CN115997277A - 氧化镓半导体膜的制造方法及成膜装置 - Google Patents

氧化镓半导体膜的制造方法及成膜装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115997277A
CN115997277A CN202180045966.5A CN202180045966A CN115997277A CN 115997277 A CN115997277 A CN 115997277A CN 202180045966 A CN202180045966 A CN 202180045966A CN 115997277 A CN115997277 A CN 115997277A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
mist
film forming
carrier gas
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180045966.5A
Other languages
English (en)
Inventor
渡部武纪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Publication of CN115997277A publication Critical patent/CN115997277A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4486—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by producing an aerosol and subsequent evaporation of the droplets or particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45517—Confinement of gases to vicinity of substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591—Fixed means, e.g. wings, baffles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/16—Controlling or regulating
    • C30B25/165—Controlling or regulating the flow of the reactive gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02304—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment formation of intermediate layers, e.g. buffer layers, layers to improve adhesion, lattice match or diffusion barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/0242—Crystalline insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02483—Oxide semiconducting materials not being Group 12/16 materials, e.g. ternary compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02488—Insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02565—Oxide semiconducting materials not being Group 12/16 materials, e.g. ternary compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02623—Liquid deposition
    • H01L21/02628—Liquid deposition using solutions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02576—N-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02579—P-type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明是一种氧化镓半导体膜的制造方法，其使用雾化CVD法，包含以下工序：雾产生工序，在雾化部中雾化包含镓的原料溶液而产生雾；载气供给工序，向所述雾化部供给用于输送所述雾的载气；输送工序，经由连接所述雾化部与成膜室的供给管利用所述载气从所述雾化部向所述成膜室输送所述雾；整流工序，在所述成膜室中向基板的表面供给的所述雾及所述载气的流动被整流成沿着所述基板的表面的流动；成膜工序，对经过所述整流的雾进行热处理而在所述基板上进行成膜；以及排气工序，向所述基板的上方排出废气。由此，提供一种膜厚的面内均匀性、成膜速度优异的氧化镓半导体膜的制造方法。

Description

氧化镓半导体膜的制造方法及成膜装置
技术领域
本发明涉及一种氧化镓半导体膜的制造方法及成膜装置。
背景技术
以往，开发了能够实现脉冲激光沉积法(Pulsed laser deposition：PLD)、分子束外延法(Molecular beam epitaxy：MBE)、溅射法等非平衡状态的高真空成膜装置，能够制作以迄今为止的熔液法等无法制作的氧化物半导体。另外，开发了使用雾化的雾状原料在基板上进行结晶生长的雾化学气相生长法(Mist Chemical Vapor Deposition：Mist CVD。以下也称为“雾化CVD法”。)，能够制作具有刚玉结构的氧化镓(α-Ga2O3)。α-Ga2O3作为带隙较大的半导体而期待应用于能够实现高耐压、低损耗以及高耐热的下一代的开关元件。
关于雾化CVD法，在专利文献1中记载有一种管状炉型的雾化CVD装置。在专利文献2中记载有一种精细通道式的雾化CVD装置。在专利文献3中记载有一种线性源型的雾化CVD装置。在专利文献4中记载有一种管状炉型的雾化CVD装置，与专利文献1所记载的雾化CVD装置在向雾产生器内导入载气方面不同。在专利文献5中记载有一种雾化CVD装置，其是在雾发生器的上方设置基板，并且在热板上安装有基座的旋转台。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平1-257337号公报
专利文献2：日本特开2005-307238号公报
专利文献3：日本特开2012-46772号公报
专利文献4：日本专利第5397794号公报
专利文献5：日本特开2014-63973号公报
专利文献6：日本特开2020-2396号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
雾化CVD法与其它的CVD法不同，能够在比较低的温度下进行成膜，也能够制作像α-氧化镓的刚玉结构那样的准稳定相的结晶结构。但是，本发明人发现了新的问题，如果为了在热反应下进行成膜而在成膜室内进行加热，则供给的雾呈指数函数性减少，成膜速度降低，并且难以维持膜厚的面内均匀性。基板的直径越大则该问题越显著。针对这样的问题，专利文献3、专利文献5所记载的发明试图通过对基板进行扫描、使其旋转来解决。但是，即使使用这些方法，也不能完全消除膜厚的面内均匀性。另外，也会产生因在成膜装置上设置用于扫描、旋转的驱动部而增加装置的初始成本，及维护变得繁杂这样的次要问题。
对此，在专利文献6中记载有在成膜室的侧面设置向相对的方向供给雾的单元，由此，能够通过简单的装置结构提高膜厚的面内均匀性，大幅度改善成膜速度。但是，由于相对于基板而言雾供给口不是完全对称形状，因此膜厚分布产生某种程度偏差而期望得到改善。
本发明为了解决上述问题而完成，其目的在于提供一种膜厚的面内均匀性、成膜速度优异并能够应用雾化CVD法的成膜装置、以及膜厚的面内均匀性、成膜速度优异的氧化镓半导体膜的制造方法。
(二)技术方案
本发明为了实现上述目的而完成，提供一种氧化镓半导体膜的制造方法，其使用雾化CVD法，包含以下工序：雾产生工序，在雾化部中雾化包含镓的原料溶液而产生雾；载气供给工序，向所述雾化部供给用于输送所述雾的载气；输送工序，经由连接所述雾化部与成膜室的供给管利用所述载气从所述雾化部向所述成膜室输送所述雾；整流工序，在所述成膜室中向基板的表面供给的所述雾及所述载气的流动被整流成沿着所述基板的表面的流动；成膜工序，对经过所述整流的雾进行热处理而在所述基板上进行成膜；以及排气工序，向所述基板的上方排出废气。
根据这样的氧化镓半导体膜的制造方法，能够利用简单的方法提高膜厚的面内均匀性，并大幅度改善成膜速度。
此时，优选地，作为所述基板，使用面积为100mm2以上或者直径为2英寸(50mm)以上的基板。
就本发明的氧化镓半导体膜的制造方法而言，即使在使用了这样的膜厚容易不均匀的大面积基板的情况下，也能够得到更高的膜厚的面内均匀性。
在此，优选地，在所述整流工序时，向所述基板的表面供给的所述雾及所述载气的流动被整流成从所述基板的外周朝向所述基板的中心的流动。
由此，能够利用更加简单的方法，更可靠地提高膜厚的面内均匀性，并大幅度改善成膜速度。
另外，提供一种成膜装置，其至少具有：雾化部，其雾化原料溶液而产生雾；载气供给部，其供给输送所述雾的载气；供给管，其连接所述雾化部与成膜室，并利用所述载气输送所述雾；以及成膜室，其对从供给口与所述载气一起供给的所述雾进行热处理，并在载置于基板载置部的基板上进行成膜，所述成膜室在内部具有：中板，其对所述雾及所述载气的流动进行整流；以及排气配管，其排出废气，所述中板设置成，在所述基板载置部的上方且位于所述供给口与所述基板载置部之间，并且与所述成膜室的侧壁具有恒定的空隙，所述排气配管连接于所述中板的与所述基板载置部对置的面的开口部，并设置为从所述中板向上方延伸而贯通所述成膜室的壁，从所述供给口与所述载气一起向所述成膜室供给的所述雾的流动利用所述中板被整流成沿着所述基板的表面的流动，而在所述基板上成膜。
根据这样的成膜装置，利用简单的装置结构，提高膜厚的面内均匀性，并且成膜速度优异。
此时，优选地，对面积为100mm2以上或者直径为2英寸(50mm)以上的基板进行处理。
就本发明的成膜装置而言，即使是膜厚容易不均匀的大面积基板也能够获得更高的膜厚的面内均匀性。
此时，优选地，从所述供给口与所述载气一起向所述成膜室供给的所述雾的流动利用所述中板被整流成从所述基板的外周朝向所述基板的中心的流动，而在所述基板上成膜。
由此，能够利用更加简单的装置结构，更可靠地提高膜厚的面内均匀性，并且成膜速度优异。
此时，优选地，在所述成膜室的内部，所述基板载置部在比所述基板载置部的周围高的位置具有基板载置面。
由此，能够抑制在基板外反应的雾供给到基板上，能够获得更高品质的膜。
此时，优选地，在所述成膜室中进行所述雾的所述热处理的加热区域与所述基板载置部是相同的大小。
由此，能够进一步抑制在基板外的雾的反应，能够获得更高品质的膜。
(三)有益效果
如上所述，根据本发明的成膜装置，利用简单的装置结构，提高膜厚的面内均匀性，并且成膜速度优异。另外，根据本发明的成膜方法，能够利用简单的方法提高膜厚的面内均匀性，并大幅度改善成膜速度。特别地，当对膜厚容易不均匀的大面积基板成膜时，也能够以较高的成膜速度获得更高的膜厚的面内均匀性。
附图说明
图1是表示本发明的成膜装置的概要结构图。
图2是说明本发明的成膜装置的雾化部的一例的图。
图3是表示本发明的成膜装置的成膜室的一例的剖面概要图。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明，但本发明并不限定于此。
如上所述，正在寻求一种在雾化CVD法中膜厚的面内均匀性、成膜速度优异的成膜装置、以及膜厚的面内均匀性、成膜速度优异的氧化镓半导体膜的制造方法。
本发明人对上述技术问题反复精心研究，结果发现利用一种氧化镓半导体膜的制造方法，能够以简单的方法提高膜厚的面内均匀性，并使成膜速度优异，从而完成了本发明，该氧化镓半导体膜的制造方法使用雾化CVD法，包含以下工序：雾产生工序，在雾化部中雾化包含镓的原料溶液而产生雾；载气供给工序，向所述雾化部供给用于输送所述雾的载气；输送工序，经由连接所述雾化部与成膜室的供给管利用所述载气从所述雾化部向所述成膜室输送所述雾；整流工序，在所述成膜室中向基板的表面供给的所述雾及所述载气的流动被整流成沿着所述基板的表面的流动；成膜工序，对经过所述整流的雾进行热处理而在所述基板上进行成膜；以及排气工序，向所述基板的上方排出废气。
另外，发现利用一种成膜装置能够以简单的装置结构提高膜厚的面内均匀性，并且成膜速度优异，从而完成了本发明，该成膜装置至少具有：雾化部，其雾化原料溶液而产生雾；载气供给部，其供给输送所述雾的载气；供给管，其连接所述雾化部与成膜室，并利用所述载气输送所述雾；以及成膜室，其对从供给口与所述载气一起供给的所述雾进行热处理，并在载置于基板载置部的基板上进行成膜，所述成膜室在内部具有：中板，其对所述雾及所述载气的流动进行整流；以及排气配管，其排出废气，所述中板设置成，在所述基板载置部的上方且位于所述供给口与所述基板载置部之间，并且与所述成膜室的侧壁具有恒定的空隙，所述排气配管连接于所述中板的与所述基板载置部对置的面的开口部，并设置为从所述中板向上方延伸而贯通所述成膜室的壁，从所述供给口与所述载气一起向所述成膜室供给的所述雾的流动利用所述中板被整流成沿着所述基板的表面的流动，而在所述基板上成膜。
另外，特别地，本发明人对上述技术问题反复精心研究，结果为，发现利用一种氧化镓半导体膜的制造方法，能够以简单的方法提高膜厚的面内均匀性，并使成膜速度优异，并完成了本发明，该氧化镓半导体膜的制造方法使用雾化CVD法，包含以下工序：雾产生工序，在雾化部中雾化包含镓的原料溶液而产生雾；载气供给工序，向所述雾化部供给用于输送所述雾的载气；输送工序，经由连接所述雾化部与成膜室的供给管利用所述载气从所述雾化部向所述成膜室输送所述雾；整流工序，在所述成膜室中向基板的表面供给的所述雾及所述载气的流动被整流成从所述基板的外周朝向所述基板的中心的流动；成膜工序，对经过所述整流的雾进行热处理而在所述基板上进行成膜；以及排气工序，向所述基板的上方排出废气。
另外，发现利用一种成膜装置能够以简单的装置结构提高膜厚的面内均匀性，并且成膜速度优异，从而完成了本发明，该成膜装置至少具有：雾化部，其雾化原料溶液而产生雾；载气供给部，其供给输送所述雾的载气；供给管，其连接所述雾化部与成膜室，并利用所述载气输送所述雾；以及成膜室，其对从供给口与所述载气一起供给的所述雾进行热处理，并在载置于基板载置部的基板上进行成膜，所述成膜室在内部具有：中板，其对所述雾及所述载气的流动进行整流；以及排气配管，其排出废气，所述中板设置成，在所述基板载置部的上方且位于所述供给口与所述基板载置部之间，并且与所述成膜室的侧壁具有恒定的空隙，所述排气配管连接于所述中板的与所述基板载置部对置的面的开口部，并设置为从所述中板向上方延伸而贯通所述成膜室的壁，从所述供给口与所述载气一起向所述成膜室供给的所述雾的流动利用所述中板被整流成从所述基板的外周朝向所述基板的中心的流动，而在所述基板上成膜。
在此，在本发明中所谓的雾是指在气体中分散的液体的微粒的总称，也包含被称为雾、液滴等的情况。
以下参照附图进行说明。
<第一实施方式>
(成膜装置)
图1表示本发明的成膜装置101的一例。成膜装置101至少具有：雾化部120，其雾化原料溶液104a而产生雾；载气供给部130，其供给输送雾的载气；供给管109，其连接雾化部120与成膜室300，并利用载气输送雾；以及成膜室300，其对从供给口301与载气一起供给的雾进行热处理，在载置于基板载置部313的基板310上进行成膜。
(雾化部)
在雾化部120中，雾化原料溶液104a而产生雾。雾化单元只要能够雾化原料溶液104a则没有特别限定，可以是公知的雾化单元，优选使用基于超声波振动的雾化单元。这是因为能够更稳定地雾化。
也一并参照图2来说明这样的雾化部120的一例。例如，雾化部120可以包含：收容有原料溶液104a的雾产生源104、装有能够传递超声波振动的介质例如水105a的容器105、以及安装于容器105的底面的超声波振子106。详细而言，使用支撑体(未图示)能够将收容有原料溶液104a的容器构成的雾产生源104收纳于收容有水105a的容器105中。在容器105的底部可以安装有超声波振子106，超声波振子106可以与振荡器116连接。而且，可构成为，如果使振荡器116工作则超声波振子106振动，超声波经由水105a传播到雾产生源104内，原料溶液104a雾化。
(原料溶液)
原料溶液104a只要至少包含镓且能够雾化则包含于溶液的材料没有特别限定，既可以是无机材料，也可以是有机材料。另外，除了镓之外也可以混合金属或者金属化合物，例如可以使用包含选自铁、铟、铝、钒、钛、铬、铑、镍以及钴中的一种或两种以上的金属的原料溶液。
原料溶液只要是能够雾化上述金属则没有特别限定，作为原料溶液，能够适当采用使金属以络合物或盐的方式溶解或分散于有机溶剂或水而得到的原料溶液。作为络合物的方式，例如可举出乙酰丙酮络合物、羟基络合物、氨络合物、氢化络合物等。作为盐的方式，例如可举出氯化金属盐、溴化金属盐、碘化金属盐等。另外，将上述金属溶解于氢溴酸、盐酸、氢碘酸等而形成的溶液也能够作为盐的水溶液使用。
另外，也可以在原料溶液中混合氢卤酸、氧化剂等添加剂。作为氢卤酸，例如能够举出氢溴酸、盐酸、氢碘酸等，其中优选氢溴酸或者氢碘酸。作为氧化剂，例如能够举出双氧水(H2O2)、过氧化钠(Na2O2)、过氧化钡(BaO2)、过氧化苯甲酰(C6H5CO)2O2等过氧化物、次氯酸(HClO)、高氯酸、硝酸、臭氧水、过乙酸、硝基苯等有机过氧化物等。
而且，在原料溶液中也可以包含掺杂剂。掺杂剂没有特别限定。例如，可以举出锡、锗、硅、钛、锆、钒或者铌等n型掺杂剂、或者铜、银、锡、铱、铑等p型掺杂剂等。掺杂剂的浓度例如可以是约1×cm3/cm3～1×1022/cm3，既可以是约1×1017/cm3以下的低浓度，也可以是约1×1020/cm3以上的高浓度。
(载气供给部)
如图1所示，载气供给部130具有供给载气的载气源102a。此时，也可以具备流量调节阀103a，其用于调节从载气源102a送出的载气的流量。另外，根据需要也可以具备供给稀释用载气的稀释用载气源102b、以及用于调节从稀释用载气源102b送出的稀释用载气的流量的流量调节阀103b。
载气的种类没有特别限定，能够根据成膜物而适当选择。例如，能够举出氧、臭氧、氮、氩等惰性气体、或者氢气、合成气体等还原气体等。另外，载气的种类既可以是1种，也可以是2种以上。例如，还可以将使与第一载气相同的气体被其以外的气体稀释(例如稀释成10倍)后的稀释气体等作为第二载气使用，还可使用空气。载气的流量没有特别限定。例如，当在30mm见方的基板上成膜时，载气的流量优选是0.01～20L/分钟，更优选是1～10L/分钟。
(供给管)
成膜装置101具有连接雾化部120与成膜室300的供给管109。在这种情况下，从雾化部120的雾产生源104利用载气经由供给管109输送雾，并供给到成膜室300内。供给管109例如能够使用石英管、树脂制的管等。
(成膜室)
图3是表示本发明的成膜装置的成膜室300的一例(与图1的成膜室300相同)的剖面概要图。成膜室300基本上密闭，具有至少一个以上的雾入口即供给口301、向基板310的上方排出废气的排气配管312、以及对雾以及载气的流动进行整流的中板321。供给口301与供给管109连接，向成膜室300内供给雾。
通过设置供给口301的开口的位置调整机构，从而能够对应成膜状况改变成膜室300内的供给口301的前端位置来改变喷出雾及载气的位置。
(中板)
图3所示的成膜室300在内部于基板载置部313的上方且供给口301与基板载置部313之间具有中板321。另外，在中板321的外周与成膜室300的内部的侧壁形成有恒定的空隙322。通过在成膜室300的内部设置这样的中板321，从供给口301与载气一起向成膜室300供给的雾的流动为，从供给口301供给的雾通过成膜室300的侧壁与中板321的空隙322，进而通过基板310与中板321的空隙323。即，雾成为从基板310的外周朝向基板310的中心的流动那样的整流，实现雾的流速、方向的均匀化。优选中板321的大小完全覆盖基板310(基板载置部313)。由此，除了使雾的利用效率提高之外，还实现雾的流速、方向的均匀化。中板321的形状优选是圆形，但没有特别限定。中板321的材料没有特别限制，优选是不与雾进行反应的材料。
中板321的外周与成膜室300的内部的侧壁的空隙322优选是0.1～10mm。如果是这种范围的空隙322，则能够有效地抑制在空隙中产生的偏差、包含雾的气体的不均匀流动，能够使基板310上的雾的流动更均匀。也可以对应成膜条件来改变空隙322。例如，在中板321是圆形的情况下，通过准备两种以上改变了直径的板并进行更换安装，能够任意改变空隙322。中板321与基板310的空隙323优选是0.5～10mm。如果是这种范围的空隙323，则能够使包含雾的气体的流动更稳定，另外，能够将雾的利用效率维持于更高的状态。也可以对应成膜条件来改变空隙323。例如，通过预先设置中板321的高度调整机构，从而能够任意改变空隙323。
(排气配管)
另外，排气配管312连接于中板321的与基板载置部313对置的面的开口部，并设置为从中板321向上方延伸而贯通成膜室300的壁、例如顶板。排气配管312的开口部的位置没有特别限定，但为了排出从基板310的外周向中心流动的气体中的、在成膜时没有使用的废气，而优选配置为中板321的中心、开口部的中心、基板载置部313的中心一致。中板321的与排气配管312连接的部分的开口部的口径可适当设定，可以是1～15mm。
通过使成膜室300成为以上的结构，从而使雾被中板321整流，能够以相同的流速从基板310的外周朝向中心方向均匀地流动。而且，由于越接近基板310中心，单位面积的体积流量越增加，因此具有在外观上抑制由于成膜而消耗雾的效果。由于这些效果，能够以较高的成膜速度使膜厚的偏差极小。
(基板载置部)
基板310载置于成膜室300内的基板载置部313的基板载置面314上。在此，基板载置部313是指，当将基板310置于支撑基板310的部件时，支撑基板310的部件上的、与基板310的下表面对置的部分。另外，基板载置面314是指支撑基板310的面。能够在基板310的下方具备对基板310进行加热并进行雾的热处理的加热单元。加热单元没有特别限定，例如可以是热板308。热板308可以如图3所示那样设置于成膜室300的内部，也可以设置于成膜室300的外部。另外，热板308可以构成成膜室300的整个底面，可以比基板310稍大，还可以是与基板310相同程度的大小。由此，能够抑制雾在基板310外部的反应，能够获得更高品质的膜。另外，优选加热区域是与基板载置部313大致相同的大小，更优选是相同的大小。
也能够在基板载置部313上具备冷却单元。通过与加热同时进行冷却而防止局部的升温、升温的超调量，能够进行更高精度的温度调节。冷却单元没有特别限定，例如可以使用珀耳贴元件，也可以使用使冷却液循环的方式。
可以在基板载置部313上具备用于使成膜中的基板310旋转的旋转机构，由此能够更加减小膜厚的偏差。
可以在基板载置部313上具备吸附基板310的机构。通过吸附基板来提高热的传递效率和均匀性，能够在更短时间进行升温/降温，另外也能够使基板的温度分布更均匀。另外，能够防止使用了前述的旋转机构的情况下的基板的滑动、脱离。吸附单元没有特别限定，例如可以进行使用了静电的吸附、使用了真空的吸附。
而且，也优选使加热区域成为例如设置于基板310的下方的热传导性良好的金属制的块、在热板308上形成的凸形状，使基板载置面314的高度位于比基板载置部313的周围高的位置，可以位于比周围高1～50mm左右的位置。这样，能够抑制在基板310外反应的雾供给到基板310上，从而能够获得更高品质的膜。
(基板)
基板310只要能够成膜且能够支撑膜则没有特别限定。所述基板310的材料也没有特别限定，可以使用公知的基板，可以是有机化合物，也可以是无机化合物。例如，可以举出聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、氟树脂等有机化合物、铁、铝、不锈钢、金等金属、硅、蓝宝石、石英、玻璃、钽酸锂、钽酸钾、氧化镓等无机化合物，但不限于此。基板的厚度没有特别限定，优选是10～2000μm，更优选是50～800μm。
基板310的大小没有特别限定，在通常的方法中面积越大膜厚越容易不均匀，本发明的效果显著。因而，本发明优选使用基板面积为100mm2以上或者直径为2英寸(50mm)以上的基板，也可以使用直径为2～8英寸(50～200mm)或者其以上的基板。由于像上述那样面积越大本发明的效果越显著，因此优选，所以不规定基板的面积、直径的上限。
(氧化镓半导体膜的制造方法)
接着，参照图1对本发明的氧化镓半导体膜的制造方法的一例进行说明。
首先，将含有镓的原料溶液104a收容于雾产生源104内，将基板310直接或者经由成膜室300的壁设置在热板308上，并使热板308工作。接着，打开流量调节阀103a、103b从载气源102a、102b向成膜室300内供给载气，当用载气充分置换了成膜室300的气氛后，分别调节载气的流量和稀释用载气的流量。
接着，作为雾产生工序，使超声波振子106振动，并使该振动通过水105a向原料溶液104a传播，从而雾化原料溶液104a而产生雾。
接着，作为载气供给工序，向雾化部120供给用于输送雾的载气。
接着，作为输送工序，经由连接雾化部120与成膜室300的供给管109利用载气从雾化部120向成膜室300输送雾。雾从中板321的上方供给，也可以不是从一个方向而是从多个方向供给。
接着，作为整流工序，以在成膜室300向基板310的表面供给的雾及载气的流动成为从基板310的外周朝向基板310的中心的流动的方式进行整流。雾被成膜室300内的中板321整流，与基板310面平行地形成均匀的流动。
接着，作为成膜工序，对经过整流的雾进行热处理而在基板310上进行成膜。雾在成膜室300内利用热板308的热进行热反应，并在基板310上成膜。
在成膜室300中，对雾进行加热使其产生热反应，并在基板310上进行成膜。关于热反应，只要通过加热使雾进行反应即可，反应条件等也没有特别限定。能够根据原料、成膜物适当设定。例如，加热温度是120～600℃的范围，优选是200℃～600℃的范围，更优选是300℃～550℃的范围。
另外，热反应可以在真空下、非氧气氛下、还原气体气氛下、空气气氛下以及氧气氛下的任意气氛下进行，只要根据成膜物适当设定即可。另外，关于反应压力，可以在大气压下、加压下或者减压下的任意条件下进行，如果是在大气压下成膜，则能够简化装置结构，因此优选。
在此，作为排气工序，向基板310的上方排出废气。成膜室300内的气体可以从设置于基板310上方的排气配管312向成膜室300的外部排出。
通过像这样供给雾，从而使导入成膜室300内的雾在基板310上的大范围均匀且成为高密度，因此能够改善膜厚的面内分布并且也能够提高成膜速度。
(缓冲层)
在进行包含上述氧化镓的膜的成膜时，可以在基板与该膜之间适当设置缓冲层。作为缓冲层的材料，优选使用Al2O3、Ga2O3、Cr2O3、Fe2O3、In2O3、Rh2O3、V2O3、Ti2O3、Ir2O3等。缓冲层的形成方法没有特别限定，可以通过溅射法、蒸镀法等公知的方法成膜，在使用上述那样的雾化CVD法的情况下，只要适当变更缓冲层的原料溶液就能够形成，很简单。具体而言，能够适当使选自铝、镓、铬、铁、铟、铑、钒、钛、铱中的一种或者两种以上的金属以络合物或者盐的方式溶解或者分散于水中的溶液作为缓冲层的原料水溶液使用。作为络合物的方式，例如可以举出乙酰丙酮络合物、羟基络合物、氨络合物、氢化络合物等。作为盐的方式，例如可以举出氯化金属盐、溴化金属盐、碘化金属盐等。另外，将上述金属溶解于氢溴酸、盐酸、氢碘酸等而形成的溶液也可以作为盐的水溶液使用。缓冲层的原料溶液的溶质浓度优选是0.01～1mol/L。关于其它条件也能够通过与上述相同来形成缓冲层。在对缓冲层成膜了规定的厚度后，利用上述的方法成膜以镓为主成分的氧化物半导体膜。作为缓冲层的厚度，优选是0.1μm～2μm。
(热处理)
另外，可以在200～600℃下对通过本发明的氧化镓半导体膜的制造方法获得的膜进行热处理。由此，可除去膜中的未反应种等，能够获得更高品质的层叠结构体。热处理可以在空气中、氧气氛中进行，也可以在氮、氩等惰性气体气氛下进行。热处理时间可适当确定，例如可以是5～240分钟。
<第二实施方式>
除了前述的第一实施方式的成膜装置以及氧化镓半导体膜的制造方法之外，也能够使用以下的装置以及方法。
关于第二实施方式，首先对成膜装置进行说明。在第一实施方式中，能够得到雾及载气是从基板310的外周(外周侧)朝向基板310的中心的流动那样的整流，在第二实施方式中，作为更宽泛的方式，以成为沿着基板310的表面的流动的方式进行整流。即，雾及载气被整流成沿着基板310的表面朝向排气配管312的开口部的流动，即使是这样的装置，与现有的装置相比，也能够简单地改善膜厚的面内均匀性、生长速度。排气管312的开口部的位置可以接近基板310的中心，也可以远离基板310的中心。
另外，通过也设置中板321的横向位置调整机构，从而能够结合与成膜状况对应的供给口301的移动来改变中板321的位置。
另外，关于排气配管312，通过设置排气配管312的位置调整机构，从而能够对应成膜状况来改变排气配管312的下端开口部与基板310的相对位置。在这种情况下，可以是中板321固定于排气配管312一体地改变位置，也可以设为这样的结构：使排气配管312所贯通的中板321的开口部比排气配管312的尺寸大，排气配管312沿着该开口部的开口范围移动。
通过使成膜室300成为以上的结构，从而使雾被中板321整流，能够以相同的流速沿着基板310的表面(特别是与基板310的表面平行地)均匀地流动。而且，越接近所配置的排气配管312的开口部单位面积的体积流量越增加，因此具有在外观上抑制由于成膜而消耗雾的效果。由于这些效果，能够以较高的成膜速度使膜厚的偏差极小。通过对应成膜状况来适当改变排气配管312的开口位置，从而能够使膜厚的偏差更小。
特别地，例如可以配置为中板321的中心、其开口部的中心(排气配管312的开口部的位置)、基板载置部313的中心一致，通过这样的更加简单的结构，能够更可靠地使雾及载气以相同的流速从基板310的外周(外周侧)沿着基板310的表面朝向其中心方向(朝向位于中心方向的排气配管312的开口部)均匀地流动。此外，在这种情况下，与第一实施方式是实质上同样的结构。
这样，能够成为对应成膜前、或者成膜中的成膜状况等适当变更中板321的中心、排气配管312、基板310的中心的相对位置的结构。
此外，在第一实施方式中也可以具备上述的中板321的横向位置调整机构或排气配管312的位置调整机构自身。在第一实施方式中，如反复说明的那样，作为结果，只要雾、载气的流动利用中板321被整流成从基板310的外周(外周侧)朝向中心的流动即可。
另外，作为第二实施方式的氧化镓半导体膜的制造方法，当整流工序时，在成膜室300中向基板310的表面供给的雾及载气的流动被整流成沿着基板310的表面的流动(特别是与基板310的表面平行的流动)。利用成膜室300内的中板321，能够使雾、载气如上述那样整流，能够获得简单地提高膜厚的面内均匀性，并大幅度改善成膜速度的效果。
此时，特别地，能够整流成从基板310的外周(外周侧)朝向基板310的中心的流动。如前述那样，通过配置为例如中板321的中心、其开口部的中心(排气配管312的开口部的位置)、基板载置部313的中心一致，从而能够更加简单且可靠地获得上述效果。此外，在这种情况下，是与第一实施方式的方法实质上同样的方法。
实施例
以下举出实施例对本发明进行具体说明，但这并不限定本发明。
(实施例1)
(成膜装置)
参照图1，对在本实施例中使用的成膜装置101(第一实施方式)进行说明。成膜装置101具备：载气源102a，其供给载气；流量调节阀103a，其用于调节从载气源102a送出的载气的流量；稀释用载气源102b，其供给稀释用载气；流量调节阀103b，其用于调节从稀释用载气源102b送出的稀释用载气的流量；雾产生源104，其收容有原料溶液104a；容器105，其收容有水105a；超声波振子106，其安装于容器105的底面；成膜室300；石英制的供给管109，其从雾产生源104连接到成膜室300；以及热板308，其设置于成膜室300的内部。基板310设置于成膜室300内，在热板308上加热。
在成膜室300内具备中板321，其直径为120mm，在中心设置直径为10mm的开口并与排气配管312连接。设定中板321与成膜室300的侧壁的空隙322为4mm，中板321与基板310的空隙323也为4mm。使从中板321延伸的排气配管312贯通成膜室300的顶板。
(基板)
作为基板310而将直径4英寸(100mm)的c面蓝宝石基板载置于成膜室300内的热板308，使热板308工作而使温度升高到500℃。在基板310的下方放置直径为101mm、高度为13mm的Cu块，在保持温度恒定的状态下提升了基板310。
(原料溶液)
调整0.1mol/L的溴化镓水溶液，再以体积比为10％的方式含有48％的氢溴酸溶液，将其作为原料溶液104a。
(成膜)
将如上述那样获得的原料溶液104a收容于雾产生源104内。接着，打开流量调节阀103a、103b从载气源102a、102b向成膜室300内供给载气，当用载气充分置换了成膜室300的气氛后，分别将载气的流量调节到10L/分钟，将稀释用载气的流量调节到30L/分钟。
作为载气而使用了氧。
接着，使超声波振子106以2.4MHz振动，并使该振动通过水105a向原料溶液104a传播，从而使原料溶液104a雾化而生成了雾。将该雾利用载气经由供给管109向成膜室300内导入。在大气压下、500℃的条件下，使雾在成膜室300内产生热反应，并在基板310上形成了具有刚玉结构的氧化镓(α-Ga2O3)的薄膜。成膜时间为30分钟。
对于在基板310上形成的薄膜，将测量部位设为基板310上的面内的17点，并使用光干涉式的膜厚仪测量膜厚，计算出平均膜厚、成膜速度、标准偏差。
其结果为，平均膜厚是5.0μm，成膜速度是10.0μm/小时，标准偏差是0.3μm。
(实施例2)
除了使载气的流量为5L/分钟、稀释用载气的流量为15L/分钟以外，以与实施例1相同的条件进行了成膜、评价。其结果为，平均膜厚是2.4μm，成膜速度是4.8μm/小时，标准偏差是0.1μm。
(实施例3)
除了稀释用载气的流量为60L/分钟以外，以与实施例1相同的条件进行了成膜、评价。其结果为，平均膜厚是4.7μm，成膜速度是9.4μm/小时，标准偏差是0.2μm。
(比较例)
除了没有设置成膜室300的中板321以外，以与实施例1相同的条件进行了成膜、评价。其结果为，平均膜厚是0.7μm，成膜速度是1.4μm/小时，基本上不能成膜。另外，标准偏差为0.4μm，如果考虑膜厚较薄，则得到偏差非常大的结果。
如上所述，通过成为本发明的成膜装置的结构，并进行本发明的氧化镓的制造方法，则即使使用了面积较大的基板，也能够形成成膜速度优异、并且面内均匀性优异的足够膜厚的氧化镓膜。
此外，本发明不限于上述实施方式。上述实施方式是例示，凡具有与本发明的权利要求书所记载的技术思想实质上相同的结构、起到同样的作用效果的任何方案都包含在本发明的技术范围内。

Claims (8)

1.一种氧化镓半导体膜的制造方法，其使用雾化CVD法，其特征在于，包含以下工序：
雾产生工序，在雾化部中雾化包含镓的原料溶液而产生雾；
载气供给工序，向所述雾化部供给用于输送所述雾的载气；
输送工序，经由连接所述雾化部与成膜室的供给管利用所述载气从所述雾化部向所述成膜室输送所述雾；
整流工序，在所述成膜室中向基板的表面供给的所述雾及所述载气的流动被整流成沿着所述基板的表面的流动；
成膜工序，对经过所述整流的雾进行热处理而在所述基板上进行成膜；以及
排气工序，向所述基板的上方排出废气。
2.根据权利要求1所述的氧化镓半导体膜的制造方法，其特征在于，
作为所述基板，使用面积是100mm2以上或者直径是2英寸(50mm)以上的基板。
3.根据权利要求1或2所述的氧化镓半导体膜的制造方法，其特征在于，
在所述整流工序时，向所述基板的表面供给的所述雾及所述载气的流动被整流成从所述基板的外周朝向所述基板的中心的流动。
4.一种成膜装置，其至少具有：
雾化部，其雾化原料溶液而产生雾；
载气供给部，其供给输送所述雾的载气；
供给管，其连接所述雾化部与成膜室，并利用所述载气输送所述雾；以及
成膜室，其对从供给口与所述载气一起供给的所述雾进行热处理，并在载置于基板载置部的基板上进行成膜，
其特征在于，
所述成膜室在内部具有：
中板，其对所述雾及所述载气的流动进行整流；以及
排气配管，其排出废气，
所述中板设置成，在所述基板载置部的上方且位于所述供给口与所述基板载置部之间，并且与所述成膜室的侧壁具有恒定的空隙，
所述排气配管连接于所述中板的与所述基板载置部对置的面的开口部，并设置为从所述中板向上方延伸而贯通所述成膜室的壁，
从所述供给口与所述载气一起向所述成膜室供给的所述雾的流动利用所述中板被整流成沿着所述基板的表面的流动，而在所述基板上成膜。
5.根据权利要求4所述的成膜装置，其特征在于，
对面积为100mm2以上或者直径为2英寸(50mm)以上的基板进行处理。
6.根据权利要求4或5所述的成膜装置，其特征在于，
从所述供给口与所述载气一起向所述成膜室供给的所述雾的流动利用所述中板被整流成从所述基板的外周朝向所述基板的中心的流动，而在所述基板上成膜。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的成膜装置，其特征在于，
在所述成膜室的内部，所述基板载置部在比所述基板载置部的周围高的位置具有基板载置面。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的成膜装置，其特征在于，
在所述成膜室中，进行所述雾的所述热处理的加热区域与所述基板载置部是相同的大小。
CN202180045966.5A 2020-07-08 2021-05-17 氧化镓半导体膜的制造方法及成膜装置 Pending CN115997277A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020117919 2020-07-08
JP2020-117919 2020-07-08
JP2021000265A JP6925548B1 (ja) 2020-07-08 2021-01-04 酸化ガリウム半導体膜の製造方法及び成膜装置
JP2021-000265 2021-01-04
PCT/JP2021/018526 WO2022009524A1 (ja) 2020-07-08 2021-05-17 酸化ガリウム半導体膜の製造方法及び成膜装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115997277A true CN115997277A (zh) 2023-04-21

Family

ID=77364569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180045966.5A Pending CN115997277A (zh) 2020-07-08 2021-05-17 氧化镓半导体膜的制造方法及成膜装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230257880A1 (zh)
EP (1) EP4180557A1 (zh)
JP (5) JP6925548B1 (zh)
KR (1) KR20230035263A (zh)
CN (1) CN115997277A (zh)
TW (1) TW202215511A (zh)
WO (1) WO2022009524A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023056328A (ja) * 2021-10-07 2023-04-19 信越化学工業株式会社 成膜装置およびこれを用いた結晶性半導体膜の成膜方法
KR20240074787A (ko) * 2021-10-14 2024-05-28 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 성막 장치 및 제조 방법
WO2023079787A1 (ja) * 2021-11-02 2023-05-11 信越化学工業株式会社 成膜装置及び成膜方法並びに酸化物半導体膜及び積層体
WO2024043049A1 (ja) * 2022-08-25 2024-02-29 信越化学工業株式会社 成膜方法、成膜装置、及びα－Ｇａ２Ｏ３膜

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2671367B2 (ja) 1988-04-06 1997-10-29 富士通株式会社 気相エピタキシャル成長装置
NZ228906A (en) 1988-04-29 1990-12-21 Du Pont Multilayer laminated structure containing microwave receptor material for browning or crispening food cooked adjacent thereto
JP3761951B2 (ja) * 1996-01-16 2006-03-29 松下電器産業株式会社 強誘電体薄膜形成装置
JP3735452B2 (ja) * 1997-10-24 2006-01-18 松下電器産業株式会社 誘電体薄膜形成装置及び誘電体薄膜形成方法
WO2000079576A1 (en) 1999-06-19 2000-12-28 Genitech, Inc. Chemical deposition reactor and method of forming a thin film using the same
JP5124760B2 (ja) 2004-04-19 2013-01-23 静雄 藤田 成膜方法及び成膜装置
JP2012046772A (ja) 2010-08-24 2012-03-08 Sharp Corp ミストｃｖｄ装置及びミスト発生方法
JP5793732B2 (ja) * 2011-07-27 2015-10-14 高知県公立大学法人 ドーパントを添加した結晶性の高い導電性α型酸化ガリウム薄膜およびその生成方法
JP6137668B2 (ja) 2012-08-26 2017-05-31 国立大学法人 熊本大学 酸化亜鉛結晶層の製造方法及びミスト化学気相成長装置
JP6146042B2 (ja) * 2013-02-18 2017-06-14 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ｉｉｉ族窒化物複合基板、ならびにｉｉｉ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法
JP5397794B1 (ja) 2013-06-04 2014-01-22 Ｒｏｃａ株式会社 酸化物結晶薄膜の製造方法
JP6867637B2 (ja) * 2014-06-27 2021-04-28 株式会社Flosfia サセプタ
JP2016051824A (ja) 2014-08-29 2016-04-11 高知県公立大学法人 エピタキシャル成長方法および成長装置ならびに量子井戸構造の作製方法
JP6478103B2 (ja) * 2015-01-29 2019-03-06 株式会社Flosfia 成膜装置および成膜方法
JP2016157879A (ja) * 2015-02-25 2016-09-01 株式会社Flosfia 結晶性酸化物半導体膜、半導体装置
JP6791156B2 (ja) * 2015-10-15 2020-11-25 三菱ケミカル株式会社 有機光電変換素子及び有機薄膜太陽電池モジュール
JP7053202B2 (ja) * 2017-09-15 2022-04-12 出光興産株式会社 光電変換モジュール
JP7223515B2 (ja) 2018-06-26 2023-02-16 信越化学工業株式会社 成膜装置及び成膜方法
CN112752616B (zh) * 2018-08-01 2023-07-14 株式会社尼康 雾发生装置以及雾成膜方法和雾成膜装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP7492621B2 (ja) 2024-05-29
JP2022016428A (ja) 2022-01-21
TW202215511A (zh) 2022-04-16
JP2022016426A (ja) 2022-01-21
JP7234310B2 (ja) 2023-03-07
JP6925548B1 (ja) 2021-08-25
JP7285889B2 (ja) 2023-06-02
JP2023068031A (ja) 2023-05-16
WO2022009524A1 (ja) 2022-01-13
JP2022016263A (ja) 2022-01-21
US20230257880A1 (en) 2023-08-17
EP4180557A1 (en) 2023-05-17
KR20230035263A (ko) 2023-03-13
JP2022016427A (ja) 2022-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115997277A (zh) 氧化镓半导体膜的制造方法及成膜装置
JP7223515B2 (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP7374282B2 (ja) ガリウム含有膜の成膜方法
JP7473591B2 (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP7200205B2 (ja) 成膜方法
JP7179294B2 (ja) 酸化ガリウム半導体膜の製造方法
CN217948254U (zh) 成膜系统及成膜装置
JP7436333B2 (ja) 成膜方法及び成膜装置
JP7265517B2 (ja) 成膜方法
WO2023062889A1 (ja) 成膜装置及び製造方法
US20230151485A1 (en) Film forming apparatus and film forming method
CN217781272U (zh) 成膜系统
TW202319580A (zh) 成膜裝置及成膜方法以及氧化物半導體膜及積層體

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination