成膜装置及成膜方法以及氧化物半导体膜及层叠体制造方法及图纸

技术编号：41822373 阅读：1 留言：0更新日期：2024-06-24 20:36

本发明专利技术为一种成膜装置，其具备：将原料溶液雾化从而产生雾的雾化部；供给运送所述雾化部中产生的所述雾的载气的载气供给部；及对通过所述载气运送的所述雾进行热处理，从而实施成膜的成膜部，所述成膜部具备载置所述基板的基板载置部；位于所述基板载置部上方且将所述雾供给至所述基板上的喷嘴；位于所述基板载置部上方且对自所述喷嘴供给的所述雾进行整流的顶板；及以夹住所述基板载置部的方式相向设置的侧壁，将所述基板载置部的基板载置面与所述顶板的底面的高度位置的差值设为I[cm]，并将所述基板载置部的基板载置区域与所述侧壁的最短距离设为J[cm]时，IJ≤15。由此，提供一种能够形成膜厚分布的面内均匀性优异且大面积的膜的成膜装置。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及成膜装置及成膜方法以及氧化物半导体膜及层叠体。

技术介绍

1、以往，开发出了脉冲激光沉积法(pulsed laser deposition，pld)、分子束外延法(molecular beam epitaxy，mbe)、溅镀法等能够实现非平衡状态的高真空成膜装置，能够制作出迄今为止的熔液法等无法制作出的氧化物半导体。此外，开发了一种使用经雾化的雾状原料并使其在基板上进行结晶生长的雾化化学气相沉积法(mist chemical vapordeposition，mist cvd。以下也称为“雾化cvd法”)，从而能够制作具有刚玉结构的氧化镓(α-ga2o3)。α-ga2o3作为带隙较大的半导体而被期待应用于能够实现高耐压、低损失及高耐热的次世代的开关元件。

2、关于雾化cvd法，专利文献1记载了一种管状炉型的雾化cvd装置。专利文献2记载了一种微通道型的雾化cvd装置。专利文献3记载了一种线源型(linear source-type)的雾化cvd装置。专利文献4记载了一种管状炉的雾化cvd装置，其在向雾气发生器内导入载气这一点上不同于专利文献1所记载的雾化cvd装置。专利文献5记载了一种在雾气发生器的上方设置有基板，并使基板旋转的雾化cvd装置。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开平1-257337号公报

6、专利文献2：日本特开2005-307238号公报

7、专利文献3：日本特开2012-46772号公报

8、

9、专利文献5：国际公开第2020-261355号

技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题

2、雾化cvd法与其他cvd法不同，能够以相对较低的温度实施成膜，也能够制作如α-ga2o3的刚玉结构般的亚稳相的结晶结构。然而，本专利技术的专利技术人发现下述问题：从基板的上方供给雾时，会因热对流或含有雾的气体与周围气体的混合导致雾的流动被打乱，变得难以维持所成膜的膜的膜厚分布的面内均匀性。面内均匀性较低的半导体膜存在下述问题：制作半导体装置时的产率下降、或因研磨工序等导致半导体装置的制作工序数量增加。

3、专利文献5公开了下述例子：一边使基板旋转，一边对位于雾发生器上方的基板供给雾，形成一种面内的膜厚分布良好的半导体膜。然而，根据该文献中的实施例，对于在4英寸(直径100mm)基板上的成膜而言，最小膜厚/最大膜厚＝55.0％，未形成膜厚分布的面内均匀性优异的膜。此外，本专利技术的专利技术人根据专利文献5实施了成膜，结果利用该文献的成膜装置仅获得了中心部较厚、膜厚分布的面内均匀性较差的膜。此外，发现在6英寸(直径150mm)基板上实施成膜时，会形成膜厚分布的面内均匀性更差的膜。

4、本专利技术为了解决上述问题而实施，其目的在于提供一种膜厚分布的面内均匀性优异且大面积的氧化物半导体膜及具备该膜的层叠体、以及能够形成膜厚分布的面内均匀性优异且大面积的膜的成膜装置及成膜方法。

5、解决技术问题的技术手段

6、本专利技术为了实现上述目的而实施，本专利技术提供一种成膜装置，其具备：将原料溶液雾化从而产生雾的雾化部；供给运送所述雾化部中产生的所述雾的载气的载气供给部；及对通过所述载气运送的所述雾进行热处理，从而实施成膜的成膜部，所述成膜部具备：载置所述基板的基板载置部；位于所述基板载置部的上方且将所述雾供给至所述基板上的喷嘴；位于所述基板载置部的上方且对自所述喷嘴供给的所述雾进行整流的顶板；及以夹住所述基板载置部的方式相向设置的侧壁，将所述基板载置部的基板载置面与所述顶板的底面的高度位置的差值设为i[cm]，并将所述基板载置部的基板载置区域与所述侧壁的最短距离设为j[cm]时，ij≤15。

7、根据这种成膜装置，能够成为一种结构简便的成膜装置，其能够使用雾状的原料溶液在基板上形成膜厚分布的面内均匀性良好的膜。由于顶板的整流效果与侧壁的整流效果的协同作用，能够在基板上方产生沿着基板的(平行于基板表面的)均匀的气流，从而能够在基板上生成均匀的膜。

8、此时，能够设为所述顶板的底面、所述喷嘴的开口面及所述基板载置面全部平行的成膜装置。

9、由此，能够形成膜厚分布的面内均匀性更良好的膜。

10、此时，能够设为所述i[cm]为0.15cm以上且6.05cm以下的成膜装置。

11、由此，能够形成膜厚分布的面内均匀性更良好的膜。

12、此时，能够设为所述j[cm]为5.0cm以下的成膜装置。

13、由此，能够形成膜厚分布的面内均匀性更良好的膜。

14、此时，能够设为：将所述顶板的底面的面积设为b[cm2]时，b≥40的成膜装置。

15、由此，能够形成膜厚分布的面内均匀性更良好的膜。

16、此时，能够设为：将所述基板的被处理面的面积设为a[cm2]，并将所述顶板的底面的面积设为b[cm2]时，b/a≥0.5的成膜装置。

17、由此，能够形成膜厚分布的面内均匀性更良好的膜。

18、此时，能够设为：将所述侧壁的所述基板载置部侧的面的面积设为c[cm2]时，c≥20的成膜装置。

19、由此，能够形成膜厚分布的面内均匀性更良好的膜。

20、此时，能够设为：将所述基板的被处理面的面积设为a[cm2]，并将所述侧壁的相对的面的面积设为c[cm2]时，c/a≥0.2的成膜装置。

21、由此，能够形成膜厚分布的面内均匀性更良好的膜。

22、此时，能够设为：进一步具备将排气从所述成膜部排出的排气部的成膜装置。

23、由此，能够形成膜厚分布的面内均匀性更良好的膜。

24、此时，能够设为：进一步具备在所述喷嘴的下方使所述基板移动的移动机构的成膜装置。

25、由此，能够形成大面积且膜厚分布的面内均匀性良好的膜。

26、此时，能够设为：所述成膜部具备成膜室，所述侧壁为成膜室的壁的成膜装置。

27、由此，能够成为一种结构更简便的成膜装置。

28、此时，能够设为：所述成膜部进一步具备将所述基板载置部、所述喷嘴、所述顶板及所述侧壁容纳于内部的成膜室的成膜装置。

29、由此，能够减少因杂质导致的污染。

30、本专利技术为了实现上述目的而实施，本专利技术提供一种成膜方法，其为对雾化后的原料溶液进行热处理从而在基板上实施成膜的成膜方法，其包含：使所述原料溶液雾化从而产生雾的雾产生工序；将所述雾运送至成膜部的雾运送工序；及将所述雾自所述基板载置部的上方所具备的喷嘴供给至载置于所述成膜部内的基板载置部上的所述基板上，并进行热处理，实施成膜的成膜工序；在所述成膜工序中，将所述雾自所述喷嘴供给至被顶板与侧壁包围的空间内，其中，所述顶板设置于所述基板载置部的上方，所述侧壁以夹住所述基板载置部的方式相向设置，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种成膜装置，其具备：

2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，所述顶板的底面、所述喷嘴的开口面及所述基板载置面全部平行。

3.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于，所述I[cm]为0.15cm以上且6.05cm以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的成膜装置，其特征在于，所述J[cm]为5.0cm以下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的成膜装置，其特征在于，将所述顶板的底面的面积设为B[cm2]时，B≥40。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的成膜装置，其特征在于，将所述基板的被处理面的面积设为A[cm2]，并将所述顶板的底面的面积设为B[cm2]时，B/A≥0.5。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的成膜装置，其特征在于，将所述侧壁的所述基板载置部侧的面的面积设为C[cm2]时，C≥20。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的成膜装置，其特征在于，将所述基板的被处理面的面积设为A[cm2]，并将所述侧壁的相对的面的面积设为C[cm2]时，C/A≥0.2。