JPH088214B2 - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH088214B2 JPH088214B2 JP2011561A JP1156190A JPH088214B2 JP H088214 B2 JPH088214 B2 JP H088214B2 JP 2011561 A JP2011561 A JP 2011561A JP 1156190 A JP1156190 A JP 1156190A JP H088214 B2 JPH088214 B2 JP H088214B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置に関し、特に、サファイア基板
上にシリコンを形成してなるSOS基板上に化合物半導体
装置を有する半導体装置に関するものである。
上にシリコンを形成してなるSOS基板上に化合物半導体
装置を有する半導体装置に関するものである。
近年、シリコン基板上にGaAs層を有する半導体装置に
対して、品質向上の研究が著しくなされている。しかし
ながら、このような半導体素子をMMIC's（Monolithic M
icrowave Integrated Circuits）及びデジタルICに適用
するに際しては未だ２つの大きな問題が残っている。そ
の１つはシリコンとGaAsの熱膨張率の違いによるもの
で、形成後の基板に引張り応力が発生してシリコン基板
に反りが生じ、GaAs層にクラックが発生してしまうこと
である。また、他の１つとしてはシリコン基板の電気抵
抗性が低いことが挙げられる。これは素子の高周波特性
の劣化を招く大きな原因となる。
対して、品質向上の研究が著しくなされている。しかし
ながら、このような半導体素子をMMIC's（Monolithic M
icrowave Integrated Circuits）及びデジタルICに適用
するに際しては未だ２つの大きな問題が残っている。そ
の１つはシリコンとGaAsの熱膨張率の違いによるもの
で、形成後の基板に引張り応力が発生してシリコン基板
に反りが生じ、GaAs層にクラックが発生してしまうこと
である。また、他の１つとしてはシリコン基板の電気抵
抗性が低いことが挙げられる。これは素子の高周波特性
の劣化を招く大きな原因となる。
そこで、例えば、カサイ等によるジャーナル アプラ
イド フィジックス60（1986）１（K.Kasai etc.:J.App
l.Phys.60（1986）１）にあるように、シリコンの代わ
りに、GaAsと熱膨張率が近く、良絶縁体であるサファイ
アを用い、（0001）面サファイアに直接（111）面のGaA
sをエピタキシャル成長する技術が報告されているが、
（111）面のGaAsは実使用には不向きであった。
イド フィジックス60（1986）１（K.Kasai etc.:J.App
l.Phys.60（1986）１）にあるように、シリコンの代わ
りに、GaAsと熱膨張率が近く、良絶縁体であるサファイ
アを用い、（0001）面サファイアに直接（111）面のGaA
sをエピタキシャル成長する技術が報告されているが、
（111）面のGaAsは実使用には不向きであった。
また、最近、ハンプレイ等によるアプライド フィジ
ックス レターズ 54（1989）1687（T.P.Humphreys et
c.:Appl.Phys.Lett.54（1989）1687）は（１02）面サ
ファイア基板上に（100）面シリコンが形成されたSOS基
板を用いた例を報告しているが、この上に形成した半導
体層の表面形状は粗く、素子特性の劣化及び微細加工の
精度の劣化を招いていた。
ックス レターズ 54（1989）1687（T.P.Humphreys et
c.:Appl.Phys.Lett.54（1989）1687）は（１02）面サ
ファイア基板上に（100）面シリコンが形成されたSOS基
板を用いた例を報告しているが、この上に形成した半導
体層の表面形状は粗く、素子特性の劣化及び微細加工の
精度の劣化を招いていた。
また、より最近ではポスティル等によるアプライド
フィジックス レターズ55（1989）1756（J B Posthill
etc.:Appl.Phys.Lett.55（1989）1756）が該表面形状
を改善したものを報告しているが、SOS基板上へGaAsエ
ピタキシャル成長を行うことは技術的に極めて困難であ
り、なお、半導体層表面にはアンチフェイズドメインや
高い転位密度が存在していた。
フィジックス レターズ55（1989）1756（J B Posthill
etc.:Appl.Phys.Lett.55（1989）1756）が該表面形状
を改善したものを報告しているが、SOS基板上へGaAsエ
ピタキシャル成長を行うことは技術的に極めて困難であ
り、なお、半導体層表面にはアンチフェイズドメインや
高い転位密度が存在していた。
また、第４図にジャパニーズ ジャーナル オブ ア
プライド フィジックス 25（1986）L789（Japanese J
ournal of applied physics 25（1986）L789）に示され
た球面シリコン基板上に形成されたGaAs層の表面写真
（参考写真２）を描いたものを示す。図において、25は
球面状シリコン基板、26はGaAs層、27a〜27dはGaAs層26
の表面のうち鏡面のように滑らかな表面を有する部分、
28は白濁している部分である。図に示すように、通常シ
リコン基板上にGaAsを成長させるには、シリコン基板を
（001）面から＜110＞方向，＜10＞方向，＜０＞
方向，及び＜１０＞方向に数度オフした面27a,27b,27
c,27dを用いることにより、その面に成長したGaAs結晶
は単結晶となり鏡面となるが、（001）面から＜100＞方
向，＜010＞方向，＜00＞方向，及び＜００＞方向
にオフしたものは単結晶とはならず、アンチフェーズド
メインが生じて白濁面28と成ってしまうことが知られて
いる。これはシリコンが一原子分子であるのに対してそ
の上に形成するGaAsが二原子分子である点によってい
る。
プライド フィジックス 25（1986）L789（Japanese J
ournal of applied physics 25（1986）L789）に示され
た球面シリコン基板上に形成されたGaAs層の表面写真
（参考写真２）を描いたものを示す。図において、25は
球面状シリコン基板、26はGaAs層、27a〜27dはGaAs層26
の表面のうち鏡面のように滑らかな表面を有する部分、
28は白濁している部分である。図に示すように、通常シ
リコン基板上にGaAsを成長させるには、シリコン基板を
（001）面から＜110＞方向，＜10＞方向，＜０＞
方向，及び＜１０＞方向に数度オフした面27a,27b,27
c,27dを用いることにより、その面に成長したGaAs結晶
は単結晶となり鏡面となるが、（001）面から＜100＞方
向，＜010＞方向，＜00＞方向，及び＜００＞方向
にオフしたものは単結晶とはならず、アンチフェーズド
メインが生じて白濁面28と成ってしまうことが知られて
いる。これはシリコンが一原子分子であるのに対してそ
の上に形成するGaAsが二原子分子である点によってい
る。
一方、上述したようにＲ面（１02）のサファイア基
板上には（100）面のシリコンが成長することが知られ
ており、このように形成したSOS基板上にGaAsあるいは
他のIII−Ｖ族化合物半導体の成長を試みる際、従来か
ら、特開平１−173709号公報にあるようにサファイア上
のシリコン結晶が（100）面から＜110＞方向，＜１０
＞方向，＜０＞方向，及び＜10＞方向（総括して
〔110〕方向と言う）へ１〜８度オフしたSOS基板を用い
る例がある。しかしながら、シリコン基板上とSOS基板
上とではGaAsの鏡面領域の分布が異なるため、第４図の
鏡面分布状態を考慮してSOS基板のオフ方向及び角度を
限定しても、その上に形成するGaAs表面は鏡面ができた
りできなかったりするという問題があった。これは、シ
リコンが４回対称の結晶構造であるのに対し、サファイ
アは３回対称であることに起因している。
板上には（100）面のシリコンが成長することが知られ
ており、このように形成したSOS基板上にGaAsあるいは
他のIII−Ｖ族化合物半導体の成長を試みる際、従来か
ら、特開平１−173709号公報にあるようにサファイア上
のシリコン結晶が（100）面から＜110＞方向，＜１０
＞方向，＜０＞方向，及び＜10＞方向（総括して
〔110〕方向と言う）へ１〜８度オフしたSOS基板を用い
る例がある。しかしながら、シリコン基板上とSOS基板
上とではGaAsの鏡面領域の分布が異なるため、第４図の
鏡面分布状態を考慮してSOS基板のオフ方向及び角度を
限定しても、その上に形成するGaAs表面は鏡面ができた
りできなかったりするという問題があった。これは、シ
リコンが４回対称の結晶構造であるのに対し、サファイ
アは３回対称であることに起因している。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、SOS基板上に多くの鏡面を有する高品質のG
aAs層あるいは他のIII−Ｖ族化合物半導体層を備えた半
導体装置を提供することを目的とする。
れたもので、SOS基板上に多くの鏡面を有する高品質のG
aAs層あるいは他のIII−Ｖ族化合物半導体層を備えた半
導体装置を提供することを目的とする。
この発明に係る半導体装置は、Ｒ面（１02）サファ
イア基板上に成長したシリコン（001）結晶面が、サフ
ァイアのＣ軸＜0001＞方向から遠い＜10＞方向あるい
は＜０＞方向に0.1〜10度の角度をもって傾斜したS
OS基板上にIII−Ｖ族化合物半導体層を形成したもので
ある。
イア基板上に成長したシリコン（001）結晶面が、サフ
ァイアのＣ軸＜0001＞方向から遠い＜10＞方向あるい
は＜０＞方向に0.1〜10度の角度をもって傾斜したS
OS基板上にIII−Ｖ族化合物半導体層を形成したもので
ある。
また、この発明に係る半導体装置は、上述のSOS基板
を、さらにシリコンの〔001〕軸に沿って＜10＞方向
あるいは＜０＞方向から45度より小さい角度だけそ
れぞれ回転したものを基板として用い、該基板上にIII
−Ｖ族化合物半導体層を形成したものである。
を、さらにシリコンの〔001〕軸に沿って＜10＞方向
あるいは＜０＞方向から45度より小さい角度だけそ
れぞれ回転したものを基板として用い、該基板上にIII
−Ｖ族化合物半導体層を形成したものである。
この発明においては、SOS基板としてＲ面（１02）
サファイア基板上に成長したシリコン（001）結晶面
が、サファイアのＣ軸＜0001＞方向から遠い＜10＞方
向あるいは＜０＞方向に0.1〜10度の角度をもって
傾斜したもの、またはさらにこれをシリコンの〔001〕
軸に沿って＜10＞方向あるいは＜０＞方向からそ
れぞれ45度より小さい角度だけ回転したものをSOS基板
として用いるようにしたので、該基板上に形成したIII
−Ｖ族化合物半導体層の表面には多くの鏡面単結晶領域
が形成される。
サファイア基板上に成長したシリコン（001）結晶面
が、サファイアのＣ軸＜0001＞方向から遠い＜10＞方
向あるいは＜０＞方向に0.1〜10度の角度をもって
傾斜したもの、またはさらにこれをシリコンの〔001〕
軸に沿って＜10＞方向あるいは＜０＞方向からそ
れぞれ45度より小さい角度だけ回転したものをSOS基板
として用いるようにしたので、該基板上に形成したIII
−Ｖ族化合物半導体層の表面には多くの鏡面単結晶領域
が形成される。
以下、本発明の一実施例を図について説明する。
従来技術でも触れたように、SOS基板上にGaAs単結晶
を成長する際にはSOS基板にオフ角度を付けることが必
要である。ここで、このSOS基板にオフ角度を付ける方
向とGaAs表面の鏡面分布との関係を調べるために、球面
状のSOS基板にGaAs層を成長させた。即ち、第１図は球
面状SOS基板上にGaAsを成長した時のGaAsの表面写真
（参考写真１）を描いたものである。図には球面SOS基
板の結晶方位も共に表示している。
を成長する際にはSOS基板にオフ角度を付けることが必
要である。ここで、このSOS基板にオフ角度を付ける方
向とGaAs表面の鏡面分布との関係を調べるために、球面
状のSOS基板にGaAs層を成長させた。即ち、第１図は球
面状SOS基板上にGaAsを成長した時のGaAsの表面写真
（参考写真１）を描いたものである。図には球面SOS基
板の結晶方位も共に表示している。
図において、１は球面状SOS基板、２はGaAs、3a〜3d
はGaAs表面の鏡面領域、４はGaAs表面の白濁した領域、
５はファセット面でこの場合はシリコンの（110）面で
ある。図から判るように、SOS基板上１ではサファイア
基板上に成長したシリコンについて、オフ角度をつける
方向がシリコンの（001）面から＜10＞方向，及び＜
０＞方向では広い範囲で鏡面となるが、＜110＞方
向，及び＜１０＞方向では鏡面部が少ない。
はGaAs表面の鏡面領域、４はGaAs表面の白濁した領域、
５はファセット面でこの場合はシリコンの（110）面で
ある。図から判るように、SOS基板上１ではサファイア
基板上に成長したシリコンについて、オフ角度をつける
方向がシリコンの（001）面から＜10＞方向，及び＜
０＞方向では広い範囲で鏡面となるが、＜110＞方
向，及び＜１０＞方向では鏡面部が少ない。
また、第２図は球面SOS基板の結晶方位をサファイア
の結晶構造模式図に照合したものであり、図において、
６はサファイア単結晶、７はサファイア単結晶６のＣ軸
＜0001＞、８はサファイアのＲ面（１02）、９はシリ
コンの（001）面である。シリコン（001）面から＜110
＞方向，＜100＞方向，及び＜１０＞方向にオフした
ものは白濁領域が多くなるのは第１図から判るが、これ
を第２図を用いて説明すると、SOS基板がサファイアの
Ｃ軸＜0001＞方向に近い方向にオフすると広い範囲で白
濁することとなる。即ち、SOS基板が、サファイアのＣ
軸の＜0001＞方向にオフしている場合には良好な結晶で
得にくく、その逆方向で、シリコンの面方位で＜10＞
方向と＜０＞方向にオフすれば鏡面が得やすい。こ
れは、シリコンが４回対称の結晶構造であるのに対し、
サファイアは３回対称であり、シリコン（001）面をサ
ファイアのＣ軸である＜0001＞方向にたおすことにより
その対称性が３回対称の性質を強く出すようになると考
えられる。
の結晶構造模式図に照合したものであり、図において、
６はサファイア単結晶、７はサファイア単結晶６のＣ軸
＜0001＞、８はサファイアのＲ面（１02）、９はシリ
コンの（001）面である。シリコン（001）面から＜110
＞方向，＜100＞方向，及び＜１０＞方向にオフした
ものは白濁領域が多くなるのは第１図から判るが、これ
を第２図を用いて説明すると、SOS基板がサファイアの
Ｃ軸＜0001＞方向に近い方向にオフすると広い範囲で白
濁することとなる。即ち、SOS基板が、サファイアのＣ
軸の＜0001＞方向にオフしている場合には良好な結晶で
得にくく、その逆方向で、シリコンの面方位で＜10＞
方向と＜０＞方向にオフすれば鏡面が得やすい。こ
れは、シリコンが４回対称の結晶構造であるのに対し、
サファイアは３回対称であり、シリコン（001）面をサ
ファイアのＣ軸である＜0001＞方向にたおすことにより
その対称性が３回対称の性質を強く出すようになると考
えられる。
そこで、本発明はこのようなSOS基板上の形成したGaA
sの表面状態のSOS基板オフ角度依存性を考慮して、サフ
ァイアのＲ面をその面上に成長したシリコン結晶が（00
1）面からサファイアのＣ軸である＜0001＞方向から遠
い＜10＞方向あるいは＜０＞方向に0.1から10度
の範囲で傾いた面を持つようにオフした基板を用い、該
基板上にIII−Ｖ族化合物半導体を成長させるようにし
た。このようなシリコン結晶（001）面からサファイア
のＣ軸方向から遠い＜10＞あるいは＜０＞方向に
オフ角度を有するSOS基板は、以下のようにして形成す
る。
sの表面状態のSOS基板オフ角度依存性を考慮して、サフ
ァイアのＲ面をその面上に成長したシリコン結晶が（00
1）面からサファイアのＣ軸である＜0001＞方向から遠
い＜10＞方向あるいは＜０＞方向に0.1から10度
の範囲で傾いた面を持つようにオフした基板を用い、該
基板上にIII−Ｖ族化合物半導体を成長させるようにし
た。このようなシリコン結晶（001）面からサファイア
のＣ軸方向から遠い＜10＞あるいは＜０＞方向に
オフ角度を有するSOS基板は、以下のようにして形成す
る。
第２図を参照して説明すると、サファイア結晶６から
シリコンを成長させる面を切り出す際に、Ｒ面（１0
2）面から、上に形成するシリコンの結晶方位でサファ
イアのＣ軸＜0001＞方向から遠い＜10＞方向あるいは
＜０＞方向に0.1〜10度程度傾けて切り出しを行な
い、その切り出した面上に（001）面のシリコンを成長
させて形成する。このようなＲ面よりシリコンの＜10
＞方向あるいは＜０＞方向に数度オフしたサファイ
ア基板上に形成した（001）面シリコンは、当然ながら
（001）面から＜10＞方向あるいは＜０＞方向に
数度オフしたものであるから、この上に形成したGaAs層
は極めて滑らかな表面形状を有することとなり、再現性
よくGaAsの鏡面単結晶を得ることができる。
シリコンを成長させる面を切り出す際に、Ｒ面（１0
2）面から、上に形成するシリコンの結晶方位でサファ
イアのＣ軸＜0001＞方向から遠い＜10＞方向あるいは
＜０＞方向に0.1〜10度程度傾けて切り出しを行な
い、その切り出した面上に（001）面のシリコンを成長
させて形成する。このようなＲ面よりシリコンの＜10
＞方向あるいは＜０＞方向に数度オフしたサファイ
ア基板上に形成した（001）面シリコンは、当然ながら
（001）面から＜10＞方向あるいは＜０＞方向に
数度オフしたものであるから、この上に形成したGaAs層
は極めて滑らかな表面形状を有することとなり、再現性
よくGaAsの鏡面単結晶を得ることができる。
また、上記の本発明の実施例ではシリコンの（001）
面をサファイアのＣ軸方向から遠いシリコンの＜10＞
方向あるいは＜０＞方向にオフを付けるようにした
が、本発明は該方向だけに限定されるものではなく、こ
れは第１図に示すように、鏡面領域の中でも特に多くの
鏡面を有する＜10＞方向の領域3c,及び＜０＞方
向の領域3b内に含まれる方向及びオフ角度であればよ
い。よって、良好なGaAsの鏡面結晶を得るためには、シ
リコンの（001）面をサファイアのＣ軸から遠い＜10
＞方向あるいは＜０＞方向に0.1〜10度傾斜させ、
さらに、これをシリコン〔001〕軸に沿ってそれぞれ45
゜より小さい角度で回転させたものをSOS基板とすると
よい。
面をサファイアのＣ軸方向から遠いシリコンの＜10＞
方向あるいは＜０＞方向にオフを付けるようにした
が、本発明は該方向だけに限定されるものではなく、こ
れは第１図に示すように、鏡面領域の中でも特に多くの
鏡面を有する＜10＞方向の領域3c,及び＜０＞方
向の領域3b内に含まれる方向及びオフ角度であればよ
い。よって、良好なGaAsの鏡面結晶を得るためには、シ
リコンの（001）面をサファイアのＣ軸から遠い＜10
＞方向あるいは＜０＞方向に0.1〜10度傾斜させ、
さらに、これをシリコン〔001〕軸に沿ってそれぞれ45
゜より小さい角度で回転させたものをSOS基板とすると
よい。
なお、上記実施例ではサファイアのＲ面に（001）面
のシリコンを形成した例を示したが、これは同然なが
ら、シリコンの（001）面と等価な方向である（100）及
び（010）面でもよい。例えば（100）面シリコンでは＜
０１＞方向あるいは＜０＞方向にオフ角度をつけ
るようにするとよい。
のシリコンを形成した例を示したが、これは同然なが
ら、シリコンの（001）面と等価な方向である（100）及
び（010）面でもよい。例えば（100）面シリコンでは＜
０１＞方向あるいは＜０＞方向にオフ角度をつけ
るようにするとよい。
次に、このように形成したSOS基板上にGaAsを堆積す
る方法について参考までに簡単に説明する。
る方法について参考までに簡単に説明する。
第３図はSOS基板上にGaAsを堆積する際に用いられるM
OCVD装置の概略構成を示す図である。図において、13は
シリコンの表面洗浄化用の第１の反応管、14はGaAsの成
長用の第２の反応管、10は第１の反応管13及び第２の反
応管14に反応ガスを供給するガス供給室、11は第１の反
応管13及び第２の反応管14内の圧力を調節する圧力調節
室、12はウエハ準備室、15はウエハ取り出し室、16はポ
ンプ、17はウエハ搬送室、18はフォーク、19はサセプ
タ、20はシリンダー、21はゲートバルブである。
OCVD装置の概略構成を示す図である。図において、13は
シリコンの表面洗浄化用の第１の反応管、14はGaAsの成
長用の第２の反応管、10は第１の反応管13及び第２の反
応管14に反応ガスを供給するガス供給室、11は第１の反
応管13及び第２の反応管14内の圧力を調節する圧力調節
室、12はウエハ準備室、15はウエハ取り出し室、16はポ
ンプ、17はウエハ搬送室、18はフォーク、19はサセプ
タ、20はシリンダー、21はゲートバルブである。
ウエハ準備室12内に収納されたシリコンの（001）面
から＜10＞方向あるいは＜０＞方向に数度のオフ
角度を有するSOS基板を、シリンダ20上に取り、水素で
満たされたウエハ搬送室17内を経てシリンダ20とフォー
ク18により第１の反応管13内に転送する。ここでは約10
00℃の高温での熱処理を行いシリコン表面上の自然酸化
膜を除去してシリコンのクリーニングをおこなう。次に
クリーニング終了後のSOS基板を再度ウエハ搬送室17を
経て第２の反応管14内に転送し、ここで、シリコン基板
上にMOCVD法によりGaAs層を堆積する。その後、GaAsが
堆積されたSOS基板をウエハ取り出し室15に搬送して終
了する。このようなMOCVD装置によれば、２つの反応管
を使用して、シリコン表面の酸化膜除去のための熱処理
とGaAs堆積を別々に行うようにしているので、シリコン
表面の酸化膜除去のために熱処理中にシリコンの表面に
熱分解したGaAsが付着することがなく、さらにはロード
ロック式となっているので、シリコン基板上に効果的に
精度良くGaAs鏡面を形成することができる。
から＜10＞方向あるいは＜０＞方向に数度のオフ
角度を有するSOS基板を、シリンダ20上に取り、水素で
満たされたウエハ搬送室17内を経てシリンダ20とフォー
ク18により第１の反応管13内に転送する。ここでは約10
00℃の高温での熱処理を行いシリコン表面上の自然酸化
膜を除去してシリコンのクリーニングをおこなう。次に
クリーニング終了後のSOS基板を再度ウエハ搬送室17を
経て第２の反応管14内に転送し、ここで、シリコン基板
上にMOCVD法によりGaAs層を堆積する。その後、GaAsが
堆積されたSOS基板をウエハ取り出し室15に搬送して終
了する。このようなMOCVD装置によれば、２つの反応管
を使用して、シリコン表面の酸化膜除去のための熱処理
とGaAs堆積を別々に行うようにしているので、シリコン
表面の酸化膜除去のために熱処理中にシリコンの表面に
熱分解したGaAsが付着することがなく、さらにはロード
ロック式となっているので、シリコン基板上に効果的に
精度良くGaAs鏡面を形成することができる。
なお、上記実施例ではSOS基板上に形成する化合物半
導体としてGaAsを例に示したが、本発明はGaAsに限定さ
れるものではなく、InP等、他のIII−Ｖ族化合物半導体
でもよい。
導体としてGaAsを例に示したが、本発明はGaAsに限定さ
れるものではなく、InP等、他のIII−Ｖ族化合物半導体
でもよい。
このような本実施例によれば、SOS基板のオフ方向，
及びオフ角度をGaAsの鏡面が広範囲で得られる方向のみ
に限定したので、ロット間のオフのばらつきに対しても
充分に広いマージンがあり、SOS基板上に再現性よく高
品質のGaAs単結晶を形成できる。
及びオフ角度をGaAsの鏡面が広範囲で得られる方向のみ
に限定したので、ロット間のオフのばらつきに対しても
充分に広いマージンがあり、SOS基板上に再現性よく高
品質のGaAs単結晶を形成できる。
以上のように本発明によれば、Ｒ面（１02）サファ
イア基板上に成長したシリコン（001）結晶面が、サフ
ァイアのＣ軸＜0001＞方向から遠い＜10＞方向あるい
は＜０＞方向に0.1〜10度の角度をもって傾斜した
もの、さらには、これをシリコンの〔001〕軸に沿って
＜10＞方向あるいは＜０＞方向からそれぞれ45度
より小さい角度で回転させたものをSOS基板として用い
たので、SOS基板上に再現性よく、広範囲に渡って鏡面
を有する化合物半導体層を高精度に形成できる効果があ
る。
イア基板上に成長したシリコン（001）結晶面が、サフ
ァイアのＣ軸＜0001＞方向から遠い＜10＞方向あるい
は＜０＞方向に0.1〜10度の角度をもって傾斜した
もの、さらには、これをシリコンの〔001〕軸に沿って
＜10＞方向あるいは＜０＞方向からそれぞれ45度
より小さい角度で回転させたものをSOS基板として用い
たので、SOS基板上に再現性よく、広範囲に渡って鏡面
を有する化合物半導体層を高精度に形成できる効果があ
る。
第１図は本発明の一実施例による半導体装置において球
面状SOS基板にGaAsを成長させた時の表面写真を描いた
図、第２図は本発明の一実施例において半導体装置にお
いて球面SOS基板の結晶方位をサファイアの結晶構造模
式図と照合して示した図、第３図は本発明の一実施例に
よる半導体装置においてSOS基板上に化合物半導体層を
堆積する装置を示す図、第４図は球面状シリコン基板上
に形成されたGaAs層の表面写真を描いた図である。 図において、１は球面状SOS基板、２はGaAs層、3a〜3d
は鏡面領域、４は白濁領域、５はファセット面、６はサ
ファイア、７はサファイアのＣ軸＜0001＞、８はサファ
イアのＲ面（１02）、９はシリコンの（001）面、10
はガス供給室、11は圧力調節室、12はウエハ準備室、13
は第１の反応管、14は第２の反応管、15はウエハ取り出
し室、16はポンプ、17はウエハ搬送室、18はフォーク、
19はサセプタ、20はシリンダー、21はゲートバルブであ
る。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
面状SOS基板にGaAsを成長させた時の表面写真を描いた
図、第２図は本発明の一実施例において半導体装置にお
いて球面SOS基板の結晶方位をサファイアの結晶構造模
式図と照合して示した図、第３図は本発明の一実施例に
よる半導体装置においてSOS基板上に化合物半導体層を
堆積する装置を示す図、第４図は球面状シリコン基板上
に形成されたGaAs層の表面写真を描いた図である。 図において、１は球面状SOS基板、２はGaAs層、3a〜3d
は鏡面領域、４は白濁領域、５はファセット面、６はサ
ファイア、７はサファイアのＣ軸＜0001＞、８はサファ
イアのＲ面（１02）、９はシリコンの（001）面、10
はガス供給室、11は圧力調節室、12はウエハ準備室、13
は第１の反応管、14は第２の反応管、15はウエハ取り出
し室、16はポンプ、17はウエハ搬送室、18はフォーク、
19はサセプタ、20はシリンダー、21はゲートバルブであ
る。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】サファイア基板上にシリコン層を形成した
シリコン オン サファイア基板（略してSOS基板）上
に、III−Ｖ族化合物半導体層を形成してなる半導体装
置において、 前記SOS基板は、 Ｒ面（１02）サファイア基板上に成長したシリコン
（001）結晶面が、前記サファイアのＣ軸＜0001＞方向
から遠い＜10＞方向あるいは＜０＞方向に0.1〜1
0度の角度をもって傾斜したものであることを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項２】サファイア基板上にシリコン層を形成した
シリコン オン サファイア基板（略してSOS基板）上
に、III−Ｖ族化合物半導体層を形成してなる半導体装
置において、 前記SOS基板は、 Ｒ面（１02）サファイア基板上に成長したシリコン
（001）結晶面が、前記サファイアのＣ軸＜0001＞方向
から遠い＜10＞方向あるいは＜０＞方向に0.1〜1
0度の角度をもって傾斜し、かつ、シリコンの〔001〕軸
に沿って＜10＞方向あるいは＜０＞方向から45度
より小さい角度で回転したものであることを特徴とする
半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011561A JPH088214B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 半導体装置 |
| US07/581,794 US5081519A (en) | 1990-01-19 | 1990-09-13 | Semiconductor device |
| DE4040356A DE4040356A1 (de) | 1990-01-19 | 1990-12-17 | Halbleiterbauteil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011561A JPH088214B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03215934A JPH03215934A (ja) | 1991-09-20 |
| JPH088214B2 true JPH088214B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=11781350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011561A Expired - Lifetime JPH088214B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 半導体装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5081519A (ja) |
| JP (1) | JPH088214B2 (ja) |
| DE (1) | DE4040356A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11066722B2 (en) | 2016-03-09 | 2021-07-20 | Jfe Steel Corporation | Method of producing grain-oriented electrical steel sheet |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6039803A (en) * | 1996-06-28 | 2000-03-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Utilization of miscut substrates to improve relaxed graded silicon-germanium and germanium layers on silicon |
| US5955776A (en) * | 1996-12-04 | 1999-09-21 | Ball Semiconductor, Inc. | Spherical shaped semiconductor integrated circuit |
| US6423990B1 (en) | 1997-09-29 | 2002-07-23 | National Scientific Corporation | Vertical heterojunction bipolar transistor |
| US5912481A (en) * | 1997-09-29 | 1999-06-15 | National Scientific Corp. | Heterojunction bipolar transistor having wide bandgap, low interdiffusion base-emitter junction |
| US6849472B2 (en) * | 1997-09-30 | 2005-02-01 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Nitride semiconductor device with reduced polarization fields |
| JP3180743B2 (ja) * | 1997-11-17 | 2001-06-25 | 日本電気株式会社 | 窒化化合物半導体発光素子およびその製法 |
| JP2001127326A (ja) * | 1999-08-13 | 2001-05-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体基板及びその製造方法、並びに、この半導体基板を用いた太陽電池及びその製造方法 |
| US6392257B1 (en) * | 2000-02-10 | 2002-05-21 | Motorola Inc. | Semiconductor structure, semiconductor device, communicating device, integrated circuit, and process for fabricating the same |
| US6693033B2 (en) | 2000-02-10 | 2004-02-17 | Motorola, Inc. | Method of removing an amorphous oxide from a monocrystalline surface |
| EP1290733A1 (en) * | 2000-05-31 | 2003-03-12 | Motorola, Inc. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US6501973B1 (en) | 2000-06-30 | 2002-12-31 | Motorola, Inc. | Apparatus and method for measuring selected physical condition of an animate subject |
| WO2002009187A2 (en) * | 2000-07-24 | 2002-01-31 | Motorola, Inc. | Heterojunction tunneling diodes and process for fabricating same |
| US6555946B1 (en) | 2000-07-24 | 2003-04-29 | Motorola, Inc. | Acoustic wave device and process for forming the same |
| US6590236B1 (en) | 2000-07-24 | 2003-07-08 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure for use with high-frequency signals |
| US6493497B1 (en) | 2000-09-26 | 2002-12-10 | Motorola, Inc. | Electro-optic structure and process for fabricating same |
| US6638838B1 (en) | 2000-10-02 | 2003-10-28 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure including a partially annealed layer and method of forming the same |
| US6498643B1 (en) | 2000-11-13 | 2002-12-24 | Ball Semiconductor, Inc. | Spherical surface inspection system |
| US6501121B1 (en) | 2000-11-15 | 2002-12-31 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure |
| US6559471B2 (en) | 2000-12-08 | 2003-05-06 | Motorola, Inc. | Quantum well infrared photodetector and method for fabricating same |
| US20020096683A1 (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating GaN devices utilizing the formation of a compliant substrate |
| US6673646B2 (en) | 2001-02-28 | 2004-01-06 | Motorola, Inc. | Growth of compound semiconductor structures on patterned oxide films and process for fabricating same |
| US6709989B2 (en) | 2001-06-21 | 2004-03-23 | Motorola, Inc. | Method for fabricating a semiconductor structure including a metal oxide interface with silicon |
| US7198671B2 (en) * | 2001-07-11 | 2007-04-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Layered substrates for epitaxial processing, and device |
| US20030010992A1 (en) * | 2001-07-16 | 2003-01-16 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure and method for implementing cross-point switch functionality |
| US6531740B2 (en) | 2001-07-17 | 2003-03-11 | Motorola, Inc. | Integrated impedance matching and stability network |
| US6646293B2 (en) | 2001-07-18 | 2003-11-11 | Motorola, Inc. | Structure for fabricating high electron mobility transistors utilizing the formation of complaint substrates |
| US6693298B2 (en) | 2001-07-20 | 2004-02-17 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating epitaxial semiconductor on insulator (SOI) structures and devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form same |
| US6498358B1 (en) | 2001-07-20 | 2002-12-24 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating an electro-optic system having an electrochromic diffraction grating |
| US6855992B2 (en) * | 2001-07-24 | 2005-02-15 | Motorola Inc. | Structure and method for fabricating configurable transistor devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form the same |
| US6667196B2 (en) | 2001-07-25 | 2003-12-23 | Motorola, Inc. | Method for real-time monitoring and controlling perovskite oxide film growth and semiconductor structure formed using the method |
| US6639249B2 (en) | 2001-08-06 | 2003-10-28 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabrication for a solid-state lighting device |
| US6589856B2 (en) | 2001-08-06 | 2003-07-08 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for controlling anti-phase domains in semiconductor structures and devices |
| US6673667B2 (en) | 2001-08-15 | 2004-01-06 | Motorola, Inc. | Method for manufacturing a substantially integral monolithic apparatus including a plurality of semiconductor materials |
| US20030036217A1 (en) * | 2001-08-16 | 2003-02-20 | Motorola, Inc. | Microcavity semiconductor laser coupled to a waveguide |
| US20030071327A1 (en) * | 2001-10-17 | 2003-04-17 | Motorola, Inc. | Method and apparatus utilizing monocrystalline insulator |
| US20040012037A1 (en) * | 2002-07-18 | 2004-01-22 | Motorola, Inc. | Hetero-integration of semiconductor materials on silicon |
| US20040070312A1 (en) * | 2002-10-10 | 2004-04-15 | Motorola, Inc. | Integrated circuit and process for fabricating the same |
| US20040069991A1 (en) * | 2002-10-10 | 2004-04-15 | Motorola, Inc. | Perovskite cuprate electronic device structure and process |
| US7020374B2 (en) * | 2003-02-03 | 2006-03-28 | Freescale Semiconductor, Inc. | Optical waveguide structure and method for fabricating the same |
| US6965128B2 (en) * | 2003-02-03 | 2005-11-15 | Freescale Semiconductor, Inc. | Structure and method for fabricating semiconductor microresonator devices |
| US20040164315A1 (en) * | 2003-02-25 | 2004-08-26 | Motorola, Inc. | Structure and device including a tunneling piezoelectric switch and method of forming same |
| JP4794425B2 (ja) * | 2006-12-19 | 2011-10-19 | Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US8541769B2 (en) | 2010-11-09 | 2013-09-24 | International Business Machines Corporation | Formation of a graphene layer on a large substrate |
| US9275861B2 (en) | 2013-06-26 | 2016-03-01 | Globalfoundries Inc. | Methods of forming group III-V semiconductor materials on group IV substrates and the resulting substrate structures |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2704224B2 (ja) * | 1987-12-28 | 1998-01-26 | 京セラ株式会社 | 半導体素子及びその製法 |
| JP2704223B2 (ja) * | 1987-12-28 | 1998-01-26 | 京セラ株式会社 | 半導体素子 |
-
1990
- 1990-01-19 JP JP2011561A patent/JPH088214B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-13 US US07/581,794 patent/US5081519A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-12-17 DE DE4040356A patent/DE4040356A1/de active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11066722B2 (en) | 2016-03-09 | 2021-07-20 | Jfe Steel Corporation | Method of producing grain-oriented electrical steel sheet |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5081519A (en) | 1992-01-14 |
| JPH03215934A (ja) | 1991-09-20 |
| DE4040356A1 (de) | 1991-07-25 |
| DE4040356C2 (ja) | 1993-06-09 |
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