氧化物层叠体及其制造方法与流程

本发明涉及具有透射紫外线的电极层的氧化物层叠体及其制造方法。

背景技术：

1、使用了氮化镓等氮化物半导体的深紫外线发光二极管和深紫外线激光二极管等深紫外线发光半导体装置作为轻量且长寿命的深紫外线光源而受到关注。深紫外线光源能够在殺菌、传感、工业用途等各种领域中应用。作为以往的深紫外线光源的汞灯，由于具有水银的环境问题，因此深紫外线发光半导体装置被期待作为其替代品。

2、可见光的发光二极管中，作为p型氮化物半导体的电极，广泛使用透明导电性材料即掺杂锡的氧化铟（ito）。

3、透明导电性材料的透明性与带边吸收波长（吸收边波长）有关。带边吸收波长意指由于材料的从价带到导带的电子跃迁而产生的光吸收开始的波长。带边吸收波长可以使用分光光度计通过反射法、透射法来测定。ito的带边吸收波长在450nm附件，因此不吸收较其更长波长侧的光。这意味着ito在除了可见光区域的短波长区域之外的几乎整个区域具有透明性。实际上，在使用了ito的半导体装置中，在可见光区域中由光吸收引起的发光损失少。此外，ito具有与金属相当的载流子浓度、以及作为氧化物的较大的载流子迁移率，具有100s/cm以上的高电导率（电传导率）。因此，ito被广泛用于发射可见光的二极管的透明电极。

4、另一方面，作为紫外线发光半导体装置的电极，期望在紫外线区域具有透明性。目前广泛使用的ito吸收短波长（波长400nm以下）的光。因此，在发光层产生的紫外线被ito吸收，成为装置的发光效率降低的原因。

5、另外，带边吸收波长短的材料、例如sio2虽然透射400nm以下的紫外线，但却是绝缘体，不适合作为电极。

6、因此，需要在较400nm更短波长区域中的光线透射率高、且具有良好电导率的新型电极。

7、针对上述课题，例如专利文献1中报道了多种铟氧化物作为带边吸收波长处于较450nm更短波长侧的材料。但是，所有氧化物的带边吸收波长均为340nm以上，作为紫外线发光半导体装置的电极是不充分的。

8、专利文献2中报道了含有镁的氧化锌作为带边吸收波长处于较450nm更短波长侧的材料。氧化锌镁的吸收边波长处于350nm。但是，电导率低至0.02μs/cm左右，因此作为电极并不充分。

9、现有技术文献

10、专利文献

11、专利文献1：日本特开平8-245220号公报

12、专利文献2：日本特开2014-129230号公报。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是提供在紫外线区域（例如，波长为小于400nm的区域）具有透明性、且导电性高的电极-氮化物半导体的层叠体。

2、根据本发明，提供以下的层叠体等。

3、1. 层叠体，其具有：

4、包含iii-v族氮化物半导体的半导体层、和

5、电极层；

6、前述电极层包含镁氧化物和锌氧化物；

7、前述电极层中前述镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[mg/（mg＋zn）]为0.25以上且0.75以下，

8、前述电极层的电导率为1.0×10-2s/cm以上。

9、2. 根据1所述的层叠体，其中，前述电极层中前述镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[mg/（mg＋zn）]为0.4以上且0.75以下。

10、3. 根据1或2所述的层叠体，其中，前述电极层中前述镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[mg/（mg＋zn）]为0.5以上且0.75以下。

11、4. 根据1～3中任一项所述的层叠体，其中，

12、前述电极层进一步包含除前述mg和zn之外的3价或4价的元素x，

13、前述元素x相对于全部金属元素的摩尔比[元素x/全部金属元素]为0.0001以上且0.20以下。

14、5. 根据4所述的层叠体，其中，前述元素x是选自b、al、ga、in、tl、c、si、ge、sn和pb中的至少1种元素。

15、6. 根据1～5中任一项所述的层叠体，其中，在前述电极层的x射线衍射测定中，在2θ＝34.8±0.5deg处观测到衍射峰。

16、7. 根据1～6中任一项所述的层叠体，其中，前述电极层的波长260nm的光线透射率为4%以上。

17、8. 根据1～7中任一项所述的层叠体，其中，前述电极层由微晶形成，且相分离。

18、9. 根据1～8中任一项所述的层叠体，其中，前述电极层结晶生长为柱状。

19、10. 根据1～9中任一项所述的层叠体，其中，前述电极层的以镁氧化物为主的区域的粒径为20nm以上且200nm以下。

20、11. 根据1～10中任一项所述的层叠体，其中，前述半导体层包含aln、gan、inn或它们的混晶。

21、12. 根据1～11中任一项所述的层叠体，其具有与前述电极层的一部分相接的配线层，

22、前述配线层包含选自金属、氧化物、氮化物以及poly-si中的至少一种，所述金属包含选自ni、pd、pt、rh、zn、in、sn、ag、au、mo、ti、cu和al中的1种以上，所述氧化物选自ito、sno2、zno、in2o3、ga2o3、rho2、nio、coo、pdo、pto、cualo2和cugao2，所述氮化物选自tin、tan和sinx。

23、13. 根据1～12中任一项所述的层叠体，其中，前述电极层的厚度为10nm以上且1μm以下。

24、14. 半导体装置，其包含1～13中任一项所述的层叠体。

25、15. 层叠体的制造方法，其是制造1～13中任一项所述的层叠体的方法，其中，在包含iii-v族氮化物半导体的半导体层上形成包含镁氧化物和锌氧化物的电极层。

26、16. 根据15所述的制造方法，其中，将前述电极层在750℃以上的温度下进行热处理。

27、17. 根据15或16所述的制造方法，其中，以与前述电极层的一部分相接的方式形成配线层，

28、前述配线层包含选自金属、氧化物、氮化物以及poly-si中的至少一种，所述金属包含选自ni、pd、pt、rh、zn、in、sn、ag、au、mo、ti、cu和al中的1种以上，所述氧化物选自ito、sno2、zno、in2o3、ga2o3、rho2、nio、coo、pdo、pto、cualo2和cugao2，所述氮化物选自tin、tan和sinx。

29、18. 根据15～17中任一项所述的制造方法，其中，通过将选自o2、ar和n2中的至少一者用作溅射气体的溅射或离子镀覆形成前述电极层。

30、19. 根据17所述的制造方法，其中，通过将选自o2、ar和n2中的至少一者用作溅射气体的溅射或蒸镀形成前述配线层。

31、根据本发明，可以提供在紫外线区域具有透明性、且导电性高的电极-氮化物半导体的层叠体。

技术特征：

1.层叠体，其具有：

2.权利要求1所述的层叠体，其中，所述电极层中所述镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[mg/（mg＋zn）]为0.4以上且0.75以下。

3.权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述电极层中所述镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[mg/（mg＋zn）]为0.5以上且0.75以下。

4.权利要求1或2所述的层叠体，其中，

5.权利要求4所述的层叠体，其中，所述元素x是选自b、al、ga、in、tl、c、si、ge、sn和pb中的至少1种元素。

6.权利要求1或2所述的层叠体，其中，在所述电极层的x射线衍射测定中，在2θ＝34.8±0.5deg处观测到衍射峰。

7.权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述电极层的波长260nm的光线透射率为4%以上。

8.权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述电极层由微晶形成，且相分离。

9.权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述电极层结晶生长为柱状。

10.权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述电极层的以镁氧化物为主的区域的粒径为20nm以上且200nm以下。

11.权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述半导体层包含aln、gan、inn或它们的混晶。

12.权利要求1或2所述的层叠体，其具有与所述电极层的一部分相接的配线层，

13.权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述电极层的厚度为10nm以上且1μm以下。

14.权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述电极层的90质量%以上为镁氧化物和锌氧化物。

15.半导体装置，其包含权利要求1～14中任一项所述的层叠体。

16.层叠体的制造方法，其是制造权利要求1～14中任一项所述的层叠体的方法，其中，通过将所述电极层在750℃以上的温度下进行热处理而形成。

17.权利要求16所述的制造方法，其中，以与所述电极层的一部分相接的方式形成配线层，

18.权利要求16或17所述的制造方法，其中，通过将选自o2、ar和n2中的至少一者用作溅射气体的溅射或离子镀覆形成所述电极层。

19.权利要求17所述的制造方法，其中，通过将选自o2、ar和n2中的至少一者用作溅射气体的溅射或蒸镀形成所述配线层。

技术总结层叠体，其具有包含III‑V族氮化物半导体的半导体层、以及电极层；电极层包含镁氧化物和锌氧化物，电极层中镁相对于镁和锌的总计的摩尔比[Mg/（Mg＋Zn）]为0.25以上且0.75以下，电极层的电导率为1.0×10<supgt;‑2</supgt;S/cm以上。技术研发人员：上冈義弘,笘井重和,胜又聪,久志本真希,出来真斗,本田善央,天野浩受保护的技术使用者：出光兴产株式会社技术研发日：技术公布日：2024/9/26