[发明专利]结晶性层叠结构体、半导体装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及对于半导体装置而言有用的结晶性层叠结构体以及由所述结晶性层叠结构体构成的半导体装置。

【背景技术】

氧化镓(Ga₂O₃)是在室温下具有4.8-5.3eV这样宽的能带隙(Bandgap)，几乎不吸收可见光以及紫外光的透明半导体。因此，特别地，是用于在深紫外光区域中工作的光·电子设备或透明电子产品(Transparentelectronics)的为人所期待的材料，近年来，正在进行开发基于氧化镓(Ga₂O₃)的光探测器、发光二极管(LED)以及晶体管(参照非专利文献1(JunLiangZhaoetal,“UVandVisibleElectroluminescenceFromaSn:Ga₂O₃/n^+-SiHeterojunctionbyMetal–OrganicChemicalVaporDeposition”,IEEETRANSACTIONSONELECTRONDEVICES,VOL.58,NO.5MAY2011))。

另外，在氧化镓(Ga₂O₃)中，存在α、β、γ、σ、ε的五种晶体结构，一般最稳定的结构为β-Ga₂O₃。然而，β-Ga₂O₃是β-gallia结构，因此，与一般在电子材料等中利用的晶体类不同，不一定适用于半导体装置。另外，β-Ga₂O₃薄膜的生长需要高的基板温度或高的真空度，因此，还存在制造成本增加的问题。另外，如在非专利文献2(KoheiSasakietal,“Si-IonImplantationDopinginβ-Ga₂O₃andItsApplicationtoFabricationofLow-ResistanceOhmicContacts”,AppliedPhysicsExpress6(2013)086502)中所述的那样，在β-Ga₂O₃中，即使是高浓度(例如，1×10¹⁹/cm³以上)的掺杂物(Si)，在离子注入后，如果不通过800℃～1100℃的高温实施退火处理则也不能作为供体(Donor)来使用。

另一方面，α-Ga₂O₃由于具有与已经被普遍销售的蓝宝石基板相同的晶体结构，适用于光·电子设备，因此处于对于半导体装置而言有用的电学特性好的氧化镓薄膜备受期待。

【发明内容】

在专利文献1(日本特开2013-28480号公报)中，记载了即使使用SnCl₂在α-Ga₂O₃薄膜中添加锡也不能对薄膜附加高的导电性，但当使用SnCl₄在α-Ga₂O₃薄膜中添加锡时可以对薄膜附加导电性，还记载了在各种掺杂物中，当将4价的锡作为掺杂物来使用时，可以对薄膜附加导电性。然而，根据专利文献1所述的方法，存在作为污染物混入比较多的碳的问题，另外，基于锡的薄膜的电学特性也不能满足用于半导体装置中。

另外，在专利文献2(日本特开2013-58637号公报)中，记载了形成在α-Al₂O₃基板上的α-(Al_xGa_1-x)₂O₃单晶薄膜，还记载了由于离子注入，可以含有多种掺杂物。然而，在离子注入中，离子会进入间隙位置(interstitialsites)，因此，需要使掺杂物移动到格点位置，使注入损害恢复。另外，在专利文献3(日本特开2009-81359号公报)中记载了：作为使间隙位置的掺杂物移动到格点位置(latticepoints)的方法，高温下的退火处理。