JPH07245266A - 化合物半導体基板およびその製造方法 - Google Patents

化合物半導体基板およびその製造方法

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JPH07245266A
JPH07245266A JP3356894A JP3356894A JPH07245266A JP H07245266 A JPH07245266 A JP H07245266A JP 3356894 A JP3356894 A JP 3356894A JP 3356894 A JP3356894 A JP 3356894A JP H07245266 A JPH07245266 A JP H07245266A
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JP
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layer
compound semiconductor
silicon
substrate
thickness
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JP3356894A
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Akihiro Moriya
明弘 森谷
Oji Tachimori
應治 日月
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリコン基板上に化合物半導体層をエピタキ
シャル成長させた化合物半導体基板において、シリコン
基板の導電性がその上の化合物半導体に影響を与えるこ
とのない化合物半導体層を成長させた化合物半導体基板
およびその製造方法を提供する。 【構成】 上部シリコン層4の厚さが50〜1000Å
であるSOI基板1上に、化合物半導体層5をエピタキ
シャル成長させたことを特徴とする化合物半導体基板で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン基板上に化合
物半導体層をエピタキシャル成長させた化合物半導体基
板およびその製造方法およびそれを用いた半導体装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体を用いた半導体素子は、一
般にシリコン半導体を用いた素子より高速・高周波域で
動作することが可能であるため、次第にその利用が広が
っている。この化合物半導体は、化合物半導体基板とし
て、半絶縁性のものを用いるのが一般的である。この半
絶縁性の化合物半導体基板は、化合物半導体中にごくわ
ずかなCr、Fe、V、Oなどを添加することによっ
て、電子または正孔の移動を抑制することによって得て
いる。例えばGaAs単体の基板では、Crや、Crと
Oと添加することによって抵抗値の高い半絶縁性の基板
を形成している。また、特開昭59−169,123号
公報には、MOCVD法により、エピタキシャル成長さ
せる原料ガスと共に、反応系内に、バナジウム(V)の
アルコオキサイドを導入することによって、半絶縁性に
した化合物半導体層を基板上に形成する方法が開示され
ている。
【0003】このような化合物半導体を用いた半導体装
置の需要は多くなっているにもかかわらず、その化合物
半導体基板自体の口径は未だ3〜4、大きくても5イン
チ程度であり、6〜8インチさらには12インチといっ
た大口径化が達成されているシリコン基板と比較し、そ
の上に形成される半導体装置の量産性に欠けるものであ
る。
【0004】そこで、注目されているのが、シリコン基
板上に、エピタキシャル成長法によって化合物半導体層
を成長させた化合物半導体基板である。このようにシリ
コン基板上に化合物半導体をエピタキシャル成長される
ことでその大口径化を行うことが可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなシリコン基板上にエピタキシャル成長させた化合物
半導体層においては、このシリコン基板と化合物半導体
層との界面から化合物半導体側にシリコンが拡散してし
まい半絶縁性がなくなり、電界効果トランジスタ(以下
FETと称する)を作製する化合物半導体層が導電性と
なってしまうことがある。また、シリコン基板そのもの
が導電性であるため、化合物半導体層表面に形成したF
ETなどの電極との間で、浮遊容量が発生し、化合物半
導体による半導体装置の特徴の一つである高速動作性を
劣化させるという問題がある。この浮遊容量は、化合物
半導体層の厚さを厚くしてやれば低減されるのである
が、シリコン基板上に形成できる化合物半導体層の厚み
には限界があり、4μm程度で、この浮遊容量の影響を
無視できるほどの厚い化合物半導体層を形成することが
困難である。
【0006】そこで、本発明の目的は、シリコン基板上
に化合物半導体層をエピタキシャル成長させた化合物半
導体基板において、シリコン基板の導電性がその上の化
合物半導体に影響を与えることのないシリコン基板上に
化合物半導体層を成長させた化合物半導体基板およびそ
の製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、上部シリコン層の厚さが50〜1000Å
であるSOI基板上に、化合物半導体層をエピタキシャ
ル成長させたことを特徴とする化合物半導体基板であ
る。
【0008】また、上記目的を達成するための本発明
は、上部シリコン層の厚さが50〜100ÅであるSO
I基板上に、化合物半導体層をエピタキシャル成長させ
たことを特徴とする化合物半導体基板である。
【0009】さらに、上記目的を達成するための本発明
は、シリコン基板内部に酸素イオン注入を行う工程と、
該酸素イオン注入を行ったシリコン基板を熱処理するこ
とにより前記シリコン基板内部に酸化シリコン層を形成
する工程と、上記工程を経た前記シリコン基板を熱酸化
して酸化シリコン膜を形成する工程と、該酸化シリコン
膜をエッチングして、該酸化シリコン層からシリコン基
板表面までの厚さを50〜1000Åにする工程と、上
記工程を経た前記シリコン基板表面に化合物半導体層を
エピタキシャル成長する工程と、を有することを特徴と
する化合物半導体基板の製造方法である。
【0010】
【作用】上述のように構成された本発明は、シリコン基
板内部に埋め込み酸化膜層を有するSOI(Silicon On
Insulatotr) 基板を用い、このSOI基板の上部シリコ
ン層の厚さを50〜1000Åと、薄くすることによ
り、容易に空乏化されて、この上部シリコン層自体を高
抵抗層とすることが可能である。特に、この上部シリコ
ン層の厚さを50〜100Å程度の極薄くすることによ
り、シリコン原子間に酸素原子が入り込んで、その格子
間隔が伸び、その上にエピタキシャル成長させる化合物
半導体との格子ミスマッチが緩和され、化合物半導体層
の転位欠陥が少なく、良好な特性を示すものとなる。
【0011】特にSOI基板としては、酸素イオン注入
によって埋め込み酸化層を形成するSIMOX(Separat
ion Implanted Oxygen) 基板が好適であり、これは、酸
素イオン注入によって、埋め込み酸化層の位置を制御し
やすいためである。
【0012】本発明による化合物半導体基板の製造方法
においては、シリコン基板への酸素イオン注入および熱
処理工程による埋め込み酸化層形成後、一旦シリコン基
板表面を熱酸化によって酸化膜を形成する。この熱酸化
は、酸化されて酸化シリコンに変化するシリコンの割合
を数Å単位の精度で制御できるので、必要な上部シリコ
ン層となるシリコン基板表面のシリコン層を残して、酸
化シリコン膜を形成する。そして、この酸化シリコン膜
をエッチング除去することで、容易に50〜1000Å
程度の薄い上部シリコン層、特に、50〜100Åとい
った極薄い上部シリコン層を形成することができ、その
上に化合物半導体層をエピタキシャル成長させることで
化合物半導体層は半絶縁性の化合物半導体層となる。
【0013】
【実施例】以下、添付した図面を参照して本発明を適用
した実施例を説明する。
【0014】図1は、本発明を適用した化合物半導体基
板の断面図である。この化合物半導体基板は、SOI基
板の一つであるSIMOX基板1の表面、上部シリコン
層4上に化合物半導体層として4μmのGaAs層5を
エピタキシャル成長させたものである。SIMOX基板
1の各層は、下部シリコン層2と、シリコン基板内部の
酸化シリコン層である層厚約4000Åの埋め込み酸化
層3、および500Åの上部シリコン層4からなる。な
お、この化合物半導体基板の製造方法については後述す
る。
【0015】この化合物半導体基板は上部シリコン層4
の厚みが薄いために、容易に空乏化でき、この上部シリ
コン層4は高抵抗となり、その上のGaAs層5が半絶
縁性の化合物半導体として提供され、埋め込み酸化層3
とGaAs層5との厚み分が導電性を有する下部シリコ
ン基板2とGaAs層5に形成される半導体装置の電極
などとの間にあることとなり、その浮遊容量が、シリコ
ン基板上に直接GaAs層をエピタキシャル成長したも
のと比較して小さくなる。
【0016】この上部シリコン層の厚みは、約50〜1
000Å程度が好ましい。これは、実質的な空乏層の厚
さが、全空間電荷量(不純物濃度)と表面ポテンシャル
によって決定できる。SIMOX用のシリコン基板は多
くの場合1014cm-3台の不純物濃度が用いられてい
る。この時の空乏層の厚さは、1000Å〜1μmとな
る。故に、1000Å以下であれば空乏化が可能であ
り、したがって、上部シリコン層の全部が高抵抗とな
る。
【0017】また、上部シリコン層の厚さを50〜10
0Å程度と極薄くすることで、上部シリコン層4には、
酸素原子がそのシリコン格子間に入り込んでいるため
に、格子間隔がシリコン単結晶より伸びて、結果的に、
その上にエピタキシャル成長するGaAs層5との格子
ミスマッチが緩和されることになる。このため、このエ
ピタキシャル成長させたGaAs層5は、転位欠陥の少
ない化合物半導体層となる。
【0018】次に、上述のような本発明を適用した化合
物半導体基板の製造方法について説明する。まず、図2
aに示すように、シリコン基板10に、シリコン基板1
0の温度を550℃として、加速電圧180kV、ドー
ズ量1.5×1018/cm2 で酸素イオン注入を行っ
て、シリコン基板10内部に酸素注入領域11を形成す
る。なお、この酸素イオン注入の際の加速電圧やドーズ
量については、所望する埋め込み酸化層の厚みにより適
宜選択するとよい。
【0019】次いで、図2bに示すように、温度130
0℃にて熱処理を行って、酸素注入領域11を酸化シリ
コンとし、埋め込み酸化層3を形成する。これにより埋
め込み酸化層3の厚みは約4000Å、上部のシリコン
部分は1790Åとなる。
【0020】次いで、図2cに示すように、熱酸化によ
りシリコン基板表面に酸化膜12を形成する。このと
き、形成される酸化膜12厚を調整することにより、酸
化によるシリコンのくわれで、上部シリコン層の厚みを
500Åにする。
【0021】次いで、図3dに示すように、フッ化水素
水溶液により酸化膜12をエッチング除去する。これに
より上部シリコン層4の厚みが500ÅのSIMOX基
板1が出来上がる。
【0022】次いで、図3eに示すように、上部シリコ
ン層4上にGaAs層5をエピタキシャル成長させる。
このGaAs層5エピタキシャル成長には、MOCVD
法などにより微量のCrや、CrとOなどを添加した
り、また前述した特開昭59−169,123号公報の
ごとく、反応系内に、バナジウム(V)のアルコオキサ
イドを導入することによって、半絶縁性にしたGaAs
層5を成長させる。これにより、上述のような図1に示
した化合物半導体基板が出来上がる。
【0023】このように、SIMOX基板上に化合物半
導体層を成長させた場合、SIMOX基板は、GaAs
のエピタキシャル成長の際に加熱すると、エピタキシャ
ル成長後、常温に戻る際に、温度低下にともなって上に
凸にそる傾向があるのに対し、その上にエピタキシャル
成長させた化合物半導体層は凹にそる傾向があるので、
この凸にするものと凹にそるものとによって互いにそり
の方向が逆となって相殺し、基板としてのそりが低減さ
れる。
【0024】なお、本実施例においては、上部シリコン
層上にエピタキシャル成長させる化合物半導体として
は、GaAsを用いたが、AlGaAs、InP、In
GaAsなどのIII −V族元素による化合物半導体層が
可能であり、また、これらの化合物半導体層を複数積層
してもよし、半絶縁性とせずに、SiやSnなどを導入
した導電性の化合物半導体を形成してもよい。また、S
OI基板上に化合物半導体層を選択成長し、部分的に形
成しても良い。
【0025】
【発明の効果】以上説明した本発明の化合物半導体基板
およびどその製造方法によれば、この化合物半導体基板
の化合物半導体層に形成されるFET(高電子移動度ト
ランジスタを含む)や、発光ダイオード、半導体レーザ
などの発光デバイスなどの半導体装置の電極とシリコン
基板との間の浮遊容量が減少し、動作速度が向上する。
特に、上部シリコン層の厚みを50〜100Åとしたも
のについては、化合物半導体層の転位欠陥が減少し半導
体装置として良好な特性のものが得られる。
【0026】また、この化合物半導体基板を用いて半導
体装置を形成した場合には、化合物半導体層のみを選択
エッチングすることができるので、集積回路の各素子の
素子分離を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用した化合物半導体基板の一実施
例の断面図である。
【図2】 本発明を適用した一実施例の製造方法を説明
するための図面である。
【図3】 本発明を適用した一実施例の製造方法を説明
するための図2に続く図面である。
【符号の説明】
1…SIMOX基板(SOI基板)、 2…下部シ
リコン層、3…埋め込み酸化層、
4…上部シリコン層、5…GaAs層(化合物半導体
層)。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部シリコン層の厚さが50〜1000
    ÅであるSOI基板上に、化合物半導体層をエピタキシ
    ャル成長させたことを特徴とする化合物半導体基板。
  2. 【請求項2】 上部シリコン層の厚さが50〜100Å
    であるSOI基板上に、化合物半導体層をエピタキシャ
    ル成長させたことを特徴とする化合物半導体基板。
  3. 【請求項3】 シリコン基板内部に酸素イオン注入を行
    う工程と、 該酸素イオン注入を行ったシリコン基板を熱処理するこ
    とにより前記シリコン基板内部に酸化シリコン層を形成
    する工程と、 上記工程を経た前記シリコン基板を熱酸化して酸化シリ
    コン膜を形成する工程と、 該酸化シリコン膜をエッチングして、該酸化シリコン層
    からシリコン基板表面までの厚さを50〜1000Åに
    する工程と、 上記工程を経た前記シリコン基板表面に化合物半導体層
    をエピタキシャル成長する工程と、を有することを特徴
    とする化合物半導体基板の製造方法。
JP3356894A 1994-03-03 1994-03-03 化合物半導体基板およびその製造方法 Withdrawn JPH07245266A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007324573A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Sharp Corp 熱軟化性絶縁体と共に化合物半導体が形成されたシリコンウェハ
US8476151B2 (en) 2010-09-07 2013-07-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for manufacturing nitride semiconductor crystal layer

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007324573A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Sharp Corp 熱軟化性絶縁体と共に化合物半導体が形成されたシリコンウェハ
US8476151B2 (en) 2010-09-07 2013-07-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for manufacturing nitride semiconductor crystal layer
US8790999B2 (en) 2010-09-07 2014-07-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for manufacturing nitride semiconductor crystal layer
TWI447959B (zh) * 2010-09-07 2014-08-01 Toshiba Kk 製造氮化物半導體晶體層的方法

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