WO2001065592A2 - VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON GRUPPE-III-N, GRUP PE-III-V-N UND METALL-STICKSTOFF-BAUELEMENTSTRUKTUREN AUF Si-SUBSTRATEN - Google Patents

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON GRUPPE-III-N, GRUP PE-III-V-N UND METALL-STICKSTOFF-BAUELEMENTSTRUKTUREN AUF Si-SUBSTRATEN Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing group III-N, group III-V-N and metal-nitrogen component structures on Si substrates and to a corresponding device.
  • a high level of homogeneity of the layers is also necessary.
  • a layer thickness variation in the monolayer range with an active In x Ga N_ x N quantum well layer, such as is used in LEDs can lead to a shift of the maximum emission wavelength by several nanometers. With lasers, such a variation in wavelength is completely unacceptable.
  • the indium concentration which is strongly dependent on the deposition temperature and the temperature of the surrounding walls.
  • the low-temperature seed or buffer layers on the Si substrate must also have the best possible homogeneity so that the layer above has a constant quality over the wafer.
  • the invention is based on the object of specifying a method and a device for the cost-effective production of group III-N or group III-VN component structures on Si substrates.
  • a solution to this problem according to the invention is specified in the independent claims directed to a method or a device.
  • a horizontal MOCVD reactor is used in a manner known per se which, owing to the structure of the growth chamber and the rotating susceptors, ensures great homogeneity and reproducibility of the deposited layers. Possible embodiments of such MOCVD reactors are described below.
  • the advantage of the susceptors rotating on a gas cushion is the improved homogeneity of the layers with virtually no abrasion. In other, mechanically driven systems, particles are created by the abrasion
  • Layer growth or the purity of the layers can negatively affect.
  • MOCVD systems used according to the invention and Si substrates inexpensive production of Group III-N components is possible with a high component yield and low use of source materials.
  • the efficiency of Group III elements e.g. B. Ga is over 10% in a multi-disk reactor.
  • the precise control of the substrate temperature as well as the temperature of the surrounding walls or the ceiling of the growth chamber is very important for high reproducibility and homogeneity, since the installation depends very sensitively on these parameters.
  • a special gas inlet geometry is used, which is distinguished by the fact that undesired cross-reactions between the gases do not take place.
  • the special temperature profile in the The reactor and the temperature management and control system are designed in such a way that any interactions of the gases are suppressed, so that reproducibility is guaranteed and the efficiency of the raw materials is increased.
  • the use of a low-temperature seed and / or a buffer layer enables the substrate in the MOCVD system described to be uniformly grown or grown over.
  • the device is therefore designed in such a way that precise control of the static and dynamic temperature distribution on the Si substrates is possible.
  • the temperature interval is 300-1600 ° C. This system is necessary for both the seed and active layers.
  • the germ layer is understood to mean a three-dimensional layer or three-dimensional islands which are not necessarily closed and which are a few nanometers thick and which, in spite of possibly poor crystalline and / or stoichiometric properties, form the basis for the subsequent one
  • Layer growth serves or from which the further layer growth starts.
  • epitaxy on Si it is often necessary so that a preferred orientation from non-polar Si to, for example, polar GaN is given and the buffer or component layer can be deposited on it in the first place.
  • growth on Si is also possible, for example directly with a low-temperature buffer layer as the first layer.
  • Such seed and / or buffer layers on Si are - according to the invention of great importance - for the successful growth of Group III-N and Group III-VN layers on Si. Because only a closed germ and / or buffer layer, for example made of a Group III-V material such as z. B.
  • the method according to the invention is made possible on large-area substrates or m multi-wafer systems by the homogeneity of the layers deposited in these systems, because a uniformly thick seed and / or buffer layer is e.g. necessary to avoid silicon nitriding in partial areas of the substrate due to a locally too thin seed and / or buffer layer. Furthermore, the homogeneity of the inferior germ and / or buffer layer from the crystalline point of view is important in order to ensure a uniform quality of the applied layers over a large area. If the thickness is inhomogeneous, the seed and / or buffer layer does not crystallize uniformly at higher temperatures and then leads to fluctuations in the crystalline quality and thus e.g. in the case of LED structures, fluctuations in the light output over large areas of the wafer.
  • the m-situ measurement of the reflectivity which is advantageously used serves to monitor the layer growth. Examples of such m-situ reflective Activity measurements are described in connection with the drawings. This allows the thickness and composition of the layer to be monitored during growth and, for example, to adjust the parameters in the event of a slight drift, so that the layers produced can be used or, for example, a decision can be made before the end of growth whether the layers continue to grow or later should be processed further.
  • the reflectivity measurement is very helpful in the growth of the low-temperature seed layer and / or the low-temperature buffer and the Group III-N layer deposited on the seed or buffer layer at higher temperatures.
  • the layer thickness and the smoothness or closeness of the deposited layers can be assessed very well.
  • Si tends to nitridate under NH 3 or other nitrogen starting materials which are used, for example, in group III-N layer growth for the nitrogen component at higher temperatures.
  • group III-N layer growth for the nitrogen component at higher temperatures.
  • growth of, for example, crystalline Group III-N layers is not possible on such nitrided Si. In most cases there is then no growth or of polycrystalline material which has a modified or low reflectivity, which can be observed in the measurement. If, for example, due to poor pretreatment of the substrate or poor substrate quality, the Group III-N layer deposited thereon is not completely closed, the underlying Si partially extends below the already deposited layer and thus leads to a unusable
  • Possibilities are specified in the subclaims as to how the variation in the layer and growth parameters can reduce the dislocation density and the formation of cracks in the applied component layer. These options can be used individually, or in combination, but also multiple and multiple combined. Since Si and, for example, GaN have different lattice constants and crystal lattices, dislocations are formed at the interface, among other things. The thermal lattice mismatch of these materials also leads to the formation of cracks from a layer thickness of approx. 1 ⁇ m, for example when cooling the layer [Monemar] or during growth when setting different temperatures for e.g. B. InGaN growth and AlGaN or GaN.
  • the temperature in MOCVD growth is often varied by several hundred degrees Celsius.
  • Nikishin et al. have shown that growth in the MBE can avoid the formation of cracks by growing a germ or buffer layer of, for example, A1N made alternately from metal and then nitriding [Nikishin].
  • This layer does not necessarily have to have a stoichiometric ratio of Group III to Group V components.
  • the materials mentioned in a subclaim also include so-called layer grids such as WSe 2 , which are soft in one direction, ie have sliding planes. This makes it possible to deposit layers with little dislocation and cracks.
  • Li et al. showed that by partially masking a group III nitride layer using methods such as ELO, ELOG or LEO, the layer deposited on it is at least less dislocated above the masked areas [Li]. Multiple combinations of this process can lead to layers with little dislocation. Furthermore, by applying such masks with a suitable expansion coefficient, the formation of cracks in the deposited Group III nitride layer can be reduced. The reduction m of the dislocation density can also be achieved with the method described by Iwaya et al. described growth of low-temperature intermediate layers take place [Iwaya]. The author describes how the dislocation density can be greatly reduced by layers that do not require any further processing, i.e.
  • the thermally induced stress and thus the cracking can be reduced or reduced.
  • the Si band gap is only about 1.1 eV
  • the photon energies generated with, for example, GaN-based components are usually significantly higher, in contrast to the use of sapphire substrates, a considerable part of the emitted photons is absorbed in Si.
  • the methods described in further subclaims can be used.
  • a metal of sufficient thickness is deposited on the substrate by means of evaporation, sputtering or
  • a partial high-quality overgrowth such as, for example, is preferably achieved by applying a partial masking, for example of SiO 2 and / or SiN x or metal strips from, for example, W on an AlN or GaN seed or buffer layer and the subsequent overgrowth in Kawaguchi et al. described enables [Kawaguchi].
  • the method according to the invention advantageously serves to reduce dislocations. This masking can also be carried out several times and also in a staggered arrangement, so that the efficiency of this layer as a reflector but also as a material-improving method is increased.
  • Light wavelength by applying one or more layers with different refractive indices to each other and / or to the epitaxial layer and / or the surrounding medium, which is usually air or at a LED is often a plastic.
  • the combination of two Bragg mirrors to create a vertical light beam is also very suitable for the lower mirror.
  • intermediate layers can be provided between the silicon substrate and active components for optimal adaptation to the respective task or use of the component structure to be produced.
  • Fig. 2 cross section through a multi-disc MOCVD
  • 1 shows a cross section through a MOCVD reactor used in the context of the invention for the coating of GaN compounds on (for example) 2 inch silicon wafers.
  • 1 designates a gas inlet with which gases for the production of a layer or buffer layer or the reflective layer m the reaction chamber are let in.
  • 2 denotes the area in which a substrate 4 on a rotating susceptor on a gas cushion and the gas inlet arrangement are arranged to avoid nitriding of the Si substrate.
  • a coil 3 is provided, which provides sufficient temperature homogeneity at 300 ° C, 530 ° C, 700 ° C, 1000 ° C, 1100 ° C and at 1600 ° C.
  • Reference numeral 5 designates an implementation for checking the substrate temperature.
  • Reference numeral 6 denotes thermostatting of the ceiling and the walls.
  • Reference numeral 7 designates optical windows for an m-situ measurement.
  • FIG. 2 shows a cross section through a further exemplary embodiment of a multi-disk MOCVD reactor for the coating of several silicon wafers with GaN compounds.
  • Reference numeral 1 designates a special gas inlet for a layer or buffer layer or the reflective layer.
  • Reference numeral 2 denotes a substrate and a gas outlet arrangement in order to avoid nitriding of the Si substrate.
  • Reference numeral 3 denotes a coil with sufficient temperature homogeneity at the same time at 300 ° C, 530 ° C, 700 ° C, 1000 ° C and 1100 ° C, 1600 ° C.
  • Numeral 4 denotes a rotating susceptor on a gas cushion.
  • Reference numeral 5 denotes an implementation for checking the substrate temperature.
  • Reference numeral 6 denotes thermostatting of the ceiling and the walls.
  • Reference numeral 7 designates optical windows for an m-situ measurement.
  • Figure 3 shows an embodiment of a detail of the growth observation window.
  • FIG. 4a, b, c show exemplary reflectivity measurements of GaN on a Si wafer.
  • the following layer structure and parameters apply to FIG. 4a:
  • FIGS. 3 and 4 correspond to those m of the previous FIGS. 1 and 2.
  • Group III elements from the third main group of the Periodic Table of the Elements
  • Group V elements from the fifth main group of the Periodic Table of the Elements except nitrogen
  • Group III-V compound semiconductors from elements of the third and fifth main group of the periodic table of the elements except nitrogen
  • Group III-VN compound semiconductors from elements of the third main group of the periodic table of elements with nitrogen and another element of the fifth main group of the periodic table of elements In Indium LED Light Emitting Device
  • NH 3 ammonia P phosphor sapphire A1 2 0 3 , aluminum oxide includes corundum
  • Si silicon In addition to ordinary Si substrates, substrates such as e.g. Silicon-on-insulator substrates included

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gruppe-III-N, Gruppe-III-V-N und Metall-Stickstoff Bauelementstrukturen auf Si-Substraten mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie. Das erfindungsgemässe Verfahren bzw. die entsprechende Vorrichtung zeichnen sich dadurch aus, dass eine Niedertemperaturkeim- und/oder Niedertemperaturpufferschicht aus einem Gruppe III-V Halbleiter und/oder einem Metall-Gruppe-V Verbindungshalbleiter sowie eine Bauelementschicht oder Schichtfolge aus Gruppe-III-N, Gruppe-III-V-N bzw. Metall-Gruppe-V Halbleitern in einer horizontalen Wachstumskammer hergestellt wird, dass minimale laterale Temperaturdifferenz unter 5 K, bevorzugt unter 1 K, eine einstellbare Deckentemperatur und/oder Wandtemperatur und eine Temperatur auf einem durch ein Gaspolster in Rotation versetzten Substrathalter eingehalten wird, wobei das Einlassen der Reaktionsgase so ausgeführt wird, dass keine ungewünschte Interaktion zwischen den Ausgangsgasen erfolgt, und dass eine Beobachtung des Prozesses ohne Störung des Wachstumsprozesses ausgeführt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gruppe-III-N, Gruppe-III-V-N und
Metall-Stickstoff-BauelementStrukturen auf Si-Substraten
BESCHREI BUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Gruppe-III-N, Gruppe-III-V-N und Metall - Stickstoff Bauelementstrukturen auf Si-Substraten sowie auf eine entsprechende Vorrichtung.
Stand der Technik
Homoepitaxie auf GaN-Substraten ist aufgrund der der- zeit geringen Größe und Qualität der verfügbaren GaN- Substrate nach dem Stand der Technik nicht m kommerziellen Maßstäben möglich. Daher wird die kommerzielle Herstellung von Gruppe-III-Nitπd-Schichten, wie sie z.B. für blaue und grüne Leuchtdioden benötigt werden, zur Zeit hauptsächlich auf Saphir- und SiC-Substraten durchgeführt. Die Substratkosten sind hierbei jedoch so hoch, dass sie für einen nennenswerten Teil der Bauelementkosten verantwortlich sind [Duboz, Fundstelle wie auch bei den folgenden Zitaten s. Literaturverzeich- ms] . Auf diese wie auch auf alle im folgenden genannten Literatur-Fundstellen wird im übrigen zur Erläuterung aller hier nicht näher beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen.
Die Herstellung von Gruppe-III-N-Bauelementschichten auf preiswerteren Substraten kann daher die Kosten der Bauelemente deutlich reduzieren. Außerdem ist bei Verwendung von isolierendem Saphir als Substrat z.B. bei Leuchtdioden eine aufwendige Strukturierung zur Rück- seitenkontaktierung der Bauelemente notwendig, wie dies z.B. von Mayer et al . [Mayer] beschrieben worden ist.
Das großflächige Wachstum auf Saphir und SiC ist derzeit mangels verfügbarer Substrate nicht möglich; dies wirkt sich negativ auf d e Ausbeute pro Fläche aus, da bedingt durch den nicht verwendbaren Waferrand von einigen Millimetern die Ausbeute bei kleinen Substratdurchmessern immer geringer ist als bei großen Durchmessern.
Das Wachstum auf Si bietet aufgrund der Verfügbarkeit von Substraten bis zu derzeit 30 cm Durchmesser die Möglichkeit mit preiswerten Substraten die Ausbeute zu erhöhen und bei vielen Bauelementen auch eine einfachere Strukturierung als auf Saphir zu ermöglichen. Ferner ist dadurch auch eine einfache Integration mit der bestehenden Si-Technologie möglich.
Zur Zeit gibt es daher allgemein starke Bestrebungen Gruppe III -N Schichten auf Si-Substraten abzuscheiden. Dabei wird das Wachstum auf Si (111) Flächen favorisiert [Auner, Guha, Kobayashi, Nikishin, Sänchez- Garcia, Schenk, Tran] . Alternativ ist z.B. auch das Wachstum bei optimierten Parametern auf Si (100) Flächen [Wang] und insbesondere auf mit (111) V-Gräben strukturiertem Si (100) möglich, wie dies m der DE 197 25 900 AI beschrieben ist.
Ein allgemeines Problem der Epitaxie von nitridischen Halbleitern auf Si ist die Nitπdierung des Substrats [Ito, Nikishin, Tran] . Es gibt in der MOCVD zum Wachstum auf Si unterschiedliche Ansätze, um die Nitridie- rung des Substrats zu vermeiden; in der Regel wird eine schützende Niedertemperaturschicht auf dem Si-Substrat vorgesehen. Die Untersuchungen der vorstehend genannten Autoren gehen bisher jedoch allgemein nicht über prinzipielle Machbarkeitsstudien hinaus. So wurde vor kurzem von Guha et al . und Tran et al . [Guha, Tran] die Machbarkeit einer LED Struktur auf Si demonstriert.
Für eine hohe Ausbeute an Bauelementen ist, abgesehen von der Verwendung möglichst großer Substrate, auch eine hohe Homogenität der Schichten notwendig. So kann eine Schichtdickenvariation im Monolagenbereich bei ei- ner aktiven InxGaχ_xN Quantumwellschicht, wie sie z.B. in LEDs genutzt wird, zu einer Verschiebung der maximalen Emissionswellenlänge um mehrere Nanometer führen. Bei Lasern ist solch eine Variation in der Wellenlänge völlig inakzeptabel. Hinzu kommt bei solch einem Bauele- ment noch das Problem der Kontrolle der Indiumkonzentration, die stark von der Abscheidetemperatur sowie der Temperatur der umgebenden Wände abhängt . Aber auch die Niedertemperatur Keim- bzw. Pufferschichten auf dem Si-Substrat müssen eine bestmögliche Homogenität besit- zen, damit die darüber liegende Schicht eine über den Wafer gleichbleibende Qualität besitzt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfah- ren sowie eine Vorrichtung zur kostengünstigen Herstellung von Gruppe-III-N bzw. Gruppe-III-V-N Bauelementstrukturen auf Si-Substraten anzugeben. Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den unabhängigen, auf ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung gerichteten Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird in an sich bekannter Weise ein horizontaler MOCVD Reaktor verwendet, der, bedingt durch den Aufbau der Wachstumskammer und der rotierenden Sus- zeptoren, eine große Homogenität und Reproduzierbarkeit der abgeschiedenen Schichten gewährleistet. Mögliche Ausführungsformen solcher MOCVD Reaktoren werden nachstehend beschrieben. Dabei ist der Vorteil der auf einem Gaspolster rotierenden Suszeptoren die verbesserte Homogenität der Schichten bei praktisch nicht vorhandenem Abrieb. Bei anderen, mechanisch angetriebenen Sys- temen entstehen durch den Abrieb Partikel, die das
Schichtwachstum bzw. die Reinheit der Schichten negativ beeinflussen können. Durch die Verwendung der erfindungsgemäß verwendeten MOCVD-Systeme und von Si-Substraten ist die preiswerte Produktion von Gruppe-III-N Bauelementen bei hoher Bauelementausbeute und geringem Einsatz von Quellenmaterialien möglich. Die Effizienz der Gruppe III Elemente z. B. Ga liegt dabei über 10% in einem Mehrscheibenreaktor. Insbesondere beim Wachstum ternärer oder quaternärer Schichten wie z.B. InGaN ist die genaue Kontrolle der Substrattemperatur aber auch der Temperatur der umgebenden Wände bzw. der Decke der Wachstumskammer für eine hohe Reproduzierbarkeit und Homogenität sehr wichtig, da der Einbau sehr empfindlich von diesen Parametern abhängt.
Erfindungsgemäß wird deshalb eine spezielle Gaseinlaßgeometrie eingesetzt, die sich dadurch auszeichnet, dass ungewünschte Querreaktionen zwischen den Gasen nicht stattfinden. Das spezielle Temperaturprofil im Reaktor und das Temperaturverwaltungs- und Kontrollsy- tem ist so ausgelegt, dass eventuelle Interaktionen der Gase unterdrückt werden, so dass die Reproduzierbarkeit gewährleistet ist und die Effizienz der Ausgangsstoffe erhöht wird.
Durch die Verwendung einer Niedertemperaturkeim- und/ oder einer Pufferschicht wird ein gleichmäßiges Bekei- men bzw. Bewachsen des Substrats in dem beschriebenen MOCVD-System ermöglicht. Die Vorrichtung ist daher so ausgelegt, dass eine präzise Kontrolle der statischen und dynamischen Temperaturverteilung auf den Si-Substraten möglich ist. Das Temperaturintervall beträgt 300-1600°C. Dieses System ist sowohl für die Keim- als auch für die aktiven Schichten notwendig. Dabei ist unter Keimschicht eine wenige Nanometer dicke nicht zwingend geschlossene dreidimensionale Schicht bzw. dreidimensionale Inseln zu verstehen, die trotz eventuell schlechter kristalliner und/oder stöchiometrischer Ei- genschaften als Grundlage für das anschließende
Schichtwachstum dient bzw. von der aus das weitere Schichtwachstum ausgeht. Im Falle der Epitaxie auf Si ist sie auch häufig notwendig, damit eine Vorzugsorientierung vom unpolaren Si zum z.B. polaren GaN vorgege- ben wird und somit darauf die Puffer- oder Bauelementschicht überhaupt erst abgeschieden werden kann. Bei geschickter Wahl der Abscheideparameter ist jedoch auch das Wachstum auf Si z.B. direkt mit einer Niedertemperaturpufferschicht als erster Schicht möglich. Solche Keim- und/oder Pufferschichten auf Si sind - erfindungsgemäß von hoher Bedeutung - für das erfolgreiche Wachstum von Gruppe-III-N und Gruppe-III-V-N Schichten auf Si . Denn nur eine geschlossene Keim- und/oder Pufferschicht z.B. aus einem Gruppe-III-V Material wie z. B. Material im System AlxGayInzNaAsbPc (x+y+z=l, a+b+c=l) kann eine Nitridierung des Substrats bei höheren Temperaturen vermeiden. Dabei bedeutet "Niedertemperatur" abhängig vom Material immer eine Temperatur unterhalb der üblichen Wachstumstemperatur von nitridischen Halbleitern wie GaN und A1N, die m der MOCVD oberhalb von 1000°C liegt. Zum Wachstum einer Keimbzw. Pufferschicht ist auch die erfindungsgemäße Weiterbildungen von Vorteil, bei der die vorherige Ab- Scheidung eines Metalls wie z.B. AI dazu dient die Si-
Oberflache vor dem Einschalten von z.B. NH3 vor der störenden Nitridierung zu schützen [Ito, Nikishin] .
Das erfindungsgemäße Verfahren wird auf großflächigen Substraten oder m Multiwaferanlagen durch die Homogenität der m diesen Anlagen abgeschiedenen Schichten ermöglicht, denn eine gleichmäßig dicke Keim- und/oder Pufferschicht ist z.B. notwendig zur Vermeidung der Si- Nitπdierung m Teilbereichen des Substrats aufgrund einer lokal zu dünnen Keim- und/oder Pufferschicht. Desweiteren ist die Homogenität der vom kristallinen Standpunkt aus minderwertigen Keim- und/oder Pufferschicht wichtig um großflächig eine gleichbleibende Qualität der aufgebrachten Schichten zu gewährleisten. Bei inhomogener Dicke kristallisiert die Keim- und/oder Pufferschicht bei höheren Temperaturen nicht gleichmäßig und führt dann zu Schwankungen m der kristallinen Qualität und damit z.B. bei LED-Strukturen zu Schwankungen m der Lichtausbeute über weite Bereiche des Wafers .
Zur Überwachung des Schichtwachstums dient die vorteilhafter Weise eingesetzte m-situ Messung der Reflekti- vität. Ausführungsbeispiele für solche m-situ Reflek- tivitätsmessungen werden m Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Damit kann die Dicke und Komposition der Schicht während des Wachstums überwacht und z.B. bei einer eventuell vorhandenen geringen Drift der Parameter angepasst werden, so dass die damit hergestellten Schichten verwendbar bleiben oder z.B. vor dem Ende des Wachstums entschieden werden kann, ob die Schichten weitergewachsen oder später weiterprozessiert werden sollen. Insbesondere ist die Reflektivitätsmes- sung sehr hilfreich beim Wachstum der Niedertemperatur- keimschicht und/oder des Niedertemperaturpuffers und der auf der Keim- bzw. Pufferschicht abgeschiedenen Gruppe-III-N Schicht bei höheren Temperaturen. Hier kann sehr gut die Schichtdicke und die Glätte bzw. Ge- schlossenheit der abgeschiedenen Schichten bewertet werden. So neigt Si unter NH3 oder anderen Stickstoff- ausgangsstoffen welche z.B. im Gruppe-III-N Schichtwachstum für die Stickstoffkomponente eingesetzt werden bei höheren Temperaturen zur Nitridierung. Auf solchem nitridierten Si ist jedoch kein Wachstum von z.B. kristallinen Gruppe-III-N Schichten möglich. Meist kommt es dann zum Wachstum von keinem oder von polykristall- lnera Material welches eine veränderte oder geringe Re- flektivität besitzt, was m der Messung beobachtet wer- den kann. Wird z.B., bedingt durch eine schlechte Vorbehandlung des Substrates oder eine schlechte Substrat - qualität die darauf abgeschiedene z.B. Gruppe-III-N Schicht nicht geschlossen nitπdiert, so reicht das darunterliegende Si zum Teil bis unter die bereits abge- schiedene Schicht und führt so zu einer unbrauchbaren
Bauelementstruktur. Dies kann unter anderem durch die bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildungen beanspruchte Messung der Reflektivität frühzeitig erkannt werden, so dass das Schichtwachstum rechtzeitig beendet und so- mit Kosten gespart werden. Beispielhaft werden in Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen Zeichnungen gezeigt. Nur eine angepasste Prozessführung und eine geeignete Reaktorgeometrie führt zu einer technisch nutzbaren Schichtabscheidung . Eine entsprechende Darstellung ist in der Figurenbeschreibung enthalten, die diese Anforderungen erfüllt.
In den Unteransprüchen sind Möglichkeiten angegeben, wie durch die Variation der Schicht- und Wachstumsparameter eine Verringerung der Versetzungsdichte und der Rissbildung in der aufgebrachten Bauelementschicht erreicht werden kann. Diese Möglichkeiten können einzeln, in Kombination aber auch mehrfach und mehrfach kombi- niert angewandt werden. Da Si und z.B. GaN verschiedene Gitterkonstanten und Kristallgitter besitzen kommt es an der Grenzfläche unter anderem zur Ausbildung von Versetzungen. Die thermische Gitterfehlanpassung dieser Materialien führt darüber hinaus ab einer Schichtdicke von ca. 1 μm zur Ausbildung von Rissen z.B. beim Abkühlen der Schicht [Monemar] oder während des Wachstums beim Einstellen verschiedener Temperaturen für z. B. InGaN Wachstum und AlGaN bzw. GaN. Beim Wachstum solcher Schichten z.B. für InGaN/GaN Multiquantumwell- Strukturen wird im MOCVD Wachstum die Temperatur oft um mehrere hundert Grad Celsius variiert. Nikishin et al . haben gezeigt, dass beim Wachstum in der MBE die Ausbildung von Rissen durch das Wachstums einer alternierend aus Metall und anschließender Nitridierung herge- stellten Keim- bzw. Pufferschicht von z.B. A1N vermieden werden kann [Nikishin] . Dabei muss bei dieser Schicht nicht zwingend ein stöchiometrisches Verhältnis von Gruppe-III zu Gruppe-V Bestandteilen gegeben sein. Die in einem Unteranspruch genannten Materialien schließen auch sogenannte Schichtgitter wie z.B. WSe2 ein, die in einer Richtung weich sind, d.h. Gleitebenen besitzen. Dadurch ist es möglich, darauf versetzungs- und rissarme Schichten abzuscheiden. Auch die Umwandlung einer Keim- und/oder Pufferschicht auf Si-Substra- ten während oder nach der Abscheidung z.B. von AlAs durch Oxidation zu A1203 wie von Kobayashi et al . Durchgeführt, kann als Grundlage für das anschließende Schichtwachstum dienen [Kobayashi] .
Zum Abbau von Versetzungen haben Li et al . gezeigt, dass durch das teilweise Maskieren einer Gruppe-III- Nitridschicht mit Verfahren wie ELO, ELOG bzw. LEO die darauf abgeschiedene Schicht zumindest oberhalb der maskierten Bereiche versetzungsärmer ist [Li] . Mehrmalige Kombination dieses Verfahrens kann zu großflächig versetzungsarmen Schichten führen. Ferner kann durch das Aufbringen solcher Masken mit einem geeigneten Ausdehnungskoeffizienten die Ausbildung von Rissen m der abgeschiedenen Gruppe III-Nitπdschicht verringert werden. Die Reduktion m der Versetzungsdichte kann auch mit dem von Iwaya et al . beschriebenen Wachstum von Niedertemperaturzwischenschichten erfolgen [Iwaya] . Der Autor beschreibt wie durch solche Schichten, die keine weitere Prozessierung benötigen, also m einem Schritt mit dem Bauelement abgeschieden werden können die Versetzungsdichte stark reduziert wird. Durch eine geschickte Wahl des Materials m solchen Zwischenschichten wie z. B. dem relativ harten AlN und/oder z. B. dem dazu verhältnismäßig weichen InN und der richtigen Wahl der Abscheideparameter solcher Schichten kann auch die thermisch bedingte Verspannung und somit die Rißbildung abgebaut bzw. verringert werden. Da die Si Bandlücke nur ca. 1.1 eV beträgt die mit einem z.B. auf GaN basierten Bauelementen erzeugten Photonenenergien meist deutlich darüber, wird im Gegensatz zur Verwendung von Saphir-Substraten ein beträchtlicher Teil der emittierten Photonen im Si absorbiert. Um dies zu vermeiden bzw. zu reduzieren, können die in weiteren Unteransprüchen beschriebenen Verfahren angewendet werden. Im einem Verfahren gemäß einer vorteilhaften Weiterbildungen wird z.B. ein Metall ausreichender Dicke auf dem Substrat mittels Verdampfen, Sputtern oder
Gasphasendeposition aufgebracht und dadurch die Reflek- tivität erhöht. Hier ist die sorgfältige Wahl z.B. des Metalls Voraussetzung, um anschließend hochwertige kristalline Schichten abscheiden zu können. Dabei wird be- vorzugt durch das Aufbringen einer teilweisen Maskierung, also z.B. von Sι02 und/oder SιNx oder Metallstreifen aus z.B. W auf z.B. einer AlN bzw. GaN Keim- bzw. Pufferschicht und das anschließende Überwachsen, ein qualitativ hochwertiges Überwachsen wie z.B. bei Kawa- guchi et al . beschrieben ermöglicht [Kawaguchi] . Das erfindungsgemäße Verfahren dient vorteilhafter Weise zum Abbau von Versetzungen. Diese Maskierung kann auch mehrmals und auch m versetzter Anordnung erfolgen, so dass die Effizienz dieser Schicht als Reflektor aber auch als materialverbesserndes Verfahren erhöht wird.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen - bevorzugten - Weiterbildung 10 können zwei Ziele zur Erhöhung der Lichtintensität verfolgt werden. Zum einen die Entspie- gelung der oberen Grenzfläche für die entsprechende
Lichtwellenlänge durch das Aufbringen einer oder mehrerer Schichten mit verschiedenen Brechungsindizes zueinander und/oder zur epitaktischen Schicht und/oder dem umgebenden Medium, welches meist Luft oder bei einer LED häufig ein Kunststoff ist. Zum anderen die Kombination zweier Braggspiegel zur Erzeugung eines vertikalen Lichtstrahls. Hier ist z.B. auch die Kombination mit der in einem Unteranspruch angegebenen Weiterbildung für den unteren Spiegel sehr geeignet .
Wichtig ist bei transparenten, also meist nichtmetallischen Schichten zur Reflektionserhöhung die genaue Einhaltung der Schichtdicke - vor allen Dingen bei verti- kal emittierenden Lasern. Diese Homogenität kann bei Sputtertechniken meist großflächig gewährleistet werden. Handelt es sich jedoch um Gasphasendeposition so ist dies nur mit dem erfindungsgemäßen System großflächig möglich. Ein Ausführungsbeispiel für eine licht- emittierende GaN-Struktur auf Si-Substrat mit geeigneter Bufferschicht ist ebenfalls den der Beschreibung von Ausführungsbeispielen dargestellt.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfah- rens werden eine einfachere Kontakttechnologie sowie niedrigere Widerstände im Bereich von p-dotierten Schichten ermöglicht, wenn Schichtstrukturen auf diesem p-leitenden Si-Substrat abgeschieden werden.
Gemäß einem weiteren Verfahren können Zwischenschichten zwischen Silizium-Substrat und aktiven Bauelementen zur optimalen Anpassung an die jeweilige Aufgabenstellung bzw. Verwendung der zu erzeugenden Bauelementestruktur bereitgestellt werden. Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs- beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen hinsichtlich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:
Fig. 1 Querschnitt durch einen MOCVD Reaktor für die Beschichtung von GaN-Verbindungen auf 2 Zoll Silizium-Wafer ,
Fig. 2 Querschnitt durch einen Mehrscheiben MOCVD
Reaktor für die Beschichtung von mehreren Silizium Wafern mit GaN-Verbindungen,
Fig. 3 Detail der Fenster zur Beobachtung des Wachstums
Fig. 4a, b, c exemplarische Reflektivitatsmessung von GaN auf einem Si-Wafer, und
Fig. 5: eine erfindungsgemäß hergestellte GaN-LED auf Silizium und das gemessene Spektrum der
Lichtemission .
Darstellung von Ausführungsbeispielen
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen im Rahmen der Erfindung verwendeten MOCVD-Reaktor für die Beschichtung von GaN-Verbindungen auf (z.B.) 2 Zoll Sili- zium-Wafern. Mit 1 ist ein Gaseinlass bezeichnet, mit dem Gase für die Herstellung einer Schicht oder Puffer- schicht bzw. der reflektierenden Schicht m die Reaktionskammer eingelassen werden. Mit 2 ist der Bereich bezeichnet, m dem ein Substrat 4 auf einem sich drehenden Suszeptor auf einem Gaspolster und die Gaseinlassanordnung zur Vermeidung der Nitridierung des Si- Substrats angeordnet sind. Zur Temperierung des Substrats 4 ist eine Spule 3 vorgesehen, die eine ausreichende Temperaturhomogenität bei 300°C, 530°C, 700°C, 1000°C, 1100°C sowie bei 1600°C liefert.
Mit 5 ist eine Durchführung zur Kontrolle der Substrattemperatur bezeichnet. Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Thermostatisierung der Decke und der Wände. Bezugszeichen 7 bezeichnet optische Fenster für eine m-situ Messung.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Aus- führungsbeispiel eines Mehrscheiben MOCVD Reaktors für die Beschichtung von mehreren Silizium Wafern mit GaN- Verbindungen.
Bezugszeichen 1 bezeichnet einen speziellen Gaseinlaß für eine Schicht oder Pufferschicht bzw. der reflektierenden Schicht .
Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Substrat und eine Ga- semlaßanordnung zur Vermeidung der Nitridierung des Si-Substrats . Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Spule mit ausreichender Temperaturhomogenität gleichzeitig bei 300°C, 530°C, 700°C, 1000°C und 1100°C, 1600°C. Bezugszeichen 4 bezeichnet einen drehenden Suszeptor auf einem Gaspolster. Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Durchführung zur Kontrolle der Substrattemperatur. Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Thermostatisierung der Decke und der Wände. Bezugszeichen 7 bezeichnet optische Fenster für eine m-situ Messung.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Details der Fenster zur Beobachtung des Wachstums .
Fig. 4a, b, c zeigen exemplarische Reflektivitätsmes- sungen von GaN auf einem Si-Wafer. Für Fig. 4a gelten folgende Schichtstruktur und Parameter:
GaN:Sι = 15 Mm; 200 mbar; 1170°C; V/III = 813 Nukl.:AlN = 30 Mm; 200 mbar; 560°C; V/III = 1280
Für Fig. 4b gelten folgende Schichtstruktur und Parame- ter:
GaN = 30 Mm; 50 mbar; 1170°C; V/III = 813 Nukl.:GaN = 15 Mm; 500 mbar; 560°C; V/III = 8191
Für Fig. 4c gelten folgende Schichtstruktur und Parame- ter:
GaN = 15 Mm; 50 mbar; 1170°C; V/III = 813 Nukl.:AlGaN = 15 Mm; 500 mbar; 560°C; V/III = 096
Die Bezugszeichen m Fig. 3 und 4 entsprechen denen m den vorhergehenden Fig. 1 und 2.
Fig. 5 zeigt beispielhaft ein Foto einer GaN-LED auf Silizium und ein gemessenes Spektrum der Lichtemission. Abkürzungsverzeichnis der Anmeldung
AI Aluminium
As Arsen BN Bornitrid
C Kohlenstoff
ELO, ELOG Epitaxial Lateral O- vergrowth, epitaktisches laterales Überwachsen Ga Gallium
Gruppe- III Elemente aus der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente Gruppe-V Elemente aus der fünften Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente außer Stickstoff
Gruppe-III-V Verbindungshalbleiter aus Elementen der dritten und fünften Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente außer Stickstoff
Gruppe-III-N Verbindungshalbleiter aus Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente mit Stickstoff Gruppe-III-V-N Verbindungshalbleiter aus Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente mit Stickstoff und einem weiteren Element der fünften Haupt- gruppe des Periodensystems der Elemente In Indium LED Light Emitting Device, lichtemittierende
Diode
LEO Lateral Epitaxial Overgrowth, laterales epitaktisches Überwachsen MOCVD metal organic chemical vapor phase deposi- tion, metallorganische Gasphasenabscheidung im vorliegenden Antragstext austauschbar mit
MOVPE metal organic vapor phase epitaxy, metall- organische Gasphasenepitaxie und
HVPE hydride vapor phase epitaxy, hydrid Gasphasenepitaxie
N Stickstoff
NH3 Ammoniak P Phosphor Saphir A1203 , Aluminiumoxid hier ist Korund miteingeschlossen
Si Silizium; als Substrat sind außer gewöhnlichen Si-Substraten auch Substrate wie z.B. Silicon-on-insulator Substrate eingeschlossen
SiC Siliziumcarbit
SixNy Siliziumnitrid (x,y beliebig)
SiO, Siliziumdioxid
Referenzliste der Zitate
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Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von Gruppe-III-N, Gruppe-III-V-N und Metall-Stickstoff Bauelementstrukturen auf Si-Substraten mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie , dadurch gekennzeichnet, dass eine Niedertempera- turkeim- und/oder Niedertemperaturpufferschicht aus einem Gruppe III-V Halbleiter und/oder einem Metall-Gruppe-V Verbmdungshalbleiter sowie eine Bauelementschicht oder Schichtfolge aus Gruppe- III-N, Gruppe-III-V-N bzw. Metall-Gruppe-V Halb- leitern m einer horizontalen Wachstumskammer hergestellt wird, dass minimale laterale Temperaturdifferenz unter 5 K, bevorzugt unter 1K, eine einstellbare Deckentemperatur und/oder Wandtemperatur und eine Tempe- ratur auf einem durch ein Gaspolster m Rotation versetztem Substrathalter eingehalten wird, wobei das Einlassen der Reaktionsgase so ausgeführt wird, dass keine ungewünschte Interaktion zwischen den Ausgangsgasen erfolgt, und dass eine Beobachtung des Prozesses ohne Störung des Wachstumsprozesses ausgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kontrolle des Schicht - Wachstums bzw. der Schichtglätte und/oder der
Schichtdicke durch die Messung der Schichtreflek- tivität .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , gekennzeichnet durch die Aufbringung einer Metall - und/oder Halbleiterschicht auf Si oder einer Nie- dertemperaturkeimschicht und/oder Niedertemperaturpufferschicht auch in Verbindung mit einer anschließenden Umwandlung solch einer Schicht zur Verringerung der
Versetzungsdichte und/oder zur Reduktion bzw. Ver- meidung von Rissen in der darauf abgeschiedenen e- pitaktischen Schicht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die teilweise Maskierung des Substrats und/oder einer Niedertemperaturkeimschicht und/oder Niedertemperaturpufferschicht und/oder Pufferschicht mit Schichten aus Isolatoren und/oder thermisch beständigen Materialien wie z. B. Si02, SixNy, C, BN und/oder Saphir oder z.B. metallischen Schichten zum Abbau von Versetzungen und/oder Spannungen in den gewachsenen Schichten bzw. dem Substrat.
5. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch das Aufbringen von einer oder von mehreren Zwischenschichten in der unteren nicht zum aktiven Teil der Struktur zählenden Nieder- und/oder Hochtemperaturpufferschicht bestehend aus demselben Material des Puffers jedoch bei einer anderen Temperatur und/oder Gruppe- III-V
Verhältnis und/oder Reaktordruck abgeschieden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch das Aufbringen von Zwischenschichten in der unteren nicht zum aktiven Teil der Struktur zählenden Nieder- und/oder Hochtempe- raturpufferschicht bestehend aus Schichten aus einem anderen Material der Gruppe-III-V und/oder Metall-Gruppe-V Verbindungshalbleiter .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch das Aufbringen von Submonola- gen bis zu mehreren Monolagen eines Metalls auf dem Substrat vor dem Einschalten des Gruppe-V- Ausgangsstoffs .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch das Aufbringen von einer oder von mehreren reflektierenden Schichten auf dem Si- Substrat zur Steigerung der Reflektivität bei Anwendung für photonische Bauelemente.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch das ein- oder mehrmalige Aufbringen einer teilweisen Maskierung auf der epi- taktischen Schicht aus einem anderen Brechungsm- dex als dem umgebenden Material zur Erhöhung der Reflektivität bei Anwendung für photonisches Bauelemente .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch das Aufbringen von Schichten- folgen mit unterschiedlichem Brechungsindex mittels Zerstäubungs- und/oder epitaktischen Verfah- ren auf dem Si-Substrat vor dem Wachstum der Bauelementschichten und/oder während bzw. nach dem Wachstum auf den Bauelementschichten zur Verbesserung der Lichtausbeute bei photonischen Bauelemen- ten bzw. als Braggspiegel zur Herstellung von vertikal lichtemittierenden Bauelementen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Möglichkeit 3-dimensio- nale Strukturen z. B. Pyramiden oder Kegel bzw. Pyramiden- oder Kegelstümpfe, oder andere 3- dimensionale Strukturen mit Höhen von wenigen nm bis zu einigen m für Feldemitterstrukturen, aus GaN und (AlGaΙn)N herzustellen. Diese Strukturen erfordern eine große Gleichmäßigkeit über große Substratflächen, um bei einer Anwendung in Displays ein gleichmäßig helle Ausleuchtung zu gewährleisten.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Möglichkeit, die Schicht- Struktur auf p-leitendem Si-Substrat abzuscheiden, so dass eine einfachere Kontakttechnologie sowie niedrigere Widerstände im Bereich der p-dotierten Schichten ermöglicht werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch das Aufbringen von kubischen p- oder n-leitenden Zwischenschichten z.B. aus GaN, BP, BN oder anderen Verbindungshalbleiterschichten zwischen Silizium-Substrat und aktivem Bauelement .
14. Vorrichtung zur Herstellung von Gruppe-III-N, Gruppe-III-V-N und Metall-Stickstoff Bauelementstrukturen auf Si-Substraten mittels metallorgani- scher Gasphasenepitaxie, gekennzeichnet durch eine horizontalen Wachstums- kammer mit einer minimal möglichen lateralen Temperaturdifferenz unter 5K, bevorzugt 1K, einer einstellbaren Deckentemperatur und/oder Wandtempe- ratur und einem durch ein Gaspolster in Rotation versetztem Substrathalter, in der das Wachstum einer Niedertemperaturkeim- und/oder Niedertemperaturpufferschicht aus einem Gruppe III-V Halbleiter und/oder einem Metall-Gruppe-V Verbindungshalb- leiter sowie der Bauelementschicht oder Schichtfolge aus Gruppe-III-N, Gruppe-III-V-N bzw. Metall-Gruppe-V Halbleitern erfolgt, wobei ein Gaseinlaßsystem so ausgeführt ist, dass keine unerwünschte Interaktion zwischen den Ausgangsgasen erfolgt; zusätzlich sind Beobachtungseinrichtungen zur Beobachtung des Prozesses ohne Störung des Wachstumsprozesses bereitgestellt .
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Kontrolle des Schichtwachstums bzw. der Schichtglätte und/oder der Schichtdicke mittels einer Messeinrichtung zur Messung der Schichtreflektivität .
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch eine Aufbringeinrichtung zur Aufbringung einer Metall- und/oder Halbleiter- schicht auf Si oder einer Niedertemperaturkeimschicht und/oder Niedertemperaturpufferschicht auch in Verbindung mit einer anschließenden Umwandlung solch einer Schicht zur Verringerung der Versetzungsdichte und/oder zur
Reduktion bzw. Vermeidung von Rissen in der darauf abgeschiedenen epitaktischen Schicht.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch eine Maskierungseinrichtung zur teilweisen Maskierung des Substrats und/oder einer Niedertemperaturkeimschicht und/oder Niedertemperaturpufferschicht und/oder Pufferschicht mit Schichten aus Isolatoren und/oder thermisch beständigen Materialien wie z. B. Si02, SixNy, C, BN und/oder Saphir oder z. B. metallischen Schichten zum Abbau von Versetzungen und/oder Spannungen in den gewachsenen Schichten bzw. dem Substrat.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, gekennzeichnet durch eine Einbringeinrichtung zum Aufbringen von einer oder von mehreren Zwischenschichten in der unteren nicht zum aktiven Teil der Struktur zählenden Nieder- und/oder Hochtemperaturpufferschicht bestehend aus demselben Material des Puffers, wobei jedoch bei einer anderen Temperatur und/oder Gruppe- III-V Verhältnis und/oder Reaktordruck abgeschieden wird.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, gekennzeichnet durch eine Einbringeinrichtung zum Aufbringen von Zwischenschichten in der unteren nicht zum aktiven Teil der Struktur zählenden Nieder- und/oder Hochtemperaturpufferschicht bestehend aus Schichten aus einem anderen Material der Gruppe-III-V und/oder Metall-Gruppe-V Verbindungshalbleiter.
20 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, gekennzeichnet durch eine Aufbringeinrichtung zum Aufbringen von Submonolagen bis zu mehreren Mono- lagen eines Metalls auf dem Substrat vor dem Einschalten des Gruppe-V-Ausgangsstoffs .
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, gekennzeichnet durch eine Aufbringeinrichtung zum
Aufbringen von einer oder von mehreren reflektierenden Schichten auf dem Si-Substrat zur Steigerung der Reflektivität bei Anwendung für photonische Bauelemente.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, gekennzeichnet durch eine Aufbringeinrichtung zum ein- oder mehrmaligen Aufbringen einer teilweisen Maskierung auf der epitaktischen Schicht aus einem anderen Brechungsindex als dem umgebenden Material zur Erhöhung der Reflektivität bei Anwendung für photonisches Bauelemente.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, gekennzeichnet durch eine Aufbringeinrichtung zum Aufbringen von Schichtenfolgen mit unterschiedlichem Brechungsindex mittels Zerstäubungs- und/oder epitaktischen Verfahren auf dem Si-Substrat vor dem Wachstum der Bauelementschichten und/oder während bzw. nach dem Wachstum auf den Bauelementschichten zur Verbesserung der Lichtausbeute bei photonischen Bauelementen bzw. als Braggspiegel zur Herstellung von vertikal lichtemittierenden Bauelementen .
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, gekennzeichnet durch die Möglichkeit 3- dimensionale Strukturen z. B. Pyramiden oder Kegel bzw. Pyramiden- oder Kegelstumpfe, oder andere 3- dimensionale Strukturen mit Höhen von wenigen nm bis zu einigen μm für Feldemitterstrukturen, aus GaN und (AlGaΙn)N herzustellen. Diese Strukturen erfordern eine große Gleichmäßigkeit über große Substratflächen, um bei einer Anwendung in Displays ein gleichmäßig helle Ausleuchtung zu gewährleisten.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, gekennzeichnet durch eine Abscheideeinrichtung, um die Schichtstruktur auf p-leitendem Si-Substrat abzuscheiden, so dass eine einfachere Kontakttech- nologie sowie niedrigere Widerstände im Bereich der p-dotierten Schichten ermöglicht werden.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 25, gekennzeichnet durch eine Einbringeinrichtung zum Aufbringen von kubischen p- oder n-leitenden Zwischenschichten z.B. aus GaN, BP, BN oder anderen Verbindungshalbleiterschichten zwischen Silizium- Substrat und aktivem Bauelement.
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