用于制造結晶膜的方法技術

根據本發明專利技術的方面，用于制造結晶膜的方法包括氣化金屬源以將金屬源轉化為含金屬的原料氣體；將含金屬的原料氣體和含氧的原料氣體供應到反應室中到基板上；以及將反應氣體供應到反應室中到基板上，以在反應氣體的氣流下形成結晶膜。

A Method for Manufacturing Crystalline Films

According to an aspect of the present invention, methods for manufacturing crystalline films include gasifying metal sources to convert metal sources into metal-containing feed gases; supplying metal-containing feed gases and oxygen-containing feed gases to reaction chambers and substrates; and supplying reaction gases to reaction chambers and substrates to form crystalline films under the flow of reaction gases.

【技術實現步驟摘要】
用于制造結晶膜的方法相關申請的交叉引用本申請要求2017年8月21日提交的日本專利申請第2017-158305號的優先權權益，其公開內容通過引用以其整體并入本文。
本公開涉及用于制造結晶膜的方法。
技術介紹
作為背景，已報道了氧化鎵(Ga2O3)具有五種不同的多晶型物，包括α相、β相、γ相、δ相和ε相(參見NPL1：RustumRoy等，“PolymorphismofGa2O3andtheSystemGa2O3-H2O”。在這五種多晶型物中，β-Ga2O3被認為是熱力學上最穩定的，并且α-Ga2O3和ε-Ga2O3被認為是亞穩定的。氧化鎵(Ga2O3)表現出寬帶隙并且作為半導體裝置的潛在半導體材料吸引較多的關注。根據NPL2，建議氧化鎵(Ga2O3)的帶隙能夠通過與銦和/或鋁形成混合晶體來控制(參見NPL2：KentaroKANEKO，“Fabricationandphysicalpropertiesofcorundum-structuredalloysbasedongalliumoxide”，論文，京都大學，2013年3月，概述和內容于2014年1月31日對公眾開放)。其中，由InXAlYGaZO3(0≤X≤2，0≤Y’≤2，0≤Z’≤2，X+Y+Z＝1.5至2.5)表示的InAlGaO類半導體是極具吸引力的材料(參見PCT國際公開號WO2014/050793A1)。然而，由于β相是氧化鎵的最穩定的相，因此難以在不使用合適的成膜方法的情況下形成亞穩定剛玉結構的氧化鎵的結晶膜。而且，由熔融生長獲得的塊狀基板不能用于為剛玉結構且亞穩定的α-Ga2O3。因此，具有與剛玉結構α-Ga2O3相同結構的藍寶石基板用于在藍寶石基板上形成α-Ga2O3，但是，藍寶石和α-Ga2O3的晶格失配不小(△a/a～4.5％，△c/c～3.3％)，因此，在藍寶石基板上異質外延生長的α-Ga2O3結晶膜傾向于包括高密度的位錯。此外，還存在對加速成膜速度、提高α-相氧化鎵的結晶膜和/或α-相氧化鎵的混合晶體的結晶膜的質量、抑制晶體缺陷(包括發生裂縫、異常生長、晶體孿晶和/或結晶膜的彎曲)的進一步挑戰。在這樣的情況下，不間斷地進行對剛玉結構的結晶半導體膜的研究。公開了一種使用鎵和/或銦的溴化物或碘化物通過霧化化學氣相沉積(CVD)來制造的氧化物結晶膜(參見日本專利公開號5397794)。而且，公開了多層結構包括剛玉結構的基板上的剛玉結構的半導體層和剛玉結構的絕緣層(參見日本專利公開號5343224和公開號5397795以及未審查的日本專利公開號JP2014-72533)。此外，公開了使用ELO基板通過霧化CVD法成膜和形成空隙(參見未審查的日本專利公開號2016-100592、公開號2016-98166、公開號2016-100593和公開號2016-155714)。而且，公開了通過鹵化物氣相外延(HVPE)方法形成剛玉結構的氧化鎵膜。然而，在成膜速率或速度方面存在改進的空間，并且需要一種以足夠的速度制造結晶膜的方法。而且，考慮到α-Ga2O3是亞穩定的，與具有穩定相的穩定的β-Ga2O3的情況相比，在抑制缺陷密度的情況下更加難以形成α-Ga2O3膜和含有鎵和一種或多種金屬的結晶金屬氧化物的結晶膜。因此，為了獲得α-Ga2O3膜和含有鎵和一種或多種金屬的結晶金屬氧化物的結晶膜，仍然存在各種應對挑戰。
技術實現思路
根據本專利技術主題的第一方面，用于制造結晶膜的方法包括：氣化金屬源以將金屬源轉化為含金屬的原料氣體；將含金屬的原料氣體和含氧的原料氣體供應到反應室中到基板上；以及將反應氣體供應到反應室中到基板上，以在反應氣體的氣流下形成結晶膜。而且，建議反應氣體是蝕刻氣體。根據本專利技術主題的用于制造結晶膜的方法的實施方式，反應氣體可含有選自鹵化氫和含有鹵素和氫的基團中的至少一種。建議基板包括布置在基板的表面上的不平坦部分。根據本專利技術主題的用于制造結晶膜的方法的實施方式，不平坦部分可包括至少一個掩模。而且，建議不平坦部分可包括至少一個開口。根據本專利技術主題的用于制造結晶膜的方法的實施方式，基板可以是圖案化的藍寶石基板。建議在400℃至700℃的范圍內的溫度下加熱基板。而且，根據本專利技術主題的用于制造結晶膜的方法的實施方式，金屬源含有鎵。建議氣化金屬源通過鹵化金屬源來進行。根據本專利技術主題的用于制造結晶膜的方法的實施方式，含氧的原料氣體含有選自氧(O2)、水(H2O)和氧化亞氮(N2O)中的至少一種。而且，建議基板具有剛玉結構。而且，建議結晶膜具有剛玉結構。根據本專利技術主題的用于制造結晶膜的方法的實施方式，該方法可包括通過使用霧化化學氣相沉積法在基板的至少一個表面上形成緩沖層。根據本專利技術主題的第二方面，用于制造結晶膜的方法包括：在基板的表面上形成不平坦部分；氣化金屬源以將金屬源轉化為含金屬的原料氣體；將含金屬的原料氣體和含氧的原料氣體供應到反應室中，到基板的表面上的不平坦部分上；以及將反應氣體供應到反應室中，到基板的表面上的不平坦部分上，以在反應氣體的氣流下形成結晶膜。建議該方法進一步包括：在作為第一結晶膜的結晶膜的表面上形成不平坦部分；以及氣化金屬源以將金屬源轉化為含金屬的原料氣體；將含金屬的原料氣體和含氧的原料氣體供應到反應室中，到基板的表面上的不平坦部分上；將反應氣體供應到反應室中，到基板的表面上的不平坦部分上，以在反應氣體的氣流下形成第二結晶膜。根據本專利技術主題的第三方面，用于制造結晶膜的方法包括：通過使用霧化化學氣相沉積法在基板的至少一個表面上形成緩沖層；在緩沖層的表面上形成不平坦部分；氣化金屬源以將金屬源轉化為含金屬的原料氣體；將含金屬的原料氣體和含氧的原料氣體供應到反應室中，到基板的緩沖層的表面上的不平坦部分上；將反應氣體供應到反應室中，到基板的緩沖層的表面上的不平坦部分上，以在反應氣體的氣流下形成結晶膜。建議該方法可進一步包括：在作為第一結晶膜的結晶膜的表面上形成不平坦部分；以及氣化金屬源已將金屬源轉化為含金屬的原料氣體；將含金屬的原料氣體和含氧的原料氣體供應到反應室中，到基板的表面上的不平坦部分上；以及將反應氣體供應到反應室中，到基板的表面上的不平坦部分上，以在反應氣體的氣流下形成第二結晶膜。附圖說明圖1示出用于根據本專利技術主題的制造結晶膜的方法的實施方式中的鹵化物氣相外延(HVPE)設備的示意性透視圖。圖2示出作為示例的根據本專利技術主題的實施方式的基板的示意性透視圖，該基板具有形成在基板的表面上的不平坦部分。圖3示出作為示例的根據本專利技術主題的基板的示意性俯視圖，該基板具有形成在基板的表面上的不平坦部分。圖4示出作為示例的根據本專利技術主題的基板的示意性透視圖，該基板具有形成在基板表面上的不平坦部分。圖5示出作為示例的根據本專利技術主題的基板的俯視圖，該基板具有形成在基板的表面上的不平坦部分。圖6A示出作為示例的根據本專利技術主題的基板的示意性透視圖，該基板具有形成在基板的表面上的不平坦部分。圖6B示出圖6A中所示的基板的示意性俯視圖。圖7A示出作為示例的根據本專利技術主題的基板的示意性透視圖，該基板具有形成在基板的表面上的不平坦部分。圖7B示出作為示例的根據本專利技術主題的基板的示意性俯視圖，該基板具有形成在基板的表面上的不平坦部分。圖8示出霧化化學氣本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種用于制造結晶膜的方法，包括：氣化金屬源以將所述金屬源轉化為含金屬的原料氣體；將所述含金屬的原料氣體和含氧的原料氣體供應到反應室中到基板上；以及將反應氣體供應到所述反應室中到所述基板上，以在所述反應氣體的氣流下形成結晶膜。

【技術特征摘要】
2017.08.21 JP 2017-1583051.一種用于制造結晶膜的方法，包括：氣化金屬源以將所述金屬源轉化為含金屬的原料氣體；將所述含金屬的原料氣體和含氧的原料氣體供應到反應室中到基板上；以及將反應氣體供應到所述反應室中到所述基板上，以在所述反應氣體的氣流下形成結晶膜。2.如權利要求1所述的方法，其中，所述反應氣體是蝕刻氣體。3.如權利要求1所述的方法，其中，所述反應氣體包括選自鹵化氫和包括鹵素和氫的基團中的至少一種。4.如權利要求1所述的方法，其中，所述反應氣體包括鹵化氫。5.如權利要求1所述的方法，其中，所述基板包括布置在所述基板的表面上的不平坦部分。6.如權利要求1所述的方法，其中，所述不平坦部分包括至少一個掩模。7.如權利要求1所述的方法，其中，所述不平坦部分包括兩個或更多個開口。8.如權利要求1所述的方法，其中，所述基板是圖案化的藍寶石基板。9.如權利要求1所述的方法，其中，在400℃至700℃的范圍內的溫度下加熱所述基板。10.如權利要求1所述的方法，其中，所述金屬源包括鎵。11.如權利要求1所述的方法，其中，所述氣化所述金屬源通過鹵化所述金屬源來進行。12.如權利要求1所述的方法，其中，所述含氧的原料氣體包括選自氧(O2)、水(H2O)和氧化亞氮(N2O)中的至少一種。13.如權利要求1所述的方法，其中，所述基板包括剛玉結構。14.如權利要求1所述的方法，其中，所述結晶膜具有剛玉結構。15.如權利要求1所述的方法，其中，所述基板進一步包括在所述基板的至少一個表面上的緩沖層。16.如權利要求1所述的方法，進一步包括：通過使用霧化化學氣相沉積法在所述基板的至少一個表面上...

【專利技術屬性】
技術研發人員：大島佑一，河原克明，四戶孝，松田時宜，人羅俊實，
申請(專利權)人：流慧株式會社，國立研究開發法人物質·材料研究機構，
類型：發明
國別省市：日本,JP