JPH03152930A - AlN薄膜の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

AlN薄膜の製造方法及びその製造装置

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JPH03152930A
JPH03152930A JP29195889A JP29195889A JPH03152930A JP H03152930 A JPH03152930 A JP H03152930A JP 29195889 A JP29195889 A JP 29195889A JP 29195889 A JP29195889 A JP 29195889A JP H03152930 A JPH03152930 A JP H03152930A
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JP
Japan
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gas
pressure
mixed
tma
ammonia
Prior art date
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Pending
Application number
JP29195889A
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English (en)
Inventor
Seiki Sato
清貴 佐藤
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Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Original Assignee
Clarion Co Ltd
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Publication date
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野] 本発明は、AQN薄膜の製造方法及びその製造装置に関
する。
[従来の技術] m族元素であるAQ(アルミニウム)と■族元素である
N(窒素)との化合物から成る八〇N(窒化アルミニウ
ム)膜は、次のような利点を有しているので電子デバイ
スの一種である5AW(表面弾性波)デバイスに好んで
応用されている。
(1)音速が速く、伝播損失が小さいため高周波用に適
する。
(2)AQN膜は化学的、物理的に極めて安定であり、
SAWデバイスに適用した場合素子の温度特性も改善さ
れる可能性が高い。
(3)音速の周波数分散が小さく広帯域の信号を扱い易
い。
(4)基板としてSj(シリコン)を用いるとICプロ
セスとの整合性があるので、S1素子を周辺に配置した
モノリシックSAWデバイスを形成できる可能性がある
■ 従来このようなAQN薄膜を製造するには、AQを含ん
だ■族原料としてTMA (トリメチルアルミニウム)
を、 またNを含んだV族原料としてアンモニアガスを
各々用意して両者を反応することが行われている。 し
がしTMAとアンモニアガスは気相中で反応し易いので
、両者を混合した後にこの混合ガスを基板に吹き付けて
も、気相中において両者の付加化合物やそれが分解した
へ〇N粉末を生じてしまうため、AρN膜を形成するこ
とは困難である。
このため予め基板内にアンモニアガスを拡散させておい
た状態で、この基板上にTMAを水素キャリアガスによ
って吹き付けてAQN膜を形成するというように、両者
を予め分離して導入することが考えられている。この場
合TMAガスを吹き付けるための適当なノズルと、TM
Aガスが吹き付けられている条件下でアンモニアガスを
基板内に拡散させるためにアンモニアを多量に流すこと
が必要となる。このため従来方法ではノズルの最適化や
アンモニアの拡散法に種々の工夫が凝らされている。
第4図は従来方法を実施するために用いられる製造装置
を示すもので、1はTMAが収容されている容器、2は
水素キャリアガス供給口、3はH,ガス(TMAバック
アップガス)供給口、4はアンモニアガス供給口、5は
MFC16はパルブタ11が配置さ九て周囲には誘導加
熱用ワークコイル」2が設けられている。】3は反応済
みガスの排気口である。
このような第4図の製造装置を用いてAQN薄膜を成長
させた例について次に示す。
成長条件 TMA    6.0XIO−Sモル7分アンモニア 
6.7X10−” モル7分水素    1.8 モル
フ分 反応圧力  760torr 成長温度  1150℃ TMAノズル内ガス線速度 0 、34 m/see3
− 4 V/m比  11000 すなわちアンモニア(vitAyK料)トTMA、(T
II族原料)との比率は10000以上必要であり、使
用するアンモニアは標準状態換算で15α/分、水素は
4(lt/分必要とした。
[発明が解決しようとする課題] ところで従来のAQN薄膜の製造方法では、多量の原料
を浪費すると共に大きなV/m比を必要とするので極め
て非効率であるという問題がある。
本発明は以上のような問題に対処してなされたもので、
効率よくAlN薄膜を形成することができるAQN薄膜
製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする
ものである。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために本発明は、■族元素を含むガ
スと■族元素を含むガスとを反応圧力0.2乃至10t
orr下で混合せしめ、この混合ガスを0 、72 m
/see以上のガス線速度で基板に吹き付けることを特
徴とするものである。
また本発明はAQN薄膜の製造装置として、■族元素を
含むガス発生源と、このガス発生源から送出されるガス
圧力を所定の値に調整する第1のガス調整手段と、■族
元素を含むガス発生源と、このガス発生源から送出され
るガス圧力を所定の値に調整する第2のガス調整手段と
、上記第1及び第2のガス調整手段を介したガスを混合
して反応容器に送出するガス混合器と、上記反応容器か
ら所定の圧力で排気する排気手段とを備えたことを特徴
とするものである。
[作用] 成長圧力を0.2乃至10torrに規定し、また混合
ガスのガス線速度を0 、72 m/see以上に設定
することにより、■族原料とV族原料との気相反応を抑
えることができるので、少量の原料でも高品質のAQN
薄膜を成長させることができる。
従って効率良<AQN薄膜を形成することができる。
[実施例コ 以下図面を参照して本発明実施例を説明する。
第1図は本発明のAQN薄膜の製造方法を実施5 するために用いられる製造装置の構成を示すもので、1
はTMAを収容している容器、2は水素キャリアガス供
給口、3はH2ガス(TMAバックアップガス)供給口
、4はアンモニアガス供給口、ワークコイル、13は反
応済みガスの排気口である。また14は圧力調整ニード
ルバルブ、15はガス混合器、16は圧力調整バルブで
ある。
TMA容器1からバルブ6を通して供給されるTMA及
び供給1コ4から供給されるアンモニアガスは各々圧力
調整ニードルバルブ14によって圧力が調整された後、
反応容器7の直上に設けられたガス混合器15によって
反応直前に混合されて反応容器7内に導入される。この
場合TMAとアンモニアを分離するための特別なノズル
は不要であり、また反応容器7の形状も特別な形状は必
要でなく単なる円筒型でよい。
反応容器7内は減圧されており、この減圧容器7内に導
入された混合ガスは線速度が高められた状態で基板10
に吹き付けられる。このように反応容器7内を減圧する
ことによりTMAとアンモニアとの気相反応速度が抑え
られ、またガス線速度を高めたことによりノズルを用い
た場合と同等かそれ以上の効果が得られる。
次に本発明の第1の実施例を以下に示す。
(第1の実施例) AQN膜成長条件 ’rMA      3 、 OX 10−’ −eJ
Li1分アンモニア   L、5X10−3モル/分水
素      2.4−XIO−’乃至2.0X10−
’モル/分 反応圧力    0−2 + 1 、O+ 10 to
rr成長温度    950℃ ガス線速度   0 、72 m/sec反応容器形状
  円筒型 V/III比   50 以上のような条件によってSi基板上に成長したAQN
薄膜のRHEED写真を第2図(a)。
(b)、(C)に示す。各々は反応圧力が異なってい− 8 る6第2図(a)、(b)、(c)から明らかなように
AQNの構造を示すスポットが観察され、原料ガスを混
合しかつV/m比5oでも良好な結晶が成長することを
示している。IQtorrではRHEEDパターンはリ
ング状になって結晶性が多少悪化していることを示して
いる。ガスを混合しているためIQtorr程度の反応
圧力では気相反応が進み、AQN膜の成長を阻害してい
るものと考えられる。
Al2N薄膜の成長には1Qtorr以下であることが
望ましい条件である。このとき使用したアンモニアガス
は標準状態換算で0.034Q1分、水素は0.054
乃至4.EMl/分であり、従来方法に比べて大幅に使
用ガス量が削減されている。アンモニア量は数百分の1
となっている。
次に本発明の第2の実施例を以下に示す。
(第2の実施例) AQN膜成長条件 TMA      4 X 10−’ (−/L//分
S アンモニア   2 X 10”=モル/分水素   
   6.7X10〜3乃至1.7X10−’モル/分 反応圧力    1 t、orr 反応容器形状  円筒型 V1m比   50 以上のような条件によってSi基板上に成長したAQN
薄膜のRHEED写真を第3図(a)。
(b)、(c)に示す。各々はガス線速度が異なってい
る。第3図(a)、(b)l(c)から明らがなように
、 0.31 m/secの線速度ではAQN薄膜は成
長していない。線速度が小さいと気相反応によって基板
到達前に原料ガスであるTMAが消費されてしまうか、
又はTMAを基板に到達させるに必要なガス線速度が足
りないためと考えられる。いずれにしろ0 、72 m
/sec以」二の線速度ではRHEEDパターンはAμ
Nの結晶構造を示しており、ガスを混合してもこの線速
度以上であればAQNが成長することを示している。
0 [発明の効果] 以上述へたように本発明によれば、III族ガスと■族
ガスの浪費を防ぎかつ効率よ<AQN薄膜を形成するこ
とができるので、SAWデバイスのような電子デバイス
に適用して効果的であり、SAWモノリシック回路実現
に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のAQN薄膜の製造方法を実施するため
に用いられる製造装置の構成図、第2図ために用いられ
た製造装置iffの構成図である。 7・・・ 反応容器、】O・基鈑、」4・・・・圧力調
整ニーl−用バルブ、」5  ・・ガス混合器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)III族元素を含むガスとV族元素を含むガスと
    を反応圧力0.2乃至10torr下で混合せしめ、こ
    の混合ガスを0.72m/sec以上のガス線速度で基
    板に吹き付けることを特徴とするAlN薄膜の製造方法
  2. (2)III族元素を含むガス発生源と、このガス発生
    源から送出されるガス圧力を所定の値に調整する第1の
    ガス調整手段と、V族元素を含むガス発生源と、このガ
    ス発生源から送出されるガス圧力を所定の値に調整する
    第2のガス調整手段と、上記第1及び第2のガス調整手
    段を介したガスを混合して反応容器に送出するガス混合
    器と、上記反応容器から所定の圧力で排気する排気手段
    とを備えたことを特徴とするAlN薄膜製造装置。
JP29195889A 1989-11-09 1989-11-09 AlN薄膜の製造方法及びその製造装置 Pending JPH03152930A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5976260A (en) * 1992-09-07 1999-11-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor producing apparatus, and wafer vacuum chucking device, gas cleaning method and nitride film forming method in semiconductor producing apparatus
US20130029496A1 (en) * 2011-07-29 2013-01-31 Asm America, Inc. Methods and Apparatus for a Gas Panel with Constant Gas Flow

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