[发明专利]堆积装置和堆积方法

说明书

技术领域

本发明涉及使氧化锌等金属氧化物的薄膜、氮化镓、氮化铝等金属氮化物的薄膜、和硅氮化物的薄膜等堆积于基板的堆积装置。

背景技术

作为在各种基板上堆积氧化锌等金属氧化物、和氮化镓、氮化铝等的金属氮化物等的金属化合物薄膜的方法，提案有多个方法，包括：脉冲激光堆积法(PLD)、激光烧蚀法、以及溅射法等物理气相蒸镀法(PVD)、以及有机金属化学气相堆积法(MOCVD)、等离子体增强气相堆积法(等离子体CVD)等化学气相蒸镀法(CVD)。(例如，参照专利文献1～5)

专利文献1：特开2004-244716号公报

专利文献2：特开2000-281495号公报

专利文献3：特开平6-128743号公报

专利文献4：特开2004-327905号公报

专利文献5：特开2004-103745号公报

发明内容

在上述PVD中，使激光、高速微粒子等在预先准备的目标物上冲撞，使由目标物表面生成的目标物微粒子堆积于基板。另外，在MOCVD中，使有机金属化合物等与氢化合物气体一起与加热到高温的基板接触，利用在其表面发生的热分解反应，在基板上堆积膜。而在等离子体CVD中，通过高频电力激发含堆积膜构成元素的原料气体和氢化合物气体的混合气体而形成等离子，从而进行分解，再结合自由基，在基板上堆积膜。这些方法，在堆积金属氧化物薄膜时需要大量的能量。

另外，例如制造GaN膜时，由于作为氮源的氨气是难分解性的，在通常的MOCVD中需要对Ga的有机化合物原料供给1000倍以上的氨气，从节省资源的观点和带毒性的未反应氨气的处理需要大笔的费用方面考虑，需进行改善。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供如下的堆积装置和堆积方法，即，通过利用伴随催化反应的化学能量而可以降低用电量，使氧化锌等金属氧化物的薄膜、氮化镓、氮化铝等金属氮化物的薄膜、和硅氮化物的薄膜等堆积于基板。

为了达成上述目的，本发明的第1形态提供一种堆积装置，具备：催化反应装置，其含有导入第1原料气体的导入部、收容从上述导入部所导入的上述第1原料气体生成反应性气体的催化剂的、催化剂容器，和从上述催化剂容器喷出上述反应性气体的反应性气体喷出部；以及反应性气体分离器，容许从上述反应性气体喷出部喷出的上述反应性气体的流通；支持基板的基板支持部；和供给第2原料气体的供给部，上述第2原料气体与穿过上述反应性气体分离器的上述反应性气体反应，使膜堆积于上述基板。

本发明的第2形态提供一种堆积装置，在第1形态的堆积装置中，上述催化反应装置配置于可以减压排气的反应室内，上述第2原料气体为有机金属化合物的气体，上述反应性气体分离器在侧面具有空隙。

本发明的第3形态提供一种堆积装置，在第1或第2形态的堆积装置中，上述反应性气体分离器含有具有贯通孔的多个板状部件，该多个板状部件中的至少2个邻接的板状部件以在该邻接的板状部件之间形成空隙的方式被配置。

本发明的第4形态提供一种堆积装置，在第1至第3形态中的任一种堆积装置中，上述反应性气体分离器具备相对于上述反应性气体喷出部隔开空隙而配置的漏斗状的盖子，该盖子沿着从上述反应性气体喷出部喷出的上述反应性气体的喷出方向扩径，在顶部含有开口。

本发明的第5形态提供一种堆积装置，在第1至第4形态中的任一种堆积装置中，供给上述第2原料气体的上述供给部的前端部被配置于上述反应性气体分离器。

本发明的第6形态提供一种堆积装置，在第1至第5形态中的任一种堆积装置中，进一步具备在反应性气体分离器和上述基板支持部之间配置的开闭阀。

本发明的第7形态提供一种堆积装置，在第1至第6形态中的任一种堆积装置中，上述原料气体导入部连接于收纳选自H₂气和O₂气的混合气体、H₂O₂气、肼、和氮化物中的原料气体的原料气体供给部。

本发明的第8形态提供一种堆积装置，在第1至第7形态中的任一种堆积装置中，上述催化剂容器被上述反应性气体喷出部封闭。

本发明的第9形态提供一种堆积装置，在第1至第8形态中的任一种堆积装置中，上述催化剂容器被具有连通孔的分隔器分割为多个区域，该区域各自配置有催化剂容器。

本发明的第10形态提供一种堆积装置，在第1至第9形态中的任一种堆积装置中，上述催化剂含有：具有0.05mm～2.0mm范围的平均粒径的载体，和担载于该载体上的、具有1nm～10nm范围的平均粒径的催化剂成分。