DE3832902C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Molekularstrahlepitaxieverfahren (MBE) zum Aufwachsenlassen eines GaAs-Films auf der Oberfläche eines Si oder GaAs-Substrats gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus dem Japanese Journal of Applied Physics, Bd. 26, Nr. 7, Juni 1987, S. L1125-1127 sowie Bd. 24, Nr. 6, Juni 1985, S. L391-393, bekannt.
Auf Siliziumsubstraten aufgewachsene Galliumarsenschichten zeigen eine vielversprechende Möglichkeit auf, die hervorragenden Eigenschaften von Si- und GaAs-Verfahrenstechniken zu vereinigen. Vorteile eines Siliziumsubstrats sind der billigere Preis und eine bessere mechanische Festigkeit im Vergleich zu einem teuren und zerbrechlichen GaAs-Substrat. Bei Verwendung eines Siliziumsubstrats ist es möglich, außer GaAs-Kreisen auch andere konventionelle Kreise auf demselben Siliziumsubstrat zu integrieren.
Wenn man einen GaAs-Film auf ein Silizumsubstrat mit einer unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung aufwachsen läßt, kommt ein wesentliches Problem zum Tragen. Dieses besteht auf die Verschiedenheit der Gitterkonstanten zurückzuführenden Fehlanpassung der Kristallgitter zwischen Galliumarsen und Silizium, wodurch eine große Versetzungs- und Oberflächendefektdichte in den aufgewachsenen Filmen verursacht wird. Die große Defektdichte hat wieder zur Folge, daß der GaAs-Film als Bauelementschicht nicht verwendbar ist und zu einer schlechten Ausbeute führt.
Wenn man GaAs-Schichten gemäß einem konventionellen MBE-Verfahren (MBE = Molecular Beam Epitaxy = Molekularstrahlepitaxie) auf Si-Substrate aufwachsen läßt, erfolgt die Keimbildung von GaAs als dreidimensionale Inseln, die kohärent gespannt, d. h. frei von Fehlanpassungsversetzungen sind. Dieser Keimbildungsprozeß ist kompliziert und ungleichmäßig und ist von der Wachstumstemperatur (Ts), der Wachstumsrate und der Orientierung des Substrats abhängig. Wenn die Menge von aufgedampftem GaAs zunimmt, wachsen die Inseln und vereinigen sich, wobei sie Versetzungen erzeugen, um sich der Fehlanpassung der Kristallgitter anzupassen. Auf von in mehreren Druckschriften angeführten Beobachtungen läßt sich folgern, daß die Inseln sich bei einer Dicke von etwa 7 nm und bei Ts 200°C zu vereinigen und Übergänge von gespannten zu versetzten Zuständen stattfinden.
Es gibt zwei Typen von Fehlanpassungsversetzungen. Entweder sind sie reine Kantenversetzungen (Typ I) oder gemischte Versetzungen (Typ II). Die Versetzungen vom Typ I lösen die von der Fehlanpassung der Kristallgitter verursachte Spannung effektiver aus als die Versetzungen vom Typ II. Dazu fungieren die Versetzungen vom Typ II wahrscheinlich als Quellen zum Entstehen von fadenförmigen Versetzungen, die tief in die GaAs-Schicht eindringen und somit die Qualität des Materials verschlechtern. Was die Versetzungen vom Typ I betrifft, verlaufen die Versetzungen entlang der Grenzfläche und nur der Grenzflächenbereich wird verschlechtert.
In dem Artikel "Low-Temperature Growth of GaAs and AlAs-GaAs Quantum Well Layers by Modified Molecular Beam Epitaxy", von Y. Horikoshi et al., Japanese Journal of Applied Physics, Vol 25, No. 10, Oktober 1986, Seiten L868-L870, wird eine sogenannte pulsierende Form des MBE beschrieben, die von den Verfassern des obengenannten Artikels MEE (Migration Enhanced Epitaxy = verbesserte Migrationsepitaxie) genannt wird. Bei MEE-Verfahren werden aus zwei Effusionszellen erzeugte Molekularstrahlen wechselweise pulsiert, und zwar durch Öffnen und Schließen von Blenden zwischen den Zellen und dem Substrat. Gemäß dem erwähnten Artikel ließ man GaAs-Filme zweidimensional Schicht für Schicht bei einer sehr niedrigen Temperatur von sogar 200°C auf GaAs-Substrate aufwachsen. Dies führt zu guten kristallographischen und elektrischen Eigenschaften, sobald die Anzahl der in jedem Impuls zugeführten Ga-Atome gleich groß oder beinahe gleich groß wie die Anzahl von Reaktionsstellen auf der Oberfläche des aufwachsenden Films ist. Arsen wird bei dem folgenden Impuls von As₄-Molekülen auf die Oberfläche übertragen, während die Ga-Zelle geschlossen ist. Arsen wird durch katalytische Zersetzung und Reaktionen mit Ga in die Gitterkonstruktion eingebaut. Durch eine derartige Aufdampfung entsteht ungefähr eine Molekülschicht pro Arbeitszyklus, wobei dickere Filme durch Wiederholung dieser Zyklen erzeugt werden.
Das MEE-Verfahren gemäß dem erwähnten Artikel ist jedoch langsamer als das MBE- Verfahren. Bei z. Z. üblichen MBE-Wachstumsanordnungen halten die Blenden, die dazu vorgesehen sind, um am Anfang des MBE-Prozesses geöffnet und am Ende des Prozesses geschlossen zu werden, das von MEE geforderte Schließen und Öffnen - etwa einmal pro Sekunde - nicht aus.
Im Japanese Journal of Applied Physics, Band 26, Nr. 7, Juli 1987, L1125-1127 ist ein Verfahren zum Aufwachsen von AlAs/GaAs-Filmen durch das MBE-Verfahren beschrieben. Bei diesem Verfahren wird eine GaAs-Pufferschicht unter Standardbedingungen wachsen gelassen, das heißt bei einer Temperatr von 600°C und einer As₄/Ga-Flußrate von ungefähr gleich 1, nachdem zuvor die Oxidschicht bei einer Temperatur von Ts 600°C unter As₄-Strom auf dem GaAs-Substrat entfernt wurde. Die Substrattemperatur wird dann verringert und der As₄-Strom wird so lange unterbrochen, bis eine Temperatur von Ts 500°C erreicht ist. Dadurch wird eine initiale Änderung der Oberfläche vermieden. Bei 400°C wird das face-locked- modulierte Wachstum unter Computerkontrolle gestartet. Wachstumsraten sind typischerweise eine Monoschicht pro Sekunde für GaAs und 0,6 Monoschichten pro Sekunde für AlAs.
Im Japanese Journal of Applied Physics, Band 24, Nr. 6, Juni 1985, S. L391-393 wird ein Verfahren zum Auftragen von GaAs-Filmen mittels MBE-Verfahren beschrieben, bei dem ein thermisches Reinigen bei Temperaturen von ungefähr 850°C der Siliziumoberfläche durchgeführt wird. Die GaAs-Pufferschichten werden vorzugsweise bei Temperaturen von <400°C auf die gereinigte Siliziumoberfläche aufgetragen, die 1,5 µm GaAs-Schichten werden dann bei 600°C wachsen gelassen.
Bezüglich des Aufwachsens auf GaAs-Substraten wird auf den Artikel "Synthesis of III-V Compound Semiconductor Materials", D. G. Collins, American Institute of Physics Conference Proceedings, No. 138, New York 1986, Seiten 208-222, hingewiesen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Molekularstrahlepitaxieverfahren zu schaffen, das die Nachteile der vorbekannten Verfahren vermeidet, so daß GaAs-Filme verbesserter Qualität mit sehr kleinen Pufferschichtdicken, die insbesondere auf einem Siliziumsubstrat erzeugt werden, hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß man zuerst nach dem MEE- Verfahren eine GaAs-Pufferschicht in einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur aufwachsen läßt, wobei die Schicht im Vergleich zu der Gesamtdicke des GaAs-Films relativ dünn ist, bevor man den Rest des GaAs-Films, d. h. eine Bauelementschicht, bei einer höheren Temperatur nach dem herkömmlichen MBE-Verfahren aufwachsen läßt.
Dies basiert einerseits auf der Beobachtung der Anmelderin, daß die Anfangsstufe des Aufwachsens für die Eigenschaften der endgültigen GaAs-Schicht sehr wichtig ist, wenn man die GaAs-Schicht auf einem Siliziumsubstrat (GaAs/Si-Heteroepitaxie) aufwachsen läßt. Wie oben erläutert wurde, erfolgt die Anfangskeimbildung bei herkömmlichem MBE-Wachstum durch dreidimensionale Inseln. Wenn man andererseits eine Pufferschicht mittels MEE aufwachsen läßt, kann das Wachstum mehr planar, d. h. wie ein "Stapeln" von Schicht für Schicht, erfolgen, so daß die Keimbildung beinahe zweidimensional und parallel zu der Si/GaAs-Grenzfläche stattfindet. Es scheint, daß zweidimensionales Wachstum durch Erzeugen von Fehlanpassungsversetzungen (Typ I) eine Verringerung der Gitterspannung bewirkt. Die Versetzungen besitzen ein verhältnismäßig niedriges Wirkungsgebiet, führen infolgedessen zu einer Verminderung nachteiliger, tief in die GaAs-Schicht eindringender, fadenförmiger Versetzungen und zu einer Beschränkung beim Aufwachsen entstehender Fehler auf einem schmaleren Grenzflächenbereich als dies bei dem MBE-Prozeß der Fall ist.
Mit dem Verfahren nach dem Patentanspruch 1 können GaAs-Filme von besserer Qualität mit sehr kleinen Pufferschichtdicken auf ein Si-Substrat erzeugt werden, wobei die Minimaldicke der Pufferschicht etwa 4-5 nm (40-50 A) ist. Überraschenderweise hat man gefunden, daß gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgewachsene GaAs- Filme eine niedrige Oberflächendefektdichte und eine hohe Elektronenbeweglichkeit aufweisen, wobei ein Film von 1,85 µm nahezu die Eigenschaften eines GaAs- Bulkkristalls aufweist.
Gemäß dem Verfahren nach dem Patentanspruch 1, kann man ebenso GaAs-Filme von hervorragender Qualität auch auf einem GaAs-Substrat erzeugen. Die Oberfläche des GaAs-Substrats weist im allgemeinen eine große Anzahl von Oberflächendefekten oder Ovaldefekten (200-500 St./cm²) auf, wobei ein großer Teil davon bei dem MBE- Verfahren auch auf die Oberfläche des GaAs-Films übertragen wird.
Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung ist die Defektdichte auf der Oberfläche eines GaAs-Films etwa 10-20 St./cm². Sogar ohne Reinraumeinrichtungen wird eine Oberflächendefektdichte von 70 St./cm² erreicht.
Die MEE-Stufe ist sehr kurz, und der Hauptteil des Wachstums geschieht in der MBE-Stufe, so daß das erfindungsgemäße Verfahren die Blenden nicht beansprucht und sich für zur Zeit verwendete MBE- Wachstumsanordnungen gut eignet.
Im folgenden wird das vorliegende Verfahren anhand der Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1A-1E die verschiedenen Stufen des Verfahrens,
Fig. 2 einen aufgewachsenen GaAs-Film
Fig. 3-5 mittels des Rutherford-Rückstreuverfahrens erhaltene Ergebnisse für einen aufgewachsenen GaAs-Film.
Zur Durchführung des vorliegende Verfahrens werden allgemein bekannte MBE-Wachstumsanordnungen verwendet.
Fig. 1A zeigt schematisch in einer unter Vakuum befindenden Wachstumskammer 7 angeordnete Effusionszellen 2 und 3 und ein Substrat 1. Die Effusionszelle 3 enthält die Ga-Elementarkomponente der GaAs-Verbindung z. B. als Ga-Atome und die Effusionszelle 2 enthält die As-Elementarkomponente z. B. als As₄-Moleküle. Die Substanzen in den Effusionszellen (3, 2) werden zur Aufdampfung der Substanzen aufgeheizt und der Dampf wird auf die Unterfläche des Substrats gerichtet. Die Strömung des Dampfes aus den Effusionszellen (2, 3) kann durch besondere Blenden zugelassen und verhindert werden, die in der Fig. 1 durch Blenden 5 und 6 veranschaulicht werden. Das Substrat 1 wird z. B. mittels eines elektrischen Widerstands 8 auf die Wachstumstemperatur aufgeheizt.
Fig. 1A zeigt die Ausgangssituation, in der das Substrat 1 in der Vakuumkammer 7 angeordnet und auf eine erste Wachstumstemperatur im Bereich von 100-500°C aufgeheizt ist. As und Ga in den Effusionszellen 2 und 3 werden auf Aufdampfungstemperaturen aufgeheizt, die von der Größenordnung 300°C (As) und 800°C (Ga) sind. Die Blenden 5 und 6 verhindern den Dampfauslaß aus den Zellen.
Die Fig. 1B und 1C veranschaulichen die Ausbildung der GaAs-Pufferschicht (20) nach dem MEE-Verfahren. In Fig. 1B wird die Blende 6 vor der As-Zelle 2 geöffnet und der Dampfstrahl (10) (As₄-Moleküle) darf die Oberfläche des Substrats 1 während einer Zeit beeinflussen, die für die Ausbildung einer Atomschicht erforderlich ist. Diese Zeit ist nicht kritisch, weil die As-Atome nicht miteinander verbunden sind, sondern das überflüssige Arsen wird durch Rückaufdampfung entfernt und die aufwachsende Oberfläche wächst nur um etwa eine Atomschicht auf. Nach dieser Zeit (Größenordnung 1 s) wird die Blende 6 geschlossen und die Blende 5 geöffnet (Fig. 1C).
In Fig. 1C darf ein Ga-Atome enthaltender Dampfstrahl auf die aufwachsende Oberfläche so lange einwirken, bis eine höchstens einer Atomschicht entsprechende Menge Ga-Atome die aufwachsende Oberfläche erreicht. Die Öffnungszeit der Blende 5 ist kritischer, weil die Ga-Atome auch miteinander verbunden sind und den GaAs-Film mehr als etwa eine Atomschicht aufwachsen lassen können. Nach dieser Zeit wird die Blende 5 geschlossen und die Blende 6 für die folgende As-Atomschicht geöffnet.
Die in den Fig. 1B und 1C beschriebenen Schritte werden wiederholt, indem der GaAs-Film mit je einer Atomschicht aufwächst, bis die erwünschte Dicke der GaAs- Pufferschicht (20) erreicht ist. Danach geht man zum MBE-Verfahren über, das in den Fig. 1D und 1E gezeigt wird.
Nach dem Aufwachsen der Pufferschicht (20) wird das Substrat 1 auf eine zweite Wachstumstemperatur aufgeheizt, die im Bereich 500-700°C liegt. Dann werden die beiden Blenden 5 und 6 geöffnet, wobei die Ga- und As-Dampfstrahlen (11, 10) gleichzeitig die aufwachsende Oberfläche beeinflussen. Die Blenden werden während der ganzen MBE-Stufe offengehalten, bis die erwünschte Dicke des GaAs-Films erreicht ist. Danach werden die beiden Blenden geschlossen, und der Prozeß ist zu Ende.
Fig. 2 zeigt einen auf einem Siliziumsubstrat (21) aufgewachsene GaAs-Film (25). Die Dicke der Pufferschicht (20) kann im Bereich von 4 bis 300 nm, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 150 nm, variieren. Die Gesamtdicke des GaAs-Films (25) ist typisch 1 bis 2 µm.
Beispiel 1
Der Versuch umfaßte eine Erzeugung von Si(100)-Substraten, die 4° gegen die [011]-Richtung geneigt waren, ein Aufwachsen von GaAs-Schichten und eine Untersuchung der Proben durch Rutherford-Rückstreuung/Kanalisation (RBS), Röntgenstrahldiffraktion und Hall- Beweglichkeitsmessungen.
Si-Substrate in einer Größe von 8×8 mm² wurden auf einen Mo-Heizblock (frei von Indium) montiert und in dem MBE-System angeordnet. Vor dem Wachstum von GaAs wurden die Substrate 30 Minuten bei einer Temperatur von 850°C in der Wachstumskammer aufgeheizt.
Die Filme durften mittels sowohl des erfindungsgemäßen MEE/MBE-Verfahrens als auch vergleichsweise nur mittels des MBE-Verfahrens bis auf Dicken von 0,45 bis 1,9 µm aufwachsen, wobei ein MBE-System mit drei Kammern der Firma Kryovak Ltd. verwendet wurde.
Bei MBE-Wachstum wurde die erste GaAs-Schicht von etwa 40 nm bei einer Temperatur von Ts = 280°C des Substrats mit einer Wachstumsrate von 0,2 µm/h aufgedampft. Dann wurde das Substrat auf die Temperatur von 600°C aufgeheizt und die Wachstumsrate wurde bis auf 0,8 µm/h erhöht.
Bei MEE/MBE-Wachstum wurde zuerst eine Pufferschicht von etwa 100 nm mittels MEE bei einer Temperatur von Ts = 300°C mit einer Wachstumsrate von 0,5 µm/h aufgedampft. Nach der Aufdampfung der Pufferschicht wurde das Wachstum mittels MBE bei einer Temperatur von 600°C und mit einer Rate von 1,0 µm/h fortgesetzt.
Die RBS-Kanalisationsmessungen wurden durch Verwendung eines ⁴He-Ionenstrahls von 2,3 MeV ausgeführt, dessen Winkelabweichung kleiner als 0,02° war und der aus einem Van de Graaff-Generator von 2,5 MeV erzeugt wurde. Der Ionenstrahl wurde parallel zu der [100]-Gitterachse von GaAs justiert. Die Justierung war mit einer größeren Genauigkeit als 0,05° reproduzierbar. Die Röntgenstrahlmessungen wurden durch Anwendung eines mit einer Cu-Anode versehenen Röntgenstrahldiffraktormeters vom Standardtyp und mit einem Kristall ausgeführt. An einer der Proben wurde auch die Hall-Beweglichkeit der Elektronen gemessen.
Fig. 3 zeigt Rückstreuspektra von GaAs-Schichten in einer Dicke von 0,45 und 0,48 µm. Die Schichten sind mittels MEE/MBE bzw. mittels MBE auf Si(100)-Substraten aufgewachsen. Ferner werden Rückstreuspektra von einem GaAs(100)-Bulkwafer gezeigt.
Bei RBS-Versuch erhält man die Dichte ND der versetzten Ge- und As-Atome im Verhältnis zu der Gesamtdichte N der Atome in (unvorbereitetem) GaAs-Bulk als Funktion der Tiefe x aus der Gleichung
ND/N = [HA(x) - HV(x)] / [HR(x) - HV(x)],
wobei HA und HV die gerichteten Rückstreuausbeuten von einem GaAs-Film bzw. einem GaAs-Bulkkristall bezeichnen. HR ist die Ausbeute, die von der Zufallsorientierung erhalten wird. Es ist zu bemerken, daß die Gleichung (1) nur im Oberflächenbereich X = 0-1 µm der Probe mit vernünftiger Genauigkeit gültig ist, wobei dies auf eine Dekanalisatinserscheinung zurückzuführen ist, die die Ausbeute in größeren Tiefen vermehrt.
Fig. 4 zeigt das Verhältnis ND/N (Gleichung 1) als Funktion der Tiefe für die Filmdicken 0,45 µm (Kurve (A)) und 0,48 µm (Kurve (B)), die aus den Spektren der Fig. 3 berechnet sind.
Fig. 5 zeigt das Verhältnis ND/N für die Filmdicken 1,85 µm (Kurve (C)) und 1,89 µm (Kurve (D)) nach Korrektur der Dekanalisationserscheinung. Regelmäßige Kurven sind durch Konvolution des ursprünglichen Spektrums mit einer 20 keV breiten Gauss-Verteilung erhalten.
Die folgende Tabelle I zeigt die (100)-gerichteten Minimalausbeuten der Rutherford- Rückstreuung und die FWMH-Werte (full widths at half maximum) der (400)- Röntgenstrahldiffraktion.
Tabelle I
Die Fig. 3 bis 5 zeigen, daß die Qualität der GaAs-Schichten bei erhöhter Dicke verbessert wird und daß die Qualität der Anfangsaufdampfungen die Entwicklungsrate der Kristallstruktur stark beeinflußt. Die Dichte der versetzten Atome als Funktion von X zusammen mit den Xmin- und FWHM-Werten liefern einen deutlichen Beweis dafür, daß die mittels des MEE-Verfahrens ausgeformte Pufferschicht der Kristallstruktur durch den ganzen Film hindurch bedeutend verbessert. Effekte von MEE sind am deutlichsten aus den dünnen Filmen der Fig. 4 ersichtlich, wo keine Korrektur der Dekanalisation erforderlich ist. Besonders interessant ist auch die Beobachtung, daß ein niedriger Xmin-Wert von 0,033, der mit dem des GaAs-Bulkkristalls identisch ist, schon bei Schichtdicken von 1,85 µm erhalten wird, wenn das Wachstum mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens (MEE/MBE) geschieht.
Zum Bewerten der elektrischen Qualität der 1,85 µm dicken GaAs-Schicht (MEE/MBE) wurde eine 0,5 µm dicke Oberfläche auf dem Niveau Nd-Na = 4×10¹⁷ cm-3 mit Si dotiert. Van der Pauw-Hall-Messungen dieses Films gaben der Elektronenbeweglichkeit µH einen Wert 3100 cm²/Vs in der Raumtemperatur. Vergleichsweise soll erwähnt werden, daß der µH-Wert der auf demselben Niveau dotierten, mittels des MBE- Verfahrens erzeugten GaAs/GaAs-Filme von n-Typ normalerweise etwa 3300 cm²/Vs war.
Beispiel 2
Man ließ 1 µm dicke GaAs-Filme mittels des MBE-Verfahrens (600°C, 1 µm/h) und des MEE/MBE-Verfahrens (zuerst eine Pufferschicht von 50-200 nm MEE/300°C und dann MBE/600°C) auf ein GaAs-Substrat aufwachsen.
Im mikroskopischen Bild gefundene Ovaldefekte gehörten zu zwei Hauptklassen: Defekte vom Typ A nahe beieinander und kleinere, vereinzelte Fehler B. Die MEE/MBE-Filme enthielten beinache nur Defekte vom Typ A mit augenscheinlichen Kernpartikeln. Defekte vom Typ A hatten ab und zu Galliumtropfen anstelle von Staubpartikeln in ihren Zentren. Defekte vom Typ A waren sehr selten, gewöhnlich weniger als 10 pro Probe. Dies gilt für alle Proben. Die MBE-Filme enthielten hauptsächlich Defekte vom Typ B mit kleinen oder überhaupt keinen Kernpartikeln.
Somit kann festgestellt werden, daß die verminderte Defektdichte bei MEE/MBE- Wachstum durch Eliminierung von Defekten vom Typ B, d. h., dem Auftreten von kleinen Partikeln oder anderen mikroskopischen Oberflächenverunreinigungen auf dem Substrat, erreicht wird.
Außerdem hat sich gezeigt, daß viele Partikel und Verunreinigungen, die sich vor dem Aufwachsen auf der Oberfläche befinden, bei dem MBE-Wachstum Ovaldefekte entwickeln. Dies ist jedoch nicht der Fall bei dem MEE/MBE-Wachstum.
Die Reduzierung der Defekte kann sich an die Ausformung einer (nahezu) vollständigen, monoatomaren Schicht anschließen, die mittels jedes MEE-Impulses erreicht wird. Es wird angenommen, daß leicht bewegliche Ga-Atome die Oberfläche ziemlich homogen in der arsenfreien Umgebung befeuchtet. Der folgende As₄-Impuls war lang genug, um es den As-Atomen zu ermöglichen, alle Kristallstrukturstellen des Gleichgewichtszustandes auf der mit Ga gesättigten Oberfläche zu erobern. Es ist somit denkbar, daß, wenn das Wachstum durch Stapeln von Atomen Schicht für Schicht beginnt, kleine Abscheidungen auf der ursprünglichen Oberfläche des Substrats "begraben" werden und keine Ovaldefekte verursachen, wenn der Film dicker wird. Diese Ansicht wird durch verschiedene Defekttypen in MBE- und MEE/MBE-Filmen gestützt.

Claims (3)

1. Molekularstrahlepitaxieverfahren zum Aufwachsenlassen eines GaAs-Films (25) auf der Oberfläche eines Si- oder GaAs-Substrats, bei dem die Wachstumsoberfläche des Substrats (1) in einer Vakuumkammer (7) wenigstens einem Dampfstrahl (11), der die Ga-Elementarkomponente der GaAs-Verbindung enthält, und wenigstens einem Dampfstrahl (10), der die As-Elementarkomponente der GaAs-Verbindung enthält, ausgesetzt wird, bei dem in einem ersten Schritt eine GaAs-Pufferschicht auf der Oberfläche eines auf eine erste Temperatur aufgeheizten Substrats (1) aufwachsen gelassen wird und bei dem in einem zweiten Schritt auf der GaAs-Pufferschicht (20) eine GaAs-Schicht bei einer zweiten Temperatur aufwachsen gelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß
  • A) das Aufwachsenlassen der GaAs-Pufferschicht (20) durch wechselweise Zuführung der Elementarstoffe der GaAs-Verbindung erfolgt, so daß je eine Atomschicht entsteht, wobei bei Ausformung jeder Atomschicht die Wachstumsoberfläche einem Dampfstrahl (10,11) ausgesetzt wird, der nur eine Elementarkomponente der GaAs-Verbindung enthält, und daß
  • B) im zweiten Schritt das Substrat (1) auf eine zweite Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist, aufgeheizt wird und daß das Aufwachsenlassen der GaAs- Schicht (22) durch gleichzeitige Zuführung der beiden Elementarkomponenten der GaAs-Verbindung erfolgt.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Temperatur im Bereich von 100 bis 600°C und die zweite Temperatur im Bereich von 500 bis 700°C ist.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Minimaldicke der GaAs-Pufferschicht (20) etwa 4 bis 5 nm ist.
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