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半導体デバイスの製造方法及び半導体デバイス

国内特許コード	P210017449
整理番号	(2019-001,S2019-0555-N0)
掲載日	2021年3月12日
出願番号	特願2020-014220
公開番号	特開2021-013007
出願日	令和2年1月30日(2020.1.30)
公開日	令和3年2月4日(2021.2.4)
優先権データ	特願2019-125039 (2019.7.4) JP
発明者	梁剣波重川直輝
出願人	公立大学法人大阪
発明の名称	半導体デバイスの製造方法及び半導体デバイス
発明の概要	【課題】簡易な構成により放熱性能を向上させた半導体デバイス及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一側面に係る半導体デバイスの製造方法は、互いに対向する第１面及び第２面を有するガリウム系半導体を用意するステップと、互いに対向する第１面及び第２面を有するダイヤモンド基板を用意するステップと、前記ガリウム系半導体の第２面及び前記ダイヤモンド基板の第１面を表面活性化接合法により接合するステップと、を備える。【選択図】図２
従来技術、競合技術の概要	一般的に、室温で高い電子濃度を有するn型ダイヤモンド半導体と、高い正孔濃度を有する窒化物半導体（ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＮ等）又は酸化ガリウム半導体（Ｇａ₂Ｏ₃）との接合が困難であることは知られている。つまり、ダイヤモンドの結晶構造と窒化物半導体、又は酸化ガリウム半導体との結晶構造は互いに異なっているため、ｐ型ダイヤモンド半導体/ｎ型窒化物半導体、又はｐ型ダイヤモンド半導体／ｎ型酸化ガリウム半導体のヘテロ接合が結晶成長によって作製することが非常に困難である。非特許文献１には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により構成された窒化物半導体（０００１）面の原子配列と類似するダイヤモンド（１１１）面を利用し、ダイヤモンド上に単結晶窒化アルミニウムを結晶成長させることが提案されている。これにより、ｎ型窒化アルミニウムとｐ型ダイヤモンドとのヘテロ接合を形成することができる。また、非特許文献２には、ダイヤモンド上に生成された窒化アルミニウム層をバッファ層とし、この窒化アルミニウム層上に、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）を備えるパワーデバイスを作製することが提案されている。
産業上の利用分野	本発明は、半導体デバイスの製造方法及び半導体デバイスに関する。
特許請求の範囲	【請求項1】互いに対向する第１面及び第２面を有するガリウム系半導体を用意するステップと、互いに対向する第１面及び第２面を有するダイヤモンド基板を用意するステップと、前記ガリウム系半導体の第２面及び前記ダイヤモンド基板の第１面を表面活性化接合法により接合するステップと、を備える、半導体デバイスの製造方法。【請求項2】前記ガリウム系半導体の第１面及び前記ダイヤモンド基板の第２面それぞれに電極を形成するステップを更に備え、前記ガリウム系半導体は、ｎ型にドーピングされており、前記ダイヤモンド基板は、ｐ型にドーピングされている、請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。【請求項3】表面活性化接合法により、前記ダイヤモンド基板の第２面にヒートシンクを接合するステップを更に備える、請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。【請求項4】前記ヒートシンクは、アルミニウム又は銅により形成されている、請求項３に記載の半導体デバイスの製造方法。【請求項5】前記ガリウム系半導体は、窒化アルミニウムガリウム、窒化ガリウム、又は酸化ガリウムにより構成される、請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。【請求項6】前記ガリウム系半導体を用意するステップは、シリコン、サファイア、炭化ケイ素、又は窒化ガリウムにより構成された基板を用意するステップ、及び用意された前記基板上に前記ガリウム系半導体を結晶成長により生成するステップ、を備え、前記半導体デバイスの製造方法は、前記ガリウム系半導体の第２面及び前記ダイヤモンド基板の第１面を接合した後に、前記基板を除去するステップを更に備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。【請求項7】前記ダイヤモンド基板は、単結晶ダイヤモンドにより形成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。【請求項8】互いに対向する第１面及び第２面を有するダイヤモンド基板と、互いに対向する第１面及び第２面を有するガリウム系半導体であって、当該ガリウム系半導体の第２面が前記ダイヤモンド基板の第１面に直接的に接合した、ガリウム系半導体と、を備える、半導体デバイス。【請求項9】前記ガリウム系半導体の第１面上に形成された第１電極と、前記ダイヤモンド基板の第２面上に形成された第２電極と、を更に備え、前記ガリウム系半導体は、ｎ型にドーピングされており、前記ダイヤモンド基板は、ｐ型にドーピングされている、請求項８に記載の半導体デバイス。【請求項10】前記ダイヤモンド基板の第２面に直接的に接合したヒートシンクを更に備える、請求項８に記載の半導体デバイス。【請求項11】前記ガリウム系半導体は、窒化アルミニウムガリウム、窒化ガリウム、又は酸化ガリウムにより構成される、請求項８から１０のいずれか１項に記載の半導体デバイス。【請求項12】前記ダイヤモンド基板は、単結晶ダイヤモンドにより形成されている、請求項８から１１のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
国際特許分類(IPC)	H01L 21/02 半導体装置またはその部品の製造または処理 H01L 21/329 装置が１つまたは２つの電極からなるもの，例．ダイオード H01L 29/868 ＰＩＮダイオード H01L 29/861 ダイオード H01L 21/20 基板上への半導体材料の析出，例．エピタキシャル成長
Fターム	5F152LP02 介在層なし 5F152LP08 エッチング 5F152MM02 ダイオード 5F152MM03 トランジスタ 5F152MM10 発光ダイオード 5F152NN02 ４族＊ 5F152NN03 Ｓｉ 5F152NN05 ＳｉＣ 5F152NN09 窒化物 5F152NN13 サファイア 5F152NN22 多結晶 5F152NP09 窒化物 5F152NQ01 半導体＊ 5F152NQ09 窒化物
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出願権利状態	公開