本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，特別涉及一種晶體層疊結(jié)構(gòu)體及半導(dǎo)體元件。

背景技術(shù)：

1、第三代半導(dǎo)體材料具有大的禁帶寬度、高的臨界擊穿場強等特性，使得第三代半導(dǎo)體材料適合用于制備高品質(zhì)的功率器件，如sic、gan、ga2o3、sno2等材料，所制備出來的功率器件在高電場、高功率、強輻射等環(huán)境下仍具有優(yōu)良的性能。

2、目前已批量商用的第三代半導(dǎo)體材料主要是sic和gan，這其中，sic的禁帶寬度約為3.26ev，擊穿場強約為3mv/cm，baliga品質(zhì)因數(shù)約為340；gan的禁帶寬度約為3.44ev，擊穿場強約為5mv/cm，baliga品質(zhì)因數(shù)約為870。與它們相比，sno2的禁帶寬度約為3.6ev，擊穿場強約為4.3mv/cm，baliga品質(zhì)因數(shù)約為626。sno2材料的這些特性，使得其也十分適合用于二極管、mos管、igbt等功率器件。

3、與si材料(禁帶寬度約為1.1ev，擊穿場強約為0.3mv/cm)相比，sno2材料的擊穿場強約為si的14倍，baliga品質(zhì)因數(shù)約為si的626倍，因此，當(dāng)采用sno2材料來制作功率器件時，實現(xiàn)同樣的耐壓效果所需要的半導(dǎo)體薄膜的厚度更薄，器件相應(yīng)速率因此更快，器件導(dǎo)通損耗因此更低。

4、sic主要采用物理氣相輸運(pvt)法來制備單晶，sic單晶制備溫度在2100～2400℃區(qū)間，然而sic的同分異構(gòu)體多達(dá)200多種，在單晶制備過程中容易出現(xiàn)缺陷影響單晶質(zhì)量；sno2也可采用物理氣相輸運(pvt)法來制備單晶，sno2的單晶制備溫度在1650～1750℃區(qū)間，并且在高溫及微負(fù)壓的環(huán)境下，有且僅有一種同分異構(gòu)體即四方金紅石結(jié)構(gòu)的sno2存在，不會出現(xiàn)因同分異構(gòu)體的問題而導(dǎo)致晶體缺陷；基于以上對比，相對于sic，sno2的單晶制備成本相對更低，缺陷相對更小。

5、以往，已知sno2材料根據(jù)其良好的導(dǎo)電特性可作為透明電極來使用，然而，由于sno2的(200)面存在大量缺陷，難以與金屬形成良好的肖特基接觸，從而影響到半導(dǎo)體元件的制造及性能的提升。為了使用sno2系半導(dǎo)體薄膜來形成半導(dǎo)體元件，控制sno2系半導(dǎo)體薄膜的缺陷是必要的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種晶體層疊結(jié)構(gòu)體及半導(dǎo)體元件，以解決現(xiàn)有的sno2系半導(dǎo)體薄膜難以與金屬形成肖特基接觸問題。

2、為解決上述問題，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案：

3、(1)本發(fā)明的第一個方面，提供一種晶體層疊結(jié)構(gòu)體，包括：

4、底層基板；

5、以及直接或通過其它膜層間接設(shè)置于底層基板上的sno2系半導(dǎo)體層，且sno2系半導(dǎo)體層具有四方金紅石結(jié)構(gòu)，sno2系半導(dǎo)體層以(002)面或相對于(002)面以6°以內(nèi)的角度范圍傾斜的面作為主面。

6、優(yōu)選的，sno2系半導(dǎo)體層的表面粗糙度ra≤0.1um。

7、優(yōu)選的，sno2系半導(dǎo)體層的平均位錯密度≤1x?105/cm2。

8、優(yōu)選的，sno2系半導(dǎo)體層的厚度在0.5um～50um區(qū)間。

9、優(yōu)選的，底層基板是m面藍(lán)寶石基板。

10、優(yōu)選的，底層基板是以(002)面或相對于所述(002)面以6°以內(nèi)的角度范圍傾斜的面為主面的sno2系單晶基板。

11、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案：

12、本發(fā)明的第二個方面，提供一種半導(dǎo)體元件，半導(dǎo)體元件包括上述晶體層疊結(jié)構(gòu)體。

13、優(yōu)選的，半導(dǎo)體元件是功率器件。

14、優(yōu)選的，功率器件是二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(mosfet)或絕緣柵雙極性晶體管(igbt)。

15、(7)優(yōu)選的，二極管是肖特基二極管，肖特基二極管具有陽極電極和陰極電極，陽極電極是ti、mo、w、ni、au或pt。

16、本發(fā)明有益效果如下：

17、本發(fā)明的晶體層疊結(jié)構(gòu)體，具有底層基板，以及直接或通過其它膜層間接設(shè)置于該底層基板上的具有四方金紅石結(jié)構(gòu)的、以(002)面或相對于(002)面以6°以內(nèi)的角度范圍傾斜的面作為主面的sno2系半導(dǎo)體層，該sno2系半導(dǎo)體層缺陷小，表面平滑，能夠與金屬形成良好的肖特基接觸；

18、進一步地，基于上述sno2系半導(dǎo)體層能夠與金屬形成良好的肖特基接觸，我們能夠基于此來制造sno2系半導(dǎo)體元件，推動sno2材料在半導(dǎo)體元件領(lǐng)域內(nèi)使用。

技術(shù)特征：

1.一種晶體層疊結(jié)構(gòu)體，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體層疊結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述sno2系半導(dǎo)體層的表面粗糙度ra≤0.1um。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體層疊結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述sno2系半導(dǎo)體層的平均位錯密度≤1x105/cm2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體層疊結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述sno2系半導(dǎo)體層的厚度在0.5um～50um區(qū)間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任意一項所述的晶體層疊結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述底層基板是m面藍(lán)寶石基板。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任意一項所述的晶體層疊結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述底層基板是以(002)面或相對于所述(002)面以6°以內(nèi)的角度范圍傾斜的面為主面的sno2系單晶基板。

7.一種半導(dǎo)體元件，其特征在于，包括權(quán)利要求1～6任意一項所述晶體層疊結(jié)構(gòu)體。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于，所述半導(dǎo)體元件是功率器件。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于，所述功率器件是二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管或絕緣柵雙極性晶體管。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于，所述二極管是肖特基二極管，所述肖特基二極管具有陽極電極和陰極電極，所述陽極電極是ti、mo、w、ni、au或pt。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明的目的是提供一種晶體層疊結(jié)構(gòu)體，該層疊結(jié)構(gòu)體能與金屬形成良好的肖特基接觸，基于此來制造SnO<subgt;2</subgt;系半導(dǎo)體元件，能推動SnO<subgt;2</subgt;材料在半導(dǎo)體元件領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展。該層疊結(jié)構(gòu)體包括底層基板，直接或通過其它層間接設(shè)置于該底層基板上的SnO<subgt;2</subgt;系半導(dǎo)體層，且該SnO<subgt;2</subgt;系半體薄膜具有四方金紅石結(jié)構(gòu)；所述SnO<subgt;2</subgt;系半導(dǎo)體層以(002)面或相對于(002)面以6°以內(nèi)的角度范圍傾斜的面作為主面。

技術(shù)研發(fā)人員：何云斌,黎明鍇,張琪,劉鳳新,高康,李強,張興業(yè),匡寬,徐浩華,尹向陽,鄧云,龔涵哲,薛勇,李靜
受保護的技術(shù)使用者：湖北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19