DE3526888A1

DE3526888A1 - Halbleiterkristallzuechtungseinrichtung

Info

Publication number: DE3526888A1
Application number: DE19853526888
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Sendai Miyagi Abe; Junichi Nishizawa
Original assignee: Research Development Corp of Japan
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1984-07-26
Filing date: 1985-07-26
Publication date: 1986-02-06
Also published as: GB2162207B; GB2200137B; GB8718942D0; GB2200138B; GB8718943D0; US6464793B1; GB2200137A; GB2200138A; DE3526888C2; FR2582149A1; FR2582149B1; US4975252A; US5443033A; GB2162207A; US20010001952A1; GB8518842D0

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung, die zum Bilden von monokristallinen Wachstumsschichten eines Halbleiters mit einer Genauigkeit so genau wie eine einzelne molekulare Schicht geeignet ist. 5

Nach dem Stande der Technik sind ein metallorganischer Dampfphasenepitaxieprozeß (nachstehend als MO-CVD-Prozeß bezeichnet), ein Molekularstrahlepitaxialprozeß (nachstehend als MBE-Prozeß bezeichnet) und ein Atomschichtepitaxialprozeß (nachstehend als ALE-Prozeß bezeichnet) als Dampfphasenepitaxialtechniken zum Erhalten von kristallinen dünnen Filmen von Halbleitern bekannt.

In dem MO-CVD-Prozeß werden die Elemente der Gruppe III und der Gruppe V als Quellen, sowie Wasserstoffgas oder dergleichen als Träger gleichzeitig in eine Reaktionskammer eingeführt, um ein Kristallwachstum mittels thermischer Zersetzung zu bewirken. Die thermische Zersetzung hat eine schlechte Qualität der gewachsenen Kristallschicht zur Folge. Außerdem ist es schwierig, eine Dickensteuerung zu erzielen, die dimensionell so genau wie eine einzelne Monoschicht ist.

Der MBE-Prozeß ist als Kristallwachstumsprozeß bekannt, bei dem ein ültrahochvakuum angewandt wird. Dieser Prozeß weist jedoch ein erstes Stadium physikalischer Adsorption auf. Daher ist die Qualität der erhaltenen Kristalle im Vergleich mit der Qualität der Kristalle, die man mittels des CVD-Prozesses erhält, bei dem eine chemische Reaktion angewandt wird, geringer. Abgesehen hiervon werden für das Wachsenlassen eines Verbundhalbleiters, wie beispielsweise GaAs aus Elementen der Gruppe III und V, die entsprechenden Elemente der Gruppe III und V als Quellen verwendet und in einer Züchtungskammer vorgesehen. Daher ist

es schwierig/ die Menge und Rate der Verdampfung von Gasen zu steuern, die infolge der Erhitzung der Quellen verdampft werden. Außerdem ist ein Wiederauffüllen der Quellen schwierig. Weiterhin ist es schwierig, eine konstante Wachstumsrate während einer langen Zeitdauer aufrechtzuerhalten. Schließlich ist die Evakuierungseinrichtung im Aufbau kompliziert. Endlich ist eine genaue Steuerung der stöchiometrischen Zusammensetzung eines Verbindungshalbleiters schwierig. Infolgedessen ist der MBE-Prozeß insofern mangelbehaftet, als sich damit keine Kristalle hoher Qualität erzielen lassen.

Der ALE-Prozeß stellt eine Verbesserung gegenüber dem MBE-Prozeß dar. In diesem Prozeß werden Bestandsteilselemente eines Verbindungshalbleiters abwechselnd in der Form von Impulsen zugeführt/ so daß abwechselnd monoatomare Schichten auf einem Substrat abgelagert werden und dadurch das Wachsen eines aus Atomschichten zusammengesetzten dünnen Films bewirkt wird, wie in der US-Patentschrift 4 058 430

(1977) von T. Suntola et al beschrieben. Obwohl dieser Prozeß insofern vorteilhaft ist, als die Filmdicke mit der Präzision von Atomschichten gesteuert werden kann, stellt er aktuell eine Ausdehnung bzw. Weiterentwicklung des MBE-Prozesses dar, und daher ist die Kristallqualität nicht zufriedenstellend/ wie das beim MBE-Prozeß der Fall ist. Abgesehen hiervon ist seine Anwendung auf das Züchten von dünnen Filmen von Verbindungshalbleitern beschränkt, beispielsweise von Verbindungshalbleitern aus Elementen der Gruppe II und IV, wie beispielsweise CdTe und ZnTe₇ und der Prozeß ist nicht erfolgreich auf Si oder GaAs anwendbar, also auf Materialien, welche die wichtigsten Halbleitermaterialien sind, die gegenwärtig für die Herstellung von Halbleitereinrichtungen verwendet werden, und zwar einschließlich von Halbleitereinrichtungen mit ultrahohem Integrationsgrad. Es gibt Versuche, den ALE-

Prozeß so zu verbessern, daß Moleküle auf der Oberfläche eines Kristalls absorbiert werden, um dadurch chemische Reaktionen auf der Oberfläche des Kristalls anwenden zu können.' Diese Versuche betreffen jedoch nur das Wachsen von Polykristallen aus ZnS oder von amorphen dünnen Filmen von Ta₃O₅, und sie haben nichts mit einer Einkristallwachstumstechnik zu tun.

Bei jedem der oben beschriebenen Kristallwachstumsprozesse nach dem Stande der Technik ist es schwierig, einen Kristallfilm von hoher Qualität zu erhalten, außerdem ist es nicht leicht, die Dicke des Kristallfilms so zu steuern, daß er einengewünschten Wert erhält.

Mittlerweile ist es bei der Herstellung von Halbleiterein-. richtungen wichtig, während des Herstellungsprozesses eine Abschätzung, Beurteilung, Bewertung, Bestimmung, Berechnung oder dergleichen auszuführen, ob ein Kristall so wachst, wie geplant, damit man eine hochqualitative Halbleitereinrichtung erhält. Nach dem Stande der Technik wurde eine solche Abschätzung, Beurteilung, Bewertung, Bestimmung/ Berechung oder dergleichen dadurch ausgeführt, daß man den Halbleiter aus dem Züchtungsbehälter herausgenommen und ihn unter Verwendung einer Analysiereinrxchtung getestet hat. Der Vorgang des Abschätzens, Beurteilens, Bewertens, Bestimmens, Berechnens, oder dergleichen ist deshalb bisher sehr mühselig, lästig und beschwerlich gewesen, und die Leistungsfähigkeit des Abschätzens, Beurteilens, Bewertens, Bestimmens, Berechnens oder dergleichen war nicht sehr hoch, was die Unfähigkeit zur Folge hatte, eine zufriedenstellende Qualitätskontrolle bzw. -steuerung zu erreichen. Weiter hat bisher die Abschätzung, Beurteilung, Bewertung, Bestimmung, Berechnung oder dergleichen eine lange Zeitdauer erfordert, wenn eine neue Einrichtung hergestellt werden sollte, was eine erhebliche Verzögerung der Herstellung zur Folge hatte.

Vom Aspekt der Züchtung eines dünnen Kristallfilms auf einem Substrat ist der Oberflächenzustand desselben sehr wichtig. Wenn der Oberflächenzustand unzufriedenstellend ist, hat der gewachsene Kristall unzufriedenstellende Kristalleigenschaften, und in den schlimmsten Fällen wird überhaupt kein Kristallwachstum erzielt. Im Falle des GaAs Substrats ist es zum Beispiel erforderlich, dasselbe vor dem Kristallwachstum mittels Naßätzung unter Verwendung einer flüssigen Ätzmischung, die aus H₃SO₄, H-O- und H₃O

besteht, vorzubehandeln. Da jedoch die Oberfläche nach dem Ätzen sehr aktiv ist, bildet sich eine Oxidschicht oder eine ähnliche Ablagerungsschicht darauf aus, wenn sie nach dem Verfahrensschritt des Ätzens der Atmosphäre ausgesetzt wird.

Kurz zusammengefaßt ist es ein Ziel der Erfindung, eine Halbleiterzüchtungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können und mit der es möglich ist, automatisch hochqualitative Einkristallschichten mit einer Genauigkeit so genau wie eine einzelne molekulare Schicht auszubilden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung, durch den das obige Ziel erreicht wird, wird eine Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung zur Verfügung gestellt, die folgendes umfaßt: einen Kristallzüchtungsbehälter zum Aufnehmen eines Substrats; eine Heizeinrichtung zum Erhitzen des aufgenommenen Substrats; eine Evakuierungseinrichtung zum Evakuieren des Kristallzüchtungsbehälters auf ein Ultrahochvakuum; eine Düseneinrichtung zum Einführen von Gasen, die Bestandteilselemente eines auf dem Substrat zu züchtenden Kristalls enthalten, von außen in den Kristallzüchtungsbehälter; eine Ventileinrichtung, die zwischen der Düseneinrichtung und den Gasquellen vorgesehen ist; und eine

Steuer- bzw. Regeleinrichtung zum Steuern bzw. Regeln des Öffnens und Schließens der Ventileinrichtung gemäß einem vorher festgesetzten öffnungs-Schließungs-Zeitdiagramm und einer vorher festgesetzten Anzahl von Zyklen des Ventilöffnens und -schließens.

Mit der Einrichtung, die einen solchen Aufbau hat, kann in einfacher, leichter und vorteilhafter Weise ein Aufeinanderfolgendes Wachsen von molekularen Schichten bewirkt werden, welche die gewünschte stöchiometrische Zusammensetzung haben, so daß ein hochqualitativer Kristall erhalten werden kann. Außerdem ist es, da Verunreinigungen in die gewünschten Schichten dotiert werden können, möglich, eine sehr scharfe Verunreinigungs- bzw. Störstellenkonzentrationsverteilung zu erhalten. Schließlich kann eine epitaxial gewachsene Schicht, die eine gewünschte Dicke hat, automatisch mit einer Genauigkeit so genau wie eine einzelne molekulare Schicht erhalten werden.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der ein Halbleiter mit hoher Leistungsfähigkeit durch aufeinanderfolgendes Verfolgen und Abschätzen, Beurteilen, Bewerten, Bestimmen und/oder Berechnen oder dergleichen des Fortschreitens des Halbleiterkristallwachstums hergestellt werden kann.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung/ mit dem dieses Ziel erreicht wird, wird eine Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung zur Verfügung gestellt, die folgendes umfaßt: einen Kristallzüchtungsbehälter zum Aufnehmen eines Substrats; eine Heizeinrichtung zum Erhitzen des aufgenommenen Substrats; eine Evakuierungseinrichtung zum Evakuieren des Kristallzüchtungsbehälters auf ein Ultrahochvakuum; eine Düseneinrichtung zum Einführen von Gasen, die Bestand-

teilselemente eines auf dem Substrat zu züchtenden Kristalls enthalten, in den Kristallzüchtungsbehälter von außen her; und einen Massenanalysator, der gegenüber dem aufgenommenen Substrat vorgesehen ist. 5

Mit dieser Einrichtung, die den Massenanalysator hat, der in dem Kristallzüchtungsbehälter vorgesehen ist, kann das Fortschreiten des Halbleiterkristallwachsturas augenblicklich abgeschätzt, beurteilt, bewertet, bestimmt und/oder berechnet werden, so daß es möglich ist, eine Halbleitereinrichtung mit hoher Leisterungsfähigkeit herzustellen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der das Wachsen eines hochqualitativen monokristallinen Films auf einem Substrat mit einer dimensioneilen Genauigkeit so genau wie eine einzelne Molekularschicht durch Ätzen der Substratoberfläche in einem Vakuum vor dem Kristallwachstum bewirkt werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, mit dem dieses Ziel erreicht wird, wird eine Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung zur Verfügung gestellt, die folgendes umfaßt: einen Kristallzüchtungsbehälter zum Aufnehmen eines Substrats; eine Heizeinrichtung zum Erhitzen des aufgenommenen Substrats; eine Evakuierungseinrichtung zum Evakuieren des Kristallzüchtungsbehälters auf ein Ultrahochvakuum; eine Düseneinrichtung zum Einführen von Gasen, die Bestandteilselemente eines Kristalls, der auf dem Substrat wachsen soll, enthalten; und eine weitere Düseneinrichtung zum Einführen eines Ätzgases.

Mit dieser Einrichtung ist es möglich, den Ätzprozeß, der eine Vorbehandlung vor dem epitaxialen Wachstum darstellt, auch in dem gleichen Kristallzüchtungsbehälter auszufüh-

ren. Die Substratoberfläche kann infolgedessen so vorbehandelt werden, daß sie einen Zustand erhält, der für das Kristallwachstum zufriedenstellend bis hervorragend ist. Das bedeutet, daß das Züchten eines zufriedenstellenden bis hervorragenden Einkristalls, der die gewünschte stöchiometrische Zusammensetzung hat, zuverlässig und reproduzierbar erzielt werden kann. Es ist auf diese Weise möglich, eine Halbleitereinrichtung zu erhalten, die sehr zufriedenstellende hervorragende Charakteristika hat.

Die vorstehenden sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung seien nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand einiger,darin dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform einer Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht; 20

Fig. 2 eine Kurvendarstellung, welche die Beziehung zwischen der Dicke des gewachsenen Films und der Anzahl der Male des Ventilöffnens und -schließens in der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung veransch.aulicht;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Steuerbzw. Regeleinheit, die in Fig. 1 gezeigt ist, veranschaulicht;
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Fig. 4 ein zeitliches Ablaufdiagramm, das die Zeit- bzw. Taktgebung der Gaseinleitung in die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung veranschaulicht;

Fig. 5 eine schematische Ansicht, die eine andere Ausführungsform einer Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 6 ein Wellenformendiagramm, das Niveaus von Verbindungen zeigt, die mittels des Massenanalysators, der in Fig. 5 gezeigt ist, detektiert worden sind;

Fig. 7 eine schematische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht;

Fig. 8 eine schematische Ansicht, die eine noch andere Ausführungsform einer Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung nach der Erfindung zeigt;

Fig. 9A eine Kurvendarstellung, welche die Beziehung zwischen der Rate des Ätzens eines GaAs-Substrat mit GaCl₃ und der Substrattemperatur veranschaulicht; 20

Fig. 9B eine Kurve, welche die Beziehung zwischen der Ätzrate und der GaCl₃-ZUführungsrate veranschaulicht; und

Fig. 10 eine schematische Ansicht, die eine noch andere

Ausführungsform einer Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht.

Bei der nun folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, die einen Kristallzüchtungsbehälter 1 zeigt, der aus rostfreiem Stahl oder einem ähnlichen Metall hergestellt ist. Der Behälter 1 ist über ein Absperrventil 2 zum Evakuieren von dessen Innerem auf ein Ultrahochvakuum mit einer Evakuierungseinheit 3 verbunden. Der Behälter 1

weist Düsen 4 und 5 zum Einführen von Elemente der Gruppe III bzw. Elemente der Gruppe V enthaltenden gasförmigen Verbindungen als Bestandteile eines III-V-Gruppen-Verbindungshalbleiters, der auf einem Substrat 12 gezüchtet werden soll-, auf. Die Düsen 4 und 5 sind mit Ein-Aus-Ventilen 6 und 7 zum Steuern der eingeführten Mengen an gasförmigen Verbindungen 8 und 9, welche Elemente der Gruppe III bzw. der Gruppe V enthalten, versehen. Ein Heizer 10 zum Erhitzen des Substrats 12 ist in dem Behälter 1 vorgesehen und ein Thermoelement 11 ist mit dem Heizer 10 zum Messen der Temperatur desselben bzw. zum Messen der Temperatur des Substrats 12 verbunden. Der Heizer 10 weist einen Wolframfaden auf, der in einem Quarzglasgehäuse, auf dem das Substrat 12 aus einem Verbindungshalbleiter angebracht ist, abgedichtet untergebracht ist. Der Behälter 1 ist weiter mit einem Druckmesser 13 zum Messen des Werts von dessen innerem Vakuum versehen. Der Behälter 1 ist außerdem mit einem optischen Fenster 15 versehen, durch das Strahlung, die eine spezielle Wellenlänge hat und von einer Strahlungsquelle 14 emittiert wird, auf das Substrat 12 fokussiert wird. Elektromagnetische Ventile 16 und 17 sind zum Steuern der Strömung von Druckluft vorgesehen, die dazu dient, die Ventile 6 und 7 zu öffnen und zu schließen. Die elektromagnetischen Ventile 16 und 17 werden in ihren Ein- und Aus-Zustand mittels einer Steuer-bzw. Regeleinheit 18 gesteuert, und zwar unter Verwendung eines Mikrocomputers. Schließlich ist eine Sichtwiedergabeeinheit 19 zur Sichtwiedergabe der Anzahl von Zyklen des öffnens und Schließens der Ventile 6 und 7 vorgesehen.
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Ein monokristalliner dünner Film aus einem Verbindungshalbleiter wird mittels der Kristallzüchtungseinrichtung, die den obigen Aufbau hat, in der nachfolgend beschriebenen Weise ausgebildet. Es sei zum Beispiel der Fall des epitaxialen Wachsenlassens eines Einkristalls aus

'"- 14 -

GaAs auf einem GaAs-Substrat 12 angenommen. Zunächst wird

-7 —8 der Behälter 1 auf etwa 10 bis 10 Pascal (nachstehend als Pa abgekürzt) evakuiert, indem das Absperrventil 2 geöffnet und die Ultrahochvakuumevakuierungseinheit 3 betrieben wird. Dann wird das GaAs-Substrat 12 mittels des Heizers 10 auf 300 bis 800⁰C erhitzt. Danach wird gasförmiges Trimethylgallium (TMG) 8 als Ga-haltiges Gas dadurch eingeführt, daß das Ventil 6 während 0,5 bis 10 Sek. offengehalten und der Innendruck des Behälters 1 auf 10 bis 10"" Pa gehalten wird. Dann wird das Ventil 6 geschlossen, und der Behälter 1 wird erneut evakuiert. Danach wird gasförmiges Arsin (AsH₃) 9 als ein Gas, das As enthält, dadurch eingeführt, daß das Ventil 7 für 2 bis 200 Sek. offen gehalten und der Innendruck des Behälters auf 10 bis 10~ Pa gehalten wird. Als Ergebnis hiervon wächst wenigstens eine molekulare Schicht von GaAs auf dem Substrat 12.

In diesem Falle kann die Wachstumstemperatur soweit reduziert werden, daß sie 400⁰C oder weniger beträgt, wenn das Substrat 12 mit Ultraviolettstrahlung, die von der Strahlungsquelle 14 emittiert wird, bestrahlt wird, wenn es erhitzt wird, und auf diese Weise kann die Kristallqualität verbessert werden.

Es ist möglich, aufeinanderfolgende molekulare Schichten von GaAs, die die gleiche Dicke haben, dadurch auszubilden, daß man das epitaxiale Wachsen durch Einstellen des inneren Drucks des Züchtungsbehälters 1 , der Temperatur des Substrats 12, der Intensität der Strahlung von der Strahlungsquelle 14 und der Ein-Aus-Dauemder Ventile 6 und 7 auf jeweils vorbestimmte Werte einstellt. Auf diese Weise kann das Wachsen einer epitaxialen Wachstumsschicht aus GaAs, die eine gewünschte Dicke hat, mit einer Genauigkeit so genau wie eine einzelne molekulare Schicht

erreicht werden, indem man den Molekularschicht-Wachstumszyklus eine vorbestimmte Anzahl von Malen wiederholt.

Fig. 2 zeigt die experimentell beobachtete Beziehung zwisehen der Dicke der GaAs-Epitaxialschicht und der Anzahl von Zyklen des abwechselnden Einführens von gasförmigem TMG und AsH₃ bei einer Wachstumstemperatur von 500⁰C. Zum Beispiel wuchsen Epitaxialschichten, die Filmdicken von

1100 A, 0,57 μπι und 1,13 μπι hatten, als Ergebnis von 400 bzw. 2000 bzw. 4000 Zyklen des abwechselnden Einführens der Gase 8 und 9. Es sei darauf hingewiesen, daß die Beziehung zwischen der Dicke des gewachsenen Films und der Anzahl von Zyklen des Einführens von Gas, das heißt, die Anzahl von Zyklen des öffnens und Schließens der Ventile, sehr linear ist. Es konnte so bestätigt werden, daß die Filmdicke der gewachsenen Schicht durch Steuern der Anzahl von Zyklen des öffnens und Schließens der Ventile gesteuert werden kann.

Die elektromagnetischen Ventile 16 und 17 und die Steuereinheit 18 sind zum Steuern der Filmdicke der gewachsenen Schicht durch Steuern der Anzahl von Zyklen des öffnens und Schließens der Ventile vorgesehen. Die Daten, welche die Anzahl der Zyklen des Öffnens und Schließens der Ventile 6 und 7, die Periode τ des Einführens des Gases 8, die Periode T des Absaugens des Gases 8, die Periode ¹X des Einführens des Gases 9 und die Periode T. des Absaugens des Gases 9 angeben, werden in der Steuereinheit 18 entsprechend der Dicke der gewachsenen Schicht, die erhalten werden soll, voreingestellt.

Die Steuereinheit 18 weist einen Taktimpulsgenerator, sowie verschiedene Zähler und Register auf. Wenn der Betrieb der Steuereinheit 18 gestartet wird, dann steuert diese das öffnen und Schließen der Ventile 6 und 7 mit ei-

ner Zeit- bzw. Taktgebung, die in Fig.4 gezeigt ist, indem ein Programm abläuft, wie es beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, initialisiert die Steuereinheit 18 zunächst die verschiedenen internen Zähler und Register (Schritt 100). Dann gibt sie ein "Ein"-Signal auf das elektromagnetische Ventil 16, um das Ventil 6 zum Zeitpunkt t₁ einzuschalten (das heißt zu öffnen). Die Steuer-

einheit 18 stellt einen Zeitzähler (X) zurück, und dann startet sie erneut den Zeitzählvorgang des Zeitzählers (Schritt 101). Infolgedessen wird das Gas 8 für das Wachsen eines Kristalls auf dem Substrat 12 eingeleitet. Wenn die Steuereinheit 18 detektiert, daß der Zählwert T des Zeitzählers, das heißt die Gaseinleitungsperiode, den Wert T. erreicht (Schritt 102), dann schaltet sie das Ventil 6 zum Zeitpunkt t„ aus, so daß dadurch das eingeleitete Gas 8 abgesaugt wird. Die Steuereinheit 18 stellt den Zeitzähler (T) nun zurück und startet erneut den Zeitzähl-Vorgang des Zeitzählers (Schritt 103) . Nachdem die voreinstellte Absaugperiode T vergangen ist (Schritt 104), schaltet die Steuereinheit 18 das Ventil 7 zum Zeitpunkt t-, ein, und sie startet den Zeitzähler in der beschriebenen Weise erneut (Schritt 105). Jetzt wird nun das Gas 9 für das Wachsen des Kristalls auf dem Substrat 12 eingeleitet. Wenn die Gaseinleitungsperiode TT den Wert T- erreicht (Schritt 106) , schaltet die Steuereinheit 18 das Ventil 7 zum Zeitpunkt t. aus (das heißt sie schließt dieses Ventil), so daß dadurch das Gas aus dem Behälter 1 abgesaugt wird, und die Steuereinheit startet den Zeitzähler erneut (Schritt 107). Nachdem die voreingestellte Absaugperiode T. vergangen ist (Schritt 108) ,wird der Zählwert N eines Ventil-Ein-Aus-Zykluszählers auf N+1 inkrementiert. Durch die obige Aufeinanderfolge von Vorgangen in der bzw. durch die Steuereinheit 18 wird eine

molekulare Schicht aus GaAs auf dem Substrat 12 gebildet, wie weiter oben erwähnt. Die Steuereinheit 18 überwacht nachfolgend, ob der Zählwert N die voreingestellte Zahl erreicht hat oder nicht (Schritt 110). Wenn die voreingestellte Zahl noch nicht erreicht worden ist, wiederholt die Steuereinheit 18 die Aufeinanderfolge von Vorgängen, so daß eine zweite molekulare Schicht aus GaAs gebildet wird. Wenn die vorbestimmten aufeinanderfolgenden Molekularschichten aus GaAs auf dem Substrat 12 ausgebildet worden sind, wird der Wachstumsvorgang beendet. Auf diese Weise wächst ein Film von GaAs, der eine gewünschte Dicke hat, auf dem Substrat 12 automatisch mit einer Genauigkeit so genau wie eine einzelne Molekularschicht. Während die Steuereinheit die Aufeinanderfolge von Steuervorgängen ausführt/ die oben angegeben sind, wird die Anzahl N der ausgeführten Ventil-Ein-Aus-Zyklen auf der Sichtwiedergabeeinheit 19 wiedergegeben. Die Bedienungsperson, die an der Herstellung des Halbleiters beteiligt ist,kann- infolgedessen das Fortschreitens des Kristallwachstums erfassen.

Das Ga-haltige Materialgas kann gasförmiges TMG, ZEGaCl, GaBr_, GaI- oder GaCl-. sein. Die Bestrahlung mit der Ultraviolettstrahlung kann kontinuierlich oder intermetierend während des Prozesses des Wachsens durchgeführt werden. Die Strahlungsquelle kann eine Lampe, wie beispielsweise eine Hochdruckguecksilberlampe oder eine Xenonlampe oder ein Laser, wie beispielsweise ein Excimerlaser, sein.

Es sei hier darauf hingewiesen, daß ZE für Diethyl, ZM für Dimethyl, TE für Triethyl, TM für Trimethyl stehen.

Obwohl sich die obige Ausführungsform auf GaAs als HaIbleiter, der als Kristall gewachsen lassen werden soll,

bezieht, ist die Erfindung natürlich auch auf andere III-V-Gruppen-Verbindungen und II-VI-Gruppen-Verbindung, wie beispielsweise InP, AIP, GaP, etc. anwendbar. Weiterhin ist es möglich, Mischkristalle zu züchten, wie beispielsweise Ga,., _v,Al As und Ga,.. ,Al As_M .P . Außerdem ist ν ι —χ; x [ ι—χ; χ ι ι —y; y

das Substrat nicht auf GaAs beschränkt, sondern es ist auch möglich, ein heteroepitaxiales Wachsen auf Substraten anderer Verbindungen zu bewirken. Endlich kann der Halbleiter ein Elementhalbleiter sein, der zum Beispiel zur Gruppe IV gehört. In den Fällen, in denen der Elementhalbleiter Si ist, kann das Kristallwachstum dadurch bewirkt werden, daß man eine Kombinationeines solchen Chlorids, wie es SiCl₄, SiHCl₃ und SiH₂Cl₂ ist, und von H₃-GaS verwendet.

Darüber hinaus ist es, obwohl in der obigen Ausführungsform die Wäremquelle zum Erhitzen des Substrats 12 innerhalb des Züchtungsbehälters 1 vorgesehen ist, auch möglich, eine Infrarotlampe oder eine ähnliche Wärmequelle außerhalb des Züchtungsbehälters 1 so vorzusehen, daß das Substrat 12 mittels Wärmestrahlen erhitzt werden kann, die durch ein optisches Fenster übertragen bzw. eingestrahlt werden, das auf bzw. in dem Behälter 1 vorgesehen ist, um das Substrat 12 zu bestrahlen.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung gemäß der Erfindung. In Fig. 5 sind die gleichen Bezugszeichen zum Bezeichnen der gleichen Teile, welche in Fig. 1 erscheinen oder von äquivalenten Teilen verwendet. Diese Einrichtung unterscheidet sich im wesentlichen von dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau dadurch, daß hierin folgendes vorgesehen ist: ein Massenanalysator 24; eine Massenanalysator-Steuereinrichtung 25; ein Mehrfachionensensor 26, der in der Lage ist, gleichzeitig eine Mehrzahl von unterschiedlichen Arten von Molekülen sensormäßig zu erfassen bzw. nachzuweisen;

und ein Mehrfachaufzeichner 27, beispielsweise ein Mehrfachtintenschreiber, zum Aufzeichnen des Ausgangs— signals des Mehrfachionensensors 26; diese Komponenten bilden eine Abschätzungs-, Beurteilungs-, Bewertungs-, Bestimmungs- und/oder Berechnungseinrichtung. Der andere Aufbau der Einrichtung mit Aufnahme des Aufbaus, der die Abschätzungs-, Beurteilungs-, Bewertungs-, Bestimmungs- und/oder Berechnungseinrichtung betrifft, ist der gleiche wie in der vorhergehenden Ausführungsform, die in Fig. gezeigt ist, so daß diesbezüglich auf die Beschreibung in Fig. 1 verwiesen wird.

Mit dieser Einrichtung wird ein epitaxiales Wachsen von Molekularschichten erzielt, während das Fortschreiten des Kristallwachstums mittels der Beurteilungs- oder dergleichen -einrichtung 24 bis 27, wie folgt, verfolgt und abgeschätzt, beurteilt, bewertet oder dergleichen wird. Es sei zum Beispiel angenommen, daß GaAs der Halbleiter ist, dessen Kristallwachstum auf dem Substrat 12 bewirkt wird; dann ist gasförmiges Trimethylgallum (TMG), das eine Verbindung der Gruppe III ist, das Gas 8, das eingeleitet wird; und gasförmiges Arsin (AsH₃), das eine Verbindung der Gruppe V ist, ist das Gas 9.

Zunächst wird das Substrat 12 in den Züchtungsbehälter 1 eingebracht, und der Behälter 1 wird mittels der Evaku-

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ierungseinheit 3 auf etwa 10 bis 10 Pascal (nachstehend als Pa abgekürzt) evakuiert. Dann wird der Betrieb der Beurteilungseinrichtung 24 bis 27 gestartet. Der Spitzenwähler (peakselektor) des Mehrfachionensensors 26 wird so eingestellt, daß die eingeleiteten Gasmoleküle von AsH₃ (M/e =78), sowie TMG (M/e = 114) ausgewählt werden, und daß die Reaktionsproduktmoleküle von beispielsweise CH₄ (M/e = 16) ausgewählt werden. Dann wird das GaAs-Substrat 12 mittels des Heizers 10 beispielsweise

auf 300 bis 800⁰C erhitzt. Danach wird gasförmiges TMG 8 als Ga-haltiges Gas dadurch eingeführt, daß das Ventil 6 für 0,5 bis 10 Sek. offen und der Innendruck des Züch-

-1 -7 tungsbehälters 1 auf 10 bis 10 Pa gehalten wird. Nachfolgend wird das Ventil 6 geschlossen,und das Gas im Behälter 1 wird abgesaugt. Nun wird gasförmiges AsH₃ 9 als As-haltiges Gas dadurch eingeführt, daß das Ventil 7 für 2 bis 200 Sek. offen und der Innendruck des Behälters 1

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auf 10 bis 10 Pa gehalten wird. Auf diese Weise wächst wenigstens eine molekulare Schicht von GaAs auf dem Substrat 12. Es sei darauf hingewiesen, daß eine Einkristallwachstumsschicht aus GaAs, die die gewünschte Dicke hat, mit einer Genauigkeit so genau wie eine einzelne molekulare Schicht wächst, indem die Aufeinanderfolge der oben beschriebenen Vorgänge wiederholt wird, und zwar so oft, wie zum Erzielen der gewünschten Dicke erforderlich ist.

In dem obigen Kristallwachstumsprozeß können beim abwechselnden Einleiten von gasförmigem TMG und AsH₃ nicht nur TMG und AsH₃ sondern auch Methan (CH₄), das eine Reaktionsprodukt ist, detektiert werden, und das Fortschreiten des Kristallwachstums kann mittels des Mehrfachionensensors 26 sukzessive verfolgt werden.

Die Fig. 6 zeigt die relativen Intensitäten von AsH₃ (M/e = 78), TMG (M/e = 114) und CH₄ (M/e = 16), die mittels des Mehrfachionensensors detektiert worden sind, als TMG und AsH₃ abwechselnd in der oben beschriebenen Weise eingeleitet wurden. Genauer gesagt, zeigt die Kurve die Daten, die erhalten wurden, als der Schritt des Einleitens von

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TMG unter einem Druck von 10 Pa durch Offenhalten des

Ventils6 für 2 Sek. und der Schritt des Einleitens von AsH- unter einem Druck von 10 Pa durch Offenhalten des Ventils 7 für 10 Sek. abwechselnd wiederholt wurden. 35

Wenn TMG oder GaCl3 als Ga-haltige Verbindung verwendet werden, haftet das eingeleitete Gas sowohl an den Wänden des Züchtungsbehälters als auch am Substrat, und zwar wegen der großen Wechselwirkung des Gases mit der Behälterwand aufgrund von dessen niedrigem Dampfdruck bei Raumtemperatur. Weiter ist es so, daß die anhaftende Verbindung mit Verstreichen der Zeit freigesetzt wird, und das freigesetzte Gas kann nicht von dem Gas unterschieden werden, welches vom Substrat freigesetzt wird. 10

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform oder eine Modifikation, mit der die obige Schwierigkeit gelöst werden kann. In dieser Einrichtung ist eine Ummantelung 28 in einer solchen Position vorgesehen, daß sie die Düsen 4 und 5 umgibt. Die Ummantelung 28 hat Löcher oder öffnungen, die mit den jeweiligen Düsen fluchten. Zum Kühlen der Ummantelung 28 ist ein Kühlmittelreservoir 29 an einem Ende der Ummantelung vorgesehen, und ein Kühlmittel 31 wird in das Reservoir 29 durch einen Einlaß 30 desselben gegossen. In entsprechender Weise ist eine andere Ummantelung 32 vorgesehen, die eine Detektionsöffnung hat, welche mit dem Ende des Massenanalysators 24 fluchtet, und ein weiteres Kühlmittelreservoir 33 ist an einem Ende der Ummantelung 32 zum Kühlen derselben mit einem Kühlmittel 31 vorgesehen, das in das Reservoir 33 durch einen Einlaß 34 desselben gegossen wird. Die Einrichtung zum Kühlen der Ummantelung ist nicht auf ein Kühlmittel, wie es beispielsweise flüssiger Stickstoff ist, beschränkt, sondern es kann beispielsweise auch eine Miniaturgefrier- bzw. -kältemaschine verwendet werden.

In dieser Anordnung wird ein Überschuß des in den Züchtungsbehälter 1 eingeleiteten Gases mittels der Ummantelungen 28 und 32 adsorbiert, und es werden nur Moleküle, die von dem Substrat 12 freigesetzt worden sind, vom Mas-

senanalysator 24 eingefangen. Auf diese Weise ist es möglich, eine genaue Analyse der Wachstumsschicht zu erhalten.

Eine hochqualitative Halbleitereinrichtung kann dadurch leistungsfähig hergestellt werden, daß das Fortschreitens des Wachstums von einer Molekularschicht des Halbleiterkristalls auf dem Substrat nach der anderen Molekularschicht sätndig mittels des Massenanalysators, der an dem Züchtungsbehälter 1 angebracht ist, verfolgt und beurteilt, bewertet, abgeschätzt oder dergleichen wird.

Es erscheint überflüssig darauf hinzuweisen, daß das Material des Substrats 12 und des darauf gebildeten Halbleiters nicht auf GaAs beschränkt ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, daß es möglich ist, mehr als zwei unterschiedliche Arten von Gasen in den Züchtungsbehälter 1 einzuführen, indem man die Anzahl von Düsen erhöht, insbesondere zum Zwecke des Dotierens mit Verunreinigungen oder des Erhaltens von Mischkristallen.

In den obigen Ausführungen ist zwar die Wärmequelle zum Erhitzen des Substrats 12 in dem Züchtungsbehälter 1 vorgesehen, jedoch ist auch möglich, eine Infrarotlampe oder dergleichen vorzusehen, die außerhalb des Züchtungsbehälters 1 vorgesehen ist. Weiter kann das Substrat 12 mit Licht bestrahlt werden, während es erhitzt wird. Wenn man das tut, ist es möglich, die Substrattemperatur zu vermindern und die Qualität weiter zu verbessern, das heißt insbesondere die Kristallqualität.

Die Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung gemäß der Erfindung. Diese Einrichtung ist mit einem Mechanismus bzw. einer Vorrichtung versehen, die ein Dampfphasenätzen als Mittel zum Behandeln bzw. Vorbehandeln der Substratoberfläche gestat-

tet. In Fig. 8 sind die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung der gleichen Teile, die in Fig. 1 erscheinen, oder von äquivalenten Teilen verwendet. Diese Einrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung insofern, als sie die Strahlungsquelle 14 und das optische Fenster 15 zum Bestrahlen des Substrats 12 mit Strahlung vom äußeren Züchtungsbehälter 1 her nicht hat sondern statt dessen mit einer Düse 40 zum Einleiten einer gasförmigen Verbindung 42 versehen ist, die für die Dampfphasenätzung verwendet wird, und mit einem Ventil 41 zum öffnen und Schließen der Düse 40, durch die die gasförmige Verbindung 42, welche für die Dampfphasenätzung verwendet wird, eingeleitet wird. Die anderen Teile, mit Ausnahme derjenigen, die zum Einführen des Ätzgases vorgesehen sind, sind die gleichen wie vorher in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, so daß diesbezüglich auf die Beschreibung der Fig. 1 verwiesen wird.

In dieser Einrichtung, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, wird ein Dampfphasenätzen in der nachfolgend beschriebenen Weise ausgeführt. Es sei zum Beispiel der Fall angenommen, daß ein GaAs-Substrat als Verbindungshalbleitersubstrat verwendet wird, und daß GaCl- als die gasförmige Verbindung, die für den Ätzzweck eingeleitet wird, verwendet wird. Zunächst wird das GaAs-Substrat 12 in der üblichen Weise geätzt, dann gespült und getrocknet, und dann wird es auf den Heizer 10 gesetzt. Nachfolgend wird der Züchtungsbehälter 1 mittels der Absaugeinheit auf ungefähr 10 Pa leergesaugt. Dann wird gasförmiges GaCl- eingeleitet, der-

—fi —ζ art, daß sich ein Innendruck von etwa 10 bis 10 Pa ergibt, indem das Ventil 41 geöffent wird. Das GaAs-Substrat kann mit einer Rate von etwa 1 bis 1000 Ä/Min. geätzt werden, indem man die Substrattemperatur variiert.

Die Fig. 9A zeigt die Beziehung zwischen der Ätzrate und der Substrattemperatur, wobei die zugeführte Menge an GaCl₃ als Parameter verwendet wird. Die Kurve A wird erhalten, wenn die zugeführte Menge an GaCl₃ ein Drittel der Menge beträgt, die im Falle der Kurve B zugeführt wird. Fig. 9B zeigt die Relation zwischen der Ätzrate und der Menge an zugeführtem GaCl₃, wobei die Substrattemperatur als Parameter verwendet wird. Die Kurve C wird erhalten, wenn die Substrattemperatur 350⁰C beträgt, während die Kurve D erhalten wird, wenn die Substrattemperatur 250⁰C ist.

Aus diesen Kurven ist ersichtlich, daß die Ätzrate durch die Menge an zugeführtem GaCl₃ bestimmt wird, wenn die Substrattemperatur hoch ist, daß aber die Ätzrate, dann, wenn die Substrattemperatur vermindert ist, im wesentlichen unabhängig von der Menge an zugeführtem GaCl₃ ist und nur von der Substratemperatur abhängt. Infolgedessen kann eine optimale Ätzrate dadurch eingestellt werden, daß man die Substrattemperatur und die zugeführte Menge an GaCl₃ in geeigneter Weise wählt.

Die Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Diese Einrichtung, die eine Abwandlung der in Fig. 8 gezeigten Einrichtung ist, ist mit einem Mechanismus bzw. einer Vorrichtung zum Bestrahlen des Substrats 12 versehen, das heißt mit einer Strahlungsquelle 14 und mit einem optischen Fenster 15 zum Zuführen von Strahlung, wenn ein Dampfphasenätzen ausgeführt wird.

Durch die Strahlung war es möglich, die Ätztemperatur um 100⁰C oder mehr zu vermindern. Die Bestrahlung kann während des Prozesses der Dampfphasenätzung kontinuierlich oder intermetierend erfolgen. In diesem Falle wird nicht nur das Substrat 12 bestrahlt, sondern das Ätzgas als

solches kann dadurch bestrahlt werden, daß die Düse aus einem transparenten Material ausgebildet wird. Wenn man das tut, kann das Ätzgas aktiviert werden, so daß dadurch der Ätzprozeß gefördert wird. Die Strahlungsquelle ist nicht auf eine Lampe, wie beispielsweise eine Hochdruckquecksilberlampe oder eine Xenonlampe beschränkt, das heißt, es ist beispielsweise auch möglich, einen Exzimerlaser oder einen vervielfachten Laserstrahl zu verwenden.

Die Aktivierung des Ätzgases kann nicht nur durch die oben angegebene Bestrahlung bewirkt werden, sondern auch dadurch, daß eine Spannung an eine Hochfrequenzspule oder Elektroden angelegt wird, die in der Nachbarschaft der Düse 41 vorgesehen ist bzw. sind.

Obwohl sich die obigen Ausführungsformen prinzipielle auf die (100) Ebene von GaAs beziehen, das als Substrat für das Kristallwachstum in diesen Ausführungsformen verwendet wird, ist die Erfindung auch ebensogut auf andere Ebenen anwendbar, sie ist in keiner Weise durch die Verunreinigungs- bzw. Störstellenkonzentration des Substrats oder auf die Art des Substrats beschränkt. Weiter ist die Erfindung in gleicher Weise wirksam anwendbar auf Verbindungen der Gruppen II-VI, wie beispielsweise InP, AIP, GaP, etc., sowie auch auf Elementhalbleiter der Gruppe IV, wie beispielsweise Si, Ge etc. Darüber hinaus ist die Erfindung auch auf Mischkristalle anwendbar, beispielsweise Ga ₍^_xJAl_xAs, Ga ₍₁__x) Al_xAs ₍₁ P , etc. Schließlich ist die gasförmige Verbindung, die zum Ätzen verwendet 0 wird, nicht auf GaCl., beschränkt, sondern es kann statt dessen vielmehr beispielsweise auch HCl, HBr, PCl₃, AsCl₃, Cl₂, SF₆, CCl₂F₂, CF₄, C₃F₈, CH₃Br, etc. verwendet werden. Endlich ist ohne weiteres ersichtlich, daß eine Substratvorbehandlungskammer benachbart der Kristall-5 Züchtungskammer vorgesehen sein kann, und das Substrat

kann in der Vorbehandlungskammer vorbehandelt werden, bevor es unter Vakuum in die Kristallzüchtungskammer zum Züchten eines Kristalls in derselben bewegt bzw. transportiert wird.

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Claims

PATENTANWÄLTE UND ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-ING. DiPL.-ING. ANNEKÄTE WEISERT ■ DIPL.-PHYS. JOHANNES SPIES THOMAS-WIMMER-RING 15 . D-BOOO MÜNCHEN 22 · TELEFON O89/22 73 77 TELEGRAMM KRAUSPATENT · TELEX 5-212156 kpat d · TELEFAX (O89) 22 79 94 5096 JS/WS RESEARCH DEVELOPMENT CORPORATION OF JAPAN Tokyo, Japan JUNICHI NISHIZAWA Sendai, Japan HITOSHI ABE Sendai/ Japan Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung PATENTANSPRÜCHE

1. Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung/ dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes umfaßt: einen Kristallzüchtungsbehälter (1) zum Aufnehmen eines Substrats (12); eine Heizeinrichtung (10) zum Erhitzen de* Substrats (12); eine Evakuierungseinrichtung (3) zum Evakuieren des Kristallzüchtungsbehälters (1) auf ein Ultrahochvakuum; eine Düseneinrichtung (4,5) zum Einführen von Bestandsteilselemente eines auf dem Substrat (12) zu züchtenden Kristalls enthaltenden Gasen von außen her in den Kristallzüchtungsbehälter (1); eine Ventileinrichtung (6,7), die zwischen der Düseneinrich-

tung (4,5) und Casquellen bzw. den Quellen der Gase vorgesehen ist; und eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung (16,17, 18,19) zum Steuern bzw. Regeln des öffnens und Schließen der Ventileinrichtung (4,5)gemäß dem vorher festgesetzten Öffnungs-Schließungs-Zeitablaufdiagramm und einer vorher festgesetzten Anzahl von Zyklen des Ventilöffnens und -schließens; so daß dadurch eine eine vorbestimmte Dicke aufweisende epitaxiale Wachstumsschicht automatisch mit einer Genauigkeit so genau wie eine einzelne molekulare Schicht wächst.

2. Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Düseneinrichtung (4,5) wenigstens zwei Düsen aufweist.

3. Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter einen Mechanismus bzw. eine Einrichtung (14) zum Bestrahlen des Substrats (12) mit Strahlung, die von dem Äußeren des Kristallzüchtungsbehälters (1) zugeführt wird, umfaßt.

4. Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß sie folgendes umfaßt:

einen Kristallzüchtungsbehälter (1) zum Aufnehmen eines Substrats (12); eine Heizeinrichtung (10) zum Erhitzen des aufgenommenen Substrats (12); eine Evakuierungseinrichtung (3)'. zum Evakuieren des Kristallzüchtungsbehälters (1) auf ein Ultrahochvakuum; eine Düseneinrichtung (4,5) zum Einführen von Bestandselemente eines auf dem Substrat zu züchtenden Kristalls enthaltenden Gasen von außen her in den Kristallzüchtungsbehälter (1); und einen Massenanalysator (24), insbesondere ein Massenspektrometer, der gegenüber dem aufgenommenen Substrat (12) vorgesehen ist; so daß dadurch das Fortschreiten bzw. das

fortschreitende Wachsen eines Kristalls ständig verfolgt und beurteilt oder berechnet wird,so daß eine eine gewünschte Dicke aufweisende epitaxiale Wachstumsschicht mit einer Genauigkeit so genau wie eine einzelne molekulare Schicht gebildet wird.

5. Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Detektionsabschnitt des Massenanalysators (24), insbesondere des Massenspektrometer, und die öffnung(en) in der Düseneinrichtung (4,5) zur Gaseinführung von einer Ummantelungseinrichtung (28,32) umgeben sind, die mit einer Kühleinrichtung (31 ,33) versehen ist.

6. Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung/ dadurch gekennzeichnet , daß sie folgendes umfaßt: einen Kristallzüchtungsbehälter (1) zum Aufnehmen eines Substrats (12); eine Heizeinrichtung (10) zum Erhitzen des aufgenommenen Substrats (12); eine Evakuierungseinrichtung (3) zum Evakuieren des Kristallzüchtungsbehälters (1) auf ein Ultrahochvakuum; eine Düseneinrichtung (4,5) zum Einführen von Bestandteilselemente eines auf dem Substrat (12) zu züchtenden Kristalls enthaltenden Gasen; und eine weitere Düseneinrichtung (40) zum Einführen eines Ätzgases, so daß dadurch die Oberfläche des Substrats (12) durch Dampfphasenätzung behandelt werden kann, bevor das epitaxiale Wachsen eines Kristalls stattfindet.

7. Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß sie weiter einen Mechanismus bzw. eine Einrichtung (14) zum Bestrahlen des Substrats (12) mit Strahlung umfaßt.

8. Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß eine Hochfrequenzspule oder Elektroden in der Nachbarschaft von wenigstens einem Teil der Düseneinrich- tung (40) zum Einführen von Ätzgas vorgesehen ist bzw. sind.

9. Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Teil der Düseneinrichtung (40) zum Einführen von Ätzgas mit Strahlung bestrahlt wird.

10. Halbleiterkristallzüchtungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Düseneinrichtung (40) zum Einführen von Ätzgas optisch transparent ist.