[发明专利]半导体元件和半导体装置

说明书

提供一种半导体特性及散热性优异的半导体元件及半导体装置。一种半导体元件，包含层叠结构体，该层叠结构体通过在导电性基板上直接或隔着其他层层叠有氧化物半导体膜而成，所述氧化物半导体膜包括含有镓的氧化物作为主成分，所述导电性基板具有比所述氧化物半导体膜大的面积，所述半导体装置通过所述半导体元件与引线框、电路基板或散热基板利用接合部件接合而成。

技术领域

本发明涉及作为功率器件等有用的半导体元件、使用该半导体元件的半导体装置和半导体系统。

背景技术

氧化镓(Ga₂O₃)是在室温下具有4.8eV～5.3eV的宽带隙，几乎不吸收可见光和紫外光的透明半导体。因此，特别是在深紫外光线区域中操作的光电子器件和透明电子器件中使用的有前途的材料，近年来，进行基于氧化镓(Ga₂O₃)的光检测器、发光二极管(LED)和晶体管的开发(参见非专利文献1)。

另外，在氧化镓(Ga₂O₃)中存在α、β、γ、σ、ε五种晶体结构，一般最稳定的结构是β-Ga₂O₃。然而，由于β-Ga₂O₃是β-gallia结构，所以与一般用于电子材料等的晶体系不同，不一定适合用于半导体元件。另外，β-Ga₂O₃薄膜的生长需要较高的基板温度和较高的真空度，所以也存在制造成本也会增加的问题。另外，如在非专利文献2中也记载的那样，在β-Ga₂O₃中，就连是高浓度(例如1×10¹⁹/cm³以上)的掺杂剂(Si)在离子注入后，如果不在800℃～1100℃的高温下进行退火处理，也不能作为供体使用。

另一方面，α-Ga₂O₃由于具有与已经通用的蓝宝石基板相同的晶体结构，因此优选用于光电子器件，并且由于α-Ga₂O₃具有比β-Ga₂O₃宽的带隙，所以对功率器件特别有用，因此是期待将α-Ga₂O₃用作半导体的半导体元件的状况。

在专利文献1和2中，记载了如下的半导体元件：将β-Ga₂O₃用作半导体，作为获得与之适合的欧姆特性的电极，使用由Ti层和Au层构成的两层、由Ti层、Al层和Au层构成的三层或由Ti层、Al层、Ni层和Au层构成的四层。

另外，在专利文献3中，记载了一种半导体元件，该半导体装置将β-Ga₂O₃用作半导体，作为获得与之适合肖特基特性的电极，使用Au、Pt或者Ni和Au的层叠体中的任一个。

但是，在将专利文献1～3中记载的电极应用于将α-Ga₂O₃用作半导体的半导体元件的情况下，存在作为肖特基电极或欧姆电极没有发挥作用、电极没有与膜接合、半导体特性受损等问题。而且，关于专利文献1～3所述的电极结构，会导致从电极端部产生漏电流等，而无法得到作为半导体元件在实际应用上能够满意的电极结构。

特别是近年来，在使用氧化镓作为半导体的情况下，产生散热性的问题，并存在对半导体特性带来不良影响等问题。针对这样的问题，本申请人研究了在由氧化镓构成的半导体膜上贴合导电性基板来制作半导体元件的方案，但因在切断导电性基板时，在氧化镓产生裂纹或杂质，还产生毛刺等原因，难以制作满意的半导体元件。

【专利文献1】日本特开2005-260101号公报

【专利文献2】日本特开2009-81468号公报

【专利文献3】日本特开2013-12760号公报