半导体元件以及半导体元件的制造方法技术

具备以ＭｇｘＺｎ１－ｘＯ（０≤ｘ＜１）为主成分的半导体层，所述半导体层中包含的作为杂质的锰的浓度为１×１０１６ｃｍ－３以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及氧化锌类的半导体元件，特别涉及进行了受主掺杂的。
技术介绍
在氧化锌(ZnO)类半导体中，空穴与电子的结合体即激子具有高结合能(60meV)。 因此，激子在室温下也可以稳定存在，并能够释放出高效、且单色性良好的光子。由此，推动 了 ZnO类半导体在作为照明、背照灯等的光源使用的发光二极管(LED)、高速电子器件或声 表面波器件等中的应用。这里，所述“ZnO类”指的是以ZnO为主体(base)的混晶材料， 包括将部分Zn (锌)替换为IIA族或者IIB族而得到的材料、将部分0(氧)替换为VIA族 而得到的材料、以及这两者的组合。但是，存在的问题是当使用包含P型杂质的、例如由MgxZrvxO(0 ≤ χ < 1)构成的 ZnO类半导体作为ρ型半导体时，掺杂在ZnO类半导体中的受主掺杂剂难以被激活，难以获 得P型的ZnO类半导体。随着技术进步，已经能够获得ρ型的ZnO类半导体，而且发光也已 经得到确认，但这些技术受到必须使用ScAlMgO4这样的特殊基板等的制约(例如，参照非 专利文献1、2)。因此，产业上期待实现在ZnO基板上形成ρ型ZnO类半导体膜。非专利文献1 :A. Tsukazaki 等 Japanese Journal of Applied Physicsvol. 44，2005 年，p. 643非专利文献2 :A. Tsukazaki 等著，Nature Materials 4，2005 年，p. 42
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，即使在使用ZnO基板的情况下，仍然无法容易地获得P型的ZnO类半导体。 当存在捕获ZnO类半导体中产生的自由载流子的捕获中心时，该捕获中心会阻碍ZnO类半 导体的P型化。而过渡金属往往会成为半导体中的捕获中心。专利技术人等发现出于加固金 属材料的目的而常用的锰(Mn)经常会被拉拢到ZnO中。即存在下述问题当ZnO类半导体 中的Mn原子数多时，ZnO类半导体的ρ型化困难，而且还会对将ZnO类半导体用作发光层 时的发光特性、载流子传输特性等造成不良影响。鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供ρ型化容易、且不损害发光特性的ZnO类半 导体元件及其制造方法。解决问题的方法根据本专利技术的实施方式之一，提供一种半导体元件，该半导体元件具备以 <formula>formula see original document page 3</formula>作为主成分的半导体层、且该半导体层中包含的作为杂质的锰的浓度 为<formula>formula see original document page 3</formula>以下。根据本专利技术的其它实施方式，提供半导体元件的制造方法，该制造方法包括在由 Mn浓度为5000ppm以下的材料制成的基板支架上搭载基板的步骤，和在搭载于基板支架上的基板上使包含MgxZrvxO (O1)的半导体层进行晶体生长的步骤。专利技术效果根据本专利技术，可提供ρ型化容易、且不损害发光特性的ZnO类半导体元件及其制造方法。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式中涉及的半导体元件的构成的示意图。图2是用来说明六方晶结构的示意图。图3是示出使用四极杆型质谱分析进行SIMS的装置的构成实例的示意图。图4是显示薄膜形成装置的实例的示意图，所述薄膜形成装置是用来制造本专利技术 的实施方式中涉及的半导体元件的装置。图5是示出了用SEM-EDX对氧化后的因科镍合金(inconel)板的截面的观察结果 的照片。图6是坐标图，代表的是通过SIMS对使用含Mn的基板支架20形成的MgZnO进行 分析所得的结果的实例。图7是用来说明Mn的二次离子强度与PL积分强度之间的关系的坐标图。图8是坐标图，代表的是通过SIMS对使用由SiC制成的基板支架20形成的MgZnO 进行分析所得的结果的实例。图9是坐标图，代表的是通过SIMS对使用由Ni制成的基板支架20形成的MgZnO 进行分析所得的结果的实例。专利技术的具体实施例方式下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。在下述对附图的描述中，对于相同 或相似的部分给予了相同或相似的符号。但应该注意的是，附图仅是示意性的，其中的厚度 与平面尺寸之间的关系、各层厚度的比例等均与实际情况存在差异。因此，具体的厚度、尺 寸应参照下述说明进行判断。当然，这种理解也适用于在各附图之间存在的彼此的尺寸关 系、比例不同的部分。此外，以下所示的实施方式是对用于将本专利技术的技术思想具体化的装置、方法进 行的示例，但本专利技术的技术思想在构成部件的材质、形状、结构、配置等方面不受下述说明 的限制。本专利技术的技术思想可以在本专利技术的权利要求的范围内加入各种变更。如图1所示，本专利技术的实施方式中涉及的半导体元件具备以MgxZni_x0(01) 作为主成分的半导体层2，作为半导体层2中包含的杂质的锰(Mn)的浓度在1 X IO16CnT3以 下。除了不需要的杂质之外，半导体层2由未掺杂的MgxZrvxO构成、或者由包含η型杂质或 P型杂质的MgxZrvxO构成。半导体层2中所含的ρ型杂质是受主掺杂到半导体层2中的杂质，可以使用例如 氮(N)、铜(Cu)、磷(P)等。作为半导体层2中所含的η型杂质，可以使用例如铝(Al)、镓 (Ga)等III族半导体等。半导体层2配置在基板1的基板主面111上。基板1可以采用例如MgyZrvyO (0 ( y < 1)等。ZnO类半导体和氮化镓(GaN)等一样，具有被称为纤锌矿的六方晶结构。因此， 基板1以及半导体层2的晶体结构属六方晶系。这里，以基板主面111为c面。这样一来，MgxZrvxO在基板主面111上生长而形成的半导体层2的主面为c面。图2示出了六方晶的 晶体结构。图2是示出六方晶的晶体结构的晶胞的示意图。如图2所示，六方晶系的c轴(0001)沿六棱柱的轴方向延伸，以该c轴为法线的 面(六棱柱的顶面)是c面{0001}。c面在+c轴侧和-C轴侧显示不同的性质，称其为极 性面(Polar Plane)。在六方晶结构的晶体中，极化方向沿c轴。在六方晶系中，六棱柱的侧面分别为m面{1-100}，通过不相邻的一对棱线的面为a面{11-20}。m面、a面是与c面垂直的晶体面，其与极化方向垂直相交(直交)，因此是 没有极性的平面、即非极性面(Nonpolar Plane)。半导体层2中Mn的浓度、二次离子强度可以通过例如使用四极杆型质谱分析的二 次离子质谱分析(SIMS)来测定。图3示出了使用四极杆型质谱分析进行SIMS的装置的构 成实例。构成固体试样的物质通过溅射现象从经初级离子照射过的固体试样50释放到真 空中。释放出的物质在通过磁场后，仅特定质量的二次离子可通过四极杆分析仪60入射至 检测器70，进行元素分析。对于采用四极杆型质谱分析的SIMS而言，用于设置固体试样的 试样台的电位通常是接地的，因此初级离子导出能量即为入射能量。因此，对于要求高深度 分辨力的情况，可以将初级离子的加速能量降低至极限来进行分析。正如已经说明的，当半导体层2中大量包含可成为捕获自由载流子的捕获中心的 Mn原子时，半导体层2的ρ型化会受到阻碍。因此，通过抑制半导体层2中所含的Mn的原 子数，能够使半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体元件，其具备以Ｍｇ↓［ｘ］Ｚｎ↓［１－ｘ］Ｏ（０≤ｘ＜１）为主成分的半导体层，所述半导体层中包含的作为杂质的锰的浓度为１×１０↑［１６］ｃｍ↑［－３］以下。

【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：中原健，赤坂俊辅，川崎雅司，大友明，塚崎敦，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]