TWI354372B - Electronic devices formed of high-purity molybdenu - Google Patents
Electronic devices formed of high-purity molybdenu Download PDFInfo
- Publication number
- TWI354372B TWI354372B TW093115853A TW93115853A TWI354372B TW I354372 B TWI354372 B TW I354372B TW 093115853 A TW093115853 A TW 093115853A TW 93115853 A TW93115853 A TW 93115853A TW I354372 B TWI354372 B TW I354372B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- molybdenum oxide
- layer
- molybdenum
- oxidizing
- oxide layer
- Prior art date
Links
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 79
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 77
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 11
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- ROPMQPFBXQUJDV-UHFFFAOYSA-N [Ge].[Mo]=O Chemical compound [Ge].[Mo]=O ROPMQPFBXQUJDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 claims 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLSLSHTYFFBCKG-UHFFFAOYSA-N bismuth;oxomolybdenum Chemical compound [Mo].[Bi]=O YLSLSHTYFFBCKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005078 molybdenum compound Substances 0.000 description 1
- 150000002752 molybdenum compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/22—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIBVI compounds
- H01L29/227—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIBVI compounds further characterised by the doping material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/22—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIBVI compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/47—Schottky barrier electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
- H01L29/732—Vertical transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
- H01L29/812—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Thyristors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
1354372 ⑴ 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於具有高耐受電壓之電子裝置及用於惡劣 環境之電子裝置。 詳言之，本發明係關於具有高崩潰電壓之場效電晶體 、雙極電晶體及流閘體以及由新半導體製成之惡劣環境電 子裝置，其可以解決由具有大能帶隙之習知半導體（諸如 氮化鎵（GaN )及碳化矽（SiC ))所製成之此類裝置所 伴隨之難題。 【先前技術】 近來所謂的功率元件（諸如雙極電晶體、場效電晶體 及閘流體）被使用在各種不同的領域中，諸如家用電器、 汽車、工具機及照明器。 隨著應用的增加，對於該等功率元件之電功率的轉換 及控制便有高效率及高速度的要求。雖然長久以來該等功 率元件係由矽（S i )所製成’然而可預料到該等矽元件的 限制。這些限制來自於矽的能帶隙很小’大約爲1電子伏 特（eV)。已有許多硏究係針對使該具有大能帶隙之半導 體（亦即，寬能帶隙半導體）製成之功率元件克服這些限 制。詳言之，使用能帶隙約爲3.43eV之氮化鎵（GaN ) 或能帶隙約爲3 · 2 e V之碳化矽（S i C )已有延伸性的發展 〇 在另一方面，由於來自於宇宙射線或汽車所造成之雜 -4 - 1354372 題差 問較 的性 重抗 嚴抵 爲的 成境 已環 亦苛 擾嚴 干之 或熱 誤或 錯訊 生雜 產有 置具 裝於 子對 電’ 使地 2)而顯 ί 熱明 及很 訊。 之所謂的惡劣環境裝置應該由具有較大能帶隙之半導體來 製成。基於這些觀點，已有發展出使用GaN或SiC之電 子裝置。然而，仍有許多問題待解決以實現由GaN或SiC 製成之電子裝置。 最嚴重的問題在於無法取得GaN的塊狀晶體，這是 因爲氮氣之平衡蒸汽壓相對於鎵的平衡蒸汽壓極高所致。 因此，便採用由藍寶石或碳化矽（SiC)所製成之基質。 GaN無法直接形成在一藍寶石基質上，因爲在藍寶石與 GaN之間存在有16%的晶格失配。因此，在成長GaN之 前需在一藍寶石基質上形成氮化鋁（A1N )之一緩衝層。 A]N具有抗性，因爲難以將純度摻入至A1N中。在一包括 多層半導體（諸如一雙極電晶體及一閘流體）之裝置中使 用一藍寶石基質對於其結構及製程係極不具優點的。在另 —方面，SiC基質極爲昂貴，因爲SiC之塊狀晶體需在 2200至24〇0°C之極高溫度下成長。使用SiC基質之GaN 裝置或SiC裝置係極昂貴的。 第二個嚴重的問題在於實現新裝置，其可以在低於該 GaN或SiC層之較低溫度下來形成。GaN或SiC層體需要 在高於1 0 0 0 °C之溫度來形成。此外，亦存在原子於層體 之間移動且一合成物受到擾動或摻雜物移動靠近層體之間 的界面的可能性。 (3) 1354372 【發明內容】 本發明係關於電子裝置，其中在該裝置之至4 中係包含高純度鉬氧化物。 依照本發明之裝置係諸如一雙極電晶體、一与 體及一閘流體，其具有一高耐受電壓。本發明亦| 純度鉬氧化物所形成之惡劣環境電子裝置。 依照本發明之裝置可以在諸如7 0 0 °C之較低控 製造，此溫度比製造GaN或SiC裝置之溫度（高 °C )還要低。 【實施方式】 以下將參考本發明之較佳實施例來詳細說明。 上述的問題可以藉由使用高純度鉬氧化物作爲 場效電晶體、雙極電晶體及一閘流體之電子裝置的 部分而予以解決。 鉬氧化物已有用作爲觸媒的硏究，且其屬性揭 如以下的文獻中。Martin Lerch， Reinhard Schm Robert S c h 1 δ g 1， ^ In situ Resonance Raman Stu
Molybdenum Oxide Based Selective Oxidation Cata Fachberei ch Chemie der T echni schen Universitat zur Erlangung des akademischen Grades， Marz Berlin.。 該文獻係包括爲本說明書之一參考文獻。然而 文獻中並未提出鉬氧化物在諸如一場效電晶體、雙 部分 ;效電晶 丨於由高 .度下來 於 1 〇0〇 諸如~ 至少一 露在例 acker 5 dies of 1 y s t s 〃 Berlin 200 1， ，在該 極電晶 -6- (4) (4)1354372 體及一閘流體之電子裝置中的應用。雖然在該文獻之第8 頁中指出該鉬氧化物之能帶隙爲2.9至3.15 eV ,然而並 未揭示在電子裝置中使用鉬氧化物所能獲得的任何功效。 該2.9至3 . 1 5 e V的能帶隙値係藉由諸如在真空中之濺鍍 或沉積之物理方法所形成之鉬氧化物的結果。此外，在該 文獻中亦未揭示樣本（亦即鉬氧化物）之純度。一般而言 ’使用在電子裝置中之半導體材料係高純度觸媒，且其能 帶隙係針對此類觸媒來測量。然而，在上述文獻中所揭示 之能帶隙係藉由在真空中沉積所形成之鉬氧化物的能帶隙 ’因爲鉬氧化物在該文獻中係被視爲觸媒。藉由沉積所形 成之材料通常爲非晶形，且在此技藝中爲眾人所熟知的是 該材料具有雜亂的結構。此外，藉由在真空中沉積所形成 之薄膜的厚度通常很小，諸如100奈米，且1微米之厚度 無法在真空中藉由沉積來形成。當一厚度爲諸如100奈米 之小厚度時，一薄膜諸如能帶隙之屬性會受到一基質的影 響’且會隨著該一基質之材料或薄膜的厚度而改變。上述 揭示之能帶隙係針對具有一小厚度之薄膜而取得，且其未 必等同於具有較大厚度（諸如1微米）之結晶性鉬氧化物 固有的能帶隙。在上述文獻中未針對具有大於1〇〇奈米之 厚度的結晶性鉬氧化物來測量其能帶隙的理由可能是在該 文獻中並非將鉬氧化物應用於諸如各種不同電晶體及一閘 流體之電子裝置中。 本發明之發明人係測量在具有純度爲9 9.9 9 9 5 %之氧 氣環境中藉由將具有純度爲99.9 9 %之鉬板加以氧化所形 (5) 1354372 成之鉬氧化物的屬性。圖1顯示藉由氧化鉬板所形 氧化物在5 5 0°C中達120分鐘的光反射特性。鉬氧 厚度爲10.2微米。在吸收開始時之最長波長，亦 爲零之波長，係藉由外插圖1所示之光譜而得，藉 到鉬氧化物之能帶隙。在此樣本中，具有波長短於 米之光會被吸收。這表示該樣本之能帶隙爲3.66 於該樣本之厚度爲10.2微米，這對基質並不會造 ，且該能帶隙之値爲該鉬氧化物固有的値。對於能 3.66 eV的値係大於在上述文獻中由Martin Lerch 報告的値的理由可能如下。在此技藝中所熟知的， 亂結構之材料，諸如藉由在真空中沉積所形成之薄 會在能帶結構之禁制區域中形成所謂的能帶尾，且 能帶隙會降低。由Martin Lerch等人所報告的値係 有雜亂結構之樣本所取得之値。在另一方面，由本 人所取得之値係針對高純度結晶性鉬氧化物。因此 發明人所測得之能帶隙係大於由Martin Lerch等人 的値。以下的資料詳細揭示藉由本案發明人所取得 度結晶性鉬氧化物的結果。 圖2顯示雷曼散射光譜，而圖3顯示藉由類似 所示之方法（除了鉬氧化物係藉由在450至650 °C 下氧化而形成）所形成之鉬氧化物的X射線繞射 在圖2及3中所示之光譜表示該鉬氧化物之主要 Μ ο Ο3。然而，在偵測限制下亦有可能包括其他的 如圖1所示自光學反射光譜所得到的能帶隙針對在 成之鉬 化物之 即反射 此可得 3 8 8奈 eV。由 成影響 帶隙爲 等人所 具有雜 膜，係 其有效 針對具 案發明 ，本案 所報告 之闻純 於圖1 之溫度 光譜。 成份爲 成份。 4 5 0至 -8- (6) 1354372 65〇°C形成之鉬氧化物係3·45至3.85 eV。能帶隙會 結構的影響’亦即結晶性或非晶性、晶體的雜亂性、 顆粒的尺寸（若具有相同成份之該材料係多晶性）或 應變的影響。因此’應瞭解的是，具有Mo03成份之 化物的能帶隙並非永遠爲3.45至3.85 eV。換言之， 至3 · 8 5 eV之能帶隙係取決於結構及應變以及成份。 3中所示之光譜包含尖峰値，且這表示該樣本爲純晶 再者〃藉由使該晶體之品質更佳，亦有可能可獲得更 能帶隙。 圖4顯示具有圖1所示之光學反射屬性之鉬氧化 電阻抗與溫度的關係。如圖所示，阻抗係隨著溫度的 而減少。這表示載子密度會隨著溫度的增加而增加， 現象僅存在於半導體。亦即，與阻抗互爲倒數之導電 藉由載子密度及載子移動性所決定。載子移動性會隨 度的上升而降低，這是因爲晶格振動隨溫度上升而增 因此，若一載子密度不會隨溫度增加，諸如金屬或絕 料，則導電率會隨著溫度的增加而降低且電阻率會增 圖4以及圖1顯示該鉬氧化物爲半導體。 如上所示，結晶性鉬氧化物可以藉由將一鉬板在 6 50 °C之溫度下加以氧化而獲得。一高品質鉬氧化物 以例如藉由在鉬氧化物之緩衝層上的蒸汽相成長來加 長，其中該緩衝層係事先藉由例如在藉由氧化一鉬板 成之鉬氧化物上的蒸汽相沉積而成長在鉬氧化物上。 化物之蒸汽相成長可以藉由一將申請專利之方法而在 受到 結晶 受到 鉬氧 3.45 在圖 體。 大的 物的 增加 且此 率係 著溫 加。 緣材 加。 低於 層可 以成 所形 鉬氧 —低 -9 - (8) (8)1354372 6.0微米。一緩衝層（1 03 )係形成在鉬氧化物層（]〇2 ) 上’其可以限制鉬氧化物層（1 〇 2 )中之雜亂性》此雜亂 性源自於該鉬氧化物層（102)及基質（101)具有不同的 成份。該緩衝層（103)並未刻意摻雜且一高電阻層係具 有小於1 X 1 0l4cm·3的載子濃度。當不需要儘可能使該裝 置之特性較佳時，則不需要形成該緩衝層（103)。在緩 衝層（103)上係形成一具有較高品質之η型鉬氧化物層 (1 〇 4 )。該鉬氧化物層（1 〇 4 )係藉由例如在6 3 0 °C之溫 度下進行蒸汽相沉積而形成，且具有3xl017cnT3之載子 濃度及2.0微米之厚度。雖然該層（1〇4)未刻意摻雜， 然而可將氧氣空隙功能視爲施子。一由鉑及金雙層構成之 Shottky電極（110)係形成在鉬氧化物層（1〇4)上，以 作爲該場效電晶體（100)之一間極。該層（104)係一通 道。在該層（104)上形成有一源極（1H)及一汲極（ 112)。該等電極係由金/鈦/金三層體所構成。 在假設一閘極長度爲2.5微米且一閘極寬度爲1〇〇微 米之模擬實驗中顯示該場效電晶體具有極佳的特徵，其具 有3 OmS / mm之最大相互電感。圖6顯示藉由模擬而在 5 00 °C的溫度下之電流-電壓特徵。其中亦顯示其具有大 於100伏特的穩定耐受電壓。在該模擬中假設鉬氧化物之 能帶隙爲3.75 eV。上述的結果表示可以藉由使用高純度 鉬氧化物來實現一具有高耐受電壓之場效電晶體及一極佳 惡劣環境場效電晶體’而毋需使用昂貴的基質及在高溫度 下之製程。 -11 - (11) 1354372 沉積而成長。其摻雜鎂而具有電洞濃度爲7Χ10Κ 具有50奈米之厚度。該η型鉬氧化物層體（3 05 ) 在層體（3 04 )上，除了其周邊區域以外。該層體 係藉由例如蒸汽相沉積而形成。雖然其並刻意摻雜 其藉由在580□而形成有2xl〇uCnT3的電子濃度。 爲1 60奈米。一 p型鉬氧化物層體（306 )係例如 具有電洞濃度爲7xl〇16cnT3。其厚度爲80奈米。 鉬氧化物層體（3 07 )係成長在層體（306 )，除了 區域以外。該層體（3 0 7 )係藉由例如在6 3 0 °C之 積而形成。其具有電子濃度爲3xl017cirT3且具有 之厚度。一閘電極（312)係形成在層體（306)之 露區域，且一陽極（313)係形成在該層體（304) 區域。該閘電極（3 1 2 )及陽極（3 1 3 )係由鎳/駄 層體所構成，且一陰極（311)係由鋁/鈦雙層體 〇 針對假設具有3 . 7 5 eV之能帶隙且具有如圖9 結構的閘流體的模擬中顯示重覆關（OFF )狀態 5 200伏特，且可控制的開（ON )狀態電流爲5 000 在此技藝中已知一具有幾乎由SiC所形成之結構的 係具有一重覆關狀態電壓爲4500伏特及可控制開 流爲4 0 0 0安培。因此，由鉬氧化物構成之閘流體 由SiC構成之閘流體具有更佳的特徵。至目前爲止 由GaN構成之閘流體的報告。 圖1 0顯示藉由圖9所示之閘流體的模擬所得 cm·3 K 係形成 (3 0 5 ) :，然而 其厚度 丨摻鎂而 —η型 其周邊 蒸汽沉 60奈米 周邊外 之周邊 /金三 所構成 所示之 電壓爲 安培。 閘流體 狀態電 具有比 尙未有 到之耐 -14- (12) (12)1354372 受電壓與開狀態電阻之間的關係。直線（1 〇 〇 1 )表示由鉬 氧化物所形成且具有3.7 5 eV之能帶隙的閘流體，直線（ 1002)表示SiC裝置而直線（1〇〇3)表示Si裝置》在圖 1 〇中所示之結果係表示可以利用鉬氧化物來獲得一閘流 體，該閘流體具有比那些由Si或SiC所形成之閘流體更 佳的特徵。亦即，可以獲得具有比那些習知閘流體更佳之 特徵的閘流體而毋需使用一昂貴的基質及在高溫的製程。 雖然在圖9中顯示一自形成有陰極之頂層至底部包括 有npnp型導電層之結構，然而亦可以具有一自頂部至底 部包括有一ρηρη型導電層之結構。 很明顯地，若一包括兩個ρη接面之雙極電晶體可以 達成，則便可形成一包括一 ρη接面之二極體。因此，在 本發明之範圍內亦包括一 ρη接面二極體。 以上已參考包括電晶體及一閘流體之某些實施例而詳 細說明本發明。然而，本發明之主旨並未侷限於這些裝置 。本發明之優點來自於高純度鉬氧化物具有較大的能帶隙 且可在諸如600 °C之較低溫度下來形成。在不違背本發明 之範圍的情況下，在此技藝中可以衍生出許多不同的變更 。所有這些變更皆包括在本發明之範圍內。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示藉由在5 5 0 t氧化高純度鉬所形成之鉬氧 化物的光學反射特徵。 圖2係顯示在4 5 0至6 5 0 °C之各個溫度下藉由氧化高 -15- (13) (13)1354372 純度鉬所形成之鉬氧化物的雷曼散射光譜。 圖3係顯示在4 5 0至6 50 °C之各個溫度下藉由氧化高 純度鉬所形成之鉬氧化物的X射線繞射光譜。 圖4係顯示藉由在5 5 0 °C氧化高純度鉬所形成之鉬氧 化物的電阻抗與溫度的關係。 圖5係依照本發明之第一實施例之場效電晶體之結構 的槪要視圖。 圖6係顯示藉由針對具有圖5所示之場效電晶體在 5 0 0 口模擬所得到之電流-電壓特徵。 圖7係依照本發明第二實施例之雙極電晶體的槪要視 圖。 圖8係顯示藉由針對具有圖7所示之雙極電晶體在 5 0 0 °C模擬所得到之電流一電壓特徵。 圖9係依照本發明第三實施例之閘流體之槪要視圖》 圖〗〇係針對由鉬氧化物形成之閘流體之模擬而得到 之耐受電壓與開狀態電阻之間的關係。 【主要元件符號說明】 100 場效電晶體 10 1 基質 102 鉬氧化物層 1 03 緩衝層 1 04 η型鉬氧化物層 110 S h 〇 11 k y 電極 -16- (14) 源極電極 汲極電極 雙極電晶體 基質 鉬氧化物層 緩衝層 η型鉬氧化物層 Ρ型鉬氧化物層 η型鉬氧化物層 集電器 基部電極 發射極電極 閘流體 基質 鉬氧化物層 緩衝層 Ρ型鉬氧化物層 η型鉬氧化物層 ρ型鉬氧化物層 η型鉬氧化物層 陰極電極 閘極電極 陽極電極 -17 -
Claims (1)
- 1354372(-- ?1年1㈣ 十、申請專利範圍 第093 1 1 5 8 5 3號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國99年9月 20日修正 1. 一種半導體電子裝置，包括一基質，該基質由鉬 、藉由氧化部分該基質形成之第一層、及具有實質部分中 形成於該第一層上之三氧化鉬成分之鉬氧化物之至少一層 所組成》 2. —種場效電晶體，包括一基質，該基質由鉬、藉 由氧化部分該基質形成之第一層、及具有形成於該第一層 上之三氧化鉬成分之鉬氧化物之層所組成，其中通道層係 使用該三氧化鉬層形成。 3. —種雙極電晶體，包括一基質，該基質由鉬及藉 由氧化部分該基質形成之第一層所組成，其中具有形成於 該第一層上之三氧化鉬成分之鉬氧化物層被使用在一發射 極、一基部或一集電器之至少一區域中。 4. 一種閘流體，包含一鉬基質、藉由氧化部分該基 質形成之第一層以及一裝置結構，該裝置結構係由一第一 Ρ型鉬氧化物層、一第一η型鉬氧化物層、一第二ρ型鉬 氧化物層及一第二η型鉬氧化物層依照此順序層疊在藉由 氧化部分該基質形成之該第一層上而構成，其中至少一鉬 氧化物層具有三氧化鉬成分。 5.—種閘流體’包含一鉬基質、藉由氧化部分該基 質形成之第一層以及一裝置結構，該裝置結構係由一第一 1354372 η型鉬氧化物層、一第一 p型鉬氧化物層、一第二η型鉬 氧化物層及一第二Ρ型鉬氧化物層依照此順序層疊在藉由 氧化部分該基質形成之該第一層上而構成，其中至少一鉬 氧化物層具有三氧化鉬成分。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003164854A JP4351869B2 (ja) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | 半導体を用いた電子デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW200516768A TW200516768A (en) | 2005-05-16 |
| TWI354372B true TWI354372B (en) | 2011-12-11 |
Family
ID=33296804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW093115853A TWI354372B (en) | 2003-06-10 | 2004-06-02 | Electronic devices formed of high-purity molybdenu |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7250630B2 (zh) |
| EP (1) | EP1487022A3 (zh) |
| JP (1) | JP4351869B2 (zh) |
| KR (1) | KR101052413B1 (zh) |
| CN (1) | CN1574105A (zh) |
| DE (1) | DE04012914T1 (zh) |
| TW (1) | TWI354372B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4519423B2 (ja) * | 2003-05-30 | 2010-08-04 | 創世理工株式会社 | 半導体を用いた光デバイス |
| JP4351869B2 (ja) * | 2003-06-10 | 2009-10-28 | 隆 河東田 | 半導体を用いた電子デバイス |
| JP4576201B2 (ja) * | 2004-10-26 | 2010-11-04 | 創世理工株式会社 | 三酸化モリブデン層の作製方法 |
| JP4603370B2 (ja) * | 2005-01-18 | 2010-12-22 | 創世理工株式会社 | 基板上に作製された半導体光デバイスおよびその作製方法 |
| JP5089020B2 (ja) * | 2005-01-19 | 2012-12-05 | 創世理工株式会社 | 基板上に作製された半導体電子デバイス |
| JP6108858B2 (ja) * | 2012-02-17 | 2017-04-05 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | ｐ型半導体材料および半導体装置 |
| TWI666773B (zh) * | 2014-05-20 | 2019-07-21 | 晶元光電股份有限公司 | 半導體功率元件 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3434020A (en) * | 1966-12-30 | 1969-03-18 | Texas Instruments Inc | Ohmic contacts consisting of a first level of molybdenum-gold mixture of gold and vanadium and a second level of molybdenum-gold |
| US3916392A (en) * | 1968-05-28 | 1975-10-28 | Gen Electric | Thin-film semiconductor memory apparatus |
| JPS501513B1 (zh) * | 1968-12-11 | 1975-01-18 | ||
| US3695848A (en) * | 1970-04-07 | 1972-10-03 | Naoyoshi Taguchi | Gas detecting device |
| BE794636A (fr) * | 1972-01-27 | 1973-05-16 | American Metal Climax Inc | Procede pour produite de l'oxyde de molybdene et du molybdate d'ammonium de haute purete |
| JPS59165424A (ja) * | 1983-03-09 | 1984-09-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 配線形成方法 |
| JPH10303376A (ja) * | 1997-04-24 | 1998-11-13 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体記憶装置 |
| US6252158B1 (en) * | 1998-06-16 | 2001-06-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic element and solar cell module |
| JP3276930B2 (ja) * | 1998-11-17 | 2002-04-22 | 科学技術振興事業団 | トランジスタ及び半導体装置 |
| JP2002217425A (ja) * | 2001-01-16 | 2002-08-02 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置用電極、半導体装置及びその製造方法 |
| SG176316A1 (en) * | 2001-12-05 | 2011-12-29 | Semiconductor Energy Lab | Organic semiconductor element |
| US6627959B1 (en) * | 2002-04-16 | 2003-09-30 | Boston Microsystems, Inc. | P-n junction sensor |
| JP4519423B2 (ja) * | 2003-05-30 | 2010-08-04 | 創世理工株式会社 | 半導体を用いた光デバイス |
| JP4351869B2 (ja) * | 2003-06-10 | 2009-10-28 | 隆 河東田 | 半導体を用いた電子デバイス |
| JP5089020B2 (ja) * | 2005-01-19 | 2012-12-05 | 創世理工株式会社 | 基板上に作製された半導体電子デバイス |
-
2003
- 2003-06-10 JP JP2003164854A patent/JP4351869B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-06-01 EP EP04012914A patent/EP1487022A3/en not_active Ceased
- 2004-06-01 DE DE04012914T patent/DE04012914T1/de active Pending
- 2004-06-02 TW TW093115853A patent/TWI354372B/zh not_active IP Right Cessation
- 2004-06-09 CN CNA2004100474004A patent/CN1574105A/zh active Pending
- 2004-06-09 US US10/863,288 patent/US7250630B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-06-09 KR KR1020040042196A patent/KR101052413B1/ko active IP Right Grant
-
2007
- 2007-03-12 US US11/716,688 patent/US20070164312A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW200516768A (en) | 2005-05-16 |
| EP1487022A3 (en) | 2008-02-20 |
| KR20040111008A (ko) | 2004-12-31 |
| KR101052413B1 (ko) | 2011-07-28 |
| JP4351869B2 (ja) | 2009-10-28 |
| CN1574105A (zh) | 2005-02-02 |
| EP1487022A2 (en) | 2004-12-15 |
| DE04012914T1 (de) | 2005-06-23 |
| US20040251457A1 (en) | 2004-12-16 |
| US7250630B2 (en) | 2007-07-31 |
| US20070164312A1 (en) | 2007-07-19 |
| JP2005005359A (ja) | 2005-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | High breakdown voltage (− 201) $\beta $-Ga2O3 Schottky rectifiers | |
| Zhou et al. | A review of the most recent progresses of state-of-art gallium oxide power devices | |
| Gong et al. | Band alignment and interface recombination in NiO/β-Ga 2 O 3 type-II pn heterojunctions | |
| Liu et al. | Hole mobility modulation of solution-processed nickel oxide thin-film transistor based on high-k dielectric | |
| Tran et al. | On the mechanism of highly efficient p-type conduction of Mg-doped ultra-wide-bandgap AlN nanostructures | |
| Dong et al. | Progress of power field effect transistor based on ultra-wide bandgap Ga2O3 semiconductor material | |
| Chen et al. | P-type 3C-SiC nanowires and their optical and electrical transport properties | |
| CN105474397B (zh) | 氧化物半导体基板及肖特基势垒二极管 | |
| JPH0422172A (ja) | 半導体装置 | |
| TWI413250B (zh) | 半導體電子裝置 | |
| JP2003234301A (ja) | 半導体基板、半導体素子及びその製造方法 | |
| KR20070095960A (ko) | 고성능 전계 효과 트랜지스터 디바이스 및 방법 | |
| US20070164312A1 (en) | Electronic devices formed of high-purity molybdenum oxide | |
| KR102225693B1 (ko) | 단결정 알루미늄 질화물 기판을 포함하는 전력 반도체 장치들 | |
| Umezawa | Diamond semiconductor devices, state-of-the-art of material growth and device processing | |
| Shinohe | Development of corundum-structured gallium oxide power devices by MIST EPITAXY® | |
| JP5070229B2 (ja) | 半導体を用いた電子デバイス | |
| Kim et al. | Ga2O3 nanobelt devices | |
| KR101108574B1 (ko) | 탄화규소계 반도체 소자 및 제조 방법 | |
| Brandt et al. | SiC for applications in high-power electronics | |
| Chalabi et al. | Silicon Carbide: Properties and Applications | |
| Kim et al. | Low-dimensional β-gallium oxide semiconductor devices | |
| Kukushkin | Special Issue: Silicon Carbide: From Fundamentals to Applications. Materials 2021, 14, 1081 | |
| Sasaki et al. | Ga 2 O 3 Schottky barrier diodes fabricated on single-crystal β-Ga 2 O 3 substrates | |
| Umezawa et al. | Fabrication and Characterization of 1mm Size Diamond SBD |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |