Ｗ（ワット）である。１つの実施形態において、金属酸化物が酸化銅である場合、高周波（ＲＦ）電力は、実効値（ＲＭＳ）で１００Ｗ（ワット）である。比較的低い高周波（ＲＦ）電力を使用することによって、酸化亜鉛のウェハ上に比較的平坦な金属酸化物のコンタクトを形成することが可能になる。しかしながら、その他の高周波（ＲＦ）電力も使用可能である。
【００９５】
１つの実施形態において、金属酸化物が酸化銀である場合、処理圧力は、約４×１０-3ｍｂａｒ（ミリバール）（０．４パスカル）であり、アルゴンガスおよび酸素ガスの流量は、それぞれ、１０．０ｓｃｃｍおよび１．７０ｓｃｃｍである。ここで、「ｓｃｃｍ」は、標準温度および標準圧力の下での立方センチメートル／分の流量を表している。しかしながら、アルゴンガスおよび酸素ガスの流量は変化し得る。そして、本願の明細書にて記述されている方法を使用し、且つ、１０．０ｓｃｃｍおよび１．２５ｓｃｃｍ〜１０．０ｓｃｃｍおよび２．１０ｓｃｃｍの範囲にわたるアルゴンガスおよび酸素ガスの流量を用いて、高品質の酸化銀によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトが形成されている。さらに、上記の範囲を超えて、より高いアルゴンガスおよび酸素ガスの流量、または、より低いアルゴンガスおよび酸素ガスの流量も使用可能である。
【００９６】
好都合なことに、酸素を含むプラズマを使用することによって、デポジットされる金属酸化物の層の化学量論的組成をある程度調整することが可能になる。例えば、プラズマ中の相対的な酸素の流量を増加させることによって、金属酸化物の層における酸素原子の濃度が高くなるであろう。
【００９７】
さらに、他のパラメータ（例えば、ガス源の流量および温度、金属蒸着速度、高周波（ＲＦ）電力、基板温度および基板表面の化学量論的組成、ならびに、オゾンの意図的な使用）も、デポジットされる金属酸化物の化学量論的組成に影響を及ぼすことが可能である。例えば、酸化亜鉛材料が、水熱成長により作製された酸化亜鉛のウェハであって、バルク且つ単結晶の酸化亜鉛のウェハであるような本発明の幾つかの実施形態における酸素の相対的な流量は、溶融成長により作製された酸化亜鉛のウェハであって、バルク且つ単結晶の酸化亜鉛のウェハであるような他の実施形態における酸素の相対的な流量よりも、わずかに高くなるように選定されることが可能である。当業者は、必要以上の実験を行うことなく、反応性高周波（ＲＦ）スパッタリングによる金属酸化物のデポジションのための適切な条件を選択することが可能であろう。
【００９８】
本願の明細書にて開示されている方法を利用することにより、約８５対１５まで達するような銀原子対酸素原子の濃度の比でもって、高品質の酸化銀によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトが形成されている。本発明はまた、さらに高い銀原子対酸素原子の濃度の比でもって、酸化銀によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトを形成することをもくろんでいる。
【００９９】
１つの実施形態において、金属酸化物の層は、パルスレーザ・デポジション（ＰＬＤ）によりデポジットされる。１つの実施形態において、金属酸化物が、酸化イリジウムまたは酸化白金である場合、この金属酸化物は、酸素雰囲気中でクリプトン・フッ素（ＫｒＦ）のエキシマーレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ（ナノメータ））を使用し、且つ、回転している高純度の金属ターゲットのアブレーション（ａｂｌａｔｉｏｎ）を行うことによってデポジットされる。
【０１００】
１つの実施形態において、パルスレーザ・デポジション（ＰＬＤ）は、金属酸化物の膜内に金属液滴（ｍｅｔａｌ  ｄｒｏｐｌｅｔ）が取り込まれるのを制限するためにシャドウマスクが使用されるようなエクリプス（ｅｃｌｉｐｓｅ）型パルスレーザ・デポジション（ＰＬＤ）により実現される。
【０１０１】
１つの実施形態において、パルスレーザ・デポジションに関する基準圧力は、１０-5ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１．３３×１０-6パスカル）であり、周囲の酸素処理雰囲気は、５０または１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７または１３．３３パスカル）の圧力により確立される。
【０１０２】
周囲の酸素処理雰囲気の変化によって、デポジットされる金属酸化物の層の化学量論的組成をある程度調整することが可能になる。
【０１０３】
さらに、他のパラメータ（例えば、レーザ波長、レーザのスポットサイズおよびフルエンス（ｆｌｕｅｎｃｅ）、パルスレート、基板温度、ならびに、基板方面の化学量論的組成）も、デポジットされる金属酸化物の化学量論的組成に影響を及ぼすことが可能である。当業者は、必要以上の実験を行うことなく、パルスレーザ・デポジションによる金属酸化物のデポジションのための適切な条件を選択することが可能であろう。
【０１０４】
選択可能な状態で、金属酸化物の膜の上部にキャッピング層が形成されることが可能である。このキャッピング層は、酸化亜鉛材料と導電性の金属酸化物の層との間で形成される整流障壁の接合部に対して所定の電位を供給するための端子として機能する。
【０１０５】
キャッピング層に関する適切な材料は、白金、金および銀を含むけれども、このような金属のみに限定されない。１つの実施形態において、キャッピング層が白金である場合、このキャッピング層は、電子ビーム蒸着によって金属酸化物の膜の上部にデポジットされる。
【０１０６】
例示的な実施形態の最終的なステップは、余分な金属酸化物、または、余分な金属酸化物／キャッピング材料の二重層に対して、リフトオフを行うステップである。
【０１０７】
１つの実施形態において、超音波によりかくはんされたアセトンが、リフトオフに使用される。
【０１０８】
ｎ型の酸化亜鉛材料の基板上の金属酸化物によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトを有するショットキー型ダイオードを形成するために方向付けられているような幾つかの実施形態において、この方法は、さらに、オーミックコンタクトを作製するステップを有する。
【０１０９】
適切なオーミックコンタクトは、当業者にとって周知である。１つの実施形態において、オーミックコンタクトは、一般的なリフトオフ・フォトリソグラフィ技術および電子ビーム蒸着技術を用いて、金属酸化物によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトの周囲に作製される。
【０１１０】
１つの実施形態において、ショットキー型ダイオードは、円形のパターンを有している。この円形のパターンにおいて、内側の円は、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトであり、外側の円は、オーミックコンタクトである。好ましい実施形態において、金属酸化物によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトは、約３５０μｍ（ミクロン）の直径を有しており、オーミックコンタクトは、約４００μｍ（ミクロン）の内径、および、約６００μｍ（ミクロン）の外径を有する環状のリングを具備している。他の好ましい実施形態において、金属酸化物によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトは、約３００μｍ（ミクロン）の直径を有しており、オーミックコンタクトは、約３５０μｍ（ミクロン）の内径、および、約５５０μｍ（ミクロン）の外径を有する環状のリングを具備している。これらの実施形態において、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトとオーミックコンタクトとの間の環状のギャップは、２５μｍ（ミクロン）である。しかしながら、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの直径、および、上記の環状のギャップは重要ではない。逆にいえば、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの直径や、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトとオーミックコンタクトとの間の間隔に関しては、広範囲の値が使用可能である。
【０１１１】
当業者は、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトおよびオーミックコンタクトが、上記のような幾何学的構造に限定されないこと、ならびに、その他の幾何学的構造が可能であることを認識するであろう。
【０１１２】
本発明により意図されているショットキー型ダイオードに関する幾何学的構造は、図１に示すような３種の幾何学的構造を含むけれども、このような幾何学的構造のみに限定されない。図１の（ａ）は、選択可能な金属（例えば、白金、金または銀）キャッピング層（５）を含む金属酸化物の整流コンタクト（１）と、任意の適切な寸法の底部のオーミックコンタクト（例えば、チタン／アルミニウム／白金）（１５）とを酸化亜鉛材料の基板（１０）上に有する垂直状態（直立した状態）の幾何学的構造のショットキー型ダイオードの断面を示す。図１の（ｂ）に示すショットキー型ダイオードは、任意の適切な寸法の上部のオーミックコンタクト（２０）を有する点において、図１の（ａ）に示したショットキー型ダイオードとは異なる。同様に、図１の（ｃ）に示すショットキー型ダイオードは、任意の適切な寸法のメサまたは側部のオーミックコンタクト（２５）を有している。
【０１１３】
ここで、次のような非限定的な例に基づいて、本発明のコンタクトおよびその作製方法を説明する。このような非限定的な例は、本発明の範囲を制限することは決してない。
【０１１４】
例
１．金属酸化物の成長および性能評価
（ａ）酸化銀
有機溶剤により洗浄された石英の基板（１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍ）上に連続的な８０ｎｍ（ナノメートル）の厚さの酸化銀の膜を成長させるために、反応性高周波（ＲＦ）スパッタリングが使用される。ターゲットの汚染を回避するために、このターゲットは、各々の酸化銀の膜を成長させる前に、アルゴン雰囲気で完全にプレスパッタリングされ、表面の約２００ｎｍ（ナノメートル）の厚さの部分が除去される。
【０１１５】
酸化銀の成長に関しては、Ｂ．Ｏ．Ｃ．エドワード（Ｅｄｗａｒｄｓ）の高周波／直流（ＲＦ／ＤＣ）マグネトロンスパッタリング装置の高周波（ＲＦ）源において、３．０インチ×０．２５０インチ（７６．２ｍｍ×６．３５ｍｍ）の銀のターゲット（純度は９９．９９％より高い）が使用されている。酸化銀の成長処理を実行する前に、真空チャンバ内の圧力が、真空ポンプにより約１．０×１０-5ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１．３３×１０-6パスカル）の基準圧力まで減圧される。処理用のガスは、アルゴン／酸素ガスの混合物からなり、アルゴンの流量は、１０・００ｓｃｃｍに固定され（ここで、「ｓｃｃｍ」は、標準温度および標準圧力の下での立方センチメートル／分の流量を表している）、酸素の流量は、０〜２．４０ｓｃｃｍの範囲で変化する。各々の酸化銀の膜は、実効値（ＲＭＳ）で５０Ｗの高周波（ＲＦ）電力および約４×１０-3ｍｂａｒ（ミリバール）（０．４パスカル）の処理圧力によって、５分間成長する。
【０１１６】
１．０５〜２．１０ｓｃｃｍの酸素の流量によって組成上のスイープ（ｓｗｅｅｐ）を行った結果として得られる酸化銀の膜の外観は、同じ膜厚の高い屈折率を有する純粋な金属からなる銀の膜の外観と顕著に異なっている。酸素の流量が低い場合に成長する膜は、その概観に関して灰色を帯びており、酸素の流量が高い場合に成長する膜は、その概観において黄色である。１．４５〜１．７０ｓｃｃｍの酸素の流量の範囲で成長する膜は、灰色／茶色の外観を有しており、最も透明である。
【０１１７】
上記の膜の組成は、クラトス（Ｋｒａｔｏｓ）のＸＳＡＭ機器によって、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により調査される。
【０１１８】
「１．７０ｓｃｃｍ」の流量の酸素（Ｏ2）にて成長した状態の酸化銀の膜の表面は、０．７９２の酸素／銀（Ｏ／Ａｇ）の原子の比で空気に晒されて成長した結果として、強く酸化されている。この膜は、強く酸化されている表面層を除去するために、２・４ｋｅＶ（キロエレクトロン・ボルト）のアルゴン（Ａｒ）イオン源を用いて、そのままで４分間スパッタリングされる。このときに、アルミニウムは検出されていない。このことは、石英の基板がサンプリングされていないことを示している。膜の表面の炭素の汚染は、完全に除去されており、酸素／銀（Ｏ／Ａｇ）の原子の比の値は、０．１０４にまで減少していることが測定により確認されている。このような０．１０４の酸素／銀（Ｏ／Ａｇ）の原子の比は、膜のバルクに対してより代表的な値である。
【０１１９】
ここで、反応性高周波（ＲＦ）スパッタリングにより成長する酸化銀の酸素／銀（Ｏ／Ａｇ）の原子の比の値は、次の表１に示すとおりである。
【表１】
0005837299.tif 000002
【０１２０】
表１は、連続して形成される種々の酸化銀の膜に対するバルクの組成を示すものである。全ての膜は、化学量論的一酸化銀（ＡｇＯ）および化学量論的二酸化銀（ＡｇＯ）に対してそれぞれ予想される０．３３および０．５０の値よりも大幅に低い酸素／銀（Ｏ／Ａｇ）の原子の比の値でもって、銀を豊富に含んでいる。
【０１２１】
ＸＰＳによる測定は、「１．７０ｓｃｃｍ」の流量の酸素（Ｏ2）にて、水熱成長による酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上に成長した酸化銀の膜に関して、繰り返し行われた。ここでは、２・４ｋｅＶ（キロエレクトロン・ボルト）のアルゴンイオンのスパッタリングによるクリーニングを５分間行った後に、ＸＰＳによる検査スキャンによって、約０．０４の酸素／銀（Ｏ／Ａｇ）の原子の比の値が算出された。ウォーターハウス他（Ｗａｔｅｒｈｏｕｓｅ  ｅｔ  ａｌ．）による酸化銀の粉末のＸＰＳ研究（表面インタフェース解析、３３  ４０１、２００２年発行（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｉｎｔｅｒｅｆａｃｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ，３３  ４０１（２００２））に基づいて、コアレベルの酸素の第１スペクトルに関する高分解能のスキャンが得られ且つ解明された。５３０．７ｅＶ（エレクトロン・ボルト）、５２９．２ｅＶ（エレクトロン・ボルト）および５２８．３ｅＶ（エレクトロン・ボルト）において、３つの主たるピークが識別された。これらの３つのピークは、それぞれ、表面下の酸素、一酸化銀（ＡｇＯ）および二酸化銀（ＡｇＯ）に起因するものである。このようなスキャンは、膜のバルクが、銀を非常に豊富に含むけれども、いまだに混合された酸化物の相を含んでいることを示唆している。
【０１２２】
「１．７０ｓｃｃｍ」の流量の酸素（Ｏ2）にて、水熱成長による酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上に成長した後にスパッタリングにより清浄化された酸化銀の膜に関して、価電子帯のＸＰＳスペクトルが得られた。この膜は、スペクトルメータにてアースに接続されているので、束縛エネルギのスケールの零（０）は、そのフェルミレベル（ＥF）を表している。この膜は、スパッタリングにより清浄化された銀の基準サンプルに対して観測された状態密度（ＤＯＳ）と同様に、フェルミレベル（ＥF）の近傍に連続的な状態密度を有している。このことは、酸化銀の膜が、金属の膜と同様の性質を有することを示している。
【０１２３】
（ｂ）酸化イリジウム
バルクの酸化亜鉛上にショットキーコンタクトと同種のコンタクトを作製するために、酸化イリジウムの膜は、酸素雰囲気中でクリプトン・フッ素（ＫｒＦ）のエキシマーレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ（ナノメータ））を使用し、且つ、回転している高純度の金属ターゲットのアブレーション（ａｂｌａｔｉｏｎ）を行うことによって、パルスレーザ・デポジション（ＰＬＤ）により成長する。
【０１２４】
酸化イリジウムによるショットキーコンタクトと同種のコンタクトを用意するために、酸化亜鉛の基板は、後述のように清浄化され、高真空チャンバ内で加熱されていないステンレス鋼ブロック上に搭載される。ここで、高真空チャンバは、１０-5ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１．３３×１０-6パスカル）の基準圧力になるように真空状態にされる。周囲の酸素処理雰囲気は、５０および１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７および１３．３３パスカル）の圧力により確立される。クリプトン・フッ素（ＫｒＦ）のレーザは、２ｍｍ2のスポットサイズおよび１５〜２０Ｊｃｍ-2のフルエンスでもって、４５度の角度に設定されているイリジウムのターゲット上で集束する。各々の膜は、１０Ｈｚ（ヘルツ）のパルスレートで１時間成長する。イリジウムのターゲットの反射率および高融点（２７３９°Ｋ）によって、高いフルエンスが必要になる。これによって、加熱状態の強烈な液滴がターゲットから放出される傾向が増大する（立木および小林（Ｍ．Ｔａｃｈｉｋｉ  ＆  Ｔ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ）著、日本の電子工業、１３０  ８８、２０００年発行（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｊａｐａｎ，１３０  ８８（２０００））を参照のこと）。酸化イリジウムの膜内に上記液滴が取り込まれるのを制限するために、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形のシャドウマスクが、基板の前方の１７ｍｍの位置に設置され、且つ、ターゲットの視線に対して直接的に設置される。ターゲットの基板との間の距離は、５０ｍｍである。このような技術は、通常、エクリプス型パルスレーザ・デポジション（ＰＬＤ）と呼ばれている。このエクリプス型パルスレーザ・デポジション（ＰＬＤ）では、デポジションが、シャドウマスクの周囲の原子、分子およびクラスタに理想的に制限されるようになっている。
【０１２５】
２つの酸化イリジウムの膜の各々は、前述と同様のクリプトン・フッ素（ＫｒＦ）のレーザのフルエンスを用いて、且つ、５０および１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７および１３，３３パスカル）の周囲の酸素圧でもって、エクリプス型パルスレーザ・デポジション（ＰＬＤ）により１時間成長する。この結果として「５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）」の酸素（Ｏ2）で生成された酸化イリジウムの膜、および、「１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）」の酸素（Ｏ2）で生成された酸化イリジウムの膜の厚さは、それぞれ、約５５ｎｍ（ナノメートル）のＡＦＭステップの高さ（二乗平均平方根法（ＲＭＳ）により算出された表面の粗さは約２．５ｎｍ（ナノメートル））、および、約１６０ｎｍ（ナノメートル）のＡＦＭステップの高さによって決定される。このことは、より高い酸素圧雰囲気中で放出された粒子が、より大きな拡散速度を有することを示している。
【０１２６】
強く酸化された表面の層を除去するために、アルゴン（Ａｒ）イオンを用いてスパッタリングによるクリーニングを３〜４分間行った後に、上記の２つの酸化イリジウムの膜の組成が、ＸＰＳ検査スキャンにより決定される。「５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）」の酸素（Ｏ2）で生成された酸化イリジウムの膜の酸素／銀（Ｏ／Ａｇ）の原子の比の値は、０．２４である。これに対し、「１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）」の酸素（Ｏ2）で生成された酸化イリジウムの膜の酸素／イリジウム（Ｏ／Ｉｒ）の原子の比の値は、０．１１である。このことは、前者の場合の膜の成長速度が後者の場合の膜の成長速度よりも遅いので、前者の場合には、酸素を取り込むためのより多くの時間が許容されていることを示している。しかしながら、これらの酸素／イリジウム（Ｏ／Ｉｒ）の原子の比の値は、酸化イリジウム（ＩｒＯ2）に対する化学量論的な酸素／イリジウム（Ｏ／Ｉｒ）の原子の比の値である０．６７よりも顕著に低くなっている。このことは、上記の２つの酸化イリジウムの膜のいずれも、イリジウムを豊富に含んでいることを示している。
【０１２７】
スパッタリングによるクリーニングを行った後に、「５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）」の酸素（Ｏ2）で生成された酸化イリジウムの膜、および、「１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）」の酸素（Ｏ2）で生成された酸化イリジウムの膜から収集された価電子帯のＸＰＳスペクトルは、金属と同様の状態を示している。
【０１２８】
（ｃ）酸化白金
ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの作製に関しては、酸化白金の膜は、酸化イリジウムに対して使用される場合と同様のエクリプスＰＬＤ技術を用いて、バルクの酸化亜鉛上に成長する。高純度の白金のターゲットおよび１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）の周囲の酸素圧の使用を除いて、全ての成長条件およびパラメータは、前述の場合と同じである。酸化白金の膜は、１時間成長し、２４０ｎｍ（ナノメータ）（二乗平均平方根法（ＲＭＳ）により算出された表面の粗さは約２．５〜３．０ｎｍ（ナノメートル））の厚さ（ＡＦＭステップの高さの解析による）を有する。
【０１２９】
アルゴンイオンを用いてスパッタリングによるクリーニングを４分間行った後に、上記の２つの酸化イリジウムの膜の組成が、ＸＰＳ検査スキャンにより決定される。酸素／白金（Ｏ／Ｐｔ）の原子の比の値は、約０．１１であり、白金を豊富に含んでいることを示している。価電子帯のＸＰＳスペクトルは、フェルミレベルの近傍で高い状態密度を示している。このようなＸＰＳスペクトルは、強い触媒に対して特徴的なものであり（エイチ．ネッフ他（Ｈ．Ｎｅｆｆ  ｅｔ  ａｌ．）著、応用物理学会ジャーナル、７９  ７６７２、１９９６年発行（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，７９  ７６７２（１９９６））を参照のこと）、半導体の性質よりもむしろ金属の性質を有することを示すものである。
【０１３０】
（ｄ）酸化銅
ショットキーコンタクトと同種のコンタクトの作製に関しては、酸化銅の膜は、酸化銀に対して使用される方法と同様に、酸素／アルゴン雰囲気中で高純度の銅のターゲットの反応性高周波（ＲＦ）スパッタリングを行うことによってバルクの酸化亜鉛上に作製される。５×１０-3ｍｂａｒ（ミリバール）（０．５パスカル）の処理圧力で、それぞれ２．０ｓｃｃｍおよび１０．０ｓｃｃｍの酸素ガスおよびアルゴンガスの流量が使用される。実効値（ＲＭＳ）で１００Ｗ（ワット）の高周波（ＲＦ）電力によって、酸化銅の膜が５分間成長する。この結果、約１６０ｎｍ（ナノメートル）の厚さ（二乗平均平方根法（ＲＭＳ）により算出された表面の粗さは約３．５ｎｍ（ナノメートル））の茶色の酸化銅の膜が生成される。この酸化銅の膜上には、３０ｎｍ（ナノメートル）の厚さの白金のキャッピング層が形成される。
【０１３１】
アルゴン（Ａｒ）イオンを用いてスパッタリングによるクリーニングを行った後に（４分間）、酸化銅の膜に対して行われるＸＰＳ検査スキャンによって、０．３１６の酸素／銅（Ｏ／Ｃｕ）の原子の比の値が提供される。この値は、酸化銅（Ｃｕ2Ｏ）に対する化学量論的な酸素／銅（Ｏ／Ｃｕ）の原子の比の値である０．３３に近い。
【０１３２】
スパッタリングにより清浄化された酸化銅の基準サンプルにおける価電子帯のＸＰＳスペクトルにて観測されるように、スパッタリングにより清浄化された酸化銅の価電子帯のＸＰＳスペクトルは、酸化銅（Ｃｕ2Ｏ）に対して予想される２．０ｅＶ（エレクトロン・ボルト）バンドギャップの兆候を示していないし、フェルミレベルの近傍で平坦な非局在化された（ｄｅ−ｌｏｃａｌｉｚｅｄ）状態密度も有していない。このようなＸＰＳスペクトルは、酸化銅の膜が、高密度の縮退した電荷キャリヤを含む傾向にあり、且つ、半導体の性質よりもむしろ金属の性質を有する傾向にあることを示唆している。
【０１３３】
２．ショットキーコンタクトと同種のコンタクト
円形の酸化銀によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトと、チタン／アルミニウム／白金のオーミックコンタクトのリングとを有するような平面状のショットキー型ダイオードを作製するための一般的な処理は、反応性高周波（ＲＦ）スパッタリングおよびリフトオフ・フォトリソグラフィ技術を使用している。
【０１３４】
３００μｍ（ミクロン）の直径で８０ｎｍ（ナノメートル）の厚さの酸化銀によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトであって、酸化亜鉛上のチタン／アルミニウム／白金（Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ）のオーミックコンタクトのリングに対して２５μｍ（ミクロン）の間隔を有するような平面状のショットキー型ダイオードの作製を以下に説明する。
【０１３５】
入手したままの酸化亜鉛のウェハは、温かいアセトン（６０℃）中で超音波により５分間だけ予め洗浄され、メタノールまたはイソプロプルアルコール中でリンスが行われ、さらに、窒素中で乾燥させられる。その後、スピンコーティング法によってＡＺ１５１８のフォトレジストが酸化亜鉛のウェハ上に塗布され、３００μｍ（ミクロン）の直径の円形のコンタクト（７．０７×１０-4ｃｍ2（平方センチメートル）のコンタクト領域を有する）のアレイが、クロムがコーティングされたガラスのマスクとカール・サスＭＡ−６（Ｋａｒｌ  Ｓｕｓｓ  ＭＡ−６）の光学マスクアライナとを用いて露光される。コンタクトのパターンは、テトラメチルアンモニウムの水酸化物を用いて２０秒間現像された後に、脱イオン化された水により最終的なリンスが行われ、さらに、窒素中で乾燥させられる。
【０１３６】
パターンが形成されたウェハは、直ちに、エドワード・オート５００（Ｅｄｗａｒｄｓ  Ａｕｔｏ  ５００）のスパッタリングシステム内に設置される。このスパッタリングシステム内の圧力は、真空ポンプにより約１×１０-5ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１．３３×１０-6パスカル）の基準圧力まで減圧される。さらに、実効値（ＲＭＳ）で５０Ｗのアルゴン／酸素プラズマを用いて、且つ、銀のターゲット（純度は９９．９５％より高い）の反応性高周波（ＲＦ）スパッタリングによって、８０ｎｍ（ナノメートル）の厚さの酸化銀の膜がデポジットされる。ターゲットと基板との間の距離は、約１１０ｍｍ（ミリメートル）であり、室温で反応性高周波スパッタリングが行われる。
【０１３７】
アルゴンガスおよび酸素ガスの流量は、それぞれ、１０．０ｓｃｃｍおよび１．７０ｓｃｃｍである。ここで、「ｓｃｃｍ」は、標準温度および標準圧力の下での立方センチメートル／分の流量を表している。処理圧力は、約４×１０-3ｍｂａｒ（ミリバール）（０．５パスカル）であり、デポジションレートは、約１２０Å（オングストローム）である。
【０１３８】
そのままの状態で約４×１０-5ｍｂａｒ（０．００５パスカル）（ミリバール）の圧力で行われる電子ビーム蒸着によって、３０μｍ（ミクロン）の白金のキャッピング層が、酸化銀の膜の上部にデポジットされる。さらに、酸化銀／白金の二重層に対してリフトオフを行うために、超音波によりかくはんされたアセトンが使用される。
【０１３９】
オーミックコンタクトは、環状のチタン／アルミニウム／白金のオーミックコンタクトのリングを有している。このリングは、約３５０μｍ（ミクロン）の内径、および、約５５０μｍ（ミクロン）の外径を有する環状のリングを具備している。このオーミックコンタクトは、一般的なリフトオフ・フォトリソグラフィ技術および電子ビーム蒸着技術を用いて、酸化銀／白金のコンタクトの周囲に作製される。
【０１４０】
３．性能評価
酸化亜鉛上に形成された金属酸化物によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトの性能は、室温での電流対電圧（Ｉ−Ｖ）の測定結果および静電容量対電圧（Ｃ−Ｖ）の測定結果によって特徴付けられる。このような測定は、ＨＰ４１５５Ａのパラメータアナライザを用いて室温で行われ、且つ、光導電効果を回避するために暗状態で行われる。
【０１４１】
ショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関して重要な性能指数（ｆｉｇｕｒｅ  ｏｆ  ｍｅｒｉｔ）は、障壁の高さ（φB）および理想係数（η）である。高品質のショットキーコンタクトは、代表的に、高い値の障壁の高さ（例えば、＞０．８ｅＶ（エレクトロン・ボルト））と、１に限りなく近い理想係数（η）とを有している。これらの性能指数は、標準の熱電子放出理論を用いて、Ｉ−Ｖの測定結果から取得され得る。特に、Ｖ＞３ｋＴ／ｑに対してショットキー型ダイオードを横切る電流は、次の式（１）（〔数１〕）により与えられる。
【０１４２】
【数１】
0005837299.tif 000003
【０１４３】
ここで、ηは理想係数であり、ｋはボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度であり、ＲSはダイオードの直列抵抗の抵抗値である。ダイオードの飽和電流ＩOは、次の式（２）（〔数２〕）により与えられる。
【０１４４】
【数２】
0005837299.tif 000004
【０１４５】
ここで、Ａはショットキーコンタクト領域であり、Ａ*は有効リチャードソン定数（理論的には、酸化亜鉛に対して、Ａ*は約３２Ａｃｍ-2Ｋ-2）であり、φBは障壁の高さである。障壁の高さおよび理想係数は、０．１＜Ｖf＜０．４の範囲で順方向バイアスのＩ−Ｖ曲線に式（１）および式（２）を適合させることによって取得され得る。
【０１４６】
３００μｍ（ミクロン）の直径で８０ｎｍ（ナノメートル）の厚さの酸化銀によるショットキーコンタクトと同種のコンタクトであって、酸化亜鉛上のチタン／アルミニウム／白金（Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ）のオーミックコンタクトのリングに対して２５μｍ（ミクロン）の間隔を有するような平面状のショットキー型ダイオードは、ｃ軸且つバルクの酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上およびＯ極面上に作製される。ここで、酸化亜鉛のウェハは、同一のウェハの両方の側部が研摩され、且つ、水熱成長により作製されている。この酸化亜鉛のウェハのキャリヤ濃度および移動度は、それぞれ、３×１０14ｃｍ-3および２００ｃｍ2Ｖ-1ｓ-1である。これらのキャリヤ濃度および移動度は、ファン・デル・パウ技術（ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｐａｕｗ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）に基づき、単一の磁界（０．５１Ｔ）のホール（Ｈａｌｌ）効果の測定を行うことによって取得される、酸化銀のコンタクトは、前述のような一般的な処理を用いて、且つ、１．２５、１．４５および１．７０ｓｃｃｍの酸素の流量、および、１０．００ｓｃｃｍのアルゴンの流量で作製される。この結果として生成される酸化銀の膜は、低い値の横方向導電率（ｌａｔｅｒａｌ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）を有しており、それゆえに、３０μｍ（ミクロン）の厚さの白金のキャッピング層が、電子ビーム蒸着により付加される。
【０１４７】
１．２５、１．４５および１．７０ｓｃｃｍの酸素の流量で酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上およびＯ極面上に同時に作製された３種のショットキー型ダイオードに関する障壁の高さ（φB）対理想係数（η）のプロットは、異なる酸化亜鉛の膜の整流特性が非常に似ており、１．２５〜１．７０ｓｃｃｍの酸素の流量の範囲内で顕著な組成上の効果は生じていないことを示している。酸化銀のコンタクトの大部分は、１．１０よりも小さい値の（＜１・１０）理想係数を有する高品質のショットキー障壁を形成する。Ｚｎ極面上に作製されたダイオードの障壁の高さは、Ｏ極面上に作製されたダイオードの障壁の高さよりも高くなっているという点において、酸化亜鉛のウェハの表面の極性が異なる場合の効果は明らかである。ただし、各々の極性面上の最良のダイオードは、同様に小さい値の理想係数を有している。
【０１４８】
最良の１．７０の酸素の流量でＺｎ極面上およびＯ極面上に作製された酸化銀のショットキー型ダイオードに関して代表的なＩ−Ｖ特性は、整流比の値（±２Ｖ（ボルト）の電圧で）が、９桁程度の大きさにまで高くなっていることを示している。これは、おそらく、逆方向電流が、ＨＰ４１５５Ａのパラメータアナライザのノイズレベル（約５０〜１００ｆＡ（フェムトアンペア））に達しているので、特にＺｎ極面に関して過小評価されているためであろう。理想係数ηは、順方向のＩ−Ｖ曲線の重要な部分に対応するバイアス電圧とは無関係であることが観測されている。このことは、酸化銀のコンタクトが、非常に良好な横方向の均一性を有することを示している。比較的高い順方向バイアスにて観測されている理想係数ηの増加は、ダイオードの直列抵抗の抵抗値の増加に起因している。また一方で、Ｚｎ極面上の０〜０．２Ｖ（ボルト）の電圧の増加は、シャント抵抗効果に起因している。
【０１４９】
さらに、酸化銀のショットキー型ダイオードのアレイは、付加的な水熱成長および溶融成長によるバルクの酸化亜鉛のウェハの極性面上および非極性面上に作製される。次のようなバルクの酸化亜鉛のウェハが使用される。
ＨＴ−１：両方の側部が研摩され、且つ、水熱成長により作製されたｃ軸ウェハであって、Ｚｎ極面およびＯ極面を提供するために切断されているサンプル
ＨＴ−２：両方の側部が研摩され、且つ、水熱成長により作製されたｍ面ウェハであって、ｍ面ウェハの１つの面が処理されているサンプル
ＭＴ−１：溶融成長によるｃ軸ウェハであって、Ｚｎ極面の一方の側部が研摩されているサンプル
ＭＴ−２：溶融成長によるｃ軸ウェハであって、Ｏ極面の一方の側部が研摩されているサンプル、および
ＭＴ−３：溶融成長によるｃ軸ウェハであって、ａ面の一方の側部が研摩されているサンプル
【０１５０】
これらのウェハの電気的特性は、単一の磁界（０．５１Ｔ）のホール（Ｈａｌｌ）効果の測定を行うことによって決定される。要約すれば、水熱成長および溶融成長によるバルクの酸化亜鉛のウェハの電気的特性（キャリヤ濃度（ｎ）、移動度（μ）および抵抗率（ρ））は、表２に示すとおりである。
【０１５１】
【表２】
0005837299.tif 000005
【０１５２】
３００μｍ（ミクロン）の直径で８０ｎｍ（ナノメートル）の厚さの酸化銀によるショットキーコンタクトと同種のコンタクト（３０ｎｍ（ナノメートル）の厚さの白金のキャップを含む）を有する平面状のダイオードのアレイは、前述のような一般的な処理方法を用いて、ただし、１．７０ｓｃｃｍの固定された酸素の流量で、各々のウェハ上に作製される。
【０１５３】
図２および図３は、水熱成長および溶融成長により作製されたｃ軸且つバルクの単結晶の酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上およびＯ極面上に形成された酸化銀のショット型ダイオードに関する２９８°ＫでのＩ−Ｖ特性を示すグラフである。これらの図２および図３は、コンタクトが、順方向電流と逆方向電流との間で、非常に高い整流比（９桁程度の大きさである）を有することを示している。これらの図２および図３はまた、酸化銀のコンタクトを通過する逆方向の漏れ電流が、非常に小さいこと（−２Ｖ（ボルト）の電圧で１ｐＡ（ピコアンペア）よりも小さい（＜１ｐＡ））を示している。このことは、ダイオードの品質が、さらに良好であることを示している。
【０１５４】
上記のＩ−Ｖ特性はまた、酸化銀のショットキー型ダイオードが、非常に低い値の直列抵抗の抵抗値を有することを示している。この抵抗値は、バルクの抵抗率の２〜３桁も低い大きさであると予想される。溶融成長による酸化亜鉛上に形成された酸化銀のショットキー型ダイオードはまた、約０．６５Ｖ（ボルト）においてわずかなキンク（ｋｉｎｋ）の兆候を示している。この兆候は、１つ以上の障壁の影響による（例えば、別々の銀および酸化銀による）ものであろう。
【０１５５】
図４および図５は、各々の酸化亜鉛の表面上に形成された多くの酸化銀のショットキー型ダイオードに関して、２９８°ＫでのＩ−Ｖ特性の測定結果から得られた障壁の高さ（φB）および理想係数（η）を示すグラフである。これらの図４および図５は、コンタクトが、最良の酸化銀のコンタクトが、非常に高い値の障壁の高さ（＞１．０Ｖ（ボルト））と、１に非常に近いような小さい値の理想係数とを有することを示している。性能指数に関する変化は、主として、代表的な酸化亜鉛の基板を横切って通過する良質のキャリヤ濃度および欠陥のキャリヤ濃度の変化によるものであろうと考えられる。
【０１５６】
水熱成長および溶融成長により作製された酸化亜鉛（ＺｎＯ）のウェハに関して、鏡像力により制御された理想係数ηifが、図４および図５に示されている。これらの理想係数ηifは、実際のショットキーコンタクトと同種のコンタクトにより達成され得る最高の理想係数を理論的に算出したものであり、技術文献（例えば、アール．ティー．タング（Ｒ．Ｔ．Ｔｕｎｇ）著、物理レビューレター誌、８４  ６０７８、２０００年発行（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｌｅｔｔｅｒ，８４  ６０７８（２０００）を参照のこと）に開示されている式を用いて計算される。より具体的には、この式は、次の式（３）（〔数３〕）により与えられる。
【０１５７】
【数３】
0005837299.tif 000006
【０１５８】
ここで、Ｖは印加されるバイアスであり、零に設定されている。さらに、ξ（ξ＝ｋＴｌｎ（ＮＣ／ｎ））は、酸化亜鉛材料のフェルミレベルと伝導帯（Ｎcは、伝導帯における有効状態密度であり、酸化亜鉛に対して２．９４×１０18ｃｍ-3である）の底部との間のエネルギ差である。さらに、δφifは鏡像力低下補正であり、次の式（４）（〔数４〕）により与えられる。
【０１５９】
【数４】
0005837299.tif 000007
【０１６０】
ここで、ＮＤは有効ドーピング密度であり、ε∞は酸化亜鉛に対する光学的な誘電定数であり（４．５）、εsは酸化亜鉛に対する電気的な誘電定数である（８．５）。なお、その他の記号は、通常の科学的な意味を有する。
【０１６１】
水熱成長および溶融成長により作製された酸化亜鉛（ＺｎＯ）における障壁の高さφB対理想係数ηのプロットに関していえば、特にＺｎ極面および非極性面に関して、酸化亜鉛に関連した顕著な違いが見られる。図４においては、水熱成長により作製された酸化亜鉛上に酸化銀のショットキー型ダイオードを形成する場合に、以前に観測された極性の効果が確認されている。この極性の効果においては、酸化亜鉛のＺｎ極面上に形成された障壁の高さ（２００ｍｅＶ（ミリエレクトロン・ボルト））が、酸化亜鉛のＯ極面上に形成された障壁の高さよりも高くなっている。非極性面であるｍ面上に形成された障壁の高さは、前述のＺｎ極面上に形成された障壁の高さとＯ極面上に形成された障壁の高さとの間に入るような中間の障壁の高さを有している。また一方で、溶融成長により作製された酸化亜鉛上に酸化銀のショットキー型ダイオードを形成する場合には、極性の効果ははるかに小さいことは明らかである。この場合には、Ｚｎ極面上に形成された障壁の高さとＯ極面上に形成された障壁の高さとの差異は、約５０ｍｅＶである。この場合でも、非極性面であるａ面上に形成された障壁の高さは、前述のＺｎ極面上に形成された障壁の高さとＯ極面上に形成された障壁の高さとの間に入るような中間の障壁の高さを有している。
【０１６２】
各々の障壁の高さφB対理想係数ηのプロットに関していえば、障壁の高さφBの減少に対して理想係数ηが増加する場合に直線的な関係を有する傾向にある。これによって、コンタクトの横方向の不均一性が増加するにつれて障壁の高さφBの減少が予想される。ここで、コンタクトの横方向の不均一性の変化は、基板における構造の変化および／または表面の汚染の変化によって生ずる。このような直線的な関係を有する傾向は、鏡像力により制限された理想係数ηifにまで外挿され、鏡像力により制御された障壁の高さφBifを決定することが可能になる。さらに、この障壁の高さφBifは、鏡像力による低下が補正された均一な障壁の高さφBhom*を取得することが可能になる。ここで、φBhom*＝φBif＋δφifであり、δφifは、前述のように鏡像力低下補正を表している。
【０１６３】
鏡像力による低下が補正された均一な障壁の高さφBhom*は、任意の非理想的な動作に対して補正された状態で、あるタイプのショットキーコンタクトと同種のコンタクトの所定の半導体に対する障壁の高さを提供することができるので、この障壁の高さφBhom*は有用なパラメータである。それゆえに、理論的なモデル（例えば、ダブリュー．モンチ（Ｗ．Ｍｏｎｃｈ）著、欠陥科学技術ジャーナル、Ｂ１７  １８６７、１９９９年発行（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃａｎｃｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂ１７  １８６７（１９９９））を参照のこと）と比較する際に、この障壁の高さφBhom*は、最良の障壁の高さのパラメータとなり得る。本願の明細書にて開示されている酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関していえば、当該コンタクトが高品質であるために、理想係数ηifへの外挿は、非常に短い距離で済む。
【０１６４】
次の表３は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の各々の面に対して、鏡像力により制御された理想係数ηif、鏡像力により制御された障壁の高さφBif、鏡像力低下補正δφif、および、鏡像力による低下が補正された均一な障壁の高さφBhom*の値を提供する。水熱成長により作製された酸化亜鉛のキャリヤ濃度が低いために、この水熱成長により作製された酸化亜鉛上に形成されたダイオードに対する鏡像力低下補正は、比較的小さい（約０．０２ｅＶ（エレクトロン・ボルト））。しかしながら、溶融成長により作製された酸化亜鉛上に形成されたダイオードに対する鏡像力低下補正（約０．０２ｅＶ（エレクトロン・ボルト））では、障壁の高さφBhom*の値が約１０％増加する。溶融成長により作製された酸化亜鉛の様々な面に対する障壁の高さφBhom*の値は、水熱成長により作製された酸化亜鉛の複数の極性面に対する値の間に位置している。さらに、鏡像力による低下はまた、逆方向電流に対して電圧依存性が導入されるために、逆方向バイアスＩ−Ｖ特性に影響を及ぼす。図４および図５は、溶融成長により作製された酸化亜鉛上に形成されるダイオードに関しては、上記のような電圧依存性が、はるかに大きくなることを示している。このことは、溶融成長により作製された酸化亜鉛上に形成されるダイオードにおいては、鏡像力による低下の影響が大きい点と合致している。
【０１６５】
【表３】
0005837299.tif 000008
【０１６６】
図２〜図５はまた、水熱成長により作製された酸化亜鉛上、特に酸化亜鉛の極性面上に形成された最良のダイオードの理想係数は、鏡像力により制御された限界値に非常に近くなっており、また一方で、溶融成長により作製された酸化亜鉛上に形成された最良のダイオードは、鏡像力により制御された理想係数ηifよりも顕著に大きい理想係数を有することを示している。溶融成長により作製された酸化亜鉛では、上記の鏡像力による低下以外に、非理想的な動作に関する他の幾つかの形態が生じていることは明らかである。生ずる可能性がある候補として、熱電子電界放出（ＴＦＥ）が挙げられる。表３はまた、酸化亜鉛の各々の面に対して、トンネリング・パラメータＥ00／ｋＴ、および、熱電子電界放出（ＴＦＥ）による理想係数ηＴＦＥを提供する。これらのトンネリング・パラメータＥ00／ｋＴ、および、熱電子電界放出（ＴＦＥ）による理想係数ηＴＦＥは、技術文献（例えば、ビー．アベイ他（Ｂ．Ａｂａｙ  ｅｔ  ａｌ．）著、半導体科学技術、１８  ７５、２００３年発行（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１８  ７５（２００３））を参照のこと）に開示されている式に基づいて計算される。水熱成長により作製された酸化亜鉛に関しては、トンネリング・パラメータＥ00／ｋＴが１よりはるかに小さいので（Ｅ00／ｋＴ＜＜１）、熱電子電界放出（ＴＦＥ）は無視し得る。溶融成長により作製された酸化亜鉛に関しては、そのキャリヤ濃度が高いために、熱電子電界放出（ＴＦＥ）はより重要である。しかしながら、この熱電子電界放出は、理想係数に対してわずかな変化を生じさせるのみであると予想される。しかしながら、空乏層内で点欠陥により発生するトラップ等の任意のトラップの存在は、トンネリング確率を増加させ、ひいては、理想係数を増加させる。この理由として、キャリヤが上記のトラップ内にトンネリングしたり障壁を越えてトンネリングしたりすることが挙げられる。
【０１６７】
図２〜図５に示す酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトの障壁の高さは、フィリップス（Ｐｈｉｌｉｐｓ）のＰＭ６３０４ＲＣＬのメータを用いて、２．５ＫＨｚ（キロヘルツ）〜１００ｋＨｚ（キロヘルツ）の範囲の測定周波数で測定された室温の容量―電圧（Ｃ−Ｖ）特性の測定結果により確認されている。同様の暗状態が使用されている。容量―電圧（Ｃ−Ｖ）特性の測定結果から得られた障壁の高さは、Ｉ−Ｖ特性から得られた測定結果と非常に良く一致している。この一致は、酸化銀のコンタクトの横方向の均一性をさらに良く示すものである。
【０１６８】
容量―電圧（Ｃ−Ｖ）特性の測定結果に基づき、次の式（５）（〔数５〕）を用いて、Ｉ／Ｃ2対電圧のプロットから固有の（ｂｕｉｌｔ−ｉｎ）電位Ｖbiを見出すことによって、障壁の高さが決定される。
【０１６９】
【数５】
0005837299.tif 000009
【０１７０】
ここで、εは静電誘電定数であり（酸化亜鉛に対して８．５）、ε０は真空の誘電率であり、ＮDは有効ドナー濃度である。そして、障壁の高さ（φB）は、次の式（６）（〔数６〕）から得られる。
【０１７１】
【数６】
0005837299.tif 000010
【０１７２】
ここで、ξ（ξ＝ｋＴｌｎ（ＮＣ／ｎ））は、酸化亜鉛材料のフェルミレベルと伝導帯（Ｎcは、伝導帯における有効状態密度であり、酸化亜鉛に対して２．９４×１０18ｃｍ-3である）の底部との間のエネルギ差であり、ｎは酸化亜鉛材料のキャリヤ濃度である。
【０１７３】
水熱成長および溶融成長により作製されたｃ軸のウェハ上に形成された酸化銀のショットキー型ダイオードに関して、２９８°Ｋ且つ２０ＫＨｚ（ヘルツ）の周波数で測定した代表的なＣ−Ｖ特性が、図６および図７に示されている。上記のＣ−Ｖ特性は、水熱成長により作製された酸化亜鉛のＺｎ極面上およびＯ極面上に形成されたショットキー型ダイオードの固有の電位Ｖbiには明らかな違いが見られるが、溶融成長により作製された酸化亜鉛の極性面上に形成されたショットキー型ダイオードの間では、はるかに小さな固有の電位の変化しか見られないという点において、上記のＣ−Ｖ特性の測定結果は、Ｉ−Ｖ特性において観測された極性の効果と良く一致している。水熱成長および溶融成長により作製された酸化亜鉛上に形成された酸化銀のショットキー型ダイオードのＩ−Ｖ特性およびＣ−Ｖ特性は、次の表４に要約されている。Ｉ−Ｖ特性の評価およびＣ−Ｖ特性の評価によりそれぞれ決定された障壁の高さに関しては、良好な一致が得られる。このことは、酸化銀のショットキー型ダイオードの横方向の良好な均一性を示すものである。
【０１７４】
次の表４では、Ｉ−Ｖ特性の測定結果から得られた理想係数（η）および障壁の高さ（φB,I-V）と、Ｃ−Ｖ特性の測定結果から得られた障壁の高さ（φB,C-V）、固有の電位（Ｖbi,C-V）および有効ドナー濃度（ＮＤ,C-V）が掲載されている。
【表４】
0005837299.tif 000011
【０１７５】
絶縁破壊電圧
水熱成長により作製された酸化亜鉛のＺｎ極面上に形成された酸化銀のショットキー型ダイオードの絶縁破壊電圧は、拡張された逆方向バイアスＩ−Ｖ特性により決定される。絶縁破壊電圧は、代表的に、−４０Ｖ（ボルト）から−６０Ｖ（ボルト）の範囲内にある。さらに、水熱成長により作製された酸化亜鉛のＺｎ極面上に形成された直立した状態の幾何学的構造の酸化銀のショットキー型ダイオードに関しても、同じような絶縁破壊電圧の値が得られている（後述する）。
【０１７６】
酸化銀のダイオードの温度依存性を有する動作
これらの調査においては、水熱成長により作製されたｃ軸の酸化亜鉛のＺｎ極面上に形成された酸化銀のショットキー型ダイオードが使用されている。
【０１７７】
図８は、大気に晒された状態の酸化銀のショットキー型ダイオードに関して、２９４〜４２３°Ｋの範囲において１０°Ｋの間隔で測定された室温より高い温度のＩ−Ｖ−Ｔ曲線を示すグラフである。ショットキー型ダイオード等の装置の温度は、アリコ（Ａｒｉｃｏ）  Ｐ２００の温度コントローラを用いて、０．５％の精度で制御されている。順方向バイアス特性は、多くの桁の大きさの電流に関して指数関数特性を示している。このことは、熱電子放出が支配的であることを示している。各々の温度に対して障壁の高さφBおよび理想係数ηが決定され、図９に示すように、その結果が示されている。障壁の高さφBおよび理想係数ηは、鏡面のように（ｍｉｒｒｏｒ−ｌｉｋｅ）、比較的小さな範囲で変動する。障壁の高さφBおよび理想係数ηの変動の範囲は、それぞれ、１．１４ｅＶ（エレクトロン・ボルト）および１．１０である。
【０１７８】
図１０は、図８の順方向バイアスＩ−Ｖ特性を零バイアスまで外挿することによって取得されるｌｎ（ＪO／Ｔ2）対１０００／Ｔ（白丸）のリチャードソン・プロットを示すグラフであって、ここに、ＪOは飽和電流密度である。この飽和電流密度ＪOは、有効障壁の高さφBおよびリチャードソン定数Ａ*に関連しており、次の式（７）（〔数７〕）により表される。
【０１７９】
【数７】
0005837299.tif 000012
【０１８０】
それゆえに、障壁の高さφBはまた、リチャードソン・プロットの傾斜により決定される。また一方で、リチャードソン定数Ａ*は、切片により決定される。しかしながら、障壁の高さφBの温度依存性によって、リチャードソン・プロットを一本の線で表すことを難しくする（図１０の白丸）。
【０１８１】
このような不都合な事態は、しばしば、フラットバンドの障壁の高さφBfを用いることによって解消される。このフラットバンドの障壁の高さφBfは、非理想的な動作を起こす原因を取り除くための基本的な量であると考えられる。φBfは、次の式（８）（〔数８〕）により表される。
【０１８２】
【数８】
0005837299.tif 000013
【０１８３】
ここで、ξ（ξ＝ｋＴｌｎ（ＮＣ／ｎ））は、酸化亜鉛材料のフェルミレベルと伝導帯（Ｎcは、伝導帯における有効状態密度であり、酸化亜鉛に対して２．９４×１０18ｃｍ-3である）の底部との間のエネルギ差であり、ｎはキャリヤ濃度である。式（７）において、φBをφBfに置換することによって、次の式（９）（〔数９〕）が得られる。
【０１８４】
【数９】
0005837299.tif 000014
ここで、ＪOｆは、フラットバンドの飽和電流であり、次の式（１０）（〔数１０〕）により表される。
【０１８５】
【数１０】
0005837299.tif 000015
【０１８６】
図９は、式（８）を用いて、障壁の高さφBおよび理想係数η（同じ図に示されている）から計算されたフラットバンドの障壁の高さφBfの値を示している。予想されるように、フラットバンドの障壁の高さφBfの値は、特に３４０°Ｋより高い温度において、障壁の高さφBの値よりも温度依存性が小さくなっている。式（１０）は、修正されたｌｎ（ＪO／Ｔ2）対１０００／Ｔ（黒丸）のリチャードソン・プロットのプロットを行うために使用される。直線に対する最小二乗法が、この修正されたｌｎ（ＪO／Ｔ2）対１０００／Ｔ（黒丸）のリチャードソン・プロットに適用される。リチャードソン定数Ａ*に関しては、３２Ａｃｍ-2Ｋ-2の理論値が使用され、調整可能なパラメータとして、フラットバンドの障壁の高さφBfが使用されている。直線の傾斜から得られるフラットバンドの障壁の高さφBfは、１．２３ｅＶ（エレクトロン・ボルト）である。この値は、図９に示す値と良く一致し、鏡像力による低下が補正された均一な障壁の高さφBhom*の値（表３を参照のこと）と同じである。このことは、２つの別々のパラメータであるフラットバンドの障壁の高さφBfと、鏡像力による低下が補正された均一な障壁の高さφBhom*とが一致することを示している。これは、非理想的な動作の影響を取り除くことを意図するものである。上記の事実はまた、実験的なデータが、リチャードソン定数Ａ*の理論値と一致することを示している。
【０１８７】
逆方向漏れ電流
より高い温度においては、酸化銀のショットキー型ダイオードの逆方向漏れ電流特性は、ＨＰ４１５５Ａのパラメータアナライザ（図８を参照のこと）のノイズレベルより電流が大きくなっているときに、正確に測定されることが可能である。これらの逆方向漏れ電流特性は、支配的な転送メカニズムを評価するために、熱電子放出のための理論的なモデルと比較され得る。
【０１８８】
純粋な熱電子放出（ＴＥ）に関していえば、逆方向電流の電圧依存性のただ１つの原因は、ショットキー障壁の鏡像力による低下である。これは、「ＴＥ＋障壁低下（ＴＥ＋ｂａｒｒｉｅｒ  ｌｏｗｅｒｉｎｇ）」モデルとして知られている。この場合、逆方向電流密度ＪRifは、次の式（１１）（〔数１１〕）により表される。
【０１８９】
【数１１】
0005837299.tif 000016
【０１９０】
ここで、Ｅは、ショットキーコンタクトのインタフェースにおける最大電界であり、次の式（１２）（〔数１２〕）により表される。
【０１９１】
【数１２】
0005837299.tif 000017
【０１９２】
ここで、ＮＤは有効ドナー密度であり、εsは酸化亜鉛に対する電気的な誘電定数であり、ＶRは逆方向バイアスである。なお、その他の記号は、通常の科学的な意味を有する。
【０１９３】
熱電子電界放出（ＴＦＥ）に関していえば、パドバニおよびストラトン（Ｐａｄｏｖａｎｉ  ＆  Ｓｔｒａｔｔｏｎ）によって、オリジナルの解析が行われた（固体電子、９巻、６９５、１９６６年発行（Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，９，６９５（１９６６）を参照のこと）。さらに、畠山他（Ｈａｔａｋｅｙａｍａ  ｅｔ  ａｌ．）は、このオリジナルの解析から予想される逆方向電流密度用のコンパクトな式（１３）（〔数１３〕）を導き出している（材料化学フォーラム、３８９、１１６９、２００２年発行（Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｆｏｒｕｍ，３８９，１１６９（２００２））を参照のこと）。
【０１９４】
【数１３】
0005837299.tif 000018
【０１９５】
ここで、ｍ*は有効電子質量であり（＝０．２７ｍe）、その他の記号は、通常の科学的な意味を有する。
【０１９６】
図１１は、「ＴＥ＋障壁低下」モデルおよびＴＦＥモデルの予想と比較するために、３８３°Ｋで測定した逆方向漏れ電流を示すグラフである。このグラフは、実際の逆方向電流が、「ＴＥ＋障壁低下」モデルに非常に近いものであり、ＴＦＥ電流は、それほど重要ではないことを示している。図１２は、３５３〜４２３°Ｋの温度で、逆方向バイアスＩ−Ｖ特性と「ＴＥ＋障壁低下」モデルとの比較を示すグラフである。この逆方向バイアスＩ−Ｖ特性は、「ＴＥ＋障壁低下」モデルと良好な一致を有している。それゆえに、空気中にて、室温且つ室温より高い温度での酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトによる転送プロセスは、純粋な熱電子放出により支配されると結論付けることが合理的である。このことは、酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトを通して電流を流す場合の理想的な熱電子の性質を示している。
【０１９７】
平面状および直立した状態の酸化銀のダイオードの比較
前述のような酸化銀のショットキー型ダイオードは、同一の結晶の面上に作製されるショットキーコンタクトと同種のコンタクトおよびオーミックコンタクトを含む平面状の幾何学的形態を有する。
【０１９８】
直立した状態の幾何学的形態の酸化銀のショットキー型ダイオードは、ｃ軸およびｍ面の水熱成長によるバルクの酸化亜鉛のウェハ（１０ｍｍ×１０ｍｍ×５００μｍ）上に作製される。ショットキーコンタクトと同種のコンタクトは、３００μｍ（ミクロン）の直径で８０ｎｍ（ナノメートル）の厚さの酸化銀を有している。この酸化銀は、１．７０ｓｃｃｍの酸素の流量で作製され、３０ｎｍ（ナノメートル）の厚さの白金の膜によるキャッピングが行われる。オーミックコンタクトは、大きな領域、代表的に、４ｍｍ×４ｍｍのチタン／アルミニウム／白金（４０／１００／３０ｎｍ（ナノメートル））の層を有している。この層は、電子ビーム蒸着によって反対側のウェハの面上にデポジットされる。
【０１９９】
平面状の幾何学的形態の酸化銀のショットキー型ダイオードと、直立した状態の幾何学的形態の酸化銀のショットキー型ダイオードとの間で、Ｉ−Ｖ特性の差異はほとんどないように見える。いずれのショットキー型ダイオードにおいても、高い値の障壁の高さが提供されると共に、鏡像力により制御される場合の限界値に非常に近いような小さい値の理想係数が提供される。水熱成長により作製された酸化亜鉛のＺｎ極面上、Ｏ極面上およびｍ面上に形成され、且つ、多層構造の直立した状態の幾何学的形態の酸化銀のショットキー型ダイオードのＩ−Ｖ特性から決定される障壁の高さφB対理想係数ηは、鏡像力による低下が補正された均一な障壁の高さφBhom*の値を決定するために、直線になるように調整される。この場合、Ｚｎ極面およびＯ極面に対して、それぞれ、１．２０および１．００の均一な障壁の高さφBhom*の値が提供される。同様に、同じ組成の平面状の幾何学的形態の酸化銀のショットキー型ダイオードに対しても、１．２０および１．００の均一な障壁の高さφBhom*の値が提供される。平面状の幾何学的形態の酸化銀のショットキー型ダイオードと、直立した状態の幾何学的形態の酸化銀のショットキー型ダイオードとの間で、障壁の高さφB対理想係数ηのプロットは非常に近似している。ただし、直立した状態の幾何学的形態の酸化銀のショットキー型ダイオードの障壁の高さは、平面状の幾何学的形態の酸化銀のショットキー型ダイオードの高さよりもわずかに低い（約２０ｍｅＶ）。このような障壁の高さのわずかな差異は、２つの異なる幾何学的形状のダイオードにおける金属酸化物のショットキーコンタクトと同種のコンタクトの有効領域の違いによる。ここで、直立した状態の幾何学的形態の酸化銀のショットキー型ダイオードにおいては、オーミックコンタクトの領域が大きいために、コンタクトの有効領域が若干大きくなる傾向にある。
【０２００】
次の表５では、Ｃ−Ｖ特性の測定結果から得られた固有の電位（Ｖbi,C-V）および障壁の高さ（φB,C-V）と、比較のためにＩ−Ｖ特性の測定結果から得られた障壁の高さ（φB,I-V）が掲載されている。
【表５】
0005837299.tif 000019
【０２０１】
Ｉ−Ｖ特性と異なり、Ｃ−Ｖ特性の測定結果に関しては、顕著な幾何学的形態に関連した効果が観測された。水熱成長により作製した酸化亜鉛の異なる結晶の面に形成された平面状および直立した状態の幾何学的形態の酸化銀のショットキー型ダイオードのＣ−Ｖ特性の対応する直線を外挿することによって得られる固有の電位（電圧）Ｖbiが、表５に掲載されている（１／Ｃ2＝０）。酸化亜鉛のＺｎ極面上およびＯ極面上に酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトが形成された直立した状態の幾何学的形態のダイオードにおいては、固有の電位Ｖbiの値が０．２１２〜０．２４ｅＶであり、平面状の幾何学的形態のダイオードの固有の電位Ｖbiの値よりも低くなっている。φB,C-V＝Ｖbi＋ξから決定されるφB,C-Vの値が、表５に掲載されている。これと共に、同じダイオードのＩ−Ｖ特性から決定されるφB,I-Vの値も、表５に掲載されている。平面状の幾何学的形態のダイオードでは、φB,C-VおよびφB,I-Vの値は似ている。これに対し、直立した状態の幾何学的形態のダイオードでは、φB,C-VおよびφB,I-Vの値において、０．２０±０．０２ｅＶのばらつきが見られる。このばらつきは、垂直方向且つｃ軸方向において永久的な電気双極子を生成するような酸化亜鉛の自発分極によるものと考えられる。このような自発分極は、直立した状態の幾何学的形態のダイオードに影響を及ぼす。非極性のｍ面においては、φB,C-VおよびφB,I-Vの値に関する幾何学的効果はないように見える。したがって、この場合には、平面状の幾何学的形態のダイオードおよび直立した状態の幾何学的形態のダイオードのいずれにおいてもφB,C-VおよびφB,I-Vの値はほぼ同じである。自発分極は、ｃ軸方向にのみ発生するので、ｍ面には影響を及ぼさないと考えられる。
【０２０２】
（ｂ）酸化イリジウム
３００μｍ（ミクロン）の直径の酸化イリジウムを含む直立した状態の幾何学的形態のショットキー型ダイオードの別々のアレイが、５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中および１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で、且つ、パルスレーザ・デポジションおよびリフトオフ・フォトリソグラフィ技術を用いて、水熱成長により作製された酸化亜鉛のウェハ上に形成される。
【０２０３】
図１３は、５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で、水熱成長により作製された同一の酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上およびＯ極面上に形成された酸化イリジウムのダイオードに関する代表的な２９８°ＫでのＩ−Ｖ特性を示すグラフである。また一方で、図１４は、５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で、水熱成長により作製された同一の酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上およびＯ極面上に形成された酸化イリジウムのダイオードに関する代表的な２９８°Ｋでの障壁の高さ（φB）対理想係数（η）のプロットを示すグラフである。さらに、水熱成長により作製された酸化亜鉛のウェハに関して鏡像力により制御された理想係数ηifが、図１４に示されている。
【０２０４】
上記のショットキー型ダイオードのアレイは、Ｚｎ極面上およびＯ極面上の両方の極性面上において、非常に小さい値の理想係数を有するショットキーコンタクトと同種のコンタクトを高い歩留まり（９０％よりも高い歩留まり（＞９０％））で製造している。Ｚｎ極面上に形成されたショットキー型ダイオードに関する障壁の高さが、代表的に、Ｏ極面上に形成されたショットキー型ダイオードに関する障壁の高さよりも２５０ｍｅＶ（ミリエレクトロン・ボルト）高いという点において、顕著な表面の極性に関連した効果が観測されている。Ｚｎ極面上およびＯ極面上の両方の極性面上の理想係数は、鏡像力により制御された理想係数ηifに非常に近い値になっている。このことは、Ｚｎ極面上およびＯ極面上に形成されたショットキー型ダイオードに関する障壁の高さの違いが、コンタクトの均一性に起因するものではないことを示している。５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で、水熱成長により作製された酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上およびＯ極面上に形成された酸化イリジウムのダイオードに関して、鏡像力による低下が補正された均一な障壁の高さφBhom*の値は、前述のような方法を用いることによって、それぞれ１．１６ｅＶ（エレクトロン・ボルト）および０．９１ｅＶ（エレクトロン・ボルト）であることが見出されている。
【０２０５】
図１５は、１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で、水熱成長により作製された付加的な酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上およびＯ極面上に形成された酸化イリジウムのダイオードに関する２９８°Ｋでの障壁の高さ（φB）対理想係数（η）のプロットを示すグラフである。さらに、水熱成長により作製された付加的な酸化亜鉛のウェハに関して鏡像力により制御された理想係数ηifが、図１５に示されている。１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で製造されたショットキーコンタクトと同種のコンタクトは、その製造後に、非常に小さい値の理想係数を有しており、その値は、鏡像力により制御された理想係数ηifに近い値になっている。しかしながら、上記の１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で製造されたショットキーコンタクトと同種のコンタクトの障壁の高さは、５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で同じ極性面上に形成された酸化イリジウムのショットキーコンタクトと同種のコンタクトの障壁の高さよりもはるかに低くなっている。図１５において、１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で製造された時点での酸化イリジウムのショットキーコンタクトと同種のコンタクトのφBhom*（鏡像力による低下が補正された均一な障壁の高さ）の値は、１．０５ｅＶ（エレクトロン・ボルト）である。これに対し、５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で製造された時点での酸化イリジウムのショットキーコンタクトと同種のコンタクトのφBhom*の値は、１．１６ｅＶ（エレクトロン・ボルト）である。
【０２０６】
それぞれ異なる酸素雰囲気中で製造された２種のショットキーコンタクトと同種のコンタクト間におけるφBhom*の値の違いは、おそらく、１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で製造された酸化イリジウムのショットキーコンタクトと同種のコンタクトにおける酸素／イリジウム（Ｏ／Ｉｒ）の原子の比の値がより小さくなるという結果によるものであろう。このような状況は、電気陰性度の観点からすれば、１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で製造されたショットキーコンタクトと同種のコンタクトが、５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で製造され且つ酸素を豊富に含むショットキーコンタクトと同種のコンタクトよりも低い仕事関数を有するという結果に通じる可能性がある。上記の２種のショットキーコンタクトと同種のコンタクトの両方において優れた値の理想係数を有することは、非常に均一なショットキー障壁が形成されていることを示している。この観点からすれば、１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で製造されたコンタクトに関する障壁の高さの値が、５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で製造されたコンタクトに関する障壁の高さの値よりも低いという事実は、前者のコンタクトが後者のコンタクトよりも低い仕事関数を有するという結果にのみ起因するものであると考えられるか、または、代替的に、ショットキー界面での酸素−イリジウム（Ｏ−Ｉｒ）の化学結合による電気双極子の寄与が減少するという結果に起因するものであると考えられる。
１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で、水熱成長により作製された酸化亜鉛のウェハ上に形成された酸化イリジウムのショットキー型ダイオードのＩ−Ｖ特性が、このダイオードの製造時から６週間保存された後に室温で再測定されている。この再測定による障壁の高さ（φB）対理想係数（η）のプロット（図１５参照）は、障壁の高さの値が約６０ｍｅＶ（ミリエレクトロン・ボルト）だけ増加し、且つ、対応するφBhom*（鏡像力による低下が補正された均一な障壁の高さ）の値が１．１１ｅＶ（エレクトロン・ボルト）にまで増加することを示している。上記のショットキー型ダイオードのＩ−Ｖ特性が、さらに１０週間保存された後に、再度室温で再測定されている。この結果、上記のショットキー型ダイオードの大部分は、さらなる変化を示していないのに対し、上記のショットキー型ダイオードの幾つかに関する障壁の高さの値は、さらに３０〜４０ｍｅＶ（ミリエレクトロン・ボルト）だけ再度増加している。この時点で、１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で製造されたコンタクトに関する障壁の高さの値は、５０ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で製造されたコンタクトに関する障壁の高さの値に近くなっている。ほぼ理想的なコンタクトに関する障壁の高さの値の増加は、（ａ）酸素／イリジウム（Ｏ／Ｉｒ）の原子の比の値が増加し且つ仕事関数が増加した結果として，酸化イリジウムの膜のさらなる酸化が進行したことに起因するものであるか、または、（ｂ）ショットキー界面において、酸素−イリジウム（Ｏ−Ｉｒ）結合を含む化学結合が増加したことに起因するものであると考えられる。
前述のような酸化イリジウムのショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関して、約１００Ｖ（ボルト）を超える絶縁破壊電圧が達成されている。
【０２０７】
（ｃ）酸化白金
パルスレーザ・デポジション技術およびリフトオフ・フォトグラフィ技術を用いることによって、３００μｍ（ミクロン）の直径で２４０ｎｍ（ナノメートル）の厚さを有する酸化白金のショットキーコンタクトと同種のコンタクトを含むような直立した状態の幾何学的形態のショットキー型ダイオードが、１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で、水熱成長により作製されたｃ軸且つバルクの同一の酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上およびＯ極面上に形成されている。このような酸化白金の膜は、低い値の横方向導電率を有しており、それゆえに、上記コンタクトを通過する電流の流れを改善するために、約３０μｍ（ミクロン）の厚さの白金のキャッピング層が付加される。
【０２０８】
図１６は、水熱成長により作製された酸化亜鉛のウェハの各々の極性面上に形成された酸化白金のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関して、このコンタクトの製造後４週間経過してから取得された２９６°Ｋでの障壁の高さ（φB）対理想係数（η）のプロット、および、鏡像力により制御された理想係数ηifを示すグラフである。この４週間が経過する間に、酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上に形成されたコンタクトの障壁の高さの値は、約６０ｍｅＶ（ミリエレクトロン・ボルト）だけ増加している。１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（６．６７パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で、水熱成長により作製された酸化亜鉛のＺｎ極面上およびＯ極面上に形成された酸化白金のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する障壁の高さの値は、これまでに観測されているような、同じ材料の酸化亜鉛のＺｎ極面上およびＯ極面上に形成された酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する障壁の高さの値と非常に類似している。図１６から明らかなように、水熱成長により作製された酸化亜鉛材料のＺｎ極面上およびＯ極面上に形成された酸化白金のショットキーコンタクトと同種のコンタクトのφBhom*（鏡像力による低下が補正された均一な障壁の高さ）の値は、それぞれ１．２３ｅＶ（エレクトロン・ボルト）および１．０１ｅＶ（エレクトロン・ボルト）である。これに対し、同様に水熱成長により作製された酸化亜鉛材料のＺｎ極面上およびＯ極面上に形成された直立した状態の幾何学的形態の酸化銀のショットキーコンタクトと同種のコンタクトのφBhom*（鏡像力による低下が補正された均一な障壁の高さ）の値は、それぞれ１．２１ｅＶ（エレクトロン・ボルト）および１．０１ｅＶ（エレクトロン・ボルト）である。
【０２０９】
図１７は、１００ｍＴｏｒｒ（ミリトル）（１３．３３パスカル）の酸素（Ｏ2）雰囲気中で、水熱成長により作製された酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上およびＯ極面上に形成された酸化白金のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関して、２９８°Ｋ且つ１０ｋＨｚの周波数で測定された代表的なＣ−Ｖ特性を示すグラフである。
【０２１０】
図１６のＩ−Ｖ特性から得られる０．２２ｅＶ（エレクトロン・ボルト）のφBhom*（鏡像力による低下が補正された均一な障壁の高さ）の値の差（０．２２ｅＶ（エレクトロン・ボルト））と同様に、図１７のＣ−Ｖ特性は、酸化亜鉛のウェハの極性面の違いによって、０．１８ｅＶ（エレクトロン・ボルト）の固有の電圧（ｂｕｉｌｔ−ｉｎ  ｖｏｌｔａｇｅ）の値の差が発生することを示している。しかしながら、φB,C-V＝Ｖbi＋ξから決定されるφB,C-Vの値は、酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上およびＯ極面上に対して、それぞれ１．０３ｅＶ（エレクトロン・ボルト）および０．８０ｅＶ（エレクトロン・ボルト）であるにすぎず、直立した状態の幾何学的形態のダイオードに関して図１６のＩ−Ｖ特性から得られる障壁の高さの値よりも約０．２０ｅＶ（エレクトロン・ボルト）不足している。
【０２１１】
（ｄ）酸化銅
反応性高周波（ＲＦ）スパッタリングおよびリフトオフ・フォトグラフィ技術を用いることによって、３００μｍ（ミクロン）の直径で１００ｎｍ（ナノメートル）の厚さを有する酸化銅のショットキーコンタクトと同種のコンタクトを含むような直立した状態の幾何学的形態のショットキー型ダイオードのアレイが、水熱成長により作製されたｃ軸且つバルクの酸化亜鉛のウェハのＺｎ極面上およびＯ極面上に形成されている。上記コンタクトを通過する電流の流れを改善するために、３０μｍ（ミクロン）の厚さの白金のキャッピング層が付加される。ここでは、比較のために、別の平面状の銅のコンタクトのアレイが、酸化銅のショットキーコンタクトと同種のコンタクトの側部に沿って形成される。
【０２１２】
図１８は、銅および酸化銅のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する代表的な２９８°ＫでのＩ−Ｖ特性を示すグラフである。酸化銅のショットキーコンタクトと同種のコンタクトの整流特性は、銅のコンタクトの整流特性よりもはるかに良好である。代表的に、酸化銅のショットキーコンタクトと同種のコンタクトの整流比の値、および、銅のコンタクトの整流比の値は、それぞれ、±１Ｖ（ボルト）で３×１０7および３×１０2である。
【０２１３】
図１９は、０．９４ｅＶ（エレクトロン・ボルト）のφBhom*（鏡像力による低下が補正された均一な障壁の高さ）の値を有するような、多層構造の酸化銅のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する障壁の高さ（φB）対理想係数（η）のプロットを示すグラフである。水熱成長により作製された酸化亜鉛のウェハに関して、鏡像力により制御された理想係数ηifの値もまた、図１９に示されている。
【０２１４】
酸化銅のショットキーコンタクトと同種のコンタクトの理想係数の値は、文献による基準によれば良好であるが、実際には、酸化銀、酸化イリジウムおよび酸化白金のショットキーコンタクトと同種のコンタクトの理想係数の値よりもはるかに大きい。
【０２１５】
４．結論
反応性高周波（ＲＦ）スパッタリング、または、金属ターゲットのパルスレーザ・アブレーションを用いることによって、反応性の酸素雰囲気中で形成される酸化銀、酸化銅、酸化イリジウムおよび酸化白金の膜は、バルクの酸化亜鉛に対する高性能のショットキーコンタクトと同種のコンタクトを一貫して製造している。
【０２１６】
図２０は、平面状の金属のコンタクトを用いて作製された最良のショットキーコンタクトに関して報告されている結果と対比させながら、金属酸化物の膜を用いて作製された最良のショットキーコンタクトと同種のコンタクトに関する有効障壁の高さ（φB）対理想係数（η）を示すグラフである。
酸化銀、酸化イリジウムおよび酸化白金のショットキーコンタクトと同種のコンタクトは、特に、平面状の金属のコンタクトの対比物（ｃｏｕｎｔｅｒｐａｒｔ）よりもはるかに性能が優れていることは明らかである。酸化銀、酸化イリジウムおよび酸化白金のショットキーコンタクトと同種のコンタクトにおける障壁の高さの値は、平面状の金属のコンタクトにおける障壁の高さの値よりもよりもはるかに高くなっている。さらに、酸化銀、酸化イリジウムおよび酸化白金のショットキーコンタクトと同種のコンタクトの理想係数は、鏡像力により制御される場合の限界値に非常に近い値になっている。このことは、これらの金属酸化物のショットキーコンタクトと同種のコンタクトが、優れた均一性を有しており、且つ、金属酸化物のショットキーコンタクトと同種のコンタクトを通して行われる電流輸送が、ほぼ純粋に熱電子によるものであることを示している。その上、これらの金属酸化物のショットキーコンタクトと同種のコンタクトにおける優れた整流特性が、高い歩留まりで堅実に再現されることが可能である。平面状の金属のコンタクトによって、このような優れた整流特性を達成することは困難であることがわかっている。このような優れた整流特性は、装置を作製する際に重要である。
金属酸化物のショットキーコンタクトと同種のコンタクトは、酸化銅のコンタクトを除いて、その酸素原子の割合が、化学量論的金属酸化物に対して予想される割合よりもはるかに低くなっている状態で、金属を豊富に含んでいる。金属酸化物のショットキーコンタクトと同種のコンタクトは全て、フェルミレベルの近傍に連続的な価電子帯の状態密度を有しており、それゆえに、金属と同様の性質を示している。金属酸化物の膜の大部分は、酸化イリジウムを除いて、低い値の横方向導電率を有しており、それゆえに、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトを通過する良好な電流の流れを達成するために、金属のキャッピング層を使用することが必要になる。
【産業上の利用可能性】
【０２１７】
本発明は、ショットキーコンタクトと同種のコンタクトおよびオーミックコンタクトを提供すると共に、このようなコンタクトを形成するための方法を提供する。本発明により提供されるショットキーコンタクトと同種のコンタクトおよびオーミックコンタクトは、ダイオード、パワーエレクトロニクス装置、ＦＥＴトランジスタ、および関連する構造、ならびに、紫外（ＵＶ）光検出器等の各種のオプトエレクトロニクス装置に応用され得る。
好都合なことに、本発明のショットキーコンタクトと同種のコンタクトを含むダイオードは、非常に高い整流比の値、小さい値の理想係数、および、非常に小さい値の逆方向漏れ電流を有している。本発明のショットキーコンタクトと同種のコンタクトは、酸化亜鉛材料のバンドギャップの値よりも小さなエネルギを有する可視光および紫外（ＵＶ）光の放射線に対して良好な透明性を有すると共に、Ａ領域の紫外光（ＵＶＡ）およびＢ領域の紫外光（ＵＶＢ）の放射線を検出するのに適している横方向に均一な空乏層を有している。それゆえに、本発明のショットキーコンタクトと同種のコンタクトは、Ａ領域の紫外光（ＵＶＡ）検出器およびＢ領域の紫外光（ＵＶＢ）検出器に応用され得ると共に、紅班係数で重み付けされた（ｅｒｙｔｈｅｍａｌｌｙ  ｗｅｉｇｈｔｅｄ）紫外（ＵＶ）光検出器に応用され得る。酸化イリジウムおよび酸化白金を含むような多くの金属酸化物は、優れた熱的安定性を有しており、高温および高電力の電子技術の応用に適している。金属酸化物のショットキーコンタクトと同種のコンタクトの優れた熱的安定性と、酸化亜鉛の耐放射性とを組み合わせることは、宇宙応用等の過酷な環境での作業に対して非常に有利である。
これまで説明してきた幾つかの例のみに本発明の範囲を限定することは、本発明が意図していることではない。当業者により認識されるように、本願の明細書に添付の特許請求の範囲の請求項に記載されている本発明の範囲を逸脱することなく、多くの変更が可能である。
【図１】
0005837299.tif 000020
【図２】
0005837299.tif 000021
【図３】
0005837299.tif 000022
【図４】
0005837299.tif 000023
【図５】
0005837299.tif 000024
【図６】
0005837299.tif 000025
【図７】
0005837299.tif 000026
【図８】
0005837299.tif 000027
【図９】
0005837299.tif 000028
【図１０】
0005837299.tif 000029
【図１１】
0005837299.tif 000030
【図１２】
0005837299.tif 000031
【図１３】
0005837299.tif 000032
【図１４】
0005837299.tif 000033
【図１５】
0005837299.tif 000034
【図１６】
0005837299.tif 000035
【図１７】
0005837299.tif 000036
【図１８】
0005837299.tif 000037
【図１９】
0005837299.tif 000038
【図２０】
0005837299.tif 000039