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半導体多結晶薄膜及び半導体装置 新技術説明会

国内特許コード P09P006457
整理番号 19-20
掲載日 2009年7月3日
出願番号 特願2007-322712
公開番号 特開2009-147098
登録番号 特許第5344449号
出願日 平成19年12月14日(2007.12.14)
公開日 平成21年7月2日(2009.7.2)
登録日 平成25年8月23日(2013.8.23)
発明者
  • 梶川 靖友
出願人
  • 国立大学法人島根大学
発明の名称 半導体多結晶薄膜及び半導体装置 新技術説明会
発明の概要

【課題】電気伝導性が良く、バンドギャップもInAsより大きいIII-V族化合物半導体多結晶薄膜を提供することを目的とする。
【解決手段】Ga組成xが0<x<0.5を満たすIn1-xGaxAs多結晶薄膜を、分子線蒸着法によってガラス基板又はプラスチック基板上に形成することで、バンドギャップがInAsより大きく、十分な電気伝導性を持ったn型のIII-V族化合物半導体多結晶薄膜を得る。このようにして形成したIII-V族化合物半導体多結晶薄膜を半導体装置のn型層に用いる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


半導体多結晶薄膜は、半導体単結晶薄膜に比べて結晶品質や電子移動度は劣るが、単結晶基板が不要で、ガラスやプラスチックなどの安価で、加工が容易な基板を用いて形成することができるという利点がある。特に、Si多結晶薄膜は、薄膜トランジスタ用材料として重要である。



しかし、GaAsなどのIII-V族化合物半導体においては、その単結晶薄膜は高周波用トランジスタや、半導体レーザ、太陽電池などの光学装置に用いられているが、その多結晶薄膜は、InSb多結晶薄膜を除いて、あまり用いられていない。その理由は、最も代表的なIII-V族化合物半導体であるGaAsの場合、多結晶の粒界にトラップ準位ができ、これが自由電子をトラップしてしまうため、充分な伝導性が得られないという問題点があったためである(非特許文献1)。



一方、III-V族化合物半導体のなかでもInSbにおいては、電気伝導性の良い多結晶薄膜が300~450℃の比較的低い基板温度で容易に作製でき、さらに、その電子移動度が大きいため、ホール素子として用いられている。



また、III-V族化合物半導体の中でもInAsは、そのバンドギャップ及び電子移動度が大きいため、トランジスタ用材料として使える可能性がある。実際に、40年以上も前に、InAs多結晶薄膜を用いて薄膜トランジスタが作製された例がある(非特許文献2)。

【非特許文献1】J. J.J. Yang, P. D. Dapkus, R. D. Dupui, and R. D. Yingling, “Electrical propertiesof polycrystalline GaAs films”, Journal of Applied Physics vol.51 (7) (1980)p.3794.

【非特許文献2】T. P.Brody and H. E. Kunig, “A HIGH-GAIN InAs THIN-FILM TRANSISTOR”, Applied PhysicsLetters vol.9 No.7 (1966) p.259.

【非特許文献3】M. J.Lee, C. P. Judge, and S. W. Wright, “Thin film transistors for displays onplastic substrates”, Solid-State Electronics vol.44 (2000) p.1431-p.1434

【非特許文献4】DennisW. Scott, Chrisoph Kadow, Yingda Dong, Yun Wei, Arthur C. Gossard, Mark J. W.Rodwell, “Low-resistance n-type polycrystalline InAs growth by molecular beamepitaxy”, Journal of Crystal Growth 267 (2004) 35-41

【非特許文献5】DharamPal Gosain, Takahashi Noguchi, and Setsuo Usui, “High mobility Thin FilmTransistors Fabricated on a Plastic Substrate at a Processing Temperature of110℃”, Japanese Journal of Applied Physics vol.39 (2000) pp.L179-L181.

【非特許文献6】TilmanBeierlein, S. Strite, A. Dommann and David. J. Smith, “Properties of InGaNdeposited on Glass at Low Temperature”, MRS Internet Journal of NitrideSemiconductor Reseach vol.2 (1997) p.29

【非特許文献7】KeonJae Lee, Matthew A. Meitl, Jong-Hyun Ahn, John A. Rogers, Ralph G. Nuzzo, VipanKumar, and Ilsesanmi Adesida, “Bendable GaN high electron mobility transistorson plastic substrate”, Journal of Applied Physics vol.100 (2006) p.124507.

【非特許文献8】高野章弘著、「薄膜太陽電池の開発最前線」、初版、株式会社エヌ・ティー・エス、2005年3月10日、p.99-111

【非特許文献9】山本憲治、「薄膜多結晶シリコン太陽電池」応用物理第71巻、第5号 (2002) p.522-p.527、図8

産業上の利用分野


本発明は、半導体装置の材料として用いられる半導体多結晶薄膜、及び該半導体多結晶薄膜を有する半導体装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
半導体装置のn型層に用いられる半導体多結晶薄膜であって、
該半導体多結晶薄膜は、多結晶のIn1-xGaxs薄膜であり、そのGa組成xは0.l5≦≦0.45を満たすことを特徴とする半導体多結晶薄膜。

【請求項2】
Ga組成xが0.l5≦≦0.45を満たす、多結晶のIn1-xGaxs薄膜をn型層として有することを特徴とする半導体装置。

【請求項3】
請求項2に記載の半導体装置において、
前記In1-xGaxAs多結晶薄膜は、プラスチック基板上に形成されることを特徴とする半導体装置。

【請求項4】
Ga組成xが0.l5≦≦0.45を満たす、多結晶のIn1-xGaxs薄膜をn型チャネル層として有することを特徴とする薄膜トランジスタ。

【請求項5】
Ga組成xが0.l5≦≦0.45を満たす、多結晶のIn1-xGaxs薄膜をn型電子走行層として有し、前記In1-xGaxAs多結晶薄膜よりバンドギャップが大きい半導体多結晶薄膜を電子供給層として有することを特徴とするヘテロ接合型薄膜トランジスタ。

【請求項6】
Ga組成xが0.l5≦≦0.45を満たす、多結晶のIn1-xGaxs薄膜をn型光吸収層として有することを特徴とする太陽電池。

産業区分
  • 固体素子
  • 冶金、熱処理
  • 合金
  • 表面処理
  • 高分子化合物
  • 太陽熱利用
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007322712thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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