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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Filmbildungsverfahren zum Bilden eines Films auf einem Grundkörper und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Die Veröffentlichung der ungeprüften
japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-162816 (
JP 2017 - 162 816 A ) offenbart eine Technik, bei der ein Film, der aus einem Metalloxid von Gallium gebildet wird und Fluor als Dotierstoff enthält, als transparenter leitfähiger Film verwendet wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
JP 2017 - 162 816 A wird kein Verfahren zur Bildung eines Galliumoxidfilms, der Fluor als Dotierstoff enthält, offenbart. Die Erfindung stellt ein Verfahren zur geeigneten Bildung eines Galliumoxidfilms, der Fluor als Dotierstoff enthält, bereit.
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Ein erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Filmbildungsverfahren. In dem Filmbildungsverfahren wird ein mit Fluor dotierter Galliumoxidfilm auf einem Grundkörper gebildet. Dieses Filmbildungsverfahren beinhaltet das Zuführen eines Nebels aus einer Lösung, in der eine Galliumverbindung und eine Fluorverbindung gelöst sind, auf eine Oberfläche des Grundkörpers, während der Grundkörper erwärmt wird.
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Wenn der Nebel aus der Lösung (d.h. die Lösung, in der die Galliumverbindung und die Fluorverbindung gelöst sind) der Oberfläche des Grundkörpers zugeführt wird, haftet der Nebel an der Oberfläche des Grundkörpers. Der an der Oberfläche des erwärmten Grundkörpers haftende Nebel verursacht eine chemische Reaktion auf dem Grundkörper. Dadurch bildet sich der mit Fluor dotierte Galliumoxidfilm auf der Oberfläche des Grundkörpers. Mit dem Filmbildungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann der mit Fluor dotierte Galliumoxidfilm auf der Oberfläche des Grundkörpers geeignet gebildet werden.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt kann das Zuführen des Nebels aus der Lösung, in der die Galliumverbindung und die Fluorverbindung gelöst sind, auf die Oberfläche des Grundkörpers, das Erzeugen des Nebels aus der Lösung, in der sowohl die Galliumverbindung als auch die Fluorverbindung gelöst sind, und das Zuführen des Nebels der Lösung, in der sowohl die Galliumverbindung als auch die Fluorverbindung gelöst sind, auf die Oberfläche des Grundkörpers beinhalten.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt kann das Zuführen des Nebels aus der Lösung, in der die Galliumverbindung und die Fluorverbindung gelöst sind, auf die Oberfläche des Grundkörpers, das Erzeugen eines Nebels aus einer Lösung, in der die Galliumverbindung gelöst ist, das Erzeugen eines Nebels aus einer Lösung, in der die Fluorverbindung gelöst ist, und das Zuführen des Nebels aus der Lösung, in der die Galliumverbindung gelöst ist, und des Nebels aus der Lösung, in der die Fluorverbindung gelöst ist, auf die Oberfläche des Grundkörpers beinhalten.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt kann der Galliumoxidfilm eine Einkristallschicht sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt kann die Fluorverbindung eine Verbindung sein, die Fluor und Wasserstoff enthält.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem Aspekt kann die Fluorverbindung Fluorwasserstoffsäure sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem Aspekt kann die Fluorverbindung eine Ammoniumverbindung sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem Aspekt kann die Fluorverbindung Ammoniumfluorid sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem Aspekt kann die Fluorverbindung Ammoniumhydrogenfluorid sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt kann die Galliumverbindung ein organisches Material sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem Aspekt kann die Galliumverbindung ein Metallkomplex sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem Aspekt kann die Galliumverbindung Galliumacetylacetonat sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt kann die Galliumverbindung ein Halogenid sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem Aspekt kann die Galliumverbindung Galliumchlorid sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt kann die Anzahl der in der Lösung gelösten Fluoratome nicht mehr als das 10-fache der Anzahl der in der Lösung gelösten Galliumatome betragen.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt kann der Grundkörper aus Galliumoxid gebildet sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem Aspekt kann der Grundkörper aus β-Ga2O3 gebildet sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem Aspekt kann der Grundkörper aus α-Ga2O3 gebildet sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt kann der Grundkörper aus α-Al2O3 gebildet sein.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt kann der Galliumoxidfilm aus β-Ga2O3 gebildet werden.
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Im Filmbildungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt kann der Grundkörper beim Bilden der Galliumoxidfilm auf 400°C bis 1000°C erwärmt werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung. Das Verfahren beinhaltet das Bilden der Galliumoxidfilm nach dem Filmbildungsverfahren.
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Figurenliste
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Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung exemplarischer Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
- 1 eine Ansicht einer Konfiguration einer Filmbildungsvorrichtung ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine in 1 dargestellte Filmbildungsvorrichtung 10 ist eine Vorrichtung, die einen Galliumoxidfilm auf einem Substrat 70 bildet. Die Filmbildungsvorrichtung 10 beinhaltet einen Ofen 12, in dem das Substrat 70 angeordnet ist, einen Heizer 14, der den Ofen 12 erwärmt, eine Nebelzufuhrvorrichtung 20, die mit dem Ofen 12 verbunden ist, und ein Auslassrohr 80, das mit dem Ofen 12 verbunden ist.
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Die spezifische Konfiguration des Ofens 12 ist nicht besonders begrenzt. Als Beispiel ist der in 1 dargestellte Ofen 12 ein Rohrofen, der sich von einem stromaufwärtigen Ende 12a zu einem stromabwärtigen Ende 12b erstreckt. Ein Querschnitt des Ofens 12 senkrecht zu seiner Längsrichtung ist kreisförmig. So kann beispielsweise der Durchmesser des Ofens 12 40 mm betragen (in der Beschreibung hat „40 mm“ eine Bedeutung, die „etwa 40 mm“ beinhaltet). Der Querschnitt des Ofens 12 ist jedoch nicht auf die Kreisform beschränkt. Die Nebelzufuhrvorrichtung 20 ist mit dem stromaufwärtigen Ende 12a des Ofens 12 verbunden. Das Auslassrohr 80 ist mit dem stromabwärtigen Ende 12b des Ofens 12 verbunden.
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Im Ofen 12 ist eine Substratstufe 13 zum Tragen des Substrats 70 bereitgestellt. Die Substratstufe 13 ist so konfiguriert, dass das Substrat 70 in Bezug auf die Längsrichtung des Ofens 12 geneigt ist. Das von der Substratstufe 13 getragene Substrat 70 wird in einer solchen Richtung getragen, dass ein im Ofen 12 vom stromaufwärtigen Ende 12a zum stromabwärtigen Ende 12b strömender Nebel auf die Oberfläche des Substrats 70 trifft.
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Wie vorstehend beschrieben, erwärmt der Heizer 14 den Ofen 12. Die spezifische Konfiguration des Heizers 14 ist nicht besonders begrenzt. Als Beispiel ist der in 1 dargestellte Heizer 14 ein elektrischer Heizer und ist entlang der äußeren Umfangswand des Ofens 12 angeordnet. Demgemäß erwärmt der Erhitzer 14 die äußere Umfangswand des Ofens 12, wodurch das Substrat 70 im Ofen 12 erwärmt wird.
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Die Nebelzufuhrvorrichtung 20 führt den Nebel aus einer Lösung, die das Rohmaterial des Galliumoxidfilms enthält, in den Ofen 12 zu. Die spezifische Konfiguration der Nebelzufuhrvorrichtung 20 ist nicht besonders begrenzt. Als Beispiel beinhaltet die in 1 dargestellte Nebelzufuhrvorrichtung 20 einen Behälter 22, der eine Lösung 60 speichert, einen im Behälter 22 bereitgestellten Ultraschallwandler 24, einen Nebelzufuhrkanal 26, der den Behälter 22 mit dem Ofen 12 verbindet, einen mit dem Behälter 22 verbundenen Trägergaseinfuhrkanal 28 und einen mit dem Nebelzufuhrkanal 26 verbundenen Verdünnungsgaseinfuhrkanal 30. Der Trägergaseinfuhrkanal 28 führt ein Trägergas 64 dem Behälter 22 zu. Der Verdünnungsgaseinfuhrkanal 30 führt dem Nebelzufuhrkanal 26 ein Verdünnungsgas 66 zu. Der Ultraschallwandler 24 wendet Ultraschallvibrationen auf die Lösung 60 im Behälter 22 an, um einen Nebel 62 der Lösung 60 zu erzeugen.
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Das Auslassrohr 80 ist mit dem stromabwärtigen Ende 12b des Ofens 12 verbunden. Der von der Nebelzufuhrvorrichtung 20 in den Ofen 12 zugeführte Nebel 62 strömt innerhalb des Ofens 12 zum stromabwärtigen Ende 12b und wird dann über das Auslassrohr 80 nach Außerhalb des Ofens 12 ausgestoßen.
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Als nächstes wird ein Filmbildungsverfahren unter Verwendung der Filmbildungsvorrichtung 10 beschrieben. In Beispiel 1 wird als Substrat 70 ein Substrat verwendet, das aus einem Einkristall aus β-Galliumoxid (β-Ga2O3) mit einer der Oberfläche ausgesetzten (010) Kristallebene gebildet ist. Darüber hinaus wird in Beispiel 1 als Lösung 60 eine wässrige Lösung verwendet, in der Gallium(III)chlorid (GaCl3 oder Ga2Cl6) und Ammoniumfluorid (NH4F) gelöst sind. In der Lösung 60 ist das Galliumchlorid in einer Konzentration von 0,5 mol/L gelöst und das Ammoniumfluorid ist in einer Konzentration von 0,05 mol/L gelöst. Darüber hinaus wird in Beispiel 1 Stickstoffgas als Trägergas 64 verwendet und Stickstoffgas wird als das Verdünnungsgas 66 verwendet.
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Wie in 1 dargestellt, wird zunächst das Substrat 70 auf die Substratstufe 13 im Ofen 12 platziert. Hier wird das Substrat 70 auf der Substratstufe 13 in einer solchen Richtung platziert, dass die (010) Kristallebene des Substrats 70 zur oberen Oberfläche (die dem Nebel 62 ausgesetzte Oberfläche) wird. Anschließend wird das Substrat 70 durch den Heizer 14 erwärmt. Hier wird die Temperatur des Substrats 70 auf 750°C gesteuert (in der Beschreibung hat „750°C“ eine Bedeutung, die „etwa 750°C“ beinhaltet). Wenn die Temperatur des Substrats 70 stabilisiert ist, wird die Nebelzufuhrvorrichtung 20 betrieben. Das heißt, durch Betreiben des Ultraschallwandlers 24 wird der Nebel 62 aus der Lösung 60 im Behälter 22 erzeugt. Gleichzeitig wird das Trägergas 64 vom Trägergaseinfuhrkanal 28 in den Behälter 22 eingeführt und das Verdünnungsgas 66 wird vom Verdünnungsgaseinfuhrkanal 30 in den Nebelzufuhrkanal 26 eingeführt. Hier beträgt der Gesamtströmungsrate des Trägergases 64 und des Verdünnungsgases 66 5 L/min (in der Beschreibung hat „5 L/min“ eine Bedeutung, die „etwa 5 L/min“ beinhaltet). Das Trägergas 64 strömt durch den Behälter 22 in den Nebelzufuhrkanal 26, wie durch Pfeil 44 angezeigt. Zu diesem Zeitpunkt strömt der Nebel 62 im Behälter 22 zusammen mit dem Trägergas 64 in den Nebelzufuhrkanal 26. Zusätzlich wird das Verdünnungsgas 66 mit dem Nebel 62 im Nebelzufuhrkanal 26 vermischt. Demgemäß wird der Nebel 62 verdünnt. Der Nebel 62 strömt zusammen mit dem Stickstoffgas (d.h. dem Trägergas 64 und dem Verdünnungsgas 66) zur stromabwärtigen Seite im Nebelzufuhrkanal 26 und strömt aus dem Nebelzufuhrkanal 26 in den Ofen 12, wie durch Pfeil 48 angezeigt. Im Ofen 12 strömt der Nebel 62 zusammen mit dem Stickstoffgas zur Seite des stromabwärtigen Endes 12b und wird in das Auslassrohr 80 ausgeleitet.
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Ein Teil des in den Ofen 12 strömenden Nebels 62 haftet an der Oberfläche des erwärmten Substrats 70. Anschließend bewirkt der Nebel 62 (d.h. die Lösung 60) eine chemische Reaktion auf dem Substrat 70. Dadurch wird auf dem Substrat 70 β-Galliumoxid (β-Ga2O3) gebildet. Da der Nebel 62 der Oberfläche des Substrats 70 kontinuierlich zugeführt wird, wächst ein β-Galliumoxidfilm auf der Oberfläche des Substrats 70. Gemäß diesem Filmbildungsverfahren wächst der β-Galliumoxidfilm aus einem hochwertigen Einkristall. Im β-Galliumoxidfilm sind Fluoratome im Ammoniumfluorid als Spender eingebaut. Daher bildet sich der mit Fluor dotierte β-Galliumoxidfilm. Die Eigenschaften des durch dieses Filmbildungsverfahren gebildeten β-Galliumoxidfilms wurden durch Hall-Effekt-Messung gemessen, und es wurde eine Trägerdichte von 2,4 × 1019 cm-3 und eine Mobilität von 40 cm2/Vsek beobachtet. Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß dem Filmbildungsverfahren von Beispiel 1 ein hochwertiger β-Galliumoxidfilm gebildet werden. Insbesondere kann in Beispiel 1, da der β-Galliumoxidfilm homoepitaxial auf dem aus β-Galliumoxid gebildeten Substrat 70 wächst, ein β-Galliumoxidfilm mit höherer Qualität gebildet werden. Darüber hinaus wird durch das homoepitaxiale Wachstum die Leitfähigkeitssteuerung erleichtert.
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Als nächstes wird ein Filmbildungsverfahren von Beispiel 2 beschrieben. In Beispiel 2 wird ein aus Saphir (Al2O3) gebildetes Substrat als Substrat 70 verwendet. Darüber hinaus wird in Beispiel 2 als Lösung 60 eine wässrige Lösung verwendet, in der Galliumbromid (GaBr3 oder Ga2Br6) und Ammoniumhydrogenfluorid ((NH4)HF2) gelöst sind. In der Lösung 60 ist das Galliumbromid in einer Konzentration von 0,1 mol/L gelöst und ist das Ammoniumhydrogenfluorid in einer Konzentration von 0,01 mol/L gelöst. In Beispiel 2 wird Stickstoffgas als Trägergas 64 verwendet und wird Stickstoffgas als Verdünnungsgas 66 verwendet.
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Im Filmbildungsverfahren von Beispiel 2, wie in Beispiel 1, wird das Substrat 70 auf die Substratstufe 13 platziert und das Substrat 70 wird durch der Heizer 14 erwärmt. Hier wird die Temperatur des Substrats 70 auf 500°C gesteuert (in der Beschreibung hat „500°C“ eine Bedeutung, die „etwa 500°C“ beinhaltet). Wenn die Temperatur des Substrats 70 stabilisiert ist, wird die Nebelzufuhrvorrichtung 20 betrieben. Das heißt, der Betrieb des Ultraschallwandlers 24, das Einführen des Trägergases 64 und das Einführen des Verdünnungsgases 66 erfolgen auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1. Dadurch strömt der Nebel 62 in den Ofen 12, und ein Teil des in den Ofen 12 strömenden Nebels 62 haftet an der Oberfläche des erwärmten Substrats 70. Anschließend bewirkt der Nebel 62 (d.h. die Lösung 60) eine chemische Reaktion auf dem Substrat 70. Dadurch wird auf dem Substrat 70 α-Galliumoxid (α-Ga2O3) gebildet. Da der Nebel 62 der Oberfläche des Substrats 70 kontinuierlich zugeführt wird, wächst ein α-Galliumoxidfilm auf der Oberfläche des Substrats 70. Gemäß diesem Filmbildungsverfahren wächst der α-Galliumoxidfilm aus einem hochwertigen Einkristall. Im α-Galliumoxidfilm sind Fluoratome im Ammoniumhydrogenfluorid als Spender eingebaut. Daher bildet sich der mit Fluor dotierte α-Galliumoxidfilm.
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Als nächstes wird ein Filmbildungsverfahren von Beispiel 3 beschrieben. In Beispiel 3 wird als Substrat 70 ein Substrat verwendet, das aus einem Einkristall aus β-Galliumoxid mit einer der Oberfläche ausgesetzten Kristallebene (-201) gebildet ist. Darüber hinaus wird in Beispiel 3 als Lösung 60 eine wässrige Lösung verwendet, in der Gallium(III)chlorid (GaCl3 oder Ga2Cl6) und Ammoniumfluorid (NH4F) gelöst sind. In der Lösung 60 ist das Galliumchlorid in einer Konzentration von 0,5 mol/L gelöst und ist das Ammoniumfluorid in einer Konzentration von 0,05 mol/L gelöst. Darüber hinaus wird in Beispiel 3 Stickstoffgas als Trägergas 64 verwendet und wird Stickstoffgas als Verdünnungsgas 66 verwendet.
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Im Filmbildungsverfahren von Beispiel 3, wie in Beispiel 1, wird das Substrat 70 auf die Substratstufe 13 platziert. Hier wird das Substrat 70 auf der Substratstufe 13 in einer solchen Richtung platziert, dass die (-201) Kristallebene des Substrats 70 zur oberen Oberfläche (die dem Nebel 62 ausgesetzte Fläche) wird. Anschließend wird das Substrat 70 durch den Heizer 14 erwärmt. Hier wird die Temperatur des Substrats 70 auf 600°C gesteuert (in der Beschreibung hat „600°C“ eine Bedeutung, die „etwa 600°C“ beinhaltet). Wenn die Temperatur des Substrats 70 stabilisiert ist, wird die Nebelzufuhrvorrichtung 20 betrieben. Das heißt, der Betrieb des Ultraschallwandlers 24, das Einführen des Trägergases 64 und das Einführen des Verdünnungsgases 66 erfolgen auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1. Dadurch strömt der Nebel 62 in den Ofen 12, und ein Teil des im Ofen 12 strömenden Nebels 62 haftet an der Oberfläche des erwärmten Substrats 70. Anschließend bewirkt der Nebel 62 (d.h. die Lösung 60) eine chemische Reaktion auf dem Substrat 70. Dadurch entsteht auf dem Substrat 70 ε-Galliumoxid (ε-Ga2O3). Da der Nebel 62 der Oberfläche des Substrats 70 kontinuierlich zugeführt wird, wächst ein ε-Galliumoxidfilm auf der Oberfläche des Substrats 70. Gemäß diesem Filmbildungsverfahren wächst der ε-Galliumoxidfilm aus einem hochwertigen Einkristall. Im ε-Galliumoxidfilm sind Fluoratome im Ammoniumfluorid als Spender eingebaut. Daher bildet sich der mit Fluor dotierte ε-Galliumoxidfilm.
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Die Filmbildungsverfahren der Beispiele 1 bis 3 wurden vorstehend beschrieben. In allen vorstehend beschriebenen Beispielen 1 bis 3 ist die Anzahl (Konzentration) der in der Lösung 60 gelösten Fluoratome nicht mehr als das 10-fache der Anzahl (Konzentration) der in der Lösung 60 gelösten Galliumatome. Da die Lösung 60 verwendet wird, kann in den Beispielen 1 bis 3 der Galliumoxidfilm geeigneter gebildet werden. Darüber hinaus wird in den Beispielen 1 bis 3 das Substrat 70 auf 400°C bis 1000°C erwärmt. Durch das Steuern des Substrats 70 auf eine Temperatur innerhalb dieses Bereichs in einem Filmbildungsverfahren kann der Galliumoxidfilm geeigneter gebildet werden.
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Darüber hinaus ist in den Beispielen 1 bis 3 das Substrat 70 aus β-Galliumoxid oder Saphir gebildet. Das Substrat 70 kann jedoch aus einem anderen Material gebildet sein. Unter Verwendung des aus einem anderen Material gebildeten Substrats 70 kann ein Galliumoxidfilm mit unterschiedlichen Eigenschaften als jene der Beispiele 1 bis 3 gebildet werden. So kann das Substrat 70 beispielsweise aus α-Galliumoxid, γ-Galliumoxid, δ-Galliumoxid, ε-Galliumoxid oder Galliumnitrid gebildet sein.
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Darüber hinaus wird in den vorstehend beschriebenen Beispielen 1 bis 3 der Galliumoxidfilm auf der Oberfläche des Substrats 70 (d.h. ein plattenförmiges Element) gebildet. Es kann jedoch ein Element mit einer anderen Form als ein Basismaterial verwendet werden, und ein Galliumoxidfilm kann auf der Oberfläche des Basismaterials gebildet werden.
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Darüber hinaus ist in den Beispielen 1 bis 3 eine in der Lösung 60 gelöste Fluorverbindung Ammoniumfluorid oder Ammoniumhydrogenfluorid. Allerdings kann als die in der Lösung 60 gelöste Fluorverbindung auch ein anderes Material verwendet werden. Darüber hinaus ist die Fluorverbindung, um einen hochwertigen Galliumoxidfilm zu bilden, beispielsweise bevorzugt eine Verbindung, die Fluoratomen und Wasserstoffatomen enthält, und ist stärker bevorzugt eine Ammoniumverbindung. Als die Fluorverbindung können beispielsweise Fluorwasserstoffsäure (HF) oder Ammoniumfluoroborat (NH4BF4) verwendet werden. Da das Ammoniumfluorid jedoch eine relativ geringe Toxizität aufweist und leicht in Wasser gelöst werden kann, eignet sich das Ammoniumfluorid besser als Fluorverbindung zur Bildung eines Galliumoxidfilms.
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Darüber hinaus ist in den Beispielen 1 bis 3 eine in der Lösung 60 gelöste Galliumverbindung Gallium(III)chlorid oder Galliumbromid. Allerdings kann auch ein anderes Material als die in der Lösung 60 zu lösende Galliumverbindung verwendet werden. Um einen hochwertigen Galliumoxidfilm zu bilden, ist die Galliumverbindung beispielsweise bevorzugt ein organisches Material. Insbesondere ist beispielsweise die Galliumverbindung bevorzugt ein Metallkomplex. Alternativ kann die Galliumverbindung auch ein Halogenid sein. Als die Galliumverbindung kann beispielsweise Galliumacetylacetonat (z.B. Gallium(III)-Acetylacetonat (C15H21GaO6)), Galliumtriacetat (C6H9GaO6) oder Galliumiodid (GaI3 oder Ga2I6) verwendet werden. Da Galliumchlorid (insbesondere Gallium(III)-chlorid) jedoch preiswert ist und einen Film mit geringen Restverunreinigungen bilden kann, ist das Galliumchlorid als Galliumverbindung zur Bildung eines Galliumoxidfilms besser geeignet.
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Darüber hinaus speichert der Behälter 22 in den Beispielen 1 bis 3 die Lösung 60, in der sowohl die Galliumverbindung als auch die Fluorverbindung gelöst sind, wird aus der Lösung 60 ein Nebel erzeugt und wird der erzeugte Nebel dem Ofen 12 zugeführt. Ein erster Behälter, der eine Lösung speichert, in der die Galliumverbindung gelöst ist, und ein zweiter Behälter, der eine Lösung speichert, in der die Fluorverbindung gelöst ist, können jedoch separat bereitgestellt werden. Dann kann im ersten Behälter ein erster Nebel aus der Lösung, in der die Galliumverbindung gelöst ist, erzeugt werden, ein zweiter Nebel der Lösung, in der die Fluorverbindung gelöst ist, kann im zweiten Behälter erzeugt werden, und der erste Nebel und der zweite Nebel können dem Ofen 12 zugeführt werden.
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Darüber hinaus ist in den Beispielen 1 bis 3 das Substrat 70 aus β-Ga2O3 oder Al2O3 gebildet, und das Substrat 70 kann auch aus α-Al2O3 gebildet sein.
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Darüber hinaus wird in den Beispielen 1 bis 3 Stickstoff als das Trägergas 64 und das Verdünnungsgas 66 verwendet, aber ein anderes Gas, wie beispielsweise ein Inertgas, kann als das Trägergas 64 und das Verdünnungsgas 66 verwendet werden.
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Darüber hinaus wird in den Beispielen 1 bis 3 der Galliumoxidfilm aus Einkristall gebildet, aber es kann ein polykristalliner oder amorpher Galliumoxidfilm gebildet werden.
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Technische Elemente der Erfindung werden nachfolgend aufgeführt. Jedes der folgenden technischen Elemente ist unabhängig voneinander nützlich.
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In einem Filmbildungsverfahren eines Beispiels der Erfindung kann der Galliumoxidfilm ein Einkristallfilm sein.
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Durch die Bildung des Galliumoxidfilms als Einkristall kann der Galliumoxidfilm für ein geeignetes Halbleiterelement verwendet werden.
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Im Filmbildungsverfahren des Beispiels der Erfindung kann die Fluorverbindung eine Verbindung sein, die Fluor und Wasserstoff enthält. Darüber hinaus kann die Fluorverbindung eine Ammoniumverbindung sein. Darüber hinaus kann die Fluorverbindung Ammoniumfluorid sein.
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Da Ammoniumfluorid eine geringe Toxizität aufweist und leicht in Wasser gelöst werden kann, kann das Ammoniumfluorid problemlos im Filmbildungsverfahren der Erfindung verwendet werden.
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Im Filmbildungsverfahren des Beispiels der Erfindung kann die Galliumverbindung ein Halogenid sein. Darüber hinaus kann die Galliumverbindung Gallium(III)-chlorid sein.
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Wenn Gallium(III)-chlorid verwendet wird, kann ein hochwertiger Galliumoxidfilm mit geringen Restverunreinigungen gebildet werden.
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Im Filmbildungsverfahren des Beispiels der Erfindung kann die Anzahl der in der Lösung gelösten Fluoratome nicht mehr als das 10-fache der Anzahl der in der Lösung gelösten Galliumatome betragen.
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Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, einen mit Fluor dotierten Galliumoxidfilm geeigneter zu bilden.
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Im Filmbildungsverfahren des Beispiels der Erfindung kann ein Grundkörper aus Galliumoxid gebildet sein. Darüber hinaus kann der Grundkörper aus β-Ga2O3 gebildet sein.
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Im Filmbildungsverfahren des Beispiels der Erfindung kann der Galliumoxidfilm aus β-Ga2O3 gebildet werden.
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Mit dieser Konfiguration kann die Leitfähigkeit des Galliumoxidfilms genauer gesteuert werden.
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Im Filmbildungsverfahren des Beispiels der Erfindung kann beim Bilden des Galliumoxidfilm der Grundkörper auf 400°C bis 1000°C erwärmt werden.
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Obwohl die Ausführungsformen vorstehend ausführlich beschrieben wurden, handelt es sich hierbei lediglich um Beispiele, die den Umfang der Ansprüche nicht einschränken. Die im Schutzbereich der Ansprüche beschriebene Technologie beinhaltet verschiedene Modifikationen und Änderungen der oben veranschaulichten spezifischen Beispiele. Die in der Erfindung oder den Zeichnungen beschriebenen technischen Elemente weisen entweder einzeln oder in verschiedenen Kombinationen einen technischen Nutzen auf und sind nicht auf die in den Ansprüchen zum Zeitpunkt der Anmeldung beschriebenen Kombinationen beschränkt. Die in der Erfindung oder den Zeichnungen veranschaulichte Technologie führt eine Vielzahl von Objekten gleichzeitig aus und weist allein schon einen technischen Nutzen auf, um eines der Objekte zu erreichen.
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Filmbildungsverfahren zum Bilden eines mit Fluor dotierten Galliumoxidfilms auf einem Grundkörper (70), umfassend das Zuführen eines Nebels (62) aus einer Lösung (60), in der eine Galliumverbindung und eine Fluorverbindung gelöst sind, auf eine Oberfläche des Grundkörpers (70), während der Grundkörper (70) erwärmt wird. In diesem Filmbildungsverfahren wird der mit Fluor dotierte Galliumoxidfilm auf der Oberfläche des Grundkörpers (70) erzeugt. In diesem Filmbildungsverfahren kann der mit Fluor dotierte Galliumoxidfilm auf der Oberfläche des Grundkörpers (70) geeignet gebildet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017162816 [0002]
- JP 2017162816 A [0002, 0003]