特許ウォッチ

公開番号2025102965
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2025062160,2023517200
出願日2025-04-04,2022-03-30
発明の名称積層構造体、半導体装置及び下地基板
出願人信越化学工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C30B 29/16 20060101AFI20250701BHJP(結晶成長)
要約【課題】表面が平滑な結晶性酸化物膜を含む積層構造体を提供すること、及び、前記積層構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】積層構造体であって、下地基板と、酸化ガリウムを主成分とする結晶性酸化物膜とを有し、前記結晶性酸化物膜の表面の二乗平均平方根粗さが0.2μm以下であり、前記下地基板の直径が50mm以上であり、前記積層構造体の結晶性酸化物膜を有する面と反対側の面の表面粗さRaが0.5μm以下であることを特徴とする積層構造体。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
積層構造体であって、下地基板と、酸化ガリウムを主成分とする結晶性酸化物膜とを有し、前記結晶性酸化物膜の表面の二乗平均平方根粗さが０．２μｍ以下であり、前記下地基板の直径が５０ｍｍ以上であり、前記積層構造体の結晶性酸化物膜を有する面と反対側の面の表面粗さＲａが０．５μｍ以下であることを特徴とする積層構造体。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
積層構造体であって、下地基板と、酸化ガリウムを主成分とする結晶性酸化物膜とを有し、前記結晶性酸化物膜の表面の二乗平均平方根粗さが０．２μｍ以下であり、前記下地基板の直径が５０ｍｍ以上であり、前記積層構造体の結晶性酸化物膜を有する面と反対側の面のうねりＷａが５０μｍ以下であることを特徴とする積層構造体。
【請求項３】
前記積層構造体の結晶性酸化物膜を有する面と反対側の面のうねりＷａが５０μｍ以下のものであることを特徴とする請求項１に記載の積層構造体。
【請求項４】
前記積層構造体の結晶性酸化物膜を有する面と反対側の面の表面粗さＲａが０．５μｍ以下のものであることを特徴とする請求項２に記載の積層構造体。
【請求項５】
前記結晶性酸化物膜は単結晶または一軸配向した膜であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項６】
前記下地基板の厚さが１００～５０００μｍのものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項７】
前記結晶性酸化物膜の膜厚が１～１００μｍのものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項８】
前記下地基板が単結晶のものであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項９】
前記下地基板がサファイア基板、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板のいずれかのものであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の積層構造体を含むものであることを特徴とする半導体装置。
（【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、積層構造体、半導体装置及び積層構造体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
被成膜試料上に結晶性の高い酸化ガリウム系薄膜を形成する方法として、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（特許文献１）。この方法では、ガリウムアセチルアセトナートなどのガリウム化合物を塩酸などの酸に溶解して原料溶液を作成し、この原料溶液を微粒子化することによって原料微粒子を生成し、この原料微粒子をキャリアガスによって被成膜試料の成膜面に供給し、原料微粒子を反応させて成膜面上に薄膜を形成することによって、被成膜試料上に結晶性の高い酸化ガリウム系薄膜を形成している。
【０００３】
酸化ガリウム系薄膜を用いて半導体デバイスを形成するためには、酸化ガリウム系薄膜の導電性の制御が必須であり、特許文献１及び非特許文献１では、α－酸化ガリウム薄膜に不純物のドーピングを行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－０２８４８０号公報
特開２０１５－１９９６４９号公報
【非特許文献】
【０００５】
ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＣｏｒｕｎｄｕｍ－Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ α－Ｇａ２Ｏ３ＴｈｉｎＦｉｌｍｓｏｎＳａｐｐｈｉｒｅｗｉｔｈＴｉｎ－ＤｏｐｉｎｇＧｒｏｗｎｂｙＳｐｒａｙ－ＡｓｓｉｓｔｅｄＭｉｓｔＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ５１（２０１２）０７０２０３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び非特許文献１の方法によれば、導電性に優れたα－酸化ガリウム（以下、「α－Ｇａ
２
Ｏ
３
」ということもある）薄膜を形成することができるが、膜表面が平滑ではないといった特有の問題があり、半導体装置に用いるには、まだまだ満足のいくものではなかった。また、膜表面を平滑にするため、エッチング等の表面処理を行うことも考えられるが、この場合、薄膜が削られてしまったり、半導体特性が損なわれたりするなどの問題があった。
【０００７】
この問題に対し、特許文献２は平均粗さ（Ｒａ）を低減する方法を開示している。しかしながら、この方法を用いても表面の平坦性は十分とは言えず、得られた膜を用いた半導体装置特性も満足のいくものではなかった。
【０００８】
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、表面が平滑な結晶性酸化物膜を含む積層構造体を提供すること、及び、前記積層構造体の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】
【０００９】
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、積層構造体であって、下地基板と、酸化ガリウムを主成分とする結晶性酸化物膜とを有し、前記結晶性酸化物膜の表面の二乗平均平方根粗さが０．２μｍ以下であり、前記下地基板の直径が５０ｍｍ以上であり、前記下地基板のＴＴＶが３０μｍ以下である積層構造体を提供する。
【００１０】
このような積層構造体は、表面が平滑な結晶性酸化物膜を有し、半導体装置に適用した場合に半導体特性は優れたものとなる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許