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公開番号2025042626
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-27
出願番号2024159635
出願日2024-09-13
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C30B 29/32 20060101AFI20250319BHJP(結晶成長)
要約【課題】半導体装置等に有用な優れた電気特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】金属層と結晶との間でオーミックコンタクトが形成されている積層構造体であって、前記結晶がゲルマニウム含有酸化物を主成分として含んでおり、前記結晶が、正方晶の結晶構造を有しており、また、100μm²以上の面積を有している積層構造体を用いて、例えば、半導体装置などに適用する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
金属層と結晶との間でオーミックコンタクトが形成されている積層構造体であって、前記結晶がゲルマニウム含有酸化物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 450 文字）【請求項２】
前記結晶が、正方晶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】
１００μｍ
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４】
膜状である請求項１記載の積層構造体。
【請求項５】
膜厚が１μｍ以上である請求項４記載の積層構造体。
【請求項６】
表面粗さが１０ｎｍ以下である請求項１記載の積層構造体。
【請求項７】
単結晶である請求項１記載の積層構造体。
【請求項８】
電気抵抗率が１０Ωｃｍ以下である請求項１記載の積層構造体。
【請求項９】
前記結晶が、ｐ型半導体又はｎ型半導体である請求項１記載の積層構造体。
【請求項１０】
前記金属層が周期律表ｄブロック金属元素及び／又はｐブロック金属元素から選ばれる１種又は２種以上の金属元素を含む請求項１記載の積層構造体。
（【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 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、Ｇａ
２
Ｏ
３
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）半導体として注目されている。
【０００３】
しかしながら、Ｇａ
２
Ｏ
３
は、ｐ型半導体が作製困難であるという課題があり、また、安価にすることが容易ではなく、普及するにはまだまだ課題が数多くあった。
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、ルチル型二酸化ゲルマニウムは、ｎ型及びｐ型半導体が実現可能であり、安価に作製することも実現可能であるため、Ｇａ
２
Ｏ
３
に代わるＵＷＢＧ半導体として期待されており、例えば、ｒ－ＴｉＯ
２
（００１）基板上にｒ－ＧｅＯ
２
結晶膜を積層した積層構造体が検討されている（非特許文献１、特許文献１、特許文献２及び特許文献３）。しかしながら、非特許文献１は、非特許文献１の査読後に非特許文献２がＥｒｒａｔｕｍとして提出されており（非特許文献２）、非特許文献１、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載の結晶粒（異常粒）が、ルチル型二酸化ゲルマニウム結晶であることが判明し、他の部分はアモルファス相であった。すなわち、アモルファス相が大部分に形成されるだけで、また結晶相ができても、結晶粒が一部に形成されるにすぎなかった。そのため、電気制御に優れた結晶膜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）．
Ｔａｋａｎｅ，Ｋ．Ｋａｎｅｋｏ，Ｅｒｒａｔｕｍ： “ＥｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆａｇｒｏｗｔｈｒｏｕｔｅｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｄｒｕｔｉｌｅＧｅＯ２ｔｈｉｎｆｉｌｍ（≧１ μｍ／ｈ）ａｎｄｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ” ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓＶｏｌ．１２０，０９９９０３（１－３）（２０２２）．
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０２３／００８４５４号
国際公開第２０２３／００８４５３号
国際公開第２０２３／００８４５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、半導体装置等に有用な優れた電気特性を有する結晶及び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】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、ガイド隔壁を用いたミストＣＶＤ装置を新たに開発し、前記ガイド隔壁を用いたミストＣＶＤ装置を使用して、金属層と結晶との間でオーミックコンタクトが形成されている積層構造体であって、前記結晶がゲルマニウム含有酸化物を主成分として含む積層構造体の創製に成功し、得られた結晶が、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、このような結晶が、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。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の発明に関する。
［１］金属層と結晶との間でオーミックコンタクトが形成されている積層構造体であって、前記結晶がゲルマニウム含有酸化物を主成分として含むことを特徴とする積層構造体。
［２］前記結晶が、正方晶の結晶構造を有している前記［１］記載の積層構造体。
［３］１００μｍ
２
以上の面積を有する前記［１］記載の積層構造体。
［４］膜状である前記［１］記載の積層構造体。
［５］膜厚が１μｍ以上である前記［４］記載の積層構造体。
［６］表面粗さが１０ｎｍ以下である前記［１］記載の積層構造体。
［７］単結晶である前記［１］記載の積層構造体。
［８］電気抵抗率が１０Ωｃｍ以下である前記［１］記載の積層構造体。
［９］前記結晶が、ｐ型半導体又はｎ型半導体である前記［１］記載の積層構造体。
［１０］前記金属層が周期律表ｄブロック金属元素及び／又はｐブロック金属元素から選ばれる１種又は２種以上の金属元素を含む前記［１］記載の積層構造体。
［１１］前記金属層がインジウムを含む前記［１］記載の積層構造体。
［１２］積層構造体を含む半導体装置であって、前記積層構造体が前記［１］記載の積層構造体であることを特徴とする半導体装置。
［１３］パワーデバイスである前記［１２］記載の半導体装置。
［１４］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［１２］記載の半導体装置。
［１５］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［１２］記載の半導体装置であることを特徴とする電子機器。
［１６］電子機器を含むシステムであって、前記電子機器が、前記［１５］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】
【０００９】
本発明の結晶及び積層構造体は、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】
【００１０】
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。
本発明において好適に用いられる霧化装置を模式的に示す図である。
実施例１におけるＸＲＤ回折結果を示す図である。
実施例１におけるＳＥＭ像を示す図である。
実施例１におけるＥＤＳ像を示す図である。
実施例１におけるＡＦＭ像を示す図である。
実施例１における結晶膜上にオーミック電極を形成したサンプル模式的に示す図である。
図７のサンプルを用いたオーミック測定の結果を示す図である。
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。
本発明において好適に用いられる霧化装置を横から見た断面図を模式的に示す図である。
実施例２におけるＸＲＤ回折結果を示す図である。
実施例２における結晶膜上にオーミック電極を形成したサンプル模式的に示す図である。
図１８のサンプルを用いたオーミック測定の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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