JP2016195214A - Mocvd装置による窒化膜を成膜する成膜方法及び成膜装置、並びにシャワーヘッド - Google Patents

Mocvd装置による窒化膜を成膜する成膜方法及び成膜装置、並びにシャワーヘッド Download PDF

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Masaki Kusuhara
昌樹 楠原
都田 昌之
Masayuki Toda
昌之 都田
梅田 優
Masaru Umeda
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Abstract

【課題】 本発明は、窒化物(Nb3N5等)の膜を成膜することができるように、反応部への安定的な原料供給が可能であり、また長期使用が可能であるMOCVD用成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。【解決手段】図3(A)において、11は気化器、12はヒータ、13は反応容器、14は配管、15は略円錐状のシャワーノズル、16は反応ガスを直接、反応チャンバー(反応容器)に供給するためのガス供給口、17はヒータを有する成膜装置である。【選択図】図3

Description

本発明は、MOCVD装置による窒化膜を成膜する成膜方法及び成膜装置に関する。
近年、電子デバイスの分野においては、回路の高密度化と共に電子デバイスの一層の小型化および高性能化が望まれており、電子部品に用いられる誘電体材料などの薄膜化が望まれている。このような材料を薄膜化する一つの方法として、CVD法がある。
このCVD法は、PVD法、ゾルゲル法、その他の成膜法に比べて成膜速度が大きく、多層薄膜の製造が容易であるなどの特徴を有している。また、MOCVD法は、有機物を含む化合物を原料として用いるCVD法であり、安全性が高く、膜中のハロゲン化物の混入がないなどの利点を有する。
MOCVD法に用いられる原料は、一般的に固体粉末あるいは液体であり、これらの原料を容器に入れ、一般的に減圧中で加熱して原料を気化させ、キャリアガスによって成膜チャンバー内に送り込んでいる。
図5は、このようなMOCVD法に用いられる薄膜成膜装置の概略の説明図である。
図5において、31は気化器、32は燃焼室、33は反応容器、34は配管、35は略円錐状のシャワーノズルである。
気化器1は、例えば、Heガスで加圧された複数種類(Ba、Sr、Ti)の液体原料を所望の
比率で混合した混合原料が一定速度で輸送されてその流量制御された原料を気化する。その気化条件は、設定温度が250℃、気化圧力が2kPaとした。気化器1で気化された原料ガスはキャリアガスのArと混合され、250〜260℃に加熱された配管を経由して燃焼室32に導入される。
燃焼室32では、酸素と原料ガスとが混合され、所望の温度に設定された細管を通りながら加熱される構造になっている。燃焼室32を出た原料ガスは260〜270℃に加熱された配管34及びシャワーノズル5を通って、反応容器33内に導入される。燃焼室32内では、原料ガス中の有機溶媒の少なくとも一部が燃焼する温度に設定する。
シャワーノズル35は、必要に応じてその内部で原料ガスに酸素を混合することが可能である。シャワーノズル35に所定間隔を存して対向配置された誘電体膜を成膜する被成膜基板Pは窒化アルミニウム製のサセプタ36上に置かれ、ヒータ37によって加熱される。サセプタ36には熱電対が取り付けられており、熱電対指示値による帰還制御及び、ヒータ37への投入電力による温度制御が可能である。
気化器31で気化された原料ガスは、燃焼室32内で混合され、シャワーノズル35を通して反応容器33内に導入され、被成膜基板Pに誘電体膜が成膜される。
上記のMOCVD装置で窒化膜、例えばNb等の薄膜を形成するには、反応チャンバー(リアクター)上流の気化管から原料ガスとしてアンモニア(NH)等を添加する成膜方法をとっていた。
しかし、原料ガスであるアンモニア(NH)と薄膜生成原料が反応チャンバーとなる反応容器でうまく反応せず、成膜できないことが問題となっていた。
特開2000−216150 WO2002/058141 特開2005−072196
このような状況で、窒化膜であるNb等を成膜する技術は確立されていないのが現状であり、Nb膜等が製品として成膜できる成膜方法及び成膜装置の出現が望まれていた。
本発明は、窒化物(Nb等)の膜を成膜することができるように、原料ガスと薄膜生成原料が反応チャンバーとなる反応容器で反応し、反応部への安定的な原料供給が可能であり、また長期使用が可能であるMOCVD用成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。
請求項1に係る発明は、反応ガスを直接、反応チャンバーに供給することにより、基板上で原料と反応させ、薄膜を成膜することを特徴とする成膜方法である。
請求項2に係る発明は、前記反応ガスは、O、NH3、+N、O、HS、CO、N等であることを特徴とする請求項1記載の成膜方法である。
請求項3に係る発明は、窒化ハフニウム(HfN)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化ハフニウム(HfO)又はニオブ窒化物(Nb)のいずれかの薄膜を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の成膜方法である。
請求項4に係る発明は、前記反応は、窒化ハフニウム(HfN)薄膜のアンモニア(NH)によるキャッピングさせて、成膜することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項記載の成膜方法である。
請求項5に係る発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の成膜方法はMOCVD用であるMOCVD用成膜方法である。
請求項6に係る発明は、気化器で気化された原料ガスが配管を経由して供給されると共にその原料ガスをノズル表面に対向配置された被成膜基板へと噴射するシャワーヘッドノズルを備え、前記シャワーノズルを、前記配管の導入口を中心として拡開する外壁と、該外壁の拡開端部から立ち上がる周壁と、該周壁の端部を覆うノズル表面とで構成した成膜装置であって、反応ガスを直接、反応チャンバーに供給するようにガス供給口を設けたことを特徴とする成膜装置である。
請求項7に係る発明は、気化器に接続される配管の導入口を中心として拡開する外壁と、該外壁の拡開端部から立ち上がる周壁と、該周壁の端部を覆うノズル表面とで構成され、前記気化器で気化された原料ガスが供給されると共にその原料ガス及び反応ガスを被成膜基板へと別々に噴射することを特徴とするシャワーヘッドである。
請求項8に係る発明は、前記シャワーヘッド内に原料ガス及び前記反応ガスの供給通路を冷却するための手段を有することを特徴とする請求項7項記載の成膜装置である。
請求項9に係る発明は、請求項3ないし7のいずれかに記載の成膜装置、若しくはシャワーヘッドはMOCVD用であるMOCVD用成膜装置である。
本発明の方法及び装置によれば、原料ガスを直接基板へ注ぐことにより、基板上で原料ガスと反応させ、薄膜を成膜することができる。その結果、成膜速度が上がる効果が期待できる。
図6(a)に示す通り、基板が連続膜となっていて、成膜されている状態の薄膜が作成できる。
本発明のシャワーヘッドにより、原料ガスと反応ガスが別々に基板に対して供給することができる。
本発明の成膜装置への原料ガスの供給により、基板到達前に、原料ガスが反応ガスとシャワープレートの上流で両者が混合するのを防ぐことができる。
その結果、本発明によれば、気化器の気化管で目詰まりなどを起こすことがなく長期使用が可能であり、かつ、反応部への安定的な原料供給が可能なMOCVD用用成膜方法及び成膜装置を提供することができる。
MOCVD用気化器の要部を示す断面図である。 MOCVD用気化器の全体断面図である。 MOCVD用気化器の全体断面図である。本発明のMOCVD法に用いられる薄膜成膜装置を示し、(A)は薄膜成膜装置の概略の説明図、(B)は薄膜成膜装置の要部の説明図である。 本発明のシャワーヘッドの(a)断面図、(a)平面図である。 従来のMOCVD法に用いられる薄膜成膜装置の概略の説明図である。 (a)成膜されている薄膜の状態、(b)成膜されていない薄膜の状態である。
(成膜装置)
図3に、MOCVD法に用いられる薄膜成膜装置を示す。
図3(A)において、11は気化器、12はヒータ、13は反応容器、14は配管、15は略円錐状のシャワーノズル、16は反応ガスを直接、反応容器(反応チャンバー)に供給するためのガス供給口、17はヒータである。
シャワーノズル15は、必要に応じてその内部で原料ガスに酸素を混合することが可能である。シャワーノズル15には、反応容器13内に配置された誘電体膜を成膜するための被成膜基板Pが所定間隔を存して対向されている。また、シャワーノズル15には、その中心から拡開する外壁15aとノズル表面15bとの間に周壁15cが一体に設けられている。
この周壁15cは、外壁15aとノズル表面15bとの距離を確保するためのもので、ノズル表面15bの中央付近と端部付近との原料ガスの流速差を小さくすることができる。なお、周壁15cの高さhは、シャワーノズル15の最大高さ、即ち、配管14の導入口14aからノズル表面15bの中心までの高さHの半分以上(h>H/2)とすることが好ましい。
これにより、気化器11で気化されたキャリアガスがシャワーノズル15を通して反応容器13内に導入する際、ノズル表面15bの中央付近と端部付近との原料ガスの流速差が緩和され、ノズル表面15bから反応容器13内に導入される際の圧力差を緩和し(図の矢印の長さで示す)、略均一な誘電体膜を被成膜基板Pに成膜することができる。
ところで、上記実施例では、配管14にシャワーノズル15が一体に連続するようなものを開示したが、例えば、図3(B)に示すように、配管14の先端よりも上方でシャワーノズル15が接続されたものでも良い。
(原料ガス、反応ガス)
窒化ハフニウム(HfN)薄膜を作成には、TEMAH(Hf[NCH、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム)とECH(エピクロロヒドリン(CClO))を原料溶液とする。
薄膜原料のTEMHA,ECHとECHについて、キャリアガスはAr、N2等とする。
反応ガスは、アンモニア(NH)の他に、例えば、O、H+N、O、HS、CO、N等である。
反応ガスは、キャリアガスAr又はNで希釈して供給する。
膜の化学量論比を満たすような割合で反応性ガス(アンモニアガス等)と原料溶液を調整する。
窒化ハフニウム(HfN)の他、窒化アルミニウム(AlN)、酸化ハフニウム(HfO)、窒化ニオブ(Nb)の薄膜を作成する場合は、原料溶液を適宜変更する。
(シャワーヘッド)
図4に本例に係る薄膜成膜装置で用いるシャワーヘッドを示す。
反応容器13(反応チャンバー)に設けられたシャワーヘッド41は、シャワーノズル42とシャワープレート43から構成されている。
反応ガスを直接、反応容器13(反応チャンバー)に供給するガス供給口16は、シャワーヘッド41に設けられている。
シャワープレート43に、原料ガスの流路とアンモニアガス等の流路が別々に形成されている。
この構成は、基板到達前に、原料ガスが反応ガスであるアンモニアガスなどとシャワープレートの上流では両者が混合しないようにする手段である。
また、シャワーヘッド41内に原料ガス及び反応ガスの供給通路を冷却するための手段を有している。
(気化器)
本例に係る気化器は図1、2に示す。
本例の気化器では、分散部を構成する分散部本体1の内部に形成されたガス通路2と、ガス通路2に加圧されたキャリアガス3を導入するためのガス導入口4と、ガス通路2を通過するキャリアガスに原料溶液5を供給するための手段(原料供給孔)6と、分散された原料溶液5を含むキャリアガスを気化部22に送るためのガス出口7と、ガス通路2内を流れるキャリアガスを冷却するための手段(冷却水)18と、を有する分散部8と、一端がMOCVD装置の反応管に接続され、他端が分散部8のガス出口7に接続された気化管20と、気化管20を加熱するための加熱手段(ヒータ)21と、を有し、前記分散部8から送られてきた、原料溶液が分散されたキャリアガスを加熱して気化させるための気化部22と、を有する。
以下、本実施例をより詳細に説明する。
このガス通路2の一端にはガス導入口4が設けられている。ガス導入口4にはキャリアガス(例えばN2,Ar)源(図示せず)が接続されている。
分散部本体1のほぼ中央の側部には、ガス通路2に連通せしめて原料供給孔6を設けてあり、原料溶液5をガス通路2に滴下して、原料溶液5はガス通路2を通過するキャリアガスに原料溶液5を分散させることができる。
ガス通路2の一端には、気化部22の気化管20に連通するガス出口7が設けられている。
分散部本体1には、冷却水18を流すための空間11が形成されており、この空間内に冷却水8を流すことによりガス通路2内を流れるキャリアガスを冷却する。あるいはこの空間の代わりに例えばペルチェ素子等を設置し冷却してもよい。分散部8のガス通路2内は気化部22のヒータ21による熱影響を受けるためガス通路2内において原料溶液の溶剤と有機金属錯体との同時気化が生ずることなく、溶剤のみの気化が生じてしまう。そこで、ガス通路2内を流れる原料溶液が分散したキャリアガスを冷却することにより溶剤のみの気化を防止する。特に、原料供給孔6より下流側の冷却が重要であり、少なくとも原料供給孔6の下流側の冷却を行う。冷却温度は、溶剤の沸点以下の温度である。特に、ガス出口7における温度が重要である。
また、分散部を冷却することにより、長期間にわたる使用に対してもガス通路内(特にガス出口)における炭化物による閉塞を生ずることがない。
分散部本体1の下流側において、分散部本体1は気化管20に接続されている。分散部本体1と気化管20との接続は継手24により行われ、この部分が接続部23となる。
気化部22は気化管20と加熱手段(ヒータ)21とから構成される。ヒータ21は気化管20内を流れる原料溶液が分散したキャリアガスを加熱し気化させるためのヒータである。ヒータ21としては例えばペルチェ素子を気化管20の外周に貼り付けることにより構成すればよい。
気化管20としては、例えばSUS316Lなどのステンレス鋼を用いることが好ましい。
気化管20の下流側端はMOCVD装置の反応管に接続されるが、本例では気化管20に酸素供給手段として酸素供給口25を設けてあり、所定の温度に加熱された酸素をキャリアガスに混入せしめる得るようにしてある。
気化器への原料溶液の供始については、原料供給口6には、それぞれ、リザーブタンクが、マスフローコントローラ及びバルブを介して接続されている。
また、それぞれのリザーブタンクにはキャリアガスボンベに接続されている。
リザーブタンクには、原料溶液が充填されており、それぞれのリザーブタンク(例えば、内容積300cc、SUS製に3kgf/cm2のキャリアガスを送り込む。
リザーブタンク内はキャリアガスにより加圧されるため、原料溶液は溶液と接している側の管内を押し上げられ液体用マスフローコントロ―ラ(STEC製、フルスケール流量0.2cc/min)まで圧送され、ここで流量が制御され、気化器の原料供給入口29から原料供給孔6に輸送される。
マスフローコントロ―ラ(STEC製、フルスケール流量2L/min)で一定流量に制御されたキャリアガスによって反応部へ輸送される。同時にマスフロ―コントロ―ラ(STEC製、フルスケール流量2L/minで―定流量に制御された酸素(酸化剤)も反応部へ輸送する。
バルブを開とし、リザーブタンク内にキャリアガスを圧送した。原料溶液は、マスフローコントローラ(STEC製 フルスケール流量0.2cc/min)まで圧送され、ここで流量が制御され、溶液原料を気化器の原料供給孔6に輸送される。
一方、キャリアガスを気化器のガス導入口から導入した。なお、キャリアガス側の圧力をかけすぎるとロッド10が飛び出すおそれがあるため、供給口側の最大圧力は3kgf/cm2以下とすることが好ましく、このとき通過可能な最大流量はおよそ1200cc/minであり、ガス通路2の通過流速は百数十m/sまで達する。
気化器のガス通路2を流れるキャリアガスに原料供給孔6から原料溶液が滴下すると原料溶液はキャリアガスの高速流により剪断され、超微粒子化される。その結果原料溶液はキャリアガス中に超微粒子状態で分散する。原料溶液が超微粒子状態で分散したキャリアガス(原料ガス)は高速のまま気化部22に放出される。
一定流量に制御された2種の原料溶液は、それぞれの原料供給入口29を介して原料供給孔6からガス通路2に流入し、高速気流となったキャリアガスとともにガス通路を移動した後、気化部22に放出される。分散部8においても、原料溶液は気化部22からの熱によって加熱されTHFの蒸発が促進されるため、原料供給入口29から原料供給孔6までの区間及びガス通路2の区間を水道水によって冷却する。
分散部8から放出された、キャリアガス中に微粒子状に分散した原料溶液は、ヒータ21によって所定の温度に加熱された気化管20内部を輸送中に気化が促進されMOCVDの反応管に到達する直前に設けられた酸素供給口25からの所定の温度に加熱された酸素の混入によって混合気体となり、反応管に流入する。
(実施例1)
本例では、図3に示す装置において、実験を行った。
本例に係るMOCVD法に用いられる薄膜成膜装置は、気化器と成膜室から構成され、気化管と成膜室を結ぶ配管途中に反応ガスの供給口を設けずに、成膜室である反応容器(反応チャンバー)に直接供給する構成とする。
本例に係る薄膜成膜装置には、図4に係るシャワーヘッドを用いる。
本例に係る気化器は基本的に図1、2に示す気化器である。
(原料ガス、反応ガスの供給方法)
本例では、窒化ハフニウム(HfN)薄膜を作成した。
先ず、図1の気化器の気化器のガス通路から、始めにTEMHA,ECHとECHを薄膜原料として、キャリアガス(Ar、N)とともにそれぞれの供給口から導入する。
その後、気化部の途中から反応ガスNHをキャリアガスAr又はNで希釈して供給する。
そして、図3(A)に示す薄膜成膜装置の気化器11で、キャリアガス(Ar+O又はN+O)で加圧された複数種類(TEMAH(Hf[NCH、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム)とECH(エピクロロヒドリン(CClO))等)の液体原料を所望の比率で混合した混合原料が一定速度で輸送されてその流量制御された原料を気化する。
膜の化学量論比を満たすような割合で反応性ガス(アンモニアガス等)と原料溶液を調整した。
その後、気化器11で気化されたキャリアガスは配管14を経由してシャワーノズル15へと導入される。
図3(A)に示すように、その後、アンモニア(NH)ガスのボンベから反応ガスであるアンモニア(NH)ガスを、キャリアガスとしてN,Arガスで希釈してガス供給口16から、直接、成膜室となる反応容器(反応チャンバー)に供給する。ガス供給口16から供給される反応ガス及びキャリアガスはヒータで加熱してある。
図3(B)に示すように、アンモニア(NH)ガスを直接基板へ注ぐことにより、反応容器13のシャワーノズル15からアンモニア(NH)ガスと原料ガスが基板Pに供給される。
そして、基板上で反応ガスであるアンモニア(NH)ガスを原料ガスと反応させて、窒化膜を成膜する。
本例では、図3に示すガス供給口16から反応ガスを直接、前記反応チャンバー13に供給し、図4に示すシャワーヘッド41に供給される。気化器で気化された原料ガスも配管を経由してシャワーヘッド41に供給される。
そして、シャワーヘッド41のシャワープレート43にその原料ガス及び反応ガスが供給され、それぞれシャワープレート43の供給通路を通り、シャワーノズル42からノズル表面に対向配置された被成膜基板へとのそれぞれ原料ガス及び反応ガスが噴射する。
即ち、図3(B)に示すように、反応容器13のシャワーノズル15からアンモニア(NH)ガスと原料ガスが別々に基板Pに供給される。
(成膜)
従って、本例では、アンモニア(NH)を直接基板へ注ぐことにより、基板上で原料ガスと反応させ、窒化膜を成膜できる。
本例では、窒化膜が基板上に成膜されていると仮定して、その状態のままで、ある温度にて数時間アニールをし、表面にアンモニア(NH)をキャッピングする。
その結果、大気にさらしても表面にOH等がつかない状態が作り、結晶の完全化を促進できると推測できる。
本例の装置及び方法により、窒化ハフニウム(HfN)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化ハフニウム(HfO)薄膜を作成できる。
窒化ハフニウム(HfN)薄膜作成では、アンモニア(NH)によるキャッピングを行った。
反応ガスは、アンモニア(NH)の他に、例えば、O、H+N、O、HS、CO、N等を直接反応チャンバーに供給しても良い。
本例では、原料ガスと反応ガスをシャワーヘッドの下流で合流しているので、気化器の気化管のTEMAHとNHの合流点より下流において、アンモニア(NH)によってTEMAHが消失されず、基板に膜がつきにくくなることはなく、成膜されやすくなった。
これは、本例の装置で気化管と成膜室を結ぶ配管途中にアンモニア(NH)の供給口を設ける構成ではなく、成膜室である反応容器(反応チャンバー)に直接供給される構成としたことによる。
従って、本例の反応ガスの供給口及び供給方法とシャワープレートにより、基板到達前に原料ガスとアンモニアガスが合流しないようにすることが実現できた。
また、基板上での反応を活性化するためには、TEMAH分解温度の220〜320℃位まで温度を上げることができた。本例では、220〜320℃位まで活性化しても良くなった。
さらに、基板からの熱で、反応ガスであるアンモニア(NH)を加熱し、シャワーヘッド部で加熱効果を高めることができた。
本例においては、アンモニア(NH)を直接基板上に添加し、加熱した金属触媒を使用することによって水素ラジカルを発生させ、乾燥後の水素終端化を促進させることが可能となると推測される。
(実施例2)
本例では、図1、2、5に示す装置において、実験を行った。
本例に係るMOCVD法に用いられる薄膜成膜装置は、気化器と成膜室から構成され、気化管と成膜室を結ぶ配管途中に反応ガスの供給口を設けてある。
本例では、図1、2にMOCVD用気化器、図5がMOCVD法に用いられる薄膜成膜装置を示す。
本例では、反応ガスの供給口及び供給方法が実施例1と異なる。
本例に係る薄膜成膜装置には、図4に係るシャワーヘッドを用いていない。
(原料、ガスの供給方法)
本例では、、窒化ハフニウム(HfN)薄膜を作成した。
TEMAH(Hf[NCH、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム)とECH(エピクロロヒドリン(CClO))を原料溶液とする。
先ず、ガス通路から、始めにTEMHA,ECHとECHを薄膜原料として、キャリアガスArとともにそれぞれの供給口から導入する。
その後、気化部の途中から反応ガスNHをキャリアガスAr又はNで希釈して供給する。
膜の化学量論比を満たすような割合で反応性ガス(アンモニアガス等)と原料溶液を調整した。
本例においては、検出された生成物と反応理論に基づき検討した反応式中の生成物は不十分であった。
本例のMOCVD法に用いられる薄膜成膜装置を用いた場合に、かかる状態の原料溶液の場合に、膜ができにくくなった。
本発明者は成膜過程を綿密に調べたところ、本例では、TEMAHとNHの合流点より下流において、アンモニア(NH)によってTEMAHが消失されることを知見した。
これは、本例の装置が、気化管と成膜室を結ぶ配管途中にアンモニア(NH)の供給口を設けてあり、シャワープレートの上流で両者が混合してしまう構成であることによると推測した。
基板上で反応を活性化するために、TEMAHの分解温度の220〜320℃位まで温度を上げる必要がある。しかし、基板に吹き付けるガスの温度が150℃位からラジカルの効果による水素終端化より水素終端が破壊され、、気相反応してしまい、膜ができにくくなった。
(実施例3)
本例では、図1、2、5に示す装置において、窒化ハフニウム(HfN)薄膜を作成した。
本例では、実施例2と同様に、図1、2にMOCVD用気化器、図5がMOCVD法に用いられる薄膜成膜装置である。
本例に係る薄膜成膜装置には、図4に係るシャワーヘッドを用いていない。
原料溶液、ガス等の条件は実施例2と同様とした。
実施例2に係るMOCVD用気化器において、気化管の全体をヒータで120℃くらいに加熱した。
基板の温度は400℃から500℃に設定した。
気化管の温度を下げても基板上に窒化ハフニウム(HfN)薄膜が成膜できなかった。
一方、MOCVD用気化器において、気化管の全体をヒータで温度を上げた場合、余計に成膜できなかった。これは、基板上でのTEMAHの活性が少ないと予測される。
従って、本例においては、検出された生成物と反応理論に基づき検討した反応式中の生成物は不十分であった。
(実施例4)
本例では、図1、2、5に示す装置において、窒化ニオブ(Nb)薄膜を作成した。
本例では、実施例2と同様に、図1、2にMOCVD用気化器、図5がMOCVD法に用いられる薄膜成膜装置である。
本例に係る薄膜成膜装置には、図4に係るシャワーヘッドを用いていない。
TBTEMN、TBCBDEN、ECHを原料溶液とする。
ガス通路から、始めにTBTEMNとECH、TBCBDENとECHを薄膜原料として、キャリアガスとともにそれぞれの供給口から導入する。
また、気化部の気化管に、反応ガスとしてアンモニア(NH)、N、Oをそれぞれの供給口から導入する。
その後、気化部の途中からNHをキャリアガスとしてAr又はNで希釈して供給する。
このとき、NHの温度は350℃に設定して導入した。Nbの薄膜形成に必要な温度として基板の温度は300〜380℃に設定した。
他の点は実施例2と同様とした。
本例においては、十分なNbの薄膜が成膜されなかった。
(比較例)
成膜結果を概念図として図6に示す。
図6は成膜状態の効果を示す基板であり、基板上に成膜された膜が、連続膜か不連続膜を評価基準とする。
図6(a)は、基板61上に成膜された薄膜62が、連続膜となっていて、成膜されている状態である。
実施例1が、図6(a)のように成膜されている状態であった。
一方の図6(b)は、基板61上に黒い付着物があり、不連続膜63となっており、成膜されていない状態である。
実施例1、3、4では、連続した膜ができず、図6(b)のような不連続なごみのような島状の膜しかできなかった。
本発明によれば、気化器の気化管で目詰まりなどを起こすことがなく長期使用が可能、かつ、反応部への安定的な原料供給が可能なMOCVD用用成膜方法及び成膜装置を提供することができる。
1 分散部本体、
2 ガス通路、
3 キャリアガス、
4 ガス導入口、
5 原料溶液、
6 原料供給孔、
7 ガス出口、
8 分散部、
9a,9b,9c,9d ビス、
10 ロッド、
11 気化器、
12 ヒータ、
13 反応容器、
14 配管、
15 シャワーノズル、
15a 外壁、
15b ノズル表面、
15c 周壁、
16 反応ガス供給口、
17 ヒータ、
18 冷却するための手段(冷却水)、
20 気化管、
21 加熱手段(ヒータ)、
22 気化部、
23 接続部、
24 継手、
25 酸素導入手段(酸素供給口)、
29 原料供給入口、
31 気化器、
32 燃焼室、
33 反応容器、
34 配管、
35 略円錐状のシャワーノズル、
36 サセプタ、
37 ヒータ、
41 シャワーヘッド、
42 シャワーノズル、
43 シャワープレート、
61 基板、
62 薄膜、
63 薄膜。

Claims (9)

  1. 反応ガスを直接、反応チャンバーに供給することにより、基板上で原料と反応させ、薄膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
  2. 前記反応ガスは、O、NH3、+N、O、HS、CO、N等であることを特徴とする請求項1記載の成膜方法。
  3. 窒化ハフニウム(HfN)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化ハフニウム(HfO)又はニオブ窒化物(Nb)のいずれかの薄膜を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の成膜方法。
  4. 前記反応は、窒化ハフニウム(HfN)薄膜のアンモニア(NH)によるキャッピング
    させて、成膜することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項記載の成膜方法。
  5. 請求項1ないし4のいずれかに記載の成膜方法はMOCVD用であるMOCVD用成膜方法。
  6. 気化器で気化された原料ガスが配管を経由して供給されると共にその原料ガスをノズル表面に対向配置された被成膜基板へと噴射するシャワーノズルを備え、
    前記シャワーノズルを、前記配管の導入口を中心として拡開する外壁と、該外壁の拡開端部から立ち上がる周壁と、該周壁の端部を覆うノズル表面とで構成した成膜装置であって、
    反応ガスを直接、反応チャンバーに供給するようにガス供給口を設けたことを特徴とする成膜装置。
  7. 気化器に接続される配管の導入口を中心として拡開する外壁と、該外壁の拡開端部から立ち上がる周壁と、該周壁の端部を覆うノズル表面とで構成され、
    前記気化器で気化された原料ガスが供給されると共にその原料ガス及び反応ガスを被成膜基板へと別々に噴射することを特徴とするシャワーヘッド。
  8. 前記シャワーヘッド内に原料ガス及び前記反応ガスの供給通路を冷却するための手段を有することを特徴とする請求項7項記載の成膜装置。
  9. 請求項3ないし7のいずれかに記載の成膜装置、若しくはシャワーヘッドはMOCVD用であるMOCVD用成膜装置。
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