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公開番号2024114114
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-23
出願番号2023019595
出願日2023-02-12
発明の名称積層構造体、半導体装置、電子機器及びシステム
出願人Patentix株式会社,学校法人立命館
代理人
主分類B32B 9/00 20060101AFI20240816BHJP(積層体)
要約【課題】半導体装置等に有用な優れた結晶性を有する積層構造体を提供することを目的とする。
【解決手段】結晶基板上にGeO₂を含む結晶性酸化物膜が積層されている積層構造体であって、前記結晶基板がM₂O₃(式中Mは周期律表第13族金属を示す)を主成分として含み、前記結晶性酸化物膜が三方晶(Trigonal)の結晶構造を有している積層構造体を用いて、例えば、半導体装置等に適用する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
結晶基板上にＧｅＯ
２
を含む結晶性酸化物膜が積層されている積層構造体であって、前記結晶基板がＭ
２
Ｏ
３
（式中Ｍは周期律表第１３族金属を示す）を主成分として含むことを特徴とする積層構造体。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
前記結晶性酸化物膜が三方晶（Ｔｒｉｇｏｎａｌ）の結晶構造を有している請求項１記載の積層構造体。
【請求項３】
前記結晶基板がＡｌ
２
Ｏ
３
を主成分とする請求項１記載の積層構造体。
【請求項４】
前記結晶性基板がサファイア基板である請求項１記載の積層構造体。
【請求項５】
前記結晶性酸化物膜が１００ｍｍ
２
以上の面積を有する請求項１記載の積層構造体。
【請求項６】
前記面積が、ｃ面である請求項２記載の積層構造体。
【請求項７】
前記結晶性酸化物膜が単結晶膜である請求項１記載の積層構造体。
【請求項８】
膜厚が、２μｍ以上である請求項１記載の積層構造体。
【請求項９】
結晶性酸化物半導体を含む半導体装置であって、前記結晶性酸化物半導体が、ＧｅＯ
２
を主成分として含み、かつ三方晶（Ｔｒｉｇｏｎａｌ）の結晶構造を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
パワーデバイスである請求項９記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に有用な積層構造体に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、α－Ｇａ
２
Ｏ
３
、ＡｌＧａＮ、ダイヤモンドは、将来のパワーエレクトロニクス・デバイスに有望な超ワイドバンドギャップ（ＵＷＢＧ）半導体として活発に研究されている。
【０００３】
近年においては、新規なＵＷＢＧ半導体（バンドギャップが４．４４－４．６８ｅＶ）としてルチル型二酸化ゲルマニウム（ｒ－ＧｅＯ
２
）が研究されており、また、ｎ型及びｐ型半導体が実現可能であるため、ＵＷＢＧ半導体として期待されている（非特許文献１）。しかしながら、ＵＷＢＧ半導体は、製造コストが高く、ｒ－ＧｅＯ
２
も基板のコスト削減が見込まれているが、結晶性等において、まだまだ満足のいくものではなく、そのため、例えば、安価なサファイア基板で結晶を製造することができるような方策が待ち望まれていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Ｔａｋａｎｅ，Ｋ．Ｋａｎｅｋｏ， “ＥｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆａｇｒｏｗｔｈｒｏｕｔｅｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｄｒｕｔｉｌｅＧｅＯ２ｔｈｉｎｆｉｌｍ（≧ １ｍｍ／ｈ）ａｎｄｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ” ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓＶｏｌ．１１９，ｐｐ．０６２１０４（１－６）（２０２１）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、半導体装置等に有用な優れた結晶性を有する積層構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、結晶基板上にＧｅＯ
２
を含む結晶性酸化物膜が積層されている積層構造体であって、前記結晶基板がＭ
２
Ｏ
３
（式中Ｍは周期律表第１３族金属を示す）を主成分として含む積層構造体が、低コストで容易に製造でき、優れた結晶性等を持ち、半導体装置等に有用であることを知見し、このような積層構造体が、上記した従来の問題を一挙に解決できるものであることを見出した。
また、本発明者らは、上記知見を得た後、さらに検討を重ねて、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、以下の発明に関する。
［１］結晶基板上にＧｅＯ
２
を含む結晶性酸化物膜が積層されている積層構造体であって、前記結晶基板がＭ
２
Ｏ
３
（式中Ｍは周期律表第１３族金属を示す）を主成分として含むことを特徴とする積層構造体。
［２］前記結晶性酸化物膜が三方晶（Ｔｒｉｇｏｎａｌ）の結晶構造を有している前記［１］記載の積層構造体。
［３］前記結晶基板がＡｌ
２
Ｏ
３
を主成分とする前記［１］記載の積層構造体。
［４］前記結晶性基板がサファイア基板である前記［１］記載の積層構造体。
［５］前記結晶性酸化物膜が１００ｍｍ
２
以上の面積を有する前記［１］記載の積層構造体。
［６］前記面積が、ｃ面である前記［２］記載の積層構造体。
［７］前記結晶性酸化物膜が単結晶膜である前記［１］記載の積層構造体。
［８］膜厚が、２μｍ以上である前記［１］記載の積層構造体。
［９］結晶性酸化物半導体を含む半導体装置であって、前記結晶性酸化物半導体が、ＧｅＯ
２
を主成分として含み、かつ三方晶（Ｔｒｉｇｏｎａｌ）の結晶構造を有することを特徴とする半導体装置。
［１０］パワーデバイスである前記［９］記載の半導体装置。
［１１］ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）、ジャンクションバリアショットキーダイオード（ＪＢＳ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、接合電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）である前記［９］記載の半導体装置。
［１２］半導体装置を含む電子機器であって、前記半導体装置が前記［９］記載の半導体装置であることを特徴とする電子機器。
［１３］電子機器を含むシステムであって、前記電子機器が、前記［１２］記載の電子機器であることを特徴とするシステム。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の積層構造体は、半導体装置等に有用であり、優れた結晶性を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明において好適に用いられる成膜装置（ミストＣＶＤ）の概略構成図である。
試験例におけるＸＲＤ解析結果を示す図である。
試験例におけるＳＥＭ像を示す図である。
本発明のショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）の好適な一例を模式的に示す図である。
本発明の高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の好適な一例を模式的に示す図である。
本発明の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）の好適な一例を模式的に示す図である。
本発明の接合電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）の好適な一例を模式的に示す図である。
本発明の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の好適な一例を模式的に示す図である。
本発明の発光素子（ＬＥＤ）の好適な一例を模式的に示す図である。
本発明のジャンクションバリアショットキーダイオード（ＪＢＳ）の好適な一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の積層構造体は、結晶基板上にＧｅＯ
２
を含む結晶性酸化物膜が積層されている積層構造体であって、前記結晶基板がＭ
２
Ｏ
３
（式中Ｍは周期律表第１３族金属を示す）を主成分として含んでいれば特に限定されない。前記周期律表第１３金属としては、例えば、Ａｌ、Ｇａ又はＩｎなどが挙げられる。本明細書においては、「膜」を「層」と読み替えることができる。「積層構造体」とは、一層以上の結晶層を含む構造体であり、結晶層以外の層（例：アモルファス層）を含んでいてもよい。また、結晶層は、単結晶層であることが好ましいが、多結晶層であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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