JP2021120974A

JP2021120974A - 半導体装置および半導体システム

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Publication number: JP2021120974A
Application number: JP2020013613A
Authority: JP
Inventors: 満沖川; Mitsuru Okikawa; 学木口; Manabu Kiguchi
Original assignee: Flosfia Inc
Current assignee: Flosfia Inc
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2021-08-19

Abstract

【課題】特にパワーデバイスに有用な半導体特性に優れた半導体装置を提供する。【解決手段】２ｅＶ以上のバンドギャップを有する結晶層を少なくとも備える半導体素子を含む半導体装置であって、さらに、前記バンドギャップよりもエネルギーが小さい光を発光する発光素子を備え、前記発光素子が、前記結晶層の少なくとも一部に前記光を照射可能に構成されており、好ましくは前記結晶層が、全反射条件を満たす界面を有している半導体装置。【選択図】図２

Description

本発明は、パワーデバイス等として有用な半導体装置およびそれを備える半導体システムに関する。

高耐圧、低損失およ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（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への適用が期待されている。しかも、広いバンドギャップからＬＥＤやセンサー等の受発光装置としての応用も期待されている。当該酸化ガリウムはインジウムやアルミニウムをそれぞれ、あるいは組み合わせて混晶することによりバンドギャップ制御することが可能であり、ＩｎＡｌＧａＯ系半導体として極めて魅力的な材料系統を構成している。ここでＩｎＡｌＧａＯ系半導体とはＩｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_ＺＯ_３（０≦Ｘ≦２、０≦Ｙ≦２、０≦Ｚ≦２、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１．５〜２．５）を示し、酸化ガリウムを内包する同一材料系統として俯瞰することができる。

そして、近年においては、酸化ガリウム系のｐ型半導体が検討されており、例えば、特許文献１には、β−Ｇａ_２Ｏ_３系結晶を、ＭｇＯ（ｐ型ドーパント源）を用いてＦＺ法により形成したりすると、ｐ型導電性を示す基板が得られることが記載されている。また、特許文献２には、ＭＢＥ法により形成したα−（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_２Ｏ_３単結晶膜にｐ型ドーパントをイオン注入してｐ型半導体を形成することが記載されている。しかしながら、これらの方法では、ｐ型半導体の作製は実現困難であり、実際に、これらの方法でｐ型半導体の作製に成功したとの報告はなされていない。そのため、実現可能なｐ型酸化物半導体及びその製造方法が待ち望まれていた。

また、例えば、非特許文献１に記載されているように、Ｒｈ_２Ｏ_３やＺｎＲｈ_２Ｏ_４等をｐ型半導体に用いることも検討されているが、Ｒｈ_２Ｏ_３は、成膜時に特に原料濃度が薄くなってしまい、成膜に影響する問題があり、有機溶媒を用いても、Ｒｈ_２Ｏ_３単結晶が作製困難であった。また、ホール効果測定を実施してもｐ型とは判定されることがなく、測定自体もできていない問題もあり、また、測定値についても、例えばホール係数が測定限界（０．２ｃｍ^３／Ｃ）以下しかなく、実用上の問題となった。また、ＺｎＲｈ_２Ｏ_４は移動度が低く、バンドギャップも狭いため、ＬＥＤやパワーデバイスに用いることができない問題があり、これらは必ずしも満足のいくものではなかった。

ワイドバンドギャップ半導体として、Ｒｈ_２Ｏ_３やＺｎＲｈ_２Ｏ_４等以外にも、ｐ型の酸化物半導体が種々検討されている。特許文献３には、デラフォサイトやオキシカルコゲナイド等をｐ型半導体として用いることが記載されている。しかしながら、これらの半導体は、移動度が１ｃｍ^２／Ｖ・ｓ程度かまたはそれ以下であり、電気特性が悪く、α−Ｇａ_２Ｏ_３等のｎ型の次世代酸化物半導体とのｐｎ接合がうまくできない問題もあった。

なお、従来より、Ｉｒ_２Ｏ_３は知られている。例えば、特許文献４には、イリジウム触媒としてＩｒ_２Ｏ_３を用いることが記載されている。また、特許文献５には、Ｉｒ_２Ｏ_３を誘電体に用いることが記載されている。また、特許文献６には、電極にＩｒ_２Ｏ_３を用いることが記載されている。しかしながら、Ｉｒ_２Ｏ_３をｐ型半導体に用いることは知られていなかったが、最近、本出願人らにより、ｐ型半導体として、Ｉｒ_２Ｏ_３を用いることが検討され、研究開発が進められている（非特許文献２）。
ところで、高耐圧・大電流を可能とするパワーデバイスにおいては、ｐ型半導体の特性動作が安定せず、電気特性が悪くなるといった問題があった。そのため、電気特性が良好であり半導体動作の安定性に優れた、信頼性のある半導体装置が待ち望まれていた。

特開２００５−３４０３０８号公報特開２０１３−５８６３７号公報特開２０１６−２５２５６号公報特開平９−２５２５５号公報特開平８−２２７７９３号公報特開平１１−２１６８７号公報

F.P.KOFFYBERG et al., "optical bandgaps and electron affinities of semiconducting Rh2O3(I) and Rh2O3(III)", J. Phys. Chem. Solids Vol.53, No.10, pp.1285-1288, 1992 Shin-ichi Kan et al., "Electrical properties of α-Ir2O3/α-Ga2O3 pn heterojunction diode and band alignment of the heterostructure",Appl. Phys. Lett.113, 212104(2018).

本発明は、パワーデバイス等として有用な半導体特性に優れた半導体装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、２ｅＶ以上のバンドギャップを有する結晶層を少なくとも備える半導体素子を含む半導体装置であって、さらに、前記バンドギャップよりもエネルギーが小さい光を発光する発光素子を備え、前記光が前記半導体素子内で反射した反射光を、前記結晶層の少なくとも一部に照射可能に構成されている半導体装置が、電気特性および半導体動作の安定性が良好であり、半導体素子の信頼性に優れていることを知見し、このような半導体装置が、上記した従来の問題を一挙に解決できるものであることを見出した。
また、本発明者らは、上記知見を得た後、さらに検討を重ねて本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、以下の発明に関する。
［１］２ｅＶ以上のバンドギャップを有する結晶層を少なくとも備える半導体素子を含む半導体装置であって、さらに、前記バンドギャップよりもエネルギーが小さい光を発光する発光素子を備え、前記光が前記半導体素子内で反射した反射光を、前記結晶層の少なくとも一部に照射可能に構成されていることを特徴とする半導体装置。
［２］前記結晶層の少なくとも一部が、全反射条件を満たす界面を有している前記［１］記載の半導体装置。
［３］前記結晶層が、結晶性酸化物半導体を主成分として含む前記［１］または［２］に記載の半導体装置。
［４］前記結晶性酸化物半導体がガリウムおよび／またはイリジウムを含む、前記［３］記載の半導体装置。
［５］前記結晶性酸化物半導体が少なくともガリウムを含む、前記［３］記載の半導体装置。
［６］前記結晶性酸化物半導体がコランダム構造を有する前記［３］〜［５］のいずれかに記載の半導体装置。
［７］前記結晶層が、ｐ型ドーパントを含有する前記［１］〜［６］のいずれかに記載の半導体装置。
［８］さらに、第１の電極と第２の電極とを有し、前記第１の電極および前記第２の電極の間の電流経路内の少なくとも一部に前記結晶層が設けられている前記［１］〜［７］のいずれかに記載の半導体装置。
［９］さらに、誘電体膜を有しており、前記結晶層と前記誘電体膜との界面が、全反射条件を満たしている前記［１］〜［８］のいずれかに記載の半導体装置。
［１０］前記半導体素子がＭＯＳＦＥＴである前記［１］〜［９］のいずれかに記載の半導体装置。
［１１］前記半導体素子がパワーデバイスである、前記［１］〜［１０］のいずれかに記載の半導体装置。
［１２］前記半導体素子がノーマリーオフである前記［１］〜［１１］のいずれかに記載の半導体装置。
［１３］半導体装置を備える半導体システムであって、前記半導体装置が、前記［１］〜［１２］のいずれかに記載の半導体装置である半導体システム。

本発明の半導体装置は、パワーデバイス等として有用であり、半導体特性に優れている。

本発明において好適に用いられる成膜装置（ミストＣＶＤ装置）の概略構成図である。本発明の好適な半導体装置の一例を模式的に示す上方斜視図である。電源システムの好適な一例を模式的に示す図である。システム装置の好適な一例を模式的に示す図である。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。実施例における光をｏｎ／ｏｆｆした際の電流変化を示す図である。本発明の好適な半導体装置の一例を模式的に示す上方斜視図である。

本発明の半導体装置は、２ｅＶ以上のバンドギャップを有する結晶層を少なくとも備える半導体素子を含む半導体装置であって、さらに、前記バンドギャップよりもエネルギーが小さい光を発光する発光素子を備え、前記光が前記半導体素子内で反射した反射光を、前記結晶層の少なくとも一部に照射可能に構成されていることを特長とする。前記半導体素子は、２ｅＶ以上のバンドギャップを有する結晶層を少なくとも備える。「反射」とは、正反射および拡散反射等のいずれであってもよく、光の一方向への跳ね返りを指すのみならず、光が様々な方向に進路を変える「散乱」も含む。前記光が反射する反射対象物は、前記半導体素子内にあるものであれば特に限定されないが、本発明においては、電極または誘電体膜であるのが好ましい。

前記結晶層は、２ｅＶ以上のバンドギャップを有するものであって、少なくとも一部に全反射条件を満たす界面を有するものであるのが好ましい。また、本発明においては、前記結晶層が３ｅＶ以上のバンドギャップを有するのが好ましく、４ｅＶ以上のバンドギャップを有するのがより好ましい。また、本発明の実施態様においては、前記結晶層が、結晶性酸化物半導体を主成分として含むのが好ましい。前記結晶性酸化物半導体はガリウムおよび／またはイリジウムを含むのが好ましく、少なくともガリウムを含むのがより好ましい。また、本発明の実施態様においては、前記結晶性酸化物半導体がコランダム構造またはβ−ガリア構造を有するのが好ましく、コランダム構造を有するのがより好ましい。なお、「主成分」とは、例えば結晶性酸化物半導体がα−Ｇａ_２Ｏ_３である場合、前記結晶層の全ての金属元素中のガリウムの原子比が５０％以上の割合でα−Ｇａ_２Ｏ_３が含まれていればそれでよい。本発明の実施態様においては、前記酸化物半導体膜の全ての金属元素中のガリウムの原子比が７０％以上であることが好ましく、８０％以上であるのがより好ましい。前記結晶層は、多結晶層であってもよいし、単結晶層であってもよい。また、本発明の実施態様においては、前記結晶層がｐ型ドーパントを含むのが、前記発光素子による光の照射によって、ｐ型半導体の動作特性をより優れたものとすることができるので、好ましい。また、本発明の実施態様においては、前記半導体装置が、さらに、チャネル形成領域を含んでおり、前記発光素子が、前記チャネル形成領域の少なくとも一部に前記光を照射可能に構成されているのも好ましい。

前記結晶層は、半導体層であるのが好ましく、酸化ガリウムまたはその混晶を主成分として含む酸化物半導体膜からなるのがより好ましい。前記酸化物半導体膜は、ｐ型半導体膜であってもよいし、ｎ型半導体膜であってもよい。前記酸化ガリウムとしては、例えば、α−Ｇａ_２Ｏ_３、β−Ｇａ_２Ｏ_３、ε−Ｇａ_２Ｏ_３などが挙げられるが、中でもα−Ｇａ_２Ｏ_３が好ましい。また、前記の酸化ガリウムの混晶としては、前記酸化ガリウムと、１種または２種以上の金属酸化物との混晶が挙げられ、前記金属酸化物の好適な例としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化イリジウム、酸化ロジウム、酸化鉄などが挙げられる。本発明の実施態様においては、前記混晶が、酸化ガリウムと酸化イリジウムとの混晶であるのが好ましい。なお、「主成分」とは、例えば酸化物半導体膜がα−Ｇａ_２Ｏ_３を主成分として含む場合、前記酸化物半導体膜の金属元素中のガリウムの原子比が５０％以上の割合でα−Ｇａ_２Ｏ_３が含まれていればそれでよい。本発明の実施態様においては、前記酸化物半導体膜の金属元素中のガリウムの原子比が７０％以上であることが好ましく、８０％以上であるのがより好ましい。また、例えば酸化物半導体膜がα−Ｇａ_２Ｏ_３とα−Ｉｒ_２Ｏ_３との混晶を主成分として含む場合、前記酸化物半導体膜の金属元素中のガリウムとイリジウムとの合計の原子比が５０％以上の割合で前記混晶が含まれていればそれでよいが、本発明の実施態様においては、さらに、前記酸化物半導体膜の金属元素中のガリウムの原子比が５０％以上であるのが好ましく、７０％以上であるのがより好ましい。

前記結晶層が、全反射条件を満たす界面を有している場合としては、例えば、前記半導体素子が、さらに誘電体膜を有しており、前記結晶層と前記誘電体膜との界面が、全反射条件を満たしている場合等が挙げられる。なお、前記全反射条件とは、前記結晶層および前記誘電体膜のそれぞれの屈折率によって定められる全反射条件を意味する。前記誘電体膜は、特に限定されず、公知の誘電体膜であってよい。前記誘電体膜の比誘電率等も特に限定されないが、比誘電率が５以下であるのが好ましい。「比誘電率」とは、膜の誘電率と、真空の誘電率との比である。誘電体膜の例として、酸化膜やリン酸化物膜や窒化膜等が挙げられるが、本発明においては、前記誘電体膜がＳｉを含む膜であるのが好ましい。前記のＳｉを含む膜としては、酸化シリコン系の膜が好適な例として挙げられる。前記酸化シリコン系膜としては、例えば、ＳｉＯ_２膜、リン添加ＳｉＯ_２（ＰＳＧ）膜、ボロン添加ＳｉＯ_２膜、リンーボロン添加ＳｉＯ_２膜（ＢＰＳＧ膜）、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＦ膜等が挙げられる。前記誘電体膜の形成手段としては、特に限定されないが、例えば、ＣＶＤ法、大気圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ミストＣＶＤ法、熱酸化法等が挙げられる。本発明においては、前記誘電体膜の形成手段が、ミストＣＶＤ法または大気圧ＣＶＤ法であるのが好ましい。また、前記誘電体膜の膜厚も、特に限定されないが、前記誘電体膜の少なくとも一部の膜厚が１μｍ以上であるのが好ましい。なお、本発明の実施態様においては、前記誘電体膜を、ゲート絶縁膜として用いるのも好ましい。

また、前記結晶層の厚みは、特に限定されず、１μｍ以下であってもよいし、１μｍ以上であってもよいが、本発明の実施態様においては、１μｍ以上であるのが好ましく、１μｍ〜４０μｍであるのがより好ましく、１μｍ〜２５μｍであるのが最も好ましい。前記結晶層の表面積は特に限定されないが、１ｍｍ^２以上であってもよいし、１ｍｍ^２以下であってもよい。なお、前記結晶層は、単層膜から構成されていてもよいし、多層膜から構成されていてもよい。

前記結晶層は、ドーパントが含まれている酸化物半導体膜であるのが好ましい。前記ドーパントは、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知のものであってよい。前記ドーパントとしては、ｎ型ドーパント、ｐ型ドーパント等が挙げられる。ドーパントの含有量は、前記酸化物半導体膜の組成中、０．００００１原子％以上であるのが好ましく、０．００００１原子％〜２０原子％であるのがより好ましく、０．０００１原子％〜２０原子％であるのが最も好ましい。

なお、前記ｎ型ドーパントは、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、公知のものであってもよい。前記ｎ型ドーパントとしては、例えば、スズ、ゲルマニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、バナジウムおよびニオブ等から選択される一種または二種以上のｎ型ドーパントが挙げられる。前記ｐ型ドーパントは、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、公知のものであってよい。前記ｐ型ドーパントとしては、例えば、Ｍｇ、Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｎ、Ｐ等及びこれらの２種以上の元素などが挙げられるが、本発明の実施態様においては、前記ｐ型ドーパントが、Ｍｇ、ＺｎまたはＣａであるのが好ましい。

前記結晶層（以下、「半導体層」または「半導体膜」ともいう。）は、エピタキシャル結晶成長方法を用いて成膜することにより得ることが可能であるが、形成方法等は特に限定されない。前記エピタキシャル結晶成長方法は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、公知の方法であってよい。前記エピタキシャル結晶成長方法としては、例えば、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＯＶＰＥ法、ミストＣＶＤ法、ミスト・エピタキシー法、ＭＢＥ法、ＨＶＰＥ法またはパルス成長法などが挙げられる。本発明の実施態様においては、前記エピタキシャル結晶成長方法が、ミストＣＶＤ法またはミスト・エピタキシー法であるのが好ましい。

本発明の実施態様においては、前記成膜を、金属を含む原料溶液を霧化し（霧化工程）、得られた霧化液滴をキャリアガスでもって前記基体近傍まで搬送し（搬送工程）、ついで、前記霧化液滴を熱反応させること（成膜工程）により行うのが好ましい。

（原料溶液）
原料溶液は、成膜原料として金属を含んでおり、霧化可能であれば特に限定されず、無機材料を含んでいてもよいし、有機材料を含んでいてもよい。前記金属は、金属単体であっても、金属化合物であってもよく、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されないが、ガリウム（Ｇａ）、イリジウム（Ｉｒ）、インジウム（Ｉｎ）、ロジウム（Ｒｈ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、レニウム（Ｒｅ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）およびジルコニウム（Ｚｒ）から選ばれる１種または２種以上の金属などが挙げられるが、本発明の実施態様においては、前記金属が、少なくとも周期律表第４周期〜第６周期の１種または２種以上の金属を含むのが好ましく、少なくともガリウム、インジウム、アルミニウム、ロジウムまたはイリジウムを含むのがより好ましく、少なくともガリウムを含むのが最も好ましい。このような好ましい金属を用いることにより、半導体装置等により好適に用いることができるエピタキシャル膜を成膜することができる。

本発明の実施態様においては、前記原料溶液として、前記金属を錯体または塩の形態で有機溶媒または水に溶解または分散させたものを好適に用いることができる。錯体の形態としては、例えば、アセチルアセトナート錯体、カルボニル錯体、アンミン錯体、ヒドリド錯体などが挙げられる。塩の形態としては、例えば、有機金属塩（例えば金属酢酸塩、金属シュウ酸塩、金属クエン酸塩等）、硫化金属塩、硝化金属塩、リン酸化金属塩、ハロゲン化金属塩（例えば塩化金属塩、臭化金属塩、ヨウ化金属塩等）などが挙げられる。

前記原料溶液の溶媒は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、水等の無機溶媒であってもよいし、アルコール等の有機溶媒であってもよいし、無機溶媒と有機溶媒との混合溶媒であってもよい。本発明の実施態様においては、前記溶媒が水を含むのが好ましい。

また、前記原料溶液には、ハロゲン化水素酸や酸化剤等の添加剤を混合してもよい。前記ハロゲン化水素酸としては、例えば、臭化水素酸、塩酸、ヨウ化水素酸などが挙げられる。前記酸化剤としては、例えば、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）、過酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ_２）、過酸化バリウム（ＢａＯ_２）、過酸化ベンゾイル（Ｃ_６Ｈ_５ＣＯ）_２Ｏ_２等の過酸化物、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、過塩素酸、硝酸、オゾン水、過酢酸やニトロベンゼン等の有機過酸化物などが挙げられる。前記添加剤の配合割合は、特に限定されないが、好ましくは、原料溶液に対し、０．００１体積％〜５０体積％であり、より好ましくは、０．０１体積％〜３０体積％である。

前記原料溶液には、ドーパントが含まれているのが好ましい。前記ドーパントは、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されない。前記ドーパントとしては、例えば、上記したｎ型ドーパントまたはｐ型ドーパントなどが挙げられる。ドーパントの濃度は、通常、約１×１０^１４／ｃｍ^３〜１×１０^２２／ｃｍ^３であってもよいし、また、ドーパントの濃度を例えば約１×１０^１７／ｃｍ^３以下の低濃度にしてもよい。また、さらに、本発明によれば、ドーパントを約１×１０^２０／ｃｍ^３以上の高濃度で含有させてもよい。

（霧化工程）
前記霧化工程は、金属を含む原料溶液を調整し、前記原料溶液を霧化し、霧化液滴を発生させる。前記金属の配合割合は、特に限定されないが、原料溶液全体に対して、０．０００１ｍｏｌ／Ｌ〜２０ｍｏｌ／Ｌが好ましい。霧化方法は、前記原料溶液を霧化できさえすれば特に限定されず、公知の霧化方法であってよいが、本発明の実施態様においては、超音波振動を用いる霧化方法であるのが好ましい。本発明で用いられる霧化液滴（例えばミスト等）は、空中に浮遊するものであり、例えば、スプレーのように吹き付けるのではなく、初速度がゼロで、空間に浮遊して搬送することが可能な霧化液滴であるのがより好ましい。霧化液滴の液滴サイズは、特に限定されず、数ｍｍ程度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１〜１０μｍである。

（搬送工程）
前記搬送工程では、前記キャリアガスによって前記霧化液滴を前記基体へ搬送する。キャリアガスの種類としては、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、例えば、酸素、オゾン、不活性ガス（例えば窒素やアルゴン等）、または還元ガス（水素ガスやフォーミングガス等）などが好適な例として挙げられる。また、キャリアガスの種類は１種類であってよいが、２種類以上であってもよく、キャリアガス濃度を変化させた希釈ガス（例えば１０倍希釈ガス等）などを、第２のキャリアガスとしてさらに用いてもよい。また、キャリアガスの供給箇所も１箇所だけでなく、２箇所以上あってもよい。キャリアガスの流量は、特に限定されないが、好ましくは０．０１〜２０ＬＰＭであり、より好ましくは０．１〜１０ＬＰＭである。

（成膜工程）
成膜工程では、前記霧化液滴を反応させて、前記基体上に成膜する。前記反応は、前記霧化液滴から膜が形成される反応であれば特に限定されないが、本発明の実施態様においては、熱反応が好ましい。前記熱反応は、熱でもって前記霧化液滴が反応すればそれでよく、反応条件等も本発明の目的を阻害しない限り特に限定されない。本工程においては、前記熱反応を、通常、原料溶液の溶媒の蒸発温度以上の温度で行うが、高すぎない温度以下が好ましく、８５０℃以下がより好ましく、６５０℃以下が最も好ましい。また、熱反応は、本発明の目的を阻害しない限り、真空下、非酸素雰囲気下、還元ガス雰囲気下および酸素雰囲気下のいずれの雰囲気下で行われてもよく、また、大気圧下、加圧下および減圧下のいずれの条件下で行われてもよいが、本発明の実施態様においては、大気圧下で行われるのが蒸発温度の計算がより簡単になり、設備等も簡素化できる等の点で好ましい。また、膜厚は成膜時間を調整することにより、設定することができる。

（基体）
前記基体は、前記膜（半導体膜）を支持できるものであれば特に限定されない。前記基体の材料も、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知の基体であってよく、有機化合物であってもよいし、無機化合物であってもよい。前記基体の形状としては、どのような形状のものであってもよく、あらゆる形状に対して有効であり、例えば、平板や円板等の板状、繊維状、棒状、円柱状、角柱状、筒状、螺旋状、球状、リング状などが挙げられるが、本発明の実施態様においては、基板が好ましい。基板の厚さは、本発明の実施態様においては特に限定されない。

前記基板は、板状であって、前記半導体膜の支持体となるものであれば特に限定されない。絶縁体基板であってもよいし、半導体基板であってもよいし、金属基板や導電性基板であってもよいが、前記基板が、絶縁体基板であるのが好ましく、また、表面に金属膜を有する基板であるのも好ましい。前記基板としては、例えば、コランダム構造を有する基板材料を主成分として含む下地基板、またはβ−ガリア構造を有する基板材料を主成分として含む下地基板、六方晶構造を有する基板材料を主成分として含む下地基板などが挙げられる。ここで、「主成分」とは、前記特定の結晶構造を有する基板材料が、原子比で、基板材料の全成分に対し、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上、更に好ましくは９０％以上含まれることを意味し、１００％であってもよい。

基板材料は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、公知のものであってよい。前記のコランダム構造を有する基板材料としては、例えば、α−Ａｌ_２Ｏ_３（サファイア基板）またはα−Ｇａ_２Ｏ_３が好適に挙げられ、ａ面サファイア基板、ｍ面サファイア基板、ｒ面サファイア基板、ｃ面サファイア基板や、α型酸化ガリウム基板（ａ面、ｍ面またはｒ面）などがより好適な例として挙げられる。β−ガリア構造を有する基板材料を主成分とする下地基板としては、例えばβ−Ｇａ_２Ｏ_３基板、又はＧａ_２Ｏ_３とＡｌ_２Ｏ_３とを含みＡｌ_２Ｏ_３が０ｗｔ％より多くかつ６０ｗｔ％以下である混晶体基板などが挙げられる。また、六方晶構造を有する基板材料を主成分とする下地基板としては、例えば、ＳｉＣ基板、ＺｎＯ基板、ＧａＮ基板などが挙げられる。

本発明の実施態様においては、前記成膜工程の後、アニール処理を行ってもよい。アニールの処理温度は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、通常、３００℃〜６５０℃であり、好ましくは３５０℃〜５５０℃である。また、アニールの処理時間は、通常、１分間〜４８時間であり、好ましくは１０分間〜２４時間であり、より好ましくは３０分間〜１２時間である。なお、アニール処理は、本発明の目的を阻害しない限り、どのような雰囲気下で行われてもよいが、好ましくは非酸素雰囲気下であり、より好ましくは窒素雰囲気下である。

また、本発明の実施態様においては、前記基体上に、直接、前記半導体膜を設けてもよいし、バッファ層（緩衝層）や応力緩和層等の他の層を介して前記半導体膜を設けてもよい。各層の形成方法は、特に限定されず、公知の方法であってよいが、本発明の実施態様においては、ミストＣＶＤ法またはミスト・エピタキシー法が好ましい。

以下、図面を用いて、前記ミストＣＶＤ法またはミスト・エピタキシー法に好適に用いられる成膜装置１９を説明する。図１の成膜装置１９は、キャリアガスを供給するキャリアガス源２２ａと、キャリアガス源２２ａから送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁２３ａと、キャリアガス（希釈）を供給するキャリアガス（希釈）源２２ｂと、キャリアガス（希釈）源２２ｂから送り出されるキャリアガス（希釈）の流量を調節するための流量調節弁２３ｂと、原料溶液２４ａが収容されるミスト発生源２４と、水２５ａが入れられる容器２５と、容器２５の底面に取り付けられた超音波振動子２６と、成膜室３０と、ミスト発生源２４から成膜室３０までをつなぐ石英製の供給管２７と、成膜室３０内に設置されたホットプレート（ヒーター）２８とを備えている。ホットプレート２８上には、基板２０が設置されている。

そして、図１に示すとおり、原料溶液２４ａをミスト発生源２４内に収容する。次に、基板２０を用いて、ホットプレート２８上に設置し、ホットプレート２８を作動させて成膜室３０内の温度を昇温させる。次に、流量調節弁２３（２３ａ、２３ｂ）を開いてキャリアガス源２２（２２ａ、２２ｂ）からキャリアガスを成膜室３０内に供給し、成膜室３０の雰囲気をキャリアガスで十分に置換した後、キャリアガスの流量と、キャリアガス（希釈）の流量とをそれぞれ調節する。次に、超音波振動子２６を振動させ、その振動を、水２５ａを通じて原料溶液２４ａに伝播させることによって、原料溶液２４ａを微粒子化させて霧化液滴２４ｂを生成する。この霧化液滴２４ｂが、キャリアガスによって成膜室３０内に導入され、基板２０まで搬送され、そして、大気圧下、成膜室３０内で霧化液滴２４ｂが熱反応して、基板２０上に膜が形成する。

本発明の実施態様においては、前記成膜工程にて得られた膜を、結晶層としてそのまま半導体素子に用いてもよいし、前記基体等から剥離する等の公知の方法を用いた後に結晶層として半導体素子に用いてもよい。
本発明の一態様において、前記半導体素子は絶縁性基板を備えていてもよく、横型の半導体素子であってもよいが、本発明の別の実施態様においては、縦型の半導体素子であってもよい。また、前記縦型の半導体素子は導電性基板を備えていてもよい。

前記半導体素子は、とりわけ、パワーデバイスに有用である。前記半導体素子としては、例えば、トランジスタなどが挙げられるが、中でもＭＯＳＦＥＴが好ましい。また、前記半導体素子はノーマリーオフであるのが好ましい。

前記トランジスタとしては、例えば、前記結晶層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、ソース電極（第１の電極）およびドレイン電極（第２の電極）を少なくとも含む半導体装置などが挙げられる。また、前記結晶層は、チャネル形成領域を含むのが好ましく、反転チャネル形成領域を含むのがより好ましい。前記結晶層がチャネル形成領域を含む場合には、前記発光素子が、前記チャネル形成領域の少なくとも一部に前記光を照射可能に構成されているのが好ましい。本発明の実施態様においては、前記半導体素子が、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に、前記半導体層が配置されている、縦型デバイスであるのが好ましい。

前記反転チャネル形成領域は、通常、異なるタイプの導電性を示す半導体領域の間に設けられる。例えば、前記反転チャネル形成領域が、ｐ型半導体層内に設けられる場合には、通常、ｎ型半導体からなる半導体領域の間のｐ型半導体層内に設けられ、また、前記反転チャネル形成領域が、ｎ型半導体層内に設けられる場合には、通常、ｐ型半導体からなる半導体領域の間のｎ型半導体層内に設けられる。なお、各半導体領域の形成方法は、前記の結晶層の形成方法と同様であってよい。

また、本発明の実施態様においては、前記反転チャネル形成領域上に、周期律表第１５族の少なくとも１種の元素を含む酸化膜が積層されているのが好ましい。前記元素としては、例えば、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）などが挙げられるが、本発明の実施態様においては、窒素（Ｎ）またはリン（Ｐ）が好ましく、リン（Ｐ）がより好ましい。例えば、ゲート絶縁膜と前記反転チャネル形成領域との間に、リンを少なくとも含む酸化膜を前記反転チャネル形成領域上に積層することにより、水素の半導体層への拡散を防止することができ、さらに界面準位を下げることもできるので、半導体素子、とりわけワイドバンドギャップ半導体の半導体素子に対し、より優れた半導体特性を与えることができる。なお、本発明の実施態様においては、前記酸化膜が、周期律表第１５族の少なくとも１種の前記元素および周期律表第１３族の１種または２種以上の金属を少なくとも含むのがより好ましい。前記金属としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などが挙げられるが、中でも、Ｇａおよび／またはＡｌが好ましく、Ｇａがより好ましい。また、前記酸化膜は、薄膜であるのが好ましく、膜厚１００ｎｍ以下であるのがより好ましく、膜厚５０ｎｍ以下であるのが最も好ましい。このような酸化膜を積層することにより、ゲートリークをより効果的に抑制することができ、半導体特性をより優れたものにすることができる。前記酸化膜の形成方法としては、例えば公知の方法などが挙げられ、より具体的には例えば、ドライ法やウェット法などが挙げられるが、リン酸等による前記反転チャネル領域上への表面処理であるのが好ましい。

また、本発明の実施態様においては、前記反転チャネル形成領域上に、ゲート絶縁膜を介して、ゲート電極が設けられているのが好ましいが、前記反転チャネル形成領域および前記酸化膜上に、ゲート絶縁膜を介して、ゲート電極が設けられているのも好ましく、このように構成することにより、水素の拡散防止等が容易となり、より良好な半導体特性を実現することができる。

前記ゲート絶縁膜は本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知の絶縁膜であってよい。前記ゲート絶縁膜としては、例えば、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ＧａＯ、ＡｌＧａＯ、ＩｎＡｌＧａＯ、ＡｌＩｎＺｎＧａＯ_４、ＡｌＮ、Ｈｆ_２Ｏ_３、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＭｇＯ、ＧｄＯ、リンを少なくとも含む酸化膜等の酸化膜が好適な例として挙げられる。前記ゲート絶縁膜の形成方法は、公知の方法であってよく、このような公知の形成方法としては、例えば、ドライ法やウェット法などが挙げられる。ドライ法としては、例えば、スパッタ、真空蒸着、ＣＶＤ、ＰＬＤ等の公知の方法が挙げられる。ウェット法としては、例えば、スクリーン印刷やダイコート等の塗布方法が挙げられる。

前記ゲート電極は、公知のゲート電極であってよく、かかる電極材料も導電性無機材料であってもよいし、導電性有機材料であってもよい。本発明の実施態様においては、前記電極材料が金属であるのが好ましい。前記金属としては、特に限定されないが、好適には例えば、周期律表第４族〜第１１族から選ばれる少なくとも１種の金属などが挙げられる。周期律表第４族の金属としては、例えば、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）などが挙げられるが、中でもＴｉが好ましい。周期律表第５族の金属としては、例えば、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）などが挙げられる。周期律表第６族の金属としては、例えば、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）等から選ばれる１種または２種以上の金属などが挙げられるが、本発明の実施態様においては、よりスイッチング特性等の半導体特性がより良好なものとなるのでＣｒが好ましい。周期律表第７族の金属としては、例えば、マンガン（Ｍｎ）、テクネチウム（Ｔｃ）、レニウム（Ｒｅ）などが挙げられる。周期律表第８族の金属としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）などが挙げられる。周期律表第９族の金属としては、例えば、コバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）などが挙げられる。周期律表第１０族の金属としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）などが挙げられるが、中でもＰｔが好ましい。周期律表第１１族の金属としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などが挙げられる。前記ゲート電極の形成方法としては、例えば公知の方法などが挙げられ、より具体的には例えば、ドライ法やウェット法などが挙げられる。ドライ法としては、例えば、スパッタ、真空蒸着、ＣＶＤ等の公知の方法が挙げられる。ウェット法としては、例えば、スクリーン印刷やダイコート等が挙げられる。

なお、本発明の実施態様においては、ゲート電極だけでなく、通常、前記第１の電極として、ソース電極を、前記第２の電極としてドレイン電極をそれぞれ備えるが、前記ソース電極およびドレイン電極はいずれも、前記ゲート電極と同様に、それぞれ公知の電極であってよく、電極形成方法もそれぞれ公知の方法であってよい。

本発明の半導体装置は、前記半導体素子の他に、前記バンドギャップよりもエネルギーが小さい光を発光する発光素子を備え、前記発光素子が、前記結晶層の少なくとも一部に前記光を照射可能に構成されている。前記発光素子は、公知の発光素子であってよく、前記結晶層の少なくとも一部に前記光を照射可能に構成されていれば、特に限定されない。前記発光素子としては、例えば、ＬＥＤ等が挙げられ、より具体的には、例えば、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置されている発光体とを有する公知の発光素子等が挙げられる。本発明の半導体装置においては、通常、前記発光素子と前記半導体素子との間に光路が設けられている。なお、前記光路は、透光性の材料を介して設けられていてもよい。前記光路の光路長は、特に限定されないが、１０ｍｍ以下であるのが好ましい。

以下、本発明において好ましい実施態様を、図面を用いてより具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。

（ＭＯＳＦＥＴ）
本発明の半導体装置の具体的な一例としては、例えば図２に示すＭＯＳＦＥＴおよび発光素子（光源）などが挙げられる。図２のＭＯＳＦＥＴは、縦型のＭＯＳＦＥＴであり、ｎ＋型半導体層（半導体層）１、ｐ＋型半導体層（半導体層）２、ｎ型半導体層（半導体層）３、ｐ型半導体層（結晶層）６、ｎ＋型半導体層９、ゲート絶縁膜４、ゲート電極５ａ、ソース電極５ｂ、およびドレイン電極５ｃを備えている。ゲート電極５ａは、ｐ型半導体層６およびｎ型半導体層３内に少なくとも一部が埋設されていてもよく、図示するように全体が埋設されていてもよい。ゲート電極５ａ近傍には、ｎ＋型半導体層１およびｐ＋型半導体層２がそれぞれｐ型半導体層６内に埋設されており、ｎ型半導体層１およびｐ＋型半導体層２の上にはソース電極５ｂが配置されている。また、図２の半導体装置はＭＯＳＦＥＴの他に発光素子（光源）１１を備えており、図２の矢印に示される方向に光が照射され、ついで、ドレイン電極５ｃで反射することにより、ｎ型半導体層３とゲート絶縁膜４との界面において全反射するように構成されている。

図２のＭＯＳＦＥＴのオン状態では、発光素子（光源）１１から光が矢印の方向に照射され、半導体層に光が照射されることにより、半導体層の電気特性を向上させるとともに、前記ソース電極５ｂと前記ドレイン電極５ｃとの間に電圧を印加し、前記ゲート電極５ａに前記ソース電極５ｂに対して正の電圧を与えると、チャネル層が形成され、ターンオンする。オフ状態では、光の照射が止められて、前記ゲート電極５ａの電圧を０Ｖにすることにより、チャネル層ができなくなり、ターンオフとなる。

図７のＭＯＳＦＥＴは、図２のＭＯＳＦＥＴとは、透明電極８を具備する点で異なっており、このように透明電極８を用いることによって、より効果的にホール等を発生させて、半導体特性をより優れたものにすることができる。なお、透明電極８は、導電性および透光性を有する透光性電極からなるものであれば特に限定されず、公知の透明電極であってよい。前記透明性電極の透光性の程度も本発明の目的を阻害しない限り特に限定されない。前記透光性電極の材料としては、インジウム（Ｉｎ）またはチタン（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またはこれらの２以上の混晶また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、透光性電極を形成できる。また、透光性電極を形成した後に、透光性電極の透明化を目的とした熱アニールを施してもよい。上記のようにして透明電極８を用いることにより、前記半導体素子の半導体特性を損なうことなく、例えば、縦型デバイスであっても、前記光が前記半導体素子内で反射した反射光を、前記結晶層の少なくとも一部に照射しやすくすることができる。

なお、図７のＭＯＳＦＥＴは、縦型のＭＯＳＦＥＴであり、ｎ＋型半導体層（半導体層）１、ｐ＋型半導体層（半導体層）２、ｎ型半導体層（半導体層）３、ｐ型半導体層（結晶層）６、ｎ＋型半導体層９、ゲート絶縁膜４、ゲート電極５ａ、ソース電極５ｂ、ドレイン電極５ｃおよび透明電極８を備えている。ゲート電極５ａは、ｐ型半導体層６およびｎ型半導体層３内に少なくとも一部が埋設されていてもよく、図示するように全体が埋設されていてもよい。ゲート電極５ａ近傍には、ｎ＋型半導体層１およびｐ＋型半導体層２がそれぞれｐ型半導体層６内に埋設されており、ｎ型半導体層１およびｐ＋型半導体層２の上にはソース電極５ｂが配置されている。また、ソース電極５ｂの隣には透明電極８が配置されており、図７の半導体装置の備えられている発光素子（光源）１１から、図７の矢印に示される方向に光が照射され、ついで、ドレイン電極５ｃで反射するように構成されている。図７のＭＯＳＦＥＴのオン状態では、発光素子（光源）１１から光が矢印の方向に照射され、透明電極８を介してドレイン電極５ｃで反射し、ついで半導体層に光が照射されることにより、半導体層の電気特性が向上する。また、オフ状態では、光の照射が止められて、前記ゲート電極５ａの電圧を０Ｖにすることにより、チャネル層ができなくなり、ターンオフとなるように構成されている。

本発明の半導体装置は、上記した事項に加え、さらに公知の方法を用いて、パワーモジュール、インバータまたはコンバータとして好適に用いられ、さらには、例えば電源装置を用いた半導体システム等に好適に用いられる。前記電源装置は、公知の方法を用いて、配線パターン等に接続するなどすることにより、前記半導体装置からまたは前記半導体装置として作製することができる。図３に電源システムの例を示す。図３は、複数の前記電源装置１７１、１７２と制御回路１７３を用いて構成されている電源システム１７０を示す。前記電源システム１７０は、図４に示すように、電子回路１８１と電源システム１８２（すなわち図１０の電源システム１７０）とを組み合わせてシステム装置１８０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５に示す。図５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、インバータ１９２（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１９３で絶縁及び変圧を実施し、整流ＭＯＳＦＥＴ１９４で整流後、ＤＣＬ１９５（平滑用コイルＬ１，Ｌ２）とコンデンサにて平滑し、直流電圧を出力する。この時に電圧比較器１９７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１９６でインバータ１９２及び整流ＭＯＳＦＥＴ１９４を制御する。

図２に示されるＭＯＳＦＥＴに準じて簡易な試作品を作製し、次の条件で試験評価を行った。なお、実施例では、半導体層として、ｐ型半導体層を用いた。ｐ型半導体層として、Ｍｇをドーピングしたα−Ｇａ_２Ｏ_３を用いた。電極にはいずれもＴｉを用いた。発光素子（光源）として、レーザー光源を用いた。なお、照射する光の波長は６３８ｎｍ、強度１００ｍＷとした。また、ソース電極とドレイン電極との間の距離は１ｍｍとした。ドレイン電極を遮蔽して光照射を行った結果を図６に示す。図６から明らかなとおり、光の照射によって電気抵抗率が下がり、特に、ホールの発生が活性化されていた。また、上記では電極材料としてＴｉを用いたが、Ｒｕ、Ｐｔでも同様の結果が得られた。なお、照射する光の波長を３００ｎｍ〜１３００ｎｍ、強度を１ｍＷ〜２００ｍＷまで適宜調整して上記と同様に光照射による電気特性を評価したところ、それぞれ光照射による電気抵抗率の低下およびホール発生の活性化については上記と同様であった。

本発明の半導体装置は、半導体（例えば化合物半導体電子デバイス等）、電子部品・電気機器部品、光学・電子写真関連装置、工業部材などあらゆる分野に用いることができるが、とりわけ、パワーデバイスに有用である。

１ｎ＋型半導体層（半導体層）
２ｐ＋型半導体層（半導体層）
３ｎ型半導体層（半導体層）
４ゲート絶縁膜
５ａゲート電極
５ｂソース電極（第１の電極）
５ｃドレイン電極（第２の電極）
６ｐ型半導体層（結晶層）
８透明電極
９ｎ＋型半導体層
１０半導体装置
１１発光素子（光源）
１９ミストＣＶＤ装置
２０基板
２１サセプタ
２２ａキャリアガス供給源
２２ｂキャリアガス（希釈）供給源
２３ａ流量調節弁
２３ｂ流量調節弁
２４ミスト発生源
２４ａ原料溶液
２５容器
２５ａ水
２６超音波振動子
２７供給管
２８ヒーター
２９排気口
３０成膜室
１７０電源システム
１７１電源装置
１７２電源装置
１７３制御回路
１８０システム装置
１８１電子回路
１８２電源システム
１９２インバータ
１９３トランス
１９４整流ＭＯＳＦＥＴ
１９５ＤＣＬ
１９６ＰＷＭ制御回路
１９７電圧比較器

１ｎ＋型半導体層（半導体層）
２ｐ＋型半導体層（半導体層）
３ｎ型半導体層（半導体層）
４ゲート絶縁膜
５ａゲート電極
５ｂソース電極（第１の電極）
５ｃドレイン電極（第２の電極）
６ｐ型半導体層（結晶層）
８透明電極
９ｎ＋型半導体層
１０半導体素子
１１発光素子（光源）
１９ミストＣＶＤ装置
２０基板
２１サセプタ
２２ａキャリアガス供給源
２２ｂキャリアガス（希釈）供給源
２３ａ流量調節弁
２３ｂ流量調節弁
２４ミスト発生源
２４ａ原料溶液
２５容器
２５ａ水
２６超音波振動子
２７供給管
２８ヒーター
２９排気口
３０成膜室
１７０電源システム
１７１電源装置
１７２電源装置
１７３制御回路
１８０システム装置
１８１電子回路
１８２電源システム
１９２インバータ
１９３トランス
１９４整流ＭＯＳＦＥＴ
１９５ＤＣＬ
１９６ＰＷＭ制御回路
１９７電圧比較器

Claims

２ｅＶ以上のバンドギャップを有する結晶層を少なくとも備える半導体素子を含む半導体装置であって、さらに、前記バンドギャップよりもエネルギーが小さい光を発光する発光素子を備え、前記光が前記半導体素子内で反射した反射光を、前記結晶層の少なくとも一部に照射可能に構成されていることを特徴とする半導体装置。
前記結晶層の少なくとも一部が、全反射条件を満たす界面を有している請求項１記載の半導体装置。
前記結晶層が、結晶性酸化物半導体を主成分として含む請求項１または２に記載の半導体装置。
前記結晶性酸化物半導体がガリウムおよび／またはイリジウムを含む、請求項３記載の半導体装置。
前記結晶性酸化物半導体が少なくともガリウムを含む、請求項３記載の半導体装置。
前記結晶性酸化物半導体がコランダム構造を有する請求項３〜５のいずれかに記載の半導体装置。
前記結晶層が、ｐ型ドーパントを含有する請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置。
さらに、第１の電極と第２の電極とを有し、前記第１の電極および前記第２の電極の間の電流経路内の少なくとも一部に前記結晶層が設けられている請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置。
さらに、誘電体膜を有しており、前記結晶層と前記誘電体膜との界面が、全反射条件を満たしている請求項１〜８のいずれかに記載の半導体装置。
前記半導体素子がＭＯＳＦＥＴである請求項１〜９のいずれかに記載の半導体装置。
前記半導体素子がパワーデバイスである、請求項１〜１０のいずれかに記載の半導体装置。
前記半導体素子がノーマリーオフである請求項１〜１１のいずれかに記載の半導体装置。
半導体装置を備える半導体システムであって、前記半導体装置が、請求項１〜１２のいずれかに記載の半導体装置である半導体システム。