[發明專利]結晶性半導體膜和板狀體以及半導體裝置

在審

• 申請號: 201911118416.2
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN110828552A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 人羅俊實;織田真也;高塚章夫
• 申請（專利權）人: 株式會社FLOSFIA
• 主分類號: H01L29/24
• 分類號: H01L29/24;H01L21/34;H01L29/739;H01L29/778;H01L29/78;H01L29/808;H01L29/812;H01L29/872;H01L33/26
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 刁興利;康泉

本發明提供半導體特性優異、特別是可抑制漏電流，耐壓性和放熱性優異的半導體膜和板狀體，以及半導體裝置。本發明提供結晶性半導體膜或板狀體、以及具備含有所述結晶性半導體膜或所述板狀體的半導體結構的半導體裝置，所述結晶性半導體膜的特征在于，含有具有剛玉結構的氧化物半導體作為主成分，且含有半導體成分即選自鎵、銦和鋁中的1種或2種以上的氧化物作為主成分，膜厚為1μm以上。

本申請是針對申請日為2015年7月21日、申請號為201580032796.1、發明名稱為“結晶性半導體膜和板狀體以及半導體裝置”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及對于半導體裝置有用的結晶性半導體膜和板狀體以及使用了上述結晶性半導體膜或上述板狀體的半導體裝置。

背景技術

作為可實現高耐壓、低損失和高耐熱的新一代轉換元件，使用帶隙寬的氧化鎵(Ga₂O₃)的半導體裝置受到關注，面向變頻器等電力用半導體裝置的應用也備受期待。根據非專利文獻1，該氧化鎵可通過單獨混合銦或鋁或者將它們組合形成混晶來控制帶隙，其中，由In_X’Al_Y’Ga_Z’O₃(0≦X’≦2、0≦Y’≦2、0≦Z’≦2、X’+Y’+Z’＝1.5～2.5)表示的InAlGaO系半導體是極具吸引力的材料。

專利文獻1中記載了添加有摻雜物(4價錫)的結晶性高的導電性α-Ga₂O₃薄膜。然而，專利文獻1中記載的薄膜無法維持充分的耐壓性，另外，含有大量碳雜質，因而包括導電性在內，半導體特性未得到滿足，仍難以應用于半導體裝置。

專利文獻2中記載了在α-Al₂O₃基板上形成有p型的α-(Al_x”Ga_1-x”)₂O₃單晶膜的Ga₂O₃系半導體元件。然而，專利文獻2中記載了半導體元件中，α-Al₂O₃為絕緣體，結晶品質方面也存在問題，用于半導體元件存在很多限制，另外，采用MBE法得到p型半導體需要離子注入和高溫下的熱處理，因此，難以實現p型α-Al₂O₃本身，實際上，專利文獻2中記載的半導體元件本身難以實現。

另外，非專利文獻2中記載了可采用MBE法在藍寶石上形成α-Ga₂O₃薄膜。然而，還記載了：雖然在450℃以下的溫度下結晶生長至膜厚100nm，但若膜厚超過100nm則結晶品質變差，此外，無法得到膜厚1μm以上的膜。

因此，迫切期待膜厚為1μm以上且結晶品質也不變差的α-Ga₂O₃薄膜。

專利文獻3中記載了，使用鎵或銦的溴化物或碘化物采用霧化CVD法制造氧化物結晶薄膜的方法。

專利文獻4～6中記載了，在具有剛玉型結晶結構的基底基板上層疊有具有剛玉型結晶結構的半導體層和具有剛玉型結晶結構的絕緣膜的多層結構體。

應予說明，專利文獻3～6均為本申請人的專利或專利申請的相關的公報，在申請時，未能得到膜厚1μm以上的結晶薄膜。另外，采用專利文獻3～6所述的方法得到的膜實際上均無法從基板剝離。

【專利文獻1】日本特開2013-28480號公報

【專利文獻2】日本特開2013-58637號公報

【專利文獻3】日本專利第5397794號

【專利文獻4】日本專利第5343224號

【專利文獻5】日本專利第5397795號