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NITRIDING METHOD FOR BASE MATERIAL SURFACE BY HOT WIRING METHOD

Patent code P09A015356
Posted date Mar 19, 2010
Application number P2008-212634
Publication number P2010-050252A
Patent number P5493140
Date of filing Aug 21, 2008
Date of publication of application Mar 4, 2010
Date of registration Mar 14, 2014
Inventor
  • (In Japanese)和泉 亮
  • (In Japanese)稲尾 治紀
  • (In Japanese)中村 郁浩
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人九州工業大学
Title NITRIDING METHOD FOR BASE MATERIAL SURFACE BY HOT WIRING METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of nitriding a base material surface, such as a semiconductor or a metal or the like, under a relatively mild condition by the hot wiring method (the hot wiring CVD method).
SOLUTION: In a hot wiring method consisting of contacting a nitrogen-containing gas to a heated catalyser, of reacting a chemical seed generated by the catalytic cracking reaction with a base material surface, and of forming a nitride film on the base material surface, the method of nitriding the base material surface includes using a gas obtained by adding hydrogen of 10% or less to a nitrogen gas as the nitrogen-containing gas.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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】
Ruofeng Guo et al, journal of Non-crystalline Solids 351 (2005)3006-3012.
【非特許文献2】
Akira Izumi, Thin Solid Films, Vol.501 (2006) 157-159.
【非特許文献3】
Toshiki Makimoto et al, Solid-state Electronics Vol.41 (1997)345-347.
【非特許文献4】
間崎ほか、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】
国際公開第2005/93809号パンフレット

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008212634thum.jpg
State of application right Registered
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