DE112007002784T5 - Verfahren für die Züchtung einer mehrschichtigen Halbleiternitridheterostruktur - Google Patents

Verfahren für die Züchtung einer mehrschichtigen Halbleiternitridheterostruktur Download PDF

Info

Publication number
DE112007002784T5
DE112007002784T5 DE112007002784T DE112007002784T DE112007002784T5 DE 112007002784 T5 DE112007002784 T5 DE 112007002784T5 DE 112007002784 T DE112007002784 T DE 112007002784T DE 112007002784 T DE112007002784 T DE 112007002784T DE 112007002784 T5 DE112007002784 T5 DE 112007002784T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
heterostructure
ammonia
semiconductor layers
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE112007002784T
Other languages
English (en)
Inventor
Alexej Nikolaevich Alexeev
Yury Vasilievich Pogorelsky
Stanislav Igorevich Petrov
Dmitry Mikhailovich Krasovitsky
Viktor Petrovich Chaly
Alexej Petrovich Shkurko
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
"SVETLANA-ROST" Ltd
SVETLANA ROST Ltd
Original Assignee
"SVETLANA-ROST" Ltd
SVETLANA ROST Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by "SVETLANA-ROST" Ltd, SVETLANA ROST Ltd filed Critical "SVETLANA-ROST" Ltd
Publication of DE112007002784T5 publication Critical patent/DE112007002784T5/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403AIII-nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02Epitaxial-layer growth
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439Materials
    • H01L21/02455Group 13/15 materials
    • H01L21/02458Nitrides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02538Group 13/15 materials
    • H01L21/0254Nitrides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02631Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Verfahren zur Züchtung einer mehrschichtigen Halbleiternitridheterostruktur, die ein Substrat mit der Templetschicht und oben liegenden Halbleiterschichten enthält, welches die Erwärmung des Substrats, die Nitridierung der Oberflächenschicht des Substrats durch die Zufuhr des Ammoniakstroms auf die Oberfläche des Substrats, die Bildung einer Templetschicht auf der Oberfläche des Substrats durch die gleichzeitige Zufuhr von Aluminiumatomenstrom und Ammoniakstrom bis zum Erreichen der vorgegebenen Dichte der Templetschicht und die anschließende Züchtung der höher liegenden Halbleiterschichten mittels des Verfahrens der Molekularstrahlepitaxie aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat bis zu einer Temperatur von 1100–1200°C erwärmt wird und die Ströme von Ammoniak und Aluminium im Verhältnis von NH3/Al = 100–400 zugeführt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Technologie für die Züchtung von Halbleiternitridheterostrukturen mittels des Verfahrens der Molekularstrahlepitaxie (MSE) und kann bei der Herstellung von unterschiedlichen optischen und Elektrogeräten und -vorrichtungen eingesetzt werden.
  • Stand der Technik
  • Es ist ein Verfahren für die Züchtung einer mehrschichtigen Halbleiternitridheterostruktur, welche ein Substrat und die höher liegenden Halbleiterschichten enthält, bekannt. Das Verfahren besteht aus der Erwärmung des Substrats im Vakuum und der Zufuhr der Ströme von Ammoniak und Metallen der III. Gruppe. Das Substrat wird aus Siliziumkarbid, Saphir, Galliumarsenid, Silizium, Zinkoxid und sonstigen Werkstoffen ausgeführt. Die Züchtung von Halbleiterschichten erfolgt bei t = 550–850°C und dem Druck ~10–5 mm Hg. Die Zufuhr von Ammoniak erfolgt bei dem Volumenstrom 2–15 cm3/min, US 6146458 A . Ein Mangel dieses Verfahrens besteht in der ziemlich hohen Dichte von eigenen Defekten (nicht den Störstellen) des Kristallgitters, bedingt durch die niedrige Temperatur, bei der die Züchtung von Halbleiterschichten einer Heterostruktur erfolgt.
  • Es ist ein Verfahren für die Züchtung einer mehrschichtigen Halbleiternitridheterostruktur bekannt, die ein Substrat, die darauf liegende Templetschicht und die höher liegenden Halbleiterschichten enthält, welches die Erwärmung des Substrats bis t = 900°C enthält, dabei wird auf das Substrat Ammoniak für die Modifizierung der Substratoberfläche und die Auslösung der oberflächlichen Rekonstruktion (4 × 4) zugeführt; danach wird die Templetschicht gebildet, wozu auf die Oberfläche des Substrats abwechselnd Al-Atom-Strom und NH3-Strom bis zum Erreichen der oberflächlichen Rekonstruktion (1 × 1) zugeführt werden; danach wird der Al-Atom- und NH3-Strom zusammen bis zum Erreichen der vorgegebenen Dichte der Templetschicht zugeführt, dabei wird das Verhältnis von NH3/Al ~60 aufrechterhalten; danach werden die höher liegenden Schichten der Heterostruktur durch das Verfahren der Molekularstrahlepitaxie gezüchtet, US 6391748 B1 . Diese technische Lösung diente als Prototyp für die vorliegende Erfindung.
  • Ein Mangel des Prototyps besteht in der hohen Dichte von eigenen Defekten des Kristallgitters der Templetschicht. Das wird dadurch erklärt, dass bei der verhältnismäßig niedrigen Temperatur der Substraterwärmung (maximal 900°C) die oberflächliche Beweglichkeit von Al- und N-Atomen, die bei der Ammoniakzerlegung entstehen, für eine effiziente Koaleszenz von Keiminseln in der Templetschicht nicht ausreichend ist. Zugleich kann die Temperatur für die Züchtung von Heterostrukturschichten bei dem in dem Prototypverfahren vorgesehenen Verhältnis von NH3/Al ~60 nicht höher als 900°C wegen der Verrauung der Schichtoberfläche infolge deren thermischen Instabilität bei dem genannten Verhältnis sein. Wie es bekannt ist, ist die Epitaxie eine Bedingung für die Kopplung des Substrats und der Kristallschichten darauf, deswegen lösen die Defekte der Templetschicht unvermeidlich die Defekte der höher liegenden Halbleiterschichten, die während der Epitaxie gebildet werden, aus.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt die Aufgabe der Senkung der Dichte von eigenen Defekten des Kristallgitters der Templetschicht und dadurch die Erhöhung der Qualität von oben liegenden Halbleiterschichten der Heterostruktur.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in dem Verfahren der Züchtung einer mehrschichtigen Halbleiternitridheterostruktur, die ein Substrat mit der Templetschicht und oben liegenden Halbleiterschichten enthält, welches die Heizung des Substrats, die Nitridierung der Oberflächenschicht des Substrats durch die Zufuhr des Ammoniakstroms auf die Oberfläche des Substrats, die Bildung einer Templetschicht auf der Oberfläche des Substrats durch die gleichzeitige Zufuhr von Al-Atomen-Strom und NH3-Strom bis zum Erreichen der vorgegebenen Dichte der Templetschicht und die anschließende Züchtung der höher liegenden Halbleiterschichten mittels des Verfahrens der Molekularstrahlepitaxie aufweist, das Substrat bis zur Temperatur von 1100–1200°C erwärmt wird, und die Ströme von Ammoniak und Aluminium im Verhältnis von NH3/Al = 100–400 zugeführt werden.
  • Der Antragsteller hat keine technischen Lösungen ausfindig gemacht, die mit der vorliegenden Erfindung identisch sind. Das gestattet die Folgerung, dass diese dem Kriterium „Neuheit” (N) entspricht.
  • Die Umsetzung von kennzeichnenden Merkmalen der Erfindung bedingt eine wichtige neue Eigenschaft des Verfahrens, die darin besteht, dass die demgemäß gezüchtete mehrschichtige Halbleiternitridheterostruktur eine wesentlich kleinere Dichte von eigenen Defekten des Kristallgitters der Templetschicht aufweist; dementsprechend wird die Qualität der höher liegenden Halbleiterschichten der Heterostruktur erhöht. Das wird dadurch erklärt, dass bei der Substraterwärmung auf die ziemlich hohe Temperatur (1100–1200°C) die oberflächliche Beweglichkeit von Al- und N-Atomen zunimmt, was eine effiziente Koaleszenz von Keiminseln in der Templetschicht sicherstellt. Ferner wird dadurch, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Al- und NH3-Ströme im dem Verhältnis NH3/Al = 100–400 zugeführt werden, die thermische Instabilität der Heterostrukturschichten bei der oben genannten hohen Temperatur verhindert, und dementsprechend kommt es zu keiner Verrauung von deren Oberfläche. Die genannten Umstände lassen der Meinung des Anmelders nach die Folgerung zu, dass die erfindungsgemäße technische Lösung dem Kriterium „Erfindungshöhe” (IS) entspricht.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend wird die Erfindung durch eine detaillierte Beschreibung der Beispiele ihrer Ausführung mit Hinweisen auf die Zeichnung, die das Schema zur Veranschaulichung der Verfahrenumsetzung zeigt, erklärt.
  • Beste Variante der Ausführung der Erfindung
  • In der Vakuumkammer 1 wird ein kristallines Substrat 2 der mehrschichtigen Halbleiternitridheterostruktur angeordnet. Für die Aufrechterhaltung des Hochvakuums werden im Prozess die Kriopanels 3 mit dem flüssigen Stickstoff eingesetzt. Die Handhabung und die Erwärmung des Substrats 2 erfolgt mit Hilfe des Manipulators 4. Die Ausgangsreagenzien in Form von Atombündeln der Metalle der III. Gruppe (Al, Ga, In) und legierenden Beimischungen (Si, Mg) werden auf das Substrat 2 aus dem Verdampfer 5 zugeführt, und die Zufuhr des gasförmigen Ammoniaks erfolgt durch die Gaseinfuhr 6.
  • Zuerst wird das Substrat 2 auf die Temperatur von 1100–1200°C erwärmt. Danach wird auf die erwärmte Oberfläche des Substrats 2 der Ammoniakstrom durch die Gaseinfuhr 6 zugeführt, dabei erfolgt die Nitridierung der oberflächlichen Substratschicht. Danach wird auf der Oberfläche des Substrats 2 eine Templetschicht gebildet, welche die Kopplung des Substrats mit den höher liegenden Halbleiterschichten verbessert. Dazu wird auf die Oberfläche des Substrats 2 gleichzeitig der Al-Atom-Strom aus dem Verdampfer 5 und der Strom des gasförmigen Ammoniaks durch die Gaseinfuhr 6 zugeführt. Das Verhältnis von NH3 und Al ist eine maßlose Größe, die in den Grenzen von 100–400 aufrechterhalten wird. Dieses Verhältnis stellt die Relation der Anzahl von NH3-Partikeln und der Anzahl der AL-Atome, die auf 1 cm2 der Substratoberfläche kommen, dar. Die Zufuhr der Al- und NH3-Ströme wird beim Erreichen der vorgegebenen Dichte der Tempelschicht AlN gestoppt. Die Züchtung der höher liegenden Halbleiterschichten erfolgt mittels des bekannten Verfahrens der Molekularstrahlepitaxie. Dabei werden auf die Oberfläche der Templetschicht gleichzeitig mit dem Ammoniakstrom, welcher durch die Gaseinfuhr 6 zugeführt wird, aus dem Verdampfer 5 die Ströme von Reagenzien und legierenden Beimischungen zugeführt, in dem in jedem Fall gewünschten Verhältnis.
  • Beispiel 1
  • Auf dem Substrat aus dem Saphir der Kristallorientierung (0001) ist es notwendig, eine Heterostruktur mit dem zweidimensionalen Elektronengas (DEG) zu züchten. Die Halbleiterschichten der Heterostruktur sollen aus einer isolierenden Schicht der variablen Zusammensetzung AlGaN mit der Dicke von 0,5–1,0 μm, einer Kanalschicht GaN mit der Dicke von 100 Nm und einer Schicht Al0,3Ga0,7N mit der Dicke von 25 Nm bestehen. Nach der Nitridisierung der Oberfläche von Saphirsubstrat wird eine Templetschicht AlN bei der Temperatur von 1150°C und dem Verhältnis der Ströme von NH3/Al = 200 gezüchtet, danach werden die nachfolgenden Schichten durch das MSE-Verfahren gezüchtet. Dank der Umsetzung von kennzeichnenden Merkmalen wird das Verfahren der Heterostrukturbildung durch folgende Parameter gekennzeichnet: die Breite auf der Halbhöhe der Taumelkurve (FWHM(0002)), gemessen mit der Methode der Röntgendiffraktometrie der aktiven GaN-Schicht, beträgt 280–320 aresec. Quadratische Mittelabweichung der Oberflächenrauheit (RMS), gemessen mit der Methode der Atomkraftmikroskopie beträgt 5–7 Nm. Die Dichte der Defekte des Kristallgitters, bewertet nach der Dichte der durchwachsenden Fehlstellen dthr, gemessen mit der Methode der durchlichtenden Elektronenmikroskopie, beträgt in diesem Beispiel ~5 × 108 cm–2. Elektrophysische Eigenschaften von DEG, gemessen mit der Methode von Van-der-Pau betrugen: Elektronenschichtkonzentration ns ≈ (1,5–1,7) × 1013 cm–2; Elektronenbeweglichkeit μ ≈ 1100–1200 cm2/V·s.
  • Die Parameter der Heterostruktur von analogem Aufbau, die durch die MSE-Methode beim Einsatz des Prototypverfahren erhalten werden, betragen zum Vergleich FWHM(0002) = 500–600 aresec, RMS = 20–25 Nm, dthr ~5 × 109 – 1 × 1010 cm–2; ns ≈ (1,2–1,4) × 1013 cm–2; μ ≈ 500–600 cm2/V·s. Auf solche Weise kann der Einsatz der Erfindung die Dichte der Defekte wesentlich reduzieren und im Ganzen die Qualität der mehrschichtigen Heteronitridstruktur verbessern.
  • Beispiel 2
  • Auf dem Substrat aus Silizium der Kristallorientierung (111) wird eine Heterostruktur mit DEG gezüchtet, ähnlich der beschriebenen im Beispiel 1. Die Temperatur der Substraterwärmung – 1150°C, das Verhältnis der NH3/Al-Ströme = 200. Die erhaltene Heterostruktur wird durch folgenden Parameter gekennzeichnet: FWHM(0002) = 300–330 aresec; RMS 15–17 Nm; dthr ~(1–5) × 109 cm–2; ns ≈ (1,4–1,6) × 1013 cm–2; μ ≈ 950–1050 cm2/V·s. Auf solche Weise lässt der Einsatz der Erfindung die mehrschichtigen Nitridheterostrukturen von verbesserter Qualität und auf Si(111)-Substraten erhalten, die durch einen größeren im Vergleich zu Saphir (0001) Grad der Diskrepanz des Kristallgitters mit den Schichten der Nitridheterostrukturen gekennzeichnet werden, was auch ohne Einsatz der vorliegenden Erfindung zur vergrößerten Dichte der eigenen Defekte führt.
  • Beispiel 3
  • Auf dem Substrat aus Saphir der Kristallorientierung (0001) wird eine Heterostruktur mit DEG gezüchtet, ähnlich der beschriebenen im Beispiel 1. Die Templetschicht AlN ist bei der Temperatur von 1100°C und dem Verhältnis der Ströme von NH3/Al = 100 gezüchtet. Die erhaltene Heterostruktur wird durch folgende Parameter gekennzeichnet: FWHM(0002) = 280–300 aresec; RMS 8–10 Nm; dthr ~–1 × 109 cm–2; ns ≈ (1.5–1.7) × 1013 cm–2; μ ≈ 1000–1050 cm2/V·s. Auf solche Weise stellen die Mindestwerte der in der Erfindung genannten Substraterwärmungstemperatur und des Verhältnisses von NH3/Al-Strömen die Minderung der Defektendichte und die Verbesserung der Heterostruktureigenschaften sicher.
  • Beispiel 4
  • Auf dem Substrat aus Saphir der Kristallorientierung (0001) wird eine Heterostruktur mit DEG gezüchtet, ähnlich der beschriebenen im Beispiel 1. Die Templetschicht AlN ist bei der Temperatur von 1200°C und dem Verhältnis der Ströme von NH3/Al = 400 gezüchtet. Die erhaltene Heterostruktur wird durch folgende Parameter gekennzeichnet: FWHM(0002) = 250–290 aresec; RMS 10–12 Nm; dthr ~5 × 108 – 1 × 109 cm–2; ns ≈ (1,2–1,4) × 1013 cm–2; μ ≈ 1120–1250 cm2/V·s. Auf solche Weise stellen die Maximalwerte der in der Erfindung genannten Substraterwärmungstemperatur und des Verhältnisses von NH3/Al-Strömen die Minderung der Defektendichte und die Verbesserung der Heterostruktureigenschaften sicher.
  • Beispiel 5
  • Auf dem Substrat aus Saphir der Kristallorientierung (0001) wird eine Heterostruktur mit DEG gezüchtet, ähnlich der beschriebenen im Beispiel 1 und dadurch gekennzeichnet, dass die Templetschicht AlN bei der Temperatur von 1250°C, NH3/Al = 400 gezüchtet ist. Die erhaltene Heterostruktur wird durch folgende Parameter gekennzeichnet: FWHM(0002) = 260–280 aresec; RMS 25–37 Nm; dthr ~(1–5) × 109 cm–2; ns ≈ (1,4–1,6) × 1013 cm–2; μ ≈ 1000–1050 cm2/V·s. Trotz der DEG-Parameter und kristallinen Qualität der Struktur, die ähnlich den aus dem Beispiel 1 sind, ist die Rauheit der Heterostrukturoberfläche mangelhaft für die Herstellung von Transistorenkaskaden mit der Peripherielänge über 300 μm. Auf solche Weise führt die Überschreitung der oberen Grenze der Substraterwärmungstemperatur zur Verschlechterung der Heterostruktureigenschaften.
  • Beispiel 6
  • Auf dem Substrat aus Saphir der Kristallorientierung (0001) wird eine Heterostruktur mit DEC gezüchtet, ähnlich der beschriebenen im Beispiel 1 und dadurch gekennzeichnet, dass die Templetschicht AlN bei der Temperatur von 1050°C, NH3/Al = 200 gezüchtet ist. Die erhaltene Heterostruktur wird durch folgende Parameter gekennzeichnet: FWHM(0002) = 350–380 aresec; RMS 6–8 Nm; dthr ~5 × 109 – 1 × 1010cm–2; ns ≈ (1,2–1,4) × 1013 cm–2; μ ≈ 700–800 cm2/V·s. Trotz der im Vergleich zum Beispiel 1 verminderten Rauheit der Heterostrukturoberfläche, ist die kristalline Qualität und die Defektdichte darin wesentlich schlechter, was zur Reduzierung der Elektronenbeweglichkeit im DEC führt. Auf solche Weise führt die Unterschreitung der unteren Grenze der Substrattemperatur zur Verschlechterung der Heterostruktureigenschaften.
  • Beispiel 7
  • Auf dem Substrat aus Saphir der Kristallorientierung (0001) wird eine Heterostruktur mit DEG gezüchtet, ähnlich der beschriebenen im Beispiel 1. Die Templetschicht AlN ist bei der Temperatur von 1050°C und dem Verhältnis der Ströme von NH3/Al = 80 gezüchtet. Die erhaltene Heterostruktur wird durch folgenden Parameter gekennzeichnet: FWHM(0002) = 250–300 aresec; RMS 36–40 Nm; dthr ~1 × 109 cm–2; ns ≈ (1,2–1,4) × 1013 cm–2; μ ≈ 500–600 cm2/V·s.
  • Im Vergleich zu dem Beispiel 1 ist die Rauheit der Heterostrukturoberfläche wesentlich höher, was zur Reduzierung der Elektronenbeweglichkeit im DEG führen wird. Auf solche Weise führt die Senkung des Verhältnisses der Ströme von NH3/Al zur Verschlechterung der Heterostruktureigenschaften.
  • Beispiel 8
  • Auf dem Substrat aus Saphir der Kristallorientierung (0001) wird eine Heterostruktur mit DEG gezüchtet, ähnlich der beschriebenen im Beispiel 1; die Templetschicht AlN ist bei der Temperatur von 1050°C und dem Verhältnis der Ströme von NH3/Al = 420 gezüchtet. In diesem Falle wird während der Züchtung der Templetschicht die Senkung der Züchtungsgeschwindigkeit beobachtet, die mit der Verletzung der Regime des kollisionsfreien (ballistischen) Durchflugs von Partikeln bei der Erhöhung des Gesamtdrucks in der Kammer verbunden ist. Die Erhöhung des Drucks führt auch zur Verschlechterung der oberflächlichen Beweglichkeit der Partikeln auf der Züchtungsoberfläche, was unvermeidlich zur Degradierung der Heterostruktureigenschaften führt. Die erhaltene Heterostruktur wird durch folgende Parameter gekennzeichnet: FWHM(0002) = 350–400 aresec; RMS 25–30 Nm; dthr ~(1–6) × 109 cm–2; ns ≈ (1,0–1,2) × 1013 cm–2; μ ≈ 400–500 cm2/V·s. Auf solche Weise führt die Erhöhung des Verhältnisses der Ströme von NH3/Al über die obere Grenze zur Verschlechterung der Heterostruktureigenschaften und zum gestiegenen Verschleiß der Anlagen.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Für die Umsetzung der Erfindung werden bekannte Materialien und gewöhnliche Werkanlagen verwendet, was, der Meinung des Anmelders nach, die Entsprechung des Kriteriums „Industrielle Anwendbarkeit” (IA) bedingt.
  • Zusammenfassung
  • Die Erfindung betrifft eine Technologie für die Züchtung von Halbleiternitridheterostrukturen mittels des Verfahrens der Molekularstrahlepitaxie (MSE) und kann bei der Herstellung von unterschiedlichen optischen und Elektrogeräten und -vorrichtungen eingesetzt werden. Der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt die Aufgabe der Senkung der Dichte von eigenen Defekten des Kristallgitters der Templetschicht und dadurch die Erhöhung der Qualität von oben liegenden Halbleiterschichten der Heterostruktur. Entsprechend der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in dem Verfahren der Züchtung einer mehrschichtigen Halbleiternitridheterostruktur, die ein Substrat 2 mit der Templetschicht und oben liegenden Halbleiterschichten enthält, welches die Heizung des Substrats, die Nitridierung der Oberflächenschicht des Substrats durch die Zufuhr des Ammoniakstroms auf die Oberfläche des Substrats, die Bildung einer Templetschicht auf der Oberfläche des Substrats durch die gleichzeitige Zufuhr von Al-Atomen-Strom und NH3-Strom bis zum Erreichen der vorgegebenen Dichte der Templetschicht und die anschließende Züchtung der höher liegenden Halbleiterschichten mittels des Verfahrens der Molekularstrahlepitaxie aufweist, das Substrat 2 bis zu einer Temperatur von 1100–1200°C erwärmt wird, und die Ströme von Ammoniak und Aluminium im Verhältnis von NH3/Al = 100–400 zugeführt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 6146458 A [0002]
    • - US 6391748 B1 [0003]

Claims (1)

  1. Verfahren zur Züchtung einer mehrschichtigen Halbleiternitridheterostruktur, die ein Substrat mit der Templetschicht und oben liegenden Halbleiterschichten enthält, welches die Erwärmung des Substrats, die Nitridierung der Oberflächenschicht des Substrats durch die Zufuhr des Ammoniakstroms auf die Oberfläche des Substrats, die Bildung einer Templetschicht auf der Oberfläche des Substrats durch die gleichzeitige Zufuhr von Aluminiumatomenstrom und Ammoniakstrom bis zum Erreichen der vorgegebenen Dichte der Templetschicht und die anschließende Züchtung der höher liegenden Halbleiterschichten mittels des Verfahrens der Molekularstrahlepitaxie aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat bis zu einer Temperatur von 1100–1200°C erwärmt wird und die Ströme von Ammoniak und Aluminium im Verhältnis von NH3/Al = 100–400 zugeführt werden.
DE112007002784T 2006-11-14 2007-07-12 Verfahren für die Züchtung einer mehrschichtigen Halbleiternitridheterostruktur Ceased DE112007002784T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006140700 2006-11-14
RU2006140700/28A RU2316075C1 (ru) 2006-11-14 2006-11-14 Способ выращивания многослойной нитридной полупроводниковой гетероструктуры
PCT/RU2007/000394 WO2008060183A1 (fr) 2006-11-14 2007-07-12 Procédé de croissance d'une hétérostructure semi-conductrice de nitrure multicouches

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112007002784T5 true DE112007002784T5 (de) 2009-10-29

Family

ID=39110138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112007002784T Ceased DE112007002784T5 (de) 2006-11-14 2007-07-12 Verfahren für die Züchtung einer mehrschichtigen Halbleiternitridheterostruktur

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE112007002784T5 (de)
RU (1) RU2316075C1 (de)
WO (1) WO2008060183A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107299396B (zh) * 2017-06-30 2020-02-07 郑州大学 一种晶体制备方法及反应炉
CN114203865B (zh) * 2021-12-07 2023-08-01 宁波安芯美半导体有限公司 一种基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6146458A (en) 1997-03-13 2000-11-14 Sharp Kabushiki Kaisha Molecular beam epitaxy method
US6391748B1 (en) 2000-10-03 2002-05-21 Texas Tech University Method of epitaxial growth of high quality nitride layers on silicon substrates

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278433A (en) * 1990-02-28 1994-01-11 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound with double layer structures for the n-layer and/or the i-layer
RU2132890C1 (ru) * 1997-12-09 1999-07-10 Закрытое акционерное общество "Полупроводниковые приборы" Способ получения эпитаксиальных структур нитридов элементов группы a3

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6146458A (en) 1997-03-13 2000-11-14 Sharp Kabushiki Kaisha Molecular beam epitaxy method
US6391748B1 (en) 2000-10-03 2002-05-21 Texas Tech University Method of epitaxial growth of high quality nitride layers on silicon substrates

Also Published As

Publication number Publication date
RU2316075C1 (ru) 2008-01-27
WO2008060183A1 (fr) 2008-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007021944B4 (de) Freistehendes Nitrid-Halbleitersubstrat und lichtemittierende Vorrichtung
DE102006040479A1 (de) Gruppe III-Nitrid Halbleiterdünnfilm, Verfahren zu dessen Herstellung sowie Gruppe III-Nitrid Halbleiterleuchtvorrichtung
DE102014205466B4 (de) Einkristall-4H-SiC-Substrat und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102012103686B4 (de) Epitaxiesubstrat, Verfahren zur Herstellung eines Epitaxiesubstrats und optoelektronischer Halbleiterchip mit einem Epitaxiesubstrat
WO2007025930A1 (de) Halbleitersubstrat sowie verfahren und maskenschicht zur herstellung eines freistehenden halbleitersubstrats mittels der hydrid-gasphasenepitaxie
DE112014001272B4 (de) Schichtbildungsverfahren, Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Halbleitereinrichtung,lichtemittierende Halbleitereinrichtung und Beleuchtungseinrichtung
DE112004000383T5 (de) Galliumnitrid-Einkristallsubstrat und Verfahren zur Herstellung desselben
DE112016003716T5 (de) Verfahren zur Abtrennung eines Halbleiter-Substrats von der darauf liegenden Funktionsschicht
EP2150970A2 (de) Nitridhalbleiterbauelement-schichtstruktur auf einer gruppe-iv-substratoberfläche
DE112014003533T5 (de) Halbleiterwafer und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterwafers
DE102013106683A1 (de) Halbleitervorrichtungen und Verfahren zur Herstellung derselben
WO2013139887A1 (de) Verfahren zur herstellung von iii-n-einkristallen, und iii-n-einkristall
DE102018213437B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Galliumnitridsubstrat unter Verwendung von Hydrid-Gasphasenepitaxie
DE102005018318A1 (de) Nitridhalbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren
WO2003054939A1 (de) Verfahren zum abscheiden von iii-v-halbleiterschichten auf einem nicht-iii-v-substrat
WO2015121399A1 (de) Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterchips und optoelektronischer halbleiterchip
DE212020000802U1 (de) Epitaxiesubstrat mit 2D-Material-Zwischenschicht und dessen Herstellungsverfahren und Herstellung von Bauelementen
DE10196361B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterkristalls
DE112005002838T5 (de) Halbleiterstapelstruktur auf Basis von Galliumnitrid, Verfahren zu dessen Herstellung, Halbleitervorrichtung auf Basis von Galliumnitrid und Lampe unter Verwendung der Vorrichtung
BE1023890B1 (de) Verbindungshalbleitersubstrat
DE112014000633B4 (de) Halbleiterschichtenfolge und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge
DE112007002784T5 (de) Verfahren für die Züchtung einer mehrschichtigen Halbleiternitridheterostruktur
DE19646976A1 (de) Teil für eine Herstellungsvorrichtung für Halbleiter
DE10303437A1 (de) III-V-Verbindungshalbleiter, Verfahren zu seiner Herstellung und ihn verwendendes Verbindungshalbleiterelement
DE112007000059T5 (de) Verfahren zum Ausbilden einer Verbindungshalbleiterschicht von P-Typ

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20130101