[发明专利]氧化物半导体基板及肖特基势垒二极管元件

说明书

本发明提供一种肖特基势垒二极管元件，其具有硅(Si)基板、氧化物半导体层、及肖特基电极层，且上述氧化物半导体层包含具有3.0eV以上且5.6eV以下的带隙的多晶和/或非晶质的氧化物半导体。

技术领域

本发明涉及一种肖特基势垒二极管元件、以及包含其的电路、电气设备、电子设备及车辆。另外，本发明涉及一种结构体、包含该结构体的氧化物半导体基板、包含该氧化物半导体基板的功率半导体元件、二极管元件及肖特基势垒二极管元件、以及包含这些元件的电路、电气设备、电子设备、车辆。

背景技术

肖特基势垒二极管是利用形成于金属与半导体的接合面的势垒而具有整流作用的二极管。作为半导体，最常使用Si(例如专利文献1)。另外，作为带隙大于Si的化合物半导体，使用GaAs或最近的SiC(例如专利文献2及3)。

Si系的肖特基二极管用于高速开关元件或数GHz频带内的发送/接收用混频器、或者频率转换元件等。GaAs系的肖特基二极管可实现进一步高速的开关元件，用于微波用的转换器或混频器等。SiC能有效利用带隙的宽度，因而期待在更高压的电动汽车、铁道、输电等中的应用。

使用Si的肖特基势垒二极管成本较低，被广泛地使用，但由于带隙较小为1.1eV，因此为了具有耐压性，必须增大元件的尺寸。GaAs的带隙为1.4eV，优于Si，但难以在Si基板上外延生长，难以获得错位少的结晶。SiC由于带隙较宽为3.3eV，因此绝缘破坏电场也高，是性能最可期待的材料，但由于经过基板制作、外延生长以及高热的工艺，因此在量产性、成本方面存在问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-164237号公报

专利文献2：日本专利特开平5-36975号公报

专利文献3：日本专利特开平8-97441号公报

发明内容

本发明鉴于上述课题而研发，其目的在于提供一种利用廉价且量产性优异的方法在Si基板上形成带隙宽的化合物半导体而具有优异的电流-电压特性的肖特基势垒二极管元件。

另外，本发明的目的在于提供一种适合肖特基势垒二极管元件、二极管元件、功率半导体元件的氧化物半导体基板。

根据本发明，提供以下的肖特基势垒二极管元件等。

1.一种肖特基势垒二极管元件，其具有硅(Si)基板、氧化物半导体层、及肖特基电极层，且所述氧化物半导体层包含具有3.0eV以上且5.6eV以下的带隙的多晶和/或非晶质的氧化物半导体。

2.如1所述的肖特基势垒二极管元件，其中，所述氧化物半导体包含选自In、Ti、Zn、Ga及Sn中的1种以上。

3.如1或2所述的肖特基势垒二极管元件，其中，所述氧化物半导体层包含铟(In)作为主成分。

4.如1～3中任一项所述的肖特基势垒二极管元件，其中，在所述氧化物半导体层中，铟的含量相对于全部金属元素的含量的原子组成百分率([In]/([In]+[In以外的全部金属元素])×100)为30～100原子％。

5.如1～4中任一项所述的肖特基势垒二极管元件，其中，在所述硅基板上形成有所述氧化物半导体层，在所述氧化物半导体层上形成有所述肖特基电极层。

6.如1～4中任一项所述的肖特基势垒二极管元件，其中，在所述硅基板上形成有所述肖特基电极层，在所述肖特基电极层上形成有所述氧化物半导体层。

7.如2～6中任一项的肖特基势垒二极管元件，其中，所述氧化物半导体层还包含选自Al、Si、Zn、Ga、Hf、Zr、Ce、Sm、及Sn中的1种以上的元素。