EP3775334A1 - Nukleationsschicht-abscheideverfahren - Google Patents

Nukleationsschicht-abscheideverfahren

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EP3775334A1
EP3775334A1 EP19718284.3A EP19718284A EP3775334A1 EP 3775334 A1 EP3775334 A1 EP 3775334A1 EP 19718284 A EP19718284 A EP 19718284A EP 3775334 A1 EP3775334 A1 EP 3775334A1
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EP
European Patent Office
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layer
gaseous starting
main group
deposited
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Pending
Application number
EP19718284.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christof Martin Mauder
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Aixtron SE
Original Assignee
Aixtron SE
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Publication date
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    • H10D62/8503—Nitride Group III-V materials, e.g. AlN or GaN

Definitions

  • the invention relates to a method for depositing a nucleation layer consisting of elements of the III and V main groups directly on the surface of a substrate of an element of the main group IV, together with one containing the element of the III main group first gaseous starting material, a second gaseous starting material containing the element of the V main group is brought into a process chamber containing the substrate at a process temperature of greater than 500 ° C. At least at the beginning of the deposition of the nucleation layer, a gaseous starting material containing an element of the V main group is additionally fed into the process chamber, which effects doping in the layer.
  • the invention further relates to a layer sequence produced by the method, in particular an HFET transistor.
  • JP 2013030725 A A generic method is described in JP 2013030725 A.
  • silicon is to be incorporated into the nucleation layer as a dopant in a high concentration in order to suppress mechanical bending.
  • HFETs High Electron Mobility Transistor
  • heterostructure field-effect transistors consist of a layer sequence in which a nucleation layer of A1N is first deposited on a silicon substrate. On the nucleation layer, a buffer layer of GaN is deposited. On the buffer layer, an AlGaN layer is deposited as an active layer, so a two-dimensional electron gas is formed between the active layer and the buffer layer.
  • a third gaseous starting material is fed into the process chamber together with the first and second gaseous starting material, the third gaseous starting material exhibiting a certain doping effect.
  • the first and the second gaseous starting material are fed into the process chamber such that a stoichiometrically correct multicomponent crystal, in particular III-V crystal, is deposited on the surface of the substrate.
  • the substrate is a silicon substrate with a (111) or (llO) orientation.
  • the Ele- of the III main group may be aluminum, but also gallium or indium; the element of the V main group can be nitrogen, but also arsenic or phosphorus.
  • the first gaseous starting material may be an aluminum, gallium or indium-containing organometallic compound, for example TMA1.
  • the second gaseous starting material may be a V-hydrogen compound, in particular a nitrogen-hydrogen compound, for example NEh.
  • the process temperatures at which the nucleation layer is deposited, in which preferably aluminum and nitrogen are incorporated in a 1: 1 ratio, are in the range between 800 and 1200 ° C.
  • the deposition process is carried out at a total pressure of 30 to 300 mbar.
  • the molar ratio of di- th gaseous starting material for the first gaseous starting material ie preferably Getting Connected of the nitrogen to the aluminum compound V, about 10 to 5,000.
  • the growth rate of the nucleation layer set via the partial pressure of the first gaseous starting material (III main group) is preferably between 0.01 and 2 gm / h.
  • a third gaseous starting material is fed into the process chamber, which results in an n-doping, in particular a weak n-doping, the dopant concentration in the layer being lower as lxl0 19 cnr 3 .
  • This third starting material which has the function of a dopant, can be fed both over the entire duration of the deposition of the nucleation layer and only partially at the beginning of the deposition of the nucleation layer.
  • Suitable starting materials are the water compounds of silicon or germanium.
  • the third gaseous starting material may correspond, for example, to the structural formula Si n H 2n + 2 or Ge n H 2n + 2. In principle, any silicon or germanium-containing gaseous starting material comes into consideration.
  • the partial pressure of the third gaseous starting material or the gas flow of the third gaseous starting material into the process chamber is preferably set such that the dopant level is in the range of 1 ⁇ 10 17 to 1 x 10 18 cnr 3 lies.
  • an AlN nucleation layer is applied to the surface of a silicon substrate by feeding together with TM Al and NTh a silicon hydrogen compound or a germanium hydrogen compound, for example silane or german, into the process chamber.
  • a buffer layer be deposited on the nucleation layer which consists of the material system of the group III nitrides, in particular AlN, GaN, InN, AlGaN, InGaN or AlInGaN.
  • the further layers can also be doped.
  • one or more active layers may be deposited on the at least one buffer layer, which are necessary for generating a heterostructure field effect transistor with a two-dimensional electron gas between, for example, an active layer and the buffer layer or between two active layers.
  • active layers may be deposited on the at least one buffer layer, which are necessary for generating a heterostructure field effect transistor with a two-dimensional electron gas between, for example, an active layer and the buffer layer or between two active layers.
  • GaN / AlN, GaN / AlGaN, GaN / AlInn, InGaN / AlN, InGaN / GaN and / or InGaN / AlInH heterostructures are suitable.
  • the invention further relates to a layer sequence produced by the method consisting of a III-V nucleation layer deposited on a silicon substrate and doped with an element of the V main group.
  • the nucleation layer carries at least one buffer layer of one III-V material.
  • a two-dimensional electron gas is created between a buffer layer and an active layer.
  • 1 schematically shows the layer structure of a high-electron mobility transistor
  • FIG. 2 schematically shows a CVD reactor for depositing the layer sequence shown in FIG. 1 and FIG. 2
  • A1N / Si structure with different dopants in the A1N layer with different dopants in the A1N layer.
  • FIG. 1 shows schematically the structure of a HEMT, in which on the surface 2 of a silicon substrate 1, a nucleation layer 3 has been deposited. Before depositing the nucleation layer 3, the surface 2 of the silicon substrate 1 is appropriately prepared.
  • the actual epitaxial deposition of the AlN nucleation S chicht 3 is carried out by simultaneous introduction of TMA1 and NEE.
  • the nucleation layer 3 can be deposited in a multi-stage process, whereby the temperature, the pressure and the gas flows can be changed.
  • the temperature range for the deposition of the nucleation layer 3 is typically in the range between 800 and 1200 ° C., the total pressure inside the process chamber 8 being in the range between 30 and 300 mbar.
  • the gaseous starting materials are fed into the process chamber 8 together with a carrier gas, for example hydrogen, through a gas inlet element 11.
  • a carrier gas for example hydrogen
  • one or more substrates 1, which are coated with the nucleation layer 3 are located on a susceptor 9 heated by a heating device 10.
  • Gaseinlassor- gan 11 are in a molar ratio of V starting material to starting material III in the range from 10 to 5000, the gaseous precursors fed into the process chamber 8 and in particular TMA1 and NH 3.
  • the flow rates of the gaseous starting materials are adjusted so that the growth rate of the AlN nucleation layer 3 is in the range between 0.01 and 2 gm / h.
  • This third gaseous starting material is preferably silane or germanium with the structural formula Si n H 2n + 2 or Ge n H 2n + 2.
  • Figure 3 shows a significant reduction in the attenuation at dopant concentrations of 2 x 10 17 cm 1 and 5 x 10 c 1 , whereas at a higher doping of 1 x 10 18 cm 1, the attenuation increases again and about the value of undoped A1N occupies.
  • a GaN buffer layer 4 and then an active AlGaN layer 6 are then deposited in a known manner, so that a two-dimensional electron gas is formed at the interface 5 between the buffer layer 4 and the active layer 6.
  • gate contacts, source contacts and drain contacts are produced in a known manner.
  • a process characterized in that the process temperature is in a range between 800 ° C and 1200 ° C, preferably between 950 ° C and 1050 ° C.
  • Main group is nitrogen and / or the second gaseous starting material is NEE.
  • a method which is characterized in that a buffer layer 4, in particular of AlN, is deposited on the nucleation layer 3 and an active layer 6 is deposited on the buffer layer 4 in such a way that at the interface 5 between the active layer 6 and Buffer layer 4 forms a two-dimensional electron gas and / or that the feed of the third gaseous starting material reduces the attenuation value of a high-frequency attenuation.
  • a layer sequence which is characterized in that a

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden einer aus Elementen der III- und V-Hauptgruppe bestehenden Nukleationsschicht (3) unmittelbar auf die Oberfläche (2) eines Substrates (1) aus einem Element der IV-Hauptgruppe, wobei zusammen mit einem das Element der III-Hauptgruppe enthaltenden ersten gasförmigen Ausgangsstoffs ein das Element der V-Hauptgruppe enthaltender zweiter gasförmiger Ausgangsstoff bei einer Prozesstemperatur von größer 500°C in eine das Substrat (1) enthaltende Prozesskammer (8) gebracht wird. Wesentlich ist, dass zumindest zu Beginn der Abscheidens zusammen mit dem ersten und zweiten gasförmigen Ausgangsstoff ein dritter, ein Element der IV-Hauptgruppe enthaltender gasförmiger Ausgangsstoff in die Prozesskammer (8) eingespeist wird, der in dem abgeschiedenen III-V-Kristall eine ndotierende Wirkung entfaltet, wobei ein Dämpfungsrückgang bei einer Dotierstoffkonzentration von < 1 x 1018cm-1 erreicht wird.

Description

Nukleationsschicht- Abscheideverfahren
Gebiet der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden einer aus Elemen- ten der III- und V-Hauptgruppe bestehenden Nukleationsschicht unmittelbar auf die Oberfläche eines Substrates aus einem Element der I V-Hauptgruppe, wobei zusammen mit einem das Element der III-Hauptgruppe enthaltenden ersten gasförmigen Ausgangsstoffs ein das Element der V-Hauptgruppe enthal- tender zweiter gasförmiger Ausgangsstoff bei einer Prozesstemperatur von größer 500°C in eine das Substrat enthaltende Prozesskammer gebracht wird. Zumindest zu Beginn der Abscheidung der Nukleationsschicht wird zusätzlich ein ein Element der V-Hauptgruppe enthaltener gasförmiger Ausgangsstoff in die Prozesskammer eingespeist, der in der Schicht eine Dotierung bewirkt.
[0002] Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine nach dem Verfahren herge- stellte Schichtenfolge, insbesondere einen HFET-Transistor.
Stand der Technik
[0003] Ein gattungsgemäßes Verfahren wird in der JP 2013030725 A beschrie- ben. Zusätzlich zu dem Element in der III- und V-Hauptgruppe soll in die Nuk- leationsschicht Silizium als Dotierstoff in hoher Konzentration eingebaut wer- den, um mechanische Verbiegungen zu unterdrücken.
[0004] HFETs (High Electron Mobility Transistor) oder Heterostruktur- Feldeffekt-Transistoren bestehen aus einer Schichtenfolge, bei der auf einem Siliziumsubstrat zunächst eine Nukleationsschicht aus A1N abgeschieden wird. Auf die Nukleationsschicht wird eine Bufferschicht aus GaN abgeschieden. Auf die Bufferschicht wird eine AlGaN-Schicht als aktive Schicht abgeschieden, so dass sich zwischen der aktiven Schicht und der Bufferschicht ein zweidimensi- onales Elektronengas ausbildet.
[0005] Ein alternatives Verfahren zur Herstellung von HEMTs beschreibt die US 9,917,156 Bl. Auf ein Siliziumsubstrat wird zunächst eine Nukleations- schicht aus Silizium abgeschieden. Aufgrund von Kontaminationen in der Pro- zesskammer, die auf an Wänden der Prozesskammer anhaftendes Gallium, Aluminium oder dergleichen zurückzuführen ist, hat die Silizium- Nukleationsschicht eine p-leitende Eigenschaft. Durch die Dotierung der Nuk- leationsschicht mit Metall soll die p-Dotierung kompensiert werden. Auf die Silizium-Nukleationsschicht wird eine III- V-Buff er Schicht abgeschieden.
[0006] Bei der Abscheidung einer III-V-Nukleationsschicht auf das Substrat bildet sich zwischen Nukleations Schicht und Substrat eine Grenzfläche mit ei- ner hohen elektrischen Leitfähigkeit aus. Die Ausbildung dieser elektrisch lei- tenden Grenzschicht wird u.a. auf die relativ hohe Temperatur bei der Ab- scheidung der Nukleations Schicht (AlN-Schicht) zurückgeführt. Die Ursache dieser Leitfähigkeit ist bislang aber nicht vollständig geklärt. Eine Diffusion von Atomen über die Grenzflächen zweier aneinander angrenzenden Schichten kann ebenfalls die elektrische Leitfähigkeit fördern. Hinzu kommen starke in- terne elektrische Felder, die eine Anreicherung von Ladungsträgern an der Grenzfläche bewirken können. Dieses Phänomen der erhöhten Leitfähigkeit in der Grenzfläche zwischen Nukleationsschicht und Substrat beeinträchtigt die Bauelement-Eigenschaften bei hohen Schaltfrequenzen durch Dispersion bezie- hungsweise Dämpfung stark.
[0007] Das Paper„Growth and studies of Si-doped AlN-layers, Journal of crystal growth 310 (2008) 4939-4941" beschreibt das Abscheiden von einer Sili- zium-dotierten AlN-Schicht auf einem aus Saphir bestehenden Substrat, wobei als Dotierstoff Silan verwendet wird.
[0008] Die US 2002/0117104 Al und US 2003/0092263 Al beschreiben Verfah- ren zum Abscheiden von III- und V-Halbleiterschichten.
Zusammenfassung der Erfindung [0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, mit denen die parasitären Dispersionseffekte insbesondere bei einer GaN- basierten HFET-Bauelement-Struktur vermindert werden können.
[0010] Gelöst wird die Aufgabe durch das in den Ansprüchen angegebene Verfahren und die beanspruchte Schichtstruktur. [0011] Die Unter ansprüche stellen nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der
Hauptansprüche, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe dar.
[0012] Zunächst und im Wesentlichen wird durch eine Modifikation der Ab- scheidungsparameter beim Wachstum der Nukleationsschicht die Dispersion beziehungsweise Dämpfung reduziert. Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass zumindest zu Beginn des Abscheidens der Nukleations- schicht ein dritter gasförmiger Ausgangsstoff zusammen mit dem ersten und zweiten gasförmigen Ausgangsstoff in die Prozesskammer eingespeist wird, wobei der dritte gasförmige Ausgangsstoff eine gewisse dotierende Wirkung entfaltet. Der erste und der zweite gasförmige Ausgangsstoff werden derart in die Prozesskammer eingespeist, dass auf der Oberfläche des Substrates ein stö- chiometrisch korrekter Mehrkomponenten-Kristall, insbesondere III-V-Kristall abgeschieden wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Substrat ein Siliziumsubstrat mit einer (111)- oder (llO)-Orientierung. Das Ele- ment der III-Hauptgruppe kann Aluminium, aber auch Gallium oder Indium sein; das Element der V-Hauptgruppe kann Stickstoff, aber auch Arsen oder Phosphor sein. Der erste gasförmige Ausgangsstoff kann eine Aluminium, Gal- lium oder Indium enthaltende metallorganische Verbindung, beispielsweise TMA1 sein. Der zweite gasförmige Ausgangsstoff kann eine V- Wasserstoff- Verbindung, insbesondere Stickstoff- Wasserstoff- Verbindung, beispielsweise NEh sein. Die Prozesstemperaturen, bei denen die Nukleationsschicht abge- schieden wird, bei der bevorzugt Aluminium und Stickstoff in einem 1 : 1 - Verhältnis eingebaut wird, liegen im Bereich zwischen 800 und 1.200°C. Der Abscheideprozess wird bei einem Total druck von 30 bis 300 mbar durchge- führt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das molare Verhältnis vom zwei- ten gasförmigen Ausgangsstoff zum ersten gasförmigen Ausgangsstoff, also bevorzugt von der Stickstoff Verbindung zur Aluminiumverbindung, etwa 10 bis 5.000. Die über den Partialdruck des ersten gasförmigen Ausgangsstoffs (III. Hauptgruppe) eingestellte Wachstumsrate der Nukleationsschicht liegt bevor- zugt zwischen 0,01 und 2 gm/h. Erfindungsgemäß wird zusätzlich zu den bei- den gasförmigen Ausgangsstoffen, die die Kristallmatrix bilden, ein dritter gas- förmiger Ausgangsstoff in die Prozesskammer eingespeist, der eine n- Dotierung, insbesondere eine schwache n-Dotierung zur Folge hat, wobei die Dotierstoffkonzentration in der Schicht niedriger als lxl019cnr3 ist. Dieser dritte Ausgangsstoff, der die Funktion eines Dotierstoffs hat, kann sowohl über die gesamte Dauer der Abscheidung der Nukleationsschicht eingespeist werden als auch nur teilweise zu Beginn des Abscheidens der Nukleationsschicht. Geeig- nete Ausgangsstoffe sind die Wassers toffverbindungen des Siliziums oder des Germaniums. Der dritte gasförmige Ausgangsstoff kann beispielsweise der Strukturformel SinH2n+2 oder GenH2n+2 entsprechen. Grundsätzlich kommt jeder Silizium oder Germanium enthaltende gasförmige Ausgangsstoff in Betracht. Der Partialdruck des dritten gasförmigen Ausgangsstoffs beziehungsweise der Gasfluss des dritten gasförmigen Ausgangsstoffs in die Prozesskammer wird bevorzugt derart eingestellt, dass das Dotierstoffniveau im Bereich von 1 x 1017 bis 1 x 1018cnr3 liegt. Bei einem bevorzugten Verfahren wird auf die Oberfläche eines Siliziumsubstrates eine AlN-Nukleations Schicht dadurch aufgebracht, dass zusammen mit TM Al und NTh eine Silizium- Wasserstoffverbindung oder eine Germanium- Wasserstoffverbindung, beispielsweise Silan oder German in die Prozesskammer eingespeist wird.
[0013] In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass auf die Nukleations Schicht eine Bufferschicht abgeschieden wird, die aus dem Materi- alsystem der Gruppe-III-Nitride, insbesondere A1N, GaN, InN, AlGaN, InGaN oder AllnGaN besteht. Die weiteren Schichten können ebenfalls dotiert sein.
Als Dotierstoff kommt auch Silizium in Betracht. Auf die zumindest eine Buf- ferschicht können weitere ein oder mehrere aktive Schichten abgeschieden werden, die zur Erzeugung eines Heterostruktur-Feldeffekt-Transistors mit ei- nem zweidimensionalen Elektronengas zwischen beispielsweise einer aktiven Schicht und der Bufferschicht oder zwischen zwei aktiven Schichten nötig sind. Hierzu sind insbesondere GaN / A1N, GaN / AlGaN, GaN / AllnN, InGaN / A1N, InGaN/GaN und/ oder InGaN/ AllnN -Heterostrukturen geeignet.
[0014] Experimente mit Strukturen, bei denen eine Nukleationsschicht in der zuvor beschriebenen Weise abgeschieden worden sind, führten zu einer deut- lich niedrigen Dämpfung. Die gemessene Hochfrequenz-Dämpfung (Vorwärts- transmission S21) einer Koplanarleitung, die auf einer ca. 200nm dicken A1N- Schicht auf einem Si-Substrat aufgebracht wurde, besitzt einen deutlich niedri- gen Dämpfungswert bei einem Dotierstoffniveau von maximal 1018 cm 3.
[0015] Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine mit dem Verfahren herge- stellte Schichtenfolge bestehend aus einer auf ein Siliziumsubstrat abgeschiede- nen III-V-Nukleationsschicht, die mit einem Element der V-Hauptgruppe do- tiert ist. Die Nukleationsschicht trägt zumindest eine Bufferschicht aus einem III-V-Material. Zwischen einer Bufferschicht und einer aktiven Schicht entsteht ein zweidimensionales Elektronengas.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0016] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand bei- gefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Schichtaufbau eines High-Electron-Mobility- Transistors,
Fig. 2 schematisch einen CVD-Reaktor zum Abscheiden der in Figur 1 dargestellten Schichtenfolge und
Fig. 3 den S2i-Dämpfungsparameter einer Koplanarleitung auf einer
A1N/ Si-Struktur mit verschiedenen Dotierstoffen in der A1N- Schicht.
Beschreibung der Ausführungsformen
[0017] Die Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau eines HEMT, bei der auf die Oberfläche 2 eines Siliziumsubstrates 1 eine Nukleationsschicht 3 abgeschieden worden ist. Vor dem Abscheiden der Nukleationsschicht 3 wird die Oberfläche 2 des Siliziumsubstrates 1 in geeigneter Weise vorbereitet. Das Siliziumsubstrat
1 wird hierzu in eine Prozesskammer 8 eines CVD-Reaktors 7 eingebracht. Es wird bei einem typischen Totaldruck zwischen 50 und 800 mbar in einer Was- serstoff- Atmosphäre auf 900 bis 1.200°C auf geheizt. Während dieses vorberei- tenden Schrittes wird die natürliche Si02-Schicht des Substrates thermisch ent- fernt. Anschließend erfolgt eine optionale weitere Vorbehandlung des Substra- tes bei niedrigerer oder höherer Temperatur und geändertem Druck mit bei- spielsweise TMA1 oder NEh oder anderen gasförmigen Ausgangsstoffen. [0018] Das eigentliche epitaktische Aufbringen der AlN-Nukleations Schicht 3 erfolgt durch gleichzeitiges Einleiten von TMA1 und NEE. Die Nukleations- schicht 3 kann in einem mehrstufigen Prozess abgeschieden werden, wobei die Temperatur, der Druck und die Gasflüsse verändert werden können. Der Tem- peraturbereich für die Abscheidung der Nukleationsschicht 3 liegt typischer- weise im Bereich zwischen 800 und 1.200°C, wobei der Total druck innerhalb der Prozesskammer 8 im Bereich zwischen 30 und 300 mbar liegt.
[0019] Durch ein Gaseinlassorgan 11 werden die gasförmigen Ausgangsstoffe zusammen mit einem Trägergas, beispielsweise Wasserstoff, in die Prozess- kammer 8 eingespeist. In der Prozesskammer 8 befinden sich auf einem von einer Heizeinrichtung 10 beheizten Suszeptor 9 ein oder mehrere Substrate 1, die mit der Nukleationsschicht 3 beschichtet werden. Durch das Gaseinlassor- gan 11 werden in einem molaren Verhältnis von V- Ausgangsstoff zu III- Ausgangsstoff im Bereich von 10 bis 5.000 die gasförmigen Prekursoren, insbe- sondere TMA1 und NH3 in die Prozesskammer 8 eingespeist. Die Flussraten der gasförmigen Ausgangsstoffe werden derart eingestellt, dass die Wachstumsrate der AlN-Nukleationsschicht 3 im Bereich zwischen 0,01 und 2 gm/h liegt.
[0020] Erfindungswesentlich ist, dass während des Abscheidens der Nukleati- onsschicht 3, zumindest aber zu Beginn des Abscheidens der Nukleations- schicht 3 ein eine schwache n-Leitfähigkeit bewirkender weiterer gasförmiger Ausgangsstoff in die Prozesskammer 8 eingespeist wird. Bei diesem dritten gas- förmigen Ausgangsstoff handelt es sich bevorzugt um Silan oder Germanium mit der Strukturformel SinH2n+2 oder GenH2n+2.
[0021] Die zusätzliche n-Dotierung der III- V-Nukleations Schicht 3 führt zu einer deutlichen Verminderung der eingangs genannten Dispersionseffekte und zu einer Verminderung der Dämpfung, wie es die Figur 3 an Beispielen a) undotiertes A1N,
b) 1 x 1018cm 1 dotiertes A1N oder
c) 2 x 1017cm 1 dotiertes A1N
d) 5 x 1017cm 1 dotiertes A1N
zeigt.
[0022] Die Figur 3 zeigt eine signifikante Verminderung der Dämpfung bei Dotierstoffkonzentrationen von 2 x 1017cm 1 und 5 x lO^cnr1, wohingegen bei einer höheren Dotierung von 1 x 1018cm 1 die Dämpfung wieder zunimmt und etwa den Wert des undotierten A1N einnimmt.
Die Ergebnisse zeigen, dass der gewünschte Effekt bei höheren Dotierstoffkon- zentrationen offenbar nicht erkennbar ist.
[0023] Auf die Nukleationsschicht 3 wird dann in bekannter Weise zunächst eine GaN-Bufferschicht 4 und danach eine aktive AlGaN-Schicht 6 abgeschie- den, so dass sich an der Grenzfläche 5 zwischen Bufferschicht 4 und aktiver Schicht 6 ein zweidimensionales Elektronengas ausbildet. Es werden zusätzlich in bekannter Weise Gate-Kontakte, Source-Kontakte und Drain-Kontakte gefer- tigt.
[0024] Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zu- mindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenstän- dig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinatio- nen auch kombiniert sein können, nämlich:
[0025] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest zu Be- ginn der Abscheidung der Nukleationsschicht 3 zusammen mit dem ersten und zweiten gasförmigen Ausgangsstoff ein dritter, ein Element der IV- Hauptgruppe enthaltender gasförmiger Ausgangsstoff in die Prozesskammer 8 eingespeist wird.
[0026] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Partialdruck des dritten gasförmigen Ausgangsstoffs um mindestens einen Faktor 10 gerin- ger ist, als die Partialdrucke der ersten und zweiten gasförmigen Ausgangsstof- fe in der Prozesskammer 8 und/ oder dass der Partialdruck beziehungsweise der Massenfluss des dritten gasförmigen Ausgangsstoffs in die Prozesskammer 8 so gewählt ist, dass er eine Dotierung von maximal 1 x 1018cnr3 bewirkt. [0027] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Prozesstempe- ratur in einem Bereich zwischen 800°C und 1.200°C, bevorzugt zwischen 950°C und 1.050°C liegt.
[0028] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Nukleations- schicht 3 bei Totaldrücken zwischen 30 und 300 mbar abgeschieden wird. [0029] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das molare Ver- hältnis des zweiten gasförmigen Ausgangsstoffs zum ersten gasförmigen Aus- gangsstoff im Bereich zwischen 10 und 5.000 liegt.
[0030] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zugabe des dritten gasförmigen Ausgangsstoffs eine n-Dotierung der Nukleationsschicht im Bereich von 1 x 1017 bis 5 x 1018 cnr3 zur Folge hat.
[0031] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Substrat (1) aus Silizium oder Germanium besteht und/ oder dass der dritte gasförmige Ausgangsstoff SinH2n+2 oder GenH2n+2 oder ein anderer, Silizium oder Germani- um enthaltender gasförmiger Ausgangsstoff ist.
[0032] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Element der III-Hauptgruppe Al ist und/ oder der erste gasförmige Ausgangsstoff TMA1 ist. [0033] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Element der V-
Hauptgruppe Stickstoff ist und/ oder der zweite gasförmige Ausgangsstoff NEE ist.
[0034] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass auf die Nukleati- onsschicht 3 eine Bufferschicht 4 insbesondere aus A1N abgeschieden wird und auf die Bufferschicht 4 eine aktive Schicht 6 derart abgeschieden wird, dass sich an der Grenzfläche 5 zwischen aktiver Schicht 6 und Bufferschicht 4 ein zwei- dimensionales Elektronengas ausbildet und/ oder dass die Einspeisung des dritten gasförmigen Ausgangsstoffs den Dämpfungswert einer Hochfrequenz- dämpfung vermindert. [0035] Eine Schichtenfolge, die dadurch gekennzeichnet ist, dass auf eine
Oberfläche 2 eines Substrates 1 aus einem Element der IV-Hauptgruppe eine aus Elementen der IV- und V-Hauptgruppe bestehende Nukleationsschicht 3 abgeschieden ist, die zumindest in ihrem unmittelbar an die Oberfläche 2 an- grenzenden Bereich mit einem Element der IV-Hauptgruppe dotiert ist. [0036] Eine Schichtenfolge, die dadurch gekennzeichnet ist, dass auf der Nuk- leationsschicht 3 zumindest eine Bufferschicht 4 abgeschieden ist, auf welcher wiederum eine aktive Schicht 6 abgeschieden ist, so dass sich an der Grenzflä- che 5 zwischen Bufferschicht 4 und aktiver Schicht 6 ein zweidimensionales Elektronengas ausbildet. [0037] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritäts- Unterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender An- meldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbe- sondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/ oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Er- findung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorste- henden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbeson- dere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden kön- nen.
Liste der Bezugszeichen
1 Substrat
2 Oberfläche
3 Nukleations Schicht
4 Bufferschicht
5 Grenzfläche
6 aktive Schicht
7 Reaktor
8 Prozesskammer
9 Suszeptor
10 Heizeinrichtung
11 Gaseinlassorgan

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Abscheiden einer aus Elementen der III- und V- Hauptgruppe bestehenden Nukleationsschicht (3) unmittelbar auf die Oberfläche (2) eines Substrates (1) aus einem Element der IV- Hauptgruppe, wobei zusammen mit einem das Element der III- Hauptgruppe enthaltenden ersten gasförmigen Ausgangsstoffs ein das
Element der V-Hauptgruppe enthaltender zweiter gasförmiger Ausgangs- stoff bei einer Prozesstemperatur von größer 500°C in eine das Substrat (1) enthaltende Prozesskammer (8) gebracht wird, wobei zumindest zu Be- ginn der Abscheidung der Nukleationsschicht (3) zusammen mit dem ers- ten und zweiten gasförmigen Ausgangsstoff ein dritter, ein Element der
I V-Hauptgruppe enthaltender gasförmiger Ausgangsstoff in die Prozess- kammer (8) eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Partial- druck beziehungsweise der Massenfluss des dritten gasförmigen Aus- gangsstoffs in die Prozesskammer (8) so gewählt ist, dass er eine Dotie- rung von maximal 1 x 1018 cnr3 bewirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozess- temperatur in einem Bereich zwischen 800°C und 1.200°C, bevorzugt zwi- schen 950°C und 1.050°C liegt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Nukleationsschicht (3) bei Totaldrücken zwischen 30 und 300 mbar abgeschieden wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das molare Verhältnis des zweiten gasförmigen Ausgangs- stoffs zum ersten gasförmigen Ausgangsstoff im Bereich zwischen 10 und 5.000 liegt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Zugabe des dritten gasförmigen Ausgangs Stoffs einen n-Dotierung der Nukleationsschicht im Bereich von 1 x 1017 bis 1 x 1018 x cm_3 zur Folge hat.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Substrat (1) aus Silizium oder Germanium besteht und/ oder dass der dritte gasförmige Ausgangsstoff SinH2n+2 oder
GenH2n+2 oder ein anderer, Silizium oder Germanium enthaltender gas- förmiger Ausgangsstoff ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Element der III-Hauptgruppe Al ist und/ oder der erste gasförmige Ausgangsstoff TMA1 ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Element der V-Hauptgruppe Stickstoff ist und/ oder der zweite gasförmige Ausgangsstoff NEh ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass auf die Nukleationsschicht (3) eine Bufferschicht (4) insbe- sondere aus A1N abgeschieden wird und auf die Bufferschicht (4) eine ak- tive Schicht (6) derart abgeschieden wird, dass sich an der Grenzfläche (5) zwischen aktiver Schicht (6) und Bufferschicht (4) ein zweidimensionales
Elektronengas ausbildet und/ oder dass die Einspeisung des dritten gas- förmigen Ausgangsstoffs den Dämpfungswert einer Hochfrequenzdämp- fung vermindert.
10. Nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche her- gestellte Schichtenfolge, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Oberflä- che (2) eines Substrates (1) aus einem Element der IV-Hauptgruppe eine aus Elementen der IV- und V-Hauptgruppe bestehende Nukleations- Schicht (3) abgeschieden ist, die zumindest in ihrem unmittelbar an die
Oberfläche (2) angrenzenden Bereich mit einem Element der IV- Hauptgruppe dotiert ist.
11. Schichtenfolge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Nukleationsschicht (3) zumindest eine Bufferschicht (4) abgeschieden ist, auf welcher wiederum eine aktive Schicht (6) abgeschieden ist, so dass sich an der Grenzfläche (5) zwischen Bufferschicht (4) und aktiver Schicht (6) ein zweidimensionales Elektronengas ausbildet.
12. Verfahren oder Schichtenfolge, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.
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