[发明专利]成膜方法

说明书

为了提供具有工业优势质量的薄膜的目的，本发明提出了一种成膜方法。本发明的方法的实施方式包括：将含有非质子溶剂(可以是内酯或内酰胺)的原料溶液变成雾或液滴(雾化步骤)，将雾或液滴携带至设置在成膜室的基体上(雾的运送步骤)，以及优选在250℃或以下的温度使雾或液滴反应，从而在基体上成膜(成膜步骤)。

技术领域

本发明涉及使用通过将溶液雾化而获得的雾滴粒子形成薄膜的雾化CVD法。

背景技术

通常，用于太阳能电池、液晶显示装置或其他装置的金属氧化物薄膜通过诸如溅射法、气相沉积法和CVD(化学气相沉积)法的方法，使用有机金属化合物来制造。真空过程的溅射方法和蒸发方法需要真空装置。有机金属化学气相沉积法需要真空装置，并且具有爆炸性和毒性的有机金属化合物可能用作有机金属化学气相沉积法中的原料，因此难以处理。因此，这种有机金属化学气相沉积需要在整个成膜系统中包括废气处理装置和高安全性设计的附属设备。任何这些要求往往成为阻碍成本降低的问题。而且，近来一些基板的尺寸增加，这尤其成为问题。

在这种情况下，考虑能够以较低成本并以更安全的方式由原材料形成薄膜而不进行真空处理的雾化CVD方法。非专利文献1描述了使用雾化CVD法形成ZnO透明导电膜。另外，关于ZnO的研究与探讨正在进行，并且近年来，例如在专利文献1中描述了通过雾化CVD法形成ZnO系单晶薄膜的再生长步骤。

最近，已经研究了通过使用雾化CVD法形成刚玉结构的过渡金属氧化物例如α-Fe₂O₃、α-Cr₂O₃、α-V₂O₃、α-Ti₂O₃和α-Rh₂O₃的薄膜(非专利文献2)。尤其，α-Ga₂O₃具有较大的带隙，预期应用于半导体装置。通过使用雾化CVD法，能够形成具有这种亚稳相刚玉结构的氧化镓。而且，非专利文献2描述了，通过将铟或铝分别与氧化镓混合或形成混合晶体来进行带隙控制是可能的，这提示了这种非常有吸引力的材料组作为InAlGaO系的半导体。这里，InAlGaO系的半导体是指In_XAl_YGa_ZO₃(0≤X≤2，0≤Y≤2，0≤Z≤2，X+Y+Z＝1.5至2.5)，其能够被看作是相同的含氧化镓的材料组。

另一方面，除了氧化镓之外，最近还有引起注意的材料，例如具有钙钛矿结构的钙钛矿型复合氧化物。钙钛矿复合氧化物表现出各种物理性质，并因此已经在广泛的领域中使用和研究。这样的钙钛矿型复合氧化物表示具有如下的物理性质：包括如氧化物离子传导的阴离子传导、如锂离子传导的阳离子传导、质子传导、电子传导、铁电性、铁磁性和高温超导性。

关于制造钙钛矿型复合氧化物的方法，如专利文献2所述，物理气相沉积法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、MOD法等描述为形成铅系铁电薄膜的技术，并且雾化CVD法作为实施方式描述。然而，如专利文献2中所述，对通过这些方法之一在基板上形成的膜必须进行热处理，特别是为了获得具有四方钙钛矿结构的膜，需要在600℃至800℃的温度下对膜进行退火来进行结晶。而且，没有通过雾化CVD法形成正方晶系的钙钛矿膜的例子，且专利文献2中描述的雾化CVD法与最近为了制造α-Ga₂O₃系半导体而研究的雾化CVD法不同，提示在将原子化后的原料溶液涂布在基板上，然后进行热处理。