DE19503974A1 - Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstandswert und diesbezügliches Kristallwachstumsverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbin­ dungshalbleiterschicht mit hohem Widerstandswert und auf ein diesbezügliches Kristallwachstum- bzw. Kristallauf­ wachsverfahren.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Schicht, die durch metallorganische chemische Aufdampfung gebildet worden ist und auf ein diesbezügliches Kristall­ wachstumsverfahren.

In jüngster Zeit ist die Aufmerksamkeit auf ein Materi­ al bzw. eine Grundsubstanz für eine Verbindungshalbleiter­ schicht gerichtet worden, die in einer optischen Vorrich­ tung und einer elektronischen Vorrichtung verwendet wird, wobei das Material aus InP oder InP-Reihen bzw. einer aus drei Stoffen bestehenden Verbindung, AlInAs, besteht. Typi­ sche Verfahren zum kristallinen Aufwachsen einer Verbin­ dungshalbleiterschicht, die aus AlInAs besteht, sind die Molekularstrahlepitaxy (hiernach als MBE (molekular beam epitaxy) bezeichnet) und die metallorganische chemische Aufdampfung (hiernach als MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) bezeichnet). Beispielsweise wird in dem Aufsatz Journal of Crystal Growth 131(1993) S. 186 ∼ 192, "Electrical properties and deep levels of InGaAs layers grown by metalorganic chemical vapor deposition", von S. Naritsuka, T. Tada, A. Wagai. S. Fujita and Y. Ashizawa of­ fenbart, daß, wenn ein Kristallwachstum bzw. ein Kri­ stallaufwachsen einer nichtdotierten AlInAs-Schicht unter Verwendung der oben beschriebenen MBE durchgeführt wird, die nichtdotierte AlInAs-Schicht ihren Widerstandswert er­ höht, während die nichtdotierte AlInAs-Schicht eine n-Typ Leitfähigkeit besitzt, wenn ein Kristallwachstum der nicht­ dotierten AlInAs-Schicht unter Verwendung der oben be­ schriebenen MOCVD durchgeführt wird.

Fig. 14 zeigt ein Diagramm, das einen Bandabstand einer nichtdotierten AlInAs-Schicht veranschaulicht, die durch MOCVD bei einer Wachstumstemperatur von 620 ∼ 700°C auf­ gewachsen ist. In der Figur bezeichnen Bezugszeichen Ec, Ev, E_SD, E_A und E_DD Energieniveaus des Leitungsbands, des Valenzbands, des flachliegenden Donators, des flachliegen­ den Akzeptors bzw. des tief liegenden Donators.

Obwohl die Donatorniveaus E_SD, E_DD und das Akzeptorni­ veau E_A, wie in Fig. 8 dargestellt, nicht in Erscheinung treten, wenn die AlInAs-Schicht ein eigenleitender Halblei­ ter ist, ist der eigenleitende Halbleiter ein idealer Halb­ leiter, der sehr schwierig herzustellen ist. Wenn eine nichtdotierte AlInAs-Schicht durch ein herkömmliches Ver­ fahren unter Verwendung von MOCVD gebildet wird, werden die Donatorniveaus E_SD, E_DD und das Akzeptorniveau E_A durch Verunreinigungen erzeugt, die zufällig in die Schicht ge­ langen.

Der Bandabstand EC-EV zwischen dem Leitungsband und dem Valenzband in der nichtdotierten AlInAs-Schicht beträgt 1,45 eV bei Raumtemperatur, und die jeweiligen Donatorni­ veaus E_SD, E_DD und das Akzeptoniveau E_A werden im folgenden dargestellt.

Als erstes wird das Niveau des flachliegenden Donators durch eine Verunreinigung mit einem Element wie Si, Se ge­ bildet, und die Differenz zwischen dem Niveau E_SD des flachliegenden Donators und dem Niveau Ec des Leitungsbands beträgt in etwa Ec - E_SD = 5 meV.

Darüber hinaus wird das Niveau E_A des flachliegenden Akzeptors durch eine Verunreinigung mit beispielsweise Zn erzeugt, und die Differenz zwischen dem Niveau E_A des flachliegenden Akzeptors und dem Niveau EV des Valenzbands beträgt in etwa E_V - E_A = 20 meV.

Darüber hinaus wird das Niveau E_DD des tiefliegenden Donators durch Sauerstoff erzeugt, und die Differenz zwi­ schen dem Niveau E_DD des tiefliegenden Donators und dem Ni­ veau Ec des Leitungsbands nimmt eine Menge von Werten an: 0,3, 0,45 und 0,5eV.

Wenn die nichtdotierte AlInAs-Schicht durch MOCVD bei einer Wachstumstemperatur bzw. einer Aufwachstemperatur von 620 ∼ 700°C gebildet wird, liegt infolge einer kleinen An­ zahl von flachliegenden Akzeptoren das Ferminiveau der nichtdotierten AlInAs-Schicht in der Nähe des Leitungs­ bands, und es werden Elektronen von den Donatoren angeregt, die ein Energieniveau in der Nähe des Leitungsbands bei Raumtemperatur unter den flach- und tiefliegenden Donatoren erzeugen, wodurch eine n-Typ Leitfähigkeit bei einer La­ dungsträgerkonzentration von 10¹⁶cm^-3 gebildet wird (gemessen durch ein Hall-Meßverfahren).

Auf diese Weise wird als Stromblockierungsschicht eine Pufferschicht mit hohem Widerstandswert oder ähnliches in InP-Reihen bei optischen oder elektronischen Vorrichtungen, die einen spezifischen Widerstand von etwa 5 × 10⁴ Ωcm be­ sitzt, vorteilhaft verwendet. Im allgemeinen wird ein Ver­ bindungshalbleiter, der einen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von 10³ ∼ 10⁸ Ωcm besitzt, als Verbin­ dungshalbleiter mit hohem Widerstandswert bezeichnet.

Die nichtdotierte AlInAs-Schicht, die eine Ladungsträ­ gerkonzentration von 10¹⁶cm^-3 besitzt und durch MOCVD kri­ stallin aufgewachsen ist, besitzt einen spezifischen Wider­ stand von unter 1 Ωcm und kann nicht als Stromblockie­ rungsschicht, als Pufferschicht mit hohem Widerstandswert oder bei einer ähnlichen Anwendung verwendet werden, bei welcher eine Verbindungshalbleiterschicht eines hohen Wi­ derstandswerts benötigt wird.

Um den Widerstandswert eines Verbindungshalbleiters beim Herstellen durch MOCVD zu erhöhen, ist es bekannt, den Verbindungshalbleiter mit Fe zu dotieren, was zu einem Ni­ veau eines tiefliegenden Akzeptors führen würde. Beispiels­ weise wird in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1- 24 1817 ein Erhöhen des Widerstandswerts der AlGaAs-Schicht infolge des Enthaltens von Fe in der AlGaAs-Schicht offen­ bart. Des weiteren wird in dem Aufsatz in dem Japanese Journal of Applied Physics. Bd. 31(1992), S. L376-L378, Part 2, No. 4A, 1 April 1992, "Highly Resistive Iron-Doped AlInAs Layers Grown von Metalorganic Chemical Vapor Deposition", by H.Ishikawa, M.Kamada, H.Kawai and K.Kaneko ein Dotieren der nichtdotierten AlInAs-Schicht mit Fe in einer Konzen­ tration von 2 × 10¹⁷ Atome · cm^-3 offenbart, was infolge ei­ ner restlichen Ladungsträgerkonzentration von 1 ∼ 2 × 10¹⁵cm^-3 zu einer n-Typ Leitfähigkeit führt, so daß eine AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert erlangt wird, die einen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von 10⁶ Ωcm besitzt.

Mit anderen Worten, die herkömmliche AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert wird durch Durchführen eines Kri­ stallwachstums unter Verwendung von MBE oder durch Durch­ führen eines Kristallwachstums unter Verwendung von MOCVD mit Dotieren von Fe erlangt.

Wie oben erörtert, wird die herkömmliche Verbindungs­ halbleiterschicht mit hohem Widerstandswert durch das oben beschriebene Kristallwachstumsverfahren gebildet, und es wird durch Durchführen eines Kristallwachstums eines nicht­ dotierten Verbindungshalbleiters unter Verwendung von MBE ein Verbindungshalbleiter mit hohem Widerstandswert er­ langt.

Da jedoch der Grund dafür, daß der Widerstandswert durch Verwendung der MBE erhöht wird, bis jetzt noch nicht hinreichend geklärt ist, kann das Verfahren der MBE nicht auf einen Verbindungshalbleiter mit Phosphorreihen ange­ wandt werden. Wenn demgegenüber MOCVD verwendet wird, kann ein Wachstum unter Verwendung einer oberflächenebenen Ab­ hängigkeit wie ein selektives Wachstum auf einer Isolie­ rungsschicht ebenso durchgeführt werden, wie dieses Verfah­ ren sowohl auf einen Verbindungshalbleiter mit Phosphorrei­ hen als auch auf einen Verbindungshalbleiter mit Arsenrei­ hen anwendbar ist. Wenn jedoch ein Kristallaufwachsen eines nichtdotierten Verbindungshalbleiters durchgeführt wird, würde der Verbindungshalbleiter unweigerlich mit einer n- TYP Leitfähigkeit versehen werden. Um dieses Phänomen zu kompensieren, ist es möglich, den Widerstandswert des Ver­ bindungshalbleiters durch Dotieren des Verbindungshalblei­ ters mit Fe als Dotand zu erhöhen. Das dotierte Fe diffun­ diert üblicherweise bei einer hohen Geschwindigkeit in den p-Halbleiter, der benachbart zu dem Verbindungshalbleiter gebildet ist, wodurch eine Verschlechterung der elektri­ schen und optischen Charakteristik des Verbindungshalblei­ terkristalls und des weiteren eine Verschlechterung der Zu­ verlässigkeit der elektronischen und optischen Vorrichtun­ gen auftritt. Dementsprechend sind das Kristallwachstums­ verfahren, bei welchem Fe in den Verbindungshalbleiter ein­ gebracht wird, und die elektronischen und optischen Vor­ richtungen, die Verbindungshalbleiterschichten mit hohem Widerstandswert enthalten, welche durch das Kristallwachs­ tumsverfahren erlangt werden, nicht praktikabel.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbin­ dungshalbleiterschicht und ein diesbezügliches Kristall­ wachstumsverfahren zu schaffen, wobei eine Verbindungshalb­ leiterschicht mit einem hohen Widerstandswert kristallin aufwächst, die elektronische und optische Vorrichtungen mit INP-Reihen hoher Reproduzierbarkeit verwendet wird, und wo­ bei die Diffusion von Verunreinigungen in die Verbindungs­ halbleiterschicht mit hohem Widerstandswert unterdrückt werden kann, welche durch das Aufwachsen aufandere Verbin­ dungshalbleiterschichten erlangt wird.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindungshalbleiterschicht und ein diesbezügliches Kri­ stallwachstumsverfahren zu schaffen, wobei keine Ver­ schlechterung der Charakteristik der elektronischen und op­ tischen Vorrichtungen auftritt, welche die Verbindungshalb­ leiterschicht mit hohem Widerstandswert enthalten.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.

Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Er­ findung enthält eine Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstandswert, die in einer Halbleitervorrichtung enthal­ ten ist und eine Mehrzahl von Verbindungshalbleiterschich­ ten unterschiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überzieht, einen Verbindungshalbleitermischkristall, der in einer Gasphase unter Verwendung eines in enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Me­ talls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder einem organischen Metall, As beinhaltend, als Grund­ substanz aufgewachsen ist, und die Verbindungshalbleiter­ schicht mit hohem Widerstandswert enthält p-Typ Verunreini­ gungen einer Konzentration, bei welcher sich die Position des Ferminiveaus des Verbindungshalbleitermischkristalls in der Nähe der Mitte des Bandabstands des Verbindungshalblei­ termischkristalls befindet. Daher kann bei dem AlInAs- Mischkristall, der eine n-Typ Leitfähigkeit in einem nicht­ dotierten Zustand zeigt, der Widerstandswert durch Vernich­ ten der Donatorkonzentration erhöht werden, wodurch durch Gasphasenkristallaufwachsen eine AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert erlangt wird, die einen niedrigen Betrag von Verunreinigungen aufweist, welche in eine dazu benach­ barte Verbindungshalbleiterschicht diffundiert sind.

Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Er­ findung enthält eine Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstandswert, die einen Verbindungshalbleitermischkri­ stall enthält, der in einer Gasphase unter Verwendung eines In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, As beinhal­ tend, als Grundsubstanz aufgewachsen ist, Verunreinigungen, die Niveaus eines flachliegenden Akzeptors bilden, in einer derartigen Konzentration, daß sich die Position des Fermi­ niveaus des Verbindungshalbleitermischkristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands des Verbindungshalbleitermisch­ kristalls befindet. Daher kann bei dem AlInAs-Mischkri­ stall, der eine n-Typ Leitfähigkeit in einem nichtdotierten Zustand zeigt, der Widerstandswert durch Vernichten der Konzentration des flachliegenden Donators erhöht werden, wodurch durch Gasphasenaufwachsen eine AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert erlangt werden kann, die einen gerin­ gen Betrag von Verunreinigungen besitzt, welche in die dazu benachbarte Verbindungshalbleiterschicht diffundiert sind.

Entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Er­ findung enthält eine Verbindungshalbleiterschicht, welche einen Verbindungshalbleitermischkristall enthält, der unter Verwendung von einem in enthaltendem organischen Metall, einem Al enthaltendem organischen Metall und einer hydrier­ ten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder einem organischen Metall, As beinhaltend, als Grundsubstanz in einer Gasphase aufgewachsen ist, Akzeptorverunreinigungen eines Elements der vierten Gruppe in einer Konzentration, bei welcher sich die Position des Ferminiveaus des Verbindungshalbleiter­ mischkristalls etwa in der Mitte des Bandabstands des Ver­ bindungshalbleitermischkristalls befindet. Daher kann bei dem AlInAs-Mischkristall, der eine n-Typ Leitfähigkeit in einem nichtdotierten Zustand zeigt, der Widerstandswert durch Vernichten der Konzentration des flachliegenden Dona­ tors erhöht werden, wodurch eine AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert durch Gasphasenaufwachsen erlangt werden kann, die einen geringen Betrag von Verunreinigungen be­ sitzt, welche in eine Verbindungshalbleiterschicht diffun­ diert sind, die dazu benachbart angeordnet ist.

Entsprechend einem vierten Aspekt der vorliegenden Er­ findung wird die Akzeptorverunreinigung des Elements der vierten Gruppe durch Kohlenstoff gebildet.

Entsprechend einem fünften Aspekt der vorliegenden Er­ findung enthält eine Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstandswert, die einen Verbindungshalbleitermischkri­ stall enthält, der in einer Gasphase unter Verwendung eines In beinhaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, As enthal­ tend, als Grundsubstanz aufgewachsen ist, Akzeptorverunrei­ nigungen eines Elements der zweiten Gruppe in einer derar­ tigen Konzentration, so daß sich die Position des Fermini­ veaus des Verbindungshalbleitermischkristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands des Verbindungshalbleitermisch­ kristalls befindet. Daher kann bei dem AllnAs-Mischkri­ stall, der eine n-Typ Leitfähigkeit in einem nichtdotierten Zustand zeigt, der Widerstandswert durch Vernichten der Konzentration des flachliegenden Donators erhöht werden, wodurch eine AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert durch Gasphasenaufwachsen erlangt wird, die einen geringen Betrag von Verunreinigungen aufweist, welche in eine Verbindungs­ halbleiterschicht diffundiert sind, welche benachbart dazu angeordnet ist.

Entsprechend einem sechsten Aspekt der vorliegenden Er­ findung wird die Akzeptorverunreinigung durch ein Element der zweiten Gruppe durch Beryllium oder Magnesium gebildet, die durch Dotieren in den Verbindungshalbleitermischkri­ stall eingebracht wird.

Entsprechend einem siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind zusätzlich zu den Akzeptorverunreinigungen des Elements der vierten Gruppe und der zweiten Gruppe Ver­ unreinigungen enthalten, die eine Konzentration besitzen, welche mehr als zehnmal so groß wie die Konzentration der Akzeptorverunreinigung ist, welche jeweils ein Niveau eines tiefliegenden Donators bilden. Daher kann bei dem AlInAs- Mischkristall der Widerstandswert durch Verbreiterung des Steuerbereichs des Ferminiveaus erhöht werden, wodurch eine AlInAs-Schicht durch Gasphasenaufwachsen erzielt werden kann, die einen geringen Betrag von Verunreinigungen be­ sitzt, welche in eine Verbindungshalbleiterschicht diffun­ diert sind, die benachbart dazu angeordnet ist.

Entsprechend einem achten Aspekt der vorliegenden Er­ findung wird als die Verunreinigung, die das Niveau des tiefliegenden Donators bildet, Sauerstoff verwendet, wel­ cher durch Dotieren in den Verbindungshalbleitermischkri­ stall gebracht wird.

Entsprechend einem neunten Aspekt der vorliegenden Er­ findung enthält eine Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstandswert, die einen Verbindungshalbleiterkristall enthält, der in einer Gasphase unter Verwendung eines in enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden or­ ganischen Metalls, eines Ga enthaltenden organischen Me­ talls und einer hydrierten Zusammensetzung oder eines orga­ nischen Metalls, As enthaltend, als Grundsubstanz aufge­ wachsen ist, Verunreinigungen, die jeweils ein Niveau eines tiefliegenden Donators bilden oder ein Niveau eines Akzept­ ors, in einer derartigen Konzentrationen, so daß sich die Position des Ferminiveaus des Verbindungshalbleitermisch­ kristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands des Verbin­ dungshalbleitermischkristalls befindet. Daher wird die An­ zahl von Niveaus von tiefliegenden Donatoren und Akzeptoren in dem erlangten Verbindungshalbleitermischkristall erhöht, um eine Vielzahl von Energieniveaus in der Nähe der Mitte des Bandabstands davon zu bilden, und es werden Verunreini­ gungen, die jeweils Niveaus eines tiefliegenden Donators oder Akzeptors bilden, in dem Zustand dotiert, der dazu führt, daß sich das Ferminiveau in etwa in der Mitte des verbotenen Bands befindet, wodurch ein hoher Widerstands­ wert geschaffen wird.

Entsprechend einem zehnten Aspekt der vorliegenden Er­ findung wird als die Verunreinigung, die ein Niveau eines tiefliegenden Donators oder Akzeptors bildet, Sauerstoff verwendet, der durch Dotieren in den Verbindungshalbleiter­ mischkristall gebracht wird.

Entsprechend einem elften Aspekt der vorliegenden Er­ findung werden bei einem Verfahren des kristallinen Auf­ wachsens einer Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Wi­ derstandswert in einer Halbleitervorrichtung, die eine Mehrzahl von Verbindungshalbleiterschichten unterschiedli­ cher Zusammensetzungen laminiert bzw. überzieht, Verunrei­ nigungen in einer derartigen Konzentration, so daß sich die Position des Ferminiveaus des Verbindungshalbleitermisch­ kristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet, in den Verbindungsmischhalbleiter gebracht, der durch das Kristallaufwachsen bei einer vorbestimmten niedrigen Tempe­ ratur durch metallorganische chemische Aufdampfung unter Verwendung eines in enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Me­ talls, As enthaltend, als Grundsubstanz erlangt wird. Daher kann bei dem AlInAs-Mischkristall, der eine n-Typ Leitfä­ higkeit in einem nichtdotierten Zustand zeigt, der Wider­ standswert durch Vernichten der Donatorkonzentration erhöht werden, wodurch eine AlInAs-Schicht mit hohem Widerstands­ wert durch Gasphasenkristallaufwachsen erlangt wird, die einen geringen Betrag von Verunreinigungen aufweist, welche in eine Verbindungshalbleiterschicht diffundiert sind, die dazu benachbart angeordnet ist.

Entsprechend einem zwölften Aspekt der vorliegenden Er­ findung werden bei einem Verfahren zum kristallinen Auf­ wachsen einer Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Wider­ standswert in einer Halbleitervorrichtung, die eine Mehr­ zahl von Verbindungshalbleiterschichten unterschiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überzieht, p-Typ Verunrei­ nigungen in einer Konzentration, die dafür sorgt, daß sich die Position des Ferminiveaus des Verbindungshalbleiter­ mischkristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands befin­ det, in den Verbindungsmischhalbleiter eingebracht, der durch Kristallaufwachsen bei einer vorbestimmten niedrigen Temperatur durch metallorganische chemische Aufdampfung un­ ter Verwendung eines in enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hy­ drierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines orga­ nischen Metalls, As enthaltend, als Grundsubstanz erlangt wird. Daher kann bei dem AlInAs-Mischkristall, der eine n- Typ Leitfähigkeit in einem nichtdotierten Zustand zeigt, der Widerstandswert durch Vernichten der Donatorkonzentra­ tion erhöht werden, wodurch eine AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert durch Gasphasenkristallauswachsen erlangt werden kann, die einen geringen Betrag von Verunreinigungen besitzt, welche in eine dazu benachbarte Verbindungshalb­ leiterschicht diffundiert sind.

Entsprechend einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zum kristallinen Auf­ wachsen einer Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Wider­ standswert in einer Halbleitervorrichtung, die eine Mehr­ zahl von Verbindungshalbleiterschichten unterschiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überzieht, Verunreinigun­ gen, die ein Niveau eines flachliegenden Akzeptors bilden, in einer Konzentration, die dafür sorgt, daß das Fermini­ veau des Verbindungshalbleitermischkristalls sich in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet, in den Verbindungs­ mischhalbleiter gebracht, der durch Kristallaufwachsen bei einer vorbestimmten niedrigen Temperatur durch metallorga­ nische chemische Aufdampfung unter Verwendung eines in ent­ haltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden orga­ nischen Metalls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, Al enthaltend, als Grundsubstanz erlangt wird. Daher kann bei dem AlInAs- Mischkristall, der eine n-Typ Leitfähigkeit in einem nicht­ dotierten Zustand zeigt, der Widerstandswert durch Vernich­ ten der Konzentration des flachliegenden Donators erhöht werden, wodurch eine AlInAs-Schicht mit hohem Widerstands­ wert durch Gasphasenkristallaufwachsen erlangt werden kann, die einen geringen Betrag von Verunreinigungen besitzt, welche in eine dazu benachbarte Verbindungshalbleiter­ schicht diffundiert sind.

Entsprechend einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zum kristallinen Auf­ wachsen einer Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Wider­ stand in einer Halbleitervorrichtung, die eine Mehrzahl von Verbindungshalbleiterschichten mit unterschiedlichen Zusam­ mensetzungen laminiert bzw. überzieht, Akzeptorverunreini­ gungen eines Elements der vierten Gruppe in einer Konzen­ tration, die dafür sorgt, daß das Ferminiveau des Verbin­ dungshalbleitermischkristalls sich in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet, in den Verbindungsmischhalbleiter gebracht, der durch Kristallaufwachsen bei einer vorbe­ stimmten niedrigen Temperatur durch metallorganische chemi­ sche Aufdampfung unter Verwendung eines in enthaltenden or­ ganischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Me­ talls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Vorrichtung oder eines organischen Metalls, As enthaltend, als Grund­ substanz erlangt wird. Daher kann bei dem AlInAs-Mischkri­ stall, der eine n-Typ Leitfähigkeit in einem nichtdotierten Zustand zeigt, der Widerstandswert durch Vernichten der Konzentration des flachliegenden Donators erhöht werden, wodurch durch Gasphasenkristallaufwachsen eine AlInAs- Schicht mit hohem Widerstandswert erlangt werden kann, die einen niedrigen Betrag von Verunreinigungen aufweist, wel­ che in eine dazu benachbarte Verbindungshalbleiterschicht eindiffundiert werden.

Entsprechend einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Akzeptorverunreinigung des Elements der vierten Gruppe durch Kohlenstoff gebildet.

Entsprechend einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zum kristallinen Auf­ wachsen einer Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Wider­ standswert in einer Halbleitervorrichtung, die eine Mehr­ zahl von Verbindungshalbleiterschichten unterschiedlicher Zusammensetzungen, laminiert bzw. überzieht, p-Typ Verun­ reinigungen in einer Konzentration, die dafür sorgt, daß das Ferminiveau des Verbindungshalbleitermischkristall sich in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet, in den Ver­ bindungsmischhalbleiter durch Dotierung gebracht, während das Kristallaufwachsen des Verbindungsmischhalbleiters durch metallorganische chemische Aufdampfung unter Verwen­ dung eines In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hydrierten Zu­ sammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Me­ talls, As enthaltend, als Grundsubstanz durchgeführt wird. Daher kann bei dem AlInAs-Mischkristall, der eine n-Typ Leitfähigkeit in einem nichtdotierten Zustand zeigt, der Widerstandswert durch Vernichten der Konzentration des flachliegenden Donators erhöht werden, wodurch durch Gas­ phasenkristallaufwachsen eine AlInAs-Schicht mit hohem Wi­ derstandswert erlangt werden kann, die einen geringen Be­ trag von Verunreinigungen aufweist, welche in eine dazu be­ nachbarte Verbindungshalbleiterschicht eindiffundiert wer­ den.

Entsprechend einem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zum kristallinen Auf­ wachsen einer Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Wider­ standswert in einer Halbleitervorrichtung, die eine Mehr­ zahl von Verbindungshalbleiterschichten unterschiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überzieht, Verunreinigun­ gen, welche Niveaus eines flachliegenden Akzeptors in einer Konzentration bilden, die dafür sorgt, daß das Ferminiveau des Verbindungshalbleitermischkristalls in etwa sich in der Mitte des Bandabstands befindet, in den Verbindungsmisch­ halbleiter mittels Dotierung eingebracht, während das Kri­ stallaufwachsen des Verbindungsmischhalbleiters durch me­ tallorganische chemische Aufdampfung unter Verwendung eines In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, Al enthal­ tend, als Grundsubstanz durchgeführt wird. Daher kann bei dem AlInAs-Mischkristall, der eine n-Typ Leitfähigkeit in einem nichtdotierten Zustand zeigt, der Widerstandswert durch Vernichten der Konzentration des flachliegenden Dona­ tors erhöht werden, wodurch durch Gasphasenkristallaufwach­ sen eine AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert erlangt werden kann, die einen geringen Betrag von Verunreinigungen aufweist, welche in eine dazu benachbarte Verbindungshalb­ leiterschicht eindiffundiert werden.

Entsprechend einem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zum kristallinen Auf­ wachsen einer Verbindungshalbleiterschicht eines hohen Wi­ derstandswerts in einer Halbleitervorrichtung, die eine Mehrzahl von Verbindungshalbleiterschichten unterschiedli­ cher Zusammensetzungen laminiert bzw. überzieht, Akzeptor­ verunreinigungen eines Elements der vierten Gruppe in einer Konzentration, die dafür sorgt, daß sich das Ferminiveau des Verbindungshalbleitermischkristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet, in den Verbindungsmisch­ halbleiter mittels Dotierung eingebracht, während das Kri­ stallaufwachsen des Verbindungsmischhalbleiters durch me­ tallorganische chemische Aufdampfung unter Verwendung eines In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, As enthal­ tend, als Grundsubstanz durchgeführt wird. Daher kann bei dem AlInAs-Mischkristall, der eine n-Typ Leitfähigkeit in einem nichtdotierten Zustand zeigt, der Widerstandswert durch Vernichten der Konzentration des flachliegenden Dona­ tors erhöht werden, wodurch durch Gasphasenkristallaufwach­ sen eine AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert erlangt werden kann, die einen geringen Betrag von Verunreinigungen aufweist, welche in eine dazu benachbarte Verbindungshalb­ leiterschicht eindiffundiert werden.

Entsprechend einem neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Dotierungsakzeptorverunreinigung des Elements der vierten Gruppe durch Kohlenstoff gebildet.

Entsprechend einem zwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zum kristallinen Auf­ wachsen einer Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Wider­ standswert in einer Halbleitervorrichtung, die Verbindungs­ halbleiterschichten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen laminiert bzw. überzieht, Akzeptorverunreinigungen eines Elements der zweiten Gruppe in einer Konzentration, die da­ für sorgt, daß sich das Ferminiveau des Verbindungshalblei­ termischkristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands be­ findet, in den Verbindungsmischhalbleiter mittels Dotierung eingebracht, während das Kristallaufwachsen des Verbin­ dungsmischhalbleiters durch metallorganische chemische Auf­ dampfung unter Verwendung eines in enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und ei­ ner hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, As enthaltend, als Grundsubstanz durchgeführt wird. Daher kann bei dem AlInAs-Mischkristall, der eine n-Typ Leitfähigkeit in einem nichtdotierten Zu­ stand zeigt, der Widerstandswert durch Vernichten der Kon­ zentration des flachliegenden Donators erhöht werden, wo­ durch mittels Gasphasenkristallaufwachsens eine AlInAs- Schicht mit hohem Widerstandswert erlangt werden kann, die einen geringen Betrag von Verunreinigungen aufweist, welche in eine dazu benachbarte Verbindungshalbleiterschicht ein­ diffundiert werden.

Entsprechend einem einundzwanzigsten Aspekt der vorlie­ genden Erfindung wird die Dotierungsakzeptorverunreinigung des Elements der zweiten Gruppe durch Beryllium oder Magne­ sium gebildet.

Entsprechend einem zweiundzwanzigsten Aspekt der vor­ liegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zum kri­ stallinen Aufwachsen einer Halbleiterschicht mit einem ho­ hen Widerstandswert, die eine Mehrzahl von Verbindungshalb­ leiterschichten unterschiedlicher Zusammensetzung in einer Halbleitervorrichtung laminiert bzw. überzieht, Verunreini­ gungen, die ein Niveau eines tiefliegenden Donators bilden, zusätzlich zu den Akzeptorverunreinigungen des Elements der zweiten Gruppe oder des Elements der vierten Gruppe do­ tiert. Daher kann bei dem AlInAs-Mischkristall der Wider­ standswert durch Verbreitern des Steuerbereichs des Fermi­ niveaus erhöht werden, wodurch mittels Gasphasenkri­ stallaufwachsens eine AlInAs-Schicht mit hohem Widerstands­ wert erlangt werden kann, die einen geringen Betrag von Verunreinigungen aufweist, welche in eine dazu benachbarte Verbindungshalbleiterschicht eindiffundiert werden.

Entsprechend einem dreiundzwanzigsten Aspekt der vor­ liegenden Erfindung wird die Dotierungsverunreinigung, wel­ che ein Niveau eines tiefliegenden Donators bildet, durch Sauerstoff gebildet.

Entsprechend einem vierundzwanzigsten Aspekt der vor­ liegenden Erfindung ist der Dotierungsbetrag von Sauerstoff zehnmal größer als der Dotierungsbetrag der Akzeptorverun­ reinigung
Entsprechend einem fünfundzwanzigsten Aspekt der vor­ liegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zum kri­ stallinen Aufwachsen einer Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstandswert in einer Halbleitervorrichtung, die eine Mehrzahl von Verbindungshalbleiterschichten unter­ schiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überzieht, Verunreinigungen, die jeweils ein Niveau eines tiefliegen­ den Donators oder ein Niveau eines Akzeptors in einer Kon­ zentration bilden, die dafür sorgt, daß sich das Fermini­ veau des Verbindungshalbleitermischkristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands in dem Verbindungsmischhalbleiter befindet, in den Verbindungsmischhalbleiter mittels Dotie­ rung eingebracht werden, während das Kristallaufwachsen des Verbindungsmischhalbleiters durch metallorganische chemi­ sche Aufdampfung unter Verwendung eines in enthaltenden or­ ganischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Me­ talls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, As enthaltend, als Grund­ substanz durchgeführt wird. Daher wird die Anzahl von Ni­ veaus tiefliegender Donatoren und eines Akzeptors in dem erlangten Verbindungshalbleitermischkristall erhöht, um ei­ ne Menge von Energieniveaus in der Nähe der Mitte des Band­ abstands davon zu bilden, und es werden Verunreinigungen, die jeweils ein Niveau eines tiefliegenden Donators oder eines Akzeptors bilden, mittels Dotierung in dem Zustand eingebracht, der dazu führt, daß sich das Ferminiveau in etwa in der Mitte des verbotenden Bands befindet, wodurch ein hoher Widerstandswert erlangt wird.

Entsprechend einem sechsundzwanzigsten Aspekt der vor­ liegenden Erfindung wird die Dotierungsverunreinigung, die ein Niveau eines tiefliegenden Donators oder eines Akzept­ ors bildet, durch Sauerstoff gebildet.

Fig. 1(a) und 1(b) zeigen ein Diagramm, das ein Energieband einer AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert bzw. eine Querschnittsansicht einer Halbleiterschicht, die für einen AlInAs-Laser mit hohem Widerstandswert vorgesehen ist, entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung veranschaulicht.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm, welches eine Wachstumstempe­ raturabhängigkeit der Verunreinigungskonzentration in Über­ einstimmung mit der ersten Ausführungsform veranschaulicht.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Akzeptorkonzentration und dem Ferminiveau der ersten Ausführungsform veranschaulicht.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das eine Wachstumstempera­ turabhängigkeit des spezifischen Widerstands bei Raumtempe­ ratur des AlInAs-Mischkristalls in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm, das eine Zn-Konzentrations­ abhängigkeit des spezifischen Widerstands des mit Zn do­ tierten AlInAs-Mischkristalls zum Erklären der zweiten und dritten Ausführungsformen veranschaulicht.

Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht, die einen mit einer mit Zn dotierten AlInAs-Schicht versehenen Halblei­ terlaser zum Erklären der zweiten und dritten Ausführungs­ formen veranschaulicht.

Fig. 7 zeigt ein Diagramm, das den Bandabstand der AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung veranschaulicht.

Fig. 8(a) bis 8(d) zeigen Diagramme zum Erklären ei­ nes Verfahrens zum Herstellen einer Halbleiter-LD großer Wellenlänge unter Verwendung einer herkömmlichen Vergra­ bungsschicht mit hohem Widerstandswert.

Fig. 9 zeigt ein Diagramm, welches das Ergebnis einer SIMS-Analyse bezüglich der Verteilung von jeweiligen Dotan­ den (Fe, Zn) in dem Kristall darstellt, wenn die Fe-InP- Schicht und die p-InP-(Zn-Dotand) Schicht benachbart zuein­ ander angeordnet sind.

Fig. 10 zeigt ein Diagramm, welches die Charakteristik des Stroms gegenüber der Spannung in Abhängigkeit der Dif­ ferenz der oberen und unteren Strukturen der AlInAs-Schicht zum Erklären einer siebenten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung veranschaulicht.

Fig. 11(a)-11(d) zeigen Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlaservorrich­ tung einer großen Wellenlänge in Übereinstimmung mit einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veran­ schaulichen.

Fig. 12 zeigt ein Temperaturprofil vor dem Aufwachsen der AlInAs-Vergrabungsschicht in der siebenten Ausführungs­ form.

Fig. 13 zeigt ein Diagramm, welches die Lichtausgangs- Injektionsstromcharakteristik des Halbleiterlasers der gro­ ßen Wellenlänge entsprechend einer siebenten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Fig. 14 zeigt ein Diagramm, das den Bandabstand einer AlInAs-Schicht nach dem Stand der Technik veranschaulicht.

Fig. 1(a) zeigt ein Diagramm, welches einen Bandabstand einer AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert veranschau­ licht, die durch ein Kristallaufwachsverfahren einer Ver­ bindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstandswert in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung erlangt wird. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen Ec ein Energieniveau eines Leitungsbands, Bezugszeichen Ev bezeichnet ein Energieniveau eines Valenz­ bands, Bezugszeichen E_SD bezeichnet ein Energieniveau eines flachliegenden Donators, Bezugszeichen E_A bezeichnet ein Energieniveau eines flachliegenden Akzeptors, und Bezugs­ zeichen E_DD bezeichnet ein Energieniveau eines tiefliegen­ den Donators. Bezugszeichen N_SD bezeichnet eine Konzentra­ tion des flachliegenden Donators, Bezugszeichen N_A bezeich­ net eine Konzentration des flachliegenden Akzeptors, und Bezugszeichen N_DD bezeichnet eine Konzentration des tiefliegenden Donators.

Fig. 1(b) zeigt eine Querschnittsansicht eines Halblei­ terlasers, welche die Schichtstruktur vereinfacht dar­ stellt. Die Schichtstruktur ist hergestellt durch Bilden einer n-Typ InP-Schicht 1, einer aktiven Schicht 2 und ei­ ner p-Typ Inp-Schicht 3, Durchführen eines Ätzens bezüglich der drei Schichten 1, 2 und 3, um eine Mesa zu bilden, Bil­ den einer AlInAs-Schicht 4 mit hohem Widerstandswert, die als Stromblockierungsschicht an einem geätzten Teil dient, wobei die p-Typ InP-Schicht 3 auf der Schicht 2 und der AlInAs-Schicht 4 mit hohem Widerstandswert gebildet ist.

Es wird eine Beschreibung eines Kristallaufwachsverfah­ rens zum Aufwachsen der AlInAs-Schicht mit hohem Wider­ standswert gegeben.

Zuerst wird ein MOCVD-Ofen eines Vertikaltyps als Vor­ richtung zum Durchführen des Kristallaufwachsens verwendet. Trimethylindium (hiernach als TMI bezeichnet), Trimethyla­ luminium (hiernach als TMA bezeichnet) und Arsin (AsH₃) (10 Prozent) werden als Grundstoffe verwendet, und diese Stoff­ gase fließen in den Reaktionsofen mit Flußraten von 19 cc/min, 2,5 cc/min bzw. 170 cc/min. Die Aufwachstemperatur des Gasphasenkristallaufwachsens wird auf eine Temperatur von 500°C bestimmt, die niedriger als die normale Aufwach­ stemperatur von etwa 600°C ∼ 700°C ist.

Fig. 4 stellt ein Ergebnis dar, welches mittels Durch­ führung eines Gasphasenkristallaufwachsens bei Verringerung der Aufwachstemperatur des AlInAs von 650°C aufeinander­ folgend um 50°C und durch Bestimmen des unter den oben be­ schriebenen jeweiligen Temperaturen erhaltenen spezifischen Widerstands des AlInAs erlangt wurde. Diese Ergebnisse zei­ gen, daß bei Durchführung eines Gasphasenkristallaufwach­ sens bei einer geringen Temperatur von 500°C es möglich ist, eine AlInAs-Schicht 4 mit hohem Widerstandswert zu er­ langen, die einen spezifischen Widerstand von 5 × 10⁴ Ωcm besitzt.

Es wird ein Mechanismus des Erlangens eines hohen spe­ zifischen Widerstands durch Verringern der Aufwachstempera­ tur gegeben.

Fig. 2 zeigt eine Veränderung der Verunreinigungskon­ zentration in dem Verbindungshalbleiter bezüglich der Auf­ wachstemperatur des Verbindungshalbleiters, d. h. das Er­ gebnis der Analyse der Aufwachstemperatur in Abhängigkeit der Verunreinigungskonzentration durch ein SIMS-Verfahren (secondary ion mass spectroscopy). Entsprechend der Figur erhöht sich die Konzentration von Sauerstoff als tieflie­ gender Donator eher durch Durchführen des Kristallaufwach­ sens bei 500°C, ebenso wie sich die Konzentration des Koh­ lenstoffs (C), der eine p-Typ Verunreinigung darstellt, und einer Akzeptorart erhöht.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, welches eine Beziehung zwi­ schen der Konzentration N_A des flachliegenden Akzeptors und des Ferminiveaus Ec - E_F veranschaulicht, und stellt eine Veränderung des Ferminiveaus des AlInAs dar, wenn das Kri­ stallaufwachsen des AlInAs bei normaler Kristallaufwach­ stemperatur von 600°C bis 700°C unter Dotierung von Zn durchgeführt wird, welches das Niveau des Niveaus E_A des flachliegenden Akzeptors ähnlich wie Kohlenstoff besitzt, wodurch die Zn-Konzentration erhöht wird. Entsprechend der in Fig. 3 dargestellten durchgezogenen Linie 1 variiert in dem Bereich der Akzeptorkonzentration N_A von 2 × 10¹⁶ cm^-3 bis 3 × 10¹⁶ cm^-3 das Ferminiveau Ec - E_F leicht von 430 bis 600 meV. Wie in dem Aufsatz in dem Journal of Crystal Growth 131 (1993), Seiten 186 bis 192, der in der Beschrei­ bung bezüglich des Stands der Technik zitiert ist, darge­ stellt, existieren jedoch eine Menge von Donatorniveaus E_DD, die durch Sauerstoffin dem nichtdotierten AlInAs ge­ bildet sind. Während entsprechend Fig. 3 aus Gründen der Vereinfachung die Veränderung des Ferminiveaus Ec E_F durch Erhöhen der Akzeptorkonzentration N_A beschrieben wurde, werden das Niveau Ec - E_DD = 500 meV und die Donatorkonzen­ tration mit NDD = 3 × 10¹⁷cm^-3 entsprechend einem der Dona­ torniveaus dargestellt. Die Konzentration des nichtdotier­ ten AlInAs N_SD - N_A beträgt etwa 1 × 10¹⁶ cm^-3. Sogar wenn es eine Menge von Donatoren gibt, die kleinere flachlie­ gende Niveaus als Ec - E_DD = 500 meV besitzen, werden hier lediglich die schrittweisen Veränderungen der Ferminiveaus Ec - E_F durch die Anzahl der Niveaus erhöht, und die Steu­ erbarkeit der Akzeptorkonzentration N_A wird während des Er­ höhens des Widerstandswerts von AlInAs nicht verschlech­ tert. Wenn die Konzentration N_DD des tiefliegenden Donators erhöht wird, wird die Beziehung zwischen der Akzeptorkon­ zentration N_A und dem Ferminiveaus Ec - E_F entsprechend Fig. 3 von der durchgezogenen Linie 1 zu der gestrichelten Linie m hin verschoben, was eine Verbreiterung des Steuer­ bereichs der Akzeptorkonzentration N_A bedeutet.

Mit anderen Worten, um den Widerstandswert des Verbin­ dungshalbleiters zu erhöhen, muß dafür gesorgt werden, daß sich die Position des Ferminiveaus des Verbindungshalblei­ ters in etwa in der Mitte des verbotenen Bands befindet. Und wenn das AlInAs, welches ein verbotenes Band von 1,45 eV besitzt, den Widerstandswert erhöht, ist es vorteilhaft, dafür zu sorgen, daß das Ferminiveau sich etwa bei 0,45 ∼ 1,0 eV befindet, und mittels Durchführens des Kristallauf­ wachsens bei 500°C erhöht sich die Donatorkonzentration N_DD infolge des Sauerstoffs eher, ebenso wie der Betrag des in den Kristall eingebrachten Kohlenstoffs, der ein Niveau des flachliegenden Akzeptors bildet, sich erhöht, wodurch die Kohlenstoffkonzentration erhöht wird. Und die Erhöhung der Kohlenstoffkonzentration verringert die Konzentration, die durch Subtrahieren der Akzeptorkonzentration N_A von der Konzentration N_SD des flachliegenden Donators erlangt wird, wodurch das Ferminiveau des oben beschriebenen AlInAs ver­ ringert wird. Wenn die Akzeptorkonzentration infolge des Kohlenstoffs etwa 2 × 10¹⁶ cm^-3 beträgt, wird das Fermini­ veau des AlInAs zu 430 meV, wodurch AlInAs mit hohem Wider­ standswert eines spezifischen Widerstands von 5 × 10⁴ Ω cm erlangt wird.

Da in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform das Gasphasenaufwachsen des Kristall bei einer Aufwachstempera­ tur von 500°C unter Verwendung einer MOCVD-Vorrichtung und unter Verwendung der Stoffe TMI, TMA und AsH₃ durchgeführt wird, erhöht sich der Betrag des Kohlenstoffs als p-Typ Verunreinigung, die ein Niveau des flachliegenden Akzeptors bildet und in den Kristall eingebracht wird, und die Akzep­ torkonzentration N_A wird erhöht, wodurch das Ferminiveau des Kristalls verringert wird und dafür gesorgt wird, daß das Ferminiveau des AlInAs-Mischkristalls, welches durch Gasphasenkristallaufwachsen an einer Position in der Nähe von 0,5 eV gebildet wurde, sich in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet, wodurch sich AlInAs mit hohem Wider­ standswert ergibt. Sogar wenn das durch Gasphasenkri­ stallaufwachsen gebildete AlInAs mit hohem Widerstandswert als Stromblockierungsschicht 4 eines Halbleiterlasers ver­ wendet wird, wie in Fig. 1(b) dargestellt ist, ist es daher möglich, eine AlInAs-Schicht 4 mit hohem Widerstandswert zu erlangen, ohne daß eine Verschlechterung der Bauteilcharak­ teristik infolge einer Verunreinigungsdiffusion auftritt, die sich in den benachbarten p-Typ InP-Schichten 3 wie bei dem Stand der Technik des mit Fe dotierten AlInAs mit hohem Widerstandswert ergibt.

Während bei der oben beschriebenen ersten Ausführungs­ form TMI, TMA und AsH₃ als Grundsubstanzen für das Kri­ stallaufwachsen verwendet werden, kann ein in enthaltendes organisches Metall, ein Al enthaltendes organisches Metall oder eine As Zusammensetzung bzw. Verbindung oder ein orga­ nisches Metall, As enthaltend, verwendet werden. Beispiel­ weise kann TEI oder TEA, die jeweils eine Ethylbasis besit­ zen, anstelle des oben beschriebenen TMI oder TMA verwendet werden, und es kann anstelle von AsH₃ TBA verwendet werden.

Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, ist die Aufwachstemperatur, unter der der AlInAs-Mischkristall in einer Gasphase aufwächst, kleiner als die normale Auf­ wachstemperatur von 500°C ∼ 700°C, und die Konzentration des Kohlenstoffs, der ein Niveau eines flachliegenden Ak­ zeptors bildet und real in den Kristall eingeführt ist, wird erhöht, um den Widerstandswert zu erhöhen. Demgegen­ über wird bei einer zweiten Ausführungsform der Wider­ standswert des Mischkristalls durch Einführen von Akzeptor­ substanzen für eine Rühreinrichtung bzw. Blasenkammer (bubbler) in eine Reaktionsröhre erhöht.

Fig. 5 stellt einen Graphen dar, der das Ergebnis der Untersuchung der Zn-Konzentrationsabhängigkeit des spezifi­ schen Widerstands bei AlInAs zeigt, wenn AlInAs mit Zn als Akzeptorsubstanz dotiert wird. Entsprechend der Figur er­ höht sich der spezifische Widerstand ebenso graduell, wenn sich die Zn-Konzentration durch graduelles Erhöhen des Do­ tierungsbetrags gegenüber dem nichtdotierten AlInAs erhöht, das eine n-Typ Leitfähigkeit besitzt. Und es wird AlInAs mit einem hohen Widerstandswert erhalten, wenn die Zn-Kon­ zentration einen Wert von etwa 5 × 10¹⁷ cm^-3 annimmt, und wenn die Zn-Konzentration erhöht wird, wird AlInAs erhal­ ten, das eine p-Typ Leitfähigkeit besitzt.

Jedoch tritt bei dem mit Zn dotierten AlInAs, welches kristallin unter Verwendung von Zn als Akzeptor auf gewach­ sen ist, eine Diffusion von Zn in andere Schichten auf (oder es tritt ein umgekehrtes Phänomen auf), wenn das AlInAs als Stromdotierungsschicht 4′ in einem Halbleiterla­ ser verwendet wird, wie in Fig. 6 dargestellt, und die Kon­ zentration des in der Schicht 4′ enthaltenden Zn verringert sich (erhöht sich), um den spezifischen Widerstand zu ver­ ringern, und dadurch verringert sich der spezifische Wider­ stand an beiden Seiten der aktiven Schicht 2. Daher erhöht sich die Stromkomponente, die an den Seiten der aktiven Schicht fließt und nicht zur Laseroszillation beiträgt, wo­ durch sich die Lasercharakteristik verschlechtert.

Bei der mit diesen Umständen behafteten zweiten Ausfüh­ rungsform wird Beryllium, das eine p-Typ Verunreinigung darstellt, die nicht geeignet ist, im Vergleich zu Zn zu diffundieren und ein Niveau eines flachliegenden Akzeptors ähnlich wie Kohlenstoff in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform bildet, als Dotand verwendet.

Mit anderen Worten, es kann das Ferminiveau des durch das Gasphasenaufwachsen gebildeten Kristalls in der Nähe von 0,5 eV gesteuert werden durch Verwendung von TMI, TMA oder AsH₃ als Grundsubstanz zum kristallinen Aufwachsen von AlInAs durch MOCVD ähnlich wie bei der ersten Ausführungs­ form und durch Einführen von Be(CH₃C₅H₄) (Bismethylcylopentadienylberyllium), das ein Be enthalten­ des organisches Metall ist, für eine Rührvorrichtung in ei­ ne Reaktionsröhre und durch Dotieren von Be bei einer Auf­ wachstemperatur von 600°C und in einem Konzentrationsbe­ reich von 2 × 10¹⁶ cm^-3 bis 3 × 10¹⁷ cm^-3, wodurch AlInAs mit hohem Widerstandswert gebildet wird.

Darüber hinaus ist es sogar durch Dotieren von Beryl­ lium unter Verwendung von DEBe (Diethlyberyllium) als Beryllium enthaltendes organisches Metall möglich, daß sich die Position des Ferminiveaus in der Nähe von 0,5 eV befin­ det, wodurch AlInAs mit hohem Widerstandswert gebildet wird.

Entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung wird ein Gasphasenkristallaufwachsen eines AlInAs-Mischkristalls bei einer Aufwachstemperatur von 600°C durch MOCVD, wie bezüglich der zweiten Ausführungsform dargestellt, unter Verwendung von Magnesium als Dotand durchgeführt.

Es wird Mg(CH₃C₅H₄)₂ (Bismethylcyclopentadienylmagnesium) als Magnesium enthal­ tendes organisches Metall verwendet, und die Konzentration der Mg-Dotierung liegt in dem Bereich von 2 × 10¹⁶ cm^-3 bis 3 × 10¹⁷ cm^-3.

Ebenso in dieser dritten Ausführungsform ist es mög­ lich, eine AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert zu er­ langen, welche die Bauteilcharakteristik nicht verschlech­ tert, da Magnesium als p-Typ Verunreinigung, die einen niedrigen Diffusionskoeffizienten besitzt und ein Niveau eines tiefliegenden Akzeptors bildet, als Dotierung in den Kristall angebracht wird, der in einer Gasphase aufgewach­ sen ist, so daß sich das diesbezügliche Ferminiveau in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet.

Da die Gründe dafür, daß der spezifische Widerstand des AlInAs bei der zweiten und dritten Ausführungsform erhöht werden kann, liegen in den dotierten p-Typ Verunreinigun­ gen, welche die Niveaus des flachliegenden Akzeptors bilden und das Ferminiveau durch Vernichten der flachliegenden Do­ natoren selbst erniedrigen und nicht vom dem Dotierungsver­ fahren abhängen, ist es möglich, Magnesium oder Beryllium mit einem allgemein bekannten Dotierungsverfahren zu dotie­ ren, und es ist möglich dieselben Effekte unabhängig von den verwendeten Dotierungsverfahren zu erzielen. Es ist darüber hinaus möglich, Kohlenstoff, der einen niedrigen Diffusionskoeffizienten im Vergleich zu den zwei p-Typ Ver­ unreinigungen besitzt, in den Kristall durch Dotieren ein­ zubringen und nicht durch natürliches bzw. reales Einbrin­ gen in den Kristall bei Verringerung der Aufwachstempera­ tur.

In den oben beschriebenen drei Ausführungsformen wird der Sauerstoff, der ein tiefliegendes Donatorniveau bildet, unter Verwendung von restlichem Sauerstoff und H₂O in der MOCVD-Vorrichtung natürlich bzw. real in den Kristall ein­ gebracht, während bei einer vierten Ausführungsform die Sauerstoffkonzentration in dem Kristall durch Dotieren mit Sauerstoffgas gesteuert werden kann.

Mit anderen Worten, Sauerstoffgas von 100 ppm in einer He-Basis wird in die Reaktionsröhre der MOCVD-Vorrichtung zusammen mit TMA, TMI, AsH₃ und Be(CH₃C₅H₄)₂ eingeführt, wodurch eine AlInAs-Schicht durch Gasphasenaufwachsen auf­ wächst, die mit Sauerstoff und Be dotiert ist. Darauf nimmt die Donatorkonzentration im Vergleich mit dem Sauerstoffdo­ tierungsbetrag einen Wert von etwa einem Zehntel an, und das Sauerstoffdotieren wird durchgeführt, bis der Dotie­ rungsbetrag über dem Zehnfachen des Dotierungsbetrags von Beryllium liegt.

Da in der vierten Ausführungsform die Sauerstoffkonzen­ tration in dem Kristall durch das Dotierten erhöht wird, kann der Steuerbereich des Ferminiveaus des AlInAs-Misch­ kristalls, der durch Gasphasenkristallaufwachsen gebildet wird, vergrößert werden, wodurch eine AlInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert erlangt wird.

Während in der vierten Ausführungsform Beryllium als Akzeptorart verwendet wird, ist die Ausführungsform nicht auf Beryllium beschränkt. Es kann Magnesium oder Kohlen­ stoff, welche in der dritten Ausführungsform verwendet wer­ den, mit derselben Wirkung, wie oben beschrieben, verwendet werden.

Bei einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung wird Sauerstoff durch brodelndes H₂O-Gas oder Al(CH₃)₃ (Trimethoxyaluminium) durch Wasserstoff anstelle des Einführens von Sauerstoffgas eingeführt. Da der Dampf­ druck des Methoxyaluminiums mit 0,14 mmHg bei 20°C bezüg­ lich des Dampfdrucks von TMA (9,2 mmHg) recht niedrig ist, ergibt sich auf die Zusammensetzung des AlInAs kein Ein­ fluß.

Mit der fünften Ausführungsform kann ebenso derselbe Effekt wie mit der vierten Ausführungsform erzielt werden.

Bei den oben beschriebenen fünf Ausführungsformen wird durch Einführen von p-Typ Verunreinigungen, die ein tiefliegendes Akzeptorniveau E_A bilden, das Ferminiveau des AlInAs-Mischkristalls, der durch Gasphasenkristallaufwach­ sen aufgewachsen ist, in der Mitte des Bandabstands des Mischkristalls errichtet. Bei der sechsten Ausführungsform wird Ga hinzugefügt, um den Wert des tiefliegenden Donator­ niveaus E_DD, das, wie in Fig. 7 dargestellt, durch Sauer­ stoff gebildet wird, zu erhöhen, wodurch der Widerstands­ wert des AlInAs-Mischkristalls erhöht wird.

Mit anderen Worten, das Sauerstoffniveau E_T des AlInAs- Mischkristalls eines Zusammensetzungsgitters, das dem InP- Substrat angepaßt ist und in dem optischen Inp-System oder einer elektronischen Vorrichtung verwendet wird, beträgt 0,3, 0,45, 0,05 eV, wenn jedoch dem AlInAs-Mischkristall Ga hinzugefügt wird, um einen AlGaInAs-Mischkristall zu erzeu­ gen, der eine Zusammensetzung (AlyGa_1-y)_xIn_1-xAs (x = 0,48, 0 < y < 1) besitzt und dessen Gitter dem Inp-Substrat eben­ so wie dem oben beschriebenen AlInAs-Mischkristall angepaßt ist, nimmt das durch Sauerstoff gebildete Niveau eine wei­ ter tieferliegende Position an und wird weiter erhöht, und es werden dadurch eine Menge Niveaus von Ec - E_T = 0,4 eV bis E_A - E_T =, 0,14 eV gebildet. Wenn dementsprechend der oben beschriebene AIGaInAs-Mischkristall mit Sauerstoff do­ tiert wird, wird, da tiefliegende Donatoren und tieflie­ gende Akzeptoren in dem AlGaInAs-Mischkristall existieren, das Ferminiveau des Kristalls in der Mitte des Bandabstands positioniert, wodurch leicht eine AlGaInAs-Schicht mit ho­ hem Widerstandswert gebildet wird.

Während der oben beschriebene AlGaInAs-Mischkristall eine Zusammensetzung von (Al_yGa_1-y)_xIn_1-xAs (x = 0,48, 0 < y < 1) besitzt, dessen Gitter dem InP-Substrat angepaßt ist, ist der AlGaInAs-Mischkristall nicht auf die Zusammen­ setzung beschränkt, dessen Zusammensetzung dem InP-Substrat angepaßt ist, und es ist möglich, durch das Aufwachsverfah­ ren der oben beschriebenen sechsten Ausführungsform eine AlGaInAs-Schicht mit hohem Widerstandswert zu erlangen.

Entsprechend einer siebenten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung ist ein Halbleiterlaser für große Wel­ lenlängen unter Verwendung einer Verbindungshalbleiter­ schicht mit hohem Widerstandswert vorgesehen worden, der in Übereinstimmung mit den ersten bis sechsten Ausführungsfor­ men gebildet ist.

Zuerst wird eine Struktur und ein Verfahren zur Her­ stellung eines Halbleiterlasers mit großer Wellenlänge nach dem Stand der Technik beschrieben. Fig. 8 zeigt ein Dia­ gramm zum Erklären einer Struktur und eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterlasers einer großen Wellenlänge nach dein Stand der Technik. Entsprechend der Figur bezeich­ net Bezugszeichen 100 ein n-Typ InP-Substrat. Bezugszeichen 1 bezeichnet eine n-Typ InP-Schicht, die auf dem n-Typ InP- Substrat 100 gebildet ist. Bezugszeichen 2 bezeichnet eine aktive Schicht, die zwischen der n-Typ InP-Schicht 1 und der p-Typ InP-Schicht 3 angeordnet ist. Bezugszeichen 200 bezeichnet eine p-Typ InGaAsP-Kontaktschicht, die auf der p-Typ InP-Schicht 3a angeordnet ist. Bezugszeichen 10 be­ zeichnet eine-mit Fe dotierte InP-Schicht mit hohem Wider­ standswert zum Realisieren einer Strombegrenzungsstruktur. Diese mit Fe dotierte InP-Schicht mit hohem Widerstandswert wird weitverbreitet als Schicht mit hohem Widerstandswert verwendet, bei welcher ein spezifischer Widerstand von etwa 10⁸Ωcm durch Erhöhen der Fe-Konzentration auf 10¹⁶cm^-3 er­ zielt werden kann.

Es wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens eines Halbleiterlasers einer großen Wellenlänge gegeben.

Zuerst läßt man auf einem n-Typ InP-Substrat 100 eine n-Typ InP-Schicht 20, eine nichtdotierte Schicht 30, eine p-Typ Inp-Schicht 40 aufeinanderfolgend unter Verwendung von MOCVD aufwachsen, und darauf folgend läßt man eine SiO₂- Schicht durch Zerstäuben aufwachsen, und es wird ein SiO₂- Streifen 50 durch Verwendung einer herkömmlichen Photoli­ thographietechnik gebildet (Fig. 8(a)).

Als nächstes wird unter Verwendung des SiO₂-Streifens 50 als Maske eine Mesa, welche in Fig. 8(b) dargestellte Halbleiterschichten aufweist, mittels Durchführens einer Naßätzung gebildet, und danach wird MOCVD angewandt, um ein selektives Vergrabungsaufwachsen einer Fe-InP-Schicht 10 an beiden Seiten der Mesa durchzuführen (Fig. 8(c)).

Nach dem Entfernen des SiO₂-Streifens 50 durch HF wird wiederum MOCVD angewandt, um aufeinanderfolgend eine p-Typ InP-Schicht 3a und eine p-Typ InGaAsP-Kontaktschicht 200 aufwachsen zu lassen (Fig. 8(d)).

Der oben beschriebene Halbleiterlaser einer großen Wel­ lenlänge kann den Injizierungsstrom an der aktiven Schicht 2 konzentrieren, wobei beide Seiten der aktiven Schicht 2 mit der Fe-InP-Schicht 10 als Schicht mit hohem Wider­ standswert versehen werden, wie in Fig. 8(b) dargestellt ist, er kann ebenso Licht effizient in der aktiven Schicht 2 begrenzen, da der Brechungsindex der Fe-InP-Schicht 10 kleiner ist als derjenige der aktiven Schicht 2, wodurch die Charakteristik des Lasers verbessert wird. Es ergeben sich jedoch folgende Schwierigkeiten.

Fig. 9 zeigt ein Diagramm, das das Ergebnis der SIMS- Analyse (secondary ion mass spectroscopy, Sekundärionenmas­ senspektroskopie) bezüglich der Verteilung der jeweiligen Dotanden (Fe, Zn) in dem Kristall darstellt, wenn die Fe- InP-Schicht und die p-Typ InP- (Zn-Dotand) Schicht benach­ bart zueinander angeordnet sind. In der Figur stellt die Abszisse die Tiefe von der Oberfläche und die Ordinate die Fe- und Zn-Konzentrationen dar. Die durchgezogene Linie und die gestrichelte Linie stellen jeweils Fe- bzw. Zn-Profile dar. Entsprechend der Figur diffundiert Fe in die Zn-InP- Schicht bis zu etwa 10 µm, und die Fe-Konzentration liegt dann etwa bei 10¹⁷cm^-3, einem Wert nahe der Löslichkeits­ grenze von Fe in InP.

Insbesondere in dem Fall der Laserstruktur des oben dargestellten Halbleiterlasers mit großer Wellenlänge (Fig. 8(d)) verschlechtern sich infolge der Diffusion von Fe aus der Fe-InP-Schicht 10 in die p-Typ InP-Schicht 3 und die aktive Schicht 2 und der Diffusion von Zn aus der p-Typ InP-Schicht 3 in die aktive Schicht 2 die elektrische und optische Charakteristik des Lasers.

Es wird ein Halbleiterlaser mit großer Wellenlänge ent­ sprechend der siebenten Ausführungsform beschrieben.

Zuerst wird die elektrische Charakteristik einer nicht­ dotierten AlInAs-Schicht beschrieben, die durch MOCVD bei einer Aufwachstemperatur von 500°C kristallin aufgewachsen ist. Nach dem Aufwachsen einer nichtdotierten Al_0,48In_0,52As-Schicht auf einem n-Typ Inp-Substrat bei ei­ ner Aufwachstemperatur von 500°C um 3 µm läßt man eine n- Typ und eine p-Typ InP-Schicht jeweils selektiv um 0,5 µm bei einer Aufwachstemperatur von 650°C aufwachsen, wodurch eine p-n-i-n-Struktur gebildet wird. Dieser Prozeß wird durchgeführt, um eine Mesaform zu bilden, und es wird die Stromspannungscharakteristik mit der n-i-n-Struktur und der p-i-n-Struktur verglichen. Fig. 1 zeigt eine Charakteristik des Stroms gegenüber der Spannung der jeweiligen Struktu­ ren. Da lediglich Elektronen in die nicht dotierte AlInAs- Schicht injiziert werden, existiert in der n-i-n-Struktur ein hoher Widerstandswert bei einem spezifischen Widerstand von 2 × 10⁸Ωcm, während in der p-i-n-Struktur der spezifi­ sche Widerstand der nichtdotierten AlInAs-Schicht unter 1Ω cm liegt, da in die nichtdotierten AlInAs-Schicht jeweils injizierte Elektronen und Löcher rekombinieren. Da in der p-n-i-n-Struktur die Injizierung von Löchern in die nicht dotierte AlInAs-Schicht durch die n-Typ Inp-Schicht zwi­ schen der p-Typ InP-Schicht und der nichtdotierten AlInAs- Schicht unterdrückt wird, wird demgegenüber ein hoher spe­ zifischer Widerstand von mehr als 1 × 10¹⁰Ωcm erzielt.

Um eine AlInAs-Schicht als Stromblockierungsschicht ei­ ner LD mit großer Wellenlänge zu verwenden, ist es dement­ sprechend nötig, eine Vergrabungsstruktur einer p-n-i-n- Struktur zu haben. In Fällen einer Verwendung von allein­ stehenden Elektronen und Löchern in elektronischen Bautei­ len ist die Anordnung nicht auf eine derartige Struktur be­ schränkt.

Ein Herstellungsverfahren einer LD einer großen Wellen­ länge, die eine AlInAs-Schicht als Stromblockierungsschicht verwendet und eine Vergrabungsstruktur einer p-n-i-n-Struk­ tur besitzt, wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben.

Auf dem n-Typ InP-Substrat 100 läßt man eine n-Typ InP- Schicht 1 einer Dicke von 1 µm und einer Verunreinigungs­ konzentration von 1 × 10¹⁸cm^-3, eine aktive Schicht 2 einer Dicke von 0,1 µm, eine p-Typ Inp-Schicht 3 einer Dicke von 0,5 µm und einer Verunreinigungskonzentration von 1 × 10¹⁸cm-³ durch MOCVD bei einer Aufwachstemperatur von 600°C aufeinanderfolgend aufwachsen (Fig. 11(a)). Darauf fol­ gend läßt man eine SiO₂-Schicht auf der Oberfläche durch Zerstäubung aufwachsen, und es wird ein SiO₂-Streifen 50 in der (110)-Richtung durch Verwendung einer herkömmlichen Photolithographietechnik gebildet. Als nächstes wird unter Verwendung einer Ätzlösung aus HBr-Reihen eine Mesa gebil­ det (Fig. 11(b)). Wiederum unter Verwendung von MOCVD läßt man eine nicht dotierte AlInAs-Schicht 6 einer Dicke von 3 µm mit einem hohem Widerstandswert bei einer Aufwachstempe­ ratur von 500°C aufwachsen, und danach läßt man eine n-Typ InP-Stromblockierungsschicht 7 einer Dicke von 0,5 µm und einer Ladungsträgerkonzentration von 1 × 10¹⁸cm^-3 bei einer Aufwachstemperatur von 600°C selektiv aufwachsen, ohne daß polykristallines Material auf dem SiO₂-Streifen 5 (Fig. 11(c)) aufwächst. Nach Entfernen des SiO₂-Streifens 5 durch eine Ätzlösung aus HF-Serien, läßt man die p-Typ InP- Schicht 3a einer Dicke von 1 µm und einer Verunreinigungs­ konzentration von 1 × 10¹⁸cm^-3 und eine p-Typ InGaAs-Kon­ taktschicht 200 einer Dicke von 1 µm und einer Verunreini­ gungskonzentration von 1 × 10¹⁹cm^-3 wiederum durch MOCVD aufwachsen, wodurch eine Struktur einer LD einer großen Wellenlänge erzeugt wird (Fig. 11(d)).

Der entscheidende Punkt dieses Herstellungsverfahrens ist der Prozeß entsprechend Fig. 11(c). Das Aufwachstempe­ raturprofil wird entsprechend Fig. 12 dargestellt. Wie ent­ sprechend der ersten Ausführungsform beschrieben ist, be­ ginnt das Aufwachsen gewöhnlich nach dem Erhöhen der Tempe­ ratur auf 500°C als der Aufwachstemperatur der nichtdo­ tierten AlInAs-Schicht 4 mit hohem Widerstandswert unter Phosphindruck (Profil a). In diesem Fall jedoch kann die nicht dotierte AlInAs-Schicht 4 lediglich auf etwa 1 µm se­ lektiv aufwachsen (im Hinblick auf die Zeit von etwa 1 Stunde). Wenn ein weiteres Aufwachsen zum Erlangen einer größeren Schichtdicke versucht wird, wird auf den SiO₂- Streifen 50 ein polykristallines Material aufgetragen. Um einen Hochgeschwindigkeitslaserbetrieb durchzuführen, wird verlangt, die Parasitärkapazität des Lasers zu reduzieren, und daher muß die nichtdotierte AlInAs-Schicht 4 so dick wie möglich sein. Wenn beispielsweise die Frequenz des La­ sers zwischen 2,5 und 10 Gb/s liegt, wird eine Schichtdicke der nichtdotierten AlInAs-Schicht 4 von etwa 3 µm benötigt.

Nach einem Erhöhen der Temperatur des Substrats auf ei­ nen Wert über der Aufwachstemperatur der nichtdotierten AlInAs-Schicht (beispielsweise auf 600°C) fällt die Tempe­ ratur auf 500°C ab, das Aufwachsen wird durchgeführt, die nichtdotierte AlInAs-Schicht 4 kann bezüglich einer Vergra­ bung aufwachsen, auf etwa 3 µm (Profil b) ohne daß sich po­ lykristallines Material auf dem SiO₂-Streifen 5 nieder­ schlägt.

Dies liegt daran, daß das Phosphoratom (oder Wasser­ stoffatom) sich von dem Phosphin (PH₃) löst, bevor das Auf­ wachsen den SiO₂-Streifen über die gesamte Oberfläche ab­ deckt, und ein Anhaften von Polysilizium an der SiO₂- Schicht unterdrückt. Da das Auflösen von pH₃ durch Erhöhen der Temperatur gefördert wird, bei welcher PH₃ vor dem Auf­ wachsen der nichtdotierten AlInAs-Schicht 4 fließt, kann das in Fig. 12 dargestellte Profil (b) der nichtdotierten AlInAs-Schicht 4 dicker als in dem in Fig. 12 dargestellten Profil (b) aufwachsen.

Um das selektive Vergrabungsaufwachsen einer AlInAs- Schicht bei einer niedrigen Temperatur von 500°C, wie oben erörtert, durchzuführen, ohne daß polykristallines Material an dem SiO₂-Streifen 5 anhaftet, ist das Temperaturprofil vor dem Aufwachsen sehr wichtig.

Die Charakteristik des optischen Aus­ gangs/Injizierungsstroms der durch das Herstellungsverfah­ ren dieser Ausführungsform erzeugten LD einer großen Wel­ lenlänge wird unter Bezugnahme auf Fig. 13 dargestellt. Die Figur zeigt, daß die LD mit großer Wellenlänge bei ei­ nem Schwellenwertstrom von 8 mA bei einer erlangten guten Charakteristik oszilliert.

Bei der beschriebenen siebenten Ausführungsform wird in einem Verfahren zur Herstellung einer LD großer Wellen­ länge, bei welcher eine nicht dotierte AlInAs-Schicht als Stromblockierungsschicht verwendet wird und eine Vergra­ bungsstruktur einer p-n-i-n-Struktur gebildet wird, das se­ lektive Vergrabungsaufwachsen einer nichtdotierten AlInAs- Schicht 4 durchgeführt, nachdem sich die Temperatur des Substrats auf eine Temperatur größer als die Aufwachstempe­ ratur (500°C) erhöht hat und danach auf die Temperatur von bis zu 500°C gefallen ist, es wird die Temperatur, bei welcher PH₃ fließt, vor dem Aufwachsen der nichtdotierten AlInAs-Schicht 4 erhöht, es wird die Auflösung von Phosphin in Phosphoratome (oder Wasserstoffatome) verhindert, wo­ durch unterdrückt wird, daß die Phosphoratome (oder Wasser­ stoffatome) den SiO₂-Streifen 5 über die gesamte Oberfläche bedecken und daß polykristallines Material an der SiO₂- Schicht anhaftet. Daher kann die Schicht der nichtdotierten AlInAs-Schicht 4 selektiv auf eine bevorzugte Dicke auf­ wachsen, wodurch sich eine LD einer großen Wellenlänge er­ gibt, die einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb durchführen kann.

Darüber hinaus sind Dotanden, die ebenso wahrscheinlich wie Fe in die Fe-InP-Schicht diffundieren, nicht in der nichtdotierten AlInAs-Schicht 4 enthalten. Daher kann unter Verwendung von Be, dessen Wahrscheinlichkeit zu diffundie­ ren nicht größer als die von Zn bezüglich des p-Typ Dotan­ den in die p-Typ Inp-Schicht ist, der Betrag von Verunrei­ nigungen unterdrückt werden, die in aktive Schicht 3 dif­ fundieren, wodurch eine LD einer großen Wellenlänge ent­ sprechend einem Verunreinigungsprofil in Übereinstimmung mit dem Entwurf erzeugt werden kann.

Bei der oben beschriebenen siebenten Ausführungsform werden SiO₂-Schichten als Maske verwendet, es kann aber auch eine SiO_1-xN_x-Schicht (0 <x< 1) mit derselben Wir­ kung verwendet werden.

Bei der oben beschriebenen siebenten Ausführungsform wird die Vergrabungsschichtdicke der nichtdotierten AlInAs- Schicht 4 durch Verändern des Temperaturprofils vor dem Aufwachsen der nichtdotierten AlInAs-Schicht 4 in einer ge­ eigneten Dicke gebildet. In diesem Fall liegt die zum Durchführen des selektiven Vergrabungsaufwachsens geeignete Temperatur recht nahe bei 500 ± 25°C, wie bezüglich der siebenten Ausführungsform beschrieben. Bei dieser Ausfüh­ rungsform wird der Bereich der Aufwachstemperatur durch Hinzufügen eines Ätzgases eines sehr kleinen bzw. genau be­ stimmten Betrags während des Aufwachsens verbreitert.

Es wird eine Beschreibung gegeben des Halbleiterlasers mit großer Wellenlänge entsprechend einer achten Ausfüh­ rungsform.

Bei dem Aufwachsen der in Fig. 11(c) dargestellten nichtdotierten AlInAs-Schicht, wird ein Aufwachsen unter Hinzufügen von HCl-Gas (oder Cl₂-Gas) eines Wertes von etwa 5 bis 20 cc/min durchgeführt. Danach entspricht das Tempe­ raturerhöhungsprofil entweder dem in Fig. 3(a) dargestell­ ten oder dem in Fig. 3(b) dargestellten Profil. Da HCl den Effekt des Entfernens einer Materialart besitzt, die als Kern eines polykristallinen Materials an dem SiO₂-Streifen 50 anhaftete, kann der Temperaturbereich, bei welchem das selektive Vergrabungsaufwachsen durchgeführt werden kann, bis auf 475 bis 600°C vergrößert werden.

Darüber hinaus wird während des Entfernens des SiO₂- Streifens 50 von der Struktur von Fig. 11(c) der ausge­ setzte Oberflächenteil der nichtdotierten AlInAs-Schicht 4 (ein Teil, an welchem sich der SiO₂-Streifen 50 und die nichtdotierten AlInAs-Schicht 6 in Kontakt miteinander be­ finden) wahrscheinlich oxidiert. Wenn das oxidierte Gebiet groß ist, wird die p-Typ Inp-Schicht 3a nicht eben aufwach­ sen. Daher kann die p-Typ InP-Schicht 8 durch leichtes Ät­ zen der Oberflächenschicht, die dünn oxidiert ist, durch einen Fluß von HCl-Gas entlang der Schicht vor dem Aufwach­ sen der p-Typ InP-Schicht 3a eben aufwachsen.

Bei der achten Ausführungsform wird in einem Verfahren zum Herstellen einer LD mit großer Wellenlänge, die eine nicht dotierte AlInAs-Schicht als Stromblockierungsschicht und eine Vergrabungsstruktur einer p-n-i-n-Struktur be­ sitzt, das selektive Vergrabungsaufwachsen der nichtdotier­ ten AlInAs-Schicht unter Hinzufügen von HCl-Gas (oder Cl₂- Gas) eines Betrags von 5 bis 20 cc/min durchgeführt, wobei das HCl bei dem Entfernen der Materialart hilfreich verwen­ det werden kann, die als Kern eines an dem SiO₂-Streifen 50 haftenden polykristallinen Materials dient, wodurch der Temperaturbereich, bei welchem das selektive Vergrabungs­ aufwachsen möglich ist, auf einen Bereich von 475 bis 600°C vergrößert wird. Daher wird eine LD mit großer Wellen­ länge erlangt, die geeignet ist, einen Hochgeschwindig­ keitsbetrieb durchzuführen, und bei der die Schicht der nichtdotierten AlInAs-Schicht 4 selektiv auf eine bevor­ zugte Dicke wächst, ohne daß die Aufwachstemperatur genau gesteuert werden muß.

Darüber hinaus ist in der nichtdotierten AlInAs-Schicht 4 irgendein Dotand, der ebenso leicht wie Fe in die Fe-InP- Schicht dotiert, nicht enthalten. Daher können unter Ver­ wendung von Be, welches schwieriger als Zn bezüglich des p- Typ Dotanden in die p-Typ InP-Schicht diffundiert, die Be­ träge von Verunreinigungen, welche in die aktive Schicht 3 diffundieren, unterdrückt bzw. verringert werden, wodurch die Herstellung einer LD einer großen Wellenlänge mit einem Verunreinigungsprofil in Übereinstimmung mit dem Entwurf ermöglicht wird.

Bei den oben beschriebenen siebenten und achten Ausfüh­ rungsformen wird eine einfache LD einer großen Wellenlänge beschrieben, durch Umkehren der Betriebsspannung wird je­ doch ein einfacher Modulator erlangt. Darüber hinaus können mit denselben oben beschriebenen Effekten ein kompliziertes Bauteil, in welches eine LD integriert ist, ein Modulator, ein Wellenleiter und ein Photodetektor, die eine Vergra­ bungsschicht enthalten, gebildet werden.

Vorstehend wurde eine Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstandswert und ein diesbezügliches Kristallauf­ wachsverfahren offenbart. Eine Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstandswert, die in einer Halbleitervorrich­ tung enthalten ist und eine Mehrzahl von Halbleiterschich­ ten unterschiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überdeckt, enthält einen Verbindungshalbleitermischkri­ stall, der in einer Gasphase aufgewachsen ist unter Verwen­ dung eines In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hydrierten Zu­ sammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Me­ talls, As enthaltend, als Grundsubstanz, wobei die Verbin­ dungshalbleiterschicht mit hohem Widerstandswert p-Typ Ver­ unreinigungen in einer derartigen Konzentration enthält, so daß sich die Position des Ferminiveaus des Verbindungshalb­ leitermischkristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands des Verbindungshalbleitermischkristalls befindet. Daher ist es möglich, durch Gasphasenkristallaufwachsen eine AlInAs- Schicht mit hohem Widerstandswert zu erlangen, die einen geringen Betrag von Verunreinigungen aufweist, welche in eine dazu benachbarte Verbindungshalbleiterschicht diffun­ diert sind.

Claims (30)

1. Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstands­ wert in einer Halbleitervorrichtung, die eine Mehrzahl von Verbindungshalbleiterschichten mit unterschiedlichen Zusam­ mensetzungen laminiert bzw. überdeckt, mit:

einem Verbindungshalbleitermischkristall, der in einer Gasphase aufgewachsen ist unter Verwendung eines In enthal­ tenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organi­ schen Metalls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, As enthaltend, als Grundsubstanz und der p-Typ Verunreinigungen enthält, die eine derartige Konzentration besitzen, so daß sich die Position des Ferminiveaus des Verbindungshalbleitermisch­ kristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet.

2. Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstands­ wert in einer Halbleitervorrichtung, die eine Mehrzahl von Verbindungshalbleiterschichten mit unterschiedlicher Zusam­ mensetzung laminiert bzw. überdeckt, mit:

einem Verbindungshalbleitermischkristall, der in einer Gasphase aufgewachsen ist unter Verwendung eines In enthal­ tenen organischen Metalls, eines Al enthaltenden organi­ schen Metalls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, As enthaltend, als Grundsubstanz und der Verunreinigungen enthält, die Ni­ veaus eines flachliegenden Akzeptors bilden und eine derar­ tige Konzentration besitzen, daß sich die Postition des Ferminiveaus des Verbindungshalbleitermischkristalls in et­ wa in der Mitte des Bandabstands befindet.

3. Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstands­ wert in einer Halbleitervorrichtung, die eine Mehrzahl von Verbindungshalbleiterschichten mit unterschiedlichen Zusam­ mensetzungen laminiert bzw. überdeckt, mit:
einem Verbindungshalbleitermischkristall, der in einer Gasphase aufgewachsen ist unter Verwendung eines In enthal­ tenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organi­ schen Teils und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Ver­ bindung oder eines organischen Metalls, As enthaltend, als Grundsubstanz und der Akzeptorverunreinigungen eines Ele­ ments der vierten Gruppe in einer Konzentration derart er­ hält, daß sich die Position des Ferminiveaus des Verbin­ dungshalbleiterinischkristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet.

4. Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstands­ wert nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ak­ zeptorverunreinigung des Elements der vierten Gruppe durch Kohlenstoff gebildet wird.

5. Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstands­ wert in einer Halbleitervorrichtung die eine Mehrzahl von Verbindungshalbleiterschichten mit unterschiedlichen Zusam­ mensetzungen laminiert bzw. überdeckt, mit:

einem Verbindungshalbleitermischkristall, der unter Verwendung eines In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Me­ talls, As enthaltend, als Grundsubstanz in einer Gasphase aufgewachsen ist und der Akzeptorverunreinigungen eines Elements der zweiten Gruppe in einer Konzentration derart enthält, daß die Ferminiveauposition des Verbindungshalb­ leitermischkristalls sich in etwa in der Mitte des Bandab­ stands befindet.

6. Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstands­ wert nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ak­ zeptorverunreinigung des Elements der zweiten Gruppe durch Beryllium oder Magnesium gebildet wird, welche mittels Do­ tierens in den Verbindungshalbleitermischkristall einge­ bracht wird.

7. Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstands­ wert nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Akzeptorverunreini­ gungen des Elements der vierten Gruppe und des Elements der zweiten Gruppe Verunreinigungen in einer Konzentration vor­ gesehen sind, die größer als das Zehnfache der Konzentra­ tion der Akzeptorverunreinigung sind und jeweils ein Niveau eines tiefliegenden Donators bilden.

8. Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstands­ wert nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ unreinigung, welche das Niveau des tiefliegenden Donators bildet, durch Sauerstoff gebildet wird, der durch Dotieren in den Verbindungshalbleitermischkristall eingebracht wird.

9. Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstands­ wert in einer Halbleitervorrichtung die eine Mehrzahl von Verbindungshalbleiterschichten mit unterschiedlichen Zusam­ mensetzungen laminiert bzw. überdeckt, mit:

einem Verbindungshalbleitermischkristall, der unter Verwendung eines In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Me­ talls, As enthaltend, als Grundsubstanz in einer Gasphase aufgewachsen ist und der Verunreinigungen enthält, die je­ weils Niveaus eines tiefliegenden Donators oder Akzeptors bilden, in einer derartigen Konzentration, daß die Fermini­ veauposition des Verbindungshalbleitermischkristalls sich in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet.

10. Verbindungshalbleiterschicht mit hohem Widerstands­ wert nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ unreinigungen, die die Niveaus des tiefliegenden Donators oder Akzeptors bilden, aus Sauerstoff gebildet werden, der mittels Dotierens in den Verbindungshalbleitermischkristall eingebracht wird.

11. Verfahren zum kristallinen Aufwachsen einer Halb­ leiterschicht mit hohem Widerstandswert in einer Halblei­ tervorrichtung, die eine Mehrzahl von Verbindungshalblei­ terschichten unterschiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überdeckt, wobei Verunreinigungen in einer derartigen Konzentration, daß die Position des Ferminiveaus des Ver­ bindungshalbleitermischkristalls sich in etwa in der Mitte des Bandabstand befindet, in den Verbindungshalbleiter ein­ gebracht werden, der durch Durchführen eines Kristallauf­ wachsens bei einer vorbestimmten niedrigen Temperatur durch metallorganische chemische Aufdampfung unter Verwendung ei­ nes In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthal­ tenden organischen Metalls und einer hydrierten Zusammen­ setzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, As enthaltend, als Grundsubstanz erlangt wird.

12. Verfahren zum kristallinen Aufwachsen einer Halb­ leiterschicht mit hohem Widerstandswert in einer Halblei­ tervorrichtung, die eine Mehrzahl von Verbindungshalblei­ terschichten unterschiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überdeckt, wobei p-Typ Verunreinigungen in einer der­ artigen Konzentration, daß sich die Position des Fermini­ veaus des Verbindungshalbleitermischkristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet, in den Verbindungsmi­ schhalbleiter eingebracht werden, der durch Durchführen ei­ nes Kristallaufwachsens bei einer vorbestimmten niedrigen Temperatur durch metallorganische chemische Aufdampfung un­ ter Verwendung eines In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hy­ drierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organi­ schen Metalls, As enthaltend, als Grundsubstanz erlangt wird.

13. Verfahren zum kristallinen Aufwachsen einer Halb­ leiterschicht mit hohem Widerstandswert in einer Halblei­ tervorrichtung, die eine Mehrzahl von Verbindungshalblei­ terschichten unterschiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überdeckt, wobei Verunreinigungen, die ein Niveau ei­ nes flachliegenden Akzeptors bilden, in einer derartigen Konzentration, daß die Position des Ferminiveaus des Ver­ bindungshalbleitermischkristalls sich in etwa der Mitte des Bandabstands befindet, in den Verbindungsmischhalbleiter eingebracht werden, der durch Durchführen eines Kri­ stallaufwachsens bei einer vorbestimmten niedrigen Tempera­ tur durch metallorganische chemische Aufdampfung unter Ver­ wendung eines In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hydrierten Zu­ sammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Me­ talls, As enthaltend, als Grundsubstanz erlangt wird.

14. Verfahren zum kristallinen Aufwachsen einer Halb­ leiterschicht mit hohem Widerstandswert in einer Halblei­ tervorrichtung, die eine Mehrzahl von Verbindungshalblei­ terschichten unterschiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überdeckt, wobei Akzeptorverunreinigungen eines Ele­ ments der vierten Gruppe in einer derartigen Konzentration, daß die Position des Ferminiveaus des Verbindungshalblei­ termischkristalls sich in etwa in der Mitte des Bandab­ stands befindet, in den Verbindungsmischhalbleiter gebracht werden, der durch Durchführen eines Kristallaufwachsens bei einer vorbestimmten niedrigen Temperatur durch metallorga­ nisches chemisches Aufdampfen unter Verwendung eines In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden or­ ganischen Metalls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, As enthaltend, als Grundsubstanz erlangt wird.

15. Kristallaufwachsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Akzeptorverunreinigung des Elements der vierten Gruppe durch Kohlenstoff gebildet wird.

16. Verfahren zum kristallinen Aufwachsen einer Halb­ leiterschicht mit hohem Widerstandswert in einer Halblei­ tervorrichtung, die eine Mehrzahl von Verbindungshalblei­ terschichten unterschiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überdeckt, wobei der Verbindungsmischhalbleiter mit p- Typ Verunreinigungen in einer derartigen Konzentration do­ tiert wird, so daß sich die Position des Ferminiveaus des Verbindungshalbleitermischkristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet, während das Kristallaufwachsen des Verbindungsmischhalbleiters mittels metallorganischer chemischer Aufdampfung unter Verwendung eines In enthalten­ den organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbin­ dung oder eines organischen Metalls, As enthaltend, als Grundsubstanz durchgeführt wird.

17. Verfahren zum kristallinen Aufwachsen einer Halb­ leiterschicht mit hohem Widerstandswert in einer Halblei­ tervorrichtung, die Verbindungshalbleiterschichten unter­ schiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überdeckt, wobei ein Verbindungsmischhalbleiter mit Verunreinigungen, die Niveaus eines flachliegenden Akzeptors bilden, in einer derartigen Konzentration dotiert wird, daß sich die Posi­ tion des Ferminiveaus des Verbindungshalbleitermischkri­ stalls in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet, wäh­ rend das Kristallaufwachsen des Verbindungsmischhalbleiters durch metallorganische chemische Aufdampfung unter Verwen­ dung eines In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hydrierten Zu­ sammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Me­ talls, As enthaltend, als Grundsubstanz durchgeführt wird.

18. Verfahren zum kristallinen Aufwachsen einer Halb­ leiterschicht mit hohem Widerstandswert in einer Halblei­ tervorrichtung, die von Verbindungshalbleiterschichten un­ terschiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überdeckt, wobei der Verbindungsmischhalbleiter mit Akzeptorverunrei­ nigungen eines Elements der vierten Gruppe in einer derar­ tigen Konzentration dotiert wird, daß sich die Position des Ferminiveaus des Verbindungshalbleitermischkristalls in et­ wa in der Mitte des Bandabstands befindet, während das Kri­ stallaufwachsen des Verbindungsmischhalbleiters durch me­ tallorganische chemische Aufdampfung unter Verwendung eines In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Metalls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, As enthal­ tend, als Grundsubstanz durchgeführt wird.

19. Kristallaufwachsverfahren einer Verbindungshalblei­ terschicht mit hohem Widerstandswert nach Anspruch 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dotierungsakzeptorverunreini­ gung des Elements der vierten Gruppe durch Kohlenstoff ge­ bildet wird.

20. Verfahren zum kristallinen Aufwachsen einer Halb­ leiterschicht mit hohem Widerstandswert in einer Halblei­ tervorrichtung, die von Verbindungshalbleiterschichten un­ terschiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überdeckt, wobei der Verbindungsmischhalbleiter mit Akzeptorverunrei­ nigungen eines Elements der zweiten Gruppe in einer derar­ tigen Konzentration dotiert wird, so daß sich die Position des Ferminiveaus des Verbindungshalbleitermischkristalls in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet, während das Kristallaufwachsen des Verbindungsmischhalbleiters durch metallorganische chemische Verdampfung unter Verwendung ei­ nes In enthaltenden organischen Metalls, eines Al enthal­ tenden organischen Metalls und einer hydrierten Zusammen­ setzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, As enthaltend, als Grundsubstanz durchgeführt wird.

21. Kristallaufwachsverfahren einer Verbindungshalblei­ terschicht mit hohem Widerstandswert nach Anspruch 20, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dotierungsakzeptorverunreini­ gung des Elements der zweiten Gruppe durch Beryllium oder Magnesium gebildet wird.

22. Kristallaufwachsverfahren einer Verbindungshalblei­ terschicht mit hohem Widerstandswert nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsmischhalbleiter mit Verunreinigungen dotiert wird, die ein Niveau eines tiefliegenden Donators bilden, zusätzlich zu den Akzeptorverunreinigungen des Elements der zweiten Gruppe oder des Elements der vierten Gruppe.

23. Kristallaufwachsverfahren einer Verbindungshalblei­ terschicht mit hohem Widerstandswert nach Anspruch 22, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dotierungsverunreinigung, die ein Niveau eines tiefliegenden Donators bildet, durch Sau­ erstoff gebildet wird.

24. Kristallaufwachsverfahren einer Verbindungshalblei­ terschicht mit hohem Widerstandswert nach Anspruch 23, da­ durch gekennzeichnet, daß der Dotierungsbetrag von Sauer­ stoff zehnmal größer als der Dotierungsbetrag der Akzeptor­ verunreinigung ist.

25. Verfahren zum kristallinen Aufwachsen einer Halb­ leiterschicht mit hohem Widerstandswert in einer Halblei­ tervorrichtung, die Verbindungshalbleiterschichten unter­ schiedlicher Zusammensetzungen laminiert bzw. überdeckt, wobei der Verbindungsmischhalbleiter mit Verunreinigungen dotiert wird, die jeweils ein Niveau eines tiefliegenden Donators oder Akzeptors bilden, in einer derartigen Konzen­ tration, so daß die Position des Ferminiveaus des Verbin­ dungshalbleitermischkristalls sich in etwa in der Mitte des Bandabstands befindet, während das Kristallaufwachsen des Verbindungsmischhalbleiters durch metallorganische chemi­ sche Aufdampfung unter Verwendung eines In enthaltenden or­ ganischen Metalls, eines Al enthaltenden organischen Me­ talls und einer hydrierten Zusammensetzung bzw. Verbindung oder eines organischen Metalls, As enthaltend, als Grund­ substanz durchgeführt wird.

26. Kristallaufwachsverfahren einer Verbindungshalblei­ terschicht nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierungsverunreinigung, welche ein Niveau eines tiefliegenden Donators oder Akzeptors bildet, durch Sauer­ stoff gebildet wird.