DE69918643T2

GaN film having a reduced threading dislocations density and fabrication method thereof

Abstract

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DE69918643T2, drawing sheet 1
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24 claims: 5 independent, 19 dependent

  1. 1
    Halbleiterdünnfilm mit einer unteren Halbleiterschicht ( 2 ), in der eine Vielzahl von Facetten ( 1 ) angeordnet ist, und mit einer selektiv gezüchteten/vergrabenen Halbleiterschicht ( 3 ), die so ausgebildet ist, daß sie die genannte untere Halbleiterschicht ( 2 ) vollständig überdeckt, wobei die Facetten ( 1 ) künstlich von Ebenen gebildet werden, die gegenüber der Anordnungsebene der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) geneigt sind, so daß in der selektiv gezüchteten/vergrabenen Halbleiterschicht ( 3 ) Durchstoßungsversetzungen (d) in einer solchen Weise ausgebildet werden, daß jede dieser Durchstoßungsversetzungen (d) gebogen von einer der genannten Facetten ( 1 ) der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) in einer Richtung im wesentlich entlang der Anordnungsebene der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) verläuft, wobei sie mit einer anderen der genannten Durchstoßungsversetzungen (d) verbunden wird, die gebogen von dem gegenüberliegenden Exemplar der genannten Facetten ( 1 ) aus verläuft und gebogen von dem verbundenen Abschnitt in der Richtung verläuft, die die Anordnungsebene der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) kreuzt.
  2. 2
    Halbleiterdünnfilm nach Anspruch 1, bei dem die Abweichung der Kristallorientierung zwischen der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) und der selektiv gezüchteten/vergrabenen Halbleiterschicht ( 3 ) im Bereich von 0,1 ° oder weniger liegt.
  3. 3
    Halbleiterdünnfilm nach Anspruch 1, ferner mit einer Verbundhalbleiterschicht ( 8 ), die aus einem Gruppe-III-Nitrid hergestellt ist, das Stickstoff (N) sowie wenigstens eine Art eines Gruppe-III-Elements enthält, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Gallium (Ga), Aluminium (Al), Bor (B) und Indium (In) besteht, wobei die Verbundhalbleiterschicht ( 8 ) durch die untere Halbleiterschicht ( 2 ) und die selektiv gezüchtete/vergrabene Halbleiterschicht ( 3 ) auf einem Substrat ausgebildet ist.
  4. 4
    Halbleiterdünnfilm nach Anspruch 3, bei dem die selektiv gezüchtete/vergrabene Halbleiterschicht ( 3 ) aus einem Verbundhalbleiter hergestellt ist, der aus einem Gruppe-III-Nitrid besteht, das Gallium (Ga) und Stickstoff (N) enthält.
  5. 5
    Haibleiterdünnfilm nach Anspruch 3, bei dem das genannte Substrat ( 6 ) aus Saphir hergestellt ist.
  6. 6
    Halbleiterdünnfilm nach Anspruch 3, bei dem das genannte Substrat ( 6 ) aus Siliziumkarbid, SiC hergestellt ist.
  7. 7
    Halbleiterdünnfilm nach Anspruch 3, bei dem das genannte Substrat ( 6 ) aus einem Galliumnitrid-Einkristall hergestellt ist.
  8. 8
    Halbleiterdünnfilm nach Anspruch 7, bei dem die untere Halbleiterschicht ( 2 ) direkt auf dem genannten Substrat ( 6 ) ausgebildet ist.
  9. 9
    Halbleiterelement mit einem Halbleiterhauptkörper, der auf einem Halbleiterdünnfilm ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterdünnfilm einem der Ansprüche 1 bis 8 entspricht.
  10. 10
    Halbleiteranordnung, die ein Halbleiterelement nach Anspruch 9 aufweist.
  11. 11
    Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdünnfilms mit den Verfahrensschritten:Ausbilden einer unteren Halbleiterschicht ( 2 ) auf einem Substrat ( 6 ) in der Weise, daß in der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) eine Vielzahl von Facetten ( 1 ) angeordnet wird, und Züchten einer selektiv gezüchteten/vergrabenen Halbleiterschicht ( 3 ) in einer solchen Weise, daß die selektiv gezüchtete/vergrabene Halbleiterschicht ( 3 ) die untere Halbleiterschicht ( 2 ) vollständig überdeckt, wobei die Facetten ( 1 ) künstlich von Ebenen gebildet werden, die gegenüber der Anordnungsebene der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) geneigt sind, und wobei der Verfahrensschritt des Züchtens der selektiv gezüchteten/vergrabenen Halbleiterschicht ( 3 ) den Verfahrensschritt umfaßt: Züchten der selektiv gezüchteten/vergrabenen Halbleiterschicht ( 3 ) von den Facetten ( 1 ) der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) in der im wesentlichen entlang der Anordnungsebene der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) verlaufenden Richtung, wobei in der selektiv gezüchteten/vergrabenen Halbleiterschicht ( 3 ) Durchstoßungsversetzungen (d) in einer solchen Weise ausgebildet werden, daß jede dieser Durchstoßungsversetzungen (d) gebogen von einer der genannten Facetten ( 1 ) der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) in einer Richtung im wesentlich entlang der Anordnungsebene der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) verläuft, wobei sie mit einer anderen der genannten Durchstoßungsversetzungen (d) verbunden ist, die gebogen von dem entgegengesetzten Exemplar der genannten Facetten ( 1 ) verläuft und gebogen von dem verbundenen Abschnitt in der die Anordnungsebene der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) kreuzenden Richtung verläuft.
  12. 12
    Verfahren zur Herstellung eines Haibleiterdünnfilms nach Anspruch 11, bei dem die untere Halbleiterschicht ( 2 ) auf dem Substrat ( 6 ) durch selektives Wachstum in der Weise aufgebracht wird, daß in der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) eine Vielzahl von Facetten angeordnet wird.
  13. 13
    Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdünnfilms nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der Verfahrensschritt des Ausbildens der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) durch reaktives Ionenätzen unter Verwendung einer Maske durchgeführt wird.
  14. 14
    Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdünnfilms nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der Verfahrensschritt des Ausbildens der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) durch reaktives Ionenätzen unter Verwendung einer aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid hergestellten Maske durchgeführt wird.
  15. 15
    Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdünnfilms nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Abweichung der Kristallorientierung zwischen der unteren Halbleiterschicht ( 2 ) und der selektiv gezüchteten/vergrabenen Halbleiterschicht ( 3 ) im Bereich von 0,1° oder weniger liegt.
  16. 16
    Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdünnfilms nach Anspruch 11 oder 12, mit dem weiteren Verfahrensschritt:Züchten einer Verbundhalbleiterschicht ( 8 ) auf der selektiv gezüchteten/vergrabenen Halbleiterschicht ( 3 ), wobei die Verbundhalbleiterschicht ( 8 ) aus einem Gruppe-III-Nitrid hergestellt ist, das Stickstoff (N) sowie wenigstens eine Art eines Gruppe-III-Elements enthält, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Gallium (Ga), Aluminium (Al), Bor (B) und Indium (In) besteht.
  17. 17
    Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdünnfilms nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die selektiv gezüchtete/vergrabene Halbleiterschicht ( 3 ) aus einem Verbundhalbleiter hergestellt ist, der aus einem Gruppe-III-Nitrid besteht, das Gallium (Ga) und Stickstoff (N) enthält.
  18. 18
    Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdünnfilms nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der Verfahrensschritt des Züchtens der selektiv gezüchteten/vergrabenen Halbleiterschicht ( 3 ) mittels eines Verfahrens der chemischen Ablagerung aus der Dampfphase durchgeführt wird.
  19. 19
    Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdünnfilms nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das genannte Substrat ( 6 ) aus Saphir hergestellt ist.
  20. 20
    Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdünnfilms nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das genannte Substrat ( 6 ) aus Siliziumkarbid, SiC hergestellt ist.
  21. 21
    Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdünnfilms nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das genannte Substrat ( 6 ) aus einem Galliumnitrid-Einkristall hergestellt ist.
  22. 22
    Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterdünnfilms nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die untere Halbleiterschicht ( 2 ) direkt auf dem genannten Substrat ( 6 ) ausgebildet ist.
  23. 23
    Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements, das einen Halbleiterhauptkörper auf einem Halbleiterdünnfilm aufweist, der nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist.
  24. 24
    Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, welches das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterelements nach Anspruch 23 umfaßt.
Independent claims24