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公開番号2025116201
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-07
出願番号2025093037,2023505599
出願日2025-06-04,2022-03-09
発明の名称酸化物半導体膜および、半導体装置
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C23C 16/40 20060101AFI20250731BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】ピットを抑制し、表面の平滑性が良好な膜を提供する。
【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、前記酸化物半導体膜がコランダム構造を有するものであって、該酸化物半導体膜の表面のミスト由来のピットが0.01個/cm²以上10000個/cm²以下のものである、ことを特徴とする酸化物半導体膜。
【選択図】図16
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であって、
前記酸化物半導体膜がコランダム構造を有するものであって、
該酸化物半導体膜の表面のミスト由来のピットが０．０１個／ｃｍ
２
以上１００００個／ｃｍ
２
以下のものである、
ことを特徴とする酸化物半導体膜。
続きを表示（約 370 文字）【請求項２】
前記酸化物半導体膜の表面の前記ピットが０．０１個／ｃｍ
２
以上１００個／ｃｍ
２
以下のものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の酸化物半導体膜。
【請求項３】
前記酸化物半導体膜の面積が１０ｃｍ
２
以上のものである、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の酸化物半導体膜。
【請求項４】
前記酸化物半導体膜の表面の前記ピットが開口径１０ｎｍ～１０μｍ、深さ１０ｎｍ～１０μｍのものである、
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。
【請求項５】
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を含むものであることを特徴とする半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミスト状の原料溶液を用いて基板上に成膜を行う成膜方法に関する。
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、低損失およ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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平０１－２５７３３７号公報
特開２００５－３０７２３８号公報
特開２０１２－０４６７７２号公報
特許第５３９７７９４号公報
特開２０１４－０６３９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ミストＣＶＤ法は、他のＣＶＤ法とは異なり比較的低温で成膜が行うことができ、α－Ｇａ
２
Ｏ
３
のコランダム構造のような準安定相の結晶構造も作製可能である。しかしながら、本発明者らは、ミストＣＶＤ法を用いて成膜を行うと、膜表面にピットが形成され、膜表面の平滑性が悪いという問題を見出した。また、ピットを多く含む膜は、ピットがキラー欠陥となることで、半導体装置の絶縁破壊が起こるという問題がある。また、研磨によるピットの除去は半導体装置作成の工程数が増加する問題がある。
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、ピットを抑制し、表面の平滑性が良好な膜、および、そのような膜を成膜する成膜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】
【０００６】
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、前記酸化物半導体膜がコランダム構造を有するものであって、酸化物半導体膜の表面のピットが１００００個／ｃｍ
２
以下の酸化物半導体膜を提供する。
【０００７】
このような酸化物半導体膜は、簡便かつ安価に得られるものであり、しかも表面平滑性が優れており、半導体装置に好適に用いることができるものとなる、
【０００８】
このとき、酸化物半導体膜の表面のピットが１００個／ｃｍ
２
以下のものとすることができる。
【０００９】
これにより、更に表面平滑性に優れ、半導体装置に更に好適に用いることができるものとなる。
【００１０】
このとき、前記酸化物半導体膜の面積が１０ｃｍ
２
以上のものとすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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