JP2021024184A - 積層体、半導体膜、半導体装置、半導体システム及び積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気特性に優れたコランダム構造の半導体膜を含む積層体を提供することを目的とする。【解決手段】結晶基板と、コランダム構造を有する金属酸化物を主成分とする半導体膜とを含む積層体であって、前記半導体膜の膜厚方向における炭素（Ｃ）濃度の平均値が１．０×１０１９ｃｍ−３以上、１．０×１０２１ｃｍ−３以下であり、かつ、前記半導体膜の膜厚方向における水素（Ｈ）濃度の平均値が前記炭素（Ｃ）濃度の平均値以下である積層体。【選択図】図１

Description

本発明は、コランダム構造を有する金属酸化物を主成分とする半導体膜、該半導体膜を有する積層体、該積層体の製造方法、前記半導体膜を含む半導体装置、該半導体装置を備える半導体システムに関する。

高耐圧、低損失及び高耐熱を実現できる次世代のスイッチング素子として、バンドギャップの大きな酸化ガリウム（α−Ｇａ_２Ｏ_３）を用いた半導体装置が注目されており、インバータなどの電力用半導体装置や、受発光素子への応用が期待されている。

霧化されたミスト状の原料を用いて、基板上に結晶成長させるミスト化学気相成長法（Ｍｉｓｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：Ｍｉｓｔ ＣＶＤ。以下、「ミストＣＶＤ法」ともいう。）が開発され、コランダム構造を有する酸化ガリウム（α−Ｇａ_２Ｏ_３）の作製が可能となってきた（特許文献１）。この方法では、ガリウムアセチルアセトナートなどのガリウム化合物を塩酸などの酸に溶解して前駆体とし、この前駆体を霧化することによって原料微粒子を生成し、この原料微粒子とキャリアガスと混合した混合気をサファイアなどコランダム構造の基板の表面に供給し、原料ミストを反応させることで基板上に単一配向した酸化ガリウム薄膜をエピタキシャル成長させている。

このようにして得られるα−Ｇａ_２Ｏ_３の性能を示す上で、電荷キャリアの移動度（以下、「キャリア移動度」又は「移動度」ともいう）が重要な指標の一つとなる。特許文献１には、ｃ面サファイア基板上に形成した、Ｓｎをドーピングしたα−Ｇａ_２Ｏ_３薄膜において、１ｃｍ^２／Ｖｓ程度の移動度が得られたことが記載されている。また、特許文献２では、ｃ面サファイア基板上に形成した、Ｇｅをドーピングしたα−Ｇａ_２Ｏ_３において、３．２６ｃｍ^２／Ｖｓの移動度が得られたことが記載されている。

特開２０１３−０２８４８０号公報 特開２０１５−２２８４９５号公報

しかしながら、上記特許文献に記載のα−Ｇａ_２Ｏ_３で得られた移動度は、半導体特性としては不十分なため、高性能な半導体装置を形成することが困難であった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、電気特性に優れたコランダム構造の半導体膜、該半導体膜を含む積層体を提供すること、及び、電気特性に優れたコランダム構造の半導体膜を含む積層体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、結晶基板と、コランダム構造を有する金属酸化物を主成分とする半導体膜とを含む積層体であって、前記半導体膜の膜厚方向における炭素（Ｃ）濃度の平均値が１．０×１０^１９ｃｍ^−３以上、１．０×１０^２１ｃｍ^−３以下であり、かつ、前記半導体膜の膜厚方向における水素（Ｈ）濃度の平均値が前記炭素（Ｃ）濃度の平均値以下である積層体を提供する。

このような積層体によれば、優れた電気特性を有する高品質なコランダム構造の半導体膜を有するものとなる。

このとき、前記炭素（Ｃ）濃度の平均値が２．０×１０^１９ｃｍ^−３以上、５．０×１０^２０ｃｍ^−３以下である積層体とすることができる。

これにより、より優れた電気特性を有するものとなる。

このとき、前記半導体膜におけるキャリア移動度が５ｃｍ^２／Ｖｓ以上である積層体とすることができる。また、前記半導体膜におけるキャリア密度が１．０×１０^１６／ｃｍ^３以上、１．０×１０^２１／ｃｍ^３以下である積層体とすることができる。

これにより、パワーデバイス等の半導体装置により適したものとなる。

このとき、前記金属酸化物が、Ｇａ酸化物又はＡｌ酸化物を含むものとすることができる。

これにより、さらに優れた電気特性を有するものとなる。

このとき、前記結晶基板の主表面の面積が１０ｃｍ^２以上である積層体とすることができる。

これにより、大面積の半導体装置に適用可能な積層体とすることができる。

このとき、前記半導体膜の膜厚が１μｍ以上である積層体とすることができる。

これにより、欠陥が低減されたより高品質の半導体膜を備えた積層体とすることができる。

本発明は、また、コランダム構造を有する金属酸化物を主成分とする半導体膜であって、前記半導体膜の膜厚方向における炭素（Ｃ）濃度の平均値が１．０×１０^１９ｃｍ^−３以上、１．０×１０^２１ｃｍ^−３以下であり、かつ、前記半導体膜の膜厚方向における水素（Ｈ）濃度の平均値が前記炭素（Ｃ）濃度の平均値以下である半導体膜を提供する。

このような半導体膜によれば、優れた電気特性を有する高品質なコランダム構造の半導体膜となる。

このとき、半導体膜と電極とを少なくとも含む半導体装置であって、前記半導体膜として、上記半導体膜を含む半導体装置とすることができる。また、上記半導体装置を備える半導体システムとすることができる。

これにより、高性能な半導体装置、半導体システムを提供することができる。

本発明は、また、加熱された結晶基板に、霧化した金属酸化物前駆体とキャリアガスを含む混合気を供給して、前記結晶基板上にコランダム構造を有する金属酸化物を主成分とする半導体膜を形成する積層体の製造方法であって、前記混合気が炭素源を含み、前記混合気における前記炭素源の含有量を、前記半導体膜の膜厚方向における水素（Ｈ）濃度の平均値が前記炭素（Ｃ）濃度の平均値以下となる含有量とする積層体の製造方法を提供することができる。

このような積層体の製造方法によれば、優れた電気特性を有する高品質なコランダム構造の半導体膜を有する積層体を製造できる。

このとき、前記炭素源は、一酸化炭素、二酸化炭素、アルコール、ケトン、カルボン酸又は有機金属錯体のいずれか１つ以上を含むこととすることができる。

これにより、より安定して半導体膜中に炭素を添加することができる。

このとき、前記炭素源は、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス又は炭化水素ガスのいずれか１つ以上を含むこととすることができる。

これにより、半導体膜中への炭素の添加量をより精度高く調整することができる。

以上のように、本発明によれば、優れた電気特性を有する高品質なコランダム構造の半導体膜及び該半導体膜を有する積層体を提供できる。また、本発明によれば、優れた電気特性を有する高品質なコランダム構造の半導体膜及び該半導体膜を有する積層体を容易かつ低コストで生産できる。

本発明に係る積層体の構造の一形態を示す図である。 本発明に係る積層体の構造の別の形態を示す図である。 本発明に係るショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）の好適な一例を模式的に示す図である。 本発明に係る高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の好適な一例を模式的に示す図である。 本発明に係る金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）の好適な一例を模式的に示す図である。 本発明に係る絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の好適な一例を模式的に示す図である。 本発明に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）の好適な一例を模式的に示す図である。 本発明に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）の別の好適な一例を模式的に示す図である。 本発明に係る電源システムの好適な一例を模式的に示す図である。 本発明に係るシステム装置の好適な一例を模式的に示す図である。 本発明に係る電源装置の電源回路図の好適な一例を模式的に示す図である。 本発明に係る積層体の製造方法に用いるミストＣＶＤ装置の一形態を示す図である。

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

上述のように、電気特性に優れたコランダム構造の半導体膜、該半導体膜を含む積層体、及びその製造方法が求められていた。

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、結晶基板と、コランダム構造を有する金属酸化物を主成分とする半導体膜とを含む積層体であって、前記半導体膜の膜厚方向における炭素（Ｃ）濃度の平均値が１．０×１０^１９ｃｍ^−３以上、１．０×１０^２１ｃｍ^−３以下であり、かつ、前記半導体膜の膜厚方向における水素（Ｈ）濃度の平均値が前記炭素（Ｃ）濃度の平均値以下である積層体により、優れた電気特性を有する高品質なコランダム構造の半導体膜を有する積層体を提供できることを見出し、本発明を完成した。

また、本発明者らは、コランダム構造を有する金属酸化物を主成分とする半導体膜であって、前記半導体膜の膜厚方向における炭素（Ｃ）濃度の平均値が１．０×１０^１９ｃｍ^−３以上、１．０×１０^２１ｃｍ^−３以下であり、かつ、前記半導体膜の膜厚方向における水素（Ｈ）濃度の平均値が前記炭素（Ｃ）濃度の平均値以下である半導体膜により、優れた電気特性を有する高品質なコランダム構造の半導体膜を提供できることを見出し、本発明を完成した。

また、本発明者らは、加熱された結晶基板に、霧化した金属酸化物前駆体とキャリアガスを含む混合気を供給して、前記結晶基板上にコランダム構造を有する金属酸化物を主成分とする半導体膜を形成する積層体の製造方法であって、前記混合気が炭素源を含み、前記混合気における前記炭素源の含有量を、前記半導体膜の膜厚方向における水素（Ｈ）濃度の平均値が前記炭素（Ｃ）濃度の平均値以下となる含有量とする積層体の製造方法により、優れた電気特性を有する高品質なコランダム構造の半導体膜を有する積層体を製造できることを見出し、本発明を完成した。

以下、図面を参照して説明する。

（半導体膜及び半導体膜を有する積層体）
図１は、本発明に係る半導体膜及び半導体膜を有する積層体の一形態を示す図である。図１の例では、積層体１００は、結晶基板１０１と、結晶基板１０１上に直接形成された半導体膜１０２とから成る。

結晶基板１０１は、主面の全部又は一部に結晶構造を有している基板であれば特に限定されず、例えばＳｉ、Ｇｅ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＬｉＴａＯ_３、ＮｉＯなどが使用できる。本発明に係る積層体では、特に、結晶成長面側の主面の全部又は一部にコランダム構造を有している基板であるのが好ましく、α−Ａｌ_２Ｏ_３（サファイア）又はα−Ｇａ_２Ｏ_３が好適に用いられる。また、本発明に係る積層体においては、前記主面がｃ面であればより電気特性を向上させることができるので好ましい。また、結晶基板１０１は、オフ角を有していてもよい。この場合、一般的にオフ角を０．１°〜１０．０°とするのが良い。ここで、オフ角とは、結晶基板の主面（表面）の法線ベクトルと低指数面の法線ベクトルとがなす角の小さい方の角度を示す。なお、本明細書では、結晶基板の主面（表面）の法線ベクトルと、ＳＥＭＩ Ｍ６５−０３０６の図１に規定されている結晶面（例えば、ｃ面、ａ面、ｍ面、ｒ面）の法線ベクトルとが為す角を比較し、最も小さい角度を有する面を低指数面という。本発明に係る積層体においては、前記結晶基板がオフ角を有する場合、ｃ面を主面とするのが好ましい。

結晶基板１０１の形状は、板状であって、半導体膜１０２の支持体となるものであれば特に限定されない。また、略円形状（例えば、円形、楕円形など）であってもよいし、多角形状（例えば、３角形、正方形、長方形、５角形、６角形、７角形、８角形、９角形など）であってもよく、様々な形状のものを用いることができる。本発明に係る積層体においては、結晶基板１０１の形状を所望の形状にすることにより、半導体膜１０２の形状を設定することができる。また、本発明に係る積層体においては、主表面の面積が１０ｃｍ^２以上、より好ましくは２０ｃｍ^２以上の大面積の結晶基板１０１を用いることもでき、このような大面積の結晶基板１０１を用いることによって、半導体膜１０２の面積を大きくすることができる。また、結晶基板１０１の厚さは、特に限定されないが、０．３ｍｍから３ｍｍのものが好適に用いることができ、０．４ｍｍから１ｍｍのものがより好ましい。このような範囲であれば、残留応力による反りがより小さく、結晶性がより高いものとなる。

半導体膜１０２は、コランダム構造を有する酸化物半導体を主成分として含み、さらに、半導体膜１０２の膜厚方向において、平均炭素（Ｃ）濃度（以下、単に「Ｃ濃度」という）が、１．０×１０^１９ｃｍ^−３以上、１．０×１０^２１ｃｍ^−３以下のものである。２．０×１０^１９ｃｍ^−３以上、５．０×１０^２０ｃｍ^−３以下であるのがより好ましい。このような半導体膜１０２とすることにより、半導体膜１０２に適度な歪みが生じ、キャリア移動度を向上させることが可能になる。Ｃ濃度が１．０×１０^１９ｃｍ^−３未満では移動度の改善効果が十分得られなくなり、また１．０×１０^２１ｃｍ^−３を超えると半導体の耐圧が低下する。

また、半導体膜１０２の膜厚方向において、平均水素（Ｈ）濃度（以下、単に「Ｈ濃度」という）はＣ濃度以下である。Ｈ濃度がＣ濃度を上回ると、結晶欠陥が増加して半導体膜の電気特性が低下する。

ここで、膜厚方向におけるＣ濃度、Ｈ濃度は、半導体膜中の元素（ここでは、ＣとＨ）について、膜厚方向（深さ方向）にＳＩＭＳにより定量分析し、膜厚方向の各元素濃度の平均値を算出することで得られる値である。

なお、「酸化物半導体を主成分とし」との表現においては、酸化物半導体のほかに、ドーパントや不可避的不純物等が含まれていてもよいことを意味しており、例えば、酸化物半導体が概ね５０％以上含まれているものを指す。

半導体膜１０２における電荷キャリアの移動度は、５ｃｍ^２／Ｖｓ以上であるのが好ましく、１０ｃｍ^２／Ｖｓ以上であるのがより好ましく、２０ｃｍ^２／Ｖｓ以上であるのが最も好ましい。なお、前記移動度は、ホール効果測定にて得られる移動度をいう。

さらに、本発明に係る半導体膜及び半導体膜を有する積層体においては、前記半導体膜１０２のキャリア密度は、１．０×１０^１６／ｃｍ^３以上、５．０×１０^２１／ｃｍ^３以下であることが好ましい。なお、前記キャリア密度は、ホール効果測定にて得られる半導体膜中のキャリア密度をいう。

また、半導体膜１０２の主面はｃ面とすることが、結晶性を向上させ、結果として電気特性をさらに向上させることができる点で好ましい。

また、半導体膜１０２は、主成分として少なくともＩｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉのいずれかを含む酸化物とすることができる。主成分として、少なくともＧａ又はＡｌを含むのが、膜の電気特性の観点から最も好ましい。なお、ここでいう「主成分」について、例えば、「主成分として、Ｇａを少なくとも含む」という場合、金属酸化物における金属元素中のガリウムの原子比が、０．５以上の割合であることを意味する。

また、半導体膜１０２の厚さは特に限定されず、１μｍ以上であるのが好ましい。膜厚を１μｍ以上とすることで欠陥が低減され、より高品質な膜とすることができる。

また、本発明に係る半導体膜及び半導体膜を有する積層体においては、膜表面の光学顕微鏡による観察において、基板外周端から１０ｍｍより内側にクラックを有しないことが好ましく、基板外周端から５ｍｍより内側にクラックを有しないことが最も好ましい。また、本発明に係る半導体膜は、単結晶であってもよいし、多結晶膜であってもよいが、単結晶膜であるのが好ましい。

半導体膜１０２に含まれる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、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、又はＰｂ等のｎ型ドーパント、又はＣｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｒｈなどのｐ型ドーパントなどが挙げられる。本発明に係る半導体膜においては、前記ドーパントとして、Ｓｎ、Ｇｅ、又はＳｉが適用でき、Ｓｎ又はＧｅであるのがより好ましく、Ｓｎであるのが最も好ましい。半導体膜のドーパント含有量は、１×１０^１６ｃｍ^−３から１×１０^２２ｃｍ^−３であってよく、１×１０^１８ｃｍ^−３から５×１０^２１ｃｍ^−３であるのが好ましい。このような範囲であれば、半導体装置に適用するに十分な抵抗値が得られるとともに、エネルギーバンドの狭帯化や、縮退による物性の変化がより効果的に抑制され、より安定した電気特性を有するものとなる。

図１には、半導体膜１０２が結晶基板１０１上へ直接形成された例を示したが、半導体膜は、結晶基板上に形成された他の層上に形成されてもよい。図２に示す積層体２００は、結晶基板２０１と半導体膜２０２との間に、応力緩和層２０３が設けられている。これにより、結晶基板２０１と半導体膜２０２の格子不整合を緩和し、半導体膜２０２の電気特性をより向上させることができる。

例えば、Ａｌ_２Ｏ_３基板上にα−Ｇａ_２Ｏ_３膜を形成する場合、応力緩和層２０３として、例えば、α−Ｆｅ_２Ｏ_３、α−Ｇａ_２Ｏ_３、α−Ａｌ_２Ｏ_３及びこれらの混晶などが好適に用いられる。このとき、応力緩和層２０３の格子定数を、応力緩和層２０３の成長方向に向けて、結晶基板２０１の格子定数に近い又は同じ程度から、半導体膜２０２の格子定数に近い又は同程度の値へと、連続的あるいは段階的に変化させることが好ましい。即ち、応力緩和層２０３を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_２Ｏ_３（０≦ｘ≦１）で形成し、結晶基板２０１側から半導体膜２０２側へ向かってｘ値を小さくしていくのが良い。

応力緩和層２０３の形成方法は特に限定されず、公知の方法であってよく、半導体膜２０２の形成方法と同様であってもよい。なお、応力緩和層２０３は、ドーパントを含んでいても良いし、含んでいなくても良い。

本発明に係る半導体膜は、低抵抗であるだけでなく、電気特性にも優れ、工業的に有用なものである。このような半導体膜は、半導体装置等に好適に用いることができ、とりわけ、パワーデバイスに有用である。例えば、本発明に係る半導体膜は、半導体装置のｎ型半導体層（ｎ^＋型半導体層、ｎ⁻型半導体層を含む）に用いられる。本発明に係る半導体装置においては、前記半導体膜を有する積層体のままで用いてもよいし、前記結晶基板等から剥離する等の公知の手段を用いて単独の膜とした後に、半導体装置等に適用してもよい。

（半導体装置）
半導体装置は、電極が半導体膜の片面側に形成された横型の素子（横型デバイス）と、半導体膜の表裏両面側にそれぞれ電極を有する縦型の素子（縦型デバイス）に分類することができるが、本発明に係る半導体膜又は積層体の少なくとも一部は、横型デバイスにも縦型デバイスにも好適に用いることができる。特に、縦型デバイスに用いることが好ましい。

前記半導体装置としては、例えば、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、接合電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）などが挙げられる。

本発明に係る半導体膜を、ｎ型半導体層（ｎ^＋型半導体やｎ⁻型半導体層等）に適用した場合の好適な例を、図面を用いて説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。

なお、以下に例示する半導体装置において、仕様や目的に応じて、さらに他の層（例えば絶縁体層や導体層）などが含まれていてもよいし、また、中間層、緩衝層（バッファ層）、応力緩和層などは適宜、追加、省略してもよい。

図３には、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）の一例を示す。ＳＢＤ３００は、相対的に低濃度のドーピングを施したｎ⁻型半導体層３０１ａ、相対的に高濃度のドーピングを施したｎ^＋型半導体層３０１ｂ、ショットキー電極３０２及びオーミック電極３０３を備えている。

ショットキー電極３０２及びオーミック電極３０３の材料は、公知の電極材料であってよく、前記電極材料としては、例えば、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｈｆ、Ｗ、Ｉｒ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｄ、ＮｄもしくはＡｇ等の金属又はこれらの合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化レニウム、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の金属酸化物導電膜、ポリアニリン、ポリチオフェン又はポリピロ−ルなどの有機導電性化合物、又はこれらの混合物並びに積層体などが挙げられる。

ショットキー電極３０２及びオーミック電極３０３の形成は、例えば、真空蒸着法又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。より具体的には、例えば、前記金属のうち２種類の第１の金属と第２の金属とを用いてショットキー電極を形成する場合、第１の金属からなる層と第２の金属からなる層を積層させ、第１の金属からなる層及び第２の金属からなる層に対して、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形成することができる。

ＳＢＤ３００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３０１ａの中に広がるため、高耐圧のＳＢＤ３００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３０３からショットキー電極３０２へ電子が流れる。したがって、本発明に係るＳＢＤ３００は、高耐圧・大電流用に優れており、スイッチング速度も速く、耐圧性・信頼性にも優れている。

図４には、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の一例を示す。ＨＥＭＴ４００は、バンドギャップの広いｎ型半導体層４０１、バンドギャップの狭いｎ型半導体層４０２、ｎ＋型半導体層４０３、半絶縁体層４０４、緩衝層４０５、ゲート電極４０６、ソース電極４０７及びドレイン電極４０８を備えている。

図５には、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）の一例を示す。ＭＯＳＦＥＴ５００は、ｎ⁻型半導体層５０１、ｎ^＋型半導体層５０２並びに５０３、ゲート絶縁膜５０４、ゲート電極５０５、ソース電極５０６及びドレイン電極５０７を備えている。

図６には、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の一例を示す。ＩＧＢＴ６００は、ｎ型半導体層６０１、ｎ⁻型半導体層６０２、ｎ^＋型半導体層６０３、ｐ型半導体層６０４、ゲート絶縁膜６０５、ゲート電極６０６、エミッタ電極６０７及びコレクタ電極６０８を備えている。

図７には、発光ダイオード（ＬＥＤ）の一例を示す。ＬＥＤ７００は、第１の電極７０１、ｎ型半導体層７０２、発光層７０３、ｐ型半導体層７０４、透光性電極７０５、第２の電極７０６を備えている。

透光性電極７０５の材料としては、Ｉｎ又はＴｉを含む酸化物の導電性材料などが挙げられる。より具体的には、例えば、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２又はこれらの２以上の混晶、又は、これらにドーピングされたものなどが挙げられる。これらの材料を、スパッタリング等の公知の手段で設けることによって、透光性電極７０５を形成できる。また、透光性電極７０５を形成した後に、透光性電極７０５の透明化を目的とした熱アニールを施してもよい。

第１の電極７０１及び第２の電極７０６の材料としては、例えば、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｈｆ、Ｗ、Ｉｒ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｄ、ＮｄもしくはＡｇ等の金属又はこれらの合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化レニウム、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の金属酸化物導電膜、ポリアニリン、ポリチオフェン又はポリピロ−ルなどの有機導電性化合物、又は、これらの混合物などが挙げられる。電極の製膜法は特に限定されることはなく、印刷方式、スプレー法、コ−ティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ−ティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式、などの中から前記材料との適性等を考慮して、適宜選択した方法に従って形成することができる。

また、発光ダイオード（ＬＥＤ）の別の態様を、図８に示す。図８の発光ダイオード（ＬＥＤ）８００では、基板８０６上にｎ型半導体層８０１が積層されており、ｐ型半導体層８０２、発光層８０３及びｎ型半導体層８０１の一部を切り欠くことによって露出したｎ型半導体層８０１の半導体層露出面上の一部に、第２の電極８０４ｂが積層されている。ｐ型半導体層８０２の上部には、透光性電極８０５、第１の電極８０４ａを備えている。

（半導体システム）
以上の半導体装置は、半導体システム、例えば、電源装置を用いたシステム等に用いられる。前記電源装置は、公知の手段を用いて、前記半導体装置を配線パターン等に接続するなどして、作製することができる。図９に、電源システムの例を示す。図９に示す例では、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１０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１１に示す。図１１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、この電源回路は、インバータ（ＭＯＳＦＥＴ Ａ〜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化し、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。

（半導体膜及び積層体の製造方法）
次に、図１を用いて説明した、本発明に係る半導体膜及び積層体の製造方法の一例について、図１２に記載の製膜装置を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明に係る半導体膜及び積層体の製造方法では、加熱された結晶基板に、霧化した金属酸化物前駆体とキャリアガスを含む混合気を供給して、前記結晶基板上にコランダム構造を有する金属酸化物を主成分とする半導体膜を形成する場合に、前記混合気が炭素源を含み、前記混合気における前記炭素源の含有量を、前記半導体膜の膜厚方向における水素（Ｈ）濃度の平均値が前記炭素（Ｃ）濃度の平均値以下となる含有量とする点に特徴を有している。

図１２に、本発明に係る半導体膜及び積層体の製造方法に用いることが可能な製膜装置の一例を示す。本発明に係る半導体膜及び積層体の製造方法の実施においては、ミストＣＶＤ装置９００を用いる。霧化器９０２ａ、９０２ｂ内には、原料溶液として、それぞれ、第１前駆体９１２ａ、第２前駆体９１２ｂが収納されており、公知の手段を用いて霧化（「ミスト化」とも言う）され、ミストが形成される。

また、ミストＣＶＤ装置９００は、キャリアガス９０１の供給手段を備えている。キャリアガス９０１は、霧化器９０２ａ、９０２ｂ内で形成された霧化した原料溶液（前駆体）と混合され、混合気を形成し、製膜室９０９へと搬送される。製膜室９０９に供給された混合気は、製膜室９０９内で熱源９１０により加熱された結晶基板９０７上で反応し、コランダム構造からなる半導体が形成される。なお、配管にはバルブ９０４、９０５等を適宜設置できる。

図１２に示す例では、霧化器９０２ｂと製膜室９０９とが搬送配管９０６で接続され、霧化器９０２ａからの搬送配管９０３が、搬送配管９０６の途中に合流する構造が示されているが、搬送配管９０３と搬送配管９０６が独立して製膜室９０９へ接続されていてもよい。また、これに限らず、第１混合気９１３と第２混合気９２３を単一のバッファタンク（図不示）に導入し、バッファタンクで混合されたミストを製膜室９０９へ搬送しても良い。

搬送配管９０３、９０６は、前駆体の溶媒や反応器と搬送配管の取り合いにおける温度などに対して十分な安定性を有するものであれば特に限定されず、石英やポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂などといった、一般的な樹脂製の配管を広く用いることができる。

製膜室９０９の材質、構造等は特に限定されるものではなく、アルミニウムやステンレスなどの金属を用いて良いし、これらの金属の耐熱温度を超える、より高温で製膜を行う場合には石英や炭化シリコンを用いても良い。製膜室９０９の内部又は外部には、結晶基板９０７を加熱するための加熱手段９１０が設けられている。また、結晶基板９０７は、製膜室９０９内に設置されたサセプタ９０８上に載置されてよい。

第１前駆体９１２ａ、第２前駆体９１２ｂとしては、例えば、金属を酸に溶解した酸溶液や金属のハロゲン化物（例えばフッ化物、塩化物、臭化物又はヨウ化物等）、あるいは、水酸化物や水和物の水溶液などが挙げられる。前記金属は、金属酸化物結晶としてコランダム構造を形成可能な金属であれば限定されず、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｒｈ、Ｉｎ、Ｉｒが挙げられる。原料溶液中の金属の含有量は、特に限定されず、目的や仕様に応じて適宜設定できる。好ましくは、０．００１ｍｏｌ／Ｌ以上、２ｍｏｌ／Ｌ以下であり、より好ましくは０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上、０．７ｍｏｌ／Ｌ以下である。また、第１前駆体９１２ａと第２前駆体９１２ｂの成分は、同一でもよいし異なっていてもよい。

半導体膜の導電性の調節（付与）は、不純物ドーピングにより行うことができる。この場合の不純物原料は、特に限定されない。例えば、前記金属が少なくともＧａを含む場合には、Ｓｉ、Ｇｅ又はＳｎを含む錯体や化合物が好適に使用でき、特に、ハロゲン化スズを用いるのが好ましい。これらの不純物原料を、原料溶液中の金属元素濃度に対して０．０００１％〜２０％、より好ましくは、０．００１％〜１０％混合させて用いることができる。

原料溶液の霧化は、原料溶液を霧化又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、超音波を用いる霧化手段が好ましい。超音波を用いて得られたミスト又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程度以下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０．１〜１０μｍである。また、霧化器の数及び前駆体の種類は、結晶基板上に形成する膜の組成や積層構造に応じて増減させることができる。

キャリアガス９０１は、特に限定されず、例えば、空気、酸素、オゾンの他、窒素やアルゴン等の不活性ガス、又は水素ガスやフォーミングガス等の還元ガスが好適に用いられる。キャリアガスの種類は１種類であっても、２種類以上であってもよい。キャリアガスの流量は、基板サイズや製膜室の大きさにより適宜設定すればよく、０．０１〜１００Ｌ／分程度とすることができる。

また、図示していないが、希釈ガスを添加して、霧化された原料とキャリアガスの割合を調節することも可能である。希釈ガスの流量は適宜設定すればよく、例えば、キャリアガスの０．１〜１０倍／分とすることができる。希釈ガスを、例えば、霧化器９０２ａ、９０２ｂの下流側へ供給しても良い。希釈ガスは、キャリアガスと同じものを用いても良いし、異なるものを用いても良い。

半導体膜を製膜する時の結晶基板の温度は、結晶基板上に形成する膜種によって適宜決定されるべきであるが、例えばα−Ｇａ_２Ｏ_３膜を形成する場合、３５０℃以上９５０℃以下とするのが良い。このような温度範囲であれば、より高い結晶品質を有する半導体膜を得ることができる。なお、膜厚は、成膜時間や前駆体の噴霧量及びキャリアガス流量を調整することにより、調節することができる。

また、製膜は、大気圧下、加圧下及び減圧下のいずれの条件下で行われてもよいが、装置コストや生産性の観点から、大気圧下で行われるのが好ましい。

半導体膜と結晶基板の間に、さらに応力緩和層を形成する場合は、まず、キャリアガス９０１と、霧化器９０２ａで形成した霧化した第１前駆体９１２ａが混合された、第１混合気９１３を形成し、さらにキャリアガス９０１と、霧化器９０２ｂで形成した霧化した第２前駆体９１２ｂが混合された、第２混合気９２３を形成する。

次いで、第１混合気９１３と第２混合気９２３を、製膜室９０９内でサセプタ９０８に載置され、加熱手段９１０により加熱された結晶基板９０７上に搬送することにより、前駆体が基板表面で反応し、第１前駆体９１２ａの成分と第２前駆体９１２ｂの成分が混合されたコランダム構造の半導体膜が形成される。ここで、第１混合気９１３と第２混合気９２３の両方又は片方のキャリアガス流量を、所定の時間に渡り、離散的又は連続的に変化させても良い。例えば、サファイア基板とα−Ｇａ_２Ｏ_３の間に応力緩和層を形成する場合、応力緩和層を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_２Ｏ_３（０≦ｘ≦１）で形成し、結晶基板側から成長方向側へ向かってｘ値を小さくしていくのが良い。このためには、Ａｌ源を含む第１混合気９１３とＧａ源を含む第２混合気９２３を製膜室９０９へ供給する際に、Ａｌ供給量がＧａ供給量より相対的に大きくなるように、それぞれの前駆体の濃度やキャリアガス流量を調節する。またこれとは別に、Ａｌ源とＧａ源をある割合で混合させたＡｌ−Ｇａ前駆体を用いた混合気で最初の製膜を行い、その後、Ａｌ濃度を相対的、段階的に減じた複数のＡｌ−Ｇａ前駆体を用いて積層を繰り返し、Ａｌ組成を段階的に減じた（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_２Ｏ_３の多層膜を形成しても良い。また、この時の結晶基板の温度は、結晶基板上に形成する膜種によって適宜決定されるべきであるが、例えば、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_２Ｏ_３（０≦ｘ≦１）膜を形成する場合、３５０℃以上９５０℃以下とするのが良い。このような温度範囲であれば、より高い結晶品質を有する応力緩和層を得ることができる。なお、膜厚は、成膜時間を調整することにより調節することができる。

本発明に係る半導体膜及び積層体の製造方法では、混合気に炭素源を含有させ、混合気における炭素源の含有量を、半導体膜の膜厚方向におけるＨ濃度がＣ濃度以下となるような含有量とする。混合気に炭素源を含有させる方法としては、上記の第１前駆体９１２ａと第２前駆体９１２ｂのいずれか又は両方に、炭素源となる炭素化合物を添加して用いるのが良い。この場合の炭素源としては、上記金属群から選ばれる金属の有機錯体や、一酸化炭素、二酸化炭素、アルコール、ケトン、カルボン酸などの炭素化合物が挙げられるが、より好ましくは上記金属のアセチルアセトン錯体を用いるのが良い。これにより、より安定して混合気へ炭素を添加することができる。炭素源の添加量は用いる炭素源により異なるが、例えば金属のアセチルアセトン錯体を用いる場合は、前駆体溶液に０．００１ｍｏｌ／Ｌから０．７ｍｏｌ／Ｌ程度添加するのが良い。

炭素源は、上記のように前駆体溶液に添加して用いる方法のほか、溶質を炭素源のみとした炭素源溶液を上記と同程度の濃度に調整した後に、独立して霧化して前駆体ミストと混合して用いることができる。

以上では、炭素源を原料溶液に添加する方法について述べたが、これとは別に、炭素源を、キャリアガスもしくは希釈ガスに添加あるいは置換して用いても良い。この場合の炭素源は特に限定されないが、例えば、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス又は炭化水素ガスが好適に用いられ、より好ましくは、二酸化炭素ガスを用いるのが良い。ガス状の炭素源であれば、半導体膜中のＣ濃度を精度高く調整できる。この場合、二酸化炭素ガスを、キャリアガスと希釈ガスを合わせた総流量において、体積比で０．５％から９０％の割合で混合するのが良く、より好ましくは１０％以上６５％とするのが良い。

以下、実施例を挙げて本発明について詳細に説明するが、これは本発明を限定するものではない。

（実施例１）
図１２のミストＣＶＤ装置において、１台の霧化器のみを備えた装置を使用した。そして、以下の手順で酸化ガリウムの製膜を行った。まず塩化ガリウムを純水に溶解し、Ｇａ濃度０．１０ｍｏｌ／Ｌの水溶液を用意した。この水溶液に、Ｇａ濃度に対するＳｎの原子比が１：０．００５となるように塩化スズ（ＩＩ）を添加し、さらにガリウムアセチルアセトナートを純水に対して０．０１ｍｏｌ／Ｌ添加して、これを原料溶液とし、霧化器に充填した。

次に、直径２インチ（５０ｍｍ）のｃ面サファイア基板を、石英製サセプタに載せて石英製管状型製膜室内に設置し、ヒーターにより基板温度を４５０℃に保った。

次に２．４ＭＨｚの超音波振動子で霧化器内の原料溶液を霧化した。この後、霧化器にキャリアガスの窒素を１．５Ｌ／ｍｉｎで、さらに希釈ガスの窒素を５．０Ｌ／ｍｉｎでそれぞれ導入して混合気を形成し、製膜室へ供給して大気圧下で６０分間製膜を行い、膜厚１．５μｍのα−Ｇａ_２Ｏ_３膜を形成した。

この後、基板を室温まで冷却してから製膜室より取り出し、Ｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法（アクセント ＨＬ５５００）により、キャリア濃度、抵抗率及び移動度を測定した。また、膜中のＣ濃度とＨ濃度を、ＳＩＭＳ（ＣＡＭＥＣＡ ＩＭＳ―７ｆ）で測定した。

（実施例２）
図１２のミストＣＶＤ装置において、１台の霧化器のみを備えた装置を使用した。そして、以下の手順で酸化ガリウムの製膜を行った。まず、塩化ガリウムを純水に溶解し、Ｇａ濃度０．１０ｍｏｌ／Ｌの水溶液を用意した。この水溶液に、Ｇａ濃度に対するＳｎの原子比が１：０．００５となるように塩化スズ（ＩＩ）を添加して、これを原料溶液とし、霧化器に充填した。

次に、直径２インチ（５０ｍｍ）のｃ面サファイア基板を、石英製サセプタに載せて石英製管状型製膜室内に設置し、ヒーターにより基板温度を４５０℃に保った。

次に、２．４ＭＨｚの超音波振動子で霧化器内の原料溶液を霧化した。この後、霧化器にキャリアガスの窒素を１．５Ｌ／ｍｉｎで、さらに、希釈ガスとして二酸化炭素を５．０Ｌ／ｍｉｎでそれぞれ導入して混合気を形成し、製膜室へ供給して大気圧下で６０分間製膜を行い、膜厚１．５μｍのα−Ｇａ_２Ｏ_３膜を形成した。

この後、基板を室温まで冷却してから製膜室より取り出し、実施例１と同様に、キャリア濃度、抵抗率、移動度、及び膜中のＣ濃度とＨ濃度を測定した。

（比較例１）
図１２のミストＣＶＤ装置において、１台の霧化器のみを備えた装置を使用した。そして、以下の手順で酸化ガリウムの製膜を行った。まず、塩化ガリウムを純水に溶解し、Ｇａ濃度０．１０ｍｏｌ／Ｌの水溶液を用意した。この水溶液に、Ｇａ濃度に対するＳｎの原子比が１：０．００５となるように塩化スズ（ＩＩ）を添加して、これを原料溶液とし、霧化器に充填した。

次に、直径２インチ（５０ｍｍ）のｃ面サファイア基板を、石英製サセプタに載せて石英製管状型製膜室内に設置し、ヒーターにより基板温度を４３０℃に保った。

次に、２．４ＭＨｚの超音波振動子で霧化器内の原料溶液を霧化した。この後、霧化器にキャリアガスの窒素を１．５Ｌ／ｍｉｎで、さらに、希釈ガスの窒素を５．０Ｌ／ｍｉｎでそれぞれ導入して混合気を形成し、製膜室へ供給して大気圧下で６０分間製膜を行い、膜厚１．５μｍのα−Ｇａ_２Ｏ_３膜を形成した。

この後、基板を室温まで冷却してから製膜室より取り出し、実施例１と同様に、キャリア濃度、抵抗率、移動度、及び膜中のＣ濃度とＨ濃度を測定した。

（比較例２）
実施例１において、ガリウムアセチルアセトナートを純水に対して０．１ｍｏｌ／Ｌ添加して原料溶液としたこと以外は同じ条件で成膜を行い、実施例１と同じ評価を行った。

（比較例３）
実施例２において、希釈ガスとして二酸化炭素を１．５Ｌ／ｍｉｎで導入して混合気を形成したこと以外は同じ条件で成膜を行い、実施例２と同じ評価を行った。

実施例１、２及び比較例１−３において得られた半導体のキャリア密度、移動度及び抵抗率を表１に示す。実施例１，２に示されるように、本発明に係る半導体膜は、低抵抗かつ高い移動度を有する電気特性に優れたものであることが分かる。一方、混合気に炭素源を含有させなかった比較例１では、半導体膜の移動度が低かった。また、比較例２に示されるように、Ｃ濃度が本発明に係る半導体膜のＣ濃度と同等であったとしても、Ｃ濃度＜Ｈ濃度の場合には、半導体膜の移動度が低かった。さらに、比較例３に示されるように、Ｃ濃度が本発明に係る半導体膜のＣ濃度より高い場合にも、半導体膜の移動度が低くなった。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１００…積層体、 １０１…結晶基板、 １０２…半導体膜、
２００…積層体、 ２０１…結晶基板、 ２０２…半導体膜、
２０３…応力緩和層、
３００…ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）、 ３０１ａ…ｎ⁻型半導体層、
３０１ｂ…ｎ^＋型半導体層、 ３０２…ショットキー電極、
３０３…オーミック電極、
４００…高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、 ４０１…ｎ型半導体層、
４０２…ｎ型半導体層、 ４０３…ｎ^＋型半導体層、 ４０４…半絶縁体層、
４０５…緩衝層、 ４０６…ゲート電極、 ４０７…ソース電極、
４０８…ドレイン電極、
５００…金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、
５０１…ｎ⁻型半導体層、 ５０２…ｎ^＋型半導体層、 ５０３…ｎ^＋型半導体層、
５０４…ゲート絶縁膜、 ５０５…ゲート電極、 ５０６…ソース電極、
５０７…ドレイン電極、
６００…絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、
６０１…ｎ型半導体層、 ６０２…ｎ⁻型半導体層、 ６０３…ｎ^＋型半導体層、
６０４…ｐ型半導体層、 ６０５…ゲート絶縁膜、 ６０６…ゲート電極、
６０７…エミッタ電極、 ６０８…コレクタ電極、
７００…発光ダイオード（ＬＥＤ）、 ７０１…第１の電極、
７０２…ｎ型半導体層、 ７０３…発光層、 ７０４…ｐ型半導体層、
７０５…透光性電極、 ７０６…第２の電極、
８００…発光ダイオード（ＬＥＤ）、 ８０１…ｎ型半導体層、
８０２…ｐ型半導体層、 ８０３…発光層、 ８０４ａ…第１の電極、
８０４ｂ…第２の電極、 ８０６…基板、
９００…ミストＣＶＤ装置、 ９０１…キャリアガス、 ９０２ａ…霧化器、
９０２ｂ…霧化器、 ９０３…搬送配管、 ９０４…バルブ、
９０５…バルブ、 ９０６…搬送配管、 ９０７…結晶基板、 ９０８…サセプタ、
９０９…製膜室、 ９１０…加熱手段、 ９１２ａ…第１金属酸化物前駆体、
９１２ｂ…第２金属酸化物前駆体、 ９１３…第１混合気、９２３…第２混合気。

Claims (13)

1. 結晶基板と、コランダム構造を有する金属酸化物を主成分とする半導体膜とを含む積層体であって、
   前記半導体膜の膜厚方向における炭素（Ｃ）濃度の平均値が１．０×１０^１９ｃｍ^−３以上、１．０×１０^２１ｃｍ^−３以下であり、かつ、前記半導体膜の膜厚方向における水素（Ｈ）濃度の平均値が前記炭素（Ｃ）濃度の平均値以下であることを特徴とする積層体。
2. 前記炭素（Ｃ）濃度の平均値が２．０×１０^１９ｃｍ^−３以上、５．０×１０^２０ｃｍ^−３以下であることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
3. 前記半導体膜におけるキャリア移動度が５ｃｍ^２／Ｖｓ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層体。
4. 前記半導体膜におけるキャリア密度が１．０×１０^１６／ｃｍ^３以上、１．０×１０^２１／ｃｍ^３以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の積層体。
5. 前記金属酸化物が、Ｇａ酸化物又はＡｌ酸化物を含むものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の積層体。
6. 前記結晶基板の主表面の面積が１０ｃｍ^２以上であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の積層体。
7. 前記半導体膜の膜厚が１μｍ以上であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の積層体。
8. コランダム構造を有する金属酸化物を主成分とする半導体膜であって、
   前記半導体膜の膜厚方向における炭素（Ｃ）濃度の平均値が１．０×１０^１９ｃｍ^−３以上、１．０×１０^２１ｃｍ^−３以下であり、かつ、前記半導体膜の膜厚方向における水素（Ｈ）濃度の平均値が前記炭素（Ｃ）濃度の平均値以下であることを特徴とする半導体膜。
9. 半導体膜と電極とを少なくとも含む半導体装置であって、前記半導体膜として、請求項８に記載の半導体膜を含むことを特徴とする半導体装置。
10. 請求項９に記載の半導体装置を備えることを特徴とする半導体システム。
11. 加熱された結晶基板に、霧化した金属酸化物前駆体とキャリアガスを含む混合気を供給して、前記結晶基板上にコランダム構造を有する金属酸化物を主成分とする半導体膜を形成する積層体の製造方法であって、
    前記混合気が炭素源を含み、
    前記混合気における前記炭素源の含有量を、前記半導体膜の膜厚方向における水素（Ｈ）濃度の平均値が前記炭素（Ｃ）濃度の平均値以下となる含有量とすることを特徴とする積層体の製造方法。
12. 前記炭素源は、一酸化炭素、二酸化炭素、アルコール、ケトン、カルボン酸又は有機金属錯体のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１１に記載の積層体の製造方法。
13. 前記炭素源は、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス又は炭化水素ガスのいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の積層体の製造方法。