(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体装置のショットキー電極において、
前記ショットキー電極は、該窒化物半導体装置のゲート電極として使用され、
前記ショットキー電極は、窒化物半導体層に接する銅（Ｃｕ）からなる層と、前記銅（Ｃｕ）のからなる層上に形成された第１の電極材料からなる層の積層構造を有しており、
前記第１の電極材料は、前記銅（Ｃｕ）と固相反応を起こす温度が４００℃以上である、銅（Ｃｕ）と異なる金属であり、
前記第１の電極材料の熱膨張係数が、前記銅（Ｃｕ）の熱膨張係数より小さく、
前記銅（Ｃｕ）からなる層の膜厚ｄ0は、２００ｎｍを超えない範囲（２００ｎｍ≧ｄ0）に選択され、
前記窒化物半導体は、ＳｉＣ基板上に形成されている
ことを特徴とする窒化物半導体装置のショットキー電極。
【請求項２】
前記第１の電極材料からなる層の上に、さらに、第２の電極材料からなる層が積層形成され、
前記第１の電極材料と第２の電極材料の熱膨張係数が、前記銅（Ｃｕ）の熱膨張係数より小さく、または前記第１の電極材料と第２の電極材料における熱膨張によって生じた内部応力が塑性変形により低減される材料であり、
さらに前記第２の電極材料の抵抗率は、第１の電極材料の抵抗率より小さく、
前記第２の電極材料は、銅（Ｃｕ）ならびに前記第１の電極材料のいずれとも異なる金属である
ことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体装置のショットキー電極。
【請求項３】
前記第１の電極材料は、モリブデン、タングステン、ニオブ、パラジウム、白金、またはチタニウムである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物半導体装置のショットキー電極。
【請求項４】
前記第１の電極材料は、モリブデン、タングステン、ニオブ、パラジウム、白金、またはチタニウムであり、
前記第２の電極材料は、金、またはアルミニウムである
ことを特徴とする請求項２に記載の窒化物半導体装置のショットキー電極。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置のショットキー電極をゲート電極とする
ことを特徴とする窒化物半導体電界効果トランジスタ。
【請求項６】
窒化物半導体装置のショットキー電極の製造方法において、
前記ショットキー電極は、該窒化物半導体装置のゲート電極として使用され、
窒化物半導体層の上に、少なくとも、前記窒化物半導体層に接する、銅（Ｃｕ）からなる層を形成する金属形成ステップと、
３００℃以上、６５０℃以下の範囲に選択される熱処理温度において、熱処理を行うステップとを備えており、
前記金属形成ステップは、
前記銅（Ｃｕ）からなる層を形成するステップと、前記銅（Ｃｕ）からなる層上に第１電極材料からなる層を形成するステップとを有し、
前記第１の電極材料は、前記銅（Ｃｕ）と固相反応を起こす温度が４００℃以上である、銅（Ｃｕ）と異なる金属であり、
前記銅（Ｃｕ）からなる層の膜厚ｄ0は、２００ｎｍを超えない範囲（２００ｎｍ≧ｄ0）に選択され、
前記窒化物半導体は、ＳｉＣ基板上に形成されている
ことを特徴とする窒化物半導体装置のショットキー電極の製造方法。
【請求項７】
前記第１の電極材料の熱膨張係数が、前記銅（Ｃｕ）の熱膨張係数より小さい
ことを特徴とする請求項６に記載の窒化物半導体装置のショットキー電極の製造方法。
【請求項８】
前記金属形成ステップは、
前記銅（Ｃｕ）からなる層を形成するステップと、前記銅（Ｃｕ）からなる層上に第１電極材料からなる層を形成するステップと、さらに前記第１電極材料からなる層上に第２電極材料からなる層を形成するステップとを有し、
前記第１の電極材料と第２の電極材料の熱膨張係数が、前記銅（Ｃｕ）の熱膨張係数より小さく、または前記第１の電極材料と第２の電極材料における熱膨張によって生じた内部応力が塑性変形により低減される材料であり、
さらに前記第２の電極材料の抵抗率は、第１の電極材料の抵抗率より小さく、
前記第２の電極材料は、銅（Ｃｕ）ならびに前記第１の電極材料のいずれとも異なる金属である
ことを特徴とする請求項６に記載の窒化物半導体装置のショットキー電極の製造方法。
【請求項９】
前記熱処理を行うステップにおいて、熱処理温度を３００℃以上、４００℃以下の範囲に選択する
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置のショットキー電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体のショットキー電極およびその製造方法に関し、特に、高い障壁高さと低いリーク電流特性を有し、低抵抗で熱的にも安定な窒化物半導体装置のショットキー電極およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、窒化物半導体電界効果トランジスタにおいては、Ｎｉ，Ｐｔ，Ｐｄを含む金属多層膜構造がショットキー電極材料として用いられてきたが（特開平  １０−２２３９０１号公報、特開平  １１−２１９９１９号公報、特開２００４−０８７７４０号公報）、障壁高さが０．９〜１．０ｅＶ程度と小さく、ショットキーゲート電極の逆方向リーク電流が大きいという問題があった。【０００３】
これを解決する方法として、銅（Ｃｕ）をショットキー電極材料として用いることが提案されている。ティーダブルエイチエム（ＴＷＨＭ）２００３の予稿集（Ｔｏｐｉｃａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ２００３  ｐ．６４）によれば、厚さ２００ｎｍの銅（Ｃｕ）をショットキー電極とすることで、障壁高さが、従来の値から０．１〜０．２ｅＶ向上して、逆方向リーク電流が約２桁低減されることが報告されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記技術は、ショットキー障壁高さを１．１ｅＶと大きくすることができるが、これらのショットキー電極を窒化物半導体電界効果トランジスタのゲート電極として使用する場合には、窒化物半導体電界効果トランジスタのゲート・バイアスを大きくとるためには不十分であり、さらに大きなショットキー障壁高さが望まれている。さらに、ゲート電極としては、低抵抗化という問題も残されている。【０００５】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、窒化物半導体電界効果トランジスタのゲート電極として、熱的に安定でかつ抵抗値が小さく、さらに大きなショットキー障壁高さを有し、かつ逆方向リーク電流の小さい窒化物半導体装置のショットキー電極及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の窒化物半導体装置のショットキー電極は、
ショットキー電極は、窒化物半導体に接する銅（Ｃｕ）と、前記銅（Ｃｕ）の上層に形成された第１の電極材料の積層構造であり、
前記第１の電極材料は前記銅（Ｃｕ）と固相反応を起こす温度が４００℃以上である
ことを特徴とする。【０００７】
本発明の窒化物半導体装置のショットキー電極においては、
前記第１の電極材料の熱膨張係数が前記銅（Ｃｕ）の熱膨張係数より小さい
ことを特徴とする。【０００８】
本発明の窒化物半導体装置のショットキー電極においては、
前記第１の電極材料の上にさらに第２の電極材料が積層形成され、
前記第１の電極材料と第２の電極材料の熱膨張係数が前記銅（Ｃｕ）の熱膨張係数より小さく、または、前記第１の電極材料と第２の電極材料における熱膨張によって生じた内部応力が塑性変形により低減される材料であり、
さらに、前記第２の電極材料の抵抗率は第１の電極材料の抵抗率より小さい
ことを特徴とする。【０００９】
本発明の窒化物半導体装置のショットキー電極においては、
前記第１の電極材料は、モリブデン、タングステン、ニオブ、パラジウム、白金、またはチタニウムである
ことを特徴とする。【００１０】
本発明の窒化物半導体装置のショットキー電極においては、
前記第２の電極材料は、金、またはアルミニウムである
ことを特徴とする。【００１１】
本発明の窒化物半導体電界効果トランジスタは、
上記記載の窒化物半導体装置のショットキー電極をゲート電極とする
ことを特徴とする。【００１２】
本発明の窒化物半導体装置のショットキー電極の製造方法は、
窒化物半導体層の上に、少なくとも銅（Ｃｕ）を形成する金属形成ステップと、
３００℃以上、６５０℃以下の熱処理を行うステップとを備えている
ことを特徴とする。【００１３】
本発明の窒化物半導体装置のショットキー電極の製造方法においては、
前記金属形成ステップは、
銅（Ｃｕ）を形成するステップと、第１電極材料を形成するステップとを有する
ことを特徴とする。【００１４】
本発明の窒化物半導体装置のショットキー電極の製造方法においては、
前記金属形成ステップは、
銅（Ｃｕ）を形成するステップと、第１電極材料を形成するステップと、第２電極材料を形成するステップとを有する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、窒化物半導体のショットキー電極において、窒化物半導体と接する銅（Ｃｕ）と、前記銅（Ｃｕ）の上層に形成された第１の電極材料の積層構造とし、第１の電極材料の熱膨張係数がＣｕより小さく、かつＣｕと固相反応を起こす温度が４００℃以上である材料を選択するショットキー電極とする。【００１６】
第１の電極材料の熱膨張係数がＣｕの熱膨張係数より小さいことにより、窒化物半導体が歪むことにより発生するピエゾ電荷を抑え、ピエゾ電荷の発生によるショットキーの障壁の低下を抑制する効果を有する。また、３００℃以上、６５０℃以下の熱処理による第１の電極材料とＣｕとの固相反応は発生せず、微細な電極形状が維持できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明にかかる第１の実施の形態における、窒化物半導体装置のショットキー電極の構造を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明にかかる第２の実施の形態における、窒化物半導体装置のショットキー電極の構造を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明にかかる第３の実施の形態における、窒化物半導体装置のショットキー電極の構造を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明のショットキー電極を用いた窒化物半導体の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    窒化物半導体
２    銅（Ｃｕ）
３    第１電極材料
４    第２電極材料
６    窒化物半導体動作層
７    ソース電極
８    ゲート電極
９    ドレイン電極
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。【００２０】
（第１の実施の形態）
本発明の実施の一形態を図１に示す。図１は、本発明の第１の実施の形態として、窒化物半導体ショットキー電極の断面図が示されている。【００２１】
図１に示すように、窒化物半導体１の表面に銅（Ｃｕ）２が形成されている。形成された銅（Ｃｕ）２の膜厚を厚くすることでゲート抵抗が低減でき、高周波で動作する高出力トランジスタが実現可能である。さらに、素子製作工程で３００℃、４００℃の熱処理により、障壁高さの向上、ゲート・リーク電流の低減の効果を確認できた。【００２２】
（実施例１）
次に、具体的な実施例を用いて、本実施の形態を説明する。窒化物半導体層１として、高抵抗ＳｉＣ基板上に、ＡｌＮバッファ層４ｎｍ、ドナー濃度１０17  ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3のｎ型ＧａＮ層２０００ｎｍを形成した。また、窒化物半導体に対するオーミック電極として、Ｔｉ、Ａｌを連続して蒸着した。その後、窒素雰囲気中、６５０℃で熱処理することにより、オーミック・コンタクトを形成した。
【００２３】
その後、本発明のショットキー電極として、銅（Ｃｕ）２を２００ｎｍ、４００ｎｍ蒸着した後、リフトオフして形成した。ショットキー電極はスパッタ法を用いても形成できた。また、比較のため、従来のＮｉ／Ａｕ、Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕを電極材料とした試料も作成した。その結果を表１に示す。【００２４】
【表１】
0004977466.tif 000002
表１には、ショットキー電極を形成する電極材料とその熱処理温度、ショットキーダイオードの順方向の電流電圧特性より求めた障壁高さ、順方向電流式を表す定数ｎ値（ｉｄｅａｌｉｔｙ  ｆａｃｔｏｒ：理想的にはｎ＝１）、及び形成した電極材料の膜厚を示している。電極材料として、銅（Ｃｕ）を採用した場合には、膜厚２００、４００ｎｍとも、１．１ｅＶと高い障壁高さである。さらに、銅（Ｃｕ）の膜厚２００ｎｍの場合には、本ショットキーダイオードを３００℃、４００℃で熱処理することにより、障壁高さは、熱処理前の値１．１ｅＶから、それぞれ、さらに１．２４ｅＶ、１．２９ｅＶと増加した。【００２５】
しかし、銅（Ｃｕ）の膜厚４００ｎｍの場合に、本ショットキーダイオードを３００℃，４００℃で熱処理すると、障壁高さは、熱処理前の値１．１ｅＶから変化しないか、あるいは、１.０ｅＶと低下しており、熱処理の効果は得られていない。これは、窒化物半導体が歪むことによってピエゾ電荷が発生する窒化物半導体固有の現象が、膜厚が厚くなると大きくなり、ピエゾ電荷の発生によるショットキーの障壁の低下を起こすためと推測される。【００２６】
本実施例においては、電極材料として銅（Ｃｕ）を採用し、膜厚２００ｎｍとした場合には、本ショットキーダイオードを３００℃，４００℃で熱処理することにより、障壁高さは、熱処理前の値１．１ｅＶから、それぞれ、さらに１．２４ｅＶ、１．２９ｅＶと増加する結果が得られ、高い障壁高さを有するショットキー電極が得られる。しかし、膜厚を厚くすると、ピエゾ電荷の発生によるショットキーの障壁の低下を引き起こすため、その膜厚は制限される。【００２７】
障壁高さを高める熱処理としては、３００℃以上の温度、その上限温度は、製造工程においてオーミック・コンタクトを形成させる温度である６５０℃以下が好ましい。【００２８】
（第２の実施の形態）
本発明の実施の第２形態を図２に示す。図２は、その断面構造図である。本実施の形態は、高い障壁高さを有し、かつ膜厚を厚くでき、低抵抗値を有するショットキー電極である。【００２９】
窒化物半導体１の表面に、厚さ２００ｎｍの銅（Ｃｕ）２と、その上層に第１の電極材料３としてモリブデン（Ｍｏ）が形成されている。本構造を用いれば、上層にモリブデン（Ｍｏ）が積層された構造により、トータルの金属膜を厚く形成できるため、ゲート抵抗が低減でき、高周波で動作する高出力トランジスタが実現可能である。さらに、素子試作工程での３００〜４００℃の熱処理により、２００ｎｍの銅（Ｃｕ）単層と同様に、障壁高さの向上、ゲート・リーク電流の低減の効果が見られた。【００３０】
これは、窒化物半導体が歪むことによってピエゾ電荷が発生する窒化物半導体固有の現象が、銅（Ｃｕ）より熱膨張係数の小さいＭｏを用いることで抑えられたため、ピエゾ電荷の発生によるショットキーの障壁の低下を抑制したためと推測される。また、ＭｏがＣｕと固相反応を起こす温度は１０００℃以上であり、３００〜４００℃の熱処理による固相反応は発生せず、微細な電極形状が維持できる効果もある。【００３１】
第１の電極材料３としては、銅（Ｃｕ）よりも熱膨張係数が小さく、かつ、３００℃以上の熱処理において、銅（Ｃｕ）との固相反応を起こさないことが必要であり、その固相反応を起こす温度が４００℃以上であることが望ましい。従って、本実施例では、第１電極材料としてＭｏを用いて説明したが、Ｎｂ、ＷもＣｕと固相反応を起こす温度は１０００℃以上であり、同様な効果がある。また、蒸着が前記のＭｏ、Ｗ、Ｎｂよりも容易なＰｄ、Ｐｔ、Ｔｉも、Ｃｕと固相反応を起こす温度は５００℃以上あり、同様な効果がある。【００３２】
上記の銅（Ｃｕ）との固相反応を起こす温度が４００℃以上である金属を第１の電極材料として積層し、熱処理を施す際、その熱処理温度は、少なくとも、３００℃以上であり、当該金属が銅（Ｃｕ）との固相反応を起こす温度（固相反応温度）よりも低い範囲に選択することが望ましい。なお、熱処理温度を当該金属が銅（Ｃｕ）との固相反応を起こす温度（固相反応温度）以上に設定する際には、熱処理時間を、数１０秒以下に選択することが好ましい。【００３３】
銅（Ｃｕ）との固相反応を起こす温度が４００℃未満である金属材料、例えば、Ａｌ（固相反応温度３００℃），Ａｕ（固相反応温度２４０℃），Ｎｉ（固相反応温度１５０℃）を、第１の電極材料３として積層する構造においても、ゲート電極のトータルの金属膜厚が増すため、ゲート抵抗が低減され、高周波で動作する高出力トランジスタが実現可能である。一方、素子試作工程での３００〜４００℃の熱処理を施すと、２００ｎｍの銅（Ｃｕ）と合金反応が起こり、ゲート電極形状が乱れてトランジスタ動作不能となる。すなわち、銅（Ｃｕ）との固相反応を起こす温度が４００℃未満である金属材料を、第１の電極材料３として積層する構造においては、熱処理による障壁高さの向上、ならびにゲート・リーク電流の低減の効果が得られなかった。【００３４】
（実施例２）
次に、具体的な実施例を用いて、本実施の形態を説明する。窒化物半導体層１として、高抵抗ＳｉＣ基板上に、ＡｌＮバッファ層４ｎｍ，ドナー濃度１０１７  ａｔｏｍｓ・ｃｍ−３のｎ型ＧａＮ層２０００ｎｍを形成した。また、窒化物半導体に対するオーミック電極として、Ｔｉ、Ａｌを連続して蒸着した。その後、窒素雰囲気中、６５０℃で熱処理することによりオーミック・コンタクトを形成した。【００３５】
その後、本発明のショットキー電極として、銅（Ｃｕ）２を２００ｎｍ蒸着した後、引き続き、第１の電極材料３としてモリブデン（Ｍｏ）を３００ｎｍ電子ビーム蒸着法により蒸着、リフトオフして形成した。ショットキー電極はスパッタ法を用いても形成できた。障壁高さは、ショットキーダイオードの順方向の電流電圧特性より求めた。その結果を表２に示す。【００３６】
【表２】
0004977466.tif 000003
本ショットキーダイオードを３００℃，４００℃で熱処理することにより、障壁高さは、熱処理前の値１．１ｅＶから、それぞれ、１．２４ｅＶ、１．２９ｅＶと増加した。ショットキー電極として、銅（Ｃｕ）を２００ｎｍと、モリブデン（Ｍｏ）を３００ｎｍと厚く形成しているが、障壁高さとしては、厚さが２００ｎｍと薄いＣｕ単層の時と同じ効果を維持している。電極の抵抗低減のため厚さが４００ｎｍと厚くしたＣｕ単層の時問題となった、熱処理による障壁高さの低下は発生しなかった。銅（Ｃｕ）を２００ｎｍと、モリブデン（Ｍｏ）を３００ｎｍと厚く形成することで、高い障壁高さを有した、低抵抗のショットキー電極が得られた。【００３７】
銅（Ｃｕ）の上層に第１の電極材料を積層する構造において、下層の銅（Ｃｕ）の厚さｄ０は、所望のゲート電極パターンの形成、ならびに層状に成膜の可能な最低厚さとして、１０ｎｍ以上に選択し、一方、膜応力の観点から、剥がれを生じることのない厚さ、特には、２００ｎｍ以下の範囲に選択することが好ましい。また、積層する第１の電極材料３の厚さｄ１は、窒化物半導体、第１の電極材料、銅（Ｃｕ）の間の熱膨張係数差を考慮すると、ｄ０≦ｄ１を満たす必要がある。第１の電極材料３として利用される、窒化物半導体の熱膨張係数とほぼ同じオーダーの熱膨張係数を有する金属材料は、一般に成膜速度は遅い。このような成膜速度の遅い金属材料を採用している第１の電極材料３の厚さｄ１は、量産性の観点から、３００ｎｍ以下の範囲に選択することが好ましい。【００３８】
さらに、第１の電極材料３として、モリブデン（Ｍｏ）の代わりにタングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）を用いても、同様の効果があった。これら三種類の金属を用いたショットキーダイオードは、６００℃の熱処理によっても特性の劣化が見られなかった。電子ビームによる蒸着が容易なパラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、チタニウム（Ｔｉ）も、３００℃、４００℃で熱処理することにより、同様の効果があった。【００３９】
障壁高さを高める熱処理としては、３００℃以上の温度、その上限温度は、Ｃｕと固相反応を起こす温度以下で、かつ、製造工程においてオーミック・コンタクトを形成させる温度である６５０℃以下、したがって、障壁高さを高める熱処理としては、３００℃以上、６５０℃以下が好ましい。【００４０】
一方、銅（Ｃｕ）との固相反応を起こす温度が４００℃以上である金属を第１の電極材料として積層している場合、障壁高さを高める熱処理の温度を、例えば、３００℃以上、６５０℃以下の範囲内で、当該金属が銅（Ｃｕ）との固相反応を起こす温度（固相反応温度）よりも高い範囲に選択する際には、熱処理時間を、数１０秒以下に選択することが好ましい。【００４１】
（実施例３）
図４に、本実施の形態のショットキー電極をゲート電極８として用いた窒化物半導体電界効果トランジスタを示す。窒化物半導体動作層６として、高抵抗ＳｉＣ基板上に、ＡｌＮバッファ層４ｎｍ、アンドープＧａＮ層２０００ｎｍ、ＡｌＧａＮ層（Ａｌ組成比０．２５，厚さ３０ｎｍ）を形成した。【００４２】
ソース電極７、ドレイン電極９として、Ｔｉ、Ａｌを連続して蒸着した。その後、窒素雰囲気中、６５０℃で熱処理することにより、オーミック・コンタクトを形成した。その後、本発明のゲート電極８として、銅（Ｃｕ）を厚さ２００ｎｍ、第１の電極材料としてモリブデン（Ｍｏ）を３００ｎｍ蒸着、リフトオフして形成した。【００４３】
本ショットキー電極をゲート電極８として用いることにより、電極の膜厚が厚いためゲート抵抗が低く、また、逆方向のリーク電流の少ない電界効果トランジスタが形成できた。ゲート長１ミクロン、ゲート幅１ミリの高出力素子にて、２ＧＨｚの動作周波数の６０Ｖ動作で、高い利得２０ｄＢと、高い出力密度１０Ｗ／ｍｍ（ゲート幅当り）が得られた。【００４４】
（第３の実施の形態）
図３を参照すると、本発明の第３の実施の形態として、窒化物半導体ショットキー電極の断面図が示されている。本実施の形態としては、さらに膜厚を厚くでき、低抵抗値を有するショットキー電極である。【００４５】
窒化物半導体１の表面に、厚さ２００ｎｍの銅（Ｃｕ）２と、その上層に、第１の電極材料３としてモリブデン（Ｍｏ）、第２の電極材料４として金（Ａｕ）の積層構造が形成されている。本構造を用いれば、上層にモリブデン（Ｍｏ）と、Ｍｏより抵抗率が低いＡｕが積層された構造により、ゲート抵抗が、第１、２の実施の形態より更に低減でき、更に高周波で動作する高出力トランジスタが実現可能である。【００４６】
この銅（Ｃｕ）２／第１の電極材料３／第２の電極材料４の積層構造に関して、銅（Ｃｕ）２の厚さｄ０、抵抗率ρ０、第１の電極材料３の厚さｄ１、抵抗率ρ１、第２の電極材料４の厚さｄ２、抵抗率ρ２を用いると、この積層構造のシート抵抗ρｓｈｅｅｔ３は、
（１／ρｓｈｅｅｔ３）＝（ｄ０／ρ０）＋（ｄ１／ρ１）＋（ｄ２／ρ２）で与えられる。一方、銅（Ｃｕ）２／第１の電極材料３の積層構造におけるシート抵抗ρｓｈｅｅｔ２は、（１／ρｓｈｅｅｔ２）＝（ｄ０／ρ０）＋（ｄ１／ρ２）で与えられる。第２の電極材料４を設けることによるゲート抵抗の低減効果は、（ｄ２／ρ２）≧｛（ｄ０／ρ０）＋（ｄ１／ρ１）｝とする、少なくとも、（ｄ２／ρ２）≧（ｄ１／ρ１）とすると、より顕著となる。一方、１μｍ前後のゲート電極寸法を高い制御性で作製するためには、積層構造全体の厚さ（ｄ０＋ｄ１＋ｄ２）を前記ゲート電極寸法に相当する範囲に選択することが好ましい。従って、少なくとも、（ρ２／ρ１）・ｄ１≦ｄ２≦１μｍを満足するように、第１の電極材料３の厚さｄ１、第２の電極材料４の厚さｄ２を選択することが好ましい。【００４７】
また、素子試作工程で用いられる３００〜４００℃の熱処理により、２００ｎｍの銅（Ｃｕ）単層と同様に、障壁高さの向上、ゲート・リーク電流の低減効果が見られた。これは、窒化物半導体が歪むことによって、ピエゾ電荷が発生する窒化物半導体固有の現象が、銅（Ｃｕ）より熱膨張係数の小さいＭｏを用いること、熱膨張によって生じた歪みが塑性変形により低減される第２の電極材料Ａｕを用いることで抑えられたため、ピエゾ電荷の発生によるショットキーの障壁の低下を抑制したためと推測される。【００４８】
また、ＭｏがＣｕと固相反応を起こす温度は、１０００℃以上であり、３００〜４００℃の熱処理による固相反応は発生せず、微細な電極形状が維持できる効果もある。ここで、第１の電極材料３として、Ｍｏを用いて説明したが、Ｎｂ、Ｗも、Ｃｕと固相反応を起こす温度は１０００℃以上であり、同様な効果がある。また、蒸着が前記のＭｏ、Ｗ、Ｎｂよりも容易なＰｄ、Ｐｔ、Ｔｉも、Ｃｕと固相反応を起こす温度は５００℃以上であり、同様な効果がある。また、第２の電極材料４として、Ａｕの代わりにアルミニウム（Ａｌ）も同様の効果があった。【００４９】
第１の電極材料３としては、銅（Ｃｕ）よりも熱膨張係数が小さく、かつ、３００℃以上の熱処理において、銅（Ｃｕ）との固相反応を起こさないことが必要であり、その固相反応を起こす温度が、４００℃以上であることが好ましい。第２の電極材料４としては、第１の電極材料３より電気伝導が優れた材料で、熱膨張係数が前記銅（Ｃｕ）の熱膨張係数より小さいか、または、第１の電極材料３と第２の電極材料４における熱膨張によって生じた内部応力が、塑性変形により低減される材料である。【００５０】
障壁高さを高める熱処理としては、３００℃以上の温度、その上限温度は、Ｃｕと固相反応を起こす温度以下で、かつ製造工程においてオーミック・コンタクトを形成させる温度である６５０℃以下、したがって、障壁高さを高める熱処理としては、３００℃以上、６５０℃以下が好ましい。【００５１】
（実施例４）
次に、具体的な実施例を用いて、本実施の形態を説明する。窒化物半導体層１として、高抵抗ＳｉＣ基板上に、ＡｌＮバッファ層４ｎｍ、ドナー濃度  １０１７  ａｔｏｍｓ・ｃｍ−３のｎ型ＧａＮ層２０００ｎｍを形成した。また、窒化物半導体に対するオーミック電極として、Ｔｉ、Ａｌを連続して蒸着した。その後、窒素雰囲気中、６５０℃で熱処理することにより、オーミック・コンタクトを形成した。【００５２】
その後、本発明のショットキー電極として、銅（Ｃｕ）２を２００ｎｍ蒸着した後、引き続き、第１の電極材料３として、モリブデン（Ｍｏ）を１００ｎｍ、第２の電極材料４として、金（Ａｕ）を３００ｎｍ電子ビーム蒸着法により蒸着、リフトオフして形成した。ショットキー電極は、スパッタ法を用いても形成できた。障壁高さは、ショットキーダイオードの順方向の電流電圧特性より求めた。その結果を表３に示す。【００５３】
【表３】
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本ショットキーダイオードを３００℃，４００℃で熱処理することにより、障壁高さは、熱処理前の値１．１ｅＶから、それぞれ１．２４ｅＶ、１．２９ｅＶと増加した。ショットキー電極として、銅（Ｃｕ）を２００ｎｍと、モリブデン（Ｍｏ）を１００ｎｍと、金（Ａｕ）を３００ｎｍと厚く形成しているが、障壁高さとしては、厚さが２００ｎｍと薄いＣｕ単層の時と同じ効果を維持している。電極の抵抗低減のため、厚さが４００ｎｍと厚くしたＣｕ単層の時には問題となった、熱処理による障壁高さの低下は発生しなかった。【００５４】
銅（Ｃｕ）を２００ｎｍと、モリブデン（Ｍｏ）を１００ｎｍと、金（Ａｕ）を３００ｎｍと厚く形成することで、高い障壁高さを有する、低抵抗のショットキー電極が得られた。【００５５】
ここでは、第１の電極材料３としてモリブデン（Ｍｏ）を用いたが、Ｍｏの代わりにタングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）を用いても、同様の効果があった。これら三種類の金属を用いたショットキーダイオードは、６００℃の熱処理によっても特性の劣化が見られなかった。電子ビームによる蒸着が容易な、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、チタニウム（Ｔｉ）も、３００℃、４００℃で熱処理することにより、同様の効果があった。また、第２の電極材料４として、アルミニウム（Ａｌ）を用いても、同様の効果があった。【００５６】
障壁高さを高める熱処理としては、３００℃以上の温度、その上限温度は、製造工程においてオーミック・コンタクトを形成させる温度である６５０℃以下が好ましい。【００５７】
（実施例５）
図４に、第３の実施の形態のショットキー電極をゲート電極８として用いた、窒化物半導体電界効果トランジスタを示す。窒化物半導体動作層６として、高抵抗ＳｉＣ基板上に、ＡｌＮバッファ層４ｎｍ、アンドープＧａＮ層２０００ｎｍ、ＡｌＧａＮ層（Ａｌ組成比０．２５，厚さ３０ｎｍ）を形成した。ソース電極７、ドレイン電極９として、Ｔｉ、Ａｌを連続して蒸着した。その後、窒素雰囲気中、６５０℃で熱処理することにより、オーミック・コンタクトを形成した。【００５８】
その後、本発明のゲート電極８として、銅（Ｃｕ）２を厚さ２００ｎｍ、引き続き、第１の電極材料として、モリブデン（Ｍｏ）を１００ｎｍ、第２の電極材料として、金（Ａｕ）を３００ｎｍ電子ビーム蒸着法により蒸着、リフトオフして形成した。ショットキー電極は、スパッタ法を用いても形成できた。【００５９】
本ショットキー電極をゲート電極８として用いることにより、ゲート抵抗が低く、また逆方向のリーク電流の少ない電界効果トランジスタが形成できた。ゲート長１ミクロン、ゲート幅１ミリの高出力素子にて、２ＧＨｚの動作周波数の６０Ｖ動作で、実施例３より高い利得２３ｄＢと、実施例３と等しく高い出力密度１０Ｗ／ｍｍ（ゲート幅当り）が得られた。
以上、本発明を、実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例の態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変更可能であることはいうまでもない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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