CN115053354A - 半导体元件和半导体装置 - Google Patents

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竹原秀树
四户孝
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Abstract

提供一种半导体特性及散热性优异的半导体元件及半导体装置。一种半导体元件，包含层叠结构体，该层叠结构体通过在导电性基板上直接或隔着其他层层叠有氧化物半导体膜而成，所述氧化物半导体膜包括具有刚玉结构的氧化物作为主成分，所述导电性基板具有比所述氧化物半导体膜大的面积，所述半导体装置通过所述半导体元件与引线框、电路基板或散热基板利用接合部件接合而成。

Description

半导体元件和半导体装置
技术领域
本发明涉及作为功率器件等有用的半导体元件、使用该半导体元件的半导体装置和半导体系统。
背景技术
氧化镓(Ga2O3)是在室温下具有4.8eV～5.3eV的宽带隙，几乎不吸收可见光和紫外光的透明半导体。因此，特别是在深紫外光线区域中操作的光电子器件和透明电子器件中使用的有前途的材料，近年来，进行基于氧化镓(Ga2O3)的光检测器、发光二极管(LED)和晶体管的开发(参见非专利文献1)。
另外，在氧化镓(Ga2O3)中存在α、β、γ、σ、ε五种晶体结构，一般最稳定的结构是β-Ga2O3。然而，由于β-Ga2O3是β-gallia结构，所以与一般用于电子材料等的晶体系不同，不一定适合用于半导体元件。另外，β-Ga2O3薄膜的生长需要较高的基板温度和较高的真空度，所以也存在制造成本也会增加的问题。另外，如在非专利文献2中也记载的那样，在β-Ga2O3中，就连是高浓度(例如1×1019/cm3以上)的掺杂剂(Si)在离子注入后，如果不在800℃～1100℃的高温下进行退火处理，也不能作为供体使用。
另一方面，α-Ga2O3由于具有与已经通用的蓝宝石基板相同的晶体结构，因此优选用于光电子器件，并且由于α-Ga2O3具有比β-Ga2O3宽的带隙，所以对功率器件特别有用，因此是期待将α-Ga2O3用作半导体的半导体元件的状况。
在专利文献1和2中，记载了如下的半导体元件：将β-Ga2O3用作半导体，作为获得与之适合的欧姆特性的电极，使用由Ti层和Au层构成的两层、由Ti层、Al层和Au层构成的三层或由Ti层、Al层、Ni层和Au层构成的四层。
另外，在专利文献3中，记载了一种半导体元件，该半导体装置将β-Ga2O3用作半导体，作为获得与之适合肖特基特性的电极，使用Au、Pt或者Ni和Au的层叠体中的任一个。
但是，在将专利文献1～3中记载的电极应用于将α-Ga2O3用作半导体的半导体元件的情况下，存在作为肖特基电极或欧姆电极没有发挥作用、电极没有与膜接合、半导体特性受损等问题。而且，关于专利文献1～3所述的电极结构，会导致从电极端部产生漏电流等，而无法得到作为半导体元件在实际应用上能够满意的电极结构。
特别是近年来，在使用氧化镓作为半导体的情况下，产生散热性的问题，并存在对半导体特性带来不良影响等问题。针对这样的问题，本申请人研究了在由氧化镓构成的半导体膜上贴合导电性基板来制作半导体元件的方案，但因在切断导电性基板时，在氧化镓产生裂纹或杂质，还产生毛刺等原因，难以制作满意的半导体元件。
【专利文献1】日本特开2005-260101号公报
【专利文献2】日本特开2009-81468号公报
【专利文献3】日本特开2013-12760号公报
【非专利文献1】Jun Liang Zhao等,“UV and Visible ElectroluminescenceFrom a Sn:Ga2O3/n+-Si Heterojunction by Metal-Organic Chemical VaporDeposition”,IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES,VOL.58,NO.5MAY 2011
【非专利文献2】Kohei Sasaki等,“Si-Ion Implantation Doping inβ-Ga2O3andIts Application to Fabrication of Low-Resistance Ohmic Contacts”,AppliedPhysics Express 6(2013)086502
发明内容
本发明的目的是提供散热性及半导体特性优异的包含氧化物半导体膜的半导体元件及半导体装置。
本发明人为了达成上述目的而进行了深入研究，结果，通过贴合比氧化物半导体膜大一圈的导电性基板，并从导电性基板侧切断而制作半导体元件，从而成功地制造出消除毛刺等问题而使半导体特性良好、且散热性更优异的包含氧化物半导体膜的半导体元件，并发现这种半导体元件能够一举解决上述以往的问题。
另外，本发明人在获得上述见解之后，进一步经过反复研究，最终完成了本发明。
即，本发明涉及以下技术方案。
[1]一种半导体元件，包含层叠结构体，该层叠结构体通过在导电性基板上直接或隔着其他层层叠有氧化物半导体膜而成，所述氧化物半导体膜包括具有刚玉结构的氧化物作为主成分，其特征在于，所述导电性基板具有比所述氧化物半导体膜大的面积。
[2]一种半导体元件，包含层叠结构体，该层叠结构体通过在电极上直接或隔着其他层层叠有氧化物半导体膜而成，所述氧化物半导体膜包括具有刚玉结构的氧化物作为主成分，其特征在于，所述电极具有比所述氧化物半导体膜大的面积。
[3]根据前述[1]或[2]所述的半导体元件，其中，所述氧化物至少含有镓。
[4]根据前述[1]或[2]所述的半导体元件，其中，所述氧化物为α-Ga2O3或其混晶。
[5]根据前述[1]所述的半导体元件，其中，所述导电性基板的线热膨胀系数与所述氧化物半导体膜的线热膨胀系数相同或小于所述氧化物半导体膜的线热膨胀系数。
[6]根据前述[1]所述的半导体元件，其中，所述氧化物半导体膜至少包含第一边、第二边、第一晶轴和第二晶轴，第一晶轴方向的线热膨胀系数小于第二晶轴方向的线热膨胀系数，第一边方向与第一晶轴方向平行或大致平行，第二边方向与第二晶轴方向平行或大致平行，所述导电性基板至少包含与所述第一边对应的边和与所述第二边对应的边，与所述第一边对应的边比与所述第二边对应的边更长。
[7]根据前述[1]所述的半导体元件，其中，所述导电性基板为金属基板或半导体基板。
[8]根据前述[1]所述的半导体元件，其中，所述导电性基板比所述氧化物半导体膜大一圈。
[9]根据前述[2]所述的半导体元件，其中，所述电极比所述氧化物半导体膜大一圈。
[10]根据前述[1]所述的半导体元件，其中，所述导电性基板的面积为所述氧化物半导体膜的面积的1.1倍～4倍。
[11]根据前述[2]所述的半导体元件，其中，所述电极的面积为所述氧化物半导体膜的面积的1.1倍～4倍。
[12]根据前述[1]所述的半导体元件，其中，所述导电性基板的侧面为切断面，在所述切断面上具有台阶或毛刺。
[13]根据前述[1]或[2]所述的半导体元件，其中，所述半导体元件为纵向型器件。
[14]根据前述[1]或[2]所述的半导体元件，其中，所述半导体元件为功率器件。
[15]根据前述[1]或[2]所述的半导体元件，其中，所述半导体元件为肖特基势垒二极管(SBD)、金属氧化膜半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
[16]一种半导体装置，至少通过半导体元件与引线框、电路基板或散热基板利用接合部件接合而构成，其中，所述半导体元件为前述[1]或[2]所述的半导体元件。
[17]根据前述[16]所述的半导体元件，其中，所述半导体元件为功率模块、逆变器或转换器。
[18]根据前述[16]所述的半导体元件，其中，所述半导体元件为功率卡。
[19]一种半导体系统，具备半导体元件或半导体装置，其特征在于，所述半导体元件为前述[1]或[2]所述的半导体元件，所述半导体装置为前述[16]～[18]中任一项所述的半导体装置。
本发明的半导体元件的半导体特性及散热性优异。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的半导体元件的一优选方式的截面图。
图2是说明图1的半导体元件的优选制造方法的一方式的图。
图3是说明图1的半导体元件的优选制造方法的一方式的图。
图4是说明图1的半导体元件的优选制造方法的一方式的图。
图5是说明图1的半导体元件的优选制造方法的一方式的图。
图6是示意性地表示本发明的半导体元件的一优选方式的截面图。
图7是作为试验例的结果表示截面SEM图像的图，(a)表示通过通常的退火形成由银构成的多孔层的情况，(b)表示进一步进行热压接，而使空隙率为10％以下的多孔层。
图8是示意性地表示电源系统的一优选例子的图。
图9是示意性地表示系统装置的一优选例子的图。
图10是示意性地表示电源装置的电源电路图的一优选例子的图。
图11是示意性地表示半导体装置的一优选例子的图。
图12是示意性地表示功率卡的一优选例子的图。
图13是示意性地表示本发明的半导体元件的一优选方式的截面图。
图14是示意性地表示本发明的半导体元件的一优选方式的截面图。
图15是表示实施例中的热分布的模拟的评价结果的图。
图16是表示实施例中的热分布的模拟的评价结果的图。此外，在图中，箭头表示热的移动方向。
图17是示意性地表示本发明的半导体元件的的一优选方式的截面图。
具体实施方式
本发明的半导体元件包含层叠结构体，该层叠结构体通过在导电性基板上直接或隔着其他层层叠有氧化物半导体膜而成，所述氧化物半导体膜包括具有刚玉结构的氧化物作为主成分，其特征在于，所述导电性基板具有比所述氧化物半导体膜大的面积。
另外，本发明的半导体元件包含层叠结构体，该层叠结构体通过在电极上直接或隔着其他层层叠有氧化物半导体膜而成，所述氧化物半导体膜包括具有刚玉结构的氧化物作为主成分，其特征在于，所述电极具有比所述氧化物半导体膜大的面积。
在本发明中，优选所述导电性基板的线热膨胀系数与所述氧化物半导体膜的线热膨胀系数相同或小于所述氧化物半导体膜的线热膨胀系数。另外，在本发明中，所述氧化物半导体膜至少包含第一边、第二边、第一晶轴和第二晶轴，第一晶轴方向的线热膨胀系数小于第二晶轴方向的线热膨胀系数，第一边方向与第一晶轴方向平行或大致平行，第二边方向与第二晶轴方向平行或大致平行，所述导电性基板至少包含与所述第一边对应的边和与所述第二边对应的边，与所述第一边对应的边比与所述第二边对应的边更长，这能够使半导体元件的散热性更优异，因此优选。此外，所谓“晶轴”，是为了系统地表示相对于晶面或旋转的对称性等而根据晶体结构导出的坐标轴。另外，“第一边”既可以为直线，也可以为曲线，在本发明中，为了使第一边与晶轴的关系性更优异，第一边优选为直线。“第二边”也是既可以为直线，也可以为曲线，在本发明中，为了使第二边与晶轴的关系性更优异，第二边优选为直线。此外，所谓“线热膨胀系数”是根据JIS R 3102(1995)测定的。“边方向”是指构成特定形状的边的方向。“大致平行”是指，可以是不完全平行，也可以是与其稍微偏离的方式(例如，也可以是它们所成的角为大于0°且10°以下的方式)。
另外，在本发明中，所述导电性基板比所述氧化物半导体膜大一圈，这能够使所述半导体元件的散热性优异，并且能够更容易地使所述半导体元件小型化，因此优选。在此，“大一圈”是指，例如所述导电性基板的面积为所述氧化物半导体膜的面积的1.1倍～4倍的情况等。另外，在本发明中，也优选所述导电性基板的侧面为切断面，在所述切断面上具有台阶或毛刺。
所述氧化物半导体膜(以下简称为“半导体层”或“半导体膜”)只要具有刚玉结构，就没有特别限定。另外，在本发明中，所述氧化物优选含有选自元素周期表第9族(例如钴、铑或铱等)和第13族(例如铝、镓或铟等)中的一种或两种以上的金属，更优选含有选自铝、铟、镓和铱中至少一种金属，进一步优选至少含有镓或铱，最优选至少含有镓。在本发明中，所述氧化物半导体膜的主面为m面，这可以更加抑制氧等的扩散，进而可以使电特性更优异，所以更优选。另外，所述氧化物半导体膜也可以具有偏离角。另外，在本发明中，所述氧化物优选为α-Ga2O3或其混晶。此外，“主成分”是指，所述氧化物相对于半导体层的全部成分，优选以原子比计包含50％以上，更优选包含70％以上，进一步优选包含90％以上，且指也可以为100％。另外，所述半导体层的厚度并不特别限定，可以为1μm以下，也可以为1μm以上，在本发明中，优选为1μm以上，更优选为10μm以上。所述半导体膜的表面积并不特别限定，可以为1mm2以上，也可以为1mm2以下，优选为10mm2～300cm2，更优选为100mm2～100cm2。另外，所述半导体膜优选为单晶膜，但也可以为多晶膜或者包含多晶的结晶膜。另外，也优选地，所述半导体膜为至少包含第一半导体层和第二半导体层的多层膜，在第一半导体层上设置有肖特基电极的情况下，所述半导体膜为第一半导体层的载流子密度小于第二半导体层的载流子密度的多层膜。此外，在这种情况下，在第二半导体层中通常包含掺杂剂，所述半导体层的载流子密度能够通过调节掺杂量来适当地设定。
另外，氧化物半导体优选为金属氧化物，所述金属氧化物没有特别限定，优选至少包含元素周期表第4周期～第6周期中的一种或两种以上的金属，更优选至少包含镓、铟、铑或铱，最优选包含镓。另外，在本发明中，也优选所述金属氧化物包含镓、铟或/和铝。
优选地，所述半导体层包含掺杂剂。所述掺杂剂并不特别限定，可以为公知的掺杂剂。作为所述掺杂剂，例如可以举出锡、锗、硅、钛、锆、钒或铌等n型掺杂剂、或者镁、钙、锌等p型掺杂剂等。在本发明中，所述半导体层优选包含n型掺杂剂，更优选为n型氧化物半导体层。另外，在本发明中，所述n型掺杂剂优选为Sn、Ge或Si。关于掺杂剂的含量，在所述半导体层的组成中，优选为0.00001原子％以上，更优选为0.00001原子％～20原子％，最优选为0.00001原子％～10原子％。更具体而言，掺杂剂的浓度通常可以是约1×1016/cm3～1×1022/cm3，另外还可以将掺杂剂的浓度设为例如约1×1017/cm3以下的低浓度。另外，根据本发明的一方式，还可以以约1×1020/cm3以上的高浓度含有掺杂剂。另外，所述半导体层的固定电荷的浓度也不特别限定，在本发明中为1×1017/cm3以下时，能够通过所述半导体层良好地形成耗尽层，因此优选。
所述半导体层可以使用公知的方法形成。作为所述半导体层的形成方法，例如可以举出CVD法(化学气相沉积法)、MOCVD法(金属有机物气相外延法)、MOVPE法(有机金属气相外延法)、雾化CVD法、雾化外延法、MBE法(分子束外延法)、HVPE法(氢化物气相外延法)、脉冲生长法或ALD法(原子层沉积法)等。在本发明中，所述半导体层的形成方法优选为雾化CVD法或雾化外延法。在前述的雾化CVD法或雾化外延法中，例如通过如下工序来形成所述半导体层：使原料溶液雾化(雾化工序)，使液滴飘浮并雾化后，将得到的雾化液滴用载气运送至基体上(运送工序)，接着，在所述基体附近使所述雾化液滴进行热反应，从而在基体上层叠包含氧化物作为主成分的半导体膜(成膜工序)。
(雾化工序)
在雾化工序中，使所述原料溶液雾化。所述原料溶液的雾化方法只要能够雾化所述原料溶液就不特别限定，可以为公知的方法，在本发明中，优选为使用超声波的雾化方法。由于使用超声波得到的雾化液滴的初速度为零，在空中飘浮，因此优选，由于不是像例如喷雾那样进行喷射，而是可飘浮在空间中并作为气体进行运送的雾化液滴(包含雾)，所以不会有因碰撞能量导致的损伤，因此非常优选。液滴尺寸并不特别限定，可以是几毫米左右的液滴，优选为50μm以下，更优选为100nm～10μm。
(原料溶液)
所述原料溶液只要能够雾化且包含能够形成半导体膜的原料就不特别限定，可以是无机材料，也可以是有机材料。在本发明中，所述原料优选为金属或金属化合物，更优选包含选自铝、镓、铟、铁、铬、钒、钛、铑、镍、钴和铱中的一种或两种以上的金属。
在本发明中，作为所述原料溶液，能够优选使用使所述金属以络合物或盐的形态溶解或分散到有机溶剂或水中的物质。作为络合物的形态，例如，可举出乙酰丙酮络合物、羰基络合物、氨络合物、氢化物络合物等。作为盐的形态，例如，可以举出有机金属盐(例如金属醋酸盐、金属草酸盐、金属柠檬酸盐等)、硫化金属盐、硝化金属盐、金属磷酸盐、卤化金属盐(例如氯化金属盐、溴化金属盐、碘化金属盐等)等。
另外，优选地，在所述原料溶液中混合氢卤酸或氧化剂等添加剂。作为所述氢卤酸，例如可以举出氢溴酸、氢氯酸、氢碘酸等，其中，出于可更有效地抑制异常粒子的产生的理由，优选氢溴酸或氢碘酸。作为所述氧化剂，例如，可举出过氧化氢(H2O2)、过氧化钠(Na2O2)、过氧化钡(BaO2)、过氧化苯甲酰((C6H5CO)2O2)等过氧化物，次氯酸(HClO)、过氯酸、硝酸、臭氧水、过氧乙酸或硝基苯等有机过氧化物等。
所述原料溶液中还可以包含掺杂剂。通过使原料溶液中包含掺杂剂，从而能够良好地进行掺杂。所述掺杂剂只要不阻碍本发明的目的，就不特别限定。作为所述掺杂剂，例如可以举出锡、锗、硅、钛、锆、钒或铌等n型掺杂剂，或者Mg、H、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Ca、Sr、Ba、Ra、Mn、Fe、Co、Ni、Pd、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、Ti、Pb、N或P等p型掺杂剂等。所述掺杂剂的含量通过使用校准线来适当设定，所述校准线示出掺杂剂在原料中的浓度相对于期望的载流子密度的关系。
原料溶液的溶剂不特别限定，可以是水等无机溶剂，也可以是醇等有机溶剂，还可以是无机溶剂与有机溶剂的混合溶剂。在本发明中，优选地，所述溶剂包含水，更优选为水或者水与醇的混合溶剂。
(运送工序)
在运送工序中，通过载气将所述雾化液滴运送到成膜室内。作为所述载气，只要不阻碍本发明的目的就不特别限定，例如可以举出氧、臭氧、氮或氩等非活性气体，或者氢气或合成气体等还原气体等作为优选例子。另外，载气的种类可以为一种，也可以为两种以上，还可以进一步将降低了流量的稀释气体(例如10倍稀释气体等)等作为第二载气使用。另外，载气的供给部位也可以不只一处，也可以有两处以上。载气的流量不特别限定，优选为0.01L/分钟～20L/分钟，更优选为1L/分钟～10L/分钟。在有稀释气体的情况下，稀释气体的流量优选为0.001L/分钟～2L/分钟，更优选为0.1L/分钟～1L/分钟。
(成膜工序)
在成膜工序中，通过在所述基体附近使所述雾化液滴进行热反应，从而在基体上形成所述半导体膜。热反应只要利用热使所述雾化液滴发生反应即可，反应条件等也是只要不阻碍本发明的目的，就不特别限定。在本工序中，通常以溶剂的蒸发温度以上的温度进行所述热反应，优选为不过高的温度(例如1000℃)以下，更优选为650℃以下，最优选为300℃～650℃。另外，热反应只要不阻碍本发明的目的，则可以在真空下、非氧气氛下(例如，非活性气体气氛下等)、还原气体气氛下及氧气氛下中的任一气氛下进行，优选在非活性气体气氛下或氧气氛下进行。另外，还可以在大气压下、加压下及减压下中的任一条件下进行，本发明中，优选在大气压下进行。此外，所述半导体膜的膜厚能够通过调整成膜时间来进行设定。
(基体)
所述基体只要能够支撑所述半导体膜，就不特别限定。所述基体的材料也是只要不阻碍本发明的目的，就不特别限定，可以为公知的基体，可以是有机化合物，也可以是无机化合物。作为所述基体的形状，可以是任何形状，对所有形状都有效，例如，可以举出平板或圆板等板状、纤维状、棒状、圆柱状、棱柱状、筒状、螺旋状、球状、环状等，但在本发明中，优选基板。基板的厚度在本发明中并不特别限定。
所述基板为板状，只要是作为所述半导体膜的支撑体的基板就不特别限定。可以是绝缘体基板，也可以是半导体基板，还可以是金属基板或导电性基板，优选所述基板为绝缘体基板，另外，所述基板也优选为在表面具有金属膜的基板。作为所述基板，例如可以举出包含具有刚玉结构的基板材料作为主成分的基底基板、或者包含具有β-gallia结构的基板材料作为主成分的基底基板、包含具有六方晶结构的基板材料作为主成分的基底基板等。在此，“主成分”是指具有前述特定的晶体结构的基板材料相对于基板材料的全部成分，以原子比计优选包含50％以上，更优选包含70％以上，进一步优选包含90％以上，也可以是100％。
基板材料只要不阻碍本发明的目的，就不特别限定，可以为公知的基板材料。作为前述的具有刚玉结构的基板材料，例如，可以优选举出α-Al2O3(蓝宝石基板)或α-Ga2O3，作为更优选的例子可以举出a面蓝宝石基板、m面蓝宝石基板、r面蓝宝石基板、c面蓝宝石基板、α型氧化镓基板(a面、m面或r面)等。作为以具有β-gallia结构的基板材料为主成分的基底基板，例如，可以举出β-Ga2O3基板，或者包含Ga2O3和Al2O3且Al2O3为大于0wt％且60wt％以下的混晶基板等。另外，作为以具有六方晶结构的基板材料为主成分的基底基板，例如，可以举出SiC基板、ZnO基板、GaN基板等。
在本发明中，在所述成膜工序之后，还可以进行退火处理。关于退火的处理温度，只要不阻碍本发明的目的就不特别限定，通常为300℃～650℃，优选为350℃～550℃。另外，退火的处理时间通常为1分钟～48小时，优选为10分钟～24小时，更优选为30分钟～12小时。此外，关于退火处理，只要不阻碍本发明的目的，可以在任何气氛下进行。可以为非氧气氛下，也可以为氧气氛下。作为非氧气氛下，例如，可以举出非活性气体气氛下(例如，氮气氛下)或还原气体气氛下等，在本发明中，优选为非活性气体气氛下，更优选为氮气氛下。
另外，在本发明中，可以直接在所述基体上设置所述半导体膜，也可以隔着应力松弛层(例如，缓冲层、ELO(横向外延生长)层等)、剥离牺牲层等其他层设置所述半导体膜。各层的形成方法并不特别限定，可以为公知的方法，在本发明中，优选雾化CVD法。
在本发明中，可以将所述半导体膜粘贴在表面积比所述半导体膜大的所述导电性基板上，接着可以使用从所述基体等剥离等公知的方法后，作为所述半导体层用于半导体元件，也可以直接作为所述半导体层用于热连接有所述半导体膜和表面积比所述半导体膜大的所述导电性基板的半导体元件。
另外，在本发明中，层叠结构体由所述电极和在所述电极上直接或隔着其他层层叠的所述半导体膜构成，将该层叠结构体粘贴在表面积比所述半导体膜大的所述导电性基板上，接着可以使用从所述基体等剥离等公知的方法后，作为所述层叠结构体用于半导体元件，也可以直接作为所述层叠结构体，用于热连接有所述半导体膜及所述电极和表面积比所述半导体膜大的所述导电性基板的半导体元件。
所述电极的构成材料只要具有导电性且可以作为电极使用，只要不阻碍本发明的目的，就没有特别限定。所述电极的构成材料可以为导电性无机材料，也可以为导电性有机材料。在本发明中，所述电极的材料优选为金属。作为所述金属，优选地，例如可以举出选自元素周期表第4族～第11族中的至少一种金属等。作为元素周期表第4族的金属，例如可以举出钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)等。作为元素周期表第5族的金属，例如可以举出钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)等。作为元素周期表第6族的金属，例如可以举出铬(Cr)、钼(Mo)和钨(W)等。作为元素周期表第7族的金属，例如可以举出锰(Mn)、锝(Tc)、铼(Re)等。作为元素周期表第8族的金属，例如可以举出铁(Fe)、钌(Ru)、锇(Os)等。作为元素周期表第9族的金属，例如可以举出钴(Co)、铑(Rh)、铱(Ir)等。作为元素周期表第10族的金属，例如可以举出镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)等。作为元素周期表第11族的金属，例如可以举出铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)等。所述电极的厚度并不特别限定，优选为0.1nm～10μm，更优选为5nm～500nm，最优选为10nm～200nm。另外，所述电极可以为肖特基电极，也可以为欧姆电极，但在本发明中，优选为欧姆电极。
在本发明中，优选所述氧化物半导体膜和所述电极隔着多孔层形成在所述导电性基板上。另外，在本发明中，优选所述多孔层的空隙率为10％以下。在此，所谓“空隙率”是指，由空隙产生的空间的体积占多孔层的体积(包含空隙的体积)的比例。关于多孔层的空隙率，例如可以根据使用扫描电子显微镜(SEM:Scanning Electron Microscope)拍摄的截面照片来求出。具体而言，在多个位置拍摄多孔层的截面照片(SEM图像)。接着，使用市售的图像解析软件，将拍摄的SEM像进行二值化，求出相当于SEM图像中的孔(空隙)的部分(例如黑色部)的比例。将从在多个位置拍摄的SEM图像求出的黑色部的比例进行平均，作为多孔层的空隙率。此外，所述“多孔层”不仅包含作为连续的膜状结构体的多孔膜状，还包含多孔的凝聚体状。
所述多孔层没有特别限定，优选包含金属，更优选包含例如金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、铱(Ir)、钌(Ru)等贵金属，最优选包含银(Ag)。此外，关于所述多孔层，也可以在多孔基板上包覆所述贵金属等的金属膜，在本发明中，优选为所述金属的多孔层，更优选为所述贵金属的多孔层，最优选为银(Ag)的多孔层。另外，所述多孔层可以为单层，也可以为多层。另外，关于所述多孔层的厚度，只要不阻碍本发明目的，就没有特别限定，优选为约10nm～约1mm，优选为10nm～200μm，更优选为30nm～50μm。
关于所述多孔层，通过烧结金属(优选贵金属)可以较佳地获得。此外，使所述多孔层的空隙率为10％的方法不特别限定，可以为公知的方法，通过适当地设定烧结时间、压力、烧结温度等烧结条件，能够容易地使所述多孔层的空隙率为10％，例如可以举出通过加热下的压接(热压接)等将空隙率调节为10％以下的方法等，更具体而言，例如可以举出在烧结时，在一定的加压下以比通常更长的烧结时间烧结等。图7的(a)表示作为试验例通过通常的退火接合由Ag构成的多孔层时的空隙率。如图7的(a)所示，多孔层的空隙率通常超过10％，而如图7的(b)所示，在例如300℃～500℃的加热下且例如在0.2MPa～10MPa的加压下进一步进行一小时的压接时，空隙率为10％以下，通过将这种空隙率10％以下的多孔层用于半导体元件，可以在不损害半导体特性的情况下，缓和翘曲和热应力的集中等。
所述导电性基板具有导电性，只要能够支撑半导体层，则没有特别限定。只要不阻碍本发明的目的，所述导电性基板的材料也没有特别限定。作为所述导电性基板的材料，例如可举出金属(例如铝、镍、铬、镍铬合金、铜、金、银、铂、铑、铟、钼、钨)或导电性金属氧化物(例如ITO(InSnO化合物)或FTO(掺杂了氟等的氧化锡)、氧化锌等)、导电性碳、半导体(SiC、GaN、Si或金刚石等)等。在本发明中，所述导电性基板优选为金属基板或半导体基板，更优选为金属基板。在所述导电性基板为半导体基板的情况下，所述导电性基板优选为SiC基板。在所述导电性基板为金属基板的情况下，所述导电性基板优选包含过渡金属，更优选含有选自元素周期表第6族及第11族的至少一种金属，优选包含元素周期表第6族的金属。作为元素周期表第6族的金属，例如可以举出选自铬(Cr)、钼(Mo)和钨(W)中的至少一种以上的金属等。在本发明中，元素周期表第6族的金属优选包含钼。作为元素周期表第11族的金属，例如可以举出选自铜(Cu)、银(Au)和金(Au)中的至少一种金属等。另外，在本发明中，优选所述导电性基板包含两种以上的金属，作为这样的两种以上的金属的组合，例如可以举出铜(Cu)-银(Ag)、铜(Cu)-锡(Sn)、铜(Cu)-铁(Fe)、铜(Cu)-钨(W)、铜(Cu)-钼(Mo)、铜(Cu)-钛(Ti)、钼(Mo)-镧(La)、钼(Mo)-钇(Y)、钼(Mo)-铼(Re)、钼(Mo)-钨(W)、钼(Mo)-铌(Nb)、钼(Mo)-钽(Ta)等。在本发明中，所述导电性基板优选包含钼作为主成分，更优选包含钼和铜。在此，所谓“主成分”是指，例如，在所述导电性基板包含Mo作为主成分的情况下，Mo相对于所述导电性基板的全部成分，优选以原子比计包含50％以上，更优选包含70％以上，进一步优选包含90％以上，也可以为100％。通过组合使用这种优选的导电性基板的材料、优选的所述导电性粘接层以及上述优选的半导体层，能够在半导体元件中更好地表现出上述优选的半导体层所具有的半导体特性。此外，在本发明中，优选所述导电性基板在基板的表面的至少一部分包含镍，另外，优选在所述导电性基板的表面的至少一部分包含金。
在本发明中，通过直接或隔着其他层将包括具有刚玉结构的氧化物作为主成分的所述氧化物半导体膜层叠在具有比所述氧化物半导体膜大的面积的所述导电性基板上，从而可以得到所述半导体元件。在此，在制作所述半导体元件时，通常，将在表面上直接或隔着其他层每隔一定间隔粘贴有所述氧化物半导体膜的所述导电性基板，对应于该间隔按规定面积(形状没有特别限定，优选为多边形，更优选为四边形，最优选为长方形)进行切断，但有时在所述导电性基板的切断面产生毛刺而难以制作工业上可利用的半导体元件，因此在切断时优选使所述导电性基板的切断面成为台阶状，或者不是从所述氧化物半导体膜侧，而是从所述导电性基板侧切断，以使毛刺不会对半导体特性产生不良影响的方式制作半导体元件。此外，作为“其他层”，没有特别限定，可以举出结晶膜、非晶膜、金属膜等各种膜等，可以为导电性膜，也可以为绝缘膜。另外，可以为单层结构，也可以为由所述膜的一种或两种以上构成的多层结构。
此外，在本发明中，优选将所述半导体层和表面积比所述半导体层大的所述导电性基板通过粘接层(例如由导电性粘接剂或金属构成的粘接层等)等一层以上的其他层贴合，此时使所述粘接层烧结而形成所述多孔层。
另外，在本发明中，通过直接或隔着其他层将包括具有刚玉结构的氧化物作为主成分的所述氧化物半导体膜层叠在所述电极上，进而，将得到的层叠结构体直接或隔着其他层层叠在具有比所述氧化物半导体膜大的面积的所述导电性基板上，然后对所述氧化物半导体膜的侧面进行蚀刻，可以得到所述半导体元件。
实施例
以下，使用附图更详细地说明本发明的优选实施方式，但本发明不限于这些实施方式。
图1示出了作为本发明优选实施方式之一的半导体元件的肖特基势垒二极管(SBD)的主要部分。半导体元件至少具有半导体层101和空隙率为10％以下的多孔层108，该多孔层108配置在半导体层101的第一面侧或第一面侧的相反侧即第二面侧。图1的SBD进一步具备欧姆电极102、肖特基电极103和介电膜104。欧姆电极102包含金属层102a、金属层102b和金属层102c。半导体层101包含第一半导体层101a和第二半导体层101b。肖特基电极103包含金属层103a、金属层103b和金属层103c。第一半导体层101a例如是n-型半导体层，第二半导体层101b例如是n+型半导体层101b。另外，介电膜104(以下也称为“绝缘体膜”)覆盖半导体层101的侧面(第一半导体层101a的侧面和第二半导体层101b的侧面)，且具有位于半导体层101(第一半导体层101a)的上面的开口部，开口部设置在第一半导体层101a的一部分和所述肖特基电极103的金属层103c之间。介电膜104可以以覆盖半导体层101的侧面，并覆盖半导体层101(第一半导体层101a)的上面的一部分的方式延伸设置。图1的半导体元件通过介电膜104改善了端部的晶体缺陷，以更好地形成耗尽层，并且电场缓和也更加良好，另外，可以更好地抑制漏电流。此外，在本实施方式中，多孔层108配置在欧姆电极102(金属层102c)上，半导体元件进一步具有配置在所述多孔层108上的导电性基板(以下，也简称为“基板”)109。在本实施方式中，所述基板109具有比所述半导体层101大的面积。另外，在本实施方式中，欧姆电极102具有比所述半导体层101大的面积。在此，“具有……大的面积”是指，在图1中，从铅垂方向(层叠方向)俯视观察半导体元件时的所述基板109或所述欧姆电极102的面积比所述半导体层101的面积大。
欧姆电极102和肖特基电极103中的各金属层的构成材料具有导电性，只要可以分别用作欧姆电极和肖特基电极，只要不阻碍本发明的目的，就没有特别限定，可以是公知的金属。作为所述金属，优选地，例如可以举出选自元素周期表第4族～第11族中的至少一种金属等。作为元素周期表第4族的金属，例如可以举出钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)等。作为元素周期表第5族的金属，例如可以举出钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)等。作为元素周期表第6族的金属，例如可以举出铬(Cr)、钼(Mo)和钨(W)等。作为元素周期表第7族的金属，例如可以举出锰(Mn)、锝(Tc)、铼(Re)等。作为元素周期表第8族的金属，例如可以举出铁(Fe)、钌(Ru)、锇(Os)等。作为元素周期表第9族的金属，例如可以举出钴(Co)、铑(Rh)、铱(Ir)等。作为元素周期表第10族的金属，例如可以举出镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)等。作为元素周期表第11族的金属，例如可以举出铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)等。所述的各金属层的层厚并不特别限定，优选为0.1nm～10μm，更优选为5nm～500nm，最优选为10nm～200nm。
欧姆电极102和肖特基电极103中的各金属层的形成方法并没有特别限定，可以是公知的方法。作为所述形成方法，具体而言，例如可以举出干法、湿法等。作为干法，例如可以举出溅射、真空蒸镀、CVD等。作为湿法，例如可以是丝网印刷或模涂等。
对于图1所示的半导体元件及所述基板109具有与所述半导体层101相同的面积的半导体元件的热分散性，分别实施了用于半导体装置时的热分布的模拟。评价结果如图15所示。由图15明显可知，本发明的半导体元件热分散性优异，对需要散热性的半导体装置有用。另外，对于图1所示的半导体元件及所述欧姆电极102具有与所述半导体层101相同的面积的半导体元件的热分散性，在分别实施了用于半导体装置时的热分布的模拟的情况下，也得到了同样的评价结果。
另外，在本发明中，所述半导体层101至少包含第一边、第二边、第一晶轴和第二晶轴，第一晶轴方向的线热膨胀系数小于第二晶轴方向的线热膨胀系数，第一边方向与第一晶轴方向平行或大致平行，第二边方向与第二晶轴方向平行或大致平行，所述基板109至少包含与所述第一边对应的边和与所述第二边对应的边，与所述第一边对应的边比与所述第二边对应的边更长，这可以使半导体元件的散热性更优异，因此优选。同样，所述欧姆电极102至少包含与所述第一边对应的边和与所述第二边对应的边，与所述第一边对应的边比与所述第二边对应的边更长，这可以使半导体元件的散热性更优异，因此优选。在将这种优选的半导体元件用于半导体装置的情况下，以及在将所述基板109具有与所述半导体层101相同面积的半导体元件用于半导体装置的情况下，实施了热分布的模拟。评价结果显示在图16中。由图16明显可知，上述本发明的优选的半导体元件在热分散性方面更优异，对需要散热性的半导体装置更加有用。同样，在将这种优选的半导体元件用于半导体装置的情况下，以及在将所述欧姆电极102具有与所述半导体层101相同面积的半导体元件用于半导体装置的情况下，实施热分布的模拟，此时也得到同样的评价结果。
图6示出作为本发明优选实施方式之一的半导体元件的肖特基势垒二极管(SBD)的主要部分。图6的SBD与图1的SBD相比，不同点在于在肖特基电极103的侧面具有锥形区域。关于图6的半导体元件，作为第一金属层的金属层103b和/或金属层103c的外端部位于比作为第二金属层的金属层103a的外端部更靠近外侧的位置，因此可以更好地抑制漏电流。另外，还在金属层103b和/或金属层103c中的、比金属层103a的外端部更向外侧突出的部分具有朝向半导体元件的外侧而膜厚减少的锥形区域，因此成为耐压性更加优异的结构。另外，在本实施方式中，所述基板109具有比所述半导体层101大的面积。另外，在本实施方式中，欧姆电极102具有比所述半导体层101大的面积。在此，“具有……大的面积”是指，在图1中，从铅垂方向(层叠方向)俯视观察半导体元件时的所述基板109的面积比所述半导体层101的面积大。
作为金属层103a的构成材料，例如可以举出作为各金属层的构成材料所例举出的上述金属等。另外，作为金属层103b和金属层103c的构成材料，例如可以举出作为各金属层的构成材料所例举出的上述金属等。图1的各层的形成方法只要不阻碍本发明的目的，就不特别限定，可以为公知的方法。例如，可以举出通过真空蒸镀法、CVD法、溅射法、各种涂覆技术来进行成膜后，通过光刻法进行图案化的方法，或者使用印刷技术等直接进行图案化的方法等。
下面将说明图1的SBD的优选制造工序，但是本发明不限于这些优选制造方法。图2的(a)示出通过上述雾化CVD法，在作为基体110的晶体生长用基板(蓝宝石基板)上隔着应力松弛层层叠有第一半导体层101a和第二半导体层101b的层叠体。在第二半导体层101b上，使用所述干法或所述湿法形成作为欧姆电极的金属层102a、金属层102b和金属层102c，而得到图2的(b)的层叠体。另外，隔着由贵金属构成的多孔层108将基板109层叠于图2的(b)的层叠体，而得到层叠体(c)。并且，如图3所示，利用公知的剥离方法对层叠体(c)的基体110和应力松弛层111进行剥离，而得到层叠体(d)。然后，如图4所示，将层叠体(d)的半导体层的侧面通过蚀刻呈锥形，而得到层叠体(e)之后，在锥形的侧面和除半导体层的开口部以外的上面层叠绝缘膜104，而得到层叠体(f)。接着，如图5所示，在层叠体(f)的半导体层的上面开口部分，利用所述干法或所述湿法形成作为肖特基电极的金属层103a、103b和103c，而得到层叠体(g)。如上所述得到的半导体元件，由于所述欧姆电极102及所述基板109具有比所述半导体层101a及101b大的面积，因此半导体特性及散热性优异。另外，如上所述得到的半导体元件能够良好地抑制半导体层的氧等的扩散，从而发挥优异的欧姆特性，同时改善端部的晶体缺陷，更好地形成耗尽层，电场缓和也更加良好，另外，能够更好地抑制漏电流。此外，以上述优选的方式试制出SBD，结果通过显微镜等确认到，也没有特别发现裂纹和凹凸等，平坦性优异，并且没有变形。并且，通过功率循环试验对试制出的本实施例产品进行性能评价，结果可知，5分钟完成了3000个循环，评价结果良好，具有充分的散热性和耐热性。此外，在本实施例产品中，如图7的(b)所示那样，使用了空隙率10％以下的多孔层。
图17表示所述半导体元件为横向型器件时的一个例子。图17的MOSFET为横向型MOSFET，具备n+型半导体层(n+型源极层)1b、n+型半导体层(n+型漏极层)1c、作为p型半导体层的高电阻氧化物膜2、栅绝缘膜4a、栅极5a、源极5b、漏极5c、绝缘体基板9、多孔层108和基板109。在本实施方式中，所述基板109具有比所述n+型半导体层(n+型源极层)1b和所述n+型半导体层(n+型漏极层)1c大的面积。另外，在图17的半导体元件中，绝缘体基板9隔着多孔层108与基板109接合，但在本发明中，绝缘体基板9也可以直接与基板109接合，也可以使用其他公知的方法接合。另外，关于图17的各层的形成方法，只要不阻碍本发明的目的，就没有特别限定，可以为公知的方法。例如，可以举出通过真空蒸镀法、CVD法、溅射法、各种涂布技术成膜后，通过光刻法进行图案化的方法、或者使用印刷技术等直接进行图案化的方法等。
另外，所述半导体元件既可以为横向型器件，也可以为纵向型器件，本发明中优选为纵向型器件，另外，尤其对功率器件有用。作为所述半导体元件，例如可以举出二极管(例如，PN二极管、肖特基势垒二极管、结势垒肖特基二极管等)或晶体管(例如，MOSFET、MESFET等)等，其中优选肖特基势垒二极管(SBD)、金属氧化膜半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)，更优选肖特基势垒二极管(SBD)。
关于本发明的半导体元件，除了上述的事项外，还根据常用方法，利用接合部件接合于引线框、电路基板或散热基板等，而优选用作半导体装置，尤其优选用作功率模块、逆变器或转换器，进一步地，优选用作例如使用了电源装置的半导体系统等。图11示出了所述半导体装置的一优选例子。关于图11的半导体装置，半导体元件500的两个面分别通过焊料501与引线框、电路基板或散热基板502接合。通过这种构成，可以形成散热性优异的半导体装置。此外，在本发明中，优选地，焊料等接合部件的周边用树脂密封。在本发明中，优选所述导电性基板的侧面为切断面，在所述切断面具有台阶或毛刺，这能够在不给所述半导体元件的半导体特性带来不良影响的情况下制作所述半导体装置，因此优选。此外，所述导电性基板为切断面，在所述切断面具有台阶时的半导体元件的一个例子显示在图13中。另外，所述导电性基板为切断面，在所述切断面具有毛刺112时的半导体元件的一个例子显示在图14中。在此，“毛刺”是指因切断处理而从切断处理面的端部等延伸的残渣、起毛等。另外，所述台阶可以为一个或两个以上的台阶，只要不阻碍本发明的目的，台阶的形状等也没有特别限定。
另外，关于所述电源装置，可以通过使用公知的方法，比如连接于布线图案等，从而由半导体装置制作电源装置，或者作为所述半导体装置制作电源装置。图8使用多个所述电源装置171、172和控制电路173，来构成电源系统170。所述电源系统，如图9所示，能够组合电子电路181和电源系统182用于系统装置180。此外，图10显示电源装置的电源电路图的一个例子。图10显示包含功率电路和控制电路的电源装置的电源电路，利用逆变器192(MOSFET：以A～D构成)，将DC电压以高频进行切换，转换到AC后，用变压器193来实施绝缘及变压，用整流MOSFET194进行整流后，用DCL195(平滑用线圈L1和L2)及电容器进行平滑，并输出直流电压。此时，用电压比较器197将输出电压与基准电压进行比较，并且以PWM控制电路196控制逆变器192和整流MOSFET194，以获得期望的输出电压。
在本发明中，优选地，所述半导体装置为功率卡，包含冷却器和绝缘部件，更优选地，在所述半导体层的两侧分别至少隔着所述绝缘部件设置有所述冷却器，最优选地，在所述半导体层的两侧分别设置有散热层，在散热层的外侧至少隔着所述绝缘部件分别设置有所述冷却器。图12显示作为本发明的优选实施方式之一的功率卡。图12的功率卡是双面冷却型功率卡201，具备：制冷剂管202、间隔件203、绝缘板(绝缘间隔件)208、密封树脂部209、半导体芯片301a、金属传热板(突出端子部)302b、散热器和电极303、金属传热板(突出端子部)303b、焊接层304、控制电极端子305、接合线308。制冷剂管202的厚度方向剖面具有多个流路222，该流路222由彼此隔开规定间隔并在流路方向上延伸的多个分隔壁221划分。根据这种优选的功率卡，能够实现更强的散热性，能够满足更高的可靠性。
半导体芯片301a通过焊接层304被接合于金属传热板302b的内侧的主面上，在半导体芯片301a的剩余的主面上，金属传热板(突出端子部)302b通过焊接层304接合，由此在IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的集电极面和发射极面以所谓的反向并联连接有飞轮二极管的阳极电极面和阴极电极面。作为金属传热板(突出端子部)302b和303b的材料，例如可以举出Mo或W。金属传热板(突出端子部)302b和303b具有吸收半导体芯片301a厚度差的厚度差，由此金属传热板302b和303b的外表面为平面。
树脂密封部209例如由环氧树脂构成，覆盖这些金属传热板302b和303b的侧面而进行模制，半导体芯片301a由树脂密封部209进行模制。但是，金属传热板302b和303b的外主面、即接触受热面完全露出。金属传热板(突出端子部)302b和303b从树脂密封部209向图12中的右方突出，关于作为所谓的引线框端子的控制电极端子305，例如形成有IGBT的半导体芯片301a的栅极(控制)电极面与控制电极端子305连接。
作为绝缘间隔件的绝缘板208例如由氮化铝膜构成，但也可以是其他绝缘膜。绝缘板208完全覆盖金属传热板302b和303b并密接在一起，但是绝缘板208与金属传热板302b和303b可以仅仅是接触，也可以涂布硅脂等良好的导热材料，也可以通过各种方法使它们接合。另外，也可以通过陶瓷热喷涂等形成绝缘层，也可以将绝缘板208接合在金属传热板上，还可以接合或形成在制冷剂管上。
制冷剂管202通过将板材切断为所需的长度来制作，该板材通过将铝合金用拉拔成形法或挤压成形法而成形。制冷剂管202的厚度方向剖面具有多个流路222，该流路222由彼此隔开规定间隔且在流路方向上延伸的多个分隔壁221划分。间隔件203可以是例如焊接合金等软质金属板，但也可以是通过涂布等方式在金属传热板302b和303b的接触面形成的膜(film)。这种软质的间隔件203的表面容易变形，与绝缘板208的微小凹凸或翘曲、制冷剂管202的微小凹凸或翘曲相适应，从而降低热电阻。此外，可以在间隔件203的表面等涂布公知的导热性良好的润滑脂等，也可以省略间隔件203。
产业上的可利用性
本发明的半导体元件能够用于半导体(例如化合物半导体电子器件等)、电子部件及电气设备部件、光学及电子照片关联装置、工业部件等所有领域，特别是对功率器件有用。
符号说明
1 n+型半导体层
1b n+型半导体层(n+型源极层)
1c n+型半导体层(n+型漏极层)
2 高电阻氧化物膜
3 n-型半导体层
4a 栅绝缘膜
5a 栅极
5b 源极
5c 漏极
9 基板
101 半导体层
101a 第一半导体层
101b 第二半导体层
102 欧姆电极
102a 金属层
102b 金属层
102c 金属层
103 肖特基电极
103a 金属层
103b 金属层
103c 金属层
104 绝缘体膜
108 多孔层
109 基板
110 基体
111 应力松弛层
112 毛刺
170 电源系统
171 电源装置
172 电源装置
173 控制电路
180 系统装置
181 电子电路
182 电源系统
192 逆变器
193 变压器
194 整流MOSFET
195 DCL
196 PWM控制电路
197 电压比较器
201 双面冷却型功率卡
202 制冷剂管
203 间隔件
208 绝缘板(绝缘间隔件)
209 密封树脂部
221 分隔壁
222 流路
301a 半导体芯片
302b 金属传热板(突出端子部)
303 散热器及电极
303b 金属传热板(突出端子部)
304 焊接层
305 控制电极端子
308 接合线
500 半导体元件
501 焊料
502 引线框、电路基板或散热基板

Claims (19)

1.一种半导体元件，包含层叠结构体，该层叠结构体通过在导电性基板上直接或隔着其他层层叠有氧化物半导体膜而成，所述氧化物半导体膜包括具有刚玉结构的氧化物作为主成分，其特征在于，所述导电性基板具有比所述氧化物半导体膜大的面积。
2.一种半导体元件，包含层叠结构体，该层叠结构体通过在电极上直接或隔着其他层层叠有氧化物半导体膜而成，所述氧化物半导体膜包括具有刚玉结构的氧化物作为主成分，其特征在于，所述电极具有比所述氧化物半导体膜大的面积。
3.根据权利要求1所述的半导体元件，其中，所述氧化物至少含有镓。
4.根据权利要求1或2所述的半导体元件，其中，所述氧化物为α-Ga2O3或其混晶。
5.根据权利要求1所述的半导体元件，其中，所述导电性基板的线热膨胀系数与所述氧化物半导体膜的线热膨胀系数相同或小于所述氧化物半导体膜的线热膨胀系数。
6.根据权利要求1所述的半导体元件，其中，所述氧化物半导体膜至少包含第一边、第二边、第一晶轴和第二晶轴，
第一晶轴方向的线热膨胀系数小于第二晶轴方向的线热膨胀系数，
第一边方向与第一晶轴方向平行或大致平行，
第二边方向与第二晶轴方向平行或大致平行，
所述导电性基板至少包含与所述第一边对应的边和与所述第二边对应的边，与所述第一边对应的边比与所述第二边对应的边更长。
7.根据权利要求1所述的半导体元件，其中，所述导电性基板为金属基板或半导体基板。
8.根据权利要求1所述的半导体元件，其中，所述导电性基板比所述氧化物半导体膜大一圈。
9.根据权利要求2所述的半导体元件，其中，所述电极比所述氧化物半导体膜大一圈。
10.根据权利要求1所述的半导体元件，其中，所述导电性基板的面积为所述氧化物半导体膜的面积的1.1倍～4倍。
11.根据权利要求2所述的半导体元件，其中，所述电极的面积为所述氧化物半导体膜的面积的1.1倍～4倍。
12.根据权利要求1所述的半导体元件，其中，所述导电性基板的侧面为切断面，在所述切断面上具有台阶或毛刺。
13.根据权利要求1或2所述的半导体元件，其中，所述半导体元件为纵向型器件。
14.根据权利要求1或2所述的半导体元件，其中，所述半导体元件为功率器件。
15.根据权利要求1或2所述的半导体元件，其中，所述半导体元件为肖特基势垒二极管SBD、金属氧化膜半导体场效应晶体管MOSFET或绝缘栅双极晶体管IGBT。
16.一种半导体装置，至少通过半导体元件与引线框、电路基板或散热基板利用接合部件接合而构成，其中，所述半导体元件为权利要求1或2所述的半导体元件。
17.根据权利要求16所述的半导体装置，其中，所述半导体元件为功率模块、逆变器或转换器。
18.根据权利要求16所述的半导体装置，其中，所述半导体元件为功率卡。
19.一种半导体系统，具备半导体元件或半导体装置，其特征在于，所述半导体元件为权利要求1或2所述的半导体元件，所述半导体装置为权利要求16～18中任一项所述的半导体装置。
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