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公開番号2025040187
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023146942
出願日2023-09-11
発明の名称積層体及びこれを用いた半導体装置並びに積層体の製造方法
出願人信越化学工業株式会社,高知県公立大学法人
代理人個人,個人,個人
主分類C30B 29/16 20060101AFI20250314BHJP(結晶成長)
要約【課題】
高性能な半導体装置の製造を可能にする優れた物性を有する結晶性金属酸化物半導体を含む積層体および該積層体を容易かつ低コストで安定的に製造する製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
結晶基板と、前記結晶基板の主表面上に直接または他の層を介して形成された第1の結晶性金属酸化物半導体を主成分とする第1結晶層と、前記第1結晶層の上に直接または他の層を介して形成された第2の結晶性金属酸化物半導体を主成分とする第2結晶層と、を含む積層体であって、前記第2の結晶性金属酸化物半導体は、前記第1の結晶性金属酸化物半導体と同じ組成を有し、且つ前記第1の結晶性金属酸化物半導体とは異なる結晶相を有するものであることを特徴とする積層体。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
結晶基板と、
前記結晶基板の主表面上に直接または他の層を介して形成された第１の結晶性金属酸化物半導体を主成分とする第１結晶層と、
前記第１結晶層の上に直接または他の層を介して形成された第２の結晶性金属酸化物半導体を主成分とする第２結晶層と、を含む積層体であって、
前記第２の結晶性金属酸化物半導体は、前記第１の結晶性金属酸化物半導体と同じ組成を有し、且つ前記第１の結晶性金属酸化物半導体とは異なる結晶相を有するものであることを特徴とする積層体。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記第１の結晶性金属酸化物半導体と前記第２の結晶性金属酸化物半導体は酸化ガリウムであることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
前記第１の結晶性金属酸化物半導体はα酸化ガリウムであることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
【請求項４】
前記第２の結晶性金属酸化物半導体はε酸化ガリウムまたはκ酸化ガリウムであることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
【請求項５】
前記第１結晶層の電気抵抗率が５Ωｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
【請求項６】
前記第２結晶層は前記第１結晶層より電気抵抗率が高いものであることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
【請求項７】
前記第１結晶層と前記第２結晶層の間に備わる前記他の層として、中間層を含むことを特徴とする請求項１に記載の積層体。
【請求項８】
前記結晶基板はサファイアであることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
【請求項９】
半導体層と電極とを少なくとも含む半導体装置であって、前記半導体層として、請求項１から８のいずれか一項に記載の積層体の前記第１結晶層及び前記第２結晶層を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
結晶性金属酸化物半導体を含む積層体の製造方法であって、
結晶基板を加熱するステップと、
霧化した金属酸化物前駆体を含む原料溶液ミストとキャリアガスを混合して第１混合気を形成するステップと、
前記第１混合気を前記結晶基板に供給して第１の結晶性金属酸化物半導体を主成分とする第１結晶層を形成するステップと、
前記第１結晶層の表面を表面改質雰囲気に晒して表面改質するステップと、
前記第１混合気を前記第１結晶層の表面を改質した結晶基板に供給して、前記第１の結晶性金属酸化物半導体と同じ組成を有し、且つ前記第１の結晶性金属酸化物半導体とは異なる結晶相を有する第２の結晶性金属酸化物半導体を主成分とする第２結晶層を形成するステップと、を含むことを特徴とする積層体の製造方法。
（【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、積層体及びこれを用いた半導体装置並びに積層体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
結晶薄膜を低温且つ大気圧下で形成できる方法として、ミストＣＶＤ法等の水微粒子を用いた成膜手法が知られている。この方法は特に、パワー半導体デバイスに適した準安定相の酸化ガリウム薄膜を形成できることで注目されており、最近では高周波デバイスに応用可能なε（もしくはκ）相の開発が活発化している。この場合、酸化ガリウム層の下地となる結晶の検討が多くされており、例えば非特許文献１では、ε－ＧａＦｅＯ
３
を使用した例が開示されている。また特許文献１では、ｃ面サファイア基板に形成したα－（Ａｌ
ｘ
Ｇａ
１－ｘ
）
２
Ｏ
３
を使用した例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－４６９８４号公報
【非特許文献】
【０００４】
ＡＣＳＯｍｅｇａ２０２０，５，２９５８５－２９５９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来の方法では、基板自体が高価であったり、あるいは工程が複雑であったりするため生産コストが高くなるという問題があった。また下地層の電気導電性制御が困難であることから、デバイス設計上の自由度が低下し、高性能化の妨げとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、高性能な半導体装置の製造を可能にする優れた物性を有する低コストの、結晶性金属酸化物半導体を含む積層体および該積層体を容易かつ低コストで安定的に製造する製造方法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】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、結晶基板と、前記結晶基板の主表面上に直接または他の層を介して形成された第１の結晶性金属酸化物半導体を主成分とする第１結晶層と、前記第１結晶層の上に直接または他の層を介して形成された第２の結晶性金属酸化物半導体を主成分とする第２結晶層と、を含む積層体であって、前記第２の結晶性金属酸化物半導体は、前記第１の結晶性金属酸化物半導体と同じ組成を有し、且つ前記第１の結晶性金属酸化物半導体とは異なる結晶相を有するものであることを特徴とする積層体を提供する。
【０００８】
このような積層体によれば、高性能な半導体装置の製造を可能にする優れた物性を有する、結晶性金属酸化物半導体を含む積層体となる。
【０００９】
このとき、前記第１の結晶性金属酸化物半導体と前記第２の結晶性金属酸化物半導体は酸化ガリウムとすることができる。
【００１０】
これにより、より優れた物性を有する、結晶性金属酸化物半導体を含む積層体となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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