半导体元件及其制造方法技术

提供能进行制造工序的简化和制造成本的削减的半导体元件及其制造方法。半导体元件(10)具备：包括包含受主杂质的β‑Ga

Semiconductor element and manufacturing method thereof

A semiconductor component providing a reduction in manufacturing processes and a reduction in manufacturing costs and a method of manufacturing the same. A semiconductor element (10) includes: including acceptor beta Ga

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体元件及其制造方法
本专利技术涉及半导体元件及其制造方法，特别是涉及β-Ga2O3系半导体元件及其制造方法。
技术介绍
在现有的半导体元件中，使用将配置在半导体层叠体上的元件之间电分离的元件分离结构。这种元件分离结构的形成例如使用将受主杂质进行离子注入的元件分离法等(例如，参照专利文献1。)。在上述专利文献1记载的现有的半导体装置中，在P型硅基板的表面的元件分离区域形成用于元件分离的P+型沟道停止层。现有技术文献专利文献专利文献1：特开平11-97519号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题使用受主杂质离子注入的元件分离是从元件分离区域的上面直到到达基板这样深的位置为止以高浓度注入受主杂质离子。因此，注入时间变长而使得制造工序变长，不仅制造很花费时间，而且实现制造成本的削减也是困难的。由此，本专利技术的目的在于提供能进行制造工序的简化和制造成本的削减的半导体元件及其制造方法。用于解决问题的方案然而，例如在氮化物系半导体、β-Ga2O3等氧化物系半导体等中，认为未掺杂晶体为n型。其理由是因为原料、装置的洁净化是有限的，完全抑制不希望的施主杂质的混入是困难的。另外，空孔等晶体缺陷作为施主起作用的情况也较多，完全除去晶体缺陷是困难的也是理由之一。本专利技术者等对未掺杂晶体反复专心研究的结果发现，β-Ga2O3系单晶通过一般已知的晶体生长方法能容易制作高电阻的未掺杂晶体，意外地，通过将该未掺杂晶体用于元件分离，能实现上述目的，从而进行了本专利技术。即，本专利技术提供以下的[1]～[12]的半导体元件和[13]～[15]的半导体元件的制造方法。[1]一种半导体元件，具备：包括包含受主杂质的β-Ga2O3系单晶的高电阻基板；形成在上述高电阻基板上的未掺杂β-Ga2O3系单晶层；以及侧面被上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层包围的n型沟道层，将上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层作为元件分离区域。[2]一种半导体元件，具备：包括包含受主杂质的β-Ga2O3系单晶的高电阻基板；形成在上述高电阻基板上的未掺杂β-Ga2O3系单晶层；以及侧面和基板侧的底面被上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层包围的n型沟道层，将上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层作为元件分离区域。[3]根据上述[1]或[2]所述的半导体元件，上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层是包含不到1×1015cm-3的不希望的施主杂质和/或受主杂质的区域。[4]根据上述[1]或[2]所述的半导体元件，添加到上述n型沟道层中的施主杂质的浓度设定得比上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层的受主杂质的浓度高。[5]根据上述[1]或[2]所述的半导体元件，是MESFET或MOSFET。[6]根据上述[1]或[2]所述的半导体元件，在n型沟道区域和n型沟道区域之间有未掺杂区域。[7]根据上述[1]或[2]所述的半导体元件，上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层位于上述高电阻基板和上述n型沟道层之间。[8]一种半导体元件，具备：包括包含受主杂质的β-Ga2O3系单晶的高电阻基板；形成在上述高电阻基板上的含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层；以及侧面和基板侧的底面被上述含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层包围的n型沟道层，将上述含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层作为元件分离区域。[9]根据上述[8]所述的半导体元件，上述含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层是包含从上述高电阻基板扩散的不到1×1016cm-3的受主杂质的区域。[10]根据上述[8]或[9]所述的半导体元件，上述含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层的施主浓度设定得比从上述高电阻基板扩散的受主杂质的浓度低，添加到上述n型沟道层中的施主杂质的浓度设定得比上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层的受主杂质的浓度高。[11]根据上述[8]或[9]所述的半导体元件，上述含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层是包含不到1×1016cm-3的有意地掺杂的受主杂质的区域。[12]根据上述[8]所述的半导体元件，上述n型沟道层的侧面和基板侧的底面被含有相同元素和相同浓度的受主杂质的β-Ga2O3系单晶层包围。[13]一种半导体元件的制造方法，包含：在包括包含受主杂质的β-Ga2O3系单晶的高电阻基板上形成未掺杂β-Ga2O3系单晶层的工序；以及将施主杂质掺杂到上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层的规定的区域，形成侧面被上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层包围的n型沟道层的工序，将上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层作为元件分离区域。[14]一种半导体元件的制造方法，包含：在包括包含受主杂质的β-Ga2O3系单晶的高电阻基板上形成含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层的工序；以及将施主杂质掺杂到上述含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层的规定的区域，形成侧面和基板侧的底面被上述含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层包围的n型沟道层的工序，将上述含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层作为元件分离区域。[15]根据上述[14]所述的半导体元件的制造方法，形成上述含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层的工序包含在未掺杂β-Ga2O3系单晶层中掺杂不到1×1016cm-3的受主杂质以作为含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层的工序。在本专利技术中，未掺杂β-Ga2O3系单晶层是指包括含有不是有意地添加的不到1×1015cm-3的施主杂质和/或受主杂质的β-Ga2O3系单晶的层，含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层是指包括包含不到1×1016cm-3的受主杂质的β-Ga2O3系单晶的层。作为含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层，例如，可举出针对意料不到的施主杂质的混入为了提高安全性而添加有微量的受主杂质的β-Ga2O3系单晶层，或包含从添加有受主杂质的层(例如，高电阻基板)扩散的微量的受主杂质的β-Ga2O3系单晶层等。在此，β-Ga2O3系单晶是指具有β-(GaxInyAlz)2O3(0＜x≤1，0≤y＜1，0≤z＜1，x+y+z＝1)的组成的单晶。专利技术效果根据本专利技术，能实现半导体元件的制造工序的简化和制造成本的削减。在本专利技术中，能通过一般已知的晶体生长方法例如HVPE(HalideVaporPhaseEpitaxy：卤化物气相外延)法或MBE(MolecularBeamEpitaxy：分子束外延)法使未掺杂β-Ga2O3系单晶高电阻化(参照后述的[0042])。通过将该高电阻化的未掺杂β-Ga2O3系单晶和在其中掺杂微量的受主杂质的含有低浓度受主的β-Ga2O3系单晶用作元件分离来构成半导体元件。附图说明图1A是本专利技术的第1实施方式的典型的Ga2O3MESFET的平面示意图。图1B是图1A的I-I线向视截面示意图。图2是图1A的II-II线向视截面示意图。图3A是用于说明第1实施方式的Ga2O3MESFET的制造工序的截面示意图。图3B是用于说明第1实施方式的Ga2O3MESFET的制造工序的截面示意图。图3C是用于说明第1实施方式的Ga2O3MESFET的制造工序的截面示意图。图3D是用于说明第1实施方式的Ga2O3MESFET的制造工序的截面示意图。图3E是用于说明第1实施方式的Ga2O3MESFET的制造工序的截面示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体元件，具备：包括包含受主杂质的β‑Ga

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.29 JP 2014-1759151.一种半导体元件，具备：包括包含受主杂质的β-Ga2O3系单晶的高电阻基板；形成在上述高电阻基板上的未掺杂β-Ga2O3系单晶层；以及侧面被上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层包围的n型沟道层，将上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层作为元件分离区域。2.一种半导体元件，具备：包括包含受主杂质的β-Ga2O3系单晶的高电阻基板；形成在上述高电阻基板上的未掺杂β-Ga2O3系单晶层；以及侧面和基板侧的底面被上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层包围的n型沟道层，将上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层作为元件分离区域。3.根据权利要求1或2所述的半导体元件，上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层是包含不到1×1015cm-3的不希望的施主杂质和/或受主杂质的区域。4.根据权利要求1或2所述的半导体元件，添加到上述n型沟道层中的施主杂质的浓度设定得比上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层的受主杂质的浓度高。5.根据权利要求1或2所述的半导体元件，是MESFET或MOSFET。6.根据权利要求1或2所述的半导体元件，在n型沟道区域和n型沟道区域之间有未掺杂区域。7.根据权利要求1或2所述的半导体元件，上述未掺杂β-Ga2O3系单晶层位于上述高电阻基板和上述n型沟道层之间。8.一种半导体元件，具备：包括包含受主杂质的β-Ga2O3系单晶的高电阻基板；形成在上述高电阻基板上的含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层；以及侧面和基板侧的底面被上述含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层包围的n型沟道层，将上述含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层作为元件分离区域。9.根据权利要求8所述的半导体元件，上述含有低浓度受主杂质的β-Ga2O3系单晶层是...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木公平，东胁正高，黄文海，
申请(专利权)人：株式会社田村制作所，国立研究开发法人情报通信研究机构，
类型：发明
国别省市：日本,JP