WO2015124495A1 - Verfahren zur herstellung einer nitrid-verbindungshalbleiterschicht - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer nitrid-verbindungshalbleiterschicht Download PDF

Info

Publication number
WO2015124495A1
WO2015124495A1 PCT/EP2015/053004 EP2015053004W WO2015124495A1 WO 2015124495 A1 WO2015124495 A1 WO 2015124495A1 EP 2015053004 W EP2015053004 W EP 2015053004W WO 2015124495 A1 WO2015124495 A1 WO 2015124495A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
compound semiconductor
nitride compound
seed layer
substrate
semiconductor material
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/053004
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen OFF
Matthias Peter
Thomas LEHNHARDT
Werner Bergbauer
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority to US15/119,703 priority Critical patent/US9786498B2/en
Publication of WO2015124495A1 publication Critical patent/WO2015124495A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C30B25/183—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate being provided with a buffer layer, e.g. a lattice matching layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C30B29/406—Gallium nitride
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/0242—Crystalline insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02458—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02636—Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02639—Preparation of substrate for selective deposition
    • H01L21/02645—Seed materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02658—Pretreatments

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a nitride compound semiconductor layer, in particular a
  • Nitride compound semiconductor layer of the material system Al x In y Gai x - y N with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • Nitride compound semiconductor layers are used in particular in electronic and optoelectronic devices
  • An object to be achieved is to provide an improved method for producing a nitride compound semiconductor layer, with which a nitride compound semiconductor layer having particularly low
  • Versatzungs ashamed can be produced. This object is achieved by a method for producing a nitride compound semiconductor layer according to the independent claim.
  • Advantageous embodiments and Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • a first seed layer comprising a nitride compound semiconductor material is deposited on a substrate.
  • the nitride compound semiconductor material of the first seed layer becomes
  • a second seed layer which comprises a nitride compound semiconductor material, is deposited.
  • a nitride compound semiconductor layer comprising a nitride compound semiconductor material is grown on the second seed layer.
  • the method is characterized in particular in that, instead of the one-time growth of a seed layer and the subsequent growth of the nitride compound semiconductor layer, first the first seed layer is deposited on the substrate, which subsequently
  • the nitride compound semiconductor layer produced in this way is characterized by a particularly low dislocation density, wherein the dislocation density may advantageously be at least a factor of 2 or even at least a factor of 4 lower than the dislocation density of a nitride compound semiconductor layer in a conventional manner with one produced in a single process step
  • the achievable low dislocation density has the advantage that a semiconductor device fabricated with the nitride compound semiconductor layer has high efficiency and improved temperature stability.
  • a semiconductor device fabricated with the nitride compound semiconductor layer has high efficiency and improved temperature stability.
  • Optoelectronic components such as LEDs or semiconductor lasers improve the light output can be achieved. This may be due, for example, to possible non-radiative recombinations of charge carriers taking place at dislocations, which would reduce the efficiency of the optoelectronic component.
  • the substrate is a sapphire substrate.
  • the substrate has another suitable material for growing a nitride compound semiconductor, such as SiC, GaN or silicon.
  • the substrate is a prestructured substrate according to a preferred embodiment.
  • the prestructured substrate has a surface structure that is formed, for example, by a two-dimensional, in particular periodic, arrangement of elevations and / or depressions in the substrate surface.
  • pre-structured substrates suitable for the growth of Nitride compound semiconductor layers are suitable, are known in the art and therefore will not be described in detail
  • the deposition of a first seed layer described herein and the subsequent at least partial desorbing of the nitride compound semiconductor material of the first seed layer improves with the use of pre-structured
  • the nucleation of the nitride compound semiconductor material and has an advantageous positive effect on the stability of an optoelectronic component produced with such a nitride compound semiconductor layer, such as an LED. Furthermore, it has been found that the expense of adapting the process parameters to the properties of variously prestructured substrates when using the method described herein is comparatively low. It can therefore, for example, substrates of various nitride compound semiconductor layers, such as an LED.
  • Nucleation is enhanced on planar subregions compared to the nucleation on three-dimensional structures of the substrate surface. In other words, the selectivity of growth is increased.
  • the seed layer, the nitride compound semiconductor material of the second seed layer and / or the nitride compound semiconductor material of the nitride compound semiconductor layer are preferably each
  • the nitride compound semiconductor material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may have one or more dopants as well as additional components that the
  • Al x In y Gai x - y N material essentially not change.
  • the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al, In, Ga, N), even though these may be partially replaced by small amounts of other substances.
  • Seed layer and the nitride compound semiconductor layer each having the same nitride compound semiconductor material.
  • the nitride compound semiconductor layer may each comprise one or more dopants, for example, a p-type dopant such as Mg or an n-type dopant such as Si.
  • Seed layer, the second seed layer and / or the nitride Compound semiconductor layer by epitaxial deposition from the gas phase take place.
  • the deposition can be carried out by MOVPE, CVD, MBE or HVPE.
  • the method is in a
  • Coating plant in particular in an epitaxial reactor performed.
  • the nitride compound semiconductor material is desorbed from at least one component of the coating system and deposited on the substrate.
  • epitaxial deposition provided sources, but on a component of the coating system
  • annealed nitride compound semiconductor material is desorbed and deposited on the substrate. This is especially possible if the coating system before the
  • Nitride compound semiconductor material has been used, so that in the coating system or at least one component thereof already nitride compound semiconductor material
  • the desorbing of the nitride compound semiconductor material of at least one component of the coating system can be achieved in particular by the fact that in
  • Coating system of at least one of the parameters pressure, temperature and / or gas flow is changed.
  • an increase in the pressure in the coating system can lead to desorption of material deposited on a component, such as, for example, the walls, and in this way, in particular, to be deposited on the substrate.
  • the gas flow in the coating system can be changed.
  • the components of the nitride compound semiconductor material are typically supplied to the coater in the form of gaseous compounds.
  • a laminar flow is usually sought. A change of this flow, for example a
  • Coating system contained nitride compound semiconductor material cause.
  • At least one component of the coating system is heated to a
  • the at least one component of the coating system is preferably heated to a temperature of at least 900 ° C.
  • the at least one component of the coating system, from which the nitride compound semiconductor material is desorbed when the first seed layer is grown, may in particular be a wall of the coating system.
  • Coating plants for the production of epitaxial layers usually for a plurality of successive
  • Nitride compound semiconductor material for depositing the first germ layer can be used.
  • epitaxial sources which are the
  • Vacuum coating chamber preferably not operated when growing the first seed layer.
  • Vacuum coating chamber preferably not operated when growing the first seed layer.
  • similarly good results can be achieved in this way, as in a deposition of the first seed layer by targeted supply of the components of the nitride compound semiconductor material in the
  • the step of desorbing the nitride compound semiconductor material of the first seed layer from the substrate can take place in particular under the action of heat.
  • the substrate for desorbing the material of the first seed layer is heated to a temperature of at least 950 ° C.
  • the deposition of the second seed layer is a low-temperature nucleation.
  • the growth of the nitride compound semiconductor layer on the second seed layer is preferably carried out at a
  • Figures 1A to IE is a schematic representation of a
  • FIG. 2 shows a graph of the half-width (FWHM) of an X-ray diffraction reflection of the nitride compound semiconductor layer produced as a function of a
  • Substrate 10 is provided, which is suitable for growing a nitride compound semiconductor material
  • the substrate 10 is a sapphire substrate.
  • the substrate 10 is a sapphire substrate.
  • the substrate 10 may be a substrate having a planar surface or, alternatively, a pre-structured substrate comprising, for example, periodically arranged three-dimensional structures which are overgrown in the growth of the nitride compound semiconductor layer.
  • a first seed layer 1 has been applied to the substrate 10.
  • the first seed layer 1 has a nitride compound semiconductor material, in particular Al x In y Gai x - y N with 0 ⁇ x ⁇ l, O ⁇ y ⁇ l and x + y ⁇ 1.
  • the first seed layer 1 may comprise GaN or A1N.
  • the first seed layer 1 in the exemplary embodiment has not yet grown together into a closed layer, but has a plurality of islands 11 which are distributed over the surface of the substrate 10.
  • Such inseiform growth usually takes place in the initial stage of epitaxial growth, when the layer thickness is still very low and a uniform nucleation is energetically unfavorable.
  • the first seed layer 1 may, for example, have a thickness between 5 nm and 50 nm.
  • the deposition of the first seed layer 1 is carried out in an embodiment of the method by epitaxial deposition from the gas phase in a coating system 4.
  • Nitride compound semiconductor materials are in this case by suitable epitaxial sources 41, 42 of the
  • Coating plant 4 supplied. Suitable epitaxy methods are, for example, MOVPE, CVD, MBE or HVPE.
  • Epitaxial sources 41, 42 may be, in particular, gas inlets through which gases containing components of the nitride compound semiconductor material are introduced into the
  • Coating system 4 are embedded.
  • the material for depositing the first seed layer 1 is not supplied from epitaxial sources, but from at least one
  • Component 43 may be, for example, the walls of the coating installation 4.
  • the material of the first seed layer 1 can be desorbed from walls 43 of the coating installation 4. This can be done in particular by the fact that
  • desorbing material is heated to the walls 43 to a temperature of at least 900 ° C.
  • the desorption is effected by changing another process parameter, in particular the pressure or the flow conditions in the coating installation 4.
  • another process parameter in particular the pressure or the flow conditions in the coating installation 4.
  • an increase in pressure or a change in gas flow by, for example,
  • Component 43 of the coating system 4 effect.
  • the nitride bonding material of the first seed layer 1 is at least partially desorbed from the substrate 10. After the desorption of the nitride compound semiconductor material, only residues 12 of the nitride compound semiconductor material or components thereof, such as, for example, GaN or Ga residual islands, remain on the substrate 10. It is also possible that in the desorption of the nitride compound semiconductor material components of the
  • Substrate material from the surface of the substrate 10th be removed. This may be due to the fact that the nitride compound semiconductor material has previously reacted chemically with the substrate material, for example in one
  • the desorption of the nitride compound semiconductor material of the first seed layer 1 from the substrate 10 may in a
  • Embodiment be caused by the fact that used for the preparation of the first seed layer epitaxial sources 41, 42 are turned off. In this case, due to the
  • the substrate 10 is heated to at least partially desorb the nitride compound semiconductor material of the first seed layer 1, preferably to a temperature of at least 950 ° C.
  • a second seed layer 2 is deposited.
  • the second seed layer 2 can be deposited on the surface of the substrate 10 in the case of complete desorption of the previously deposited first seed layer or on the residues of the first seed layer and the surface of the substrate 10 in the event of incomplete desorption of the first seed layer.
  • the deposition of the second seed layer 2 takes place by an epitaxial deposition, in particular by means of MOVPE, CVD, MBE or HVPE.
  • Deposition of the second seed layer is preferably carried out at a temperature between 450 ° C and 850 ° C, that is, there is a low-temperature seeding.
  • Seed layer 2 is preferably deposited with a thickness between 2 nm and 100 nm. Like the previously applied first seed layer 1, the second seed layer 2 may also be after the first seed layer 1
  • the second seed layer 2 preferably has a nitride compound semiconductor material with the composition Al x In y Gai x - y N with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1 and may optionally with a p-type dopant or doped with an n-dopant.
  • a nitride compound semiconductor layer 3 is grown on the second seed layer 2.
  • the nitride compound semiconductor layer 3 is preferably grown at a substrate temperature of at least 1050 ° C.
  • the nitride compound semiconductor layer 3 has a nitride compound semiconductor material with the
  • the nitride compound semiconductor layer 3 may be doped with a p-type dopant such as magnesium or an n-type dopant such as silicon.
  • the nitride compound semiconductor layer 3 can be used advantageously as a buffer layer for growing an epitaxial layer sequence for a semiconductor component, in particular
  • Opto-electronic device such as an LED or a semiconductor laser.
  • Semiconductor layers for an optoelectronic device can be achieved.
  • the efficiency and the long-term stability of the optoelectronic component can be achieved in this way
  • FIG. 2 shows the full half width FWHM of the (102) X-ray reflection of a nitride compound semiconductor layer as a function of a location coordinate x on the substrate, wherein the nitride compound semiconductor layer was produced according to various exemplary embodiments of the method.
  • the first seed layer has been produced by a very low desorption of the nitride compound semiconductor material from the walls of the coating plant, at curve 6 with a greater desorption, at curve 7 with an even greater desorption and at curve 8 by a selective deposition of Nitride compound semiconductor material from epitaxial sources.
  • the different degrees of desorption of the nitride compound semiconductor material during the production of the first seed layer in the embodiments of curves 6, 7 and 8 is due to a different number of coating processes previously carried out in the coating plant. Since every coating process
  • Deposition of the first seed layer from epitaxial sources allows similarly low dislocation densities of the nitride compound semiconductor layers deposited thereon

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht beschrieben,umfassend die Schritte: - Abscheiden einer ersten Keimschicht (1), die ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial umfasst, auf ein Substrat (10), - zumindest teilweises Desorbieren des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials der ersten Keimschicht von dem Substrat (10), - Abscheiden einer zweiten Keimschicht (2), die ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial umfasst, und - Aufwachsen der Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht (3), die ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial aufweist, auf die zweite Keimschicht (2).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer Nitrid- VerbindungshalbleiterSchicht
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, insbesondere einer
Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht aus dem Materialsystem AlxInyGai-x-yN mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102014102039.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten werden insbesondere in elektronischen und optoelektronischen Bauelementen
eingesetzt, beispielsweise in LEDs oder Halbleiterlasern. Zur Erzielung einer hohen Effizienz und einer guten
Langzeitstabilität von Halbleiterbauelementen auf der Basis von Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialien ist es
wünschenswert, Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten mit einer besonders geringen Versetzungsdichte herzustellen.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht anzugeben, mit dem eine Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht mit besonders geringer
Versetzungsdichte hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird bei dem Verfahren zur Herstellung eine Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht eine erste Keimschicht, die ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial umfasst, auf ein Substrat abgeschieden. Nachfolgend wird das Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial der ersten Keimschicht
zumindest teilweise von dem Substrat desorbiert. Mit anderen Worten verbleibt das Material der ersten Keimschicht nicht vollständig auf dem Substrat, sondern verlässt das Substrat ganz oder teilweise wieder. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einem weiteren Verfahrensschritt eine zweite Keimschicht, die ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial umfasst, abgeschieden.
Nachfolgend wird eine Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, die ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial aufweist, auf die zweite Keimschicht aufgewachsen.
Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass anstelle des einmaligen Aufwachsens einer Keimschicht und des anschließenden Aufwachsens der Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht zunächst die erste Keimschicht auf dem Substrat abgeschieden wird, die anschließend
zumindest teilweise von dem Substrat desorbiert wird, und dass nachfolgend eine zweite Keimschicht abgeschieden wird, auf die in einem weiteren Schritt das Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial der Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht epitaktisch aufgewachsen wird. Es hat sich herausgestellt, dass sich die auf diese Weise hergestellte Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht durch eine besonders geringe Versetzungsdichte auszeichnet, wobei die Versetzungsdichte vorteilhaft um mindestens einen Faktor 2 oder sogar um mindestens einen Faktor 4 geringer sein kann als die Versetzungsdichte einer Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht, die in herkömmlicher Weise mit einer in einem einzigen Verfahrensschritt hergestellten
Keimschicht aufgewachsen wurde. Die mit dem Verfahren
erreichbare geringe Versetzungsdichte hat den Vorteil, dass ein mit der Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht hergestelltes Halbleiterbauelement eine hohe Effizienz und eine verbesserte Temperaturstabilität aufweist. Insbesondere kann bei
optoelektronischen Bauelementen wie beispielsweise LEDs oder Halbleiterlasern eine Verbesserung der Lichtausbeute erzielt werden. Dies kann beispielsweise darauf beruhen, dass an Versetzungen möglicherweise nicht strahlende Rekombinationen von Ladungsträgern stattfinden, welche die Effizienz des optoelektronischen Bauelements vermindern würden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Substrat ein Saphirsubstrat. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass das Substrat ein anderes zum Aufwachsen eines Nitrid- Verbindungshalbleiters geeignetes Material aufweist, wie beispielsweise SiC, GaN oder Silizium.
Das Substrat ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein vorstrukturiertes Substrat. Das vorstrukturierte Substrat weist bei dieser Ausgestaltung eine Oberflächenstruktur auf, die beispielsweise durch eine zweidimensionale, insbesondere periodische, Anordnung von Erhebungen und/oder Vertiefungen in der Substratoberfläche gebildet ist. Solche
vorstrukturierten Substrate, die für das Aufwachsen von Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten geeignet sind, sind an sich bekannt und werden daher nicht näher im Detail
erläutert .
Die hierin beschriebene Abscheidung einer ersten Keimschicht und das anschließende zumindest teilweise Desorbieren des Nitrid-Verbindungshalbleitermaterials der ersten Keimschicht verbessert bei der Verwendung von vorstrukturierten
Substraten die Nukleation des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials und wirkt sich vorteilhaft positiv auf die Stabilität eines mit einer solchen Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht hergestellten optoelektronischen Bauelements wie beispielsweise einer LED aus. Weiterhin hat sich herausgestellt, dass der Aufwand zur Anpassung der Prozessparameter an die Eigenschaften verschiedenartig vorstrukturierter Substrate bei der Verwendung des hierin beschriebenen Verfahrens vergleichsweise gering ist. Es können daher beispielsweise Substrate verschiedener
Substrathersteller, die sich in der Art ihrer
Oberflächenvorbehandlung und/oder Oberflächenstrukturierung voneinander unterscheiden, mit einem vergleichsweise geringen Aufwand für die Anpassung der Prozessparameter verwendet werden .
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens bei der Verwendung vorstrukturierter Substrate besteht darin, dass die
Nukleation auf ebenen Teilbereichen gegenüber der Nukleation auf dreidimensionalen Strukturen der Substratoberfläche verstärkt wird. Mit anderen Worten wird die Selektivität des Wachstums erhöht. Das Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial der ersten
Keimschicht, das Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial der zweiten Keimschicht und/oder das Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial der Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht weisen bevorzugt jeweils
AlxInyGai-x-yN mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1 auf.
Das Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial muss nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die
charakteristischen physikalischen Eigenschaften des
AlxInyGai-x-yN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (AI, In, Ga , N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Es ist möglich, dass die erste Keimschicht, die zweite
Keimschicht und die Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht jeweils das gleiche Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial aufweisen. Alternativ ist es aber auch möglich, dass sich die Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialien der ersten
Keimschicht, der zweiten Keimschicht und/oder der Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht voneinander unterscheiden. Die erste Keimschicht, die zweite Keimschicht und/oder die
Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht können jeweils einen oder mehrere Dotierstoffe aufweisen, zum Beispiel einen p- Dotierstoff wie beispielsweise Mg oder einen n-Dotierstoff wie beispielsweise Si.
Bei dem Verfahren können das Abscheiden der ersten
Keimschicht, der zweiten Keimschicht und/oder der Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht durch epitaktische Abscheidung aus der Gasphase erfolgen. Insbesondere kann die Abscheidung durch MOVPE, CVD, MBE oder HVPE erfolgen. Bei einer Ausgestaltung wird das Verfahren in einer
Beschichtungsanlage, insbesondere in einem Epitaxiereaktor, durchgeführt. Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird beim Abscheiden der ersten Keimschicht das Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial von mindestens einer Komponente der Beschichtungsanlage desorbiert und auf dem Substrat abgeschieden. Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass zum Abscheiden der ersten Keimschicht das Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial nicht durch für die
epitaktische Abscheidung vorgesehene Quellen zugeführt wird, sondern auf einer Komponente der Beschichtungsanlage
angelagertes Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial desorbiert und auf dem Substrat abgeschieden wird. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die Beschichtungsanlage vor der
Durchführung des Verfahrens bereits zur Abscheidung von
Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial genutzt wurde, so dass in der Beschichtungsanlage oder zumindest einer Komponente davon bereits Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial
abgeschieden ist. Das Desorbieren des Nitrid-Verbindungshalbleitermaterials von mindestens einer Komponente der Beschichtungsanlage kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass in der
Beschichtungsanlage mindestens einer der Parameter Druck, Temperatur und/oder Gasfluss verändert wird. Beispielsweise kann eine Erhöhung des Drucks in der Beschichtungsanlage dazu führen, dass auf einer Komponente wie beispielsweise den Wänden angelagertes Material desorbiert und auf diese Weise insbesondere auf dem Substrat abgeschieden werden kann. Weiterhin kann beispielsweise der Gasfluss in der Beschichtungsanlage verändert werden. Zum Beispiel werden bei der Abscheidung mittels MOVPE die Komponenten des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials typischerweise in Form von gasförmigen Verbindungen der Beschichtungsanlage zugeführt. Hierbei wird in der Regel eine laminare Strömung angestrebt. Eine Veränderung dieser Strömung, beispielsweise eine
Erzeugung von Wirbeln, kann eine Desorption von in der
Beschichtungsanlage enthaltenen Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial bewirken.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird mindestens eine Komponente der Beschichtungsanlage aufgeheizt, um eine
Desorption von Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial von der Komponente zu bewirken. Bei dieser Ausgestaltung wird die mindestens eine Komponente der Beschichtungsanlage bevorzugt auf eine Temperatur von mindestens 900 °C aufgeheizt.
Die mindestens eine Komponente der Beschichtungsanlage, von der das Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial beim Aufwachsen der ersten Keimschicht desorbiert wird, kann insbesondere eine Wand der Beschichtungsanlage sein. Da
Beschichtungsanlagen zur Herstellung epitaktischer Schichten in der Regel für eine Vielzahl aufeinander folgender
Beschichtungsvorgänge genutzt werden, lagert sich mit
zunehmender Nutzungsdauer zunehmend Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial insbesondere auf den Wänden der Vakuumbeschichtungskammer an, bis es beispielsweise in einem Reinigungsprozess wieder entfernt wird. Das hierin
beschriebene Verfahren macht sich bei einer Ausgestaltung zunutze, dass bereits auf den Wänden und/oder einer anderen Komponente der Vakuumbeschichtungskammer abgeschiedenes
Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial zur Abscheidung der ersten Keimschicht genutzt werden kann. Bei dieser Ausgestaltung werden Epitaxiequellen, welche die
Vakuumbeschichtungskammer aufweist, beim Aufwachsen der ersten Keimschicht vorzugsweise nicht betrieben. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass auf diese Weise ähnlich gute Ergebnisse erzielt werden können, wie bei einer Abscheidung der ersten Keimschicht durch gezielte Zufuhr der Komponenten des Nitrid-Verbindungshalbleitermaterials durch in der
Beschichtungsanlage vorhandene Epitaxiequellen.
Der Schritt des Desorbierens des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial der ersten Keimschicht von dem Substrat kann insbesondere unter Wärmeeinwirkung erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Substrat zum Desorbieren des Materials der ersten Keimschicht auf eine Temperatur von mindestens 950°C aufgeheizt.
Das Abscheiden der zweiten Keimschicht erfolgt bei dem
Verfahren bevorzugt bei einer Substrattemperatur zwischen einschließlich 450°C und einschließlich 850°C. Da dies für das epitaktische Aufwachsen einer Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht eine vergleichsweise geringe Temperatur ist, handelt es sich beim Abscheiden der zweiten Keimschicht um eine Niedertemperaturbekeimung .
Das Aufwachsen der Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht auf die zweite Keimschicht erfolgt vorzugsweise bei einer
Substrattemperatur von mindestens 950 °C. Anders als die zweite Keimschicht wird die Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht also durch ein
Hochtemperaturwachstum erzeugt. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 näher erläutert. Es zeigen:
Figuren 1A bis IE eine schematische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels des Verfahrens anhand von schematisch dargestellten Zwischenschritten, und
Figur 2 eine grafische Darstellung der Halbwertsbreite (FWHM) eines Röntgenbeugungs-Reflexes der hergestellten Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht in Abhängigkeit einer
Ortskoordinate x des Substrats bei vier verschiedenen
Ausführungsbeispielen des Verfahrens.
Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die
dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen .
Wie in Figur 1A dargestellt, wird bei dem Verfahren ein
Substrat 10 bereitgestellt, das eine zum Aufwachsen eines Nitrid-Verbindungshalbleitermaterials geeignete
Gitterstruktur aufweist. Bevorzugt ist das Substrat 10 ein Saphir-Substrat. Alternativ wäre es möglich, dass das
Substrat beispielsweise SiC, GaN oder Silizium aufweist. Das Substrat 10 kann ein Substrat mit einer ebenen Oberfläche oder alternativ ein vorstrukturiertes Substrat sein, das zum Beispiel periodisch angeordnete dreidimensionale Strukturen aufweist, die beim Aufwachsen der Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht überwachsen werden.
Bei dem in Figur 1B dargestellten Zwischenschritt des
Verfahrens ist eine erste Keimschicht 1 auf das Substrat 10 aufgebracht worden. Die erste Keimschicht 1 weist ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere AlxInyGai-x-yN mit 0 < x < l, O ^ y ^ l und x + y < 1 auf. Beispielsweise kann die erste Keimschicht 1 GaN oder A1N aufweisen.
Wie in Figur 1B zu sehen ist, ist die erste Keimschicht 1 bei dem Ausführungsbeispiel noch nicht zu einer geschlossenen Schicht zusammengewachsen, sondern weist eine Vielzahl von Inseln 11 auf, welche über die Oberfläche des Substrats 10 verteilt sind. Ein solches inseiförmiges Wachstum erfolgt in der Regel im Anfangsstadium des epitaktischen Wachstums, wenn die Schichtdicke noch sehr gering ist und eine gleichmäßige Bekeimung energetisch ungünstig ist. Die erste Keimschicht 1 kann beispielsweise eine Dicke zwischen 5 nm und 50 nm aufweisen.
Das Abscheiden der ersten Keimschicht 1 erfolgt bei einer Ausgestaltung des Verfahrens durch epitaktische Abscheidung aus der Gasphase in einer Beschichtungsanlage 4. Das Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial oder die Komponenten des
Nitrid-Verbindungshalbleitermaterials werden in diesem Fall durch geeignete Epitaxiequellen 41, 42 der
Beschichtungsanlage 4 zugeführt. Geeignete Epitaxieverfahren sind beispielsweise MOVPE, CVD, MBE oder HVPE . Die
Epitaxiequellen 41, 42 können insbesondere Gaseinlässe sei, durch die Gase, welche Komponenten des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials enthalten, in die
Beschichtungsanlage 4 eingelassen werden. Bei einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens wird das Material zur Abscheidung der ersten Keimschicht 1 nicht aus Epitaxiequellen zugeführt, sondern von mindestens einer
Komponente 43 der Beschichtungsanlage 4, in der das Verfahren durchgeführt wird, desorbiert. Bei der mindestens einen
Komponente 43 kann es sich beispielsweise um die Wände der Beschichtungsanlage 4 handeln.
Beispielsweise kann das Material der ersten Keimschicht 1 von Wänden 43 der Beschichtungsanlage 4 desorbiert werden. Dies kann insbesondere dadurch bewirkt werden, dass das zu
desorbierende Material an den Wänden 43 auf eine Temperatur von mindestens 900°C aufgeheizt wird. Alternativ oder
zusätzlich ist es möglich, dass die Desorption durch Änderung eines anderen Prozessparameters, insbesondere des Drucks oder der Strömungsverhältnisse in der Beschichtungsanlage 4, bewirkt wird. Zum Beispiel kann eine Erhöhung des Drucks oder eine Änderung der Gasströmung, durch die beispielsweise
Wirbel erzeugt werden, eine verstärkte Desorption von Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial von der mindestens einen
Komponente 43 der Beschichtungsanlage 4 bewirken.
Bei dem in Figur IC dargestellten Zwischenschritt wird das Nitrid-Verbindungsmaterial der ersten Keimschicht 1 zumindest teilweise von dem Substrat 10 desorbiert. Auf dem Substrat 10 verbleiben nach der Desorption des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials nur noch Reste 12 des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials oder Bestandteile davon, wie beispielsweise GaN- oder Ga-Restinseln . Es ist weiterhin auch möglich, dass bei der Desorption des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials Bestandteile des
Substratmaterials aus der Oberfläche des Substrats 10 herausgelöst werden. Dies kann dadurch bedingt sein, dass das Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial zuvor chemisch mit dem Substratmaterial reagiert hat, beispielsweise in einer
Reaktion von GaN mit AI2O3 des Saphirsubstrats. Dies kann eine Aufrauhung oder die Ausbildung von Defekten 13 an der Oberfläche des Substrats 10 bewirken.
Die Desorption des Nitrid-Verbindungshalbleitermaterials der ersten Keimschicht 1 von dem Substrat 10 kann bei einer
Ausführungsform dadurch bewirkt werden, dass zur Herstellung der ersten Keimschicht verwendete Epitaxiequellen 41, 42 abgeschaltet werden. In diesem Fall kann aufgrund der
fehlenden Zufuhr von den Komponenten zur Bildung des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials unter den gegebenen
Prozessbedingungen ein Teil des schon auf der Oberfläche vorhandenen Nitrid-Verbindungshalbleitermaterials wieder von der Oberfläche desorbiert. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass das Substrat 10 zum zumindest teilweisen Desorbieren des Nitrid-Verbindungshalbleitermaterials der ersten Keimschicht 1 aufgeheizt wird, bevorzugt auf eine Temperatur von mindestens 950 °C.
Bei einem nachfolgenden in Figur 1D dargestellten
Zwischenschritt des Verfahrens wird eine zweite Keimschicht 2 abgeschieden. Die zweite Keimschicht 2 kann im Fall einer vollständigen Desorption der zuvor abgeschiedenen ersten Keimschicht auf die Oberfläche des Substrats 10 oder im Fall einer nicht vollständigen Desorption der ersten Keimschicht auf die Reste der ersten Keimschicht und die Oberfläche des Substrats 10 abgeschieden werden. Die Abscheidung der zweiten Keimschicht 2 erfolgt durch eine epitaktische Abscheidung, insbesondere mittels MOVPE, CVD, MBE oder HVPE . Die
Abscheidung der zweiten Keimschicht erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 450°C und 850°C, das heißt es erfolgt eine Niedertemperatur-Bekeimung . Die zweite
Keimschicht 2 wird vorzugsweise mit einer Dicke zwischen 2 nm und 100 nm abgeschieden. Wie die zuvor aufgebrachte erste Keimschicht 1 kann auch die zweite Keimschicht 2 nach dem
Abscheiden eine inselförmige Schicht sein, die noch nicht zu einer geschlossenen Schicht zusammengewachsene Inseln 22 aufweist. Die zweite Keimschicht 2 weist vorzugsweise ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial mit der Zusammensetzung AlxInyGai-x-yN mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1 auf und kann gegebenenfalls mit einem p-Dotierstoff oder einem n- Dotierstoff dotiert sein.
In einem nachfolgenden in Figur IE dargestellten
Verfahrensschritt wird eine Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht 3 auf die zweite Keimschicht 2 aufgewachsen. Die Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht 3 wird bevorzugt bei einer Substrattemperatur von mindestens 1050°C aufgewachsen. Wie die erste Keimschicht 1 und die zweite Keimschicht 2 weist die Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht 3 ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial mit der
Zusammensetzung AlxInyGai-x-yN mit O ^ x ^ l, O ^ y ^ l und x + y 1 auf, wobei die Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialien der ersten Keimschicht, zweiten Keimschicht und Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht nicht notwendigerweise identisch sein müssen. Die Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht 3 kann mit einem p-Dotierstoff wie beispielsweise Magnesium oder einem n-Dotierstoff wie beispielsweise Silizium dotiert sein. Die Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht 3 kann vorteilhaft als Pufferschicht zum Aufwachsen einer Epitaxieschichtenfolge für ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein
optoelektronisches Bauelement wie beispielsweise eine LED oder ein Halbleiterlaser, verwendet werden. Dadurch, dass mit dem hierin beschriebenen Verfahren eine besonders geringe Versetzungsdichte der Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht 3 erzielt wird, kann eine verbesserte Qualität nachfolgend aufgewachsener Halbleiterschichten, insbesondere der
Halbleiterschichten für ein optoelektronisches Bauelement, erreicht werden. Die Effizienz und die Langzeitstabilität des optoelektronischen Bauelements können auf diese Weise
vorteilhaft verbessert werden.
In Figur 2 ist die volle Halbwertsbreite FWHM des (102)- Röntgenreflexes einer Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht in Abhängigkeit von einer Ortskoordinate x auf dem Substrat dargestellt, wobei die Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens hergestellt wurde.
Bei der Kurve 5 ist die erste Keimschicht durch eine sehr geringe Desorption des Nitrid-Verbindungshalbleitermaterials von den Wänden der Beschichtungsanlage hergestellt worden, bei Kurve 6 mit einer stärkeren Desorption, bei Kurve 7 mit einer noch stärkeren Desorption und bei Kurve 8 durch eine gezielte Abscheidung des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials aus Epitaxiequellen.
Die verschieden starke Desorption des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials bei der Herstellung der ersten Keimschicht ist bei den Ausführungsbeispielen der Kurven 6, 7 und 8 durch eine unterschiedliche Anzahl von zuvor in der Beschichtungsanlage durchgeführten Beschichtungsvorgängen bedingt. Da sich jedem Beschichtungsvorgang
Nitridverbindungshalbleitermaterial auch auf den Wänden der Beschichtungsanlage ablagert, erhöht sich die Desorption von den Wänden mit zunehmender Anzahl von Beschichtungsvorgängen, bis die Beschichtungsanlage gereinigt wird.
Ein Vergleich der Kurven 5, 6 und 7 zeigt, dass die volle Halbwertsbreite des ( 102 ) -Röntgenreflexes mit zunehmender Desorptionsrate von den Wänden der Beschichtungsanlage bei der Herstellung der ersten Keimschicht abnimmt und sich somit die Schichtqualität verbessert. Die volle Halbwertsbreite FWHM des ( 102 ) -Röntgenreflexes ist in etwa proportional zur Wurzel aus der Versetzungsdichte. Durch eine gezielte
Abscheidung der ersten Keimschicht aus Epitaxiequellen (Kurve 8) lassen sich ähnlich geringe Versetzungsdichten der darauf abgeschiedenen Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten
erreichen wie durch die starke Desorption von den Wänden der Beschichtungsanlage (Kurve 7) .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht, umfassend die Schritte:
- Abscheiden einer ersten Keimschicht (1), die ein
Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial umfasst, auf ein Substrat (10),
zumindest teilweises Desorbieren des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials der ersten Keimschicht von dem Substrat (10),
- Abscheiden einer zweiten Keimschicht (2), die ein
Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial umfasst, und
- Aufwachsen der Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht (3) , die ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial aufweist, auf die zweite Keimschicht (2) .
Verfahren nach Anspruch 1,
wobei das Substrat (10) ein Saphirsubstrat ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (10) ein vorstrukturiertes Substrat ist .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial der ersten Keimschicht (1) AlxInyGai-x-yN mit O ^ x ^ l, 0 ^ y
< 1 und x + y < 1 aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial der zweiten Keimschicht (2) AlxInyGai-x-yN mit 0 ^ x ^ 1, 0 ^
< 1 und x + y < 1 aufweist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial der
Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht (3) AlxInyGai-x-yN mit 0 < x < l, O ^ y ^ l und x + y < 1 aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abscheiden der ersten Keimschicht (1), der zweiten Keimschicht (2) und/oder der Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht (3) durch Abscheidung aus der Gasphase erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren in einer Beschichtungsanlage (4) durchgeführt wird, und wobei beim Abscheiden der ersten Keimschicht (1) das Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial von mindestens einer Komponente (43) der
Beschichtungsanlage (4) desorbiert und auf dem Substrat (10) abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 8,
wobei zum Desorbieren des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials von der mindestens einen Komponente (43) mindestens einer der Parameter Druck, Temperatur oder Gasfluss in der Beschichtungsanlage (4) verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
wobei die mindestens eine Komponente (43) der
Beschichtungsanlage (4) aufgeheizt wird.
Verfahren nach Anspruch 10,
wobei mindestens die Komponente (43) auf eine Temperatur von mindestens 900°C aufgeheizt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
wobei die mindestens eine Komponente (43) mindestens eine Wand der Beschichtungsanlage (4) umfasst.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
wobei die Beschichtungsanlage Epitaxiequellen (41, 42) aufweist, und die Epitaxiequellen (41, 42) beim
Aufwachsen der ersten Keimschicht (1) nicht betrieben werden .
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Substrat (10) zum Desorbieren des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials der ersten Keimschicht (1) auf eine Temperatur von mindestens 950°C aufgeheizt wird .
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Abscheiden der zweiten Keimschicht (2) bei einer Substrattemperatur zwischen einschließlich 450°C und 850°C erfolgt.
PCT/EP2015/053004 2014-02-18 2015-02-12 Verfahren zur herstellung einer nitrid-verbindungshalbleiterschicht WO2015124495A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/119,703 US9786498B2 (en) 2014-02-18 2015-02-12 Method for the production of a nitride compound semiconductor layer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014102039.1A DE102014102039A1 (de) 2014-02-18 2014-02-18 Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht
DE102014102039.1 2014-02-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015124495A1 true WO2015124495A1 (de) 2015-08-27

Family

ID=52465374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/053004 WO2015124495A1 (de) 2014-02-18 2015-02-12 Verfahren zur herstellung einer nitrid-verbindungshalbleiterschicht

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9786498B2 (de)
DE (1) DE102014102039A1 (de)
WO (1) WO2015124495A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019167294A (ja) * 2019-07-04 2019-10-03 株式会社サイオクス 結晶基板の製造方法および結晶基板

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4201541B2 (ja) * 2002-07-19 2008-12-24 豊田合成株式会社 半導体結晶の製造方法及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法
US20100273291A1 (en) * 2009-04-28 2010-10-28 Applied Materials, Inc. Decontamination of mocvd chamber using nh3 purge after in-situ cleaning
DE102009042349B4 (de) * 2009-09-20 2011-06-16 Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg Semipolare wurtzitische Gruppe-III-Nitrid basierte Halbleiterschichten und darauf basierende Halbleiterbauelemente

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEN J J ET AL: "Enhanced Output Power of GaN-Based LEDs With Nano-Patterned Sapphire Substrates", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 20, no. 13, 1 July 2008 (2008-07-01), pages 1193 - 1195, XP011216441, ISSN: 1041-1135 *
KIM J-H ET AL: "EFFECTS OF INITIAL THERMAL CLEANING TREATMENT OF A SAPPHIRE SUBSTRATE SURFACE ON THE GAN EPILAYER", JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, JAPAN SOCIETY OF APPLIED PHYSICS, JP, vol. 38, no. 5A, 1 May 1999 (1999-05-01), pages 2721 - 2724, XP000906250, ISSN: 0021-4922, DOI: 10.1143/JJAP.38.2721 *
KOBLMÜLLER G ET AL: "Delayed nucleation during molecular-beam epitaxial growth of GaN observed by line-of-sight quadrupole mass spectrometry", APPLIED PHYSICS LETTERS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, US, vol. 80, no. 13, 1 April 2002 (2002-04-01), pages 2281 - 2283, XP012030432, ISSN: 0003-6951, DOI: 10.1063/1.1465530 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019167294A (ja) * 2019-07-04 2019-10-03 株式会社サイオクス 結晶基板の製造方法および結晶基板
JP7141984B2 (ja) 2019-07-04 2022-09-26 株式会社サイオクス 結晶基板

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014102039A1 (de) 2015-08-20
US20170053795A1 (en) 2017-02-23
US9786498B2 (en) 2017-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007021944B4 (de) Freistehendes Nitrid-Halbleitersubstrat und lichtemittierende Vorrichtung
EP1908099B1 (de) Halbleitersubstrat sowie verfahren und maskenschicht zur herstellung eines freistehenden halbleitersubstrats mittels der hydrid-gasphasenepitaxie
DE102012103686B4 (de) Epitaxiesubstrat, Verfahren zur Herstellung eines Epitaxiesubstrats und optoelektronischer Halbleiterchip mit einem Epitaxiesubstrat
DE102012104671B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer aktiven Zone für einen optoelektronischen Halbleiterchip
DE102006040479A1 (de) Gruppe III-Nitrid Halbleiterdünnfilm, Verfahren zu dessen Herstellung sowie Gruppe III-Nitrid Halbleiterleuchtvorrichtung
WO2008132204A2 (de) Nitridhalbleiterbauelement-schichtstruktur auf einer gruppe-iv-substratoberfläche
WO2003054939A1 (de) Verfahren zum abscheiden von iii-v-halbleiterschichten auf einem nicht-iii-v-substrat
DE102013106683A1 (de) Halbleitervorrichtungen und Verfahren zur Herstellung derselben
WO2015121399A1 (de) Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterchips und optoelektronischer halbleiterchip
DE102018213437B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Galliumnitridsubstrat unter Verwendung von Hydrid-Gasphasenepitaxie
DE102011012925A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips
WO2014019752A1 (de) Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterchips und optoelektronischer halbleiterchip
DE112014000633B4 (de) Halbleiterschichtenfolge und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge
DE102012217631A1 (de) Optoelektronisches Bauelement mit einer Schichtstruktur
DE10393440T5 (de) Verfahren zum Behandeln von Halbleitermaterial
DE112006002192T5 (de) Substrat zur Ausbildung einer Lichtemissionsschicht, Lichtemissionsvorrichtung und Lichtemissionsmaterial
WO2015124495A1 (de) Verfahren zur herstellung einer nitrid-verbindungshalbleiterschicht
EP2732459A1 (de) Monolithische integrierte halbleiterstruktur
EP2478551A1 (de) Semipolare wurtzitische gruppe-iii-nitrid basierte halbleiterschichten und darauf basierende halbleiterbauelemente
DE102016114250B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines mit einem Halbleitermaterial beschichteten Saphirsubstrats, nach dem Verfahren erhältliches beschichtetes Saphirsubstrat sowie Verwendung eines solchen Substrat in einer Leuchtdiode
WO2019145216A1 (de) Verfahren zur herstellung eines nitrid-verbindungshalbleiter-bauelements
DE102010052542B4 (de) Halbleiterchip und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10011567A1 (de) Silizium- und stickstoffhaltige lumineszierende Substanz, Verfahren für ihre Herstellung, und sie verwendende lichtemittierende Vorrichtung
DE102014109335A1 (de) Verfahren zum Abscheiden säulenförmiger Strukturen
DE10136605B4 (de) Verfahren zum Wachsen von Galliumnitrid-Halbleitermaterial

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15703794

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15119703

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15703794

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1