JP2010062388A - ダイヤモンド半導体素子 - Google Patents

Abstract

【課題】１００℃前後の温度でもパッド金属膜がダイヤモンド層から剥離しないダイヤモンド半導体素子を提供する。
【解決手段】ダイヤモンド層の上に、Ａｌ系またはＡｕ系の配線膜、パッド金属膜、および金属ワイヤを備えたダイヤモンド半導体素子であって、パッド金属膜は、配線膜および金属ワイヤと電気的に接続されており、且つ、白金族金属またはその合金で構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ダイヤモンド半導体基板上に、配線および外部との電気的接続を確保するための接続用電極パッド（パッド金属膜）を備えたダイヤモンド半導体素子に関するものである。本発明のダイヤモンド半導体素子は、例えば、トランジスタ、ダイオード、発光ダイオード、各種センサーなどに好適に用いられる。

化学的に安定で、放熱性（熱伝導率）に優れるなどの特性を持つダイヤモンドを、半導体素子に利用する研究が近年盛んに行われている。例えば特許文献１〜４には、ＡｌやＡｕなどの金属で形成されたショットキー電極やオーミック電極を備えた半導体素子が開示されている。

ところで、半導体素子には、基板の上にパッド金属膜を備えているものがある。パッド金属膜は、電極を構成する配線膜および金属ワイヤと電気的に接続された接続用（ボンディング用）電極パッドであり、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極などの電極に電気信号を印加し、且つ、金属ワイヤを介してパッケージのリードと電気的に接続されている。電極を構成する配線膜とパッド金属膜とは、通常、一体の配線膜として形成され、配線膜のパッド金属膜部分にボンディング装置を使用して金属ワイヤ（一般にＡｕ細線やＡｌ細線）がボンディングされる。このパッド金属膜部分には、特にボンディング工程で金属ワイヤによって引張応力が加わるため、支持体（基板等）との密着性に優れることが要求される。
特開平１−１６１７５９号公報 特開平１−２４６８６７号公報 特開平７−３２１３４６号公報 特開２００７−９５８３４号公報

前述したように、電極を構成する配線膜およびパッド金属膜は、同じ配線材料で構成されていることが多く、配線材料としては、ＡｌまたはＡｌを主体とするＡｌ系金属が汎用されている。Ａｌは、電気的特性や加工性に優れ、酸化物（Ａｌ₂Ｏ₃など）や窒化物（ＡｌＮやＳｉ₃Ｎ₄など）で構成される絶縁膜等との密着性も良好だからである。

しかし、Ａｌパッド金属膜を、絶縁膜を介してダイヤモンド層の上に形成し、これをＡｕワイヤにボンディングすると、特に１００℃前後の温度でＡｌパッド金属膜の剥離が生じることが分かった。絶縁膜を介さずにダイヤモンド層の上にＡｌパッド金属膜を直接形成した場合でも、同様に、Ａｕワイヤにボンディングすると剥離することがあった。

一方、Ａｕは、ダイヤモンドや絶縁膜との密着性が悪く、Ａｕをパッド金属膜として用い、Ａｌワイヤでボンディングすると剥離しやすい。

また、配線膜として、ＩＴＯなどの酸化物導電膜を使用することがあるが、この場合には、酸化物導電膜をＡｕやＡｌなどの金属ワイヤと直接ボンディングすることができないため、予め、当該酸化物導電膜との密着性に優れた金属膜を部分的に成膜するなどしてボンディングパッドを形成する必要があった。この場合、Ａｕは、酸化物導電膜との密着性が低いためにパッド金属膜として用いることができず、酸化物導電膜との密着性が比較的高いＡｌが用いられる。Ａｌパッド金属膜を用いるときは、前述した理由によりＡｕワイヤを使用することができず、Ａｌパッド金属膜との密着性が良好なＡｌワイヤに限定されていた。このように配線膜として、Ａｌ系合金若しくはＡｕ系合金、または酸化物導電膜のいずれを用いた場合であっても、剥離などの問題を考慮すると組み合わされるべきパッド金属膜と金属ワイヤの組合わせが非常に限定されており、選択の自由度が小さかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、１００℃前後の温度でもパッド金属膜がダイヤモンド層から剥離しないダイヤモンド半導体素子を提供することにある。

上記目的を達成し得た本発明のダイヤモンド半導体素子は、ダイヤモンド層の上に、配線膜、金属ワイヤ、並びに前記配線膜および前記金属ワイヤと電気的に接続されているパッド金属膜を備えたダイヤモンド半導体素子であって、前記配線膜は、Ａｌ系合金若しくはＡｕ系合金、または酸化物導電膜で構成されており、前記パッド金属膜は、白金族金属またはその合金で構成されているところに要旨を有するものである。

好ましい実施形態において、前記配線膜がＡｌ系合金で構成されているときはＡｕ系合金の金属ワイヤを用い、前記配線膜がＡｕ系合金で構成されているときはＡｌ系合金またはＡｕ系合金の金属ワイヤを用い、前記配線膜が酸化物導電膜で構成されているときはＡｕ系合金の金属ワイヤを用いる。

本発明では、ダイヤモンド層の上に配置されるパッド金属膜の材料として、配線膜や金属ワイヤを構成する金属とは異なって、白金族金属を使用しているため、ワイヤとボンディングしたときのパッド金属膜の剥離や、１００℃前後の温度に昇温したときのダイヤモンド層あるいは絶縁膜層からのパッド金属膜の剥離などを有効に防止できる。本発明のダイヤモンド半導体素子を用いれば、ボンディング工程での不良を解消できると共に、耐熱性を兼ね備えた良好なショットキー電極やゲート電極が形成されるため、高温での安定動作を確保できる。

ＡｌまたはＡｕの金属は、ショットキー電極などの配線膜として有用であるが、前述したように、電極を構成する配線膜と同じ金属材料でパッド金属膜を形成すると、ワイヤとのボンディング時に剥離などの問題があることが分かった。すなわち、ＡｕワイヤのときはＡｌパッドおよびＡｌ配線膜を使用できず、ＡｌワイヤのときはＡｕパッドおよびＡｕ配線膜を使用できないという問題を抱えていることが判明した。ＡｕやＡｌなどの金属ワイヤを用いたときに見られる上記剥離の問題は、酸化物導電膜を配線膜として使用したときにも生じている。本発明者は、上記問題に鑑み、Ａｕ系合金若しくはＡｌ系合金、または酸化物導電膜の配線膜を使用したときに、剥離などの問題が生じない有用なパッド金属膜として、ＡｌおよびＡｕ以外の金属材料を探索したところ、高融点金属の白金族金属（特に白金）またはその合金が極めて有用であることを見出し、本発明を完成した。金属ワイヤによる引張応力および金属ワイヤとの相互拡散反応は、パッド金属膜部分に発生するので、パッド金属膜にのみ白金族金属を使用すればよい。

本明細書において、「白金族金属」とは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金を意味し、「白金族金属の合金」とは、上記の金属を主体とする（全体のうち半数以上を占める）ものを意味するし、そのほかに、ＡｕとＡｌを除くＭｏ、Ｔｉ、Ｔｅ、Ｗなどの金属を少量含んでも良い。このうち、耐酸化性及び耐食性に優れた白金またはその合金を、パッド金属膜に使用することが特に好ましい。

白金族金属は、炭化物を形成しにくいという特性を有する。例えば、特許文献３では、パッド金属膜とダイヤモンドとの間に炭化物を形成させて密着性の向上を図っているが、炭化物はダイヤモンドに比べて脆く、また３００℃以上の熱履歴を受けるとクラックが入りやすいという欠点がある。これに対して、白金族金属（特に白金）は、炭化物を形成しなくともダイヤモンドとの密着性に優れており、これをパッド金属膜に使用すれば、上述した炭化物の欠点を回避できる。

また、白金族金属は、炭素の固溶度が低いという特性を有する。炭素の固溶度が高い金属（例えばＮｉなど）をダイヤモンド層上に形成すると、そのようなダイヤモンド半導体素子では、約５００℃以上の高温の熱履歴を受けるとダイヤモンドが腐食するという問題がある。パッド金属膜に白金族金属を用いると、このような問題を回避できる。

本明細書において、「ダイヤモンド層の上」とは、ダイヤモンド層の直上だけでなく、例えば、ダイヤモンド層の上に酸化物や窒素化物などの絶縁層が形成されている場合は、絶縁層の直上を意味する。すなわち、ダイヤモンド／パッド金属膜の積層構造のほか、ダイヤモンド／絶縁膜／パッド金属膜の積層構造も本発明の範囲内に包含される。なお、特にダイヤモンドと配線膜との絶縁性が必要な場合を除き、密着性、熱応力などを考慮すると、ダイヤモンドの直上にパッド金属膜が形成されていることが好ましい。例えば、Ａｌ系またはＡｕ系の配線膜が絶縁膜の上に形成されている場合であっても、ボンディングする場所は、パッド金属膜とダイヤモンドが直接接触していることが好ましい。

本明細書において、「配線膜」は電極を包含する。すなわち、半導体素子の分野では、連続した配線膜の一部を電極とする場合があるが、このような「電極」部分も本発明における「配線膜」に相当する。例えば、Ａｌ系合金の配線膜は、薄膜トランジスタのソース電極および／またはドレイン電極並びに信号線に用いられ、このドレイン電極は透明導電膜に直接接続されていても良い。あるいは、Ａｌ系合金の配線膜を、ゲート電極および走査線に用いても良い。このように配線と電極は一体化されたものと見ることができるため、本明細書では、電極と配線の区別を厳密に区別していない場合がある。

本明細書において、「Ａｌ系合金の配線膜」とは、ＡｌまたはＡｌ合金から構成される配線膜を意味する。Ａｌ合金の組成は、ソース−ドレイン電極やゲート電極に汎用されるものであれば特に限定されず、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｔｉ合金、Ａｌ−Ｗ合金、Ａｌ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｎｉ合金などが挙げられ、上記合金中に含まれるＡｌ以外の金属の比率は、おおむね、０．１〜５．０質量％の範囲であることが好ましい。

また、本明細書において、「Ａｕ系合金の配線膜」とは、ＡｕまたはＡｕ合金から構成される配線膜を意味する。Ａｕ合金の組成は、ソース−ドレイン電極やゲート電極に汎用されるものであれば特に限定されず、例えば、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｃｕ、Ａｕ−Ｐｔなどが挙げられ、上記合金中に含まれるＡｕ以外の金属の比率は、おおむね、０．１〜２０質量％の範囲であることが好ましい。

また、本明細書において、「酸化物導電膜の配線膜」とは、画素電極に用いられるものであれば特に限定されず、代表的には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）または酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）が挙げられる。

本発明に用いられる金属ワイヤは、半導体素子の種類や用途などに応じて適切なものを選択することができる。ただし、加熱時の剥離防止効果を最大限に発揮させるためには、配線構の種類に応じて、それぞれ、以下の組合わせを採用することが好ましい。Ａｕ系ワイヤやＡｌ合金およびＡｕ合金の例示は、前述した「Ａｌ系合金の配線膜」および「Ａｕ系合金の配線膜」と同じである。
（ア）配線膜がＡｌ系合金で構成されているときはＡｕ系合金の金属ワイヤを用いる。
（イ）配線膜がＡｕ系合金で構成されているときはＡｌ系合金またはＡｕ系合金の金属ワイヤを用いる。
（ウ）配線膜が酸化物導電膜で構成されているときはＡｕ系合金の金属ワイヤを用いる。

本発明のパッド金属膜は、上記の配線膜および金属ワイヤと電気的に接続されている。本発明によれば、パッド金属膜として、配線膜を構成するＡｌ系合金またはＡｕ系合金とは異なる材料の白金族金属を用いているため、加熱時の剥離などの問題を生じることなく、Ａｌ系配線膜とＡｕワイヤの組合わせ、またはＡｕ系配線膜とＡｌワイヤの組合わせが可能である。よって、本発明によれば、従来のように、配線膜の種類によって用いられる金属ワイヤの種類が著しく限定されることはなく、選択の自由度が向上する。

ここで、パッド金属膜、並びにＡｌ系またはＡｕ系の配線膜の厚さは、半導体装置に通常用いられる範囲内であって特に限定されないが、パッド金属膜の厚さは、おおむね、１００〜５００ｎｍであることが好ましく、配線膜の厚さは、おおむね、１００〜２００ｎｍであることが好ましい。

上記のパッド金属膜や配線膜が形成される支持体は、ダイヤモンド層であれば良く、その種類は特に限定されない。

本発明のダイヤモンド半導体素子は、下記実施例で示すような、マイクロ波気相合成法によるダイヤモンド層の形成、スパッタリングまたは蒸着法などによる金属膜または酸化物導電膜の形成といった半導体分野で周知の技術を組み合わせることによって製造できる。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限されず、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

実施例１（電界効果トランジスタ）
本実施例では、以下のようにして、図１に示す電界効果トランジスタを作製した。この実施例では、ソースパッド金属膜およびドレインパッド金属膜にＰｔを、ゲート電極用ワイヤボンディングパッドに同じくＰｔを用い、ゲート電極およびゲート配線にはＡｌを用いている。ゲート電極用ワイヤボンディングパッドには、上記のＡｌ配線膜とＡｕワイヤを接続している。なお、図には示していないが、ソース電極およびドレイン電極には直接、Ａｕワイヤをボンディングしている。参考のため、図２に、図１のＢ−Ｂ’線での概略断面図を、図３に、図１のＡ−Ａ’線での概略断面図を示す。

まず、ダイヤモンド基板に、半導体製造工程で用いられるリソグラフィ法を用いて２個の矩形レジスト（１００μｍ×１００μｍ）を、１μｍの間隔を空けて隣接させるようにパターニングした。この上に膜厚１００ｎｍのアルミナ膜を電子ビーム蒸着し、レジストを除去するリフトオフ法によって、前記矩形以外のダイヤモンド基板の部分にアルミナマスクを形成した。

アルミナマスクを形成した前記ダイヤモンド基板上にマイクロ波気相合成法によって、膜厚５０ｎｍの高濃度ドープダイヤモンドを積層した。成膜条件は以下のとおりである。原料ガスとして、標準状態において０．３体積％のＣＨ_４と９９．７体積％のＨ_２との混合ガスに、ドーピングガスとしてジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）ガスを添加したものを用いた。上記原料ガス中の炭素に対するホウ素の原子数比（以下、「Ｂ／Ｃ」と呼ぶ。）は５０００ｐｐｍとした。原料ガスの総流量は１００ｓｃｃｍ、成膜時のガス圧力および基板温度は、それぞれ、６６５０Ｐａおよび８００℃とした。次いで加熱したリン酸中でアルミナマスクを溶解させることによって、１対の矩形領域に高濃度ドープダイヤモンド領域を形成した。

先ほどと同様に、高濃度ドープダイヤモンド領域の間隙付近だけが露出するように残して、他の部分にアルミナマスクを形成した。この上にマイクロ波気相合成法によって、膜厚５０ｎｍの低濃度ドープダイヤモンドを積層した。成膜条件は、原料ガス中の「Ｂ／Ｃ」を０．５原子ｐｐｍとしたこと以外は、前述した高濃度ドープダイヤモンドの成膜条件と同じにした。次いでアルミナマスクを加熱したリン酸中で溶解させることによって、高濃度ドープダイヤモンド領域の間隙上に、低濃度ドープダイヤモンド層を形成した。

高濃度ドープダイヤモンド領域を含むダイヤモンド上、及び間隙の端付近のダイヤモンド基板上の合計３箇所に９６μｍ×９６μｍの矩形が開口するように残してレジストを形成した。この上に、膜厚１５０ｎｍのＰｔ膜をスパッタ成膜し、レジストを除去するリフトオフ法によって、Ｐｔソースパッド金属膜、Ｐｔドレインパッド金属膜及びＰｔゲートパッド金属膜を形成した。

前駆体としてトリメチルアルミニウムを、酸化剤として水蒸気を交互に供給する仕組みの気相合成装置を用いて、基板温度３５０℃にて膜厚５０ｎｍのアルミナ膜を成膜した。その後、低濃度ドープダイヤモンド層の上方をレジストで保護するようにパターニングしてから、基板ごと８０℃のリン酸中に浸漬して、レジストで保護していない部分のアルミナ膜を除去し、低濃度ドープダイヤモンド層上にゲート絶縁膜（アルミナ膜）を形成した。

間隙の直上に沿ってゲート絶縁膜の上が細長く開口するように、且つその端がＰｔゲートパッド金属膜の一部に重なるようにレジストをパターニングした。次いで抵抗加熱蒸着法によって膜厚１５０ｎｍのＡｌ膜を成膜し、レジストを除去することによってＡｌゲート電極を形成した。

上記トランジスタチップを銀ペーストでハーメチックシールに接着してから、金属ワイヤボンディング装置（Kulicke and Soffa Industries, Inc. 製、モデル番号４１２４）をＦｏｒｃｅ：２．５、Ｔｉｍｅ：２．５、Ｐｏｗｅｒ：２．５、ステージ温度：８５℃の設定で使用してＰｔソースパッド金属膜、Ｐｔドレインパッド金属膜及びＰｔゲートパッド金属膜のそれぞれにＡｕ金属ワイヤをボンディングして、パッケージに搭載されたトランジスタを完成した（図１〜３）。

耐熱テストとして、窒素雰囲気で上記トランジスタを５０℃から３５０℃までを１℃／秒で昇温し、次いで３５０℃から５０℃までを２℃／秒で冷却することを１サイクルとする温度サイクルを１００回繰り返したが、Ａｌゲート電極、Ｐｔソースパッド金属膜、Ｐｔドレインパッド金属膜及びＰｔゲートパッド金属膜にはほとんど変化が見られず、初期の状態が良好に保持されることを確認した。
ちなみに、上記トランジスタのトランジスタ特性を測定したところ、良好な変調特性が確認できた。

比較例１
Ｐｔゲートパッド金属膜７を形成せず、その代わりにＡｌゲートパッド金属膜を、Ａｌゲート電極９の形成と同時にその一体物として形成したこと以外は、実施例１と同様にしてトランジスタを形成した。これに実施例１と同様にしてＡｕ金属ワイヤをボンディングしようとしたところ、Ａｌゲートパッド金属膜がＡｕ金属ワイヤに付着してダイヤモンド基板から剥離した。

金属ワイヤボンディング装置のステージ温度を室温に設定してボンディングを行うと、１０回に１回程度の割合で、Ａｌゲートパッド金属膜が剥離しない場合もあった。しかしこのトランジスタを８０℃で１０分間保持すると、Ａｌゲートパッド金属膜が剥離した。

実施例２（ショットキーバリアダイオード）
本実施例では、以下のようにして、図４（Ａｌ配線膜を使用）に示すショットキーバリアダイオードを作製した。この実施例では、Ｐｔパッド金属膜に、Ａｌ配線膜およびＡｕ金属ワイヤをボンディングしている。

まず、実施例１と同じ条件で低抵抗Ｓｉウェハ上にマイクロ波気相合成法によって高濃度ドープダイヤモンド（膜厚５０μｍ）を成膜した。次いで、ガス中の「Ｂ／Ｃ」比を５０原子ｐｐｍとしたこと以外は先ほどと同様にして、高濃度ドープダイヤモンドと比べてＢドープ量が１／１００である低濃度ドープダイヤモンド（膜厚１００ｎｍ）を、前記高濃度ドープダイヤモンド上に成膜した。さらに、ジボランを使用しないこと以外は前記高濃度ドープダイヤモンドの成膜条件と同様にしてアンドープダイヤモンド（膜厚２００ｎｍ）を、前記低濃度ドープダイヤモンド上に成膜した。

アンドープダイヤモンド上の一部の領域Ｉ（１００μｍ×１００μｍ）にＳｉＯ₂マスクを形成し、その他の領域ＩＩのアンドープダイヤモンドを酸素ガス及びアルゴンガスを用いた誘導結合プラズマによって深さ１００ｎｍだけエッチングし、次いでＳｉＯ₂マスクをフッ酸で除去した。

その後、膜厚２００ｎｍのＡｌ膜を室温でスパッタ成膜した。領域Ｉの一部、及び先ほどプラズマエッチングしたアンドープダイヤモンドの領域ＩＩをレジストで保護し、レジストで保護していない領域ＩのＡｌ膜をリン酸にて湿式エッチングした。エッチング後にレジストを溶解剥離した。

Ａｌ膜を一部残した領域Ｉが開口するように、アンドープダイヤモンドの領域ＩＩにレジストを形成してから、膜厚１５０ｎｍのＰｔ膜をスパッタ成膜した。次いでレジストを除去することによって、アンドープダイヤモンドの領域Ｉ上でＡｌ膜と一部重なったＰｔパッド金属膜を形成した。

その後、鋭い刃先で応力を加えて上記チップを分割し、分割チップをダイオード用のパッケージに接着した。次いで金属ワイヤボンディング装置を実施例１と同じ設定で使用してＰｔパッド金属膜にＡｕ金属ワイヤをボンディングすることで、パッケージに搭載されたショットキーバリアダイオードを完成した（図４）。

耐熱テストとして、実施例１と同じ温度サイクルを１００回繰り返したが、Ｐｔパッド金属膜にはほとんど変化が見られず、初期の状態が良好に保持されることを確認した。
ちなみにバイアスを±１０Ｖ印加したところ、順バイアスでの電流値は６０ｍＡであり、逆バイアスでの電流値は５０ｐＡ以下であり、約９桁の整流性が確認できた。

比較例２
本比較例では、以下のようにしてショットキーバリアダイオードを作製した。すなわち、アンドープダイヤモンドの領域ＩのＡｌ膜を湿式エッチングせずに残し、且つＰｔをスパッタ成膜しなかったこと以外は実施例２と同様にして、Ｓｉウェハ、高濃度ドープダイヤモンド、低濃度ドープダイヤモンド、アンドープダイヤモンド及びＡｌ配線膜（即ちＡｌ電極とＡｌパッド金属膜との一体物）からなるダイオードを形成した。

このＡｌパッド金属膜に、実施例２と同様にしてＡｕ金属ワイヤをボンディングしたところ、Ａｌパッド金属膜がＡｕ金属ワイヤに付着してアンドープダイヤモンドから剥離した。

金属ワイヤボンディング装置のステージ温度を室温に設定してボンディングを行うと、１０回に１回程度の割合で、Ａｌパッド金属膜が剥離しない場合もあった。しかしこのダイオードを８０℃で１０分間保持すると、Ａｌパッド金属膜が剥離した。

実施例３（発光ダイオード）
本実施例では、以下のようにして、図４（配線膜としてＩＴＯを使用）に示す発光ダイオードを作製した。この実施例では、Ｐｔパッド金属膜に、ＩＴＯ膜およびＡｕ金属ワイヤをボンディングしている。

まず、実施例２と同じ条件でマイクロ波気相合成法によって、Ｓｉウェハ上に高濃度ドープダイヤモンド（膜厚５０μｍ）、低濃度ドープダイヤモンド（膜厚１００ｎｍ）及びアンドープダイヤモンド（膜厚２００ｎｍ）を順次成膜した。

アンドープダイヤモンド上の一部の領域Ｉ（１００μｍ×１００μｍ）にＳｉＯ₂マスクを形成し、その他の領域ＩＩのアンドープダイヤモンドを酸素ガス及びアルゴンガスを用いた誘導結合プラズマによって深さ１００ｎｍだけエッチングし、次いでＳｉＯ₂マスクをフッ酸で除去した。

その後、５質量％のインジウムを含む酸化インジウム錫（ＩＴＯ）ターゲットを用いる高周波スパッタ法によって、ＩＴＯ膜を室温で成膜した。領域Ｉの一部、及び先ほどプラズマエッチングしたアンドープダイヤモンドの領域ＩＩをレジストで保護し、レジストで保護していない領域ＩのＩＴＯ膜を市販のＩＴＯエッチング液でエッチングした。エッチング後にレジストを溶解剥離した。レジストを除去した後、大気中４００℃で３０分間加熱して、ＩＴＯ膜を良質な透明導電膜に変化させた。

透明導電膜（ＩＴＯ膜）を一部残した領域Ｉが開口するように、アンドープダイヤモンドの領域ＩＩにレジストを形成してから、膜厚１５０ｎｍのＰｔ膜をスパッタ成膜した。次いでレジストを除去することによって、アンドープダイヤモンドの領域Ｉ上で透明導電膜（ＩＴＯ膜）と一部重なったＰｔパッド金属膜を形成した。

その後、鋭い刃先で応力を加えて上記チップを分割し、分割チップをダイオード用のパッケージに接着した。その後、金属ワイヤボンディング装置を実施例１と同じ設定で使用してＰｔパッド金属膜にＡｕ金属ワイヤをボンディングすることで、パッケージに搭載された発光ダイオードを完成した（図４）。

耐熱テストとして、実施例１と同じ温度サイクルを１００回繰り返したが、Ｐｔパッド金属膜にはほとんど変化が見られず、初期の状態が良好に保持されることを確認した。
ちなみに順方向バイアスを１０〜４０Ｖ印加したところ、５〜１００ｍＡの電流が流れ、青みがかった白色ＬＥＤが観測された。また整流性も約１０桁あることを確認した。

比較例３
パッド金属膜をＰｔではなくＡｌで形成したこと以外は、実施例３と同様にしてＳｉウェハ、高濃度ドープダイヤモンド、低濃度ドープダイヤモンド、アンドープダイヤモンド、透明導電膜（ＩＴＯ膜）及びＡｌパッド金属膜からなるダイオードを形成した。

このＡｌパッド金属膜に、実施例３と同様にしてＡｕ金属ワイヤをボンディングしたところ、Ａｌパッド金属膜がＡｕ金属ワイヤに付着してアンドープダイヤモンドから剥離した。

金属ワイヤボンディング装置のステージ温度を室温に設定してボンディングを行うと、１０回に１回程度の割合で、Ａｌパッド金属膜が剥離しない場合もあった。しかしこのダイオードを８０℃で１０分間保持すると、Ａｌパッド金属膜が剥離した。

図１は、実施例１の電界効果トランジスタを上方から見た概略図である。 図２は、実施例１の電界効果トランジスタのＢ−Ｂ’線での概略断面図である。 図３は、実施例１の電界効果トランジスタのＡ−Ａ’線での概略断面図である。 図４は、実施例２及び３のダイオードの概略図である。図４の下段はダイオードの断面図を示し、図４の上段はダイオードを上方から見た図を示している。

Claims (2)

1. ダイヤモンド層の上に、配線膜、金属ワイヤ、並びに前記配線膜および前記金属ワイヤと電気的に接続されているパッド金属膜を備えたダイヤモンド半導体素子であって、
   前記配線膜は、Ａｌ系合金若しくはＡｕ系合金、または酸化物導電膜で構成されており、
   前記パッド金属膜は、白金族金属またはその合金で構成されていることを特徴とするダイヤモンド半導体素子。
2. 前記配線膜がＡｌ系合金で構成されているときはＡｕ系合金の金属ワイヤを用い、前記配線膜がＡｕ系合金で構成されているときはＡｌ系合金またはＡｕ系合金の金属ワイヤを用い、前記配線膜が酸化物導電膜で構成されているときはＡｕ系合金の金属ワイヤを用いる請求項１に記載のダイヤモンド半導体素子。