(57)【要約】 【課題】  合金化熱処理を省略しても、種々のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体上に簡便かつ確実にオーミック電極を形成でき、特にＧａＡｌＮのごとくオーミック電極の形成が困難な半導体についても容易に電極形成できるオーミック電極の形成方法を提供する。【解決手段】  ＧａＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＰのいずれかからなる半導体層１０５の表面に、Ａｌを含有するＧａ合金からなる液状電極形成材を接触させることによりオーミック電極１０６ａ、１０７ａを形成する。【選択図】    図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＰのいずれかからなる半導体層表面に、Ａｌを含有するＧａ合金からなる液状電極形成材を接触させることによりオーミック電極を形成することを特徴とするオーミック電極の形成方法。
【請求項２】
前記ＧａＡｌＮはノンドープのＧａＡｌＮであることを特徴とする請求項１記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項３】
前記ＧａＮはＳｉがドープされたｎ型ＧａＮであることを特徴とする請求項１記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項４】
前記ＩｎＰは、Ｓ又はＳｎがドープされたｎ型ＩｎＰであることを特徴とする請求項１記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項５】
前記液状電極形成材として、Ａｌを１質量％以上９質量％以下含有するＧａＡｌ合金を使用する請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項６】
前記Ａｌを含有するＧａ合金として、Ｉｎを１質量％以下の範囲で含有するものを使用する請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項７】
ＩｎＰからなる半導体層表面に、ＧａＳｎ、ＧａＺｎ及びＧａＡｇ合金のいずれかからなる液状電極形成材を接触させることによりオーミック電極を形成し、そのオーミック電極を介して前記試料の電気的特性を測定することを特徴とするオーミック電極の形成方法。
【請求項８】
前記ＩｎＰは、Ｓ又はＳｎがドープされたｎ型ＩｎＰであることを特徴とする請求項７記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項９】
前記液状電極形成材として、Ｓｎを１質量％以上１３質量％以下含有するＧａＳｎ合金を使用する請求項７又は請求項８に記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項１０】
前記液状電極形成材として、Ｚｎを１質量％以上７質量％以下含有するＧａＺｎ合金を使用する請求項７又は請求項８に記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項１１】
前記液状電極形成材として、Ａｇを０．５質量％以上１．５質量％以下含有するＧａＡｇ合金を使用する請求項７又は請求項８に記載のオーミック電極の形成方法。
【請求項１２】
ＧａＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＰのいずれかからなる半導体層を有し、その半導体層の表面に、Ａｌを含有するＧａ合金からなる液状電極形成材を接触させることによりオーミック電極が形成されたことを特徴とする化合物半導体素子。
【請求項１３】
ＩｎＰからなる半導体層を有し、その半導体層の表面に、ＧａＳｎ、ＧａＺｎ及びＧａＡｇ合金のいずれかからなる液状電極形成材を接触させることによりオーミック電極が形成されたことを特徴とする化合物半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーミック電極の形成方法と半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体は、発光素子やヘテロ接合型トランジスタなどのデバイス用電子材料として、基板あるいは薄膜の形で広く使用されている。このような化合物半導体基板あるいは薄膜を、デバイスの製造に適用するには、キャリア移動度、キャリア密度あるいは抵抗率などの電気的特性を、正確に測定・評価することが重要である。
【０００３】
上記のような電気的測定を行うには、化合物半導体からなる試料の表面に測定用の電極を形成する必要がある。電極と試料との接合構造は、電極材料と化合物半導体との仕事関数の相違により、オーミック接合やショットキー接合など、種々の形態となりうる。そして、この接合構造は、測定の種類に応じて必要なものを選択しなければならない。例えば、ホール効果測定は、キャリア移動度、キャリア密度、抵抗率さらには多数キャリアの種別など、１つの測定でいくつもの電気的特性を知ることができるので、化合物半導体の評価手段として多用されている。このホール効果測定においては、試料の表面に形成する電極がオーミックでなければならないという、原理上の要請がある。
【０００４】
ファンデア・パウ法によるホール測定を行う場合は、正方形に切り出した半導体基板の四隅にオーミック電極を形成しなければならない。ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＩｎＮなど、ＧａないしＩｎをＩＩＩ族元素の主体とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体については、オーミック電極を形成するために、従来、Ｉｎ金属が用いられてきた。Ｉｎ金属は常温で固体であるから、Ｉｎ金属片を適当な大きさに切断して試料の表面に載せるか、あるいは蒸着により堆積させて電極形成することになる。他方、Ｉｎ系金属の代わりにＡｕ系の金属材料を蒸着し、合金化熱処理を施してオーミック電極を形成する方法もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし上記の方法には、以下のような欠点がある。まず、ホール測定をするためには、オーミック電極を形成しなければならないが、オーミック電極を形成するためにＩｎ系金属をカッターで切り出し、正方形に切り出した半導体基板の四隅に載せる際に、Ｉｎ系金属をカッターで切り出すのに時間がかかる。他方、予めＩｎ系金属を切り出しておくと、Ｉｎ系金属の表面に酸化膜が成長してしまう問題がある。この際、Ｉｎ系金属の切り口の面を半導体基板に接触させるようにすれば、合金化熱処理を省略しても問題なくオーミック電極が形成できる。しかし、空気に曝されていた面を半導体基板と接触させる場合は、Ｉｎ系金属の表面に酸化膜が形成されているため、オーミック電極を形成するための合金化熱処理が必須となり、酸化膜が厚い場合は熱処理をしてもオーミック電極が形成できないこともある。
【０００６】
そして合金化熱処理を行なう場合は、半導体基板にＩｎ系金属を載せた後、不活性ガス中で３００℃〜５００℃の間で数分から１０分以内の熱処理をしなければならない。熱処理をするには、熱処理前に熱処理炉内の雰囲気を不活性ガスに置換し、電気炉の温度を上げ半導体材料に依存した所定の温度で所定の時間熱処理しなければならない。また、熱処理後オーミック電極を形成した試料が５０℃以下になるまでに冷却時間を必要とする。さらに、Ｉｎ系金属やＡｕ系金属を蒸着してオーミック電極を形成する場合、基板やＩｎ系金属のセット、炉内の真空排気、蒸着工程、さらに炉内のベントや取り出し、といった工程が必要になるので、プロセス時間が長くなり能率が悪い。
【０００７】
また、半導体の種別によっては、Ｉｎ系金属を用いたオーミック電極の形成が必ずしも容易でないものも存在し、例えばノンドープのＧａＡｌＮについては、Ｉｎ系金属を用いたオーミック電極の形成が非常に難しかった。
【０００８】
本発明の課題は、合金化熱処理を省略しても、種々のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体上に簡便かつ確実にオーミック電極を形成でき、特にＧａＡｌＮのごとくオーミック電極の形成が困難な半導体についても容易に電極形成できるオーミック電極の形成方法と、該電極を形成した半導体素子とを提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明のオーミック電極の形成方法の第一は、ＧａＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＰのいずれかからなる半導体層表面に、Ａｌを含有するＧａ合金からなる液状電極形成材を接触させることによりオーミック電極を形成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の化合物半導体素子の第一は、ＧａＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＰのいずれかからなる半導体層を有し、その半導体層の表面に、Ａｌを含有するＧａ合金からなる液状電極形成材を接触させることによりオーミック電極が形成されたことを特徴とする。
【００１１】
ＡｌとＧａとは共晶を形成し、ＡｌとＧａとを適当な組成で混合することにより、室温付近で液体となる合金を得ることができる。このＡｌを含むＧａ合金を、ＧａＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＰのいずれかからなる半導体層の表面に接触させると容易に反応し、良好なオーミック接合を示す反応層を形成する。したがってこのＡｌを含むＧａ合金を液状電極形成材として用いることにより、容易にオーミック電極を形成することができる。
【００１２】
ｉ−ＧａＡｌＮは従来オーミック電極の形成が困難とみなされていた材料であり、本発明者は、濡れ性のよい液体金属であるＧａＩｎを用いてオーミック電極の形成を試みたが、成功しなかった。しかし、Ａｌを含有するＧａ合金を用いると、該合金はｉ−ＧａＡｌＮに対して濡れ性がよい上、合金化熱処理をすることなくｉ−ＧａＡｌＮ上にオーミック電極を形成することができることがわかった。さらに該合金を用いると、ＧａＮやＩｎＰなどにも同様に、合金化熱処理を省略した工程で容易にオーミック電極を形成できる。本発明の第一によりオーミック電極の形成が容易となる効果は、半導体層がノンドープのＧａＡｌＮ（以下、「ｉ−ＧａＡｌＮ」とも記載する）、Ｓｉがドープされたｎ型ＧａＮ、Ｓ又はＳｎがドープされたｎ型ＩｎＰである場合に特に顕著である。なお、ここでいう「ノンドープ」とは、「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であり、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有（例えば１０１３〜１０１６／ｃｍ３程度を上限とする）をも排除するものではない。
【００１３】
液状電極形成材としては、Ａｌを１質量％以上９質量％以下含有する含有するＧａＡｌ合金を使用することができる。該合金は、１８℃〜２６℃程度の室温環境で試料作製を行うとき、塗布によって電極形成に好都合な流動性を容易に確保することができる。上記範囲外の組成の合金を用いると流動性が損なわれ、試料への材料の均一な塗布が困難になる場合がある。また、液状電極形成材としては、さらに、Ｉｎを１質量％以下の範囲で含有させたＡｌを含有するＧａ合金（特に、ＧａＡｌＩｎ合金）を使用することもできる。少量のＩｎ添加により共晶点がさらに下がって合金の流動性がより改善され、オーミック電極の形成がさらに容易となる。ただし、ＧａＡｌＩｎ合金の場合、Ｉｎ含有量が１質量％を超えるとＡｌ成分の酸化が進みやすくなり、オーミック電極を得ることができなくなるため、Ｉｎを添加する場合でも、その含有量は１質量％を上限とする。特に、二元系であるＧａＡｌ合金を用いれば、従来のＩｎＧａ合金のように多量のＩｎを使用しないで済むし、仮にＩｎを添加してもその上限は１質量％と低いので、材料コストの削減を図ることができる利点がある。
【００１４】
次に、本発明のオーミック電極の形成方法の第二は、ＩｎＰからなる試料表面に、ＧａＳｎ、ＧａＺｎ及びＧａＡｇ合金のいずれかからなる液状電極形成材を接触させることによりオーミック電極を形成することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の化合物半導体素子の第二は、ＩｎＰからなる半導体層を有し、その半導体層の表面に、ＧａＳｎ、ＧａＺｎ及びＧａＡｇ合金のいずれかからなる液状電極形成材を接触させることによりオーミック電極が形成されたことを特徴とする。
【００１６】
Ｓｎ、Ｚｎ及びＡｇは、いずれもＧａリッチ側に共晶点を有し、Ｇａに対し適当な組成で混合することにより、室温付近で液体となる合金を得ることができ、かつ、ＩｎＰからなる半導体層の表面に接触させると容易に反応し、良好なオーミック接合を示す反応層を形成する。したがって、Ｓｎ、Ｚｎ及びＡｇを含むＧａ合金を液状電極形成材として用いることにより、容易にオーミック電極を形成することができる。本発明の第二によりオーミック電極の形成が容易となる効果は、半導体層がＳ又はＳｎがドープされたｎ型ＩｎＰである場合に特に顕著である。
【００１７】
液状電極形成材としては、具体的には、Ｓｎを１質量％以上１３質量％以下含有するＧａＳｎ合金、Ｚｎを１質量％以上７質量％以下含有するＧａＺｎ合金、あるいはＡｇを０．５質量％以上１．５質量％以下含有するＧａＡｇ合金を使用することができる。これらの合金は、１８℃〜２６℃程度の室温環境で試料作製を行うとき、塗布によって電極形成に好都合な流動性を容易に確保することができる。上記範囲外の組成の合金を用いると流動性が損なわれ、試料への材料の均一な塗布が困難になる場合がある。
【００１８】
本発明の第一及び第二において使用する液状電極形成材は、いずれも半導体層の電極形成予定面にただ塗布するだけで合金化熱処理を行わなくともオーミック電極を形成できるので、操作が容易である。また液状電極形成材は、液面に酸化層が形成されていても、塗布時の流動により破壊されるので、金属／半導体の直接接触が容易に形成され、オーミック接合を確実に形成できる。
【００１９】
また、従来の半導体素子においてはオーミック電極の形成を、蒸着等の気相成膜法により行なっていたが、電極パターニングのためのフォトリソグラフィープロセスや、気相成膜に係る基板セッティング、真空排気、蒸着、ベント及び取り出しなどの一連のプロセスの工数が多く、非効率であった。しかし、本発明の半導体素子においては、液状電極形成材を用いることにより、塗付や印刷などの極めて簡単な工程により、オーミック電極を高能率にて形成でき、ひいては安価な素子を提供することができる。  
【００２０】
液状電極形成材を用いてオーミック電極を形成すると、多くの場合、液状電極形成材と塗付した化合物半導体層との合金化により融点が上昇するので、電極材の流動はそれほど問題にはならないし、仮に多少流動したとしても、最終的にはオーミック電極が形成された素子チップは端子ボンディング用の金属層で覆ったり、樹脂等でモールドするので、実用上の支障とはならない。
【００２１】
次に、本発明のオーミック電極の形成方法においては、液状電極形成材の液滴を半導体層の表面に配置した後、その半導体層の前記液滴との接触面を摩擦部材により摩擦して行うことができる。また、摩擦部材として、先端部が半導体層の表面よりも硬質とされた針状部材を使用し、摩擦を針状部材の先端部により行うことができる。このような操作により、液状電極形成材と化合物半導体との反応を促進し、オーミック電極を短時間で確実に形成することができる。さらに先端部が試料の表面よりも硬質とされた針状部材を使用することにより、液状電極形成材と化合物半導体との反応を促進することができる。また、試料の表面における液状電極形成材の塗布予定領域を予め粗化した後、その粗化された塗布予定領域に液状電極形成材を塗布する方法を採用することもできる。これによっても液状電極形成材と化合物半導体との反応を促進することができる。
【００２２】
また、本発明の形成方法にて形成したオーミック電極を介して、上記半導体層を有する試料の電気的特性を測定することができる。具体的な測定手段としてホール効果測定を採用することができる。特にファンデアパウ（Van der Pauw）法を用いたホール効果測定においては、小型の試験片に小面積のオーミック電極を形成することが必要となるが、上記の液状電極形成材により、簡単かつ確実に電極形成できるので、測定能率を大幅に高めることができる。またこのホール効果測定により、抵抗率、移動度、キャリア濃度およびキャリア種別等に関する情報を高精度にて得ることができる。この場合、形成するオーミック電極は、キャリア密度の測定誤差を小さくするために、電極１つあたりの試料の主表面に対する面積被覆率をが５％以下、より望ましくは１％以下とするのがよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１は測定対象物であるウェーハ１を示す。ウェーハ１は、Ｇａ／Ｉｎ系化合物半導体の単結晶ウェーハとすることもできるし、基板１ｂ上にＧａ／Ｉｎ系化合物半導体薄膜１ｅをエピタキシャル成長させたエピタキシャルウェーハとすることもできる。Ｇａ／Ｉｎ系化合物半導体の種別は、例えばＧａＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＰなどである。
【００２４】
以下、ウェーハ１に対しファンデアパウ法によりホール効果測定を行う場合を例にとり説明する。まず、Ａｌを含有するＧａ合金からなる液状電極形成材を用意する。該合金は、具体的にはＡｌを１質量％以上９質量％以下含有するＧａＡｌ合金（１質量％以下のＩｎを含有していてもよい）、例えば３質量％Ａｌ−９７質量％Ｇａの組成を有する２元合金（融点：約２６．４℃）を使用することができる。この合金は、適当な大きさに細片化した（あるいは粉末化した）Ｇａ金属とＡｌ金属とを上記比率となるように配合して、混合・撹拌することにより得られる。なお、Ｇａ金属の融点（２９．８℃）よりも高温に加熱して混合・撹拌を行うと、材料の液状化及び合金化が促進されるので能率的である。
【００２５】
次に、図１に示すように、ウェーハ１から、１辺の寸法が５〜１０ｍｍの正方形状の試料２を切り出す。そして、この試料２の、化合物半導体薄膜１ｅが形成されている側の主表面に対し、その４つの角部に、上記の液状電極形成材を適当な面積にて塗付することにより、オーミック電極３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄ（以下、これらを総称する場合は符号「３」にて代表させる）を形成する。図２に示すように、各電極３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄは円状の平面形態を有するように形成できるが、図３に示すように角状（たとえば正方形状）に形成してもよい。１つの電極の試料主表面に対する面積被覆率は５％以下、好ましくは１％以下とする。
【００２６】
図４の工程(1)に示すように、容器Ｂ内に収容された液状電極形成材３０に、針状あるいは棒状の塗付部材の先端を浸漬し引上げることにより、液状電極形成材の液滴３０’を塗付部材の先端に付着させる。そして、工程(2)に示すように、この液滴３０’を試料２の塗付予定領域に載せて塗布する。すると、工程(3)に示すように、試料２の表面に接触した液状電極形成材が、Ｇａ／Ｉｎ系化合物半導体の表面部と反応して合金化層３２が形成され、オーミック電極３が得られる。なお、液滴３０’を、試料２の表面に配置した後、該試料２の液滴３０’との接触面２ａを、摩擦部材３１により摩擦することが好ましい。このような操作により、液状電極形成材と、接触面２ａをなすＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（Ｇａ／Ｉｎ系化合物半導体）との反応を促進することができ、ひいてはオーミック電極３をより短時間で確実に形成することができる。特に、電極形成するウェーハ１の最表層部が、ｉ−ＧａＡｌＮ、Ｓｉがドープされたｎ型ＧａＮ、Ｓ又はＳｎがドープされたｎ型ＩｎＰである場合、上記組成のＧａＡｌ合金により良好なオーミック電極３を容易に形成できる。
【００２７】
通常抵抗の化合物半導体の測定を行う場合は、該化合物半導体と液状電極形成材３０との反応性が比較的良好であり、上記の摩擦操作を行わなくても合金化層３２を十分に形成できる。ただし、木材やプラスチックなどの多少軟質の塗付部材３１を用い、図４の工程(2)に示すように、塗付部材３１を摩擦部材に流用し、その先端を液滴３０’とともに接触面２ａにこすりつけることにより、電極形成反応を十分に促進することができる。
【００２８】
一方、抵抗率が１×１０７Ω・ｃｍ以上の半絶縁性（ノンドープ）のＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を測定対象の試料とする場合は、図５の工程(1)に示すように、摩擦部材として、先端部が前記半絶縁性のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりも硬質とされた、例えばステンレス鋼製の針状部材３３を使用することが望ましい。この場合、工程(2)に示すように、前記摩擦を、該針状部材３３の先端部によりなじませる形で行うと、反応を促進することができ、工程(3)に示すようにオーミック電極３をより短時間で確実に形成することができる。特に、電極形成するウェーハ１の最表層部がｉ−ＧａＡｌＮの場合に特に効果的である。
【００２９】
また、図６の工程(1)に示すように、試料２の表面の、液状電極形成材の塗布予定領域３７を予め粗化した後、工程(2)に示すように、該粗化された塗布予定領域３７に液状電極形成材３０を塗布する方法によっても、電極形成の反応を促進することができる。この場合の粗化処理も、工程(1)に示すように、針状部材３３を用いてこすりつけることにより行うことができる。
【００３０】
図１に戻り、上記のようにオーミック電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ（以下、電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ等と略記する）を形成した試料２は、周知のファンデアパウ法によりホール効果測定を行うことができる。概要は以下の通りである。まず、磁界を印加しないで、電極ＡＢ間に電流ＩＡＢを流し、電極ＣＤ間の電圧ＶＣＤを測定する。このときの抵抗ＲＡＢ，ＣＤを次のように定義する。
【００３１】
ＲＡＢ，ＣＤ＝ＶＣＤ／ＩＡＢ  ‥‥(1)
次に、電極ＢＣ間に電流ＩＢＣを流し、電極ＤＡ間の電圧ＶＤＡを測定して、抵抗ＲＢＣ，ＤＡを同様に定義する。
【００３２】
ＲＢＣ，ＤＡ＝ＶＤＡ／ＩＢＣ  ‥‥(2)
【００３３】
そして、電極ＡＣ間に電流ＩＡＣを流し、試料主表面に垂直に磁束密度Ｂの磁界を印加する。このとき、電極ＢＤ間の電圧ＶＢＤを測定し、
ΔＲＡＣ，ＢＤ＝ＶＢＤ／ＩＡＣ  ‥‥(3)
と定義すれば、試料の抵抗率ρ、キャリア密度Ｎ、キャリア移動度μを以下のようにして算出することができる。
【００３４】
ρ＝（πｄ／ｌｎ２）・｛（ＲＡＢ，ＣＤ＋ＲＢＣ，ＤＡ）／２｝
・ｆ（ＲＡＢ，ＣＤ／ＲＢＣ，ＤＡ）  ‥‥(4)
Ｎ＝Ｂ／（ｅ・ｄ・ΔＲＡＣ，ＢＤ）  ‥‥(5)
μ＝（ｄ／Ｂ）・（ΔＲＡＣ，ＢＤ／ρ）  ‥‥(6)
ただし、ｅは電気素量（電子の電荷）、ｄは化合物半導体薄膜１ｅの厚さである。また、ｆは、ＲＡＢ，ＣＤ／ＲＢＣ，ＤＡ＝Ｒ’を変数として次式により結び付けられる補正係数である。
【００３５】
（Ｒ’−１）／（Ｒ’＋１）
＝（ｆ／ｌｎ２）・ｃｏｓｈ−１｛ｅｘｐ（ｌｎ２／ｆ）／２｝  ‥‥(7)
ｆは、(7)に基づく数値計算により、Ｒ’の値毎に数表の形でまとめられたものを使用できる。なお、化合物半導体薄膜１ｅを有さない化合物半導体単結晶ウェーハを測定対象とする場合は、ｄはウェーハ厚さである。
【００３６】
なお、液状電極形成材としては、Ｓｎを１質量％以上１３質量％以下含有するＧａＳｎ合金、Ｚｎを１質量％以上７質量％以下含有するＧａＺｎ合金、あるいはＡｇを０．５質量％以上１．５質量％以下含有するＧａＡｇ合金を使用することもでき、上記説明したのと全く同じ方法によりオーミック電極を形成できる。特に、電極形成するウェーハ１の最表層部が、Ｓ又はＳｎがドープされたｎ型ＩｎＰである場合、上記組成の合金を用いて良好なオーミック電極３を容易に形成できる。
【００３７】
以下、いくつかの測定例を示す。まず、サファイア基板上にｉ−ＧａＡｌＮ、ｎ−ＧａＮ（ドーパント：Ｓｉ）、ｎ−ＩｎＰ（ドーパント：Ｓ）又はｎ−ＩｎＰ（ドーパント：Ｓｎ）からなる半導体層をエピタキシャル成長したウェーハを用意した。各ウェーハから正方形状の試料を切り出し、Ｇａ−３質量％Ａｌ合金からなる液状電極形成材を塗布することにより（合金化熱処理は行わず）、直径０．２５ｍｍの電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを形成して試料とした。これに、ＩＡＢによる電流電圧（ＩＶ）特性を測定したところ、いずれも直線性のよいＩＶ特性が得られ、オーミック電極が得られていることがわかった。
【００３８】
なお、比較のため、Ｉｎ金属を電極形成材として用い、窒素ガス中において４５０℃で１０分間合金化熱処理した試料についても同様のホール測定を行なってみたが、ＩＶ特性には明瞭なブレークダウン電圧が認められ、ショットキー接合やＭＩＳ接合などの場合に典型的な非オーミックの特性しか得られなかった。Ｉｎ金属に代えてＧａＩｎを使用した場合も、同様にオーミック電極を形成することができなかった。
【００３９】
次に、ＩｎＰ単結晶ウェーハに、Ｇａ−１２質量％Ｓｎ合金を用いて電極形成することにより同様の実験を行なったところ、いずれも直線性のよいＩＶ特性が得られ、オーミック電極が得られていることがわかった。また、Ｇａ−１２質量％Ｓｎ合金に代えて、Ｇａ−５質量％Ｚｎ合金あるいはＡｇ−９５質量％Ｇａ合金を用いて電極形成した場合もＩＶ特性の直線が良好なオーミック電極が得られた。
【００４０】
以上、本発明の測定方法を、ホール効果測定を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図７に示すように、直流四端子法等による抵抗率測定など、他の測定にも適用できる。図７においては、試料ＳＰの表面にＩｎＧａ合金を用いて４つのオーミック電極３を形成し、内側の２組と外側の２組を、それぞれ電流測定端子３５用及び電圧測定端子３６用の電極として用いることができる。
【００４１】
さらに、上記のように作製されるオーミック電極は、測定試料に限らず、実デバイスである半導体素子のオーミック電極としても活用できる。  図８は、本発明の半導体素子の第一に係るＭＥＳＦＥＴの構造を模式的に示すものである。該ＭＥＳＦＥＴ１００は、ＳｉＣあるいはサファイアからなる単結晶基板１０１上に、バッファ層１０２を介して素子層１０３をヘテロエピタキシャル成長法により形成したものである。素子層１０３はＧａＮにて構成されており、具体的にはバッファ層１０２に近い側からｉ−ＧａＮ層１０４とｎ型ＧａＮ層１０５とがこの順序にて積層されたものである。そして、ｎ型ＧａＮ層１０５上には、ドレイン電極１０６、ソース電極１０７及びゲート電極１０８が形成されている。このうち、ドレイン電極１０６とソース電極１０７とは、その合金化層１０６ａと１０７ａとが、上記ＧａＡｌ合金よりなる液状電極形成材の印刷塗布により形成されたオーミック電極として構成されている。なお、ドレイン電極１０６とソース電極１０７は、合金化層１０６ａと１０７ａとをそれぞれ覆うボンディング用のＡｕ電極層である。他方、ゲート電極１０８は、Ｔｉ／Ａｌ等からなるショットキー電極として構成されている。なお、ＭＥＳＦＥＴ１００の全体を、各電極に導通する端子を突出させた形で図示しない樹脂モールド層により覆うことができる。該ＭＥＳＦＥＴ１００の動作原理自体は周知であるので、詳細な説明は省略する。
【００４２】
また、図９は、本発明の半導体素子の第一に係るＨＥＭＴの構造を模式的に示すものである。該ＨＥＭＴ１５０は、バッファ層１０２上に形成される素子層１０３の構造が図８のＭＥＳＦＥＴ１００と相違する。素子層１０３は、バッファ層１０２に近い側から能動層として機能するｉ−ＧａＮ層１０４、電子供給層として機能するｎ型ＡｌＧａＮ層１１０、電極とのコンタクト層として機能するｎ型ＧａＮ層１１１とがこの順序にて積層されたものである。そして、ｎ型ＧａＮ層１１１上には、ドレイン電極１０６、ソース電極１０７が形成され、ｎ型ＧａＮ層１１１の非形成領域に露出するｎ型ＡｌＧａＮ層１１０にゲート電極１０８が形成されている。各電極の構成は図８のＭＥＳＦＥＴ１００と同じである。該ＨＥＭＴ１５０の動作原理自体は周知であるので、詳細な説明は省略する。
【００４３】
図１０は、本発明の半導体素子の第二に係る発光素子２００を模式的に示すものである。該発光素子２００は、電極形成される素子表面がＩｎＰからなるコンタクト補助層９２とされ、このコンタクト補助層９２上に形成された光取出側電極９の合金化層９ａが、ＧａＳｎ、ＧａＺｎ及びＧａＡｇ合金のいずれかからなる前述の液状電極形成材の印刷塗布により形成されたオーミック電極として構成されている。光取出側電極９の残余の部分は、合金化層９ａを覆うボンディング用のＡｕ電極層とされている。
【００４４】
本実施形態において発光素子２００は、発光層部２４が、それぞれＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層６、活性層５及びｎ型クラッド層４がこの順序で積層されたダブルへテロ構造を有するものとして構成される。発光層部２４の第一主表面にＧａＰからなる電流拡散層９０が形成され、第二主表面にＡｌＧａＡｓ等からなる補助電流拡散層９１が形成されている。そして、該ＧａＰからなる電流拡散層９０の第一主表面に、ＩｎＰからなるコンタクト補助層９２が形成されている。ＩｎＰはＧａＰ上へのエピタキシャル成長が可能であるが、発光層部２４からの発光光束のピーク波長が、ＩｎＰのバンドギャップエネルギー波長よりも短波長の場合は、コンタクト補助層９２による光吸収の影響を避けるため、該コンタクト補助層９２上に、合金化層９ａを電流拡散層９０よりも薄く（例えば厚さ１ｎｍ以上１００ｎｍ以下）形成することが望ましい。なお、補助電流拡散層９１の第二主表面にはＡｕＢｅ合金等からなる裏面電極３１が形成されている。該裏面電極３１と光取出側電極９との間に駆動電圧を印加することにより、発光層部２４を発光駆動することができる。
【００４５】
なお、合金化層９ａは、ＧａＡｌ合金よりなる液状電極形成材の印刷塗布により形成してもよい（この場合の発光素子は、本発明の半導体素子の第一を構成するものとなる）。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の測定法をホール効果測定に適した実施形態を示す説明図。
【図２】試料表面への電極形成形態の一例を示す平面図。
【図３】試料表面への電極形成形態の別例を示す平面図。
【図４】電極形成方法の第一例を示す工程説明図。
【図５】電極形成方法の第二例を示す工程説明図。
【図６】電極形成方法の第三例を示す工程説明図。
【図７】本発明の測定法を抵抗率測定に適用した実施形態を示す説明図。
【図８】本発明の半導体素子の第一例を示す模式図。
【図９】本発明の半導体素子の第二例を示す模式図。
【図１０】本発明の半導体素子の第三例を示す模式図。
【符号の説明】
【００４７】
１  ウェーハ
２  試料
３ａ〜３ｄ  オーミック電極
３０  液状電極形成材
１００  ＭＥＳＦＥＴ（半導体素子）
１５０  ＨＥＭＴ（半導体素子）
２００  発光素子（半導体素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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