DE10013327A1 - Kristallwachsverfahren, Halbleiterherstellungs-Verfahren und Vorrichtung hierfür - Google Patents

Kristallwachsverfahren, Halbleiterherstellungs-Verfahren und Vorrichtung hierfür

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kristallwachsverfahren und eine Vorrichtung hierfür sowie ein Halbleiteranordnungs-Herstellungsverfahren und eine Vorrichtung hierfür, welche in der Lage sind, die Deaktivierung von C in dem wachsenden Kristall aufgrund von H ohne Beschädigung der Kammer zu unterdrücken. bei dem Verbindungshalbleiterkristall-Aufwachsprozess werden eine organometallische Verbindung mit einem ersten Elementarbestandteil, eine molekulare Verbindung mit einem zweiten Elementarbestandteil und CI¶2¶H¶2¶ in die Kammer (10) geliefert, um das Wachsen eines p-dodierten Verbindungshalbleiter-Kristalls zu bewirken. Die Vorrichtung zum Herstellen einer Halbleiteranordnung weist auf: eine mit der Kammer verbundene Gaseinführungsöffnung (20) und mehrere Gaszuführungseinheiten (22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 56), welche verschiedene Gase über die Gaseinführungsöffnung in die Kammern liefern. Die Gaszuführungseinheiten enthalten eine erste Einheit zum Zuführen einer organometallischen Verbindung, enthaltend den ersten Elementarbestandteil, eine zweite Einheit zum Zuführen einer molekularen Verbindung, enthaltend den zweiten Elementarbestandteil und eine dritte Einheit zum Zuführen von CI¶2¶H¶2¶ zu der Kammer.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kri­ stallwachsverfahren zum Wachsen eines Halbleiterkri­ stalls und eine Herstellungsvorrichtung hierfür, und sie bezieht sich insbesondere auf ein Kristallwachs­ verfahren und eine Vorrichtung zum Wachsen eines Ver­ bindungshalbleiter-Kristalls, welche das metallorga­ nische CVD(MOCVD)-Verfahren anwenden, und ein Verfah­ ren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen einer Halb­ leiteranordnung, bei welchen der Verbindungshalblei­ ter-Kristall einem Wachstumsvorgang unterliegt.
Als ein Kristallwachstumsverfahren für Verbindungs­ halbleiter wie Gallium Arsecit (GaAs), Indium Phos­ phit (InP) und Indium Gallium Arsenic (InGaAs) wird das MOCVD-Verfahren angewendet. Um eine p-dotierte Schicht unter Verwendung des MOCVD-Verfahrens aufzu­ wachsen, wird ein Prozess angewendet, bei welchem CBr4 oder CCl4 während des Kristallwachstums in eine Kammer eingeführt wird, und Kohlenstoff (C) als Trä­ ger wird in den Kristall gemischt. Wenn beispielswei­ se ein Heteroübergangs-Bipolartransistor (HBT) gebil­ det wird, ist es erforderlich, daß eine Basisschicht mit hochkonzentrierter p-Dotierung gebildet wird. Es ist bei dem herkömmlichen MOCVD-Verfahren beliebt, das CBr4 oder CCl4 als p-Dotierungsmaterial verwendet wird.
Wenn eine p-Dotierung unter Verwendung von CBr4 oder CCl4 durchgeführt wird, wird C auf der Innenwand der Kammer abgelagert. Wenn ein Kristall neu aufgewachsen wird, wird dieses C in dem Kristall als Verunreini­ gung absorbiert. Diese Erscheinung ist besser Spei­ chereffekt bekannt. Im Verlauf der Bildung der hoch­ konzentriert p-dotierten Schicht und des nachfolgen­ den Aufwachsens einer eine große Reinheit erfordern­ den Kristallschicht ist dieser Speichereffekt schäd­ lich. Somit ist es erforderlich, um die hochkonzen­ trierte Kristallschicht ohne Verunreinigungen nach der Bildung der hochkonzentriert p-dotierten Schicht aufzuwachsen, daß die Verunreinigungen entfernt wer­ den, welche in der Kammer der MOCVD-Vorrichtung ver­ blieben sind, indem ein Ausglüh- oder Reinigungspro­ zess durchgeführt wird. Um beispielsweise einen Tran­ sistor mit hoher Elektronenmobilität (HEMT), der eine hochkonzentrierte Kanalschicht enthält, nach dem her­ kömmlichen MOCVD-Verfahren herstellen zu können, nachdem ein HBT mit der hochkonzentrierten p- dotierten Schicht gebildet wurde, müssen die Verun­ reinigungen entfernt werden, indem der vorgenannte Ausglüh- oder Reinigungsprozess zwischen dem den HBT bildenden Vorgang und dem den HEMT bildenden Vorgang durchgeführt werden.
Das Gas wie CBr4 und CCl4 gehört zu der Halomethan­ gxuppe und korrodiert möglicherweise die Kammer. So­ mit sind, um die Lebensdauer der MOCVD-Vorrichtung zu erhöhen, die herkömmlich verwendeten CBr4 und CCl4 als Dotierungsmaterial nicht geeignet.
Bei einem Verfahren zum Bilden einer p-dotierten Schicht mit schwer dotierten C bringt das C eines Gruppe III-Materials wie einer Methylverbindung oder Ethylverbindung (z. B. Trimethylgallium GA (CH3)3, Triethylgallium Ga (C2H5)3 usw.) in die p-dotierte Schicht ein. Bei diesem Verfahren wird, da H2 und Hy­ drid im Allgemeinen als ein Trägergas bzw. ein Gruppe V-Material verwendet werden, der Wasserstoff (H) in die p-dotierte Schicht gemischt. Solcher eingemisch­ ter H deaktiviert den C. Als eine Folge nimmt die Konzentration der p-Dotierung ab, wodurch die Eigen­ schaften der Vorrichtung verschlechtert werden.
Darüber hinaus muß, um die eine hohe Reinheit erfor­ dernde Kristallschicht nach der Bildung der p- dotierten Schicht nach dem herkömmlichen MOCVD- Verfahren aufzuwachsen, der Ausglüh- und Reinigungs­ prozess durchgeführt werden, und es ist unmöglich, diese Schichten kontinuierlich zu bilden. Wenn bei­ spielsweise der HEMT gebildet wird, nachdem der HBT mit einer Basisschicht, welch in einer hochkonzen­ trierten Weise p-dotiert ist, gebildet wurde, wird C als Verunreinigung in die hochreine Kanalschicht des HEMT gemischt. Wenn die Verunreinigung in die Kanal­ schicht gemischt wird, kann ein hochqualitativer HEMT mit hoher Beweglichkeit nicht gebildet werden. Somit wird bei dem herkömmlichen MOCVD-Verfahren der an den Seitenwänden der Kammer abgelagerte C entfernt, indem der Ausglüh- oder Reinigungsprozess zwischen dem den HBT bildenden Vorgang und dem den HEMT bildenden Vor­ gang durchgeführt wird. Jedoch verlängert die Durch­ führung des Ausglüh- oder Reinigungsvorgang die für die Herstellung der Halbleitervorrichtungen erforder­ liche Zeit. Wenn die Herstellungszeit zunimmt, nehmen die Herstellungskosten der Halbleitervorrichtungen ebenfalls zu, so daß die Einzelkosten einer Halblei­ tervorrichtung zunehmen. Somit ist es wichtig, die Herstellungszeit zu verkürzen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kristallwach­ sen sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Her­ stellen einer Halbleitervorrichtung anzugeben, welche in der Lage sind, die Deaktivierung von C in dem wachsenden Kristall aufgrund von H ohne Beschädigung der Kammer zu unterdrücken. Es ist weiterhin die Auf­ gabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kristallwachsen sowie ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung anzugeben, welche in der Lage sind, kontinuierlich einen HBT und einen HEMT hoher Qualität zu bilden, ohne daß der Ausglüh- oder Reini­ gungsvorgang in derselben Kammer durchgeführt wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch Kombinationen, die in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben sind. Die ab­ hängigen Ansprüche definieren weitere vorteilhafte und beispielhafte Kombinationen der vorliegenden Er­ findung.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Wachsen eines Verbindungshalbleiter- Kristalls, der wenigstens einen ersten Elementarbe­ standteil und einen zweiten Elementarbestandteil ent­ hält, auf einem in einer Kammer angeordneten Halblei­ tersubstrat vorgesehen, welches aufweist: einen Ver­ bindungshalbleiterkristall-Wachstumsprozess, welcher eine organometallische Verbindung mit dem ersten Ele­ mentarbestandteil, eine molekulare Verbindung mit dem zweiten Elementarbestandteil und CI2H2 in die Kammer liefert, um den Verbindungshalbleiter-Kristall, wel­ cher p-dotiert ist, aufzuwachsen.
Darüber hinaus kann das Kristallwachsverfahren wei­ terhin enthalten: Liefern von N2-Gas in die Kammer nach dem Verbindungshalbleiter-Kristall- Aufwachsprozes.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervor­ richtung vorgesehen, bei welchem ein Verbindungshalb­ leiter-Kristall enthaltend wenigstens einen ersten Elementarbestandteil und einen zweiten Elementarbe­ standteil auf einem in einer Kammer angeordneten Halbleitersubstrat aufgewachsen wird, welches ent­ hält: einen Verbindungshalbleiter-Kristall- Wachstumsprozess, welcher eine organometallische Ver­ bindung mit dem ersten Elementarbestandteil, eine mo­ lekulare Verbindung mit zweiten Elementarbestandteil und CI2H2 in die Kammer liefert, um den Verbindungs­ halbleiter-Kristall, welcher p-dotiert ist, aufzu­ wachsen.
Darüber hinaus kann das Herstellungsverfahren weiter­ hin enthalten: einen Glühprozess, bei welchem der Verbindungshalbleiter durch Zuführen eines N2-Gases in die Kammer geglüht wird, nachdem der p-dotierte Verbindungshalbleiter in den Verbindungshalbleiter- Kristall-Wachstumsprozess aufgewachsen wurde.
Es ist bevorzugt, daß der Verbindungshalbleiter- Kristall GaAs, InP oder InGaAs ist.
Der Verbindungshalbleiter-Kristall kann bei mehr als oder im Wesentlichen gleich 600°C geglüht werden.
Es ist bevorzugt, daß eine Methylverbindung oder Ethylverbindung, die als die organometallische Ver­ bindung dient, in die Kammer geliefert wird und der Verbindungshalbleiter-Kristall bei Temperaturen von im Wesentlichen 500°C oder darunter aufgewachsen wird.
Es ist bevorzugt, daß das Verhältnis der Atomzahl im Molekül der molekularen Verbindung gegenüber der der organometallischen Verbindung, die in die Kammer ein­ geführt werden, weniger als im Wesentlichen 10 be­ trägt.
Bei dem Verbindungshalbleiter-Kristall- Wachstumsprozess werden die organometallische Verbin­ dung, die molekulare Verbindung und CI2H2 vorzugswei­ se durch ein H2-Trägergas in die Kammer eingeführt, und die Strömungsgeschwindigkeit des während des Glühprozesses zugeführten N2-Gases ist vorzugsweise geringer als die oder gleich der Strömungsgeschwin­ digkeit des H2-Trägergases während des Verbindungs­ halbleiter-Kristall-Aufwachsprozesses.
Der Druck in der Kammer während des Verbindungshalb­ leiter-Kristall-Wachstumsprozesses ist vorzugsweise gleich dem oder größer als der in der Kammer während des Glühprozesses.
Darüber hinaus kann der Glühprozess die Zuführung der molekularen Verbindung zusätzlich zu dem N2-Gas in die Kammer enthalten.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Er­ findung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Halb­ leitervorrichtung vorgesehen, bei welchem kontinuier­ lich mehrere Verbindungshalbleiter-Kristalle auf ei­ nem in einer Kammer angeordneten Halbleitersubstrat aufgewachsen werden, welches aufweist: einen ersten Wachstumsprozess, bei welchem eine erste Verbindungs­ halbleiter-Kristallschicht, die p-dotiert ist, aufge­ wachsen wird, indem CI2H2 in die Kammer geliefert wird, und einen zweiten Aufwachsprozess nach dem er­ sten Aufwachsprozess, bei welchem eine zweite Verbin­ dungshalbleiter-Kristallschicht aufgewachsen wird, welche nicht mit einer Verunreinigung dotiert ist.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Er­ findung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Halb­ leitervorrichtung vorgesehen, bei welchem kontinuier­ lich ein Heteroübergangs-Bipolartransistor (HBT) und ein Transistor mit hoher Elektronenmobilität (HEMT) auf einem in einer Kammer angeordneten Halbleitersub­ strat aufgewachsen werden, welches aufweist: einen HBT-Bildungsprozess, welcher den HBT mit einer Schicht vom p-Typ, welche p-dotiert ist, bildet, in­ dem CI2H2 in die Kammer geliefert wird, und einen HEMT-Bildungsprozess nach dem HBT-Bildungsprozess, welcher den HEMT bildet.
Darüber hinaus kann der HBT-Bildungsprozess ein Glü­ hen der p-dotierten Schichte durch Zuführung von N2- Gas in die Kammer enthalten.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Er­ findung ist eine Vorrichtung zum Herstellen einer Halbleiteranordnung vorgesehen, in welcher ein Ver­ bindungshalbleiter-Kristall enthaltend zumindest ei­ nen ersten Elementarbestandteil und einen zweiten Elementarbestandteil auf einem in einer Kammer ange­ ordneten Halbleitersubstrat aufgewachsen wird, welche aufweist: eine mit der Kammer verbundene Gaseinfüh­ rungsöffnung und mehrere Gaszuführungseinheiten, wel­ che mehrere Gase durch die Gaseinführungsöffnung in die Kammer liefern, wobei die Gaszuführungseinheiten eine erste Einheit zum Zuführen einer organometalli­ schen Verbindung enthaltend den ersten Elementarbe­ standteil und eine zweite Einheit zum Zuführen einer molekularen Verbindung enthaltend den zweiten Elemen­ tarbestandteil und eine dritte Einheit zum Zuführen von CI2H2 in die Kammer aufweisen, so daß ein p- dotierter Verbindungshalbleiter-Kristall in der Kam­ mer aufgewachsen wird.
Darüber hinaus können die Gaszuführungseinheiten eine vierte Einheit zum Zuführen von N2-Gas in die Kammer aufweisen, und die Kammer kann eine Heizvorrichtung enthalten, so daß der p-dotierte Verbindungshalblei­ ter-Kristall bei der Zuführung von N2 geglüht wird.
Darüber hinaus kann der Verbindungshalbleiter- Kristall GaAS, InP oder InGaAs sein.
Es ist bevorzugt, daß der Verbindungshalbleiter- Kristall in der Kammer bei einer Temperatur von mehr als oder im Wesentlichen gleich 600°C geglüht wird.
Bei der obigen Herstellungsvorrichtung kann die erste Einheit eine Methylverbindung oder Ethylverbindung, die als die organometallische Verbindung dient in die Kammer liefern, und der Verbindungshalbleiter- Kristall kann bei einer Temperatur von im Wesentli­ chen 500°C oder darunter aufgewachsen werden.
Bei der obigen Herstellungsvorrichtung ist das Ver­ hältnis der Atomzahl der molekularen Verbindung ge­ genüber der der organometallischen Verbindung, die in die Kammer eingeführt werden, vorzugsweise geringer als im Wesentlichen 10.
Darüber hinaus können die organometallische Verbin­ dung, die molekulare Verbindung und das CI2H2-Gas durch ein H2-Trägergas in die Kammer eingeführt wer­ den, und die Strömungsgeschwindigkeit des N2-Gases, das von der vierten Einheit geliefert wird, ist vor­ zugsweise geringer als die oder gleich der Strömungs­ geschwindigkeit des H2-Trägergases.
Diese Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle erforderlichen Merkmale, so daß die Erfindung auch eine Unterkombination dieser be­ schriebenen Merkmale sein kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Fi­ guren dargestellten Ausführungsbeispielen näher er­ läutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer MOCVD-Vorrichtung zum Durchführen des metallorganischen CVD- Verfahrens gemäß bevorzugten Ausführungsbei­ spielen,
Fig. 2 ein experimentelles Ergebnis, das die Abhän­ gigkeit der Trägerdichte des p-dotierten GaAs-Kristalls von der Glühtemperatur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wiedergibt,
Fig. 3 ein anderes experimentelles Ergebnis, das die Abhängigkeit der Trägerdichte der p- dotierten GaAs-Schicht von der Glühzeit ge­ mäß dem ersten Ausführungsbeispiel wieder­ gibt,
Fig. 4 die Schichtstruktur eines HEMT, welcher auf dem GaAs-Substrat gemäß dem zweiten Aufwach­ sprozess nach dem zweiten Ausführungsbei­ spiel aufgewachsen wurde,
Fig. 5 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Mobilität bei einer Umgebungstemperatur von 300 K eines HEMT wiedergibt, der durch Ver­ ändern der Strömungsgeschwindigkeit von SiI4 zu der Zeit der Bildung der InGaP- Donatorschicht in dem zweiten Aufwachspro­ zess gebildet wurde und der Blattträgerdich­ te, und
Fig. 6 eine Halbleiteranordnung, bei welcher ein HBT und ein HEMT auf demselben GaAs-Substrat gebildet sind unter Verwendung des Halblei­ teranordnungs-Herstellungsverfahrens und ih­ rer Herstellungsvorrichtung gemäß dem drit­ ten Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer MOCVD- Vorrichtung zum Durchführen des metallorganischen CVD(MOCVD)-Verfahrens gemäß den vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispielen. Die MOCVD-Vorrichtung weist auf: ei­ ne Kammer 10, eine Ladekammer 16, eine Vakuumpumpe 36 und eine Giftgas-Beseitigungsvorrichtung 36. Inner­ halb der Kammer 10 sind ein Aufnahmetisch 12 und eine Heizvorrichtung 14 vorgesehen, so daß ein zu behan­ delndes Halbleitersubstrat 18 auf den Aufnahmetisch 12 angeordnet wird. Ein Drehmechanismus (nicht ge­ zeigt) ist mit dem Aufnahmetisch 12 so verbunden, daß der Aufnahmetisch 12, auf welchem die Halbleitervor­ richtung 18, deren Kristall aufzuwachsen ist, sich befindet, durch den Drehmechanismus gedreht wird. Die Heizvorrichtung 14 erwärmt das Halbleitersubstrat 18. An der oberen Seite der Kammer 10 ist eine Gaseinfüh­ rungsöffnung 20 vorgesehen, durch welche ein Gas, das zum Aufwachsen einer gewünschten Kristallschicht auf dem Halbleitersubstrat 18 verwendet wird, in die Kam­ mer 10 eingeführt wird. Die Ladekammer 16 wird zum Ersetzen der bereits behandelten Halbleitervorrich­ tung 18 verwendet. Die Vakuumpumpe 36 erzeugt den Un­ terdruck innerhalb der Kammer 10. Die Giftgas- Beseitigungsvorrichtung beseitigt ein Giftgas.
Die MOCVD-Vorrichtung weist weiterhin auf: eine N2- Gas-Zuführungseinheit 22, eine AsH3-Zuführungseinheit 24, eine PH3-Zuführungseinheit 26, eine H2-Trägergas- Zuführungseinheit 28, einen TEGa-Thermostat 30, einen TMIn-Thermostat 32, eine CI2H2-Thermostat 34 und ei­ nen SiI4-Thermostat 56. N2-Gas und H2-Gas werden von der N2-Gas-Zuführungseinheit 22 bzw. der H2- Trägergas-Zuführungseinheit 28 zugeführt.
Arsin (AsH3) und Phosphin (PH3), welches molekulare Verbindungen (Hydride) sind, werden von der AsH3- Zuführungseinheit 24 bzw. der PH3-Zuführungseinheit 26 durch von der H2-Trägergas-Zuführungseinheit 28 geliefertes H2-Gas über die Gaseinführungsöffnung 20 in die Kammer 10 eingeführt.
Ein Rührer ist jeweils in den TEGa-Thermostat 30, den TMIn-Thermostat 32 und den CI2H2-Thermostat 34 einge­ baut, und darüber hinaus sind jeweils Temperatursteu­ ereinheiten vorgesehen, um die Zuführungsmenge jedes Gases konstant zu halten. Das Triethylgallium (TEGa (Ga(C2H5)3)) und die Trimethylindium (TMIn (In(CH3)3)), welches metallorganische (organometalli­ sche) Verbindungen sind, und ein Verunreinigungen enthaltendes Material Dimethyliodid (CI2H2) werden jeweils in die Rührer eingefüllt. Das TEGa, das TMIn und CI2H2 werden jeweils von dem TEGa-Thermostat 30, dem TMIn-Thermostat 32 und dem CI2H2-Thermostat 34 über die Gaseinführungsöffnung 20 mittels der Rührer unter Verwendung des H2-Trägergases in die Kammer 10 eingeführt.
Es sind Gasströmungsgeschwindigkeits-Steuermeter 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54 und 58 in den jeweiligen Gaszuführungsleitungen vorgesehen, so daß die jewei­ ligen Gasströmungsgeschwindigkeits-Steuermeter die Strömungsgeschwindigkeit jedes zu der Kammer 10 ge­ lieferten Gases steuern. Die geeignete Steuerung der Gasströmungsgeschwindigkeit ermöglicht ein zweckmäßi­ ges Kristallwachstum in der Kammer 10.
Mit Bezug auf die in Fig. 1 gezeigte MOCVD- Vorrichtung wird das in dieser durchgeführte Kri­ stallwachsverfahren gemäß dem vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel, in welchem der hochkonzentriert p- dotierte Halbleiterkristall aufgewachsen wird, im Einzelnen beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel wird ein GaAs-Substrat als Halbleiter­ substrat 18 verwendet und eine GaAs-Kristallschicht, welche in hoch konzentrierter Weise p-dotiert ist, wird auf dem GaAs-Substrat aufgewachsen. TEGa wird als eine metallorganische (organometallische) Verbin­ dung verwendet, die Ga enthält, welches einer der Elementarbestandteile des GaAs-Kristalls ist. AsH3 wird als eine molekulare Verbindung verwendet, welche den anderen Elementarbestandteil As des GaAs- Kristalls enthält. Darüber hinaus wird CI2H2 als ein p-Dotierungsmaterial verwendet. Obgleich bei diesem Ausführungsbeispiel eine GaAs-Kristallschicht aufge­ wachsen wird, kann eine Halbleiter-Kristallschicht wie InP oder InGaAs oder dergleichen aufgewachsen werden.
TEGa, AsH3 und CI2H2 werden durch das H2-Trägergas in die Kammer 10 eingeführt. Das TEGa und das AsH3 rea­ gieren auf dem erhitzten GaAs-Substrat und der Ver­ bindungshalbleiter GaAs wird auf dem GaAs-Substrat 18 aufgewachsen. Während des Wachstums von GaAs erhält CI2H2 die thermische Energie auf der wachsenden Kri­ stalloberfläche, um thermisch zersetzt zu werden. Als ein Ergebnis wird C in den wachsenden GaAs-Kristall gemischt, so daß die GaAs-Kristallschicht p-dotiert wird. Obgleich. CI2H2-Gas ein Halomethan ist, wurde durch ein durchgeführtes Experiment festgestellt, daß es keinen Speichereffekt bewirkt und nicht die Kammer 10 beschädigt. Durch das Experiment wurde gefunden, daß das CI2H2-Gas für die p-Dotierung sehr geeignet ist im Vergleich zu den zu der Halomethan-Gruppe ge­ hörenden Gasen wie CBr4 und CCl4, die im Allgemeinen in der MOCVD-Vorrichtung verwendet werden.
Damit die hochkonzentriert p-dotierte Schicht durch Erhöhung der Zumischmenge von C in dem wachsenden Kristall gebildet werden kann, dringt bei dem vorlie­ genden Ausführungsbeispiel der in dem TEGa enthaltene C in den wachsenden GaAs-Kristall ein. Obgleich eine Ethylverbindung als eine metallorganische (organome­ tallische) Verbindung bei dem vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel verwendet wird, kann eine Methylverbin­ dung ebensogut hierzu dienen. Es ist wünschenswert, daß das Verhältnis (V-III-Verhältnis) der Strömungs­ geschwindigkeit des Gruppe V-Materials zu der des Gruppe III-Materials geringer als 10 ist, um die starke Dotierung von C durchzuführen. Hier bedeutet das V-III-Verhältnis ein Verhältnis der Atomzahl im Molekül der molekularen Verbindung zu der Atomzahl im Molekül der metallorganischen Verbindung. Es ist wün­ schenswert, daß die Aufwachstemperatur beim Kristall­ wachsverfahren auf eine niedrige Temperatur von weni­ ger als 500°C gesetzt wird. Bei dem unter den vorbe­ schriebenen Bedingungen durchgeführten Experiment wurde bestätigt, daß im TEGa enthaltener C in dem wachsenden GaAs-Kristall absorbiert wird.
Der bei der niedrigen Temperatur in dem GaAs-Kristall absorbierte C wird durch H2-Trägergas oder aus AsH3 in den GaAs-Kristall gemischten H deaktiviert. Um die hochkonzentriert p-dotierte Schicht durch Aktivieren des deaktivierten C zu bilden, wird N2-Gas so von der N2-Gas-Zuführungseinheit 22 zugeführt, daß die GaAs- Kristallschicht geglüht wird. Die Glühtemperatur ist vorzugsweise höher als 60°C. Um die Desorption von H bei diesem Glühvorgang zu beschleunigen, ist es wün­ schenswert, daß die Strömungsgeschwindigkeit des N2- Gases geringer als die des H2-Trägergases zu der Zeit des Wachstums der p-dotierten GaAs-Schicht ist und daß der Kammerdruck niedriger eingestellt wird als der zu der Zeit des Wachstums der p-dotierten GaAs- Schicht. Darüber hinaus ist es wünschenswert, um die Desorption von As aus der p-dotierten GaAs- Kristallschicht zu unterdrücken, das AsH3 in die Kam­ mer 10 geliefert wird. Es wurde festgestellt, daß, wenn der Glühvorgang unter den vorbeschriebenen Be­ dingungen durchgeführt wird, der H aus der GaAs- Kristallschicht, in der C in starker Dotierung vor­ handen ist, desorbiert werden kann. Durch Aufwachsen des Verbindungshalbleiter-Kristalls unter Anwendung des Kristallwachsverfahrens und des Glühvorgangs ge­ mäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, die Bildung der hochkonzentriert p-dotierten Schicht er­ möglicht. Darüber hinaus kann durch Bilden der hoch­ konzentriert p-dotierten Schicht unter Verwendung dieses Kristallwachsverfahrens und der Vorrichtung eine Halbleiteranordnung mit der hochkonzentriert p- dotierten Schicht wie beispielsweise ein HBT herge­ stellt werden, so daß die Halbleiteranordnung eine hohe Qualität besitzt.
Darüber hinaus wurde durch ein Experiment festge­ stellt, daß bei Verwendung von CI2H2 als p- Dotierungsmaterial der Speichereffekt nicht eintritt. Somit ist es möglich, eine Kristallschicht von hoher Reinheit kontinuierlich in derselben Kammer herzu­ stellen, nachdem die hochkonzentriert p-dotierte Schicht unter Verwendung des CI2H2-Gases gebildet wurde. Insbesondere wird, obgleich ein HEMT unmittel­ bar nach der Herstellung eines HBT mit der hochkon­ zentriert p-dotierten Schicht hergestellt wird, C nicht als eine Verunreinigung während des Kristall­ wachstums der hochreinen GaAs-Schicht des HEMT zuge­ mischt. Mit anderen Worten, durch Verwendung des CI2H2-Gases als p-Dotierungsmaterial können mehrere Kristallschichten auf dem Halbleitersubstrat gebildet werden, ohne das Ausglüh- oder Reinigungsprozess durchgeführt werden muß.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können der HBT und der HEMT unmittelbar nacheinander hergestellt werden, ohne daß der Ausglüh- oder Reinigungsprozess durchgeführt werden muß. Daher wird die für die Her­ stellung von Halbleiteranordnungen benötigte Zeit be­ trächtlich reduziert.
Ausführungsbeispiel 1
Das erste Ausführungsbeispiel, bei welchem die hoch­ konzentriert p-dotierte Schicht im Verlauf der Her­ stellung der Verbindungshalbleiteranordnungen gebil­ det wird, wird nachfolgend beschrieben. Zuerst wird das GaAs-Substrat als das Halbleitersubstrat 18 auf dem Aufnahmetisch 12 angeordnet und durch die Heiz­ vorrichtung 14 auf angenähert 470°C erhitzt. Danach werden die jeweiligen Ventile der AsH3- Zuführungseinheit 24, der H2-Trägergas- Zuführungseinheit 28, des TEGa-Thermostaten 30 und des CI2H2-Thermostaten 34 geöffnet, so daß AsH3, TEGa und CI2H2 durch das H2-Trägergas in die Kammer gelie­ fert werden. Die Gasströmungsgeschwindigkeits- Steuermesser 48, 42 und 52 werden so eingestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit von TEGa auf 200 ccm, die Strömungsgeschwindigkeit von AsH3 auf 10 ccm und die Strömungsgeschwindigkeit von CI2H2 auf 40 ccm ge­ setzt werden. Darüber hinaus wird die Strömungsge­ schwindigkeit des H2-Trägergases auf 24000 ccm ge­ setzt und der Druck in der Kammer 10 auf 50 Torr ge­ halten. Unter den vorbeschriebenen Bedingungen wird das p-dotierte GaAs, welches ein Verbindungshalblei­ ter-Kristall ist, auf dem GaAs-Substrat 18 mit einer Geschwindigkeit von 19 nm pro Minute aufgewachsen. Bei diesem Verbindungshalbleiterkristall- Wachstumsprozess wird der im TEGa enthaltene C in der GaAs-Aufwachsschicht absorbiert, so daß eine starke Dotierung mittels des C durchgeführt wird.
Nachdem der GaAs-Kristall mit starker Dotierung durch C aufgewachsen ist, werden die jeweiligen Ventile der H2-Trägergas-Zuführungseinheit 28, des TEGa- Thermostaten 30 und des CI2H2-Thermostaten 34 ge­ schlossen, um den Glühprozess durchzuführen. Bei die­ sem Glühprozess ist das Ventil der N2-Gas- Zuführungseinheit 22 geöffnet, so daß N2-Gas in die Kammer 10 geliefert werden kann. Das Gasströmungsge­ schwindigkeits-Steuermeter 40 wird so eingestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit des N2-Gases 2000 ccm beträgt. Darüber hinaus wird, um zu verhindern, daß As aus dem p-dotierten GaAs-Kristall desorbiert wird, das Ventil der AsH3-Zuführungseinheit 24 im Vergleich zu dem Verbindungshalbleiterkristall- Aufwachsprozess weiter geöffnet, so daß die Strö­ mungsgeschwindigkeit von AsH3 auf 70 ccm eingestellt ist. Die vorbeschriebenen Bedingungen sowohl für den Verbindungshalbleiterkristall-Wachstumsvorgang und den Glühprozess sind in der folgenden Tabelle 1 dar­ gestellt.
[Tabelle 1]
Fig. 2 gibt ein experimentelles Ergebnis wieder, das die Abhängigkeit der Trägerdichte des p-dotierten GaAs-Kristalls von der Glühtemperatur gemäß dem er­ sten Ausführungsbeispiel zeigt. Bei diesem Experiment waren die Strömungsgeschwindigkeiten von CI2H2 alle auf 40 ccm gesetzt. Gemäß Fig. 2 steigt die Träger­ dichte an, wenn die Glühtemperatur erhöht wird. Dies zeigt, daß die Desorption von H beschleunigt wird, wenn die Glühtemperatur zunimmt. Durch dieses Experi­ ment wird bestätigt, daß die Aktivierungsverhältnis von C bei einer Glühtemperatur von 600°C angenähert 90% beträgt.
Fig. 3 gibt ein anderes experimentelles Ergebnis wie­ der, das die Abhängigkeit der Trägerdichte der p- dotierten GaAs-Schicht von der Glühzeit gemäß dem er­ sten Ausführungsbeispiel zeigt. Bei diesem Experiment waren die Strömungsgeschwindigkeiten von CI2H2 alle auf 40 ccm gesetzt und die Glühtemperatur war auf 600°C gesetzt. Durch dieses Experiment wird bestä­ tigt, daß die für die Aktivierung des C erforderliche Glühzeit angenähert drei Minuten beträgt.
Bei der Durchführung des vorgenannten ersten Ausfüh­ rungsbeispiels, bei welchem CI2H2 als p- Dotierungsmaterial verwendet wird und der GaAs- Kristall, der durch C stark dotiert ist, unter Ver­ wendung von N2-Gas geglüht wird, wird die Kammer nicht korrodiert und die hochkonzentriert p-dotierte Kristallschicht kann aufgewachsen werden. Bei der Durchführung dieses Kristallwachsverfahrens und Ver­ wendung der entsprechenden Vorrichtung können ein HBT, welcher eine hohe Dotierungskonzentration von mehr 5 × 1019 cm-3 benötigt, und ein p-dotierter Verbin­ dungshalbleiter-Kristall von hoher Zuverlässigkeit und darüber hinaus diese enthaltende elektronische oder optische Anordnungen leicht erhalten werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Es wird das zweite Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem mehrere Kristallschichten aufgewachsen werden.
Das zweite Ausführungsbeispiel ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Aufwachsprozess zum Bilden der p-dotierten Schicht und der zweite Aufwachspro­ zess zum Aufwachsen eines Kristalls, der eine hohe Reinheit erfordert, unmittelbar nacheinander in der­ selben Kammer durchgeführt werden.
Bei dem ersten Aufwachsprozess wird zuerst ein GaAs- Substrat, welches als das Halbleitersubstrat 18 dient, auf dem Aufnahmetisch 12 angeordnet und danach durch die Heizvorrichtung 14 auf angenähert 400°C er­ hitzt. Danach werden die jeweiligen Ventile der AsH3- Zuführungseinheit 24, der H2-Trägergas- Zuführungseinheit 28, des TEGa-Thermostaten 30 und des CI2H2-Thermostaten 34 geöffnet, so daß AsH3, TEGa und CI2H2 durch das H2-Trägergas in die Kammer gelie­ fert werden. Dann wird der TEGa-Thermostat 30 bei 25°C gehalten, und die AsH3-Zuführungseinheit 24 speichert unverdünntes, 100 Prozent reines AsH3. Die Gasströmungsgeschwindigkeits-Steuermeter 48, 42, 52 werden so eingestellt, daß die Strömungsgeschwindig­ keit von TEGa auf 200 ccm, die Strömungsgeschwindig­ keit AsH3 auf 70 ccm und die Strömungsgeschwindigkeit von CI2H2 auf 50 ccm gesetzt werden. Bei diesem zwei­ ten Ausführungsbeispiel wird ein Verhältnis der Atom­ zahl pro Molekül von AsH3 zu derjenigen von TEGa, welche in die Kammer 10 eingeführt werden, d. h. das V-III-Verhältnis auf 40 gesetzt. Unter diesen Bedin­ gungen wird der p-dotierte GaAs-Kristall während 30 Minuten aufgewachsen, so daß eine Kristallschicht mit der Dicke von 500 mn gebildet wird.
Nach der Bildung des p-dotierten GaAs-Kristalls wird die Substrattemperatur auf 590°C erhöht und das N2- Gas wird so in die Kammer 10 geliefert, daß der p- dotierte GaAs-Kristall geglüht und eine Dehydrierung dieses p-dotierten GaAs-Kristalls durchgeführt wer­ den. Als Ergebnis wird eine Trägerdichte vom p-Typ von angenähert 7 × 1019 cm-3 erhalten. Es ist hier fest­ zustellen, daß bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Glühtemperatur vorzugsweise auf mehr als 600°C einge­ stellt wurde, um die Aktivierungsrate von C zu ver­ bessern. Da jetzt der Hauptzweck des Experiments ge­ mäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht die Bildung der hochkonzentriert p-dotierten Schicht ist, sondern die aufeinander folgende Bildung mehrerer Kristall­ schichten, wird bei diesem zweiten Ausführungsbei­ spiel die Glühtemperatur auf 590°C gesetzt. Darüber hinaus wird, obgleich zuvor festgestellt wurde, daß das V-III-Verhältnis vorzugsweise auf weniger als 10 eingestellt wird, um die hochkonzentriert p-dotierte Schicht zu bilden, da der Hauptzweck des Experiments gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel nicht die Bildung der hochkonzentriert p-dotierten Schicht ist, daher das V-III-Verhältnis bei diesem Experiment auf 40 gesetzt.
Unmittelbar nachdem der Glühprozess bei dem erste Aufwachsprozess beendet ist, wird das GaAs-Substrat mit dem hochkonzentriert p-dotierten GaAs-Kristall entfernt, und ein neues GaAs-Substrat wird auf dem Aufnahmetisch 12 in der Kammer 10 angeordnet. Um ei­ nen auf der Oberfläche dieses neuen GaAs-Substrats gebildeten Oxidfilm zu entfernen, wird das GaAs- Substrat auf 565°C erhitzt und ein thermischer Reini­ gungsprozess wird während 10 Minuten durchgeführt.
Fig. 4 zeigt eine Schichtstruktur eines HEMT, welcher während des zweiten Aufwachsprozesses gemäß dem zwei­ ten Ausführungsbeispiel auf dem GaAs-Substrat aufge­ wachsen wurde. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird nach Beendigung des ersten Aufwachsprozesses der zweite Aufwachsprozess kontinuierlich durchgeführt ohne daß der Ausglüh- oder Reinigungsprozess durchge­ führt wird. Bei dem zweiten Aufwachsprozess werden die folgenden jeweiligen Schichten auf dem GaAs- Substrat in der folgenden Reihenfolge gebildet: (1) eine GaAs-Pufferschicht, um die Nachteile zu reduzie­ ren, die durch Defekte des Substrats bewirkt werden; (2) eine InGaAs-Kanalschicht, die als eine zweidimen­ sionale Elektronengasschicht dient; (3) eine InGaP- Donatorschicht, um die Kanalschicht von der Verunrei­ nigung zu trennen; (4) eine Si-dotierte InGaP- Donatorschicht, um einen Donator zu liefern; und (5) eine Si-dotierte GaAs-Deckschicht, um die InGaP- Donatorschicht zu schützen und einen ohmschen Kon­ taktwiderstand herabzusetzen.
Zu der Zeit des Aufwachsens des GaAs-Kristalls wurden das TEGa und das AsH3 durch das H2-Trägergas in die Kammer 10 geliefert. Zur Zeit der Bildung der GaAs- Pufferschicht wird die Strömungsgeschwindigkeit von TEGa auf 200 ccm gesetzt und die Strömungsgeschwin­ digkeit von AsH3 wird auf 10 ccm gesetzt, so daß die GaAs-Pufferschicht mit einer Dicke von 500 nm gebil­ det wird. Darüber hinaus wird zu der Zeit der Bildung der GaAs-Deckschicht die Strömungsgeschwindigkeit von TEGa auf 200 ccm gesetzt und die Strömungsgeschwin­ digkeit von AsH3 wird auf 70 ccm gesetzt, darüber hinaus wird die Strömungsgeschwindigkeit des SiI4, welches ein n-Dotierungsmaterial ist, auf 300 ccm ge­ setzt. Dann werden diese Gase durch das H2-Trägergas in die Kammer 10 geliefert, so daß die GaAs- Deckschicht mit einer Dicke von 10 nm und einer n- Dotierungskonzentration von 3,5 × 1018/cm3 gebildet wird.
Zu der Zeit der Bildung des InGaAs-Kristalls werden TEGa, AsH3 und TMIn durch das H2-Trägergas in die Kammer 10 geliefert. Die Strömungsgeschwindigkeit von TEGa ist auf 200 ccm, die Strömungsgeschwindigkeit von AsH3 auf 70 ccm und die Strömungsgeschwindigkeit von TMIn auf 150 ccm gesetzt. Durch diese Gase wird die InGaAs-Kanalschicht mit einer Dicke von 10 nm ge­ bildet.
Während der Zeit der Bildung des InGaP-Kristalls wer­ den TEGa, TMIn und PH3 durch das H2-Trägergas in die Kammer 10 geliefert. Die Strömungsgeschwindigkeit von TEGa wird auf 66 ccm, die Strömungsgeschwindigkeit von TMIn auf 164 ccm und die Strömungsgeschwindigkeit von PH3 auf 350 ccm gesetzt. Durch diese Gase werden die InGaP-Abstandsschicht und die InGaP- Donatorschicht mit einer Dicke von 5 nm bzw. 35 nm gebildet. Während der Zeit des Aufwachsens der InGaP- Donatorschicht: wird das SiI4 mit einer Strömungsge­ schwindigkeit von 53 ccm durch das H2-Trägergas in die Kammer 10 geliefert, so daß die n- Dotierungskonzentration der InGaP-Donatorschicht auf 1,8 × 1018/cm3 gesetzt ist.
Die vorbeschriebenen Aufwachsbedingungen für den HEMT sind in der folgenden Tabelle 2 dargestellt.
[Tabelle 2]
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Mobilität bei einer Umgebungstemperatur von 300 K des HEMT, welcher durch Veränderung der Strömungsge­ schwindigkeit von SiI4 während der Zeit der Bildung der InGaP-Donatorschicht in dem zweiten Aufwachspro­ zess gebildet wurde, und der Blattträgerdichte zeigt. Insbesondere gibt Fig. 5 ein experimentelles Ergebnis wieder, das die Beziehung zwischen der Mobilität und der Blattträgerdichte zeigt, wenn die Strömungsge­ schwindigkeit von SiI4 während der Zeit des Aufwach­ sens der InGaP-Donatorschicht in dem Bereich zwischen 53 ccm und 79 ccm eingestellt wird. Gemäß Fig. 5 wer­ den aufgrund der Durchführung des Kristallwachsver­ fahrens und der Verwendung der entsprechenden Vor­ richtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Mobilität von angenähert 6400 cm2/Vs bei einer Umge­ bungstemperatur und eine Schichtträgerdichte von 1,6 × 1012/cm2 erhalten. Die so erhaltene Mobilität ist nahezu identisch mit den Werten von ähnlich struktu­ rierten HEMT in der Literatur. Als ein Ergebnis der von den Erfindern durchgeführte Experimente werden ähnliche Eigenschaften für einen HEMT erhalten, in welchem eine AlGaAs-Schicht anstelle der InGAP- Schicht verwendet wird. Darüber hinaus wird ein HEMT unter den in der obigen Tabelle 2 dargestellten Be­ dingungen aufgewachsen, nachdem der p-dotierte GaAs- Kristall oder HBT mehrere Male in dem ersten Aufwach­ sprozess gebildet wurde. Als ein Ergebnis wurde ge­ funden, daß eine günstige Eigenschaftswiederholbar­ keit erhalten wird.
Obgleich bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der er­ ste Aufwachsprozess und der zweite Aufwachsprozess auf getrennten Substraten durchgeführt werden, können sowohl der erste als auch der zweite Aufwachsprozess auf einem einzigen Substrat durchgeführt werden. In diesem Fall wird die thermische Reinigung zum Entfer­ nen des Oxidfilms nicht benötigt, so daß der erste Aufwachsprozess und der zweite Aufwachsprozess konti­ nuierlich durchgeführt werden können.
Wie insoweit beschrieben wurde, kann durch Verwendung von CI2H2 als p-Dotierungsmittel bei dem ersten Auf­ wachsprozess die eine hohe Reinheit erfordernde Kri­ stallschicht in derselben Kammer gebildet werden, oh­ ne daß der Ausglüh- oder Reinigungsprozess durchge­ führt wird.
Drittes Ausführungsbeispiel
Fig. 6 zeigt eine Halbleiteranordnung, bei der ein BRT und ein HEMT auf demselben GaAs-Substrat unter Verwendung des Halbleiteranordnungs- Herstellungsverfahrens und der entsprechenden Vor­ richtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel gebil­ det sind. Der HBT enthält: eine GaAs-Pufferschicht, eine hochkonzentriert n-dotierte GaAs- Subkollektorschicht, eine n-dotierte GaAs- Kollektorschicht, eine hochkonzentriert p-dotierte GaAs-Basisschicht, eine n-dotierte InGaP- Emitterschicht und eine hochkonzentriert n-dotierte GaAs-Emitterdeckschicht. Der HEMT enthält: eine GaAs- Pufferschicht, eine InGa-Kanalschicht, eine InGaP- Abstandsschicht, eine n-dotierte InGa-Donatorschicht und eine hochkonzentriert n-dotierte GaAs- Deckschicht. Bei der Durchführung der vorliegenden Ausführungsbeispiele wurde CI2H2 als p- Dotierungsmaterial verwendet, durch welches die hoch­ konzentriert p-dotierte GaAs-Basisschicht des HBT ge­ bildet wurde, und der HEMT enthaltend die hochkonzen­ trierte InGaAs-Kanalschicht kann kontinuierlich in derselben Kammer gebildet werden. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch Verwen­ dung des CI2H2-Gases, aber das Aufwachsverfahren und die zugehörige Vorrichtung zum Aufwachsen des HBT kann realisiert werden durch Verwendung eines ohne weiteres verfügbaren Verfahrens und der entsprechen­ den Vorrichtung. Die vorliegenden Ausführungsbeispie­ le sind dadurch gekennzeichnet, daß der Ausglüh- oder Reinigungsprozess aufgrund der Verwendung von CI2H2 als p-Dotierungsmaterial weggelassen werden kann. So­ mit kann gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zusätzlich zu dem Umstand, daß der HBT und der HEMT unmittelbar aufeinander folgend hergestellt werden können, ein Prozess zum Herstellen anderer Elemente zwischen dem HBT-Herstellungsprozess und dem HEMT- Herstellungsprozess eingefügt werden kann.
Obgleich die vorliegenden Ausführungsbeispiele für den Fall beschrieben wurden, daß eine GaAs- Kristallschicht mit hochkonzentrierter p-Dotierung hergestellt wird, kann dasselbe Schema der vorliegen­ den Ausführungsbeispiele angewendet werden bei der Herstellung von anderen Verbindungshalbleiter- Kristallen wie InP oder InGaAs mit hochkonzentrierter p-Dotierung.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß den vor­ liegenden Ausführungsbeispielen ein hochkonzentriert p-dotierter Kristall aufgewachsen werden, und der HBT und der HEMT können kontinuierlich in derselben Kam­ mer hergestellt werden.
Darüber hinaus können durch Durchführung der vorlie­ genden Ausführungsbeispiele bemerkenswerte Wirkungen erzielt werden dadurch, daß ein hochkonzentriert p- dotierter Kristall aufgewachsen werden kann und daß der HBT und der HEMT kontinuierlich hergestellt wer­ den können ohne Durchführung des Ausglüh- oder Reini­ gungsprozesses.

Claims (21)

1. Kristallwachsverfahren zum Aufwachsen eines Ver­ bindungshalbleiter-Kristalls enthaltend wenig­ stens einen ersten Elementarbestandteil und ei­ nen zweiten Elementarbestandteil auf einem in einer Kammer (10) angeordneten Halbleitersub­ strat, welches Verfahren aufweist:
einen Verbindungshalbleiterkristall- Aufwachsprozess, welcher eine organometallische Verbindung mit dem ersten Elementarbestandteil, eine Molekülverbindung mit dem zweiten Elemen­ tarbestandteil und CI2H2 (34) in die Kammer lie­ fert, um das Aufwachsen eines p-dotierten Ver­ bindungshalbleiter-Kristalls zu bewirken.
2. Kristallwachsverfahren nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch die Zuführung von N2-Gas (22) in die Kammer nach Beendigung des Verbindungshalb­ leiterkristall-Aufwachsprozesses.
3. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranord­ nung, bei welchem ein Verbindungshalbleiter- Kristall enthaltend zumindest einen ersten Ele­ mentarbestandteil und einen zweiten Elementarbe­ standteil auf einem in einer Kammer angeordneten Halbleitersubstrat aufwächst, welches Verfahren aufweist:
einen Verbindungshalbleiterkristall- Wachstumsprozess, bei dem eine organometallische Verbindung mit dem ersten Elementarbestandteil, eine Molekülverbindung mit dem zweiten Elemen­ tarbestandteil und CI2H2 (34) in die Kammer ge­ liefert werden, um das Aufwachsen eines p- dotierten Verbindungshalbleiter-Kristalls zu be­ wirken.
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Glühprozess, durch welchen der Verbin­ dungshalbleiter geglüht wird, indem ein N2-Gas (22) in die Kammer geliefert wird, nachdem der p-dotierte Verbindungshalbleiter während des Verbindungshalbleiterkristall-Wachstumsprozesses aufgewachsen wurde.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verbindungshalbleiter-Kristall GaAs, InP oder InGaAs enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Glühprozess das Glühen des Verbindungshalbleiter-Kristalls bei mehr als oder gleich im Wesentlichen 600°C enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Verbindungshalbleiterkri­ stall-Wachstumsprozess einen Prozess enthält, bei welchem eine Methylverbindung oder Ethylver­ bindung, die als die organometallische Verbin­ dung dient, in die Kammer geliefert wird, und der Verbindungshalbleiter-Kristall bei Tempera­ turen von im Wesentlichen 500°C oder darunter aufgewachsen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Verhältnis der Atomzahl pro Molekül der Molekülverbindung zu der der organometalli­ schen Verbindung, die in die Kammer einzuführen sind, weniger als im Wesentlichen 10 ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verbindungshalb­ leiterkristall-Wachstumsprozess einen Prozess enthält, bei welchem die organometallische Ver­ bindung, die Molekülverbindung und CI2H2-Gas durch ein H2-Trägergas in Kammer eingeführt wer­ den, und worin die Strömungsgeschwindigkeit des N2-Gases, das in dem Glühprozess zugeführt wird, geringer als die oder gleich der Strömungsge­ schwindigkeit des H2-Trägergases bei dem Verbin­ dungshalbleiterkristall-Wachstumsprozess ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Druck in der Kam­ mer während des Verbindungshalbleiterkristall- Wachstumsprozesses gleich dem oder größer als der in der Kammer während des Glühprozesses ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Glühprozess die Zuführung der Molekülverbindung zusätzlich zu dem N2-Gas in die Kammer enthält.
12. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranord­ nung, bei welchem mehrere Verbindungshalbleiter- Kristalle auf einem in einer Kammer angeordneten Halbleitersubstrat kontinuierlich aufgewachsen werden, gekennzeichnet durch:
einen ersten Aufwachsprozess, in welchem eine erste Verbindungshalbleiter-Kristallschicht,
welche p-dotiert ist, durch Zuführen von CI2H2 in die Kammer aufgewachsen wird, und
einen zweiten Aufwachsprozess, der nach dem er­ sten Aufwachsprozess erfolgt, durch welchen eine zweite Verbindungshalbleiter-Kristallschicht, welche nicht dotiert ist, aufgewachsen wird.
13. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranord­ nung, bei welchem ein Heteroübergangs- Bipolartransistor (HBT) und ein Transistor mit hoher Elektronenmobilität (HEMT) auf einem in einer Kammer angeordneten Halbleitersubstrat kontinuierlich aufgewachsen werden, gekennzeich­ net durch:
einen HBT-Bildungsprozess, in welchem der eine p-dotierte Schicht enthaltende HBT gebildet wird, wobei die p-Dotierung durch Zuführen von CI2H2 in die Kammer erfolgt, und
einen HEMT-Bildungsprozess, der nach dem HBT- Bildungsprozess stattfindet und den HEMT bildet.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der HBT-Bildungsprozess das Glühen der p-dotierten Schicht durch Zuführen von N2-Gas in die Kammer enthält.
15. Vorrichtung zum Herstellen einer Halblei­ teranordnung, in welcher ein Verbindungshalblei­ ter-Kristall enthaltend wenigstens einen ersten Elementarbestandteil und einen zweiten Elemen­ tarbestandteil auf einem in einer Kammer (10) angeordneten Halbleitersubstrat aufgewachsen wird, gekennzeichnet durch:
eine mit der Kammer verbundene Gaseinfüh­ rungsöffnung (20), und
mehrere Gaszuführungseinheiten (22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 56), welche mehrere Gase über die Gaszuführungsöffnung in die Kammer (10) liefern, wobei die Gaszuführungseinheiten eine erste Ein­ heit zum Zuführen einer organometallischen Ver­ bindung enthalten den ersten Elementarbestand­ teil und eine zweite Einheit zum Zuführen einer Molekülverbindung enthaltend den zweiten Elemen­ tarbestandteil und eine dritte Einheit zum Zu­ führen von CI2H2 (34) zu der Kammer (10) aufwei­ sen, so daß ein p-dotierter Verbindungshalblei­ ter-Kristall in der Kammer aufgewachsen wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gaszuführungseinheiten eine vierte Einheit (22) zum Zuführen von N2-Gas in die Kammer aufweisen und die Kammer eine Heiz­ vorrichtung enthält, so daß der p-dotierte Ver­ bindungshalbleiter-Kristall in der Kammer ge­ glüht wird, während N2 zugeführt wird.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbindungshalbleiter-Kristall GaAs, InP oder InGaAs enthält.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbindungshalbleiter-Kristall in der Kammer bei einer Temperatur von mehr als oder gleich im Wesentlichen 600°C geglüht wird.
19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Einheit eine Methylver­ bindung oder Ethylverbindung, die als die orga­ nometallische Verbindung dient, in die Kammer liefert und der Verbindungshalbleiter-Kristall bei Temperaturen von im Wesentlichen 500°C oder darunter aufgewachsen wird.
20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verhältnis der Atomzahl pro Molekül der Molekülverbindung zu dem der organo­ metallischen Verbindung, welche in die Kammer einzuführen sind, geringer als im Wesentlichen 10 ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die organometallische Verbindung, die Molekülverbindung und CI2H2-Gas (34) durch ein H2-Trägergas (28) in die Kammer eingeführt werden, und daß die Strömungsgeschwindigkeit von der vierten Einheit zugeführtem N2-Gas geringer als die oder gleich der Strömungsgeschwindigkeit des H2-Trägergases ist.
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