(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＮベースのオプトエレクトロニックデバイスまたは電子デバイス用の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層を形成する方法であって、
基板の上にＡｌＮ層を反応性スパッタリングすることであって、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ内に収納された１ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍの範囲内の濃度の酸素をドープしたアルミニウム含有ターゲットを、窒素含有ガスまたは窒素含有ガスをベースとするプラズマと反応させることを備える、反応性スパッタリングすること、および
前記ＡｌＮ層に酸素を混入させること
を備える方法。
【請求項２】
前記酸素を混入させることが、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｏ３、およびその組合せからなる群から選択された酸素含有ガスの前記ＰＶＤチャンバへの流入によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記酸素を混入させることが、前記アルミニウム含有ターゲットを前記窒素含有ガスまたは窒素含有ガスをベースとする前記プラズマと反応させる前の、酸素含有ガスの流入によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記酸素を混入させることが、前記アルミニウム含有ターゲットを前記窒素含有ガスまたは窒素含有ガスをベースとする前記プラズマと反応させている間の、酸素含有ガスの流入によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記酸素を混入させることが、前記アルミニウム含有ターゲットを前記窒素含有ガスまたは窒素含有ガスをベースとする前記プラズマと反応させた後の、酸素含有ガスの流入によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ＡｌＮ層に酸素を混入させることが、前記ＡｌＮ層に、およそ１×１０１８〜１×１０２３ｃｍ−３の範囲内の酸素濃度を混入させることを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
基板と、
前記基板の上に配設された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層であって、およそ１×１０１８〜１×１０２３ｃｍ−３の範囲内の濃度の酸素を含むＡｌＮ層と
を備える、ＧａＮベースのオプトエレクトロニックデバイスまたは電子デバイス用の材料積層体。
【請求項８】
前記酸素の一部が、ＡｌＮ／基板界面に含まれる、請求項７に記載の材料積層体。
【請求項９】
前記酸素の一部が、前記ＡｌＮ緩衝層の最も外側の表面に含まれる、請求項７に記載の材料積層体。
【請求項１０】
前記ＡｌＮ緩衝層上に配設された高品質のＧａＮ層であって、ＸＲＤ（００２）ＦＷＨＭ＜１００秒角およびＸＲＤ（１０２）ＦＷＨＭ＜１５０秒角を有する、高品質のＧａＮ層
をさらに備える、請求項７に記載の材料積層体。
【請求項１１】
前記基板が、サファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｉオンダイヤモンド、ＺｎＯ、ＬｉＡｌＯ２、ＭｇＯ、ＧａＡｓ、銅、およびＷからなる群から選択される、請求項７に記載の材料積層体。
【請求項１２】
基板と、
前記基板の上に配設された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層であって、およそ１×１０１８〜１×１０２３ｃｍ−３の範囲内の酸素濃度を備えるＡｌＮ層と
を備える、発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイス。
【請求項１３】
前記酸素の一部が、ＡｌＮ／基板界面に含まれる、請求項１２に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項１４】
前記酸素の一部が、前記ＡｌＮ緩衝層の最も外側の表面に含まれる、請求項１２に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項１５】
前記ＡｌＮ緩衝層上に配設された高品質のＧａＮ層であって、ＸＲＤ（００２）ＦＷＨＭ＜１００秒角およびＸＲＤ（１０２）ＦＷＨＭ＜１５０秒角を有する、高品質のＧａＮ層
をさらに備える、請求項１２に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項１６】
基板と、
前記基板の上に配設された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層であって、およそ１×１０１８〜１×１０２３ｃｍ−３の範囲内の酸素濃度を備えるＡｌＮ層と
を備える、ＧａＮベースの電子デバイス。
【請求項１７】
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）およびパワーデバイスからなる群から選択されたものである、請求項１６に記載のＧａＮベースの電子デバイス。
【請求項１８】
前記酸素の一部が、ＡｌＮ／基板界面に含まれる、請求項１６に記載のＧａＮベースの電子デバイス。
【請求項１９】
前記酸素の一部が、前記ＡｌＮ緩衝層の最も外側の表面に含まれる、請求項１６に記載のＧａＮベースの電子デバイス。
【請求項２０】
前記ＡｌＮ緩衝層上に配設された高品質のＧａＮ層であって、ＸＲＤ（００２）ＦＷＨＭ＜１００秒角およびＸＲＤ（１０２）ＦＷＨＭ＜１５０秒角を有する、高品質のＧａＮ層
をさらに備える、請求項１６に記載のＧａＮベースの電子デバイス。
【請求項２１】
ＧａＮベースのオプトエレクトロニックデバイスまたは電子デバイス用の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層を形成するためのチャンバであって、
高温下における１×１０−７ｔｏｒｒ以下の高い基礎真空および低い上昇速度を可能にする、ポンピングシステムおよびチャンバ冷却設計と、
一貫したターゲット浸食、およびキャリアにわたる、ウエハ内での、またウエハ相互間の、ＡｌＮ膜の均一な堆積を可能にするように構成された、全面浸食マグネトロンカソードと、
均一なＡｌＮ組成物が得られるように、前記チャンバ内でのＯ含有ガスを含むプロセスガスの均一な分配を可能にするように構成された、プロセスキットおよびガス流設計と、
１ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍの範囲内の濃度の酸素をドープしたアルミニウム含有ターゲットと
を備える、チャンバ。
【請求項２２】
ウエハの速く均一な昇温を可能にするように構成された、バイアス可能な高温静電チャック
をさらに備える、請求項２１に記載のチャンバ。
【請求項２３】
チャンバ真空の前記上昇速度が、２，５００ｎｔｏｒｒ／分以下である、請求項２１に記載のチャンバ。
【請求項２４】
前記高温が、摂氏３５０度以上である、請求項２１に記載のチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、その内容全体をここに参照により本明細書に組み込む、２０１３年３月１４日出願の、米国仮出願第６１／７８５，１２８号の利益を主張する。
【０００２】
本発明の実施形態は、ＩＩＩ族窒化物材料の分野に関し、詳細には、物理的気相堆積（ＰＶＤ）により形成した窒化アルミニウム緩衝層を備えた、窒化ガリウムベースのオプトエレクトロニックデバイスまたは電子デバイスの製造に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体産業および関連の、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）の産業において、ＩＩＩ−Ｖ族材料の果たす役目はますます増え続けている。多くの場合、ＩＩＩ−Ｖ族材料を、欠陥または亀裂を形成せずに、異種基板上に成長または堆積させること（ヘテロエピタキシとして知られる）は困難である。例えば、選択された膜、例として窒化ガリウム膜の、高品質の表面を維持することは、連続して製造された材料層からなる積層体を用いる多くの適用例において簡単なことではない。基板とデバイス層との間に１層または複数層の緩衝層を含めることが、１つの手法となっている。しかし、ＩＩＩ−Ｖ族材料はしばしば、プロセス条件の影響を受けやすく、製造プロセスの特定の期間においてそのような条件を回避するために注意を払わなければならない。しかし、影響を受けやすいＩＩＩ−Ｖ族膜が、損傷を与える潜在的な条件と交わるのを回避することは、多くの適用例において簡単なことではない。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の１つまたは複数の実施形態は、物理的気相堆積（ＰＶＤ）により形成した窒化アルミニウム緩衝層を対象とする。
【０００５】
一実施形態では、ＧａＮベースのオプトエレクトロニックデバイスまたは電子デバイス用の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層を形成する方法が、基板の上にＡｌＮ層を反応性スパッタリングすることであって、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ内に収納されたアルミニウム含有ターゲットを、窒素含有ガスまたは窒素含有ガスをベースとするプラズマと反応させることを包含する、反応性スパッタリングすることを包含する。方法はさらに、ＡｌＮ層に酸素を混入させることを包含する。
【０００６】
別の実施形態では、ＧａＮベースのオプトエレクトロニックデバイスまたは電子デバイス用の材料積層体が、基板と、基板の上に配設された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層とを含む。ＡｌＮ層は、およそ１×１０１８〜１×１０２３ｃｍ−３の範囲内の酸素濃度を有する。
【０００７】
別の実施形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスが、基板と、基板の上に配設された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層とを含む。ＡｌＮ層は、およそ１×１０１８〜１×１０２３ｃｍ−３の範囲内の酸素濃度を有する。
【０００８】
別の実施形態では、ＧａＮベースの電子デバイスが、基板と、基板の上に配設された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層とを含む。ＡｌＮ層は、およそ１×１０１８〜１×１０２３ｃｍ−３の範囲内の酸素濃度を含む。
【０００９】
別の実施形態では、ＧａＮベースのオプトエレクトロニックデバイスまたは電子デバイス用の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層を形成するためのチャンバが、高温下における１×１０−７ｔｏｒｒ以下の高い基礎真空および低い上昇速度を可能にする、ポンピングシステムおよびチャンバ冷却設計を含む。チャンバは、一定したターゲット浸食、およびキャリアにわたる、ウエハ内での、またウエハ相互間の、ＡｌＮ膜の均一な堆積を可能にするように構成された、全面浸食マグネトロンカソードも含む。チャンバは、均一なＡｌＮ組成物が得られるように、チャンバ内での酸素（Ｏ）含有ガスを含むプロセスガスの均一な分配を可能にするように構成された、プロセスキットおよびガス流設計も含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の１つまたは複数の実施形態による、ベンチマーククラスタツールの概略図、ベンチマークＬＥＤ構造、およびベンチマーク時間対堆積プロットを示す図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による、クラスタツールの概略図と、対応する、ＬＥＤ構造の製造に関する温度対時間プロットとを示す図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による、発光ダイオード（ＬＥＤ）構造と、対応する時間対堆積プロットとを示す図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による、ＰＶＤチャンバ用のプロセスキットの断面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による、ＰＶＤチャンバ用のプロセスキットの断面図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態による、ＰＶＤチャンバ用のプロセスキットの断面図である。
【図３Ｄ】本発明の一実施形態による、ＰＶＤチャンバ用の電力送達源の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による、ＩＩＩ族窒化物材料の製造に適したＭＯＣＶＤチャンバの概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による、ＩＩＩ族窒化物材料の製造に適したＨＶＰＥチャンバの概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による、例示的なコンピュータシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
物理的気相堆積（ＰＶＤ）により形成した窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層を備えた、窒化ガリウムベースのオプトエレクトロニックデバイスまたは電子デバイスの製造について記載する。以下の記載においては、本発明の実施形態の完全な理解をもたらすために、プロセスチャンバ構成や材料の型（ｒｅｇｉｍｅ）など、多くの具体的な詳細が明記される。本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細がなくても実践できることが、当業者には明らかとなろう。他の場合には、本発明の実施形態を不必要に曖昧にしないために、具体的なダイオード構成など、周知の特徴は詳細に記載されない。さらに、図中に示すさまざまな実施形態は、図的表現であり、必ずしも一定の比率で描かれていないことを理解されたい。さらに、他の編成および構成が、本明細書の実施形態において明示的に開示されないことがあるが、これらは、それでもなお本発明の趣旨および範囲内にあるものと見なされる。
【００１２】
１つまたは複数の実施形態が、窒化ガリウム（ＧａＮ）ベースのオプトエレクトロニックデバイスおよび電子デバイス用の、酸素制御した物理的気相堆積（ＰＶＤ）ベースの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層を対象とする。実施形態は、ＰＶＤ  ＡｌＮ膜上への層の形成に用いられる有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）プロセスも含むことができる。実施形態は、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはパワーデバイスを対象とすることができる。１つまたは複数の実施形態に対応する特徴は、サファイア基板、パターン化サファイア基板、Ｓｉ基板、ＸＲＤ、ウエハの反り、膜応力、および転位を含むまたは暗に含むことがある。
【００１３】
ＰＶＤ  ＡｌＮは、サファイア基板やシリコン基板などの異種基板上に成長させた、ＧａＮベースのＬＥＤおよびパワーデバイス用の緩衝層として用いることができる。ＰＶＤ  ＡｌＮ層を用いることで、ＡｌＮバッファの上面に成長させる窒化ガリウム（ＧａＮ）層の材料品質を改善することができる。改善されたＧａＮを用いて、改善されたデバイス性能（例えば、ＬＥＤの場合には、輝度、ＩＱＥ、デバイス漏れ電流、およびＥＳＤ、またパワーデバイスの場合には、より高い降伏電圧）、ならびに信頼性を得ることができる。
【００１４】
背景について述べると、サファイア基板上へのＧａＮの典型的なＭＯＣＶＤ成長において、ＰＶＤ  ＡｌＮバッファを用いると、基板予備焼成の操作、低温ＧａＮバッファ、および温度ランピングの大部分をなくすことができ、また成長が速くより薄いデバイス層を可能にすることができる。全体として、サイクル時間を１〜３時間節減することによって、処理時間を短縮することができる。シリコン上にＧａＮを成長させる場合、ガリウムの攻撃からシリコン基板を保護するためにＡｌＮ層が必要となるが、ＰＶＤ  ＡｌＮにより、エピタキシャルプロセスとチャンバ洗浄時間を合わせて約３〜６時間節減することができる。そのようなプロセス時間の短縮は、システムのスループットを大きく向上させることができる。したがって、本発明の実施形態によれば、ＰＶＤ  ＡｌＮの結晶品質が、その上面に成長させるＧａＮの材料品質に直接影響を及ぼす。
【００１５】
したがって、本明細書に記載するように、本発明の１つまたは複数の実施形態は、優れたＧａＮ特性を再現的に導き出すＡｌＮ緩衝層を得るための、プロセスの詳細、システム、チャンバ、およびハードウェア構成を提供する。
【００１６】
より具体的には、本明細書に記載する本発明の実施形態は、ＡｌＮ堆積の前、ＡｌＮ堆積中、またはＡｌＮ堆積後に、酸素含有ガスを導入することにより、ＡｌＮ層に酸素をドーピングして、化学結合、結晶構造、粒径および粒形、ならびに／あるいはＡｌＮ／基板界面、ＡｌＮバルク膜、およびＡｌＮ表面のモルフォロジを含む特性を変更することを包含する。そのような一実施形態では、酸素濃度のみならず、（例えばＡｌＮ形成用の）対応するＰＶＤチャンバへの酸素キャリア導入の時期および持続時間も、後に形成する、ＡｌＮ上に堆積させるＧａＮ層の品質に影響を与える。
【００１７】
一実施形態では、開始基板が平面であるか、それともパターン化されているか（例えばサファイアの場合）に応じて、適用可能な変数が変わる。酸素の濃度、流量、導入時期、および他のパラメータ（例えば温度、厚さなど）が最適化されると、非常に高品質のＡｌＮ膜を成長させることが可能になる。例えば、具体的な一実施形態では、ＸＲＤ（００２）ＦＷＨＭ＜１５秒角および表面粗さ＜２ｎｍ（二乗平均平方根）を有するＡｌＮ膜を堆積させることができる。その結果、特定の一実施形態では、そのような緩衝層を備えた異種基板上にＧａＮを成長させることにより、転位密度が大いに低下し、ＸＲＤ  ＦＷＨＭがより狭くなる（例えば（００２）＜１００秒角、（１０２）＜１５０秒角）。具体的な一実施形態では、転位密度は、およそ５×１０８欠陥／ｃｍ２未満である。一実施形態では、（００２）に関するＸＲＤ  ＦＷＨＭが、およそ５０〜２５０秒角の範囲内である。一実施形態では、（１０２）に関するＸＲＤ  ＦＷＨＭが、およそ７０〜２５０秒角の範囲内である。本発明の実施形態は、高堆積速度と、ＡｌＮの界面、バルク、および表面の特性を均一に変更して、確実に同じ高品質のＧａＮがウエハ内で、またウエハからウエハへと得られるようにすることを可能にする、温度およびガス組成の高精度の制御とを可能にする、最適化されたハードウェアも対象とする。
【００１８】
ＬＥＤまたはパワーデバイスの一製造方法は、基板と、アンドープ窒化ガリウムおよび／またはドープ窒化ガリウムからなるデバイス層との間に、窒化ガリウムの緩衝層を形成することを含むことができる。本明細書に記載する実施形態では、そのような窒化ガリウム緩衝層の代わりに窒化アルミニウム緩衝層が、基板と、アンドープ窒化ガリウムおよびドープ窒化ガリウムからなるデバイス層との間に用いられる。窒化アルミニウム層は、ＰＶＤプロセスにおけるスパッタ堆積によって形成することができる。これは、典型的に有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）チャンバ、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）チャンバ、またはハイドライド気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）チャンバ内で行われる、これまでのＩＩＩ族窒化物緩衝層の製造とは異なっている。窒化アルミニウム層は、ＰＶＤチャンバ内に収納された窒化アルミニウムターゲットから、非反応性スパッタリングによって形成してもよく、別法として、ＰＶＤチャンバ内に収納されたアルミニウムターゲットを、窒素含有ガスまたは窒素含有ガスをベースとするプラズマと反応させることによる、反応性スパッタリングによって形成してもよい。
【００１９】
１つまたは複数の実施形態によれば、ＧａＮベースのデバイス用のＰＶＤ  ＡｌＮ緩衝層に関するプロセス条件が、本明細書に記載される。本明細書に記載される実施形態のうちの１つまたは複数は、ＬＥＤまたはパワーデバイスの製造に用いられるマルチチャンバ製造ツール内で、より高いスループットを可能にすることができる。また、窒化ガリウム緩衝層ではなく、ＰＶＤにより形成した窒化アルミニウム層を含めることによって、アンドープ窒化ガリウムおよびドープ窒化ガリウムからなるデバイス層を全体的に薄化することができる。特定の例では、アンドープ部分を薄化することも、全くなくしてしまうこともできる。さらに、サファイア基板などの受取り基板の予備スパッタ洗浄を、窒化アルミニウム層の堆積に用いられるのと同じＰＶＤ堆積チャンバ内で行うことができる。さらに、ＰＶＤ窒化アルミニウム層は摂氏３００度未満の温度で形成することができるので、ＬＥＤまたはパワーデバイスの製造の全体的なサーマルバジェットを低減させることができる。対照的に、典型的な窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムのＭＯＣＶＤ緩衝層は、摂氏５００〜６００度の間で形成される。本明細書に記載する実施形態のうちの１つまたは複数は、アンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型ドープ窒化ガリウムなどの材料について、より速い堆積速度、例えば２倍の成長速度を可能にすることができる。より速い速度を達成することができるのは、いくつかの実施形態では、アンドープ窒化ガリウム層および／またはｎ型ドープ窒化ガリウム層が、上にアンドープ窒化ガリウム層および／またはｎ型ドープ窒化ガリウム層を成長させるための改善された結晶配向およびモルフォロジの関係をもたらすことのできる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層上に形成されるからである。本明細書に記載する実施形態のうちの１つまたは複数は、ＰＶＤにより形成した窒化アルミニウム緩衝層上に窒化ガリウムを形成することによって、窒化ガリウム結晶品質の改善を可能にすることができる。
【００２０】
本発明の実施形態は、現在説明しているシステムおよび方法論の研究中に開発したベンチマークシステムまたはベンチマーク方法論に勝る改善をもたらすことができる。例えば、図１は、本発明の１つまたは複数の実施形態による、ベンチマーククラスタツールの概略図、ベンチマークＬＥＤ構造、およびベンチマーク時間対堆積プロットを示す。
【００２１】
図１を参照すると、ベンチマーククラスタツール１００は、アンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０２（ＭＯＣＶＤ１：ｕ−ＧａＮ／ｎ−ＧａＮ）、多重量子井戸（ＭＱＷ）ＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０４（ＭＯＣＶＤ２：ＭＱＷ）、ならびにｐ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０６（ＭＯＣＶＤ３：ｐ−ＧａＮ）を含む。ベンチマーククラスタツール１００は、ロードロック１０８、キャリアカセット１１０、ならびに大量用途向けにオプションの更なるアンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１１２も含むことができ、その全てが図１に図示されている。
【００２２】
ベンチマークＬＥＤ構造１２０は、その多くがＩＩＩ−Ｖ材料を含む、さまざまな材料層からなる積層体を含む。例えば、ベンチマークＬＥＤ構造１２０は、シリコンまたはサファイア基板１２２（基板：サファイア、Ｓｉ）、２０ナノメートルの厚さの緩衝層１２４（ＬＴバッファ）、およびおよそ４ミクロンの厚さのアンドープ窒化ガリウム／ｎ型窒化ガリウム複合層１２６（ｕ−ＧａＮ／ｎ−ＧａＮ）を含む。緩衝層１２４は、比較的低い処理温度で形成された窒化ガリウム層とすることができる。緩衝層１２４およびアンドープ窒化ガリウム／ｎ型窒化ガリウム複合層１２６は、ベンチマーククラスタツール１００のアンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０２内で形成される。ベンチマークＬＥＤ構造１２０は、３０〜５００ナノメートルの範囲内の厚さを有するＭＱＷ構造１２８も含む。ＭＱＷ構造１２８は、ベンチマーククラスタツール１００のＭＱＷ  ＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０４内で形成される。ベンチマークＬＥＤ構造１２０は、およそ２０ナノメートルの厚さのｐ型窒化ガリウムアルミニウム層１３０（ｐ−ＡｌＧａＮ）、および５０〜２００ナノメートルの範囲内の厚さを有するｐ型窒化ガリウム層１３２（ｐ−ＧａＮ）も含む。ｐ型窒化ガリウムアルミニウム層１３０およびｐ型窒化ガリウム層１３２は、ベンチマーククラスタツール１００のｐ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０６内で形成される。
【００２３】
ベンチマーク時間対堆積プロット１４０は、ベンチマーククラスタツール１００内でのチャンバの使われ方を表す。ＭＱＷ  ＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０４内でのＭＱＷ構造１２８の形成には、およそ２時間の成長時間がかかる。また、ｐ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０６内でのｐ型窒化ガリウムアルミニウム層１３０およびｐ型窒化ガリウム層１３２の形成には、およそ１時間の成長時間がかかる。その一方で、アンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０２内での緩衝層１２４およびアンドープ窒化ガリウム／ｎ型窒化ガリウム複合層１２６の形成には、およそ３．５時間の成長時間がかかる。チャンバ１０２のチャンバ洗浄に、追加でおよそ１時間必要となる場合がある。したがって、全体的に、ベンチマーククラスタツール１００内でベンチマークＬＥＤ構造１２０を製造するためのサイクル時間は、アンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０２の、およそ４．５時間のサイクル時間によって決まる。洗浄時間は、そうする必要はないが、停止時間と、加えて洗浄時間と、その上に回復時間とを含む場合があることを理解されたい。どのチャンバの使用と使用との間にも洗浄が行われるとは限らない可能性があるので、上記は平均を表している場合があることも理解されたい。
【００２４】
図１に関連して記載した、アンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０２内での緩衝層１２４およびアンドープ窒化ガリウム／ｎ型窒化ガリウム複合層１２６の形成に特定される、ＬＥＤ材料堆積に関するベンチマークタイミングシーケンスについて、以下に提供する。例えば、およそ３．５時間の成長時間は、１０分間のサファイア基板の高温トリートメント、５分間の緩衝層の低温形成、１０分間のバッファのアニーリング操作、３０分間の成長回復操作、２時間のアンドープ窒化ガリウム／ｎ型窒化ガリウム複合層形成操作、ならびに３０分間の温度勾配および安定化操作（例えば温度勾配２〜３℃／ｓ）に分けられる。
【００２５】
図１に関連して記載したベンチマークシステムおよびベンチマーク方法論に関して、このベンチマーク手法の結果、ＬＥＤの各機能層の時間フローがアンバランスとなり得る。例えば、アンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０２内での、緩衝層１２４およびアンドープ窒化ガリウム／ｎ型窒化ガリウム複合層１２６の形成は、３．５時間であり、ＭＱＷ  ＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０４内でのＭＱＷ構造１２８の形成は、２時間であり、ｐ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０６内でのｐ型窒化ガリウムアルミニウム層１３０およびｐ型窒化ガリウム層１３２の形成は、１時間である。さらに、上で言及したように、アンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０２内でのランとランとの間に、追加のおよそ１時間のチャンバ洗浄（場合によってはポンプダウン時間を含む）が必要となる場合がある。そのような追加のチャンバ洗浄は、基板の汚染を回避するために必要となり得る。したがって、構造１２０を３つのＭＯＣＶＤチャンバを使って漸進的に成長させる結果、ＭＱＷ  ＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０４およびｐ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０６について大幅なアイドル時間が生じて、システム１００の全体的なスループットが低下する。
【００２６】
本発明の一態様では、ＬＥＤ構造またはパワーデバイス構造を製造するためのクラスタシステムのスループットを、上述したＭＯＣＶＤ材料成長の能力または操作のうちの１つ、またはそのうちの１つの一部をＰＶＤスパッタリング堆積の能力または操作と置き換えることによって、改善することができる。例えば、図２Ａは、本発明の一実施形態による、クラスタツールの概略図と、対応する、ＬＥＤ構造の製造に関する温度対時間プロットとを示す。図２Ｂは、本発明の一実施形態による、ＬＥＤ構造と、対応する時間対堆積プロットとを示す。
【００２７】
図２Ａを参照すると、クラスタツール２００は、ＰＶＤ窒化アルミニウムスパッタチャンバ２０２（ＰＶＤ  ＡｌＮ）、アンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ２０４（ＭＯＣＶＤ１：ｕ−ＧａＮ／ｎ−ＧａＮ）、多重量子井戸（ＭＱＷ）ＭＯＣＶＤ反応チャンバ２０６（ＭＯＣＶＤ２：ＭＱＷ）、ならびにｐ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ２０８（ＭＯＣＶＤ３：ｐ−ＧａＮ）を含む。クラスタツール２００は、ロードロック２１０、キャリアカセット２１２、および移送チャンバ２１４も含むことができ、その全てが図２Ａに図示されている。
【００２８】
したがって、本発明の一実施形態によれば、マルチチャンバシステムが、金属アルミニウムまたは化合物のアルミニウムのターゲットを有するＰＶＤチャンバ、およびアンドープ窒化ガリウムまたはｎ型窒化ガリウム、あるいはその両方を堆積させるように適合されたチャンバを含む。一実施形態では、ＰＶＤチャンバのターゲットが窒化アルミニウムからなる。そのような実施形態では、ターゲットが、堆積させたいものと同じ材料からなるので、反応性スパッタリングを用いる必要がない。しかし、一代替実施形態では、アルミニウムからなるターゲットが用いられ、窒化アルミニウムが、アルミニウムターゲットから窒素源によって、または窒素源の存在下で、反応的にスパッタリングされる。一実施形態では、図２Ａに図示されるように、アンドープ窒化ガリウムまたはｎ型窒化ガリウムを堆積させるように適合されたチャンバが、ＭＯＣＶＤチャンバである。しかし、一代替実施形態では、アンドープ窒化ガリウムまたはｎ型窒化ガリウムを堆積させるように適合されたチャンバが、ハイドライド気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）チャンバである。一実施形態では、図２Ａに図示されるように、ＰＶＤチャンバおよびアンドープ窒化ガリウムまたはｎ型窒化ガリウムを堆積させるように適合されたチャンバが、クラスタツール編成内に含まれる。しかし、一代替実施形態では、ＰＶＤチャンバおよびアンドープ窒化ガリウムまたはｎ型窒化ガリウムを堆積させるように適合されたチャンバが、インラインツール編成内に含まれる。本明細書に記載する、ＰＶＤをベースとする堆積プロセスは、標準的な室温に近い温度で行っても、より高い温度で行ってもよい。
【００２９】
図２Ｂを参照すると、ＬＥＤ構造２２０は、その多くがＩＩＩ−Ｖ材料を含む、さまざまな材料層からなる積層体を含む。例えば、ＬＥＤ構造２２０は、シリコンまたはサファイア基板２２２（基板：サファイア、Ｓｉ）、およびおよそ１０〜２００ナノメートルの範囲内の厚さを有する窒化アルミニウム層２２４（ＡｌＮ）を含む。窒化アルミニウム層２２４は、クラスタツール２００のＰＶＤ窒化アルミニウムスパッタチャンバ２０２内で、スパッタ堆積によって形成される。ＬＥＤ構造２２０は、およそ４ミクロンの厚さのアンドープ窒化ガリウム／ｎ型窒化ガリウム複合層またはｎ型窒化ガリウム単体層２２６（ｎ−ＧａＮ）も含む。アンドープ窒化ガリウム／ｎ型窒化ガリウム複合層またはｎ型窒化ガリウム単体層２２６は、クラスタツール２００のアンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ２０４内で形成される。ＬＥＤ構造２２０は、３０〜５００ナノメートルの範囲内の厚さを有するＭＱＷ構造２２８も含む。ＭＱＷ構造２２８は、クラスタツール２００のＭＱＷ  ＭＯＣＶＤ反応チャンバ２０６内で形成される。一実施形態では、ＭＱＷ構造２２８は、ＩｎＧａＮ井戸／ＧａＮバリア材料層の１つまたは複数の電界対からなる。ＬＥＤ構造２２０は、およそ２０ナノメートルの厚さのｐ型窒化ガリウムアルミニウム層２３０（ｐ−ＡｌＧａＮ）、および５０〜２００ナノメートルの範囲内の厚さを有するｐ型窒化ガリウム層２３２（ｐ−ＧａＮ）も含む。ｐ型窒化ガリウムアルミニウム層２３０およびｐ型窒化ガリウム層２３２は、クラスタツール２００のｐ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ２０８内で形成される。上記の厚さまたは厚さ範囲が、例示的な実施形態であること、ならびに他の適切な厚さまたは厚さ範囲も、本発明の実施形態の趣旨および範囲内にあると見なされることを理解されたい。
【００３０】
時間対堆積プロット２４０は、クラスタツール２００内でのチャンバの使われ方を表す。ＭＱＷ  ＭＯＣＶＤ反応チャンバ２０６内でのＭＱＷ構造２２８の形成には、およそ２時間の成長時間がかかる。ｐ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ２０８内でのｐ型窒化ガリウムアルミニウム層２３０およびｐ型窒化ガリウム層２３２の形成には、およそ１時間の成長時間がかかる。また、本発明の一実施形態によれば、アンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ２０４内でのアンドープ窒化ガリウム／ｎ型窒化ガリウム複合層またはｎ型窒化ガリウム単体層２２６の形成には、およそ２時間しか成長時間がかからない。チャンバ２０４のチャンバ洗浄に、追加でおよそ１時間必要となる場合がある。しかし、洗浄時間は、停止時間と、加えて洗浄時間と、その上に回復時間とを含む場合があることを理解されたい。どのチャンバの使用と使用との間にも洗浄が行われるとは限らない可能性があるので、上記は平均を表している場合があることも理解されたい。
【００３１】
したがって、窒化ガリウム層１２６の形成に用いられるＭＯＣＶＤチャンバ内で、図１の緩衝層１２４などの緩衝層を形成するのではなく、代わりに窒化アルミニウム緩衝層２２４が含められ、別のチャンバ内、具体的にはＰＶＤ窒化アルミニウムスパッタチャンバ２０２内で形成される。（およそ４００ｔｏｒｒからおよそ１０−８ｔｏｒｒまでの）ポンプ時間を除くと、ＡｌＮの成長はおよそ５分の持続時間にわたり得るが、ＭＯＣＶＤチャンバ１とは別のチャンバ内で形成することにより、クラスタツール２００のスループットが高くなる。例えば、全体的に、クラスタツール２００内でＬＥＤ構造２００を製造するためのサイクル時間は、この場合もやはりアンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ２０４のサイクル時間によって決まり、このサイクル時間は、４．５時間のベンチマークシステムに対し、およそ３時間に短縮されている。したがって、構造２２０を、３つのＭＯＣＶＤチャンバの他に１つのＰＶＤチャンバも使って漸進的に成長させる結果、ＭＱＷ  ＭＯＣＶＤ反応チャンバ２０６およびｐ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ２０８について、アイドル時間がずっと短くなって、システム２００の全体的なスループットが改善する。例えば、一実施形態では、ツールスループットが１日当たりおよそ５．３回のランから、１日当たりおよそ８回のランに改善されて、およそ５０％のスループットの改善が実証されている。
【００３２】
再度図２Ａを参照すると、クラスタツール２００内でのＬＥＤ構造の製造に関する代表的な温度対時間プロット２５０が提供されている。プロット２５０の領域２５２は、アンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ２０４内で形成される、アンドープ窒化ガリウム／ｎ型窒化ガリウム複合層またはｎ型窒化ガリウム単体層２２６の形成に特定される。この領域では、ただ１つの温度勾配（およそ摂氏１１００度からおよそ摂氏４００度までの下降）が必要である。そのような単一勾配事象要件は、上述した、アンドープ窒化ガリウムおよび／またはｎ型窒化ガリウムＭＯＣＶＤ反応チャンバ１０２内での、緩衝層１２４およびアンドープ窒化ガリウム／ｎ型窒化ガリウム複合層１２６の形成に関するタイミングシーケンスとは、全く対照的である。その場合、チャンバは、基板トリートメントのために高温から開始し、緩衝層製造のために温度が下降し、窒化ガリウム堆積のために温度が再び上昇し、最後に安定化のために再度下降する。しかし、どちらの場合にも、プロット２５０のＭＱＷおよびｐ−ＧａＮの形成に特定される領域２５４および２５６は、ほとんど同じとなることに留意されたい。一実施形態では、プロット２５０の領域２５８を参照すると、ＰＶＤにより形成する窒化アルミニウムに関する温度対時間プロットは、およそ摂氏２０〜１２００度の範囲内の高温（ＨＴ）プロセスまたは低温（ＬＴ）プロセスのいずれかを取り入れることができる。
【００３３】
クラスタツール２００に関するスループットの改善の他に、ＰＶＤチャンバに３つのＭＯＣＶＤチャンバを加えたツール編成には更なる利点があり得る。例えば、第１のＭＯＣＶＤチャンバに送達する必要のある反応ガスがより少なくなり得るので、コスト節減を達成することができる。ＰＶＤチャンバのエンジニアリングおよび設計は、ベンチマーククラスタツール１００のチャンバ１０２と同様に緩衝層とデバイス層の双方に専用となっているＭＯＣＶＤチャンバの構成時間および複雑さに比べて、単純となり得る。上記のプロセスにより、デバイス層２２６のアンドープ窒化ガリウム部分について厚さの低減が可能になる場合、より単純な全面的エッチバックプロセスを行うことができる。これもまた、サイクル時間を短縮すると同時に、材料および運転コストの節減を可能にすることができる。また、窒化ガリウム緩衝層の代わりに窒化アルミニウム緩衝層を用いることによって、ＬＥＤデバイスやパワーデバイスなどのデバイスの活性層内に欠陥がある状態の低減を達成することができる。
【００３４】
したがって、本発明の一実施形態によれば、マルチチャンバシステムが、窒化アルミニウムターゲットを有するＰＶＤチャンバ、およびアンドープ窒化ガリウムまたはｎ型窒化ガリウムを堆積させるための第１のＭＯＣＶＤチャンバを含む。マルチチャンバシステムは、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を堆積させるための第２のＭＯＣＶＤチャンバ、およびｐ型窒化アルミニウムガリウムもしくはｐ型窒化ガリウム、またはその両方を堆積させるための第３のＭＯＣＶＤチャンバも含む。一実施形態では、窒化アルミニウムターゲットを有するＰＶＤチャンバは、窒化アルミニウムを非反応性スパッタリングするためのものである。具体的なそのような一実施形態では、ＰＶＤチャンバは、窒化アルミニウムをおよそ摂氏２０〜２００度の範囲内の低温またはわずかに高い温度で非反応性スパッタリングするためのものである。別の具体的なそのような実施形態では、ＰＶＤチャンバは、窒化アルミニウムをおよそ摂氏２００〜１２００度の範囲内の高温で非反応性スパッタリングするためのものである。一代替実施形態では、ＰＶＤチャンバは、アルミニウムターゲットを窒素含有ガスまたは窒素含有ガスを原料とするプラズマを使って反応性スパッタリングするためのものである。
【００３５】
堆積温度に関わらず、ＬＥＤ構造２２０内に含めるのに適した、ＰＶＤにより堆積させた窒化アルミニウム層を、必要な材料特性（例えば適切な欠陥密度、結晶粒径、結晶配向など）を得るために、およそ摂氏４００〜１４００度の範囲内の、例えば約摂氏９００度の高温に、ある時点で暴露することが必要になる場合があり得る。本発明の一実施形態によれば、ＰＶＤにより堆積させた窒化アルミニウム層に対して、窒化アルミニウム層上に更なる層を製造する前に、急速熱処理（ＲＴＰ：ｒａｐｉｄ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロセスが行われる。その場合、上述したＬＥＤ構造２００に関する製造プロセスに、ＲＴＰチャンバを何らかの形で関連付けることができる。一実施形態では、ＰＶＤチャンバおよび３つのＭＯＣＶＤチャンバを含むクラスタツールやインラインツールなどのツールが、ＲＴＰチャンバも含む。しかし、一代替実施形態では、ＲＴＰプロセスがＰＶＤチャンバ内で行われる。別の代替実施形態では、上述したＬＥＤ構造２２０に関する製造プロセスに、レーザアニーリング能力が関連付けられる。
【００３６】
次いで、本発明の一態様では、物理的気相堆積（ＰＶＤ）窒化アルミニウム（ＡｌＮ）緩衝層を形成するためのプロセス条件について記載される。そのような緩衝層は、例えばＧａＮベースのデバイス内に含めることができる。一実施形態では、ある特定の特色および特性を備えたＡｌＮの堆積用に、パラメトリックプロセスウインドウが提供される。
【００３７】
発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造の場合、プロセスは、典型的には、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）による基板上への低温緩衝層の形成を含む。ＭＯＣＶＤによる緩衝層の堆積の後に、典型的には、活性デバイス層、例えばアンドープＧａＮ層、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層、ＭＱＷ  ＧａＮ層、およびＭｇドープｐ型ＧａＮ層の形成が続く。基板予備焼成は通常、（例えばおよそ摂氏１０５０度を上回る）高温で行われる。対照的に、緩衝層の堆積は通常、（例えばおよそ摂氏５００〜６００度の範囲内の）低温で行われる。そのプロセスは、合計のＭＯＣＶＤプロセス時間のおよそ１０〜３０％の割合を占めることがある。ＭＯＣＶＤのスループットは、緩衝層をエクスシトゥで（ｅｘ−ｓｉｔｕ）堆積させることにより向上させることができる。したがって、一実施形態では、以下により詳細に記載するように、ＰＶＤによって形成される、エクスシトゥで堆積させるＡｌＮ緩衝層について記載される。一実施形態では、ＰＶＤプロセスは、別のチャンバ内で行われる。
【００３８】
一実施形態では、ＧａＮデバイスの製造で用いるのに適したＡｌＮバッファを備えた基板（テンプレート）を形成するための、プロセス条件が提供される。そのような一実施形態では、ＰＶＤ  ＡｌＮバッファの酸素制御した堆積が行われる。
【００３９】
一実施形態では、ＡｌＮ緩衝層が、ＰＶＤチャンバ内に収納されたアルミニウム含有ターゲットを、窒素含有ガスまたは窒素含有ガスをベースとするプラズマと反応させることによる反応性スパッタリングによって形成される。一実施形態では、酸素の混入も行われる。例示的な一実施形態では、次の操作および条件のうちの１つもしくは複数（またはその組合せ）が、酸素混入に用いられる。（１）これらに限定されないが、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｏ３、またはその組合せなどの酸素含有ガスのＰＶＤチャンバへの流入、（２）チャンバ、プロセスキット、およびターゲットを、吸着した酸素で予め調整することができるように、かつ／またはチャンバ、プロセスキット、およびターゲットが、ＡｌＮ／基板界面、ＡｌＮバルク膜内、およびＡｌＮ表面に混入してＡｌＮ表面を高品質のＧａＮの成長に適したものにする、最適な量の酸素を有することができるように、堆積のためにプラズマがオンになる前、オンになっている間、および／またはオンになった後の酸素含有ガスの流入、ならびに（３）酸素含有ガス流の量、導入時期、および持続時間が、ＡｌＮと異種基板との間、ＡｌＮ膜内、およびＡｌＮ表面のその均一な変更界面を確保するように、正確に制御される。特定の一実施形態では、ＡｌＮ膜に混入する酸素（Ｏ）の量が、およそ１×１０１８〜１×１０２３原子／ｃｍ３の範囲内である。一実施形態では、ＡｌＮ堆積が上で行われる基板が、これらに限定されないが、サファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｉオンダイヤモンド、ＺｎＯ、ＬｉＡｌＯ２、ＭｇＯ、ＧａＡｓ、銅、Ｗ等のようなものである。基板は、平坦でも、予めパターン化されていてもよい。
【００４０】
一実施形態では、ＰＶＤ  ＡｌＮ緩衝層の酸素制御した堆積に最適化されたハードウェアが、次の構成のうちの１つまたは複数を含む。（１）高温下、例えば摂氏３５０度以上における、高い基礎真空（例えば１×１０−７ｔｏｒｒ以下）およびある圧力上昇速度（例えば２，５００ｎｔｏｒｒ／分以下）での少ない真空漏れを協同して可能にする、ポンピングシステム、すなわちチャンバ真空統合設計と、チャンバ冷却設計、（２）一貫したターゲット浸食、および試料キャリアにわたる、ウエハ内での、またウエハ相互間の、ＡｌＮ膜の均一な堆積を確実なものにするための、全面浸食マグネトロンカソード、（３）最適なＡｌＮ組成物を均一に得ることができるように、チャンバ内でのＯ含有ガスを含むプロセスガスの均一な分配を確実なものにする、プロセスキットおよびガス流設計、（４）ウエハの速く均一な昇温を確実なものにする、バイアス可能な高温静電チャック、ならびに（５）最適な量の酸素を、堆積させるＡｌＮ膜に均一に混入して、上面での高品質のＧａＮの成長を確実なものにすることができるように、酸素をドープしたＡｌターゲットの装備（例えば、一実施形態では、アルミニウムターゲットにおよそ１ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍの範囲内の酸素濃度がドープされる）。一実施形態では、チャンバペースティングプロセスが利用され、これにより、プロセスキットおよびターゲットの調整が均一かつ十分に確実になり、またペースティングサイクル間で再現可能なＰＶＤ  ＡｌＮ特性がもたらされる。そのような一実施形態では、ペースティングサイクルの数が１度のランにつき１回からターゲットまたはプロセスキットの寿命につき１回まで、さまざまに異なることができることを理解されたい。上記の態様のうちの１つまたは複数が以下に、図３Ａ〜図３Ｄに関連して記載される。
【００４１】
そのような一実施形態では、上記の条件およびハードウェアを用いて、高品質のＡｌＮの堆積が、ランからランに、ウエハからウエハおよびウエハ内の高均一性に、再現可能に達成される。そのＡｌＮの上面には、ＸＲＤ（００２）ＦＷＨＭ＜１００秒角および／またはＸＲＤ（１０２）ＦＷＨＭ＜１５０秒角を有する、高品質のＧａＮを成長させることができ、このプロセスは、証明された再現可能性を有する。具体的な一実施形態では、ＧａＮは、およそ５×１０８欠陥／ｃｍ２未満の転位密度を有する。一実施形態では、（００２）に関するＸＲＤ  ＦＷＨＭが、およそ５０〜２５０秒角の範囲内である。一実施形態では、（１０２）に関するＸＲＤ  ＦＷＨＭが、およそ７０〜２５０秒角の範囲内である。一実施形態では、上述した独自のハードウェアおよびプロセスが、ＡｌＮおよびＧａＮの並外れて高い品質、ならびに高いスループットおよび再現可能性を叶える。
【００４２】
３つのＭＯＣＶＤチャンバに加えてＰＶＤチャンバを収納するのに適した、ツールプラットフォームの例示的な実施形態は、どちらもＳａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣＡのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能な、Ｏｐｕｓ（商標）ＡｄｖａｎｔＥｄｇｅ（商標）システムまたはＣｅｎｔｕｒａ（商標）システムを含む。本発明の実施形態はさらに、マルチチャンバ型処理プラットフォームの構成要素として、統合的計測（ＩＭ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ）チャンバを含む。ＩＭチャンバは、本明細書に記載したような、複数にセグメント化されたスパッタプロセスやエピタキシャル成長プロセスなどの、統合的堆積プロセスの適応制御ができるようにするための制御信号をもたらすことができる。ＩＭチャンバは、厚さ、粗さ、組成などのさまざまな膜特性を測定するのに適した計測装置を含むことができ、さらに、クリティカルディメンション（ＣＤ）、側壁角（ＳＷＡ）、特徴部高さ（ＨＴ）などの格子パラメータを、真空下で自動化された形で特徴付ける能力があってよい。その例には、これらに限定されないが、反射光測定やスキャトロメトリのような光学的技法がある。特に有利な実施形態では、開始材料中に形成された格子の属性が、スパッタおよび／またはエピタキシャル成長が進行するときにモニタされる、真空内光ＣＤ（ＯＣＤ）技法が採用される。他の実施形態では、計測操作が、別のＩＭチャンバ内ではなく、プロセスチャンバ内で、例えばプロセスチャンバ内でインシトゥで行われる。
【００４３】
クラスタツール２００などのマルチチャンバ型処理プラットフォームはさらに、オプションの基板アライナチャンバ、ならびにカセットを保持するロードロックチャンバを含むことができ、これらのチャンバは、ロボットハンドラを含む移送チャンバに結合される。本発明の一実施形態では、マルチチャンバ型処理プラットフォーム２００の適応制御が、コントローラによって実現される。コントローラは、工業環境においてさまざまなサブプロセッサおよびサブコントローラを制御するために用いることのできる、任意の形の汎用データ処理システムのうちの１つとすることができる。一般に、コントローラは、一般的な構成要素の中でもとりわけメモリおよび入出力（Ｉ／Ｏ）回路と通信する、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む。一例として、コントローラは、本明細書に記載する方法／プロセスのいずれかに関する操作のうちの１つまたは複数を行っても、その他の方法でその操作のうちの１つまたは複数を開始してもよい。そのような操作を行うかつ／または開始する任意のコンピュータプログラムコードは、コンピュータプログラムプロダクトとして具現化することができる。本明細書に記載する各コンピュータプログラムプロダクトは、コンピュータによって読み取ることの可能な媒体（例えばフロッピーディスク、コンパクトディスク、ＤＶＤ、ハードドライブ、ランダムアクセスメモリなど）によって担持することができる。
【００４４】
本明細書において企図されるプロセスおよびツール構成に適したＰＶＤチャンバには、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣＡのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能な、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｅｎｄｕｒａ（登録商標）Ｉｍｐｕｌｓｅ（商標）ＰＶＤシステムがあり得る。Ｅｎｄｕｒａ  ＰＶＤシステムは、優れたエレクトロマイグレーション耐性および表面モルフォロジ、ならびに低い所有コストおよびシステムの高信頼性を実現している。その中で行われるＰＶＤプロセスは、そのように、必要な圧力で、また堆積させる化学種の方向性のある流れをプロセスキャビティ内に作り出す適切なターゲット−ウエハ間距離で、成すことができる。インラインシステムと適合性のある、やはりＳａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣＡのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能なＡＲＩＳＴＯチャンバなどのチャンバは、自動化されたローディングおよびアンローディング能力、ならびに磁気的なキャリア輸送システムを提供して、サイクル時間の大幅な短縮を成し得ている。やはりＳａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣＡのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能なＡＫＴ−ＰｉＶｏｔ  ５５ＫＶ  ＰＶＤシステムは、スパッタリング堆積用の垂直プラットフォームを有する。ＡＫＴ−ＰｉＶｏｔシステムのモジュールアーキテクチャは、サイクル時間を大幅に速くし、また生産効率を最大限にするための多種多様な構成を可能にしている。これまでのインラインシステムとは異なり、ＡＫＴ−ＰｉＶｏｔの並列処理能力は、それぞれの膜層についてプロセス時間が異なることによって生じるボトルネックを解消する。また、このシステムのクラスタ様の編成が、個々のモジュールのメンテナンス中にも連続運転ができるようにしている。回転カソード技術が含まれていることにより、従来型のシステムに比べてほぼ３倍高いターゲットの利用率が可能になっている。ＰｉＶｏｔシステムの堆積モジュールは、他のシステムの場合には同じ結果を達成するために最大５０枚の基板が必要となるのとは違い、たった１枚の基板を用いたターゲット調整を可能にする、プレスパッタユニットを特徴としている。
【００４５】
本発明の一態様では、適切なプロセスキットを設計することが、ＰＶＤプロセスチャンバにおけるパルスＤＣまたはＲＦチャンバ機能性にとって重要となり得る。一例として、図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の一実施形態による、ＰＶＤチャンバ用のプロセスキットの断面図を示す。図３Ｄは、本発明の一実施形態による、ＰＶＤチャンバ用の電力送達源の断面図を示す。
【００４６】
図３Ａ〜図３Ｃを参照すると、ＰＶＤチャンバ用のプロセスキット３００は、上側アダプタ３０２、下側アダプタ３０４、下側シールド３０６、およびＤＴＥＳＣ３０８を備えた、第１の部分（図３Ａ）を含む。ＰＶＤチャンバ用のプロセスキット３００は、ターゲット３１０、暗部シールド３１２、およびＡｌスペーサ３１４を備えた、第２の部分（図３Ｂ）も含む。ＰＶＤチャンバ用のプロセスキット３００は、カバーリング３１６および堆積リング３１８を備えた、第３の部分（図３Ｃ）も含む。
【００４７】
図３Ｄを参照すると、ＰＶＤチャンバ用の電力送達源３５０は、ＲＦ整合部３５２、およびＲＦ供給部３５４を含む。材料源（ｓｏｕｒｃｅ）分配プレート３５６（例えばアルミニウム源分配プレート）および接地シールド３５８（例えばアルミニウム金属薄板）、ならびに金属ハウジング３６０およびリング磁石３６２も含まれる。電力送達源３５０は、ＤＣフィルタボックス３６４およびＤＣ供給部３６６も含む。上部プレート３６８および分配プレート３７０、ならびに拡張ブロック３７２、シャフト３７４、およびターゲット３７６も含まれる。
【００４８】
上述したＭＯＣＶＤチャンバ２０４、２０６、または２０８のうちの１つまたは複数として用いるのに適している可能性のあるＭＯＣＶＤ堆積チャンバの一例が示されており、その一例について図４を参照して記載する。図４は、本発明の一実施形態による、ＭＯＣＶＤチャンバの概略断面図である。
【００４９】
図４に示す装置４１００は、チャンバ４１０２、ガス供給システム４１２５、遠隔プラズマ源４１２６、および真空システム４１１２を含む。チャンバ４１０２は、処理容積４１０８を取り囲むチャンバ本体４１０３を含む。処理容積４１０８の一端にシャワーヘッドアセンブリ４１０４が配設されており、処理容積４１０８の他端に基板キャリア４１１４が配設されている。下側容積４１１０の一端に下側ドーム４１１９が配設されており、下側容積４１１０の他端に基板キャリア４１１４が配設されている。基板キャリア４１１４は、プロセス位置に示されているが、より下側の位置に移動させることができ、そこでは例えば、基板４１４０をロードまたはアンロードすることができる。基板キャリア４１１４の周縁部を取り囲んで排気リング４２０を配設して、下側容積４１１０内で堆積が起こらないようにするのを助け、また、排気ガスをチャンバ４１０２から排気口４１０９に向かわせるのを助けることができる。下側ドーム４１１９は、高純度石英などの透明な材料から作製して、基板４１４０を放射加熱するために光が通過できるようにすることができる。放射加熱は、下側ドーム４１１９の下に配設された複数の内側ランプ４１２１Ａおよび外側ランプ４１２１Ｂによって実現することができ、リフレクタ４１６６を用いて、内側ランプ４１２１Ａおよび外側ランプ４１２１Ｂによってもたらされる放射エネルギーへのチャンバ４１０２の暴露を制御するのを助けることができる。基板４１４０のより細かな温度制御のために、追加のランプからなるリングを用いることもできる。
【００５０】
基板キャリア４１１４は、１つまたは複数の凹部４１１６を含むことができ、１つまたは複数の基板４１４０を処理中にその中に配設することができる。基板キャリア４１１４は、６つ以上の基板４１４０を搬送することができる。一実施形態では、基板キャリア４１１４は、８つの基板４１４０を搬送する。より多くのまたはより少ない基板４１４０を基板キャリア４１１４に載せて搬送できることを理解されたい。典型的な基板４１４０には、サファイア、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコン、または窒化ガリウム（ＧａＮ）があり得る。ガラス基板４１４０など、他のタイプの基板４１４０を処理できることを理解されたい。基板４１４０のサイズは、直径５０ｍｍ〜１００ｍｍ以上の範囲とすることができる。基板キャリア４１１４のサイズは、２００ｍｍ〜７５０ｍｍの範囲とすることができる。基板キャリア４１１４は、ＳｉＣまたはＳｉＣで被覆したグラファイトを含む、さまざまな材料から形成することができる。チャンバ４１０２内で、本明細書に記載するプロセスに従って、他のサイズの基板４１４０を処理できることを理解されたい。シャワーヘッドアセンブリ４１０４は、これまでのＭＯＣＶＤチャンバ内でよりも多数の基板４１４０および／または大きな基板４１４０にわたる、より均一な堆積ができるようにし、これにより、基板４１４０当たりのスループットを高め、かつ処理コストを下げることができる。
【００５１】
基板キャリア４１１４は、処理中に軸の周りで回転することができる。一実施形態では、基板キャリア４１１４は、約２ＲＰＭ〜約１００ＲＰＭで回転させることができる。別の実施形態では、基板キャリア４１１４は、約３０ＲＰＭで回転させることができる。基板キャリア４１１４の回転は、基板４１４０を均一に加熱し、処理ガスを各基板４１４０に均一に暴露させる助けとなる。
【００５２】
複数の内側ランプ４１２１Ａおよび外側ランプ４１２１Ｂを、同心円または同心ゾーン（図示せず）として配置することができ、各ランプゾーンには別々に給電することができる。一実施形態では、高温計（図示せず）など、１つまたは複数の温度センサをシャワーヘッドアセンブリ４１０４内に配設して、基板４１４０および基板キャリア４１１４の温度を測定することができ、温度データは、コントローラ（図示せず）に送出することができ、コントローラは、基板キャリア４１１４全体にわたって所定の温度プロファイルを維持するように、別々のランプゾーンに対する電力を調整することができる。別の実施形態では、別々のランプゾーンに対する電力を、前駆体流または前駆体濃度の不均一性を補償するように調整することができる。例えば、前駆体濃度が、基板キャリア４１１４の領域内の外側ランプゾーン付近でより低い場合、その領域内の前駆体の欠乏を補償するのを助けるように、外側ランプゾーンに対する電力を調整することができる。
【００５３】
内側ランプ４１２１Ａおよび外側ランプ４１２１Ｂは、基板４１４０を約摂氏４００度〜約摂氏１２００度の温度まで加熱することができる。本発明は、内側ランプ４１２１Ａおよび外側ランプ４１２１Ｂからなる配列の使用に限られないことを理解されたい。任意の適切な加熱源を利用して、チャンバ４１０２およびその中の基板４１４０に適切な温度が十分に加えられることを確実にすることができる。例えば、別の実施形態では、加熱源は、基板キャリア４１１４と熱的に接触する抵抗発熱体（図示せず）を含むことができる。
【００５４】
ガス供給システム４１２５は、複数のガス源を含むことができ、または、ラン中のプロセスによっては、材料源の一部がガスではなく液体源であることがあり、その場合、ガス供給システムは、液体噴射システムまたは他の手段（例えばバブラ）を含んで、液体を蒸気にすることができる。次いで、その蒸気をキャリアガスと混合してから、チャンバ４１０２に送達することができる。前駆体ガス、キャリアガス、パージガス、洗浄／エッチングガス、またはその他などのさまざまなガスを、ガス供給システム４１２５から別々の供給ライン４１３１、４１３２、および４１３３に供給して、シャワーヘッドアセンブリ４１０４に至らせることができる。供給ライン４１３１、４１３２、および４１３３は、各ライン内のガス流をモニタし、調節または遮断するために、遮断バルブおよびマスフローコントローラまたは他のタイプのコントローラを含むことができる。
【００５５】
導管４１２９が、遠隔プラズマ源４１２６から洗浄／エッチングガスを受領することができる。遠隔プラズマ源４１２６は、ガス供給システム４１２５から供給ライン４１２４を経由してガスを受領することができ、シャワーヘッドアセンブリ４１０４と遠隔プラズマ源４１２６との間には、バルブ４１３０を配設することができる。バルブ４１３０を開いて、洗浄および／もしくはエッチングガス、または洗浄および／もしくはエッチング用プラズマが、プラズマ用の導管として機能するように適合させることのできる供給ライン４１３３を経由して、シャワーヘッドアセンブリ４１０４に流入できるようにすることができる。別の実施形態では、装置４１００が遠隔プラズマ源４１２６を含まないことがあり、したがって洗浄／エッチングガスを、非プラズマ洗浄および／またはエッチング用のガス供給システム４１２５から、代替の供給ライン構成を用いて、シャワーヘッドアセンブリ４１０４に送達することができる。
【００５６】
遠隔プラズマ源４１２６は、チャンバ４１０２の洗浄および／または基板４１４０のエッチング用に適合された、高周波プラズマ源またはマイクロ波プラズマ源とすることができる。洗浄および／またはエッチングガスを遠隔プラズマ源４１２６に供給ライン４１２４経由で供給して、プラズマ化学種を生成することができ、そのプラズマ化学種を、導管４１２９および供給ライン４１３３経由で送出して、シャワーヘッドアセンブリ４１０４を通じてチャンバ４１０２内に分散させることができる。洗浄用途向けのガスには、フッ素、塩素、または他の反応性元素があり得る。
【００５７】
別の実施形態では、前駆体ガスを遠隔プラズマ源４１２６に供給して、プラズマ化学種を生成することができるように、ガス供給システム４１２５および遠隔プラズマ源４１２６を適切に適合させることができ、そのプラズマ化学種を、シャワーヘッドアセンブリ４１０４を通じて送出して、基板４１４０上に例えばＩＩＩ−Ｖ族膜などのＣＶＤ層を堆積させることができる。一般に、物質の一状態であるプラズマは、電気エネルギーまたは電磁波（例えば高周波の波、マイクロ波）をプロセスガス（例えば前駆体ガス）に送達して、プロセスガスを少なくとも部分的に絶縁破壊させ、これにより、イオン、電子、中性粒子（例えばラジカル）などのプラズマ化学種を形成することによって、作り出される。一例では、プラズマがプラズマ源４１２６の内部領域内に、約１００ギガヘルツ（ＧＨｚ）未満の周波数の送達電磁エネルギーによって作り出される。別の例では、プラズマ源４１２６が、約１６２メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数など、約０．４キロヘルツ（ｋＨｚ）から約２００メガヘルツ（ＭＨｚ）の間の周波数の電磁エネルギーを、約４キロワット（ｋＷ）未満の電力レベルで送達するように構成される。形成されたプラズマは、前駆体ガスの形成および活性を強化し、したがって、活性化されたガスが堆積プロセス中に基板の表面に到達して迅速に反応し、これにより、改善された物理的特性および電気的特性を有する層を形成することができると考えられている。
【００５８】
パージガス（例えば窒素）をチャンバ４１０２内に、シャワーヘッドアセンブリ４１０４から、かつ／または基板キャリア４１１４の下でチャンバ本体４１０３の底部付近に配設された送込口もしくは送込管（図示せず）から、送達することができる。パージガスは、チャンバ４１０２の下側容積４１１０に入り、上向きに流れて基板キャリア４１１４および排気リング４２０を通り過ぎ、環状排気チャネル４１０５の周りに配設された複数の排気口４１０９に入る。排気導管４１０６が、環状排気チャネル４１０５を、真空ポンプ（図示せず）を含む真空システム４１１２に接続する。チャンバ４１０２の圧力は、排気ガスが環状排気チャネル４１０５から抜き出される速度を制御するバルブシステム４１０７を用いて、制御することができる。
【００５９】
上述した、チャンバ２０４の代替実施形態の（または他のチャンバの代替実施形態の）ＨＶＰＥチャンバ２０４として用いるのに適している可能性のあるＨＶＰＥ堆積チャンバの一例が示されており、その一例について図５を参照して記載する。図５は、本発明の一実施形態による、ＩＩＩ族窒化物材料の製造に適したＨＶＰＥチャンバ５００の概略断面図である。
【００６０】
装置５００は、リッド５０４によって密閉されたチャンバ５０２を含む。第１のガス源５１０からの処理ガスが、ガス分配シャワーヘッド５０６を通って、チャンバ５０２に送達される。一実施形態では、ガス源５１０は窒素含有化合物を含む。別の実施形態では、ガス源５１０はアンモニアを含む。一実施形態では、ヘリウムや二原子窒素などの不活性ガスも、ガス分配シャワーヘッド５０６を通って、またはチャンバ５０２の壁５０８を通って、導入される。ガス源５１０とガス分配シャワーヘッド５０６との間に、エネルギー源５１２を配設することができる。一実施形態では、エネルギー源５１２はヒータを含む。エネルギー源５１２は、窒素含有ガスの窒素がより反応性に富むように、ガス源５１０からのアンモニアなどのガスを分解することができる。
【００６１】
第１の材料源５１０からのガスと反応すべく、前駆体材料を１つまたは複数の第２の材料源５１８から送達することができる。前駆体は、前駆体源５１８内で前駆体の上および／または中に反応性ガスを流すことによって、チャンバ５０２に送達することができる。一実施形態では、反応性ガスは、二原子塩素などの塩素含有ガスを含む。塩素含有ガスは、前駆体源と反応して、塩化物を形成することができる。塩素含有ガスが前駆体と反応する効率を高めるために、塩素含有ガスは、チャンバ５３２内のボートエリアの中を蛇行し、抵抗ヒータ５２０で加熱することができる。塩素含有ガスがチャンバ５３２の中を蛇行する滞留時間を増やすことによって、塩素含有ガスの温度を制御することができる。塩素含有ガスの温度を高めることによって、塩素は前駆体とより速く反応することができる。換言すれば、温度が、塩素と前駆体との反応に対する触媒となる。
【００６２】
前駆体の反応性を高めるために、前駆体を第２のチャンバ５３２内部のボート内で抵抗ヒータ５２０によって加熱することができる。次いで、塩化物反応生成物をチャンバ５０２に送達することができる。反応性塩化物生成物はまず、管５２２に入り、管５２２内で一様に分散する。管５２２は、別の管５２４に接続されている。塩化物反応生成物は、第１の管５２２内で一様に分散された後、第２の管５２４に入る。次いで、塩化物反応生成物はチャンバ５０２に入り、そこで窒素含有ガスと混合して、サセプタ５１４上に配設された基板５１６上に窒化物層を形成する。一実施形態では、サセプタ５１４は炭化ケイ素を含む。窒化物層は、例えばｎ型窒化ガリウムを含むことができる。窒素や塩素など、他の反応生成物が、排気部５２６を通って排気される。
【００６３】
ＬＥＤおよび関連デバイスは、例えばＩＩＩ−Ｖ族膜、特にＩＩＩ族窒化物膜の層から製造することができる。本発明のいくつかの実施形態は、窒化ガリウム（ＧａＮ）層を、専用のＭＯＣＶＤチャンバ内でなど、製造ツールの専用チャンバ内で形成することに関連する。本発明のいくつかの実施形態では、ＧａＮは二元のＧａＮ膜であるが、他の実施形態では、ＧａＮは三元膜（例えばＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ）であり、または四元膜（例えばＩｎＡｌＧａＮ）である。少なくともいくつかの実施形態では、ＩＩＩ族窒化物材料層は、エピタキシャルに形成される。ＩＩＩ族窒化物材料層は、基板上に、または基板上に配設された緩衝層上に、直接形成することができる。企図される他の実施形態は、ＰＶＤにより形成した緩衝層、例えばＰＶＤにより形成した窒化アルミニウム上に直接堆積させる、ｐ型ドープ窒化ガリウム層を含む。
【００６４】
本発明の実施形態は、上述の選択された基板上への層の形成に限定されないことを理解されたい。他の実施形態は、任意の適切な非パターン化またはパターン化単結晶基板の使用を含むことができ、その上に高品質窒化アルミニウム層を、例えば非反応性ＰＶＤ手法でスパッタ堆積させることができる。基板は、これらに限定されないが、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板、シリコン（Ｓｉ）基板、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板、シリコンオンダイヤモンド（ＳＯＤ）基板、石英（ＳｉＯ２）基板、ガラス基板、酸化亜鉛（ＺｎＯ）基板、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）基板、および酸化リチウムアルミニウム（ＬｉＡｌＯ２）基板などのものとすることができる。マスキングやエッチングなど、任意の周知の方法を利用して、平面基板からポストなどの特徴部を形成し、これにより、パターン化基板を作り出すことができる。しかし、具体的な一実施形態では、パターン化サファイア基板（ＰＳＳ）が（０００１）配向で用いられる。パターン化サファイア基板は、新世代の固体照明デバイスの製造に極めて有用な光抽出効率を高めるので、ある特定のタイプのＬＥＤの製作で用いるのに好ましい場合がある。基板選択基準には、欠陥の形成を緩和するための格子整合、および熱応力を緩和するための熱膨張率（ＣＴＥ）の整合の係数を含むことができる。
【００６５】
上述したように、ＩＩＩ族窒化物膜はドープすることができる。ＩＩＩ族窒化物膜は、これらに限定されないが、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、または任意のＩ族元素もしくは２つの価電子を有するＩＩ族元素などの、任意のｐ型ドーパントを用いてｐ型ドープすることができる。ＩＩＩ族窒化物膜は、１×１０１６〜１×１０２０原子／ｃｍ３の間の導電性レベルまでｐ型ドープすることができる。ＩＩＩ族窒化物膜は、これらに限定されないが、シリコンもしくは酸素、または任意の適切なＩＶ族元素もしくはＶＩ族元素など、任意のｎ型ドーパントを用いてｎ型ドープすることができる。ＩＩＩ族窒化物膜は、１×１０１６〜１×１０２０原子／ｃｍ３の間の導電性レベルまでｎ型ドープすることができる。
【００６６】
上記のプロセスは、クラスタツール内の、または２つ以上のチャンバを備えた他のツール、例えばＬＥＤの層を製造するための専用のチャンバを有するように構築されたインラインツール内の、専用のチャンバ内で行えることを理解されたい。本発明の実施形態は、ＬＥＤの製造に限定される必要がないことも理解されたい。例えば、別の実施形態では、これらに限定されないが、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）デバイスやパワーデバイスなどの、ＬＥＤデバイス以外のデバイスを、本明細書に記載する手法によって製造することができる。そのような実施形態では、層からなる構造の上面にｐ型材料が必要ない場合がある。そうではなく、ｎ型材料またはアンドープ材料を、ｐ型層の代わりに用いることができる。堆積および／または熱アニールのさまざまな組合せなど、複数の操作を、単一のプロセスチャンバ内で行えることも理解されたい。
【００６７】
本発明の実施形態は、本発明によるプロセスを行うようにコンピュータシステム（または他の電子デバイス）をプログラムするために用いることのできる命令が記憶された、マシン読取り可能媒体を含むことのできる、コンピュータプログラムプロダクト、すなわちソフトウェアとして提供することができる。マシン読取り可能媒体は、マシン（例えばコンピュータ）によって読み取ることの可能な形の情報を記憶または伝送するための任意のメカニズムを含む。例えば、マシン読取り可能（例えばコンピュータ読取り可能）媒体には、マシン（例えばコンピュータ）読取り可能ストレージ媒体（例えばリードオンリーメモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスクストレージ媒体、光ストレージ媒体、フラッシュメモリデバイスなど）、マシン（例えばコンピュータ）読取り可能伝送媒体（電気的伝搬信号、光学的伝搬信号、音響的伝搬信号、または他の形の伝搬信号（例えば赤外線信号、デジタル信号など））などがある。
【００６８】
図６は、コンピュータシステム６００という例示的な形をとるマシンの概略図を示し、このマシン内では、本明細書で論じた方法論のうちのいずれか１つまたは複数をマシンに行わせるための命令セットを実行することができる。代替実施形態では、このマシンを、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、エクストラネット、またはインターネット内の他のマシンに接続する（例えばネットワーク接続する）ことができる。マシンは、クライアント−サーバネットワーク環境においてはサーバもしくはクライアントマシンとしての役割で、またはピアツーピア（もしくは分散型）ネットワーク環境においてはピアマシンとして、動作することができる。マシンは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、セルラー電話、ウエブ機器、サーバ、ネットワークルータ、スイッチもしくはブリッジ、またはそのマシンがとるべきアクションを指定する（連続した、もしくはその他の形の）命令セットを実行する能力がある任意のマシンとすることができる。さらに、単一のマシンしか示していないが、「マシン」という用語は、本明細書で論じた方法論のうちのいずれか１つまたは複数を行うための命令セット（または複数の命令セット）を、個々にまたは共同で実行する、マシン（例えばコンピュータ）の任意の集合を含むものとも解釈することとする。一実施形態では、コンピュータシステム６００は、上述の図１、図２Ａ、図３Ａ、図４、または図５に関連して記載した装置用のコンピューティングデバイスを用いるのに適している。
【００６９】
例示的なコンピュータシステム６００は、プロセッサ６０２、メインメモリ６０４（例えばリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）やラムバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）などのダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）など）、スタティックメモリ６０６（例えばフラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）、および二次メモリ６１８（例えばデータストレージデバイス）を含み、これらはバス６３０を経由して互いに通信する。
【００７０】
プロセッサ６０２は、マイクロプロセッサ、中央処理装置などのような１つまたは複数の汎用処理デバイスに相当する。より詳細には、プロセッサ６０２は、複雑命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、他の命令セットを実施するプロセッサ、または命令セットの組合せを実施するプロセッサとすることができる。プロセッサ６０２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどのような、１つまたは複数の特殊目的の処理デバイスとすることもできる。プロセッサ６０２は、本明細書で論じた操作を行うための処理論理回路６２６を実行するように構成される。
【００７１】
コンピュータシステム６００はさらに、ネットワークインターフェースデバイス６０８を含むこともできる。コンピュータシステム６００は、ビデオディスプレイユニット６１０（例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または陰極線管（ＣＲＴ））、英数字入力デバイス６１２（例えばキーボード）、カーソル制御デバイス６１４（例えばマウス）、および信号生成デバイス６１６（例えばスピーカ）を含むこともできる。
【００７２】
二次メモリ６１８は、本明細書に記載する方法論または機能のうちのいずれか１つまたは複数を具現化する１つまたは複数の命令セット（例えばソフトウェア６２２）が記憶された、マシンアクセス可能ストレージ媒体（またはより具体的にはコンピュータ読取り可能ストレージ媒体）６３１を含むことができる。ソフトウェア６２２は、コンピュータシステム６００によるその実行中に、メインメモリ６０４内および／またはプロセッサ６０２内に完全にまたは少なくとも部分的に常駐することもでき、メインメモリ６０４およびプロセッサ６０２も、マシン読取り可能ストレージ媒体である。ソフトウェア６２２はさらに、ネットワークインターフェースデバイス６０８経由でネットワーク６２０を介して送信または受信することができる。
【００７３】
マシンアクセス可能ストレージ媒体６３１は、例示的な一実施形態では、単一の媒体であることが示されているが、「マシン読取り可能ストレージ媒体」という用語は、１つまたは複数の命令セットを記憶する、単一の媒体または複数の媒体（例えば、集中型または分散型データベース、ならびに／あるいは関連するキャッシュおよびサーバ）を含むものと解釈すべきである。「マシン読取り可能ストレージ媒体」という用語は、マシンによって実行するための、マシンに本発明の方法論のうちのいずれか１つまたは複数を行わせる命令セットを、記憶または符号化する能力がある、任意の媒体を含むものとも解釈することとする。したがって、「マシン読取り可能ストレージ媒体」という用語は、これらに限定されないが、固体メモリ、ならびに光学媒体および磁気媒体を含むものと解釈することとする。
【００７４】
本発明の一実施形態によれば、ＧａＮベースのオプトエレクトロニックデバイスおよび電子デバイス用のＰＶＤ  ＡｌＮバッファを酸素制御した形で形成する方法を、データ処理システムに行わせる命令が、非一時的なマシンアクセス可能ストレージ媒体に記憶される。
【００７５】
かくして、ＧａＮベースのオプトエレクトロニックデバイスおよび電子デバイス用の、酸素制御したＰＶＤ  ＡｌＮバッファが開示された。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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