[发明专利]结晶性半导体膜和板状体以及半导体装置

说明书

本发明提供半导体特性优异、特别是可抑制漏电流，耐压性和放热性优异的半导体膜和板状体，以及半导体装置。本发明提供结晶性半导体膜或板状体、以及具备含有所述结晶性半导体膜或所述板状体的半导体结构的半导体装置，所述结晶性半导体膜的特征在于，含有具有刚玉结构的氧化物半导体作为主成分，且含有半导体成分即选自镓、铟和铝中的1种或2种以上的氧化物作为主成分，膜厚为1μm以上。

本申请是针对申请日为2015年7月21日、申请号为201580032796.1、发明名称为“结晶性半导体膜和板状体以及半导体装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及对于半导体装置有用的结晶性半导体膜和板状体以及使用了上述结晶性半导体膜或上述板状体的半导体装置。

背景技术

作为可实现高耐压、低损失和高耐热的新一代转换元件，使用带隙宽的氧化镓(Ga₂O₃)的半导体装置受到关注，面向变频器等电力用半导体装置的应用也备受期待。根据非专利文献1，该氧化镓可通过单独混合铟或铝或者将它们组合形成混晶来控制带隙，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系半导体是极具吸引力的材料。

专利文献1中记载了添加有掺杂物(4价锡)的结晶性高的导电性α-Ga₂O₃薄膜。然而，专利文献1中记载的薄膜无法维持充分的耐压性，另外，含有大量碳杂质，因而包括导电性在内，半导体特性未得到满足，仍难以应用于半导体装置。

专利文献2中记载了在α-Al₂O₃基板上形成有p型的α-(Al_x”Ga_1-x”)₂O₃单晶膜的Ga₂O₃系半导体元件。然而，专利文献2中记载了半导体元件中，α-Al₂O₃为绝缘体，结晶品质方面也存在问题，用于半导体元件存在很多限制，另外，采用MBE法得到p型半导体需要离子注入和高温下的热处理，因此，难以实现p型α-Al₂O₃本身，实际上，专利文献2中记载的半导体元件本身难以实现。

另外，非专利文献2中记载了可采用MBE法在蓝宝石上形成α-Ga₂O₃薄膜。然而，还记载了：虽然在450℃以下的温度下结晶生长至膜厚100nm，但若膜厚超过100nm则结晶品质变差，此外，无法得到膜厚1μm以上的膜。

因此，迫切期待膜厚为1μm以上且结晶品质也不变差的α-Ga₂O₃薄膜。

专利文献3中记载了，使用镓或铟的溴化物或碘化物采用雾化CVD法制造氧化物结晶薄膜的方法。

专利文献4～6中记载了，在具有刚玉型结晶结构的基底基板上层叠有具有刚玉型结晶结构的半导体层和具有刚玉型结晶结构的绝缘膜的多层结构体。

应予说明，专利文献3～6均为本申请人的专利或专利申请的相关的公报，在申请时，未能得到膜厚1μm以上的结晶薄膜。另外，采用专利文献3～6所述的方法得到的膜实际上均无法从基板剥离。

【专利文献1】日本特开2013-28480号公报

【专利文献2】日本特开2013-58637号公报

【专利文献3】日本专利第5397794号

【专利文献4】日本专利第5343224号

【专利文献5】日本专利第5397795号