JP6913345B2 - Nitride and oxide film forming methods and film forming equipment - Google Patents
Nitride and oxide film forming methods and film forming equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP6913345B2 JP6913345B2 JP2017067706A JP2017067706A JP6913345B2 JP 6913345 B2 JP6913345 B2 JP 6913345B2 JP 2017067706 A JP2017067706 A JP 2017067706A JP 2017067706 A JP2017067706 A JP 2017067706A JP 6913345 B2 JP6913345 B2 JP 6913345B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- substrate
- film
- laser beam
- film forming
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 57
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims description 38
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 116
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 39
- 150000002831 nitrogen free-radicals Chemical class 0.000 claims description 34
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 31
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 23
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 17
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- -1 oxygen radicals Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 description 23
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 19
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 15
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 11
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 9
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 6
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen(.) Chemical compound [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
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
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/0254—Nitrides
-
- 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
-
- 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
-
- 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
- H01L21/02123—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 silicon
- H01L21/02164—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 silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
-
- 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
- H01L21/02123—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 silicon
- H01L21/0217—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 silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
-
- 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
-
- 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
- H01L21/02266—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 physical ablation of a target, e.g. sputtering, reactive sputtering, physical vapour deposition or pulsed laser 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
- H01L21/02365—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
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
本発明は、窒化物及び酸化物の成膜方法並びに成膜装置、特にIII族窒化物半導体基板上に窒化物及び酸化物を形成する成膜方法並びに成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus for nitrides and oxides, particularly a film forming method and a film forming apparatus for forming nitrides and oxides on a group III nitride semiconductor substrate.
III族窒化物、例えばGaNに代表されるワイドバンドギャップ半導体は、電力用トランジスタへの実用化が進んでいる。
従来よりGaN等を成膜するため、MBE(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法が使用されている。しかし、MBE法は、良質な結晶を得るために超高真空が必要であり、必要な蒸気圧を得るために材料を極めて高温にしなければならず、装置全体の冷却機構が必要になる。
Group III nitrides, for example, wide bandgap semiconductors typified by GaN, are being put to practical use as power transistors.
Conventionally, the MBE (MBE: Molecular Beam Epitaxy) method has been used to form a film of GaN or the like. However, the MBE method requires an ultra-high vacuum to obtain good quality crystals, the material must be extremely hot to obtain the required vapor pressure, and a cooling mechanism for the entire device is required.
近年、MBE法に替わりPLD(PLD:Pulsed Laser Deposition)法による成膜が注目されている。PLD法は、成膜材料からなるターゲットの表面に短パルスのレーザ光(パルス状のレーザ光)を照射し、材料を蒸発(アブレーション)させ、基板に成膜する方法である。特にピコ秒程度以下の短パルスのレーザ光を使用することで、熱エネルギーがターゲットの深部にまで拡散する前に材料を蒸発させることができる。すなわち、短パルスのレーザ光は、ターゲットを加熱することなく、材料を蒸発することができる。 In recent years, film formation by the PLD (PLD: Pulsed Laser Deposition) method has attracted attention instead of the MBE method. The PLD method is a method of irradiating the surface of a target made of a film-forming material with a short-pulse laser beam (pulse-shaped laser beam) to evaporate the material and form a film on a substrate. In particular, by using a short pulse laser beam of about picoseconds or less, the material can be evaporated before the thermal energy diffuses deep into the target. That is, the short pulse laser beam can evaporate the material without heating the target.
PLD法によるIII族窒化物の成膜方法については、例えば、特許文献1には、アンモニア又は窒素ラジカル雰囲気中においてGa系III族金属をターゲットにして、III族窒化物を形成する方法が開示されている。
また、特許文献2には、窒化サファイア基板上にIII族窒化物をPLD法により形成する方法が開示されている。
Regarding the method for forming a group III nitride by the PLD method, for example,
Further,
上記特許文献1に開示されているように、従来の研究は、専ら成膜するIII族窒化物半導体の結晶性向上に関するものである。III族窒化物半導体の再成長を行う場合や、III族窒化物半導体上に絶縁膜又はコンタクト電極を形成する場合において、下地となるIII族窒化物半導体への影響についての研究はなされていない。
As disclosed in
例えば、半導体デバイスの1つであるFET(電界効果トランジスタ)は、半導体表面のチャネル領域の電気伝導をゲート電極による電界により制御するものである。FETにおいては、チャネルが形成されるGaN表面とゲート絶縁膜との界面準位は、FETの特性に大きな影響を与え、FETの駆動電流、応答速度の劣化を生じる。
また、コンタクト電極とGaN表面との接触抵抗(コンタクト抵抗)は、コンタクト電極に接するGaN表面の結晶性に影響され、コンタクト抵抗の増加を生じさせることがある。
For example, a FET (Field Effect Transistor), which is one of semiconductor devices, controls electrical conduction in a channel region on a semiconductor surface by an electric field generated by a gate electrode. In the FET, the interface state between the GaN surface on which the channel is formed and the gate insulating film has a great influence on the characteristics of the FET, and the drive current and the response speed of the FET are deteriorated.
Further, the contact resistance (contact resistance) between the contact electrode and the GaN surface is affected by the crystallinity of the GaN surface in contact with the contact electrode, which may cause an increase in the contact resistance.
また、PLD法は、レーザをターゲット表面に照射し、材料を蒸発させるため、レーザが照射された局所的な領域(スポット)から材料が蒸発する。そのため、大口径の基板に対して、均一な厚さの膜を形成することが困難であるという問題がある。
膜厚の均一性向上のためには、成膜対象である基板を自公転させたり、レーザ光をターゲット表面上で走査させる機構や、そのための制御システムが必要となり、装置が高額化するという問題がある。
Further, in the PLD method, the laser is irradiated to the target surface to evaporate the material, so that the material evaporates from the local region (spot) irradiated with the laser. Therefore, there is a problem that it is difficult to form a film having a uniform thickness on a large-diameter substrate.
In order to improve the uniformity of the film thickness, a mechanism for revolving the substrate to be filmed, scanning the laser beam on the target surface, and a control system for that purpose are required, which causes a problem that the equipment becomes expensive. There is.
また、PLD法による成膜装置(以下、PLD装置と称することがある)の成膜チャンバ内に残存する酸素や窒素等により、ターゲット表面に形成された酸窒化物の影響により、蒸着された膜の純度が低下するという課題もある。 Further, a film deposited due to the influence of an oxynitride formed on the target surface due to oxygen, nitrogen, etc. remaining in the film forming chamber of the film forming apparatus by the PLD method (hereinafter, may be referred to as PLD apparatus). There is also a problem that the purity of the film is lowered.
上記課題に鑑み、本発明は、良好な電気特性を得ることが可能な、III族窒化物半導体上での再成長及び窒化物、酸化物又は酸窒化物を形成するための成膜方法並びにその成膜装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention presents a method for regrowth on a group III nitride semiconductor and a film forming method for forming a nitride, oxide or oxynitride, which can obtain good electrical characteristics, and a film forming method thereof. It is an object of the present invention to provide a film forming apparatus.
本発明に係る成膜方法は、
III族窒化物を表面に有する基板に対して、前記基板の表面に窒素ラジカルを照射しながら加熱する第1の工程と、
前記第1の工程の後に、前記基板表面に膜を形成する第2の工程と
を含むことを特徴とする。
The film forming method according to the present invention is
The first step of heating a substrate having a group III nitride on its surface while irradiating the surface of the substrate with nitrogen radicals, and
It is characterized by including a second step of forming a film on the surface of the substrate after the first step.
このような成膜方法とすることで、III族窒化物の表面での、半導体デバイス製造プロセスの前工程で生じ得る窒素脱離(窒素抜け)による欠陥を修復できるとともに、成膜前の窒素脱離を防止し、表面近傍の結晶欠陥が低減されたIII族窒化物上に膜を形成することができる。そのため、本成膜方法を適用したFET等の電子デバイスにおいて、不要な界面準位等による電気特性の劣化を防止することができる。 By adopting such a film forming method, defects due to nitrogen desorption (nitrogen loss) that may occur in the pre-process of the semiconductor device manufacturing process on the surface of the group III nitride can be repaired, and nitrogen desorption before film formation can be performed. A film can be formed on a group III nitride with reduced separation and reduced crystal defects near the surface. Therefore, in an electronic device such as a FET to which this film forming method is applied, it is possible to prevent deterioration of electrical characteristics due to unnecessary interface states and the like.
また、本発明に係る成膜方法は、
前記第2の工程は、成膜材料からなるターゲットの表面にパルス状にレーザ光を照射し、
前記基板に前記成膜材料を蒸着させることを特徴とする。
Further, the film forming method according to the present invention is
In the second step, the surface of the target made of the film-forming material is irradiated with laser light in a pulsed manner.
It is characterized in that the film forming material is vapor-deposited on the substrate.
また、本発明に係る成膜方法は、
前記第2の工程は、前記基板の表面に窒素ラジカル、酸素ラジカル又は窒素ラジカルと酸素ラジカルとの混合を照射しながら前記基板に前記成膜材料の窒化物、酸化物又は酸窒化物を形成する
ことを特徴とする。
Further, the film forming method according to the present invention is
In the second step, the surface of the substrate is irradiated with nitrogen radicals, oxygen radicals, or a mixture of nitrogen radicals and oxygen radicals to form a nitride, oxide, or oxynitride of the film-forming material on the substrate. It is characterized by that.
このような構成とすることで、PLD法におけるレーザ光の周波数を制御することで成膜速度を調整しながら、基板表面に供給される窒素ラジカルや酸素ラジカルとの反応性を制御し、良質な膜を形成することができる。 With such a configuration, the reactivity with the nitrogen radicals and oxygen radicals supplied to the substrate surface is controlled while adjusting the film formation rate by controlling the frequency of the laser beam in the PLD method, and the quality is good. A film can be formed.
また、本発明に係る成膜方法は、
ターゲット表面に照射する前記レーザ光は光学的に複数に分岐されたレーザ光である
ことを特徴とする。
Further, the film forming method according to the present invention is
The laser beam irradiating the target surface is characterized by being optically branched into a plurality of laser beams.
このような構成とすることにより、膜厚の均一性が向上し、基板の大口径化にも対応することができる。 With such a configuration, the uniformity of the film thickness is improved, and it is possible to cope with an increase in the diameter of the substrate.
本発明に係る成膜装置は、
成膜対象である基板を支持する基板支持装置と、前記基板を加熱する基板加熱装置と、成膜材料からなるターゲットを収容するターゲット容器と、前記ターゲット容器を支持するターゲット支持装置と、ラジカル照射装置と、レーザ照射装置とを備え、
前記ラジカル照射装置は、窒素ラジカルを発生させ、前記基板の表面に窒素ラジカルを供給し、
前記レーザ照射装置は、パルス状のレーザ光を前記ターゲット表面に照射する
ことを特徴とする。
The film forming apparatus according to the present invention is
A substrate support device that supports a substrate to be formed, a substrate heating device that heats the substrate, a target container that houses a target made of a film-forming material, a target support device that supports the target container, and radical irradiation. Equipped with a device and a laser irradiation device,
The radical irradiation device generates nitrogen radicals and supplies the nitrogen radicals to the surface of the substrate.
The laser irradiation device is characterized by irradiating the target surface with a pulsed laser beam.
このような構成とすることで、III族窒化物表面の結晶欠陥を低減しながら、窒化物等の膜を形成することができる。その結果、本装置を用いて形成したFET等の電子デバイスの性能が向上する。 With such a configuration, it is possible to form a film such as a nitride while reducing crystal defects on the surface of the Group III nitride. As a result, the performance of electronic devices such as FETs formed by using this device is improved.
また、本発明に係る成膜装置は、
前記レーザ照射装置と前記ターゲットとの間に、レーザ光を複数に分岐する光学素子を有することを特徴とする。
Further, the film forming apparatus according to the present invention is
It is characterized by having an optical element for branching a laser beam into a plurality of parts between the laser irradiation device and the target.
このように光学素子によって光学的にレーザ光を分岐するため、PLD装置に、基板の自公転装置やレーザ走査装置等の複雑な装置を設ける必要がない。
また、例えばレーザ光を直線上に配列するように分岐し、ターゲット表面に直線上に配列された照射スポットを設けることで、基板を自転させるだけで、形成する膜の膜厚均一を向上することができる。従って、簡単な装置構成で膜厚均一性を実現することができる。
Since the laser beam is optically branched by the optical element in this way, it is not necessary to provide the PLD device with a complicated device such as a substrate rotation device or a laser scanning device.
Further, for example, by branching the laser beam so as to be arranged in a straight line and providing an irradiation spot arranged in a straight line on the target surface, the uniform film thickness of the film to be formed can be improved only by rotating the substrate. Can be done. Therefore, film thickness uniformity can be realized with a simple device configuration.
また、本発明に係る成膜装置は、
前記ターゲット容器が前記ターゲットと接する壁面に、凹凸が設けられていることを特徴とする。
Further, the film forming apparatus according to the present invention is
The wall surface of the target container in contact with the target is provided with irregularities.
また、本発明に係る成膜装置は、
前記ターゲット容器が前記ターゲットと接する壁面が
前記ターゲットを構成する成膜材料との濡れ性が悪い物質から構成されていることを特徴とする。
Further, the film forming apparatus according to the present invention is
The wall surface of the target container in contact with the target is made of a substance having poor wettability with the film-forming material constituting the target.
また、本発明に係る成膜装置は、
前記ターゲット支持装置は、前記ターゲット容器を揺動又は回転できることを特徴とする。
Further, the film forming apparatus according to the present invention is
The target support device is characterized in that the target container can be swung or rotated.
このような構成とすることで、ターゲット表面に形成された酸化物等の不要なスラグがターゲット容器(坩堝)の内壁面側に移動し、レーザ光がスラグに照射されることを防止することにより、PLD法により形成される膜の純度劣化を抑制することができる。 With such a configuration, unnecessary slag such as oxides formed on the target surface moves to the inner wall surface side of the target container (crucible), and the slag is prevented from being irradiated with the laser beam. , Deterioration of purity of the film formed by the PLD method can be suppressed.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は、いずれも本発明の要旨の認定において限定的な解釈を与えるものではない。また、同一又は同種の部材については同じ参照符号を付して、説明を省略することがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, none of the following embodiments give a limiting interpretation in finding the gist of the present invention. Further, the same or the same type of members may be designated by the same reference numerals and the description thereof may be omitted.
また、簡単のため、以下の説明においては、III族窒化物半導体の典型としてGaNを例に説明することがあるが、GaNに限定するものではない。例えばInN、GaN、AlN、BNの混晶等もIII族窒化物半導体に含まれる。 Further, for the sake of simplicity, in the following description, GaN may be described as a typical example of the group III nitride semiconductor, but the description is not limited to GaN. For example, a mixed crystal of InN, GaN, AlN, and BN is also included in the group III nitride semiconductor.
図1は、PLD装置の主要な構成を示す概念図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram showing a main configuration of a PLD device.
PLD装置は、気密性を有する真空容器であるチャンバ1の内部に、基板支持装置2、ターゲット支持装置3を備えている。基板支持装置2上には、膜を形成する対象物である基板4が載置される。
基板4は、表面にGaN層を有する円形状のウェハが例示されるが、それに限定されない。
The PLD device includes a
The
基板支持装置2は、内蔵されている加熱装置により、基板4を200[℃]以上に加熱し、一定温度に保持することができる。加熱装置は、ジュール熱を発生させるヒータからの熱伝導により加熱する方式でもよく、ランプのような輻射熱により加熱する方式でもよい。
The
ターゲット支持装置3上には、ターゲット容器5aが支持されている。ターゲット容器5aは、成膜材料であるターゲット6aを収納する。従って、ターゲット支持装置3は、ターゲット容器5aを介してターゲット6aを支持する。
また、ターゲット支持装置3は温度制御装置を備えている。従って、ターゲット支持装置3は、ターゲット容器5aを介して、ターゲット6aの温度を一定温度に保持することができる。
The
Further, the
上記温度制御装置は、加熱装置を備え、ターゲット6aを融点以上に加熱し、ターゲット6aを液体ターゲットとして使用できるように構成してもよい。
また、上記温度制御装置は、ペルチエ素子や熱交換器等の冷却装置を備え、レーザ光によるターゲットの温度上昇を抑制できるように構成してもよい。さらに、加熱装置と冷却装置の両方を備え、高度な温度制御が可能なように構成してもよい。
The temperature control device may be configured to include a heating device, heat the
Further, the temperature control device may be provided with a cooling device such as a Pertier element or a heat exchanger so that the temperature rise of the target due to the laser beam can be suppressed. Further, both a heating device and a cooling device may be provided so as to enable a high degree of temperature control.
例えば、n型ドーピングのIII族窒化物をエピタキシャル成長させる際には、ターゲット材料にGa、Al、Inの単体または合金にGeを0.5〜5[mol%]添加したものを用いることができ、p型ドーピングのIII族窒化物をエピタキシャル成長させる際には、上記ターゲット材料の単体または合金にMgを0.5〜5[mol%]添加したものを用いることができる。更に、そのようなエピタキシャル成長層上に、Si及びNiOやC12A7などの酸化物ターゲットを配置して、レーザースポットの位置に移動させることで連続的に成膜することも可能である。 For example, when epitaxially growing a group III nitride with n-type doping, a target material of Ga, Al, In alone or an alloy to which Ge is added in an amount of 0.5 to 5 [mol%] can be used. When the group III nitride of p-type doping is epitaxially grown, a simple substance or alloy of the target material to which 0.5 to 5 [mol%] of Mg is added can be used. Further, it is also possible to continuously form a film by arranging an oxide target such as Si and NiO or C12A7 on such an epitaxial growth layer and moving it to the position of the laser spot.
ターゲット容器は、チャンバ1内に複数備えることができる。図1においては、2つのターゲット容器5a、5bに、それぞれ異なるターゲット6a、6bが収納されている例を示す。成膜すべき材料に合わせて、ターゲット容器5aまたはターゲット容器5bを選択し、ターゲット支持装置3により支持し、一定温度に保持することができる。そのため、連続的に複数の異なる種類の膜を形成することが可能となる。
なお、ターゲット容器の個数は2個に限定されず、それ以上であっても良く、また1個であっても良い。
A plurality of target containers can be provided in the
The number of target containers is not limited to two, and may be more than two, or may be one.
チャンバ1は、レーザ光を導入する光透過窓7を備える。チャンバ1の外部に設置されたレーザ照射装置8から放射されたパルス状レーザは、レンズ9で集光され、光透過窓7を介してチャンバ1内部に導入され、ターゲット6a上に照射される。
レーザパルスの周波数は、後述するようにターゲット6a表面において、成膜材料に対して連続した励起を維持することができる繰り返し周波数の閾値以上とする。
パルス状レーザの中心波長、1パルスのエネルギー、パルス幅は、それぞれ、例えば、1064[nm]、50[μJ]、ピコ秒オーダーとすることができるが、これに限定するものではない。また、ターゲット6a上でのレーザの照射領域(スポット)径は、例えば100[μm]又はそれ以下に集光されるが、これに限定されるものではない。
The
The frequency of the laser pulse is set to be equal to or higher than the threshold value of the repetition frequency capable of maintaining continuous excitation with respect to the film-forming material on the surface of the
The center wavelength of the pulsed laser, the energy of one pulse, and the pulse width can be, for example, 1064 [nm], 50 [μJ], and picoseconds, respectively, but are not limited thereto. Further, the irradiation region (spot) diameter of the laser on the
本PLD装置は、レーザ照射装置8とレンズ9との間に回折光学素子10(Diffractive Optical Element:DOE)を備え、回折光学素子10によりレーザ光は複数に分岐される。分岐されたレーザ光はレンズ9により集光される。
図2は、回折光学素子10によるレーザ光の分岐と、レンズ9によるレーザ光の集光を示す模式図である
This PLD device includes a diffraction optical element 10 (Diffractive Optical Element: DOE) between the
FIG. 2 is a schematic diagram showing the branching of the laser light by the diffractive
図2に示すように、レーザ照射装置8から放射されたレーザ光101は回折光学素子10により複数のレーザ光102に分岐される。分岐されたレーザ光102は、レンズ9によりターゲット6aの表面に集光される。集光されたレーザ光103は、ターゲット6a表面を照射し、光エネルギーを供給する。
さらに、回折光学素子10を使用することにより、所望の分岐パターンを容易に制御することができる。
なお、回折光学素子は、市販の回折光学素子を利用できる。
As shown in FIG. 2, the
Further, by using the diffractive
As the diffractive optical element, a commercially available diffractive optical element can be used.
分岐されたレーザ光を集光するレンズ9にはF−θレンズ(テレセントリックF−θレンズ又は非テレセントリックF−θレンズ)が使用される。
An F-θ lens (telecentric F-θ lens or non-telecentric F-θ lens) is used for the
レンズ9にテレセントリックF−θレンズを使用した場合、各レーザ光は、ターゲット6a表面上の位置に依らず、それぞれターゲット6a表面に同じ角度で入射する。その結果、分岐された各レーザ光は、ターゲット6a表面上で同一のスポット形状を得ることができ、照射された複数の領域に、単位面積当たり同じエネルギーを供給することができる。
一方、レンズ9が非テレセントリックFθレンズの場合、レーザ光が拡がるため、光透過窓7より大きい領域にレーザ光を照射することができる。なお、光透過窓7からターゲット6aまでの距離が、ターゲット6aの径より十分長いため、この場合においても分岐されたレーザ光は、ほぼ同じ角度でターゲット6a表面に入射するとみなせる。
When a telecentric F-θ lens is used for the
On the other hand, when the
このようにレーザ光を複数に分岐する多分岐(マルチスプリット)照射は、後述するように、基板4上に形成される膜厚分布(膜厚均一性)を向上させることができる。
As will be described later, the multi-branch (multi-split) irradiation in which the laser beam is branched into a plurality of laser beams can improve the film thickness distribution (film thickness uniformity) formed on the
なお、上記例では、レーザ光を分岐する光学素子として回折光学素子を使用したが、ビームエクスパンダによりレーザー光のビーム径を拡大した後に、微小なレンズを特定のパターンに配置した、所謂マイクロレンズアレイを用いてレーザ光を分岐してもよい。
マイクロレンズアレイの場合、レーザの分岐とともに各レンズを集光レンズとして利用することができる。
In the above example, a diffractive optical element was used as an optical element for branching the laser beam, but a so-called microlens in which minute lenses were arranged in a specific pattern after the beam diameter of the laser beam was expanded by a beam expander. The laser beam may be branched using an array.
In the case of a microlens array, each lens can be used as a condenser lens together with the branching of the laser.
ターゲット6a表面のレーザ光が照射された箇所では、成膜材料が蒸発する。ターゲット6a表面から放出された成膜材料は、プルーム11を形成し、対向する基板4に到達した成膜材料により膜が形成される。
The film-forming material evaporates at the portion of the surface of the
チャンバ1は、ガス導入口12、排気口13を備えており、圧力制御、雰囲気制御が可能である。
排気口13には、真空ポンプが接続されており、チャンバ1内部を排気し、真空状態に保つことができる。
The
A vacuum pump is connected to the
ガス導入口12からは、必要に応じて、雰囲気制御用ガスを導入することも可能である。排気口13と真空ポンプとの間に設置されたAPC(Auto Pressure Controller)バルブの開度や真空ポンプの回転数の制御により、チャンバ1の内部の圧力を一定に保持することが可能である。
Atmosphere control gas can be introduced from the
また、本装置は、ターゲット表面の不要な酸化防止のため、基板交換のためのロードロック室を有し、成膜用のチャンバ1の排気には、ターボ分子ポンプを使用することで、ベースプレッシャーを10−5[Pa]以下とすることができる。
さらに、使用する窒素ガスは、半導体対応の高純度ガスであり、例えばガス精製器を使用し、特に酸素濃度が、1[ppb]以下であるガスが好適に使用される。
In addition, this device has a load lock chamber for substrate replacement to prevent unnecessary oxidation of the target surface, and a turbo molecular pump is used to exhaust the
Further, the nitrogen gas used is a high-purity gas compatible with semiconductors, for example, a gas purifier is used, and a gas having an oxygen concentration of 1 [ppb] or less is preferably used.
さらにチャンバ1は、ラジカル照射装置14、例えばラジカルガンを備えている。
ラジカル照射装置14は、MFC(マスフローコントローラ)により流量制御された窒素ガス、例えば2[sccm]の窒素(N2)ガスが導入され、高周波、例えば13.56[MHz]の電力が供給される。ラジカル照射装置14は、供給された電力エネルギーにより窒素ガスから窒素ラジカル18を発生させ、発生した窒素ラジカル18を流出口であるノズル15から基板4の表面に照射する。窒素ラジカルは活性であるため、基板4の表面及びターゲット6aから基板4へ飛来した成膜材料に対する窒化作用がある。
なお、印加する電力の周波数は、上記に限定するものではない。
Further, the
Nitrogen gas whose flow rate is controlled by an MFC (mass flow controller), for example, 2 [sccm] of nitrogen (N 2 ) gas is introduced into the
The frequency of the applied power is not limited to the above.
(膜厚均一性の向上)
以下、本PLD装置により、基板4上に形成される膜厚均一性が向上する原理について説明する。
(Improvement of film thickness uniformity)
Hereinafter, the principle of improving the film thickness uniformity formed on the
ターゲット6a表面から放出される成膜材料の放出量は、ターゲット6a表面に対する垂直方向(法線方向)とのなす角度αに依存した角度分布を有する。一般に、放出量の角度分布は、垂直方向、即ちαがゼロの方向に、最大となり、水平方向、即ちαが90°方向に0(ゼロ)となる。放出量の角度分布は、経験的に余弦則、すなわちcosαのn乗に比例する式で近似できることが知られている。(通常nは1以上の値。)
The amount of the film-forming material released from the surface of the
ターゲット6a表面のレーザが照射されたスポットからは、上記角度分布を有した成膜材料が放出される。そのため、レーザが照射されたスポット表面の法線と基板4表面との交点では成膜速度が最も高く、その交点から離れるに従い成膜速度が低くなる。
例えば、ターゲット6a表面の中央1箇所にレーザ光が照射される場合、基板4に形成される膜は、中央部での膜厚が厚く、外周部ほど膜厚が薄くなる。従って、基板4のサイズが大きくなるに従い、中央部と外周部との膜厚差が大きくなる。
A film-forming material having the above angular distribution is emitted from the spot irradiated with the laser on the surface of the
For example, when a laser beam is applied to one central portion of the surface of the
図3は、複数に分岐されたレーザ光により、ターゲット6a表面から複数のプルームが放出される状況を模式的に説明する断面図である。図3に示すように、回折光学素子10により、複数に分岐されたレーザ光103a、103b、103cは、ターゲット6a表面の複数の箇所(スポット)に照射される。レーザ光が照射された複数のスポットから、成膜材料の複数のプルーム11a、11b、11cが放出される。
プルームの発生箇所はレーザ光の照射位置で決定され、レーザ光の照射位置は、回折光学素子10およびレンズ9により決定することができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a situation in which a plurality of plumes are emitted from the surface of the
The location where the plume is generated is determined by the irradiation position of the laser beam, and the irradiation position of the laser beam can be determined by the diffractive
図4は、プルーム11により基板4上に成膜する場合の概念図を示す。
図4(a)は、1つのプルームにより、基板4上に成膜される例、図4(b)は、9つのプルームにより基板4上に成膜される例を示す。図4(b)で示す例では、ターゲット6a上で形成するプルームの発生箇所は、中心部と中心部を囲むように同心円上に配置されている。
FIG. 4 shows a conceptual diagram when a film is formed on the
FIG. 4A shows an example in which one plume forms a film on the
図4(a)で示す例においては、1つのプルームにより、基板4の中心部分にある領域16を中心にして成膜されるため、領域16において最も膜厚が厚く、外周部に近づくに従い徐々に膜厚が減少する。
一方、図4(b)で示す例においては、9つのプルームにより、基板4の中心部分の領域16a及び外周部分の領域16b、16c、16d、16e、16f、16g、16h、16iを中心にして成膜されるため、外周部での膜厚の減少を防止し、膜厚の均一性が向上する。
なお、領域16、16a等は、説明のために、最も膜厚が厚く形成される領域を概念的に示したものであり、この領域のみに膜が形成されることを示すものではない。
In the example shown in FIG. 4A, since the film is formed around the
On the other hand, in the example shown in FIG. 4B, the nine plumes centered on the
It should be noted that the
なお、上記例では、理解のためにレーザ光を9つに分岐する例を示したが、分岐数は9に限るものではない。
回折光学素子10によりレーザを分岐する数及び配置は、基板4に成膜される膜厚分布(膜厚の均一性)に対する要求から決定すればよい。
In the above example, an example in which the laser beam is branched into nine is shown for understanding, but the number of branches is not limited to nine.
The number and arrangement of the lasers branched by the diffractive
なお、膜厚分布は、例えばターゲット6a表面の中央1箇所から放出された膜厚分布データを実測し、その実測データを重ね合わせることで予測することができる。すなわち、まず分岐しないレーザ光により、ターゲット表面の1個の照射スポットから放出された膜厚分布データを実測する。次に、複数に分岐したレーザ光の各照射スポットに対して、実測した膜厚分布データをそれぞれ適用し、これらの膜厚分布を足し合わせて、基板4上の全体の膜厚分布を求める。
或いは、レーザスポットから放出される分布関数が、cosαのn乗に比例すると仮定して、1個の照射スポットから放出された膜厚分布の実測データから、冪数n及び比例係数を算出する。次に、複数に分岐したレーザ光の各照射スポットから放出される角度分布に、得られた分布関数を適用し、基板4の表面位置で積分することで膜厚分布を求めることができる。
The film thickness distribution can be predicted, for example, by actually measuring the film thickness distribution data emitted from one central location on the surface of the
Alternatively, assuming that the distribution function emitted from the laser spot is proportional to the nth power of cosα, the scale factor n and the proportional coefficient are calculated from the measured data of the film thickness distribution emitted from one irradiation spot. Next, the film thickness distribution can be obtained by applying the obtained distribution function to the angular distribution emitted from each irradiation spot of the laser beam branched into a plurality of branches and integrating at the surface position of the
上述のように基板4上の膜厚分布が予測可能であるため、基板4のサイズ、膜厚均一性、成長速度、装置の処理能力(スループット)の要請に合わせて、回折光学素子10によるレーザ光の分岐パターンを決定することができる。また、回折光学素子10を交換することにより、様々な要求に応じることができる。
Since the film thickness distribution on the
また、レーザ光を直線上に配列するように分岐し、ターゲット表面に直線上に配列された照射スポットから成膜材料をアブレーションさせ、基板4を(自公転ではなく)単に自転させるだけで、形成する膜の膜厚均一を向上することができる。すなわち、基板4を自転させる機構、例えば電動モータ、を基板支持装置2に設けるという、簡単な装置構成で膜厚均一性を実現することができる。
In addition, the laser beam is branched so as to be arranged in a straight line, the film-forming material is ablated from the irradiation spots arranged in a straight line on the target surface, and the
(成膜方法)
以下、本PLD装置を用いた成膜方法について説明する。
(Film formation method)
Hereinafter, a film forming method using the PLD apparatus will be described.
(前処理工程)
まず、基板支持装置2に支持された基板4を、基板支持装置2に内蔵された加熱装置により、例えば200[℃]以上の所定の温度に加熱する。
基板4の加熱方法は、例えば、一定温度に保持した基板支持装置2に基板4を載置し、基板支持装置2から熱伝導で加熱する方法、基板支持装置2に基板4を載置後、基板支持装置2の温度を上昇させ熱伝導により加熱する方法、又は基板支持装置2側から基板4の裏面に対してランプにより光を照射し、輻射熱により基板4を加熱する方法がある。加熱方法は、上記のいずれの方法を使用してもよく、又上記に限定するものではない。
(Pretreatment process)
First, the
The method for heating the
その後、ラジカル照射装置14から窒素ラジカルを基板4表面に照射する。このとき、窒素ラジカルは基板4の表面を窒化する効果がある。
基板4の表面にIII族窒化物である、例えばGaN層がある場合、表面から窒素が脱離した窒素空孔に、活性な窒素を供給することにより、窒素空孔を減少させることができる。
Then, the surface of the
When there is a group III nitride, for example, a GaN layer on the surface of the
基板4を加熱することにより、窒素ラジカルと表面近傍のGaN層内への熱拡散を促進するとともに、窒素ラジカルを窒素空孔との反応性を高めることができる。
By heating the
また、III族窒化物半導体を用いた電子デバイスの製造工程、例えばドライエッチングのようなプラズマ処理やイオン注入等、において、GaN層に結晶欠陥が発生することがある。このような、GaN層に存在する結晶欠陥を、窒素ラジカルを照射しながら熱処理、例えば200[℃]以上、を施すことにより、回復させることが可能である。この場合、窒素ラジカルを供給することにより、熱処理によりGaN層から窒素が脱離することを防止しながら、欠陥の回復をすることができる。
なお、所定の温度に到達後に窒素ラジカルを照射してもよいが、窒素ラジカルを照射しながら昇温し、所定の温度に保持することで、昇温時の窒素脱離を効果的に防止できる。
In addition, crystal defects may occur in the GaN layer in the manufacturing process of electronic devices using group III nitride semiconductors, such as plasma treatment such as dry etching and ion implantation. Such crystal defects existing in the GaN layer can be recovered by performing heat treatment, for example, 200 [° C.] or higher while irradiating nitrogen radicals. In this case, by supplying nitrogen radicals, it is possible to recover defects while preventing nitrogen from being desorbed from the GaN layer by heat treatment.
Although nitrogen radicals may be irradiated after reaching a predetermined temperature, nitrogen desorption at the time of temperature rise can be effectively prevented by raising the temperature while irradiating the nitrogen radicals and maintaining the temperature at the predetermined temperature. ..
例えば、基板4を基板支持装置2に支持し、ラジカル照射装置14から窒素ラジカルを基板4表面に照射しながら、基板4を所定の温度に到達するまで加熱処理を行ってもよい。
For example, the
(成膜工程)
次に、上記前処理工程に続いて、大気開放することなく連続的に、PLD法により、ターゲット6aを使用し、基板4表面に成膜処理を行う。そのため、基板4表面に自然酸化膜の形成や、大気中の汚染物の付着を防止でき、形成される膜と基板4との界面に不要な生成物等の存在を排除できる。
(Film formation process)
Next, following the pretreatment step, a film formation treatment is continuously performed on the surface of the
レーザ照射装置8から発せられたパルス状のレーザ光は、レーザ光の光学的な分岐装置である回折光学素子10により複数に分岐され、その後レンズ9により集光され、光透過窓7を経由してターゲット6a表面に照射される。
なお、パルス状のレーザ光は、例えばナノ秒パルス、ピコ秒パルス、フェムト秒パルスのレーザ光を使用することができる。
The pulsed laser light emitted from the
As the pulsed laser beam, for example, a nanosecond pulse, a picosecond pulse, or a femtosecond pulse laser beam can be used.
ターゲット6a表面のレーザ光が照射されたスポットからは、ターゲット6aの材料が蒸発し、対向する基板4に向かって放出される。
基板4に形成される膜の成長速度は、レーザ光を放射する繰り返し周波数に依存し、繰り返し周波数が閾値以上になると、成膜速度が増加し始める。
例えば、ターゲットをGeドープのGaを使用し、レーザの中心波長を1064[nm]、パルス幅を24[ps](ピコ秒)、フルエンス1.1 [J/cm2]のとき、成膜速度は、繰り返し周波数70[kHz]以上で、安定した成膜が可能となる。
なお、短パルスのレーザーとしては、パルス幅がピコ秒であることが好ましい。1つのレーザパルスのエネルギーが高すぎると、ターゲットに凹凸が発生することがある。
The material of the
The growth rate of the film formed on the
For example, when the target is Ge-doped Ga, the center wavelength of the laser is 1064 [nm], the pulse width is 24 [ps] (picoseconds), and the fluence is 1.1 [J / cm 2 ], the film formation rate. Allows stable film formation at a repetition frequency of 70 [kHz] or higher.
The short pulse laser preferably has a pulse width of picoseconds. If the energy of one laser pulse is too high, the target may be uneven.
成膜速度は、レーザのエネルギー(フルーエンス)によっても制御できるが、繰り返し周波数を調整することにより、成膜速度を高精度に調整することができる。それにより、ラジカル照射装置14から供給される窒素ラジカルや酸素ラジカルとの反応を調整することができる。
The film formation rate can be controlled by the energy (fluence) of the laser, but the film formation rate can be adjusted with high accuracy by adjusting the repetition frequency. Thereby, the reaction with the nitrogen radical and the oxygen radical supplied from the
ターゲット6aは固体であってもよいが、融点以上に加熱し液化することで、安定した濃度のGeドープGaを蒸発させることができる。
The
レーザ光によるターゲット6a表面から成膜材料を基板4表面へと蒸発させるとともに、例えば、窒化物を形成する場合、ラジカル照射装置14から、基板4表面に窒素ラジカルを照射する。
The film-forming material is evaporated from the surface of the
基板4表面において、ターゲット6a表面から蒸発した成膜材料と窒素ラジカルとが反応し、窒化物、例えばGeドープのGaN膜が形成される。
このとき、基板4を、例えば200[℃]以上に加熱することで、窒化反応を促進させることができる。
On the surface of the
At this time, the nitriding reaction can be promoted by heating the
また、上述のように、基板4のサイズ、膜厚均一性への要求から、レーザ光を、回折光学素子10により複数に分岐して、ターゲット6aに照射する。
なお、分岐数に応じてレーザ光のエネルギーが分散されるため、繰り返し周波数は、分岐数に依存する。
Further, as described above, due to the requirements for the size and film thickness of the
Since the energy of the laser beam is dispersed according to the number of branches, the repetition frequency depends on the number of branches.
装置内に複数の異なる材料からなるターゲットを準備することで、異なる種類の膜を形成することができ、さらに大気に晒すこと無く、制御された雰囲気内で、複数の膜を連続して形成することもできる。 By preparing targets made of multiple different materials in the device, different types of films can be formed, and multiple films can be continuously formed in a controlled atmosphere without exposure to the atmosphere. You can also do it.
例えばターゲット6bとしてSi(シリコン)を採用し、Siをレーザ光により蒸発させ、基板4の表面において窒素ラジカルと反応させて、シリコン窒化膜を成膜することも可能である。
For example, it is also possible to adopt Si (silicon) as the
また、例えば、ターゲット容器5aに収容されているGaNからなるターゲット6aを用いてGaN膜を形成した後に、Siからなるターゲット6bを収容するターゲット容器5bとターゲット容器5aとを入れ替え、ターゲット支持装置3にてターゲット容器5aを支持し、ターゲット6bにレーザ光照射し、シリコン窒化膜をGaN膜上に形成してもよい。
Further, for example, after forming a GaN film using the
また、基板4の表面において酸素ラジカルと反応させて、シリコン酸化膜を成膜することも可能である。ラジカル照射装置14に酸素ガスを供給し、酸素ラジカルを照射する。基板4表面に供給された酸素ラジカルと、ターゲット6aから蒸発した成膜材料とが反応して酸化物を形成することができる。
It is also possible to form a silicon oxide film by reacting with oxygen radicals on the surface of the
なお、シリコン以外の金属等の物質と、窒素又は酸素と反応させ、金属等の窒化物、酸化物を形成することができる。 It should be noted that a substance such as a metal other than silicon can be reacted with nitrogen or oxygen to form a nitride or oxide such as a metal.
さらに、基板4表面に蒸発した成膜材料を供給するとともに窒素ラジカルと酸素ラジカルを同時に混合して供給し、例えばSiON等の酸窒化物を形成することも可能である。
Further, it is also possible to supply the evaporated film-forming material to the surface of the
本実施形態の成膜方法は、以下に述べるように、例えばFETのゲート絶縁膜やソース/ドレイン領域へのコンタクト電極に、有利に適用することができる。 As described below, the film forming method of the present embodiment can be advantageously applied to, for example, the gate insulating film of the FET and the contact electrode to the source / drain region.
GaN等のIII族窒化物半導体のチャネル領域上にゲート絶縁膜を形成する場合、窒素脱離による欠陥の発生の防止と欠陥の回復を行いながら、ゲート絶縁膜を形成することができる。そのため、不要な界面準位の発生を防止でき、FETの性能の向上、ばらつきの抑制を実現することができる。 When a gate insulating film is formed on the channel region of a group III nitride semiconductor such as GaN, the gate insulating film can be formed while preventing the occurrence of defects due to nitrogen desorption and recovering the defects. Therefore, it is possible to prevent the generation of unnecessary interface states, improve the performance of the FET, and suppress the variation.
また、ソース/ドレイン上にコンタクト電極を形成する場合、窒素脱離を防止しながら界面の結晶欠陥を回復することができるため、コンタクト電極とソース/ドレイン領域とのコンタクト抵抗の増加を防止することができる。 Further, when the contact electrode is formed on the source / drain, the crystal defect at the interface can be recovered while preventing nitrogen desorption, so that the contact resistance between the contact electrode and the source / drain region should be prevented from increasing. Can be done.
特にイオン注入によりソース/ドレイン領域に不純物のドーピングを行った場合、窒素ラジカルを照射しながら活性化アニール処理を行うことで、III族窒化物半導体表面からの窒素脱離による欠陥の発生を防止しながら、ドーパントの活性化が可能となる。そのため、トランジスタの性能向上とばらつきの抑制が可能になる。 In particular, when impurities are doped into the source / drain region by ion implantation, activation annealing treatment is performed while irradiating nitrogen radicals to prevent the occurrence of defects due to nitrogen desorption from the surface of group III nitride semiconductors. However, the dopant can be activated. Therefore, it is possible to improve the performance of the transistor and suppress the variation.
なお、上記のように、窒素ラジカルを照射しながら加熱する工程と、PLD法による成膜工程とを同一チャンバ内で実施したが、それぞれ異なるチャンバで実施し、異なるチャンバ間を真空搬送装置により基板4を移送してもよい。
この場合、窒素ラジカルを照射しながら加熱する工程に使用する装置においては、ターゲット6a、ターゲット容器5a、ターゲット支持装置3は不要であり、ターゲット表面にレーザ光を照射するレーザ照射装置8は不要である。ただし、基板4を表面から加熱するためにレーザ光を使用する構成としてもよい。
As described above, the step of heating while irradiating nitrogen radicals and the step of forming a film by the PLD method were carried out in the same chamber, but they were carried out in different chambers, and the substrate was transferred between different chambers by a vacuum transfer device. 4 may be transferred.
In this case, the
(検証)
ゲート絶縁型FETのトランジスタ特性を測定することにより、本装置により形成したシリコン窒化膜とIII族窒化物半導体との界面準位が低減する効果を検証した。
(inspection)
By measuring the transistor characteristics of the gate-insulated FET, we verified the effect of reducing the interface state between the silicon nitride film formed by this device and the group III nitride semiconductor.
検証のため、ゲート絶縁膜として、本装置によりシリコン窒化膜を形成した2種類のFETサンプルを作製し、トランジスタ特性を比較調査した。 For verification, two types of FET samples in which a silicon nitride film was formed as a gate insulating film were prepared by this device, and the transistor characteristics were compared and investigated.
検証に使用したFETのサンプル作製手順の概要は以下のとおりである。 The outline of the FET sample preparation procedure used for the verification is as follows.
まず、サファイア又はシリコン上にMOCVD法を用いて、GaN層を1[μm]、Al0.2Ga0.8N層を20[nm]、連続してエピタキシャル成長させた後、800[℃]程度の高温処理を行なった基板を準備した。
次に、上記基板に対し室温で窒素ラジカルを照射し、シリコンをターゲットとしてPLD法によりシリコンナイトライド膜を20[nm]形成したサンプルAと、窒素ラジカルを照射しながら200[℃]に昇温した後に、シリコンをターゲットとしてPLD法によりシリコンナイトライド膜を20[nm]形成したサンプルBを作製した。
First, using the MOCVD method on sapphire or silicon, a GaN layer is continuously epitaxially grown at 1 [μm] and an Al 0.2 Ga 0.8 N layer at 20 [nm], and then about 800 [° C.]. A substrate that had been subjected to high temperature treatment was prepared.
Next, the substrate was irradiated with nitrogen radicals at room temperature, and sample A in which a silicon nitride film was formed at 20 [nm] by the PLD method using silicon as a target and the temperature was raised to 200 [° C.] while irradiating with nitrogen radicals. After that, a sample B in which a silicon nitride film was formed at 20 [nm] by the PLD method using silicon as a target was prepared.
上記2種類のサンプルA、Bに対して、膜厚20[nm]のNi及び膜厚200[nm]のAuを蒸着し、リフトオフ法によりパターニングすることで、チャネル領域上にゲート電極を形成した。
その後、リソグラフィーと、例えばCF4を用いたドライエッチングとの組合わせにより、ソース及びドレイン領域となる基板表面が露出するように、シリコンナイトライド膜を除去する。
次に、膜厚20[nm]のTi及び膜厚200[nm]のAlを蒸着し、リフトオフ法によりパターニングし、ソース及びドレインとなる領域上にコンタクト電極を形成する。
その後、窒素雰囲気で500[℃]程度で熱処理を行い、コンタクト電極と基板のソース及びドレイン領域との間でオーミック接触を得た。
A gate electrode was formed on the channel region by depositing Ni having a film thickness of 20 [nm] and Au having a film thickness of 200 [nm] on the above two types of samples A and B and patterning them by a lift-off method. ..
Then, by combining lithography and dry etching using, for example, CF 4 , the silicon nitride film is removed so that the surface of the substrate to be the source and drain regions is exposed.
Next, Ti having a film thickness of 20 [nm] and Al having a film thickness of 200 [nm] are vapor-deposited and patterned by a lift-off method to form contact electrodes on regions serving as sources and drains.
Then, heat treatment was performed at about 500 [° C.] in a nitrogen atmosphere to obtain ohmic contact between the contact electrode and the source and drain regions of the substrate.
図5は、Ga窒化物半導体基板上に、ゲート絶縁膜として、本装置によりシリコン窒化膜を形成したFETのトランジスタ特性を示し、ゲート電圧を昇圧、降圧したときのドレイン電流の変化(Id−Vg特性)を示す。図5(a)及び(b)は、それぞれサンプルA及びサンプルBのトランジスタ特性を示す。
図5(a)においては、ゲート電圧の昇圧時と降圧時で、明らかなドレイン電流の差が見られ、Id−Vg特性にヒステリシスが観察される。しかし、図5(b)においては、Id−Vg特性にヒステリシスは観察されない。
従って、基板に対して窒素ラジカルを照射しながら200[℃]で加熱することで、Ga窒化物半導体基板表面とゲート絶縁膜であるシリコン窒化膜との間の界面準位が低減し、良好なトランジスタ特性が得られることが検証できた。
また、基板加熱温度の依存性から、基板を200[℃]以上に加熱することにより窒素ラジカルがIII族窒化物の欠陥の回復を促進することが理解できる。
FIG. 5 shows the transistor characteristics of an FET in which a silicon nitride film is formed by this apparatus as a gate insulating film on a Ga nitride semiconductor substrate, and changes in drain current (Id-Vg) when the gate voltage is stepped up or down. Characteristics) are shown. 5 (a) and 5 (b) show the transistor characteristics of sample A and sample B, respectively.
In FIG. 5A, a clear difference in drain current is observed between when the gate voltage is stepped up and when the gate voltage is stepped down, and hysteresis is observed in the Id-Vg characteristic. However, in FIG. 5B, no hysteresis is observed in the Id-Vg characteristic.
Therefore, by heating the substrate at 200 [° C.] while irradiating it with nitrogen radicals, the interface state between the surface of the Ga nitride semiconductor substrate and the silicon nitride film which is the gate insulating film is reduced, which is good. It was verified that the transistor characteristics can be obtained.
Further, from the dependence of the substrate heating temperature, it can be understood that the nitrogen radicals promote the recovery of defects of the Group III nitride by heating the substrate to 200 [° C.] or higher.
(変形例)
図6は、ターゲット容器5aの変形例を示し、図6(a)、(b)はターゲット6aを収容するターゲット容器5aの上面図、図6(c)はターゲット容器5aの断面図である。
ターゲット容器5aに収容(保持)されているターゲット6aは、ターゲット支持装置3により加熱可能である。ターゲット6aを融点以上の温度に加熱保持することで、ターゲット6aを液体ターゲットとして利用することができる。
この場合、ターゲット容器5aは坩堝として使用する。
(Modification example)
6A and 6B show a modified example of the
The
In this case, the
PLD法において液体ターゲットを使用する場合、例えばターゲット6aの表面が酸化や窒化されていると、酸窒化物等が、表面張力によってターゲット6a表面にスラグとして析出(或いは凝集)することがある。
レーザ光がこのスラグ(析出物)に照射されると、基板4上に蒸着され、形成された膜の純度を劣化させることがある。
以下では、このスラグによる膜の純度劣化を防止する方法について説明する。
When a liquid target is used in the PLD method, for example, if the surface of the
When the slag (precipitate) is irradiated with laser light, it may be vapor-deposited on the
Hereinafter, a method for preventing deterioration of the purity of the film due to this slag will be described.
このスラグは、熱エネルギーによりターゲット6a表面上を浮遊し、移動する。このスラグをレーザ光照射領域外に束縛することにより、スラグからの蒸着を防止し、形成された膜の純度の劣化を防止することができる。
This slag floats and moves on the surface of the
図6(a)に示すように、ターゲット容器5aの内壁には溝が形成されており、内壁面に凹凸を設けることで、ターゲット6aとターゲット容器5aの内壁との接触面積を増大させることができる。
As shown in FIG. 6A, a groove is formed in the inner wall of the
図6(b)に示すように、ターゲット6aを融点以上に加熱し液化させると、ターゲット6aの表面張力はターゲット容器5aの内壁との接触部を小さくするように働き、さらにターゲット6aを揺動することでターゲット6aの外縁が円状となり、ターゲット容器5aの内壁の凹部から離間する。ターゲット6a表面のスラグ7は、内壁の凹部へと移動する。その結果、レーザ光が照射されるターゲット6a表面からスラグ7は排除され、ターゲット6a表面が滑らかな鏡面となる。なお、ターゲット6a表面が鏡面化する現象は、目視によっても確認できる。
この揺動、回転操作により、スラグのない表面が得られたターゲットは、揺動又は回転を止めた後、PLD法により、蒸着を行うことができる。
例えば、III族金属をターゲットにした場合、Ge、Mg、Siを不純物として予め含有させたものを用いることができる。ただし、これらの合金(混合物)の融点は上昇する場合があり、添加する不純物種および量により加熱温度を変える必要があることは言うまでもない。
As shown in FIG. 6B, when the
A target having a slag-free surface obtained by this swinging and rotating operation can be vapor-deposited by the PLD method after stopping the swinging or rotating.
For example, when a group III metal is targeted, one containing Ge, Mg, and Si as impurities in advance can be used. However, it goes without saying that the melting point of these alloys (mixtures) may rise, and it is necessary to change the heating temperature depending on the type and amount of impurities added.
上記のようにターゲット容器5aの少なくとも内壁面の材質は、ターゲット6aと反応しない、ターゲット6aとの濡れ性が悪い材質、具体的には、アルミナ、シリカ、P−BN(Pyrolytic Boron−Nitride:窒化ホウ素)等のセラミックや、DLC(Diamond Like Carbon)を採用することで、スラグ17の内壁面側への移動を促進することができる。
なお、ターゲット容器5aを上記材料で構成する必要はなく、例えばターゲット容器5aの内壁に、上記セラミック材料を内壁に、例えばイオンプレーティング等により、コーティングすればよい。
As described above, the material of at least the inner wall surface of the
The
図6(c)は、ターゲット容器5aの断面図である。図6(c)に示すように、例えばターゲット材料の出し入れを容易にするため、ターゲット容器5aの内壁にテーパーを設けてもよいし、内壁が垂直形状であってもよい。
FIG. 6C is a cross-sectional view of the
さらに、ターゲットを支持するターゲット支持装置3に、ターゲット容器6aを揺動(又は回転)させる機能を付加してもよい。揺動させることにより、スラグのターゲット容器5aの内壁面への移動を促進することができる。
モータをチャンバ1外に設置し、ターゲット支持装置3に対して揺動運動を、シャフトにより直接的に伝達してもよく、磁気カップリングにより間接的に伝達してもよく、又はモータをチャンバ1内に設置してもよい。なお、所定の角度範囲での揺動運動でもよいし、回転運動であってもよい。
Further, the
The motor may be installed outside the
1 チャンバ
2 基板支持装置
3 ターゲット支持装置
4 基板
5a、5b ターゲット容器
6a、6b ターゲット
7 光透過窓
8 レーザ照射装置
9 レンズ
10 回折光学素子
11 プルーム
12 ガス導入口
13 排気口
14 ラジカル照射装置
15 ノズル
16、16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g、16h、16i 領域(スポット)
17 スラグ
18 窒素ラジカル
101 レーザ光
102 レーザ光
103、103a、103b、103c レーザ光
4
17
Claims (7)
前記第1の工程の後に、前記基板表面に膜を形成する第2の工程と
を含み、
前記第2の工程は、前記基板の表面に酸素ラジカル又は窒素ラジカルと酸素ラジカルとの混合を照射しながら成膜材料からなるターゲットの表面にパルス状にレーザ光を照射し、
前記基板に前記成膜材料の酸化物又は酸窒化物を形成することを特徴とする成膜方法。 The first step of heating a substrate having a group III nitride on its surface while irradiating the surface of the substrate with nitrogen radicals, and
After the first step, a second step of forming a film on the surface of the substrate is included.
In the second step, the surface of the substrate is irradiated with oxygen radicals or a mixture of nitrogen radicals and oxygen radicals, and the surface of the target made of the film-forming material is irradiated with laser light in a pulsed manner.
A film forming method comprising forming an oxide or an oxynitride of the film forming material on the substrate.
前記ラジカル照射装置は、窒素ラジカルを発生させ、前記基板の表面に窒素ラジカルを供給し、
前記レーザ照射装置は、パルス状のレーザ光を前記ターゲット表面に照射する
とともに前記ターゲット容器の内壁面に凹凸が設けられていることを特徴とする成膜装置。 A substrate support device that supports a substrate to be formed, a substrate heating device that heats the substrate, a target container that houses a target made of a film-forming material, a target support device that supports the target container, and radical irradiation. Equipped with a device and a laser irradiation device,
The radical irradiation device generates nitrogen radicals and supplies the nitrogen radicals to the surface of the substrate.
The laser irradiating device is a film forming device characterized in that the target surface is irradiated with a pulsed laser beam and the inner wall surface of the target container is provided with irregularities.
前記第1の工程の後に、前記基板表面に膜を形成する第2の工程とAfter the first step, a second step of forming a film on the surface of the substrate
を含み、Including
前記第2の工程は、前記基板の表面に窒素ラジカルを照射しながら成膜材料からなるターゲットの表面にパルス状に光学的に複数に分岐されたレーザ光を照射し、In the second step, the surface of the substrate is irradiated with nitrogen radicals, and the surface of the target made of the film-forming material is irradiated with a pulse-like optically branched laser beam.
前記基板に前記成膜材料の窒化物を形成することを特徴とする成膜方法。A film forming method characterized by forming a nitride of the film forming material on the substrate.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017067706A JP6913345B2 (en) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | Nitride and oxide film forming methods and film forming equipment |
PCT/JP2018/013082 WO2018181642A1 (en) | 2017-03-30 | 2018-03-29 | Method for forming nitride and oxide films, and apparatus for same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017067706A JP6913345B2 (en) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | Nitride and oxide film forming methods and film forming equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018170437A JP2018170437A (en) | 2018-11-01 |
JP6913345B2 true JP6913345B2 (en) | 2021-08-04 |
Family
ID=63676337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017067706A Active JP6913345B2 (en) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | Nitride and oxide film forming methods and film forming equipment |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6913345B2 (en) |
WO (1) | WO2018181642A1 (en) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4619554B2 (en) * | 2001-02-19 | 2011-01-26 | 浜松ホトニクス株式会社 | Nitride thin film fabrication method |
JP2006059956A (en) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacturing method of semiconductor device |
JP2006237556A (en) * | 2005-01-31 | 2006-09-07 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | GaN FILM GENERATING METHOD, SEMICONDUCTOR ELEMENT, THIN FILM GENERATING METHOD OF GROUP III NITRIDE, AND SEMICONDUCTOR ELEMENT HAVING THIN FILM OF GROUP III NITRIDE |
WO2011039853A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | キヤノン株式会社 | Thin-film transistor |
JP2011181762A (en) * | 2010-03-02 | 2011-09-15 | Tohoku Univ | Method of manufacturing semiconductor device |
JP5968808B2 (en) * | 2013-03-07 | 2016-08-10 | Jx金属株式会社 | Indium cylindrical target member and method of manufacturing cylindrical target member |
JP2016062956A (en) * | 2014-09-16 | 2016-04-25 | アイシン精機株式会社 | Substrate and manufacturing method thereof, semiconductor element and manufacturing method thereof, and laser machining device |
-
2017
- 2017-03-30 JP JP2017067706A patent/JP6913345B2/en active Active
-
2018
- 2018-03-29 WO PCT/JP2018/013082 patent/WO2018181642A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018170437A (en) | 2018-11-01 |
WO2018181642A1 (en) | 2018-10-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3360155B1 (en) | Diode laser for wafer heating for epi processes | |
KR100907165B1 (en) | P-type semiconductor zinc oxide films process for preparation thereof, and pulsed laser deposition method using transparent substrates | |
JP6272850B2 (en) | Buffer and active layers of aluminum nitride by physical vapor deposition. | |
KR100321890B1 (en) | Laser processing method | |
JP2000138180A (en) | Method for controlling mixture of oxygen in crystallization of silicon film due to excimer laser annealing in air environment | |
TWI479543B (en) | Selective epitaxial germanium growth on silicon-trench fill and in situ doping | |
US9748113B2 (en) | Method and apparatus for controlled dopant incorporation and activation in a chemical vapor deposition system | |
US7838431B2 (en) | Method for surface treatment of semiconductor substrates | |
US20170263466A1 (en) | Bottom processing | |
CN115053325A (en) | UV curing for local stress adjustment | |
US6562705B1 (en) | Method and apparatus for manufacturing semiconductor element | |
KR20110071591A (en) | Laser processing apparatus which can control size of laser beam | |
JP6913345B2 (en) | Nitride and oxide film forming methods and film forming equipment | |
JPH0888196A (en) | Laser treatment method | |
KR101734386B1 (en) | Apparatus for depositing thin film and method for processing substrate | |
JP6670497B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing crystalline film and amorphous thin film | |
JP4467940B2 (en) | Laser irradiation apparatus and semiconductor device manufacturing method using the laser irradiation apparatus | |
JP4215563B2 (en) | Semiconductor thin film modification method | |
JP4623942B2 (en) | Compound semiconductor growth equipment | |
JP6573163B2 (en) | Impurity introduction apparatus, impurity introduction method, and semiconductor device manufacturing method | |
US20070037366A1 (en) | Method of crystallizing amorphous semiconductor film | |
JP2007073941A (en) | Method of crystallizing non-crystal semiconductor film, and device of manufacturing substrate to be treated for crystallization | |
KR100375077B1 (en) | Apparatus for depositing the organic semiconductor device with a large size of substrate | |
CN112640046A (en) | Semiconductor manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus | |
JP4208196B2 (en) | Multi-chamber apparatus and thin film device manufacturing method. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426 Effective date: 20170704 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20170704 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180416 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200325 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20200612 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20200612 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210209 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210405 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210427 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210603 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210629 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210705 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6913345 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |