DE102019119197A1 - Filmbildungsverfahren und Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Tatsuji Nagaoka
Hiroyuki NISHINAKA
Masahiro Yoshimoto
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Abstract

Ein Filmbildungsverfahren zum Bilden eines mit Zinn dotierten Galliumoxidfilms auf einem Substrat wird hierin offenbart. Das Filmbildungsverfahren kann das Zuführen von Nebel einer Lösung zu einer Oberfläche des Substrats während des Erwärmens des Substrats beinhalten, wobei eine Galliumverbindung und ein Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat in der Lösung gelöst sind.

Description

  • Querverweis auf zugehörige Anmeldung
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 17. Juli 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-134347 , deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
  • Technisches Gebiet
  • Eine hierin offenbarte Technologie bezieht sich auf eine Technologie zur Bildung eines Films auf einem Substrat.
  • Hintergrund
  • Die Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-028480 beschreibt eine Technologie zur Bildung eines Galliumoxidfilms. Bei dieser Technologie wird der Nebel einer Lösung, in der eine Galliumverbindung und eine Zinn(II)-Verbindung gelöst sind, zu einer Oberfläche eines Substrats während des Erwärmens des Substrats zugeführt. Gemäß dieser Technologie kann auf der Oberfläche des Substrats ein Galliumoxidfilm, dem Zinn zugesetzt wurde, wachsen gelassen werden.
  • Zusammenfassung
  • Zinn kann die Oxidationszahlen II und IV aufweisen. Vierwertiges Zinn (im Folgenden Zinn(IV) genannt) fungiert in Galliumoxid als ein Donor, während zweiwertiges Zinn (im Folgenden Zinn(II) genannt) in Galliumoxid nicht als ein Donor fungiert. Daher werden in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-028480 Salzsäure und Wasserstoffperoxid zu der Lösung hinzugefügt, in der die Galliumverbindung und die Zinn(II)-Verbindung gelöst sind, um die Zinn(II)-Verbindung in eine Zinn(IV)-Verbindung umzuwandeln. Wenn jedoch auf der Oberfläche des Substrats ein Galliumoxidfilm durch Nebel aus der Lösung, in die Salzsäure und Wasserstoffperoxid zugegeben wurden, wachsen gelassen wird, verursacht die Lösung eine Abnahme der Wachstumsrate des Galliumoxidfilms. Daher schlägt die Offenbarung hierin ein Filmbildungsverfahren vor, das in der Lage ist, einen mit Zinn dotierten Galliumoxidfilm mit einer höheren Wachstumsrate zu bilden.
  • In einem hierin offenbarten Filmbildungsverfahren wird ein mit Zinn dotierter Galliumoxidfilm auf einem Substrat gebildet. Dieses Filmbildungsverfahren kann das Zuführen von Nebel einer Lösung zu einer Oberfläche des Substrats während des Erwärmens des Substrats umfassen. Eine Galliumverbindung und ein Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat können in der Lösung gelöst sein.
  • Wenn der Nebel der Lösung (d.h. die Lösung, in der die Galliumverbindung und das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind) zur Oberfläche des Substrats zugeführt wird, haftet der Nebel an der Oberfläche des Substrats. Der Nebel, der an der Oberfläche des erwärmten Substrats haftet, reagiert chemisch auf dem Substrat. Folglich wird auf der Oberfläche des Substrats ein Galliumoxidfilm erzeugt, in den Zinn(IV) eingebracht wurde. Zinn(IV) fungiert in dem Galliumoxidfilm als ein Donor. Daher kann gemäß diesem Filmbildungsverfahren der mit Zinn dotierte Galliumoxidfilm gebildet werden. Darüber hinaus wird bei diesem Filmbildungsverfahren Zinn(IV), das als Donor fungiert, in den Galliumoxidfilm eingebracht, ohne der Lösung Salzsäure oder Wasserstoffperoxidlösung zuzusetzen. Daher kann gemäß diesem Filmbildungsverfahren der Galliumoxidfilm mit einer hohen Wachstumsrate wachsen gelassen werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Filmbildungsvorrichtung 10.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Eine Filmbildungsvorrichtung 10, die in 1 dargestellt ist, ist eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, um einen Galliumoxidfilm auf einem Substrat 70 zu bilden. Die Filmbildungsvorrichtung 10 beinhaltet einen Ofen 12, in dem das Substrat 70 platziert wird, einen Heizer 14, der konfiguriert ist, um den Ofen 12 zu erwärmen, eine Nebelzuführvorrichtung 20, die mit dem Ofen 12 verbunden ist, und ein Auslassrohr 80, das mit dem Ofen 12 verbunden ist.
  • Eine spezifische Konfiguration des Ofens 12 ist nicht besonders eingeschränkt. Als Beispiel ist der in 1 dargestellte Ofen 12 ein Rohrofen, der sich von einem stromaufwärts gelegenen Ende 12a bis zu einem stromabwärts gelegenen Ende 12b erstreckt. Ein Querschnitt des Ofens 12, der senkrecht zu einer Längsrichtung des Ofens 12 genommen wird, ist kreisförmig. So kann beispielsweise ein Durchmesser des Ofens 12 auf ca. 40 mm eingestellt werden. Es ist zu beachten, dass der Querschnitt des Ofens 12 nicht auf eine kreisförmige Form beschränkt ist. Der Ofen 12 hat sein stromaufwärtiges Ende 12a mit der Nebelzuführvorrichtung 20 verbunden. Der Ofen 12 hat sein stromabwärtiges Ende 12b mit dem Auslassrohr 80 verbunden.
  • Im Ofen 12 ist eine Substratstufe 13 zum Trägern des Substrats 70 bereitgestellt. Die Substratstufe 13 ist so konfiguriert, dass das Substrat 70 in Bezug auf die Längsrichtung des Ofens 12 gekippt werden kann. Das von der Substratstufe 13 geträgerte Substrat 70 wird in einer Ausrichtung (Orientierung) geträgert, die eine Oberfläche des Substrats 70 dem Nebel aussetzt, der im Ofen 12 vom stromaufwärtigen Ende 12a zum stromabwärtigen Ende 12b strömt.
  • Der Heizer 14 erwärmt den Ofen 12 wie zuvor erwähnt. Eine spezifische Konfiguration des Heizers 14 ist nicht besonders eingeschränkt. Als Beispiel ist der in 1 dargestellte Heizer 14 ein elektrischer Heizer und ist entlang einer äußeren Umfangswand des Ofens 12 angeordnet. Der Heizer 14 erwärmt somit die Außenumfangswand des Ofens 12 und das Substrat 70 im Ofen 12 wird dadurch erwärmt.
  • Die Nebelzuführvorrichtung 20 führt in den Ofen 12 Nebel aus einer Lösung, die ein Rohmaterial eines Galliumoxidfilms enthält, zu. Eine spezifische Konfiguration der Nebelzuführvorrichtung 20 ist nicht besonders eingeschränkt. Als Beispiel beinhaltet die in 1 dargestellte Nebelzuführvorrichtung 20 einen Behälter 22, der eine Lösung 60 aufnimmt, einen am Behälter 22 bereitgestellten Ultraschallwandler 24, einen Nebelzuführweg 26, der den Behälter 22 und den Ofen 12 verbindet, einen mit dem Behälter 22 verbundenen Trägergaseinführweg 28 und einen mit dem Nebelzuführweg 26 verbundenen Verdünnungsgaseinführweg 30. Der Trägergaseinführweg 28 versorgt den Behälter 22 mit Trägergas 64. Der Verdünnungsgaseinführweg 30 versorgt den Nebelzuführungspfad 26 mit Verdünnungsgas 66. Der Ultraschallwandler 24 erzeugt Ultraschallschwingungen auf die Lösung 60 im Behälter 22, um Nebel 62 der Lösung 60 zu erzeugen.
  • Das Auslassrohr 80 ist mit dem stromabwärtigen Ende 12b des Ofens 12 verbunden. Der von der Nebelzuführvorrichtung 20 in den Ofen 12 zugeführte Nebel 62 strömt durch den Ofen 12 zum stromabwärtigen Ende 12b und wird dann über das Auslassrohr 80 nach Außerhalb des Ofens 12 ausgelassen.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Als nächstes wird ein Filmbildungsverfahren unter Verwendung der Filmbildungsvorrichtung 10 beschrieben. In einer ersten Ausführungsform wird ein Substrat, das aus β-Galliumoxid (β-Ga2O3)-Einkristall dargestellt ist, dessen (010) Kristallebene bei dessen Oberfläche exponiert ist, als Substrat 70 verwendet. Darüber hinaus wird in der ersten Ausführungsform ein β-Galliumoxidfilm auf der Oberfläche des Substrats 70 gebildet. Darüber hinaus wird in der ersten Ausführungsform als die Lösung 60 eine wässrige Lösung verwendet, in der Gallium(III)chlorid (GaCl3, Ga2Cl6) und ein Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat (SnCl4•5H2O) gelöst sind. In der Lösung 60 sind Gallium(III)chlorid in einer Konzentration von 0,5 mol/L und das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat in einer Konzentration von 5×10-6 mol/L gelöst. Darüber hinaus wird in der ersten Ausführungsform Stickstoffgas als das Trägergas 64 und Stickstoffgas als das Verdünnungsgas 66 verwendet.
  • Wie in 1 dargestellt, wird zunächst das Substrat 70 auf der Substratstufe 13 im Ofen 12 platziert. Hier wird das Substrat 70 auf der Substratstufe 13 in einer Ausrichtung platziert, die es ermöglicht, dass eine (010) Kristallebene des Substrats 70 eine obere Oberfläche (eine Oberfläche, die dem Nebel 62 ausgesetzt ist) ist. Anschließend wird das Substrat 70 durch den Heizer 14 erwärmt. Hier wird eine Temperatur des Substrats 70 auf etwa 750°C gesteuert. Wenn die Temperatur des Substrats 70 stabilisiert ist, wird die Nebelzuführvorrichtung 20 aktiviert. Mit anderen Worten, der Ultraschallwandler 24 wird aktiviert, um den Nebel 62 der Lösung 60 im Behälter 22 zu erzeugen. Gleichzeitig wird das Trägergas 64 vom Trägergaseinführweg 28 in den Behälter 22 und das Verdünnungsgas 66 vom Verdünnungsgaseinführweg 30 in den Nebelzuführweg 26 eingeführt. Hier wird eine Gesamtströmungsrate (Durchsatz) des Trägergases 64 und des Verdünnungsgases 66 auf ca. 5 L/min eingestellt. Das Trägergas 64 durchströmt den Behälter 22 und strömt in den Nebelzuführweg 26, wie durch einen Pfeil 44 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt strömt der Nebel 62 im Behälter 22 zusammen mit dem Trägergas 64 in den Nebelzuführweg 26. Darüber hinaus wird das Verdünnungsgas 66 mit dem Nebel 62 im Nebelzuführweg 26 vermischt. Dabei wird der Nebel 62 verdünnt. Der Nebel 62 strömt zusammen mit dem Stickstoffgas (d.h. dem Trägergas 64 und dem Verdünnungsgas 66) durch den Nebelzuführweg 26 zu einer stromabwärts gelegenen Seite und strömt vom Nebelzuführweg 26 in den Ofen 12, wie durch einen Pfeil 48 dargestellt. Im Ofen 12 strömt der Nebel 62 zusammen mit dem Stickstoffgas zum stromabwärtigen Ende 12b und wird zum Auslaufrohr 80 ausgelassen.
  • Ein Teil des in den Ofen 12 strömenden Nebels 62 haftet an der Oberfläche des erwärmten Substrats 70. Wenn dies passiert, reagiert der Nebel 62 (d.h. die Lösung 60) chemisch auf dem Substrat 70. Dadurch wird auf dem Substrat 70 β-Galliumoxid (β-Ga2O3) erzeugt. Da der Nebel 62 kontinuierlich der Oberfläche des Substrats 70 zugeführt wird, wächst auf der Oberfläche des Substrats 70 ein β-Galliumoxidfilm. Gemäß diesem Filmbildungsverfahren wächst ein qualitativ hochwertiger β-Galliumoxideinkristallfilm. Zinn(IV) im Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat wird als ein Donor in den β-Galliumoxidfilm eingebaut. Daher wird der mit Zinn dotierte β-Galliumoxidfilm gebildet. Mit anderen Worten wird der β-Galliumoxidfilm mit einer Eigenschaft eines Halbleiters oder eines Leiters gebildet. Hier wird der β-Galliumoxidfilm durch Durchführung des Filmbildungsprozesses für 30 Minuten mit einem Verbrauch von etwa 50 ml der Lösung 60 wachsen gelassen. Bei der Messung der Eigenschaften des mit diesem Filmbildungsverfahren gebildeten β-Galliumoxidfilms durch Hall-Effekt-Messung wurden eine Trägerdichte von 1,8×1018 cm-3 und eine Mobilität von 77 cm2/Vsec beobachtet.
  • Gemäß dem Filmbildungsverfahren der ersten Ausführungsform kann ein β-Galliumoxidfilm mit hoher Qualität gebildet werden. Insbesondere wächst in der ersten Ausführungsform ein β-Galliumoxidfilm homoepitaktisch auf dem aus β-Galliumoxid dargestellten Substrat 70, so dass ein β-Galliumoxidfilm mit höherer Qualität gebildet werden kann. Darüber hinaus ist die elektrische Leitfähigkeit des β-Galliumoxidfilms aufgrund des homoepitaktischen Wachstums leicht zu steuern.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Als nächstes wird ein Filmbildungsverfahren einer zweiten Ausführungsform beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wird ein aus Saphir (Al2O3) dargestelltes Substrat als Substrat 70 verwendet. Darüber hinaus wird in der zweiten Ausführungsform ein α-Galliumoxidfilm (α-Ga2O3) auf der Oberfläche des Substrats 70 gebildet. Darüber hinaus wird in der zweiten Ausführungsform als die Lösung 60 eine wässrige Lösung verwendet, in der Galliumbromid (GaBr3, Ga2Br6) und ein Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind. In der Lösung 60 sind Galliumbromid in einer Konzentration von 0,1 mol/L und das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat in einer Konzentration von 1×10-6 mol/L gelöst. Darüber hinaus wird in der zweiten Ausführungsform Stickstoffgas als das Trägergas 64 und Stickstoffgas als das Verdünnungsgas 66 verwendet.
  • Wie bei der ersten Ausführungsform wird auch beim Filmbildungsverfahren der zweiten Ausführungsform das Substrat 70 auf die Substratstufe 13 platziert und durch den Heizer 14 erwärmt. Hier wird die Temperatur des Substrats 70 auf etwa 500°C gesteuert. Wenn die Temperatur des Substrats 70 stabilisiert ist, wird die Nebelzuführvorrichtung 20 aktiviert. Mit anderen Worten wird auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform der Ultraschallwandler 24 aktiviert, das Trägergas 64 eingeführt und das Verdünnungsgas 66 eingeführt. Folglich 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. Wenn dies passiert, reagiert der Nebel 62 (d.h. die Lösung 60) chemisch auf dem Substrat 70. Dadurch wird auf dem Substrat 70 α-Galliumoxid erzeugt. Da der Nebel 62 kontinuierlich der Oberfläche des Substrats 70 zugeführt wird, wächst auf der Oberfläche des Substrats 70 ein α-Galliumoxidfilm. Gemäß diesem Filmbildungsverfahren wächst ein qualitativ hochwertiger α-Galliumoxideinkristallfilm. Zinn(IV) im Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat wird als ein Donor in den α-Galliumoxidfilm eingebaut. Daher wird der mit Zinn dotierte α-Galliumoxidfilm gebildet. Mit anderen Worten wird der α-Galliumoxidfilm mit einer Eigenschaft eines Halbleiters oder eines Leiters gebildet.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Als nächstes wird ein Filmbildungsverfahren einer dritten Ausführungsform beschrieben. In der dritten Ausführungsform wird ein Substrat, das aus β-Galliumoxideinkristall dargestellt ist, dessen (-201) Kristallebene bei dessen Oberfläche exponiert ist, als Substrat 70 verwendet. Darüber hinaus wird in der dritten Ausführungsform als Lösung 60 eine wässrige Lösung verwendet, in der Gallium(III)chlorid und ein Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind. In der Lösung 60 ist Gallium(III)chlorid in einer Konzentration von 0,5 mol/L und das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat in einer Konzentration von 5×10-6 mol/L gelöst. Darüber hinaus wird in der dritten Ausführungsform Stickstoffgas als das Trägergas 64 und Stickstoffgas als das Verdünnungsgas 66 verwendet.
  • Wie bei der ersten Ausführungsform wird auch beim Filmbildungsverfahren der dritten Ausführungsform das Substrat 70 auf die Substratstufe 13 platziert. Hier wird das Substrat 70 auf der Substratstufe 13 in einer Ausrichtung platziert, die es ermöglicht, dass eine (-201) Kristallebene des Substrats 70 eine obere Oberfläche (eine dem Nebel 62 ausgesetzte Oberfläche) ist. Anschließend wird das Substrat 70 durch den Heizer 14 erwärmt. Hier wird die Temperatur des Substrats 70 auf etwa 600°C gesteuert. Wenn die Temperatur des Substrats 70 stabilisiert ist, wird die Nebelzuführvorrichtung 20 aktiviert. Mit anderen Worten wird auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform der Ultraschallwandler 24 aktiviert, das Trägergas 64 eingeführt und das Verdünnungsgas 66 eingeführt. Folglich 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. Wenn dies passiert, reagiert der Nebel 62 (d.h. die Lösung 60) chemisch auf dem Substrat 70. Dadurch wird auf dem Substrat 70 ε-Galliumoxid (ε-Ga2O3) erzeugt. Da der Nebel 62 kontinuierlich der Oberfläche des Substrats 70 zugeführt wird, wächst auf der Oberfläche des Substrats 70 ein ε-Galliumoxidfilm. Gemäß diesem Filmbildungsverfahren wächst ein qualitativ hochwertiger ε-Galliumoxideinkristallfilm. Zinn(IV) im Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat wird als ein Donor in den ε-Galliumoxidfilm eingebaut. Daher wird der mit Zinn dotierte ε-Galliumoxidfilm gebildet. Mit anderen Worten wird der ε-Galliumoxidfilm mit einer Eigenschaft eines Halbleiters oder eines Leiters gebildet.
  • Die Filmbildungsverfahren der ersten bis dritten Ausführungsformen wurden beschrieben. Gemäß diesen Filmbildungsverfahren kann ein Galliumoxidfilm während des Wachstums mit Zinn dotiert werden, ohne zu der Lösung 60 Salzsäure oder Wasserstoffperoxidlösung zuzugeben. Dadurch kann der Galliumoxidfilm mit hoher Wachstumsrate wachsen gelassen werden. Die Herstellung einer Halbleitervorrichtung (z.B. einer Diode, eines Transistors oder dergleichen) mit einem Galliumoxidfilm, der gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform gebildet wird, ermöglicht es, dass die Halbleitervorrichtung gute Eigenschaften aufweist.
  • In den vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen ist eine Anzahl (Konzentration) von in der Lösung 60 gelösten Zinnatomen zehnmal oder weniger eine Anzahl (Konzentration) von in der Lösung 60 gelösten Galliumatomen. Gemäß dieser Konstitution kann ein Galliumoxidfilm mit hoher Kristallqualität gebildet werden.
  • Darüber hinaus wird in den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen das Substrat 70 auf 500 bis 750°C erwärmt. Im Filmbildungsschritt kann die Temperatur des Substrats 70 auf 400 bis 1000°C gesteuert werden. Das so Steuern der Temperatur ermöglicht es, einen Galliumoxidfilm geeigneter zu bilden.
  • Darüber hinaus wird in jeder der vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen ein Galliumoxideinkristallfilm gebildet. Es kann jedoch ein amorpher oder polykristalliner Galliumoxidfilm gebildet werden.
  • Darüber hinaus ist das Substrat 70 in den vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen aus β-Galliumoxid oder Saphir dargestellt. Das Substrat 70 kann jedoch aus einem anderen Material dargestellt sein. Die Verwendung des aus einem anderen Material dargestellten Substrats 70 kann einen Galliumoxidfilm mit einer anderen Eigenschaft als die der ersten bis dritten Ausführungsform bilden. So kann beispielsweise das Substrat 70 aus α-Galliumoxid, γ-Galliumoxid, δ-Galliumoxid, ε-Galliumoxid, Aluminiumoxid (z.B. α-Aluminiumoxid („α-Al2O3“)), Galliumnitrid (GaN), Glas oder dergleichen dargestellt sein. Darüber hinaus kann das Substrat 70 ein Isolator, ein Halbleiter oder ein Leiter sein.
  • Darüber hinaus wird in jeder der vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen ein Galliumoxidfilm auf der Oberfläche des Substrats 70 (d.h. ein plattenförmiges Element) gebildet. Ein Element mit einer anderen Form kann jedoch als Basis verwendet werden und ein Galliumoxidfilm kann auf einer Oberfläche der Basis gebildet werden.
  • Darüber hinaus ist die in der Lösung 60 gelöste Galliumverbindung in der vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform Gallium(III)chlorid oder Galliumbromid. Es kann jedoch auch ein anderes Material als die in der Lösung 60 zu lösende Galliumverbindung verwendet werden. Um einen qualitativ hochwertigen Galliumoxidfilm zu bilden, kann die Galliumverbindung eine organische Substanz sein. Darüber hinaus kann die Galliumverbindung ein Metallkomplex sein. Alternativ kann die Galliumverbindung ein Halogenid sein. So kann beispielsweise Galliumacetylacetonat (z.B. Gallium(III)-Acetylacetonat (C15H21GaO6)), Galliumtriacetat (C6H9GaO6), Galliumiodid (GaI3, Ga2I6) oder dergleichen als Galliumverbindung verwendet werden. Es ist zu beachten, dass Galliumchlorid (insbesondere Gallium(III)chlorid) leichter zu verwenden ist, weil es kostengünstig ist und eine Filmbildung mit weniger Restverunreinigungen ermöglicht.
  • Darüber hinaus nimmt der Behälter 22 in den vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen die Lösung 60 auf, in der sowohl die Galliumverbindung als auch das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind, der Nebel wird aus der Lösung 60 erzeugt und der erzeugte Nebel wird dem Ofen 12 zugeführt. Es können jedoch ein erster Behälter, der eine Lösung aufnimmt, in der die Galliumverbindung gelöst ist, und ein zweiter Behälter, der eine Lösung aufnimmt, in der das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst ist, separat bereitgestellt werden. Dann kann im ersten Behälter ein erster Nebel der Lösung, in der die Galliumverbindung gelöst ist, erzeugt werden, im zweiten Behälter kann ein zweiter Nebel der Lösung, in dem das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst ist, erzeugt werden, und der erste Nebel und der zweite Nebel können zu dem Ofen 12 zugeführt werden.
  • Darüber hinaus wird in den vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen Stickstoff als das Trägergas 64 und das Verdünnungsgas 66 verwendet. Als das Trägergas 64 und das Verdünnungsgas 66 kann jedoch ein anderes Gas, wie etwa Inertgas, verwendet werden.
  • Einige der für die Offenbarung charakteristischen Merkmale werden im Folgenden aufgeführt. Es ist zu beachten, dass die jeweiligen technischen Elemente unabhängig voneinander sind und allein oder in Kombinationen nützlich sind.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel eines Filmbildungsverfahrens kann das Zuführen von Nebel einer Lösung, in der eine Galliumverbindung und ein Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind, auf eine Oberfläche eines Substrats das Erzeugen des Nebels aus der Lösung, in der die Galliumverbindung und das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind; und das Zuführen des Nebels der Lösung, in der die Galliumverbindung und das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind, auf die Oberfläche des Substrats umfassen.
  • In einem weiteren hierin offenbarten Beispiel eines Filmbildungsverfahrens kann das Zuführen von Nebel einer Lösung, in der eine Galliumverbindung und ein Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind, auf einer Oberfläche eines Substrats das Erzeugen von Nebel aus einer Lösung, in der die Galliumverbindung gelöst ist; das Erzeugen von Nebel aus einer Lösung, in der das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst ist; und das Zuführen des Nebels der Lösung, in der die Galliumverbindung gelöst ist, und des Nebels der Lösung, in der das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst ist, auf die Oberfläche des Substrats umfassen.
  • Wie vorstehend, kann ein Galliumoxidfilm geeignet gebildet werden durch eines aus dem Verfahren, bei dem der Nebel aus der Lösung erzeugt wird, in der sowohl die Galliumverbindung als auch das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind, und dem Verfahren, bei dem der Nebel jeweils aus der Lösung, in der die Galliumverbindung gelöst ist, und der Lösung, in der das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst ist, erzeugt wird.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel für ein Filmbildungsverfahren kann der Galliumoxidfilm ein Einkristallfilm sein.
  • Die Bildung eines Galliumoxideinkristallfilms ermöglicht die geeignete Verwendung des Galliumoxidfilms in einem Halbleiterelement und dergleichen.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel für ein Filmbildungsverfahren kann die Galliumverbindung eine organische Substanz sein.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel für ein Filmbildungsverfahren kann die Galliumverbindung ein Metallkomplex sein.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel für ein Filmbildungsverfahren kann die Galliumverbindung Galliumacetylacetonat sein.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel für ein Filmbildungsverfahren kann die Galliumverbindung ein Halogenid sein.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel für ein Filmbildungsverfahren kann die Galliumverbindung Galliumchlorid sein.
  • Galliumchlorid ist preiswert und verursacht weniger wahrscheinlich Restverunreinigungen. Daher ist es als Galliumoxidfilmmaterial nützlich.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel für ein Filmbildungsverfahren kann eine Anzahl von Zinnatomen, die im Nebel der Lösung enthalten sind, in der die Galliumverbindung und das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind, zehnmal oder weniger eine Anzahl von Galliumatomen sein, die im Nebel der Lösung enthalten sind, in der die Galliumverbindung und das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind.
  • Gemäß der obigen Konfiguration kann ein Galliumoxidfilm mit hoher Kristallqualität gebildet werden.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel für ein Filmbildungsverfahren kann das Substrat aus Galliumoxid dargestellt sein.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel für ein Filmbildungsverfahren kann das Substrat aus β-Ga2O3 dargestellt sein.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel für ein Filmbildungsverfahren kann das Substrat aus α-Ga2O3 dargestellt sein.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel für ein Filmbildungsverfahren kann das Substrat aus α-Al2O3 dargestellt sein.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel für ein Filmbildungsverfahren kann der Galliumoxidfilm aus β-Ga2O3 dargestellt sein.
  • Gemäß der obigen Konfiguration sind die Eigenschaften des Galliumoxidfilms stabil und die elektrische Leitfähigkeit des Galliumoxidfilms kann leicht gesteuert werden.
  • In einem hierin offenbarten Beispiel für ein Filmbildungsverfahren kann das Substrat beim Bilden des Galliumoxidfilms auf 400 bis 1000°C erwärmt werden.
  • Gemäß der obigen Konfiguration kann ein Galliumoxidfilm mit hoher Kristallqualität gebildet und die elektrische Leitfähigkeit des Galliumoxidfilms präzise gesteuert werden.
  • Während konkrete Beispiele für die vorliegende Offenbarung vorstehend ausführlich beschrieben wurden, sind diese Beispiele lediglich veranschaulichend und schränken den Umfang der Patentansprüche nicht ein. Die in den Patentansprüchen beschriebene Technologie umfasst auch verschiedene Änderungen und Modifikationen an den oben beschriebenen spezifischen Beispielen. Die in der vorliegenden Beschreibung oder Zeichnung erläuterten technischen Elemente bieten einen technischen Nutzen, entweder unabhängig oder durch verschiedene Kombinationen. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die zum Zeitpunkt der Einreichung der Ansprüche beschriebenen Kombinationen beschränkt. Darüber hinaus ist der Zweck der durch die vorliegende Beschreibung oder Zeichnung veranschaulichten Beispiele, mehrere Ziele gleichzeitig zu erfüllen, und die Erfüllung eines dieser Ziele gibt der vorliegenden Offenbarung einen technischen Nutzen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2018134347 [0001]
    • JP 2013028480 [0003, 0004]

Claims (17)

  1. Filmbildungsverfahren zum Bilden eines mit Zinn dotierten Galliumoxidfilms auf einem Substrat (70), wobei das Filmbildungsverfahren umfasst: Zuführen von Nebel (62) einer Lösung zu einer Oberfläche des Substrats (70) während des Erwärmens des Substrats (70), wobei eine Galliumverbindung und ein Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat in der Lösung gelöst sind.
  2. Filmbildungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Zuführen des Nebels (62) zur Oberfläche des Substrats (70) umfasst: Erzeugen des Nebels (62) aus der Lösung, in der die Galliumverbindung und das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind; und Zuführen des Nebels (62) der Lösung, in der die Galliumverbindung und das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind, zur Oberfläche des Substrats (70).
  3. Filmbildungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Zuführen des Nebels (62) zur Oberfläche des Substrats (70) umfasst: Erzeugen von Nebel aus einer Lösung, in der die Galliumverbindung gelöst ist; Erzeugen von Nebel aus einer Lösung, in der das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst ist; und Zuführen des Nebels der Lösung, in der die Galliumverbindung gelöst ist, und des Nebels der Lösung, in der das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst ist, zur Oberfläche des Substrats (70).
  4. Filmbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei der Galliumoxidfilm ein Einkristallfilm ist.
  5. Filmbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Galliumverbindung eine organische Substanz ist.
  6. Filmbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Galliumverbindung ein Metallkomplex ist.
  7. Filmbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Galliumverbindung Galliumacetylacetonat ist.
  8. Filmbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Galliumverbindung ein Halogenid ist.
  9. Filmbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-4 und 8, wobei die Galliumverbindung Galliumchlorid ist.
  10. Filmbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-9, wobei eine Anzahl von Zinnatomen, die in dem Nebel (62) der Lösung, in der die Galliumverbindung und das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind, enthalten sind, zehnmal oder weniger eine Anzahl von Galliumatomen ist, die in dem Nebel (62) der Lösung, in der die Galliumverbindung und das Zinn(IV)chlorid-Pentahydrat gelöst sind, enthalten sind.
  11. Filmbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das Substrat (70) aus Galliumoxid dargestellt ist.
  12. Filmbildungsverfahren nach Anspruch 11, wobei das Substrat (70) aus β-Ga2O3 dargestellt ist.
  13. Filmbildungsverfahren nach Anspruch 11, wobei das Substrat (70) aus α-Ga2O3 dargestellt ist.
  14. Filmbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das Substrat (70) aus α-Al2O3 dargestellt ist.
  15. Filmbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-14, wobei der Galliumoxidfilm aus β-Ga2O3 dargestellt ist.
  16. Filmbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-15, wobei das Substrat (70) auf 400 bis 1000°C erwärmt wird, wenn der Galliumoxidfilm gebildet wird.
  17. Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung, wobei das Herstellungsverfahren das Bilden des Galliumoxidfilms durch das Filmbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-16 umfasst.
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