晶体层叠结构体制造技术

本发明专利技术提供能够实现在β‑Ga2O3单晶基板上形成的含Ga氧化物层的高品质化的外延生长用基板。外延生长用基板1由β‑Ga2O3系单晶构成，将其（010）面、或者相对于（010）面以37.5°以内的角度范围倾斜的面作为主面。另外，晶体层叠结构体2具有外延生长用基板1和在外延生长用基板1的主面10上形成的由含Ga氧化物构成的外延晶体20。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供能够实现在β-Ga2O3单晶基板上形成的含Ga氧化物层的高品质化的外延生长用基板。外延生长用基板1由β-Ga2O3系单晶构成，将其（010）面、或者相对于（010）面以37.5°以内的角度范围倾斜的面作为主面。另外，晶体层叠结构体2具有外延生长用基板1和在外延生长用基板1的主面10上形成的由含Ga氧化物构成的外延晶体20。【专利说明】外延生长用基板和晶体层叠结构体
本专利技术涉及外延生长用基板，特别涉及由P -Ga2O3系单晶构成的外延生长用基板和晶体层叠结构体。
技术介绍
以往，已知在由0 -Ga2O3单晶构成的元件基板上层叠含Ga氧化物的半导体元件(例如，参照专利文献I)。这种半导体元件通过在P-Ga2O3单晶基板的主面上利用MBE (Molecular BeamEpitaxy)法等物理气相生长法、CVD (Chemical Vapor Deposition)法等化学气相生长法层叠显示n型或p型的导电性的层而构成。另外，作为PGa2O3单晶基板的主面，可使用劈开性强、容易得到平坦的面的(100)面(例如，参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2005-235961号公报专利文献2:日本特开2008-156141号公报
技术实现思路
然而，由于近年的半导体元件进一步的高性能化，所以元件基板与其上形成的外延层、以及被层叠的外延层间之间的陡峭的界面的形成，以及外延层的高精度的膜厚的形成成为问题。因此，本专利技术的目的在于提供能够实现在P -Ga2O3单晶基板上形成的含Ga氧化物层的高品质化的外延生长用基板和晶体层叠结构体。本专利技术人为了实现上述目的进行了深入反复的研究，发现随着将e-Ga2O3单晶中的某一晶面作为主面等，形成于其上的含Ga氧化物层的品质显示出变化，进而通过反复试验而完成本专利技术。本专利技术是基于该实验得到的见解而完成的，提供下述的外延生长用基板和晶体层叠结构体。 一种外延生长用基板，由P-Ga2O3系单晶构成，将其(010)面、或者相对于(010)面以37.5°以内的角度范围倾斜的面作为主面。如所述的外延生长用基板，其中，上述主面是P-Ga2O3系单晶的(010)面、或者从(010)面至(310)面之间的面。如所述的外延生长用基板，其中，上述主面是P-Ga2O3系单晶的(010)面或者(310)面。 一种晶体层叠结构体，具有:外延生长用基板，由P-Ga2O3系单晶构成，将其(010)面、或者相对于(010)面以37.5°以内的角度范围倾斜的面作为主面；和外延晶体，形成于所述外延生长用基板的所述主面，由含Ga氧化物构成。如所述的晶体层叠结构体，其中，上述主面是P-Ga2O3系单晶的(010)面、或者从(010)面至(310)面之间的面。如所述的晶体层叠结构体，其中，上述主面是P-Ga2O3系单晶的(010)面或者(310)面。根据本专利技术，能够实现形成于P -Ga2O3单晶基板上的含Ga氧化物层的高品质化。【专利附图】【附图说明】图1A是第I实施方式涉及的外延生长用基板的立体图。图1B是表示规定了图1A所示的外延生长用基板的晶面指数的晶体结构的立体图。图2是表示晶体层叠结构体的构成例的截面图。图3是用于晶体层叠结构体的形成的MBE装置的截面图。图4A是表示仅使I层含20%A1的(AlGa)2O3层外延生长在外延生长用基板上时的晶体层叠结构体的X射线衍射测定 结果的XRD2 0 - 0光谱。图4B是表示外延晶体的表面的状态的原子力显微镜像。图5A是交替形成多个(AlGa) 203层和Ga2O3层的晶体层叠结构体的TEM观察像。图5B是该晶体层叠结构体的XRD2 0 - 0光谱。图6A是表示以比较例表示的以(100)面为主面生长的外延晶体的表面的状态的原子力显微镜像。图6B是表示以比较例表示的以(001)面为主面生长的外延晶体的表面的状态的原子力显微镜像。图7A是在由以(100)面为主面的P-Ga2O3系单晶构成的外延生长用基板上，交替形成多个(AlGa) 203层和Ga2O3层的晶体层叠结构体的TEM观察像。图7B是图7A的晶体层叠结构体的XRD2 0 - 0光谱。图8A是第I实施方式的变形例涉及的外延生长用基板的立体图。图8B是表示@ -Ga2O3系单晶的(310)面的立体图。图8C是表示P-Ga2O3系单晶的(310)面与(010)面所成角度S的图。图9是观察形成于外延生长用基板的(310)面的外延晶体的表面的原子力显微镜像。图10是表示本专利技术的第2实施方式涉及的高电子移动晶体管的构成例的截面图。图11是表示本专利技术的第3实施方式涉及的MESFET的构成例的截面图。图12是表示本专利技术的第4实施方式涉及的肖特基势垒二极管的构成例的截面图。【具体实施方式】图1A是本专利技术的第I实施方式涉及的外延生长用基板的立体图。该外延生长用基板I由P -Ga2O3 (氧化镓)系单晶构成，以其(010)面为主面10。外延生长用基板I具有规定的晶面指数以板状形成。P -Ga2O3的晶体结构的方位轴由3轴< 100 >士轴< 010 >、(3轴< 001 >构成，外延生长用基板I由以这3个轴规定的规定晶面指数、即(010)面、(100)面、(001)面而呈板状形成。其中，(010)面是制作半导体元件时进行含Ga氧化物的外延晶体生长的主面10，以具有比其它的面广的面积的方式形成。图1B是表示规定了图1A所示的外延生长用基板的晶面指数的晶体结构的立体图。P -Ga2O3为单斜晶，以a = Y = 90 °，P = 103.8 °，a轴晶格常数(a0) = 12.23A、b轴晶格常数(b0) = 3.04A、C轴晶格常数(Co) =5.8A形成。应予说明，该外延生长用基板I如上述那样以由P-Ga2O3单晶构成为基本，也可以是由添加了选自Cu、Ag、Zn、Cd、Al、In、S1、Ge以及Sn中的I种以上的以Ga为主成分的氧化物构成。通过添加这些元素，能够控制晶格常数或带隙能量、导电特性。例如，通过加入Al、In 元素,能够得到(GaxAlyIn (1-x-y))203 (其中，0 < x ^ 1,0 ^ y ^ 1,0 < x + y ^ I)表示的外延生长用基板I。加入Al的情况带隙宽，加入In的情况带隙窄。(外延生长用基板I的制造方法)外延生长用基板I如下制造:首先利用FZ (Floating Zone)法或EFG (EdgeDefined Film Fed Growt)法等制作晶体块,利用切断或劈开等将其切出，形成为板状。FZ法中，例如利用红外线加热单晶制造装置制作晶体块。具体而言，首先将种晶体的一端保持在籽晶夹上，将棒状的多晶材料的上端部保持在材料夹上。调节上部旋转轴的上下位置使种晶体的上端与多晶材料的下端接触。以将卤灯的光聚集在种晶体的上端和多晶材料的下端的部位的方式，调节上部旋转轴和下部旋转轴的上下位置。进行这些调整，加热种晶体的上端和多晶材料的下端的部位，熔解其加热部位，形成熔解液滴。此时，仅旋转种晶体。接着，为了使多晶材料和种晶体充分融合，使该部分一边沿相反方向旋转一边溶解，一边将多晶材料和种晶体相互向相反方向拉伸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木公平，
申请(专利权)人：株式会社田村制作所，
类型：
国别省市：