JP7105703B2 - Oxide semiconductor film, laminate, and method for manufacturing oxide semiconductor film - Google Patents

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Description

本発明は、ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜、該酸化物半導体膜を有する積層体及び酸化物半導体膜の成膜方法に関する。 The present invention relates to an oxide semiconductor film containing gallium as a main component, a laminate having the oxide semiconductor film, and a method for forming the oxide semiconductor film.

従来、パルスレーザー堆積法(Pulsed laser deposition:PLD)、分子線エピタキシー法(Molecular beam epitaxy:MBE)、スパッタリング法等の非平衡状態を実現できる高真空成膜装置が開発されており、これまでの融液法等では作製不可能であった酸化物半導体の作製が可能となってきた。また、霧化されたミスト状の原料を用いて、基板上に結晶成長させるミスト化学気相成長法(Mist Chemical Vapor Deposition:Mist CVD。以下、「ミストCVD法」ともいう。)が開発され、コランダム構造を有する酸化ガリウム(α-Ga)の作製が可能となってきた。α-Gaは、バンドギャップの大きな半導体として、高耐圧、低損失及び高耐熱を実現できる次世代のスイッチング素子への応用が期待されている。ミストCVD法は、他のCVD法とは異なり高温にする必要もなく、α-酸化ガリウムのコランダム構造のような準安定相の結晶構造も作製可能である。 Conventionally, pulsed laser deposition (PLD), molecular beam epitaxy (MBE), sputtering method, etc. High vacuum film deposition equipment capable of realizing a non-equilibrium state has been developed. It has become possible to manufacture oxide semiconductors that could not be manufactured by the melt method or the like. In addition, a mist chemical vapor deposition (Mist CVD) method, in which crystals are grown on a substrate using atomized mist raw materials, has been developed. It has become possible to fabricate gallium oxide (α-Ga 2 O 3 ) with a corundum structure. As a semiconductor with a large bandgap, α-Ga 2 O 3 is expected to be applied to next-generation switching elements capable of achieving high withstand voltage, low loss and high heat resistance. Unlike other CVD methods, the mist CVD method does not require a high temperature and can produce a metastable phase crystal structure such as the corundum structure of α-gallium oxide.

ミストCVD法に関して、特許文献1には、管状炉型のミストCVD装置が記載されている。特許文献2には、ファインチャネル型のミストCVD装置が記載されている。特許文献3には、リニアソース型のミストCVD装置が記載されている。特許文献4には、管状炉のミストCVD装置が記載されており、特許文献1に記載のミストCVD装置とは、ミスト発生器内にキャリアガスを導入する点で異なっている。特許文献5には、ミスト発生器の上方に基板を設置し、さらにサセプタがホットプレート上に備え付けられた回転ステージであるミストCVD装置が記載されている。 Regarding the mist CVD method, Patent Document 1 describes a tubular furnace type mist CVD apparatus. Patent Document 2 describes a fine channel type mist CVD apparatus. Patent Document 3 describes a linear source type mist CVD apparatus. Patent Document 4 describes a tubular furnace mist CVD apparatus, which differs from the mist CVD apparatus described in Patent Document 1 in that a carrier gas is introduced into the mist generator. Patent Document 5 describes a mist CVD apparatus which is a rotating stage in which a substrate is placed above a mist generator and a susceptor is mounted on a hot plate.

特開平1-257337号公報JP-A-1-257337 特開2005-307238号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-307238 特開2012-46772号公報JP 2012-46772 A 特許第5397794号Patent No. 5397794 特開2014-63973号公報JP 2014-63973 A

半導体膜を半導体装置として利用するためには、外部回路と電気信号を入出力する必要性から、半導体膜の表面に電極を形成することが必須である。このとき、電気信号の直線的な応答性が必要であることから、半導体膜と電極はオーミックな接触が必要である。オーミック接触特性(以下、単に「オーミック特性」という)は、半導体装置の消費電力を低減する観点からも重要である。 In order to use a semiconductor film as a semiconductor device, it is essential to form an electrode on the surface of the semiconductor film because of the necessity of inputting/outputting electric signals to/from an external circuit. At this time, ohmic contact is required between the semiconductor film and the electrode because the electrical signal must have a linear response. Ohmic contact characteristics (hereinafter simply referred to as “ohmic characteristics”) are also important from the viewpoint of reducing the power consumption of semiconductor devices.

オーミック特性は、一般には高濃度にドーパントを添加することで実現できるとされている。しかしながら、本発明者らが、コランダム構造を有する酸化ガリウム(α-Ga)などの、ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜について検討したところ、通常の半導体膜の成膜に比べて、ドーパント添加の制御が難しいことがわかった。また、たとえドーパント添加の制御が可能となったとしても、電極接触部だけ高濃度にする必要があり、面内で濃度の異なる領域を作りこむという手間が発生してしまうため、工程が複雑となるという問題が発生する。 Ohmic characteristics are generally believed to be achieved by adding a dopant at a high concentration. However, when the inventors of the present invention investigated an oxide semiconductor film containing gallium as a main component, such as gallium oxide (α-Ga 2 O 3 ) having a corundum structure, it was found that compared to the formation of a normal semiconductor film, , the dopant addition was found to be difficult to control. In addition, even if the dopant addition can be controlled, only the electrode contact portion needs to be highly doped, and the process is complicated because it takes time and effort to create regions with different densities in the plane. A problem arises.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、表面に電極を形成したときに優れたオーミック特性を有する、ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜、該半導体膜を備えた積層体、及び、簡便な方法で、表面に電極を形成したときに優れたオーミック特性を有する、ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜を成膜する成膜方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an oxide semiconductor film containing gallium as a main component, which has excellent ohmic characteristics when an electrode is formed on the surface thereof, and a stack including the semiconductor film. An object of the present invention is to provide a film formation method for forming an oxide semiconductor film containing gallium as a main component and having excellent ohmic characteristics when an electrode is formed on the surface by a simple method.

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜であって、前記酸化物半導体膜の表面の正反射率が、入射光波長633nm、入射角45°の条件で、15%以下である酸化物半導体膜を提供する。 The present invention has been made to achieve the above objects, and provides an oxide semiconductor film containing gallium as a main component, wherein the specular reflectance of the surface of the oxide semiconductor film is such that the incident light wavelength is 633 nm and the incident light wavelength is 633 nm. Provided is an oxide semiconductor film of 15% or less at an angle of 45°.

このような酸化物半導体膜によれば、表面に電極を形成したときに優れたオーミック特性を有するものとなる。 Such an oxide semiconductor film has excellent ohmic characteristics when an electrode is formed on the surface.

このとき、前記酸化物半導体膜はコランダム構造を有するものとすることができる。 At this time, the oxide semiconductor film may have a corundum structure.

これにより、優れたオーミック特性を有するコランダム構造酸化物半導体膜となる。 This results in a corundum-structured oxide semiconductor film having excellent ohmic characteristics.

このとき、前記酸化物半導体膜の表面の面積が、100mm以上のものとすることができる。 At this time, the surface area of the oxide semiconductor film can be 100 mm 2 or more.

これにより、優れたオーミック特性を有する大面積酸化物半導体膜となる。 Thereby, a large-area oxide semiconductor film having excellent ohmic characteristics can be obtained.

また、本発明は、ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜と基板の積層体であって、前記酸化物半導体膜の表面の正反射率が、入射光波長633nm、入射角45°の条件で、15%以下である積層体を提供する。 Further, the present invention provides a laminate of an oxide semiconductor film containing gallium as a main component and a substrate, wherein the specular reflectance of the surface of the oxide semiconductor film is an incident light wavelength of 633 nm and an incident angle of 45°. , 15% or less.

このような積層体によれば、表面に電極を形成したときに優れたオーミック特性を有するものとなる。 Such a laminate has excellent ohmic characteristics when electrodes are formed on the surface.

このとき、前記酸化物半導体膜はコランダム構造を有するものとすることができる。 At this time, the oxide semiconductor film may have a corundum structure.

これにより、優れたオーミック特性を有するコランダム構造半導体膜を備えた積層体となる。 As a result, a laminate having a corundum structure semiconductor film with excellent ohmic characteristics is obtained.

このとき、前記酸化物半導体膜の表面の面積が、100mm以上のものとすることができる。 At this time, the surface area of the oxide semiconductor film can be 100 mm 2 or more.

これにより、優れたオーミック特性を有する大面積積層体となる。 As a result, a large-area laminate having excellent ohmic characteristics is obtained.

また、本発明は、少なくともガリウムを含む原料溶液を霧化又は液滴化して生成されたミストを、キャリアガスを用いて搬送し、前記ミストを加熱して、基板上で前記ミストを熱反応させて成膜を行う酸化物半導体膜の製造方法であって、前記成膜中に前記基板の温度を変化させる酸化物半導体膜の製造方法を提供する。 Further, according to the present invention, a mist generated by atomizing or dropletizing a raw material solution containing at least gallium is conveyed using a carrier gas, and the mist is heated to cause a thermal reaction of the mist on the substrate. Provided is a method for manufacturing an oxide semiconductor film in which the temperature of the substrate is changed during the film formation.

このような成膜方法によれば、極めて簡便な方法で、表面に電極を形成したときに優れたオーミック特性を有する酸化物半導体膜を成膜できる。 According to such a film formation method, an oxide semiconductor film having excellent ohmic characteristics when an electrode is formed on the surface can be formed by a very simple method.

このとき、前記成膜中に前記基板の温度を5℃以上変化させる成膜方法とすることができる。 At this time, the film formation method can be such that the temperature of the substrate is changed by 5° C. or more during the film formation.

これにより、より確実かつ安定して、表面に電極を形成したときに優れたオーミック特性を有する酸化物半導体膜を成膜できる。 Accordingly, an oxide semiconductor film having excellent ohmic characteristics when an electrode is formed on the surface can be formed more reliably and stably.

このとき、前記基板として、成膜面の面積が100mm以上のものを用いる成膜方法とすることができる。 At this time, the film formation method may be such that the substrate having a film formation surface area of 100 mm 2 or more is used.

これにより、極めて簡便な方法で、表面に電極を形成したときに優れたオーミック特性を有する大面積の酸化物半導体膜を成膜できる。 Accordingly, a large-area oxide semiconductor film having excellent ohmic characteristics when an electrode is formed on the surface can be formed by a very simple method.

以上のように、本発明の酸化物半導体膜、積層体によれば、電極を形成したときに優れたオーミック特性を有するものとなる。また、本発明の成膜方法によれば、極めて簡便な方法により、電極を形成したときに優れたオーミック特性を有する半導体膜を成膜することが可能となる。 As described above, according to the oxide semiconductor film and laminate of the present invention, excellent ohmic characteristics are obtained when electrodes are formed. Further, according to the film forming method of the present invention, it is possible to form a semiconductor film having excellent ohmic characteristics when electrodes are formed by a very simple method.

本発明に係る正反射率を説明する図である。It is a figure explaining the regular reflectance which concerns on this invention. 本発明の成膜装置の一例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an example of a film forming apparatus of the present invention; FIG. 本発明に用いられるミスト化部の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the misting part used for this invention.

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to these.

上述のように、酸化物半導体膜のオーミック特性を大きく改善する成膜方法及び成膜装置が求められていた。 As described above, there has been a demand for a film forming method and a film forming apparatus that greatly improve the ohmic characteristics of an oxide semiconductor film.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜であって、前記酸化物半導体膜の表面の正反射率が、入射光波長633nm、入射角45°の条件で、15%以下である酸化物半導体膜により、表面に電極を形成したときに優れたオーミック特性を有するものとなることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have found that an oxide semiconductor film containing gallium as a main component has a regular reflectance of the surface of the oxide semiconductor film with an incident light wavelength of 633 nm and an incident angle of The inventors have found that an oxide semiconductor film having a thickness of 15% or less under the condition of 45° provides excellent ohmic characteristics when an electrode is formed on the surface, and completed the present invention.

また、ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜と基板の積層体であって、前記酸化物半導体膜の表面の正反射率が、入射光波長633nm、入射角45°の条件で、15%以下である積層体により、表面に電極を形成したときに優れたオーミック特性を有するものとなることを見出し、本発明を完成した。 Further, in a laminate of an oxide semiconductor film containing gallium as a main component and a substrate, the specular reflectance of the surface of the oxide semiconductor film is 15% or less under the conditions of an incident light wavelength of 633 nm and an incident angle of 45°. The inventors have found that the laminate has excellent ohmic characteristics when electrodes are formed on the surface thereof, and have completed the present invention.

また、少なくともガリウムを含む原料溶液を霧化又は液滴化して生成されたミストを、キャリアガスを用いて搬送し、前記ミストを加熱して、基板上で前記ミストを熱反応させて成膜を行う酸化物半導体膜の製造方法であって、前記成膜中に前記基板の温度を変化させる酸化物半導体膜の製造方法により、極めて簡便な方法で、表面に電極を形成したときに優れたオーミック特性を有する酸化物半導体膜を成膜できることを見出し、本発明を完成した。 Further, a mist generated by atomizing or dropletizing a raw material solution containing at least gallium is conveyed using a carrier gas, and the mist is heated to cause a thermal reaction of the mist on the substrate to form a film. In the method for manufacturing an oxide semiconductor film in which the temperature of the substrate is changed during the film formation, an excellent ohmic property is obtained when an electrode is formed on the surface by a very simple method. The inventors have found that an oxide semiconductor film having properties can be formed, and have completed the present invention.

以下、図面を参照して説明する。 Description will be made below with reference to the drawings.

(酸化物半導体膜)
本発明に係る酸化物半導体膜は、ガリウムを主成分とし、入射光波長633nm、入射角45°の条件で、正反射率が15%以下である点に特徴を有している。一般に酸化物半導体膜は金属と酸素から構成されるが、本発明に係る酸化物半導体膜においては、金属はガリウムを主成分とするものである。ここでいう主成分とは、金属成分のうち50~100%がガリウムであることを意味する。ガリウム以外の金属成分としては、例えば、鉄、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、イリジウム、ニッケル及びコバルトから選ばれる1種又は2種以上の金属を含んでもよい。
(Oxide semiconductor film)
The oxide semiconductor film according to the present invention is characterized in that it contains gallium as a main component and has a regular reflectance of 15% or less under the conditions of an incident light wavelength of 633 nm and an incident angle of 45°. Generally, an oxide semiconductor film is composed of metal and oxygen, but in the oxide semiconductor film according to the present invention, gallium is the main component of the metal. The main component here means that 50 to 100% of the metal component is gallium. Metal components other than gallium may include, for example, one or more metals selected from iron, indium, aluminum, vanadium, titanium, chromium, rhodium, iridium, nickel and cobalt.

酸化物半導体膜中には、用途に応じてドーパントを含ませることができる。前記ドーパントの種類は特に限定されない。例えば、スズ、ゲルマニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、バナジウム又はニオブ等のn型ドーパント、又は、銅、銀、スズ、イリジウム、ロジウム等のp型ドーパントなどが挙げられる。ドーパントの濃度は、例えば、約1×1016/cm~1×1022/cmであってもよく、約1×1017/cm以下の低濃度にしても、約1×1020/cm以上の高濃度としてもよい。 The oxide semiconductor film can contain a dopant depending on the application. The type of dopant is not particularly limited. Examples include n-type dopants such as tin, germanium, silicon, titanium, zirconium, vanadium or niobium, or p-type dopants such as copper, silver, tin, iridium and rhodium. The dopant concentration may be, for example, about 1×10 16 /cm 3 to 1×10 22 /cm 3 , and even at a low concentration of about 1×10 17 /cm 3 or less, about 1×10 20 /cm 3 or higher.

酸化物半導体膜は単結晶でも多結晶でもよい。その結晶構造は特に限定されず、βガリア構造であってもよいし、コランダム構造であってもよいし、複数の結晶構造が混在していてもよい。 The oxide semiconductor film may be single crystal or polycrystal. The crystal structure is not particularly limited, and may be a β-gallia structure, a corundum structure, or a mixture of multiple crystal structures.

ここで、正反射率の概念図を図1に示す。正反射率とは、試料301の表面へ光源302から光を入射して反射させた場合に、入射角306と同じ反射角307の位置で受光プローブ303で受光させたときの、入射光304と反射光305のエネルギーの比である。酸化物半導体膜は可視光域では透明であるため、表面が平坦な場合の正反射率は20%程度である。本発明に係る酸化物半導体膜は、表面を平坦でない状態とすることで拡散反射が促され、正反射率が減少させられたものである。すなわち、本発明者は、入射光波長633nm、入射角45°の条件で、正反射率が15%以下のものであれば、極めて低いコンタクト抵抗、すなわち、優れたオーミック特性が実現できることを見出した。低コンタクト抵抗実現のためには、上記正反射率は、好ましくは12%以下であり、より好ましくは10%以下である。なお、入射光を白色光としてこのようなものを肉眼で観察すると、膜は白色に見える。 FIG. 1 shows a conceptual diagram of regular reflectance. The specular reflectance is the incident light 304 and the incident light 304 when light is received by the light receiving probe 303 at the position of the reflection angle 307 which is the same as the incident angle 306 when light is incident on the surface of the sample 301 from the light source 302 and reflected. It is the energy ratio of the reflected light 305 . Since the oxide semiconductor film is transparent in the visible light range, the regular reflectance is about 20% when the surface is flat. The oxide semiconductor film according to the present invention has an uneven surface so that diffuse reflection is promoted and regular reflectance is reduced. That is, the inventors have found that extremely low contact resistance, that is, excellent ohmic characteristics can be achieved if the specular reflectance is 15% or less under the conditions of an incident light wavelength of 633 nm and an incident angle of 45°. . In order to achieve low contact resistance, the regular reflectance is preferably 12% or less, more preferably 10% or less. When the incident light is white light and the object is observed with the naked eye, the film looks white.

入射光である波長633nmの光は、例えばヘリウムネオンレーザーで得ることができるが、ハロゲンランプやキセノンランプを分光して用いることもできる。 Light with a wavelength of 633 nm, which is incident light, can be obtained by, for example, a helium neon laser, but can also be used by spectrally dispersing a halogen lamp or a xenon lamp.

本発明に係る酸化物半導体膜においては、膜厚は特に限定されない。例えば、0.05~100μmであってよく、好ましくは0.1~50μmであり、より好ましくは0.5~20μmである。 The thickness of the oxide semiconductor film according to the present invention is not particularly limited. For example, it may be 0.05 to 100 μm, preferably 0.1 to 50 μm, more preferably 0.5 to 20 μm.

また、本発明に係る酸化物半導体膜は、酸化物半導体膜単独の自立膜でも、基板を伴う積層体でも良い。積層体の場合、基板と酸化物半導体膜との間に別の層が介在していても良い。別の層としては、特に限定されず、例えば、基板及び最表層の酸化物半導体膜と組成が異なる層とすることもでき、酸化物半導体膜、絶縁膜、金属膜等、どのような種類の膜でも適用可能である。 Further, the oxide semiconductor film according to the present invention may be a self-supporting oxide semiconductor film alone or a laminate with a substrate. In the case of a stacked body, another layer may be interposed between the substrate and the oxide semiconductor film. The other layer is not particularly limited. Membranes are also applicable.

本発明に係る酸化物半導体膜は、適宜構造設計を行うことで、半導体装置に利用できる。例えば、ショットキーバリアダイオード(SBD)、金属半導体電界効果トランジスタ(MESFET)、高電子移動度トランジスタ(HEMT)、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)、静電誘導トランジスタ(SIT)、接合電界効果トランジスタ(JFET)、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)、発光ダイオード(LED)などにおける半導体層を構成することができる。 The oxide semiconductor film according to the present invention can be used for a semiconductor device by appropriately designing the structure. For example, Schottky barrier diode (SBD), metal semiconductor field effect transistor (MESFET), high electron mobility transistor (HEMT), metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), static induction transistor (SIT), junction field effect It can constitute a semiconductor layer in a transistor (JFET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a light emitting diode (LED), and the like.

(成膜装置)
図2に、本発明に係る成膜方法に使用可能な成膜装置101の一例を示す。成膜装置101は、原料溶液をミスト化してミストを発生させるミスト化部120と、ミストを搬送するキャリアガスを供給するキャリアガス供給部130と、ミストを熱処理して基板上に成膜を行う成膜部140と、ミスト化部120と成膜部140とを接続し、キャリアガスによってミストが搬送される搬送部109とを有する。また、成膜装置101は、成膜装置101の全体又は一部を制御する制御部(図示なし)を備えることによって、その動作が制御されてもよい。
(Deposition device)
FIG. 2 shows an example of a film forming apparatus 101 that can be used for the film forming method according to the present invention. The film forming apparatus 101 includes a mist forming unit 120 that forms mist from a raw material solution to generate mist, a carrier gas supply unit 130 that supplies a carrier gas for transporting the mist, and a heat treatment of the mist to form a film on a substrate. It has a film forming section 140 and a transfer section 109 that connects the misting section 120 and the film forming section 140 and transports the mist by a carrier gas. Further, the operation of the film forming apparatus 101 may be controlled by including a control unit (not shown) that controls the whole or part of the film forming apparatus 101 .

ここで、本発明でいうミストとは、気体中に分散した液体の微粒子の総称を指し、霧、液滴等と呼ばれるものを含む。 Here, the term "mist" as used in the present invention refers to a general term for fine particles of liquid dispersed in gas, and includes what is called mist, liquid droplets, and the like.

(ミスト化部)
ミスト化部120では、原料溶液104aを調整し、前記原料溶液104aをミスト化してミストを発生させる。ミスト化手段は、原料溶液104aをミスト化できさえすれば特に限定されず、公知のミスト化手段であってよいが、超音波振動によるミスト化手段を用いることが好ましい。より安定してミスト化することができるためである。
(Misting part)
The mist generating unit 120 adjusts the raw material solution 104a and mists the raw material solution 104a to generate mist. The misting means is not particularly limited as long as it can mist the raw material solution 104a, and may be a known misting means, but it is preferable to use a misting means using ultrasonic vibration. This is because mist can be made more stably.

このようなミスト化部120の一例を図3に示す。例えば、原料溶液104aが収容されるミスト発生源104と、超音波振動を伝達可能な媒体、例えば水105aが入れられる容器105と、容器105の底面に取り付けられた超音波振動子106を含んでもよい。詳細には、原料溶液104aが収容されている容器からなるミスト発生源104が、水105aが収容されている容器105に、支持体(図示せず)を用いて収納されている。容器105の底部には、超音波振動子106が備え付けられており、超音波振動子106と発振器116とが接続されている。そして、発振器116を作動させると、超音波振動子106が振動し、水105aを介して、ミスト発生源104内に超音波が伝播し、原料溶液104aがミスト化するように構成されている。 An example of such a misting unit 120 is shown in FIG. For example, it may include a mist generation source 104 containing a raw material solution 104a, a container 105 containing a medium capable of transmitting ultrasonic vibrations, such as water 105a, and an ultrasonic transducer 106 attached to the bottom surface of the container 105. good. Specifically, a mist generation source 104, which is a container containing a raw material solution 104a, is contained in a container 105 containing water 105a using a support (not shown). An ultrasonic transducer 106 is provided at the bottom of the container 105, and the ultrasonic transducer 106 and the oscillator 116 are connected. When the oscillator 116 is operated, the ultrasonic vibrator 106 vibrates, ultrasonic waves propagate through the water 105a into the mist generation source 104, and the raw material solution 104a turns into mist.

(原料溶液)
原料溶液104aは、ミスト化が可能な材料を含んでいれば特に限定されず、無機材料であっても、有機材料であってもよい。金属又は金属化合物が好適に用いられ、ガリウム、鉄、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、ニッケル及びコバルトから選ばれる1種又は2種以上の金属を含むものを使用できる。
(raw material solution)
The raw material solution 104a is not particularly limited as long as it contains a material that can be misted, and may be an inorganic material or an organic material. Metals or metal compounds are preferably used, and those containing one or more metals selected from gallium, iron, indium, aluminum, vanadium, titanium, chromium, rhodium, nickel and cobalt can be used.

前記原料溶液104aは、上記金属をミスト化できるものであれば特に限定されないが、前記原料溶液104aとして、前記金属を錯体又は塩の形態で、有機溶媒又は水に溶解又は分散させたものを好適に用いることができる。錯体の形態としては、例えば、アセチルアセトナート錯体、カルボニル錯体、アンミン錯体、ヒドリド錯体などが挙げられる。塩の形態としては、例えば、塩化金属塩、臭化金属塩、ヨウ化金属塩などが挙げられる。また、上記金属を、臭化水素酸、塩酸、ヨウ化水素酸等に溶解したものも塩の水溶液として用いることができる。 The raw material solution 104a is not particularly limited as long as the metal can be misted. As the raw material solution 104a, the metal is preferably dissolved or dispersed in an organic solvent or water in the form of a complex or a salt. can be used for Examples of forms of the complex include acetylacetonate complexes, carbonyl complexes, ammine complexes, hydride complexes, and the like. Salt forms include, for example, metal chloride salts, metal bromide salts, and metal iodide salts. Further, a solution obtained by dissolving the above metal in hydrobromic acid, hydrochloric acid, hydroiodic acid, or the like can also be used as an aqueous salt solution.

また、前記原料溶液104aには、酸を混合してもよい。前記酸としては、例えば、臭化水素酸、塩酸、ヨウ化水素酸などのハロゲン化水素、次亜塩素酸、亜塩素酸、次亜臭素酸、亜臭素酸、次亜ヨウ素酸、ヨウ素酸等のハロゲンオキソ酸、蟻酸等のカルボン酸、硝酸、等が挙げられる。コストの観点からは、金属ガリウムを塩酸に溶解したもの、もしくは塩化ガリウム水溶液が最も好ましい。 Also, the raw material solution 104a may be mixed with an acid. Examples of the acid include hydrogen halides such as hydrobromic acid, hydrochloric acid, and hydroiodic acid, hypochlorous acid, chlorous acid, hypobromous acid, bromous acid, hypoiodic acid, iodic acid, and the like. halogen oxoacids, carboxylic acids such as formic acid, nitric acid, and the like. From the viewpoint of cost, metal gallium dissolved in hydrochloric acid or an aqueous solution of gallium chloride is most preferable.

さらに、前記原料溶液には、形成する膜の設計に応じて、ドーパントを含ませることができる。前記ドーパントは特に限定されない。例えば、スズ、ゲルマニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、バナジウム又はニオブ等のn型ドーパント、又は、銅、銀、スズ、イリジウム、ロジウム等のp型ドーパントなどが挙げられる。ドーパントの濃度は、例えば、約1×1016/cm~1×1022/cmであってもよく、約1×1017/cm以下の低濃度にしても、約1×1020/cm以上の高濃度としてもよい。 Furthermore, the raw material solution can contain a dopant depending on the design of the film to be formed. The dopant is not particularly limited. Examples include n-type dopants such as tin, germanium, silicon, titanium, zirconium, vanadium or niobium, or p-type dopants such as copper, silver, tin, iridium and rhodium. The dopant concentration may be, for example, about 1×10 16 /cm 3 to 1×10 22 /cm 3 , and even at a low concentration of about 1×10 17 /cm 3 or less, about 1×10 20 /cm 3 or higher.

(キャリアガス供給部)
再び図2を参照する。キャリアガス供給部130は、キャリアガスを供給するキャリアガス源102aを有し、キャリアガス源102aから送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁103aを備えていてもよい。また、必要に応じて希釈用キャリアガスを供給する希釈用キャリアガス源102bや、希釈用キャリアガス源102bから送り出される希釈用キャリアガスの流量を調節するための流量調節弁103bを備えることもできる。
(Carrier gas supply unit)
Refer to FIG. 2 again. The carrier gas supply unit 130 has a carrier gas source 102a that supplies carrier gas, and may include a flow control valve 103a for adjusting the flow rate of the carrier gas sent from the carrier gas source 102a. In addition, a carrier gas source 102b for dilution that supplies a carrier gas for dilution and a flow control valve 103b for adjusting the flow rate of the carrier gas for dilution sent from the carrier gas source 102b for dilution can also be provided as necessary. .

キャリアガスの種類は、特に限定されず、成膜物に応じて適宜選択可能である。例えば、酸素、オゾン、窒素やアルゴン等の不活性ガス、又は水素ガスやフォーミングガス等の還元ガスなどが挙げられる。また、キャリアガスの種類は1種類でも、2種類以上であってもよい。例えば、第1のキャリアガスと同じガスをそれ以外のガスで希釈した(例えば10倍に希釈した)希釈ガスなどを、第2のキャリアガスとしてさらに用いてもよく、空気を用いることもできる。キャリアガスの流量は成膜室や基板の大きさによって適宜決められるが、通例1~20L/分であり、好ましくは2~10L/分である。 The type of carrier gas is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the film to be deposited. Examples thereof include oxygen, ozone, inert gases such as nitrogen and argon, and reducing gases such as hydrogen gas and forming gas. Also, the number of carrier gases may be one, or two or more. For example, a diluent gas obtained by diluting the same gas as the first carrier gas with another gas (for example, diluted 10 times) may be further used as the second carrier gas, and air may also be used. The flow rate of the carrier gas is appropriately determined depending on the size of the deposition chamber and the substrate, and is generally 1 to 20 L/min, preferably 2 to 10 L/min.

(成膜部)
成膜部140では、ミストを加熱し熱反応を生じさせて、基板110の表面の一部又は全部に成膜を行う。成膜部140は、例えば、成膜室107を備え、成膜室107内には基板110が設置されており、該基板110を加熱するための加熱手段、例えばホットプレート108を備えることができる。ホットプレート108は、図2に示されるように成膜室107の外部に設けられていてもよいし、成膜室107の内部に設けられていてもよい。また、ホットプレート以外にも、基板が吸収し発熱可能な光等による加熱も可能である。また、成膜室107には、基板110へのミストの供給に影響を及ぼさない位置に、排ガスの排気口112が設けられている。なお、基板110を成膜室107の上面に設置するなどして、フェイスダウンとしてもよいし、基板110を成膜室107の底面に設置して、フェイスアップとしてもよい。
(Deposition part)
In the film forming section 140 , the mist is heated to cause a thermal reaction to form a film on part or all of the surface of the substrate 110 . The film forming section 140 includes, for example, a film forming chamber 107, a substrate 110 is installed in the film forming chamber 107, and a heating means for heating the substrate 110, such as a hot plate 108, can be provided. . The hot plate 108 may be provided outside the film forming chamber 107 as shown in FIG. 2, or may be provided inside the film forming chamber 107 . In addition to the hot plate, it is also possible to heat the substrate by light or the like that can be absorbed by the substrate and generate heat. Further, the deposition chamber 107 is provided with an exhaust port 112 for exhaust gas at a position that does not affect the supply of mist to the substrate 110 . Note that the substrate 110 may be placed on the top surface of the film formation chamber 107 to face down, or the substrate 110 may be placed on the bottom surface of the film formation chamber 107 to face up.

(基板)
基板110は、成膜可能であり膜を支持できるものであれば特に限定されない。前記基板110の材料も、特に限定されず、公知の基板を用いることができ、有機化合物であってもよいし、無機化合物であってもよい。例えば、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、鉄やアルミニウム、ステンレス鋼、金等の金属、シリコン、サファイア、石英、ガラス、酸化ガリウム等が挙げられるが、これに限られるものではない。前記基板の形状としては、どのような形状のものであってもよく、あらゆる形状に対して有効であり、例えば、平板や円板等の板状、繊維状、棒状、円柱状、角柱状、筒状、螺旋状、球状、リング状などが挙げられるが、本発明においては、板状の基板が好ましい。板状の基板の厚さは、特に限定されないが、好ましくは、10~2000μmであり、より好ましくは50~800μmである。基板が板状の場合、その面積は100mm以上が好ましく、より好ましくは口径が2インチ(50mm)以上である。
(substrate)
The substrate 110 is not particularly limited as long as it can form a film and can support a film. The material of the substrate 110 is also not particularly limited, and a known substrate can be used, and it may be an organic compound or an inorganic compound. Examples include polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, polyimide, polyetherimide, fluororesin, metals such as iron, aluminum, stainless steel, and gold, silicon, sapphire, quartz, glass, and gallium oxide. Examples include, but are not limited to. The shape of the substrate may be any shape, and it is effective for all shapes. The substrate may have a cylindrical shape, a spiral shape, a spherical shape, a ring shape, or the like, and a plate-like substrate is preferable in the present invention. The thickness of the plate-shaped substrate is not particularly limited, but preferably 10 to 2000 μm, more preferably 50 to 800 μm. When the substrate is plate-shaped, its area is preferably 100 mm 2 or more, and its diameter is more preferably 2 inches (50 mm) or more.

(搬送部)
搬送部109は、ミスト化部120と成膜部140とを接続する。搬送部109を介して、ミスト化部120のミスト発生源104から成膜部140の成膜室107へと、キャリアガスによってミストが搬送される。搬送部109は、例えば、供給管109aとすることができる。供給管109aとしては、例えば石英管や樹脂製のチューブなどを使用することができる。
(Conveyor)
The conveying section 109 connects the mist forming section 120 and the film forming section 140 . Mist is transported by the carrier gas from the mist generation source 104 of the mist generating unit 120 to the film forming chamber 107 of the film forming unit 140 via the transport unit 109 . The transport section 109 can be, for example, a supply pipe 109a. As the supply pipe 109a, for example, a quartz pipe or a resin tube can be used.

(成膜方法)
次に、以下、図2を参照しながら、本発明に係る成膜方法の一例を説明する。
まず、原料溶液104aをミスト化部120のミスト発生源104内に収容し、基板110をホットプレート108上に直接又は成膜室107の壁を介して設置し、ホットプレート108を作動させる。
(Film formation method)
Next, an example of the film forming method according to the present invention will be described below with reference to FIG.
First, the raw material solution 104a is accommodated in the mist generation source 104 of the mist generating section 120, the substrate 110 is placed on the hot plate 108 directly or through the wall of the film forming chamber 107, and the hot plate 108 is operated.

次に、流量調節弁103a、103bを開いてキャリアガス源102a、102bからキャリアガスを成膜室107内に供給し、成膜室107の雰囲気をキャリアガスで十分に置換するとともに、主キャリアガスの流量と希釈用キャリアガスの流量をそれぞれ調節し、キャリアガス流量を制御する。 Next, the flow control valves 103a and 103b are opened to supply the carrier gas from the carrier gas sources 102a and 102b into the film forming chamber 107 to sufficiently replace the atmosphere in the film forming chamber 107 with the carrier gas, and the main carrier gas and the flow rate of the carrier gas for dilution are adjusted to control the carrier gas flow rate.

次に、ミストを発生させる。超音波振動子106を振動させ、その振動を、水105aを通じて原料溶液104aに伝播させることによって、原料溶液104aをミスト化させてミストを生成する。次に、ミスト化部120で生成したミストは、キャリアガスによってミスト化部120から搬送部109を経て成膜部140へ搬送され、成膜室107内に導入される。成膜室107内に導入されたミストは、成膜室107内でホットプレート108の熱により熱処理され熱反応して、基板110上に成膜される。 Next, mist is generated. By vibrating the ultrasonic oscillator 106 and propagating the vibration to the raw material solution 104a through the water 105a, the raw material solution 104a is misted to generate mist. Next, the mist generated in the mist generating section 120 is conveyed from the mist generating section 120 to the film forming section 140 via the conveying section 109 and introduced into the film forming chamber 107 by the carrier gas. The mist introduced into the film formation chamber 107 is heat-treated by the heat of the hot plate 108 in the film formation chamber 107 and thermally reacts to form a film on the substrate 110 .

熱反応は、非酸素雰囲気下、還元ガス雰囲気下、空気雰囲気下及び酸素雰囲気下のいずれの雰囲気下で行われてもよく、成膜物に応じて適宜設定すればよい。また、反応圧力は、大気圧下、加圧下又は減圧下のいずれの条件下で行われてもよいが、大気圧下の成膜であれば、装置構成が簡略化できるので好ましい。 The thermal reaction may be carried out under any of a non-oxygen atmosphere, a reducing gas atmosphere, an air atmosphere, and an oxygen atmosphere, and may be appropriately set according to the film to be deposited. In addition, the reaction pressure may be under atmospheric pressure, under increased pressure or under reduced pressure, but film formation under atmospheric pressure is preferable because the apparatus configuration can be simplified.

また、熱反応は、加熱によりミストが反応すればよく、反応条件等も特に限定されない。原料や成膜物に応じて適宜設定することができる。例えば、加熱温度は120~600℃の範囲であり、好ましくは200℃~600℃の範囲であり、より好ましくは300℃~550℃の範囲とすることができる。 Moreover, the thermal reaction is not particularly limited as long as the mist reacts by heating. It can be appropriately set according to the raw material and the film-formed material. For example, the heating temperature can be in the range of 120-600°C, preferably in the range of 200-600°C, more preferably in the range of 300-550°C.

本発明に係る成膜方法では、成膜中に基板温度を変化させる点(以下、「基板温度変化ステップ」ともいう)に特徴を有する。前記基板温度変化ステップにおいては、基板温度を3℃以上変化させることが好ましく、5℃以上変化させることがより好ましい。基板温度を変化させる時間は特に限定されないが、5秒以上が好ましく、10秒以上とすることがより好ましい。このような温度差、時間とすることで、より効果的に、正反射率が低い表面構造とすることができる。 The film formation method according to the present invention is characterized in that the substrate temperature is changed during film formation (hereinafter also referred to as "substrate temperature change step"). In the substrate temperature changing step, the substrate temperature is preferably changed by 3° C. or more, more preferably by 5° C. or more. The time for changing the substrate temperature is not particularly limited, but is preferably 5 seconds or longer, more preferably 10 seconds or longer. By setting such a temperature difference and time, it is possible to more effectively obtain a surface structure with a low specular reflectance.

例えば、基板設定温度が500℃のときは、成膜中に497℃以下になる時間帯を含むように、基板温度を変化させる。逆に、基板設定温度が500℃のときに、成膜中に503℃以上になる時間帯を含むように、基板温度を変化させることもできる。温度変化ステップは成膜中に1回の実施としてもよいし複数回実施してもよい。成膜中に、結晶成長のモードに変化を与えることで、表面の凹凸構造を変化させ、表面の凹凸構造により影響を受ける正反射率が一定の範囲とできればよい。 For example, when the substrate set temperature is 500° C., the substrate temperature is changed so as to include a time period when the temperature is 497° C. or lower during film formation. Conversely, it is also possible to change the substrate temperature so as to include a period of time when the substrate temperature is set to 500° C. and the temperature rises to 503° C. or higher during film formation. The temperature change step may be performed once during film formation, or may be performed multiple times. It suffices that the regular reflectance, which is affected by the uneven structure of the surface, can be kept within a certain range by changing the crystal growth mode during film formation to change the uneven structure of the surface.

基板温度変化ステップは、例えば、加熱手段の設定温度を変更することで実現可能である。設定温度の変更は、プログラムを組んで自動で制御してもよいし、手動で調整することも可能である。最も簡単な方法としては、一時的に加熱を停止するという方法が挙げられる。ミストCVD法においては、成膜中は常時ミスト、すなわち、液相の材料が供給されているため、その蒸発潜熱により基板の温度を急激に低下させることができる。 The substrate temperature changing step can be realized by changing the set temperature of the heating means, for example. The change of the set temperature may be controlled automatically by creating a program, or may be adjusted manually. The simplest method is to temporarily stop heating. In the mist CVD method, mist, that is, a liquid phase material is always supplied during film formation, so that the latent heat of vaporization of the mist can rapidly lower the temperature of the substrate.

上記のような温度変化ステップを実施すると、成膜時の結晶において、優先的な成長方向が部分的に変化し、面内のいたる所に可視光の波長に相当するサイズ(サブミクロンサイズ)の凹凸が形成される。このような表面構造を有する半導体膜上に電極を形成すると、良好なオーミック特性が実現される。 When the temperature change step as described above is performed, the preferential growth direction of the crystal at the time of film formation is partially changed, and a size corresponding to the wavelength of visible light (submicron size) is distributed throughout the plane. Unevenness is formed. Good ohmic characteristics are achieved by forming an electrode on a semiconductor film having such a surface structure.

(基板と半導体膜の分離)
上記のようにして得られた積層体において、基板と半導体膜とを分離して、単独の半導体膜を得ることもできる。例えば、積層体から基板を剥離してもよい。剥離方法は特に限定されず、公知の方法を採用できる。例えば、機械的衝撃を与えて剥離する方法、熱を加えて熱応力を利用して剥離する方法、超音波等の振動を加えて剥離する方法、中間層をエッチングして剥離する方法などが挙げられる。また、基板そのものをエッチングして溶解除去して単独の半導体膜とすることもできる。このようにして、自立した半導体膜を得ることができる。
(Separation of substrate and semiconductor film)
In the layered product obtained as described above, the substrate and the semiconductor film can be separated to obtain a single semiconductor film. For example, the substrate may be separated from the laminate. A peeling method is not particularly limited, and a known method can be adopted. For example, there are a method of applying a mechanical impact to peel, a method of applying heat and using thermal stress to peel, a method of applying vibration such as ultrasonic waves to peel, and a method of etching and peeling the intermediate layer. be done. Alternatively, the substrate itself can be etched to be dissolved and removed to form a single semiconductor film. In this manner, a self-supporting semiconductor film can be obtained.

(電極)
本発明に係る半導体膜を半導体装置に適用し、電極を形成する場合、電極の形成方法は一般的な方法を用いることができる。すなわち、蒸着、スパッタ、CVD、めっきなどの他、樹脂等と一緒に接着させる印刷法など、特に限定されない。電極材料としては、Al、Ag、Ti、Pd、Au、Cu、Cr、Fe、W、Ta、Nb、Mn、Mo、Hf、Co、Zr、Sn、Pt、V、Ni、Ir、Zn、In、Ndなどの金属の他、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の金属酸化物導電膜、ポリアニリン、ポリチオフェン又はポリピロールなどの有機導電性化合物等、材料の種類を問わない。また、これらの2種以上の合金、混合物でもかまわない。電極の厚さは、1~1000nmが好ましく、より好ましくは10~500nmとすることができる。
(electrode)
When applying the semiconductor film according to the present invention to a semiconductor device and forming an electrode, a general method can be used as the method for forming the electrode. In other words, there are no particular limitations on the method such as vapor deposition, sputtering, CVD, plating, or a printing method for adhering together with a resin or the like. Al, Ag, Ti, Pd, Au, Cu, Cr, Fe, W, Ta, Nb, Mn, Mo, Hf, Co, Zr, Sn, Pt, V, Ni, Ir, Zn, In , Nd, etc., metal oxide conductive films such as tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), zinc indium oxide (IZO), organic conductive compounds such as polyaniline, polythiophene or polypyrrole, etc. , regardless of material type. An alloy or mixture of two or more of these may also be used. The thickness of the electrode is preferably 1-1000 nm, more preferably 10-500 nm.

以下、実施例を挙げて本発明について詳細に説明するが、これは本発明を限定するものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but these are not intended to limit the present invention.

(実施例1)
上述の成膜方法に基づいて、ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜として、コランダム構造を有する酸化ガリウム(以下、「α-Ga」という)膜の成膜を行った。
(Example 1)
A gallium oxide (hereinafter referred to as “α-Ga 2 O 3 ”) film having a corundum structure was formed as an oxide semiconductor film containing gallium as a main component based on the above-described film formation method.

具体的には、まず、臭化ガリウム0.1mol/分の水溶液を調整し、さらに48%臭化水素酸溶液を体積比で10%となるように含有させ、これを原料溶液104aとした。
上述のようにして得た原料溶液104aをミスト発生源104内に収容した。次に、基板110として4インチ(直径100mm)のc面サファイア基板を、成膜室107内でホットプレート108に隣接するように設置し、ホットプレート108を作動させて温度を500℃に昇温した。
Specifically, first, an aqueous solution of 0.1 mol/min of gallium bromide was prepared, and then a 48% hydrobromic acid solution was added so as to be 10% by volume, and this was used as the raw material solution 104a.
The raw material solution 104 a obtained as described above was accommodated in the mist generation source 104 . Next, a 4-inch (100 mm diameter) c-plane sapphire substrate as the substrate 110 was placed adjacent to the hot plate 108 in the deposition chamber 107, and the hot plate 108 was operated to raise the temperature to 500°C. did.

なお、ホットプレート108の温度は、ホットプレート108に内蔵した温度測定器でモニターされている。基板110はホットプレート108に隣接して設置されているため温度追随性が良好であり、モニターされたホットプレート108の温度と基板110の温度とが略等しいことは、事前に確認されている。 Note that the temperature of the hot plate 108 is monitored by a temperature measuring device built into the hot plate 108 . Since the substrate 110 is installed adjacent to the hot plate 108, it has good temperature followability, and it has been confirmed in advance that the monitored temperature of the hot plate 108 and the temperature of the substrate 110 are substantially equal.

続いて、流量調節弁103a、103bを開いてキャリアガス源102a、102bからキャリアガスとして酸素ガスを成膜室107内に供給し、成膜室107の雰囲気をキャリアガスで十分に置換するとともに、主キャリアガスの流量を2L/分に、希釈用キャリアガスの流量を5L/minにそれぞれ調節した。すなわち、キャリアガス総流量=7L/分とした。 Subsequently, the flow control valves 103a and 103b are opened to supply oxygen gas as a carrier gas from the carrier gas sources 102a and 102b into the film forming chamber 107 to sufficiently replace the atmosphere in the film forming chamber 107 with the carrier gas, The flow rate of the main carrier gas was adjusted to 2 L/min, and the flow rate of the diluent carrier gas was adjusted to 5 L/min. That is, the carrier gas total flow rate was set to 7 L/min.

次に、超音波振動子106を2.4MHzで振動させ、その振動を、水105aを通じて原料溶液104aに伝播させることによって、原料溶液104aをミスト化してミストを生成した。このミストを、キャリアガスによって供給管109aを経て成膜室107内に導入した。そして、大気圧下、500℃の条件で、成膜室107内でミストを熱反応させて、基板110上にα-Ga膜を形成した。成膜時間は30分とした。成膜途中で、基板温度変化ステップとして、5分間、設定温度を497℃とした後、再度500℃に戻した。 Next, the ultrasonic vibrator 106 was oscillated at 2.4 MHz, and the vibration was propagated to the raw material solution 104a through the water 105a, thereby misting the raw material solution 104a to generate mist. This mist was introduced into the film forming chamber 107 through the supply pipe 109a by the carrier gas. Then, an α-Ga 2 O 3 film was formed on the substrate 110 by thermally reacting the mist in the film forming chamber 107 under the conditions of 500° C. under atmospheric pressure. The film formation time was 30 minutes. During the film formation, as a substrate temperature change step, the set temperature was set to 497° C. for 5 minutes and then returned to 500° C. again.

得られた膜の表面を肉眼で観察したところ、やや白濁傾向が認められた。この膜の表面の正反射率を、正反射率測定システム(オーシャンフォトニクス社製、OP-FLMS-RF-ST1)を用いて測定した。入射光波長633nm、入射角45°の条件で測定したところ、正反射率は14%であった。 When the surface of the obtained film was observed with the naked eye, it was found that the film tended to be slightly cloudy. The specular reflectance of the surface of this film was measured using a specular reflectance measurement system (manufactured by Ocean Photonics, OP-FLMS-RF-ST1). When measured under the conditions of an incident light wavelength of 633 nm and an incident angle of 45°, the regular reflectance was 14%.

次に、コンタクト抵抗をTLM法にて求めるべく、得られたα-Ga膜上に、電極としてTiを、幅1mm、間隔5mm周期の平行線状に、蒸着により成膜した。膜厚は1μmとした。得られた積層体を幅1cmにダイシングし、電極間の抵抗を逐次測定することによりコンタクト抵抗を求めた。コンタクト抵抗は15mΩcmと算出された。 Next, in order to determine the contact resistance by the TLM method, Ti was vapor-deposited as an electrode in the form of parallel lines with a width of 1 mm and a period of 5 mm on the obtained α-Ga 2 O 3 film. The film thickness was set to 1 μm. The resulting laminate was diced into 1 cm width pieces, and the contact resistance was determined by successively measuring the resistance between the electrodes. The contact resistance was calculated to be 15 mΩcm 2 .

(実施例2)
基板温度変化ステップとして、成膜途中で12秒間加熱を停止させた後、加熱を再開し再び500℃とした以外は、実施例1と同じ条件で成膜、評価を行った。実施例2では、基板温度変化ステップ中、基板温度は495℃まで低下した。正反射率は9%であり、コンタクト抵抗は4mΩcmと算出された。
(Example 2)
Film formation and evaluation were carried out under the same conditions as in Example 1, except that as the substrate temperature change step, heating was stopped for 12 seconds during the film formation, and then the heating was restarted and the temperature was raised to 500° C. again. In Example 2, the substrate temperature decreased to 495° C. during the substrate temperature change step. The specular reflectance was 9% and the contact resistance was calculated to be 4 mΩcm 2 .

(実施例3)
基板温度変化ステップとして、成膜途中で60秒間加熱を停止させた後、加熱を再開し再び500℃とした以外は、実施例1と同じ条件で成膜、評価を行った。実施例3では、基板温度変化ステップ中、基板温度は475℃まで低下した。正反射率は7%であり、コンタクト抵抗は3mΩcmと算出された。
(Example 3)
Film formation and evaluation were carried out under the same conditions as in Example 1, except that as the substrate temperature change step, heating was stopped for 60 seconds during the film formation, and then the heating was restarted to 500° C. again. In Example 3, the substrate temperature decreased to 475° C. during the substrate temperature change step. The specular reflectance was 7% and the contact resistance was calculated to be 3 mΩcm 2 .

(実施例4)
基板温度変化ステップとして、成膜途中で12秒間加熱を停止させた後、加熱を再開させ再び500℃とする操作を3回実施した以外は、実施例1と同じ条件で成膜、評価を行った。実施例4では、基板温度変化ステップ中、基板温度は495℃まで低下した。正反射率は5%であり、コンタクト抵抗は1mΩcmと算出された。
(Example 4)
Film formation and evaluation were carried out under the same conditions as in Example 1, except that as the substrate temperature change step, the heating was stopped for 12 seconds during the film formation, and then the heating was restarted and the temperature was raised to 500° C. again three times. rice field. In Example 4, the substrate temperature decreased to 495° C. during the substrate temperature change step. The specular reflectance was 5% and the contact resistance was calculated to be 1 mΩcm 2 .

なお、膜の表面を肉眼で観察したところ、実施例2,3,4の順に、白濁傾向が強くなった。 When the surface of the film was observed with the naked eye, the tendency of clouding became stronger in the order of Examples 2, 3 and 4.

(比較例)
基板温度変化ステップを行わず、常時500℃となるように一定温度に加熱しながら成膜を行った以外は実施例1と同じ条件で成膜、評価を行った。得られた膜の表面を肉眼で観察したところ、光沢が認められた。正反射率は19%であった。また、コンタクト抵抗は95mΩcmと算出された。
(Comparative example)
Film formation and evaluation were performed under the same conditions as in Example 1, except that the substrate temperature changing step was not performed and the film formation was performed while heating to a constant temperature of 500° C. all the time. When the surface of the obtained film was observed with the naked eye, it was found to be glossy. The specular reflectance was 19%. Also, the contact resistance was calculated to be 95 mΩcm 2 .

以上の結果をまとめたものを表1に示す。 Table 1 shows a summary of the above results.

Figure 0007105703000001
Figure 0007105703000001

表1から明らかなように、実施例1~3は比較例に比べコンタクト抵抗が極めて低く、良好なオーミック特性が得られていることがわかる。さらにコンタクト抵抗は、正反射率との相関が認められ、表面の正反射率を15%以下とした酸化物半導体膜の場合に、良好なオーミック特性が得られることがわかる。この結果、簡便な方法により良好なオーミック特性が形成可能となった。 As is clear from Table 1, Examples 1 to 3 have extremely low contact resistances and good ohmic characteristics as compared to Comparative Examples. Furthermore, it can be seen that the contact resistance correlates with the regular reflectance, and good ohmic characteristics can be obtained in the case of an oxide semiconductor film in which the regular reflectance of the surface is set to 15% or less. As a result, it has become possible to form good ohmic characteristics by a simple method.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments. The above-described embodiment is an example, and any device having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same effect is the present invention. included in the technical scope of

101…成膜装置、 102a…キャリアガス源、
102b…希釈用キャリアガス源、 103a…流量調節弁、
103b…流量調節弁、 104…ミスト発生源、 104a…原料溶液、
105…容器、 105a…水、 106…超音波振動子、 107…成膜室、
108…ホットプレート、 109…搬送部、 109a…供給管、
110…基板、 112…排気口、 116…発振器、
120…ミスト化部、130…キャリアガス供給部、140…成膜部、
301…試料、302…光源、303…受光プローブ、304…入射光、
305…反射光、 306…入射角、307…反射角。
101... Film forming apparatus, 102a... Carrier gas source,
102b... carrier gas source for dilution, 103a... flow control valve,
103b... Flow control valve, 104... Mist generation source, 104a... Raw material solution,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 105... Container 105a... Water 106... Ultrasonic oscillator 107... Film-forming chamber,
108...Hot plate, 109...Conveyor, 109a...Supply pipe,
110... Substrate, 112... Exhaust port, 116... Oscillator,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 120... Misting part, 130... Carrier gas supply part, 140... Film-forming part,
301... Sample, 302... Light source, 303... Light receiving probe, 304... Incident light,
305... Reflected light, 306... Incidence angle, 307... Reflection angle.

Claims (7)

ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜であって、
前記酸化物半導体膜の表面の正反射率が、入射光波長633nm、入射角45°の条件で、15%以下であり、
前記酸化物半導体膜は、コランダム構造を有し、サブミクロンサイズの凹凸の表面構造を有するものであることを特徴とする酸化物半導体膜。
An oxide semiconductor film containing gallium as a main component,
The specular reflectance of the surface of the oxide semiconductor film is 15% or less under the conditions of an incident light wavelength of 633 nm and an incident angle of 45° ,
1. An oxide semiconductor film, wherein the oxide semiconductor film has a corundum structure and a submicron-sized uneven surface structure .
前記酸化物半導体膜の表面の面積が、100mm以上であることを特徴とする請求項1に記載の酸化物半導体膜。 The oxide semiconductor film according to claim 1, wherein the surface area of the oxide semiconductor film is 100 mm 2 or more. ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜と基板の積層体であって、前記酸化物半導体膜の表面の正反射率が、入射光波長633nm、入射角45°の条件で、15%以下であり、
前記酸化物半導体膜は、コランダム構造を有し、サブミクロンサイズの凹凸の表面構造を有するものであることを特徴とする積層体。
A laminate of an oxide semiconductor film containing gallium as a main component and a substrate, wherein the regular reflectance of the surface of the oxide semiconductor film is 15% or less under the conditions of an incident light wavelength of 633 nm and an incident angle of 45°. the law of nature,
The layered product, wherein the oxide semiconductor film has a corundum structure and a submicron-sized uneven surface structure .
前記酸化物半導体膜の表面の面積が、100mm以上であることを特徴とする請求項3に記載の積層体。 4. The laminate according to claim 3, wherein the surface area of the oxide semiconductor film is 100 mm< 2 > or more. 少なくともガリウムを含む原料溶液を霧化又は液滴化して生成されたミストを、キャリアガスを用いて搬送し、前記ミストを加熱して、基板上で前記ミストを熱反応させて成膜を行う酸化物半導体膜の製造方法であって、
前記成膜中に加熱の停止と加熱の再開を行って前記基板の温度を変化させることを特徴とする酸化物半導体膜の製造方法。
Oxidation in which a mist generated by atomizing or dropletizing a raw material solution containing at least gallium is transported using a carrier gas, the mist is heated, and the mist is thermally reacted on a substrate to form a film. A method for manufacturing a semiconductor film, comprising:
A method for producing an oxide semiconductor film, wherein the temperature of the substrate is changed by stopping heating and restarting heating during the film formation.
前記成膜中に前記基板の温度を5℃以上変化させることを特徴とする請求項に記載の酸化物半導体膜の製造方法。 6. The method of manufacturing an oxide semiconductor film according to claim 5 , wherein the temperature of said substrate is changed by 5[deg.] C. or more during said film formation. 前記基板として、成膜面の面積が100mm以上のものを用いることを特徴とする請求項又は請求項に記載の酸化物半導体膜の製造方法。
7. The method for producing an oxide semiconductor film according to claim 5 , wherein the substrate has a film formation surface area of 100 mm< 2 > or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP4411021A1 (en) * 2021-09-30 2024-08-07 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Laminated structure, semiconductor device, and method for forming crystalline oxide film
WO2024043134A1 (en) * 2022-08-26 2024-02-29 信越化学工業株式会社 FILM FORMING METHOD, FILM FORMING DEVICE, SUSCEPTOR, AND α-GALLIUM OXIDE FILM

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007254174A (en) 2006-03-20 2007-10-04 Nippon Light Metal Co Ltd Gallium oxide single crystal and its manufacturing method, and nitride semiconductor substrate and its manufacturing method
JP2014031300A (en) 2012-08-06 2014-02-20 Namiki Precision Jewel Co Ltd Gallium oxide substrate and manufacturing method of the same
JP2015196603A (en) 2014-03-31 2015-11-09 株式会社Flosfia Crystalline laminated structure and semiconductor device
JP2017022188A (en) 2015-07-07 2017-01-26 株式会社Flosfia Peeling method
JP2020092125A (en) 2018-12-03 2020-06-11 トヨタ自動車株式会社 Film deposition apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007254174A (en) 2006-03-20 2007-10-04 Nippon Light Metal Co Ltd Gallium oxide single crystal and its manufacturing method, and nitride semiconductor substrate and its manufacturing method
JP2014031300A (en) 2012-08-06 2014-02-20 Namiki Precision Jewel Co Ltd Gallium oxide substrate and manufacturing method of the same
JP2015196603A (en) 2014-03-31 2015-11-09 株式会社Flosfia Crystalline laminated structure and semiconductor device
JP2017022188A (en) 2015-07-07 2017-01-26 株式会社Flosfia Peeling method
JP2020092125A (en) 2018-12-03 2020-06-11 トヨタ自動車株式会社 Film deposition apparatus

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