JP2015529009A - 物理的気相成長法による窒化アルミニウムの緩衝及び活性層 - Google Patents

Abstract

本明細書の中において説明される発明の実施形態は、概して、電源デバイス、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）、又は他の有用なデバイスなどの有用な半導体デバイスを形成するために使用される、高品質の緩衝層及びＩＩＩ‐Ｖ族の層を形成するための装置及び方法に関する。本発明の実施形態はまた、有用な半導体デバイスを形成するために使用される、高品質の緩衝層、ＩＩＩ‐Ｖ族の層、及び電極層を形成するための装置及び方法を含む。１つの実施形態において、装置及び方法は、同時に複数の基板の表面の上に高い結晶配向を有する高品質のアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）の緩衝層を堆積するように適合される、１以上の物理的気相成長（ＰＶＤ）チャンバを有する１以上のクラスタツールの使用を含む。【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、概して、電源デバイス、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）、及び半導体レーザー（ＬＤｓ）などのＩＩＩ‐Ｖ族を含むデバイスを製造するために使用される方法及びハードウェアに関する。

ＩＩＩ‐Ｖ族の材料は、高電力、高周波数、高温のトランジスタ及び集積回路、ＬＥＤｓ、又はＬＤｓを含む電源デバイスなどの様々な半導体デバイスの開発及び製造においてより重要になってきている。ＩＩＩ‐Ｖ族の材料はまた、半導体及びそれに関連する産業においてこれまで以上に増大する役割を担ってきている。しばしば、ＩＩＩ‐Ｖ族の材料は、結晶の欠陥又はクラックなしに、（ヘテロエピタキシーとして知られる）外来基板上において成長又は堆積することが困難である。基板の表面及びデバイス層の間に配置される、１以上の界面層、又は緩衝層を含むことは、欠陥を低減し及び／又はデバイスの機能を改良することにおいて多くの利点を提供する。しかしながら、ＩＩＩ‐Ｖ族を含む高い品質の層の形成は、困難であり、かつしばしば、堆積プロセスの処理条件に対して非常に敏感である。しかしながら、敏感なＩＩＩ‐Ｖ族の膜と潜在的な損傷条件との干渉を避けることはまた、多くの用途において簡単ではない。

図１は、基板１２を覆って配置されるＩＩＩ族‐窒化物に基づくヘテロ接合１５を含む、従来のパワー半導体デバイス１０の例を示している。ヘテロ接合１５は、第１のＩＩＩ族‐窒化物半導体層１４、及び第１のＩＩＩ族‐窒化物半導体層１４を覆う第２のＩＩＩ族‐窒化物半導体層１６を含む。第１の電源電極１８（すなわち、ソース電極）、及び第２の電源電極２０（すなわち、ドレイン電極）は、直接的なオーミック接続又は任意の他の適切な手段を介して、第１及び第２のＩＩＩ族‐窒化物半導体層に電気的に接続される。ゲート構造２２は、第２のＩＩＩ族‐窒化物半導体本体１４を覆って、第１の電源電極１８及び第２の電源電極２０の間に配置される。ゲート構造２２は、第２のＩＩＩ族‐窒化物半導体層１６に接続されるゲート電極２３を含む。代替的に、ゲート構造２２は、第２のＩＩＩ族‐窒化物半導体層１６に接続されるショットキータイプのゲート電極を含み得る。最も従来型の構成において、第１のＩＩＩ族‐窒化物半導体層１４は、窒化ガリウム（ＧａＮ）の層であり得、かつ第２のＩＩＩ族‐窒化物半導体層１６は、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）であり得、それらはサファイア材料から形成される基板１２を覆って配置される。いくつかの構成において、絶縁層２５は窒化ケイ素（ＳｉＮ）を含み得、かつ第１の電源電極１８、第２の電源電極２０、及びゲート電極２３は全て、金属を含む層を備える。

電源デバイス、ＬＥＤ、又はＬＤデバイスの活性層を形成するために、ＧａＮなどのＩＩＩ族‐窒化物を堆積させるために使用されてきた１つの方法は、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）又はハイドライド気相エピタキシー（ＨＶＰＥ）である。これらの堆積方法は、概して、ＩＩＩ族からの少なくとも１つの要素を含む、前駆体ガスの安定性を確実にする温度が制御された環境を有するリアクタの中において実行される。前駆体ガスは、リアクタの範囲内の処理ゾーンの中に注入され、そこで前駆体ガスは混合しかつ処理ゾーンの中の加熱された基板に向かって移動する。キャリアガスが、基板に向かう前駆体ガスの移送において補助となるように使用され得る。基板の表面上で、ＧａＮなどのＩＩＩ族‐窒化物の層を形成するために、前駆体ガスは加熱された基板の表面において反応する。膜の品質は、堆積した層及び基板の界面領域において堆積した膜の品質、堆積した膜の特性、基板の表面の清浄度、及びそれから基板が形成される材料のタイプに、部分的に依存する。

電源デバイス、ＬＥＤデバイス、又はＬＤデバイスの部分を形成するためにＧａＮを使用することの実現可能性は、何十年もの間知られてきているが、それらの実際の製造を妨害する多くの技術的な障壁が存在した。例えば、格子定数、熱膨張係数、基板の表面１２Ａの上の表面汚染、及び界面エネルギーなどの、サファイア又はシリコンの基板及びＩＩＩ族‐窒化物の層の間の材料の差異は、形成された構造を通って伝播しかつ形成されたデバイスの性能を貶める可能性がある転位を生成し得る。下地基板の表面エネルギーを修正し、格子整合した窒化物の層の範囲内の固有応力を緩和し、かつ第二層のエピタキシャル成長に対して核形成部位を提供するために、様々なタイプの緩衝層が基板及びＩＩＩ族‐窒化物の層の間において使用されてきた。しかしながら、従来のＩＩＩ族‐窒化物の品質は、概して、上手く制御されず、そのことは不満足な膜の特性（例えば、厚さの変動、核密度、核サイズなど）及びデバイスの性能をもたらし得る。核生成の間の成長パラメータにおける任意のわずかな変化は、容易に第二窒化物層の品質に影響する可能性があり、そのことが今度はそれらが癒着する前の核生成アイランド（ｉｓｌａｎｄｓ）のねじれ又はミスアラインメント（ｍｉｓ‐ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）をもたらし、それによって、形成されたデバイスのＩＩＩ族‐窒化物に基づくヘテロ接合１５などの活性部分を形成するために使用される、引き続いて堆積するバルクＩＩＩ族‐窒化物の成長に逆の影響を与える。

電源デバイスに対する要求として、ＬＥＤｓ、ＬＤｓ、トランジスタ、及び集積回路は増加し、高品質のＩＩＩ族‐窒化物の膜を堆積する作業は、より大きな重要性を引き受ける。それ故、基板を覆う低い欠陥密度の高品質のＩＩＩ族‐窒化物の層の成長を促進する、高品質の緩衝層を形成することができる方法及び装置に対する必要性が存在する。

本明細書の中において説明される発明の実施形態は、概して、電源デバイス、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）、又は他の有用なデバイスなどの有用な半導体デバイスを形成するために使用される、高品質の緩衝層及びＩＩＩ‐Ｖ族の層を形成するための装置及び方法に関する。１つの実施形態において、装置及び方法は、同時に複数の基板の表面上に高い結晶配向を有する高品質のアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）の緩衝層を堆積するように適合される、１以上の物理的気相成長（ＰＶＤ）チャンバを有する１以上のクラスタツールの使用を含む。１つのそのような実施形態において、１以上のＡｌＮの緩衝層が、近似的に１ナノメートル（ｎｍ）（二乗平均根（ｒｍｓ））より小さい粗さを有し、かつ（００２）方向における望ましい結晶配向（ＸＲＤ解析（（００２）ピークのＦＷＨＭ＜サファイアの基板を使用する２００ａｒｃｓｅｃ）によって証明されるように）を有する、原子レベルの滑らかな表面を有するように形成される。別の実施形態において、１以上のＡｌＮの緩衝層が、２５ｎｍの厚さの堆積層に対して近似的に２ナノメートル（ｎｍ）（ｒｍｓ）より小さい粗さを有し、かつ（００２）方向における望ましい結晶配向（ＸＲＤ解析（（００２）ピークのＦＷＨＭ＜サファイアの基板を使用する３６００ａｒｃｓｅｃ）によって証明されるように）を有する、原子レベルの滑らかな表面を有するように形成される。いくつかの構成において、粗さは、堆積層の厚さの約３パーセントより小さい。１つの実施形態において、堆積したＡｌＮの膜の厚さは、近似的に５００ナノメートルより小さい。

１つの実施形態において、デバイスを製造するための方法は、第１の処理チャンバの中の１以上の基板の表面から材料を除去すること、第１の処理チャンバから制御された環境の中の第２の処理チャンバへ１以上の基板を移送すること、処理領域を画定する１以上の壁を有する第２の処理チャンバの中の１以上の基板上にアルミニウム窒化物の層を形成することを含み、ここで、窒化アルミニウムの層を形成することは、処理領域と接触する表面を有するターゲットにバイアスをかけることを含み、ここで、ターゲットはアルミニウムを備え、窒素を含む第１のガスを処理領域の中へ流し込むこと、処理領域の中へ第２のガスを流し込むことを含み、ここで、第２のガスはアルゴン、クリプトン、又はネオンを含み、及び電極にバイアスをかけて基板支持体を覆って配置される１以上の基板上に電位を生成することを含み、ここで、ターゲットにバイアスをかけること及び電極にバイアスをかけることは１以上の基板上の窒化アルミニウムのＮ‐面の成長を促進するように構成され、及び１以上の基板を第２の処理チャンバから第３の処理チャンバへ移送すること、及び第３の処理チャンバの中で窒化アルミニウムの層の上にＩＩＩ族‐窒化物を形成することを含み、ここで、ＩＩＩ族‐窒化物の層を形成することは金属を含む前駆体及び窒素を含むガスを１以上の基板の各々の表面に送ることを含む。いくつかの場合において、材料を除去することは１以上の基板を脱気すること又は１以上の基板の表面をスパッタエッチングすること含み、ターゲットにバイアスをかけることは約５００ワットから約２０キロワットの間の電力においてパルス状のＤＣ信号若しくはＲＦ信号を送ることを含み、かつ電極にバイアスをかけることは約−１０００ボルトから約＋５００ボルトの間から変化する１以上の基板上の浮遊電位を生成することを含み、かつ方法はさらに、ターゲットにバイアスをかける前に１以上の基板を摂氏約２００度から摂氏約１０００度の間の温度に加熱すること、ターゲットにバイアスをかける間に約０．１ミリトールから２００ミリトールの間の圧力まで処理を伴って圧力を制御すること、及び約０．２オングストローム／秒から約２０オングストローム／秒の間の堆積速度においてＡｌＮの層を堆積することを含む。

１つの実施形態において、デバイスを製造するための方法は、第１の処理チャンバの中の１以上の基板の表面から材料を除去すること、１以上の基板を第１の処理チャンバから制御された環境の中の第２の処理チャンバへ移送すること、処理領域を画定する１以上の壁を有する第２の処理チャンバの中の１以上の基板上に窒化アルミニウムの層を形成することを含み、ここで、窒化アルミニウムの層を形成することは処理領域と接触する表面を有するターゲットにバイアスをかけることを含み、ここで、ターゲットはアルミニウムを含み、窒素を含む第１のガスを処理領域の中へ流し込むこと、及び第２のガスを処理領域の中へ流し込むことを含み、ここで、ターゲットにバイアスをかけることは１以上の基板上の窒化アルミニウムの層のＮ‐面の成長を促進するように構成される。窒化アルミニウムの層を形成することはさらに、電極にバイアスをかけて基板支持体を覆って配置される１以上の基板の上に電位を生成することを含み、ここで、電極にバイアスをかけることはターゲットにバイアスをかける前及び／又は後に生じる第１の期間の間に電極にバイアスをかけることを含み得る。

１つの実施形態において、デバイスを製造するための方法は、第１の処理チャンバの中の１以上の基板の表面から材料を除去すること、１以上の基板を第１の処理チャンバから制御された環境の中の第２の処理チャンバへ移送すること、処理領域を画定する１以上の壁を有する第２の処理チャンバの中の１以上の基板の上に窒化アルミニウムの層を形成することを含み、ここで、窒化アルミニウムの層を形成することは処理領域と接触する表面を有するターゲットにバイアスをかけることを含み、ここで、ターゲットはアルミニウムを含み、窒素を含む第１のガスを処理領域の中へ流し込むこと、及び第２のガスを処理領域の中へ流し込むことを含み、ここで、ターゲットにバイアスをかけることは１以上の基板上の窒化アルミニウムの層のＡｌ‐面の成長を促進するように構成される。窒化アルミニウムの層を形成することはさらに、電極にバイアスをかけて基板支持体を覆って配置される１以上の基板上に電位を生成することを含み、ここで、電極にバイアスをかけることはターゲットにバイアスをかける前及び／又は後に生じる第１の期間の間に電極にバイアスをかけることを含む。

別の実施形態において、デバイスを製造するための方法は、第１の処理チャンバの中の１以上の基板の表面から材料を除去すること、第１の処理チャンバから制御された環境の中の第２の処理チャンバへ１以上の基板を移送すること、処理領域を画定する１以上の壁を有する第２の処理チャンバの中の１以上の基板上に窒化アルミニウムの層を形成することを含み、ここで、窒化アルミニウムの層を形成することは、処理領域と接触する表面を有するターゲットにバイアスをかけることを含み、ここで、ターゲットはアルミニウムを含み、窒素を含む第１のガスを処理領域の中へ流し込むこと、処理領域の中へ第２のガスを流し込むことを含み、ここで、第２のガスはアルゴン、クリプトン、又はネオンを含み、及び電極にバイアスをかけて基板支持体を覆って配置される１以上の基板上に電位を生成することを含み、ここで、ターゲットにバイアスをかけること及び電極にバイアスをかけることは１以上の基板上の窒化アルミニウムのＡｌ‐面の成長を促進するように構成され、及び１以上の基板を第２の処理チャンバから第３の処理チャンバへ移送すること、及び第３の処理チャンバの中の窒化アルミニウムの層の上にＩＩＩ族‐窒化物を形成することを含み、ここで、ＩＩＩ族‐窒化物の層を形成することは金属を含む前駆体及び窒素を含むガスを各々の１以上の基板の表面に送ることを含む。

さらに別の実施形態において、デバイスを形成するための装置は、アルミニウム、窒素を含むガス源、アルゴン、キプトン、及びネオンから成るグループから選ばれたガスを送るように適合されるプロセスガス源を備えるターゲットを備える第１の処理チャンバを備える第１のクラスタ、ターゲットに対して約５００ワットから約２０キロワットの間の電力においてパルス状のＤＣ信号又はＲＦ信号を提供するように構成される第１の電源、基板を支持する表面を有する基板支持体に結合される電極、及び基板を支持する表面を覆って配置される１以上の基板上に約−１０００ボルトから約＋５００ボルトの間の浮遊電位を生成するように構成される第２の電源を備える。１つの構成において、処理領域と流体連通するシャワーヘッドを備える第２の処理チャンバを備える第２のクラスタ、シャワーヘッドの中で形成された第１のプレナムに結合されるＩＩＩ族の金属を含む前駆体ガス源、及びシャワーヘッドの中で形成された第２のプレナムに結合されるアンモニアを含むガス源がまた、使用され得る。

本発明の上述の特徴が詳細に理解され得るやり方において、上で短く要約された本発明のより具体的な説明が、実施形態に言及することによって認識され、それらのうちのいくつかは、添付の図面の中において示される。これらの実施形態のいくつかを、添付の図面に示す。しかし、本発明は他の等しく有効な実施形態も許容しうるため、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本発明の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。

図１は、従来の電源デバイスの構造の概略図である。 図２は、本明細書の中において説明される本発明の実施形態による、電源デバイスの構造の概略図である。 図３は、本発明の一実施形態による、処理シークエンスを図示する。 図４は、本明細書の中において説明される本発明の実施形態による、クラスタツールを図示する。 図５は、本明細書の中において説明される本発明の実施形態による、処理チャンバを図示する。 図６は、本発明の実施形態による、図３の中において図示された処理シークエンスを完了するために使用されることができる処理システムを図示する。 図７は、本発明の実施形態による、図３の中において図示された処理シークエンスを完了するために使用されることができる別の処理システムを図示する。 図８は、図３の中において図示された処理ステップの１以上を実行するように適合される処理チャンバを図示する。 図９Ａは、本発明の一実施形態による、基板の表面上に形成された緩衝層の部分の側部断面図である。 図９Ｂは、本発明の一実施形態による、基板の表面上に形成された緩衝層の部分の側部断面図である。

理解を容易にするため、可能な場合には、上記の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照符号を使用した。一実施形態の要素および特徴は、さらなる記述がなくても、他の実施形態内に有益に組み込むことができることが企図される。

本明細書の中において説明される本発明の実施形態は、概して、電源デバイス、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）、又は他の有用なデバイスなどの有用な半導体デバイスを形成するために使用される、高品質の緩衝層及びＩＩＩ‐Ｖ族の層を形成するための装置及び方法に関する。本発明の実施形態はまた、有用な半導体デバイスを形成するために使用される、高品質の緩衝層、ＩＩＩ‐Ｖ族の層、及び電極層を形成するための装置及び方法を含み得る。いくつかの実施形態において、装置及び方法は、同時に複数の基板の表面上に高い結晶配向を有する高品質の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の緩衝層を堆積するように適合される、１以上の物理的気相成長（ＰＶＤ）チャンバを有する１以上のクラスタツールの使用を含む。一実施形態において、処理条件は、窒化ガリウム（ＧａＮ）を含むデバイス製造プロセスの中において使用されるために適切なＡｌＮ緩衝層を形成するために提供される。１つのそのような実施形態において、１以上のＡｌＮの緩衝層が、近似的に１ナノメートル（ｒｍｓ）より小さい粗さを有し、かつ（００２）方向における望ましい結晶配向を有する、原子レベルの滑らかな表面を有するように形成される。

物理的気相成長（ＰＶＤ）及び化学的気相成長のプロセスを使用する、窒化アルミニウム、及び窒化ガリウムなどのＩＩＩ族‐窒化物を含む、電源デバイス、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）の製造が、さらに以下に論じられる。以下の説明において、本発明の実施形態の徹底した理解を提供するために、処理チャンバ構成及び材料レジームなどの多くの具体的な詳細が説明される。本発明の実施形態がこれらの具体的な詳細なしに実施され得ることは、当業者にとって自明であろう。他の例において、具体的なデバイス構成などのよく知られた特徴は、本発明の実施形態を不必要にあいまいにすることがないように、詳細には説明されない。さらに、図面の中において示される様々な実施形態が例示的な表現でありかつ必ずしも原寸に比例して描かれていないことは、理解されるべきである。それに加えて、他の配置及び構成は、本明細書の中の実施形態において明らかに開示されないかもしれないが、それでもなお本発明の精神及び領域の範囲内にあると考えられる。

従来の窒化ガリウム材料を含むデバイスの製造方法は、概して、基板と、ドープされていない及び／又はドープされた窒化ガリウムの層を含むデバイス層との間に、窒化ガリウムの緩衝層の形成を含む。本明細書の中において説明される本発明の実施形態において、窒化アルミニウム緩衝層は、そのような従来の窒化ガリウム緩衝層の代わりに使用される。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層は、概して、ＰＶＤ又は他のスパッタリング処理を使用して形成される。スパッタリング又はＰＶＤは、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）チャンバ又はハイドライド気相エピタキシー（ＨＶＰＥ）チャンバの中で典型的に実行される、ＩＩＩ族‐窒化物の緩衝層の製造とは対照的である。いくつかの場合において、窒化アルミニウムの層は、非反応性又は反応性ＰＤＶ処理のいずれによっても形成されることができる。一実施例において、ＰＶＤチャンバの中に収容される窒化アルミニウムを含むターゲットは、スパッタリングされて１以上の基板の表面上に窒化アルミニウム材料を形成する。代替的に、かつさらに以下に述べられるように、窒化アルミニウムの層は、アルミニウムのターゲット及び窒素を含むプロセスガスを使用して１以上の基板の表面上に窒化アルミニウムの層をスパッタリングかつ受動的に形成する、反応性スパッタリング処理によって形成され得る。

図２は、本発明の実施形態による、基板２１２を覆って配置されるＩＩＩ族‐窒化物に基づくヘテロ接合２１５を含む、パワー半導体デバイス２１０の実施例を図示している。ヘテロ接合２１５は、第１のＩＩＩ族‐窒化物の半導体層２１４、第２のＩＩＩ族‐窒化物の半導体層２１６、並びに第１のＩＩＩ族‐窒化物の半導体層２１４及び基板２１２の間に配置される、ＰＶＤ堆積した緩衝層２１３を含む。概して、ＰＶＤ堆積した緩衝層２１３の厚さは、約１から約１０００ナノメートル（ｎｍ）の間に含まれ得る。一実施例において、ＰＶＤ堆積した緩衝層２１３は、約５００ナノメートルより小さい厚さを有する。第１の電源電極２１８（すなわち、ソース電極）、及び第２の電源電極２２０（すなわち、ドレイン電極）は、直接的なオーミック接続又は任意の他の適切な電気接続を介して、第１及び第２のＩＩＩ族‐窒化物の半導体層に電気的に接続される。一実施例において、第１の電源電極２１８及び第２の電源電極２２０は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、プラチナ（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、及びチタン（Ｔｉ）、それらの組み合わせ、及び他の有用な導電性金属から成るグループから選ばれた金属を備える層を備える。ゲート構造２２２は、第２のＩＩＩ族‐窒化物の半導体本体２１４を覆って、第１の電源電極２１８及び第２の電源電極２２０の間に配置される。ゲート構造２２２は、第２のＩＩＩ族‐窒化物の半導体層２１６に接続されるゲート電極２２３を含み得る。代替的に、ゲート構造２２２は、第２のＩＩＩ族‐窒化物の半導体本体２１６に接続されるショットキータイプのゲート電極を含み得る。少なくとも１つの構成において、第１のＩＩＩ族‐窒化物の半導体層２１４は、窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む層であり、第２のＩＩＩ族‐窒化物の半導体層２１６は、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）であり、それらはＰＶＤ堆積した緩衝層２１３及び単結晶シリコンなどの望ましい材料から形成される基板２１１を覆って配置される。一実施例において、基板２１２は、＜１１１＞指向又は＜１１０＞指向の結晶シリコン基板を備える。少なくとも１つの構成において、絶縁層２２５は窒化ケイ素（ＳｉＮ）を含み得、かつ第１の電源電極２１８、第２の電源電極２２０、及びゲート電極２２３は全て金属を含む。例示的な基板２０１は、サファイア、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、ダイヤモンド、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯＸ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ソーダ石灰ガラス、及び／又は高石英ガラスを含む。概して、基板は、一貫した格子定数及び熱膨張係数を有する材料、その上で成長したＩＩＩ‐Ｖ族の材料と合致する基板、又はＩＩＩ‐Ｖ族が成長する温度において熱的かつ化学的に安定な基板から形成されることができる。

パワー半導体デバイス２１０のいくつかの構成において、ＰＶＤ堆積した緩衝層２１３は、デバイスの絶縁破壊電圧（例えば、〜９００ＶＤＣ）を改良し、かつより薄い第１のＩＩＩ族‐窒化物の半導体層２１４が使用されることを可能にする電源デバイスの中の活性層である。それ故、形成されたパワー半導体デバイス２１０は改良されたデバイス特性を有し、かつデバイスを形成するプロセスはより高いスループット（例えば、層２１４は従来のデバイスよりも薄い）を有し、かつより低い製造費用（例えば、より薄い層を形成するためにより少ない前駆体ガスを消費する）を有する。

ＰＶＤ堆積した窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の緩衝層２１３は、窒化ガリウム（ＧａＮ）ベースのＬＥＤ、及びシリコン（Ｓｉ）などの基板２０１の上で成長する電源デバイスの範囲内において使用され得る。本明細書の中において議論される本発明の実施形態は、高い結晶配向を有する高品質のＰＶＤＡｌＮ緩衝層を形成するために使用され、その結果として、それは、緩衝層２１３の頂部の上で成長したＧａＮ層の材料の品質を改良し、それ故、形成されたデバイスの性能及び信頼性を改良するために使用されることができる。ＰＶＤＡｌＮ緩衝層及び関連する形成プロセスは、非限定的に、例えば、基板の予備焼きなまし、低温ＭＯＣＶＤ緩衝形成、及びある程度必要とされる温度ランピングの作動などの、ＧａＮ緩衝層のＭＯＣＶＤ成長に対して典型的に必要とされる作動を消去するために使用されることができる。それに加えて、本明細書の中において説明されるＰＶＤ堆積プロセスのうちの１以上を使用する、緩衝層の形成時間は、従来のＭＯＣＶＤプロセスに対して近似的に１０から３０パーセント低減されることができる。形成されたＡｌＮ緩衝層はまた、シリコンを含む基板の表面を、ＭＯＣＶＤプロセスの中において使用されるガリウム前駆体及びシリコン基板の表面との干渉による、ガリウムが誘発する損傷から防御するために使用されることができる。ＰＶＤＡｌＮ層の堆積プロセスは、ＭＯＣＶＤプロセスにわたり、さもなければエピタキシャル成長に基づいて、処理サイクル時間のうちの約３から６時間を倹約すると信じられており、殊に、そのプロセスが頻繁なチャンバ洗浄処理ステップの主要な原因となる場合はそうである。そのような処理時間の低減は、概して、クラスタツールシステムの中の基板のスループットを非常に高め得る。ＰＶＤＡＩＮの結晶品質は、その上に成長するＧａＮ層の材料品質に直接的に影響を与えることが理解されるべきである。したがって、本明細書の中において説明される実施形態において、ＰＶＤＡｌＮ層は、高い結晶品質及び高められた処理再現性を有するように提供される。

図３は、以下にさらに述べられるように、電源デバイスなどの有用な半導体デバイスの少なくとも部分を形成するために使用される、処理シークエンス３００を示している。一実施形態において、処理シークエンス３００は、ステップ３０２から３０８などの１以上の基板の予備処理ステップ、緩衝層形成ステップ３１０、１以上のデバイス層形成ステップ（例えば、ステップ３１２）、及び１以上の接触層形成ステップ（例えば、ステップ３１４）を含む。処理ステップ３０２から３１４は、好ましくは１以上のクラスタツールの上に配置される、１以上の処理チャンバの中で実行されることができる。例示的な処理ステップ３０２から３１４及びクラスタツール４０１、６０１、及び７０１はさらに、以下で議論される。一実施形態において、各々のクラスタツール４０１、６０１、及び７０１は、同時に複数の基板を処理するように各々適合される複数の処理チャンバを有し、それは一般的にバッチ処理として言及される。この構成において、複数の基板は、キャリア４５１（図４）の上に配置される可能性があり、キャリア４５１は、基板２０１が処理システムを介して移送されかつ処理されるように、基板２０１を支持しかつ保有するように適合される。

図４は、図３の中において図示された処理ステップ３０２から３１４の１以上を実行するように適合されるクラスタツール４０１を図示する。クラスタツール４０１は、概して、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から購入することができ、かつそれはＥｎｄｕｒａ（登録商標）システムとして知られる。図５は、図４の中において示された処理チャンバ４４６から４７２などの、クラスタツールの中において使用されることができる処理チャンバの一構成を示している。図６は、図３の中において図示された処理シークエンスを完了するために使用されることができる処理システム６００を示している。処理システム６００は、クラスタツール４０１及びクラスタツール６０１を備えることができる。図７は、図３の中において図示された処理シークエンスを完了するために交互に使用されることができる処理システム７００の実施例を示している。図８は、図３の中において図示された処理ステップ３０２から３１４の１以上を実行するように適合されるＭＯＣＶＤチャンバ８０１を示している。

一実施形態において、クラスタツール４０１は、その中にそれぞれ、移送チャンバの外縁の範囲内及び周りに配置される様々な処理チャンバ４５４‐４７２の間で１以上の基板を移動させるための、第１及び第２のロボット４４６、４４８を含む、第１及び第２の移送チャンバ４４２、４４４を含む。第１の移送チャンバ４４２の外縁の周りに配置される様々な処理チャンバ４５４から４６４、及び第２の移送チャンバ４４４の外縁の周りに配置される処理チャンバ４６６から４７２は、処理チャンバ及びそれらのそれぞれの移送チャンバ４４２、４４４の各々の間に配置される（図示されぬ）スリットバルブの使用によって、互いから選択的に孤立されることができる。いくつかの構成において、第１の移送チャンバ４４２は、適度に低い圧力まで真空ポンプによって圧力を下げられ、例えば、１ミリトールとなり、一方で、第２の移送チャンバ４４４は、かなり低い圧力まで下げられ、例えば、１マイクロトールとなる。

一実施形態において、クラスタツール４０１は、概して、ファクトリインターフェース４０４、１以上のロードロック４５０、４５２、第１のロボット４４６、１以上のオプショナル配向チャンバ４５４、４５６、１以上のガス抜きチャンバ４５８、４６０、１以上の処理チャンバ４６２、４６４、第２のロボット４４８、及び複数の処理チャンバ４６６から４７２を備え、それらは全て直接的又は間接的にメーンフレーム４４９に結合される。一構成において、第１及び第２のロボット４４６及び４４８は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から購入可能な「蛙脚」タイプのロボットである。ガス抜きチャンバ４５８、４６０は、概して、ランプ又は抵抗ヒーターなどの熱源を備え、それは、処理チャンバ４６２から４７２のうちの１つの中において処理する前に、基板２０１の表面から任意の望ましくない水又は他の汚染が除去されることを確実にするために、真空状態の下でキャリア４５１及び基板２０１を望ましい温度まで加熱するように適合される。１以上のオプショナル配向チャンバ４５４、４５６は、概して、キャリア４５１及び／又は基板２０１を、システムの範囲内で望ましい回転方向に位置合わせするために使用される。

上で述べられたように、一実施形態において、クラスタツール４０１は、バッチ処理タイプの構成の中の複数の基板２０１を移送しかつ処理するように構成される。この構成において、第１及び第２のロボット４４６、４４８及び処理チャンバ４５４から４７２は、キャリア４５１の上に配置される基板２０１を受け入れかつ処理することができる。一実施例において、図４の中で示されるように、キャリア４５１は、キャリア４５１の表面４０２の上の８つの基板２０１を支持しかつ保有するように構成される。別の実施例において、キャリア４５１は、約３０個の２インチ基板２０１を支持しかつ保有するように構成される。一実施例において、キャリア４５１は、２００ミリメートルから７５０ミリメートルの範囲にわたる直径を有し得る。キャリア４５１は、ＳｉＣ又はＳｉＣで被覆されたグラファイトを含む、様々な材料から形成されることができる。一実施例において、キャリア４５１は、炭化ケイ素の材料を備え、かつ約１，０００平方センチメートル以上、好ましくは２，０００平方センチメートル以上、かつより好ましくは４，０００平方センチメートル以上の表面積を有する。キャリア４５１の例示的な実施形態はさらに、「改良されたフォトルミネッセンスの均一性のためのウエハキャリア設計」という題目の、２００９年８月２８日に出願された、米国特許出願番号１２／８７１，１４３の中で説明されている。

ロボット４４６、４４８は、基板、及び／又は複数の基板２０１を含むキャリア４５１を、２つの移送チャンバ４４２、４４４の間で、２重ゲートの処理チャンバ４６２、４６４を通して移動し、ロボット４４６、４４８はまた、２つの移送チャンバ４４２、４４４の間の真空孤立を提供する。いくつかの構成において、処理チャンバ４６２、４６４の１以上はさらに、前洗浄処理（例えば、非選択的スパッタエッチング）、温度規制（例えば、冷却）、又は他の望ましい作動を実行するように、適合される。

第２のロボット４４８は、基板、及び／又は複数の基板２０１を含むキャリア４５１を、移送チャンバ４４４に取り付けられる処理チャンバ４６２‐４７２へ及びから移送するように構成される。処理チャンバ４６６から４７２は、基板２０１の表面上の１以上の層をエッチ又は堆積するなど、それらの中の基板を処理するように構成される。一構成において、処理チャンバ４６６から４７２は、ＰＶＤ又はスパッタリング処理の使用によって、基板２０１の表面上に緩衝層２１３を堆積するように構成される。ＰＶＤタイプの堆積、及び他の同様な堆積技術は、堆積した膜を酸化及び／又は汚染しないように、高い真空を必要とし、かつそれ故、移送チャンバ４４４は、層の間の汚染を妨げるために少なくとも適度な真空レベルにおいて維持される。第２の移送チャンバ４４４と関連する全ての処理チャンバは、それぞれのスリットバルブによって第２の移送チャンバ４４４から分離される。

クラスタツール４０１の一実施形態において、その上に配置される複数の基板２０１を有する複数のキャリア４５１は、ファクトリインターフェース４０４に結合されるカセット４０５の中に積み込まれ、カセット４０５はロードロックチャンバ４５０、４５２を通して第１の移送チャンバ４４２に結合される。ロードロックチャンバ４５０、４５２は、（図示されぬ）スリットバルブによって第１の移送チャンバ４４２から各々選択的に孤立され、かつ（図示されぬ）真空ドアによってファクトリインターフェース４０４の外装領域４０６から各々選択的に孤立される。この構成において、ファクトリインターフェースの中のファクトリインターフェースロボット４０８Ａ、４０８Ｂは、カセット４０５からロードロック４５０、４５２へキャリア４５１を移動するように構成され、ここで、その後、キャリア４５１は、ロードロックに結合される（図示されぬ）真空ドアによってファクトリインターフェース４０４の外装領域４０６から孤立される。ロードロック４５０、４５２が望ましい圧力まで下げられた後に、ロードロックの中に配置されるキャリア４５１は、その後、移送チャンバ４４２及びロードロック４５０、４５２の間に形成される（図示されぬ）スリットバルブ開口部を通して、第１のロボット４４６によってアクセスされることが可能である。

別の実施形態において、カセット４０５の各々は、（図示されぬ）１以上の積み重ねられたウエハカセットを受け入れるように構成され、それらの各々は複数の基板２０１を含む。この構成において、基板２０１は、カセット４０５の中に配置される積み重ねられたウエハカセットから、ファクトリインターフェースロボット４０８Ａ、４０８Ｂによって除去され、かつその後、ファクトリインターフェース４０４に結合されるキャリア積み込みモジュール４０４Ａに移送される。その後、キャリア積み込みモジュール４０４Ａは、移送される基板の各々を受け入れ、かつそれらをキャリア４５１の上に位置決めするように適合される。一旦、キャリア４５１がその上に積み重ねられる望ましい数の基板を有すると、ファクトリインターフェースロボット４０８Ａ、４０８Ｂのうちの１つは、キャリア４５１及び基板２０１をキャリア積み込みモジュール４０４Ａから移送し、かつそれらを処理のためにロードロックチャンバ４５０、４５２の中に積み込む。基板２０１がクラスタツール４０１の中で処理された後、キャリア４５１は、キャリア積み込みモジュール４０４Ａの中に見られる構成要素によって積み出され、かつ処理された基板２０１は、それらのそれぞれの積み重ねられたウエハカセットに戻されることができる。上述のステップの１以上を実行するために適合され得るキャリア積み込みモジュール４０４Ａの実施例はさらに、本明細書の中において参照されることによって組み込まれる、同時係属でありかつ一般的に割り当てられる米国特許公開番号２０１０／０１１１６５０の中で説明される。

処理チャンバ５００又はリアクタは、基板２０１の表面の上に適切なスパッタリングされた膜を堆積するように適合され、それは図５の中において示されている。処理チャンバ４６６から４７２の１以上は、処理チャンバ５００の中で見られる構成要素を含むことができ、処理チャンバ５００は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から購入することができるマグネトロン型のＰＶＤチャンバである。

処理チャンバ５００は、真空チャンバ５０１、ターゲット５０３、マグネトロン５０５、真空ポンプシステム５２１、基板支持体アセンブリ５１３、及びプロセスキット５３１を含む。真空チャンバ５０１は、ターゲット５０３を支持し、ターゲット５０３は、複数のオーリングを使用して、ターゲットアイソレーター５０２を通して、真空チャンバ５０１の一端部において密封される。ターゲット５０３は、キャリア４５１の上に配置される基板２０１の上にスパッタ堆積される材料から成る、表面の少なくとも部分を有する。ターゲット５０３に対して隣接するようにかつターゲット５０３に関して回転するように配置されるマグネトロン５０５は、ターゲット表面５０３Ａからの材料を「スパッタ」するために、電源５９３を使用してターゲット５０３にバイアスをかけることによって、処理領域５４０の中で発生されるプラズマを閉じ込めるために使用される複数のマグネット５７４Ａ及び５７４Ｂを含む。マグネトロンのタイプは特定の用途に応じて変化することが知られている。電源５９３は、概して、ＤＣ及び／又はＲＦ電力をターゲット５０３に送るように構成される、電力供給５９４を備える。いくつかのＲＦ電力の伝送構成において、電源５９３はまたマッチ（ｍａｔｃｈ）５９５を含む。

真空ポンプシステム５２１は、概して、ポンプアセンブリ５２３及びバルブ５２２を備える。ポンプアセンブリ５２３は、概して、処理チャンバ５００の処理領域５４０の中の望ましい圧力を維持するように使用される、（図示されぬ）クライオポンプ及び（図示されぬ）粗引きポンプを備える。

一実施形態において、基板支持体アセンブリ５１３は、ペデスタル電極５０７を備え、ペデスタル電極５０７は、ペデスタル電極５３２を覆ってキャリア４５１及び基板２０１を支持するように適合される支持表面を有する静電チャック５１２を備えることができる。他のデバイスが、キャリア４１５及び基板２０１を処理の間に適切な位置に保つために使用され得ることは知られている。（図示されぬ）抵抗ヒーター、（図示されぬ）冷却チャネル、及び（図示されぬ）熱伝導ガスキャビティーは、処理の間に基板の熱制御を提供するために、ペデスタル５０７の中で形成され得る。いくつかの用途において、電源５３０に結合されるペデスタル電極５３２は、プラズマイオン化蒸着材料及びプロセスガスを引き付けるために、ＲＦ及び／又はＤＣバイアスを基板２０１に適用することができる。他の用途において、基板にバイアスをかけることは、堆積層に対する損傷のための電位をさらに低減するために、低減されるか又は消去され得る。

本発明の一実施形態において、パルス状のＤＣ、ＲＦ、及び／又はパルス状のバイアス信号は、電源５９３によってターゲット５０３に適用され、そのことは、以下にさらに述べられるように、窒化アルミニウム層、バリア層などの望ましいバリア層の堆積を著しく改良することが認識されてきた。ターゲット５０３をスパッタリングするためにプラズマによって発生されるイオンを引き付けるために、ターゲット５０３は、一実施形態において、例えば、１から２０キロワットの平均電力を提供する電源５９３によってバイアスをかけられる。ターゲット５０３に適用されるパルス状のＤＣ及び／又はＲＦバイアス信号は、複数の交互に現れる第１及び第２の間隔を有し、ここで、第１の間隔の各々において、適用されるバイアス信号の電圧はターゲットをスパッタリングするためにイオンを引き付けるためにネガティブであり、かつ交互に現れる第２の間隔の間において適用されるバイアス信号は、第１の間隔の間に適用されるバイアスよりも低く、バイアスされていないか（例えば、ゼロ適用の電圧）又はアーク放電を低減するためにターゲット５０３からのポジティブに帯電したイオンを排除するためにポジティブな電圧を有することさえある。当業者は、ターゲット５０３に適用されるパルス状のバイアス信号が、特定の用途に応じて、多くの有益な処理上の利点を提供できることを理解するだろう。例えば、パルス状のバイアス信号は、望ましい多重構成要素膜層を形成するために、堆積速度を低減し、より安定的なプラズマを生成し、かつプラズマ化学を効果的に制御するためのプラズマにおけるピークエネルギーを増加するために使用されることができる、ということが信じられている。例えば、パルス状のバイアス信号がターゲット５０３に適用される場合、真の理論特性により近い膜が取得され得る。さらに他の可能な特徴は、とりわけ多重構成要素膜に対して、膜の品質における向上を含む。膜シート抵抗は、パルス状のバイアスが適用される場合に、望ましくないミクロボイド及び柱状構造の可能な消去のために低減され得ることがまた信じられている。しかしながら、いくつかの用途において、一定のＤＣ又はＲＦ電力レベルのバイアス信号である、パルス状でないバイアス信号は、堆積プロセスの１以上の部分の間にターゲット５０３にバイアスをかけるために適用され得、又は特定の用途に応じてパルス状のバイアス信号との組み合わせにおいてさえ適用され得ることが理解されている。

処理キット５３１は、概して、第２の誘電体シールドアイソレーター５１０によって分離される、カバーリング５１３、接地シールド５０８、及びチャンバシールド５０９を含む。処理キット５３１の部分は、チャンバ壁５０１Ａを保護するために真空チャンバ５０１の範囲内において位置決めされ、処理キット５３１の部分は、通常、処理領域５４０の中で発生したスパッタリングされた材料から、電気的に接地される金属を備える。一実施形態において、接地シールド５０８は、電気的に浮遊することが許容され、かつチャンバシールド５０９は電気的に接地される。しかしながら、いくつかの実施形態において、どちらかの又は両方のシールドは接地されることができ、同じ又は異なる非接地レベルに対して浮遊するか又はバイアスをかけられる。シールド５０８、５０９は、典型的には、ステンレス鋼から成り、かつそれらの内側（例えば、アイテム番号５１１）は、ビードブラストされ、又はさもなければ粗面化されて、それらの上にスパッタ堆積する材料の接着を促進することができる。しかしながら、長引くスパッタリングの間のいくつかのポイントにおいて、堆積した材料は、有害な粒子を生み出しながら薄片になってはげ落ちるような厚さまで増大する。このポイントが到達される前に、シールド５０８、５０９は、洗浄され又は取り換えられる。

いくつかの用途において、基板は、バイアスをかけられて、その用途に対して適切なように生成されたプラズマの中で発生されるイオンを引き付けるか又は排除することができる。例えば、電源５３０は、ＲＦ電力をペデスタル電極５０７に対して適用するように提供され、堆積プロセスの間に堆積材料イオンを引き付けることができる。それに加えて、電源５３０は、ＲＦ電力をペデスタル電極５０７に適用して、補助エネルギーをプラズマに結合するように構成されることができる。堆積プロセスの間に、ペデスタル５０７及びそれ故、基板２０１は、電気的に浮遊した状態で残されることができるが、それにも関わらず、ネガティブな自己バイアスがその上で発達し得る。代替的に、ペデスタル５０７は、例えば、約−３０ＶＤＣなどの、−１０００ボルトから＋５００ボルトの間のネガティブな電圧において、電源によってネガティブにバイアスをかけられることができ、基板２０１にネガティブにバイアスをかけ、イオン化された堆積材料を基板に引き付け得る。いくつかの構成において、コンデンサチューナは、以下にさらに述べられるように、電源と共に使用され、処理の間に基板２０１の上の浮遊電位を制御するように使用される。さらに別の代替例において、基板２０１は電気的に浮遊するように残されることができる。

電源５３０が、ペデスタルを通して基板２０１にバイアスをかけるように使用される、ＲＦ電力供給である場合、例えば、供給は１３．５６メガヘルツの周波数において作動し得る。他の周波数は、特定の用途に応じて、６０メガヘルツなどの適切な値である。ペデスタル５０７は、１０ワットから５キロワットの範囲の中のＲＦ電力が供給され得る。上述の電力及び電圧レベル及び周波数は、無論、特定の用途に応じて変化し得る。コンピュータベースのコントローラ４９１は、特定の用途にしたがって、様々な電源の電力レベル、電圧、電流、及び周波数を制御するようにプログラミングされ得る。

再び図５を参照すると、ガス源５６４は、例えば、アルゴンなどの化学的な不活性希ガスなどのスパッタリング作動ガスを、質量流量コントローラ５６６を通してチャンバ５０１に対して供給する。作動ガスは、チャンバシールド５０９の底部を通る、又はチャンバシールド５０９、静電チャック５１２、及びペデスタル５０７の間の隙間を通る開口部を貫く１以上の入り口パイプのいずれかを用いて、チャンバの頂部に収容されることができ、又は図示されるようにその底部に収容されることができる。反応性ＰＶＤ処理の間に、窒素ガスは、電源５９８から送られて、基板２０１の上に窒化アルミニウムなどの窒化物を含む層を形成することができる。

図６は、処理システム６００のクラスタツール４０１及びクラスタツール６０１の概略上面図であり、処理システム６００は、本発明の少なくとも１つの実施形態にしたがって、合成窒化物半導体デバイスを製造するために使用される。図３に関して以下に説明される処理はまた、他の適切な処理システム構成の中で実行され得ることが予期される。上述されたクラスタツール４０１と同様に、クラスタツール６０１の範囲内の環境は、真空状態、又は大気圧以下の圧力において維持されることができ、その中で処理される基板の酸化及び／又は汚染を妨げる。特定の実施形態において、窒素などの不活性ガスでクラスタツール６０１を埋め戻すことが望ましいだろう。

システムコントローラ４９１は、処理システム６００の中で見られる自動化された構成要素のアクティビティー及び作動パラメータを制御する。一般的に、処理システムの中で見られるクラスタツールを通る基板の動きの大半（バルク）は、１以上の基板２０１を移動させかつ位置決めするように適合される１以上の自動化デバイスの使用によって実行され、それによって、１以上の基板２０１は、システムコントローラ４９１によって送られるコマンドの使用によりクラスタツールによって受け入れられることができ、又はクラスタツールの範囲内に位置決めされることができる。いくつかの実施形態において、複数の基板２０１は、基板コンベヤなどの（図示されぬ）自動化された移送装置を使用して、クラスタツール４０１及び６０１の間のキャリア４５１の上で移送される。他の実施形態において、各々のキャリア４５１は、特定のクラスタツール４０１、６０１と関連し、かつ基板は、各々が１以上の基板を保持する１以上のウエハカセットを移送するように適合される、自動化された装置を使用してクラスタツール４０１及び６０１の間で移送される。システムコントローラ４９１は、クラスタツール４０１、６０１、７０１の中で見られる１以上の構成要素を制御するために使用される汎用コンピュータである。システムコントローラ４９１は、概して、処理シークエンス３００の制御及び自動化を容易にするように設計され、かつ典型的に、（図示されぬ）中央処理ユニット（ＣＰＵ）、（図示されぬ）メモリ、及び（図示されぬ）支持回路（又はＩ／Ｏ）を含む。メモリ内には、ＣＰＵに命令するためのソフトウェア命令およびデータをコード化して記憶させることができる。システムコントローラによって読まれることができるプログラム（又はコンピュータ命令）は、どの作業が基板の上で実行可能であるかを判定する。好ましくは、プログラムは、実行される様々な処理方策作業及び様々な処理モジュールの処理方策ステップと一緒に、基板の、監視、移動の実行及び制御、支持、及び／又は位置決めに関する、作業を実行するためのコードを含むシステムコントローラによって読まれることができるソフトウェアである。プロセッサは、メモリの中に記憶されている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。使用される処理システム及び方法の態様はさらに、参照されることによってその全体が本明細書の中に組み込まれる、「窒化化合物構造のエピタキシャル成長」という題目の、米国２００７／０２４５１６として今現在公開されている、米国特許出願番号１１／４０４，５１６の中で説明されている。

クラスタツール６０１は、概して、移送チャンバ６０６、第１の処理チャンバ６０２ａ、第２の処理チャンバ６０２ｂ、及び移送チャンバ６０６と結合される第３の処理チャンバ６０２ｃ、移送チャンバ６０６と結合されるロードロックチャンバ６０８、基板を蓄えるためのバッチロードロックチャンバ６０９、及び基板を積み込むためのロードステーション６１０を含む。移送チャンバ６０６は、ロードロックチャンバ６０８、バッチロードロックチャンバ６０９、及び処理チャンバ６０２ａ‐ｃの間で基板を持ち上げかつ移送するために作動可能な（図示されぬ）ロボットアセンブリを備える。３つの処理チャンバ６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃが示されるが、任意の数の処理チャンバが移送チャンバ６０６と結合され得ることが理解されるべきである。処理チャンバ６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃは、移送チャンバ６０６と結合される、酸化金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）チャンバ（以下に説明される、図８の中において示されるＭＯＣＶＤチャンバ８０１など）又はハイドライド気相エピタキシャル（ＨＶＰＥ）チャンバであり得る。代替的に、処理システム６００は、移送チャンバを伴わないインラインシステムであり得る。様々な実施形態において、ＰＶＤ、ＣＶＤ、又はＡＬＤチャンバは、用途に応じて移送チャンバ６０６と結合されるＭＯＣＤＶ又はＨＶＰＥチャンバのうちの１つに付加的に含まれ又は置き代えられることができる。例示的なＭＯＣＶＤ、ＨＶＰＥＰＶＤ、ＣＶＤ、又はＡＬＤチャンバは、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．から購入することができる。

各々の処理チャンバ６０２a、６０２ｂ、６０２ｃは、概して、１以上の基板が処理を経験するために配置される処理領域を画定するチャンバ本体６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｃ、ガス前駆体がそこからチャンバ本体６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｃに送られる化学的伝送モジュール６１６ａ、６１６ｂ、６１６ｃ、及びクラスタツール６０１の各々の処理チャンバに対する電気システムを含む各々の処理チャンバ６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃのための電気モジュール６２０ａ、６２０ｂ、６２０ｃを含む。いくつかの実施形態において、各々のチャンバ６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃは、例えば、窒化化合物の半導体材料の薄い層を形成するために、有機金属要素が金属ハイドライド要素と反応する、ＣＶＤ処理を実行するように適合される。

移送チャンバ６０６は、処理の間に、真空の下にあり得、又は大気圧よりも低い圧力の下にあり得る。移送チャンバ６０６の真空レベルは、処理チャンバ６０２ａの真空レベルにマッチするように調整され得る。例えば、移送チャンバ６０６から処理チャンバ６０２ａの中に（又はその逆）移送する場合、移送チャンバ６０６及び処理チャンバ６０２ａは、同じ真空レベルに維持され得る。その後、移送チャンバ６０６からロードロックチャンバ６０８又はバッチロードロックチャンバ６０９に（又はその逆）移送する場合、移送チャンバの真空レベルは、ロードロックチャンバ６０８又はバッチロードロックチャンバ６０９の真空レベルを介してさえ、ロードロックチャンバ６０８又はバッチロードロックチャンバ６０９の真空レベルとマッチすることができ、かつ処理チャンバ６０２ａは異なっている可能性がある。特定の実施形態において、窒素などの不活性ガスで移送チャンバ６０６を埋め戻すことが望ましいだろう。例えば、基板は、９０パーセントより高いＮ２又はＮＨ３を有する環境において移送され得る。代替的に、基板は、９０パーセントより高いＨ２を有する環境においてなど、高い純度のＨ２環境の中で移送されることができる。

クラスタツール６０１の中で、ロボットアセンブリは、第１の堆積プロセスを経験するために、第１の処理チャンバ６０２ａの中へ１以上の基板２０１が積み込まれたキャリア４５１を移送する。ロボットアセンブリは、第２の堆積プロセスを経験するために、第２の処理チャンバ６０２ｂの中へキャリア４５１を移送する。ロボットアセンブリは、第３の堆積プロセスを経験するために、第１の処理チャンバ６０２ａ又は第３の処理チャンバ６０２ｃのいずれかの中へキャリア４５１を移送する。堆積ステップの全て又はいくつかが完了した後に、キャリア４５１は、処理チャンバ６０２ａ‐６０２ｂからロードロックチャンバ６０８へ戻すように移送される。その後、キャリア４５１は、ロードステーション６１０へ移送される。代替的に、キャリア４５１は、１以上の処理チャンバ６０２ａ‐６０２ｃの中でさらに処理する前に、ロードロックチャンバ６０８又はバッチロードロックチャンバ６０９のいずれかの中に蓄えられ得る。１つの例示的なシステムは、参照されることによってその全体が本明細書の中に組み込まれる、「窒化化合物の半導体デバイスを製造するための処理システム」という題目の、２００８年１月３１日に出願された、米国特許出願番号１２／０２３，５７２の中で説明される。

上述されたように、図７は、図３の中において図示された処理シークエンスの少なくとも部分を完了するために交互に使用されることができる処理システム７００の実施例を示している。この構成において、クラスタツール４０１及びクラスタツール６０１は、移送チャンバ７１０のいずれかの側部に配置される（図示されぬ）スリットバルブの使用によって、移送チャンバ４４４及び６０６から分離して孤立されることができる移送チャンバ７１０を介して、一緒に結合される。いずれかのクラスタツールの中のロボットの１以上は、基板２０１を移送チャンバ７１０の範囲内の位置へ移送するように構成され、それによって、キャリア４５１及び基板２０１は、クラスタツールの間で手渡しされることができる。それ故、クラスタツール４０１又はクラスタツール６０１のいずれかの中で処理される基板２１０は、それらがクラスタツールの間で移送される場合、（クラスタツール４０１、６０１の外側の）大気環境に晒される必要がない。

図８は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、窒化化合物の半導体デバイスを製造するために使用され得る、ＭＯＣＶＤチャンバ８０１の概略的な断面図である。ＭＯＣＶＤチャンバ８０１は、システム６００及び７００を参照して上述されたように、処理チャンバ６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃのうちの１以上であり得る。ＭＯＣＶＤチャンバ８０１は、概して、チャンバ本体８０２、前駆体ガスを送るための化学的伝送モジュール８１６、キャリアガス、洗浄ガス及び／又はパージガス、プラズマ源を有する遠隔プラズマシステム８２６、サセプタ又は基板支持体８１４、並びに真空システム８１２を含む。ＭＯＣＶＤチャンバ８０１のチャンバ本体８０２は、処理領域８０８を包含する。シャワーヘッドアセンブリ８０４は、処理領域８０８の一端部において配置され、かつキャリア４５１は、処理領域８０８の他の端部において配置される。キャリア４５１は、基板支持体８１４の上に配置される。

一実施形態において、シャワーヘッドアセンブリ８０４は、第１の前駆体又は第１のプロセス混合ガスを処理領域８０８に送るための化学的伝送モジュール８１６と結合される第１の処理ガスチャネル８０４Ａ、第２の前駆体又は第２のプロセス混合ガスを処理領域８０８に送るための化学的伝送モジュール８１６と結合される第２の処理ガスチャネル８０４Ｂ、及びシャワーヘッドアセンブリ８０４の温度を規制することを補助するために、熱交換流体をシャワーヘッドアセンブリ８０４に流すための熱交換システム８７０と結合される温度制御チャネル８０４Ｃを有する、２重ゾーンアセンブリであり得る。適切な熱交換流体は、水、水ベースのエチレングリコール混合物、ペルフルオロポリエーテル（例えば、Ｇａｌｄｅｎ（登録商標）流体）、オイルベースの熱伝導流体、又は類似の流体を含み得る。

処理の間、第１の前駆体又は第１のプロセス混合ガスは、シャワーヘッドアセンブリ８０４の中の第１の処理ガスチャネル８０４Ａと結合されるガス導管８４６を介して、処理領域８０８へ送られることができ、かつ第２の前駆体又は第２のプロセス混合ガスは、シャワーヘッドアセンブリ８０４の中の第２の処理ガスチャネル８０４Ｂと結合されるガス導管８４５を介して、処理領域８０８へ送られることができる。プロセス混合ガス又は前駆体は、前駆体ガスと混合されるキャリアガス及び／又はドーパントガスと同様に、１以上の前駆体ガス又はプロセスガスを含み得る。本明細書の中において説明される実施形態を実施するように適合され得る例示的なシャワーヘッドは、参照されることによってそれらの全体が本明細書に組み込まれる、「複数のガスの直線的チャネルシャワーヘッド」という題目の、２００７年１０月１６日に出願された、米国特許出願番号１１／８７３，１３２、「複数のガスの螺旋状チャネルシャワーヘッド」という題目の、２００９‐００９５２２２として米国で今現在公開されている、２００７年１０月１６日に出願された、米国特許出願番号１１／８７３，１４１、及び「複数のガスを合わせて注入するシャワーヘッド」という題目の、２００９‐００９５２２１として米国で今現在公開されている、２００７年１０月１６日に出願された、米国特許出願番号１１／８７３，１７０の中で説明されている。

下側ドーム８１９は、下側容積８１０の一端部において配置され、かつキャリア４５１は、下側容積８１０の他の端部において配置される。キャリア４５１は、処理位置の中において示されるが、例えば、基板２０１が積み込まれ又は積み降ろされる、下側位置に移動されることができる。排気リング８２０は、堆積が下側容積８１０の中で生じることを妨げることを補助し、かつまた排気ガスをＭＯＣＶＤチャンバ８０１から排気口８０９に導くことを補助するために、キャリア４５１の外縁の周りに配置され得る。下側ドーム８１９は、基板２０１の放射加熱のために光が通過することを可能にするために、高純度の石英などの透明な材料から作られ得る。放射加熱は、下側ドーム８１９の下に配置される複数の内側ランプ８２１Ａ及び外側ランプ８２１Ｂによって提供されることができ、かつリフレクタ８６６は、内側及び外側ランプ８２１Ａ及び８２１Ｂによって提供される放射エネルギーに対する、ＭＯＣＶＤチャンバ８０１の露出を制御することを補助するために使用されることができる。ランプの付加的なリングはまた、基板２０１の繊細な温度制御のために使用されることができる。

パージガスは、シャワーヘッドアセンブリ８０４から及び／又はキャリア４５１の下及びチャンバ本体の底部の近傍に配置される（図示されぬ）吸気ポート又はチューブから、ＭＯＣＶＤチャンバ８０１の中に送られることができる。パージガスは、ＭＯＣＶＤチャンバ８０１の下側容積８１０に入り、かつキャリア４５１及び排気リング８２０の上側を通り、かつ環状排気チャネル８０５の周りに配置される複数の排気ポート８０９の中へ流れる。排気導管８０６は、環状排気チャネル８０５を、真空ポンプ８０７を含む真空システム８１２に接続する。ＭＯＣＶＤチャネル８０１の圧力は、バルブシステムを使用して制御されることができ、バルブシステムは、排気ガスが環状排気チャネルから引き出される速度を制御する。ＭＯＣＶＤチャンバの他の態様は、参照されることによってその全体が本明細書の中に組み込まれる、「ＣＶＤ装置」という題目の、２００８年１月３１日に出願された、米国特許出願番号１２／０２３，５２０の中で説明される。

望ましい場合には、洗浄ガス（例えば、塩素ガスなどのハロゲンを含むガス）は、シャワーヘッドアセンブリ８０４から及び／又は処理領域８０８の近傍に配置される（図示されぬ）吸気ポート若しくはチューブから、ＭＯＣＶＤチャンバ８０１の中に送られることができる。洗浄ガスは、基板支持体８１４及びシャワーヘッドアセンブリ８０４などのチャンバ構成要素から堆積を除去するためにＭＯＣＶＤチャンバ８０１の処理領域８０８に入り、かつ環状排気チャネル８０５の周りに配置される複数の排気ポート８０９を介して、ＭＯＣＶＤチャンバ８０１を出る。

化学伝送モジュール８１６は、概して、前駆体及び／又は化学物質をＭＯＣＶＤチャンバ８０１に供給する。反応性ガス、キャリアガス、パージガス、及び洗浄ガスは、化学的伝送モジュール８１６から、供給ラインを通ってかつチャンバ８０１の中へ供給される。ガスは、供給ラインを通ってかつガス混合ボックスの中に供給され得、そこで、それらは一緒に混合されてかつシャワーヘッドアセンブリ８０４に送られる。処理スキームに応じて、ＭＯＣＶＤチャンバ８１０に送られる前駆体及び／又は化学物質のいくつかは、ガスというよりはむしろ液体であり得る。液体の化学物質が使用される場合、化学的伝送モジュールは、液体を気化するために、液体注入システム又は他の適切なメカニズム（例えば、バブラー又は気化器）を含む。液体からの蒸気は、キャリアガスと混合され得る。

遠隔プラズマシステム８２６は、チャンバ洗浄、又は処理基板からのエッチング残り若しくは欠陥のある層などの、選ばれた用途に対してプラズマを生み出すことができる。入力ラインを介して供給される前駆体から、遠隔プラズマシステム８２６の中で生み出されるプラズマ核種は、分散のために導管８０４Ｄを介して、シャワーヘッドアセンブリ８０４を通り、ＭＯＣＶＤチャンバの中の処理領域８０８に送られる。洗浄用途のための前駆体ガスは、塩素を含むガス、フッ素を含むガス、ヨウ素を含むガス、臭素を含むガス、窒素を含むガス、及び／又は他の適切な反応性要素を含み得る。遠隔プラズマシステム８２６はまた、層の堆積プロセスの間に、適切な堆積前駆体ガスを、遠隔プラズマシステム８２６の中に流すことによって、ＣＶＤ層を堆積するように適合され得る。一実施例において、遠隔プラズマシステム８２６は、活性窒素核種を処理領域８０８に送るように使用される。

排気通路などの、ＭＯＣＶＤチャンバ８０１及びそれを取り囲む構造体の壁の温度は、熱交換器を形成するためにチャンバの壁の中の（図示されぬ）チャネルを通る熱交換液体を循環させることによって、さらに制御されることができる。シャワーヘッドアセンブリ８０４はまた、付加的な熱交換器を形成するために、（図示されぬ）熱交換通路を有する。典型的な熱交換流体は、水ベースのエチレングリコール混合物、オイルベースの熱伝導流体、又は類似の流体を含む。シャワーヘッドアセンブリ８０４の加熱は、望ましくない反応生成物の凝縮を低減又は消去し、かつプロセスガス、及びそれらが排気導管８０６の壁の上に凝縮しかつガスの流れがない間に処理チャンバへ逆流する場合、処理を汚染し得る他の汚染物質の揮発性生成物の消去を改良することができる、付加的な熱交換器を使用して実行され得る。

上で短く議論されたように、図３は、電源デバイス、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）、又は他の有用なデバイスなどの有用な半導体デバイスを形成するために使用される、高品質の緩衝層及びＩＩＩ‐Ｖ族の層を形成するために使用される、処理シークエンス３００を示している。一実施例において、図３の中において示される処理シークエンス３００は、図２の中において描かれる多くの層のうちの１つを形成するために使用され、それについては、本明細書の中で議論される。処理シークエンス３００が処理システム６００を使用して実行されるように最初に述べられた一方で、このシステム及び図示されたチャンバ構成は、本明細書の中において説明される本発明の範囲に関して限定的であることを企図するものではない。図３の中において図示されるステップの数及びシークエンスはまた、本明細書の中において説明される本発明の範囲に関して限定的であることを企図するものではなく、それは、本明細書の中において説明される本発明の基本的範囲から逸脱することなく、１以上のステップが付加、削除、及び／又は順番替えされることができるからであることは注意されるべきである。

図３の中において示されるように、ステップ３０２において、処理システム６００のクラスタツール４０１などのクラスタツールは、その中で処理するために１以上の基板２０１を受け入れる。一実施形態において、基板は、複数の基板２０１を保有するように構成されるウエハカセットの中のクラスタツールに運ばれる。一構成において、ステップ３０２はまた、ウエハカセットから基板を除去して、その後、基板をキャリア積み込みモジュール（例えば、参照番号４０４Ａ）に移送するプロセスを含み、それによって、移送される基板はその後キャリア４５１の上に位置決めされることができる。一旦、キャリア４５１がその上に積み重ねられる望ましい数の基板を有すると、その後、ロボットのうちの１つは、キャリア及び基板をキャリア積み込みモジュールから移送し、かつそれらを処理のためにクラスタツールのロードロックチャンバの中に積み込む。処理シークエンス３００のいくつかの構成において、ステップ３０２はさらに、基板をロードロックチャンバ４５０、４５２（図４）に移送し、ロードロックチャンバ４５０、４５２の中の圧力を望ましい圧力まで低減し、かつその後、ステップ３０４を実行するように適合される処理チャンバの中に基板を受け入れかつ移送するステップを含み、ステップ３０４については以下に議論される。

次に、ステップ３０４において、前処理プロセス又は処理は、処理ステップ３１０を実行するのに先立って、基板２０１のうちの少なくとも１つの表面から任意の望ましくない材料を除去するために、基板のうちの１以上において実行され、ステップ３１０については以下に議論される。一実施形態において、基板の前処理は、表面の汚染（例えば、酸化物、有機材料、他の汚染物質）及びそれらからの粒子を除去するために実行され、同様に、これらの高結晶質の構造体の中の高結晶質の配向を有する高品質の緩衝層及びＩＩＩ‐Ｖ族の層の受け入れのためにその表面を準備する。１つのそのような実施形態において、基板の前処理は、近似的に１ナノメートル（平均平方根、ＡＦＭ及び（００２）ＸＲＤＦＷＨＭ＜５０ａｒｃｓｅｃに基づいて）より小さい表面粗さを有する高品質の緩衝層及びＩＩＩ‐Ｖ族の堆積を可能にする。付加的に、ランからラン、ウエハからウエハへの高いプロセス再現性、及び基板上に形成される層（単数若しくは複数）の範囲内の高い均一性がまた、取得され得る。一実施形態において、基板の前処理は、クラスタツール４０１の中で見られる処理チャンバ４５８から４７２のうちの１つの範囲内においてその場で（インシトゥ）実行される。一構成において、処理チャンバ４５８から４７２は、ＳｉＣｏＮｉＴＭ又はＡｋｔｉｖＴＭ前洗浄チャンバを含むことができ、それらは両者ともカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．から購入することができる。

一実施形態において、ステップ３０４の中で実行される前処理プロセスは、基板２０１をクラスタツール４０１の中の処理チャンバ（例えば、チャンバ５０１）の中へ積み込むこと、及びその後、基板の表面近傍でプラズマを発生するために、処理チャンバのペデスタル電極（例えば、電極５０７）にバイアス（電圧）を適用することを含む。発生したプラズマは、概して、アルゴン、窒素、水素、及び／又は他のガスを備える、混合ガスから生成されるラジカル及びイオンを含む。発生したガスイオン及びラジカルは、任意の基板表面の汚染及び粒子を除去するために、基板表面と相互作用し、及び／又は衝突する。いくつかの場合において、プラズマは、基板と堆積したエピタキシャル膜層（例えば、緩衝を含むＡｌＮ）との間のより優れた結晶配向を確実にするために、基板の表面構造を改良するために使用される。プラズマ密度、バイアス、及び処理時間は、基板表面を効果的に処理するが、基板表面に損傷を与えないように調整されることができる。一実施例において、近似的に−５ボルトから−１０００ボルトのバイアスが、近似的に１秒から１５分の間、基板２０１及びキャリア４５１が配置される基板支持体の中に配置される電極に対して適用される。処理チャンバの処理領域に送られる電力の周波数は、約１０キロヘルツから１００メガヘルツの間で変化することができ、かつ電力レベルは約１から１０キロワットの間であり得る。前処理プロセスのステップ又はステップ３０４の間に、基板支持体の表面の温度は、摂氏約−５０度から１０００度の間にわたることができる。上述の前処理プロセスの組み合わせは、ランからラン、及びウエハからウエハで繰り返し形成されることができる高品質の緩衝層を形成するために、使用されることができることが信じられている。一実施形態において、上述の基板前処理プロセスの使用は、従来的に処理された基板の中でしばしば観察されるＡｌＮ及びＧａＮの結晶品質における変化を、低減し又は消去することができる。一構成において、ステップ３０４は、処理チャンバ４６２、４６４のうちの１つの中で実行され、その処理チャンバは、図６の中において示されるクラスタツール４０１の中の、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．から購入できるＳｉＣｏＮｉＴＭ又はＡｋｔｉｖＴＭを備える。

ステップ３０４における、処理シークエンス３００の一実施形態において、湿式洗浄プロセスは、処理ステップ３０２を実行するのに先立って、基板２０１の表面から任意の望ましくない材料を除去するために実行される。一実施形態において、洗浄プロセスは、基板が洗浄液に晒されるバッチ洗浄プロセスを使用して実行され得る。一実施形態において、基板は、他の適切な技術のスプレー、フラッディング、イマーシングによって湿らされる。洗浄液は、ＳＣ１洗浄液、ＳＣ２洗浄液、ＨＦ‐ラストタイプの洗浄液、オゾン処理水液、フッ化水素酸（ＨＦ）及び過酸化水素液（Ｈ２Ｏ２）、又は他の適切で廉価な洗浄液であり得る。

次に、ステップ３０６において、基板２０１は、基板２０１の表面から任意の望ましくない吸収された水又は他の揮発可能な汚染物質を除去するために脱気される。一般的に、ステップ３０６の中において実行される脱気処理は、基板が、基板の表面から除去されるべき汚染物質に対して低い分圧を有する環境の範囲内に配置される一方で、望ましい温度まで基板２０１を加熱することを含む。一実施例において、基板２０１は、真空環境又は高純度の不活性ガスの雰囲気の中に配置される。さらに別の実施例において、基板は、約１ミリトールより小さい真空圧力において維持される環境の中で、摂氏約１００度より高い温度まで加熱される。別の実施例において、基板は、約１０ミリトールより小さい真空圧力において維持される環境の中で、摂氏約３００度より高い温度まで加熱される。別の実施例において、基板は、ステップ３１０の間で使用される処理圧力より低いか又は等しい真空圧力において、ステップ３１０の中において使用される処理温度と同じくらいに高い温度まで加熱され、ステップ３１０については以下に議論される。図３の中に示されるように、いくつかの実施形態において、ステップ３０６は、ステップ３０４の前か又は後に実行されることができる。一構成において、ステップ３０６は、図６の中において示されるクラスタツール４０１の中のガス抜きチャンバ４５８、４６０の処理領域に配置される（図示されぬ）加熱された静電チャックを使用して実行される。一実施例において、基板は、不活性ガス、Ｎ２、ＨＣｌ、ＨＦ、ＮＨ４Ｆ、若しくはＨ２、及び／又はそれらの組み合わせなどの、望ましいプロセスガスを含む環境の中で、高められた温度において急速熱処理（ＲＴＰ）チャンバの中で熱的に脱気される。

次に、ステップ３０８において、基板２０１は、ステップ３１０が基板２０１の上で実行される前に、望ましい温度まで随意に予め加熱される。一般的に、ステップ３０８の中で実行される予熱プロセスは、基板２０１を、ステップ３１０の間に使用される処理温度の近くの温度まで加熱することを含む。いくつかの構成において、ステップ３０８は、ステップ３１０が実行される処理チャンバ以外の処理システム６００の中の処理チャンバ４５４から４７２のうちの１つの中で実行され得る。

次に、基板２０１は、ステップ３１０又は緩衝層形成ステップが、基板２０１の表面上に高品質の緩衝層２１３を堆積するために使用される、処理チャンバ４６６から４７２のうちの１つに移送される。一実施形態において、処理チャンバ４６６、４６８、４７０、４７２は、図５の中において示される処理チャンバ５００に類似する、物理的気相成長チャンバである。本明細書の中において説明される処理は、ＰＶＤ処理によって形成されるエピタキシャル成長したＡｌＮ緩衝を形成するために使用されることができる。本明細書の中において説明される処理は、膜応力を低減し、膜クラッキングを消去し、かつ適度な処理温度においてＰＶＤ堆積したＡｌＮの構造品質を改良するために使用されてきた。本明細書の中において説明されるＰＶＤ堆積プロセスは、従来のＭＯＣＶＤ又はＨＶＰＥ緩衝層形成プロセスに対して、重要な利点を有すると信じられており、それは、ＭＯＣＶＤチャンバ調整ステップに対する必要性、処理ステップの間の温度ランピングに対する必要性、及び過剰な洗浄処理に対する必要性を低減することによって、高品質のエピタキシャル層（例えば、ＧａＮ）がかなり低い費用及び高速で形成され又は成長することを可能にするからである。１つのそのような実施形態において、本明細書の中で説明される処理の組み合わせを使用して、近似的に４０ナノメートルの厚さにおいて、滑らかな表面（例えば、０．５ナノメートル、ＲＭＳ）を有し、かつ高い材料品質（（００２）ピークのＦＷＨＭ〜５０ａｒｃｓｅｃ）を有するＰＶＤＡｌＮ膜が堆積される。一実施例において、ＰＶＤ堆積したＡｌＮ膜の粗さは、シリコン基板上の堆積層の厚さの約３パーセントより小さく、一方でまた、３６００ａｒｃｓｅｃより小さい（００２）ピークのＦＷＨＭを取得する。別の実施例において、ＰＶＤ堆積したＡｌＮ膜の粗さは、サファイア基板上の約１ナノメートルより小さく、一方でまた、２００ａｒｃｓｅｃより小さい（００２）ピークのＦＷＨＭを取得する。具体的な実施形態において、高品質のＧａＮ膜（（００２）のＦＷＨＭ＜２００ａｒｃｓｅｃ、かつ（１０２）＜３００ａｒｃｓｅｃ）は、その後、堆積したＰＶＤ堆積緩衝層２１３の上で形成されることができる。それ故、しばしば時間がかかりかつ複雑なＭＯＣＶＤＧａＮ緩衝層に対する必要性がそのように消去される。

一実施例において、ＰＤＶチャンバは、摂氏約２０から２００度の範囲の低い又はわずかに高められた温度において窒化アルミニウムの層を形成する、非反応性スパッタリング処理を実行するように適合される。別の実施例において、処理チャンバは、近似的に摂氏２００から１２００度の範囲の高い温度において窒化アルミニウムの層を形成する、非反応性スパッタリング処理を実行するように適合される。

別の実施形態において、緩衝層２１３は、上述された処理チャンバ５００に類似する処理チャンバの中で実行される反応性スパッタリング処理の使用によって形成される。一実施形態において、ＡｌＮを含む緩衝層２１３は、不活性ガス（例えば、アルゴン）及び窒素を含むガスを備えるプラズマを使用してスパッタリングされる、実質的に純粋なアルミニウムターゲットを使用して形成される。一実施形態において、１以上のエピタキシーの準備ができた基板が処理チャンバ５００の中に積み込まれた後で、連続的なＡｌＮ膜は、Ａｌを含むターゲット及び窒素を含むプロセスガスを使用して、その上に堆積される。一実施例において、ターゲットは、実質的に純粋なアルミニウム、アルミニウムを含む合金、ＡｌＮ、ＡｌＧａ、Ａｌ２Ｏ３などのアルミニウムを含む化合物、並びに層の適合性及びデバイス性能を改良するために、ＩＩ／ＩＶ／ＶＩ族の要素でドープされるアルミニウムを含むターゲットから成るグループから選ばれる材料から形成され得るが、それらに限定されるものではない。スパッタリングプロセスの間に使用されるプロセスガスは、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、二酸化窒素（ＮＯ２）、一酸化窒素（ＮＯ）などの窒素を含むガス、及びアルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）などの不活性ガスを含むが、それらに限定されるものではない。一実施形態において、ドーパント原子が、ドープされたターゲット材料の使用及び／又はドーパントガスの発生されたスパッタリングプラズマの中への伝送を介して、堆積膜へ加えられ得、例えば、膜をその上のＩＩＩ族‐窒化物デバイスを製造するために適切な状態にするために、堆積したＰＶＤＡｌＮ緩衝層の電気的、機械的、及び光学的特性を調整することができる。一実施形態において、ＡｌＮ緩衝層の厚さは、約１から約１０００ナノメートル（ｎｍ）の間に含まれる。

一実施形態において、ステップ３１０の間に、電源５９３は、０から２０キロワットの範囲に含まれる電力レベルにおいて、かつ約ゼロから約６０メガヘルツの間の周波数において、ターゲット５０３及び処理領域５４０にＲＦ電力を送るように構成される。さらに別の実施形態において、電源５９３は、０から５０キロワットの範囲内において、約１から約５００キロヘルツの間のパルス周波数において、かつ約１から約９９パーセントの間の負荷サイクルにおいて、パルス状のＤＣ電力信号をターゲット５０３に送るように構成される。一実施形態において、電源５９３は、０から５０キロワットの範囲内において、約１から約５００キロヘルツの間のパルス周波数において、かつ約４０から約９９パーセントの間の負荷サイクルにおいて、パルス状のＤＣ電力信号をターゲット５０３に送るように構成される。別の実施形態において、電源５９３は、０から５０キロワットの電力範囲内の一定なＤＣ電力信号を送るように構成される。さらに、別の実施形態において、電源５９３は、パルス状のＤＣ、パルス状のＲＦ、一定のＲＦ、及び一定のＤＣ電力から成るグループから選ばれる少なくとも２つの波形の組み合わせを送るように構成される。ステップ３１０の一構成において、起動順序は、ステップ３１０の中で実行されるプロセスレシピのステップの開始において、ＲＦ電力供給を最初にオンすること、ＤＣ電力供給を最初にオンすること、又はＲＦ及びＤＣを同時にオンすることを含んで、ＡｌＮ緩衝層を堆積するために使用される。いくつかの構成において、窒素を含むガスの流れの始まりは、電力供給がオンされる前に、後に、又は同時に実行されることができる。いくつかの構成において、ステップ３１０のプロセス終了部分は、ＲＦ電力供給を最初にオフすること、（パルス状の）ＤＣ電力供給を最初にオフすること、又はＲＦ及びＤＣを同時にオフすることを含み、それに伴って、プロセスガスのオフは電力供給のオフの前に、同時に、又は後に実行され、表面モルホロジー、化学量論、及びＡｌＮ成長のタイプ（例えば、Ｎ‐面成長）を制御する。

いくつかの実施形態において、ペデスタル電極５３２及び電源５３０に接続される（図示されぬ）コンデンサチューナは、処理された基板の浮遊電位を変え、処理チャンバの処理領域の中の反応物のガスイオン化比、プラズマエネルギー、及び可動性を変化させるように調整される。コンデンサチューナはまた、膜応力を制御し、堆積した緩衝層の表面モルホロジー及び結晶品質を改良し、及び／又は堆積速度を増加するように適合される。一実施例において、コンデンサチューナは、約−１０００ボルトから約＋５００ボルトの間のバイアスが、基板支持体アセンブリ５１３に適用されるように調整される。いくつかの構成において、静電チャックなどの加熱された基板支持体は、基板の表面温度及びそれらの熱的均一性を制御するために使用され、その温度は、摂氏約２００から約５５０度の間、摂氏５５０から１０００度、及び摂氏１０００から１４０１度の範囲にわたる。堆積プロセスは、約０．１から約２００ミリトールの間の圧力において実行され得る。ＰＶＤ堆積したＡｌＮ緩衝層の堆積速度は、約０．２オングストローム／秒（Å／ｓ）から約２０（Å／ｓ）の間の範囲に含まれる。

ステップ３１０の一実施例において、プラズマは、ターゲット５０３にバイアスをかけるのに先立って、ペデスタル電極５３２にＲＦバイアスをかけることによって、基板支持体アセンブリ５１３の上に堆積される基板２０１の表面を覆って形成される。一構成において、形成されるプラズマは、実質的に純粋な窒素を含むプラズマ、又はステップ３１０のＡｌＮ堆積部分の間で形成されるプラズマの窒素集中と等しいかそれより大きい窒素集中を有するプラズマを備える。ＡｌＮ層を形成するのに先立って、サファイアを備える基板をインシトゥの窒素プラズマに晒すことは、それの上に高品質のＡｌＮ膜を形成することを促進することが信じられている。一実施形態において、インシトゥのプラズマは、ペデスタル電極５３２にＲＦバイアスをかけて、バイアスがターゲット５０３に適用される前に、１から１０秒などの期間において５から５００ボルトの間の電位を生成することによって形成される。

一構成において、ステップ３１０の間に実行される処理は、堆積膜の応力を操作して、−１０ギガパスカルから約１０ギガパスカルの間の範囲のターゲット圧縮応力又は引張応力を有する膜を取得することを含み得る。この膜応力は、処理温度、堆積速度、ターゲットに送られる電力、処理圧力、ガス流量、及び堆積プロセスの１以上のフェーズの間の基板バイアスを制御することによって調整されることができる。さらに、いくつかの構成において、ＰＶＤ処理変数は、近似的に７０パーセントから１００パーセントの範囲の密度を有するＡｌＮ緩衝層を堆積するように調整される。堆積したＰＶＤＡｌＮ膜はまた、単一の層、複数の層、又は本明細書の中で述べられるステップ３１０の間に実行される処理を通して製造される種々の組成物又は特性を有する交互に設けられる層の複数のペアとして形成され得る。

いくつかの実施形態において、スパッタリング電力、基板バイアス、ガス流、圧力、温度、及びガス組成物（例えば、ＩＩＩ／Ｖ族の比率）は、成長している膜の表面が窒素分子を用いて終結されるような状態にされるように調整され、それは、改良された結晶の欠陥の品質を促進し、かつ高品質の緩衝層２１３の垂直及び／又は水平な成長を促進することが理解されてきている。図９Ａ及び図９Ｂは、各々がその上に形成される高品質のＡｌＮ緩衝層の種々のタイプを有する、基板２０１の表面の概略図である。図９Ａは、窒素‐面、又はＮ‐面を含む基板２０１の一部分、反応タイプのＡｌＮＰＶＤ堆積プロセスの間にパラメータを処理するステップ３１０を調整することによって、シリコンを含む表面（例えば、＜１１１＞又は＜１１０＞指向の表面）などの、基板の表面上に堆積する結晶性のＡｌＮを含む層の成長を示している。図９Ｂは、アルミニウム‐面、又はＡｌ‐面を含む基板２０１の一部分、反応タイプのＡｌＮＰＶＤ堆積プロセスの間にパラメータを処理するステップ３１０を調整することによって、シリコンを含む表面（例えば、＜１１１＞又は＜１１０＞指向の表面）などの、基板の表面上に堆積する結晶性のＡｌＮを含む層の成長を示している。主としてその晒される表面において窒素終端を有する層の成長は、本明細書の中においてＮ‐面成長層として言及される。ＲＦを送ることによって、ターゲット５０３に対するパルス状のＲＦ又は低い電力のパルス状のＤＣバイアス（例えば、＜２キロワット）信号は、Ｎ‐面タイプのＡｌＮ緩衝層の成長を促進する。一方で、ターゲットに対する高電力のパルス状のＤＣ及び一定のＤＣ電力信号の伝送は、その晒される表面においてアルミニウム終端を有する層の形成及び成長を促進し、それは、本明細書の中において、ＡｌＮ緩衝層のＡｌ‐面成長として言及される。堆積プロセスの間に基板の浮遊電位を調整することは、堆積されるＡｌＮ緩衝層の、例えば、Ｎ‐面又はＡｌ‐面の成長である、成長のタイプを調整するために使用されることができることが理解されてきている。一実施例において、約５ボルトから約５００ボルトの間の基板電位を生成することは、２キロワットのＲＦＰＶＤ処理を使用してＮ‐面タイプのＡｌＮ緩衝層を確実に形成するために使用されることができ、かつ約−３００ボルトから約−１ボルトの間の基板電位は、６キロワットのパルス状のＤＣＰＤＶ処理を使用してＡｌ‐面タイプのＡｌＮ緩衝層を確実に形成する。また、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の湿式化学（例えば、５モル濃度のＫＯＨ水溶液）を使用して堆積されたＡｌＮの表面をエッチングすることによって、堆積膜の成長のタイプを決定することができ、それは、Ａｌ‐面の成長がこの化学（例えば、＞３０秒）において比較的にエッチングされていないままであり、一方、Ｎ‐面成長膜は、急速にエッチングされてしまう（例えば、＜３０秒において、５００Å）からであることが理解されてきている。

さらに、堆積速度は、Ｎ‐面窒化アルミニウム膜に対してＡｌ‐面を形成する能力に影響を与えることが理解されてきている。一実施例において、Ａｌ‐面の成長は、７Å／秒より大きい堆積速度を生むように処理変数（例えば、電力、圧力）を調整することによって促進され、かつＮ‐面成長は、２Å／秒より小さい堆積速度を生むように処理変数を調整することによって促進される。

チャンバの調整及び成長している緩衝層２１３の中への不純物混入を制御することによって、Ｎ‐面又はＡｌ‐面の成長が繰り返しかつ確実に形成されることがまた信じられている。それ故、ステップ３０４及び３０６の間に実行される処理は、ステップ３１０の間に実行される処理と組み合されて、堆積したＡｌＮ緩衝層のＮ‐面又はＡｌ‐面成長に影響を与えることが信じられ、かつ理解されてきている。堆積したＡｌＮ緩衝層のＡｌ‐面又はＮ‐面の優先的成長は、以下に議論される（例えば、ステップ３１２から３１４）引き続き堆積する層の様々な成長モードに影響を与えることが理解されてきている。引き続き堆積する層（単数若しくは複数）の成長モードは、それらの物理的、化学的、並びに電気的表面特性及びバルク特性に影響を与えることができる。いくつかの場合において、基板表面上のＮ‐面又はＡｌ‐面タイプのＰＶＤ堆積したＡｌＮ緩衝層２１３は、それらの上の引き続き堆積する層（例えば、ＧａＮ）の三次元（３‐Ｄ）成長（例えば、フェイバーズアイランドタイプの成長）を促進するために使用される。一方、他の場合において、基板表面上のＮ‐面又はＡｌ‐面タイプの堆積したＡｌＮ緩衝層２１３は、それらの上の引き続き堆積する膜（例えば、ＧａＮ）の二次元（２‐Ｄ）成長（例えば、最初に形成された核のフェイバーズ急速癒着、かつその後、成長するにしたがって滑らかな表面を形成する）を促進するために使用される。一実施例において、ＬＥＤデバイスを形成する場合に、ＰＶＤ堆積したＡｌＮ緩衝層２１３の上の高品質のＧａＮ層を形成する場合、Ａｌ‐面成長は好ましい。高品質のＧａ‐面ＧａＮは、ＡｌＮ緩衝層のＡｌ‐面成長を使用して形成されることができることが理解されてきている。この場合において、Ａｌ‐面成長は、シリコン及びサファイア基板上の望ましい膜のモルホロジー及び結晶の欠陥密度を提供する。Ｎ‐面の成長は、特定のタイプの電源デバイスにおいてＰＶＤ堆積したＡｌＮ緩衝層２１３の上に高品質のＧａＮを形成する場合、好適であり得ることが信じられている。

一実施例において、Ｎ‐面のＡｌＮ緩衝層は、ＲＦパルス状ＤＣ電力信号をターゲットに送ることによって形成され、それは、１５００から２５００キロワットのＲＦ電力及び１５００から２５００キロワットのＤＣ電力を送ること、１５から２５ミリトールの処理圧力を制御すること、処理領域の中のＮ２をアルゴンと窒素のガス組成比が３０から６０パーセントになるように調整すること、及び基板温度を摂氏約４５０から５５０度に制御して約０．５Å／秒より小さい堆積速度を取得することを含む。

代替的に一実施例において、Ａｌ‐面タイプのＡｌＮ緩衝層は、パルス状のＤＣ電力信号をターゲットに送ることによって形成され、それは、４から６キロワットであり、約５から２００キロヘルツのパルス状の周波数においてであり、かつ８０から９５パーセントの範囲の負荷サイクルにおいてであり、１０ミリトールより小さい処理圧力を制御すること、処理領域の中で６０から９５パーセントのアルゴンと窒素のガス組成比を調整すること、及び基板温度を摂氏約３５０から４５０度に制御して約７Å／秒より大きい堆積速度を取得することを含む。

ステップ３１０の一実施形態において、熱処理（ＲＴＰ、レーザーアニーリング、高温ベイクなど）、又は化学的処理（溶液ベースの、ガスベースの、など）を含む付加的なインシトゥ及び／又はエクスシトゥのプロセス後の処理は、堆積した緩衝層の特性を改良するために使用される。堆積温度に関わりなく、デバイス２００などのデバイスの中に包含されるために適切なＰＶＤ堆積した窒化アルミニウム層は、いくつかのポイントにおいて、必要物資の特性（例えば、適切な欠陥密度、結晶粒度、結晶方位、応力など）を取得するために、近似的に摂氏４０１から１４０１度（例えば、摂氏約９００度）の範囲内の高い温度に晒される必要があることは事実である。本発明の実施形態にしたがって、急速な熱処理（ＲＴＰ）プロセスは、窒化アルミニウム層の上で付加的な層を製造するのに先立って、ＰＶＤ堆積した窒化アルミニウム緩衝層の上で実行される。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｎｃ．から購入することができるＲＴＰチャンバは、上述されたクラスタツール４０１及び６０１の中に含まれる処理チャンバのうちの１つの中に配置され得る。しかしながら、一実施例において、ＲＴＰプロセスは、ＰＶＤチャンバの中で実行される。別の実施例において、レーザーアニーリング性能は、デバイス２００のための上述の製造プロセスと関連する。

別の実施形態において、ステップ３１０を実行するのに先立って、シード処理される前の層は、Ａｌ、ＡｌＯＸ、ＳｉＮＸ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｒＮ、ＴｉＮなどから成り得、基板表面上に配置され、基板表面を保護し、かつより高品質のＡｌＮの堆積を可能にし、及び／又は速い堆積速度が、その膜品質に影響を与えることなく、ＰＶＤＡｌＮ緩衝層の堆積の間に使用されることを可能にする。一実施例において、シード処理される前の層は、窒素を含むガスを流すこと、及び／又は低減された電力、圧力、又はガス流を使用することなく、汚染されたＡｌを含むターゲットの一部分をスパッタリングすることによって形成されることができる。

次に、ステップ３１２において、層２１４及び２１６などの１以上のデバイス層は、処理システム６００の中において見られるクラスタツール６０１の中に配置される、処理チャンバ６０２ａ‐６０２ｃのうちの１つを使用して、ＭＯＣＶＤ又はＨＶＰＥ堆積プロセスを使用して、形成された緩衝層２１３を覆って堆積する。一実施例において、層２１４は、ＭＯＣＶＤプロセスを使用して処理チャンバ６０２ａの中に堆積するＩＩＩ族‐窒化物の層（例えば、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、又はＩｎＡｌＧａＮの層）であり、かつ層２１６は、ＭＯＣＶＤプロセスを使用して処理チャンバ６０２ｂの中に堆積する別のＩＩＩ族‐窒化物の層（例えば、ＡｌＧａＮの層）である。一実施例において、層２１４は、概して、緩衝層２１３の上に連続して堆積する、ドープされていないＧａＮ（ｕ‐ＧａＮ）層、及び／又はｎ‐ドープされた（ｎ‐ＧａＮ）層を含む。ＭＯＣＶＤプロセスがＩＩＩ族‐窒化物の層を堆積するために使用される場合、トリ‐メチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ３）、及び窒素（Ｎ２）などの前駆体ガスは、処理チャンバの中に導入されることができ、一方、キャリア４５１の上に配置される基板２０１は、加熱されかつ摂氏約９５０度から摂氏１０５０度の処理温度において維持され、かつチャンバ圧力は約５０トールから約６００トールの圧力において維持される。ｕ‐ＧａＮの層は、約１マイクロメートルから約１００マイクロメートルの厚さまで堆積することができ、及び／又はｎ‐ＧａＮの層は、約２マイクロメートルから約１４０マイクロメートルの間の厚さま堆積することができる。一実施例において、ｕ‐ＧａＮ／ｎ‐ＧａＮの層は、全部で約４マイクロメートルの厚さまで堆積する。いくつかの実施形態において、ｕ‐ＧａＮの層は省略されることができる。 デバイス２００の部分を形成するために使用され得る、他のＧａＮ及びＡｌＧａＮの堆積プロセスの実施例はさらに、参照されることによってその全体が組み込まれる、「核形成層を含む窒化化合物構造の形成」という題目の、２０１１年３月２１日に出願された、米国特許出願番号１３／０５２，８６１の中において説明される。

次に、ステップ３１４において、第１の電源電極２１８、第２の電源電極２２０、及び／又はゲート構造２２２などの、１以上の接触層は、ステップ３１２の間に形成される形成されたデバイス層を覆って堆積される。一実施形態において、接触層は、ＰＶＤ堆積プロセスの使用によって形成され、それは、処理システム６００の中で見られるクラスタツール４０１の中の処理チャンバ４６６から４７２のうちの１つの中で実行される。一実施形態において、第１の電源電極２１８、第２の電源電極２２０、及び／又はゲート構造２２２は、ＰＶＤ堆積プロセスを使用して形成される導電層を備える。一実施形態において、導電金属層は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、プラチナ（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、及びチタン（Ｔｉ）、それらの組み合わせ、及び他の有用な導電性金属から成るグループから選ばれた金属を備える。ステップ３１４のいくつかの実施形態において、ＰＶＤ堆積プロセスを使用して１以上の全体的な導電層を堆積した後に、層は、従来のリソグラフィー及びエッチング技術を使用してパターン化される。

上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することもでき、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (16)

1. デバイスを製造するための方法であって：
   第１の処理チャンバの中の１以上の基板のうちの１つの表面を処理すること；
   前記第１の処理チャンバから、制御された環境の中にある第２の処理チャンバに、前記１以上の基板を移送すること；及び
   処理領域を画定する１以上の壁を有する前記第２の処理チャンバの中の前記１以上の基板上に窒化アルミニウムの層を形成することを含み、前記窒化アルミニウムの層を形成することは：
   前記処理領域と接触する表面を有するターゲットにバイアスをかけることであって、前記ターゲットはアルミニウムを含む、バイアスをかけること；
   窒素を含む第１のガスを前記処理領域の中に流すこと；及び
   第２のガスを前記処理領域の中に流すことであって、前記第２のガスはアルゴン、クリプトン、又はネオンを含む、前記処理領域の中に流すことを含み、かつ
   前記ターゲットにバイアスをかけることは、前記１以上の基板上に前記窒化アルミニウムの層のＮ‐面成長を促進するように構成される、方法。
2. 前記窒化アルミニウムの層を形成することはさらに、基板支持体の上に配置される前記１以上の基板上に電位を生成するために、電極にバイアスをかけることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記電極にバイアスをかけることは、前記ターゲットにバイアスをかける前に生じる第１の期間において前記電極にバイアスをかけることを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記電極にバイアスをかけることは、前記１以上の基板上において、約−１０００ボルトから約＋５００ボルトの間から変化する浮遊電位を生成することを含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記１以上の基板のうちの前記１つの表面を処理することは、前記１以上の基板を脱気すること、又は前記１以上の基板のうちの前記１つの表面をスパッタエッチングすることを含み、
   前記ターゲットにバイアスをかけることは、約５００ワットから約２０キロワットの間の電力において、パルス状のＤＣ信号又はＲＦ信号を送ることを含み、かつ
   前記電極にバイアスをかけることは、前記１以上の基板上において、約−１０００ボルトから約＋５００ボルトの間から変化する浮遊電位を生成することを含み、かつ前記方法はさらに：
   前記ターゲットにバイアスをかける前に、前記１以上の基板を摂氏約２００度から摂氏約１０００度の間の温度まで加熱すること；
   前記ターゲットにバイアスをかけている間に、処理を伴って、約０．１ミリトールから２００ミリトールの間で圧力を制御すること；及び
   約０．２オングストローム／秒から約２０オングストローム／秒の間の堆積速度において、ＡｌＮ層を堆積することを含む、請求項２に記載の方法。
6. 前記電極にバイアスをかけることは、前記ターゲットにバイアスをかけている間に、前記１以上の基板上に浮遊電位を生成することを含む、請求項２に記載の方法。
7. 前記第２の処理チャンバから、第３の処理チャンバに、前記１以上の基板を移送すること；及び
   前記第３の処理チャンバの中の前記窒化アルミニウムの層の上に、ＩＩＩ族‐窒化物の層を形成することをさらに含み、前記ＩＩＩ族‐窒化物の層を形成することは：
   金属を含む前駆体及び窒素を含むガスを、前記１以上の基板の各々の表面に送ることを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記ＩＩＩ族‐窒化物の層は、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、又はＩｎＡｌＧａＮを備える、請求項７に記載の方法。
9. 前記ターゲットはさらに、アルミニウム、及びＩＩ族、ＩＶ族、又はＶＩ族の要素を含む、請求項１に記載の方法。
10. デバイスを製造するための方法であって：
    第１の処理チャンバの中の１以上の基板のうちの１つの表面を処理すること；
    前記第１の処理チャンバから、制御された環境の中にある第２の処理チャンバに、前記１以上の基板を移送すること；及び
    処理領域を画定する１以上の壁を有する前記第２の処理チャンバの中の前記１以上の基板上に窒化アルミニウムの層を形成することを含み、前記窒化アルミニウムの層を形成することは：
    前記処理領域と接触する表面を有するターゲットにバイアスをかけることであって、前記ターゲットはアルミニウムを含む、バイアスをかけること；
    窒素を含む第１のガスを前記処理領域の中に流すこと；及び
    第２のガスを前記処理領域の中に流すことであって、前記第２のガスはアルゴン、クリプトン、又はネオンを含む、前記処理領域の中に流すことを含み、かつ
    前記ターゲットにバイアスをかけることは、前記１以上の基板上に前記窒化アルミニウムの層のＡｌ‐面成長を促進するように構成される、方法。
11. 前記窒化アルミニウムの層を形成することはさらに、基板支持体の上に配置される前記１以上の基板上に電位を生成するために、電極にバイアスをかけることを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記電極にバイアスをかけることは、前記ターゲットにバイアスをかける前に生じる第１の期間において前記電極にバイアスをかけることを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記電極にバイアスをかけることは、前記１以上の基板上において、約−１０００ボルトから約＋５００ボルトの間から変化する浮遊電位を生成することを含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記１以上の基板のうちの前記１つの表面を処理することは、前記１以上の基板を脱気すること、又は前記１以上の基板のうちの前記１つの表面をスパッタエッチングすることを含み、
    前記ターゲットにバイアスをかけることは、約５００ワットから約２０キロワットの間の電力において、パルス状のＤＣ信号又はＲＦ信号を送ることを含み、かつ
    前記電極にバイアスをかけることは、前記１以上の基板上において、約−１０００ボルトから約＋５００ボルトの間から変化する浮遊電位を生成することを含み、かつ前記方法はさらに、
    前記ターゲットにバイアスをかける前に、前記１以上の基板を摂氏約２００度から摂氏約１０００度の間の温度まで加熱すること；
    前記ターゲットにバイアスをかけている間に、処理を伴って、約０．１ミリトールから２００ミリトールの間で圧力を制御すること；及び
    約０．２オングストローム／秒から約２０オングストローム／秒の間の堆積速度において、ＡｌＮ層を堆積することを含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記第２の処理チャンバから、第３の処理チャンバに、前記１以上の基板を移送すること；及び
    前記第３の処理チャンバの中の前記窒化アルミニウムの層の上に、ＩＩＩ族‐窒化物の層を形成することを含み、前記ＩＩＩ族‐窒化物の層を形成することは：
    金属を含む前駆体及び窒素を含むガスを、前記１以上の基板の各々の表面に送ることを含む、請求項１０に記載の方法。
16. デバイスを形成するための装置であって：
    アルミニウムを含むターゲット；
    窒素を含むガス源；
    アルゴン、クリプトン、及びネオンから成るグループから選ばれるガスを送るように適合されるプロセスガス源；
    前記ターゲットに対して、約５００ワットから約２０キロワットの間の電力において、パルス状のＤＣ信号又はＲＦ信号を提供するように構成される第１の電源；
    基板を支持する表面を有する基板支持体に結合される電極；及び
    前記基板を支持する表面の上に配置される１以上の基板上に、約−１０００ボルトから約＋５００ボルトの間の浮遊電位を生成するように構成される第２の電源を備える、第１の処理チャンバを備える、第１のクラスタを備える、装置。
    

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