(57)【要約】【課題】低損失化を図ることができ、かつショットキー電極層の剥離を防止できるダイヤモンド電子素子、及びこのようなダイヤモンド電子素子の製造方法を提供する。【解決手段】ダイヤモンド電子素子１では、ドリフト層２３の一面側において、ショットキー電極層１５の周囲を囲むように酸化物絶縁層１２が配置されている。このため、高温環境下で使用してもドリフト層２３の表面のグラファイト化が抑制され、低損失化を図ることが可能となる。また、ダイヤモンド電子素子１では、反応性の良好なＴｉからなる中間層１３の介在によってドリフト層２３の表面に強固に接合された酸化物絶縁層１２と、この酸化物絶縁層１２の表面に強固に接合された電極パッド層１６とに覆われることで、ドリフト層２３とショットキー電極層１５との密着性が補われる。これにより、ショットキー電極層１５の剥離を好適に防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンド基板の一面側に形成された酸化物絶縁層と、
前記酸化物絶縁層に設けられたコンタクトホール内に形成されたショットキー電極層と、
前記ショットキー電極層の表面から前記酸化物絶縁層の表面にかけて形成された電極パッド層とを備え、
前記ダイヤモンド基板と前記酸化物絶縁層との間の少なくとも一部に、チタンからなる中間層が形成されていることを特徴とするダイヤモンド電子素子。
【請求項２】
前記ダイヤモンド基板と前記酸化物絶縁層との間において、前記中間層が形成されていない領域の距離が２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のダイヤモンド電子素子。
【請求項３】
前記ダイヤモンド基板の側面から前記中間層の縁までの距離が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のダイヤモンド電子素子。
【請求項４】
前記酸化物絶縁層の厚さが１μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のダイヤモンド電子素子。
【請求項５】
前記電極パッド層は、前記酸化物絶縁層の表面においてフィールドプレート部を有し、
前記中間層は、前記フィールドプレート部の形成領域に対応して前記酸化物絶縁層の内側に延在していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のダイヤモンド電子素子。
【請求項６】
前記中間層の表面に、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、及びＡｕのいずれか一の重金属からなるマーキング部が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のダイヤモンド電子素子。
【請求項７】
ダイヤモンド基板の一面側にチタンからなる中間層を形成する工程と、
前記中間層を覆うように前記ダイヤモンド基板の前記一面側に酸化物絶縁層を形成する工程と、
所定のマスクを用いたウエットエッチングによって前記酸化物絶縁層にコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホール内にショットキー電極層を形成する工程と、
前記ショットキー電極層の表面から前記酸化物絶縁層の表面にかけて電極パッド層を形成する工程とを備えたことを特徴とするダイヤモンド電子素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショットキー接合を用いたダイヤモンド電子素子及びダイヤモンド電子素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ショットキー接合を用いたダイオードやトランジスタなどの電子素子は、大電力用の電子素子として応用が期待されている。近年では、従来のシリコンに比べてバンドギャップが大きく、高熱伝導率及び耐熱性に優れるダイヤモンドによる電子素子の開発が進められている（例えば非特許文献１参照）。ダイヤモンド電子素子は、気相合成技術とドーピング技術との進歩により、更なる進展を遂げてきている。
【非特許文献１】H. Shiomi et al. Diamond Films andTechnology. Vol. 6, No.2 (1996),p95-120
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ダイヤモンドは化学的に極めて安定であり、金属及び非金属との間で容易に反応が進行しないという性質を有している。しかしながら、ダイヤモンド電子素子の製造の観点からすると、この性質は、ダイヤモンドとショットキー電極層との密着性を低下させる要因となっている。例えば酸化物絶縁層とシリコンとの接合の場合には、酸化工程で反応が内部に進行し、強固な酸化珪素の結合が形成される。しかしながら、ダイヤモンドの場合には、最表面の酸化は生じるが、酸素と炭素との結合が優先されて酸化珪素の結合が進行せず、頻繁に剥離が生じてしまう。
【０００４】
一方、オーミック接合に適する材料として、チタンが知られている。しかしながら、チタンは、例えば白金のように、良好なショットキー特性を有する金属に対して密着性が十分でないという性質を有している。これらのことから、従来のダイヤモンド電子素子においては、ワイヤボンディングでショットキー電極層とのコンタクトを取る際にショットキー電極層が剥離し易く、パッケージングなどの実装が困難になることがあった。
【０００５】
また、ダイヤモンドは、高温環境下において最表面がグラファイト層に変質することがある。例えばダイヤモンド電子素子を真空中で５００℃以上に加熱した後にショットキー特性を測定すると、逆方向電流が最表面のグラファイト層を通して増加する現象が確認される。そのため、ダイヤモンド電子素子の低損失化が課題となっていた。
【０００６】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、低損失化を図ることができ、かつショットキー電極層の剥離を防止できるダイヤモンド電子素子、及びこのようなダイヤモンド電子素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題の解決のため、本発明に係るダイヤモンド電子素子は、ダイヤモンド基板の一面側に形成された酸化物絶縁層と、酸化物絶縁層に設けられたコンタクトホール内に形成されたショットキー電極層と、ショットキー電極層の表面から酸化物絶縁層の表面にかけて形成された電極パッド層とを備え、ダイヤモンド基板と酸化物絶縁層との間の少なくとも一部に、チタンからなる中間層が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
このダイヤモンド電子素子では、ダイヤモンド基板の一面側において、ショットキー電極層の周囲に酸化物絶縁層が配置されているので、高温環境下で使用してもダイヤモンド基板の表面のグラファイト化が抑制される。したがって、逆方向電流が最表面のグラファイト層を通して増加する現象が抑えられ、低損失化を図ることが可能となる。また、このダイヤモンド電子素子では、ダイヤモンド基板と酸化物絶縁層との間に中間層が介在し、酸化物絶縁層のコンタクトホール内に形成されたショットキー電極層は、酸化物絶縁層の表面まで延びる電極パッド層によって覆われている。つまり、このダイヤモンド電子素子では、反応性の良好な中間層の介在によってダイヤモンド基板に強固に接合された酸化物絶縁層と、この酸化物絶縁層の表面に接合された電極パッド層とに覆われることで、ダイヤモンド基板とショットキー電極層との密着性が補われることとなり、ショットキー電極層の剥離を好適に防止できる。
【０００９】
また、ダイヤモンド基板と酸化物絶縁層との間において、中間層が形成されていない領域の距離が２００μｍ以下であることが好ましい。こうすると、中間層に固定されていない部分での酸化物絶縁層の内部応力や熱応力が緩和され、酸化物絶縁層がダイヤモンド基板から剥離することを抑制できる。
【００１０】
また、ダイヤモンド基板の側面から中間層の縁までの距離が１００μｍ以下であることが好ましい。酸化物絶縁層の剥離は、ダイヤモンド基板の側面から発生することが多い。したがって、中間層の縁をダイヤモンド基板の側面付近まで延在させることにより、酸化物絶縁層がダイヤモンド基板から剥離することを効果的に抑制できる。
【００１１】
また、酸化物絶縁層の厚さが１μｍ以上であることが好ましい。酸化物絶縁層の厚さが十分でない場合、ショットキー電圧の耐電圧を向上させても、酸化物絶縁層の破壊が生じてしまう。そこで、酸化物絶縁層の厚さを１μｍ以上にすることで、ショットキー特性の耐電圧を十分に得ることが可能となる。
【００１２】
また、電極パッド層は、酸化物絶縁層の表面においてフィールドプレート部を有し、中間層は、フィールドプレート部の形成領域に対応して酸化物絶縁層の内側に延在していることが好ましい。電極パッド層にフィールドプレート部が形成されている場合、ショットキー電極層側の端に発生する電界が弱まる一方で、フィールドプレート部の端に電界集中が生じ易い。したがって、フィールドプレート部の形成領域に対応して中間層を形成することにより、上記の電界集中を抑制でき、酸化物絶縁層における絶縁破壊を防止できる。
【００１３】
また、中間層の表面に、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、及びＡｕのいずれか一の重金属からなるマーキング部が形成されていることが好ましい。ダイヤモンド電子素子の製造において、例えば電子ビーム露光機によるパターニングを行う場合、酸化物絶縁層のチャージアップ（絶縁層が帯電して測定ができなくなる現象）が生じることがある。したがって、中間層の表面にマーキング部を形成することにより、チャージアップがあっても高いコントラストが維持され、パターニング精度を保つことができる。
【００１４】
本発明に係るダイヤモンド電子素子の製造方法は、ダイヤモンド基板の一面側にチタンからなる中間層を形成する工程と、中間層を覆うようにダイヤモンド基板の一面側に酸化物絶縁層を形成する工程と、所定のマスクを用いたウエットエッチングによって酸化物絶縁層にコンタクトホールを形成する工程と、コンタクトホール内にショットキー電極層を形成する工程と、ショットキー電極層の表面から酸化物絶縁層の表面にかけて電極パッド層を形成する工程とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
このダイヤモンド電子素子の製造方法では、ダイヤモンド基板の一面側に中間層及び酸化物絶縁層を形成した後、所望の位置にコンタクトホールを形成し、ショットキー電極層を形成している。したがって、ダイヤモンド基板から剥離しやすいショットキー電極層のパターニングを容易におこなうことができる。また、コンタクトホールの形成にあたってはウエットエッチングを用いるので、ダイヤモンド基板の表面への損傷を防止でき、良好なショットキー特性が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低損失化を図ることができ、かつショットキー電極層の剥離を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るダイヤモンド電子素子及びダイヤモンド電子素子の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係るダイヤモンド電子素子の一実施形態を示す断面図である。同図に示すダイヤモンド電子素子１は、いわゆるショットキー型ダイオードであり、ダイヤモンド基板１０と、オーミック電極層１１と、酸化物絶縁層１２と、中間層１３と、マーキング部１４と、ショットキー電極層１５と、電極パッド層１６とを備えて構成されている。
【００１９】
ダイヤモンド基板１０は、基層２１と、バルク層２２と、ドリフト層２３とを備えている。基層２１は、例えばダイヤモンド単結晶からなる高圧合成基板である。基層２１の厚さは、厚さ１０μｍとなっている。バルク層２２及びドリフト層２３は、例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いた気相合成法によって、基層２１の一面側に順次形成されている。
【００２０】
バルク層２２は、例えば導電型がＰ＋型のダイヤモンド半導体からなり、基層２１と同形状に形成されている。バルク層２２の厚さは、例えば１μｍとなっている。ドリフト層２３は、例えば導電型がＰ−型のダイヤモンド半導体からなり、バルク層２２の一面側の中央部分に形成されている。ドリフト層２３の厚さは、例えば１０μｍとなっている。ドリフト層２３の所定の位置には、オーミック接合用のコンタクトホール（図示しない）が形成されている。
【００２１】
オーミック電極層１１は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造となっている。オーミック電極層１１は、ドリフト層２３のコンタクトホール内に形成されていると共に、ドリフト層２３に覆われていないバルク層２２の表面に延在している。
【００２２】
酸化物絶縁層１２は、例えばＳｉＯ２からなり、例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いた気相合成法によって、基層２１の一面側に順次形成されている。また、酸化物絶縁層１２の中央には、ショットキー接合用のコンタクトホール２４が形成されている。酸化物絶縁層１２の厚さは、例えば１μｍとなっており、ショットキー特性の耐電圧性の向上が図られている。
【００２３】
中間層１３は、例えばチタンからなり、ドリフト層２３と酸化物絶縁層１２との間に形成されている。中間層１３の厚さは、例えば２００Åとなっている。この中間層１３は、電極パッド層１６のフィールドプレート部３２（後述）の形成領域に対応して酸化物絶縁層１２の内側に配置されている。中間層１３の縁は、酸化物絶縁層１２の側面１２ａ及びドリフト層２３の側面２３ａには露出していない状態となっている。
【００２４】
ドリフト層２３と酸化物絶縁層１２との間において、中間層１３が形成されていない領域の距離Ｌ１は、例えば２００μｍ以下となっている。また、ドリフト層２３の側面２３ａから中間層１３の縁までの距離Ｌ２は、１００μｍ以下となっている。
【００２５】
マーキング部１４は、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、及びＡｕのいずれか一の重金属からなる。本実施形態のマーキング部１４では、例えばＡｕが選択される。マーキング部１４は、中間層１３の表面において、酸化物絶縁層１２の側面１２ａ寄りの位置に配置されている。
【００２６】
ショットキー電極層１５は、例えばＰｔからなり、酸化物絶縁層１２のコンタクトホール２４の底部において、ドリフト層２３の表面に接するように形成されている。ショットキー電極層１５の厚さは、例えば１０００Åとなっている。
【００２７】
電極パッド層１６は、オーミック電極層１１と同様に、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造となっている。電極パッド層１６は、ショットキー電極層１５の表面から酸化物絶縁層１２の表面にかけて形成されている。すなわち、電極パッド層１６は、ショットキー電極層１５の表面を覆う被覆部３１と、酸化物絶縁層１２の表面に延在するフィールドプレート部３２と、被覆部３１及びフィールドプレート部３２との間に配置された配線部３３とを有している。
【００２８】
被覆部３１は、コンタクトホール２４内において、ショットキー電極層１５の表面全体を覆っている。フィールドプレート部３２は、コンタクトホール２４の開口縁部から酸化物絶縁層１２の略中央部分に張り出している。フィールドプレート部３２には、ダイヤモンド電子素子１のパッケージングの際に、ワイヤボンド（図示せず）が接続される。配線部３３は、コンタクトホール２４の内壁を覆うように形成され、被覆部３１の縁とフィールドプレート部３２におけるコンタクトホール２４側の縁とを連結している。
【００２９】
続いて、上述した構成を有するダイヤモンド電子素子１の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、図２に示すように、基層２１として、ダイヤモンド単結晶からなる高圧合成基板を用意する。次に、例えばスカイフ盤を用いることにより、基層２１の両面を研磨する。研磨の後、アセトンやイソプロピルアルコールなどの有機溶剤で基層２１を超音波洗浄する。また、熱濃硫酸及びフッ酸に浸した後、純水を用いてリンスする。
【００３１】
次に、基層２１の一面をドライエッチングによってエッチングする。これにより、基層２１の一面から結晶欠陥や研磨によって発生した傷が除去される。ドライエッチングは、水素ガス又は酸素を含むガスによるマイクロ波プラズマＣＶＤを用いてもよく、酸素ガスによる平行平板型プラズマエッチング又は誘導接合プラズマエッチングを用いてもよい。
【００３２】
ドライエッチングを行った後、モリブデンコーティングが施された基板ホルダ上に基層２１を載置し、図３に示すように、基層２１の一面に、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いてバルク層２２を合成する。バルク層２２の合成にあたり、まず、水素ガスのみを５０Ｔｏｒｒ、合計流量４００ｓｃｃｍで導入し、マイクロ波パワー１２００Ｗ、基板温度９００℃にて１５分間の処理を行う。
【００３３】
次に、水素ガス中のメタン濃度を０．６％とし、また、炭素に対するホウ素の元素組成率が１０％となるようにＢ２Ｈ６を添加し、１時間の処理によって第１層を合成する。続いて、水素ガス中のメタン濃度を０．６％とし、また、炭素に対するホウ素の元素組成率が１．６％となるようにＢ２Ｈ６を添加し、５時間の処理によって第２層を合成する。これにより、図４に示すように、導電型がＰ＋型のダイヤモンド半導体からなるバルク層２２が形成される。
【００３４】
次に、ダイヤモンドコーティングが施された基板ホルダに基層２１を載置し、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いてバルク層２２の表面にドリフト層２３を合成する。このドリフト層２３の合成にあたっては、まず、水素ガスのみを１２０Ｔｏｒｒ、合計流量４００ｓｃｃｍで導入し、マイクロ波パワー１２００Ｗ、基板温度９００℃にて１５分間の処理を行う。続いて、水素ガス中のメタン濃度を０．５％とし、１６時間の処理を行う。これにより、厚さ約１０μｍのドリフト層２３がバルク層２２の表面に形成される。
【００３５】
ドリフト層２３を形成した後、硫酸と硝酸の混酸中にてダイヤモンド基板１０を煮沸洗浄する。次に、ドリフト層２３の表面に例えばＡｌからなるマスク層を成膜する。また、フォトリソグラフィーによってこのマスク層をパターニングした後、ＩＣＰプラズマ装置に例えばＣｌ２ガス及びＢＣｌ３ガスを供給することにより、マスク層をドライエッチングする。そして、ＩＣＰプラズマ装置に例えばＯ２ガス及びＣＦ４ガスを供給することにより、ドリフト層２３にオーミック接合用のコンタクトホールを形成する。その後、所定の酸を用いてマスク層を除去する。
【００３６】
次に、フォトリソグラフィーによるパターニングの後、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕをそれぞれ１０００Åずつ蒸着し、リフトオフする。そして、これをＡｒガスの雰囲気下で、１Ｔｏｒｒ、４００℃の条件でアニールすることにより、図５に示すように、ドリフト層２３のコンタクトホール内、及びバルク層２２の表面に延在するオーミック電極層１１を形成する。
【００３７】
オーミック電極層１１の形成の後、フォトリソグラフィーによるパターニングを行い、図６に示すように、ドリフト層２３の表面にＴｉからなる中間層を約２００Åの厚さで形成する。このとき、ドリフト層２３の表面において、中間層１３が形成されていない領域の距離Ｌ１は、例えば２００μｍ以下となるようにし、ドリフト層２３の側面２３ａから中間層１３の縁までの距離Ｌ２は、１００μｍ以下とする。さらに、フォトリソグラフィーを用いてＡｕを蒸着し、中間層１３の表面にマーキング部１４を形成する。
【００３８】
次に、例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いることにより、図７に示すように、中間層１３及びマーキング部１４を覆うように、ドリフト層２３の表面にＳｉＯ２からなる酸化物絶縁層１２を厚さ約１μｍで形成する。そして、例えば電子ビーム露光機により、酸化物絶縁層１２にショットキー電極層１５用のパターニングを行う。
【００３９】
このパターニングの際、酸化物絶縁層１２には、全体的にチャージアップが生じる場合がある。しかしながら、酸化物絶縁層１２の内部に配置したマーキング部１４が電子を十分に散乱させる作用を有するため、電子顕微鏡による位置合わせを精度良く行うことが可能となっている。パターニングの後、例えばバッファド弗酸を用いたウエットエッチングにより、酸化物絶縁層１２の中央にコンタクトホール２４を形成する。そして、コンタクトホール２４の底部にＰｔを約１０００Å蒸着し、図８に示すように、ドリフト層２３の表面に接するようにショットキー電極層１５を形成する。
【００４０】
最後に、フォトリソグラフィーによるパターニングを行い、図９に示すように、ショットキー電極層１５の表面を覆う被覆部３１を形成する。そして、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを蒸着してリフトオフし、フィールドプレート部３２及び配線部３３を被覆部と連結して電極パッド層１６を形成すると、図１に示したダイヤモンド電子素子１が完成する。
【００４１】
上述したダイヤモンド電子素子１では、ドリフト層２３の一面側において、ショットキー電極層１５の周囲を囲むように酸化物絶縁層１２が配置されている。このため、高温環境下で使用してもドリフト層２３の表面のグラファイト化が抑制される。したがって、逆方向電流が最表面のグラファイト層を通して増加する現象が抑えられ、低損失化を図ることが可能となる。
【００４２】
また、ダイヤモンド電子素子１では、ドリフト層２３と酸化物絶縁層１２との間に中間層１３が介在し、酸化物絶縁層１２のコンタクトホール２４内に形成されたショットキー電極層１５は、酸化物絶縁層１２の表面まで延びる電極パッド層１６によって覆われている。つまり、このダイヤモンド電子素子１では、反応性の良好なＴｉからなる中間層１３の介在によってドリフト層２３の表面に強固に接合された酸化物絶縁層１２と、この酸化物絶縁層１２の表面に強固に接合された電極パッド層１６とに覆われることで、ドリフト層２３とショットキー電極層１５との密着性が補われることとなる。これにより、ワイヤボンディングを行う際などのショットキー電極層１５の剥離を好適に防止できる。
【００４３】
ここで、中間層１３の配置構成に関し、ドリフト層２３と酸化物絶縁層１２との間において、中間層１３が形成されていない領域の距離Ｌ１は、２００μｍ以下となっている。このため、中間層１３に固定されていない部分での酸化物絶縁層１２の内部応力や熱応力が緩和され、酸化物絶縁層１２がドリフト層２３から剥離することを抑制できる。また、ドリフト層２３の側面から中間層１３の縁までの距離Ｌ２は、１００μｍ以下となっている。酸化物絶縁層１２の剥離は、ドリフト層２３の側面２３ａ側から発生することが多いので、中間層１３の縁をドリフト層２３の側面２３ａ付近まで延在させることにより、酸化物絶縁層１２がドリフト層２３から剥離することを効果的に抑制できる。
【００４４】
さらに、中間層１３は、電極パッド層１６におけるフィールドプレート部３２の形成領域に対応して酸化物絶縁層１２の内側に延在している。電極パッド層１６にフィールドプレート部３２が形成されている場合、ショットキー電極層１５側の端に発生する電界が弱まる一方で、フィールドプレート部３２の端に電界集中が生じ易い。したがって、フィールドプレート部３２の形成領域に対応して中間層１３を形成することにより、上記の電界集中を抑制でき、酸化物絶縁層１２における絶縁破壊を防止できる。
【００４５】
また、ダイヤモンド電子素子１の製造方法においては、ドリフト層２３の一面側に中間層１３及び酸化物絶縁層１２を形成した後、所望の位置にコンタクトホール２４を形成し、ショットキー電極層１５を形成している。このような手順により、ドリフト層２３から剥離しやすいショットキー電極層１５のパターニングを容易におこなうことができる。また、コンタクトホール２４の形成にあたっては、バッファド弗酸を用いたウエットエッチングを行っているので、ドライエッチングを行う場合とな異なり、ドリフト層２３の表面への損傷を防止でき、良好なショットキー特性が得られる。
【００４６】
また、中間層１３の表面には、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、及びＡｕのいずれか一の重金属からなるマーキング部１４を形成している。このため、酸化物絶縁層１２の表面にショットキー電極層１５のパターニングを行う際に酸化物絶縁層１２のチャージアップが生じても、マーキング部１４で電子が十分に散乱されるので、電子顕微鏡での高いコントラストが維持され、パターニング精度を保つことができる。
【００４７】
続いて、本発明に係るダイヤモンド電子素子の効果を確認するための実験結果について説明する。
【００４８】
この実験では、ダイヤモンド電子素子１と同様の構成を有するサンプル（実施例）と、ダイヤモンド電子素子１の構成のうち、中間層１３及びマーキング部１４を形成せずに酸化物絶縁層１２を設けたサンプル（比較例）とについて、ショットキー電極層１５の剥離の有無及びショットキー特性を検証した。
【００４９】
比較例では、逆方向特性において、２ＭＶ／ｃｍの電圧を印加した状態でのリーク電流は、１３〜３６００μＡ／ｃｍ２であった。また、製造工程においては、酸化物絶縁層１２の表面にショットキー電極層１５用のパターニングを行う際、バッファド弗酸によるコンタクトホール２４のエッチングの際に、酸化物絶縁層１２及びショットキー電極層１５の剥離が生じ、全工程での歩留まりは５％以下であった。また、ショットキー特性の測定を行うために電極パッド層１６にプローブを当てた際に、動揺の剥離が生じる場合も合った。剥離が生じなかった基板を用いて電子ビーム露光を行う際には、酸化物絶縁層１２のチャージアップにより、基板との位置合わせは殆ど不可能な状態であった。
【００５０】
これに対し、実施例では、逆方向特性において、２ＭＶ／ｃｍの電圧を印加した状態でのリーク電流は、０．２８〜２．３μＡ／ｃｍ２であった。また、サンプルを真空中で５００℃で１００時間加熱してから室温に戻し、再びショットキー特性を測定したところ、上記の値から殆ど変化が見られなかった。このことから、実施例では、高温環境下で使用してもダイヤモンド基板の表面のグラファイト化が抑制され、低損失化を実現できることが確認された。また、熱応力による酸化物絶縁層１２の剥離も生じなかった。
【００５１】
製造工程では、酸化物絶縁層１２の表面にショットキー電極層１５用のパターニングを行う際、バッファド弗酸によるコンタクトホール２４のエッチングの際にも、酸化物絶縁層１２及びショットキー電極層１５の剥離は生じず、全工程での歩留まりは約７６％であった。電極パッド層１６において、Ａｕのワイヤボンディングを行った際にも酸化物絶縁層１２及びショットキー電極層１５の剥離は生じなかった。これらのことから、本発明に係るダイヤモンド電子素子１及びその製造方法が、低損失化を図ることができ、かつショットキー電極層の剥離を防止できることが確認された。
【００５２】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態で例示した電極材料や合成条件等は、素子の仕様などに応じて適宜変更してもよい。また、本発明は、ショットキー接合を用いるものであればダイオードだけでなく、各種のパワー素子やトランジスタなどにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係るダイヤモンド電子素子の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示したダイヤモンド電子素子の製造方法を示す図である。
【図３】図２の後続の工程を示す図である。
【図４】図３の後続の工程を示す図である。
【図５】図４の後続の工程を示す図である。
【図６】図５の後続の工程を示す図である。
【図７】図６の後続の工程を示す図である。
【図８】図７の後続の工程を示す図である。
【図９】図８の後続の工程を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…ダイヤモンド電子素子、１０…ダイヤモンド基板、１２…酸化物絶縁層、１３…中間層、１４…マーキング部、１５…ショットキー電極層、１６…電極パッド層、２４…コンタクトホール、３２…フィールドプレート部。
【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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