DE112004000383T5

DE112004000383T5 - Galliumnitrid-Einkristallsubstrat und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE112004000383T5
Application number: DE112004000383T
Authority: DE
Inventors: Kazumasa Yokkaichi Hiramatsu; Hideto Hisai Miyake; Shinya Bohyama; Takayoshi Tottori Maeda; Yoshinobu Ono
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2006-03-30
Also published as: GB2416623B; US20060172512A1; WO2004079802A1; TWI317990B; US7399687B2; TW200423312A; KR20050105516A; CN1759469A; GB2416623A; JP2004273661A; GB0519380D0; KR101142745B1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines epitaxialen Substrats mit einem Halbleiterkristall einer Verbindung der Gruppe III–V der allgemeinen Formel In_xGa_yAl_zN (worin x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) mit verringerter Versetzungsdichte, wobei das Verfahren eine erste Stufe der Abdeckung mit einer Maske, die aus einem von dem Halbleiter der Verbindung der Gruppe III–V verschiedenenMaterial besteht, derart, dass durch die Verwendung eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen nur Teile rings um Punkte des Kristalls Öffnungen bilden und eine zweite Stufe des seitlichen Wachsens des Halbleiterkristalls der Verbindung der Gruppe III–V durch Verwendung des Halbleiterkristalls der Verbindung der Gruppe III–V an der Öffnung als Kristallkeim umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Galliumnitrid-Einkristallsubstrat und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Halbleiter einer Verbindung der Gruppe III-V auf Nitridbasis der allgemeinen Formel In_xGa_yAl_zN (worin x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) weisen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung eines Elements der Gruppe III eine Ultraviolett bis Rot entsprechende steuerbare Bandlücke des Direkttyps auf, und können folglich als Material für ein lichtemittierendes Bauteil hoher Effizienz im Bereich von ultraviolettem bis sichtbarem Licht genutzt werden. Es ist theoretisch möglich, ein Elektronikbauteil hervorragender Umgebungsbeständigkeit unter Verwendung der Eigenschaft als Halbleiter auch bei hohen Temperaturen, unter denen herkömmliche Halbleiter nicht arbeiten können, aufgrund einer größeren Bandlücke im Vergleich zu Halbleitern, wie GaAs und dergleichen, die allgemein bis heute verwendet werden, zu fertigen.

Jedoch können Halbleiter einer Verbindung der Gruppe III–V auf Nitridbasis nicht ohne weiteres Kristallwachstum eines massiven Einkristalls erreichen und frei stehende Substrate von praktisch verwendbaren Halbleitern einer Verbindung der Gruppe III–V auf Nitridbasis sind noch in der Entwicklung. Daher sind derzeit in weitem Umfang verwendete Substrate Saphir und dergleichen. Üblicherweise werden Verfahren eines epitaxialen Aufwachsens, wie das Verfahren der metallorganisch-chemischen Abscheidung aus der Gasphase (im folgenden als MOCVD-Verfahren abgekürzt) verwendet.

Jedoch weist ein Saphirsubstrat eine von einem Halbleiter einer Verbindung der Gruppe III–V auf Nitridbasis signifikant verschiedene Gitterkonstante auf, weshalb es unmöglich ist, auf diesem direkt einen Kristall eines Halbleiters einer Verbindung der Gruppe III–V auf Nitridbasis zu züchten. Daher wurde ein Verfahren erfunden und üblicherweise verwendet, wobei amorphes GaN, AlN oder dergleichen zunächst bei niedrigerer Temperatur gezüchtet wird, die Gitterspannung relaxiert wird und dann ein Kristall eines Halbleiters einer Verbindung der Gruppe III–V auf Nitridbasis auf diesem gezüchtet wird (offengelegte japanische Patentanmeldung (JP-A) Nr. 63-188983). Durch dieses Verfahren nahm die Qualität eines Kristalls eines Halbleiters einer Verbindung der Gruppe III–V auf Nitridbasis dynamisch zu.

Da jedoch die Diskrepanz der Gitterkonstante zwischen einem Saphirsubstrat und einem Kristall eines Halbleiters einer Verbindung der Gruppe III–V auf Nitridbasis nicht gelöst ist, ist eine Versetzung, d.h. ein Kristalldefekt, immer noch mit einer Dichte einer Größe von 10⁹ bis 10¹⁰ cm^–2 im Kristall eines Halbleiters einer Verbindung der Gruppe III–V auf Nitridbasis vorhanden. Diese Versetzung ist ein Problem, da sie die Eigenschaften einer Vorrichtung, wie Lebensdauer oder dergleichen deutlich vermindert.

Dann wurde vor kurzem als Verfahren zur Verringerung einer Versetzung, die auf der Basis der Diskrepanz der Gitterkon stante von Saphir entsteht, ein Verfahren vorgeschlagen, wobei auf GaN, bei dem Versetzungen in hoher Dichte vorhanden sind, eine mit SiO₂ und dergleichen bemusterte Maske gebildet wird, GaN ausgehend von einem Fensterteil der Maske gezüchtet wird und die Maske durch seitliches Wachstum bedeckt wird, wobei ein ebener GaN-Kristall erhalten wird, und es wird auch berichtet, dass die Versetzungsdichte durch Blockieren einer Versetzung ausgehend von dem Templat unter Verwendung einer Maske auf 10⁷ cm^–2 verringert werden kann (Appl. Phys. Lett. 71(18), 2637 (1997)).

Andererseits wird als Verfahren zur Gewinnung eines frei stehenden GaN-Substrats ein Verfahren berichtet, bei dem auf einem Saphirsubstrat und dergleichen ein GaN-Kristall epitaxial aufwachsen gelassen wird und der Saphir und dergleichen durch Verwendung von Ätzen oder Laser entfernt wird (Jpn. J. Appl. Phys., Band 38, S. L217-219 (1999), JP-A-2000-129000).

Jedoch weist dieses Verfahren das Problem auf, dass wegen des Unterschieds des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Saphir und dergleichen und GaN ein Verziehen in einer Kühlstufe nach dem Aufwachsen erfolgt, infolgedessen ein Verziehen oder Risse auf dem gebildeten freistehenden Substrat verbleiben und ferner das Ziel, dass die Versetzungsdichte ausreichend verringert ist, nicht erreicht werden kann.

Als Verfahren zur Lösung dieser Probleme wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein aus Ti und dergleichen bestehender dünner Metallfilm mit einer katalytischen Wirkung zur Förderung der Zersetzung von GaN auf der Oberfläche von GaN gebildet wird, dann eine Wärmebehandlung auf diesem unter einer NH₃ enthaltenden Atmosphäre durchgeführt wird, um TiN in der Form eines Gitters auf GaN zu bilden und gleichzeitig einen Hohlraum von umgekehrter Konusform auf dem Grund-GaN in dem Gitterraum zu bilden und GaN seitlich auf diesem TiN wachsen gelassen. wird, und dieses dann unter Verwendung eines Flüssigkeitsgemischs aus Flusssäure und Salpetersäure abgelöst wird, wobei ein freistehendes Substrat mit einer Versetzungsdichte, die auf etwa 10⁷ cm^–2 verringert ist, und geringem Verziehen erhalten wird (JP-A-2002-343728).

Jedoch weist auch dieses Verfahren das Problem, dass das Verziehen nicht ausreichend ist, obwohl es verringert ist, und dass die Nitridierung von Ti und die Bildung eines Hohlraums in GaN gleichzeitig in einer Wärmebehandlung durchgeführt werden, infolgedessen die Kontrolle des Hohlraumanteils und die Einstellung des Nitridierungsgrades von Ti und dergleichen schwierig sind und die stabile Produktion eines Substrats geringer Versetzung schwierig ist, das Problem, das ein Flüssigkeitsgemisch aus Flusssäure und Salpetersäure zur Durchführung des Ablösens notwendig ist, und andere Probleme auf.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten intensive Untersuchungen zur Lösung der im Vorhergehenden genannten Probleme durch und sie ermittelten infolgedessen, dass ein Halbleiterkristall der Verbindung der Gruppe III–V auf Nitridbasis mit einer spezifischen Struktur gebildet werden kann, wobei ein Punkt in der Form eines Vorsprungs als Kristallkeim verwendet wird, die gesamte Oberfläche des Kristalls eben ist und Hohlräume im Inneren regelmäßig und periodisch zurückgelassen werden, indem ein Halbleiterkristall einer Verbindung der Gruppe III–V auf Nitridbasis mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen verwendet, andere Teile als die Punkte in der Form eines Vorsprungs mit einer Maske maskiert, anschließend der Kristall seitlich wachsengelassen wird, dass dieser Kristall eine Versetzungsdichte aufweist, die gleich der bei herkömmlichen Verfahren erhaltenen Höhe oder geringer als diese ist, ferner dass durch Steuerung der Querschnittsfläche des Punkts in der Form eines Vorsprungs auf eine bestimmte Höhe oder geringer ein Templat und ein oberer Kristall ohne Ätzen oder Laser nach dem Züchten des Kristalls abgelöst werden können, und ein freistehendes Substrat mit geringer Versetzungsdichte, das ferner extrem geringes Verziehen zeigt, erhalten werden kann, was zur Fertigstellung der Erfindung führte.

Das heißt, durch die vorliegende Erfindung wird bereitgestellt:

[1] Ein Verfahren zur Herstellung eines epitaxialen Substrats mit einem Halbleiterkristall einer Verbindung der Gruppe III–V der allgemeinen Formel In_xGa_yAl_zN (worin x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) mit verringerter Versetzungsdichte, wobei das Verfahren eine erste Stufe der Abdeckung mit einer Maske, die aus einem von dem Halbleiter der Verbindung der Gruppe III–V verschiedenen Material besteht, derart, dass durch die Verwendung eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen nur Teile rings um Punkte des Kristalls Öffnungen bilden und eine zweite Stufe des seitlichen Wachsens des Halbleiterkristalls der Verbindung der Gruppe III–V durch Verwendung des Halbleiterkristalls der Verbindung der Gruppe III–V an der Öffnung als Kristallkeim umfasst.
[2] Ein Verfahren zur Herstellung eines frei stehenden Substrats eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V der allgemeinen Formel In_xGa_yAl_ZN (worin x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) mit verringerter Versetzungsdichte, wobei das Verfahren eine erste Stufe der Abdeckung mit einer Maske, die aus einem von dem Halbleiter der Verbindung der Gruppe III–V verschiedenen Material besteht, derart, dass durch die Verwendung eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen nur Teile rings um Punkte des Kristalls Öffnungen bilden und die Summe der Flächen der Öffnungen 1/2 oder weniger der aus der Richtung von oben projizierten Fläche des Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen aufweist, und eine zweite Stufe des seitlichen Wachsens des Halbleiterkristalls der Verbindung der Gruppe III–V durch Verwendung des Halbleiterkristalls der Verbindung der Gruppe III–V an der Öffnung als Kristallkeim umfasst.
[3] Das Verfahren nach [1] oder [2], wobei der Halbleiterkristall einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen in der ersten Stufe durch Verwendung des Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V als Templat, Abdecken desselben mit einer Maske mit einer Mehrzahl von Öffnungen, und anschließendes selektives Wachsen des Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V ausgehend von der Öffnung derart, dass eine gegen die Oberfläche des Templats schräge Kristallfläche gebildet wird, erhalten wird.
[4] Ein epitaxiales Substrat eines Halbleiters einer Verbindung der Gruppe III–V, das einen Hohlraum enthält, der von einer zu einem Substrat parallelen Fläche und einer schrägen Fläche, die mit einem von einem Halbleiter einer Verbindung der Gruppe III–V verschiedenen Material bedeckt ist, umgeben ist, und
[5] ein freistehendes Substrat eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit verringerter Versetzungsdichte, das durch das Verfahren nach [2] erhalten wurde.

1 ist eine schematische Darstellung, die ein Verfahren zur Herstellung eines freistehenden Substrats von GaN zeigt, das ein Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

2(A) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Bauteil unter Verwendung eines epitaxialen Substrats der vorliegenden Erfindung zeigt, (B) ist eine Darstellung, die schematisch den Zustand der Verringerung der Versetzungsdichte in der vorliegenden Erfindung zeigt, und (C) ist eine Darstellung, die schematisch ein Verfahren zur Verringerung der Versetzungsdichte durch die Wiederholung von seitlichem Wachstum zeigt.

3(A) zeigt ein zur Abdeckung eines Templats in Beispiel 3 verwendetes Maskenmuster, und (B) zeigt ein zur Abdeckung eines Templats in Beispiel 4 verwendetes Maskenmuster.

4 ist eine schematische Darstellung, die ein Verfahren zur Herstellung eines freistehenden Substrats der vorliegenden Erfindung zeigt.

5 ist eine schematische Darstellung, die ein Verfahren zur Herstellung eines freistehenden Substrats der vorliegenden Erfindung zeigt.

1: epitaxialer Grund-GaN-Kristall
2: Muster
2A: Maskenteil
2B: Öffnung
3: Kristall mit Vorsprungform
4: in der ersten Stufe verwendete Maske
5: Photoresistschicht
6: GaN-Öffnung (freiliegender Teil, Kristallkeim)
6': Verbindungsteil
7: gezüchteter Kristall
7A: Assoziierungsteil
7': freistehendes Substrat
8: epitaxialer Kristall mit Hohlraum in Inneren
8A: Hohlraum
9: Schicht des n-Typs
10: lichtemittierende Schicht
11: Schicht des p-Typs
12: n-Elektrode
13: p-Elektrode.

Als Verfahren zur Züchtung eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V der allgemeinen Formel In_xGa_yAl_zN (worin x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) in der vorliegenden Erfindung werden günstigerweise ein HVPE-Verfahren und MOVPE-Verfahren verwendet. Das HVPE-Verfahren kann einen hervorragenden Kristall in einem kurzen Zeitraum erhalten, da eine große Wachstumsgeschwindigkeit erhältlich ist und infolgedessen günstigerweise in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das MOVPE-Verfahren kann Kristallwachstum mit guter Gleichförmigkeit einer großen Zahl von Substraten bewirken und infolgedessen auch günstigerweise in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Diese Verfahren können in Kombination durchgeführt werden und beispielsweise kann die Stufe des Züchtens eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen durch das MOVPE-Verfahren durchgeführt werden und die zweite Stufe, d.h. das seitliche Wachstum zur Gewinnung eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit verringerter Versetzungsdichte durch das HVPE-Verfahren in der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
Als Bedingungen zum Bewirken von Kristallwachstum sind Temperatur, Druck, Trägergas, Ausgangsmaterial und dergleichen wichtig und herkömmliche bekannte Bedingungen hierfür können verwendet werden.
Beispielsweise beträgt in der zweiten Stufe der Wachstumsdruck üblicherweise 0,001 atm oder mehr. In dieser Stufe ten diert die Kristallinität zu einem geringeren Wert, wenn der Druck 0,001 atm oder weniger beträgt. Er beträgt zweckmäßigerweise 0,005 atm oder mehr, vorzugsweise 0,01 atm oder mehr. Die Kristallinität ist in einigen Fällen verbessert, wenn der Wachstumsdruck höher ist, und eine MOVPE-Vorrichtung oder HVPE-Vorrichtung, die allgemein zur Kristallzucht verwendet werden, wird großtechnisch bei einem derart hohen Wachstumsdruck nicht verwendet, weshalb der Wachstumsdruck bei erneutem Wachstum vorzugsweise 10 atm oder weniger beträgt.
Im Hinblick auf das Trägergas können diejenigen, die bei üblicher MOVPE und HVPE verwendet werden, wie Wasserstoff, Stickstoff, Helium, Argon und dergleichen verwendet werden. Als Ausgangsmaterial können herkömmliche bekannte Materialien verwendet werden.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Verwendung von 1 erläutert.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Halbleiterkristall einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen verwendet wird, und die Vorsprungform bedeutet eine als schräge Kristallfläche gebildete konvexe Form, die keine zum Grundsubstrat parallele Fläche aufweist, und sie umfasst eine mit einer sich linear erstreckenden Spitze und eine mit einer Spitze in der Form eines Punkts.
Ein derartiger Halbleiterkristall einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen kann beispielsweise wie in 1(A) und (B) angegeben, hergestellt werden.
Das heißt, als Grundsubstrat 1 wird ein epitaxialer GaN- Kristall, der ein gebildetes Muster trägt, günstigerweise verwendet. Hierbei ist das Substrat nicht auf einen epitaxialen GaN-Kristall beschränkt und eine bei niedrigerer Temperatur gezüchtete GaN-Pufferschicht oder AlN-Pufferschicht, die ein gebildetes Muster trägt, kann in einigen Fällen verwendet werden, um die Wirkung der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Als das bei der Musterbildung verwendete Material werden üblicherweise Materialien, die von dem Halbleiterkristall einer Verbindung der Gruppe III–V verschieden sind, günstigerweise verwendet. Für diese Materialien ist erforderlich, dass sie einer Ammoniak enthaltenden Atmosphäre bei hoher Temperatur, die für das Wachstum eines Kristalls in der Form von Vorsprüngen verwendet wird, widerstehen können und Beispiele hierfür umfassen ein Metalloxid, das aus SiO₂, TiO₂ und dergleichen besteht, ein Nitrid, das aus Si₃N₄, BN (Bornitrid) und dergleichen besteht, ein Einzelmetall, das aus W (Wolfram), Mo (Molybdän), Cr (Chrom), Co (Cobalt), Si (Silicium), Gold, Zr (Zirconium), Ta (Tantal), Ti (Titan), Nb (Niobium), Nickel, Platin, V (Vanadium), Hf (Hafnium), Pd (Palladium) und dergleichen besteht, und Laminatstrukturen derselben.
Ferner können solche, die ein auf der Oberfläche eines epitaxialen GaN-Kristalls durch trockenes Ätzen und dergleichen gebildetes unregelmäßiges Muster aufweisen, und solche, die ein auf einem aus Saphir und dergleichen bestehenden Substrat durch trockenes Ätzen und dergleichen gebildetes unregelmäßiges Muster aufweisen, ebenfalls in einigen Fällen verwendet werden, um die Wirkung der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Als Musterform können die herkömmlicherweise bekannten verwendet werden. Insbesondere werden solche mit streifenförmigen Masken mit einer konstanten Breite, die parallel über eine Öffnung eines konstanten Breite, die allgemein als Linie/Zwischenraum bezeichnet wird, abwechselnd angeordnet sind, solche mit einem Grund, der partiell in Form eines Kreises oder Polygons freiliegt, und dergleichen genannt. Diese Musterformen können in Abhängigkeit von den folgenden Zuchtbedingungen und der Musterform gewählt werden.
Im Falle eines Linien/Zwischenraum-Musters beträgt die Breite eines Maskenteils vorzugsweise 0,05 μm oder mehr und 20 μm oder weniger. Wenn die Breite eines Maskenteils kleiner als 0,05 μm ist, ist die Wirkung der Verringerung der Defektdichte der vorliegenden Erfindung nicht deutlich. Wenn sie größer als 20 μm ist, wird die zur Einbettung eines Maskenteils erforderliche Zeit zu lang, inpraktikabel. Aus dem gleichen Grund beträgt der Abstand zwischen Öffnungen vorzugsweise 0,05 μm oder mehr und 20 μm oder weniger, auch im Falle eines Musters mit einer Öffnung in der Form eines Kreises oder Polygons.
Im Falle eines Linien/Zwischenraum-Musters beträgt die Breite einer Öffnung (freiliegender Teil des Grundes) vorzugsweise 0,01 μm oder mehr und 20 μm oder weniger. Wenn die Breite einer Öffnung kleiner als 0,01 μm ist, sind die derzeitigen Halbleiterverfahren nicht günstig, da sie nicht ohne weiteres in praktisch korrekter Form gefertigt werden kann. Wenn sie größer als 20 μm ist, ist die Wirkung der Verringerung von Defekten der vorliegenden Erfindung nicht deutlich. Aus dem gleichen Grund beträgt die Größe einer Öffnung vorzugsweise 0,01 μm oder mehr und 20 μm oder weniger, auch im Falle eines Musters mit einer Öffnung in der Form eines Kreises oder Polygons. 1 zeigt schematisch ein Linien/Zwischenraum-Muster, wobei die Breite eines Maskenteils 2A und die Breite einer Öffnung 2B etwa die gleiche sind.
Im Falle eines Linien/Zwischenraum-Musters ist die bevorzugte Streifenrichtung eine <1-100>-Richtung oder <11-20>-Richtung eines hexagonalen GaN-Kristalls. Besonders bevorzugt ist eine <1-100>-Richtung.
Hierbei ist das Muster nicht auf einen Streifen längs einer Richtung beschränkt, und ein Muster übereinandergelegter Streifen längs einer Mehrzahl von Richtungen ksnn ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise können unter Verwendung von Streifen längs zwei Richtungen solche mit Vorsprungstrukturen mit einer Spitze in der Form von zweidimensional im Disaggregationsmodus angeordneten Punkten und solche mit Vorsprungstrukturen mit einer Spitze in der Form einer gekreuzten Linie längs zwei Richtungen und dergleichen hergestellt werden.
Auch im Falle der Verwendung von Streifen längs einer Mehrzahl von Richtungen ist die Streifenrichtung vorzugsweise eine in <1-100>-Richtung oder in <11-20>-Richtung eines hexagonalen GaN-Kristalls. Wegen der Symmetrie eines Nitridkristalls in der (0001)-C-Ebene bilden diese Richtungen alle 60° eine kristallographisch äquivalente Richtung. Das heißt, zwei <1-100>-Richtungen, die sich bei 60° schneiden, zwei <11-20>-Richtungen, die sich bei 60° schneiden, eine Kombination aus einer <1-100>-Richtung und einer in <11-20>-Richtung, die sich bei 90° schneiden, und dergleichen können in geeigneter Weise verwendet werden.
Zur Bildung von Vorsprungformen werden Zuchtbedingungen für die leichte Bildung schräger Kristallflächen üblicherweise verwendet. Insbesondere kann die im Vorhergehenden genannte Form ohne weiteres gebildet werden, wenn die Wachstumstemperatur relativ niedriger ist, beispielsweise wenn sie 1050°C oder weniger beträgt, wenn das Verhältnis der Zufuhrmenge eines Ausgangsmaterials der Gruppe V zu der Zufuhrmenge eines Ausgangsmaterials der Gruppe III größer ist, wenn die Öffnung eines Musters kleiner im Vergleich zur Breite eines Musters ist und wenn der Wachstumsdruck höher ist. Durch das Durchführen von erneutem Wachstum bis zum Verschwinden einer zur Oberfläche eines Templats parallelen Fläche in einem unter derartigen Bedingungen gewachsenen bzw. gezüchteten Kristall wird ein Kristall 3 mit nur aus einer schrägen Kristallfläche gebildeten Vorsprungformen erhalten. Auch nach dem Verschwinden einer zur Oberfläche eines Templats parallelen Fläche in einem langen Kristall kann Wachstum ebenfalls nur mit schräger Kristallfläche fortgesetzt werden, indem das Wachstum unter dergleichen Bedingung fortgesetzt wird.
Die erste Stufe der vorliegenden Erfindung ist eine Stufe der Verwendung eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen gemäß der obigen Beschreibung und des Bedeckens mit einer Maske, die aus einem von dem Halbleiter einer Verbindung der Gruppe III-V verschiedenen Material besteht, derart, dass nur Teile um Punkte bzw. Spitzen des Kristalls Öffnungen bilden, und das Maskenbildungsverfahren umfasst

(1) ein Verfahren des Formens einer Maske derart, dass die gesamte Oberfläche von Vorsprungformen bedeckt ist, und des anschließenden Entfernens der Maske nur an der Spitze,
(2) ein Verfahren des Bildens eines Musters mit einem Photoresist und dergleichen derart, dass nur eine Spitze mit einem Maskenmaterial bedeckt ist und dann des Bildens eines Maskenmaterials und des Entfernens eines Maskenmaterials an anderen Teilen als der Spitze (sogen. Abhebeverfahren) und andere Verfahren.

Für Prüflinge mit Vorsprungformen wird das Verfahren (1) günstigerweise verwendet.
Das heißt, wegen der Vorsprungformen ist die Dicke einer applizierten Schicht 5 eines Photoresists rings um eine Vorsprungspitze kleiner und rings um einen unteren Teil größer, weshalb, wenn ein Sauerstoffplasmaätzen durchgeführt wird, eine Photoresistschicht vorzugsweise von einem Teil einer geringeren Photoresistdicke (d.h. der Vorsprungspitze) verschwindet, wobei die Maske 4 freigelegt wird. Danach kann durch Ätzen der Maske ein GaN-Halbleiter nur rings um eine Vorsprungspitze freigelegt werden (1(C), (D)). Die Fläche einer Öffnung (freigelegter Teil) 6 an einer Vorsprungspitze kann durch Einstellen der Schichtdickenverteilung, die in Abhängigkeit von den Applikationsbedingungen eines Photoresists, der Sauerstoffplasmaätzdauer und dergleichen bestimmt wird, gesteuert werden. Hierbei können als das in einer Maske 4 verwendete Material die gleichen Materialien, die bei der Herstellung des im Vorhergehenden genannten Kristalls mit Vorsprungformen angegeben sind, verwendet werden.
Die zweite Stufe der vorliegenden Erfindung ist eine Stufe der Verwendung eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V an der, wie oben beschrieben, erhaltenen Öffnung als Kristallkeim und des seitlichen Wachsens des Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V und zur Gewinnung einer ebenen Schicht 7 kann das Wachstum bzw. Züchten vorteilhafterweise unter Bedingungen durchgeführt werden, unter denen ein seitliches Wachstum gegenüber einem Wachstum längs der Längsrichtung dominant ist, durchgeführt werden. Unter derartigen Bedingungen wird eine (0001)-Ebene ohne weiteres gebildet, und die im Vorhergehenden genannten Bedingungen zum Wachstum eines Kristalls mit Vorsprungflächen sind vorzugsweise Bedingungen, bei denen die Hauptbedingungsfaktoren zur entgegengesetzten Seite verschoben sind. Speziell wird eine ebene Schicht ohne weiteres erhalten, wenn die Wachstumstemperatur relativ höher ist, beispielsweise wenn sie 900°C oder mehr beträgt, wenn das Verhältnis der Zufuhrmenge eines Ausgangsmaterials der Gruppe V zur Zufuhrmenge eines Ausgangsmaterials zur Gruppe III kleiner ist, wenn der Wachstumsdruck relativ niedriger ist, wenn er beispielsweise 2 atm oder weniger beträgt.
Als das Kristallzuchtverfahren der zweiten Stufe wird HVPE, das eine große Wachstumsgeschwindigkeit ergibt, günstigerweise verwendet, und zusätzlich kann ein Verfahren, das zwei Zuchtverfahren kombiniert, ebenfalls verwendet werden, wobei MOVPE, die gute Formkontrollierbarkeit zeigt, verwendet wird, bis eine ebene Fläche erhalten wird, wobei dann das, das eine größere Dicke aufweist, unter Verwendung von HVPE gebildet wird.
Ein hier hergestellter Kristall 7 mit einer gesamten ebenen Oberfläche wird mit einem Templat nur am Verbindungsteil 6', der ursprünglich ein Kristallkeimteil ist, verbunden, weshalb Gitterspannungen, die einem Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten von einem aus Saphir bestehenden Grundsubstrat und dergleichen zuzuschreiben sind, sich an diesem Teil konzentrieren und infolgedessen an diesem Teil eine Rissbildung erfolgt und in einigen Fällen ein Ablösen von einem Templat von Natur aus erfolgt. Bedingungen, die ein Ablösen ohne eine derartige spezielle Behandlung ermöglichen, hängen von der Dicke eines aus Saphir und dergleichen bestehenden Grundsubstrats, der Dicke eines in der zweiten Stufe gezüchteten Kristalls, dem Flächenanteil einer Öffnung (Flächenanteil eines Kristallkeimteils), d.h. dem Verhältnis der Summe der Flächen von Maskenöffnungen zur aus der Richtung von oben projizierten Fläche des Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen und dergleichen ab. Qualitativ erfolgt ein natürliches Ablösen ohne weiteres, wenn die Kristalldicke in der zweiten Stufe größer ist und der Flächenanteil einer Öffnung geringer ist.
Im Falle eines üblicherweise verwendeten Saphirgrundsubstrats mit einer Dicke von etwa 400 μm beträgt die Dicke eines in der zweiten Stufe gewachsenen Kristalls vorzugsweise 10 μm oder mehr und noch besser 20 μm oder mehr. Der Flächenanteil einer Öffnung beträgt vorzugsweise 2/3 oder weniger, noch besser 1/2 oder weniger. Wenn die Dicke geringer als 10 um ist, wenn der Flächenanteil größer als 2/3 ist und dergleichen, besteht die Tendenz, dass natürliches Ablösen nicht ohne weiteres verursacht wird.
Ein auf diese Weise natürlich abgelöstes freistehendes Substrat wird durch ein Grundsubstrat nicht signifikant beeinflusst, infolgedessen ist ein Verziehen desselben äußerst gering. Im Falle von nicht natürlichem Ablösen ist es auch möglich, ein Ablösen durch die Anwendung von mechanischer Belastung oder Wärmebelastung zu bewirken, um ein freistehendes Substrat zu erhalten.
Die Stufe der Abdeckung mit einer Maske derart, dass nur Teile um Punkte bzw. Spitzen eines Kristalls mit Vorsprungformen eine Öffnung bilden, als die erste Stufe kann Stufen, die beispielsweise in 4 und 5 angegeben sind, zusätzlich zu der im Vorhergehenden genannten Stufe verwenden. Das Beispiel von 4 ist ein Verfahren, bei dem ein ein gebildetes Muster tragendes Grundsubstrat durch ein Verfahren, wie trockenes Ätzen und dergleichen, unter Bildung von Vorsprungformen ausgehoben wird, dann eine zweite Maske derart gebildet wird, dass nur Teile rings um die Punkte bzw. Spitzen der Vorsprungformen eine Öffnung bilden. Bei diesem Verfahren kann das Züchten eines Halbleiters einer Verbindung der Gruppe III–V nur einmal durchgeführt werden.
Das Beispiel von 5 ist ein Verfahren, bei dem die Dicke einer auf einem Grundsubstrat zu bildenden Maske relativ grö ßer gemacht wird, eine konkave Form auf dieser Maske gebildet wird, und dann ein ebener Kristall mit einem Hohlraum im Inneren durch selektives Wachstum und seitliches Wachstum erhalten wird. Bei diesem Verfahren wird das Wachstum unter Bedingungen durchgeführt, unter denen bei selektivem Wachstum eine schräge Kristallfläche gebildet wird, und dann die Wachstumsbedingungen derart geändert, dass seitliches Wachstum vor einem Wachsen dominant ist.
Auf diese Weise kann ein freistehendes GaN-Substrat 7' erhalten werden. Wenn ein freistehendes GaN-Substrat verwendet wird, kann durch Durchführen von homoepitaxialem Wachstum von GaN auf diesem durch ein HVPE-Verfahren und dergleichen die Dicke eines GaN-Substrats einer geringen Versetzung ausreichend erhöht werden und die Verwendung als Block ermöglicht werden.
Ferner kann durch Erhöhen des Flächenanteils eines Kristallkeims (Öffnung 6) in der ersten Stufe der vorliegenden Erfindung ein Kristall 8 mit einer spezifischen Struktur, die einen inneren zurückgelassenen Hohlraum 8A enthält, ohne Ablösen einer GaN-Schicht erhalten werden. Es besteht die Möglichkeit der Herstellung eines neuen Elements, das in 2(A) angegeben ist, durch Verwendung dieser Struktur. 2(A) zeigt eine lichtemittierende Diode, die eine Metallschicht hoher Lichtreflexion als die in der ersten Stufe verwendete Maske 4 enthält, eingebettet in einem Kristall. Dadurch kann nach unten austretendes Licht aus einer lichtemittierenden Schicht 10 nach oben reflektiert werden, wobei eine LED erhalten wird, die verbesserte Lichtaustrittseffizenz zeigt.
Eine in der ersten Stufe gebildete GaN-Öffnung 6 rings um einen Kristallpunkt wirkt als Kristallkeim für Kristallwachstum in der zweiten Stufe zur Bildung einer ebenen Schicht.
Ein seitlich von einem Kristallkeim ausgewachsener Kristall übernimmt die Richtung des Kristallkeims, so dass in diesem wenig Versetzungen vorhanden sind. Da die meisten von einem Templat übernommenen Versetzungen in einer Stufe des Wachstums einer Vorsprungsform 3 längs der horizontalen Richtung im Inneren gebrochen werden und an einer schrägen Kristallfläche enden, existiert die Versetzung eines Templats, die in eine wieder gewachsene flache Schicht 7 übernommen wurde, im wesentlichen nur an der Vorsprungsstelle als Kristallkeim. Infolgedessen kann die Versetzungsdichte der gesamten ebenen Schicht effektiv verringert werden.
Eine von einem Templat zu einer ebenen Schicht übertragene Versetzung erfolgt nur am Kristallkeimteil, wie oben beschrieben, jedoch erfolgt eine Versetzung in einigen Fällen neu am assoziierten Teil 7A der ebenen Schicht. Der Grund hierfür liegt darin, dass aufgrund der Schwankung der Kristallachse in einer (0001)-Ebene eines Kristallkeims die Orientierungen von wechselseitig benachbarten Kristallkeimen sich leicht verschieben und eine Korngrenze eines geringen Neigungswinkels an einem Assoziationsteil eines seitlich gewachsenen Teils erzeugt wird und eine Versetzung längs dieser gebildet wird. Diese Bedingung ist schematisch in 2(B) angegeben.
Durch Wiederholen von eingebettetem Wachstum durch seitliches Wachstum können in einigen Fällen neue Versetzungen, die an einem Assoziationsteil auftreten, verringert werden. Zur Verringerung von Versetzungen an einer Korngrenze eines kleinen Neigungswinkels, die an einem Assoziationsteil auftreten, ist es notwendig, den Abstand bis zur Assoziation durch seitliches Wachstum zu erhöhen und die Größe einzelner Körner, die durch die Korngrenze eines kleinen Neigungswinkels umgeben sind, zu erhöhen. Um dieses durchzuführen, kann es vorteilhaft sein, dass in einem Muster, das vor der ersten Stufe verwendet wurde, die ein zweites Mal verwendet wird, die Periode des Musters größer als die Periode des ersten Mals gemacht wird. Daher kann die verbliebene Versetzungsdichte weiter verringert werden. Diese Bedingung ist schematisch in 2(C) angegeben. Als das Verfahren von eingebettetem seitlichem Wachstum können die zweite oder spätere Stufen in der vorliegenden Erfindung, so wie sie sind, verwendet werden, jedoch kann es einfacher auch zulässig sein, dass ein Muster auf einer beim ersten Mal erhaltenen flachen Schicht gebildet und eingebettetes seitliches Wachstum nur direkt auf diesem durchgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden genauer durch Beispiele erläutert, jedoch ist der Umfang der Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Beispiel 1
Eine SiO₂-Maske, die durch ein Gasabscheidungsverfahren unter Verwendung eines Prüflings gebildet wurde, der durch Bildung einer undotierten GaN-Schnicht 1 mit einer Dicke von etwa 3 μm auf einer GaN-Pufferschicht erhalten wurde, die bei einer niedrigeren Temperatur durch ein MOCVD-Verfahren auf einem Saphirsubstrat mit (0001)-Fläche mit einer Dicke von 430 μm gezüchtet wurde, wurde durch ein übliches Photolithographieverfahren so bearbeitet, dass Streifenmuster längs der <1-100>-Richtung des GaN-Kristalls gebildet wurden. Die Breite des SiO₂-Streifenteils 2A und die Breite eines Fensterteils 2B betragen beide 5 μm.
Diese wurde in einen MOCVD-Reaktionsofen gesetzt und Kristallwachstum in der ersten Stufe wurde unter Verwendung von H₂ als Trägergas und unter Verwendung von TMG und NH₃ bei einem Wachstumsdruck von 0,66 atm und einer Wachstumstemperatur von 950°C durchgeführt, wobei GaN₃ mit aus {11-22}-Kristallflächen bestehenden Vorsprungformen gezüchtet wurde.
Als nächstes wurde die erste Stufe durchgeführt, um einen Prüfling mit einer SiO₂-Maske mit Öffnungen nur an Teilen rings um Vorsprungteile herzustellen. Das heißt, zunächst wurde die gesamte Oberfläche mit einer SiO₂-Schicht 4 mit einer Dicke von 100 nm durch ein RF-Sputterverfahren bedeckt. Als nächstes wurde eine Photoresistschicht 5 durch Spinnbeschichtung und Brennen gebildet, der Photoresist an den Vorsprungpunkten durch eine Sauerstoffplasmaätzvorrichtung zur Freilegung einer SiO₂-Schicht an diesem Teil entfernt. Danach wurde der freigelegte SiO₂-Teil durch Durchführen einer Behandlung mit gepufferter Flusssäure entfernt. Schließlich wurde der Photoresist mit einem organischen Lösemittel entfernt. Auf diese Weise wurde ein Prüfling mit einer SiO₂-Maske mit Öffnungen nur an Vorsprungpunktteilen 6, die in der ersten Stufe erhalten wurden, hergestellt. Der Flächenanteil der Öffnungen betrug etwa 40%.
Als nächstes wurde der in der ersten Stufe erhaltene Prüfling auf eine MOCVD-Vorrichtung gesetzt und ein Kristallwachstum in der zweiten Stufe wurde durchgeführt, wobei ein ebener GaN-Kristall mit einer Dicke von 3 μm erhalten wurde. Die Bedingungen in diesem Kristallwachstum umfassen einen Wachstumsdruck von 0,66 atm und eine Wachstumstemperatur von 1050°C.
Auf der Basis einer Schnitt-SEM-Photographie des gebildeten Kristalls wurde die Bildung eines Kristalls festgestellt, indem im Inneren Hohlräume mit schrägen Kristallflächen, die an der Seitenoberfläche mit SiO₂ bedeckt sind, zurückblieben.
Als Ergebnis einer Bewertung durch Kathodenlumineszenz waren die Versetzungen am Assoziationsteil von seitlichem Wachstum konzentriert und die Versetzungsdichte betrug in anderen Teilen als dem Assoziationsteil 1 × 10⁵ cm^–2 oder weniger. Die durchschnittliche Versetzungsdichte des gesamten Kristalls betrug 1 × 10⁷ cm^–2.
Beispiel 2
Das Kristallwachstum wurde gemäß Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch ein HVPE-Verfahren anstelle eines MOCVD-Verfahrens durchgeführt wurde und die Dicke des gezüchteten Kristalls in dem Kristallzuchtverfahren in der zweiten Stufe 100 μm betrug. Die Wachstumsbedingungen für HVPE umfassten die Verwendung von N₂ als Trägergas und die Verwendung von Ammoniak, Chlorwasserstoffgas und Galliummetall als Ausgangsmaterial und einen Wachstumsdruck von normalem Druck und eine Substrattemperatur von 1070°C.
Wenn der Prüfling nach beendetem Wachstum aus dem Reaktionsofen entfernt wurde, löste sich die in der dritten Stufe gewachsene Schicht natürlich ab, wobei ein freistehendes Substrat erhalten wurde.
Als Ergebnis der Bewertung des gebildeten Kristalls durch Kathodenlumineszenz waren Versetzungen am Assoziationsteil von seitlichem Wachstum konzentriert und die Versetzungsdichte betrug in anderen Teilen als dem Assoziationsteil 1 × 10⁵ cm^–2 oder weniger. Die durchschnittliche Versetzungsdichte des gesamten Kristalls betrug 5 × 10⁷ cm^–2.
Als Ergebnis der Bewertung des Verziehens bzw. der Wölbung betrug der Krümmungsradius der Wölbung etwa 2 m, was ein äußerste ebenes freistehendes Substrat bestätigt.
Beispiel 3
Als Maskenmuster für das Züchten eines Kristalls mit Vorsprungformen wurde ein Muster mit übereinandergelegten zwei Streifen längs der kristallographisch äquivalenten <1-100>-Richtung, die sich gegenseitig im Winkel von 60° kreuzten, anstelle eines Streifenmusters längs einer Richtung verwendet. In einer Richtung betrugen die Breite des Maskenteils und die Breite der Öffnung beide 5 μm und in einer anderen Richtung betrugen die Breite des Maskenteils und die Breite der Öffnung 7 μm bzw. 3 μm. Wie in 3(A) gezeigt ist, ist dies eine Maske, in der Maskenteile von Parallelogrammform regelmäßig im Disaggregationsmodus hinsichtlich der Öffnungen angeordnet sind.
Das Kristallwachstum wurde gemäß Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch die Sauerstoffplasmaätzdauer so gesteuert wurde, dass der Flächenanteil von Öffnungen der Maske in der ersten Stufe 70% betrug, zusätzlich zu den im Vorhergehenden genannten Variationen.
Als Ergebnis der Bewertung des gebildeten Kristalls durch Kathodenlumineszenz waren die Versetzungen im Zentrum der Maske und verschiedenen kristallflächenassoziierten Teilen (d.h. Assoziationsteil von seitlichem Wachstum) konzentriert und die Versetzungsdichte betrug 1 × 10⁵ cm^–2 oder weniger in anderen Teilen als dem Assoziationsteil. Die durchschnittliche Versetzungsdichte des gesamten Kristalls betrug 3 × 10⁷ cm^–2.
Beispiel 4
Als Maskenmuster für das Wachstum eines Kristalls mit Vorsprungformen wurde ein Muster aus einem Streifen längs einer <1-100>-Richtung und zwei sich gegenseitig schneidenden Streifen längs einer <11-20>-Richtung übereinandergelegt verwendet. Die Breite des Maskenteils eines Streifens längs einer <1-100>-Richtung und die Breite der Öffnung betragen beide 5 μm und die Breite des Maskenteils längs einer <11-20>-Richtung und die Breite der Öffnung betragen 7 μm bzw. 3 μm. Wie in 3(B) gezeigt ist, ist dies eine Maske, in der Maskenteile einer rechteckigen Form regelmäßig im Disaaggregationsmodus hinsichtlich der Öffnungen angeordnet sind.
Das Kristallwachstum wurde gemäß Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch die Sauerstoffplasmaätzdauer so gesteuert wurde, dass der Flächenanteil von Öffnungen der Maske in der ersten Stufe 70% betrug, zusätzlich zu den im Vorhergehenden genannten Variationen.
Als Ergebnis der Bewertung des gebildeten Kristalls durch Kathodenlumineszenz waren Versetzungen im Zentrum der Maske und verschiedenen kristallflächenassoziierten Teilen (d.h. Assoziationsteil von seitlichem Wachstum) konzentriert und die Versetzungsdichte betrug 1 × 10⁵ cm^–2 oder weniger in anderen Teilen als dem Assoziationsteil. Die durchschnittliche Versetzungsdichte des gesamten Kristalls betrug 7 × 10⁷ cm^–2.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein freistehendes Substrat eines Halbleitereinkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V auf Nitridbasis, das geringe Versetzungsdichte aufweist und eine geringe Wölbung zeigt, erhalten werden. Dieses freistehende Substrat eines Halbleitereinkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V auf Nitridbasis kann in weitem Umfang als Substrat für ein Halbleiterbauteil einer Verbindung der Gruppe III–V auf Nitridbasis verwendet werden und es ermöglicht die Herstellung von insbesondere einer Ultraviolettstrahlung emittierenden LED und Laserdiode mit hoher Zuverlässigkeit, d.h. dieses freistehende Substrat ist äußerst gut verwendbar.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines epitaxialen Substrats mit einem Halbleiterkristall einer Verbindung der Gruppe III–V der allgemeinen Formel In_xGa_yAl_zN (worin x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) mit verringerter Versetzungsdichte, wobei das Verfahren eine erste Stufe der Abdeckung mit einer Maske, die aus einem von dem Halbleiter der Verbindung der Gruppe III–V verschiedenen Material besteht, derart, dass durch die Verwendung eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen nur Teile rings um Punkte des Kristalls Öffnungen bilden und eine zweite Stufe des seitlichen Wachsens des Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V durch Verwendung des Halbleiterkristalls der Verbindung der Gruppe III–V an der Öffnung als Kristallkeim umfasst. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein epitaxiales Substrat mit einem Halbleiterkristall einer Verbindung der Gruppe III–V mit geringer Versetzungsdichte und geringem Verziehen erhalten.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines epitaxialen Substrats mit einem Halbleiterkristall einer Verbindung der Gruppe III–V der allgemeinen Formel In_xGa_yAl_zN (worin x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) mit verringerter Versetzungsdichte, wobei das Verfahren eine erste Stufe der Abdeckung mit einer Maske, die aus einem von dem Halbleiter der Verbindung der Gruppe III–V verschiedenenMaterial besteht, derart, dass durch die Verwendung eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen nur Teile rings um Punkte des Kristalls Öffnungen bilden und eine zweite Stufe des seitlichen Wachsens des Halbleiterkristalls der Verbindung der Gruppe III–V durch Verwendung des Halbleiterkristalls der Verbindung der Gruppe III–V an der Öffnung als Kristallkeim umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines frei stehenden Substrats eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V der allgemeinen Formel In_xGa_yAl_zN (worin x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) mit verringerter Versetzungsdichte, wobei das Verfahren eine erste Stufe der Abdeckung mit einer Maske, die aus einem von dem Halbleiter der Verbindung der Gruppe III–V verschiedenenMaterial besteht, derart, dass durch die Verwendung eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen nur Teile rings um Punkte des Kristalls Öffnungen bilden und die Summe der Flächen der Öffnungen 1/2 oder weniger der aus der Richtung von oben projizierten Fläche des Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen aufweist, und eine zweite Stufe des seitlichen Wachsens des Halbleiterkristalls der Verbindung der Gruppe III–V durch Verwendung des Halbleiterkristalls der Verbindung der Gruppe III–V an der Öffnung als Kristallkeim umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Halbleiterkristall einer Verbindung der Gruppe III–V mit einer Mehrzahl von Vorsprungformen in der ersten Stufe durch Verwendung des Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V als Templat, Abdecken desselben mit einer Maske mit einer Mehrzahl von Öffnungen, und anschließendes selektives Wachsen des Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V ausgehend von der Öffnung derart, dass eine gegen die Oberfläche des Templats schräge Kristallfläche gebildet wird, erhalten wird.
Epitaxiales Substrat eines Halbleiters einer Verbindung der Gruppe III–V, das einen Hohlraum enthält, der von einer zu einem Substrat parallelen Fläche und einer schrägen Fläche, die mit einem von einem Halbleiter einer Verbindung der Gruppe III–V verschiedenen Material bedeckt ist, umgeben ist.
Freistehendes Substrat eines Halbleiterkristalls einer Verbindung der Gruppe III–V mit verringerter Versetzungsdichte, das durch das Verfahren nach Anspruch 2 erhalten wurde.