DE102007057241A1 - Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels auf einem kristallinen Substrat und Anordnung umfassend einen auf einem Substrat angeordneten Schichtenstapel - Google Patents

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Abstract

ls auf einem kristallinen Substrat, welches im Wesentlichen frei von einem Nitridverbindungshalbleiter ist, unter Verwendung metallorganischer Gasphasenabscheidung umfasst ein Bereitstellen des kristallinen Substrats, ein Ausbilden einer nitridhaltigen Pufferschicht auf dem Substrat, so dass eine obere Hauptfläche der nitridhaltigen Pufferschicht aus Stickstoffatomen gebildet ist, und ein Ausbilden einer kristallinen Schicht aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial. Eine obere Hauptfläche der kristallinen Schicht ist aus Stickstoffatomen ausgebildet, und die obere Hauptfläche der kristallinen Schicht ist im Wesentlichen glatt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels mit mehreren Schichten auf einem kristallinen Substrat und eine Anordnung, die den Schichtenstapel und das Substrat umfasst. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Schichtenstapel, der mehrere Schichten aus einer Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial umfasst.
  • Zur Herstellung von auf einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierenden Bauelementen, wie etwa Leuchtdioden, können auf einem Substrat mehrere Schichten beispielsweise mittels Metallorganischer Gasphasenabscheidung ausgebildet werden. Die Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten wachsen auf einem Saphirsubstrat oder einem SiC-Substrat in der Regel mit einer Wurtzit-Kristallstruktur auf. Aufgrund der Polarität dieser Kristallstruktur werden in dem Bauelement piezoelektrische Felder erzeugt, die sich in Abhängigkeit von einer Richtung der Polarität negativ auf die Bauelementeigenschaften auswirken können.
  • Eine Ausführungsform stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels auf einem kristallinen Substrat welches im Wesentlichen frei von einem Nitridverbindungshalbleiter ist unter Verwendung Metallorganischer Gasphasenabscheidung bereit. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen des kristallinen Substrats, ein Ausbilden einer nitridhaltigen Puffer schicht auf dem Substrat, so dass eine obere Hauptfläche der nitridhaltigen Pufferschicht aus Stickstoffatomen gebildet ist und ein Ausbilden einer kristallinen Schicht aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, wobei eine obere Hauptfläche der kristallinen Schicht aus Stickstoffatomen ausgebildet ist, und die obere Hauptfläche der kristallinen Schicht im Wesentlichen glatt ist.
  • Es kann insbesondere ein zusammenhängender Bereich der oberen Hauptfläche der kristallinen Schicht, welcher einen Durchmesser von mehr als 100 μm aufweist, im Wesentlichen glatt sein. Der zusammenhängende Bereich weist lediglich Stufen entlang der oberen Hauptfläche der kristallinen Schicht auf, die eine Stufenhöhe von weniger als 20 nm aufweisen.
  • Das Ausbilden der nitridhaltigen Pufferschicht kann ein Zuführen eines Stickstoffhaltigen Prozessgases bei einer bestimmten Substrattemperatur umfasst, wobei ein Partialdruck des Stickstoffhaltigen Prozessgases und die bestimmte Substrattemperatur derart gewählt werden, dass die obere Hauptfläche der nitridhaltigen Schicht aus den Stickstoffatomen ausgebildet wird. Die bestimmte Substrattemperatur kann beispielsweise 1000°C oder mehr betragen.
  • Das Ausbilden der nitridhaltigen Pufferschicht kann das Ausbilden einer kristallines Aluminiumnitrid enthaltenden Pufferschicht umfassen, wobei eine c-Achse des kristallinen Aluminiumnitrids im Wesentlichen parallel zu einer Wachstumsrichtung der nitridhaltigen Pufferschicht ist. Ferner kann eine c-Achse der kristallinen Schicht im Wesentlichen parallel zu einer Wachstumsrichtung der kristallinen Schicht sein.
  • Das Ausbilden der kristallinen Schicht aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial kann ein Ausbilden einer Galliumnitridschicht mit einer Schichtdicke von mehr als 90 nm umfassen.
  • Das Ausbilden der kristallinen Schicht aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial kann ein Ausbilden einer Aluminiumgalliumnitridschicht umfassen, wobei ein Verhältnis zwischen einer Anzahl von Aluminiumatomen und einer Anzahl von Galliumatomen in der Aluminiumgalliumnitridschicht größer als 0,07 ist.
  • Des Weiteren kann vor dem Ausbilden der kristallinen Schicht eine erste Zwischenschicht aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ausgebildet werden, welches Atome eines ersten Gruppe III Elements und eines zweiten Gruppe III Elements umfasst, wobei ein Verhältnis einer Anzahl der Atome des ersten Gruppe III Elements gegenüber einer Anzahl der Atome des zweiten Gruppe III Elements mit zunehmender Schichtdicke der ersten Zwischenschicht zunimmt.
  • Nach dem Ausbilden der ersten Zwischenschicht und vor dem Ausbilden der kristallinen Schicht kann eine weitere kristalline Schicht aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ausgebildet werden, welches Atome des ersten und des zweiten Gruppe III Elements enthält.
  • Außerdem kann nach dem Ausbilden der weiteren kristallinen Schicht und vor dem Ausbilden der kristallinen Schicht eine zweite Zwischenschicht aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ausgebildet werden, welches Atome des ersten und des zweiten Gruppe III Elements umfasst, wobei ein Verhältnis einer Anzahl der Atome des ersten Gruppe III Elements gegenüber einer Anzahl der Atome des zweiten Gruppe III Elements mit zunehmender Schichtdicke der zweiten Zwischenschicht abnimmt.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das erste Gruppe III Element Aluminium und das zweite Gruppe III Element Gallium.
  • Das kristalline Substrat kann beispielsweise aus Saphir ausgebildet oder aus Siliziumcarbid ausgebildet sein. Weiterhin kann eine c-Achse des kristallinen Substrats eine Fehlorientierung zwischen 0,1 und 1,0° gegenüber einer Normalen einer Hauptflache des Substrats aufweisen.
  • Eine andere Ausführungsform stellt eine Anordnung umfassend ein kristallines Substrat welches im Wesentlichen frei von einem Nitridverbindungshalbleiter ist und einen darauf angeordneter Schichtenstapel bereit. Die Anordnung umfasst eine auf dem Substrat aufgewachsene nitridhaltige Pufferschicht, wobei eine obere Hauptfläche der nitridhaltigen Pufferschicht aus Stickstoffatomen gebildet ist und eine auf der nitridhaltigen Pufferschicht angeordnete kristalline Schicht aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, wobei eine obere Hauptfläche der kristallinen Schicht aus Stickstoffatomen ausgebildet ist, und die obere Hauptfläche der kristallinen Schicht im Wesentlichen glatt ist.
  • Insbesondere ist ein zusammenhängender Bereich der oberen Hauptfläche der kristallinen Schicht, welcher einen Durchmesser von mehr als 100 μm aufweist, im Wesentlichen glatt. Der zusammenhängende Bereich weist lediglich Stufen entlang der oberen Hauptfläche der kristallinen Schicht auf, die eine in Wachstumsrichtung gemessene Stufenhöhe von weniger als 20 nm aufweisen.
  • Die nitridhaltige Pufferschicht kann kristallines Aluminiumnitrid umfassen, wobei eine c-Achse des kristallinen Aluminiumnitrids im Wesentlichen parallel zu einer Wachstumsrichtung der nitridhaltigen Pufferschicht ist. Ferner kann eine c-Achse der kristallinen Schicht im Wesentlichen parallel zu einer Wachstumsrichtung der kristallinen Schicht sein.
  • Die kristalline Schicht kann eine Galliumnitridschicht mit einer Schichtdicke von mehr als 90 nm umfassen.
  • Die kristalline Schicht kann eine Aluminiumgalliumnitridschicht umfassen, wobei ein Verhältnis zwischen einer Anzahl von Aluminiumatomen und einer Anzahl von Galliumatomen in der Aluminiumgalliumnitridschicht größer als 0,07 ist.
  • Bei einer Ausführungsform ist zwischen der kristallinen Schicht und der nitridhaltigen Pufferschicht eine erste Zwischenschicht aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ausgebildet, welches Atome eines ersten Gruppe III Elements und eines zweiten Gruppe III Elements umfasst, wobei ein Verhältnis einer Anzahl der Atome des ersten Gruppe III Elements gegenüber einer Anzahl der Atome des zweiten Gruppe III Elements mit zunehmender Schichtdicke der ersten Zwischenschicht zunimmt.
  • Zwischen der ersten Zwischenschicht und der kristallinen Schicht kann eine weitere kristalline Schicht aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ausgebildet sein, welches Atome des ersten und des zweiten Gruppe III Elements enthält.
  • Des Weiteren kann zwischen der weiteren kristallinen Schicht und der kristallinen Schicht eine zweite Zwischenschicht (5) aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ausgebildet sein, welches Atome des ersten und des zweiten Gruppe III Elements umfasst, wobei ein Verhältnis einer Anzahl der Atome des ersten Gruppe III Elements gegenüber einer Anzahl der Atome des zweiten Gruppe III Elements mit zunehmender Schichtdicke der zweiten Zwischenschicht abnimmt.
  • Das erste Gruppe III Element kann Aluminium und das zweite Gruppe III Element Gallium umfassen.
  • Das kristalline Substrat kann beispielsweise aus Saphir oder aus Siliziumcarbid ausgebildet ist. Ferner kann eine c-Achse des kristallinen Substrats eine Fehlorientierung zwischen 0,1 und 1,0° gegenüber einer Normalen einer Hauptfläche des Substrats aufweisen.
  • Weitere Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert werden. Darin zeigen:
  • 1 eine schematische Schnittdarstellung eines auf einem kristallinen Substrat ausgebildeten Schichtenstapels, der mehrere Schichten umfasst, gemäß einer Ausführungsform,
  • 2 einen vergrößerten Ausschnitt A eines in 1 mit dem Bezugszeichen A versehenen Bereichs,
  • 3 die kristalline Wurtzit-Struktur von Galliumnitrid,
  • 4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Schichtenstapels auf einem Substrat gemäß einer Ausführungsform,
  • 5A, 5B und 5C mittels eines Rasterelektronenmikroskops aufgenommene Bilder von oberen Hauptflächen jeweiliger weiterer kristalliner Schichten des Schichtenstapels,
  • 6A, 6B und 6C Oberflächen der in den 5A, 5B und 5C gezeigten Proben nach einer Ätzung,
  • 7A, 7B und 7C Oberflächen von Hauptflächen verschiedener Proben,
  • 8 Ergebnisse von mittels Röntgendiffraktometrie durchgeführter Messungen an den in den 7A, 7B und 7C dargestellten Proben,
  • 9A ein mittels eines Mikroskops aufgenommenes Bild einer oberen Hauptfläche einer Probe,
  • 9B ein mittels eines Rasterelektronenmikroskops aufgenommenes Bild einer oberen Hauptfläche der in 9A dargestellten Probe nach Durchführung einer Ätzung,
  • 10 Ergebnisse von mittels Röntgendiffraktometrie durchgeführter Messungen an den in den 9A und 9B dargestellten Proben,
  • 11A und 11B mittels AFM-Messungen erhaltene Oberflächenprofile von N-face AlxGa1-xN-Schichten mit unterschiedlichem Aluminiumgehalt,
  • 12 und 12B während eines Abscheidungsprozesses der N-face AlxGa1-xN-Schichten, deren Oberflächenprofile in den 11A und 11B gezeigt sind gemessene Reflektivitäten, und
  • 13A und 13B mittels eines Rasterelektronenmikroskops aufgenommene Bilder von Oberflächen der Proben, deren Oberflächenprofile in den 11A und 11B dargestellt sind, nachdem eine Ätzung mit heißer KOH durchgeführt wurde.
  • 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines auf einem kristallinen Substrat 1 ausgebildeten Schichtenstapels, der mehrere Schichten 1, ..., 6 umfasst. Die mehreren Schichten 1, ..., 6 des Schichtenstapels sind derart ausgebildet, dass jeweilige von dem Substrat 1 entfernte Hauptflächen der mehreren Schichten 1, ..., 6 aus Stickstoffatomen gebildet sind. Das kristalline Substrat 1 ist im Wesentlichen frei von einem Nitridverbindungshalbleiter. Das kristalline Substrat 1 kann aber auch völlig frei von einem Nitridverbindungshalbleiter sein. Beispielsweise kann das kristalline Substrat als ein c-face Saphir-Substrat, oder als ein 4H bzw. 6H SiC-Substrat ausgebildet sein.
  • Das Substrat 1 kann dabei eine leichte Fehlorientierung aufweisen, die sich hinsichtlich der Kristallqualität der aufwachsenden Schichten als vorteilhaft erweisen kann. Die Fehlorientierung des Substrats 1 beträgt bevorzugt zwischen 0,2° und 1°, zum Beispiel 0,3°. Eine solche Fehlorientierung führt zu deutlich glatteren Schichten mit vermindertem Inselwachs turn und reduzierter Rauhigkeit. Die Rauhigkeit der aufwachsenden Schichten kann also dadurch reduziert werden.
  • Dem Substrat 1 folgt in Wachstumsrichtung Z gesehen eine nitridhaltige Pufferschicht 2 nach, wobei die von dem Substrat 1 entfernte obere Hauptfläche 7 der nitridhaltigen Pufferschicht aus Stickstoffatomen ausgebildet ist. Die nitridhaltige Pufferschicht 2 ist als Aluminiumnitridschicht ausgebildet, welche beispielsweise eine polare Wurtzit-Struktur aufweisen kann. Bei der Wurtzit-Struktur handelt es sich um eine hexagonale Struktur, bei der jedes Atom von vier Atomen der anderen Sorte regulär tetraedisch umgeben ist. Die Wachstumsrichtung Z ist dabei im Wesentlichen parallel zur kristallografischen c-Achse der Aluminiumnitridschicht 2 gewählt. Eine derart ausgebildete Aluminiumnitridschicht, bei der die obere Hauptfläche aus Stickstoffatomen gebildet ist, weist eine so genannte N-face Polarität auf und wird auch als N-face Aluminiumnitridschicht bezeichnet. Die Schichtdicke der Aluminiumnitridschicht 2 kann beispielsweise 200 nm betragen.
  • Der nitridhaltigen Pufferschicht 2 folgt in Wachstumsrichtung Z gesehen eine erste, aus einem Gruppe III-Nitridverbindungshalbleitermaterial ausgebildete Zwischenschicht 3 nach. Die erste Zwischenschicht 3 ist als Aluminiumgalliumnitridschicht AlxGa1-xN ausgebildet, wobei ein Anteil der Galliumatome in der ersten Zwischenschicht 3 in Wachstumsrichtung Z ausgehend von AlN bis zu beispielsweise Al0,4Ga0,6N zunimmt. Die erste Zwischenschicht 3 ist als N-face Aluminiumgalliumnitridschicht mit einer Wurtzit-Struktur ausgebildet, bei der eine von dem Substrat 1 entfernte Hauptfläche aus Stickstoffatomen gebildet ist. Die erste Zwischenschicht 2 kann beispielsweise eine Schichtdicke von 25 nm aufweisen.
  • Der ersten Zwischenschicht 3 folgt in Wachstumsrichtung Z gesehen eine kristalline N-face Al0,4Ga0,6N-Schicht 4 mit einer Wurtzit-Struktur nach. Die Dicke der Schicht 4 kann beispielsweise 300 nm betragen.
  • Der kristallinen Schicht 4 folgt in Wachstumsrichtung Z gesehen eine zweite N-face Zwischenschicht 5 aus AlxGa1-xN nach, wobei ein Anteil der Galliumatome in der zweiten Zwischenschicht 5 ausgehend von Al0,4Ga0,6N abnimmt. Eine Schichtdicke der zweiten Zwischenschicht kann beispielsweise 60 nm betragen.
  • Der zweiten Zwischenschicht 5 folgt in Wachstumsrichtung Z gesehen eine weitere kristalline Schicht 6 aus einem Gruppe III-Verbindungshalbleitermaterial nach, wobei die weitere kristalline Schicht als N-face Schicht ausgebildet ist und somit eine obere Hauptfläche 8 der weiteren kristallinen Schicht 6 aus Stickstoffatomen ausgebildet ist. Die weitere kristalline Schicht 6 kann beispielsweise aus Galliumnitrid ausgebildet sein und eine Schichtdicke von etwa 90 nm aufweisen. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die weitere kristalline Schicht 6 als AlxGa1-xN-Schicht mit 0,07 ≤ X ≤ 1 ausgebildet. Die Schichtdicke der AlxGa1-xN-Schicht 6 kann beispielsweise einige 100 nm oder 1 μm betragen.
  • Die obere Hauptfläche 8 der weiteren kristallinen Schicht 6 ist im Wesentlichen glatt. Dies bedeutet, dass ein lateraler Bereich der oberen Hauptfläche 8, welcher mindestens einen Durchmesser von 100 μm aufweist, lediglich Stufen entlang der oberen Hauptfläche 8 mit einer in Wachstumsrichtung Z gemessenen Stufenhöhe von weniger 20 nm aufweist.
  • Die Anordnung umfassend das Substrat 1 und den Schichtenstapel oder einige der Schichten des Schichtenstapels kann daher vorteilhaft beispielsweise als Aufwachssubstrat für die Herstellung eines auf Galliumnitrid basierenden Bauelements, beispielsweise einer Leuchtdiode oder eines LASERS mit N-face Polarität verwendet werden. Aufgrund der N-face Polarität der weiteren kristallinen Schicht 6 wachsen auch die folgenden, zur Herstellung des Bauelements erforderlichen Schichten mit N-face Polarität auf. Eine auf Galliumnitrid basierende Leuchtdiode mit N-face Polarität hat den Vorteil, dass interne Piezofelder einem Stromfluss während des Betriebs nicht entgegenwirken. Außerdem kann bei einer derartigen Leuchtdiode mittels KOH sehr leicht eine Aufrauhschicht der Oberfläche realisiert werden, wodurch eine Abstrahlcharakteristik der Leuchtdiode verbessert wird.
  • 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt A des in 1 mit dem Bezugszeichen A versehenen Bereichs. Wie gezeigt, weist ein lateraler Bereich LB der oberen Hauptfläche 8 der weiteren kristallinen Schicht Stufen S1, S2, S3 mit jeweiligen in Richtung der Wachstumsrichtung Z gemessenen Stufenhöhen D1, D2, D3 auf. Jede der Stufen S1, S2, S3 weist eine Stufenhöhe D1, D2, D3 auf, die geringer ist als 20 nm, wobei der laterale Bereich LB einen Durchmesser von mehr als 100 μm aufweist.
  • 3 zeigt die kristalline Wurtzitstruktur von Galliumnitrid, wobei das linke Bild eine Galliumnitridstruktur mit Gaface Polarität zeigt und das rechte Bild eine Galliumnitridstruktur mit N-face Polarität zeigt. In 3 sind die Galliumatome als kleine Kugeln, und die Stickstoffatome als große Kugeln dargestellt. Ferner ist die Richtung der jeweiligen c-Achsen der Kristallstrukturen durch entsprechende Pfeile angedeutet. Wie gezeigt sind die oberen Atome der N-face Struktur Stickstoffatome und die oberen Atome der Ga-face Struktur Galliumatome.
  • 4 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines mehrere Schichten 2, ..., 6 enthaltenden Schichtenstapels auf einem kristallinen Substrat 1 mittels Metallorganischer Gasphasenabscheidung (MOCVD) gemäß einer Ausführungsform. Die mehreren Schichten werden derart ausgebildet, dass jede der Schichten eine Wurtzit-Struktur mit einer N-face Polarität aufweist.
  • Mit Bezug auf Block 100 wird ein kristallines Substrat 1, welches im Wesentlichen oder völlig frei von einem Nitridverbindungshalbleiter ist, in einem Reaktor bereitgestellt. Das Substrat kann beispielsweise ein c-plane Saphirsubstrat, oder ein 4H oder 6H SiC-Substrat sein. Ferner kann das Substrat 1 eine Fehlorientierung zwischen 0,2° und 1°, zum Beispiel 0,3° aufweisen. Bei dem Substrat kann es sich um ein so genanntes EPI Ready-Substrat handeln, welches vor der weiteren Prozessierung keiner Reinigung unterzogen wird. Es können jedoch auch Reinigungsschritte des Substrats 1 vor der weiteren Prozessierung durchgeführt werden.
  • Mit Bezug auf Block 200 wird auf dem Substrat 1 eine nitridhaltige Pufferschicht 2 aus Aluminiumnitrid mit einer Schichtdicke von etwa 200 nm ausgebildet. Dazu wird zunächst das Substrat auf eine Temperatur, welche höher als eine vorgegebene Temperatur ist, erhitzt. Der vorgegebene Wert für die Temperatur beträgt beispielsweise 1000°C, kann jedoch in Abhängigkeit von dem jeweiligen verwendeten Reaktortyp variieren.
  • Dann werden Aluminium und Stickstoff enthaltende Precursoren bei einem Reaktordruck von etwa 50 bis 200 mbar zugeführt. Die Substrattemperatur und der Reaktordruck werden bei der Abscheidung nachfolgender Schichten beibehalten, können jedoch auch individuell verändert werden. Die Precursoren werden insbesondere derart zugeführt, dass beide Precursoren in etwa zur gleichen Zeit die Oberfläche des Substrats 1 erreichen, oder dass der Stickstoff enthaltende Precursor die Oberfläche des Substrats 1 vor dem Aluminium enthaltenden Precursor erreicht.
  • Der aluminiumhaltige Precursor kann beispielsweise Trimetylaluminium und der stickstoffhaltige Precursor kann beispielsweise Ammoniak umfassen. Beispielsweise werden während der Abscheidung der Pufferschicht 2 6000 sccm Ammoniak und 100 sccm Trimetylaluminium zugeführt. Dies entspricht einem Verhältnis der Ammoniakmoleküle zu den Trimethylaluminummolekülen von 3000. Die Precursoren können jedoch auch mit einem Verhältnis der Ammoniakmoleküle zu den Trimethylaluminummolekülen von etwa 1000 bis 10000 zugeführt werden. Weiterhin können auch andere Aluminium bzw. Stickstoff enthaltende Precursoren zur Abscheidung der Pufferschicht verwendet werden, wobei gegebenenfalls die Substrattemperatur und der Reaktordruck entsprechend angepasst werden.
  • Im Falle, dass es sich bei dem Substrat 1 um ein Saphirsubstrat handelt, wird zunächst die Oberfläche des Saphirs nitridiert, indem Sauerstoffatome in Folge der Substrattemperatur von der oberen Hauptfläche des Saphirsubstrats entfernt und durch Stickstoffatome des Ammoniaks ersetzt werden. Somit bildet sich zunächst ein Monolager aus Aluminiumnitrid, dessen obere Hauptfläche aus Stickstoffatomen gebildet ist. Obwohl das Saphirsubstrat eine andere Kristallstruktur als die Pufferschicht aufweist, wächst die Pufferschicht mit N-face Polarität auf dem Monolager auf.
  • Durch die spezielle Auswahl der Prozessparameter wird erreicht, dass eine N-face Pufferschicht aus Aluminiumnitrid, deren obere Hauptfläche aus Stickstoffatomen ausgebildet ist, ausgebildet wird. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass die Substrattemperatur ausreichend hoch sein muss, damit die Sauerstoffatome aus dem Saphirsubstrat entfernt werden und der Ammoniak hinreichend zerlegt wird, so dass genügend Stickstoffatome zur Verfügung stehen, um die aus dem Saphirsubstrat entfernten Sauerstoffatome zu ersetzen.
  • Im Falle, dass es sich bei dem Substrat um ein 4H oder 6H SiC-Substrat handelt, ist es zur Ausbildung einer Aluminiumnitridpufferschicht mit N-face Polarität erforderlich, dass die obere Hauptfläche des Substrats aus Kohlenstoffatomen gebildet ist, also eine C-face Polarität aufweist. Aufgrund der im Wesentlichen gleichen Kristallstruktur des Substrats und der Aluminiumnitridpufferschicht wächst die Aluminiumnitridpufferschicht epitaktisch auf das Substrat auf. Das Anwachsen der Aluminiumnitridpufferschicht auf dem Substrat erfolgt zweidimensional, wodurch ein Inselwachstum, das beispielsweise zu Stufen in der Aluminiumnitridpufferschicht führen würde, vermieden wird.
  • Mit Bezug auf Block 300 wird auf der nitridhaltigen Pufferschicht 2 eine erste Zwischenschicht 3 aus AlxGa1-xN ausgebildet, wobei der Anteil der Galliumatome mit zunehmender Schichtdicke bis auf beispielsweise Al0,4Ga0,6N zunimmt. Dazu wird ein Gallium enthaltender Precursor, beispielsweise Trimetylgallium gleichzeitig mit dem Aluminium enthaltenden Precursor und dem Stickstoff enthaltenden Precursor zugeführt, wobei ein Fluss des Gallium enthaltenden Precursor kontinuierlich erhöht wird. Beispielsweise wird ein Fluss des Trimethylgalliums von 0 sccm auf 10 sccm während des Abscheidens der ersten Zwischenschicht 3 erhöht.
  • Mit Bezug auf Block 400 wird danach eine kristalline Schicht 4 aus AlxGa1-xN, im vorliegenden Fall aus Al0,4Ga0,6N, mit einer Schichtdicke von 300 nm ausgebildet, indem die Flüsse nach der Abscheidung der ersten Zwischenschicht 3 beibehalten werden.
  • Mit Bezug auf Block 500 wird auf der kristallinen Schicht 4 eine zweite Zwischenschicht 5 aus AlXGa1-xN ausgebildet, wobei der Anteil der Galliumatome mit zunehmender Schichtdicke abnimmt. Dies wird erreicht, indem der Fluss des Aluminium enthaltenden Precursors kontinuierlich verringert wird. Der Fluss des Aluminium enthaltenden Precursors kann beispielsweise auf 0 sccm erniedrigt werden, wodurch eine obere Hauptfläche der zweiten Zwischenschicht aus Galliumnitrid gebildet ist. Der Fluss des Aluminium enthaltenden Precursors kann aber auch auf einen Wert erniedrigt werden, der größer als 0 sccm ist, so dass die obere Hauptfläche der zweiten Zwischenschicht aus AlxGa1-xN gebildet ist.
  • Danach wird mit Bezug auf Block 600 eine weitere kristalline Schicht 6 ausgebildet, indem die Flüsse der Precursoren nach Abscheidung der zweiten Zwischenschicht 5 aufrechterhalten werden. Wenn während des Abscheidens der zweiten Zwischenschicht der Fluss des Aluminium enthaltenden Precursors auf 0 sccm erniedrigt wurde, wird demnach eine weitere kristalline Schicht 6 aus Galliumnitridschicht, beispielsweise mit einer Schichtdicke von 100 nm ausgebildet. Im Falle, dass während des Abscheidens der zweiten Zwischenschicht der Fluss des A luminium enthaltenden Precursors nicht bis auf 0 sccm erniedrigt wurde, wird eine weitere kristalline Schicht 6 aus AlxGa1-xN ausgebildet, wobei die Stoichiometrie der weiteren kristallinen Schicht 6 durch die Flüsse der einzelnen Precursoren bestimmt ist.
  • Die 5a bis 5C zeigen mittels eines Rasterelektronenmikroskop (SEM, engl. scanning electron microscope) aufgenommene Bilder von oberen Hauptflächen 8 jeweiliger weiterer kristalliner Schichten 6, welche als Galliumnitridschicht ausgebildet sind und mit ähnlichen oder denselben Prozessbedingungen wie mit Bezug auf 4 beschrieben, hergestellt wurden.
  • 5A zeigt ein mittels eines Rasterelektronenmikroskops aufgenommenes Bild der oberen Hauptfläche 8 einer Galliumnitridschicht 6, bei deren Herstellung die nitridhaltige Pufferschicht 2 bei einer Substrattemperatur von etwa 1040° aufgewachsen wurde. Außerdem wurde bei der Abscheidung der nitridhaltigen Pufferschicht mit der Zuführung des Ammoniakprecursors erst 30 Sekunden nach Beginn der Zuführung des Trimetylaluminiumprecursors begonnen. Die übrigen Prozessbedingungen zur Ausbildung der nitridhaltigen Pufferschicht 2 sowie die Prozessbedingungen zur Ausbildung der weiteren Schichten 3, 6 des Schichtenstapels entsprachen den mit Bezug auf 4 beschriebenen Prozessbedingungen.
  • Wie aus 5A ersichtlich ist, weist die obere Hauptfläche 8 der Galliumnitridschicht einige Löcher L auf. Diese Löcher L können entstanden sein, indem die nitridhaltige Pufferschicht 2 beispielsweise inselförmig auf dem Substrat 1 aufgewachsen ist, und diese inselförmige Struktur auch auf die nachfolgend abgeschiedenen Schichten übertragen wurde.
  • 5B zeigt ein mittels eines Rasterelektronenmikroskops aufgenommene Bild einer oberen Hauptfläche 8 einer Galliumnitridschicht 6, bei deren Herstellung die nitridhaltige Pufferschicht bei einer Substrattemperatur von 1000°C aufgewachsen wurde, und der Ammoniakprecursor erst 30 Sekunden nach Beginn der Beginn der Zuführung des Trimetylaluminiumprecursors zugeführt wurde. Die übrigen Prozessbedingungen zur Ausbildung der nitridhaltigen Pufferschicht 2 sowie die Prozessbedingungen zur Ausbildung der weiteren Schichten 3, ..., 6 des Schichtenstapels entsprachen den mit Bezug auf 4 beschriebenen Prozessbedingungen.
  • Ein Vergleich mit 5A zeigt, dass durch die erhöhte Substrattemperatur während der Abscheidung der nitridhaltigen Pufferschicht die Anzahl der Löcher L in der Galliumnitridschicht deutlich reduziert wurde.
  • 5C zeigt ein mittels eines Rasterelektronenmikroskops aufgenommene Bild einer oberen Hauptfläche 8 einer Galliumnitridschicht 6, bei deren Herstellung die Substrattemperatur während der Abscheidung der nitridhaltigen Pufferschicht 1000° betrug und die Precursorentrimetylaluminium und Ammoniak gleichzeitig zugeführt wurden. Aus 5C ist ersichtlich, dass die obere Hauptfläche 8 keinerlei Löcher aufweist und die Oberfläche der oberen Hauptfläche 8 im Wesentlichen glatt ist. Das mit dem Bezugszeichen P versehene Partikel, beispielsweise ein Staubkorn, wurde verwendet, um den Fokus auf die obere Hauptfläche 8 der Schicht 6 einzustellen, da dies normalerweise bei einer derart glatten Schicht nicht möglich ist.
  • Durch eine gezielte Einstellung der Prozessparameter bei der Abscheidung der nitridhaltigen Pufferschicht kann folglich erreicht werden, dass die weitere kristalline Schicht eine glatte Oberfläche aufweist, die frei von Löchern oder Stufen ist.
  • Um festzustellen, ob die in 5A bis 5C dargestellten oberen Hauptflächen 8 eine N-face-, Ga-face-Polarität oder Mischungen davon aufweisen, können die jeweiligen oberen Hauptflächen mit heißer KOH, beispielsweise bei einer Temperatur von 80°C geätzt werden. Bei einer Ätzung mit KOH werden nur Domänen von Galliumnitridschichten, welche eine N-face Polarität aufweisen, geätzt, während Domänen welche eine Ga-face Polarität aufweisen nicht geätzt werden.
  • Die 6A bis 6C zeigen die Oberflächen von den in 5A, 5B beziehungsweise 5C dargestellten Proben, bei denen eine Ätzung mit heißer KOH durchgeführt wurde. Wie aus 6A ersichtlich, weist die obere Hauptfläche 8 zusätzlich zu den in 5A dargestellten Löchern L eine Vielzahl kleinerer Löcher L auf, die durch die Ätzung mit KOH hervorgerufen wurden. Aus der Anzahl und Größe der weiteren Löcher L' kann auf die Eigenschaften der in 5A dargestellten oberen Hauptfläche der Galliumnitridschicht rückgeschlossen werden. Im vorliegenden Fall ergibt eine Abschätzung, dass die obere Hauptfläche 8 aus unterschiedlichen Domänen gebildet ist und die eine Ga-face Polarität aufweisenden Domänen einen Anteil von etwa 95 aufweisen.
  • 6B zeigt die Oberfläche der Probe, die in 5B gezeigt ist, nachdem die KOH-Ätzung durchgeführt wurde. Aus einem Vergleich mit 5B ergibt sich, dass eine Vielzahl von Löchern L' hinzugekommen sind. Eine Abschätzung ergibt, dass die in 5B gezeigte obere Hauptfläche 8 aus unterschiedlichen Domänen gebildet ist und die eine Ga-face Polarität aufweisenden Domänen einen Anteil von zirka 80% aufweisen.
  • 6C zeigt eine Oberfläche der Probe, deren Oberfläche in 5C dargestellt ist. Durch die Ätzung mit KOH wurden die Schichten bis auf das Saphirsubstrat entfernt. Daraus ergibt sich, dass die in 5C dargestellte Oberfläche der Galliumnitridschicht zu 100% aus N-face gebildet ist.
  • 7A zeigt ein Bild einer glatten oberen Hauptfläche 7 einer Aluminiumnitridpufferschicht 2, welche gemäß dem mit Bezug auf 4 beschriebenen Verfahren auf einem Saphirsubstrat abgeschieden wurde, wobei die Prozessierung nach der Abscheidung der Aluminiumnitridpufferschicht beendet wurde.
  • 7B zeigt ein Bild einer glatten oberen Hauptfläche einer kristallinen Schicht 4 welche aus Al0,4Ga0,6N gebildet ist, und welche gemäß dem mit Bezug auf 4 beschriebenen Verfahren auf einer ersten Zwischenschicht 3 abgeschieden wurde, wobei die Prozessierung nach der Abscheidung der kristallinen Schicht 4 beendet wurde.
  • 7C zeigt ein Bild einer oberen Hauptfläche 8 einer weiteren kristallinen Schicht 6 welche aus GaN gebildet ist, und welche gemäß dem mit Bezug auf 4 beschriebenen Verfahren auf der zweiten Zwischenschicht 5 abgeschieden wurde. Die Schichtdicke der kristallinen Schicht 6 beträgt deutlich mehr als 100 nm. Aus 7C ist ersichtlich, dass bei dieser hohen Schichtdicke die Hauptfläche 8 nicht glatt ist, sondern Facetten aufweist.
  • 8 zeigt mittels einer Röntgendiffraktationsmessung an den in den 7A, 7B und 7C gezeigten Proben in Abhängigkeit des Winkels 2 Theta gemessenen Intensitäten. Die jeweiligen mit AlN, Al0,4Ga0,6N und GaN versehenen Pfeile geben dabei Literaturwerte für Winkel an, unter denen Intensitätspeaks bei einer Messung der entsprechenden Schichten auftreten.
  • Die Kurve K1 in 8 wurde bei einer Messung an der oberen Hauptfläche der in 7A gezeigten Probe aufgenommen. Wie aus 8 ersichtlich, ist der Peak der Kurve K1 im Vergleich zu dem Literaturwert für AlN leicht in Richtung höherer Winkel verschoben. Aus dem Peak der Kurve K1 ergibt sich ein Wert für die Gitterkonstante c der Aluminiumnitridschicht von 5,06 Å. Dies ist nur eine geringfügige Abweichung zu dem in der Literatur gegebenen Wert von 4,98 Å.
  • Die Kurve K2 in 8 wurde bei einer Messung an der oberen Hauptfläche der in 7B gezeigten Probe aufgenommen. Wie aus 7A ersichtlich, stimmen die Peaks der Kurve K2, welche von der Al0,4Ga0,6N und der darunter liegenden AlN-Schicht 2 hervorgerufen wurden, nahezu mit den Literaturwerten für eine Al0,4Ga0,6N- bzw. eine AlN-Schicht überein.
  • Die Kurve K3 in 8 wurde bei einer Messung an der oberen Hauptfläche 8 der in 7C gezeigten Probe aufgenommen. Die in 8 gezeigten Peaks der Kurve K3 stimmen im Wesentlichen mit den Literaturwerten für eine GaN-, eine Al0,4Ga0,6N- und eine AlN-Schicht überein.
  • 9A zeigt ein mittels eines Mikroskops aufgenommenes Bild einer glatten oberen Hauptfläche einer kristallinen Schicht 4, welche aus Al0,4Ga0,6N ausgebildet ist und gemäß dem mit Bezug auf 4 beschriebenen Verfahren unter Verwendung eines Saphirsubstrats hergestellt wurde. Die gesamte Schichtdicke der auf dem Saphirsubstrat abgeschiedenen Schichten beträgt 500 nm. Wie aus 9A ersichtlich, ist die obere Hauptfläche der Al0,4Ga0,6N-Schicht glatt.
  • 9B zeigt eine Oberfläche der Probe deren obere Hauptfläche 8 in 9A gezeigt ist, nachdem eine Ätzung unter Verwendung von KOH für die Dauer von 2 min bei 80°C durchgeführt wurde.
  • In 10 sind Ergebnisse von an den in 9A und 9B gezeigten Proben mittels Röntgendiffraktrometrie durchgeführten Messungen gezeigt, wobei die Kurven K4, K5 und K6 Messungen an unterschiedlichen Stellen der in 9A gezeigten Probe, und die Kurve K7 eine Messung an der in 9B gezeigten Probe repräsentieren. Die Peaks der Kurven K4, K5 und K6 zeigen, dass die Probe, deren obere Hauptfläche in 9A gezeigt ist, eine Al0,4Ga0,6N- und eine AlN-Schicht aufweist. Nach der Ätzung sind, wie Kurve K7 zeigt, keine Peaks mehr erkennbar. Das bedeutet, dass durch die Ätzung die AlN- und die AlGaN-Schichten der Probe entfernt wurden und die in 9B gezeigte Oberfläche der Probe die Oberfläche des Saphirsubstrats ist. Damit ist gezeigt, dass anfänglich AlN- und AlGaN-Schichten mit N-face Polarität auf das Saphirsubstrat aufgewachsen wurden.
  • Die 11A und 11B zeigen mittels AFM-Messungen erhaltene Oberflächenprofile von N-face AlxGa1-xN-Schichten mit unterschiedlichem Aluminiumgehalt und einer Schichtdicke von etwa 600 nm. Die AlxGa1-xN-Schichten wurden jeweils auf einer Pufferschicht aus Al0,2Ga0,8N, welche auf einem C-face SiC Substrat ausgebildet wurde, abgeschieden. Die AlxGa1-xN-Schicht, deren Oberflächenprofil in 11A gezeigt ist, ist aus Al0,06Ga0,94N ausgebildet, während die Schicht, deren Oberflächenprofil in 11B gezeigt ist aus Al0,12Ga0,88N ausgebildet ist. Ein Vergleich der beiden 11A und 11B zeigt, dass das in 11A gezeigte Oberflächenprofil deutlich rauer ist als das in 11B gezeigte Oberflächenprofil. Die Schicht mit dem höheren Aluminiumgehalt ist demnach glatter als die Schicht mit dem niedrigeren Aluminiumgehalt.
  • Dies wird auch aus den in den 12A und 12B gezeigten in-situ Messungen der Reflektivität R während des jeweiligen Abscheidungsprozesses deutlich. Wie aus 12A ersichtlich ist, nimmt die Reflektivität R ausgehend vom Zeitpunkt t0, an dem mit der Abscheidung der Pufferschicht begonnen wurde, deutlich ab, was auf eine Erhöhung der Rauhigkeit während des Schichtwachstums schließen lässt. In 12B hingegen bleibt der Wert der Reflektivität R während der Dauer des Abscheidungsprozesses nahezu konstant.
  • Die 13A und 13B zeigen mittels eines Rasterelektronenmikroskops aufgenommene Bilder von Oberflächen der Proben, deren Oberflächenprofile in den 11A und 11B dargestellt sind, nachdem eine Ätzung mit heißer KOH durchgeführt wurde. Daraus ist ersichtlich, dass die AlGaN-Schichten komplett entfernt wurden und daher eine zu 100% mit N-face Polarität ausgebildet waren.
  • Aufgrund der mit Bezug auf die 11 bis 13 beschriebenen Eigenschaften, insbesondere die Glattheft und die 100% N-face Polarität, sind AlxGa1-xN-Schichten, bei denen X größer als etwa 0,06 ist, geeignet, um darauf auf Gruppe III-Nitrid Verbindungshalbleitern basierende Bauelemente herzustellen.

Claims (32)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels auf einem kristallinen Substrat (1) welches im wesentlichen frei von einem Nitridverbindungshalbleiter ist unter Verwendung Metallorganischer Gasphasenabscheidung, umfassend: – Bereitstellen des kristallinen Substrats (1); – Ausbilden einer nitridhaltigen Pufferschicht (2) auf dem Substrat (1), so dass eine obere Hauptfläche (7) der nitridhaltigen Pufferschicht (2) aus Stickstoffatomen gebildet ist; – Ausbilden einer kristallinen Schicht (6) aus einem Gruppe-III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, wobei eine obere Hauptfläche (8) der kristallinen Schicht (6) aus Stickstoffatomen ausgebildet ist, und die obere Hauptfläche der kristallinen Schicht (6) im Wesentlichen glatt ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein zusammenhängender Bereich der oberen Hauptfläche (8) der kristallinen Schicht (6), welcher einen Durchmesser von mehr als 100 μm aufweist, glatt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der zusammenhängende Bereich lediglich Stufen entlang der oberen Hauptfläche (8) der kristallinen Schicht (6) aufweist, die eine Stufenhöhe von weniger als 20 nm aufweisen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Ausbilden der nitridhaltigen Pufferschicht (2) ein Zuführen eines Stickstoffhaltigen Prozessgases bei einer bestimmten Substrattemperatur umfasst, wobei ein Partialdruck des Stickstoffhaltigen Prozessgases und die bestimmte Substrattemperatur derart gewählt sind, dass die obere Hauptfläche (7) der nitridhaltigen Schicht (2) aus den Stickstoffatomen ausgebildet ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die bestimmte Substrattemperatur mehr als 1000°C beträgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Ausbilden der nitridhaltigen Pufferschicht (2) das Ausbilden einer kristallines Aluminiumnitrid enthaltenden Pufferschicht (3) umfasst, wobei eine c-Achse des kristallinen Aluminiumnitrids im Wesentlichen parallel zu einer Wachstumsrichtung der nitridhaltigen Pufferschicht (3) ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine c-Achse der kristallinen Schicht (6) im Wesentlichen parallel zu einer Wachstumsrichtung der kristallinen Schicht (6) ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Ausbilden der kristallinen Schicht (6) aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ein Ausbilden einer Galliumnitridschicht umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem eine Galliumnitridschicht (8) mit einer Schichtdicke von mehr als 90 nm ausgebildet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Ausbilden der kristallinen Schicht (6) aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ein Ausbilden einer Aluminiumgalliumnitridschicht umfasst, wobei ein Verhältnis zwischen einer Anzahl von Aluminiumatomen und einer Anzahl von Galliumatomen in der Aluminiumgalliumnitridschicht größer als 0,07 ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem vor dem Ausbilden der kristallinen Schicht (6) eine erste Zwischenschicht (3) aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ausgebildet wird, welches Atome eines ersten Gruppe III Elements und eines zweiten Gruppe III Elements umfasst, wobei ein Verhältnis einer Anzahl der Atome des ersten Gruppe III Elements gegenüber einer Anzahl der Atome des zweiten Gruppe III Elements mit zunehmender Schichtdicke der ersten Zwischenschicht (3) zunimmt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem nach dem Ausbilden der ersten Zwischenschicht (3) und vor dem Ausbilden der kristallinen Schicht (6) eine weitere kristalline Schicht (4) aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ausgebildet wird, welches Atome des ersten und des zweiten Gruppe III Elements enthält.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem nach dem Ausbilden der weiteren kristallinen Schicht (4) und vor dem Ausbilden der kristallinen Schicht (6) eine zweite Zwischenschicht (5) aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ausgebildet wird, welches Atome des ersten und des zweiten Gruppe III Elements umfasst, wobei ein Verhältnis einer Anzahl der Atome des ersten Gruppe III Elements gegenüber einer Anzahl der Atome des zweiten Gruppe III Elements mit zunehmender Schichtdicke der zweiten Zwischenschicht (5) abnimmt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das erste Gruppe III Element Aluminium ist und das zweite Gruppe III Element Gallium ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem das kristalline Substrat (1) aus Saphir ausgebildet ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem das kristalline Substrat (1) aus Siliziumcarbid ausgebildet ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem eine c-Achse des kristallinen Substrats (1) eine Fehlorientierung zwischen 0,1 und 1,0° gegenüber einer Normalen einer Hauptfläche des Substrats (1) aufweist.
  18. Anordnung umfassend ein kristallinen Substrat (1) welches im wesentlichen frei von einem Nitridverbindungshalbleiter ist und ein darauf angeordneter Schichtenstapel, umfassend: – eine auf dem Substrat (1) angeordnete nitridhaltige Pufferschicht (2), wobei eine obere Hauptfläche (7) der nitridhaltigen Pufferschicht (2) aus Stickstoffatomen gebildet ist; – eine auf der nitridhaltigen Pufferschicht angeordnete kristallinen Schicht (6) aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, wobei eine obere Hauptfläche (8) der kristallinen Schicht (6) aus Stickstoffatomen ausgebildet ist, und die obere Hauptfläche der kristallinen Schicht (6) im Wesentlichen glatt ist.
  19. Anordnung nach Anspruch 1, bei dem ein zusammenhängender Bereich der oberen Hauptfläche (8) der kristallinen Schicht (6), welcher einen Durchmesser von mehr als 100 μm aufweist, glatt ist.
  20. Anordnung nach Anspruch 19, bei dem der zusammenhängende Bereich lediglich Stufen entlang der oberen Hauptfläche (8) der kristallinen Schicht (6) aufweist, die eine Stufenhöhe von weniger als 20 nm aufweisen.
  21. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, bei der die nitridhaltige Pufferschicht (2) kristallines Aluminiumnitrid umfasst, wobei eine c-Achse des kristallinen Aluminiumnitrids im Wesentlichen parallel zu einer Wachstumsrichtung der nitridhaltigen Pufferschicht (3) ist.
  22. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei der eine c-Achse der kristallinen Schicht (6) im Wesentlichen parallel zu einer Wachstumsrichtung der kristallinen Schicht (6) ist.
  23. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, bei der die kristalline Schicht (6) eine Galliumnitridschicht umfasst.
  24. Anordnung nach Anspruch 23, bei der die Galliumnitridschicht (8) eine Schichtdicke von mehr als 90 nm aufweist.
  25. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, bei der die kristalline Schicht (6) eine Aluminiumgalliumnitridschicht umfasst, wobei ein Verhältnis zwischen einer Anzahl von Aluminiumatomen und einer Anzahl von Galliumatomen in der Aluminiumgalliumnitridschicht größer als 0,07 ist.
  26. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, bei der zwischen der kristallinen Schicht (6) und der nitridhaltigen Pufferschicht (2) eine erste Zwischenschicht (3) aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ausgebildet ist, welches Atome eines ersten Gruppe III Elements und eines zweiten Gruppe III Elements umfasst, wobei ein Verhältnis ei ner Anzahl der Atome des ersten Gruppe III Elements gegenüber einer Anzahl der Atome des zweiten Gruppe III Elements mit zunehmender Schichtdicke der ersten Zwischenschicht (3) zunimmt.
  27. Anordnung nach Anspruch 26, bei der zwischen der ersten Zwischenschicht (3) und der kristallinen Schicht (6) eine weitere kristalline Schicht (4) aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ausgebildet ist, welches Atome des ersten und des zweiten Gruppe III Elements enthält.
  28. Anordnung nach Anspruch 27, bei der zwischen der weiteren kristallinen Schicht (4) und der kristallinen Schicht (6) eine zweite Zwischenschicht (5) aus einem Gruppe III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial ausgebildet ist, welches Atome des ersten und des zweiten Gruppe III Elements umfasst, wobei ein Verhältnis einer Anzahl der Atome des ersten Gruppe III Elements gegenüber einer Anzahl der Atome des zweiten Gruppe III Elements mit zunehmender Schichtdicke der zweiten Zwischenschicht (5) abnimmt.
  29. Anordnung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei das erste Gruppe III Element Aluminium ist und das zweite Gruppe III Element Gallium ist.
  30. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 29, bei der das kristalline Substrat (1) aus Saphir ausgebildet ist.
  31. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 29, bei der das kristalline Substrat (1) aus Siliziumcarbid ausgebildet ist.
  32. Anordnung nach Anspruch 30 oder 31, bei der eine c-Achse des kristallinen Substrats (1) eine Fehlorientierung zwischen 0,1 und 1,0° gegenüber einer Normalen einer Hauptfläche des Substrats (1) aufweist.
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