JP2016157875A - 半導体積層構造体及びその製造方法、並びに半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一実施の形態として、Ga2O3単結晶からなり、主面の面方位が(010)であるGa2O3層11上に、酸素プラズマを酸化剤に用いたプラズマALD法により、結晶質のAl2O3を主成分とする結晶質層12aと、結晶質層12a上の非晶質のAl2O3を主成分とする非晶質層12bとを含むAl2O3膜12を形成する工程を含み、Al2O3膜12の成長温度により、結晶質層12aの厚さを制御する、半導体積層構造体10の製造方法を提供する。
【選択図】図1
Description
図1は、第1の実施の形態に係る半導体積層構造体10の垂直断面図である。半導体積層構造体10は、Ga2O3層11と、Ga2O3層11上に形成されたAl2O3膜12を有する。
第2の実施の形態は、第1の実施の形態に係る半導体積層構造体10を含む半導体素子の一例としての、MOS(Metal Oxide Semiconductor)キャパシタについての形態である。
上記第1、2の実施の形態によれば、Al2O3膜とGa2O3基板との界面の界面準位が低減された半導体積層構造体を得ることができ、その半導体積層構造体を用いて、動作特性に優れた半導体素子を製造することができる。
まず、Ga2O3層11として、(010)を主面とするGa2O3基板を用意し、裏面から深さ150nm、濃度5×1019cm−3の条件でSiをイオン注入した後、有機洗浄、イオン注入面のO2アッシングを施し、さらに、温度950℃、時間30minの条件で活性化アニールを施した。
まず、比較例に係るGa2O3層51として、(−201)面を主面とするGa2O3基板を用意し、裏面にBCl3RIE(Reactive Ion Etching)処理を施した。
図3(a)〜(d)は、それぞれ、実施例に係る試料A1、B1、C1、D1の垂直断面のTEM観察像である。図3(a)〜(d)の紙面に垂直に表から裏へ向く方向が、Ga2O3層11の[001]方向に一致している。
図6は、比較例に係る試料Z1の垂直断面のTEM観察像である。なお、Al2O3膜52上の層53は、Au膜である。
まず、試料A1、B1、C1、D1のGa2O3層11の裏面に厚さ20nmのTi膜と厚さ230nmのAu膜を蒸着により積層することにより、カソード電極21に相当するカソード電極を形成した。
試料Z1に、試料A2、B2、C2、D2と同様の条件でカソード電極及びアノード電極を形成し、試料Z2を得た。
図7は、実施例に係る試料A2、B2、C2、D2、及び比較例に係る試料Z2の界面準位密度を示すグラフである。図7の縦軸は、界面準位密度(Dit)であり、横軸は、伝導帯の底からのエネルギー(E−Ec)である。
Claims (5)
- Ga2O3単結晶からなり、主面の面方位が(010)であるGa2O3層上に、酸素プラズマを酸化剤に用いたプラズマALD法により、結晶質のAl2O3を主成分とする結晶質層と、前記結晶質層上の非晶質のAl2O3を主成分とする非晶質層とを含むAl2O3膜を形成する工程を含み、
前記Al2O3膜の成長温度により、前記結晶質層の厚さを制御する、
半導体積層構造体の製造方法。 - 前記成長温度が250℃よりも高い、
請求項1に記載の半導体積層構造体の製造方法。 - 前記Al2O3膜上に電極を形成する工程を含む、
請求項1又は2に記載の半導体積層構造体の製造方法を含む、前記Al2O3膜を介して電界効果を及ぼす半導体素子の製造方法。 - Ga2O3単結晶からなり、主面の面方位が(010)であるGa2O3層と、
前記Ga2O3層上に形成されたAl2O3膜と、
を有し、
前記Al2O3膜は、前記Ga2O3層に接触する結晶質のAl2O3を主成分とし、厚さが2.7nmよりも大きい結晶質層と、前記結晶質層上の非晶質のAl2O3を主成分とする非晶質層とを含む、
半導体積層構造体。 - 前記Al2O3膜上に電極を有し、
前記Al2O3膜を介して電界効果を及ぼす、
請求項4に記載の半導体積層構造体を含む、半導体素子。
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JP2015002343A (ja) * | 2013-06-18 | 2015-01-05 | 株式会社タムラ製作所 | 半導体素子及びその製造方法 |
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