(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
良好なショットキー接触を可能とするｎ−ＧａＮウエハの選別に前記ｎ−ＧａＮウエハの電子移動度を選別パラメータとして用い、
かつ、前記電子移動度が１００ｃｍ２／Ｖｓ以上である前記ｎ−ＧａＮウエハを選別することを特徴とするショットキーダイオードを作製するｎ−ＧａＮウエハの選別法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ショットキー接触を形成する際に使用するｎ−ＧａＮウエハの選別基準、すなわち、ショットキーダイオードを作製するｎ−ＧａＮウエハの選別法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナイトライド系化合物半導体、主にｎ−ＧａＮ、は現在、価格が安価で、機械的、化学的に安定しているサファイア基板上に結晶成長されるのが最も一般的な手法である。しかし、両者の格子不整合が大きい（１５％）ため、成長したｎ−ＧａＮは大きな転位密度、１０８ｃｍ−２以上を有する。より高品質なｎ−ＧａＮ結晶を得るため、高価なＳｉＣ基板の使用や、ｎ−ＧａＮの上にストライプ状の酸化膜を形成し開口部から横方向再成長をする複雑な手法が提案されている。
【０００３】
これらの手法は転位密度を桁違いに低減する。転位の存在は電子移動度の低下、レーザダイオードのデバイス寿命の短縮、ｐ−ｎ接合のリーク電流の増加に影響を及ぼすことが報告されており、電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ、レーザダイオードの作製には結晶品質を極力良くした低転位結晶が必要とされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これまでにショットキ−接触の電気的特性にｎ−ＧａＮの結晶性がどのように影響するかは知られておらず、どの程度の品質のｎ−ＧａＮ基板が必要なのか、どのパラメータを評価すればよいのか、明確になっていない、という課題があった。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ｎ−ＧａＮ上にショットキー接触を形成する際、良好な特性が得られるｎ−ＧａＮ結晶の品質基準を示し、ショットキーダイオード用の安価で実用的なｎ−ＧａＮウエハの選別法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ｎ−ＧａＮ上にショットキー接触を形成する際、ｎ−ＧａＮ結晶の品質評価の探針を電子移動度とする。ウエハ選別の際、電子移動度を測定し、１００ｃｍ２／Ｖｓ以上を有するｎ−ＧａＮ結晶であれば、転位密度に関係なく、良好なショットキー接触が形成できることが期待できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
上記課題を解決するために、本発明のショットキーダイオードを作製するｎ−ＧａＮウエハの選別法は、良好なショットキー接触を可能とするｎ−ＧａＮウエハの選別に前記ｎ−ＧａＮウエハの電子移動度を選別パラメータとして用い、かつ、前記電子移動度が１００ｃｍ２／Ｖｓ以上である前記ｎ−ＧａＮウエハを選別することに特徴を有している。
【０００８】
【実施例】
図３（ａ）は、ｎ−ＧａＮの電子移動度のドナー密度依存性を示したものであり、ｎ−ＧａＮ中の電子伝導機構を特徴づける。ｎ−ＧａＮ中のキャリア散乱要因はイオン化不純物と転位で占められる。Ａ破線は、イオン化不純物によるキャリア散乱が支配的となる境界を表しており、高ドナー密度領域（５×１０１８ｃｍ−３以上）ではドナー濃度の増加に伴うイオン化不純物散乱の増加で、電子移動度が減少している。
【０００９】
なお、図における○，△，■は、次に示す文献からの実験データである。
○＝Sugihara et al.(Ref.13):
D.Sugihara,Third Int.Conf.Nitride Semicon.(ICNS3),Montpellier,July 4-9,1999,Mo,Po 15.
△＝Nakamura et al.(Ref.39):
S.Nakamura,The Blue Laser Diodes,Spriger(1997)
■＝Ng et al(Ref.34):
H.M.Ng,J.Crystal Crowth, 189/190 91998) p.349-353.
【００１０】
一方、低ドナー密度領域の転位密度＝８×１０９ｃｍ−２の▲１▼破線、転位密度＝２×１０１０ｃｍ−２の▲２▼破線、転位密度＝７×１０１０ｃｍ−２の▲３▼破線では、ドナー密度の減少に伴い、電子移動度が減少している。この現象は転位が電子トラップとなり、局所的に電子に対するポテンシャルを持ち上げ、散乱要因となることで説明できる。すなわち、転位周辺は空乏化し電気伝導に寄与しない。ドナー密度の減少に伴い、ポテンシャルの裾が大きく広がりさらなる電子移動度の低下を導く。この傾向は転位の多いｎ−ＧａＮ特有のものである。
【００１１】
図におけるｎ−ＧａＮ１上の×印はイオン化不純物４を示しており、縦棒は転位３を示している。（ｂ）は、転位３もイオン化不純物４もそれほど多くはなく、電子移動度は２００ｃｍ２／Ｖｓである。（ｃ）は、転位３が多く、電子移動度は５０ｃｍ２／Ｖｓである。（ｄ）は、イオン化不純物４が多く、５０ｃｍ２／Ｖｓである。
【００１２】
図４は本発明の基本概念を示したものである。ｎ−ＧａＮ１表面にショットキー電極２を形成した場合、電流は転位３の近傍以外の領域を流れ、転位３の存在は漏れ電流の増加等の悪影響を及ぼさない。よって高価な低転位基板（ＳｉＣ基板の使用、横方向再成長等）を用いる必要はなく、サファイア上に成長したｎ−ＧａＮウエハで良好なショットキーダイオードが安価に作製できる。
【００１３】
一方、成長条件が極端に悪い場合、高密度の転位３が合体しマイクロパイプ等の構造の大きな欠陥５が存在し、ショットキー接触の特性を大きく劣化される。よって、ウエハの選別において、結晶性の最低ラインを設定する必要がある。
【００１４】
高密度の転位を評価することは難しいため、我々は簡易に測定できる電子移動度とショットキー特性との相関を実験的に調べ、電子移動度１００ｃｍ２／Ｖｓ以上で良好なショットキー接触が形成できることを実験的に確認した。また、電子移動度１００ｃｍ２／Ｖｓ以上は、現状のサファイア上にｎ−ＧａＮ１を成長する技術で十分まかなえる範囲内である。
【００１５】
電子移動度１００ｃｍ２／Ｖｓ以下では、成長条件が不適切であり、構造の大きな欠陥５があり、電極特性は悪い。逆に、電子移動度１００ｃｍ２／Ｖｓ以上では、転位３はそれほど多くはなく、転位密度の影響を受けることなく電極特性は良い。
【００１６】
（実施例１）
図１は、電子移動度の異なる４種類のｎ−ＧａＮウエハにＮｉショットキー接触を形成し、室温でＩ−Ｖ測定行った結果を示す。電子移動度１００ｃｍ２／Ｖｓ以下の試料Ａ，ＢのＩ−Ｖ特性は漏れ電流が大きい。一方、電子移動度１０７ｃｍ２／Ｖｓの試料Ｃは良好な特性を示している。試料Ｃより電子移動度が３倍大きく、転位密度が１／３以下の試料ＤのＩ−Ｖ特性は試料Ｃと変わらない。障壁高さ：０．７６ｅＶ，理想因子：１．６７〜１．８２を示している。この結果は図４に示した本発明の原理を実証するものである。
【００１７】
（実施例２）
図２は電極特性と転位との関係をより明らかにした実験である。ｎ−ＧａＮ１上に微小なショットキー電極２を形成し、転位３を含むものと含まないものを用意した。両者の電極特性に差はなく、転位３はショットキー特性に無関係であることが実証された。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のショットキーダイオードを作製するｎ−ＧａＮウエハの選別法は、良好なショットキー接触を可能とするｎ−ＧａＮウエハの選別にｎ−ＧａＮウエハの電子移動度を選別パラメータとして用い、かつ、電子移動度が１００ｃｍ２／Ｖｓ以上であるｎ−ＧａＮウエハを選別するので、
良好なショットキー接触を形成するｎ−ＧａＮウエハの選別が容易であり、安価で実用的なｎ−ＧａＮウエハの選別ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子移動度の異なる４種類のｎ−ＧａＮウエハに形成したショットキー接触のＩ−Ｖ特性の図である。
【図２】電極特性と転位との関係を示す微小電極のＩ−Ｖ特性と転位との相関図である。
【図３】（ａ）は、ｎ−ＧａＮの電子移動度のドナー密度依存性を示す特性図、（ｂ）は、転位もイオン化不純物もそれほど多くないｎ−ＧａＮ、（ｃ）は、転位密度が多いｎ−ＧａＮ、（ｄ）は、イオン化不純物が多いｎ−ＧａＮである。
【図４】ｎ−ＧａＮにおける電子移動度を選別パラメータとした本発明の基本概念を示したものである。
【符号の説明】
１  ｎ−ＧａＮウエハ
２  ショットキー電極
３  転位
４  イオン化不純物
５  構造の大きな欠陥
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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