半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体特性和肖特基特性优异的半导体装置。该半导体装置至少具备：含有具有刚玉结构的结晶性氧化物半导体作为主成分的半导体层，以及上述半导体层上的肖特基电极，形成上述肖特基电极时，通过使上述肖特基电极含有元素周期表第4族～第9族的金属，能够在不损害半导体特性的情况下制造半导体特性和肖特基特性优异的半导体装置，并将所得半导体装置用于功率器件等。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本专利技术特别涉及一种对于功率器件有用的半导体装置。
技术介绍
氧化镓(Ga2O3)在室温下具有4.8-5.3eV这种宽带隙，是几乎不吸收可见光和紫外光的透明半导体。因此，氧化镓是一种有望用于在深紫外线区域动作的光·电子设备、透明电子器件的材料，近年来，对基于氧化镓(Ga2O3)的光检测器、发光二极管(LED)以及三极管进行了开发(参照非专利文献1)。另外，氧化镓(Ga2O3)存在α、β、γ、σ、ε5种结晶结构，通常最稳定的结构是β-Ga2O3。然而，由于β-Ga2O3为β-gallia结构，所以与通常用于电子材料等的结晶系不同，未必适用于半导体装置。另外，β-Ga2O3薄膜的生长需要高基板温度、高真空度，因此还存在制造成本增加的问题。另外，又如非专利文献2所记载，β-Ga2O3中即使有高浓度(例如1×1019/cm3以上)的掺杂物(Si)，如果在离子注入后不以800℃～1100℃的高温实施退火处理，则无法作为施主来使用。另一方面，α-Ga2O3具有与已经通用贩卖的蓝宝石基板相同的结晶结构，所以适用于光·电子设备，此外，由于具有比β-Ga2O3宽的带隙，所以对于功率器件尤其有用，因此，使用α-Ga2O3作为半导体的半导体装置备受期待。专利文献1和2中记载了一种半导体装置，其使用β-Ga2O3作为半导体，使用由Ti层和Au层构成的2层，由Ti层、Al层和Au层构成的3层，或者由Ti层、Al层、Ni层和Au层构成的4层，作为可得到与该半导体相适合的欧姆特性的电极。另外，专利文献3中记载了一种半导体装置，其使用β-Ga2O3作为半导体，使用Au、Pt、或者Ni和Au的层叠体中的任一者作为可得到与该半导体相适合的肖特基特性的电极。然而，在将专利文献1～3中记载的电极应用于使用α-Ga2O3作为半导体的半导体装置的情况下，存在如下问题：无法作为肖特基电极、欧姆电极发挥功能；电极无法附着于膜；半导体特性受损等。【先行技術文献】【专利文献】【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【非专利文献】【非专利文献1】JunLiangZhaoetal,“UVandVisibleElectroluminescenceFromaSn：Ga2O3/n+-SiHeterojunctionbyMetal–OrganicChemicalVaporDeposition”,IEEETRANSACTIONSONELECTRONDEVICES,VOL.58,NO.5MAY2011【非专利文献2】KoheiSasakietal,“Si-IonImplantationDopinginβ-Ga2O3andItsApplicationtoFabricationofLow-ResistanceOhmicContacts”,AppliedPhysicsExpress6(2013)086502
技术实现思路
【专利技术要解决的课题】本专利技术是目的是提供一种半导体特性和肖特基特性优异的半导体装置。【为解决课题的技术手段】本专利技术人等为实现上述目的进行了深入研究，结果发现了一种半导体装置，其至少具备：含有具有刚玉结构的结晶性氧化物半导体作为主成分的半导体层，以及上述半导体层上的肖特基电极，上述肖特基电极含有元素周期表第4族的金属，该半导体装置不会损害具有刚玉结构的结晶性氧化物半导体的半导体特性，半导体特性优异，并且肖特基特性也优异，这种半导体装置能够一举解决上述现有问题。另外，本专利技术人等在获得上述见解后，进一步经过反复研究，从而完成了本专利技术。即，本专利技术涉及以下专利技术。[1]一种半导体装置，其特征在于，至少具备：含有具有刚玉结构的结晶性氧化物半导体作为主成分的半导体层，以及上述半导体层上的肖特基电极，上述肖特基电极含有选自元素周期表第4族～第9族中的至少1种金属。[2]如上述[1]所述的半导体装置，其特征在于，上述肖特基电极含有选自元素周期表第4族～第6族中的至少1种金属。[3]如上述[1]所述的半导体装置，其特征在于，至少具备：第1半导体层、第2半导体层、设置在第1半导体层上的肖特基电极，第1半导体层和第2半导体层分别含有具有刚玉结构的结晶性氧化物半导体作为主成分，第1半导体层的载流子密度小于第2半导体层的载流子密度，上述肖特基电极含有选自元素周期表第4族～第9族中的至少1种金属。[4]如上述[1]所述的半导体装置，其中，上述金属是元素周期表第4周期的过渡金属。[5]如上述[1]所述的半导体装置，其中，上述结晶性氧化物半导体含有镓或铟。[6]如上述[1]所述的半导体装置，其中，上述结晶性氧化物半导体是α-Ga2O3或其混晶。[7]如上述[1]所述的半导体装置，其进一步具备欧姆电极，上述欧姆电极含有元素周期表第4族或第11族的金属。[8]一种半导体装置，其特征在于，至少具备：含有具有刚玉结构的结晶性氧化物半导体作为主成分的半导体层，以及上述半导体层上的肖特基电极，上述半导体层的厚度为40μm以下。[9]如上述[8]所述的半导体装置，其特征在于，以1MHz进行测定时的电容在0V偏压下为1000pF以下。[10]如上述[8]所述的半导体装置，其中，上述半导体层的表面积为1mm2以下。[11]如上述[8]所述的半导体装置，其中，肖特基电极的面积为1mm2以下。[12]如上述[8]所述的半导体装置，其中，在所述半导体装置中流通1A以上的电流。[13]如上述[1]所述的半导体装置，其为功率器件。[14]如上述[1]所述的半导体装置，其为功率模块、变频器或变流器。[15]一种半导体系统，其具备半导体装置，上述半导体装置是上述[1]所述的半导体装置。【专利技术效果】本专利技术的半导体装置的半导体特性和肖特基特性优异。【附图说明】【图1】是示意表示本专利技术的肖特基势垒二极管(SBD)的优选例的图。【图2】是示意表示本专利技术的肖特基势垒二极管(SBD)的优选例的图。【图3】是示意表示用于本专利技术的第1金属层的优选例的图。【图4】是示意表示用于本专利技术的第2金属层的优选例的图。【图5】是实施例中使用的雾化CVD装置的概略构成图。【图6】是实施例中使用的雾化CVD装置的概略构成图。【图7】是表示实施例1的IV测定结果的图。【图8】是表示实施例2的IV测定结果的图。【图9】是表示实施例3的IV测定结果的图。【图10】是表示比较例的IV测定结果的图。【图11】是表示实施例4的转换特性测定结果的图。纵轴为电流(A)，横轴为时间(秒)。【图12】是示意表示电源系统的优选例的图。【图13】是示意表示系统装置的优选例的图。【图14】是示意表示电源装置的电源电路图的优选例的图。【图15】是表示实施例6的SIPM测定结果的图。【图16】是表示实施例6的SIPM测定结果的图。【图17】是表示实施例7的SIPM测定结果的图。【图18】是表示实施例7的SIPM测定结果的图。【具体实施方式】本专利技术的半导体装置的特征在于，至少具备：含有具有刚玉结构的结晶性氧化物半导体作为主成分的半导体层，以及上述半导体层上的肖特基电极，上述肖特基电极含有选自元素周期表第4族～第9族中的至少1种金属。应予说明，上述金属优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，至少具备：含有具有刚玉结构的结晶性氧化物半导体作为主成分的半导体层，以及所述半导体层上的肖特基电极，所述肖特基电极含有选自元素周期表第4族～第9族中的至少1种金属。

【技术特征摘要】
2015.12.18 JP 2015-2480711.一种半导体装置，其特征在于，至少具备：含有具有刚玉结构的结晶性氧化物半导体作为主成分的半导体层，以及所述半导体层上的肖特基电极，所述肖特基电极含有选自元素周期表第4族～第9族中的至少1种金属。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述肖特基电极含有选自元素周期表第4族～第6族中的至少1种金属。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，至少具备第1半导体层、第2半导体层、以及设置在第1半导体层上的肖特基电极，第1半导体层和第2半导体层分别含有具有刚玉结构的结晶性氧化物半导体作为主成分，第1半导体层的载流子密度小于第2半导体层的载流子密度，所述肖特基电极含有选自元素周期表第4族～第9族中的至少1种金属。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述金属是元素周期表第4周期的过渡金属。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述结晶性氧化物半导体含有镓或铟。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：织田真也，德田梨绘，神原仁志，河原克明，人罗俊实，
申请(专利权)人：FLOSFIA株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP