氧化膜的成膜方法、半导体装置的制造方法及氧化膜的成膜装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种氧化膜的成膜方法、半导体装置的制造方法及氧化膜的成膜装置。能够形成氧空位少的氧化膜。该成膜方法作为氧化膜的成膜方法，具有：将溶解有所述氧化膜的材料的溶液的喷雾与氧浓度为21vol％以下的载气一起供给到基板的表面，从而使所述氧化膜在所述基板的所述表面外延生长的工序；以及在使所述氧化膜外延生长之后，使所述氧化膜暴露于含有氧原子的流体的工序。

【技术实现步骤摘要】
氧化膜的成膜方法、半导体装置的制造方法及氧化膜的成膜装置
本说明书公开的技术涉及氧化膜的成膜方法、半导体装置的制造方法及氧化膜的成膜装置。
技术介绍
在专利文献1中公开了一种氧化膜的成膜方法。在该成膜方法中，将溶解有氧化膜的材料的溶液的喷雾供给到基板的表面。此时，为了运送喷雾，将载气与喷雾一起供给到基板的表面。喷雾附着于基板的表面，从而氧化膜在基板的表面外延生长。专利文献1：日本特开2015-070248号公报在使用喷雾的成膜方法中，通常使用含氧量少的气体(例如氩气、氮气等惰性气体)作为载气。这是因为如果载气含有大量的氧，则喷雾会氧化而产生粉尘，粉尘会附着于氧化膜的表面。然而，如果使用含氧量少的气体作为载气，则外延生长的氧化膜的结晶中容易发生氧空位(氧原子位不存在氧原子而变为空位的缺陷)。其结果，氧化膜的结晶度变低。因此，在本说明书中，提出一种形成氧空位少的氧化膜的技术。
技术实现思路
本说明书公开的氧化膜的成膜方法具有：将溶解有所述氧化膜的材料的溶液的喷雾与氧浓度为21vol％以下的载气一起供给到基板的表面，从而使所述氧化膜在所述基板的所述表面外延生长的工序；以及在使所述氧化膜外延生长之后，使所述氧化膜暴露于含有氧原子的流体的工序。另外，上述流体包括气体、喷雾等。在该成膜方法中，使用氧浓度为21vol％以下的气体作为载气。氧浓度为21vol％以下意味着氧浓度比大气的低。载气中含有的氧少，因此在使氧化膜外延生长的工序中，抑制了喷雾氧化。由此，抑制了粉尘的产生，抑制了粉尘附着于氧化膜的表面。此外，载气中含有的氧少，因此在外延生长的氧化膜中形成氧空位。在使氧化膜外延生长之后，实施使氧化膜暴露于含有氧原子的流体的工序。在该工序中，从流体向氧化膜供给氧原子，氧化膜中的氧空位被氧原子填充。由此，氧空位减少，氧化膜的结晶度提高。像这样，根据本制造方法，能够适当地形成氧空位少的氧化膜。附图说明图1是示出实施例1的成膜装置的构成的图。图2是示出实施例2的成膜装置的构成的图。图3是示出实施例3的成膜装置的构成的图。具体实施方式[实施例1]图1所示的成膜装置10是使氧化镓膜在基板12的表面外延生长的装置。氧化镓膜是半导体膜。成膜装置10用于制造具有氧化镓膜的半导体装置。成膜装置10具有加热炉20和贮存槽40。贮存槽40是密闭型容器。贮存槽40贮存有将氧化镓膜的原料溶于水(H2O)而成的溶液42。在溶液42的水面42a与贮存槽40的上表面之间设置有空间44。在贮存槽40的底面设置有超声波振动器48。超声波振动器48向贮存在贮存槽40内的溶液42施加超声波。如果溶液42被施加超声波，则溶液42的水面42a振动，在溶液42的上部的空间44产生溶液42的喷雾(以下称为“溶液喷雾46”)。喷雾供给路径30的上游端与贮存槽40的上表面连接。载气供给路径50的下游端与贮存槽40的外周壁连接。载气供给路径50的上游端与未图示的载气供给源连接。在载气供给路径50上设置有阀50a。如果打开阀50a，则第一载气52从载气供给源经由载气供给路径50导入到贮存槽40内的空间44。第一载气52是惰性气体。第一载气52中的氧(O2)的浓度为21vol％以下。更详细而言，第一载气52中不含氧。从载气供给路径50导入到空间44内的第一载气52从空间44流向喷雾供给路径30。此时，空间44内的溶液喷雾46与第一载气52一起流向喷雾供给路径30。喷雾供给路径30的中途连接有气体供给路径32的下游端。气体供给路径32的上游端连接有载气供给路径34和氧气供给路径36。载气供给路径34的上游端与未图示的载气供给源连接。在载气供给路径34上设置有阀34a。如果打开阀34a，则第二载气35从载气供给源经由载气供给路径34和气体供给路径32导入到喷雾供给路径30。第二载气35为惰性气体。第二载气35中的氧浓度为21vol％以下。更详细而言，第二载气35中不含氧。氧气供给路径36的上游端与未图示的氧气供给源连接。在氧气供给路径36上设置有阀36a。如果打开阀36a，则氧气37(即O2)从氧气供给源经由氧气供给路径36和气体供给路径32导入到喷雾供给路径30。氧气37中的氧(O2)的分压比大气中的氧(O2)的分压高。加热炉20具有导入部22和与导入部22相连的通道部24。导入部22的高度较高，通道部24的高度较低。喷雾供给路径30的下游端与导入部22连接。排出管28与通道部24的端部连接。在通道部24的下表面设置有基板载置台26。基板12载置于基板载置台26。在基板载置台26的内部(即加热炉20的外壁的内部)配置有加热器27。加热器27加热基板12。接下来，对使用了成膜装置10的成膜方法进行说明。在此，使用蓝宝石基板作为基板12，使α型的氧化镓(Ga2O3)的半导体膜在基板12上生长。使用镓化合物(例如乙酰丙酮镓、镓盐等)溶解于水而成的水溶液作为溶液42。此外，为了在氧化镓加入作为掺杂物的锡，在溶液42中溶解有作为掺杂物材料的二价锡化合物。此外，使用氩气(Ar)作为第一载气52及第二载气35。首先，将基板12设置在基板载置台26上。在设置了基板12之后，实施成膜工序和氧退火工序。首先，实施成膜工序。在成膜工序中，首先，利用加热器27将基板12加热。在此，将基板12的温度控制为350～500℃。在基板12的温度稳定之后，使超声波振动器48动作，从而使得在贮存槽40的空间44内产生溶液喷雾46。此外，打开阀50a，从载气供给路径50向贮存槽40导入第一载气52。于是，溶液喷雾46与第一载气52一起流入喷雾供给路径30。此外，打开阀34a，从气体供给路径32向喷雾供给路径30导入第二载气35。其结果，在喷雾供给路径30内，溶液喷雾46被稀释。溶液喷雾46与第一载气52及第二载气35一起流入加热炉20内。溶液喷雾46与第一载气52及第二载气35一起从导入部22流向通道部24，并从排出管28排出。当溶液喷雾46在通道部24内流动时，一部分溶液喷雾46附着于基板12的表面。由于基板12被加热器27加热，因此溶液喷雾46(即溶液42)在基板12上发生化学反应。其结果，在基板12上产生α型的氧化镓。由于持续地向基板12的表面供给溶液喷雾46，因此氧化镓膜(半导体膜)在基板12的表面生长。单晶的氧化镓膜在基板12的表面外延生长。由于供给到加热炉20的气体(即第一载气52和第二载气35)的含氧量少，因此溶液喷雾46难以氧化。更详细而言，溶液喷雾46所含有的氧化镓化合物和掺杂物材料难以氧化。因此，抑制了粉尘附着于生长的氧化镓膜的表面。此外，由于供给到加热炉20的气体(即第一载气52和第二载气35)的含氧量少，因此在氧化镓膜生长时，在氧化镓膜中形成大量的氧空位。此外，溶液42含有掺杂物材料，因此掺杂物(锡)进入氧化镓膜中。因此，形成n型的氧化镓膜。在形成了氧化镓膜之后，使超声波振动器48停止，关闭阀36a、50a，停止向基板12供给溶液喷雾46。接下来，实施氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成膜方法，其作为氧化膜的成膜方法，具有：/n将溶解有所述氧化膜的材料的溶液的喷雾与氧浓度为21vol％以下的载气一起供给到基板的表面，从而使所述氧化膜在所述基板的所述表面外延生长的工序；以及/n在使所述氧化膜外延生长之后，使所述氧化膜暴露于含有氧原子的流体的工序。/n

【技术特征摘要】
20190605 JP 2019-1053641.一种成膜方法，其作为氧化膜的成膜方法，具有：
将溶解有所述氧化膜的材料的溶液的喷雾与氧浓度为21vol％以下的载气一起供给到基板的表面，从而使所述氧化膜在所述基板的所述表面外延生长的工序；以及
在使所述氧化膜外延生长之后，使所述氧化膜暴露于含有氧原子的流体的工序。


2.根据权利要求1所述的成膜方法，其中，
在使所述氧化膜暴露于所述流体的所述工序中，将所述基板加热。


3.根据权利要求2所述的成膜方法，其中，
在使所述氧化膜外延生长的所述工序中，将所述基板加热到第一温度，
在使所述氧化膜暴露于所述流体的所述工序中，将所述基板加热到比所述第一温度更高的第二温度。


4.根据权利要求1至3中任意一项所述的成膜方法，其中，
所述氧化膜是半导体。


5.根据权利要求4所述的成膜方法，其中，
所述溶液含有掺杂物材料，该掺杂物材料包括在所述氧化膜中作为掺杂物发挥功能的原子，
在使所述氧化膜外延生长的所述工序中，使含有所述掺杂物的所述氧化膜外延生长。


6.根据权利要求5所述的成膜方法，其中，
所述掺杂物能够置换所述氧化膜中的氧位。


7.根据权利要求5或6所述的成膜方法，其中，
所述掺杂物为第17族(卤族)或第15族(氮族)...

【专利技术属性】
技术研发人员：永冈达司，西中浩之，吉本昌广，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，国立大学法人京都工芸纤维大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP