DE69508801T2 - Verfahren zur Kristallzüchtung von III-V Halbleiterverbindungen - Google Patents

Verfahren zur Kristallzüchtung von III-V Halbleiterverbindungen

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Description

    Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kristallwachstum eines Compoundhalbleiters der Gruppe III-V, der eine Compoundhalbleiterkristallschicht mit hohem elektrischem Widerstand enthält.
    • Beschreibung verwandter Technik
  • Elektronische Geräte mit Einsatz von Compoundhalbleitern müssen zwischen den Elementen einen möglichst großen elektrischen Widerstand aufweisen, um eine Störung und einen Ausfall, die durch einen Kriechstrom zwischen den Bauelementen verursacht werden, zu verhindern.
  • Die Zunahme des Integrationsgrades macht jedoch den Abstand zwischen elektronischen Bauelementen geringer und es besteht infolgedessen die Neigung zum Auftreten von elektrischen Leckverlusten zwischen den Bauelementen.
  • Durch eine verläßliche Isolierung (Isolation) zwischen den Bauelementen lassen sich gleichzeitig hohe Leistung und hohe Integration erreichen. Daher war es stark erwünscht, ein Verfahren zum Züchten einer Compoundhalbleiterkristallschicht, die eine derartige verläßliche Isolierung zwischen Bauelementen ermöglicht, zu entwickeln.
  • Um diesen Wunsch zu erfüllen, wurde das Züchten einer Kristallschicht mit hohem elektrischem Widerstand durch Kri stallwachstum unter Verwendung von Molekularstrahlepitaxie (im folgenden in einigen Fällen als MBE bezeichnet), metallorganisch-chemischer Ablagerung aus der Gasphase (im folgenden in einigen Fällen als MOCVD bezeichnet) oder dgl. durchgeführt.
  • Die üblicherweise durchgeführten Verfahren zum Züchten einer Kristallschicht mit hohem elektrischem Widerstand umfassen ein Verfahren der Dotierung einer AlGaAs-Schicht mit einem Dotiermittel, wie Sauerstoff, einem Übergangsmetall oder dgl. Es ist bekannt, daß Sauerstoff oder ein Übergangsmetall im verbotenen Band eines Halbleiters ein tiefes Niveau bildet. Deshalb kann durch die Ausbildung eines tiefen Niveaus dieses Elements in einer großen Menge in einem Al-haltigen Kristall durch Nutzung der hohen Aktivität von Al gegenüber diesem Element eine Kristallschicht mit hohem elektrischem Widerstand in dem Kristall gezüchtet werden. Als spezielle Verfahren zum Züchten einer Kristallschicht mit hohem elektrischem Widerstand sind beispielsweise ein Verfahren mit Einsatz von gasförmigem Sauerstoff als Sauerstoffdotiermittel, ein Verfahren mit Einsatz einer metallorganischen Verbindung mit einer direkten Aluminiumatom- Sauerstoffatom-Bindung als Sauerstoffdotiermittel (japanische Patentanmeldung - Kokai (offengelegt) Nr. 1- 220432) und ein Verfahren mit Einsatz einer metallorganischen Verbindung mit einer direkten Aluminiumatom- Sauerstoffatom-Bindung oder einer ein Übergangsmetall enthaltenden metallorganischen Verbindung (japanische Patentanmeldung - Kokai (offengelegt) Nr. 3-22519) bekannt.
  • Wird jedoch gasförmiger Sauerstoff als Dotiermittel verwendet, kann es aufgrund der hohen Reaktivität von Sauerstoff, die zum Einbau von Sauerstoff in die obere Kristallschicht direkt auf der Schicht mit hohem Widerstand und zur folgenden Verschlechterung der Kristallqualität einlädt, im Reak tionsofen verbleiben. Im folgenden wird die Aussage "Sauerstoff tendiert zum Verbleiben" mit dem Ausdruck "große Restsauerstoffwirkung" und die Aussage "das Zurückbleiben von Sauerstoff ist unwahrscheinlich" mit dem Ausdruck "geringe Restsauerstoffwirkung" in einigen Fällen bezeichnet.
  • Wird eine metallorganische Verbindung mit einer direkten Aluminiumatom-Sauerstoffatom-Bindung als Sauerstoffdotiermittel verwendet, tritt das Problem auf, daß die Sauerstoffkonzentration und die Aluminiumkonzentration nicht unabhängig voneinander gesteuert werden können. Da ferner die metallorganische Verbindung im allgemeinen ein Dimer und ein Trimer mit jeweils einem von dem des Monomers verschiedenen Dampfdruck enthält, tritt ebenfalls ein Problem auf, daß nämlich das Verdampfungsverhalten der Verbindung instabil ist und es unmöglich ist, eine gegebene Sauerstoffkonzentration kontinuierlich zu erhalten.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Züchten einer Compoundhalbleiterkristallschicht mit einem hohen elektrischen Widerstand durch Verwendung eines Dotiermittels, das eine unabhängige Steuerung der Sauerstoffkonzentration und der Aluminiumkonzentration ermöglicht und eine geringe Restsauerstoffwirkung besitzt.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten eine Untersuchung durch, um die genannten Probleme zu lösen, und erhielten als Ergebnis, daß die Restsauerstoffwirkung gering ist, wenn eine spezielle organische Etherverbindung als Dotiermittel verwendet wird. Dieses Ergebnis liegt der vorliegenden Erfindung zugrunde.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt die folgenden Aspekte.
  • (1) Ein Verfahren zum Kristallwachstum eines Compoundhalbleiters der Gruppe III-V durch Pyrolyse mindestens eines Materials, ausgewählt aus der Gruppe metallorganische Verbindung mit einem Element der Gruppe III, Hydrid mit einem Element der Gruppe III, metallorganische Verbindung mit einem Element der Gruppe V und Hydrid mit einem Element der Gruppe V, welches als Ganzes ein Element der Gruppe III, ein Element der Gruppe V und mindestens Aluminium enthält, in einer Gasphase, gekennzeichnet durch das Vorhandensein einer organischen Verbindung, ausgewählt aus einem geradkettigen Ether der Formel (I)
  • R-O-R&sub2; (I)
  • worin R und R&sub2; unabhängig voneinander für eine gesättigte oder ungesättigte, einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatom(en) stehen, oder einem zyklischen Ether der Formel (II)
  • worin R&sub3; eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatom(en) darstellt und n für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht, als Dotiermittel zum Züchten einer Compoundhalbleiterkristallschicht der Gruppe III-V während der Pyrolyse.
  • (2) Ein Verfahren gemäß dem obigen Aspekt (1), wobei es sich bei der Compoundhalbleiterkristallschicht der Gruppe III-V um eine AlxGa(1-x)As-Kristallschicht mit 0 < x < 1 handelt.
  • (3) Ein Verfahren gemäß dem obigen Aspekt (1) oder (2), wobei es sich bei der organischen Verbindung um eine Koordi nationsverbindung, bei der ein geradkettiger Ether der Formel (I) oder ein zyklischer Ether der Formel (II) an ein Trialkylaluminium koordiniert ist, handelt.
  • R-O-R&sub2; (I)
  • mit R und R&sub2; unabhängig voneinander gleich einer gesättigten oder ungesättigten, einwertigen Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatom(en)
  • mit R&sub3; gleich einer zweiwertigen Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatom(en) und n gleich einer ganzen Zahl von 1 bis 3.
  • Durch das vorliegende Verfahren läßt sich eine Compoundhalbleiterkristallschicht mit hohem elektrischem Widerstand durch Einsatz eines Dotiermittels, das die unabhängige Steuerung der Sauerstoffkonzentration und der Aluminiumkonzentration ermöglicht und ein stabiles Verdampfungsverhalten zeigt und eine geringe Restsauerstoffwirkung aufweist, züchten und auf dieser des weiteren eine Compoundhalbleiterkristallschicht mit ausgezeichneter Kristallqualität und ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften züchten. Das vorliegende Verfahren hat daher hohen Wert für die Industrie.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist die schematische Darstellung eines Beispiels für die bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendete Vorrichtung zur chemischen Ablagerung in der Gasphase.
  • Fig. 2 ist die Darstellung eines Bauelementbildes zur Bewertung eines FET vom Vertiefungsgatetyp in der Draufsicht.
  • Fig. 3 ist die schematische Darstellung eines Bauelementbildes zur Bewertung eines FET vom Vertiefungsgatetyp im Querschnitt.
  • Fig. 4 ist eine graphische Darstellung der statischen Kennlinien des FET vom Vertiefungsgatetyp von Beispiel 1.
  • Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Drainstroms von der Seitengatespannung des mit einer Seitengateelektrode ausgestatteten FET vom Vertiefungsgatetyp von Beispiel 1.
  • Fig. 6 ist die graphische Darstellung der statischen Kennlinien des FET vom Vertiefungsgatetyp von Beispiel 2.
  • Fig. 7 ist die graphische Darstellung der Abhängigkeit des Drainstroms von der Seitengatespannung des mit einer Seitengateelektrode ausgestatteten FET vom Vertiefungsgatetyp von Beispiel 2.
  • Fig. 8 ist die graphische Darstellung der statischen Kennlinien des FET vom Vertiefungsgatetyp von Beispiel 4.
  • Fig. 9 ist die graphische Darstellung der Abhängigkeit des Drainstroms von der Seitengatespannung des mit einer Seitengateelektrode ausgestatteten FET vom Vertiefungsgatetyp von Beispiel 4.
  • Fig. 10 ist die graphische Darstellung der statischen Kennlinien des FET vom Vertiefungsgatetyp von Vergleichsbeispiel 1.
    • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wird im folgenden detailliert beschrieben.
  • Im vorliegenden Verfahren zum Kristallwachstum eines Compoundhalbleiters der Gruppe III-V wird als Material eine metallorganische Verbindung und/oder ein Hydrid, die jeweils ein Element der Gruppe III und/oder ein Element der Gruppe V enthalten, verwendet. Das Material enthält als Ganzes sowohl ein Element der Gruppe III als auch ein Element der Gruppe V und zumindest Aluminium.
  • Die metallorganische Verbindung umfaßt Trimethylgallium (im folgenden in einigen Fällen als TMG bezeichnet), Triethylgallium (im folgenden in einigen Fällen als TEG bezeichnet), Trimethylaluminium (im folgenden in einigen Fällen als TMA bezeichnet), Triethylaluminium (im folgenden in einigen Fällen als TEA bezeichnet), Trimethylindium (im folgenden in einigen Fällen als TMI bezeichnet) und dgl.
  • Das Hydrid umfaßt Arsin (AsH&sub3;), Phosphin (PH&sub3;) und dgl.
  • In der vorliegenden Erfindung enthalten die Compoundhalbleiterkristalle der Gruppe III-V eine mindestens Aluminium enthaltende Compoundhalbleiterkristallschicht der Gruppe III-V mit hohem elektrischem Widerstand. Die vorliegende Erfindung ist daher dadurch charakterisiert, daß als Dotiermittel zum Züchten einer mindestens Aluminium enthaltenden Compoundhalbleiterkristallschicht der Gruppe III-V mit hohem elektrischem Widerstand eine organische Verbindung mit einer direkten Sauerstoffatom-Kohlenstoffatom- Bindung, die aus einem geradkettigen oder zyklischen Ether ausgewählt ist, verwendet wird.
  • Spezielle Beispiele für die zumindest Aluminium enthaltende Compoundhalbleiterkristallschicht der Gruppe III-V mit hohem elektrischem Widerstand sind eine AlxGa(1-x)As- Kristallschicht (0 < x < 1), eine AlxIn(1-x)As-Kristallschicht (0 < x < 1), eine AlxGayInC(1-x-y)As-Kristallschicht (0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < x + y < 1) und eine AlxGayIn(1-x-y)P-Kristallschicht (0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < x + y < 1). Von diesen ist die AlxGa(1-x)As-Kristallschicht (0 < x < 1) bevorzugt.
  • In der AlxGa(1-x)As-Kristallschicht ist bei kleinem x der Grad des Sauerstoffeinbaus gering. Die Schicht kann daher keinen hohen Widerstand aufweisen. Bei großem x wird die Schicht tendenziell oxidiert und instabil. Daher ist 0,1 &le; x &le; 0,8 bevorzugt und 0,2 &le; x &le; 0,7 besonders bevorzugt.
  • Die Sauerstoffkonzentration in der zumindest Aluminium enthaltenden Compoundhalbleiterkristallschicht der Gruppe III- V mit hohem elektrischem Widerstand variiert in Abhängigkeit von der Reinheit des Kristalls. Sie beträgt zweckmäßigerweise 1 · 10¹&sup6;/cm³ oder mehr, vorzugsweise 1 · 10¹&sup7;/cm³ oder mehr. Die Obergrenze der Sauerstoffkonzentration variiert in Abhängigkeit von den Wachstumsbedingungen der Schicht und dgl. und läßt sich nicht als speziellen Wert bestimmen. Sie beträgt zweckmäßigerweise etwa 1 · 10²¹/cm³ oder weniger, vorzugsweise etwa 1 · 10²&sup0;/cm³ oder weniger, da eine zu hohe Sauerstoffkonzentration die Oberfläche der Schicht rauh macht.
  • In der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der als Dotiermittel verwendeten organischen Verbindung mit einer direkten Sauerstoffatom-Kohlenstoffatom-Bindung entweder um einen geradkettigen Ether der Formel (I)
  • R-O-R&sub2; (I)
  • worin R und R&sub2; unabhängig voneinander eine gesättigte oder ungesättigte, einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1-10 Kohlenstoffatom(en) bedeuten.
  • Beispiele für jeweils R und R&sub2; sind eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine Isopropylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine sek.-Butylgruppe und eine n- Hexylgruppe.
  • Oder es handelt sich bei der genannten organischen Verbindung um einen zyklischen Ether der Formel (II)
  • worin R&sub3; eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1-10 Kohlenstoffatom(en) und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeuten.
  • Spezielle Beispiele für den zyklischen Ether sind Tetrahydrofuran, Dioxan, Trioxan und Derivate hiervon.
  • Die organische Verbindung umfaßt ferner eine Koordinationsverbindung, in der ein geradkettiger Ether der Formel (I) oder ein zyklischer Ether der Formel (II) an ein Trialkylaluminium koordiniert ist. Spezielle Beispiele für die Koordinationsverbindung umfassen Trimethylaluminiumetherat (TMA . Et&sub2;O) und dgl.
  • Eine sauerstoffhaltige organische Verbindung, wie Ether oder dgl., weist ein gutes Verdampfungsverhalten auf und kann daher reproduzierbar mit einer gesteuerten Rate zugeführt werden. Ferner wird bei Verwendung einer derartigen organischen Verbindung bei einem Kristallwachstumsverfahren wegen der hohen Reaktivität des in der Schicht enthaltenen Aluminiums nur der Sauerstoff dieser Verbindung in eine ge bildete Compoundhalbleiterkristallschicht eingebaut. Darüber hinaus bleibt bei Verwendung einer derartigen organischen Verbindung im Gegensatz zur Verwendung von gasförmigem Sauerstoff im Reaktor kein Sauerstoff zurück. Daraus folgt, daß der Kristall selbst bei anschließendem Züchten einer Kristallschicht mit hoher Reinheit keinen Sauerstoff enthält, keinen hohen Widerstand aufweist und vermutlich keine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften verursacht.
  • Das genannte Material wird in einem Reaktor pyrolysiert, wobei auf dem Substrat epitaktisches Kristallwachstum aus der Gasphase stattfindet. Der Sauerstoffgehalt im Material ist vorzugsweise gering, um eine hohe Kristallreinheit zu erhalten.
  • Beim Dotieren kann das Dotiermittel durch Durchperlenlassen einer bei Raumtemperatur flüssigen organischen Verbindung mit Wasserstoff oder dgl. oder durch Verwenden eines mit Wasserstoff oder dgl. verdünnten Gases einer bei Raumtemperatur gasförmigen organischen Verbindung zugeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mittels Beispielen genauer beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf die Beispiele nicht beschränkt.
    • Beispiel 1
  • Es wurde eine Vorrichtung verwendet, die zusätzlich zu der in Fig. 1 angegebenen Vorrichtung zwei weitere Mechanismen ähnlich dem Arsinzuführungsabschnitt 4 der Vorrichtung von Fig. 1, mit denen mit Wasserstoff bis zu einer Konzentration von 20 Mol-ppm verdünntes Disilan zugeführt werden kann, und zwei weitere Mechanismen ähnlich dem Trimethylgalliumzuführungsabschnitt 3 der Vorrichtung von Fig. 1, mit denen Trimethylaluminium zugeführt werden kann, umfaßt. Unter Verwendung eines halbisolierenden GaAs-Einkristalls als Substrat 11 wurde ein Kristallwachstum unter den folgenden Bedingungen durchgeführt, wobei auf dem Substrat 11 eine nichtdotierte GaAs-Schicht in einer Dicke von 3000 Å gebildet wurde. Die Kristallwachstumsrate betrug 450 Å/min.
  • Druck im Reaktor = 5,33 · 10³ Pa (40 Torr)
  • Substrattemperatur = 700ºC
  • TMG-Zufuhrrate = 6,3 · 10&supmin;&sup4; mol/min
  • Trägergas (Wasserstoff)-Zufuhrrate = 80 l/min
  • AsH&sub3;-Zufuhrrate = 2,0 · 10&supmin;³ mol/min (entspricht As/Ga = 30)
  • In Fig. 1 bezeichnen die Ziffern 1, 6 und 8 jeweils eine Mengendurchsatzkontrollvorrichtung, Ziffer 2 ein thermostatisiertes Bad, Ziffer 5 ein Reduzierventil, Ziffer 7 einen Reaktor, Ziffer 9 eine Hochfrequenzheizspule, Ziffer 10 einen Träger und Ziffer 12 eine Lüftungsleitung.
  • Dann wurde unter den folgenden Bedingungen auf der nichtdotierten GaAs-Schicht eine AlGaAs-Schicht mit hohem elektrischem Widerstand in einer Dicke von 5000 k gebildet. Die Kristallwachstumsrate betrug 250 k/min. Die Zusammensetzung der Schicht war AlxGa(1-x)As (x = 0,7).
  • TMG-Zufuhrrate = 1,2 · 10&supmin;&sup4; mol/min
  • AsH3-Zufuhrrate = 2,0 · 10&supmin;³ mol/min
  • TMA-Zufuhrrate = 1,9 · 10&supmin;&sup4; mol/min
  • Di-n-hexylether [(n-C&sub6;H&sub3;)&sub2;O]-Zufuhrrate = 1,1 · 10&supmin;&sup6; mol/min
  • Dann wurde die Zufuhr von Di-n-hexylether beendet, TMG mit einer Rate von 2,1 · 10&supmin;&sup4; mol/min. TMA mit einer Rate von 3,9 · 10&supmin;&sup5; mol/min und AsH&sub3; mit einer Rate von 4,0 · 10&supmin;³ mol/min zugeführt, wobei auf der AlxGa(1-x)As-Schicht (x = 0,7) eine AlxGa(1-x)As-Schicht (x = 0,2) mit einer Wachstums rate von 200 A/min in einer Dicke von 5000 Å gebildet wurde.
  • Ein getrennt durchgeführter Test ergab, daß die AlxGa(1-x)As- Schicht (x = 0,2) eine verbleibende Ladungsträgerkonzentration von etwa 1 · 10¹&sup5;/cm³ aufwies und vom p-Typ war.
  • Dann wurde die Zufuhr von TMA beendet, Disilan mit einer Rate von 1,4 · 10&supmin;&sup8; mol/min. TMG mit einer Rate von 2,1 · 10&supmin;&sup4; mol/min und AsH³ mit einer Rate von 4,0 · 10&supmin;³ mol/min zugeführt, wodurch auf der AlxGa(1-x)As-Schicht (x = 0, 2) eine GaAs-Schicht vom n-Typ mit einer Wachstumsrate von 450 Å/min in einer Dicke von 3000 Å gebildet wurde. Die Zufuhr von TMG und Disilan wurde gestoppt, um das Kristallwachstum zu beenden. Das System wurde auf 550ºC gekühlt. Dann wurde die Zufuhr von Arsin gestoppt, das System auf etwa Raumtemperatur abgekühlt und die erhaltene Probe aus dem Reaktor genommen.
  • Unter Verwendung eines Teils der Probe wurde ein FET vom Vertiefungsgatetyp gemäß der Darstellung von Fig. 2 in der Draufsicht, der mit einer Sourceelektrode 13, einer Drainelektrode 14 und einer Gateelektrode 15 mit 1 um Gatelänge und 200 um Gatebreite, jedoch nicht mit einem Seitengate 16 entsprechend Fig. 2 ausgestattet war, hergestellt. Bei diesem FET bestand der Querschnitt bei schematischer Betrachtung an der A-A'-Linie von Fig. 2 aus einem GaAs-Substrat 21, einer GaAs-Schicht 20, einer sauerstoffdotierten Al- GaAs-Schicht 19, einer hochreinen AlGaAs-Schicht 18 und einer Si-dotierten GaAs-Schicht 17 vom n-Typ in der angegebenen Reihenfolge (siehe Fig. 3).
  • Der FET wurde bezüglich der statischen Kenndaten vermessen. Gemäß Fig. 4 wurden gute statische Kennlinien erhalten, die eine geringe Hysterese und keinen Knick aufweisen. In Fig. 4 gibt die Abszissenachse die Drainspannung (V) und die Ordinatenachse den Drainstrom (mA) an. Der Parameter ist die Gatespannung (V).
  • Als nächstes wurden bei der Herstellung des obigen FET ein Teil der Probe weder mit einer Gateelektrode noch einer Seitengateelektrode versehen, zwischen der Sourceelektrode und der Drainelektrode (Abstand zwischen den beiden Elektroden = etwa 20 um) eine 0,35 um tiefe Einkerbung gemacht und der Leckstrom und die Durchbruchspannung zwischen der Drainelektrode und der Sourceelektrode gemessen. Der Leckstrom betrug bei Anlegen von 10 V 2,2 · 10&supmin;¹&sup0; A. Die Durchbruchspannung betrug bei Anlegen von 1 · 10&supmin;&sup6; A 83,7 V. Dies zeigt, daß eine gute Pufferschicht mit sehr hohem elektrischem Widerstand gebildet wurde.
  • Als nächstes wurde eine Probe entsprechend Fig. 2 hergestellt, wobei in der Nähe des obigen FET eine Seitengateelektrode 16 vorgesehen wurde. Unter Verwendung der Seitengateelektrode als Seitengate wurde eine Spannung angelegt, um die Wirkung der Seitengatespannung auf den Drainstrom des FET zu untersuchen. Entsprechend Fig. 5 ergab sich praktisch keine Wirkung der Seitengatespannung auf den Drainstrom. Der Parameter war die Drainspannung und er betrug 2,5-15 V (Schritt von 2,5 V). Nebenbei gesagt zeigen in Fig. 5 die Abszissenachse die Seitengatespannung (V) und die Ordinatenachse den Drainstrom (mA) an. Fig. 5 zeigt, daß die Pufferschicht in der Probe gute Eigenschaften bezüglich Abtrennung benachbarter Bauelemente aufwies.
    • Beispiel 2
  • Das Kristallwachstum wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch bei der Bildung der AlGaAs-Schicht mit hohem elektrischem Widerstand TMG mit einer Rate von 2,0 · 10&supmin;&sup4; mol/min und TMA mit einer Rate von 1,4 · 10&supmin;&sup4; mol/min zugeführt wurden, wobei eine AlxGa(1-x)As- Schicht (x = 0,5) gebildet wurde.
  • Unter Verwendung der oben erhaltenen Kristalle wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ein FET vom Vertiefungsgatetyp hergestellt und dessen statische Kenndaten gemessen. Es wurden gute statische Kennlinien gemäß Fig. 6 erhalten, die eine geringe Hysterese und keinen Knick zeigen. Als nächstes wurden der Leckstrom und die Durchbruchspannung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Der Leckstrom betrug bei Anlegen von 10 V 8,5 · 10&supmin;¹&sup0; A. Die Durchbruchspannung betrug bei Anlegen von 1 · 10&supmin;&sup6; A 77,7 V. Dies zeigt, daß eine gute Pufferschicht mit sehr hohem elektrischem Widerstand gebildet wurde.
  • Als nächstes wurden die Seitengatekennlinien auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Hierbei wurden ausgezeichnete Seitengatekenndaten ähnlich denen von Beispiel 1 gemäß Fig. 7 gemessen. Der Parameter war der gleiche wie in Beispiel 1. Dies zeigt, daß die Pufferschicht in der Probe gute Eigenschaften bezüglich der Abtrennung benachbarter Bauelemente aufwies.
    • Beispiel 3
  • Das Kristallwachstum wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch bei der Bildung der AlGaAs-Schicht mit hohem elektrischem Widerstand Di-n- hexylether als Sauerstoffdotiermittel mit einer Rate von 5,6 · 10&supmin;&sup6; mol/min. TMG mit einer Rate von 2,8 · 10&supmin;&sup4; mol/min und TMA mit einer Rate von 8,3 · 10&supmin;&sup5; mol/min zugeführt wurden, wobei eine AlxGa(1-x)As-Schicht (x = 0,3) gebildet wurde.
  • Unter Verwendung der oben erhaltenen Kristalle wurden der Leckstrom und die Durchbruchspannung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Der Leckstrom betrug bei Anlegen von 10 V 9,2 · 10&supmin;¹&sup0; A. Die Durchbruchspannung betrug bei Anlegen von 1 · 10&supmin;&sup6; A 57,0 V. Dies zeigt, daß eine gute Pufferschicht mit sehr hohem elektrischem Widerstand gebildet wurde.
    • Beispiel 4
  • Trimethylaluminiumetherat (TMA.Et&sub2;O) (eine flüssige Koordinationsverbindung) wurde durch Versetzen von handelsüblichem TMA mit einer äquimolaren Menge an Diethylether durch Hindurchperlenlassen hergestellt.
  • Das Kristallwachstum wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch bei der Bildung der AlGaAs-Schicht mit hohem elektrischem Widerstand die Sauerstoffdotierung durchgeführt wurde, indem anstelle der Verwendung von Di-n-hexylether das oben hergestellte TMA. Et&sub2;O mit 50 sccm eines Trägergases (Wasserstoff) bei einer konstanten Temperatur von 35ºC durchperlt wurde und TMG und TMA auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 zugeführt wurden, wobei eine AlxGa(1-x)As-Schicht (x = 0,3) gebildet wurde.
  • Unter Verwendung der oben erhaltenen Kristalle wurden ein FET vom Vertiefungsgatetyp auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und dessen statische Kenndaten gemessen. Es wurden gute statische Kennlinien gemäß Fig. 8 erhalten, die eine kleine Hysterese und keinen Knick zeigen. Als nächstes wurden der Leckstrom und die Durchbruchspannung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Der Leckstrom betrug bei Anlegen von 10 V 2 · 10&supmin;¹&sup0; A. Die Durchbruchspannung betrug bei Anlegen von 1 · 10&supmin;&sup6; A 65,0 V.
  • Dies zeigt, daß eine gute Pufferschicht mit sehr hohem elektrischem Widerstand gebildet wurde.
  • Als nächstes wurden die Seitengatekenndaten auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Hierbei wurden ausgezeichnete Seitengatekennlinien ähnlich denen von Beispiel 1 gemäß Fig. 9 gemessen. Der Parameter war der gleiche wie in Beispiel 1. Dies zeigt, daß die Pufferschicht in der Probe gute Eigenschaften bezüglich der Trennung benachbarter Bauelemente aufwies.
    • Vergleichsbeispiel 1
  • Das Kristallwachstum wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch eine AlxGa(1-x)As- Schicht (x = 0,5) ohne Verwendung einer Etherverbindung gebildet wurde.
  • Unter Verwendung der oben erhaltenen Kristalle wurde ein FET vom Vertiefungsgatetyp auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und dessen statische Kenndaten gemessen. Es wurden statische Kennlinien gemäß Fig. 10 erhalten, die eine starke Zunahme des Drainstroms (einen sog. Knick) bei einer Drainspannung von etwa 10 V zeigten. Als nächstes wurde der Leckstrom auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Der Leckstrom bei Anlegen von 10 V betrug 1,4 · 10&supmin;&sup6; A. Dies zeigt, daß der FET einen unzureichenden Pufferwiderstand aufwies.
  • Dann wurden die Seitengatekenndaten auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Der Drainstrom variierte in Abhängigkeit von der Seitengatespannung stark und die Trennung zwischen den Elementen war geringwertig. Aus dem Genannten ergibt sich, daß ohne Verwendung einer AlGaAs- Schicht mit hohem elektrischem Widerstand der Pufferwider stand und die FET-Eigenschaften geringwertig sind und auch die Trennung zwischen den Elementen geringwertig ist.

Claims (4)

1. Verfahren zum Kristallwachstum eines Compoundhalbleiters der Gruppe III-V durch Pyrolyse mindestens eines Materials, ausgewählt aus der Gruppe, eine metallorganische Verbindung mit einem Element der Gruppe III, ein Hydrid mit einem Element der Gruppe III, eine metallorganische Verbindung mit einem Element der Gruppe V und ein Hydrid mit einem Element der Gruppe V, welches als Ganzes ein Element der Gruppe III, ein Element der Gruppe V und mindestens Aluminium enthält, in einer Gasphase, gekennzeichnet durch die Anwesenheit einer organischen Verbindung, ausgewählt aus einem geradkettigen Ether der Formel (I)
R-O-R&sub2; (I)
worin R und R&sub2; unabhängig voneinander für eine gesättigte oder ungesättigte, einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatom(en) stehen, oder einem zyklischen Ether der Formel (II)
worin R&sub3; eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatom(en) darstellt und n für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht, als Dotiermittel für das Wachstum einer Compoundhalbleiterkristallschicht der Gruppe III-V während der Pyrolyse.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Compoundhalbleiterkristallschicht der Gruppe III-V um eine AlxGa(1-x)As-Kristallschicht mit 0 < x < 1 handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei es sich bei der organischen Verbindung um eine Koordinationsverbindung, bei der ein geradkettiger Ether der Formel (I)
R-O-R&sub2; (I)
worin R und R&sub2; unabhängig voneinander für eine gesättigte oder ungesättigte, einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatom(en) stehen, an Trialkylaluminium koordiniert ist, handelt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei es sich bei der organischen Verbindung um eine Koordinationsverbindung, bei der ein zyklischer Ether der Formel (II)
worin R&sub3; eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff(en) darstellt und n für eine ganze Zahl von 1 bis 3 steht, an Trialkylaluminium koordiniert ist, handelt.
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