(57)【要約】【課題】キャップ層の厚さのばらつきを抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】ＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に基板を設置する工程と、ＭＯＣＶＤ法により、サセプタ上に設置した基板の上に、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮおよびＩｎＡｌＮのいずれかからなる第１窒化物半導体層を成長する工程と、ＭＯＣＶＤ法により、第１窒化物半導体層上に、Ａｌを含有しない第２窒化物半導体層を形成する工程と、を有し、第１窒化物半導体層を成長する工程において、ＭＯＣＶＤ法の成長ガスの上流側におけるサセプタの温度が下流側におけるサセプタの温度よりも高く、第２窒化物半導体層を成長する工程において、上流側と下流側におけるサセプタの温度差は、第１窒化物半導体層を成長する工程における上流側と下流側とのサセプタの温度差よりも小さいか、または下流側におけるサセプタの温度が上流側の温度より高い、半導体装置の製造方法。【選択図】図６Ｃ
2018032826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に基板を設置する工程と、
ＭＯＣＶＤ法により、前記サセプタ上に設置した前記基板の上に、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮおよびＩｎＡｌＮのいずれかからなる第１窒化物半導体層を成長する工程と、
ＭＯＣＶＤ法により、前記サセプタ上に設置した前記基板の上の前記第１窒化物半導体層上に、Ａｌを含有しない第２窒化物半導体層を形成する工程と、を有し、
前記第１窒化物半導体層を成長する工程において、前記ＭＯＣＶＤ法の成長ガスの上流側における前記サセプタの温度が前記成長ガスの下流側における前記サセプタの温度よりも高く、
前記第２窒化物半導体層を成長する工程において、前記ＭＯＣＶＤ法の成長ガスの上流側と下流側における前記サセプタの温度差は、前記第１窒化物半導体層を成長する工程における前記上流側と前記下流側との前記サセプタの温度差よりも小さいか、または前記下流側における前記サセプタの温度が前記上流側における前記サセプタの温度より高い、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１窒化物半導体層がＡｌＧａＮの場合、前記下流側の前記サセプタの温度は１０５５℃以上１０６５℃以下であり、前記第１窒化物半導体層を成長する工程における前記上流側と前記下流側との温度差は５℃以上７℃以下である請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１窒化物半導体層がＡｌＩｎＧａＮの場合、前記下流側の前記サセプタの温度は７００℃以上８００℃以下であり、前記第１窒化物半導体層を成長する工程における前記上流側と前記下流側との温度差は５℃以上１０℃以下である請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１窒化物半導体層がＡｌＩｎＮの場合、前記下流側の前記サセプタの温度は７００℃以上８００℃以下であり、前記第１窒化物半導体層を成長する工程における前記上流側と前記下流側との温度差は５℃以上１０℃以下である請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２窒化物半導体層を成長する工程は、厚さ５ｎｍ以下の前記第２窒化物半導体層を成長する工程である請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２窒化物半導体層を成長する工程は、前記第１窒化物半導体層を成長する工程における前記サセプタの温度と比較して、前記下流側の温度を１．５℃以上高くし、かつ前記上流側の温度を１．５℃以上低くする工程である請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に化合物半導体層をエピタキシャル成長させ、ウェハをダイシングすることで、例えば電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：ＦＥＴ）などの半導体装置が形成される。複数の半導体装置の特性を均一にするためには、半導体層の厚さおよび組成などを均一とすることが好ましい。特許文献１には、基板の反りを抑制することで、膜厚分布、成長膜の組成を均一にする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６９９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
窒化物半導体層の成長には有機金属気相成長（Metal Oxide Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）法を用いる。しかしＭＯＣＶＤ法に用いる装置（ＭＯＣＶＤ装置）内の原料ガスの流れ、圧力および基板の温度などに起因して、窒化物半導体層の厚さに不均一性が生じる。特にキャップ層は薄いため、わずかな厚さのばらつきでも半導体装置の特性にもばらつきが生じてしまう。厚さのばらつきは、原料ガスの流量や圧力を調整することで改善する方法が一般的であるが、この調整方法ではばらつきの改善が不十分であった。
【０００５】
本願発明は、上記課題に鑑み、キャップ層の厚さのばらつきを抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態は、ＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に基板を設置する工程と、ＭＯＣＶＤ法により、前記サセプタ上に設置した前記基板の上に、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮおよびＩｎＡｌＮのいずれかからなる第１窒化物半導体層を成長する工程と、ＭＯＣＶＤ法により、前記サセプタ上に設置した前記基板の上の前記第１窒化物半導体層上に、Ａｌを含有しない第２窒化物半導体層を形成する工程と、を有し、前記第１窒化物半導体層を成長する工程において、前記ＭＯＣＶＤ法の成長ガスの上流側における前記サセプタの温度が前記成長ガスの下流側における前記サセプタの温度よりも高く、前記第２窒化物半導体層を成長する工程において、前記ＭＯＣＶＤ法の成長ガスの上流側と下流側における前記サセプタの温度差は、前記第１窒化物半導体層を成長する工程における前記上流側と前記下流側との前記サセプタの温度差よりも小さいか、または前記下流側における前記サセプタの温度が前記上流側における前記サセプタの温度より高い、半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
上記発明によれば、キャップ層の厚さのばらつきを抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は半導体装置を例示する断面図である。
【図２】図２は半導体装置の製造に用いるＭＯＣＶＤ装置のサセプタの平面図である。
【図３】図３は図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは比較例１に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは比較例２に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図５】図５は実施例１におけるＭＯＣＶＤ装置を例示する断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは実施例１に係る半導体装置の製造方法を例示する断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは実施例１に係る半導体装置の製造方法を例示する断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは実施例１に係る半導体装置の製造方法を例示する断面図である。
【図７】図７は電子供給層およびキャップ層の成長工程における温度を示すグラフである。
【図８】図８はキャップ層の厚さを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一形態は、（１）ＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に基板を設置する工程と、ＭＯＣＶＤ法により、前記サセプタ上に設置した前記基板の上に、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮおよびＩｎＡｌＮのいずれかからなる第１窒化物半導体層を成長する工程と、ＭＯＣＶＤ法により、前記サセプタ上に設置した前記基板の上の前記第１窒化物半導体層上に、Ａｌを含有しない第２窒化物半導体層を形成する工程と、を有し、前記第１窒化物半導体層を成長する工程において、前記ＭＯＣＶＤ法の成長ガスの上流側における前記サセプタの温度が前記成長ガスの下流側における前記サセプタの温度よりも高く、前記第２窒化物半導体層を成長する工程において、前記ＭＯＣＶＤ法の成長ガスの上流側と下流側における前記サセプタの温度差は、前記第１窒化物半導体層を成長する工程における前記上流側と前記下流側との前記サセプタの温度差よりも小さいか、または前記下流側における前記サセプタの温度が前記上流側における前記サセプタの温度より高い、半導体装置の製造方法である。これにより、下流側における原料ガスの昇華が抑制され、キャップ層の成長が促進される。したがってキャップ層の厚さのばらつきを抑制することができる。
（２）前記第１窒化物半導体層がＡｌＧａＮの場合、前記下流側の前記サセプタの温度は１０５５℃以上１０６５℃以下であり、前記第１窒化物半導体層を成長する工程における前記上流側と前記下流側との温度差は５℃以上７℃以下としてもよい。上流側において温度を高くするため、アルミニウム原子の取り込みを促進する。これにより電子供給層におけるアルミニウムの組成比のばらつきを抑制することができるため、半導体装置の特性のばらつきも抑制することができる。
（３）前記第１窒化物半導体層がＡｌＩｎＧａＮの場合、前記下流側の前記サセプタの温度は７００℃以上８００℃以下であり、前記第１窒化物半導体層を成長する工程における前記上流側と前記下流側との温度差は５℃以上１０℃以下としてもよい。上流側において温度を高くするため、アルミニウム原子の取り込みを促進する。これにより電子供給層におけるアルミニウムの組成比のばらつきを抑制することができるため、半導体装置の特性のばらつきも抑制することができる。
（４）前記第１窒化物半導体層がＡｌＩｎＮの場合、前記下流側の前記サセプタの温度は７００℃以上８００℃以下であり、前記第１窒化物半導体層を成長する工程における前記上流側と前記下流側との温度差は５℃以上１０℃以下としてもよい。上流側において温度を高くするため、アルミニウム原子の取り込みを促進する。これにより電子供給層におけるアルミニウムの組成比のばらつきを抑制することができるため、半導体装置の特性のばらつきも抑制することができる。
（５）前記第２窒化物半導体層を成長する工程は、厚さ５ｎｍ以下の前記第２窒化物半導体層を成長する工程でもよい。キャップ層の厚さのばらつきを抑制することにより、半導体装置の特性のばらつきも抑制することができる。
（６）前記第２窒化物半導体層を成長する工程は、前記第１窒化物半導体層を成長する工程における前記サセプタの温度と比較して、前記下流側の温度を１．５℃以上高くし、かつ前記上流側の温度を１．５℃以上低くする工程でもよい。
【００１０】
まず半導体装置、およびその製造に用いるＭＯＣＶＤ装置について説明する。図１は半導体装置１００を例示する断面図である。図１に示すように、半導体装置１００は、基板１０、バッファ層１２、チャネル層１４、電子供給層１６およびキャップ層１８を備える。キャップ層１８の上には、ソース電極１５、ドレイン電極１７およびゲート電極１９が設けられている。基板１０は例えば炭化窒素（ＳｉＣ）などにより形成されている。バッファ層１２は例えば厚さ１１ｎｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などにより形成されている。チャネル層１４は例えば厚さ６２０μｍのアンドープの窒化ガリウム（ＧａＮ）などにより形成されている。電子供給層１６は例えば厚さ２１ｎｍのｎ型窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）などにより形成されている。キャップ層１８は例えば厚さ５ｎｍのｎ型ＧａＮなどにより形成されている。ソース電極１５およびドレイン電極１７は、例えばキャップ層１８に近い方から順にタンタル／アルミニウム／タンタル（Ｔａ／Ａｌ／Ｔａ）などの金属を積層したものである。ゲート電極１９は、キャップ層１８に近い方から順にニッケル／パラジウム／金（Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ）を積層したものである。半導体装置１００は電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：ＦＥＴ）として機能する。
【００１１】
図２は半導体装置１００の製造に用いるＭＯＣＶＤ装置のサセプタ２０の平面図である。シャワーヘッドの図示は省略している。図２に示すように、ＭＯＣＶＤ装置のサセプタ２０には複数のポケット２２が設けられている。各ポケット２２には、図２中に斜線で示す基板１０が配置される。各基板１０は例えば４インチのウェハの状態であり、半導体層の成長後のウェハを切断することで複数の半導体装置が形成される。ウェハのオリエンテーションフラット側がサセプタ２０の外側を向き、トップ側が内側を向いている。
【００１２】
図３は図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。図３に示すように、サセプタ２０の上に配置されたシャワーヘッド２４の複数の孔２５から原料ガスを供給することにより、ＭＯＣＶＤ法を行い、基板１０に、バッファ層１２、チャネル層１４、電子供給層１６およびキャップ層１８をエピタキシャル成長する。不図示のヒータを用いてサセプタ２０の温度を上昇させ、基板１０を各層の成長温度まで加熱する。
【００１３】
図３のブロック矢印Ｂ１で示すように、シャワーヘッド２４の孔２５から噴射される原料ガスはサセプタ２０に向かって流れる。ブロック矢印Ｂ２に示すように、原料ガスの一部はＭＯＣＶＤ装置を内側から外側に向けて流れ、ＭＯＣＶＤ装置の外部へと排気される。またブロック矢印Ｂ３で示すように外側に流れる原料ガスの一部はサセプタ２０に向けて流れ、ブロック矢印Ｂ４で示すように別の一部はシャワーヘッド２４に向けて流れる。一方、ブロック矢印Ｂ５で示すように、サセプタ２０および基板１０に堆積した半導体層からは原料ガスが昇華する。ブロック矢印Ｂ６で示すように昇華した原料ガスの一部は外側に向けて流れ、ＭＯＣＶＤ装置の外部へと排気される。ブロック矢印Ｂ７で示すように、昇華した原料ガスの一部は基板１０に向けて流れる。Ｂ１、Ｂ３およびＢ７で示す原料ガスが、半導体層の成長に寄与する。
【００１４】
次に比較例について説明する。図４Ａは比較例１に係る半導体装置を例示する断面図であり、図３の位置Ｐ１〜Ｐ３までの領域Ｒにおける半導体装置を示している。位置Ｐ１はＭＯＣＶＤ装置の中央側であり、原料ガスの上流側である。位置Ｐ３は外側であり、原料ガスの下流側である。位置Ｐ２はＰ１とＰ３との間の位置である。
【００１５】
図４Ａに示すように、電子供給層１６およびキャップ層１８の厚さにばらつきが生じる。電子供給層１６およびキャップ層１８の厚さは、位置Ｐ１において小さく、位置Ｐ３において大きい。図３にブロック矢印Ｂ２およびＢ６で示したように、原料ガスはＭＯＣＶＤ装置の中央側から外側に向けて流れる。このため、ブロック矢印Ｂ３およびＢ７に示したように、基板１０に向けて流れる原料ガスは中央側から外側にかけて多くなる。したがって、原料ガスの上流側である位置Ｐ１より、下流側である位置Ｐ３において、電子供給層１６およびキャップ層１８の成長が促進される。この結果、図４Ａに示すような厚さのばらつきが生じる。厚さのばらつきは、例えばＦＥＴの閾値電圧など半導体装置の特性のばらつきの原因となる。特にキャップ層１８の厚さは例えば５ｎｍと小さいため、１ｎｍ程度のわずかな厚さのばらつきでも、特性に大きな影響が生じる。
【００１６】
また、図３に示したような原料ガスの流れにより、半導体層の組成にばらつきが生じることもある。例えば電子供給層１６のアルミニウム（Ａｌ）組成比は、位置Ｐ１において小さく、位置Ｐ３において大きい。Ａｌ組成比のばらつきは電子供給層１６のバンドギャップの不均一性の原因となり、例えばバリア特性など半導体装置の特性のばらつきを引き起こす。
【００１７】
原料ガスの流れおよび圧力は、ＭＯＣＶＤ装置に依存するため、調整することが困難である。そこで比較例２においては、成長させる工程におけるサセプタ２０の温度（成長温度）を調整する。
【００１８】
図４Ｂは比較例２に係る半導体装置を例示する断面図である。比較例２においては電子供給層１６のＡｌ組成比の均一化のために、温度を調整する。図７において後述するように、電子供給層１６を成長させる際、位置Ｐ１からＰ３にかけて、温度が低くなるような温度分布を設定する。図４Ｂにブロック矢印Ｂ８で示すように位置Ｐ１において基板１０の温度が高くなるため、Ａｌの取り込みが促進される。一方、ブロック矢印Ｂ９で示すように位置Ｐ３においては温度が低くなるため、Ａｌの取り込みが抑制される。この結果、電子供給層１６のＡｌ組成比が均一化される。
【００１９】
しかしながら図４Ｂに示すように、比較例２によれば、比較例１に比べ、電子供給層１６およびキャップ層１８の厚さのばらつきが大きくなる。位置Ｐ１においては温度が高いため、原料ガスの昇華が促進される。これにより電子供給層１６およびキャップ層１８の成長が阻害され、薄くなる。一方、位置Ｐ３においては温度が低いため、原料ガスの昇華が抑制される。これにより電子供給層１６およびキャップ層１８の成長が促進され、厚くなる。バリア特性の均一化のためには電子供給層１６の厚さを均一化することが好ましい。一方、閾値電圧の均一化のためキャップ層１８の厚さを均一化することが好ましい。このように、キャップ層１８の厚さと電子供給層１６のＡｌ組成比とは、一方を均一化しようとすると他方が不均一化するというトレードオフの関係にある。
【００２０】
本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２１】
図５は実施例１におけるＭＯＣＶＤ装置を例示する断面図であり、キャップ層１８の成長工程を示している。図５のブロック矢印Ｂ５に示すように、実施例１のキャップ層１８の成長工程では、ＭＯＣＶＤ装置の中央側において原料ガスの昇華量を少なくする。こうした昇華量の変化は、以下に説明するように温度の調整によるものである。
【００２２】
図６Ａから図６Ｃは実施例１に係る半導体装置の製造方法を例示する断面図である。表１には各層の成長条件を示す。ＴＭＡはトリメチルアルミニウム（Trimethyl Aluminum）、ＴＭＧはトリメチルガリウム（Trimethyl Gallium）、ＮＨ３はアンモニア、ＳｉＨ４はシランである。１Ｔｏｒｒ＝１３３．３Ｐａ、１ｓｃｃｍ＝１．６６７×１０−８ｍ３／ｓ、１ｓｌｍ＝１．６６７×１０−８ｍ３／ｓである。
【表１】
2018032826.tif 000003
図６Ａに示すように、最初に基板１０の上にバッファ層１２およびチャネル層１４を成長させる。
【００２３】
図６Ｂに示すように、チャネル層１４の上に電子供給層１６を成長させる。このとき、ブロック矢印Ｂ１０で示すように、原料ガスの上流側である位置Ｐ１における温度を高くし、ブロック矢印Ｂ１１で示すように、下流側である位置Ｐ３における温度を低くする。図６Ｃに示すように、電子供給層１６の上にキャップ層１８を成長させる。このとき、ブロック矢印Ｂ１２で示すように位置Ｐ１における温度を低くし、ブロック矢印Ｂ１３で示すように位置Ｐ３における温度を高くする。表１に示すように、温度の範囲は例えば１０５６〜１０６３℃である。
【００２４】
図７および図８を参照して、電子供給層１６およびキャップ層１８の成長工程における温度およびキャップ層１８の厚さについて詳しく説明する。キャップ層１８を５ｎｍ成長する場合である。図７は電子供給層１６およびキャップ層１８の成長工程における温度を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は温度を示す。位置Ｐ１〜Ｐ３それぞれにおいて、実線は実施例１における温度、破線は比較例２における温度を示す。またＴ１は電子供給層１６の成長する期間、Ｔ２はキャップ層１８の成長する期間を示しており、Ｔ２は例えば３０秒である。
【００２５】
図７に示すように、実施例１および比較例２において、電子供給層１６の成長期間Ｔ１では、位置Ｐ１の温度を１０６２℃以上１０６３℃以下、位置Ｐ２の温度を１０６０℃、位置Ｐ３における温度を１０５６℃以上１０５７℃以下とする。位置Ｐ１の温度と位置Ｐ３の温度との温度差は５℃から７℃である。これにより、Ｐ１におけるＡｌの取り込みを促進し、電子供給層１６におけるＡｌ組成比のばらつきを抑制する。ここで、図７は、電子供給層１６がＡｌＧａＮの場合の温度プロファイルであるが、電子供給層１６はＡｌＧａＮ以外にＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどで形成されてもよい。その場合、位置Ｐ３における温度は７００℃以上８００℃以下の範囲であり、位置Ｐ１の温度は位置Ｐ３に比べて５℃以上１０℃以下程度高い。
【００２６】
比較例２では、キャップ層１８の成長期間Ｔ２において、温度をＴ１と同じとする。一方、実施例１では、期間Ｔ２の開始時点から位置Ｐ１の温度を低下させ、Ｔ２終了時点までに例えば１．５℃低下させる。また、期間Ｔ２の開始時点から位置Ｐ３の温度を上昇させ、Ｔ２終了時点までに例えば１．５℃上昇させる。位置Ｐ２の温度は期間Ｔ１〜Ｔ２において１０６０℃である。ここで、期間Ｔ２の開始前に温度を変えない理由は、電子供給層１６のＡｌ組成が変わってしまうからである。つまり、ＡｌＧａＮ中のＧａが昇華することでＡｌ含有量が変化してしまうからである。また、期間Ｔ２における、位置Ｐ１の温度低下と位置Ｐ３の温度上昇は、電子供給層１６がＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮであっても、ＡｌＧａＮと同様である。
【００２７】
図８はキャップ層１８の厚さを示すグラフである。横軸は位置、縦軸は厚さを示す。白丸は実施例１、黒丸は比較例２における厚さを示す。比較例２では、図７の破線で示した温度とすることにより、図８の黒丸のようにキャップ層１８の厚さに大きなばらつきが生じてしまう。キャップ層１８の厚さは、位置Ｐ１では約５．２ｎｍ、位置Ｐ２では約５．４５ｎｍ、位置Ｐ３では約５．８ｎｍである。
【００２８】
これに対し、実施例１によれば、キャップ層１８の厚さは位置Ｐ１では約５．５ｎｍ、位置Ｐ２では約５．４５ｎｍ、位置Ｐ３では約５．６５ｎｍである。このように比較例２に比べ、実施例１におけるキャップ層１８の厚さは均一に近くなる。上流側である位置Ｐ１の温度を低下させることで、原料ガスの昇華を抑制し、キャップ層１８の成長を促進させる。一方、下流側である位置Ｐ３の温度を上昇させることで、原料ガスの昇華を促進し、キャップ層１８の成長を抑制する。これにより、キャップ層１８の厚さのばらつきを抑制することができる。したがって、ＦＥＴの閾値電圧など半導体装置の特性のばらつきも抑制することができる。
【００２９】
電子供給層１６を成長する工程においては、上流側の位置Ｐ１の温度を下流側の位置Ｐ３の温度より高くする。ＡｌＧａＮの電子供給層１６の成長においては、下流側におけるサセプタの温度は１０５５℃以上１０６５℃以下、上流側と下流側との温度差は５℃以上７℃以下とする。これによりＡｌ組成比のばらつきを抑制することができる。その後、キャップ層１８の成長中に、位置Ｐ１の温度を低くし、位置Ｐ３の温度を高くする。これによりキャップ層１８の厚さのばらつきも抑制することができる。すなわち、実施例１によれば、電子供給層１６のＡｌ組成比とキャップ層１８の厚さとのトレードオフを解消し、閾値電圧およびバリア特性の均一化をすることができる。なお、キャップ層１８の厚さのばらつきのみを抑制する場合には、キャップ層１８の成長中に、位置Ｐ１の温度および位置Ｐ３の温度を調整する必要がなく、キャップ層１８の成長前に位置Ｐ１の温度および位置Ｐ３の温度を調整してもよい。
【００３０】
キャップ層１８の厚さは例えば５ｎｍ以下である。このように薄いキャップ層１８において厚さのばらつきが生じると、閾値電圧など半導体装置の特性に大きなばらつきが発生する。実施例１によれば、図８に示すように、キャップ層１８の厚さのばらつきは０．２ｎｍ程度である。このため半導体装置の特性のばらつきを効果的に抑制することができる。厚さのばらつきを０．１ｎｍ以下とすることがより好ましい。キャップ層１８の厚さは例えば１０ｎｍ以下、８ｎｍ以下、３ｎｍ以上、１ｎｍ以上などでもよい。
【００３１】
キャップ層１８を成長する工程では、電子供給層１６を成長する工程と比較して、例えば位置Ｐ１の温度を１．５℃以上低くし、位置Ｐ３の温度を１．５℃以上高くする。これにより厚さのばらつきを効果的に抑制することができる。Ｐ１およびＰ３それぞれにおける温度の変化量は、例えば１℃以上、３℃以下などとすることができる。
【００３２】
図２に示したように、サセプタ２０には７つの基板１０が配置され、ＭＯＣＶＤ法が行われる。図６Ｂに示したように、電子供給層１６の成長工程において、成長ガスの上流側のサセプタの温度が成長ガスの下流側のサセプタの温度よりも高い。キャップ層１８を成長する工程において、上流側と下流側とのサセプタの温度差は、電子供給層１６を成長する工程における上流側と下流側とのサセプタの温度差よりも小さい。またはキャップ層１８を成長する工程において、下流側におけるサセプタの温度は上流側におけるサセプタの温度より高い。これにより、複数の基板１０にわたって電子供給層１６のＡｌ組成比のばらつきが抑制される。さらに、複数の基板１０にわたってキャップ層１８の厚さのばらつきが抑制される。なお、サセプタ２０に配置する基板１０は１つでもよいし、８つ以上でもよい。基板１０が１つの場合でも、温度を調節することにより、電子供給層１６のＡｌ組成比およびキャップ層１８の厚さのばらつきを抑制することができる。
【００３３】
半導体層は窒化物半導体により形成されている。窒化物半導体とは、窒素（Ｎ）を含む半導体であり、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＮ）、および窒化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）などがある。電子供給層１６は、例えばＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどで形成されてもよい。
【００３４】
キャップ層１８は例えばＩｎＮ、ＩｎＧａＮなど、ＧａＮ以外の窒化物半導体で形成されてもよい。実施例１によれば、ＧａＮおよびＧａＮ以外の材料のキャップ層１８を成長する際に、原料ガスの上流側の温度を低く、下流側の温度を高くすることで、キャップ層１８の厚さのばらつきを抑制することができる。電子供給層１６は例えばＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどＡｌＧａＮ以外の窒化物半導体で形成されてもよい。実施例１によれば、Ａｌを含む電子供給層１６のＡｌ組成比のばらつきを抑制することで、バリア特性を均一にすることができる。
【００３５】
チャネル層１４と電子供給層１６との間にＡｌＧａＮ層などを設けてもよい。基板はＳｉＣの他、シリコン（Ｓｉ）、サファイア、ＧａＮなどにより形成されてもよい。
【００３６】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０      基板
１２      バッファ層
１４      チャネル層
１５      ソース電極
１６      電子供給層
１７      ドレイン電極
１８      キャップ層
１９      ゲート電極
２０      サセプタ
２２      ポケット
２４      シャワーヘッド
２５      孔
１００    半導体装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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