成膜裝置和成膜方法
【專利摘要】提供一種成膜速率好，霧CVD法可以適用的成膜裝置。該成膜裝置，具備將原料溶液進(jìn)行化或液滴化的霧化·液滴化部、以載氣將在所述霧化·液滴化部產(chǎn)生的霧或液滴運(yùn)送到基體的運(yùn)送部、以及對該霧或該液滴進(jìn)行熱處理而于該基體上成膜的成膜部；成膜部是圓筒形，在成膜部側(cè)面設(shè)置有所述霧或所述液滴的送入口，使所述霧或所述液滴旋回而產(chǎn)生旋回流；在成膜部頂面具有排氣口。
【專利說明】成膜裝置和成膜方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于霧化學(xué)氣相沉積法的有用的新的成膜裝置及成膜方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 在現(xiàn)有技術(shù)中，人們研究以脈沖激光累積法（Pulsed laser deposition:PLD)，分 子束外延法（Molecular beam epitaxy:MBE)，派射法等可以實(shí)現(xiàn)非平衡狀態(tài)的高真空制膜 裝置，使到目前為止的以融液法等不能夠制得的氧化物半導(dǎo)體的制造成為可能。其中，人們 研究使用霧化的原料（mist)，在基板上使結(jié)晶成長的霧化學(xué)氣相沉積法（Mist Chemical Vapor Deposition :霧CVD，以下也稱為霧CVD法），使制造具有剛玉（Corundum)結(jié)構(gòu)的 氧化鎵（a -Ga203)成為可能。就a -Ga203而言，作為能帶隙?andgap)大的半導(dǎo)體，人們期 待將其用于可以實(shí)現(xiàn)高耐壓、低損失以及高耐熱的下一代的開關(guān)元件中。
[0003] 關(guān)于霧CVD法，在專利文獻(xiàn)1中公開了一種管狀爐型的霧CVD裝置。在專利文獻(xiàn)2 中公開了一種Fine channel型的霧CVD裝置。在專利文獻(xiàn)3中公開了一種線性源（Linear source)型的霧CVD裝置。在專利文獻(xiàn)4中公開了一種管狀爐的霧CVD裝置，與專利文獻(xiàn)1 中記載的霧CVD裝置相比，向霧發(fā)生器內(nèi)導(dǎo)入的載氣（Carrier gas)這一點(diǎn)是不同的。另 外在專利文獻(xiàn)5中公開了一種在霧發(fā)生器的上方設(shè)置有基板，進(jìn)一步在熱板（Hot plate) 上設(shè)置有基座（Susceptor)的作為旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)（Rotation stage)之霧CVD裝置。
[0004] 然而霧CVD法與其他方法不同，不需要高溫也可以制造如α -氧化鎵的剛玉結(jié)構(gòu) 這樣的亞穩(wěn)相的結(jié)晶結(jié)構(gòu)；而根據(jù)非專利文獻(xiàn)1中記載的Leidenfrost效果，由于霧揮發(fā)層 覆蓋基板表面，霧的液滴不直接接觸膜而使結(jié)晶成長是必要的，其控制不容易，得到均質(zhì)的 結(jié)晶膜是困難的。并且在霧CVD法中，霧粒子不均一，或者一直到基板，供給管內(nèi)霧產(chǎn)生沉 積，這些問題導(dǎo)致成膜速率（rate)低等問題。 【【背景技術(shù)】文獻(xiàn)】 【專利文獻(xiàn)】
[0005] 【專利文獻(xiàn)1】日本專利特開平1-257337號(hào)公報(bào) 【專利文獻(xiàn)2】日本專利特開2005-307238號(hào)公報(bào) 【專利文獻(xiàn)3】日本專利特開2012-46772號(hào)公報(bào) 【專利文獻(xiàn)4】日本專利第5397794號(hào) 【專利文獻(xiàn)5】日本專利特開2014-63973號(hào)公報(bào) 【非專利文獻(xiàn)】
[0006] 【非專利文獻(xiàn) 1】B. S. Gottfried.，et al.，"Film Boiling of Spheroidal Droplets. Leidenfrost Phenomenon"，Ind. Eng. Chem. Fundamen.，1966, 5 (4)，pp 561~568 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】 【發(fā)明要解決的課題】
[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種成膜速率（rate)出色，可以適用霧CVD法的成膜裝置以 及成膜方法。 【解決課題的技術(shù)手段】
[0008] 本發(fā)明人為了達(dá)成上述目的進(jìn)行了深入研究，其結(jié)果是，于成膜部使所述霧 (mist)或所述液滴旋回產(chǎn)生旋回流，具備該單元（Means)的霧CVD裝置被研制成功，使用這 樣的霧CVD裝置以霧CVD法進(jìn)行成膜的話，讓人吃驚的是，發(fā)現(xiàn)成膜速率出色，均一的薄膜 厚度分布，可以大面積成膜。并且發(fā)現(xiàn)，以這樣的裝置可以一下子解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在 的問題。
[0009] 另外，本發(fā)明人在得到上述結(jié)論后，通過反復(fù)研究從而完成了本發(fā)明。
[0010] 即本發(fā)明涉及的
【發(fā)明內(nèi)容】
如下。
[1] 一種成膜裝置，該裝置具備將原料溶液進(jìn)行霧化或液滴化的霧化?液滴化部、以載 氣將在所述霧化?液滴化部產(chǎn)生的霧或液滴運(yùn)送到基體的運(yùn)送部、以及對該霧或該液滴進(jìn) 行熱處理而于該基體上成膜的成膜部；成膜部具備將所述霧或所述液滴旋回而產(chǎn)生旋回流 的單元（Means)。
[2] 上述[1]中所述的一種成膜裝置，在該裝置中，旋回流是向內(nèi)流動(dòng)的。
[3] 上述[1]或[2]中所述的一種成膜裝置，在該裝置中，成膜部是圓筒形或大體上呈 圓筒形，在成膜部的側(cè)面設(shè)有所述霧或所述液滴的送入口。
[4] 上述[3]中所述的一種成膜裝置，在該裝置中，在距離基體比成膜部的所述送入口 更遠(yuǎn)之處設(shè)有所述霧或所述液滴的排氣口。
[5] 上述[1]~[4]中任意一項(xiàng)所述的成膜裝置，還設(shè)置有排氣扇。
[6] 上述[1]~[5]中任意一項(xiàng)所述的成膜裝置，成膜部具有熱板（Hot plate)
[7] 上述[1]~[6]中任意一項(xiàng)所述的成膜裝置，在該成膜裝置中，在霧化?液滴化部 設(shè)有超聲振子。
[8] -種成膜方法，以載氣將原料溶液霧化或液滴化得到的霧或液滴運(yùn)送到設(shè)置于成 膜室內(nèi)的基體，接著于該基體上將該霧或液滴進(jìn)行熱反應(yīng)而成膜，在該成膜方法中，在所述 成膜室內(nèi)使所述霧或所述液滴旋回而產(chǎn)生旋回流。
[9] 上述[8]中所述的成膜方法，在該方法中，旋回流是向內(nèi)流動(dòng)的。
[10] 上述[8]或[9]中所述的成膜方法，在該方法中，成膜部是圓筒形或大體上呈圓筒 形，在成膜部的側(cè)面設(shè)有所述霧或所述液滴的送入口。
[11] 上述10中所述的成膜方法，在該方法中，在距離基體比成膜室的所述送入口更遠(yuǎn) 之處設(shè)有所述霧或所述液滴的排氣口。
[12] 上述[11]中所述的成膜方法，在該方法中，還設(shè)置有排氣扇以進(jìn)行排氣。
[13] 上述[8]~[12]中任意一項(xiàng)所述的成膜方法，在該方法中，以超聲振蕩進(jìn)行霧化 或液滴化。 【發(fā)明效果】
[0011] 就本發(fā)明的成膜裝置及成膜方法而言，霧CVD法是可以適用的，成膜速率出色。 【【附圖說明】】
[0012] 圖1是本發(fā)明的成膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是為了說明本發(fā)明中使用的霧化?液滴化部的一種方式。 圖3表不圖2中超聲振子的一種方式。 圖4表示本發(fā)明中使用的成膜部的一種方式。 圖5是為了說明實(shí)施例中薄膜厚度的測量之處。 圖6是比較例中使用的成膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7是為了說明比較例中使用的薄膜厚度的測量之處。 圖8是說明圖4中成膜室的基板上的霧或液滴的流動(dòng)之示意圖。（a)是從上面看到的 圓筒形成膜室的橫截面之示意圖；(b)是從側(cè)面看到的圓筒形成膜室的橫截面之示意圖。 圖9表示實(shí)施例中XRD的檢測結(jié)果。 【【具體實(shí)施方式】】
[0013] 本發(fā)明的成膜裝置，該成膜裝置具備將原料溶液進(jìn)行霧化或液滴化的霧化?液滴 化部、以載氣將在所述霧化?液滴化部產(chǎn)生的霧或液滴運(yùn)送到基體的運(yùn)送部、以及對該霧或 該液滴進(jìn)行熱處理而于該基體上成膜的成膜部；成膜部具備將所述霧或所述液滴旋回而產(chǎn) 生旋回流的單元。
[0014] 以下結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的成膜裝置，，不過本發(fā)明不受這些附圖的限定。
[0015] 圖1是表示本發(fā)明的成膜裝置的一個(gè)例子。成膜裝置1具備：供給載氣的載氣源 2a、調(diào)節(jié)從載氣源2a送出的載氣的流量之流量調(diào)節(jié)閥3a、供給稀釋用載氣的稀釋用載氣源 2b、調(diào)節(jié)從稀釋用載氣源2b送出的稀釋用載氣的流量之流量調(diào)節(jié)閥3b、容納原料溶液4a的 霧產(chǎn)生源4、容納水5a的容器5、安裝于容器5底面的超聲振子6、成膜室7、連接霧產(chǎn)生源 4和成膜室7之間的供給管9、設(shè)置于成膜室7內(nèi)的熱板8、排氣管17以及排氣扇11。在熱 板8上設(shè)置有基板10。
[0016] 本發(fā)明的成膜裝置1具備將原料溶液進(jìn)行霧化或液滴化的霧化?液滴化部。圖2 是表示霧化·液滴化部的一種方式。其結(jié)構(gòu)為，由容納有原料溶液4a的容器組成的霧產(chǎn)生 源4,以支持體（圖中未表示）收納于容納有水5a的容器5。于容器5的底部安裝有超聲 振子6,超聲振子6和振蕩器16連接。并且使振蕩器16工作的話，超聲振子6振蕩，通過水 5a，超聲波傳播到霧產(chǎn)生源4中，使原料溶液4a霧化或液滴化。
[0017] 圖3是圖2中所示的超聲振子6的一種方式。其結(jié)構(gòu)是，圖3的超聲振子于支持 體6e上的圓筒形彈性體6d內(nèi)安裝有圓板狀的壓電體單元6b，在壓電體單元6b的兩面設(shè)置 有電極6a、6c。將振蕩器連接于電極上，改變振蕩頻率的話，產(chǎn)生具有壓電振蕩器的厚度方 向的共振頻率以及徑向共振頻率的超聲波。
[0018] 如上所述，通過霧化?液滴化部調(diào)整原料溶液，將原料溶液霧化或液滴化而產(chǎn)生霧 或液滴。就霧化或液滴化的方法（手段）而言，只要能將所述原料溶液霧化或液滴化就沒 有特別限定，可以是公知的霧化方法或液滴化方法，在本發(fā)明中優(yōu)選通過超聲振蕩進(jìn)行的 霧化方法或液滴化方法。
[0019] 就運(yùn)送部而言，使用載氣以及希望的供給管等將所述霧或液滴運(yùn)送到基體。就 載氣的種類而言，只要不阻礙本發(fā)明的目的就沒有特別限定，適合的例子有氧氣、臭氧 (Ozone)、氮?dú)饣驓鍤獾榷栊詺怏w，或者是氫氣或形成氣體（Forming gas)等還原氣體等。另 外，載氣的種類可以是1種，也可以是2種以上。例如，使用第一載氣，以及以其他氣體將第 一載氣進(jìn)行稀釋（例如稀釋10倍）得到的稀釋氣體等作為第二載氣，也是可以的。另外， 載氣的供給處可以不僅僅是1處，也可以是2處以上。對于載氣的流量沒有特別限定，例 如在邊長為30mm的正方形基板上成膜時(shí)優(yōu)選為0. 01~20L/分鐘，進(jìn)一步優(yōu)選為1~10L/ 分鐘。
[0020] 在成膜部中，對于所述霧或所述液滴進(jìn)行熱處理，使之產(chǎn)生熱反應(yīng)，于所述基體表 面的一部分或全部上成膜。就所述熱反應(yīng)而言，通過加熱，所述霧或所述液滴進(jìn)行反應(yīng)的話 即可以，只要反應(yīng)條件等不阻礙本發(fā)明的目的就沒有特別的限定。在本步驟中，對于進(jìn)行 熱反應(yīng)時(shí)的條件等沒有特別限制，通常加熱溫度是120~600°C的范圍，優(yōu)選為120°C~ 350°C的范圍，更加優(yōu)選為130°C~300°C的范圍。另外，就熱反應(yīng)而言，只要不阻礙本發(fā)明 的目的，可以在真空下、非氧環(huán)境下、還原氣體環(huán)境下以及氧氣環(huán)境下中的任意一項(xiàng)的環(huán)境 下進(jìn)行都可以，另外可以在大氣壓下、加壓下以及減壓下中的任意一項(xiàng)條件下進(jìn)行，在本 發(fā)明優(yōu)選為在大氣壓下進(jìn)行。
[0021] 圖4表示成膜部的一種方式。圖4的成膜室7是圓筒形，被設(shè)置于熱板8上。成 膜室7和霧產(chǎn)生源4通過供給管9被連接起來，由霧產(chǎn)生源4產(chǎn)生的霧或液滴4b借助載氣 通過供給管9流入成膜室7中，于載于熱板上的基板10上進(jìn)行熱反應(yīng)。就成膜室7而言， 在頂面（上面）中心處具有排氣口，在距離基體比送入口更遠(yuǎn)之處設(shè)置所述霧或所述液滴 的排氣口。并且成膜室7從排氣口與排氣管17連接著，熱反應(yīng)后的霧、液滴或廢氣4c，被運(yùn) 送至排氣管17。在本發(fā)明中也可以進(jìn)一步具備陷阱（Trap)單元，即將熱反應(yīng)后的霧、液滴 或廢氣進(jìn)行陷阱處理。將霧或液滴4b運(yùn)送到成膜室7的話，如圖4中箭頭所示的那樣，霧 或液滴4b朝向基板流出。此時(shí)產(chǎn)生向內(nèi)的旋回流。并且霧或液滴4b-邊旋回，一邊在基 板上進(jìn)行熱反應(yīng)。接著，熱反應(yīng)后的霧、液滴或廢氣在圖4中如箭頭所示，向排氣口流去，接 著向排氣管17運(yùn)送。
[0022] 所述旋回流可以以向內(nèi)或向外中的任意一方流動(dòng)，在本發(fā)明優(yōu)選向內(nèi)流動(dòng)。圖 8是為了說明在圖4成膜室的基板上的霧或液滴的流動(dòng)之示意圖。圖8(a)是從上面看到 的圓筒形成膜室7的橫截面，在成膜室7中設(shè)置有基板10,霧或液滴的流動(dòng)以箭頭表示。 在圖4的成膜室中，在圖8(a)的箭頭方向產(chǎn)生旋回流，霧或液滴向內(nèi)旋回而向基板中心流 動(dòng)。圖8(b)是從側(cè)面看到的圓筒形成膜室7的橫截面之示意圖，基板10設(shè)置于成膜室7 中。如圖8(b)的箭頭所示，側(cè)霧或液滴從外向內(nèi)流動(dòng)。接著，到達(dá)基板中心附近的霧或液 滴向上方的排氣口流動(dòng)。另外，在本發(fā)明中也可以于成膜室頂面設(shè)置基體等而成為面朝下 (Face-down)。也可以如圖4所示，于底面設(shè)置基體而成為面朝上（Face-up)。另外，就所述 旋回流的發(fā)生單元而言，只要不阻礙本發(fā)明的目的就沒有特別限定，可以使用公知的單元。 例如，使成膜室為圓筒形，于底面或頂面配置基體，從側(cè)面導(dǎo)入霧或液滴，在與配置有基體 的面相對稱的面（優(yōu)選為"處"）設(shè)置排出口，使旋回流產(chǎn)生的單元（手段、Means)等。就 霧或液滴而言，優(yōu)選為：霧或液滴沿著成膜室的內(nèi)壁面移動(dòng)，導(dǎo)入成膜室內(nèi)。因此優(yōu)選為： 在霧或液滴的導(dǎo)入口實(shí)質(zhì)上朝向成膜室的內(nèi)壁面的切線方向（Tangential direction)。但 是，將霧或液滴朝向成膜室的徑向中央導(dǎo)入成膜室內(nèi)時(shí)，例如通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整載氣流速等 公知單元，使旋回流的產(chǎn)生成為可能，因此對于霧或液滴的導(dǎo)入方向沒有特別限定。另外， 旋回流的流速只要不阻礙本發(fā)明的目的就沒有特別限定，優(yōu)選為10~100cm/秒，更加優(yōu) 選為20~70cm/秒。
[0023] 以下以圖1對本發(fā)明的制造裝置的使用方式進(jìn)行說明。 首先，原料溶液4a收納于霧產(chǎn)生源4內(nèi)，于熱板8上設(shè)置基板10,使熱板8工作。接著 打開流量調(diào)節(jié)閥（3a，3b)從載氣源（2a，2b)向成膜室7中供給載氣，以載氣充分地置換成 膜室7的氣體環(huán)境（Atmosphere)之后，分別調(diào)節(jié)載氣的流量和稀釋用載氣的流量。接著使 超聲振子6振蕩，該振動(dòng)通過水5a傳播到原料溶液4a，由此使原料溶液4a霧化或液滴化而 產(chǎn)生霧或液滴4b。接著，霧或液滴4b通過載氣被導(dǎo)入成膜室7中。在成膜室7的頂面正中 設(shè)置有排氣口，與排氣管17連接。另外，排氣管17連接于排氣扇11，通過排氣扇11使成膜 室7中的廢氣等從排氣口被吸走。另外，在圓筒形成膜室7的側(cè)面設(shè)置有霧或液滴的送入 口，被導(dǎo)入成膜室7中的霧或液滴旋回，產(chǎn)生向內(nèi)流動(dòng)的旋回流?？梢砸贿呅兀瑢㈧F或液 滴于成膜室7中通過熱板8加熱進(jìn)行熱反應(yīng)，在基板10上成膜。
[0024] 另外，所述成膜室的形狀只要不阻礙本發(fā)明的目的就沒有特別限定，優(yōu)選為筒形。 成膜室可以是圓筒形或大體上呈圓筒形，棱柱形（例如立方體，長方體，五棱柱、六棱柱或 八棱柱等）或大體上呈棱柱形也可以，在本發(fā)明中優(yōu)選圓筒形或大體上呈圓筒形。 另外，所述基體可以在成膜時(shí)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向優(yōu)選為與所述旋回流的方向相反。
[0025] (原料溶液） 就原料溶液而言，如果含有可以進(jìn)行霧化或液滴化的材料的話就沒有特別限定，可以 是無機(jī)材料，有機(jī)材料。在本發(fā)明中優(yōu)選為金屬或金屬化合物，更加優(yōu)選為含有從鎵，鐵， 銦，錯(cuò)，銀，鈦，絡(luò)，銘，鎳及鈷中選出的1種或2種以上的金屬。
[0026] 就所述原料溶液而言，如果可以將上述金屬霧化或液滴化的話就沒有特別限 定；將上述金屬以絡(luò)合物或鹽的形態(tài)溶解或分散于有機(jī)溶劑或水中的所述原料溶液，可 以適合地被使用。絡(luò)合物的形態(tài)有例如乙酰丙酮絡(luò)合物，羰基絡(luò)合物，氨絡(luò)合物（ammine complex)，氫化絡(luò)合物等。鹽的形態(tài)有例如氯化金屬鹽，溴化金屬鹽，碘化金屬鹽等。
[0027] 另外，所述原料溶液中也可以混合有氫鹵酸或氧化劑等添加劑。所述氫鹵酸有例 如溴化氫酸，鹽酸，碘化氫酸等，優(yōu)選溴化氫酸或碘化氫酸。所述氧化劑有例如過氧化氫 (H2〇2)，過氧化鈉（Na202)，過氧化鋇（Ba02)，過氧化苯甲酉先（Benzoyl peroxide，C6H5CO)2〇2等 過氧化物，次亞氯酸（HC10)，過氯酸，硝酸，臭氧水，過醋酸或硝基苯等有機(jī)過氧化物等。
[0028] 所述原料溶液中可以含有摻雜劑（Dopant)。所述摻雜劑只要不阻礙本發(fā)明的目的 就沒有特別限定。作為所述摻雜劑有例如錫，鍺，硅，鈦，鋯，釩或鈮等η型摻雜劑，或p型摻 雜劑等。摻雜劑的濃度，通?？梢允羌slXl〇 16/cm3~lX 10 22/cm3。另外，摻雜劑的濃度也 可以是約lXlO^/cm3以下的低濃度。另外，本發(fā)明還可以含有約lX10 2°/cm3以上的高濃度 的摻雜劑。
[0029] (基體） 所述基體如果可以支持所述膜的話就沒有特別限定。所述基體的材料如果不阻礙本發(fā) 明的目的的話就沒有特別限定，可以是公知的基體，可以是有機(jī)化合物，也可以是無機(jī)化合 物。所述基體的形狀無論是怎樣的形狀都可以，對于所有形狀有效，例如是平板或圓板等板 狀，纖維狀，棒狀，圓柱形，棱柱狀，筒狀，螺旋狀，球狀，環(huán)狀等，本發(fā)明優(yōu)選為基板。對于基 板的厚度，本發(fā)明沒有特別限定，優(yōu)選為10~2000 μ m，更加優(yōu)選為50~800 μ m。
[0030] 如上所述，通過使用本發(fā)明的成膜裝置及成膜方法，即使是霧CVD法成膜速率也 好，均一的薄膜厚度分布并且大面積成膜成為可能。 【實(shí)施例】
[0031] 以下對于本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，不過本發(fā)明不受它們的限定。
[0032] (實(shí)施例1) 1.制造裝置 首先，以圖1對本實(shí)施例中使用的成膜裝置1進(jìn)行說明。成膜裝置1具備：供給載氣 的載氣源2a、調(diào)節(jié)從載氣源2a送出的載氣的流量之流量調(diào)節(jié)閥3a、供給稀釋用載氣的稀釋 用載氣源2b、調(diào)節(jié)從稀釋用載氣源2b送出的稀釋用載氣的流量之流量調(diào)節(jié)閥3b、容納原料 溶液4a的霧產(chǎn)生源4、容納水5a的容器5、安裝于容器5底面的超聲振子6、成膜室7、連接 霧產(chǎn)生源4和成膜室7之間的供給管9、設(shè)置于成膜室7內(nèi)的熱板8、排氣管17以及排氣扇 11。在熱板8上設(shè)置有基板10。
[0033] 2.原料溶液的制造 調(diào)整溴化鎵0. lmol/L的水溶液，這時(shí)進(jìn)一步使其含有體積比為10%的48%溴化氫酸 溶液，將其作為原料溶液。
[0034] 3.成膜準(zhǔn)備 將上述2.中得到原料溶液4a收納于霧產(chǎn)生源4中。接著，使用4英寸的c面藍(lán)寶石 基板（c-plane sapphire substrate)以作為基板10,將c面藍(lán)寶石基板設(shè)置于熱板8上， 使熱板8工作，使成膜室7中的溫度升溫到500°C。接著，打開流量調(diào)節(jié)閥（3a，3b)，從載氣 源（2a，2b)向成膜室7中供給載氣，載氣充分地置換膜室7的氣體環(huán)境之后，將載氣的流量 調(diào)節(jié)為5L/min，且將稀釋用載氣的流量調(diào)節(jié)為0. 5L/min。另外，使用氧氣作為載氣。
[0035] 4.單層膜形成 接著，以2. 4MHz使超聲振子6進(jìn)行振蕩，該振蕩通過水5a傳播至原料溶液4a，將原料 溶液4a霧化產(chǎn)生霧4b。該霧4b通過載氣被導(dǎo)入成膜室7中，在成膜室7中霧旋回，如圖8 所示產(chǎn)生向內(nèi)流動(dòng)的旋回流發(fā)生。接著，在大氣壓下，560°C的條件下，在成膜室7中旋回流 的霧發(fā)生反應(yīng)，在基板10上形成薄膜。 另外，霧的流速是45. 6cm/秒，成膜時(shí)間是30分鐘。
[0036] 5.評價(jià) 對于通過上述4.得到的α - Ga203薄膜的相進(jìn)行鑒定。該鑒定采用薄膜用XRD衍射 裝置，采用從15度到95度的角度進(jìn)行2 θ/ω掃描，該測定使用CuKa線進(jìn)行。其結(jié)果是， 得到的薄膜為c[一 Ga203。
[0037] 另外，關(guān)于圖5中所示的基板10上的薄膜的各個(gè)測量之處（A1，A2，A3，A4，A5)，使 用段差計(jì)（step profiler)測量薄膜厚度，從各個(gè)薄膜厚度的值算出平均值，平均薄膜厚度 是3, 960nm。接著，將平均薄膜厚度除以成膜時(shí)間得到成膜速率為132nm/分鐘。
[0038] (比較例） 以圖6對比較例用的成膜裝置19進(jìn)行說明。霧CVD裝置19具備：用于安置基板20的 基座（Susceptor) 21、供給載氣的供給單元22a、對于從載氣供給單元22a送出的載氣的流 量進(jìn)行調(diào)節(jié)的流量調(diào)節(jié)閥23a、供給稀釋用載氣的稀釋用載氣供給單元22b、對于從稀釋用 載氣供給單元22b送出的載氣的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的流量調(diào)節(jié)閥23b、收納原料溶液24a的霧產(chǎn) 生源24、容納水25a的容器25、安裝于容器25底面的超聲振子26、由內(nèi)徑40mm的石英管組 成的供給管27、設(shè)置于供給管27周邊部的加熱器（heater) 28,以及排氣口 29?；?1由 石英組成，安置基板20的面從水平面開始傾斜45度。為成膜室的供給管27和基座21均 為石英制，由此抑制了 ：在形成于基板20上的膜內(nèi)混入來自裝置的雜質(zhì)。
[0039] 除了使用圖6所示的成膜裝置，以及使用作為基板20的邊長10mm的正方形c面 藍(lán)寶石基板以外，與實(shí)施例1相同，進(jìn)行成膜。對于得到的薄膜，與上述實(shí)施例同樣，采用薄 膜用XRD衍射裝置，對于相（phase)進(jìn)行鑒定。其結(jié)果是，得到的薄膜是α - Ga203。另外， 與上述實(shí)施例一樣，測量了薄膜厚度。另外，薄膜厚度的測量之處，是如圖7所示的基板20 上的薄膜的各個(gè)測量之處（Bl，B2, B3, B4以及B5)。其結(jié)果作為比較例如表1所示。
[0040] (實(shí)施例2) 除了使用邊長1〇_的正方形c面藍(lán)寶石基板作為基板10以外，與實(shí)施例1相同，進(jìn)行 成膜。對于得到的薄膜，與上述比較例同樣，采用薄膜用XRD衍射裝置，對于相（phase)進(jìn) 行鑒定。其結(jié)果是，得到的薄膜是a -Ga203。另外，與上述比較例一樣，測量了薄膜厚度。 另外， 薄膜厚度的測量之處，是如圖7所示的基板20上的薄膜的各個(gè)測量之處（Bl，B2, B3， B4以及B5)。其結(jié)果作為實(shí)施例2如表1所示。
[0041] 【表1】
[0042] 根據(jù)表1的結(jié)果求得平均薄膜厚度、成膜速率、變動(dòng)系數(shù)以及面內(nèi)均一性。結(jié)果如 表2所示。另外，平均薄膜厚度是各測量之處的薄膜厚度的平均值。成膜速率是各測量之 處的薄膜厚度的平均值除以成膜時(shí)間（分鐘）而得到的值。變動(dòng)系數(shù)是薄膜厚度的標(biāo)準(zhǔn)偏 差除以膜厚平均值而得到的。面內(nèi)均一性是平均值和最大值或最小值之間的差，以百分率 表示的偏差范圍。
[0043] 【表2】
[0044] 表1以及表2很明顯的顯示，在實(shí)施例中，成膜速率具有數(shù)量級(jí)的優(yōu)點(diǎn)，成膜速率 或面內(nèi)均一性等成膜品質(zhì)的差別也明顯。因此，本發(fā)明的成膜裝置以及成膜方法與以前的 霧CVD裝置相比，成膜速率或薄膜厚度的均一性出色。
[0045] (實(shí)施例3) 調(diào)整為乙酰丙酮鎵和乙酰丙酮鋁的摩爾比為1:6,并且鹽酸是2% (體積比）的水溶 液，以此作為原料溶液。 使用制得的原料溶液，除了成膜溫度為600°C，載氣的流量為8LPM，成膜時(shí)間為3小時(shí) 以外，與實(shí)施例1 一樣，進(jìn)行成膜。另外，霧的流速是73.0cm/秒。對于得到的膜，以X射 線測量鋁的含量比例。XRD測量結(jié)果如圖9所示。根據(jù)XRD測量結(jié)果，得到的膜是：到目前 為止成膜困難的剛玉結(jié)構(gòu)之含鋁62. 8%的AlGaO系半導(dǎo)體膜。另外，對于得到剛玉結(jié)構(gòu)之 AlGaO系半導(dǎo)體膜，測量薄膜厚度為720nm。 到目前為止，即使得到剛玉結(jié)構(gòu)之AlGaO系半導(dǎo)體膜，得到50nm以上厚度的膜也是困 難的，不過根據(jù)本發(fā)明，可以得到700nm以上厚度的剛玉結(jié)構(gòu)的AlGaO系半導(dǎo)體膜。并且 本發(fā)明的成膜裝置，用于霧CVD法也非常合適；再者，成膜速率特別好。 【產(chǎn)業(yè)上的利用可能性】
[0046] 本發(fā)明的成膜裝置以及成膜方法，可以用于所有的成膜領(lǐng)域，在工業(yè)上是有用的。 特別是，對于以霧CVD法得到薄膜而進(jìn)行成膜時(shí)，可以合適地利用本發(fā)明的成膜裝置及成 膜方法。 【符號(hào)說明】
[0047] 1成膜裝置 2a載氣源 2b稀釋用載氣源 3a流量調(diào)節(jié)閥 3b流量調(diào)節(jié)閥 4霧產(chǎn)生源 4a原料溶液 4b霧 4c廢氣 5容器 5a水 6超聲振子 6a電極 6b壓電體單元 6c電極 6d彈性體 6e支持體 7成膜室 8熱板 9供給管 10基板 11排氣扇 16振蕩器 17排氣管 19霧CVD裝置 20基板 21基座 22a載氣供給單元 22b稀釋用載氣供給單元 23a流量調(diào)節(jié)閥 23b流量調(diào)節(jié)閥 24霧產(chǎn)生源 24a原料溶液 25容器 25a水 26超聲振子 27供給管 28加熱器 29排氣口
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種成膜裝置，其特征在于，該裝置具備將原料溶液進(jìn)行霧化或液滴化的霧化?液 滴化部、以載氣將在所述霧化?液滴化部產(chǎn)生的霧或液滴運(yùn)送到基體的運(yùn)送部、以及對該霧 或該液滴進(jìn)行熱處理而于該基體上成膜的成膜部；成膜部具備將所述霧或所述液滴旋回而 產(chǎn)生旋回流的單元。2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種成膜裝置，其特征在于，在該裝置中，旋回流是向內(nèi)流 動(dòng)的。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的一種成膜裝置，其特征在于，在該裝置中，成膜部是圓 筒形或大體上呈圓筒形，在成膜部的側(cè)面設(shè)有所述霧或所述液滴的送入口。4. 根據(jù)權(quán)利要求3中所述的一種成膜裝置，其特征在于，在該裝置中，在距離基體比成 膜部的所述送入口更遠(yuǎn)之處設(shè)有所述霧或所述液滴的排氣口。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任意一項(xiàng)所述的成膜裝置，其特征在于，該成膜裝置還設(shè)置有 祠_氣扇。6. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中任意一項(xiàng)所述的成膜裝置，其特征在于，成膜部具有熱板。7. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中任意一項(xiàng)所述的成膜裝置，其特征在于，在該成膜裝置中，在 霧化?液滴化部設(shè)有超聲振子。8. -種成膜方法，其特征在于，以載氣將原料溶液霧化或液滴化得到的霧或液滴運(yùn)送 到設(shè)置于成膜室內(nèi)的基體，接著于該基體上將該霧或液滴進(jìn)行熱反應(yīng)而成膜；在該成膜方 法中，在所述成膜室內(nèi)使所述霧或所述液滴旋回而產(chǎn)生旋回流。9. 根據(jù)權(quán)利要求8中所述的成膜方法，其特征在于，在該方法中，旋回流是向內(nèi)流動(dòng) 的。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9中所述的成膜方法，其特征在于，在該方法中，成膜部是圓筒形 或大體上呈圓筒形，在成膜部的側(cè)面設(shè)有所述霧或所述液滴的送入口。11. 根據(jù)權(quán)利要求10中所述的成膜方法，其特征在于，在該方法中，在距離基體比成膜 室的所述送入口更遠(yuǎn)之處設(shè)有所述霧或所述液滴的排氣口。12. 根據(jù)權(quán)利要求11中所述的成膜方法，其特征在于，在該方法中，還設(shè)置有排氣扇以 進(jìn)行排氣。13. 據(jù)權(quán)利要求8~12項(xiàng)所述的成膜方法，其特征在于，在該方法中，以超聲振蕩進(jìn)行 霧化或液滴化。
【文檔編號(hào)】C23C16/44GK105986246SQ201510090158
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月27日
【發(fā)明人】佐佐木貴博, 織田真也, 人羅俊實(shí)
【申請人】Flosfia株式會(huì)社