(57)【要約】【課題】温度分布の不均一性が抑制された半導体製造装置を提供する。【解決手段】実施形態の半導体製造装置は、蓋部と、前記蓋部に設けられたガス導入部と、前記蓋部との接合によって前記ガス導入部から導入されたガスを収容できる空間が形成され、底部と、前記底部を囲む外枠部と、を有し、前記底部には、前記ガスを噴射する複数の噴射口と、前記複数の噴射口と前記蓋部との間において前記底部の中心部に配置された第１冷却路と、前記複数の噴射口と前記蓋部との間において前記中心部を囲む前記底部の外周部に配置され、前記第１冷却路とは繋がっていない第２冷却路と、が設けられたシャワープレートと、を備える。【選択図】図１
2016174056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓋部と、
前記蓋部に設けられたガス導入部と、
前記蓋部との接合によって前記ガス導入部から導入されたガスを収容できる空間が形成され、底部と、前記底部を囲む外枠部と、を有し、前記底部には、前記ガスを噴射する複数の噴射口と、前記複数の噴射口と前記蓋部との間において前記底部の中心部に配置された第１冷却路と、前記複数の噴射口と前記蓋部との間において前記中心部を囲む前記底部の外周部に配置され、前記第１冷却路とは繋がっていない第２冷却路と、が設けられたシャワープレートと、
を備えた半導体製造装置。
【請求項２】
前記第１冷却路に、第１冷却媒体を供給することが可能な第１供給器と、
前記第２冷却路に、第２冷却媒体を供給することが可能な第２供給器と、
をさらに備えた請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記第２冷却路は、前記外枠部に延在している請求項１または２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記底部の平面形状は、円状であり、
前記底部において、前記外周部と前記外周部に囲まれた前記中心部とは同心円状に配置されている請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記第１冷却路は、前記底部から前記蓋部に向かう第１方向に対して交差する第２方向に延在する部分を有する請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記第２冷却路は、前記第２方向に延在する部分と、前記第１方向および前記第２方向に対して交差する第３方向に延在する部分と、前記外枠部の外端に沿って延在している部分と、を有する請求項５記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記複数の噴射口は、前記第１冷却路が延在する方向または前記第２冷却路が延在する方向に配列されている請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体製造装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つの半導体製造装置を用い、
前記第１冷却路の温度を第１温度に設定し、前記第２冷却路の温度を前記第１温度よりも高い第２温度に設定し、ガリウムを含む第１有機原料ガスと、窒素含むガスと、を含む第１混合ガスを前記空間に導入し、基板上に、ガリウムと窒素とを含む第１窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第１冷却路の温度を前記第１温度に設定し、前記第２冷却路の温度を前記第２温度よりも低い第３温度に設定し、ガリウムを含む第１有機原料ガスと、アルミニウムを含む第２有機原料ガスと、窒素含むガスと、を含む第２混合ガスを前記空間に導入し、前記第１窒化物半導体層上に、ガリウムとアルミニウムと窒素とを含む第２窒化物半導体層を形成する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置のひとつに、シャワーヘッドを備えた成膜装置がある。このような成膜装置では、例えば、シャワーヘッドを減圧雰囲気に設置された基板に対向させ、シャワーヘッドに設けられた複数の噴射口から原料ガスを基板に向けて噴射する。基板は、加熱手段によって適宜加熱されている。基板上で原料ガスが反応して、薄膜が形成される。
【０００３】
しかし、シャワーヘッドの温度分布が不均一であると、シャワーヘッドから噴射される原料ガスの温度分布も不均一になってしまい、基板上に形成される薄膜の厚さや膜質が不均一になる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１６８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、温度分布の不均一性が抑制されたシャワーヘッドを有する半導体製造装置、およびこの半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の半導体製造装置は、蓋部と、前記蓋部に設けられたガス導入部と、前記蓋部との接合によって前記ガス導入部から導入されたガスを収容できる空間が形成され、底部と、前記底部を囲む外枠部と、を有し、前記底部には、前記ガスを噴射する複数の噴射口と、前記複数の噴射口と前記蓋部との間において前記底部の中心部に配置された第１冷却路と、前記複数の噴射口と前記蓋部との間において前記中心部を囲む前記底部の外周部に配置され、前記第１冷却路とは繋がっていない第２冷却路と、が設けられたシャワープレートと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）は、第１実施形態に係る半導体製造装置の要部を表す模式的断面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線における断面が表されている。図１（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体製造装置の要部を表す模式的下面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る半導体製造装置の要部を表す模式図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る半導体製造装置を含む成膜装置の要部に係る模式的断面図である。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体製造装置の作用を表す模式的断面図である。
【図５】図５は、ＨＥＭＴの模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。以下に例示する図では、３次元座標を導入する。３次元座標の軸方向として、第１方向（以下、例えば、Ｚ方向）、Ｚ方向に対して交差する第２方向（以下、例えば、Ｙ方向）と、Ｚ方向およびＹ方向に交差する第３方向（以下、例えば、Ｘ方向）を導入する。
【０００９】
（第１実施形態）  
図１（ａ）は、第１実施形態に係る半導体製造装置の要部を表す模式的断面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線における断面が表されている。図１（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体製造装置の要部を表す模式的下面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）には、第１実施形態に係る半導体製造装置内に設置されるシャワーヘッドが表されている。
【００１０】
図１（ａ）および図１（ｂ）に表すシャワーヘッド１００は、例えば、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposotion）、ＭＬＤ（Molcular Layer Deposition）、ＣＶＤ（Cemical Vapor Depositon）等に用いられる。
【００１１】
シャワーヘッド１００は、蓋部１０１と、ガス導入部１０２と、シャワープレート１３０と、を備える。第１実施形態では、シャワープレート１３０の底部１３１から蓋部１０１に向かう方向をＺ方向とする。
【００１２】
ガス導入部１０２は、蓋部１０１に設置されている。成膜用の原料ガスは、ガス導入部１０２を介して、シャワーヘッド１００内の空間１１０に導入される。
【００１３】
シャワープレート１３０は、底部１３１と、底部１３１を囲む外枠部１３２と、を有する。底部１３１の平面形状は、円状になっている。シャワープレート１３０と蓋部１０１とが接合することにより、シャワーヘッド１００内に空間１１０が形成される。空間１１０には、ガス導入部１０２から導入されたガスが収容される。
【００１４】
底部１３１の下面（図１（ａ）において下側の面）には、空間１１０に一時的に滞在するガスを噴射する複数の噴射口１３４が設けられている。例えば、空間１１０に繋がっている孔１３３は、下側に向かうにつれ二股に分かれる。この二股に分かれた孔が、底部１３１の下面において一対の噴射口１３４を構成する。
【００１５】
底部１３１において、複数の噴射口１３４と蓋部１０１との間には、第１冷却路１３５と、第１冷却路１３５とは繋がっていない第２冷却路１３８とが設けられている。複数の噴射口１３４のそれぞれは、第１冷却路１３５が延在する方向または第２冷却路１３８が延在する方向に沿って配列している。
【００１６】
第１冷却路１３５は、底部１３１の中心部１３０ｃに配置されている。中心部１３０ｃの平面形状は、円状である。底部１３１において、中心部１３０ｃと外周部１３０ｅとは同心円状に配置されている。つまり、中心部１３０ｃと外周部１３０ｅとは、底部１３１の中心から外枠部１３２に向かう方向において区分けされている。第１冷却路１３５は、Ｙ方向に延在する複数の部分１３５ａと、複数の部分１３５ａ同士間を繋ぐ連結部１３５ｃと、を有している。第１冷却路１３５は、中心部１３０ｃにおいて、例えば、連続した流路になっている。例えば、中心部１３０ｃでは、第１導入口１３６から導入された冷却媒体が複数の箇所で屈曲した第１冷却路１３５を介して第１排出口１３７に排出される。
【００１７】
第２冷却路１３８は、中心部１３０ｃを囲む外周部１３０ｅに配置されている。外周部１３０ｅは、中心部１３０ｃ以外の底部１３１と外枠部１３２とを有する。第２冷却路１３８は、中心部１３０ｃ外の底部１３１および外枠部１３２に配置されている。すなわち、第２冷却路１３８は、外枠部１３２に延在していてもよい。
【００１８】
第２冷却路１３８は、Ｙ方向に延在する複数の部分１３８ａと、複数の部分１３８ａ同士を繋ぐ連結部１３８ｃと、Ｘ方向に延在する複数の部分１３８ｂと、複数の部分１３８ｂ同士を繋ぐ連結部１３８ｃと、外枠部１３２の外端１３２ｅに沿って延在している部分１３８ｌと、を有する。第２冷却路１３８は、外周部１３０ｅにおいて、連続した流路になっている。例えば、外周部１３０ｅにおいては、第２導入口１３９から導入された冷却媒体が複数の箇所で屈曲した第２冷却路１３８を介して第２排出口１４０に排出される。
【００１９】
また、シャワーヘッド１００には、複数の温度検知器Ｔ１〜Ｔ５が設置されている。温度検知器Ｔ１〜Ｔ５は、例えば、熱電対である。温度検知器Ｔ１は、中心部１３０ｃの略中央に配置されている。温度検知器Ｔ２〜Ｔ５は、外周部１３０ｅの外端１３２ｅ付近に、それぞれが略９０°おきに配置されている。
【００２０】
このように、シャワーヘッド１００では、冷却路の配置領域が同心円状に複数のゾーンに分けられている。例えば、複数のゾーンは、中心部１３０ｃと、中心部１３０ｃを囲む外周部１３０ｅである。従って、冷却路は、２系統になる。なお、複数のゾーンとは、２つのゾーンに限らない。同心円状に区分けされるゾーンは、３つ以上であってもよい。
【００２１】
図２は、第１実施形態に係る半導体製造装置の要部を表す模式図である。
【００２２】
図２においては、シャワーヘッド１００の噴射口１３４を表示していない。
【００２３】
シャワーヘッド１００には、第１供給器（以下、例えば、チラー装置１５１）と、第２供給器（以下、例えば、チラー装置１５２）と、が取り付けられる。チラー装置１５１は、第１冷却路１３５に、パイプ１４３を経由して第１冷却媒体１４１を供給する。チラー装置１５２は、第２冷却路１３８に、パイプ１４４を経由して第２冷却媒体１４２を供給する。
【００２４】
第１冷却媒体１４１および第２冷却媒体１４２の温度は、制御部１５３によって制御されている。第１冷却媒体１４１および第２冷却媒体１４２のそれぞれの温度は、制御部１５３によって独立して制御されている。例えば、制御部１５３によって、第２冷却路１３８に流れる第２冷却媒体１４２の温度は、第１冷却路１３５に流れる第１冷却媒体１４１とは異なる温度に設定される。
【００２５】
温度検知器Ｔ１〜Ｔ５のそれぞれによって検知された温度は、制御部１５３に伝送される。制御部１５３は、温度検知器Ｔ１〜Ｔ５のそれぞれによって検知された温度に応じて、第１冷却媒体１４１および第２冷却媒体１４２のそれぞれの温度をリアルタイムで制御するフィードバック制御をすることができる。
【００２６】
また、制御部１５３は、複数の温度検知器Ｔ１〜Ｔ５で検知された温度によって、シャワーヘッド１００内の温度分布を算出することができる。制御部１５３は、この温度分布に応じて、第１冷却媒体１４１または第２冷却媒体１４２の温度を制御する。さらに、制御部１５３は、複数の温度検知器Ｔ１〜Ｔ５で検知された温度分布の経時変化を算出する。温度分布および温度分布の経時変化の情報は、メモリ１５４に記憶される。
【００２７】
図３は、第１実施形態に係る半導体製造装置を含む成膜装置の要部に係る模式的断面図である。
【００２８】
第１実施形態に係る半導体製造装置２００は、真空槽３００と、上述したシャワーヘッド１００と、ガス排気機構３２０と、サセプタ３０２と、ヒータ３０３と、を備える。このほか、半導体製造装置２００は、図２に例示した、チラー装置１５１、１５２と、制御部１５３と、メモリ１５４と、パイプ１４３、１４４と、を備える（図３には不図示）。
【００２９】
シャワーヘッド１００は、真空槽３００内に設置される。真空槽３００内は、ガス排気機構３２０によって、大気圧よりも減圧された雰囲気が維持可能になっている。半導体ウェーハ等の基板３０１は、サセプタ３０２によって支持されている。サセプタ３０２は、回転可能である。サセプタ３０２が回転することにより、基板３０１が回転する。基板３０１の下には、基板３０１を加熱するヒータ３０３が設けられている。基板３０１は、ヒータ３０３によって、例えば、７００℃〜１５００℃に加熱される。
【００３０】
真空槽３００内のシャワーヘッド１００は、基板３０１に対向して設置される。ガス導入部１０２には、真空槽３００に設置されたガス供給口３１０に接続される。これにより、真空槽３００の外側からガス供給口３１０、ガス導入部１０２を経由して、シャワーヘッド１００内に原料ガスを供給することができる。複数の噴射口１３４から原料ガスが基板３０１に向けて噴射されると、例えば、所定の温度に加熱された基板３０１上で化学反応が起こる。これにより、基板３０１上に薄膜が形成される。
【００３１】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体製造装置の作用を表す模式的断面図である。
【００３２】
図４（ａ）および図４（ｂ）には、シャワーヘッド１００上に、シャワーヘッド１００の温度分布が表されている。また、基板３０１上に、基板３０１の温度分布が表されている。ここで横軸は、半径方向における中心（Ｒ＝０）からの距離であり、縦軸は、温度（ｋ）である。
【００３３】
基板３０１に薄膜を成膜中、基板３０１は、１０００℃前後に加熱される場合がある。これにより、シャワーヘッド１００は、基板３０１からの熱輻射を受ける。従って、シャワーヘッド１００には、冷却媒体を流して、その温度を下げる必要がある。
【００３４】
例えば、図４（ａ）に表す状態では、第１冷却路１３５に流す第１冷却媒体１４１の温度と、第２冷却路１３８に流す第２冷却媒体１４２の温度と、を同じ温度に設定している。この状態は、冷却路を、第１冷却路１３５と第２冷却路１３８とに分割しない１系統のシャワーヘッドに対応している。
【００３５】
このような場合、基板３０１の温度を均一に制御しても、シャワーヘッド１００の温度は、中心部１３０ｃの温度が相対的に高くなってしまう。これは、中心部１３０ｃは外周部１３０ｅに囲まれ、中心部１３０ｃには外周部１３０ｅに比べて熱が溜まり易くなるためである。
【００３６】
このような状態で、シャワーヘッド１００に原料ガスを導入すると、中心部１３０ｃから噴射されるガスの温度と、外周部１３０ｅから噴射されるガスの温度とが変わってしまう。これにより、基板３０１に形成される薄膜の成長速度および膜質が基板３０１内で不均一になる。
【００３７】
これに対して、図４（ｂ）に表す状態では、制御部１５３によって、第１冷却媒体１４１の温度を、第２冷却媒体１４２の温度よりも低く設定する。これにより、シャワーヘッド１００の中心部１３０ｃの温度が相対的に下がる。従って、シャワーヘッド１００においては、中心部１３０ｃの温度と、外周部１３０ｅの温度とが略均一になる。
【００３８】
この状態で、シャワーヘッド１００に原料ガスを導入すれば、中心部１３０ｃから噴射されるガスの温度と、外周部１３０ｅから噴射されるガスの温度とが略同じになる。これにより、基板３０１に形成される薄膜の成長速度および膜質は、基板３０１内で略均一になる。
【００３９】
また、製造プロセスでは、膜質の異なる層を基板３０１上に積層する場合がある。この場合、各層を形成する原料ガスが異なる。さらに、各層を形成するときの基板３０１の温度も変わってくる。
【００４０】
例えば、第１冷却路１３５と第２冷却路１３８とに分割しない１系統のシャワーヘッドの場合、基板温度の変化に応じたシャワーヘッドの温度分布制御が追従できない場合がある。例えば、基板３０１の温度を急激に低い温度から高い温度に設定した場合、１系統のシャワーヘッドでは、その中心部の温度が目的とする温度よりオーバーシュートする場合がある。その結果、目的とする温度に到達するまでに長い時間が必要になる。逆に、基板３０１の温度を急激に高い温度から低い温度に設定した場合、１系統のシャワーヘッドでは、その外周部の温度が目的とする温度よりアンダーシュートする場合がある。
【００４１】
これに対して、第１実施形態に係る半導体製造装置２００では、基板３０１の温度を急激に低い温度から高い温度に設定する場合には、中心部１３０ｃの温度を予め低く設定する。これにより、上記オーバーシュートを回避することができる。また、基板３０１の温度を急激に高い温度から低い温度に設定する場合、外周部１３０ｅの温度を予め高く設定する。これにより、上記アンダーシュートを回避することができる。つまり、半導体製造装置２００は、基板３０１の温度変化に応じた制御性に優れる。
【００４２】
（第２実施形態）  
第２実施形態では、例えば、シャワーヘッド１００を用いて、基板３０１上に窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる。窒化物半導体層は、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、およびＬＤ（Laser Diode）等の光デバイス等の電子デバイスに適用される。
【００４３】
例えば、電子デバイスの例として、図５に、ＨＥＭＴの模式的断面図を表す。  
基板３０１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）を含む。基板３０１の上に、バッファ層３１、３２は、この順に設けられている。バッファ層３１は、窒化アルミニウムを含む。
【００４４】
バッファ層３１上にはキャリア走行層３３が設けられている。障壁層３４は、キャリア走行層３３上に設けられている。キャリア走行層３３は、ノンドープの窒化ガリウム（ＧａＮ）、またはノンドープの窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ＜１））を含む。障壁層３４は、ノンドープもしくはｎ形の窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＹＧａ１−ＹＮ（０＜Ｙ≦１、Ｘ＜Ｙ））を含む。
【００４５】
障壁層３４上には、ソース電極５０とドレイン電極５１とが設けられている。ソース電極５０は、障壁層３４層に接続されている。ドレイン電極５１は、ソース電極５０と離れて障壁層３４上に設けられている。ドレイン電極５１は、障壁層３４に接続されている。ゲート電極５２は絶縁膜５３を介して障壁層３４上に設けられている。ゲート電極５２は、ソース電極５０とドレイン電極５１との間に設けられている。
【００４６】
このようなデバイスを形成する場合、原料ガスとして、ガリウムを含む第１有機原料ガス（以下、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ））、アルミニウムを含む第２有機原料ガス（以下、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ））、インジウムを含む第３有機原料ガス（以下、例えば、トリメチルインジウム（ＴＭＩ））等の有機金属ガス、および窒素を含むガス（以下、例えば、アンモニア（ＮＨ３））等が用いられる。また、窒化物半導体層への不純物元素導入のために、マグネシウムを含むガス、シリコンを含むガスを用いてもよい。
【００４７】
例えば、（１）ＴＭＧガスと、ＮＨ３ガスと、をシャワーヘッド１００の空間１１０で混合させて、混合ガスを噴射口１３４を介して基板３０１に向かって噴射する。基板３０１は、所定の温度に加熱されている。これにより、基板３０１上には、ガリウムと窒素とを含むＧａＮ層が形成する。例えば、このＧａＮ層は、図５に表すキャリア走行層３３である。（２）ＴＭＧガスと、ＴＭＡガスと、ＮＨ３ガスと、を含む混合ガスを用いれば、基板３０１上に、ガリウムとアルミニウムと窒素とを含むＡｌＧａＮ層が形成する。例えば、このＡｌＧａＮ層は、図５に表す障壁層３４である。（３）ＴＭＧガスと、ＴＭＩガスと、ＮＨ３ガスと、を含む混合ガスを用いれば、基板３０１上に、ガリウムとインジウムと窒素とを含むＩｎＧａＮ層が形成する。（４）ＴＭＧガスと、ＴＭＡガスと、ＴＭＩガスと、ＮＨ３ガスと、を含む混合ガスを用いれば、基板３０１上にガリウムとアルミニウムとインジウムと窒素とを含むＩｎＡｌＧａＮ層が形成する。
【００４８】
基板３０１には、ＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、およびＩｎＡｌＧａＮ層の少なくともいずれかを単層として形成してもよく、ＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、およびＩｎＡｌＧａＮ層のうちの少なくとも２つ以上を積層してもよい。積層の順序は問わない。
【００４９】
例えば、（１）の場合には、第１冷却路１３５に流れる媒体の温度を第１温度（例えば、６０℃〜１８０℃、好ましくは、１３０℃）に設定し、第２冷却路１３８に流れる媒体の温度を第１温度よりも高い第２温度（例えば、１１０℃〜２３０℃、好ましくは、１８０℃）に設定する。ここで、基板３０１の温度は、例えば、１０００℃〜１１００℃、好ましくは、１０５０℃である。真空槽３００内の圧力は、１０ｋＰａ〜４０ｋＰａ、好ましくは、２０ｋＰａである。シャワーヘッドの温度で材料の成膜速度および膜質が変化する場合、このような温度を制御することで、基板３０１の面内において、成膜速度が均一で、膜質が略均一なＧａＮ層が基板３０１上に形成される。
【００５０】
例えば、（２）の場合には、第１冷却路１３５に流れる媒体の温度を第１温度に設定し、第２冷却路１３８に流れる媒体の温度を第２温度よりも低い第３温度（例えば、８０℃〜２００℃、好ましくは、１５０℃）に設定する。ここで、基板３０１の温度は、例えば、１０００℃〜１１００℃、好ましくは、１０５０℃である。真空槽３００内の圧力は、５ｋＰａ〜３０ｋＰａ、好ましくは、１０ｋＰａである。これにより、成膜速度が均一で、膜質が略均一なＡｌＧａＮ層が基板３０１上に形成される。
【００５１】
（１）の場合と（２）の場合とを組み合わせることにより、基板３０１上に、ＧａＮ層／ＡｌＧａＮ層の積層体を形成することができる。ここで、（２）の場合は、（１）の場合に比べて、外周部１３０ｅの温度を低く設定している。
【００５２】
ＴＭＧガスとＴＭＡガスとＮＨ３ガスとを混合させると、比較的、低い温度でポリマー化反応が進行する。基板３０１に混合ガスが到達する前にＡｌＧａＮのポリマーが形成すると、基板３０１上でのＡｌＧａＮ層の成長速度が遅くなる。
【００５３】
例えば、（１）の場合のように、外周部１３０ｅの温度を中心部１３０ｃより高くなるように設定すると、外周部１３０ｅの下、すなわち、基板３０１の外周部におけるＡｌＧａＮ層の成長速度が遅くなる。このため、（２）の場合は、（１）の場合に比べて、外周部１３０ｅの温度を低く設定している。
【００５４】
また、例えば、（３）の場合には、第１冷却路１３５に流れる媒体の温度を温度（例えば、３０℃〜１５０℃、好ましくは、１００℃）に設定し、第２冷却路１３８に流れる媒体の温度をより高い温度（例えば、５０℃〜１７０℃、好ましくは、１２０℃）に設定する。ここで、基板３０１の温度は、例えば、７００℃〜９００℃、好ましくは、８００℃である。真空槽３００内の圧力は、１０ｋＰａ〜４０ｋＰａ、好ましくは、２０ｋＰａである。
【００５５】
また、例えば、（４）の場合には、第１冷却路１３５に流れる媒体の温度を温度（例えば、３０℃〜１５０℃、好ましくは、１００℃）に設定し、第２冷却路１３８に流れる媒体の温度をより高い温度（例えば、６０℃〜１８０℃、好ましくは、１３０℃）に設定する。ここで、基板３０１の温度は、例えば、８００℃〜１０００℃、好ましくは、９００℃である。真空槽３００内の圧力は、５ｋＰａ〜３０ｋＰａ、好ましくは、１０ｋＰａである。
【００５６】
本実施形態において、温度Ｘ℃〜温度Ｙ℃とは、温度Ｘと温度Ｙのみが開示されているのではなく、Ｘ℃以上、Ｙ℃以下の範囲における温度が全て含まれている。
【００５７】
「窒化物半導体」とは、総括的に、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
【００５８】
上記の実施形態では、「ＡはＢの上に設けられている」と表現された場合の「の上に」とは、ＡがＢに接触して、ＡがＢの上に設けられている場合の他に、ＡがＢに接触せず、ＡがＢの上方に設けられている場合との意味で用いられる場合がある。また、「ＡはＢの上に設けられている」は、ＡとＢとを反転させてＡがＢの下に位置した場合や、ＡとＢとが横に並んだ場合にも適用される場合がある。これは、実施形態に係る半導体装置を回転しても、回転前後において半導体装置の構造は変わらないからである。
【００５９】
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００６０】
また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。
【００６１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
３１  バッファ層、  ３３  キャリア走行層、  ３４  障壁層、  ５０  ソース電極、  ５１  ドレイン電極、  ５２  ゲート電極、  ５３  絶縁膜、  １００  シャワーヘッド、  １０１  蓋部、  １０２  ガス導入部、  １１０  空間、  １３０  シャワープレート、  １３０ｃ  中心部、  １３０ｅ  外周部、  １３１  底部、  １３２  外枠部、  １３３  孔、  １３４  噴射口、  １３５  第１冷却路、  １３５ａ  部分、  １３５ｃ  連結部、  １３６  第１導入口、  １３７  第１排出口、  １３８  第２冷却路、  １３８ａ  部分、  １３８ｂ  部分、  １３８ｌ  部分、  １３８ｃ  連結部、  １３９  第２導入口、  １４０  第２排出口、  １４１  第１冷却媒体、  １４２  第２冷却媒体、  １４３、１４４  パイプ、  １５１  第１供給器、  １５２  第２供給器、  １５３  制御部、  １５４  メモリ、  ２００  半導体製造装置、  ３００  真空槽、  ３０１  基板、  ３０２  サセプタ、  ３０３  ヒータ、  ３１０  ガス供給口、  ３２０  ガス排気機構、  Ｔ１〜Ｔ５  温度検知器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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