【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明特別涉及一種對于功率器件有用的半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)：

氧化鎵(ga2o3)在室溫下具有4.8-5.3ev這種寬帶隙，是幾乎不吸收可見光和紫外光的透明半導(dǎo)體。因此，氧化鎵是一種有望用于在深紫外線區(qū)域動作的光·電子設(shè)備、透明電子器件的材料，近年來，對基于氧化鎵(ga2o3)的光檢測器、發(fā)光二極管(led)以及三極管進(jìn)行了開發(fā)(參照非專利文獻(xiàn)1)。

另外，氧化鎵(ga2o3)存在α、β、γ、σ、ε5種結(jié)晶結(jié)構(gòu)，通常最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)是β-ga2o3。然而，由于β-ga2o3為β-gallia結(jié)構(gòu)，所以與通常用于電子材料等的結(jié)晶系不同，未必適用于半導(dǎo)體裝置。另外，β-ga2o3薄膜的生長需要高基板溫度、高真空度，因此還存在制造成本增加的問題。另外，又如非專利文獻(xiàn)2所記載，β-ga2o3中即使有高濃度(例如1×10¹⁹/cm³以上)的摻雜物(si)，如果在離子注入后不以800℃～1100℃的高溫實(shí)施退火處理，則無法作為施主來使用。

另一方面，α-ga2o3具有與已經(jīng)通用販賣的藍(lán)寶石基板相同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，所以適用于光·電子設(shè)備，此外，由于具有比β-ga2o3寬的帶隙，所以對于功率器件尤其有用，因此，使用α-ga2o3作為半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置備受期待。

專利文獻(xiàn)1和2中記載了一種半導(dǎo)體裝置，其使用β-ga2o3作為半導(dǎo)體，使用由ti層和au層構(gòu)成的2層，由ti層、al層和au層構(gòu)成的3層，或者由ti層、al層、ni層和au層構(gòu)成的4層，作為可得到與該半導(dǎo)體相適合的歐姆特性的電極。

另外，專利文獻(xiàn)3中記載了一種半導(dǎo)體裝置，其使用β-ga2o3作為半導(dǎo)體，使用au、pt、或者ni和au的層疊體中的任一者作為可得到與該半導(dǎo)體相適合的肖特基特性的電極。

然而，在將專利文獻(xiàn)1～3中記載的電極應(yīng)用于使用α-ga2o3作為半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置的情況下，存在如下問題：無法作為肖特基電極、歐姆電極發(fā)揮功能；電極無法附著于膜；半導(dǎo)體特性受損等。

【先行技術(shù)文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)1】日本特開2005-260101號公報

【專利文獻(xiàn)2】日本特開2009-81468號公報

【專利文獻(xiàn)3】日本特開2013-12760號公報

【非專利文獻(xiàn)】

【非專利文獻(xiàn)1】junliangzhaoetal,“uvandvisibleelectroluminescencefromasn：ga2o3/n+-siheterojunctionbymetal–organicchemicalvapordeposition”,ieeetransactionsonelectrondevices,vol.58,no.5may2011

【非專利文獻(xiàn)2】koheisasakietal,“si-ionimplantationdopinginβ-ga2o3anditsapplicationtofabricationoflow-resistanceohmiccontacts”,appliedphysicsexpress6(2013)086502

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

【發(fā)明要解決的課題】

本發(fā)明是目的是提供一種半導(dǎo)體特性和肖特基特性優(yōu)異的半導(dǎo)體裝置。

【為解決課題的技術(shù)手段】

本發(fā)明人等為實(shí)現(xiàn)上述目的進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一種半導(dǎo)體裝置，其至少具備：含有具有剛玉結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體作為主成分的半導(dǎo)體層，以及上述半導(dǎo)體層上的肖特基電極，上述肖特基電極含有元素周期表第4族的金屬，該半導(dǎo)體裝置不會損害具有剛玉結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體特性，半導(dǎo)體特性優(yōu)異，并且肖特基特性也優(yōu)異，這種半導(dǎo)體裝置能夠一舉解決上述現(xiàn)有問題。

另外，本發(fā)明人等在獲得上述見解后，進(jìn)一步經(jīng)過反復(fù)研究，從而完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明涉及以下發(fā)明。

[1]一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，至少具備：含有具有剛玉結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體作為主成分的半導(dǎo)體層，以及上述半導(dǎo)體層上的肖特基電極，上述肖特基電極含有選自元素周期表第4族～第9族中的至少1種金屬。

[2]如上述[1]所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，上述肖特基電極含有選自元素周期表第4族～第6族中的至少1種金屬。

[3]如上述[1]所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，至少具備：第1半導(dǎo)體層、第2半導(dǎo)體層、設(shè)置在第1半導(dǎo)體層上的肖特基電極，第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層分別含有具有剛玉結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體作為主成分，第1半導(dǎo)體層的載流子密度小于第2半導(dǎo)體層的載流子密度，上述肖特基電極含有選自元素周期表第4族～第9族中的至少1種金屬。

[4]如上述[1]所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述金屬是元素周期表第4周期的過渡金屬。

[5]如上述[1]所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體含有鎵或銦。

[6]如上述[1]所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體是α-ga2o3或其混晶。

[7]如上述[1]所述的半導(dǎo)體裝置，其進(jìn)一步具備歐姆電極，上述歐姆電極含有元素周期表第4族或第11族的金屬。

[8]一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，至少具備：含有具有剛玉結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體作為主成分的半導(dǎo)體層，以及上述半導(dǎo)體層上的肖特基電極，上述半導(dǎo)體層的厚度為40μm以下。

[9]如上述[8]所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，以1mhz進(jìn)行測定時的電容在0v偏壓下為1000pf以下。

[10]如上述[8]所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述半導(dǎo)體層的表面積為1mm²以下。

[11]如上述[8]所述的半導(dǎo)體裝置，其中，肖特基電極的面積為1mm²以下。

[12]如上述[8]所述的半導(dǎo)體裝置，其中，在所述半導(dǎo)體裝置中流通1a以上的電流。

[13]如上述[1]所述的半導(dǎo)體裝置，其為功率器件。

[14]如上述[1]所述的半導(dǎo)體裝置，其為功率模塊、變頻器或變流器。

[15]一種半導(dǎo)體系統(tǒng)，其具備半導(dǎo)體裝置，上述半導(dǎo)體裝置是上述[1]所述的半導(dǎo)體裝置。

【發(fā)明效果】

本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體特性和肖特基特性優(yōu)異。

【附圖說明】

【圖1】是示意表示本發(fā)明的肖特基勢壘二極管(sbd)的優(yōu)選例的圖。

【圖2】是示意表示本發(fā)明的肖特基勢壘二極管(sbd)的優(yōu)選例的圖。

【圖3】是示意表示用于本發(fā)明的第1金屬層的優(yōu)選例的圖。

【圖4】是示意表示用于本發(fā)明的第2金屬層的優(yōu)選例的圖。

【圖5】是實(shí)施例中使用的霧化cvd裝置的概略構(gòu)成圖。

【圖6】是實(shí)施例中使用的霧化cvd裝置的概略構(gòu)成圖。

【圖7】是表示實(shí)施例1的iv測定結(jié)果的圖。

【圖8】是表示實(shí)施例2的iv測定結(jié)果的圖。

【圖9】是表示實(shí)施例3的iv測定結(jié)果的圖。

【圖10】是表示比較例的iv測定結(jié)果的圖。

【圖11】是表示實(shí)施例4的轉(zhuǎn)換特性測定結(jié)果的圖?？v軸為電流(a)，橫軸為時間(秒)。

【圖12】是示意表示電源系統(tǒng)的優(yōu)選例的圖。

【圖13】是示意表示系統(tǒng)裝置的優(yōu)選例的圖。

【圖14】是示意表示電源裝置的電源電路圖的優(yōu)選例的圖。

【圖15】是表示實(shí)施例6的sipm測定結(jié)果的圖。

【圖16】是表示實(shí)施例6的sipm測定結(jié)果的圖。

【圖17】是表示實(shí)施例7的sipm測定結(jié)果的圖。

【圖18】是表示實(shí)施例7的sipm測定結(jié)果的圖。

【具體實(shí)施方式】

本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于，至少具備：含有具有剛玉結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體作為主成分的半導(dǎo)體層，以及上述半導(dǎo)體層上的肖特基電極，上述肖特基電極含有選自元素周期表第4族～第9族中的至少1種金屬。應(yīng)予說明，上述金屬優(yōu)選為選自元素周期表第4族～第6族中的至少1種金屬。這樣，通過將上述肖特基電極的金屬材料與上述半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體材料組合，可得到半導(dǎo)體特性優(yōu)異的半導(dǎo)體裝置。一直以來，已知在使用β-ga2o3作為半導(dǎo)體的情況下，優(yōu)選將au、pt、ni等元素周期表第10族以上的金屬用于肖特基電極，但即使不使用第10族以上的金屬，在使用剛玉結(jié)構(gòu)的例如α-ga2o3等結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體的情況下，通過在上述肖特基電極中使用選自元素周期表第4族～第9族中的至少1種金屬，也可得到半導(dǎo)體特性優(yōu)異的半導(dǎo)體裝置。

另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于，至少具備：含有具有剛玉結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體作為主成分的半導(dǎo)體層，以及上述半導(dǎo)體層上的肖特基電極，上述肖特基電極含有元素周期表第4族的金屬。這樣，通過使上述肖特基電極含有元素周期表第4族的金屬，能夠使密合性良好。

上述半導(dǎo)體層只要含有具有剛玉結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體作為主成分就沒有特別限定。上述半導(dǎo)體層(以下也稱為“結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜”)優(yōu)選以inalgao系半導(dǎo)體為主成分，更優(yōu)選至少含有鎵或銦，最優(yōu)選至少含有鎵。作為至少含有鎵的結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體，優(yōu)選可舉出α-ga2o3或其混晶等。應(yīng)予說明，所謂“主成分”，例如在結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體為α-ga2o3的情況下，以膜中的金屬元素中的鎵原子比為0.5以上的比例含有α-ga2o3即可。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述膜中的金屬元素中的鎵原子比為0.7以上、更優(yōu)選為0.8以上。另外，結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜的厚度沒有特別限定，可以為1μm以下、也可以為1μm以上、但在本發(fā)明中優(yōu)選為40μm以下，更優(yōu)選為25μm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為12μm以下，最優(yōu)選為8μm以下。結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜的表面積沒有特別限定優(yōu)選為1mm²以下，更優(yōu)選為1mm見方。另外，由下述的熱阻計(jì)算評價的結(jié)果可知，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置即使被小型化也可以作為半導(dǎo)體裝置發(fā)揮優(yōu)異的性能。例如，即使結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜的膜厚為12μm以下且表面積為1mm見方以下，也可得到流通1a以上(優(yōu)選10a以上)的電流的半導(dǎo)體裝置。應(yīng)予說明，上述結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜通常為單晶，也可以為多晶。另外，上述結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜可以是單層膜，也可以是多層膜。上述結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜為多層膜時，上述多層膜優(yōu)選膜厚為40μm以下，另外，優(yōu)選至少含有第1半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層，且在第1半導(dǎo)體層上設(shè)有肖特基電極的情況下，第1半導(dǎo)體層的載流子密度小于第2的半導(dǎo)體層的載流子密度。應(yīng)予說明，在該情況下，第2半導(dǎo)體層通常含有摻雜物，上述結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜的載流子密度可通過調(diào)節(jié)摻雜量而進(jìn)行適當(dāng)設(shè)定。

上述結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選含有摻雜物。上述摻雜物沒有特別限定，可以是公知的摻雜物。作為上述摻雜物，例如可舉出錫、鍺、硅、鈦、鋯、釩或鈮等n型摻雜物、或p型摻雜物等。在本發(fā)明中，上述摻雜物優(yōu)選為sn。sn的含量在上述結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜的組成中優(yōu)選為0.00001原子％以上、更優(yōu)選為0.00001原子％～20原子％、最優(yōu)選為0.00001原子％～10原子％。

上述結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜例如適合通過如下方式得到：將原料溶液霧化或液滴化(霧化·液滴化工序)，將所得霧或液滴通過載氣搬運(yùn)至基體上(搬運(yùn)工序)，接著，在成膜室內(nèi)使上述霧或液滴發(fā)生熱反應(yīng)，而在基體上層疊含有結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體作為主成分的結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜(成膜工序)。

(霧化·液滴化工序)

霧化·液滴化工序使上述原料溶液霧化或液滴化。上述原料溶液的霧化方法或液滴化方法只要能使上述原料溶液霧化或液滴化就沒有特別限定，可以是公知方法，在本發(fā)明中，優(yōu)選使用超聲波的霧化方法或液滴化方法。使用超聲波得到的霧或液滴的初速度為0，可懸浮在空中，因而優(yōu)選，例如，由于是不像噴霧那樣進(jìn)行噴吹而是能夠懸浮在空中作為氣體來搬運(yùn)的霧，因此沒有因碰撞能量導(dǎo)致的損傷，因而非常優(yōu)選。液滴大小沒有特別限定，可以是數(shù)mm左右的液滴，但優(yōu)選50μm以下，更優(yōu)選100nm～10μm。

(原料溶液)

上述原料溶液含有可霧化或液滴化的材料，只要含有氘就沒有特別限定，可以是無機(jī)材料，也可以是有機(jī)材料，在本發(fā)明中，優(yōu)選為金屬或金屬化合物，更優(yōu)選含有選自鎵、鐵、銦、鋁、釩、鈦、鉻、銠、鎳、鈷、鋅、鎂、鈣、硅、釔、鍶和鋇中的1種或2種以上金屬。

在本發(fā)明中，作為上述原料溶液，可優(yōu)選使用將上述金屬以配合物或鹽的形式溶解或分散于有機(jī)溶劑或水中而形成的溶液。作為配合物的形式，例如可舉出乙酰丙酮配合物、羰基配合物、氨配合物、氫配合物等。作為鹽的形式，例如可舉出有機(jī)金屬鹽(例如金屬醋酸鹽、金屬草酸鹽、金屬檸檬酸鹽等)、硫化金屬鹽、硝化金屬鹽、磷酸化金屬鹽、鹵化金屬鹽(例如氯化金屬鹽、溴化金屬鹽、碘化金屬鹽等)等。

另外，優(yōu)選在上述原料溶液中混合氫鹵酸、氧化劑等添加劑。作為上述氫鹵酸，例如可舉出氫溴酸、鹽酸、氫碘酸等，其中，出于得到更優(yōu)質(zhì)的膜，優(yōu)選氫溴酸或氫碘酸。作為上述氧化劑，例如可舉出雙氧水(h2o2)、過氧化鈉(na2o2)、過氧化鋇(bao2)、過氧化苯甲酰(c6h5co)2o2等過氧化物；次氯酸(hclo)、高氯酸、硝酸、臭氧水、過乙酸、硝基苯等有機(jī)過氧化物等。

上述原料溶液中可含有摻雜物。通過使原料溶液中含有摻雜物，可良好地進(jìn)行摻雜。上述摻雜物只要不阻礙本發(fā)明的目的就沒有特別限定。作為上述摻雜物，例如可舉出錫、鍺、硅、鈦、鋯、釩或鈮等n型摻雜物或p型摻雜物等。摻雜物的濃度通常可以為約1×10¹⁶/cm³～1×10²²/cm³，另外，可以使摻雜物的濃度例如為約1×10¹⁷/cm³以下的低濃度。另外，根據(jù)本發(fā)明，還可以以約1×10²⁰/cm³以上的高濃度含有摻雜物。

原料溶液的溶劑沒有特別限定，可以是水等無機(jī)溶劑，也可以是醇等有機(jī)溶劑，也可以是無機(jī)溶劑與有機(jī)溶劑的混合溶劑。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述溶劑含有水，更優(yōu)選為水或水與醇的混合溶劑。

(搬運(yùn)工序)

搬運(yùn)工序中，通過載氣將上述霧或上述液滴搬運(yùn)至成膜室內(nèi)。作為上述載氣，只要不阻礙本發(fā)明的目的就沒有特別限定，例如作為優(yōu)選例，可舉出氧、臭氧、氮、氬等非活性氣體，或者氫氣、合成氣體等還原氣體等。另外，載氣的種類可以是1種，也可以是2種以上，也可以進(jìn)一步使用降低流量后的稀釋氣體(例如10倍稀釋氣體等)等作為第2載氣。另外，載氣的供給部位不僅為1處，也可以為2處以上。載氣的流量沒有特別限定，優(yōu)選為0.01～20l/分鐘，更優(yōu)選為1～10l/分鐘。為稀釋氣體時，稀釋氣體的流量優(yōu)選為0.001～2l/分鐘，更優(yōu)選為0.1～1l/分鐘。

(成膜工序)

成膜工序中，通過在成膜室內(nèi)使上述霧或液滴發(fā)生熱反應(yīng)而在基體上形成結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜。對于熱反應(yīng)，通過熱而使上述霧或液滴進(jìn)行反應(yīng)即可，反應(yīng)條件等只要不阻礙本發(fā)明的目的就沒有特別限定。在本工序中，通常在溶劑的蒸發(fā)溫度以上的溫度下進(jìn)行上述熱反應(yīng)，但優(yōu)選在不過高的溫度(例如1000℃)以下，更優(yōu)選650℃以下，作為300℃～650℃。另外，對于熱反應(yīng)，只要不阻礙本發(fā)明的目的，可以在真空下、非氧氣氛下、還原氣體氣氛下和氧氣氛下中的任一氣氛下進(jìn)行，優(yōu)選在非氧氣氛下或氧氣氛下進(jìn)行。另外，可以在大氣壓下、加壓下和減壓下中的任一條件下進(jìn)行，但在本發(fā)明中，優(yōu)選在大氣壓下進(jìn)行。應(yīng)予說明，膜厚可通過調(diào)整成膜時間來設(shè)定。

(基體)

上述基體只要能夠支撐上述結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜就沒有特別限定。上述基體的材料只要不阻礙本發(fā)明的目的就沒有特別限定，可以是公知的基體，也可以是有機(jī)化合物，還可以是無機(jī)化合物。作為上述基體的形狀，可以是任何形狀，對所有形狀均有效，例如可舉出平板、圓板等板狀、纖維狀、棒狀、圓柱狀、棱柱狀、筒狀、螺旋狀、球狀、環(huán)狀等，在本發(fā)明中優(yōu)選基板?；宓暮穸仍诒景l(fā)明中沒有特別限定。

上述基板只要為板狀且為上述結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜的支撐體就沒有特別限定。可以是絕緣體基板，也可以是半導(dǎo)體基板，還可以是金屬基板或?qū)щ娦曰?，上述基板?yōu)選絕緣體基板，另外，優(yōu)選表面具有金屬膜的基板。應(yīng)予說明，上述金屬膜優(yōu)選多層膜。作為上述基板，例如可舉出含有具有剛玉結(jié)構(gòu)的基板材料作為主成分的基底基板、或者含有具有β-gallia結(jié)構(gòu)的基板材料作為主成分的基底基板、含有具有六方晶結(jié)構(gòu)的基板材料作為主成分的基底基板等。這里，所謂“主成分”，是指具有上述特定結(jié)晶結(jié)構(gòu)的基板材料以原子比計(jì)相對于基板材料的總成分優(yōu)選含有50％以上，更優(yōu)選含有70％以上，進(jìn)一步優(yōu)選含有90％以上，也可以是100％。

基板材料只要不阻礙本發(fā)明的目的就沒有特別限定，可以是公知的基板材料。作為上述具有剛玉結(jié)構(gòu)的基板材料，例如可優(yōu)選舉出α-al2o3(藍(lán)寶石基板)或α-ga2o3，更優(yōu)選舉出a面藍(lán)寶石基板、m面藍(lán)寶石基板、r面藍(lán)寶石基板、c面藍(lán)寶石基板、α型氧化鎵基板(a面、m面或r面)等。作為以具有β-gallia結(jié)構(gòu)的基板材料為主成分的基底基板，例如可舉出β-ga2o3基板、或者含有g(shù)a2o3和al2o3且al2o3多于0wt％且為60wt％以下的混晶體基板等。另外，作為以具有六方晶結(jié)構(gòu)的基板材料為主成分的基底基板，例如可舉出sic基板、zno基板、gan基板等。作為用于基板材料的金屬，沒有特別限定，優(yōu)選用于第1金屬層或第2金屬層的金屬。

在本發(fā)明中，上述基體優(yōu)選表面的一部分或全部具有金屬或剛玉結(jié)構(gòu)。另外，在基體具有剛玉結(jié)構(gòu)的情況下，更優(yōu)選以具有剛玉結(jié)構(gòu)的基板材料為主成分的基底基板，最優(yōu)選藍(lán)寶石基板或α型氧化鎵基板。另外，上述基體可以含有鋁，在該情況下，優(yōu)選以具有剛玉結(jié)構(gòu)的含鋁基板材料為主成分的基底基板，更優(yōu)選藍(lán)寶石基板(優(yōu)選c面藍(lán)寶石基板、a面藍(lán)寶石基板、m面藍(lán)寶石基板、r面藍(lán)寶石基板)。另外，上述基體優(yōu)選含有氧化物，作為上述氧化物，例如可舉出ysz基板、mgal2o4基板、zno基板、mgo基板、srtio3基板、al2o3基板、石英基板、玻璃基板、β型氧化鎵基板、鈦酸鋇基板、鈦酸鍶基板、氧化鈷基板、氧化銅基板、氧化鉻基板、氧化鐵基板、gd3ga5o12基板、鉭酸鉀基板、鋁酸鑭基板、鑭鋁酸鍶基板、鎵酸鑭鍶基板、鈮酸鋰基板、鉭酸鋰基板、鋁鉭酸鑭鍶、氧化錳基板、鎵酸釹基板、氧化鎳基板、鈧鋁酸鎂基板、氧化鍶、鈦酸鍶基板、氧化錫基板、氧化碲基板、氧化鈦基板、yag基板、鋁酸釔基板、鋁酸鋰基板、鎵酸鋰基板、last基板、鎵酸釹基板、原釩酸釔基板等。

在本發(fā)明中，可以在上述成膜工序后進(jìn)行退火處理。退火的處理溫度只要不阻礙本發(fā)明的目的就沒有特別限定，通常為300℃～650℃，優(yōu)選為350℃～550℃。另外，退火的處理時間通常為1分鐘～48小時，優(yōu)選為10分鐘～24小時，更優(yōu)選為30分鐘～12小時。應(yīng)予說明，退火處理只要不阻礙本發(fā)明的目的，可以在任何氣氛下進(jìn)行，但優(yōu)選在非氧氣氛下進(jìn)行，更優(yōu)選在氮?dú)夥障逻M(jìn)行。

另外，在本發(fā)明中，可以在上述基體上直接設(shè)置結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜，也可以隔著緩沖層(buffer層)、應(yīng)力緩和層等其它層設(shè)置結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜。各層的形成方法沒有特別限定，可以是公知的方法，在本發(fā)明中，優(yōu)選霧化cvd法。

在本發(fā)明中，可以在使用從上述基體等剝離等公知方法后，將上述結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜作為半導(dǎo)體層用于半導(dǎo)體裝置，也可以直接將其作為半導(dǎo)體層用于半導(dǎo)體裝置。

上述半導(dǎo)體裝置至少具備上述半導(dǎo)體層，以及上述半導(dǎo)體層上的肖特基電極。上述肖特基電極只要含有選自元素周期表第4族～第9族中的至少1種金屬就沒有特別限定。作為元素周期表第4族的金屬，例如可舉出鈦(ti)、鋯(zr)、鉿(hf)等，其中優(yōu)選ti。作為元素周期表第5族的金屬，例如可舉出釩(v)、鈮(nb)、鉭(ta)等。作為元素周期表第6族的金屬，例如可舉出選自鉻(cr)、鉬(mo)和鎢(w)等中的1種或2種以上金屬等，在本發(fā)明中，由于cr可使轉(zhuǎn)換特性等半導(dǎo)體特性更良好，因而優(yōu)選cr。作為元素周期表第7族的金屬，例如可舉出錳(mn)、锝(tc)、錸(re)等。作為元素周期表第8族的金屬，例如可舉出鐵(fe)、釕(ru)、鋨(os)等。作為元素周期表第9族的金屬，例如可舉出鈷(co)、銠(rh)、銥(ir)等。另外，在本發(fā)明中，上述肖特基電極只要不阻礙本發(fā)明的目的，也可以進(jìn)一步含有元素周期表第10族或第11族的金屬。作為元素周期表第10族的金屬，例如可舉出鎳(ni)、鈀(pd)、鉑(pt)等，其中優(yōu)選pt。作為元素周期表第11族的金屬，例如可舉出銅(cu)、銀(ag)、金(au)等，其中優(yōu)選au。

在本發(fā)明中，為了使轉(zhuǎn)換特性等半導(dǎo)體特性更良好，上述肖特基電極優(yōu)選含有選自元素周期表第4族～第6族中的至少1種金屬或選自元素周期表第4族～第9族中的至少1種金屬、且為元素周期表第4周期的過渡金屬，更優(yōu)選含有元素周期表第4族或第6族的金屬或者選自元素周期表第4族～第6族中的至少1種金屬、且為元素周期表第4周期的過渡金屬。

另外，肖特基電極可以是單層金屬層，也可以含有2層以上的金屬膜。作為上述金屬層、金屬膜的層疊方法，沒有特別限定，例如可舉出真空蒸鍍法、濺射法等公知的方法等。另外，構(gòu)成肖特基電極的金屬可以是合金。在本發(fā)明中，第1金屬層優(yōu)選含有ti，最優(yōu)選含有au或/和pt。通過使用這樣的優(yōu)選的金屬，能夠使具有剛玉結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體的半導(dǎo)體特性(例如耐久性、介電擊穿電壓、耐壓、導(dǎo)通電阻、穩(wěn)定性等)更良好，肖特基特性也能夠良好地發(fā)揮。

另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選肖特基電極的面積為1mm²以下，更優(yōu)選為0.8mm²以下。

另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置通常具備歐姆電極。歐姆電極優(yōu)選含有元素周期表第4族或第11族的金屬。優(yōu)選用于歐姆電極的適宜的元素周期表第4族或第11族的金屬可以與上述肖特基電極中含有的金屬相同。另外，歐姆電極可以是單層的金屬層，也可以含有2層以上的金屬層。作為金屬層的層疊方法，沒有特別限定、例如可舉出真空蒸鍍法、濺射法等公知的方法等。另外，構(gòu)成歐姆電極的金屬可以是合金。在本發(fā)明中，歐姆電極優(yōu)選含有ti或/和au，更優(yōu)選含有ti和au。

上述半導(dǎo)體裝置尤其對于功率器件是有用的。作為上述半導(dǎo)體裝置，例如可舉出半導(dǎo)體激光器、二極管或三極管(例如mesfet等)等，其中優(yōu)選二極管，更優(yōu)選肖特基勢壘二極管。

(sbd)

圖1表示本發(fā)明所涉及的肖特基勢壘二極管(sbd)的優(yōu)選例。圖1的sbd具備n-型半導(dǎo)體層101a、n+型半導(dǎo)體層101b、肖特基電極105a和歐姆電極105b。

肖特基電極和歐姆電極的形成例如可通過真空蒸鍍法或?yàn)R射法等公知的方法進(jìn)行。更具體而言，例如可在形成肖特基電極時，可通過使第1金屬層層疊，并對第1金屬層實(shí)施利用光刻方法的圖案化來進(jìn)行。

以下，對使用第1金屬層作為肖特基電極105a，使用第2金屬層作為歐姆電極105b的情況的各方式進(jìn)行說明。

圖3表示本發(fā)明所使用的優(yōu)選的第1金屬層的一個例子。第1金屬層50a由au層51、ti層52和pt層53構(gòu)成。各層的金屬膜的膜厚沒有特別限定，au層優(yōu)選為0.1nm～10μm，更優(yōu)選為5nm～200nm，最優(yōu)選為10nm～100nm。元素周期表第4族的金屬(例如ti等)層優(yōu)選為1nm～500μm，更優(yōu)選為1nm～100μm，最優(yōu)選為5nm～20nm或1μm～100μm。元素周期表第10族的金屬(例如pt等)層例如優(yōu)選為1nm～10μm。應(yīng)予說明，使用ag作為元素周期表第11族的金屬時，ag膜的膜厚優(yōu)選為5μm～100μm，更優(yōu)選為10μm～80μm，最優(yōu)選為20μm～60μm。應(yīng)予說明，使用cu作為元素周期表第11族的金屬時，cu膜的膜厚優(yōu)選為1nm～500μm，更優(yōu)選為1nm～～100μm，最優(yōu)選為0.5μm～5μm。

圖4表示本發(fā)明所使用的優(yōu)選的第2金屬層的一個例子。第2金屬層50b由ti層54和au層55構(gòu)成。各層的金屬膜的膜厚沒有特別限定，在ti層54的情況下，優(yōu)選為1nm～500μm，更優(yōu)選為1nm～100μm，最優(yōu)選為5nm～20nm或1μm～100μm。在au層55的情況下，優(yōu)選為0.1nm～10μm，更優(yōu)選為5nm～200nm，最優(yōu)選為10nm～100nm。

在對圖1的sbd施加有反向偏壓的情況下，空乏層(未圖示)擴(kuò)大到n型半導(dǎo)體層101a中，因此成為高耐壓的sbd。另外，在施加有正向偏壓的情況下，電子從歐姆電極105b流向肖特基電極105a。這樣的sbd對于高耐壓·大電流用途優(yōu)異，肖特基特性也良好，轉(zhuǎn)換速度快，耐壓性·可靠性優(yōu)異。

圖2表示本發(fā)明所涉及的肖特基勢壘二極管(sbd)的優(yōu)選的另一例子。圖2的sbd除了圖1的sbd的構(gòu)成之外，進(jìn)一步具備絕緣體層104。更具體而言，具備n-型半導(dǎo)體層101a、n+型半導(dǎo)體層101b、肖特基電極105a、歐姆電極105b和絕緣體層104。

作為絕緣體層104的材料，例如可舉出gao、algao、inalgao、alinzngao4、aln、hf2o3、sin、sion、al2o3、mgo、gdo、sio2或si3n4等，在本發(fā)明中，優(yōu)選具有剛玉結(jié)構(gòu)的材料。通過將具有剛玉結(jié)構(gòu)的絕緣體用于絕緣體層，能夠使界面處的半導(dǎo)體特性的功能得到良好的體現(xiàn)。絕緣體層104設(shè)置在n-型半導(dǎo)體層101與肖特基電極105a之間。絕緣體層的形成例如可通過濺射法、真空蒸鍍法或cvd法等公知的方法進(jìn)行。

對于其他構(gòu)成等，與上述圖1的sbd的情況相同。

圖2的sbd與圖1的sbd相比，絕緣特性更優(yōu)異，具有更高的電流控制性。

如上所述得到的半導(dǎo)體裝置通常以1mhz進(jìn)行測定時的電容在0v偏壓下為1000pf以下，優(yōu)選為500pf以下，更優(yōu)選為150pf以下，這樣的半導(dǎo)體裝置也包含在本發(fā)明中。

本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置除上述事項(xiàng)之外，進(jìn)一步使用公知的方法，適合用作功率模塊、變頻器或變流器，還適合用于例如使用了電源裝置的半導(dǎo)體系統(tǒng)等。上述電源裝置通過使用公知的方法與配線圖案等連接等，可由上述半導(dǎo)體裝置制作或者制作為上述半導(dǎo)體裝置。圖12表示電源系統(tǒng)的例子。圖12中，使用多個上述電源裝置和控制電路構(gòu)成電源系統(tǒng)。上述電源系統(tǒng)如圖13所示，能夠與電子電路組合用于系統(tǒng)裝置。應(yīng)予說明，將電源裝置的電源電路圖的一個例子示于圖14。圖14表示由功率電路和控制電路構(gòu)成的電源裝置的電源電路，通過變頻器(由mosfeta～d構(gòu)成)將dc電壓在高頻下進(jìn)行轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)換成ac后，通過變壓器實(shí)施絕緣和變壓，通過整流mosfet(a～b’)進(jìn)行整流后，使用dcl(平滑用線圈l1、l2)和電容器進(jìn)行平滑，輸出直流電壓。此時，使用電壓比較器將輸出電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以達(dá)到期望輸出電壓的方式用pwm控制電路控制變頻器和整流mosfet。

【實(shí)施例】

(實(shí)施例1)

1.n+型半導(dǎo)體層的形成

1-1.成膜裝置

使用圖5對本實(shí)施例中使用的霧化cvd裝置1進(jìn)行說明。霧化cvd裝置1具備：供給載氣的載氣源2a；用于調(diào)節(jié)從載氣源2a送出的載氣流量的流量調(diào)節(jié)閥3a；供給載氣(稀釋)的載氣(稀釋)源2b；用于調(diào)節(jié)從載氣(稀釋)源2b送出的載氣(稀釋)流量的流量調(diào)節(jié)閥3b；收容原料溶液4a的霧發(fā)生源4；裝水5a的容器5；安裝于容器5底面的超聲波振子6；成膜室7；從霧發(fā)生源4連接至成膜室7的供給管9；設(shè)置在成膜室7內(nèi)的熱板8；以及排出熱反應(yīng)后的霧、液滴和廢氣的排氣口11。應(yīng)予說明，在熱板8上設(shè)有基板10。

1-2.原料溶液的制備

在0.1m溴化鎵水溶液中混合溴化錫，以錫相對于鎵的原子比為1：0.08的方式調(diào)整水溶液，此時，以體積比10％含有溴化氘，將其作為原料溶液。

1-3.成膜準(zhǔn)備

將上述1-2.中得到的原料溶液4a收容在霧發(fā)生源4內(nèi)。接著，作為基板10，將藍(lán)寶石基板設(shè)置在熱板8上，使熱板8動作而使成膜室7內(nèi)的溫度升溫至470℃。接著，打開流量調(diào)節(jié)閥3a、3b，從作為載氣源的載氣供給單元2a、2b向成膜室7內(nèi)供給載氣，用載氣充分置換成膜室7的氣氛后，分別將載氣流量調(diào)節(jié)為5.0l/分鐘、將載氣(稀釋)流量調(diào)節(jié)為0.5l/分鐘。應(yīng)予說明，使用氮作為載氣。

1-4.結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜的形成

接著，使超聲波振子6以2.4mhz振動，將該振動通過水5a傳播至原料溶液4a，由此使原料溶液4a霧化而生成霧4b。該霧4b介由載氣通過供給管9內(nèi)導(dǎo)入成膜室7內(nèi)，在大氣壓下、470℃于成膜室7內(nèi)霧發(fā)生熱反應(yīng)而在基板10上形成膜。應(yīng)予說明，膜厚為7.5μm，成膜時間為180分鐘。

1-5.評價

使用xrd衍射裝置對上述1-4.中得到的膜的相進(jìn)行鑒定，結(jié)果是所得膜為α-ga203。

2.n-型半導(dǎo)體層的形成

2-1.成膜裝置

使用圖6，對實(shí)施例中使用的霧化cvd裝置19進(jìn)行說明。霧化cvd裝置19具備：載置基板20的基座21；供給載氣的載氣供給單元22a；用于調(diào)節(jié)從載氣供給單元22a送出的載氣的流量的流量調(diào)節(jié)閥23a；供給載氣(稀釋)的載氣(稀釋)供給單元22b；用于調(diào)節(jié)從載氣(稀釋)供給單元22b送出的載氣的流量的流量調(diào)節(jié)閥23b；收容原料溶液24a的霧發(fā)生源24；裝水25a的容器25；安裝于容器25底面的超聲波振子26；由內(nèi)徑40mm的石英管構(gòu)成的供給管27；以及設(shè)置在供給管27周邊部的加熱器28?；?1由石英構(gòu)成，載置基板20的面從水平面傾斜。通過使作為成膜室的供給管27和基座21均由石英制作，可抑制來源于裝置的雜質(zhì)混入在基板20上形成的膜內(nèi)。

2-2.原料溶液的制備

使0.1m溴化鎵水溶液中以體積比20％含有溴化氘，將其作為原料溶液。

2-3.成膜準(zhǔn)備

將上述1-2.中得到的原料溶液24a收容在霧發(fā)生源24內(nèi)。接著，作為基板20，將從藍(lán)寶石基板剝離的n+型半導(dǎo)體膜設(shè)置在基座21上，使加熱器28動作而使成膜室27內(nèi)的溫度升溫至510℃。接著，打開流量調(diào)節(jié)閥23a、23b，從作為載氣源的載氣供給單元22a、22b向成膜室27內(nèi)供給載氣，用載氣充分置換成膜室27的氣氛后，分別將載氣的流量調(diào)節(jié)為5l/分鐘，將載氣(稀釋)的流量調(diào)節(jié)為0.5l/分鐘。應(yīng)予說明，使用氧作為載氣。

2-4.半導(dǎo)體膜的形成

接著，使超聲波振子26以2.4mhz振動，將該振動通過水25a傳播至原料溶液24a，由此使原料溶液24a霧化而生成霧。該霧通過載氣導(dǎo)入到成膜室27內(nèi)，在大氣壓下、510℃與成膜室27內(nèi)霧發(fā)生反應(yīng)而在基板20上形成半導(dǎo)體膜。應(yīng)予說明，膜厚為3.6μm，成膜時間為120分鐘。

2-5.評價

使用xrd衍射裝置對上述2-4.中得到的膜的相進(jìn)行鑒定，結(jié)果是所得膜為α-ga203。

3.第1金屬層(肖特基電極)的形成

如圖3所示，采用電子束蒸鍍在n-型半導(dǎo)體層上分別層疊pt層、ti層和au層。應(yīng)予說明，pt層的厚度為10nm，ti層的厚度為4nm，au層的厚度為175nm。

4.第2金屬層(歐姆電極)的形成

如圖4所示，采用電子束蒸鍍在n+型半導(dǎo)體層上分別層疊ti層和au層。應(yīng)予說明，ti層的厚度為35nm，au層的厚度為175nm。

5.iv測定

對按以上方式得到的半導(dǎo)體裝置實(shí)施iv測定。將結(jié)果示于圖7。另外，研究耐壓，結(jié)果是861v。根據(jù)這些結(jié)果可知，實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體特性和肖特基特性優(yōu)異。

(實(shí)施例2)

在n+型半導(dǎo)體層的形成中，將成膜溫度設(shè)為525℃，將成膜時間設(shè)為20分鐘，除此之外，與實(shí)施例1同樣地得到半導(dǎo)體裝置。應(yīng)予說明，n+型半導(dǎo)體層的厚度為0.5μm。對所得半導(dǎo)體裝置實(shí)施iv測定。將結(jié)果示于圖8。另外，研究導(dǎo)通電阻(微分電阻)，結(jié)果為0.11mωcm²。

(實(shí)施例3)

在(1)n-型半導(dǎo)體層的形成時，以體積比15％含有原料溶液的溴化氘，將成膜時間設(shè)為8小時，在(2)n+型半導(dǎo)體層的形成時，將成膜溫度設(shè)為500℃，將成膜時間設(shè)為110分鐘，以及在(3)第1金屬層(肖特基電極)的形成時，采用電子束蒸鍍在n-型半導(dǎo)體層上分別層疊ti層和au層，除此之外，與實(shí)施例1同樣地得到半導(dǎo)體裝置。對所得半導(dǎo)體裝置實(shí)施iv測定。將結(jié)果示于圖9。由圖9可知，顯示出良好的半導(dǎo)體特性和肖特基特性。

(比較例1)

作為參考，將肖特基電極中使用了pt時的iv測定結(jié)果示于圖10。由圖10可知，半導(dǎo)體特性、肖特基特性受到嚴(yán)重?fù)p害。

(實(shí)施例4)

1.n-型半導(dǎo)體層的形成

1-1.成膜裝置

使用圖5對本實(shí)施例中使用的霧化cvd裝置1進(jìn)行說明。霧化cvd裝置1具備：供給載氣的載氣源2a；用于調(diào)節(jié)從載氣源2a送出的載氣的流量的流量調(diào)節(jié)閥3a；供給載氣(稀釋)的載氣(稀釋)源2b；用于調(diào)節(jié)從載氣(稀釋)源2b送出的載氣(稀釋)的流量的流量調(diào)節(jié)閥3b；收容原料溶液4a的霧發(fā)生源4；裝水5a的容器5；安裝于器5底面的超聲波振子6；成膜室7；從霧發(fā)生源4連接到成膜室7的供給管9；設(shè)置在成膜室7內(nèi)的熱板8；以及將熱反應(yīng)后的霧、液滴和廢氣排出的排氣口11。應(yīng)予說明，在熱板8上設(shè)有基板10，在本實(shí)施例中，作為基板10，使用表面形成有摻雜了sn的α-ga2o3膜作為緩沖層的藍(lán)寶石基板。應(yīng)予說明，藍(lán)寶石基板使用如下形成的基板：使用yvo4激光器(波長532nm、平均輸出4w)的激光加工機(jī)，以1mm的間距間隔進(jìn)行開槽加工(槽深30μm)，形成正方形網(wǎng)格。

1-2.原料溶液的制備

使0.1m溴化鎵水溶液中以體積比10％含有氫溴酸，將其作為原料溶液。

1-3.成膜準(zhǔn)備

將上述1-2.中得到的原料溶液4a收容在霧發(fā)生源4內(nèi)。接著，作為基板10，將帶有緩沖層的藍(lán)寶石基板設(shè)置在熱板8上，使熱板8動作而使成膜室7內(nèi)的溫度升溫至470℃。接著，打開流量調(diào)節(jié)閥3a、3b，從作為載氣源的載氣供給單元2a、2b向成膜室7內(nèi)供給載氣，用載氣充分置換成膜室7的氣氛后，分別將載氣流量調(diào)節(jié)為2.0l/分鐘，將載氣(稀釋)流量調(diào)節(jié)為0.5l/分鐘。應(yīng)予說明，使用氧作為載氣。

1-4.結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜的形成

接著，使超聲波振子6以2.4mhz振動，使該振動通過水5a傳播至原料溶液4a，由此使原料溶液4a霧化而生成霧4b。該霧4b介由載氣通過供給管9內(nèi)而導(dǎo)入到成膜室7內(nèi)，在大氣壓下、470℃于成膜室7內(nèi)霧發(fā)生熱反應(yīng)而在基板10上形成膜。應(yīng)予說明，膜厚為約5μm，成膜時間為135分鐘。

1-5.評價

使用xrd衍射裝置對上述1-4.中得到的膜的相進(jìn)行鑒定，結(jié)果是所得膜為α-ga203。

2.n+型半導(dǎo)體層的形成

2-1.成膜裝置

使用與上述1-1中使用的成膜裝置相同的裝置。應(yīng)予說明，作為基板10，使用上述1-4中得到的層疊體，在n-型半導(dǎo)體層上層疊有n+型半導(dǎo)體層。

2-2.原料溶液的制備

在0.1m溴化鎵水溶液中混合溴化錫，以錫相對于鎵的原子比為1：0.08的方式調(diào)整水溶液，此時，以體積比10％含有氫溴酸，將其作為原料溶液。

2-3.成膜準(zhǔn)備

將上述2-2.中得到的原料溶液4a收容在霧發(fā)生源4內(nèi)。接著，作為基板10，將帶有緩沖層的藍(lán)寶石基板設(shè)置在熱板8上，使熱板8動作而使成膜室7內(nèi)的溫度升溫至450℃。接著，打開流量調(diào)節(jié)閥3a、3b，從作為載氣源的載氣供給單元2a、2b向成膜室7內(nèi)供給載氣，用載氣充分置換成膜室7的氣氛后，分別將載氣流量調(diào)節(jié)為2.0l/分鐘，將載氣(稀釋)流量調(diào)節(jié)為0.5l/分鐘。應(yīng)予說明，使用氮作為載氣。

2-4.結(jié)晶性氧化物半導(dǎo)體膜的形成

接著，使超聲波振子6以2.4mhz振動，使振動通過水5a傳播至原料溶液4a，由此使原料溶液4a霧化而生成霧4b。該霧4b介由載氣通過供給管9內(nèi)而導(dǎo)入到成膜室7內(nèi)，在大氣壓下、450℃于成膜室7內(nèi)霧發(fā)生熱反應(yīng)而在基板10上形成膜。應(yīng)予說明，膜厚為約2.9μm，成膜時間為120分鐘。

2-5.評價

使用xrd衍射裝置對上述2-4.中得到的膜的相進(jìn)行鑒定，結(jié)果是所得膜為α-ga203。

3.歐姆電極的形成

通過濺射在上述2-4.中得到的層疊體のn+型半導(dǎo)體層上分別形成ti膜(厚度70nm)和au膜(厚度30nm)，形成歐姆電極。

4.去除基板

在上述3.中得到的層疊體的歐姆電極上臨時接合臨時晶片，接著，使用cmp裝置，研磨基板10，去除上述藍(lán)寶石基板和上述緩沖層。

5.肖特基電極的形成

通過eb蒸鍍在上述4.中得到的層疊體的n-型半導(dǎo)體層上分別形成cr膜(厚度50nm)和al膜(厚度5000nm)，形成肖特基電極(直徑300μm)。其后，封裝于to220，得到封裝sbd。

6.半導(dǎo)體特性的評價

(轉(zhuǎn)換特性評價)

對上述5.中得到的sbd的轉(zhuǎn)換特性進(jìn)行評價。將結(jié)果示于圖11。另外，將使用sic作為半導(dǎo)體和使用si作為半導(dǎo)體時的轉(zhuǎn)換特性也一并示于圖11。由圖11可知，本發(fā)明品與其他產(chǎn)品相比，波形良好，轉(zhuǎn)換特性優(yōu)異。

(熱阻特性評價)

對上述5.中得到的sbd實(shí)施熱阻測定。其結(jié)果是本發(fā)明品的rjc為13.9℃/w，性能是使用sic作為半導(dǎo)體的產(chǎn)品(rjc＝12.5℃/w)的同等以上。另外，若考慮單位面積的熱阻，與使用sic作為半導(dǎo)體的產(chǎn)品相比，以6成左右的芯片尺寸就能夠發(fā)揮出同等的性能。

(電容測定)

對上述5.中得到的sbd實(shí)施cv測定(1mhz)。其結(jié)果是在0v偏壓下為130pf。由此可知，由于電容比使用sic作為半導(dǎo)體的產(chǎn)品小，所以本發(fā)明品的轉(zhuǎn)換特性良好。

(熱阻計(jì)算評價)

對上述5.中得到的sbd計(jì)算熱阻，結(jié)果是15.6(k/w)。然后，將熱阻為15.6(k/w)且半導(dǎo)體層使用β-ga2o3的情況(比較例2)以及使用sic的情況(比較例3)與本發(fā)明(實(shí)施例4)進(jìn)行比較評價。將結(jié)果示于表1。由表1可知，本發(fā)明品與比較例品相比，半導(dǎo)體層的表面積小且即使厚度為0.01mm以下也顯示出良好的熱阻特性，適合于半導(dǎo)體裝置的小型化。

【表1】

(實(shí)施例5)

使用直徑500μm的肖特基電極來代替直徑300μm的肖特基電極，除此之外，與實(shí)施例4同樣地得到sbd。評價所得sbd的轉(zhuǎn)換特性，結(jié)果確認(rèn)到與實(shí)施例4相同的波形，可知具有良好的轉(zhuǎn)換特性。

(實(shí)施例6)

(1)在形成n－型半導(dǎo)體層時，使成膜溫度為520℃，以及使成膜時間為25分鐘；(2)在形成n+型半導(dǎo)體層時，作為原料溶液，使用混合有乙酰丙酮鎵0.05摩爾、鹽酸1.5體積％、氯化錫(ii)0.2原子％以及水的溶液，使成膜溫度為480℃，并且使成膜時間為150分鐘，作為成膜裝置，使用圖6所示的霧化cvd裝置；(3)在形成第1金屬層(肖特基電極)時，在n－型半導(dǎo)體層上采用電子束蒸鍍層疊ti層作為第1金屬層，除此之外，與實(shí)施例1同樣地得到半導(dǎo)體裝置。應(yīng)予說明，在n+型半導(dǎo)體層上形成歐姆電極，另外，作為肖特基電極的蓋電極，在ti層上采用電子束蒸鍍形成cu層。對所得半導(dǎo)體裝置實(shí)施掃描內(nèi)部光電子發(fā)射顯微鏡(scanninginternalphotoemission：simp)測定。將所得simp圖像示于圖15和圖16。圖15表示光電屈服圖，(a)表示退火前的simp圖像，(b)表示200℃退火后的simp圖像，(c)表示300℃退火后的simp圖像。由圖15可知，光電屈服的面內(nèi)分布均勻，面內(nèi)分布的熱穩(wěn)定性優(yōu)異。另外，圖16表示肖特基勢壘高度的圖，由圖16可知勢壘高度面內(nèi)分布均勻。

(實(shí)施例7)

在形成第1金屬層(肖特基電極)時，在n－型半導(dǎo)體層上采用電子束蒸鍍層疊fe層作為第1金屬層，除此之外，與實(shí)施例6同樣地得到半導(dǎo)體裝置。應(yīng)予說明，在n+型半導(dǎo)體層上形成歐姆電極，另外，作為肖特基電極的蓋電極，在fe層上采用電子束蒸鍍分別形成ti層和cu層。對所得半導(dǎo)體層與實(shí)施例6同樣地實(shí)施掃描內(nèi)部光電子發(fā)射顯微鏡(scanninginternalphotoemission：simp)測定。將所得simp圖像示于圖17和圖18。圖17表示光電屈服圖，(a)表示退火前的simp圖像，(b)表示200℃退火后的simp圖像，(c)表示300℃退火后的simp圖像。由圖17可知，光電屈服的面內(nèi)分布均勻，面內(nèi)分布的熱穩(wěn)定性優(yōu)異。另外，圖18表示肖特基勢壘高度圖，由圖18可知，勢壘高度的面內(nèi)分布均勻。

綜上所述，可知本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體特性和肖特基特性優(yōu)異。

【產(chǎn)業(yè)上的可利用性】

本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置可應(yīng)用于半導(dǎo)體(例如化合物半導(dǎo)體電子設(shè)備等)、電子部件·電氣設(shè)備部件、光學(xué)·電子照片相關(guān)裝置、工業(yè)部件等所有領(lǐng)域，對于功率器件尤其有用。

【符號說明】

1霧化cvd裝置

2a載氣源

2b載氣(稀釋)源

3a流量調(diào)節(jié)閥

3b流量調(diào)節(jié)閥

4霧發(fā)生源

4a原料溶液

4b霧

5容器

5a水

6超聲波振子

7成膜室

8熱板

9供給管

10基板

11排氣口

19霧化cvd裝置

20基板

21基座

22a載氣供給單元

22b載氣(稀釋)供給單元

23a流量調(diào)節(jié)閥

23b流量調(diào)節(jié)閥

24霧發(fā)生源

24a原料溶液

25容器

25a水

26超聲波振子

27供給管

28加熱器

29排氣口

50a第1金屬層

50b第2金屬層

51au層

52ti層

53pt層

54ti層

55au層

101an-型半導(dǎo)體層

101bn+型半導(dǎo)體層

104絕緣體層

105a肖特基電極

105b歐姆電極