[發明專利]結晶性氧化物膜

在審

• 申請號: 201980043074.4
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN112334606A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 高橋勛;四戶孝
• 申請（專利權）人: 株式會社FLOSFIA
• 主分類號: C30B29/16
• 分類號: C30B29/16;C01G15/00;C01G55/00;C23C16/40;C30B25/18;H01L21/365;H01L21/368
• 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

本發明提供一種具有剛玉結構的外延膜，其具有優異的對于減少了由于小面生長引起的位移等缺陷的半導體裝置等有用的晶體品質。一種結晶性氧化物膜，包括剛玉結構的橫向生長區域，所述橫向生長區域實質上不包含小面生長區域，晶體生長方向為c軸或大致c軸方向，并包括在c軸或大致c軸方向上延伸的位移線，晶體生長已在c軸或大致c軸方向上擴展的結晶性氧化物彼此相互接合。

技術領域

本發明涉及對半導體裝置有用的結晶性氧化物膜。

背景技術

以往，在異種基板上進行晶體生長時，存在產生裂縫和晶格缺陷的問題。針對這個問題，正在研究使基板與膜的晶格常數和熱膨脹系數匹配等。另外，在發生不匹配的情況下，也研究了ELO這樣的成膜手法等。

在專利文獻1中，記載了在異種基板上形成緩沖層，并在所述緩沖層上使氧化鋅類半導體層進行晶體生長的方法。在專利文獻2中，記載了在異種基板上形成納米點的掩模，接著形成單晶半導體材料層。在非專利文獻1中，記載了在藍寶石上，經由GaN的納米柱使GaN進行晶體生長的手法。在非專利文獻2中，記載了使用周期性的SiN中間層，使GaN在Si(111)上進行晶體生長，從而減少凹洞等缺陷的手法。

但是，無論哪種技術，都會因成膜速度差、基板產生裂縫、位移、翹曲等現象，另外，外延膜產生位移或裂縫等現象，難以得到高品質的外延膜，在基板的寬口徑化和外延膜的厚膜化中也產生障礙。

另外，作為能夠實現高耐壓、低損耗及高耐熱的新一代開關元件，使用帶隙寬的氧化鎵(Ga₂O₃)的半導體裝置備受矚目，期望應用于逆變器等電用半導體裝置。而且，因其帶隙寬，作為LED和傳感器等受發光裝置的應用也被期待。根據非專利文獻3，該氧化鎵通過分別與銦和鋁進行混晶，或是將銦和鋁組合并與該氧化鎵進行混晶，從而能夠控制帶隙，構成作為InAlGaO類半導體而極具魅力的材料系統。這里，所謂InAlGaO類半導體示出In_XAl_YGa_ZO₃(0≤x≤2、0≤y≤2、0≤z≤2、x+y+z＝1.5～2.5)，能夠作為內部包括氧化鎵的同一材料系統而尤為突出。

然而，由于氧化鎵的最穩定相是β-gallia結構，如果不使用特殊的成膜法，則難以形成剛玉結構的晶體膜，晶體品質等方面仍存在許多問題。對此，目前已經對具有剛玉結構的結晶性半導體的成膜進行了一些研究。

在專利文獻3中，記載了使用鎵或銦的溴化物或碘化物，通過霧化CVD法，制造氧化物晶體薄膜的方法。在專利文獻4～6中，記載了在具有剛玉型晶體結構的基底基板上層疊有具有剛玉型晶體結構的半導體層和具有剛玉型晶體結構的絕緣膜的多層結構體。

另外，最近，正如專利文獻7～9及非專利文獻4所記載的那樣，正在研究使剛玉結構的氧化鎵膜進行ELO生長(外延橫向生長)等。根據專利文獻7～9所記載的方法，能夠得到優質的剛玉結構的氧化鎵膜，但是實際試著調查晶體膜時，存在小面生長的傾向，還存在該小面生長等問題，還遠遠不能令人滿意。

另外，專利文獻3～9都是與本申請人的專利或專利申請有關的公報。

專利文獻1：日本專利特開2010-232623號公報

專利文獻2：日本專利特表2010-516599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

專利文獻6：日本專利特開2014-72533號公報

專利文獻7：日本專利特開2016-100592號公報

專利文獻8：日本專利特開2016-98166號公報