JP7130962B2 - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents

成膜方法及び成膜装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7130962B2
JP7130962B2 JP2018002839A JP2018002839A JP7130962B2 JP 7130962 B2 JP7130962 B2 JP 7130962B2 JP 2018002839 A JP2018002839 A JP 2018002839A JP 2018002839 A JP2018002839 A JP 2018002839A JP 7130962 B2 JP7130962 B2 JP 7130962B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
film
mist
film forming
annealing
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
Application number
JP2018002839A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019119925A (ja
Inventor
達司 永岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=66995584&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP7130962(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2018002839A priority Critical patent/JP7130962B2/ja
Priority to CN201811579350.2A priority patent/CN110029326A/zh
Priority to US16/238,663 priority patent/US10854447B2/en
Priority to DE102019200128.9A priority patent/DE102019200128A1/de
Publication of JP2019119925A publication Critical patent/JP2019119925A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7130962B2 publication Critical patent/JP7130962B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0209—Pretreatment of the material to be coated by heating
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4486—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by producing an aerosol and subsequent evaporation of the droplets or particles
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • 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
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic 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
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/1208—Oxides, e.g. ceramics
    • C23C18/1216—Metal 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
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1229—Composition of the substrate
    • C23C18/1245—Inorganic substrates other than metallic
    • 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
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1258—Spray pyrolysis
    • 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
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1279—Process of deposition of the inorganic material performed under reactive atmosphere, e.g. oxidising or reducing atmospheres
    • 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
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1291—Process of deposition of the inorganic material by heating of the substrate
    • 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
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/0242—Crystalline insulating materials
    • 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
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02422—Non-crystalline insulating materials, e.g. glass, polymers
    • 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
    • H01L21/02565—Oxide semiconducting materials not being Group 12/16 materials, e.g. ternary compounds
    • 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
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02658—Pretreatments
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • 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
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02414—Oxide semiconducting materials not being Group 12/16 materials, e.g. ternary compounds
    • 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
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02658—Pretreatments
    • H01L21/02661—In-situ cleaning

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

本明細書に開示の技術は、基板上に膜を形成する技術に関する。
特許文献１には、基板上に膜を形成する技術が開示されている。この技術では、基板を加熱しながら、膜の原料溶液のミストを基板の表面に供給する。基板の表面に付着したミストは、基板上で化学反応を起こす。その結果、基板上に膜が形成される。以下では、この種の成膜技術を、ミストＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）と呼ぶ。
特開２０１７－１３３０７７号公報
一般的なＣＶＤ（ミストＣＶＤ以外のＣＶＤ）は、減圧雰囲気（例えば、真空）の下で実施される。このため、ＣＶＤ前に基板の表面に不純物が付着していても、減圧雰囲気下で不純物が気化し、基板の表面が清浄化される。これに対し、ミストＣＶＤでは原料溶液のミスト（すなわち、液滴）を基板の表面に供給する必要があるため、ミストＣＶＤは比較的高い気圧（例えば、大気圧程度）の下で実施される。したがって、ミストＣＶＤでは、基板の表面に不純物が付着していても、不純物が気化しない。不純物が付着している基板上に膜を形成すると、膜中に不純物が取り込まれる。その結果、膜の品質が低下する。したがって、本明細書では、ミストＣＶＤにおいて、基板の表面に付着している不純物が膜中に取り込まれることを抑制する技術を提供する。
本明細書が開示する成膜方法は、基板上に膜を形成する。この成膜方法は、前記基板をアニールする工程と、前記アニール後に、前記基板を前記アニール時の前記基板の温度よりも低い温度に加熱しながら、前記膜の原料溶液のミストを前記基板の表面に供給する工程を有する。
この成膜方法では、成膜工程の前にアニール工程を実施する。基板をアニールすることで、基板の表面に付着している不純物が気化し、基板の表面から不純物が除去される。これによって、基板の表面が清浄化される。アニール後に、原料溶液のミストを基板の表面に供給することで、基板上に膜を形成する。この工程では、基板の温度を、アニール時の基板の温度よりも低い温度に制御する。このため、原料溶液を、ミスト（すなわち、液滴）の状態で基板の表面に供給することができる。基板の表面が清浄化されているので、基板上に形成される膜に不純物が取り込まれることが抑制される。このため、高品質な膜を形成することができる。
成膜装置１０の構成図（実施例１のアニール工程を示す図）。 成膜装置１０の構成図（実施例１の成膜工程を示す図）。 成膜装置１０の構成図（実施例２のアニール工程を示す図）。 成膜装置１０の構成図（実施例２の成膜工程を示す図）。 成膜装置１１０の構成図（アニール工程を示す図）。 成膜装置１１０の構成図（成膜工程を示す図）。
基板上に膜を形成する成膜装置及び成膜方法の実施例について、以下に説明する。なお、基板上に形成する膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）といった酸化膜であってもよいし、他の膜であってもよい。また、当該膜は、半導体膜であってもよいし、絶縁膜であってもよい。このように、基板上に形成する膜は、特に限定されない。また、基板は、サファイア等の絶縁基板であってもよいし、酸化ガリウム基板等の半導体基板であってもよい。基板の材料は、特に限定されない。
図１に示す成膜装置１０は、基板７０上に膜を形成する装置である。成膜装置１０は、基板７０が配置される炉１２と、炉１２を加熱するヒータ１４と、炉１２に接続されたミスト供給装置２０と、炉１２に接続された排出管８０と、制御装置９０を備える。
炉１２の具体的な構成は特に限定されない。一例ではあるが、図１に示す炉１２は、上流端１２ａから下流端１２ｂまで延びる管状炉である。炉１２の長手方向に垂直な断面は、円形である。但し、炉１２の断面は円形に限定されない。炉１２の上流端１２ａには、ミスト供給装置２０が接続されている。炉１２の下流端１２ｂには、排出管８０が接続されている。
炉１２内には、基板７０を支持するための基板ステージ１３が設けられている。基板ステージ１３は、炉１２の長手方向に対して基板７０が傾くように構成されている。基板ステージ１３に支持された基板７０は、炉１２内を上流端１２ａから下流端１２ｂに向かって流れるガスが基板７０の表面にあたる向きで支持される。
ヒータ１４は、前述したように、炉１２を加熱する。ヒータ１４の具体的な構成は特に限定されない。一例ではあるが、図１に示すヒータ１４は、電気式のヒータであって、炉１２の外周壁に沿って配置されている。これにより、ヒータ１４は炉１２の外周壁を加熱し、それによって炉１２内の基板７０が加熱される。
ミスト供給装置２０は、炉１２内に、膜の原料溶液のミストを供給する。また、ミスト供給装置２０は、炉１２内に、ガス（例えば、窒素（Ｎ２）ガス、酸素（Ｏ２）ガス等）を供給することもできる。ミスト供給装置２０の具体的な構成は特に限定されない。一例ではあるが、図１に示すミスト供給装置２０は、原料溶液６０を収容する容器２２と、容器２２に設けられた超音波振動子２４と、容器２２と炉１２との間を接続するミスト供給路２６と、容器２２に接続された搬送ガス導入路２８と、ミスト供給路２６に接続された希釈ガス導入路３０を備える。搬送ガス導入路２８は、容器２２へ搬送ガスを供給する。希釈ガス導入路３０は、ミスト供給路２６へ希釈ガスを供給する。超音波振動子２４は、容器２２内の原料溶液６０に超音波振動を加えて、原料溶液６０のミストを生成する。
排出管８０は、炉１２の下流端１２ｂに接続されている。ミスト供給装置２０によって炉１２内に供給されたミスト及びガスは、炉１２内を下流端１２ｂまで流れた後に、排出管８０を介して炉１２の外部に排出される。
制御装置９０は、成膜装置１０の各部を制御する。例えば、制御装置９０は、ヒータ１４、超音波振動子２４、搬送ガス導入路２８（より詳細には、搬送ガス導入路２８にガスを供給するガス供給装置（図示省略））、希釈ガス導入路３０（より詳細には、希釈ガス導入路３０にガスを供給するガス供給装置（図示省略））等を制御する。
次に、成膜装置１０を用いた成膜方法について説明する。なお、実施例１では、基板７０としてサファイア基板を用い、基板７０上にα型酸化ガリウムの膜を形成する方法を説明する。実施例１では、原料溶液６０として、ガリウムアセチルアセトナト水溶液を使用する。また、実施例１では、搬送ガスとして窒素ガスを用い、希釈ガスとして窒素ガスを用いる。実施例１の成膜方法では、基板７０を加熱するアニール工程を実施し、その後に、基板７０上に膜を形成する成膜工程を実施する。
図１は、実施例１のアニール工程を示している。図１に示すように、アニール工程では、炉１２内の基板ステージ１３上に基板７０を設置する。アニール工程では、ミスト供給装置２０から炉１２へはミスト及びガスを供給しない。アニール工程では、炉１２を図示しないベントを介して大気に開放する。このため、炉１２内に大気が存在している。アニール工程では、制御装置９０が、ヒータ１４によって基板７０を加熱する。ここでは、５００℃以上の温度（例えば、約１１００℃）に基板７０を加熱する。
基板７０の表面には、微量の不純物が付着している。アニール工程で基板７０をアニールすると、基板７０の表面に付着している不純物が気化し、基板７０の表面から不純物が除去される。
次に、制御装置９０は、ヒータ１４の出力を低下させ、基板７０の温度を低下させる。基板７０の温度が安定したら、ヒータ１４によってその温度に基板７０を維持しながら、成膜工程を実施する。例えば、基板７０を約４５０℃に維持しながら、成膜工程を実施する。
図２は、実施例１の成膜工程を示している。成膜工程では、制御装置９０が、超音波振動子２４を動作させる。これによって、容器２２内で原料溶液６０のミスト６２が生成される。また、制御装置９０は、搬送ガス導入路２８から容器２２内に搬送ガス６４（窒素ガス）を導入する。搬送ガス６４は、容器２２を通って、矢印４４に示すようにミスト供給路２６内に流入する。このとき、容器２２内のミスト６２が、搬送ガス６４と共にミスト供給路２６内に流入する。また、制御装置９０は、希釈ガス導入路３０からミスト供給路２６に希釈ガス６６（窒素ガス）を導入する。希釈ガス６６は、ミスト供給路２６内でミスト６２と混合される。これによって、ミスト６２が希釈化される。ミスト６２は、窒素ガス（すなわち、搬送ガス６４と希釈ガス６６）とともにミスト供給路２６内を下流側に流れ、矢印４８に示すようにミスト供給路２６から炉１２内に流入する。炉１２内では、ミスト６２は、窒素ガスとともに下流端１２ｂ側へ流れ、排出管８０へ排出される。なお、成膜工程において、炉１２内の気圧は、大気圧と略等しい。
炉１２内を流れるミスト６２の一部は、加熱された基板７０の表面に付着する。すると、ミスト６２（すなわち、原料溶液６０）が、基板７０上で化学反応を起こす。その結果、基板７０上に、α型酸化ガリウムが生成される。基板７０の表面に継続的にミスト６２が供給されるので、基板７０の表面にα型酸化ガリウム膜が成長する。
上述したように、アニール工程において、基板７０の表面から不純物が除去される。また、アニール工程の実施後に、基板７０が炉１２から取り出されることなく、連続して成膜工程が実施される。このため、成膜工程の開始時において、基板７０の表面に不純物がほとんど付着していない。したがって、成膜工程においては、不純物がほとんど存在しない清浄な基板７０の表面に、α型酸化ガリウム膜を成長させることができる。このため、α型酸化ガリウム膜中に不純物が取り込まれることが抑制される。したがって、不純物の影響によってα型酸化ガリウム膜の特性（電気的特性等）が変化することを抑制することができる。このため、α型酸化ガリウム膜の特性を所望の特性に正確に制御することができ、当該特性のばらつきを抑制することができる。
以上に説明したように、実施例１の成膜方法によれば、高品質なα型酸化ガリウム膜を形成することができる。
次に、実施例２の成膜方法について説明する。実施例２では、実施例１と同様に、成膜装置１０を用いて膜を形成する。実施例２では、基板７０としてβ型酸化ガリウム基板を用い、基板７０上にβ型酸化ガリウムのホモエピ膜を形成する方法を説明する。実施例２では、原料溶液６０として、塩化ガリウム水溶液を使用する。また、実施例２では、搬送ガス６４として酸素ガスを用い、希釈ガス６６として酸素ガスを用いる。実施例２の成膜方法でも、基板７０を加熱するアニール工程を実施し、その後に、基板７０上に膜を形成する成膜工程を実施する。
図３は、実施例２のアニール工程を示している。図３に示すように、アニール工程では、炉１２内の基板ステージ１３上に基板７０を設置する。アニール工程では、制御装置９０が、希釈ガス導入路３０からミスト供給路２６に酸素ガス６６を導入する。酸素ガス６６は、図３中の矢印に示すように、炉１２内を流れて排出管８０へ排出される。アニール工程では、炉１２内の気圧は、大気圧と略等しい。また、炉１２内が酸素ガス６６によって満たされるので、炉１２内における酸素分圧は、大気中における酸素分圧よりも高い。アニール工程では、制御装置９０が、ヒータ１４によって基板７０を加熱する。ここでは、約９００℃の温度に基板７０を加熱する。アニール工程は、図３中の矢印のように酸素ガス６６が流れている状態で実施される。
実施例２のアニール工程では、実施例１のアニール工程と同様に、基板７０の表面に付着している不純物が気化し、基板７０の表面から不純物が除去される。また、実施例２では、酸素ガス６６中でアニール工程が実施されるので、基板７０の表面に付着している有機系の不純物が酸化して気体化する。このため、有機系の不純物を基板７０の表面から除去することができる。また、実施例２では、炉１２内を酸素ガス６６が流れている状態でアニール工程が行われるので、基板７０の表面から気化した不純物が炉１２から排出管８０へ速やかに流される。このため、より好適に不純物を除去することができる。
また、実施例２では、基板７０をアニールすると、基板７０（すなわち、β型酸化ガリウム基板）の表面で原子のマイグレーションが生じ、基板７０の表面で原子が整列する。
また、基板７０（すなわち、β型酸化ガリウム基板）の内部には、酸素欠陥が存在している。なお、酸素欠陥は、酸素サイト（結晶格子に従って原子が配列されたときに酸素原子が配置されるべき位置）に生じている欠陥である。実施例２のアニール工程では、酸素分圧が高い雰囲気中で基板７０をアニールするので、ガス中の酸素原子が酸素欠陥に充填される。これによって、基板７０中の酸素欠陥が減少する。このため、基板７０の結晶性が向上する。酸素欠陥は、キャリアとして電子を供給する。酸素欠陥を減少させることで、意図しないキャリアの発生を抑制することができ、基板７０中のキャリア密度を正確に制御することができる。
次に、制御装置９０は、ヒータ１４の出力を低下させ、基板７０の温度を低下させる。基板７０の温度が安定したら、ヒータ１４によってその温度に基板７０を維持しながら、成膜工程を実施する。例えば、基板７０を約７５０℃に維持しながら、成膜工程を実施する。
図４は、実施例２の成膜工程を示している。成膜工程では、制御装置９０が、超音波振動子２４を動作させる。これによって、容器２２内で原料溶液６０のミスト６２が生成される。また、制御装置９０は、搬送ガス導入路２８から容器２２内に搬送ガス６４（酸素ガス）を導入する。搬送ガス６４は、容器２２を通って、矢印１４４に示すようにミスト供給路２６内に流入する。このとき、容器２２内のミスト６２が、搬送ガス６４と共にミスト供給路２６内に流入する。また、制御装置９０は、希釈ガス導入路３０からミスト供給路２６に希釈ガス６６（酸素ガス）を導入する。希釈ガス６６は、ミスト供給路２６内でミスト６２と混合される。これによって、ミスト６２が希釈化される。ミスト６２は、ガス（すなわち、搬送ガス６４と希釈ガス６６）とともにミスト供給路２６内を下流側に流れ、矢印１４８に示すようにミスト供給路２６から炉１２内に流入する。炉１２内では、ミスト６２は、酸素ガスとともに下流端１２ｂ側へ流れ、排出管８０へ排出される。なお、成膜工程において、炉１２内の気圧は、大気圧と略等しい。
炉１２内を流れるミスト６２の一部は、加熱された基板７０の表面に付着する。すると、ミスト６２（すなわち、原料溶液６０）が、基板７０上で化学反応を起こす。その結果、基板７０上に、β型酸化ガリウムが生成される。基板７０の表面に継続的にミスト６２が供給されるので、基板７０の表面にβ型酸化ガリウムのホモエピ膜が成長する。
上述したように、アニール工程において、基板７０の表面から不純物が除去される。また、アニール工程の実施後に、基板７０が炉１２から取り出されることなく、連続して成膜工程が実施される。このため、成膜工程において、ホモエピ膜中に不純物が取り込まれることが抑制される。したがって、したがって、実施例２の成膜方法によれば、ホモエピ膜の特性を所望の特性に正確に制御することができ、当該特性のばらつきを抑制することができる。
また、上述したように、アニール工程において、基板７０の表面で原子が整列する。したがって、成膜工程では、原子が整列した基板７０の表面にホモエピ膜を成長させることができる。このため、結晶欠陥が少ない緻密なホモエピ膜を形成することができる。
以上に説明したように、実施例２の成膜方法によれば、高品質なβ型酸化ガリウムのホモエピ膜を形成することができる。
次に、実施例３の成膜方法について説明する。実施例３では、図５、６に示す成膜装置１１０を用いて膜を形成する。成膜装置１１０は、実施例１、２で使用した成膜装置１０に、ミスト供給装置２２０をさらに付加したものである。
ミスト供給装置２２０は、炉１２の上流端１２ａに接続されている。ミスト供給装置２２０は、炉１２内に、水（Ｈ２Ｏ）のミストを供給する。ミスト供給装置２２０の具体的な構成は特に限定されない。一例ではあるが、本実施例におけるミスト供給装置２２０は、液体の水２６０（Ｈ２Ｏ）を収容する容器２２２と、容器２２２に設けられた超音波振動子２２４と、容器２２２と炉１２との間を接続するミスト供給路２２６と、容器２２２に接続された搬送ガス導入路２２８と、ミスト供給路２２６に接続された希釈ガス導入路２３０を備える。搬送ガス導入路２２８は、容器２２２へ搬送ガス２６４（本実施例では、酸素ガス）を供給する。希釈ガス導入路２３０は、ミスト供給路２２６へ希釈ガス２６６（本実施例では、酸素ガス）を供給する。超音波振動子２２４は、容器２２２内の水２６０に超音波振動を加えて、水のミスト２６２を生成する。
また、実施例３では、基板７０としてβ型酸化ガリウム基板を用い、基板７０上にβ型酸化ガリウムのホモエピ膜を形成する。実施例３では、原料溶液６０として、塩化ガリウム水溶液を使用する。また、実施例３では、搬送ガス６４として窒素ガスを用い、希釈ガス６６として窒素ガスを用いる。実施例３の成膜方法でも、基板７０を加熱するアニール工程を実施し、その後に、基板７０上に膜を形成する成膜工程を実施する。
図５は、実施例３のアニール工程を示している。図５に示すように、アニール工程では、炉１２内の基板ステージ１３上に基板７０を設置する。実施例３のアニール工程では、ミスト供給装置２０から炉１２へはミスト及びガスを供給せず、ミスト供給装置２２０から炉１２へミスト及びガスを供給する。アニール工程では、制御装置９０が、ミスト供給装置２２０を動作させる。すなわち、制御装置９０は、超音波振動子２２４を動作させる。これによって、容器２２２内で水２６０のミスト２６２が生成される。また、制御装置９０は、搬送ガス導入路２２８から容器２２２内に搬送ガス２６４（酸素ガス）を導入する。搬送ガス２６４は、容器２２２を通って、矢印２４４に示すようにミスト供給路２２６内に流入する。このとき、容器２２２内のミスト２６２が、搬送ガス２６４と共にミスト供給路２２６内に流入する。また、制御装置９０は、希釈ガス導入路２３０からミスト供給路２２６に希釈ガス２６６（酸素ガス）を導入する。希釈ガス２６６は、ミスト供給路２２６内でミスト２６２と混合される。これによって、ミスト２６２が希釈化される。ミスト２６２は、酸素ガス（すなわち、搬送ガス２６４と希釈ガス２６６）とともにミスト供給路２２６内を下流側に流れ、矢印２４８に示すようにミスト供給路２２６から炉１２内に流入する。炉１２内では、ミスト２６２は、酸素ガスとともに下流端１２ｂ側へ流れ、排出管８０へ排出される。また、アニール工程では、制御装置９０が、ヒータ１４によって、基板７０を加熱する。ここでは、約９００℃に基板７０を加熱する。アニール工程は、炉１２内をミスト２６２が流れている状態で実施される。
実施例３のアニール工程では、実施例１のアニール工程と同様に、基板７０の表面に付着している不純物が気化し、基板７０の表面から不純物が除去される。また、実施例３では、アニール工程中に基板７０の表面に水のミスト２６２が供給される。水の酸化作用によって、基板７０の表面に付着している有機系の不純物が酸化して気体化する。このため、有機系の不純物を基板７０の表面から除去することができる。また、実施例３では、炉１２内をミスト２６２と酸素ガス（搬送ガス２６４と希釈ガス２６６）が流れている状態でアニール工程が行われるので、基板７０の表面から気化した不純物が炉１２から排出管８０へ速やかに流される。このため、より好適に不純物を除去することができる。
また、実施例３では、基板７０をアニールすると、基板７０（すなわち、β型酸化ガリウム基板）の表面で原子のマイグレーションが生じ、基板７０の表面で原子が整列する。
また、実施例３では、基板７０の表面に供給されたミスト２６２（すなわち、水）の酸化作用によって、基板７０の酸素欠陥に酸素原子（水が分解して生じた酸素原子）が充填される。これによって、基板７０中の酸素欠陥が減少する。このため、基板７０の結晶性が向上する。
次に、制御装置９０は、ヒータ１４の出力を低下させ、基板７０の温度を低下させる。基板７０の温度が安定したら、ヒータ１４によってその温度に基板７０を維持しながら、成膜工程を実施する。例えば、基板７０を約８００℃に維持しながら、成膜工程を実施する。
図６は、実施例３の成膜工程を示している。実施例３の成膜工程では、ミスト供給装置２２０から炉１２へはミスト及びガスを供給せず、ミスト供給装置２０から炉１２へミスト及びガスを供給する。実施例３の成膜工程は、実施例２の成膜工程（図４）と同様に実施される。したがって、基板７０の表面にβ型酸化ガリウムのホモエピ膜が成長する。
上述したように、アニール工程において、基板７０の表面から不純物が除去される。また、アニール工程の実施後に、基板７０が炉１２から取り出されることなく、成膜工程が連続して実施される。このため、成膜工程において、ホモエピ膜中に不純物が取り込まれることが抑制される。したがって、実施例３の成膜方法によれば、ホモエピ膜の特性を所望の特性に正確に制御することができ、当該特性のばらつきを抑制することができる。
また、上述したように、成膜工程の前に実施されたアニール工程において、基板７０の表面で原子が整列する。したがって、成膜工程では、原子が整列した基板７０の表面にホモエピ膜を成長させることができる。このため、結晶欠陥が少ない緻密なホモエピ膜を形成することができる。
また、実施例３では、アニール工程と成膜工程の両方において炉１２内にミスト６２、２６２が供給されるので、炉１２内にミストが存在する状態でアニール工程から成膜工程に移行することができる。このため、アニール工程から成膜工程への切換時に、基板７０の温度の変動を緩和することができる。これによって、基板７０へのストレスを緩和することができる。
なお、実施例３では、アニール工程中に炉１２内に水のミスト２６２を供給した。しかしながら、ミスト２６２の代わりに、炉１２内に水蒸気を供給してもよい。水蒸気を供給する場合でも、実施例３と略同様に、水の酸化作用によって、有機系不純物を除去することができ、酸素欠陥を消滅させることができる。
以上、実施例１～３の成膜方法について説明した。実施例１～３の成膜方法によって形成した膜を用いて、半導体装置を製造することができる。すなわち、実施例１～３の成膜方法によって形成した膜を、半導体装置の一部とすることができる。例えば、半導体装置の結晶膜に不純物が取り込まれていると、リーク電流の発生要因となるおそれがある。実施例１～３の成膜方法を用いて半導体装置を製造することで、結晶膜への不純物の混入を抑制でき、リーク電流を抑制することができる。
なお、実施例１～３では、アニール工程と成膜工程を共通の炉で実施した。しかしながら、アニール工程と成膜工程を別の炉で実施してもよい。すなわち、アニール工程の実施後に、アニール工程用の炉から成膜工程用の炉に基板７０を移動させ、成膜工程用の炉で成膜工程を行ってもよい。このような構成でも、高品質な膜を形成することができる。但し、基板７０の移動中に基板７０の表面に不純物が付着するおそれがあるので、アニール工程と成膜工程を共通の炉で実施する方がより好ましい。
また、実施例１～３では、単結晶の膜を形成したが、多結晶またはアモルファスの膜を形成してもよい。
本明細書が開示する技術要素について、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。
本明細書が開示する一例の成膜方法においては、基板が、酸化物材料によって構成されていてもよい。この場合、アニールを、酸素を含むガス中に基板を配置した状態で実施してもよい。
酸化物材料によって構成されている基板中には、酸素欠陥が存在する。なお、酸素欠陥は、酸素サイト（結晶格子に従って原子が配列されたときに酸素原子が配置されるべき位置）に生じている欠陥である。上記のように酸素を含むガス中に基板を配置した状態でアニールを実施することで、酸素欠陥に酸素原子が充填され、酸素欠陥を消滅させることができる。これによって、基板の結晶性を向上させることができる。
本明細書が開示する一例の成膜方法においては、アニールを、大気よりも酸素分圧が高いガス中に基板を配置した状態で実施してもよい。
この構成によれば、酸素欠陥をより効率的に消滅させることができる。
本明細書が開示する一例の成膜方法においては、基板が、酸化物材料によって構成されていてもよい。この場合、アニールを、水のミストと水蒸気の少なくとも一方を含むガス中に基板を配置した状態で実施してもよい。
この構成によれば、水分子が有する酸素原子が酸素欠陥に充填されるので、酸素欠陥を消滅させることができる。これによって、基板の結晶性を向上させることができる。
本明細書が開示する一例の成膜方法においては、アニールを、流動するガス中に基板を配置した状態で実施してもよい。
この構成によれば、基板表面から気化した不純物が流動するガスによって流されるので、基板表面をより効果的に清浄化することができる。
本明細書が開示する一例の成膜方法においては、アニールと、原料溶液のミストの基板の表面への供給を、共通の炉内で実施してもよい。
この構成によれば、基板の表面が清浄化された状態のまま、ミストの供給を開始することができる。したがって、より高品質な膜を形成することができる。
本明細書が開示する一例の成膜方法においては、アニールにおいて、基板を５００℃以上の温度に加熱してもよい。
この構成によれば、基板の表面の不純物を好適に気化することができる。
本明細書が開示する一例の成膜方法においては、膜が、半導体の結晶膜であってもよい。
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
１０ ：成膜装置
１２ ：炉
１３ ：基板ステージ
１４ ：ヒータ
２０ ：ミスト供給装置
２２ ：容器
２４ ：超音波振動子
２６ ：ミスト供給路
２８ ：搬送ガス導入路
３０ ：希釈ガス導入路
６０ ：原料溶液
６２ ：ミスト
６４ ：搬送ガス
６６ ：希釈ガス
７０ ：基板
８０ ：排出管
９０ ：制御装置

Claims (10)

  1. 酸化物材料によって構成された基板上に膜を形成する成膜方法であって、
    前記基板をアニールする工程と、
    前記アニール後に、前記基板を前記アニール時の前記基板の温度よりも低い温度に加熱しながら、前記膜の原料溶液のミストを前記基板の表面に供給する工程、
    を有する成膜方法。
  2. 前記アニールを、酸素を含むガス中に前記基板を配置した状態で実施する、
    請求項１の成膜方法。
  3. 前記アニールを、大気よりも酸素分圧が高いガス中に前記基板を配置した状態で実施する、請求項２の成膜方法。
  4. 前記アニールを、水のミストと水蒸気の少なくとも一方を含むガス中に前記基板を配置した状態で実施する、請求項１～３のいずれか一項の成膜方法。
  5. 前記アニールを、流動するガス中に前記基板を配置した状態で実施する、請求項１～４のいずれか一項の成膜方法。
  6. 前記アニールと、前記原料溶液の前記ミストの前記基板の前記表面への供給を、共通の炉内で実施する、請求項１～５のいずれか一項の成膜方法。
  7. 前記アニールにおいて、前記基板を５００℃以上の温度に加熱する、請求項１～６のいずれか一項の成膜方法。
  8. 前記膜が、酸化物半導体の結晶膜である請求項１～７のいずれか一項の成膜方法。
  9. 半導体装置の製造方法であって、請求項１～８のいずれか一項の成膜方法によって前記膜を形成する工程を備える、製造方法。
  10. 酸化物材料によって構成された基板上に膜を形成する成膜装置であって、
    前記基板が配置される炉と、
    前記炉内で前記基板を加熱するヒータと、
    前記膜の原料溶液のミストを、前記炉内に供給するミスト供給装置と、
    前記ヒータと前記ミスト供給装置とを制御する制御装置、
    を備え、
    前記制御装置が、
    前記基板を前記ヒータによってアニールするステップと、
    前記アニール後に、前記基板を前記アニール時の前記基板の温度よりも低い温度に前記ヒータによって加熱しながら、前記ミスト供給装置によって前記ミストを前記基板の表面に供給するステップ、
    を実行する成膜装置。
JP2018002839A 2018-01-11 2018-01-11 成膜方法及び成膜装置 Active JP7130962B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018002839A JP7130962B2 (ja) 2018-01-11 2018-01-11 成膜方法及び成膜装置
CN201811579350.2A CN110029326A (zh) 2018-01-11 2018-12-24 成膜方法和半导体装置的制造方法以及成膜装置
US16/238,663 US10854447B2 (en) 2018-01-11 2019-01-03 Film forming method, method of manufacturing semiconductor device, and film forming device
DE102019200128.9A DE102019200128A1 (de) 2018-01-11 2019-01-08 Filmbildungsverfahren, Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung und Filmbildungsvorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018002839A JP7130962B2 (ja) 2018-01-11 2018-01-11 成膜方法及び成膜装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019119925A JP2019119925A (ja) 2019-07-22
JP7130962B2 true JP7130962B2 (ja) 2022-09-06

Family

ID=66995584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018002839A Active JP7130962B2 (ja) 2018-01-11 2018-01-11 成膜方法及び成膜装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10854447B2 (ja)
JP (1) JP7130962B2 (ja)
CN (1) CN110029326A (ja)
DE (1) DE102019200128A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220316091A1 (en) * 2019-08-27 2022-10-06 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Laminated structure and method for manufacturing laminated structure
KR20220166283A (ko) * 2020-04-13 2022-12-16 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 성막장치 및 성막방법
JP7514478B2 (ja) * 2020-12-04 2024-07-11 株式会社デンソー ウエハ処理装置及びウエハ処理方法
CN113233431A (zh) * 2021-04-30 2021-08-10 桂林电子科技大学 一种二维材料成膜方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015134717A (ja) 2015-03-09 2015-07-27 公立大学法人高知工科大学 ドーパントを添加した結晶性の高い導電性α型酸化ガリウム薄膜およびその生成方法
JP2016207911A (ja) 2015-04-27 2016-12-08 国立大学法人京都大学 成膜方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03209717A (ja) * 1990-01-11 1991-09-12 Fujitsu Ltd 化合物半導体の成長方法
JP3068277B2 (ja) * 1991-10-02 2000-07-24 株式会社東芝 半導体膜の形成方法
US5997642A (en) * 1996-05-21 1999-12-07 Symetrix Corporation Method and apparatus for misted deposition of integrated circuit quality thin films
US8796682B2 (en) * 2011-11-11 2014-08-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing a semiconductor device
JP2017133077A (ja) 2016-01-29 2017-08-03 独立行政法人国立高等専門学校機構 ペロブスカイト膜の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015134717A (ja) 2015-03-09 2015-07-27 公立大学法人高知工科大学 ドーパントを添加した結晶性の高い導電性α型酸化ガリウム薄膜およびその生成方法
JP2016207911A (ja) 2015-04-27 2016-12-08 国立大学法人京都大学 成膜方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019200128A1 (de) 2019-07-11
JP2019119925A (ja) 2019-07-22
CN110029326A (zh) 2019-07-19
US20190214248A1 (en) 2019-07-11
US10854447B2 (en) 2020-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7130962B2 (ja) 成膜方法及び成膜装置
US7208428B2 (en) Method and apparatus for treating article to be treated
JP7212890B2 (ja) 酸化物膜の成膜方法、半導体装置の製造方法、及び、酸化物膜の成膜装置
KR20110118564A (ko) 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
JP6867221B2 (ja) エピタキシャル成長装置及びエピタキシャル成長方法
JP2007204359A (ja) 自立ｉｉｉ−ｎ層の製造方法および自立ｉｉｉ−ｎ基板
US11788185B2 (en) Film formation method and film formation device
JP4039385B2 (ja) ケミカル酸化膜の除去方法
JP7216371B2 (ja) 酸化物膜の成膜方法、半導体装置の製造方法、及び、酸化物膜の成膜装置
JP2002539327A (ja) 基板表面への金属酸化物の化学的気相成長法による成膜方法および装置
KR20010033960A (ko) 동일 챔버에서의 산화물층 및 실리콘층의 성장
JP2006319306A (ja) 多結晶質薄膜のインサイチュー成長方法
JP5459257B2 (ja) シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法
JP6962463B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法
JP4490760B2 (ja) 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP4196517B2 (ja) 半導体素子製造方法
JP7315927B2 (ja) 半導体装置とその製造方法
US20230197447A1 (en) Method and apparatus for forming crystalline silicon film
JP4598428B2 (ja) アモルファスシリコン又はポリシリコンの成膜方法
JPH01212296A (ja) Ｓｉ基板上への３―５族化合物半導体結晶の成長方法
JP5715717B2 (ja) 半導体装置の製造方法、クリーニング方法および基板処理装置
JP2022130162A (ja) 窒化物半導体装置とその製造方法
JP2006108595A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2020096055A (ja) 成膜装置及び成膜方法
JPH01212297A (ja) Ｓｉ基板上への３−５族化合物半導体結晶の成長方法

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20200401

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201215

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210810

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210907

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211029

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220308

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: 20220726

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220808

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7130962

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R157 Certificate of patent or utility model (correction)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R157