JPH01135070A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents

半導体基板の製造方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 本発明は高温用半導体デバイスを形成するための半導体
基板の製造方法、特にβ−５ｉＣ半導体基板を製造する
方法に関し、 絶縁層上にβ−５ｉＣ層を形成し、そこに形成される半
導体デバイスの性能向上を図ることを目的とし、 半導体単結晶基体上に、これとは異る半導体層をエピタ
キシャル成長する工程と、前記半導体層との間に絶縁膜
をはさんで支持基板を形成する工程と、前記半導体層を
残して、前記基板を除去する工程とを含み構成する。
［産業上の利用分野］ 本発明は高温用半導体デバイスを形成するための半導体
基板の製造方法、特にβ−９ｉＣ半導体基板を製造する
方法に関する。
高温用半導体デバイスを形成するための半導体基板とし
てヘテロエピタキシャル法にて、半導体基体にエネルギ
ーバンドギャップの大きいβ−５ｉＣ層を成長したもの
が提案されている。
［従来の技術］ 第３図は従来の方法によるβ−９ｉＣ半導体基板を用い
た高温用ＭＯ５ＦＥＴの断面図である。
図において、１０１は５００　ｇｍ程度のＮ型Ｓｉ基体
、１０２はへテロエピタキシャル法により成長した厚さ
ｌＪＬｍ程度９層抵抗３００Ω／口程度（７）Ｎ型β−
ＳｉＣ層、１０３は０．６ｇｍ程度のＮ・　ドレイン領
域、１０５は５００λ程度のゲー　ζト絶縁膜、１０６
は絶縁膜、１０７はソース電極、１０８はゲート電極、
１０９はドレイン電極である。
このＭＯＳＦＥＴはエネルギーバンドギャップの大きい
β−ＳｉＣ層中に形成されているので、相当な高温にな
るまでイントリンシックな動作をしない、そのために高
温環境（５００〜６００℃程度）の中で使用するデバイ
スとして最適なものである。
［発明が解決しようとする問題点］ しかし上述の従来方法によるβ−９ｉＣ基板を用いたデ
バイスはリーク電流が大さという欠点があった。
その理由は、１つはエピタキシャル成長したβ−９ｉＣ
層１０２が完全な単結晶にはならないため、Ｐ°型ソー
ス領域１０３及びＰ・　ドレイン領域１０４とＮ型β−
５ｉＣ層１０２との間に形成されるＰＮ接合がリーキイ
であること、他の１つはＳｉ基体１０１の電子移動度が
β−９ｉＣ層１０２のそれよりも１桁程度大きいので、
Ｓｉ基体ｌｏｔ中を電流が流れ易くなっていることによ
るものである。
そこで本発明は、Ｓｉ基体の代わりに絶縁膜上にβ−９
ｉＣ層を形成し、そこに形成される半導体デバイスの性
能向上を図ることを目的とするものである。
［問題点を解決するための手段］ 上記問題点は、半導体単結晶基体上に、これとは異る半
導体層をエピタキシャル成長する工程と、前記半導体層
との間に絶縁膜をはさんで支持基板を形成する工程と、
２半導体層を残して、前記基板を除去する工程とを含む
ことを特徴とする。
［作用１ すなわち、本発明は、少なくともいずれか一方に絶−膜
を被着した２つの基板で、一方にはβ−ＳｉＣ層が形成
されているものを分子間力を利用して接着するなどして
、絶縁膜上にβ−９ｉＣ層を形成するものである。
これによって、β−５ｉＣ層に半導体デバイスを形成す
る場合、β−５ｉＣ層の下が電気的に絶縁されているた
め、リーク電流の小さいデバイスを形成でき、高温用半
導体デバイスの性能向上を図ることができる。
［実施例］ 以下、本発明を図示の一実施例により具体的に説明する
。
第１図は本発明の一実施例における半導体基板の製造工
程を示す模式断面図で、第２図は他の実施例における接
着する２つの基板の３種の組合せの模式断面図である。
第１図において、１は第２の基板のＳｉ基体、２はＳ　
ｉ０２膜、３は第１の基板のβ−５ｒＣ層、４は第１の
基板のＳｉ単結晶基体を示す。
同図に示すように、本発明に係る高温用半導体デバイス
形成のために用いる半導体基板の製造方法においては、
例えば（ａ）図におけるように、厚さ６００　ｕＬｍ程
度のＮ型Ｓｉ単結晶基体４に厚さ、０．５４ｍ程度のＮ
型β−５ｉＣ層３をヘテロエピタキシャ成長法により形
成した第１の基板と、厚さ６００ルｍ程度のＮ型Ｓｉ基
体１に厚さ０．５〜ｌｐｍ程度のＳ　ｉｏ２膜２をＣＶ
Ｄ法又は熱酸化法により被着した第２の基板を用意する
。このときβ−ＳｉＣ層３の導電型は導入する不純物に
より制御でき、例えばＮ型の場合は０２あるいはＮ２な
どがある。
そして（ｂ）に示すように、前記第１の基板と前記第２
の基板とを重ね合わせる。このときにはまだ第１の基板
と第２の基板は強固に接着してはいない、そこでこの状
態でそれぞれの基板間に２００Ｖ位の電圧を印加したま
ま６００℃の高温中で熱処理をする。そして、更に印加
電圧をはずし１１００℃、３０分間程度、窒素中で７ニ
ールすると分子間力の作用により第１の基板と第２の基
板は強固に接着する。
この後、（Ｃ）図に示すように、第１の基板の不要のＳ
ｉ単結晶基体４をメカニカルにラッピングするかケミカ
ルにエツチングして除去する。このとき薄いβ−５ｉＣ
層３を同時に除去しないように注意する必要があるが、
Ｓｉ単結晶基体４に比べてβ−９ｉＣ層３が硬いこと及
びＳｉ単結晶基体４を溶融するエツチング液１例えば弗
酸／硝酸系のエツチング液には反応しないことにより比
較的、精度よ＜Ｓｉ単結晶基体４のみ除去できる。
同図（ｄ）は、更に第２の基板のβ−９ｉＣ層３が接着
している面と反対の面のＳ　ｉ０２膜２を除去して出来
上がった高温用半導体デバイス形成用半導体基板である
。
この後、更にβ−ＳｉＣ層３のエピタキシャル成長時に
おけるミスフィツトから生ずる欠陥を除去するために、
β−５ｉＣ層３の表面層を少し除去してやれば、なお−
層良好な半導体基板を得ることができる。
第２図は本発明に係る製造方法を適用できる２つの基板
の３種の組合せを表わす構造断面図である。
図において、ｌは第２の基板のＳｔ基体、２は５ｉＯｚ
ＷＪ、３は第１の基板のβ−９ｉＣ層、４は第１の基板
のＳｉ単結晶基体、５は’Ｊｉ０２膜、６はＰＳＧ膜を
示す、この他にも種々の組合せが毒えられることは言う
までもない。
本発明の他の実施例を第３図を参照して、以下に説明す
る。
第３図は、本発明の他の実施例における半導体基板の製
造工程を示す模式断面図である６図において、第１図及
び第２図と同等の部材には同一符号を附しである。この
図に示すように、まず先に説明したのと同様に、厚さ６
００　ｐｍのＮ型Ｓｉ単結晶基体４に厚さ０．５ｇｍ程
度のＮ型β−ＳｉＣ層３をエピタキシャル成長させ（第
３図（ａ））ｌかる後、１０００℃前後で熱酸化するな
どして、少なくともβ−５ｉＣ層３上に０゜２ｇｍ程度
の厚さの５ｉ０２膜５を形成する。熱酸化した場合は第
３図（ｂ）のごとく、β−ＳｉＣ層３上だけでなくＳｉ
単結晶基体４上にもＳ　ｉ０２膜が形成される。このあ
と、ジクロルシランを用いたＣＶＤ法などにより、多結
晶シリコン（Ｓｉ）７を、そのβ−ＳｉＣ層３上のＳ　
ｉ０２膜の上での厚さが５００ｇｍ程度になるまで堆積
させる。そして、先の実施例と同様、メカニカルラッピ
ングするか、ケミカルにエツチングして、Ｓｉ単結晶基
体４を、β−ＳｉＣ層３が露出するまで除去すると、第
３図（ｄ）に示すごとき、高温用半導体デバイスの形成
に適した半導体基板を得ることができる。なお、多結晶
Ｓｉ７にかえて多結晶ＳｉＣをＣＶＤ成長させてもよい
。
［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、高温用半導体デバイスを
形成するために用いる半導体基板は、デバイスの形成さ
れるβ−９ｉＣ層の下が電気的に絶縁されているので、
リーク電流の小さい性能のすぐれたデバイス形成が可能
となる。
更に基板の接着という非常に単純で易しい技術を使って
いるので、安価に高温用半導体基板を提供できるメリッ
トもある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例における半導体基板の製造工
程を示す模式断面図、 第２図は本発明の製造方法を適用できる２つの基板の３
種の組合せを表わす模式断面図、第３図は本発明の他の
実施例における半導体基板の製造工程を示す模式断面図
、 第４図は従来の製造方法による半導体基板を用いて形成
したＭＯ３ＦＥＴデバイスの模式断面図である。 図において、 ｌ・・・支持基板のＳｉ基体、 ２．５，１０６・・・Ｓ　ｉ０２膜、 ３・・・β−５ｉＣ層、 ４・・・Ｓｉ単結晶基体、 ６・・・Ｐ　Ｓ　Ｇｌｇｉ。 ７・・・多結晶Ｓｉ層、 １０１・・・Ｎ型Ｓｉ基体、 １０２・・・Ｎ型β−９ｉＣ層、 １０３・・・Ｐ０型ソース領域、 １０４・・・Ｐφ型トドレイン領域 １０５・・・ゲートＳ　ｉ０２膜、 １０７・・・ソース電極。 １０８・・・ゲート電極、 １０９・・・ドレイン電極。 （Ｃ） 第１図 （ｂ） 第２図 （Ｑ） （ｂ） （Ｃ） 、＋ｆｆ１ｌ　と２）イｅｎ　ｌ＠イＰ１ｔｚ　６　ｒ
ｊｓ！ｌ”ｆＪ　イ＄１６４茜工ｄｊ、？ｖＪ３’ｆｆ
ｖｌｆｔａ　ａ第４図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）半導体単結晶基体上に、これとは異る半導体層を
    エピタキシャル成長する工程と、前記半導体層との間に
    絶縁膜をはさんで支持基板を形成する工程と、前記半導
    体層を残して、前記基板を除去する工程とを含むことを
    特徴とする半導体基板の製造方法。
  2. （２）前記基体上の半導体層と支持基板となるべく基板
    の少なくともいずれか一方に絶縁膜を被着した後、互い
    に接着させることにより、前記半導体装置との間に絶縁
    膜をはさんで支持基板を形成することを特徴とする特許
    請求の範囲第１項に記載の半導体基板の製造方法。
  3. （３）前記半導体層に絶縁膜を付着した後、この上に支
    持基板となるべき多結晶半導体層を被着形成することに
    より、前記半導体層との間に絶縁膜をはさんで支持基板
    を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
    載の半導体基板の製造方法。
  4. （４）半導体単結晶基体がシリコン単結晶であり、半導
    体層がβ−ＳｉＣ層であることを特徴とする特許請求の
    範囲第２項もしくは第３項に記載の半導体基板の製造方
    法。
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