(57)【要約】  一実施形態では、シャワーヘッドを備えた有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）チャンバの処理領域内のサセプタ上に１枚または複数の基板を設置するステップと、ＭＯＣＶＤチャンバ中へとシャワーヘッドを通して第１のガリウム含有前駆物質および第１の窒素含有前駆物質を流すことによって、ＭＯＣＶＤチャンバ内部で熱化学気相堆積プロセスを用いて基板の上方に窒化ガリウム層を堆積するステップと、大気に１枚または複数の基板を曝すことなくＭＯＣＶＤチャンバから１枚または複数の基板を取り除くステップと、シャワーヘッドから汚染物を除去するために、処理チャンバ中へと塩素ガスを流すステップと、シャワーヘッドから汚染物を除去するステップの後で、ＭＯＣＶＤチャンバ中へと１枚または複数の基板を搬送するステップと、ＭＯＣＶＤチャンバ内部で熱化学気相堆積プロセスを用いてＧａＮ層の上方にＩｎＧａＮ層を堆積するステップとを備えた、化合物窒化物半導体デバイスを製造するための方法を提供する。
2012525708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物窒化物構造を製造するための方法であって、
第１のＩＩＩ族元素を包含する第１のＩＩＩ族前駆物質および第１の窒素含有前駆物質を使用して処理チャンバ内で１枚または複数の基板の上方に第１の層を堆積するステップであって、前記第１の層が窒素および前記第１のＩＩＩ族元素を包含する、堆積するステップと、
大気に前記１枚または複数の基板を曝すことなく、前記第１の層を堆積するステップの後で、前記処理チャンバから前記１枚または複数の基板を取り除くステップと、
前記処理チャンバの表面上に配置された前記第１の層の少なくとも一部を除去するために、前記処理チャンバから前記１枚または複数の基板を取り除くステップの後で、前記処理チャンバ中へと第１のクリーニングガスを流すステップと、
前記第１の層の少なくとも一部を除去するステップの後で、大気に前記１枚または複数の基板を曝すことなく前記処理チャンバ中へと前記１枚または複数の基板を搬送するステップと、
第２のＩＩＩ族前駆物質および第２の窒素含有前駆物質を使用して前記処理チャンバ内で前記第１の層の上方に第２の層を堆積するステップであって、前記第２のＩＩＩ族前駆物質が前記第１のＩＩＩ族前駆物質によって包含されていない第２のＩＩＩ族元素を包含する、堆積するステップと
を備えた、方法。
【請求項２】
前記第２の層を堆積するステップの後で、大気に前記１枚または複数の基板を曝すことなく前記処理チャンバから前記１枚または複数の基板を取り除くステップと、
前記第２の層を堆積するステップの後の前記処理チャンバから前記１枚または複数の基板を取り除くステップの後で、前記処理チャンバの表面上に配置された前記第２の層の少なくとも一部を除去するために、前記処理チャンバ中へと第２のクリーニングガスを流すステップと、
前記処理チャンバ中へと第２のクリーニングガスを流すステップの後で、大気に前記１枚または複数の基板を曝すことなく前記処理チャンバ中へと前記１枚または複数の基板を搬送するステップと、
第３のＩＩＩ族元素を包含する第３のＩＩＩ族前駆物質および第３の窒素含有前駆物質を使用して、前記処理チャンバ内の前記１枚または複数の基板の上方に第３の層を堆積するステップであって、前記第３の層が窒素および前記第３のＩＩＩ族元素を包含する、堆積するステップと、
第４のＩＩＩ族元素を包含する第４のＩＩＩ族前駆物質および第４の窒素含有前駆物質を使用して、前記処理チャンバ内の前記１枚または複数の基板の上方に第４の層を堆積するステップであって、前記第４の層が窒素および前記第４のＩＩＩ族元素を包含する、堆積するステップと、
前記第４の層を堆積するステップの後で、大気に前記１枚または複数の基板を曝すことなく前記処理チャンバから前記１枚または複数の基板を取り除くステップと、
第４の層を前記堆積するステップの後の前記処理チャンバから前記１枚または複数の基板を取り除くステップの後で、前記処理チャンバの表面上に配置された前記第４の層の少なくとも一部を除去するための堆積後クリーニングを実行するために、前記処理チャンバ中へと第３のクリーニングガスを流すステップと
をさらに備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のクリーニングガス、前記第２のクリーニングガス、および前記第３のクリーニングガスが、フッ素ガス、塩素ガス、臭素ガス、ヨウ素ガス、ＨＩガス、ＨＣｌガス、ＨＢｒガス、ＨＦガス、およびこれらの組合せからなる群からそれぞれ個別に選択されたハロゲン含有ガスである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のＩＩＩ族元素がガリウムであり、
前記第２のＩＩＩ族元素がインジウムであり、
前記第３のＩＩＩ族元素がアルミニウムであり、
前記第４のＩＩＩ族元素がガリウムであり、
前記第１の層が窒化ガリウム（ＧａＮ）層を包含し、
前記第２の層が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）層を包含し、
前記第３の層がｐドープした窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を包含し、
前記第４の層がｐドープしたＧａＮ層を包含する、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の層の前記一部が、シャワーヘッドを含む前記処理チャンバの構成部品上に堆積したＧａリッチ窒化ガリウム（ＧａＮ）を主として包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記処理チャンバから前記１枚または複数の基板を取り除くステップの後で前記処理チャンバ中へと前記第１のクリーニングガスを流すステップの前に、前記処理チャンバをパージするステップと、
前記処理チャンバ中へと前記第１のクリーニングガスを流すステップの後で、前記処理チャンバをパージするステップと
をさらに備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記処理チャンバ中へと前記第３のクリーニングガスを流すステップの後で、前記処理チャンバをパージするステップと、
前記処理チャンバをパージするステップの後で、窒素および／または水素含有雰囲気中で、約９５０℃から約１，０５０℃までの温度で、約０．００１Ｔｏｒｒから約５Ｔｏｒｒまでのチャンバ圧力でチャンバベークプロセスを実行するステップと
をさらに備えた、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
化合物窒化物構造を製造するための方法であって、
シャワーヘッドを備えた有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）チャンバの処理領域内のサセプタ上に１枚または複数の基板を設置するステップと、
前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へと前記シャワーヘッドを通して第１のガリウム含有前駆物質および第１の窒素含有前駆物質を流すことによって、前記ＭＯＣＶＤチャンバ内部で熱化学気相堆積プロセスを用いて前記１枚または複数の基板の上方に窒化ガリウム（ＧａＮ）層を堆積するステップと、
大気に前記１枚または複数の基板を曝すことなく前記ＭＯＣＶＤチャンバから前記１枚または複数の基板を取り除くステップと、
前記シャワーヘッドから前記ＧａＮ層の少なくとも一部を除去するために、前記処理チャンバ中へと塩素ガスを流すステップと、
前記シャワーヘッドから前記ＧａＮ層の前記一部を除去するステップの後で、前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へと前記１枚または複数の基板を搬送するステップと、
前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へと第２のガリウム含有前駆物質、インジウム含有前駆物質、および第２の窒素含有前駆物質を流すことによって、前記ＭＯＣＶＤチャンバ内部で熱化学気相堆積プロセスを用いて前記ＧａＮ層の上方に窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）層を堆積するステップと
を備えた、方法。
【請求項９】
前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へと前記１枚または複数の基板を搬送するステップに先立って、前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へと第１のパージガスを流すステップと、
前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へと前記第１のパージガスを流すステップの後で、前記シャワーヘッドから前記ＧａＮ層の少なくとも別の一部を除去するために、前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へとクリーニングガスを流すステップと、
前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へと前記クリーニングガスを流すステップの後で、前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へと第２のパージガスを流すステップと
をさらに備えた、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記塩素ガスが、約１，０００ｓｃｃｍから約４，０００ｓｃｃｍまでの流量で、約０．００１Ｔｏｒｒから１００Ｔｏｒｒまでの全チャンバ圧力で、約６００℃から約７００℃までのサセプタ温度で、約１００℃から約２００℃までのシャワーヘッド温度で前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へと流される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のパージガスが、約１，０００ｓｃｃｍから約５，０００ｓｃｃｍの流量で、約０．００１Ｔｏｒｒから約１０Ｔｏｒｒの全チャンバ圧力で、約９００℃のサセプタ温度で、１００℃よりも低いシャワーヘッド温度で前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へと流され、
前記クリーニングガスが、約３，０００ｓｃｃｍから約５，０００ｓｃｃｍの流量で、約３００Ｔｏｒｒから約７００Ｔｏｒｒの全チャンバ圧力で、約４００℃から約６００℃のサセプタ温度で、約２６０℃から約４００℃までのシャワーヘッド温度で前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へと流され、
前記第２のパージガスが、約１，０００ｓｃｃｍから約４，０００ｓｃｃｍまでの流量で、約０．００１Ｔｏｒｒから約１０Ｔｏｒｒまでの全チャンバ圧力で、約４００℃から約６００℃までのサセプタ温度で、２００℃よりも高いシャワーヘッド温度で与えられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＭＯＣＶＤチャンバから前記１枚または複数の基板を前記取り除くステップが、９０％よりも多くのＮ２を有する雰囲気中でロードロックチャンバへ前記基板を搬送するステップを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
化合物窒化物デバイスを製造するための統合型処理システムであって、
熱化学気相堆積プロセスを用いて１枚または複数の基板の上方に窒化ガリウム（ＧａＮ）層を形成し、前記ＧａＮ層の上方に多重量子ウェル（ＭＱＷ）層を形成するように動作する有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）チャンバと、
前記ＧａＮ層の上方に前記ＭＱＷ層を形成することに先立って、前記ＭＯＣＶＤチャンバの１つまたは複数の室内表面から、前記１枚または複数の基板の上方に前記ＧａＮ層を形成するときに堆積した前記ＧａＮ層の少なくとも一部を除去するために、前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へとハロゲン含有ガスを流すために動作する前記ＭＯＣＶＤチャンバに連結されたハロゲン含有ガスソースであって、前記ハロゲン含有ガスが、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、ＨＩガス、ＨＣｌガス、ＨＢｒガス、ＨＦガス、ＮＦ３、およびこれらの組合せを包含する群から選択される、ハロゲン含有ガスソースと
を備えた、統合型処理システム。
【請求項１４】
前記ＧａＮ層の上方に前記ＭＱＷ層を形成することに先立って、前記ＭＯＣＶＤチャンバから前記ＧａＮ層と前記ハロゲン含有ガスとの反応から形成された反応副生成物を除去するために、前記ＭＯＣＶＤチャンバ中へとパージガスを流すために動作する前記ＭＯＣＶＤチャンバに連結されたパージガスソース
をさらに備えた、請求項１３に記載の統合型処理システム。
【請求項１５】
前記ＭＯＣＶＤチャンバと搬送可能に連通する搬送領域と、
大気に前記１枚または複数の基板を曝すことなく前記１枚または複数の基板を搬送するために前記搬送領域内に配置されたロボットアセンブリと、
前記搬送領域と搬送可能に連通するロードロックチャンバであって、前記１枚または複数の基板を搬送するステップが、９０％よりも多くのＮ２を有する環境中で、大気に前記基板を曝すことなく前記ＭＯＣＶＤチャンバから前記ロードロックチャンバへ前記１枚または複数の基板を搬送するステップを備える、ロードロックチャンバと
をさらに備えた、請求項１３に記載の統合型処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ）や、レーザダイオード（ＬＤ）などのデバイスの製造に関し、より詳しくは、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）プロセスによってＩＩＩ−Ｖ族材料を形成するためのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ−Ｖ族膜は、短波長ＬＥＤや、ＬＤ、ならびに大出力や、高周波数や、高温のトランジスタおよび集積回路を含む電子デバイスなどの様々な半導体デバイスの開発および製造における非常に重要な発見である。例えば、短波長（例えば、青色／緑色から紫外線）ＬＥＤを、ＩＩＩ族窒化物半導電性材料窒化ガリウム（ＧａＮ）を使用して製造する。ＧａＮを使用して製造した短波長ＬＥＤが、ＩＩ−ＶＩ族元素を包含する非窒化物半導電性材料を使用して製造した短波長ＬＥＤよりも著しく大きな効率およびより長い動作寿命をもたらすことができることが、観察されている。
【０００３】
ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物を堆積するために使用されてきている一方法が、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）である。ガリウム（Ｇａ）などのＩＩＩ族からの少なくとも１つの元素を含有する第１の前駆物質ガスの安定性を確実にするために、化学気相堆積法を、温度制御された環境を有する反応装置内で一般に実行する。アンモニア（ＮＨ３）などの第２の前駆物質ガスは、ＩＩＩ族窒化物を形成するために必要な窒素を提供する。２つの前駆物質ガスを、反応装置内部の処理ゾーン中へと注入し、そこで２つの前駆物質が混合し、処理ゾーン内の加熱された基板に向けて移動する。基板に向けた前駆物質ガスの搬送を補助するために、キャリアガスを使用することができる。前駆物質は、加熱した基板の表面で反応して、基板表面上にＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物層を形成する。膜の品質は、堆積均一性に部分的に依存し、これは順に、基板全域にわたる前駆物質の均一な流れおよび混合に依存する。
【０００４】
ＭＯＣＶＤ処理チャンバの壁およびシャワーヘッドなどの室内表面上に望まれない堆積が、ＭＯＣＶＤプロセス中に生じることがある。かかる望まれない堆積は、チャンバ内部に微粒子および破片を生じさせることがあり、プロセス条件のドリフトをもたらし、より重要なことにはプロセスの再現性および均一性に影響を及ぼす。
【０００５】
ＬＥＤや、ＬＤや、トランジスタや、集積回路に対する要求が増大するので、高品質ＩＩＩ族窒化物膜を堆積する効率が、より大きな重要性を持つようになる。それゆえ、より大きな基板およびより広い堆積面積にわたって一貫性のある膜品質を提供することができるプロセスおよび装置の改善についての必要性がある。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書において説明する実施形態は、一般に、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）プロセスによってＩＩＩ−Ｖ族材料を形成するための方法に関する。一実施形態では、化合物窒化物半導体構造を製造するための方法を提供する。本方法は、第１のＩＩＩ族元素を包含する第１のＩＩＩ族前駆物質および第１の窒素含有前駆物質を使用して処理チャンバ内部で熱化学気相堆積プロセスを用いて１枚または複数の基板の上方に第１の層を堆積するステップであって、第１の層が窒素および第１のＩＩＩ族元素を包含する、堆積するステップと、大気に１枚または複数の基板を曝すことなく、第１の層を堆積するステップの後で処理チャンバから１枚または複数の基板を取り除くステップと、第１の層を堆積するステップの後の処理チャンバから１枚または複数の基板を取り除くステップの後で、処理チャンバから汚染物を除去するために、処理チャンバ中へと第１のクリーニングガスを流すステップと、処理チャンバから汚染物を除去するステップの後で、大気に１枚または複数の基板を曝すことなく処理チャンバ中へと１枚または複数の基板を搬送するステップと、第２のＩＩＩ族前駆物質および第２の窒素含有前駆物質を使用して処理チャンバ内部で熱化学気相堆積プロセスを用いて第１の層の上方に第２の層を堆積するステップであって、第２のＩＩＩ族前駆物質が第１のＩＩＩ族前駆物質によって包含されていない第２のＩＩＩ族元素を包含する、堆積するステップとを備える。
【０００７】
別の一実施形態では、化合物窒化物半導体構造を製造するための方法を提供する。本方法は、シャワーヘッドを備えた有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）チャンバの処理領域内のサセプタ上に１枚または複数の基板を設置するステップと、ＭＯＣＶＤチャンバ中へとシャワーヘッドを通して第１のガリウム含有前駆物質および第１の窒素含有前駆物質を流すことによって、ＭＯＣＶＤチャンバ内部で熱化学気相堆積プロセスを用いて基板の上方に窒化ガリウム層を堆積するステップと、大気に１枚または複数の基板を曝すことなくＭＯＣＶＤチャンバから１枚または複数の基板を取り除くステップと、シャワーヘッドから汚染物を除去するために、処理チャンバ中へと塩素ガスを流すステップと、シャワーヘッドから汚染物を除去するステップの後で、ＭＯＣＶＤチャンバ中へと１枚または複数の基板を搬送するステップと、ＭＯＣＶＤチャンバ中へと第２のガリウム含有前駆物質や、インジウム含有前駆物質や、第２の窒素含有前駆物質を流すことによって、ＭＯＣＶＤチャンバ内部で熱化学気相堆積プロセスを用いてＧａＮ層の上方にＩｎＧａＮ層を堆積するステップとを備える。
【０００８】
さらに別の一実施形態では、化合物窒化物半導体デバイスを製造するための統合型処理システムを提供する。本統合型処理システムは、熱化学気相堆積プロセスを用いて１枚または複数の基板の上方に窒化ガリウム（ＧａＮ）層を形成し、ＧａＮ層の上方に多重量子ウェル（ＭＱＷ）層を形成するように動作する有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）と、ＧａＮ層の上方にＭＱＷ層を形成することに先立って、ＭＯＣＶＤチャンバの１つまたは複数の室内表面から、１枚または複数の基板の上方にＧａＮ層を形成するときに堆積した望まれない堆積蓄積物の少なくとも一部を除去するために、ＭＯＣＶＤチャンバ中へとハロゲン含有ガスを流すために動作しＭＯＣＶＤチャンバに連結されたハロゲン含有ガスソースであって、ハロゲン含有ガスが、フッ素や、塩素や、臭素や、ヨウ素や、ＨＩガスや、ＨＣｌガスや、ＨＢｒガスや、ＨＦガスや、ＮＦ３や、これらの組合せを包含する群から選択される、ハロゲン含有ガスソースとを備える。
【０００９】
したがって、本発明の上に記述したフィーチャを細部にわたって理解することが可能な方式で、上に簡潔に要約されている本発明のより詳細な説明を、その一部が添付した図面に図説されている実施形態を参照することによって知ることができる。しかしながら、添付した図面が本発明の典型的な実施形態だけを図説し、本発明が他の同様に有効な実施形態を許容することができるので、それゆえ、本発明の範囲を限定するようには見なされないことに、留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】ＧａＮベースＬＥＤの構造の概略図である。
【図１Ｂ】ＬＥＤ構造の成長の後の、シャワーヘッド堆積物のＥＤＸスペクトルの図である。
【図１Ｃ】ガリウム−インジウムの状態図である。
【図２】本明細書において説明する実施形態による化合物窒化物半導体デバイスを製造する処理システムの一実施形態を図説する概略的な上面図である。
【図３】本明細書において説明する実施形態による化合物窒化物半導体デバイスを製造するための有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）チャンバの概略的な断面図である。
【図４】本明細書において説明する実施形態によるシングルチャンバ化合物窒化物半導体形成のために使用することができるプロセスの流れ図である。
【図５】本明細書において説明する実施形態によるＭＯＣＶＤチャンバクリーニングのために使用することができるクリーニングプロセスの流れ図である。
【図６Ａ】先行技術プロセスを使用して堆積したＩｎについての、基板表面全域にわたるＩｎ分布に関するＩｎ蛍光Ｘ線を例証するプロットである。
【図６Ｂ】本明細書において説明する実施形態により堆積したインジウムについての、基板表面全域にわたるインジウム分布に関するＩｎ蛍光Ｘ線を例証するプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書において説明する実施形態は、一般に、ＭＯＣＶＤプロセスによってＩＩＩ−Ｖ族材料を形成するための方法に関する。一実施形態では、基板上にＩＩＩ１−Ｎ層の堆積の後で同一チャンバ内での基板上へのＩＩＩ２−Ｎ層の堆積に先立って、その場チャンバクリーニングプロセスを実行する。一実施形態では、高温ＧａＮ堆積プロセスの後で同一チャンバ内でのＩｎＧａＮ多重量子ウェル（ＭＱＷ）や、ＡｌＧａＮや、ｐＧａＮの成長に先立って、その場チャンバクリーニングプロセスを実行する。その場チャンバクリーニングプロセスの後でＧａＮ堆積と同じチャンバ内でＭＱＷ堆積を実行することで、ガス相中のインジウムの欠乏を排除することが、本発明者によって見出されている。その結果として、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）入力流をやはり著しく減少させ、例えば、チャンバクリーニングプロセスを行わずに実行したその場ＩｎＧａＮ  ＭＱＷ成長に対する８００ｓｃｃｍ〜１２００ｓｃｃｍの流量と比較して、チャンバクリーニングプロセスを実行した後のＩｎＧａＮ  ＭＱＷ成長に対しては、４００ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍのＴＭＩ流量を使用する。その上、チャンバクリーニングプロセスの後では、インジウム堆積が、基板全域にわたりより均一であり、これが望ましいホトルミネッセンス（ＰＬ）波長均一性をもたらす。一実施形態では、チャンバおよびチャンバ構成部品の表面上のガリウムコーティングを、チャンバからその後に除去することができるＧａＣｌ３へと変換させるために、ＭＯＣＶＤチャンバ中へと塩素ガスなどのハロゲン含有クリーニングガスを流すことによって、チャンバクリーニングプロセスを実行する。
【００１２】
本明細書において説明する実施形態を実施することができる具体的な装置を限定しないが、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．によって販売されているクラスタツールシステム中で本実施形態を実施することが、とりわけ有益である。それに加えて、リニアシステムを含む他の製造業者から入手可能なシステムが、本明細書において説明する実施形態からやはり恩恵を受けることができる。
【００１３】
現在のところ、ＭＯＣＶＤ技術は、ＩＩＩ族窒化物ベースＬＥＤ製造の成長のために最も広く使用されている技術である。１つの典型的な窒化物ベースの構造を、ＧａＮベースＬＥＤ構造１００として図１Ａに図説する。その構造は、基板１０４の上方に製造される。基板サイズを、直径で５０ｍｍ〜１００ｍｍ以上の範囲とすることができる。基板を、サファイアや、ＳｉＣや、ＧａＮや、シリコンや、石英や、ＧａＡｓや、ＡｌＮや、ガラスのうちの少なくとも１つから構成することができることが、理解される。アンドープの窒化ガリウム（ｕ−ＧａＮ層）およびこれに続くｎ型ＧａＮ層１１２を、基板の上方に形成した任意選択のバッファ層１０９（例えば、ＧａＮ）および／または任意選択のシード／核形成層１０８（例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ））の上方に堆積する。一実施形態では、核形成層１０８はＡｌＸＧａ１−ＸＮを包含し、基板１０４はＡｌＮを包含する。別の一実施形態では、バッファ層１０９は、ＧａＮを包含し、ＡｌＸＧａ１−ＸＮを包含する核形成層１０８上に堆積される。デバイスの能動領域を、図面中ではＩｎＧａＮ層を包含するように示される多重量子ウェル層１１６において具体化する。ｐ−ｎ接合を、コンタクト層の役目をするｐ型ＧａＮ層１２４を具備する上に重なるｐ型ＡｌＧａＮ層１２０を用いて形成する。
【００１４】
かかるＬＥＤ用の典型的な製造プロセスは、処理チャンバ内での基板１０４のクリーニングが後に続くＭＯＣＶＤプロセスを使用することができる。処理チャンバ内へ適した前駆物質の流れを与え、堆積を遂行するために熱プロセスを使用することによって、ＭＯＣＶＤ堆積を実現する。例えば、ＧａＮ層を、おそらくＮ２や、Ｈ２や、ＮＨ３のような流動性ガスの流れを用いて、Ｇａ前駆物質および窒素含有前駆物質を使用して堆積することができる。ＩｎＧａＮ層を、おそらく流動性ガスの流れを用いて、Ｇａ前駆物質や、Ｎ前駆物質や、Ｉｎ前駆物質を使用して堆積することができる。ＡｌＧａＮ層を、やはりおそらく流動性ガスの流れを用いて、Ｇａ前駆物質や、Ｎ前駆物質や、Ａｌ前駆物質を使用して堆積することができる。図説した構造１００では、ＧａＮバッファ層１０９は、約５００Åの厚さを有し、約５５０℃の温度で堆積してきていることがある。ｕ−ＧａＮおよびｎ−ＧａＮ層１１２の引き続く堆積を、一実施形態では１，０５０℃付近などのより高い温度で典型的には実行する。ｕ−ＧａＮおよびｎ−ＧａＮ層１１２は、比較的厚い。一実施形態では、ｕ−ＧａＮおよびｎ−ＧａＮ層は、堆積のために約１４０分を必要とする約４μｍの程度の厚さを有する。一実施形態では、ＩｎＧａＮ多重量子ウェル（ＭＱＷ）層１１６は、約７５０Åの厚さを有することがあり、これを約７５０℃の温度で約４０分の期間にわたって堆積することができる。一実施形態では、ｐ−ＡｌＧａＮ層１２０は、約２００Åの厚さを有することがあり、これを約９５０℃から１，０２０℃までの温度で約５分内に堆積することができる。一実施形態では、構造を完成させるコンタクト層１２４の厚さを、約０．４μｍとすることができ、２５分近くで約１，０５０℃の温度で堆積することができる。それに加えて、シリコン（Ｓｉ）またはマグネシウム（Ｍｇ）などのドーパントを、膜に添加することができる。堆積プロセス中に少量のドーパントガスを添加することによって、膜をドープすることができる。シリコンドーピングのために、例えば、シラン（ＳｉＨ４）ガスまたはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガスを使用することができ、ドーパントガスは、マグネシウムドーピングのためにビス（シクロペンタジエニル）マグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇまたは（Ｃ５Ｈ５）２Ｍｇ）を含むことができる。
【００１５】
上記のステップをシングルＭＯＣＶＤチャンバ内で実行するときには、高温でのＧａＮの成長が、ＭＯＣＶＤチャンバ内部に、特にＭＯＣＶＤチャンバのシャワーヘッドまたはガス分配アセンブリを含むチャンバ構成部品上に、Ｇａ金属およびＧａＮのひどい寄生的な堆積を結果としてもたらす。図１Ｂに示したように、この寄生的な堆積は、一般にガリウムに富んでいる。ガリウムリッチ堆積物は、トラップとして働くガリウムそれ自体の性質のために問題を引き起こし、例えば、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）や、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）や、シラン（ＳｉＨ４）およびジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）などのｎ型ドーパントや、Ｃｐ２Ｍｇなどのｐ型ドーパントなどの、ＬＥＤの引き続く単一層の堆積のために使用するガス相前駆物質と反応する。ＩｎＧａＮ多重量子ウェル（ＭＱＷ）は、ＭＯＣＶＤチャンバ内部で好ましい条件において、図１Ｃに示したＧａ−Ｉｎ共晶形成のために最も影響を受けるものであり、一般に、ＰＬ波長ドリフトや、ＰＬ強度低下や、デバイス劣化を招く。
【００１６】
図２は、本明細書において説明する実施形態による化合物窒化物半導体デバイスを製造するためのシングルＭＯＣＶＤチャンバ２０２を備えた処理システム２００の一実施形態を図説する概略的上面図である。一実施形態では、処理システム２００は、大気に対して閉ざされている。１つのＭＯＣＶＤチャンバ２０２を示しているが、１つよりも多くのＭＯＣＶＤチャンバ２０２または追加で、１つまたは複数の水素化物気相エピタキシャル（ＨＶＰＥ）チャンバと１つまたは複数のＭＯＣＶＤチャンバ２０２との組合せを、搬送チャンバ２０６とやはり連結することができることが、理解されるはずである。処理システム２００は、基板ハンドラ（図示せず）を収容する搬送チャンバ２０６や、搬送チャンバ２０６と連結されたＭＯＣＶＤチャンバ２０２や、搬送チャンバ２０６と連結されたロードロックチャンバ２０８や、搬送チャンバ２０６と連結され、基板を保管するためのバッチロードロックチャンバ２０９や、ロードロックチャンバ２０８と連結され、基板をロードするためのロードステーション２１０を備える。搬送チャンバ２０６は、ロードロックチャンバ２０８や、バッチロードロックチャンバ２０９や、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２の間で基板を持ち上げ搬送するように動作するロボットアセンブリ（図示せず）を備える。クラスタツールを示しているが、本明細書において説明する実施形態を、リニアトラックシステムを使用して実行することができることが、やはり理解されるはずである。
【００１７】
搬送チャンバ２０６を、プロセス中には真空にしたままにすることができる。搬送チャンバの真空レベルを、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２の真空レベルと一致するように調節することができる。例えば、搬送チャンバ２０６からＭＯＣＶＤチャンバ２０２中へと（または逆に）基板を搬送するときに、搬送チャンバ２０６およびＭＯＣＶＤチャンバ２０２を、同じ真空レベルで維持することができる。その後、搬送チャンバ２０６からロードロックチャンバ２０８もしくはバッチロードロックチャンバ２０９へと（または逆に）基板を搬送するときには、ロードロックチャンバ２０８またはバッチロードロックチャンバ２０９とＭＯＣＶＤチャンバ２０２との真空レベルが異なることがあっても、搬送チャンバの真空レベルを、ロードロックチャンバ２０８またはバッチロードロックチャンバ２０９の真空レベルと一致させることができる。したがって、搬送チャンバの真空レベルを、調節することができる。ある種の実施形態では、高純度Ｎ２環境などの高純度不活性ガス環境中で、基板を搬送する。一実施形態では、９０％よりも多くのＮ２を有する環境中で、基板を搬送する。ある種の実施形態では、高純度ＮＨ３環境中で基板を搬送する。一実施形態では、９０％よりも多くのＮＨ３を有する環境中で、基板を搬送する。ある種の実施形態では、高純度Ｈ２環境中で基板を搬送する。一実施形態では、９０％よりも多くのＨ２を有する環境中で、基板を搬送する。
【００１８】
処理システム２００中では、ロボットアセンブリは、堆積を行うために基板をロードした基板キャリアプレート２１２をシングルＭＯＣＶＤチャンバ２０２中へと搬送する。一実施形態では、基板キャリアプレート２１２を、２００ｍｍ〜７５０ｍｍの範囲とすることができる。基板キャリアを、ＳｉＣまたはＳｉＣコーティングしたグラファイトを含む様々な材料から形成することができる。一実施形態では、キャリアプレート２１２は、炭化シリコン材料を包含する。一実施形態では、キャリアプレート２１２は、約１，０００ｃｍ２以上、好ましくは２，０００ｃｍ２以上、およびより好ましくは４，０００ｃｍ２以上の表面積を有する。すべてのまたは一部の堆積ステップが終わった後で、キャリアプレート２１２を、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２からロードロックチャンバ２０８へ搬送して戻す。一実施形態では、キャリアプレート２１２が、次にロードステーション２１０に向かって解放される。別の一実施形態では、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２内でさらに処理することに先立って、キャリアプレート２１２を、いずれかロードロックチャンバ２０８またはバッチロードロックチャンバ２０９内に保管することができる。１つの例示的なシステムが、「ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＮＧ  ＣＯＭＰＯＵＮＤ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＤＥＶＩＣＥ」という名称の、米国特許出願公開第２００９／０１９４０２６号として現在公開されている、２００８年１月３１日に出願した米国特許出願第１２／０２３，５７２号中に記載されており、これはその全体が引用によって本明細書中に組み込まれている。
【００１９】
システムコントローラ２６０は、処理システム２００のアクティビティおよび動作パラメータを制御する。システムコントローラ２６０は、コンピュータプロセッサおよびプロセッサに連結されたコンピュータ可読メモリを含む。プロセッサは、メモリ中に記憶されたコンピュータプログラムなどのシステム制御ソフトウェアを実行する。処理システムおよび使用方法の態様が、「ＥＰＩＴＡＸＩＡＬ  ＧＲＯＷＴＨ  ＯＦ  ＣＯＭＰＯＵＮＤ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ」という名称の、米国特許出願公開第２００７／０２４，５１６号として現在公開されている、２００６年４月１４日に出願した米国特許出願第１１／４０４，５１６号にさらに記載されており、これはその全体が引用により本明細書中に組み込まれている。
【００２０】
図３は、本明細書において説明する実施形態によるＭＯＣＶＤチャンバの概略的な断面図である。ＭＯＣＶＤチャンバ２０２は、チャンバ本体３０２と、前駆物質ガスや、キャリアガスや、クリーニングガスおよび／またはパージガスを配送するための化学物質配送モジュール３０３と、プラズマソースを具備する遠隔プラズマシステム３２６と、サセプタまたは基板支持部３１４と、真空システム３１２とを備える。チャンバ２０２は、処理容積３０８を囲むチャンバ本体３０２を含む。シャワーヘッドアセンブリ３０４を、処理容積３０８の一方の端部に配置し、キャリアプレート２１２を、処理容積３０８の他方の端部に配置する。キャリアプレート２１２を、基板支持部３１４上に配置することができる。基板支持部３１４は、矢印３１５によって示したように、垂直方向に動かすためのｚリフト機能を有する。一実施形態では、基板支持部を上方へシャワーヘッドアセンブリ３０４に近づけるか、または下方へシャワーヘッドアセンブリ３０４からさらに遠く離すかのいずれかに動かすために、ｚリフト機能を使用することができる。ある種の実施形態では、基板支持部３１４は、基板支持部３１４の温度を制御し、その結果、基板支持部３１４上に設置したキャリアプレート２１２および基板３４０の温度を制御するための加熱素子、例えば、抵抗加熱素子（図示せず）を備える。
【００２１】
一実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ３０４は、処理容積３０８へ第１の前駆物質または第１のプロセスガス混合物を配送するための化学物質配送モジュール３０３に連結された第１の処理ガス流路３０４Ａや、処理容積３０８へ第２の前駆物質または第２のプロセスガス混合物を配送するための化学物質配送モジュール３０３に連結された第２の処理ガス流路３０４Ｂや、シャワーヘッドアセンブリ３０４の温度の調整に役立つようにシャワーヘッドアセンブリ３０４へ熱交換流体を流すための熱交換システム３７０に連結された温度制御流路３０４Ｃを有する。適切な熱交換流体は、水か、水をベースとするエチレングリコール混合物か、ペルフルオロポリエーテル（例えば、Ｇａｌｄｅｎ（登録商標）流体）か、油ベースの熱伝達流体か、または類似の流体を含むが、これらに限定されない。一実施形態では、処理中に、シャワーヘッドアセンブリ３０４内の第１の処理ガス流路３０４Ａに連結されたガス導管３４６を介して処理容積３０８へ、第１の前駆物質または第１のプロセスガス混合物を配送することができ、第２の前駆物質または第２のプロセスガス混合物を、第２のガス処理流路３０４Ｂに連結されたガス導管３４５を介して処理容積３０８へ配送することができる。遠隔プラズマソースを使用する実施形態では、プラズマを、導管３０４Ｄを介して処理容積３０８へ配送することができる。プロセスガス混合物または前駆物質が、１つまたは複数の前駆物質ガスまたはプロセスガス、ならびに前駆物質ガスと混合することができるキャリアガスおよびドーパントガスを包含することができることに、留意すべきである。本明細書において説明する実施形態の実行に適合することができる例示的なシャワーヘッドが、「ＭＵＬＴＩ−ＧＡＳ  ＳＴＲＡＩＧＨＴ  ＣＨＡＮＮＥＬ  ＳＨＯＷＥＲＨＥＡＤ」という名称の、米国特許出願公開第２００９／００９８２７６号として現在公開されている、２００７年１０月１６日に出願した米国特許出願第１１／８７３，１３２号や、「ＭＵＬＴＩ−ＧＡＳ  ＳＰＩＲＡＬ  ＣＨＡＮＮＥＬ  ＳＨＯＷＥＲＨＥＡＤ」という名称の、米国特許出願公開第２００９／００９５２２２号として現在公開されている、２００７年１０月１６日に出願した米国特許出願第１１／８７３，１４１号や、「ＭＵＬＴＩ−ＧＡＳ  ＣＯＮＣＥＮＴＲＩＣ  ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ  ＳＨＯＷＥＲＨＥＡＤ」という名称の、米国特許出願公開第２００９／００９５２２１号として現在公開されている、２００７年１０月１６日に出願した米国特許出願第１１／８７３，１７０号に記載されている。
【００２２】
下側ドーム３１９を、下側容積３１０の一方の端部のところに配置し、キャリアプレート２１２を、下側容積３１０の他方の端部のところに配置する。キャリアプレート２１２を、プロセス位置に示すが、下側位置へ動かすことができ、そこでは、例えば、基板３４０をロードするまたはアンロードすることができる。堆積が下側容積３１０内に生じることを防止することに役立つように、およびやはりチャンバ２０２から排気ポート３０９へ排気ガスを向けることに役立つように、排気リング３２０を、キャリアプレート２１２の周辺部のまわりに配置することができる。基板３４０の輻射加熱のために光が通過することを可能にするために、下側ドーム３１９を、高純度石英などの透明材料から作ることができる。下側ドーム３１９の下方に配置した複数の内側ランプ３２１Ａおよび外側ランプ３２１Ｂによって、輻射加熱を与えることができ、チャンバ２０２が内側ランプ３２１Ａおよび外側ランプ３２１Ｂによって与えられる輻射エネルギーに曝されることの制御に役立つように、反射器３６６を使用することができる。追加のランプのリングを、基板３４０のより精密な温度制御のためにやはり使用することができる。
【００２３】
ある種の実施形態では、パージガス（例えば、窒素含有ガス）を、シャワーヘッドアセンブリ３０４からおよび／またはキャリアプレート２１２の下方でチャンバ本体３０２の底部近くに配置された吸気ポートまたは吸気管（図示せず）からチャンバ２０２中へと配送することができる。パージガスは、チャンバ２０２の下側容積３１０に入り、キャリアプレート２１２および排気リング３２０を通って上方へ流れ、環状排気流路３０５のまわりに配置された複数の排気ポート３０９中へと流れる。排気導管３０６は、真空ポンプ３０７を含む真空システム３１２へ環状排気流路３０５を接続する。排気ガスが環状排気流路から引かれる速度を制御する弁システムを使用して、チャンバ２０２圧力を制御することができる。ＭＯＣＶＤチャンバの他の態様が、「ＣＶＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」という名称の、米国特許出願公開第２００９／０１９４０２４号として公開されている、２００８年１月３１日に出願した米国特許出願第１２／０２３，５２０号に記載されおり、これはその全体が引用によって本明細書中に組み込まれている。
【００２４】
ある種の実施形態では、クリーニングガス（例えば、塩素ガスなどのハロゲン含有ガス）を、シャワーヘッドアセンブリ３０４からおよび／または処理容積３０８の近くに配置された吸入ポートまたは吸入管（図示せず）からチャンバ２０２へ配送することができる。クリーニングガスは、基板支持部３１４およびシャワーヘッドアセンブリ３０４などのチャンバ構成部品から堆積物を除去するためにチャンバ２０２の処理容積３０８へ入り、環状排気流路３０５のまわりに配置されている複数の排気ポート３０９を介してチャンバを出る。
【００２５】
化学物質配送モジュール３０３は、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２へ化学物質を供給する。反応性ガスや、キャリアガスや、パージガスや、クリーニングガスを、化学物質配送システムから供給配管を通りチャンバ２０２中へと供給することができる。一実施形態では、複数のガスを複数の供給配管を通して供給し、複数のガスが互いに混合されシャワーヘッドアセンブリ３０４へ配送されるガス混合ボックス中へと供給する。一般に、ガスの各々に対する供給配管は、関係する配管中へのガスの流れを自動的にまたは手動で遮断するために使用することができる遮断弁、およびマスフローコントローラまたは供給配管を通るガスもしくは液体の流れを測定する別のタイプのコントローラを含む。ガスの各々に対する供給配管は、前駆物質濃度を監視し、リアルタイムフィードバックを与えるための濃度モニタをやはり含むことができ、前駆物質ガス濃度を制御するために背圧調整器を含むことができ、迅速で正確な弁スイッチング機能のために弁スイッチング制御部を使用することができ、ガス配管中の湿度センサが、水分レベルを測定しシステムソフトウェアへフィードバックを与えることができ、これは順に、操作員に警告／警報を提供することができる。供給配管中で前駆物質およびクリーニングガスが凝集することを防止するために、ガス配管をやはり加熱することができる。使用するプロセスに応じて、ソースのうちのあるものを、ガスではなくむしろ液体とすることができる。液体ソースを使用するときには、化学物質配送モジュールは、液体注入システムまたは液体を蒸発させるための他の適切な機構（例えば、バブラ）を含む。当業者には理解されるように、液体からの蒸気を次に通常キャリアガスと混合する。
【００２６】
遠隔マイクロ波プラズマシステム３２６は、チャンバクリーニングまたはプロセス基板からの残留物のエッチングなどの選択された応用のためにプラズマを生成することができる。入力配管を介して供給される前駆物質から遠隔プラズマシステム３２６内で生成されるプラズマ種を、導管３０４Ｄを介してシャワーヘッドアセンブリ３０４を通ってＭＯＣＶＤチャンバ２０２へと分散させるために、導管を介して送る。クリーニング応用のための前駆物質ガスは、塩素含有ガスや、フッ素含有ガスや、ヨウ素含有ガスや、臭素含有ガスや、窒素含有ガスや、および／または他の反応性元素を含むことができる。層堆積プロセス中に遠隔マイクロ波プラズマシステム３２６中へと適切な堆積前駆物質ガスを流してＣＶＤ層を堆積させるために、遠隔マイクロ波プラズマシステム３２６をやはり適合させることができる。一実施形態では、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２の室内をクリーニングするために処理容積３０８へ活性塩素種を配送するために、遠隔マイクロ波プラズマシステム３２６を使用する。
【００２７】
チャンバの壁内の流路（図示せず）を通り熱交換液を循環させることによって、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２および排気通路などの周囲構造物の壁の温度をさらに制御することができる。望まれる効果に応じてチャンバ壁を加熱または冷却するために、熱交換液を使用することができる。例えば、熱い液体は、熱堆積プロセス中に一様な温度勾配を維持するために役立つことがある、ところが、その場プラズマプロセス中にシステムから熱を除去するために、またはチャンバの壁上への堆積生成物の形成を制限するために、冷たい液体を使用することができる。「熱交換器」による加熱と呼ばれるこの加熱は、望ましくない反応生成物の凝集を都合よく減少させるまたは排出させ、プロセスガスの揮発性生成物および、汚染物が冷たい真空通路の壁上に凝集しガスが流れていない期間中に処理チャンバ中へと遊走して戻るのであればプロセスを汚染させるはずの他の汚染物、の排出を改善する。
【００２８】
スプリットプロセス
図４は、本明細書において説明する実施形態によるシングルチャンバ化合物窒化物半導体形成のために使用することができるプロセス４００の流れ図である。プロセスは、基板処理チャンバ中へと基板を搬送することによってブロック４０４において始まる。「基板」が「１枚または複数の基板」を含むことが、理解されるはずである。一実施形態では、基板処理チャンバは、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２と同様である。窒化物構造の堆積のために、基板がサファイアを包含することができるけれども、使用することができる他の材料は、ＳｉＣや、Ｓｉや、スピネルや、リチウムガラートや、ＺｎＯや、その他を含む。基板をブロック４０８においてクリーニングし、その後で、窒化物層の成長のために適したプロセスパラメータを、ブロック４１２において設定することができる。窒化物層の熱堆積のために適切な処理チャンバ内部の環境を定めるために、かかるプロセスパラメータは、温度や、圧力や、その他を含むことができる。前駆物質の流れを、ブロック４１６において基板上に与えて、ブロック４２０において基板上にＩＩＩ１−Ｎ構造を堆積する。前駆物質は、窒素ソースおよびＧａなどの第１のＩＩＩ族元素用のソースを含む。例えば、適した窒素前駆物質はＮＨ３を含み、適したＧａ前駆物質は、トリメチルガリウム（「ＴＭＧ」）およびトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を含む。第１のＩＩＩ族元素は、ＡｌおよびＧａなどの複数の異なるＩＩＩ族元素を時には包含することができ、そのケースでは、適したＡｌ前駆物質をトリメチルアルミニウム（「ＴＭＡ」）とすることができる。別の一例では、複数の異なるＩＩＩ族元素がＩｎおよびＧａを含み、そのケースでは、適したＩｎ前駆物質をトリメチルインジウム（「ＴＭＩ」）とすることができる。アルゴンや、窒素や、水素や、ヘリウムや、ネオンや、キセノンや、これらの組合せからなる群から選択される１つまたは複数のキャリアガスの流れを、やはり含むことができる。
【００２９】
ブロック４２０におけるＩＩＩ１−Ｎ構造の堆積の後で、前駆物質の流れをブロック４２４において終わらせる。ブロック４２６において、基板を大気に曝すことなく、基板を処理チャンバから取り除く。真空を破らずに処理チャンバから基板を取り除くことは、電気的に活性なドーパント／不純物として働く酸素および炭素に堆積したＩＩＩ１−Ｎ構造を曝すことを防ぐ。ブロック４２８においては、クリーニングプロセスを実行し、そこでは、処理チャンバの室内を第１のクリーニングガスに曝して、チャンバおよびチャンバ構成部品からガリウム含有堆積物などの汚染物を除去する。一実施形態では、クリーニングプロセスは、チャンバ壁および表面から堆積物を熱的にエッチするエッチャントガスにチャンバを曝すことを包含することができる。任意選択で、処理チャンバを、クリーニングプロセス中にプラズマに曝すことができる。クリーニングプロセス用のクリーニングガスは、フッ素ガス（Ｆ２）や、塩素ガス（Ｃｌ２）や、臭素ガス（Ｂｒ２）や、ヨウ素ガス（Ｉ２）や、ＨＩガスや、ＨＣｌガスや、ＨＢｒガスや、ＨＦガスや、ＮＦ３、および／または他の反応性元素を含むことができる。アルゴンや、窒素や、水素や、ヘリウムや、ネオンや、キセノンや、これらの組合せからなる群から選択される１つまたは複数のキャリアガスの流れを、やはり含むことができる。一実施形態では、クリーニングプロセスは、チャンバをプラズマに曝すことを包含する。一実施形態では、プラズマを、遠隔プラズマ発生器によって発生させる。別の一実施形態では、プラズマをその場で発生させる。
【００３０】
クリーニングの後で、ブロック４３０において、基板を処理チャンバ中へと搬送して戻し、続く堆積ステップを同じ処理チャンバ内で実行する。ブロック４３２において、ＩＩＩ２−Ｎ層を基板上のＩＩＩ１−Ｎ層の上方に堆積する。
【００３１】
ＩＩＩ２−Ｎ層の堆積を、かかる堆積のために温度や、圧力や、その他などの適したプロセスパラメータ設定することによって実行する。ある実施形態では、ＩＩＩ２−Ｎ構造が、ＩＩＩ１−Ｎ構造によって包含されないＩＩＩ族元素を含むとはいえ、ＩＩＩ１−Ｎ層およびＩＩＩ２−Ｎ層は、共通のＩＩＩ族元素を追加で包含することができる。例えば、ＩＩＩ１−Ｎ層がＧａＮであるケースでは、ＩＩＩ２−Ｎ層を、ＡｌＧａＮ層またはＩｎＧａＮ層とすることができる。これらは、ＩＩＩ２−Ｎ層が三元系組成を有する例であるが、これが必ずしも必要ではなく、ＩＩＩ２−Ｎ層は四元系ＡｌＩｎＧａＮなどの他の組成をより一般的に含むことができる。同様に、ＩＩＩ１−Ｎ層がＡｌＧａＮである実施形態では、ＩＩＩ２−Ｎ層をＡｌＩｎＧａＮ層上のＩｎＧａＮ層とすることができる。ＩＩＩ２−Ｎ層の堆積用に適した前駆物質を、ＩＩＩ１−Ｎ層用に使用した前駆物質と同様なものとすることができる、すなわち、ＮＨ３が適した窒素前駆物質であり、ＴＭＧが適したガリウム前駆物質であり、ＴＥＧが適したガリウム前駆物質であり、ＴＭＡが適したアルミニウム前駆物質であり、ＴＭＩが適したインジウム前駆物質である。アルゴンや、窒素や、水素や、ヘリウムや、ネオンや、キセノンや、これらの組合せからなる群から選択される１つまたは複数のキャリアガスの流れを、やはり含むことができる。
【００３２】
ブロック４３２におけるＩＩＩ２−Ｎ層の堆積の後で、ブロック４３８において、前駆物質の流れを終わらせる。任意選択で、ブロック４４０において、大気に１枚または複数の基板を曝すことなく、１枚または複数の基板を処理チャンバから取り除く。真空を破らずに処理チャンバから１枚または複数の基板を取り除くことは、電気的に活性なドーパント／不純物として働く酸素および炭素に堆積したＩＩＩ２−Ｎ構造を曝すことを防ぐ。ブロック４４２においては、任意選択のクリーニングプロセスを実行し、そこでは、処理チャンバの室内を第２のクリーニングガスに曝して、チャンバおよびチャンバ構成部品からＩＩＩ族含有堆積物などの汚染物を除去する。
【００３３】
ブロック４４４においては、基板を、基板処理チャンバ中へと真空下で搬送する。ブロック４４４において１枚または複数の基板を処理チャンバ中へと搬送した後で、続く堆積プロセスを処理チャンバ内で実行する。
【００３４】
ブロック４４６においては、ＩＩＩ３−Ｎ層の成長のために適したプロセスパラメータを設定することができる。ＩＩＩ３−Ｎ層の堆積を、かかる堆積のための温度や、圧力や、その他などの適したプロセスパラメータ設定することによって実行する。ある実施形態では、ＩＩＩ３−Ｎ構造は、ＩＩＩ１−Ｎ層またはＩＩＩ２−Ｎ層のいずれかによって包含されていないＩＩＩ族元素を含むけれども、ＩＩＩ１−Ｎ層や、ＩＩＩ２−Ｎ層や、ＩＩＩ３−Ｎ層は、共通のＩＩＩ族元素を追加で包含することができる。例えば、ＩＩＩ１−Ｎ層がＧａＮであるケースでは、ＩＩＩ２−Ｎ層をＩｎＧａＮ層とすることができ、ＩＩＩ３−Ｎ層をＡｌＧａＮ層とすることができる。これらは、ＩＩＩ３−Ｎ層が三元系組成を有する例であるが、これが必ずしも必要ではなく、ＩＩＩ３−Ｎ層は四元系ＡｌＩｎＧａＮ層などの他の組成をより一般的に含むことができる。ＩＩＩ３−Ｎ層の堆積のために適した前駆物質を、ＩＩＩ１−Ｎ層およびＩＩＩ２−Ｎ層用に使用した前駆物質と同様なものとすることができる、すなわち、ＮＨ３が適した窒素前駆物質であり、ＴＭＧが適したガリウム前駆物質であり、ＴＥＧが適したガリウム前駆物質であり、ＴＭＡが適したアルミニウム前駆物質であり、ＴＭＩが適したインジウム前駆物質である。アルゴンや、窒素や、水素や、ヘリウムや、ネオンや、キセノンや、これらの組合せからなる群から選択される１つまたは複数のキャリアガスの流れを、やはり含むことができる。
【００３５】
任意選択で、ＩＩＩ３−Ｎ層構造の堆積の後で、ＩＩＩ４−Ｎ層の成長のために適したプロセスパラメータを設定することができる。窒化物層の熱堆積のために適切な処理チャンバ内部の環境を定めるために、かかるプロセスパラメータは、温度や、圧力や、その他を含むことができる。基板上にＩＩＩ４−Ｎ構造を堆積するために、ＩＩＩ４前駆物質および窒素前駆物質の流れを与える。前駆物質は、窒素ソースおよびＧａなどの第４のＩＩＩ族元素用のソースを含む。例えば、適した窒素前駆物質はＮＨ３を含み、適したＧａ前駆物質は、トリメチルガリウム（「ＴＭＧ」）およびトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を含む。アルゴンや、窒素や、水素や、ヘリウムや、ネオンや、キセノンや、これらの組合せからなる群から選択される１つまたは複数のキャリアガスの流れを、やはり含むことができる。
【００３６】
ブロック４４８においては、前駆物質の流れを終わらせる。ブロック４５０において、基板を大気に曝すことなく、基板を処理チャンバから取り除く。
【００３７】
ブロック４５２においては、任意選択の堆積後チャンバクリーニングを実行し、そこでは、ブロック４５４における追加の基板の処理に先立って、処理チャンバの室内を第３のクリーニングガスに曝して、チャンバおよびチャンバ構成部品から汚染物およびＩＩＩ族含有堆積物を除去する。
【００３８】
ＩＩＩ１−Ｎ層や、ＩＩＩ２−Ｎ層や、ＩＩＩ３−Ｎ層や、ＩＩＩ４−Ｎ層の堆積のために使用する処理条件は、具体的な応用に応じて変わることがある。下記の表は、上に説明したデバイスを使用する窒化物半導体構造の成長の際に一般的に適している例示的な処理条件および前駆物質流量を提供する。
2012525708.tif 000003
【００３９】
前記の説明から明らかであるように、任意の所与のプロセスにおいて、プロセスがすべての前駆物質の流れを使用しないことがある。例えば、ＧａＮの成長が、一実施形態ではＴＭＧや、ＮＨ３や、Ｎ２の流れを使用することができ、ＡｌＧａＮの成長が、別の一実施形態ではＴＭＧや、ＴＭＡや、ＮＨ３や、Ｈ２の流れを使用することができ、堆積した層の所望の相対的なＡｌ：Ｇａ化学量論的組成をもたらすように選択したＴＭＡおよびＴＭＧの相対的な流量を具備し、ＩｎＧａＮの成長が、さらに別の一実施形態ではＴＭＧや、ＴＭＩや、ＮＨ３や、Ｎ２や、Ｈ２の流れを使用することができ、堆積した層の所望の相対的なＩｎ：Ｇａ化学量論的組成をもたらすように選択したＴＭＩおよびＴＭＧの相対的な流量を具備する。
【００４０】
例
処理システム２００に関連して説明した化合物窒化物半導体の製造のために、一般的なプロセスをどのようにして使用することができるかを解説するために、下記の例を提供する。例は、ＬＥＤ構造を参照し、その製造を１つのＭＯＣＶＤチャンバ２０２を有する処理システム２００を使用して実行する。一実施形態では、ＬＥＤ構造は、構造１００と同様である。最初のＧａＮ層のクリーニングおよび堆積ならびに残りのＩｎＧａＮ層や、ＡｌＧａＮ層や、ＧａＮコンタクト層の堆積を、そのＭＯＣＶＤチャンバ２０２内で実行することができる。
【００４１】
１枚または複数の基板３４０を収容するキャリアプレート２１２をＭＯＣＶＤチャンバ２０２中へと搬送することで、プロセスが始まる。ＭＯＣＶＤチャンバ２０２を、ＧａＮの迅速な堆積をもたらすように構成する。前処理プロセスおよび／またはバッファ層を、ＭＯＣＶＤ前駆物質ガスを使用してＭＯＣＶＤチャンバ２０２内で基板の上方に成長させる。この例ではＭＯＣＶＤ前駆物質ガスを使用して実行する厚いｕ−ＧａＮ／ｎ−ＧａＮ層の成長がこれの後に続く。
【００４２】
ｕ−ＧａＮおよびｎ−ＧａＮ層の堆積の後で、搬送チャンバ２０６を介して高純度Ｎ２雰囲気中で搬送を行う状態で真空を破らずに、キャリアプレート２１２を、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２から外へ、ロードロックチャンバ２０８またはバッチロードロックチャンバ２０９のいずれかの中へと搬送する。キャリアプレート２１２を取り除いた後で、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２を、塩素ガスを用いてクリーニングする。一実施形態では、空のキャリアプレート２１２を、チャンバをクリーニングすることに先立ってＭＯＣＶＤチャンバ２０２中へと挿入し、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２をクリーニングしながらクリーニングガスに曝す。ＭＯＣＶＤチャンバ２０２をクリーニングした後で、キャリアプレート２１２をＭＯＣＶＤチャンバ２０２中へと再挿入し、ＩｎＧａＮ多重量子ウェル（ＭＱＷ）能動層を、ｕ−ＧａＮおよびｎ−ＧａＮ層の上方に成長させる。
【００４３】
任意選択で、一実施形態では、ＭＱＷ能動層を成長させた後で、搬送チャンバ２０６を介して高純度Ｎ２雰囲気中で搬送を行う状態で真空を破らずに、キャリアプレート２１２を、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２から外へ、ロードロックチャンバ２０８またはバッチロードロックチャンバ２０９のいずれかの中へと搬送する。キャリアプレート２１２を取り除いた後で、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２を、塩素ガスを用いてクリーニングする。
【００４４】
ＭＯＣＶＤチャンバ２０２をクリーニングした後で、キャリアプレート２１２をＭＯＣＶＤチャンバ２０２中へと再挿入し、ｐ−ＡｌＧａＮ層およびｐ−ＧａＮ層を、ＩｎＧａＮ  ＭＱＷ能動層の上方に堆積する。
【００４５】
ＭＯＣＶＤチャンバ２０２が、未処理の基板を具備したさらなるキャリアプレート２１２を受け取るように用意されるように、次に、完成した構造をＭＯＣＶＤチャンバ２０２から外へ搬送する。一実施形態では、さらなる基板を処理することに先立って、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２が、堆積後チャンバクリーニングを受けることができる。完成した構造は、いずれか、保管のためにバッチロードロックチャンバ２０９へ搬送されることがある、またはロードロックチャンバ２０８およびロードステーション２１０を介して処理システム２００を出ることができる。
【００４６】
一実施形態では、複数のキャリアプレート２１２を、ＧａＮ層の堆積のためにＭＯＣＶＤチャンバ２０２の中へおよび外へと個別に搬送することができ、次に、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２をクリーニングしている間、各キャリアプレート２１２をバッチロードロックチャンバ２０９および／またはロードロックチャンバ２０８中に保管することができる。ＭＯＣＶＤチャンバ２０２をクリーニングした後で、ＩｎＧａＮ多重量子ウェル（ＭＱＷ）能動層の堆積のために、各キャリアプレート２１２をＭＯＣＶＤチャンバ２０２へ個別に搬送することができる。
【００４７】
ある種の実施形態では、キャリアプレート２１２をチャンバとともにクリーニングすることが望ましいことがある。キャリアプレート２１２をＭＯＣＶＤチャンバ２０２から取り出した後で、基板３４０をキャリアプレート２１２から取り外し、キャリアプレートを、ＭＯＣＶＤチャンバ２０２とともにクリーニングするためにＭＯＣＶＤチャンバ２０２中へと再挿入する。
【００４８】
例示的なクリーニングプロセス
図５は、本明細書において説明する実施形態によるＭＯＣＶＤチャンバクリーニングのために使用することができるクリーニングプロセス５００の流れ図である。ブロック５０２においては、堆積プロセス中に発生した汚染物を除去するために、処理チャンバをパージし／真空排気する。ブロック５０２のパージ／真空排気プロセスは、ブロック５０６およびブロック５１２において下記に説明するパージ／真空排気プロセスと同様である。ブロック５０４に示したように、クリーニングガスを処理チャンバ中へと流す。クリーニングガスは、任意の適したハロゲン含有ガスを含むことができる。適したハロゲン含有ガスは、フッ素ガスや、塩素ガスや、臭素ガスや、ヨウ素ガス、およびＨＩガスや、ＨＣｌガスや、ＨＢｒガスや、ＨＦガスや、ＮＦ３や、他の反応性元素を含むハロゲン化物、およびこれらの組合せを含む。一実施形態では、クリーニングガスは、塩素ガス（Ｃｌ２）である。一実施形態では、処理チャンバは、チャンバ２０２と同様なＭＯＣＶＤチャンバである。
【００４９】
ある種の実施形態では、本明細書中の流量を、室内チャンバ容積当たりのｓｃｃｍとして表す。室内チャンバ容積を、ガスが占有することができるチャンバ室内の容積と定義する。例えば、チャンバ２０２の室内チャンバ容積は、チャンバ本体３０２によって定められる容積からシャワーヘッドアセンブリ３０４および基板支持部アセンブリ３１４によってその中で占有される容積を引いたものである。ある種の実施形態では、クリーニングガスを、約５００ｓｃｃｍから約１０，０００ｓｃｃｍの流量でチャンバ中へと流すことができる。一実施形態では、クリーニングガスを、約１，０００ｓｃｃｍから約４，０００ｓｃｃｍまでの流量でチャンバ中へと流す。一実施形態では、クリーニングガスを、約２，０００ｓｃｃｍの流量でチャンバ中へと流す。一実施形態では、クリーニングガスを、約１２．５ｓｃｃｍ／Ｌから約２５０ｓｃｃｍ／Ｌの流量でチャンバ中へと流すことができる。一実施形態では、クリーニングガスを、約２５ｓｃｃｍ／Ｌから約１００ｓｃｃｍ／Ｌまでの流量でチャンバ中へと流す。一実施形態では、クリーニングガスを、約５０ｓｃｃｍ／Ｌの流量でチャンバ中へと流す。
【００５０】
一実施形態では、クリーニングガスを、キャリアガスとの並行流として流すことができる。キャリアガスを、アルゴンや、窒素や、水素や、ヘリウムや、ネオンや、キセノンや、これらの組合せからなる群から選択される１つまたは複数のガスとすることができる。一実施形態では、キャリアガスを、約５００ｓｃｃｍから約３，０００ｓｃｃｍまでの流量でチャンバ中へと流す。一実施形態では、キャリアガスを、約１，０００ｓｃｃｍから約２，０００ｓｃｃｍまでの流量でチャンバ中へと流す。一実施形態では、キャリアガスを、約１２．５ｓｃｃｍ／Ｌから約７５ｓｃｃｍ／Ｌまでの流量でチャンバ中へと流す。一実施形態では、キャリアガスを、約２５ｓｃｃｍ／Ｌから約５０ｓｃｃｍ／Ｌまでの流量でチャンバ中へと流す。一実施形態では、チャンバの全圧力は、約０．００１Ｔｏｒｒから約５００Ｔｏｒｒまでである。一実施形態では、チャンバの全圧力は、約５０Ｔｏｒｒから約２００Ｔｏｒｒまでである。一実施形態では、チャンバの全圧力は、約１００Ｔｏｒｒである。ＧａＣｌ３をガス相に保つために、より低い圧力が一般的に好まれる。一実施形態では、サセプタの温度は、約５００℃から約７００℃までである。一実施形態では、サセプタの温度は、約５５０℃から約７００℃までである。一実施形態では、サセプタの温度は、約６５０℃である。一実施形態では、シャワーヘッドの温度は、約１００℃から約２００℃までである。クリーニングガスを、約２分から約１０分の期間にわたり処理チャンバ中へと流すことができる。一実施形態では、クリーニングガスを、約５分の期間にわたり処理チャンバ中へと流すことができる。クリーニングのいくつかのサイクルを、クリーニングサイクル間に実行する任意選択のパージプロセスとともに適用することができることが、理解されるはずである。クリーニングガス流の期間を、チャンバの表面およびシャワーヘッドを含むチャンバ構成部品の表面から、ガリウムおよびＧａＮ堆積物などのガリウム含有堆積物を除去するために一般的に十分に長くすべきである。一実施形態では、キャリアガスを、クリーニングガスとともに流すことができる。キャリアガスを、数ある中でも、アルゴンや、窒素（Ｎ２）や、ヘリウムや、ネオンや、キセノンからなる群から選択される１つまたは複数のガスとすることができる。一実施形態では、クリーニングガスは、プラズマ含有クリーニングガスである。一実施形態では、プラズマ含有クリーニングガスを、遠隔プラズマ発生器を使用して遠くで形成する。一実施形態では、プラズマ含有ガスを、処理チャンバ内部でその場で形成する。
【００５１】
ブロック５０６を参照すると、クリーニングガスの流れまたはパルスを止めた後で、クリーニングプロセス中に発生したクリーニング副生成物を除去するために、処理チャンバをパージし／真空排気する。パージガスは、アルゴン、窒素、水素、ヘリウム、ネオン、キセノンからなる群から選択される１つまたは複数のパージガスとしてもよく、これらの組合せもまた含めてもよい。一実施形態では、パージガスを、ブロック５０４の任意選択のキャリアガスと同じにすることができる。一実施形態では、約１，０００ｓｃｃｍから約７，０００ｓｃｃｍの流量でパージガスを与えることによって、処理チャンバをパージする。一実施形態では、パージガスを、約２，０００ｓｃｃｍから約４，０００ｓｃｃｍまでの流量で処理チャンバに与える。一実施形態では、約２５ｓｃｃｍ／Ｌから約１７５ｓｃｃｍ／Ｌの流量でパージガスを与えることによって、処理チャンバをパージする。一実施形態では、パージガスを、約５０ｓｃｃｍ／Ｌから約１６０ｓｃｃｍ／Ｌまでの流量で処理チャンバに与える。一実施形態では、チャンバを、約０．００１Ｔｏｒｒから約１０Ｔｏｒｒまでの全チャンバ圧力で維持することができる。一実施形態では、チャンバの全圧力を、約５Ｔｏｒｒとすることができる。一実施形態では、サセプタの温度は、約６００℃から約１，０００℃までである。一実施形態では、サセプタの温度は、約９００℃である。一実施形態では、シャワーヘッドの温度は、約１００℃未満である。一実施形態では、パージガスを、約５分の期間にわたって処理チャンバ中へと流すことができる。パージガス流の期間を、処理チャンバからブロック５０４のクリーニングプロセスの副生成物を除去するために一般的に十分に長くすべきである。
【００５２】
代替で、またはパージガスを導入することに加えて、処理チャンバから残留クリーニングガスならびにすべての副生成物を除去するために、処理チャンバを減圧することができる。減圧プロセスは、約０．５秒から約２０秒の期間内にチャンバ圧力を約０．００１Ｔｏｒｒから約４０Ｔｏｒｒの範囲の圧力に減少させるという結果をもたらすことができる。
【００５３】
キャリアガスをブロック５０４のクリーニングガスとともに使用する実施形態では、ブロック５０６のパージプロセスを、キャリアガスを流し続けたままでクリーニングガスの流れを止めることによって実行することができる。したがって、キャリアガスをブロック５０６のパージプロセスにおけるパージガスとして機能させることを可能にする。
【００５４】
ブロック５０８に示したように、処理チャンバをブロック５０６においてパージし／真空排気した後で、任意選択のクリーニングガスを処理チャンバ中へと流す。クリーニングガスは、フッ素ガスや、塩素ガスや、ヨウ素ガスや、臭素ガスや、ＨＩガスや、ＨＣｌガスや、ＨＢｒガスや、ＨＦガスや、ＮＦ３や、他の反応性元素や、これらの組合せなどのハロゲン含有ガスを含むことができる。一実施形態では、クリーニングガスは、塩素ガス（Ｃｌ２）である。一実施形態では、ブロック５０８におけるクリーニングガスは、ブロック５０４において使用したクリーニングガスと同じである。別の一実施形態では、ブロック５０４およびブロック５０８において使用するクリーニングガスは、異なるクリーニングガスである。
【００５５】
一実施形態では、クリーニングガスを、約１，０００ｓｃｃｍから約１０，０００ｓｃｃｍまでの流量でチャンバ中へと流すことができる。一実施形態では、クリーニングガスを、約３，０００ｓｃｃｍから約５，０００ｓｃｃｍまでの流量でチャンバ中へと流すことができる。一実施形態では、クリーニングガスを、約４，０００ｓｃｃｍの流量でチャンバ中へと流すことができる。一実施形態では、クリーニングガスを、約２５ｓｃｃｍ／Ｌから約２５０ｓｃｃｍ／Ｌまでの流量でチャンバ中へと流すことができる。一実施形態では、クリーニングガスを、約７５ｓｃｃｍ／Ｌから約１２５ｓｃｃｍ／Ｌまでの流量でチャンバ中へと流すことができる。一実施形態では、クリーニングガスを、約１００ｓｃｃｍ／Ｌの流量でチャンバ中へと流すことができる。上に論じたように、キャリアガスを、任意選択で、クリーニングガスとともに並行流として流すことができる。キャリアガスを、アルゴンや、窒素や、水素や、ヘリウムや、ネオンや、キセノンや、これらの組合せからなる群から選択される１つまたは複数のガスとすることができる。一実施形態では、キャリアガスを、約１，０００ｓｃｃｍから約５，０００ｓｃｃｍまでの流量でチャンバ中へと流す。一実施形態では、キャリアガスを、約２，０００ｓｃｃｍから約３，０００ｓｃｃｍまでの流量でチャンバ中へと流す。一実施形態では、キャリアガスを、約２５ｓｃｃｍ／Ｌから約１２５ｓｃｃｍ／Ｌまでの流量でチャンバ中へと流す。一実施形態では、キャリアガスを、約５０ｓｃｃｍ／Ｌから約７５ｓｃｃｍ／Ｌまでの流量でチャンバ中へと流す。一実施形態では、チャンバを、約３００Ｔｏｒｒから約７００Ｔｏｒｒの全チャンバ圧力で維持することができる。一実施形態では、チャンバを、約６００Ｔｏｒｒの全チャンバ圧力で維持することができる。一実施形態では、サセプタの温度は、約４００℃から約６００℃である。一実施形態では、サセプタの温度は、約４２０℃である。一実施形態では、シャワーヘッドの温度は、約２００℃よりも高い。一実施形態では、シャワーヘッド温度は、約２６０℃よりも高く、例えば、約２６０℃から約４００℃までである。クリーニングガスを、約２分から約１０分の期間にわたり処理チャンバ中へと流すことができる。一実施形態では、クリーニングガスを、約３分の期間にわたり処理チャンバ中へと流すことができる。
【００５６】
ブロック５１０に示したように、処理チャンバ中へとクリーニングガスを流した後で、任意選択のソークプロセスを実行することができる。ソークプロセス中には、クリーニングガスの流れを減少し、一方で、サセプタ温度や、シャワーヘッド温度や、チャンバ圧力を維持することができる。一実施形態では、クリーニングガスの流量を、ブロック５０８における流量と比較して約２５０ｓｃｃｍから約１，０００ｓｃｃｍの間に減少させることができる。一実施形態では、クリーニングガスの流量を、約５００ｓｃｃｍに減少させることができる。一実施形態では、クリーニングガスの流量を、ブロック５０８における流量と比較して約６．２５ｓｃｃｍ／Ｌから約２５ｓｃｃｍ／Ｌの間に減少させることができる。一実施形態では、クリーニングガスの流量を、約１２．５ｓｃｃｍ／Ｌに減少させることができる。一実施形態では、チャンバの全圧力は、約３００Ｔｏｒｒから約７００Ｔｏｒｒまでである。一実施形態では、チャンバの全圧力は、約６００Ｔｏｒｒである。一実施形態では、サセプタ温度は、約４００℃から約６００℃までである。一実施形態では、サセプタ温度は、約４２０℃である。一実施形態では、シャワーヘッドの温度は、約２００℃よりも高い。一実施形態では、シャワーヘッド温度は、約２６０℃よりも高く、例えば、約２６０℃から約４００℃までである。ソークプロセスを、約１分から約５分の期間にわたり実行することができる。一実施形態では、ソークプロセスを、約２分の期間にわたり実行することができる。
【００５７】
ブロック５１２を参照すると、任意選択のソークプロセスの後で、ソークプロセスおよびクリーニングプロセス中に発生したクリーニング副生成物を除去するために、処理チャンバをパージし／真空排気することができる。パージガスを、アルゴンや、窒素や、水素や、ヘリウムや、ネオンや、キセノンや、これらの組合せからなる群から選択される１つまたは複数のパージガスとすることができる。一実施形態では、パージガスを、ブロック５１０の任意選択のキャリアガスと同じにすることができる。一実施形態では、約１，０００ｓｃｃｍから約４，０００ｓｃｃｍの流量でパージガスを与えることによって、処理チャンバをパージする。一実施形態では、パージガスを、約３，０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバ中へと流すことができる。任意選択で、パージプロセス中に、クリーニングガスを、約２，０００ｓｃｃｍから約６，０００ｓｃｃｍまでの流量でチャンバ中へと流すことができる。一実施形態では、クリーニングガスを、約４，０００ｓｃｃｍの流量でチャンバ中へと流すことができる。一実施形態では、約２５ｓｃｃｍ／Ｌから約１００ｓｃｃｍ／Ｌの流量でパージガスを与えることによって、処理チャンバをパージする。一実施形態では、パージガスを、約７５ｓｃｃｍ／Ｌの流量で処理チャンバ中へと流すことができる。任意選択で、パージプロセス中に、クリーニングガスを、約５０ｓｃｃｍ／Ｌから約１５０ｓｃｃｍ／Ｌまでの流量でチャンバ中へと流すことができる。一実施形態では、クリーニングガスを、約１００ｓｃｃｍ／Ｌの流量でチャンバ中へと流すことができる。一実施形態では、クリーニングガスを、パージガスとの並行流として流す。一実施形態では、全チャンバ圧力は、約０．００１Ｔｏｒｒから約１０Ｔｏｒｒまでである。一実施形態では、全チャンバ圧力は、約５Ｔｏｒｒである。一実施形態では、サセプタ温度は、約４００℃から約６００℃までである。一実施形態では、サセプタ温度は、約４３０℃である。一実施形態では、シャワーヘッド温度は、約２００℃よりも高い。一実施形態では、シャワーヘッド温度は、約２６０℃よりも高く、例えば、約２６０℃から約４００℃までである。ソークプロセスを、約１分から約５分の期間にわたり実行することができる。一実施形態では、ソークプロセスを、約２分の期間にわたり実行することができる。一実施形態では、パージガスを、約５分の期間にわたって処理チャンバ中へと流すことができる。パージガス流の期間を、処理チャンバからブロック５０８のクリーニングプロセスおよびブロック５１０のソークプロセスの副生成物を除去するために一般的に十分に長くすべきである。
【００５８】
一実施形態では、ブロック５０２や、ブロック５０６や、ブロック５１２のパージプロセスのうちのいずれかまたは２つを、クリーニングプロセス後の処理チャンバ内の残留ＧａＣｌ３の量を減少させるために、昇温した温度（＞１，０００℃）でアンモニア（ＮＨ３）などの窒素含有ガスを用いて実行することができる。任意選択で、チャンバクリーニングプロセスからのすべての残留堆積物をチャンバから完全に取り去ることを確実にするために、チャンバベークプロセスを、上記のいずれかのパージプロセスの後で、窒素および／または水素含有雰囲気中で、約９５０℃から約１，０５０℃までの高温で、約０．００１Ｔｏｒｒから約５Ｔｏｒｒまでの低圧で実行することができる。他の態様および例示的なクリーニングプロセスが、２００８年１０月２日に出願した、「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＮＧ  ＧＲＯＵＰ  ＩＩＩ／Ｖ  ＣＯＭＰＯＵＮＤＳ」という名称の、米国特許出願第２００９／０１４９００８号として現在公開されている、米国特許出願第１２／２４４，４４０号に記載されおり、その全体が引用によって組み込まれている。
【００５９】
図６Ａは、先行技術を使用して堆積したインジウム（Ｉｎ）について、基板の表面全域にわたるインジウム（Ｉｎ）分布についてのＩｎ蛍光Ｘ線を例証するプロットである。図６Ｂは、本明細書において説明する実施形態によって堆積したＩｎについて、基板の表面全域にわたるＩｎ分布についてのＩｎ蛍光Ｘ線を例証するプロットである。図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、ｘ軸は、基板の中心に対する位置をミリメートル（ｍｍ）で表し、ｙ軸は、インジウム蛍光Ｘ線強度を表す。図６Ａに図示した結果を得るために使用した先行技術プロセスは、ＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層を本明細書において説明したスプリットプロセス法の恩恵を受けずに同じチャンバ内で堆積したその場プロセスであった。図６Ｂに図示した結果を得るために使用したプロセスは、チャンバクリーニングをＧａＮ層の形成後に同じチャンバ内部でＩｎＧａＮ層の堆積に先立って実行したその場プロセスを使用して実行された。図６Ｂに図示した結果は、先行技術プロセスを使用して得られた図６Ａに図示した結果と比較して、ＭＱＷ成長に先立って、（ｕＧａＮおよびｎＧａＮの両方の）高温ＧａＮ堆積の後でチャンバクリーニングを用いるシングルチャンバスプリットプロセスについて、基板全域にわたるインジウムのより均一な分布を示す。
【００６０】
上記は本発明の実施形態に向けられているが、本発明の別の実施形態およびさらなる実施形態を、本発明の基本的な範囲から乖離せずに考案することができ、本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決められる。
【図１Ａ】
2012525708.tif 000004
【図１Ｂ】
2012525708.tif 000005
【図１Ｃ】
2012525708.tif 000006
【図２】
2012525708.tif 000007
【図３】
2012525708.tif 000008
【図４−１】
2012525708.tif 000009
【図４−２】
2012525708.tif 000010
【図５】
2012525708.tif 000011
【図６Ａ】
2012525708.tif 000012
【図６Ｂ】
2012525708.tif 000013
【国際調査報告】
2012525708.tif 000014
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