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公開番号2025114702
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2025076905,2022502336
出願日2025-05-02,2021-02-17
発明の名称金属酸化物の成膜方法
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H01L 21/365 20060101AFI20250729BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】新規の金属酸化物の成膜方法を提供する。
【解決手段】第1のプリカーサをチャンバーに供給する第1の工程と、第2のプリカーサをチャンバーに供給する第2の工程と、第3のプリカーサをチャンバーに供給する第3の工程と、第1の工程の後、第2の工程の後、および第3の工程それぞれの後に、酸化剤をチャンバーに導入する第4の工程と、を有し、第1乃至第3のプリカーサは、それぞれ異なる種類のプリカーサであり、第1乃至第4の工程において、チャンバー内に配置された基板は、300度以上第1乃至第3のプリカーサの分解温度以下の温度に加熱される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１のプリカーサをチャンバーに導入して、基板の表面に前記第１のプリカーサを吸着させる第１の工程と、
前記第１の工程の後に、第１の不活性ガスを前記チャンバーに導入して、余剰な前記第１のプリカーサを前記チャンバーから排出する第２の工程と、
前記第２の工程の後に、第１のリアクタントを前記チャンバーに導入して、前記基板の表面に吸着した前記第１のプリカーサと反応させて、前記第１のプリカーサの構成分子を前記基板の表面に吸着させたまま前記第１のプリカーサに含まれる成分の一部を離脱させることにより、前記第１のプリカーサの一部が酸化されて形成された第１の酸化物層を前記基板の表面に形成する第３の工程と、
前記第３の工程の後に、第２の不活性ガスを前記チャンバーに導入して、余剰な前記第１のリアクタントを前記チャンバーから排出する第４の工程と、
前記第４の工程の後に、第２のプリカーサを前記チャンバーに導入して、前記第１の酸化物層の表面に前記第２のプリカーサを吸着させる第５の工程と、
前記第５の工程の後に、第３の不活性ガスを前記チャンバーに導入して、余剰な前記第２のプリカーサを前記チャンバーから排出する第６の工程と、
前記第６の工程の後に、第２のリアクタントを前記チャンバーに導入して、前記基板の表面に吸着した前記第２のプリカーサと反応させて、前記第２のプリカーサの構成分子を前記基板の表面に吸着させたまま前記第２のプリカーサに含まれる成分の一部を離脱させることにより、前記第２のプリカーサの一部が酸化されて形成された第２の酸化物層を前記基板の表面に形成する第７の工程と、
前記第７の工程の後に、第４の不活性ガスを前記チャンバーに導入して、余剰な前記第１のリアクタントを前記チャンバーから排出する第８の工程と、
前記第８の工程の後に、第３のプリカーサを前記チャンバーに導入して、前記第２の酸化物層の表面に前記第３のプリカーサを吸着させる第９の工程と、
前記第９の工程の後に、第５の不活性ガスを前記チャンバーに導入して、余剰な前記第３のプリカーサを前記チャンバーから排出する第１０の工程と、
前記第１０の工程の後に、第３のリアクタントを前記チャンバーに導入して、前記基板の表面に吸着した前記第３のプリカーサと反応させて、前記第３のプリカーサの構成分子を前記基板の表面に吸着させたまま前記第３のプリカーサに含まれる成分の一部を離脱させることにより、前記第３のプリカーサの一部が酸化されて形成された第３の酸化物層を前記基板の表面に形成する第１１の工程と、
前記第１１の工程の後に、第６の不活性ガスを前記チャンバーに導入して、余剰な前記第３のリアクタントを前記チャンバーから排出する第１２の工程と、を有し、
前記第１の工程から前記第１２の工程までを順に行う金属酸化物膜の成膜方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、金属酸化物の成膜方法、および金属酸化物の成膜装置に関する。また、本発明の一態様は、上記金属酸化物を用いた半導体装置、および半導体装置の作製方法に関する。また、本発明の一態様は、半導体ウエハ、モジュール、および電子機器に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【０００２】
なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能し得る装置全般を指す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶装置は、半導体装置の一態様である。表示装置（液晶表示装置、発光表示装置など）、投影装置、照明装置、電気光学装置、蓄電装置、記憶装置、半導体回路、撮像装置、電子機器などは、半導体装置を有すると言える場合がある。
【０００３】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いてトランジスタを構成する技術が注目されている。当該トランジスタは集積回路（ＩＣ）または画像表示装置（単に表示装置とも表記する。）のような電子デバイスに広く応用されている。トランジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコン系半導体材料が広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注目されている。
【０００５】
酸化物半導体において、単結晶でも非晶質でもない、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓａｌｉｇｎｅｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）構造およびｎｃ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）構造が見出されている（非特許文献１及び非特許文献２参照）。
【０００６】
非特許文献１および非特許文献２では、ＣＡＡＣ構造を有する酸化物半導体を用いてトランジスタを作製する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
Ｓ．Ｙａｍａｚａｋｉｅｔａｌ．， “ＳＩＤＳｙｍｐｏｓｉｕｍＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ”，２０１２，ｖｏｌｕｍｅ４３，ｉｓｓｕｅ１，ｐ．１８３－１８６
Ｓ．Ｙａｍａｚａｋｉｅｔａｌ．， “ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ”，２０１４，ｖｏｌｕｍｅ５３，Ｎｕｍｂｅｒ４Ｓ，ｐ．０４ＥＤ１８－１－０４ＥＤ１８－１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一態様は、新規の金属酸化物、およびその成膜方法を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、新規の金属酸化物の成膜装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、オン電流が大きい半導体装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、電界効果移動度が大きい半導体装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、信頼性が良好な半導体装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、良好な電気特性を有する半導体装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、微細化または高集積化が可能な半導体装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、上記半導体装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。
【０００９】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、第１のプリカーサをチャンバーに供給する第１の工程と、第２のプリカーサをチャンバーに供給する第２の工程と、第３のプリカーサをチャンバーに供給する第３の工程と、第１の工程の後、第２の工程の後、および第３の工程それぞれの後に、酸化剤をチャンバーに導入する第４の工程と、を有し、第１乃至第３のプリカーサは、それぞれ異なる種類のプリカーサであり、第１乃至第４の工程において、チャンバー内に配置された基板は、３００℃以上第１乃至第３のプリカーサの分解温度のうち最も低い温度以下の温度に加熱される、金属酸化物の成膜方法である。
（【００１１】以降は省略されています）

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