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公開番号2023174816
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-12-08
出願番号2023178122,2019114320
出願日2023-10-16,2019-06-20
発明の名称酸化物半導体膜の製造方法
出願人信越化学工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 21/365 20060101AFI20231201BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
酸化物半導体膜の電気抵抗率のバラつきを低減するために、成膜後にも電気抵抗を調整可能な酸化物半導体膜を提供することを目的とする。
【解決手段】
ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜であって、ドーパント元素と、金属として少なくともガリウムを含み、膜厚が1μm以上であり、熱処理されることで電気抵抗率が上昇するものである酸化物半導体膜。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜の製造方法であって、
少なくともドーパント元素を含有し酸化剤が混合された第一の水溶液と、金属として少なくともガリウムを含有する第二の水溶液をそれぞれ作製し、
作製した前記第一の水溶液と、作製した前記第二の水溶液を混合して第三の水溶液を作製し、
前記第三の水溶液を霧化又は液滴化して生成されるミストを、キャリアガスを用いて基板まで搬送し、前記基板上で前記ミストを熱反応させて前記酸化物半導体膜を成膜することを特徴とする酸化物半導体膜の製造方法。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
前記酸化剤を過酸化水素とすることを特徴とする請求項１に記載の酸化物半導体膜の製造方法。
【請求項３】
ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜の製造方法であって、
少なくとも酸が混合されイオン化したドーパント元素を含有する第一の水溶液と、金属として少なくともガリウムを含有する第二の水溶液をそれぞれ作製し、
作製した前記第一の水溶液と、作製した前記第二の水溶液を混合して第三の水溶液を作製し、
前記第三の水溶液を霧化又は液滴化して生成されるミストを、キャリアガスを用いて基板まで搬送し、前記基板上で前記ミストを熱反応させて前記酸化物半導体膜を成膜することを特徴とする酸化物半導体膜の製造方法。
【請求項４】
前記熱反応により１μｍ以上の膜厚を有する前記酸化物半導体膜を成膜することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の酸化物半導体膜の製造方法。
【請求項５】
前記ドーパント元素として、スズ（Ｓｎ）を用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の酸化物半導体膜の製造方法。
【請求項６】
前記基板として、成膜面の面積が１００ｍｍ
２
以上のものを用いることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の酸化物半導体膜の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガリウムを主成分とする酸化物半導体膜、酸化物半導体膜の電気抵抗率調整方法及び酸化物半導体膜の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、パルスレーザー堆積法（Ｐｕｌｓｅｄｌａｓｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＬＤ）、分子線エピタキシー法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｅａｍｅｐｉｔａｘｙ：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（ＭｉｓｔＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭｉｓｔＣＶＤ。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
２
Ｏ
３
）の作製が可能となってきた。α－Ｇａ
２
Ｏ
３
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。
【０００３】
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。
【０００４】
特許文献６には、ミストＣＶＤ法により作製される酸化ガリウムが３００ｎｍ程度の厚さで形成された場合、加熱工程を行った場合に導電性薄膜の高抵抗化の問題が生じること、結晶性酸化物薄膜を厚さ１μｍ以上にまで形成すると、加熱工程を行った場合の、導電性薄膜の高抵抗化を抑制することができることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平１－２５７３３７号公報
特開２００５－３０７２３８号公報
特開２０１２－４６７７２号公報
特許第５３９７７９４号公報
特開２０１４－６３９７３号公報
特開２０１５－１９９６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
α－Ｇａ
２
Ｏ
３
のような酸化物半導体膜を半導体装置として利用するためには、電気抵抗の制御が重要である。しかしながら、ミストＣＶＤ法で厚膜を得ようとすると、スループットとの兼ね合いから細かい制御が難しく、得られる膜の電気抵抗率に少なからずバラつきが生じていた。この結果、得られる半導体装置の特性にバラつきが生じる一因となっていた。
【０００７】
また、特許文献６の実施例に開示されている方法は原料溶液中へのスズの混合量が多いため、スズが結晶格子間に取り込まれるなどして、得られた膜の結晶性が悪くなってしまうという問題もあった。
【０００８】
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、成膜後にも電気抵抗率を調整可能な酸化物半導体膜及び該酸化物半導体膜の製造方法を提供することを目的とする。また、成膜後に電気抵抗率を所望の値に調整可能な酸化物半導体膜の電気抵抗率調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、ドーパント元素と、金属として少なくともガリウムを含み、膜厚が１μｍ以上であり、熱処理されることで電気抵抗率が上昇するものである酸化物半導体膜を提供する。
【００１０】
このような酸化物半導体膜によれば、簡便に、また、確実に電気抵抗率の調整が可能なものとなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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