JP2018060992A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特にパワーデバイスに有用な半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device particularly useful for a power device.
酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）は、室温において４．８−５．３ｅＶという広いバンドギャップを持ち、可視光及び紫外光をほとんど吸収しない透明半導体である。そのため、特に、深紫外線領域で動作する光・電子デバイスや透明エレクトロニクスにおいて使用するための有望な材料であり、近年においては、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）を基にした、光検知器、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びトランジスタの開発が行われている（非特許文献１参照）。 Gallium oxide (Ga 2 O 3 ) is a transparent semiconductor that has a wide band gap of 4.8 to 5.3 eV at room temperature and hardly absorbs visible light and ultraviolet light. Therefore, it is a promising material especially for use in optical and electronic devices and transparent electronics that operate in the deep ultraviolet region. In recent years, photodetectors based on gallium oxide (Ga 2 O 3 ), light emission A diode (LED) and a transistor have been developed (see Non-Patent Document 1).
また、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）には、α、β、γ、σ、εの５つの結晶構造が存在し、一般的に最も安定な構造は、β−Ｇａ２Ｏ３である。しかしながら、β−Ｇａ２Ｏ３はβガリア構造であるので、一般に電子材料等で利用する結晶系とは異なり、半導体装置への利用は必ずしも好適ではない。また、β−Ｇａ２Ｏ３薄膜の成長は高い基板温度や高い真空度を必要とするので、製造コストも増大するといった問題もある。また、非特許文献２にも記載されているように、β−Ｇａ２Ｏ３では、高濃度（例えば１×１０１９／ｃｍ３以上）のドーパント（Ｓｉ）でさえも、イオン注入後、８００℃〜１１００℃の高温にてアニール処理を施さなければドナーとして使えなかった。
一方、α−Ｇａ２Ｏ３は、既に汎用に販売されているサファイア基板と同じ結晶構造を有するため、光・電子デバイスへの利用には好適であり、さらに、β−Ｇａ２Ｏ３よりも広いバンドギャップをもつため、パワーデバイスに特に有用であり、そのため、α−Ｇａ２Ｏ３を半導体として用いた半導体装置が待ち望まれている状況である。
In addition, gallium oxide (Ga 2 O 3 ) has five crystal structures of α, β, γ, σ, and ε, and generally the most stable structure is β-Ga 2 O 3 . However, since β-Ga 2 O 3 has a β-gallia structure, it is not necessarily suitable for use in a semiconductor device, unlike a crystal system generally used in an electronic material or the like. Moreover, since the growth of the β-Ga 2 O 3 thin film requires a high substrate temperature and a high degree of vacuum, there is a problem that the manufacturing cost increases. Further, as described in Non-Patent Document 2, in β-Ga 2 O 3 , even a high concentration (for example, 1 × 10 19 / cm 3 or more) dopant (Si) is 800 after ion implantation. The material could not be used as a donor unless it was annealed at a high temperature of from 1 ° C to 1100 ° C.
On the other hand, α-Ga 2 O 3 has the same crystal structure as a sapphire substrate that has already been sold for general use, and is therefore suitable for use in optical / electronic devices, and more than β-Ga 2 O 3. Since it has a wide band gap, it is particularly useful for a power device. Therefore, a semiconductor device using α-Ga 2 O 3 as a semiconductor is awaited.
特許文献１および２には、β−Ｇａ２Ｏ３を半導体として用い、これに適合したオーミック特性が得られる電極として、Ｔｉ層およびＡｕ層からなる２層、Ｔｉ層、Ａｌ層およびＡｕ層からなる３層、またはＴｉ層、Ａｌ層、Ｎｉ層およびＡｕ層からなる４層を用いた半導体装置が記載されている。
また、特許文献３には、β−Ｇａ２Ｏ３を半導体として用い、これに適合したショットキー特性が得られる電極として、Ａｕ、Ｐｔ、あるいはＮｉおよびＡｕの積層体のいずれかを用いた半導体装置が記載されている。
しかしながら、特許文献１〜３の記載の電極を、α−Ｇａ２Ｏ３を半導体として用いた半導体装置に適用した場合、ショットキー電極やオーミック電極として機能しなかったり、電極が膜につかなかったり、半導体特性が損なわれたりするなどの問題があった。
In Patent Documents 1 and 2, β-Ga 2 O 3 is used as a semiconductor, and as an electrode capable of obtaining ohmic characteristics suitable for this, two layers consisting of a Ti layer and an Au layer, a Ti layer, an Al layer, and an Au layer are used. A semiconductor device using three layers or four layers including a Ti layer, an Al layer, a Ni layer, and an Au layer is described.
In Patent Document 3, β-Ga 2 O 3 is used as a semiconductor, and Au, Pt, or a stacked body of Ni and Au is used as an electrode capable of obtaining Schottky characteristics suitable for the semiconductor. An apparatus is described.
However, when the electrodes described in Patent Documents 1 to 3 are applied to a semiconductor device using α-Ga 2 O 3 as a semiconductor, the electrode does not function as a Schottky electrode or an ohmic electrode, There have been problems such as deterioration of semiconductor characteristics.
本発明は、半導体特性およびショットキー特性に優れた半導体装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device having excellent semiconductor characteristics and Schottky characteristics.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、コランダム構造を有する結晶性酸化物半導体を主成分として含む半導体層と、前記半導体層上にショットキー電極とを少なくとも備える半導体装置であって、前記ショットキー電極が、周期律表第４族の金属を含む半導体装置が、コランダム構造を有する結晶性酸化物半導体の半導体特性を損なうことなく、半導体特性に優れており、さらに、ショットキー特性にも優れていることを知見し、このような半導体装置が、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。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention are a semiconductor device including at least a semiconductor layer containing a crystalline oxide semiconductor having a corundum structure as a main component and a Schottky electrode on the semiconductor layer. The semiconductor device in which the Schottky electrode includes a metal of Group 4 of the periodic table is excellent in semiconductor characteristics without impairing the semiconductor characteristics of the crystalline oxide semiconductor having a corundum structure. It has been found that the key characteristics are excellent, and it has been found that such a semiconductor device can solve the above-described conventional problems all at once.
In addition, after obtaining the above knowledge, the present inventors have further studied and completed the present invention.
すなわち、本発明は、以下の発明に関する。
［１］ コランダム構造を有する結晶性酸化物半導体を主成分として含む半導体層と、前記半導体層上にショットキー電極とを少なくとも備える半導体装置であって、前記ショットキー電極が、周期律表第４族〜第９族から選ばれる少なくとも１種の金属を含むことを特徴とする半導体装置。
［２］ 前記ショットキー電極が、周期律表第４族〜第６族から選ばれる少なくとも１種の金属を含むことを特徴とする前記［１］記載の半導体装置。
［３］ 第１の半導体層と、第２の半導体層と、第１の半導体層上に設けられているショットキー電極とを少なくとも備え、第１の半導体層及び第２の半導体層が、それぞれコランダム構造を有する結晶性酸化物半導体を主成分として含み、第１の半導体層のキャリア密度が、第２の半導体層のキャリア密度よりも小さい半導体装置であって、前記ショットキー電極は、周期律表第４族〜第９族から選ばれる少なくとも１種の金属を含むことを特徴とする前記［１］記載の半導体装置。
［４］ 前記金属が、周期律表第４周期の遷移金属である前記［１］記載の半導体装置。
［５］ 前記結晶性酸化物半導体がガリウムまたはインジウムを含む前記［１］記載の半導体装置。
［６］ 前記結晶性酸化物半導体が、α−Ｇａ２Ｏ３またはその混晶である前記［１］記載の半導体装置。
［７］ さらに、オーミック電極を備えており、前記オーミック電極が、周期律表第４族または第１１族の金属を含む前記［１］記載の半導体装置。
［８］ コランダム構造を有する結晶性酸化物半導体を主成分として含む半導体層と、前記半導体層上にショットキー電極とを少なくとも備える半導体装置であって、前記半導体層の厚さが４０μｍ以下であることを特徴とする半導体装置。
［９］ １ＭＨｚで測定したときのキャパシタンスが０Ｖバイアスで１０００ｐＦ以下であることを特徴とする前記［８］記載の半導体装置。
［１０］ 前記半導体層の表面積が１ｍｍ２以下である前記［８］記載の半導体装置。
［１１］ ショットキー電極の面積が１ｍｍ２以下である前記［８］記載の半導体装置。
［１２］ １Ａ以上の電流が流れる前記［８］記載の半導体装置。
［１３］ パワーデバイスである前記［１］記載の半導体装置。
［１４］ パワーモジュール、インバータまたはコンバータである前記［１］の半導体装置。
［１５］ 半導体装置を備える半導体システムであって、前記半導体装置が、前記［１］記載の半導体装置である半導体システム。
That is, the present invention relates to the following inventions.
[1] A semiconductor device including at least a semiconductor layer containing a crystalline oxide semiconductor having a corundum structure as a main component and a Schottky electrode on the semiconductor layer, wherein the Schottky electrode is the fourth in the periodic table. A semiconductor device comprising at least one metal selected from Group 9 to Group 9.
[2] The semiconductor device according to [1], wherein the Schottky electrode includes at least one metal selected from Groups 4 to 6 of the periodic table.
[3] At least a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a Schottky electrode provided on the first semiconductor layer, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are respectively The semiconductor device includes a crystalline oxide semiconductor having a corundum structure as a main component, and the carrier density of the first semiconductor layer is smaller than the carrier density of the second semiconductor layer, and the Schottky electrode has a periodic rule. The semiconductor device according to [1], wherein the semiconductor device includes at least one metal selected from Tables 4 to 9.
[4] The semiconductor device according to [1], wherein the metal is a transition metal in the fourth period of the periodic table.
[5] The semiconductor device according to [1], wherein the crystalline oxide semiconductor contains gallium or indium.
[6] The semiconductor device according to [1], wherein the crystalline oxide semiconductor is α-Ga 2 O 3 or a mixed crystal thereof.
[7] The semiconductor device according to [1], further including an ohmic electrode, wherein the ohmic electrode includes a metal of Group 4 or Group 11 of the periodic table.
[8] A semiconductor device including at least a semiconductor layer containing a crystalline oxide semiconductor having a corundum structure as a main component and a Schottky electrode on the semiconductor layer, wherein the semiconductor layer has a thickness of 40 μm or less. A semiconductor device.
[9] The semiconductor device according to [8], wherein the capacitance when measured at 1 MHz is 1000 pF or less at 0 V bias.
[10] The semiconductor device according to [8], wherein the semiconductor layer has a surface area of 1 mm 2 or less.
[11] The semiconductor device according to [8], wherein the area of the Schottky electrode is 1 mm 2 or less.
[12] The semiconductor device according to [8], wherein a current of 1 A or more flows.
[13] The semiconductor device according to [1], which is a power device.
[14] The semiconductor device according to [1], which is a power module, an inverter, or a converter.
[15] A semiconductor system including a semiconductor device, wherein the semiconductor device is the semiconductor device according to [1].
本発明の半導体装置は、半導体特性およびショットキー特性に優れている。 The semiconductor device of the present invention is excellent in semiconductor characteristics and Schottky characteristics.
本発明の半導体装置は、コランダム構造を有する結晶性酸化物半導体を主成分として含む半導体層と、前記半導体層上にショットキー電極とを少なくとも備える半導体装置であって、前記ショットキー電極が、周期律表第４族〜第９族から選ばれる少なくとも１種の金属を含むことを特長とする。なお、前記金属は、周期律表第４族〜第６族から選ばれる少なくとも１種の金属であるのが好ましい。このようにして前記ショットキー電極の金属材料と、前記半導体層の半導体材料とを組み合わせることにより、半導体特性に優れた半導体装置を得ることができる。従来より、β−Ｇａ２Ｏ３を半導体として用いる場合には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉなどの周期律表第１０族以上の金属をショットキー電極に用いることが適していることが知られていたが、第１０族以上の金属を用いなくても、コランダム構造の例えばα−Ｇａ２Ｏ３等の結晶性酸化物半導体を用いる場合には、前記ショットキー電極に、周期律表第４族〜第９族から選ばれる少なくとも１種の金属を用いることにより、半導体特性に優れた半導体装置を得ることができる。
また、本発明の半導体装置は、コランダム構造を有する結晶性酸化物半導体を主成分として含む半導体層と、前記半導体層上にショットキー電極とを少なくとも備える半導体素子であって、前記ショットキー電極が、周期律表第４族の金属を含むことを特長とする。このようにして前記ショットキー電極に周期律表第４族の金属を含ませることで密着性を良好にすることができる。
The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device comprising at least a semiconductor layer containing a crystalline oxide semiconductor having a corundum structure as a main component and a Schottky electrode on the semiconductor layer, wherein the Schottky electrode has a periodicity It is characterized by containing at least one metal selected from Group 4 to Group 9 of the Table. The metal is preferably at least one metal selected from Groups 4 to 6 of the periodic table. Thus, by combining the metal material of the Schottky electrode and the semiconductor material of the semiconductor layer, a semiconductor device having excellent semiconductor characteristics can be obtained. Conventionally, it has been known that when β-Ga 2 O 3 is used as a semiconductor, it is suitable to use a metal of Group 10 or higher of the periodic table such as Au, Pt, Ni for the Schottky electrode. However, when a crystalline oxide semiconductor such as α-Ga 2 O 3 having a corundum structure is used without using a metal of Group 10 or higher, the Schottky electrode has a periodic group of Group 4 to By using at least one metal selected from Group 9, a semiconductor device having excellent semiconductor characteristics can be obtained.
The semiconductor device of the present invention is a semiconductor element including at least a semiconductor layer containing a crystalline oxide semiconductor having a corundum structure as a main component, and a Schottky electrode on the semiconductor layer, the Schottky electrode being , Characterized by containing a metal of Group 4 of the periodic table. Thus, adhesion can be made favorable by including the metal of Group 4 of the periodic table in the Schottky electrode.
前記半導体層は、コランダム構造を有する結晶性酸化物半導体を主成分として含んでいれば特に限定されない。前記半導体層（以下、「結晶性酸化物半導体膜」ともいう）は、ＩｎＡｌＧａＯ系半導体を主成分とするのが好ましく、ガリウムまたはインジウムを少なくとも含むのがより好ましく、ガリウムを少なくとも含むのが最も好ましい。ガリウムを少なくとも含む結晶性酸化物半導体としては、α−Ｇａ２Ｏ３またはその混晶などが好適に挙げられる。なお、「主成分」とは、例えば結晶性酸化物半導体がα−Ｇａ２Ｏ３である場合、膜中の金属元素中のガリウムの原子比が０．５以上の割合でα−Ｇａ２Ｏ３が含まれていればそれでよい。本発明においては、前記膜中の金属元素中のガリウムの原子比が０．７以上であることが好ましく、０．８以上であるのがより好ましい。また、結晶性酸化物半導体膜の厚さは、特に限定されず、１μｍ以下であってもよいし、１μｍ以上であってもよいが、本発明においては、４０μｍ以下であるのが好ましく、２５μｍ以下であるのがより好ましく、１２μｍ以下であるのがさらにより好ましく、８μｍ以下であるのが最も好ましい。結晶性酸化物半導体膜の表面積は特に限定されないが、１ｍｍ２以下が好ましく、１ｍｍ角以下がより好ましい。また、本発明の半導体装置は、下記の熱抵抗算出評価の結果からも明らかなとおり、小型化しても半導体装置として優れた性能を発揮する。例えば、結晶性酸化物半導体膜の膜厚が１２μｍ以下で、かつ表面積が１ｍｍ角以下であっても、１Ａ以上（好ましくは１０Ａ以上）の電流が流れる半導体装置が得られる。なお、前記結晶性酸化物半導体膜は、通常、単結晶であるが、多結晶であってもよい。また、前記結晶性酸化物半導体膜は、単層膜であってもよいし、多層膜であってもよい。前記結晶性酸化物半導体膜が多層膜である場合には、前記多層膜が、膜厚４０μｍ以下であるのが好ましく、また、少なくとも第１の半導体層と第２の半導体層とを含む多層膜であって、第１の半導体層上にショットキー電極が設けられる場合には、第１の半導体層のキャリア密度が、第２の半導体層のキャリア密度よりも小さい多層膜であるのも好ましい。なお、この場合、第２の半導体層には、通常、ドーパントが含まれており、前記結晶性酸化物半導体膜のキャリア密度は、ドーピング量を調節することにより、適宜設定することができる。 The semiconductor layer is not particularly limited as long as it includes a crystalline oxide semiconductor having a corundum structure as a main component. The semiconductor layer (hereinafter also referred to as “crystalline oxide semiconductor film”) preferably contains an InAlGaO-based semiconductor as a main component, more preferably contains at least gallium or indium, and most preferably contains at least gallium. . As a crystalline oxide semiconductor containing at least gallium, α-Ga 2 O 3 or a mixed crystal thereof can be preferably cited. Incidentally, the "main component" such as crystalline If oxide semiconductor is α-Ga 2 O 3, the atomic ratio of gallium in a proportion of more than 0.5 α-Ga 2 O of metal elements in the film If 3 is included, that's fine. In the present invention, the atomic ratio of gallium in the metal element in the film is preferably 0.7 or more, and more preferably 0.8 or more. The thickness of the crystalline oxide semiconductor film is not particularly limited, and may be 1 μm or less, or 1 μm or more. In the present invention, it is preferably 40 μm or less, and 25 μm. More preferably, it is more preferably 12 μm or less, and most preferably 8 μm or less. The surface area of the crystalline oxide semiconductor film is not particularly limited, but is preferably 1 mm 2 or less, and more preferably 1 mm square or less. The semiconductor device of the present invention exhibits excellent performance as a semiconductor device even when it is downsized, as is apparent from the results of thermal resistance calculation and evaluation described below. For example, even when the thickness of the crystalline oxide semiconductor film is 12 μm or less and the surface area is 1 mm square or less, a semiconductor device in which a current of 1 A or more (preferably 10 A or more) flows can be obtained. Note that the crystalline oxide semiconductor film is normally single crystal, but may be polycrystalline. The crystalline oxide semiconductor film may be a single layer film or a multilayer film. When the crystalline oxide semiconductor film is a multilayer film, the multilayer film preferably has a thickness of 40 μm or less, and includes a multilayer film including at least a first semiconductor layer and a second semiconductor layer. In the case where a Schottky electrode is provided on the first semiconductor layer, it is preferable that the carrier density of the first semiconductor layer is a multilayer film smaller than the carrier density of the second semiconductor layer. In this case, the second semiconductor layer usually contains a dopant, and the carrier density of the crystalline oxide semiconductor film can be appropriately set by adjusting the doping amount.
前記結晶性酸化物半導体膜は、ドーパントが含まれているのが好ましい。前記ドーパントは、特に限定されず、公知のものであってよい。前記ドーパントとしては、例えば、スズ、ゲルマニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、バナジウムまたはニオブ等のｎ型ドーパント、またはｐ型ドーパントなどが挙げられる。例えば、第１の半導体層に前記ドーパントが含まれる場合には、該ドーパントの含有量は、第１の半導体層の組成中、０．０００００００００１原子％以上であるのが好ましく、０．０００００００００１原子％〜２０原子％であるのがより好ましく、０．０００００００００１原子％〜１原子％であるのが最も好ましい。また、例えば、第２の半導体層に前記ドーパントが含まれる場合には、該ドーパントの含有量は、第２の半導体層の組成中、０．００００００１原子％以上であるのが好ましく、０．００００００１原子％〜２０原子％であるのがより好ましく、０．００００００１原子％〜１０原子％であるのが最も好ましい。本発明においては、前記ドーパントが、Ｓｎであるのが好ましい。Ｓｎの含有量は、前記結晶性酸化物半導体膜の組成中、０．００００１原子％以上であるのが好ましく、０．００００１原子％〜２０原子％であるのがより好ましく、０．００００１原子％〜１０原子％であるのが最も好ましい。 The crystalline oxide semiconductor film preferably contains a dopant. The dopant is not particularly limited and may be a known one. Examples of the dopant include n-type dopants such as tin, germanium, silicon, titanium, zirconium, vanadium or niobium, or p-type dopants. For example, when the dopant is contained in the first semiconductor layer, the content of the dopant is preferably 0.0000000001 atomic% or more in the composition of the first semiconductor layer, and 0.0000000001 atomic%. More preferred is ˜20 atomic%, and most preferred is 0.0000000001 atomic% to 1 atomic%. For example, when the dopant is contained in the second semiconductor layer, the content of the dopant is preferably 0.0000001 atomic% or more in the composition of the second semiconductor layer, and 0.0000001 It is more preferably from atomic percent to 20 atomic percent, and most preferably from 0.0000001 atomic percent to 10 atomic percent. In the present invention, the dopant is preferably Sn. The Sn content is preferably 0.00001 atomic% or more, more preferably 0.00001 atomic% to 20 atomic% in the composition of the crystalline oxide semiconductor film, and 0.00001 atomic%. Most preferably, it is -10 atomic%.
前記結晶性酸化物半導体膜は、例えば、原料溶液を霧化または液滴化し（霧化・液滴化工程）、得られたミストまたは液滴をキャリアガスでもって基体上まで搬送し（搬送工程）、ついで、成膜室内で前記ミストまたは液滴を熱反応させることによって、基体上に結晶性酸化物半導体を主成分として含む結晶性酸化物半導体膜を積層する（成膜工程）ことにより好適に得られる。 The crystalline oxide semiconductor film is, for example, atomized or dropletized from a raw material solution (atomization / droplet forming step), and the obtained mist or droplet is transferred onto a substrate with a carrier gas (transfer step). Next, it is preferable to stack a crystalline oxide semiconductor film containing a crystalline oxide semiconductor as a main component on the substrate (film forming step) by thermally reacting the mist or droplets in the film forming chamber. Is obtained.
（霧化・液滴化工程）
霧化・液滴化工程は、前記原料溶液を霧化または液滴化する。前記原料溶液の霧化手段または液滴化手段は、前記原料溶液を霧化または液滴化できさえすれば特に限定されず、公知の手段であってよいが、本発明においては、超音波を用いる霧化手段または液滴化手段が好ましい。超音波を用いて得られたミストまたは液滴は、初速度がゼロであり、空中に浮遊するので好ましく、例えば、スプレーのように吹き付けるのではなく、空間に浮遊してガスとして搬送することが可能なミストであるので衝突エネルギーによる損傷がないため、非常に好適である。液滴サイズは、特に限定されず、数ｍｍ程度の液滴であってもよいが、好ましくは５０μｍ以下であり、より好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。
(Atomization / droplet forming process)
In the atomization / droplet forming step, the raw material solution is atomized or dropletized. The atomizing means or droplet forming means of the raw material solution is not particularly limited as long as the raw material solution can be atomized or formed into droplets, and may be a known means. The atomizing means or droplet forming means used is preferred. Mist or droplets obtained using ultrasonic waves have a zero initial velocity and are preferable because they float in the air.For example, instead of spraying like a spray, they can be suspended in a space and transported as a gas. Since it is a possible mist, there is no damage due to collision energy, which is very suitable. The droplet size is not particularly limited and may be a droplet of several millimeters, but is preferably 50 μm or less, and more preferably 100 nm to 10 μm.
（原料溶液）
前記原料溶液は、霧化または液滴化が可能な材料を含んでおり、重水素を含有していれば特に限定されず、無機材料であっても、有機材料であってもよいが、本発明においては、金属または金属化合物であるのが好ましく、ガリウム、鉄、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、ニッケル、コバルト、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、シリコン、イットリウム、ストロンチウムおよびバリウムから選ばれる１種または２種以上の金属を含むのがより好ましい。
(Raw material solution)
The raw material solution includes a material that can be atomized or formed into droplets, and is not particularly limited as long as it contains deuterium, and may be an inorganic material or an organic material. In the invention, it is preferably a metal or a metal compound, and is selected from gallium, iron, indium, aluminum, vanadium, titanium, chromium, rhodium, nickel, cobalt, zinc, magnesium, calcium, silicon, yttrium, strontium and barium. More preferably, it contains one or more metals.
本発明においては、前記原料溶液として、前記金属を錯体または塩の形態で有機溶媒または水に溶解または分散させたものを好適に用いることができる。錯体の形態としては、例えば、アセチルアセトナート錯体、カルボニル錯体、アンミン錯体、ヒドリド錯体などが挙げられる。塩の形態としては、例えば、有機金属塩（例えば金属酢酸塩、金属シュウ酸塩、金属クエン酸塩等）、硫化金属塩、硝化金属塩、リン酸化金属塩、ハロゲン化金属塩（例えば塩化金属塩、臭化金属塩、ヨウ化金属塩等）などが挙げられる。 In the present invention, as the raw material solution, a solution in which the metal is dissolved or dispersed in an organic solvent or water in the form of a complex or a salt can be suitably used. Examples of complex forms include acetylacetonate complexes, carbonyl complexes, ammine complexes, hydride complexes, and the like. Examples of the salt form include organic metal salts (for example, metal acetates, metal oxalates, metal citrates, etc.), sulfide metal salts, nitrate metal salts, phosphorylated metal salts, metal halide salts (for example, metal chlorides). Salt, metal bromide salt, metal iodide salt, etc.).
また、前記原料溶液には、ハロゲン化水素酸や酸化剤等の添加剤を混合するのが好ましい。前記ハロゲン化水素酸としては、例えば、臭化水素酸、塩酸、ヨウ化水素酸などが挙げられるが、中でも、より良質な膜が得られるとの理由から、臭化水素酸またはヨウ化水素酸が好ましい。前記酸化剤としては、例えば、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、過酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ２）、過酸化バリウム（ＢａＯ２）、過酸化ベンゾイル（Ｃ６Ｈ５ＣＯ）２Ｏ２等の過酸化物、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、過塩素酸、硝酸、オゾン水、過酢酸やニトロベンゼン等の有機過酸化物などが挙げられる。 Moreover, it is preferable to mix additives, such as hydrohalic acid and an oxidizing agent, with the said raw material solution. Examples of the hydrohalic acid include hydrobromic acid, hydrochloric acid, hydroiodic acid and the like. Among them, hydrobromic acid or hydroiodic acid is preferred because a better film can be obtained. Is preferred. Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), sodium peroxide (Na 2 O 2 ), barium peroxide (BaO 2 ), and benzoyl peroxide (C 6 H 5 CO) 2 O 2. Peroxides, hypochlorous acid (HClO), perchloric acid, nitric acid, ozone water, organic peroxides such as peracetic acid and nitrobenzene.
前記原料溶液には、ドーパントが含まれていてもよい。原料溶液にドーパントを含ませることで、ドーピングを良好に行うことができる。前記ドーパントは、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されない。前記ドーパントとしては、例えば、スズ、ゲルマニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、バナジウムまたはニオブ等のｎ型ドーパント、またはｐ型ドーパントなどが挙げられる。ドーパントの濃度は、通常、約１×１０１６／ｃｍ３〜１×１０２２／ｃｍ３であってもよいし、また、ドーパントの濃度を例えば約１×１０１７／ｃｍ３以下の低濃度にしてもよい。また、さらに、本発明によれば、ドーパントを約１×１０２０／ｃｍ３以上の高濃度で含有させてもよい。 The raw material solution may contain a dopant. Doping can be favorably performed by including a dopant in the raw material solution. The dopant is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of the dopant include n-type dopants such as tin, germanium, silicon, titanium, zirconium, vanadium or niobium, or p-type dopants. The concentration of the dopant may usually be about 1 × 10 16 / cm 3 to 1 × 10 22 / cm 3 , and the concentration of the dopant is set to a low concentration of about 1 × 10 17 / cm 3 or less, for example. May be. Furthermore, according to the present invention, the dopant may be contained at a high concentration of about 1 × 10 20 / cm 3 or more.
原料溶液の溶媒は、特に限定されず、水等の無機溶媒であってもよいし、アルコール等の有機溶媒であってもよいし、無機溶媒と有機溶媒との混合溶媒であってもよい。本発明においては、前記溶媒が水を含むのが好ましく、水または水とアルコールとの混合溶媒であるのがより好ましい。 The solvent of the raw material solution is not particularly limited, and may be an inorganic solvent such as water, an organic solvent such as alcohol, or a mixed solvent of an inorganic solvent and an organic solvent. In the present invention, the solvent preferably contains water, more preferably water or a mixed solvent of water and alcohol.
（搬送工程）
搬送工程では、キャリアガスでもって前記ミストまたは前記液滴を成膜室内に搬送する。前記キャリアガスとしては、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、例えば、酸素、オゾン、窒素やアルゴン等の不活性ガス、または水素ガスやフォーミングガス等の還元ガスなどが好適な例として挙げられる。また、キャリアガスの種類は１種類であってよいが、２種類以上であってもよく、流量を下げた希釈ガス（例えば１０倍希釈ガス等）などを、第２のキャリアガスとしてさらに用いてもよい。また、キャリアガスの供給箇所も１箇所だけでなく、２箇所以上あってもよい。キャリアガスの流量は、特に限定されないが、０．０１〜２０Ｌ／分であるのが好ましく、１〜１０Ｌ／分であるのがより好ましい。希釈ガスの場合には、希釈ガスの流量が、０．００１〜２Ｌ／分であるのが好ましく、０．１〜１Ｌ／分であるのがより好ましい。
(Conveying process)
In the transfer step, the mist or the droplets are transferred into the film forming chamber with a carrier gas. The carrier gas is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired. For example, oxygen, ozone, an inert gas such as nitrogen or argon, or a reducing gas such as hydrogen gas or forming gas is preferable. Can be mentioned. Further, the type of carrier gas may be one, but it may be two or more, and a diluent gas with a reduced flow rate (for example, 10-fold diluted gas) is further used as the second carrier gas. Also good. Further, the supply location of the carrier gas is not limited to one location but may be two or more locations. The flow rate of the carrier gas is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 20 L / min, and more preferably 1 to 10 L / min. In the case of a dilution gas, the flow rate of the dilution gas is preferably 0.001 to 2 L / min, and more preferably 0.1 to 1 L / min.
（成膜工程）
成膜工程では、成膜室内で前記ミストまたは液滴を熱反応させることによって、基体上に、結晶性酸化物半導体膜を成膜する。熱反応は、熱でもって前記ミストまたは液滴が反応すればそれでよく、反応条件等も本発明の目的を阻害しない限り特に限定されない。本工程においては、前記熱反応を、通常、溶媒の蒸発温度以上の温度で行うが、高すぎない温度（例えば１０００℃）以下が好ましく、６５０℃以下がより好ましく、３００℃〜６５０℃が最も好ましい。また、熱反応は、本発明の目的を阻害しない限り、真空下、非酸素雰囲気下、還元ガス雰囲気下および酸素雰囲気下のいずれの雰囲気下で行われてもよいが、非酸素雰囲気下または酸素雰囲気下で行われるのが好ましい。また、大気圧下、加圧下および減圧下のいずれの条件下で行われてもよいが、本発明においては、大気圧下で行われるのが好ましい。なお、膜厚は、成膜時間を調整することにより、設定することができる。
(Film formation process)
In the film formation step, the crystalline mist semiconductor film is formed on the substrate by thermally reacting the mist or droplets in the film formation chamber. The thermal reaction may be performed as long as the mist or droplet reacts with heat, and the reaction conditions are not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired. In this step, the thermal reaction is usually performed at a temperature equal to or higher than the evaporation temperature of the solvent, but is preferably not too high (for example, 1000 ° C.) or less, more preferably 650 ° C. or less, and most preferably 300 ° C. to 650 ° C. preferable. Further, the thermal reaction may be performed under any atmosphere of vacuum, non-oxygen atmosphere, reducing gas atmosphere and oxygen atmosphere as long as the object of the present invention is not impaired. It is preferably carried out under an atmosphere. Moreover, although it may be performed under any conditions of atmospheric pressure, increased pressure, and reduced pressure, it is preferably performed under atmospheric pressure in the present invention. The film thickness can be set by adjusting the film formation time.
（基体）
前記基体は、前記結晶性酸化物半導体膜を支持できるものであれば特に限定されない。前記基体の材料も、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知の基体であってよく、有機化合物であってもよいし、無機化合物であってもよい。前記基体の形状としては、どのような形状のものであってもよく、あらゆる形状に対して有効であり、例えば、平板や円板等の板状、繊維状、棒状、円柱状、角柱状、筒状、螺旋状、球状、リング状などが挙げられるが、本発明においては、基板が好ましい。基板の厚さは、本発明においては特に限定されない。
(Substrate)
The base is not particularly limited as long as it can support the crystalline oxide semiconductor film. The material of the substrate is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and may be a known substrate, an organic compound, or an inorganic compound. The shape of the substrate may be any shape and is effective for all shapes, for example, a plate shape such as a flat plate or a disk, a fiber shape, a rod shape, a columnar shape, a prismatic shape, A cylindrical shape, a spiral shape, a spherical shape, a ring shape and the like can be mentioned. In the present invention, a substrate is preferable. The thickness of the substrate is not particularly limited in the present invention.
前記基板は、板状であって、前記結晶性酸化物半導体膜の支持体となるものであれば特に限定されない。絶縁体基板であってもよいし、半導体基板であってもよいし、金属基板や導電性基板であってもよいが、前記基板が、絶縁体基板であるのが好ましく、また、表面に金属膜を有する基板であるのも好ましい。なお、前記金属膜は多層膜が好ましい。前記基板としては、例えば、コランダム構造を有する基板材料を主成分として含む下地基板、またはβ−ガリア構造を有する基板材料を主成分として含む下地基板、六方晶構造を有する基板材料を主成分として含む下地基板などが挙げられる。ここで、「主成分」とは、前記特定の結晶構造を有する基板材料が、原子比で、基板材料の全成分に対し、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上、更に好ましくは９０％以上含まれることを意味し、１００％であってもよい。 The substrate is not particularly limited as long as it has a plate shape and serves as a support for the crystalline oxide semiconductor film. An insulator substrate, a semiconductor substrate, a metal substrate or a conductive substrate may be used, but the substrate is preferably an insulator substrate, and a metal is formed on the surface. A substrate having a film is also preferable. The metal film is preferably a multilayer film. Examples of the substrate include a base substrate containing a substrate material having a corundum structure as a main component, a base substrate containing a substrate material having a β-gallia structure as a main component, and a substrate material having a hexagonal crystal structure as a main component. Examples thereof include a base substrate. Here, the “main component” means that the substrate material having the specific crystal structure is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, and still more preferably 90% by atomic ratio with respect to all components of the substrate material. % Or more, and may be 100%.
基板材料は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、公知のものであってよい。前記のコランダム構造を有する基板材料としては、例えば、α−Ａｌ２Ｏ３（サファイア基板）またはα−Ｇａ２Ｏ３が好適に挙げられ、ａ面サファイア基板、ｍ面サファイア基板、ｒ面サファイア基板、ｃ面サファイア基板や、α型酸化ガリウム基板（ａ面、ｍ面またはｒ面）などがより好適な例として挙げられる。β−ガリア構造を有する基板材料を主成分とする下地基板としては、例えばβ−Ｇａ２Ｏ３基板、又はＧａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とを含みＡｌ２Ｏ３が０ｗｔ％より多くかつ６０ｗｔ％以下である混晶体基板などが挙げられる。また、六方晶構造を有する基板材料を主成分とする下地基板としては、例えば、ＳｉＣ基板、ＺｎＯ基板、ＧａＮ基板などが挙げられる。基板材料に用いられる金属としては、特に限定されないが、第１の金属層または第２の金属層に用いられる金属が好ましい。 The substrate material is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and may be a known material. As the substrate material having the corundum structure, for example, α-Al 2 O 3 (sapphire substrate) or α-Ga 2 O 3 is preferably exemplified, and an a-plane sapphire substrate, an m-plane sapphire substrate, and an r-plane sapphire substrate. A c-plane sapphire substrate, an α-type gallium oxide substrate (a-plane, m-plane or r-plane) and the like are more preferable examples. As a base substrate mainly composed of a substrate material having a β-gallia structure, for example, a β-Ga 2 O 3 substrate, or a Ga 2 O 3 and Al 2 O 3 containing Al 2 O 3 content of more than 0 wt% Examples thereof include a mixed crystal substrate of 60 wt% or less. In addition, examples of the base substrate whose main component is a substrate material having a hexagonal crystal structure include a SiC substrate, a ZnO substrate, and a GaN substrate. The metal used for the substrate material is not particularly limited, but the metal used for the first metal layer or the second metal layer is preferable.
本発明においては、前記基体が、表面の一部または全部に、金属またはコランダム構造を有するのが好ましい。また、基体がコランダム構造を有する場合には、コランダム構造を有する基板材料を主成分とする下地基板であるのがより好ましく、サファイア基板またはα型酸化ガリウム基板であるのが最も好ましい。また、前記基体は、アルミニウムを含んでいてもよく、この場合、コランダム構造を有するアルミニウム含有基板材料を主成分とする下地基板であるのが好ましく、サファイア基板（好ましくはｃ面サファイア基板、ａ面サファイア基板、ｍ面サファイア基板、ｒ面サファイア基板）であるのがより好ましい。また、前記基体は、酸化物を含むのも好ましく、前記酸化物としては、例えば、ＹＳＺ基板、ＭｇＡｌ２Ｏ４基板、ＺｎＯ基板、ＭｇＯ基板、ＳｒＴｉＯ３基板、Ａｌ２Ｏ３基板、石英基板、ガラス基板、β型酸化ガリウム基板、チタン酸バリウム基板、チタン酸ストロンチウム基板、酸化コバルト基板、酸化銅基板、酸化クロム基板、酸化鉄基板、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２基板、タンタル酸カリウム基板、アルミン酸ランタン基板、ランタンストロンチウムアルミネート基板、ランタンストロンチウムガレート基板、ニオブ酸リチウム基板、タンタル酸リチウム基板、アルミニウムタンタル酸ランタンストロンチウム、酸化マンガン基板、ネオジウムガレード基板、酸化ニッケル基板、スカンジウムマグネシウムアルミネート基板、酸化ストロンチウム、チタン酸ストロンチウム基板、酸化スズ基板、酸化テルル基板、酸化チタン基板、ＹＡＧ基板、イットリウム・アルミネート基板、リチウム・アルミネート基板、リチウム・ガレート基板、ＬＡＳＴ基板、ネオジムガレート基板、イットリウム・オルトバナデイト基板などが挙げられる。 In the present invention, the substrate preferably has a metal or corundum structure on part or all of the surface. When the substrate has a corundum structure, it is more preferably a base substrate mainly composed of a substrate material having a corundum structure, and most preferably a sapphire substrate or an α-type gallium oxide substrate. The substrate may contain aluminum. In this case, the base is preferably a base substrate mainly composed of an aluminum-containing substrate material having a corundum structure, and is preferably a sapphire substrate (preferably a c-plane sapphire substrate or an a-plane. A sapphire substrate, an m-plane sapphire substrate, and an r-plane sapphire substrate are more preferable. The base preferably contains an oxide. Examples of the oxide include a YSZ substrate, a MgAl 2 O 4 substrate, a ZnO substrate, a MgO substrate, a SrTiO 3 substrate, an Al 2 O 3 substrate, a quartz substrate, Glass substrate, β-type gallium oxide substrate, barium titanate substrate, strontium titanate substrate, cobalt oxide substrate, copper oxide substrate, chromium oxide substrate, iron oxide substrate, Gd 3 Ga 5 O 12 substrate, potassium tantalate substrate, aluminate acid Lanthanum substrate, lanthanum strontium aluminate substrate, lanthanum strontium gallate substrate, lithium niobate substrate, lithium tantalate substrate, lanthanum strontium aluminum tantalate, manganese oxide substrate, neodymium galide substrate, nickel oxide substrate, scandium magnesium aluminate substrate, acid Strontium, strontium titanate substrate, tin oxide substrate, tellurium oxide substrate, titanium oxide substrate, YAG substrate, yttrium aluminate substrate, lithium aluminate substrate, lithium gallate substrate, LAST substrate, neodymium gallate substrate, yttrium orthovana A date board etc. are mentioned.
本発明においては、前記成膜工程の後、アニール処理を行ってもよい。アニールの処理温度は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、通常、３００℃〜６５０℃であり、好ましくは３５０℃〜５５０℃である。また、アニールの処理時間は、通常、１分間〜４８時間であり、好ましくは１０分間〜２４時間であり、より好ましくは３０分間〜１２時間である。なお、アニール処理は、本発明の目的を阻害しない限り、どのような雰囲気下で行われてもよいが、好ましくは非酸素雰囲気下であり、より好ましくは窒素雰囲気下である。 In the present invention, annealing may be performed after the film forming step. The annealing treatment temperature is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and is usually 300 ° C. to 650 ° C., preferably 350 ° C. to 550 ° C. The annealing treatment time is usually 1 minute to 48 hours, preferably 10 minutes to 24 hours, and more preferably 30 minutes to 12 hours. The annealing treatment may be performed in any atmosphere as long as the object of the present invention is not hindered, but is preferably a non-oxygen atmosphere, and more preferably a nitrogen atmosphere.
また、本発明においては、前記基体上に、直接、結晶性酸化物半導体膜を設けてもよいし、バッファ層（緩衝層）や応力緩和層等の他の層を介して結晶性酸化物半導体膜を設けてもよい。各層の形成手段は、特に限定されず、公知の手段であってよいが、本発明においては、ミストＣＶＤ法が好ましい。 In the present invention, a crystalline oxide semiconductor film may be provided directly on the substrate, or the crystalline oxide semiconductor is interposed via another layer such as a buffer layer (buffer layer) or a stress relaxation layer. A film may be provided. The means for forming each layer is not particularly limited and may be a known means. In the present invention, the mist CVD method is preferred.
本発明においては、前記結晶性酸化物半導体膜を、前記基体等から剥離する等の公知の手段を用いた後に、半導体層として半導体装置に用いてもよいし、そのまま半導体層として半導体装置に用いてもよい。 In the present invention, the crystalline oxide semiconductor film may be used as a semiconductor layer in a semiconductor device after using a known means such as peeling from the substrate or the like, or may be used as a semiconductor layer as it is in a semiconductor device. May be.
前記半導体装置は、前記半導体層と、前記半導体層上にショットキー電極とを少なくとも備える。前記ショットキー電極は、周期律表第４族〜第９族から選ばれる少なくとも１種の金属を含んでいれば特に限定されない。周期律表第４族の金属としては、例えば、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）などが挙げられるが、中でもＴｉが好ましい。周期律表第５族の金属としては、例えば、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）などが挙げられる。周期律表第６族の金属としては、例えば、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）等から選ばれる１種または２種以上の金属などが挙げられるが、本発明においては、よりスイッチング特性等の半導体特性を良好なものとなるのでＣｒが好ましい。周期律表第７族の金属としては、例えば、マンガン（Ｍｎ）、テクネチウム（Ｔｃ）、レニウム（Ｒｅ）などが挙げられる。周期律表第８族の金属としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）などが挙げられる。周期律表第９族の金属としては、例えば、コバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）などが挙げられる。また、本発明においては、前記ショットキー電極が、本発明の目的を阻害しない限り、さらに周期律表第１０族または第１１族の金属を含んでいてもよい。周期律表第１０族の金属としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）などが挙げられるが、中でもＰｔが好ましい。周期律表第１１族の金属としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などが挙げられるが、中でもＡｕが好ましい。
本発明においては、スイッチング特性等の半導体特性をさらにより良好なものとするため、前記ショットキー電極が周期律表第４族〜第６族から選ばれる少なくとも１種の金属または周期律表第４族〜第９族から選ばれる少なくとも１種の金属であって、周期律表第４周期の遷移金属を含むのが好ましく、周期律表第４族もしくは第６族の金属または周期律表第４族〜第６族から選ばれる少なくとも１種の金属であって、周期律表第４周期の遷移金属を含むのがより好ましい。
The semiconductor device includes at least the semiconductor layer and a Schottky electrode on the semiconductor layer. The Schottky electrode is not particularly limited as long as it includes at least one metal selected from Groups 4 to 9 of the periodic table. Examples of the metal of Group 4 of the periodic table include titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), and the like, among which Ti is preferable. Examples of the metal of Group 5 of the periodic table include vanadium (V), niobium (Nb), and tantalum (Ta). Examples of the metals in Group 6 of the periodic table include one or more metals selected from chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), and the like. In the present invention, Cr is preferable because semiconductor characteristics such as switching characteristics are improved. Examples of metals in Group 7 of the periodic table include manganese (Mn), technetium (Tc), rhenium (Re), and the like. Examples of metals of Group 8 of the periodic table include iron (Fe), ruthenium (Ru), and osmium (Os). Examples of the metal of Group 9 of the periodic table include cobalt (Co), rhodium (Rh), iridium (Ir), and the like. In the present invention, the Schottky electrode may further contain a metal of Group 10 or Group 11 of the periodic table as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of the metals belonging to Group 10 of the periodic table include nickel (Ni), palladium (Pd), and platinum (Pt), among which Pt is preferable. Examples of the metals belonging to Group 11 of the periodic table include copper (Cu), silver (Ag), and gold (Au), among which Au is preferable.
In the present invention, in order to further improve semiconductor characteristics such as switching characteristics, the Schottky electrode is at least one metal selected from Group 4 to Group 6 of the Periodic Table or Periodic Table 4th. It is at least one metal selected from Group 9 to Group 9 and preferably contains a transition metal of Period 4 of the Periodic Table, Group 4 or Group 6 of Periodic Table, or Periodic Table 4 It is more preferable that it is at least one metal selected from Group 6 to Group 6 and includes a transition metal in the fourth period of the periodic table.
また、ショットキー電極は単層の金属層であってもよいし、２以上の金属膜を含んでいてもよい。前記金属層や金属膜の積層手段としては、特に限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などの公知の手段などが挙げられる。また、ショットキー電極を構成する金属は、合金であってもよい。本発明においては、第１の金属層が、Ｔｉを含むのが好ましく、さらに、Ａｕまたは／およびＰｔを含むのが最も好ましい。このような好ましい金属を用いることで、コランダム構造を有する半導体の半導体特性（例えば、耐久性、絶縁破壊電圧、耐圧、オン抵抗、安定性など）をより良好なものとすることができ、ショットキー特性も良好に発揮することができる。
また、本発明においては、ショットキー電極の面積が１ｍｍ２以下であるのが好ましく、０．８ｍｍ２以下であるのがより好ましい。
The Schottky electrode may be a single metal layer or may include two or more metal films. The means for laminating the metal layer or metal film is not particularly limited, and examples thereof include known means such as a vacuum deposition method and a sputtering method. Further, the metal constituting the Schottky electrode may be an alloy. In the present invention, the first metal layer preferably contains Ti, and most preferably contains Au or / and Pt. By using such a preferable metal, semiconductor characteristics (for example, durability, breakdown voltage, withstand voltage, on-resistance, stability, etc.) of a semiconductor having a corundum structure can be improved, and Schottky can be obtained. The characteristics can also be exhibited well.
In the present invention, the area of the Schottky electrode is preferably 1 mm 2 or less, and more preferably 0.8 mm 2 or less.
また、本発明の半導体装置は、通常、オーミック電極を備える。オーミック電極は、周期律表第４族または第１１族の金属を含むのが好ましい。オーミック電極に用いられる好適な周期律表第４族または第１１族の金属は、前記ショットキー電極に含まれる金属と同様であってよい。また、オーミック電極は単層の金属層であってもよいし、２以上の金属層を含んでいてもよい。金属層の積層手段としては、特に限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などの公知の手段などが挙げられる。また、オーミック電極を構成する金属は、合金であってもよい。本発明においては、オーミック電極が、Ｔｉまたは／およびＡｕを含むのが好ましく、ＴｉおよびＡｕを含むのがより好ましい。 The semiconductor device of the present invention usually includes an ohmic electrode. The ohmic electrode preferably contains a metal from Group 4 or Group 11 of the Periodic Table. A suitable Group 4 or Group 11 metal used for the ohmic electrode may be the same as the metal contained in the Schottky electrode. The ohmic electrode may be a single metal layer or may contain two or more metal layers. The means for laminating the metal layer is not particularly limited, and examples thereof include known means such as vacuum vapor deposition and sputtering. The metal constituting the ohmic electrode may be an alloy. In the present invention, the ohmic electrode preferably contains Ti or / and Au, and more preferably contains Ti and Au.
前記半導体装置は、とりわけ、パワーデバイスに有用である。前記半導体装置としては、例えば、半導体レーザ、ダイオードまたはトランジスタ（例えば、ＭＥＳＦＥＴ等）などが挙げられるが、中でもダイオードが好ましく、ショットキーバリアダイオードがより好ましい。 The semiconductor device is particularly useful for power devices. Examples of the semiconductor device include a semiconductor laser, a diode, or a transistor (for example, MESFET). Among these, a diode is preferable, and a Schottky barrier diode is more preferable.
（ＳＢＤ）
図１は、本発明に係るショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）の好適な一例を示している。図１のＳＢＤは、ｎ−型半導体層１０１ａ、ｎ＋型半導体層１０１ｂ、ショットキー電極１０５ａおよびオーミック電極１０５ｂを備えている。
ショットキー電極およびオーミック電極の形成は、例えば、真空蒸着法またはスパッタリング法などの公知の手段により行うことができる。より具体的に例えば、ショットキー電極を形成する場合、第１の金属層を積層させ、第１の金属層に対して、フォトリソグラフィの手法を利用したパターニングを施すことにより行うことができる。
以下、ショットキー電極１０５ａとして第１の金属層を用い、オーミック電極１０５ｂとして、第２の金属層を用いる場合のそれぞれの態様について説明する。
(SBD)
FIG. 1 shows a preferred example of a Schottky barrier diode (SBD) according to the present invention. The SBD of FIG. 1 includes an n− type semiconductor layer 101a, an n + type semiconductor layer 101b, a Schottky electrode 105a, and an ohmic electrode 105b.
Formation of a Schottky electrode and an ohmic electrode can be performed by well-known means, such as a vacuum evaporation method or sputtering method, for example. More specifically, for example, in the case of forming a Schottky electrode, the first metal layer can be stacked, and the first metal layer can be patterned using a photolithography technique.
Hereinafter, each mode in the case where the first metal layer is used as the Schottky electrode 105a and the second metal layer is used as the ohmic electrode 105b will be described.
図３は、本発明に用いられる好ましい第１の金属層の一例を示している。第１の金属層５０ａは、Ａｕ層５１、Ｔｉ層５２およびＰｔ層５３からなる。各層の金属膜の膜厚は特に限定されないが、Ａｕ層は、０．１ｎｍ〜１０μｍが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍが最も好ましい。周期律表第４族の金属（例えばＴｉ等）層は１ｎｍ〜５００μｍが好ましく、１ｎｍ〜１００μｍがより好ましく、５ｎｍ〜２０ｎｍもしくは１μｍ〜１００μｍが最も好ましい。周期律表第１０族の金属（例えばＰｔ等）層は、例えば、１ｎｍ〜１０μｍが好ましい。なお、周期律表第１１族の金属として、Ａｇを用いる場合には、Ａｇ膜の膜厚が、５μｍ〜１００μｍが好ましく、１０μｍ〜８０μｍがより好ましく、２０μｍ〜６０μｍが最も好ましい。なお、周期律表第１１族の金属として、Ｃｕを用いる場合には、Ｃｕ膜の膜厚が、１ｎｍ〜５００μｍが好ましく、１ｎｍ〜〜１００μｍがより好ましく、０．５μｍ〜５μｍが最も好ましい。 FIG. 3 shows an example of a preferable first metal layer used in the present invention. The first metal layer 50 a includes an Au layer 51, a Ti layer 52, and a Pt layer 53. The thickness of the metal film of each layer is not particularly limited, but the Au layer is preferably 0.1 nm to 10 μm, more preferably 5 nm to 200 nm, and most preferably 10 nm to 100 nm. The metal of the group 4 of the periodic table (for example, Ti) is preferably 1 nm to 500 μm, more preferably 1 nm to 100 μm, and most preferably 5 nm to 20 nm or 1 μm to 100 μm. The metal of the Group 10 of the periodic table (for example, Pt) is preferably, for example, 1 nm to 10 μm. In addition, when using Ag as a metal of Group 11 of the periodic table, the film thickness of the Ag film is preferably 5 μm to 100 μm, more preferably 10 μm to 80 μm, and most preferably 20 μm to 60 μm. When Cu is used as the metal of Group 11 of the periodic table, the thickness of the Cu film is preferably 1 nm to 500 μm, more preferably 1 nm to 100 μm, and most preferably 0.5 μm to 5 μm.
図４は、本発明に用いられる好ましい第２の金属層の一例を示している。第２の金属層５０ｂは、Ｔｉ層５４およびＡｕ層５５からなる。各層の金属膜の膜厚は特に限定されないが、Ｔｉ層５４の場合は、１ｎｍ〜５００μｍが好ましく、１ｎｍ〜１００μｍがより好ましく、５ｎｍ〜２０ｎｍもしくは１μｍ〜１００μｍが最も好ましい。Ａｕ層５５の場合は、０．１ｎｍ〜１０μｍが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍが最も好ましい。 FIG. 4 shows an example of a preferred second metal layer used in the present invention. The second metal layer 50 b includes a Ti layer 54 and an Au layer 55. The thickness of the metal film of each layer is not particularly limited, but in the case of the Ti layer 54, 1 nm to 500 μm is preferable, 1 nm to 100 μm is more preferable, 5 nm to 20 nm or 1 μm to 100 μm is most preferable. In the case of the Au layer 55, it is preferably 0.1 nm to 10 μm, more preferably 5 nm to 200 nm, and most preferably 10 nm to 100 nm.
図１のＳＢＤに逆バイアスが印加された場合には、空乏層（図示せず）がｎ型半導体層１０１ａの中に広がるため、高耐圧のＳＢＤとなる。また、順バイアスが印加された場合には、オーミック電極１０５ｂからショットキー電極１０５ａへ電子が流れる。このようなＳＢＤは、高耐圧・大電流用に優れており、ショットキー特性も良好で、スイッチング速度も速く、耐圧性・信頼性にも優れている。 When a reverse bias is applied to the SBD of FIG. 1, a depletion layer (not shown) spreads in the n-type semiconductor layer 101a, so that a high breakdown voltage SBD is obtained. In addition, when a forward bias is applied, electrons flow from the ohmic electrode 105b to the Schottky electrode 105a. Such an SBD is excellent for high withstand voltage and large current, has good Schottky characteristics, has a high switching speed, and is excellent in withstand voltage and reliability.
図２は、本発明に係るショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）の好適な他の一例を示している。図２のＳＢＤは、図１のＳＢＤの構成に加え、さらに絶縁体層１０４を備えている。より具体的には、ｎ−型半導体層１０１ａ、ｎ＋型半導体層１０１ｂ、ショットキー電極１０５ａ、オーミック電極１０５ｂおよび絶縁体層１０４を備えている。 FIG. 2 shows another preferred example of a Schottky barrier diode (SBD) according to the present invention. The SBD of FIG. 2 further includes an insulator layer 104 in addition to the configuration of the SBD of FIG. More specifically, an n − type semiconductor layer 101a, an n + type semiconductor layer 101b, a Schottky electrode 105a, an ohmic electrode 105b, and an insulator layer 104 are provided.
絶縁体層１０４の材料としては、例えば、ＧａＯ、ＡｌＧａＯ、ＩｎＡｌＧａＯ、ＡｌＩｎＺｎＧａＯ４、ＡｌＮ、Ｈｆ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＧｄＯ、ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４などが挙げられるが、本発明においては、コランダム構造を有するものであるのが好ましい。コランダム構造を有する絶縁体を絶縁体層に用いることで、界面における半導体特性の機能を良好に発現させることができる。絶縁体層１０４は、ｎ−型半導体層１０１とショットキー電極１０５ａとの間に設けられている。絶縁体層の形成は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ法などの公知の手段により行うことができる。
その他の構成等については、上記図１のＳＢＤの場合と同様である。
図２のＳＢＤは、図１のＳＢＤに比べ、さらに絶縁特性に優れており、より高い電流制御性を有する。
Examples of the material of the insulator layer 104 include GaO, AlGaO, InAlGaO, AlInZnGaO 4 , AlN, Hf 2 O 3 , SiN, SiON, Al 2 O 3 , MgO, GdO, SiO 2, and Si 3 N 4. However, in the present invention, it preferably has a corundum structure. By using an insulator having a corundum structure for the insulator layer, a function of semiconductor characteristics at the interface can be satisfactorily exhibited. The insulator layer 104 is provided between the n − type semiconductor layer 101 and the Schottky electrode 105a. The insulator layer can be formed by known means such as sputtering, vacuum deposition, or CVD.
Other configurations are the same as in the case of the SBD of FIG.
The SBD of FIG. 2 is further superior in insulation characteristics and has higher current controllability than the SBD of FIG.
上記のようにして得られた半導体装置は、通常、１ＭＨｚで測定したときのキャパシタンスが０Ｖバイアスで１０００ｐＦ以下となり、好ましくは５００ｐＦ以下となり、より好ましくは１５０ｐＦ以下となり、このような半導体装置も本発明に含まれる。なお、単位面積あたりの前記キャパシタンスの場合には、本発明においては、１ＭＨｚで測定したときの該キャパシタンスが０Ｖバイアスで約１０ｍＦ／ｍ２以下が好ましく、約５ｍＦ／ｍ２以下がより好ましく、約２ｍＦ／ｍ２以下が最も好ましい。 The semiconductor device obtained as described above generally has a capacitance measured at 1 MHz of 1000 pF or less at 0 V bias, preferably 500 pF or less, more preferably 150 pF or less. Such a semiconductor device is also the present invention. include. In the case of the capacitance per unit area, in the present invention, the capacitance is preferably about 10 mF / m 2 or less at 0V bias, more preferably from about 5mF / m 2 or less when measured at 1 MHz, about Most preferred is 2 mF / m 2 or less.
本発明の半導体装置は、上記した事項に加え、さらに公知の手段を用いて、パワーモジュール、インバータまたはコンバータとして好適に用いられ、さらには、例えば電源装置を用いた半導体システム等に好適に用いられる。前記電源装置は、公知の手段を用いて、配線パターン等に接続するなどすることにより、前記半導体装置からまたは前記半導体装置として作製することができる。図１２に電源システムの例を示す。図１２は、複数の前記電源装置と制御回路を用いて電源システムを構成している。前記電源システムは、図１３に示すように、電子回路と組み合わせてシステム装置に用いることができる。なお、電源装置の電源回路図の一例を図１４に示す。図１４は、パワー回路と制御回路からなる電源装置の電源回路を示しており、インバータ（ＭＯＳＦＥＴＡ〜Ｄで構成）によりＤＣ電圧を高周波でスイッチングしＡＣへ変換後、トランスで絶縁及び変圧を実施し、整流ＭＯＳＦＥＴ（Ａ〜Ｂ’）で整流後、ＤＣＬ（平滑用コイルＬ１，Ｌ２）とコンデンサにて平滑し、直流電圧を出力する。この時に電圧比較器で出力電圧を基準電圧と比較し、所望の出力電圧となるようＰＷＭ制御回路でインバータ及び整流ＭＯＳＦＥＴを制御する。 The semiconductor device of the present invention is suitably used as a power module, an inverter, or a converter using known means in addition to the matters described above, and further suitably used in, for example, a semiconductor system using a power supply device. . The power supply device can be manufactured from the semiconductor device or as the semiconductor device by connecting to a wiring pattern or the like using a known means. FIG. 12 shows an example of a power supply system. In FIG. 12, a power supply system is configured using a plurality of the power supply devices and control circuits. As shown in FIG. 13, the power supply system can be used in a system apparatus in combination with an electronic circuit. An example of a power supply circuit diagram of the power supply device is shown in FIG. FIG. 14 shows a power supply circuit of a power supply device composed of a power circuit and a control circuit. After the DC voltage is switched at a high frequency by an inverter (configured by MOSFETs A to D) and converted to AC, insulation and transformation are performed with a transformer. After rectification by the rectification MOSFETs (A to B ′), the rectification is smoothed by DCL (smoothing coils L1, L2) and a capacitor, and a DC voltage is output. At this time, the output voltage is compared with the reference voltage by the voltage comparator, and the inverter and rectifier MOSFET are controlled by the PWM control circuit so as to obtain the desired output voltage.
（実施例１）
１．ｎ＋型半導体層の形成
１−１．成膜装置
図５を用いて、本実施例で用いたミストＣＶＤ装置１を説明する。ミストＣＶＤ装置１は、キャリアガスを供給するキャリアガス源２ａと、キャリアガス源２ａから送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁３ａと、キャリアガス（希釈）を供給するキャリアガス（希釈）源２ｂと、キャリアガス（希釈）源２ｂから送り出されるキャリアガス（希釈）の流量を調節するための流量調節弁３ｂと、原料溶液４ａが収容されるミスト発生源４と、水５ａが入れられる容器５と、容器５の底面に取り付けられた超音波振動子６と、成膜室７と、ミスト発生源４から成膜室７までをつなぐ供給管９と、成膜室７内に設置されたホットプレート８と、熱反応後のミスト、液滴および排気ガスを排出する排気口１１とを備えている。なお、ホットプレート８上には、基板１０が設置されている。
Example 1
1. Formation of n + type semiconductor layer 1-1. Film Forming Apparatus The mist CVD apparatus 1 used in this example will be described with reference to FIG. The mist CVD apparatus 1 includes a carrier gas source 2a for supplying a carrier gas, a flow rate adjusting valve 3a for adjusting the flow rate of the carrier gas delivered from the carrier gas source 2a, and a carrier gas for supplying a carrier gas (dilution) A dilution source 2b, a flow rate adjusting valve 3b for adjusting the flow rate of the carrier gas (dilution) sent from the carrier gas (dilution) source 2b, a mist generating source 4 in which the raw material solution 4a is accommodated, and water 5a. A container 5 to be placed, an ultrasonic vibrator 6 attached to the bottom surface of the container 5, a film forming chamber 7, a supply pipe 9 connecting the mist generating source 4 to the film forming chamber 7, and the film forming chamber 7. An installed hot plate 8 and an exhaust port 11 for discharging mist, droplets and exhaust gas after thermal reaction are provided. A substrate 10 is installed on the hot plate 8.
１−２．原料溶液の作製
０．１Ｍ臭化ガリウム水溶液に臭化スズを混合し、ガリウムに対するスズの原子比が１：０．０８となるように水溶液を調整し、この際、臭化重水素酸を体積比で１０％を含有させ、これを原料溶液とした。
1-2. Preparation of raw material solution A 0.1M gallium bromide aqueous solution was mixed with tin bromide, and the aqueous solution was adjusted so that the atomic ratio of tin to gallium was 1: 0.08. A ratio of 10% was contained and used as a raw material solution.
１−３．成膜準備
上記１−２．で得られた原料溶液４ａをミスト発生源４内に収容した。次に、基板１０として、サファイア基板をホットプレート８上に設置し、ホットプレート８を作動させて成膜室７内の温度を４７０℃にまで昇温させた。次に、流量調節弁３ａ、３ｂを開いて、キャリアガス源であるキャリアガス供給手段２ａ、２ｂからキャリアガスを成膜室７内に供給し、成膜室７の雰囲気をキャリアガスで十分に置換した後、キャリアガスの流量を５．０Ｌ／分に、キャリアガス（希釈）の流量を０．５Ｌ／分にそれぞれ調節した。なお、キャリアガスとして窒素を用いた。
1-3. Film formation preparation 1-2. The raw material solution 4a obtained in the above was accommodated in the mist generating source 4. Next, a sapphire substrate was placed on the hot plate 8 as the substrate 10, and the hot plate 8 was operated to raise the temperature in the film forming chamber 7 to 470 ° C. Next, the flow rate control valves 3a and 3b are opened, the carrier gas is supplied from the carrier gas supply means 2a and 2b, which are carrier gas sources, into the film forming chamber 7, and the atmosphere in the film forming chamber 7 is sufficiently filled with the carrier gas. After the replacement, the carrier gas flow rate was adjusted to 5.0 L / min, and the carrier gas (dilution) flow rate was adjusted to 0.5 L / min. Nitrogen was used as the carrier gas.
１−４．結晶性酸化物半導体膜の形成
次に、超音波振動子６を２．４ＭＨｚで振動させ、その振動を、水５ａを通じて原料溶液４ａに伝播させることによって、原料溶液４ａを霧化させてミスト４ｂを生成させた。このミスト４ｂが、キャリアガスによって、供給管９内を通って、成膜室７内に導入され、大気圧下、４７０℃にて、成膜室７内でミストが熱反応して、基板１０上に膜が形成された。なお、膜厚は７．５μｍであり、成膜時間は１８０分間であった。
1-4. Formation of Crystalline Oxide Semiconductor Film Next, the ultrasonic vibrator 6 is vibrated at 2.4 MHz, and the vibration is propagated to the raw material solution 4a through the water 5a, whereby the raw material solution 4a is atomized to form the mist 4b. Was generated. The mist 4b is introduced into the film forming chamber 7 by the carrier gas through the supply pipe 9, and the mist thermally reacts in the film forming chamber 7 at 470 ° C. under atmospheric pressure. A film was formed on top. The film thickness was 7.5 μm and the film formation time was 180 minutes.
１−５．評価
ＸＲＤ回折装置を用いて、上記１−４．にて得られた膜の相の同定を行ったところ、得られた膜はα−Ｇａ２０３であった。
1-5. Evaluation Using the XRD diffractometer, the above 1-4. Was subjected to phase identification of the film obtained in the resulting film was α-Ga 2 0 3.
２．ｎ−型半導体層の形成
２−１．成膜装置
図６を用いて、実施例で用いたミストＣＶＤ装置１９を説明する。ミストＣＶＤ装置１９は、基板２０を載置するサセプタ２１と、キャリアガスを供給するキャリアガス供給手段２２ａと、キャリアガス供給手段２２ａから送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁２３ａと、キャリアガス（希釈）を供給するキャリアガス（希釈）供給手段２２ｂと、キャリアガス（希釈）供給手段２２ｂから送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁２３ｂと、原料溶液２４ａが収容されるミスト発生源２４と、水２５ａが入れられる容器２５と、容器２５の底面に取り付けられた超音波振動子２６と、内径４０ｍｍの石英管からなる供給管２７と、供給管２７の周辺部に設置されたヒーター２８とを備えている。サセプタ２１は、石英からなり、基板２０を載置する面が水平面から傾斜している。成膜室となる供給管２７とサセプタ２１をどちらも石英で作製することにより、基板２０上に形成される膜内に装置由来の不純物が混入することを抑制している。
2. Formation of n-type semiconductor layer 2-1. Film-forming apparatus The mist CVD apparatus 19 used in the Example is demonstrated using FIG. The mist CVD apparatus 19 includes a susceptor 21 on which the substrate 20 is placed, a carrier gas supply means 22a for supplying a carrier gas, and a flow rate adjusting valve 23a for adjusting the flow rate of the carrier gas sent from the carrier gas supply means 22a. The carrier gas (dilution) supply means 22b for supplying the carrier gas (dilution), the flow rate adjusting valve 23b for adjusting the flow rate of the carrier gas sent from the carrier gas (dilution) supply means 22b, and the raw material solution 24a are accommodated. Mist generating source 24, a container 25 in which water 25a is placed, an ultrasonic vibrator 26 attached to the bottom surface of the container 25, a supply pipe 27 made of a quartz tube having an inner diameter of 40 mm, and a peripheral portion of the supply pipe 27 And a heater 28 installed in the vehicle. The susceptor 21 is made of quartz, and the surface on which the substrate 20 is placed is inclined from the horizontal plane. Both the supply pipe 27 and the susceptor 21 serving as a film formation chamber are made of quartz, so that impurities derived from the apparatus are prevented from being mixed into the film formed on the substrate 20.
２−２．原料溶液の作製
０．１Ｍ臭化ガリウム水溶液に臭化重水素酸を体積比で２０％を含有させ、これを原料溶液とした。
2-2. Preparation of raw material solution A 0.1M gallium bromide aqueous solution contained 20% by volume of deuterated bromide, and this was used as a raw material solution.
２−３．成膜準備
上記１−２．で得られた原料溶液２４ａをミスト発生源２４内に収容した。次に、基板２０として、サファイア基板から剥離したｎ＋型半導体膜をサセプタ２１上に設置し、ヒーター２８を作動させて成膜室２７内の温度を５１０℃にまで昇温させた。次に、流量調節弁２３ａ、２３ｂを開いて、キャリアガス源であるキャリアガス供給手段２２ａ、２２ｂからキャリアガスを成膜室２７内に供給し、成膜室２７の雰囲気をキャリアガスで十分に置換した後、キャリアガスの流量を５Ｌ／分に、キャリアガス（希釈）の流量を０．５Ｌ／分にそれぞれ調節した。なお、キャリアガスとして酸素を用いた。
2-3. Film formation preparation 1-2. The raw material solution 24a obtained in the above was accommodated in the mist generating source 24. Next, an n + type semiconductor film peeled off from the sapphire substrate was placed on the susceptor 21 as the substrate 20, and the heater 28 was operated to raise the temperature in the film forming chamber 27 to 510 ° C. Next, the flow control valves 23a and 23b are opened, the carrier gas is supplied from the carrier gas supply means 22a and 22b as the carrier gas source into the film forming chamber 27, and the atmosphere in the film forming chamber 27 is sufficiently filled with the carrier gas. After the replacement, the carrier gas flow rate was adjusted to 5 L / min, and the carrier gas (dilution) flow rate was adjusted to 0.5 L / min. Note that oxygen was used as a carrier gas.
２−４．半導体膜形成
次に、超音波振動子２６を２．４ＭＨｚで振動させ、その振動を、水２５ａを通じて原料溶液２４ａに伝播させることによって、原料溶液２４ａを霧化させてミストを生成した。このミストが、キャリアガスによって成膜室２７内に導入され、大気圧下、５１０℃にて、成膜室２７内でミストが反応して、基板２０上に半導体膜が形成された。なお、膜厚は３．６μｍであり、成膜時間は１２０分間であった。
2-4. Formation of Semiconductor Film Next, the ultrasonic vibrator 26 was vibrated at 2.4 MHz, and the vibration was propagated to the raw material solution 24a through the water 25a, whereby the raw material solution 24a was atomized to generate mist. This mist was introduced into the film forming chamber 27 by the carrier gas, and the mist reacted in the film forming chamber 27 at 510 ° C. under atmospheric pressure, so that a semiconductor film was formed on the substrate 20. The film thickness was 3.6 μm and the film formation time was 120 minutes.
２−５．評価
ＸＲＤ回折装置を用いて、上記２−４．にて得られた膜の相の同定を行ったところ、得られた膜はα−Ｇａ２０３であった。
2-5. Evaluation Using the XRD diffractometer, the above 2-4. Was subjected to phase identification of the film obtained in the resulting film was α-Ga 2 0 3.
３．第１の金属層（ショットキー電極）の形成
図３に示されるように、ｎ−型半導体層上に、Ｐｔ層、Ｔｉ層およびＡｕ層をそれぞれ電子ビーム蒸着にて積層した。なお、Ｐｔ層の厚さは１０ｎｍであり、Ｔｉ層の厚さは４ｎｍであり、Ａｕ層の厚さは１７５ｎｍであった。
3. Formation of First Metal Layer (Schottky Electrode) As shown in FIG. 3, a Pt layer, a Ti layer, and an Au layer were laminated on the n − type semiconductor layer by electron beam evaporation. Note that the thickness of the Pt layer was 10 nm, the thickness of the Ti layer was 4 nm, and the thickness of the Au layer was 175 nm.
４．第２の金属層（オーミック電極）の形成
図４に示されるように、ｎ＋型半導体層上に、Ｔｉ層およびＡｕ層をそれぞれ電子ビーム蒸着にて積層した。なお、Ｔｉ層の厚さは３５ｎｍであり、Ａｕ層の厚さは１７５ｎｍであった。
4). Formation of Second Metal Layer (Ohmic Electrode) As shown in FIG. 4, a Ti layer and an Au layer were laminated on the n + type semiconductor layer by electron beam evaporation, respectively. The thickness of the Ti layer was 35 nm, and the thickness of the Au layer was 175 nm.
５．ＩＶ測定
以上のようにして得られた半導体装置につき、ＩＶ測定を実施例した。結果を図７に示す。また、耐圧を調べたところ、８６１Ｖであった。これらの結果から、実施例１の半導体装置が半導体特性およびショットキー特性に優れていることがわかる。
5. IV Measurement IV measurement was performed on the semiconductor device obtained as described above. The results are shown in FIG. Further, when the breakdown voltage was examined, it was 861V. From these results, it can be seen that the semiconductor device of Example 1 is excellent in semiconductor characteristics and Schottky characteristics.
（実施例２）
ｎ＋型半導体層の形成において、成膜温度を５２５℃とし、成膜時間を２０分間としたこと以外は、実施例１と同様にして半導体装置を得た。なお、ｎ＋型半導体層の厚さは、０．５μｍであった。得られた半導体装置につき、ＩＶ測定を実施した。結果を図８に示す。また、オン抵抗（微分抵抗）を調べたところ、０．１１ｍΩｃｍ２であった。
(Example 2)
A semiconductor device was obtained in the same manner as in Example 1 except that in the formation of the n + type semiconductor layer, the film formation temperature was 525 ° C. and the film formation time was 20 minutes. The n + type semiconductor layer had a thickness of 0.5 μm. IV measurement was implemented about the obtained semiconductor device. The results are shown in FIG. Further, when the on-resistance (differential resistance) was examined, it was 0.11 mΩcm 2 .
（実施例３）
（１）ｎ−型半導体層の形成の際に、原料溶液の臭化重水素酸を体積比で１５％を含有させたこと、および成膜時間を８時間としたこと、（２）ｎ＋型半導体層の形成の際に、成膜温度を５００℃としたこと、および成膜時間を１１０分としたこと、ならびに（３）第１の金属層（ショットキー電極）の形成の際に、ｎ−型半導体層上に、Ｔｉ層およびＡｕ層をそれぞれ電子ビーム蒸着にて積層したこと以外は、実施例１と同様にして半導体装置を得た。得られた半導体装置につき、ＩＶ測定を実施例した。結果を図９に示す。図９からも明らかなとおり、良好な半導体特性およびショットキー特性を示していることがわかる。
(Example 3)
(1) At the time of forming the n − type semiconductor layer, 15% by volume of deuterobromide acid in the raw material solution was included, and the film formation time was 8 hours, (2) n + type During the formation of the semiconductor layer, the film formation temperature was set to 500 ° C., the film formation time was set to 110 minutes, and (3) n was formed during the formation of the first metal layer (Schottky electrode). A semiconductor device was obtained in the same manner as in Example 1 except that a Ti layer and an Au layer were laminated on each of the − type semiconductor layers by electron beam evaporation. An IV measurement was performed on the obtained semiconductor device. The results are shown in FIG. As is apparent from FIG. 9, it can be seen that good semiconductor characteristics and Schottky characteristics are exhibited.
（比較例１）
参考までに、ショットキー電極にＰｔを用いた場合のＩＶ測定結果を図１０に示す。図１０からも明らかなとおり、半導体特性やショットキー特性が大幅に損なわれることがわかる。
(Comparative Example 1)
For reference, FIG. 10 shows the IV measurement results when Pt is used for the Schottky electrode. As is apparent from FIG. 10, it can be seen that the semiconductor characteristics and the Schottky characteristics are greatly impaired.
（実施例４）
１．ｎ−型半導体層の形成
１−１．成膜装置
図５を用いて、本実施例で用いたミストＣＶＤ装置１を説明する。ミストＣＶＤ装置１は、キャリアガスを供給するキャリアガス源２ａと、キャリアガス源２ａから送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁３ａと、キャリアガス（希釈）を供給するキャリアガス（希釈）源２ｂと、キャリアガス（希釈）源２ｂから送り出されるキャリアガス（希釈）の流量を調節するための流量調節弁３ｂと、原料溶液４ａが収容されるミスト発生源４と、水５ａが入れられる容器５と、容器５の底面に取り付けられた超音波振動子６と、成膜室７と、ミスト発生源４から成膜室７までをつなぐ供給管９と、成膜室７内に設置されたホットプレート８と、熱反応後のミスト、液滴および排気ガスを排出する排気口１１とを備えている。なお、ホットプレート８上には、基板１０が設置されており、本実施例においては、基板１０として、Ｓｎがドーピングされているα−Ｇａ２Ｏ３膜がバッファ層として表面に形成されているサファイア基板を用いた。なお、サファイア基板はＹＶＯ４レーザ（波長５３２ｎｍ、平均出力４Ｗ）のレーザ加工機を用いて、１ｍｍのピッチ間隔で正方形格子状に溝入れ加工（溝の深さ３０μｍ）されたものを用いた。
Example 4
1. Formation of n-type semiconductor layer 1-1. Film Forming Apparatus The mist CVD apparatus 1 used in this example will be described with reference to FIG. The mist CVD apparatus 1 includes a carrier gas source 2a for supplying a carrier gas, a flow rate adjusting valve 3a for adjusting the flow rate of the carrier gas delivered from the carrier gas source 2a, and a carrier gas for supplying a carrier gas (dilution) A dilution source 2b, a flow rate adjusting valve 3b for adjusting the flow rate of the carrier gas (dilution) sent from the carrier gas (dilution) source 2b, a mist generating source 4 in which the raw material solution 4a is accommodated, and water 5a. A container 5 to be placed, an ultrasonic vibrator 6 attached to the bottom surface of the container 5, a film forming chamber 7, a supply pipe 9 connecting the mist generating source 4 to the film forming chamber 7, and the film forming chamber 7. An installed hot plate 8 and an exhaust port 11 for discharging mist, droplets and exhaust gas after thermal reaction are provided. Note that a substrate 10 is provided on the hot plate 8, and in this embodiment, an α-Ga 2 O 3 film doped with Sn is formed on the surface as the substrate 10 as a buffer layer. A sapphire substrate was used. The sapphire substrate used was a grooving process (groove depth of 30 μm) in a square lattice pattern with a pitch interval of 1 mm using a YVO4 laser (wavelength 532 nm, average output 4 W) laser processing machine.
１−２．原料溶液の作製
０．１Ｍ臭化ガリウム水溶液に臭化水素酸を体積比で１０％を含有させ、これを原料溶液とした。
1-2. Preparation of Raw Material Solution A 0.1M gallium bromide aqueous solution contained 10% by volume of hydrobromic acid, which was used as a raw material solution.
１−３．成膜準備
上記１−２．で得られた原料溶液４ａをミスト発生源４内に収容した。次に、基板１０として、バッファ層付きサファイア基板をホットプレート８上に設置し、ホットプレート８を作動させて成膜室７内の温度を４７０℃にまで昇温させた。次に、流量調節弁３ａ、３ｂを開いて、キャリアガス源であるキャリアガス供給手段２ａ、２ｂからキャリアガスを成膜室７内に供給し、成膜室７の雰囲気をキャリアガスで十分に置換した後、キャリアガスの流量を２．０Ｌ／分に、キャリアガス（希釈）の流量を０．５Ｌ／分にそれぞれ調節した。なお、キャリアガスとして酸素を用いた。
1-3. Film formation preparation 1-2. The raw material solution 4a obtained in the above was accommodated in the mist generating source 4. Next, a sapphire substrate with a buffer layer was placed on the hot plate 8 as the substrate 10, and the hot plate 8 was operated to raise the temperature in the film forming chamber 7 to 470 ° C. Next, the flow rate control valves 3a and 3b are opened, the carrier gas is supplied from the carrier gas supply means 2a and 2b, which are carrier gas sources, into the film forming chamber 7, and the atmosphere in the film forming chamber 7 is sufficiently filled with the carrier gas. After the replacement, the carrier gas flow rate was adjusted to 2.0 L / min, and the carrier gas (dilution) flow rate was adjusted to 0.5 L / min. Note that oxygen was used as a carrier gas.
１−４．結晶性酸化物半導体膜の形成
次に、超音波振動子６を２．４ＭＨｚで振動させ、その振動を、水５ａを通じて原料溶液４ａに伝播させることによって、原料溶液４ａを霧化させてミスト４ｂを生成させた。このミスト４ｂが、キャリアガスによって、供給管９内を通って、成膜室７内に導入され、大気圧下、４７０℃にて、成膜室７内でミストが熱反応して、基板１０上に膜が形成された。なお、膜厚は約５μｍであり、成膜時間は１３５分間であった。
1-4. Formation of Crystalline Oxide Semiconductor Film Next, the ultrasonic vibrator 6 is vibrated at 2.4 MHz, and the vibration is propagated to the raw material solution 4a through the water 5a, whereby the raw material solution 4a is atomized to form the mist 4b. Was generated. The mist 4b is introduced into the film forming chamber 7 by the carrier gas through the supply pipe 9, and the mist thermally reacts in the film forming chamber 7 at 470 ° C. under atmospheric pressure. A film was formed on top. The film thickness was about 5 μm and the film formation time was 135 minutes.
１−５．評価
ＸＲＤ回折装置を用いて、上記１−４．にて得られた膜の相の同定を行ったところ、得られた膜はα−Ｇａ２０３であった。
1-5. Evaluation Using the XRD diffractometer, the above 1-4. Was subjected to phase identification of the film obtained in the resulting film was α-Ga 2 0 3.
２．ｎ＋型半導体層の形成
２−１．成膜装置
上記１−１で用いた成膜装置と同じものを用いた。なお、基板１０として、上記１−４で得られた積層体を用いて、ｎ−型半導体層上にｎ＋型半導体層を積層した。
2. Formation of n + type semiconductor layer 2-1. Film formation apparatus The same film formation apparatus as used in 1-1 above was used. Note that, as the substrate 10, an n + type semiconductor layer was stacked on the n − type semiconductor layer using the stacked body obtained in 1-4 above.
２−２．原料溶液の作製
０．１Ｍ臭化ガリウム水溶液に臭化スズを混合し、ガリウムに対するスズの原子比が１：０．０８となるように水溶液を調整し、この際、臭化水素酸を体積比で１０％を含有させ、これを原料溶液とした。
2-2. Preparation of raw material solution Mix 0.1M gallium bromide solution with tin bromide and adjust the aqueous solution so that the atomic ratio of tin to gallium is 1: 0.08. This was used as a raw material solution.
２−３．成膜準備
上記２−２．で得られた原料溶液４ａをミスト発生源４内に収容した。次に、基板１０として、バッファ層付きサファイア基板をホットプレート８上に設置し、ホットプレート８を作動させて成膜室７内の温度を４５０℃にまで昇温させた。次に、流量調節弁３ａ、３ｂを開いて、キャリアガス源であるキャリアガス供給手段２ａ、２ｂからキャリアガスを成膜室７内に供給し、成膜室７の雰囲気をキャリアガスで十分に置換した後、キャリアガスの流量を２．０Ｌ／分に、キャリアガス（希釈）の流量を０．５Ｌ／分にそれぞれ調節した。なお、キャリアガスとして窒素を用いた。
2-3. Preparation of film formation 2-2. The raw material solution 4a obtained in the above was accommodated in the mist generating source 4. Next, a sapphire substrate with a buffer layer was placed on the hot plate 8 as the substrate 10, and the hot plate 8 was operated to raise the temperature in the film formation chamber 7 to 450 ° C. Next, the flow rate control valves 3a and 3b are opened, the carrier gas is supplied from the carrier gas supply means 2a and 2b, which are carrier gas sources, into the film forming chamber 7, and the atmosphere in the film forming chamber 7 is sufficiently filled with the carrier gas. After the replacement, the carrier gas flow rate was adjusted to 2.0 L / min, and the carrier gas (dilution) flow rate was adjusted to 0.5 L / min. Nitrogen was used as the carrier gas.
２−４．結晶性酸化物半導体膜の形成
次に、超音波振動子６を２．４ＭＨｚで振動させ、その振動を、水５ａを通じて原料溶液４ａに伝播させることによって、原料溶液４ａを霧化させてミスト４ｂを生成させた。このミスト４ｂが、キャリアガスによって、供給管９内を通って、成膜室７内に導入され、大気圧下、４５０℃にて、成膜室７内でミストが熱反応して、基板１０上に膜が形成された。なお、膜厚は約２．９μｍであり、成膜時間は１２０分間であった。
2-4. Formation of Crystalline Oxide Semiconductor Film Next, the ultrasonic vibrator 6 is vibrated at 2.4 MHz, and the vibration is propagated to the raw material solution 4a through the water 5a, whereby the raw material solution 4a is atomized to form the mist 4b. Was generated. The mist 4b is introduced into the film forming chamber 7 by the carrier gas through the supply pipe 9, and the mist thermally reacts in the film forming chamber 7 at 450 ° C. under atmospheric pressure. A film was formed on top. The film thickness was about 2.9 μm and the film formation time was 120 minutes.
２−５．評価
ＸＲＤ回折装置を用いて、上記２−４．にて得られた膜の相の同定を行ったところ、得られた膜はα−Ｇａ２０３であった。
2-5. Evaluation Using the XRD diffractometer, the above 2-4. Was subjected to phase identification of the film obtained in the resulting film was α-Ga 2 0 3.
３．オーミック電極の形成
上記２−４．で得られた積層体のｎ＋型半導体層上に、スパッタにより、Ｔｉ膜（厚さ７０ｎｍ）及びＡｕ膜（厚さ３０ｎｍ）をそれぞれ形成し、オーミック電極とした。
3. Formation of ohmic electrode 2-4. A Ti film (thickness 70 nm) and an Au film (thickness 30 nm) were formed by sputtering on the n + type semiconductor layer of the laminate obtained in step 1 to form ohmic electrodes.
４．基板除去
上記３．で得られた積層体のオーミック電極上に、仮ウエハーを一時的に接合し、ついで、ＣＭＰ装置を用いて、基板１０を研磨し、上記サファイア基板と上記バッファ層とを除去した。
4). Substrate removal 3. A temporary wafer was temporarily bonded onto the ohmic electrode of the laminated body obtained in the above, and then the substrate 10 was polished using a CMP apparatus to remove the sapphire substrate and the buffer layer.
５．ショットキー電極の形成
上記４．で得られた積層体のｎ−型半導体層上に、ＥＢ蒸着により、Ｃｒ膜（厚さ５０ｎｍ）およびＡｌ膜（厚さ５０００ｎｍ）をそれぞれ形成し、ショットキー電極（直径３００μｍ）とした。その後、ＴＯ２２０にパッケージングし、実装済みのＳＢＤを得た。
5. Formation of Schottky electrode A Cr film (thickness: 50 nm) and an Al film (thickness: 5000 nm) were formed on the n − type semiconductor layer of the laminate obtained in the above by EB vapor deposition to form a Schottky electrode (diameter 300 μm). Thereafter, it was packaged in TO220 to obtain a mounted SBD.
６．半導体特性の評価
（スイッチング特性評価）
上記５．で得られたＳＢＤのスイッチング特性を評価した。結果を図１１に示す。また、ＳｉＣを半導体として用いた場合と、Ｓｉを半導体として用いた場合のスイッチング特性もあわせて図１１に示す。図１１から明らかなとおり、本発明品は、他のものに比べ、波形が良好であり、スイッチング特性に優れていることがわかる。
6). Semiconductor characteristic evaluation (switching characteristic evaluation)
5. above. The switching characteristics of the SBD obtained in (1) were evaluated. The results are shown in FIG. FIG. 11 also shows switching characteristics when SiC is used as a semiconductor and when Si is used as a semiconductor. As is apparent from FIG. 11, it can be seen that the product of the present invention has a better waveform and superior switching characteristics than the other products.
（熱抵抗特性評価）
上記５．で得られたＳＢＤにつき、熱抵抗測定を実施した。その結果、本発明品のＲｊＣは１３．９℃／Ｗであり、ＳｉＣを半導体として用いたもの（ＲｊＣ＝１２．５℃／Ｗ）と同等以上の性能であった。また、単位面積の熱抵抗を考慮すると、ＳｉＣを半導体として用いたものに比べ、チップサイズが６割程度の小さいもので同等の性能を発揮できることがわかった。
(Evaluation of thermal resistance characteristics)
5. above. Thermal resistance measurement was performed on the SBD obtained in (1). As a result, the RjC of the product of the present invention was 13.9 ° C./W, which was equal to or better than that using SiC as a semiconductor (RjC = 12.5 ° C./W). Also, considering the thermal resistance of the unit area, it was found that the same performance can be exhibited with a chip size as small as about 60% compared to that using SiC as a semiconductor.
（キャパシタンス測定）
上記５．で得られたＳＢＤにつき、ＣＶ測定（１ＭＨｚ）を実施した。その結果、０Ｖバイアスで１３０ｐＦであった。なお、単位面積あたりのキャパシタンスは１．８４Ｆ／ｍ２である。このことから、ＳｉＣを半導体として用いたものよりもキャパシタンスが小さいので、本発明品はスイッチング特性が良好であることがわかる。
(Capacitance measurement)
5. above. CV measurement (1 MHz) was carried out for the SBD obtained in (1). As a result, it was 130 pF at 0 V bias. The capacitance per unit area is 1.84 F / m 2 . This indicates that the product of the present invention has good switching characteristics because the capacitance is smaller than that using SiC as a semiconductor.
（熱抵抗算出評価）
上記５．で得られたＳＢＤにつき、熱抵抗を算出したところ、１５．６（Ｋ／Ｗ）であった。そして、熱抵抗が１５．６（Ｋ／Ｗ）である場合であって、半導体層にβ−Ｇａ２Ｏ３を用いた場合（比較例２）やＳｉＣを用いた場合（比較例３）と、本発明の場合（実施例４）とを比較評価した。結果を表１に示す。表１から明らかなとおり、本発明品は、比較例品に比べ、半導体層の表面積が小さく、かつ厚さ０．０１ｍｍ以下であっても、良好な熱抵抗特性を示しており、半導体装置の小型化に適していることがわかる。
(Thermal resistance calculation evaluation)
5. above. The thermal resistance of the SBD obtained in 1 was calculated to be 15.6 (K / W). Then, even if the thermal resistance is 15.6 (K / W), with the case of using beta-Ga 2 O 3 in the semiconductor layer when used (Comparative Example 2) and SiC (Comparative Example 3) The case of the present invention (Example 4) was compared and evaluated. The results are shown in Table 1. As is apparent from Table 1, the product of the present invention shows good thermal resistance characteristics even when the surface area of the semiconductor layer is small and the thickness is 0.01 mm or less, compared with the comparative example product. It turns out that it is suitable for miniaturization.
（実施例５）
ショットキー電極を直径３００μｍのものに代えて直径５００μｍのものを用いたこと以外、実施例４と同様にして、ＳＢＤを得た。得られたＳＢＤのスイッチング特性を評価したところ、実施例４と同様の波形が確認され、良好なスイッチング特性であることがわかった。
(Example 5)
An SBD was obtained in the same manner as in Example 4 except that a Schottky electrode having a diameter of 500 μm was used instead of the one having a diameter of 300 μm. When the switching characteristics of the obtained SBD were evaluated, the same waveform as in Example 4 was confirmed, and it was found that the switching characteristics were good.
（実施例６）
（１）ｎ−型半導体層の形成の際に、成膜温度を５２０℃としたこと、および成膜時間を２５分としたこと、（２）ｎ＋型半導体層の形成の際に、原料溶液として、ガリウムアセチルアセトナート０．０５モル、塩酸１．５体積％、塩化スズ（ＩＩ）０．２原子％および水の混合した溶液を用いたこと、成膜温度を４８０℃としたこと、および成膜時間を１５０分としたこと、成膜装置として、図６に示されるミストＣＶＤ装置を用いたこと、ならびに（３）第１の金属層（ショットキー電極）の形成の際に、ｎ−型半導体層上に、第１の金属層として、Ｔｉ層を電子ビーム蒸着にて積層したこと以外は、実施例１と同様にして半導体装置を得た。なお、ｎ＋型半導体層上にオーミック電極を形成し、また、ショットキー電極のカバー電極として、Ｔｉ層上に、Ｃｕ層を電子ビーム蒸着にて形成した。得られた半導体装置につき、スキャニングインターナルフォトエミッション（走査内部光電子放出顕微鏡：ＳＩＰＭ）測定を実施した。得られたＳＩＰＭ像を図１５および図１６に示す。図１５は、フォトイールドマップを示しており、（ａ）はアニール前のＳＩＰＭ像を示しており、（ｂ）は２００℃アニール後のＳＩＰＭ像を示しており、（ｃ）は、３００℃アニール後のＳＩＰＭ像を示している。図１５から、フォトイールドの面内分布が均一であり、面内分布の熱的安定性が優れていることが分かる。また、図１６は、ショットキーバリアハイトマップを示しており、図１６から、バリアハイトの面内分布が均一であることが分かる。
(Example 6)
(1) The film formation temperature was set to 520 ° C. and the film formation time was set to 25 minutes during the formation of the n − type semiconductor layer, and (2) the raw material solution was formed during the formation of the n + type semiconductor layer. Using a mixed solution of 0.05 mol of gallium acetylacetonate, 1.5% by volume of hydrochloric acid, 0.2 atomic% of tin (II) chloride and water, the film forming temperature was 480 ° C., and The film formation time was set to 150 minutes, the mist CVD apparatus shown in FIG. 6 was used as the film formation apparatus, and (3) n-- during the formation of the first metal layer (Schottky electrode). A semiconductor device was obtained in the same manner as in Example 1 except that a Ti layer was stacked as the first metal layer by electron beam evaporation on the mold semiconductor layer. An ohmic electrode was formed on the n + type semiconductor layer, and a Cu layer was formed on the Ti layer by electron beam evaporation as a cover electrode for the Schottky electrode. Scanning internal photo emission (scanning internal photoelectron emission microscope: SIPM) measurement was performed on the obtained semiconductor device. The obtained SIPM images are shown in FIGS. FIG. 15 shows a photo-yield map, where (a) shows a SIPM image before annealing, (b) shows a SIPM image after 200 ° C. annealing, and (c) shows 300 ° C. annealing. A later SIPM image is shown. FIG. 15 shows that the in-plane distribution of the photo yield is uniform and the thermal stability of the in-plane distribution is excellent. FIG. 16 shows a Schottky barrier height map, and it can be seen from FIG. 16 that the in-plane distribution of the barrier height is uniform.
（実施例７）
第１の金属層（ショットキー電極）の形成の際に、ｎ−型半導体層上に、第１の金属層として、Ｆｅ層を電子ビーム蒸着にて積層したこと以外は、実施例６と同様にして半導体装置を得た。なお、ｎ＋型半導体層上にオーミック電極を形成し、また、ショットキー電極のカバー電極として、Ｆｅ層上に、Ｔｉ層およびＣｕ層をそれぞれ電子ビーム蒸着にて形成した。得られた半導体装置につき、実施例６と同様にして、スキャニングインターナルフォトエミッション（走査内部光電子放出顕微鏡：ＳＩＰＭ）測定を実施した。得られたＳＩＰＭ像を図１７および図１８に示す。図１７は、フォトイールドマップを示しており、（ａ）はアニール前のＳＩＰＭ像を示しており、（ｂ）は２００℃アニール後のＳＩＰＭ像を示しており、（ｃ）は、３００℃アニール後のＳＩＰＭ像を示している。図１７から、フォトイールドの面内分布が均一であり、面内分布の熱的安定性が優れていることが分かる。また、図１８は、ショットキーバリアハイトマップを示しており、図１８から、バリアハイトの面内分布が均一であることが分かる。
(Example 7)
The same as Example 6 except that when forming the first metal layer (Schottky electrode), an Fe layer was stacked as the first metal layer on the n − type semiconductor layer by electron beam evaporation. Thus, a semiconductor device was obtained. An ohmic electrode was formed on the n + type semiconductor layer, and a Ti layer and a Cu layer were formed on the Fe layer by electron beam evaporation as cover electrodes for the Schottky electrode, respectively. Scanning internal photo emission (scanning internal photoelectron emission microscope: SIPM) measurement was performed on the obtained semiconductor device in the same manner as in Example 6. The obtained SIPM images are shown in FIGS. FIG. 17 shows a photo yield map, where (a) shows a SIPM image before annealing, (b) shows a SIPM image after 200 ° C. annealing, and (c) shows 300 ° C. annealing. A later SIPM image is shown. It can be seen from FIG. 17 that the in-plane distribution of the photo yield is uniform and the thermal stability of the in-plane distribution is excellent. FIG. 18 shows a Schottky barrier height map, and it can be seen from FIG. 18 that the in-plane distribution of the barrier height is uniform.
以上のとおり、本発明の半導体装置は、半導体特性およびショットキー特性に優れていることがわかる。 As described above, it can be seen that the semiconductor device of the present invention is excellent in semiconductor characteristics and Schottky characteristics.
本発明の半導体装置は、半導体（例えば化合物半導体電子デバイス等）、電子部品・電気機器部品、光学・電子写真関連装置、工業部材などあらゆる分野に用いることができるが、とりわけ、パワーデバイスに有用である。 The semiconductor device of the present invention can be used in various fields such as semiconductors (for example, compound semiconductor electronic devices), electronic parts / electric equipment parts, optical / electrophotographic related apparatuses, industrial members, etc., but is particularly useful for power devices. is there.
１ ミストＣＶＤ装置
２ａ キャリアガス源
２ｂ キャリアガス（希釈）源
３ａ 流量調節弁
３ｂ 流量調節弁
４ ミスト発生源
４ａ 原料溶液
４ｂ ミスト
５ 容器
５ａ 水
６ 超音波振動子
７ 成膜室
８ ホットプレート
９ 供給管
１０ 基板
１１ 排気口
１９ ミストＣＶＤ装置
２０ 基板
２１ サセプタ
２２ａ キャリアガス供給手段
２２ｂ キャリアガス（希釈）供給手段
２３ａ 流量調節弁
２３ｂ 流量調節弁
２４ ミスト発生源
２４ａ 原料溶液
２５ 容器
２５ａ 水
２６ 超音波振動子
２７ 供給管
２８ ヒーター
２９ 排気口
５０ａ 第１の金属層
５０ｂ 第２の金属層
５１ Ａｕ層
５２ Ｔｉ層
５３ Ｐｔ層
５４ Ｔｉ層
５５ Ａｕ層
１０１ａ ｎ−型半導体層
１０１ｂ ｎ＋型半導体層
１０４ 絶縁体層
１０５ａ ショットキー電極
１０５ｂ オーミック電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mist CVD apparatus 2a Carrier gas source 2b Carrier gas (dilution) source 3a Flow control valve 3b Flow control valve 4 Mist generation source 4a Raw material solution 4b Mist 5 Container 5a Water 6 Ultrasonic vibrator 7 Deposition chamber 8 Hot plate 9 Supply Tube 10 Substrate 11 Exhaust port 19 Mist CVD apparatus 20 Substrate 21 Susceptor 22a Carrier gas supply means 22b Carrier gas (dilution) supply means 23a Flow control valve 23b Flow control valve 24 Mist generation source 24a Raw material solution 25 Container 25a Water 26 Ultrasonic vibration Child 27 Supply pipe 28 Heater 29 Exhaust port 50a First metal layer 50b Second metal layer 51 Au layer 52 Ti layer 53 Pt layer 54 Ti layer 55 Au layer 101a n− type semiconductor layer 101b n + type semiconductor layer 104 insulator Layer 105a Schottky electrode 105b Ohmi Electrode
Claims (15)
A semiconductor system comprising a semiconductor device, wherein the semiconductor device is the semiconductor device according to claim 1.
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