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ホットワイヤー法による基材表面の窒化方法

国内特許コード P09A015356
掲載日 2010年3月19日
出願番号 特願2008-212634
公開番号 特開2010-050252
登録番号 特許第5493140号
出願日 平成20年8月21日(2008.8.21)
公開日 平成22年3月4日(2010.3.4)
登録日 平成26年3月14日(2014.3.14)
発明者
  • 和泉 亮
  • 稲尾 治紀
  • 中村 郁浩
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 ホットワイヤー法による基材表面の窒化方法
発明の概要 【課題】ホットワイヤー法(ホットワイヤーCVD法)によって、比較的温和な条件下に、半導体や金属等の基材表面を窒化する方法を提供すること。
【解決手段】窒素含有ガスを加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた化学種を基材表面と反応させ、基材表面に窒化物膜を形成することからなるホットワイヤー法において、窒素含有ガスとして、窒素ガスに10%以下の水素を添加したガスを用いることからなる基材表面の窒化方法。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要



真空槽内で通電加熱した、タングステン等の高融点金属からなる触媒体表面において原料ガスを分解し、生成する活性種(ラジカル基)を直接若しくは気相中での反応過程を経た後に、基材上に薄膜として堆積させる手法は、触媒化学気相成長法(Cat-CVD又はホットワイヤーCVD法、あるいは単にホットワイヤー法と称する)として知られている。例えば、シリコンやガリウム・ヒ素等の半導体や各種金属の表面を窒化処理するためには、従来、窒素ガスを用いたプラズマCVD法(プラズマ化学気相成長法)(例えば、非特許文献1参照)やアンモニアガスを用いたホットワイヤー法(例えば、非特許文献2参照)等が知られている。しかし、プラズマCVD法は、プラズマダメージの問題がある。ホットワイヤー法でも、窒素含有原料ガスとしてNH3を使用すると、プラズマダメージはなく低温で処理可能であるが、高濃度の水素ラジカルが発生するために、それによる基板ダメージが問題となる。一方、窒素ガスだけを使用すると、ホットワイヤー触媒の加熱温度が2100℃もの高温を必要とするので、ホットワイヤーがダメージを受け、周辺材料がホットワイヤー材料により汚染されるという問題があった(例えば、非特許文献3参照)。





本発明者らは、上記のような問題を避けるために、窒素含有原料ガスとして窒素ガスに少量の水素を混合することによって、より低い触媒体温度でシリコン等の基材表面を窒化することを試みたところ、驚くべき効果を見出し本発明に到達した。なお、ホットワイヤー法による窒化法で、窒素ガスに水素を併用する方法も提案されてはいるが(特許文献1)、凹凸基板の窒化珪素膜のカバレッジの向上とホットワイヤーの洗浄が目的で、パルス状で原料ガスに対して50%以上もの水素を添加しているものであり、本発明を示唆するものではない。また、最近、ホットワイヤーによる窒素ガスの分解に対する水素の添加の影響が報告されているが、窒素ガスに対し50%もの水素を添加しており、かかる条件下では窒素の分解が阻害されるとされている(非特許文献4参照)。

【非特許文献1】

uofeng Guo et al, journal of Non-crystalline Solids 351 (2005)3006-3012.

【非特許文献2】

kira Izumi, Thin Solid Films, Vol.501 (2006) 157-159.

【非特許文献3】

oshiki Makimoto et al, Solid-state Electronics Vol.41 (1997)345-347.

【非特許文献4】

崎ほか、第5回Cat-CVD研究会講演予稿集, p.37(2008.6.20-21, 厚木).

【特許文献1】

際公開第2005/93809号パンフレット

産業上の利用分野


本発明は、いわゆるホットワイヤー法による基材表面の窒化方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
窒素含有ガスを加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた化学種を半導体又は金属からなる基材表面と反応させ、基材表面に窒化物膜を形成することからなるホットワイヤー法において、窒素含有ガスとして、窒素ガスに10%以下の水素を添加したガスを用い、かつ、基材表面温度が200℃以下の条件で反応させることを特徴とする基材表面の窒化方法。

【請求項2】
窒素含有ガスとして、窒素ガスに0.5~5%の水素を添加したガスを用いることを特徴とする請求項1記載の基材表面の窒化方法。

【請求項3】
基材がシリコンであり、形成された窒化物膜が、シリコン窒化膜であることを特徴とする請求項1又は2記載の基材表面の窒化方法。

【請求項4】
触媒体が、タングステン、タンタル、モリブデン、バナジウム、レニウム、白金、トリウム、ジルコニウム、イットリウム、ハフニウム、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、シリコン、炭素の何れか1つであることを特徴とする請求項1又は2記載の基材表面の窒化方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008212634thum.jpg
出願権利状態 登録
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