α－Ga2O3系半导体膜制造技术

对于本发明专利技术的α－Ga2O3系半导体膜，在测定平面阴极发光的强度映射的各测定点处求出波长250nm以上365nm以下的范围内的最大发光强度A，并求出全部测定点的最大发光强度A按从大到小排序时的前5％的平均值X，此时，存在最大发光强度A为X的0.6倍以下的测定点(暗斑)。大发光强度A为X的0.6倍以下的测定点(暗斑)。大发光强度A为X的0.6倍以下的测定点(暗斑)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】α
－Ga2O3系半导体膜


[0001]本专利技术涉及α－Ga2O3系半导体膜。

技术介绍

[0002]近年来，氧化镓(Ga2O3)作为半导体用材料备受瞩目。已知氧化镓有α、β、γ、δ及ε这5个晶型，其中，α－Ga2O3的带隙非常大，达到5.3eV，作为功率半导体用材料备受期待。不过，α－Ga2O3为亚稳相，因此，单晶基板未实现实用化，通常以异质外延生长形成于蓝宝石基板。
[0003]例如，专利文献1中公开一种半导体装置，其具备：具有刚玉型结晶结构的基底基板、具有刚玉型结晶结构的半导体层、以及具有刚玉型结晶结构的绝缘膜，并记载了在蓝宝石基板上形成有α－Ga2O3膜作为半导体层的例子。另外，专利文献2中公开一种半导体装置，其具备：包含具有刚玉结构的结晶性氧化物半导体作为主成分的n型半导体层、以具有六方晶的结晶结构的无机化合物为主成分的p型半导体层、以及电极。在该专利文献2的实施例中公开了：在c面蓝宝石基板上形成呈亚稳相的具有刚玉结构的α－Ga2O3膜作为n型半导体层，并形成具有六方晶的结晶结构的α－Rh2O3膜作为p型半导体层，制作二极管。
[0004]但是，使α－Ga2O3膜在异种基板上结晶生长时，存在发生开裂或结晶缺陷的问题。在作为α－Ga2O3和异种刚玉材料的混晶的InAlGaO系的半导体膜的成膜时，通常也在异种基板上进行结晶生长，因此，产生外延膜发生开裂等问题。作为应对该问题的技术，专利文献3中公开了制作开裂较少的α－Ga2O3膜。另外，专利文献4中公开了通过在外延膜的成膜时使其包含空隙来制作开裂减少的α－Ga2O3膜。专利文献5中给出了采用阴极发光(CL)分光装置实施α－Ga2O3膜的截面CL强度映射时的结果(表示波长与发光强度之间的关系的曲线图)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2014－72533号公报
[0008]专利文献2：日本特开2016－25256号公报
[0009]专利文献3：日本特开2016－100592号公报
[0010]专利文献4：日本特开2016－100593号公报
[0011]专利文献5：日本特开2016－155963号公报

技术实现思路

[0012]虽然像这样制作了各种α－Ga2O3膜，但是，期望开发出与之前不同的有用的α－Ga2O3系半导体膜。
[0013]本专利技术是为了解决上述课题而实施的，其目的在于，提供新的α－Ga2O3系半导体膜。
[0014]本专利技术的α－Ga2O3系半导体膜为如下半导体膜，即，在测定平面CL的强度映射的各测定点处求出波长250nm以上365nm以下的范围内的最大发光强度A，并求出全部测定点的最大发光强度A按从大到小排序时的前5％的平均值X，此时，存在最大发光强度A为X的0.6
倍以下的测定点。以下，将上述的最大发光强度A为X的0.6倍以下的测定点称为暗斑。
[0015]该α－Ga2O3系半导体膜为之前未知的新的半导体膜，且是开裂较少的半导体膜。
附图说明
[0016]图1是层叠结构体10的说明图，(a)是俯视图，(b)是A－A截面图。
[0017]图2是表示雾化CVD装置40的构成的剖视简图。
[0018]图3是表示气相生长装置60的构成的剖视简图。
[0019]图4是实施例1的平面CL强度映射图像。
[0020]图5是表示实施例1的全部测定点中最大发光强度A落在按从大到小排序时的前5％之内的测定点的CL光谱的一例的曲线图。
[0021]图6是表示实施例1的暗斑的CL光谱的一例的曲线图。
[0022]图7是比较例1的平面CL强度映射图像。
具体实施方式
[0023][层叠结构体][0024]图1是层叠结构体10的说明图，(a)是俯视图，(b)是A－A截面图。
[0025]层叠结构体10为板状的部件，在基底基板12上具备半导体膜14。俯视该层叠结构体10时的平面视图形状在本实施方式中为圆形。“圆形”不需要为完整的圆形，可以为整体能够识别为大致圆形的近似圆形。例如，可以为圆形的一部分为了结晶方位的确定或其他目的而存在切口的形状。另外，层叠结构体10的平面视图形状并不限定于圆形，可以为例如多边形(正方形、长方形等四边形、以及五边形、六边形等)。
[0026]基底基板12优选具备晶格常数比蓝宝石更接近于α－Ga2O3的氧化物(α－Cr2O3、α－Fe2O3等)的层，更优选具备α－Cr2O3或α－Cr2O3系固溶体的单晶层。
[0027]半导体膜14为具有由α－Ga2O3或α－Ga2O3系固溶体构成的刚玉型结晶结构的膜、即α－Ga2O3系半导体膜。α－Ga2O3属于三方晶系的晶群，具有刚玉型结晶结构。另外，α－Ga2O3系固溶体为在α－Ga2O3中固溶有其他成分得到的物质，维持着刚玉型结晶结构。作为其他成分，例如可以举出：Al2O3、In2O3、Cr2O3、Fe2O3、Rh2O3、V2O3、Ti2O3等。
[0028]对于半导体膜14，在测定平面CL的强度映射的各测定点处求出波长250nm以上365nm以下的范围内的最大发光强度A，并求出全部测定点的最大发光强度A按从大到小排序时的前5％的平均值X，将最大发光强度A为X的0.6倍以下的测定点定义为暗斑，此时，在半导体膜14中包含暗斑。像这样的半导体膜14的开裂较少。α－Ga2O3系半导体膜中检测为暗斑的平面CL映射图像的暗部的物理含义未阐明，得到抑制开裂的效果的理由也不清楚。例如在蓝宝石上直接形成α－Ga2O3得到的膜中包含大量刃状位错、螺旋位错，但是，在波长250nm以上365nm以下的范围内的CL映射图像中未检测到暗斑。因此，说明本申请规定的暗斑不是由上述位错导致的。所以，存在不归属于刃状位错、螺旋位错、混合位错等的结晶缺陷这样的缺陷，并推测该缺陷是造成暗斑的原因。推定：因该缺陷的存在而使得成膜时产生的应力得到缓和，半导体膜的开裂得以抑制。
[0029]另外，采用半导体膜14中的暗斑的个数除以全部测定点的个数得到的比例R时，从抑制电气特性、例如将半导体膜14利用于肖特基势垒二极管时的泄漏电流的观点出发，R较
小较为理想，优选为0.600以下，更优选为0.200以下。如上所述，认为暗斑是不归属于位错的缺陷，不过，如果其量过多，则对电气特性也造成影响。另一方面，从抑制半导体膜的开裂的观点出发，R较大较为理想，优选为0.005以上，更优选为0.050以上。因此，为了同时实现抑制利用于肖特基势垒二极管时的泄漏电流和开裂，R优选为0.005以上0.600以下，更优选为0.050以上0.200以下。
[0030]平面CL的强度映射的测定条件如下。应予说明，以该强度映射测定得到的发光强度的单位为a.u.(任意单位)。
[0031]·
测定范围：半导体膜14的平面(表面)的5μm
×
5μm、20个视野
[0032]·本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种α－Ga2O3系半导体膜，其中，在测定平面阴极发光的强度映射的各测定点处求出波长250nm以上365nm以下的范围内的最大发光强度A，并求出全部测定点的最大发光强度A按从大到小排序时的前5％的平均值X，此时，存在最大发光强度A为X的0.6倍以下的测定点...

【专利技术属性】
技术研发人员：福井宏史，渡边守道，吉川润，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：