[发明专利]半导体层、振荡元件以及半导体层的制造方法

说明书

本发明提供半导体层、振荡元件以及半导体层的制造方法。半导体层包括将通过使氧化铝膜(Al₂O₃)含有过量的铝(Al)而形成施主能级的n型半导体(Al₂O₃(n型))、与通过使氧化铝膜(Al₂O₃)含有过量的氧(O)而形成受主能级的p型半导体(Al₂O₃(p型))接合而成的pn结。

技术领域

本发明涉及半导体层、振荡元件以及半导体层的制造方法。

背景技术

在半导体领域中，要求高功率、高耐压、高温动作以及高频。尤其是，高耐压很重要，因此，迫切期望带隙比以往的Si基半导体大的宽带隙半导体。相对于Si的带隙为1.12eV，作为宽带隙半导体受到关注的SiC的带隙为2.20～3.02eV，GaN的带隙为3.39eV，带隙更大的宽带隙半导体的开发正在进行中。

另外，本发明人对专利文献1中使用以氧化铝为基材的半导体层的振荡元件以及振荡元件的制造方法进行详细研究。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/175251号

例如，带隙为5.47eV的金刚石作为宽带隙半导体材料受到关注，但是金刚石不是半导体，所以需要通过离子注入来形成施主能级或受主能级。但是，金刚石的离子注入需要高温高压，不能简单地进行。

另外，氧化铝的带隙为8.8eV，若能够将其作为宽带隙半导体的材料则是有吸引力的，但是到目前为止，难以在带隙内形成施主能级、受主能级。特别是，受主能级的形成很困难。因为这样的情况，尽管氧化铝作为极优秀的绝缘体已经得到较高的可靠性，但难以使用氧化铝形成p型半导体以及pn结。

因此，为了得到以带隙较大的氧化铝为基材的半导体以及使用该半导体的半导体元件、振荡元件，找出在氧化铝的带内填充载流子得到施主能级、受主能级的技术是一个课题。另外，没有将氧化铝半导体化的现有技术文献、关于氧化铝半导体的pn结的现有技术文献。因此，形成以氧化铝为基材的半导体功能的起源亦即pn结是一个课题。

然而，如专利文献1所述，本发明人成功以氧化铝为基材制成具有肖特基结的半导体层。另外，本发明人发现，在该半导体层中，使耗尽层厚度极薄，使隧道电流流动，在反向偏压方向上施加电压，从而在电流中看到振荡，并且确认了在规定的高电流密度以下发现该电流振荡。

在使用本发明人发明的振荡元件来设计将例如电池等的直流转换为交流的逆变器的情况下，期望通过施加从正向偏置电压侧到反向偏置电压侧的包括零偏置电压在内的宽偏置电压来使电流振荡。

但是，该电流振荡仅在施加了反向偏置电压的情况下产生，通过正向偏置电压或者零偏置电压的施加不产生。因此，使用该振荡元件的逆变器电路具备复杂的电路构成。因此，找出通过施加将零偏置电压包含在内且从正向偏置电压侧到反向偏置电压侧的宽偏置电压来使电流振荡的振荡元件、以及其制造方法是一个课题。

发明内容

本发明的一方式是基于本发明人的进一步的研究新想到的，其目的在于实现性能比以往更优异的半导体层、振荡元件以及半导体层的制造方法。

为了解决上述的课题，本发明的一方式的半导体层包括将通过使氧化铝膜含有过量的铝而形成施主能级的n型半导体、与使氧化铝膜含有过量的氧而形成受主能级的p型半导体接合而成的pn结。

本发明的另一方式的半导体层包括通过使氧化铝膜含有过量的氧而形成受主能级的p型半导体。