DD250403A1 - SOS TYPE SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT - Google Patents

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DD250403A1 DD28980886A DD28980886A DD250403A1 DD 250403 A1 DD250403 A1 DD 250403A1 DD 28980886 A DD28980886 A DD 28980886A DD 28980886 A DD28980886 A DD 28980886A DD 250403 A1 DD250403 A1 DD 250403A1
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Dietrich Hesse
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Akad Wissenschaften Ddr
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung vom SOS-Typ und ist fuer die Anwendung auf dem Gebiet der Herstellung von Halbleiterbauelementen bestimmt. Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Halbleiteranordnung vom SOS-Typ, die verbesserte elektrische und waermeleitende Eigenschaften aufweist, bei deren Herstellung verringerte Kosten fuer die mechanische Substratvorbereitung anfallen und die gute Moeglichkeiten fuer die epitaxiale Anordnung unterschiedlicher Halbleiter, auch auf demselben Substrat, bietet. Das Wesen der Erfindung besteht in einer Anordnung, bei der auf einen einkristallinen MgO-Traeger eine duenne, einkristalline oxidische Zwischenschicht mit Spinellstruktur oder spinellartiger Struktur und auf dieser die epitaxiale Halbleiterschicht angeordnet ist. Moegliche Anwendungsgebiete der Erfindung sind die integrierte Mikro-, Opto- und Akustoelektronik.The invention relates to a semiconductor device of the SOS type and is intended for use in the field of semiconductor device fabrication. The object of the invention is to provide an SOS-type semiconductor device which has improved electrical and thermal conductivities, the production of which involves reduced costs for mechanical substrate preparation, and which offers good opportunities for the epitaxial arrangement of different semiconductors, even on the same substrate. The essence of the invention consists in an arrangement in which on a monocrystalline MgO carrier a thin, single-crystalline oxide intermediate layer with spinel or spinel-like structure and on this the epitaxial semiconductor layer is arranged. Possible fields of application of the invention are the integrated microelectronics, optoelectronics and acoustoelectronics.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung, bestehend aus einem isolierenden Substrat und einer epitaxialen Halbleiterschicht. Sie ist für die Anwendung auf dem Gebiet der Herstellung von Halbleiterbauelementen und elektronischen Schaltungen bestimmt. Solche Bauelemente und Schaltungen können vor allem in der integrierten Mikro-, Akusto- und Optoelektronik eingesetzt werden.The invention relates to a semiconductor device consisting of an insulating substrate and an epitaxial semiconductor layer. It is intended for use in the field of semiconductor device and electronic circuit fabrication. Such components and circuits can be used especially in integrated micro, acousto and optoelectronics.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß integrierte Schaltkreise der Mikroelektronik, die auf einem elektrisch isolierenden Substrat angeordnet sind, theoretisch erhebliche Vorteile gegenüber solchen aufweisen, die auf einem halbleitenden Substrat angeordnet sind. Zu diesen Vorteilen gehören bekanntlich: verringerte parasitäre Kapazitäten, höhere Grenzfrequenzen, höhere Schaltgeschwindigkeiten, geringerer Energieverbrauch, die Möglichkeit höherer Integrationsdichte, erhöhte Strahlenresistenz, die Möglichkeit, aktive und passive Bauelemente auf demselben Substrat unterzubringen. Zur Herstellung integrierter Schaltkreise auf isolierendem Substrat werden bisher Halbleiteranordnungen verwendet, die aus einem einkristallinen Substrat und einer da rauf befindlichen epitaxialen Haibleiterschicht, z. B. einer Siliciumschicht, bestehen, wobei das einkristalline Substrat entweder aus einem Saphir (AI2O3) oder aus einem Magnesium-Aluminat-Spinell (z. B. MgAI2O4 oder MgO · nAI2O3) besteht. Diese Anordnungen werden zusammenfassend als SOS-Anordnungen (semiconductor-on-sapphire; semiconductor-on-spinel; silicon-on-sapphire; silicon-on-spinel) bezeichnet.It is known that integrated circuits of microelectronics arranged on an electrically insulating substrate theoretically have significant advantages over those arranged on a semiconducting substrate. Among these advantages are known: reduced parasitic capacitances, higher cut-off frequencies, higher switching speeds, lower energy consumption, the possibility of higher integration density, increased radiation resistance, the possibility of accommodating active and passive components on the same substrate. For the production of integrated circuits on insulating substrate so far semiconductor devices are used which consist of a monocrystalline substrate and an epitaxial Haibleiterschicht located thereon, z. A silicon layer, wherein the monocrystalline substrate consists of either a sapphire (Al 2 O 3 ) or a magnesium aluminate spinel (eg MgAl 2 O 4 or MgO · nAl 2 O 3 ). These arrangements are collectively referred to as silicon-on-sapphire (semiconductor-on-sapphire) arrangements.

Die herkömmlichen SOS-Anordnungen sind durch eine Reihe von Nachteilen gekennzeichnet, die insgesamt dazu geführt haben, daß integrierte Schaltkreise auf isolierendem Substrat bisher nur eine sehr begrenzte Verbreitung gefunden haben. Diese Nachteile bestehen erstens darin, daß die elektrischen Eigenschaften der Halbleiterschichten durch eine hohe Anzahl von Kristallgitterdefekten in der Halbleiterschicht und an der Grenzfläche zwischen Halbleiterschicht und Substrat beeinträchtigt werden. Im Falle der SOS-Anordnungen auf Saphir haben diese Defekte ihre Ursache vor allem darin, daß der Saphir ein rhomboedrisches Kristallgitter besitzt, während die meisten derfür die Halbleiterschicht verwendeten Materialien ein kubisches Kristallgitter besitzen, so daß eine schlechte Gitteranpassung an der Grenzfläche vorliegt. Eine andere Ursache sind Reaktionen zwischen dem AI2O3 und der Halbleiterschicht („autodoping"). Im Falle der SOS-Anordnungen auf Magnesium-Aluminat-Spinell haben diese Defekte ihre Ursache vor allem darin, daß es schwer ist, serienmäßig große Einkristalle herzustellen, die eine hinreichend gute Homogenität der geforderten chemischen Zusammensetzung aufweisen.The conventional SOS devices are characterized by a number of disadvantages, which have resulted in the fact that integrated circuit isolating circuits have so far found only very limited distribution. First, these disadvantages are that the electrical properties of the semiconductor layers are impaired by a high number of crystal lattice defects in the semiconductor layer and at the interface between the semiconductor layer and the substrate. In the case of SOS arrays, these defects are mainly due to the fact that the sapphire has a rhombohedral crystal lattice, while most of the materials used for the semiconductor layer have a cubic crystal lattice so that there is poor lattice matching at the interface. Another cause is reactions between the Al 2 O 3 and the semiconductor layer ("autodoping"). In the case of SOS arrangements on magnesium aluminate spinel, these defects are mainly due to the difficulty of mass producing large single crystals which have a sufficiently good homogeneity of the required chemical composition.

Zweitens bestehen Nachteile der herkömmlichen SOS-Anordnungen im begrenzten Wärmeleitvermögen von Saphir und Magnesium-Aluminat-Spinell, das in beiden Fällen an sich zwar vergleichsweise hoch ist, aber doch für bestimmte Zwecke, wie z. B. für Mikrowellenbauelemente sehr hoher Leistung, nicht ausreicht.Secondly, there are disadvantages of the conventional SOS arrangements in the limited thermal conductivity of sapphire and magnesium aluminate spinel, which in itself is comparatively high in both cases, but for certain purposes, such as. B. for microwave components very high power, not sufficient.

Drittens sind die Kosten derfür die Vorbereitung der Substrate nötigen mechanischen Bearbeitung sehr hoch, weil Saphir und Magnesium-Aluminat-Spinell sehr harte Materialien sind, die z.T. nur mit Diamantwerkzeugen bearbeitet werden können. Viertens wirkt sich der Umstand, daß das Kristallgitter des Saphirs von rhomboedrischer Symmetrie ist, dahingehend ungünstig aus, daß es schwieriger ist, auf demselben Substrat unterschiedliche Halbleitermaterialien epitaxial mit guter Schichtqualität anzuordnen, als etwa auf einem Substrat mit kubischer Symmetrie des Kristallgitters. Solche Anordnungen unterschiedlicher Halbleiterschichten auf demselben Substratwerden aberin der Zukunftwahrscheinlich eine große Bedeutung erlangen, weil sie die Herstellung von integrierten Schaltungen erlauben, die aus Bauelementen mit elektronischen, optoelektronischen und akustoelektronischen Funktionen bestehen.Thirdly, because sapphire and magnesium-aluminate spinel are very hard materials that are currently used, the cost of mechanical machining necessary to prepare the substrates is very high. can only be worked with diamond tools. Fourth, the fact that the crystal lattice of the sapphire is of rhombohedral symmetry is unfavorable in that it is more difficult to arrange different semiconductor materials epitaxially on the same substrate with good layer quality than on a substrate with cubic symmetry of the crystal lattice. However, such arrangements of different semiconductor layers on the same substrate are likely to become very important in the future because they allow the fabrication of integrated circuits consisting of devices having electronic, optoelectronic and acoustoelectronic functions.

Zur Beseitigung des erstgenannten Nachteils ist eine Halbleiteranordnung vorgeschlagen worden, bei der anstelle von Magnesium-Aluminat-Spinell ein Mischkristall, bestehend aus einem Anteil Magnesium-Aluminat-Spinell und einem AnteilTo eliminate the first-mentioned disadvantage, a semiconductor device has been proposed in which instead of magnesium aluminate spinel, a mixed crystal consisting of a proportion of magnesium aluminate spinel and a proportion

Magnesium-Titanat-Spinell bzw. anstelle von Saphir ein saphir-ähnlicher Mischkristall verwendet wird (J.Nishizawa und M.Kimura, DE-OS 2547931 und DE-OS 2534187). Es ist zweifelhaft, ob dieser Vorschlag praktikabel ist, weil es technisch noch schwerer sein dürfte, massive Mischkristalle der angegebenen Zusammensetzung mit hinreichend guter Homogenität herzustellen, als im Falle von Magnesium-Aluminat-Spinell. Außerdem werden die übrigen genannten Nachteile nicht beseitigt. Eine praktische Verwendung dieses Vorschlages ist nicht bekannt geworden. Schließlich ist eine Halbleiteranordnung von SOS-Typ vorgeschlagen worden, bei der als Substrat ein Einkristall aus Berylliumoxid (BeO) verwendet wird. Diese Anordnung beseitigt zwar zumindest den zweiten der aufgezählten Nachteile, ist aber mit dem schwerwiegenden Nachteil einer hohen Toxizität des BeO, insbesondere der bei seiner Bearbeitung entstehenden Stäube, behaftet. Ferner sollen die Herstellungskosten für BeO-Einkristalle sehr hoch sein.Magnesium titanate spinel or instead of sapphire a sapphire-like mixed crystal is used (J.Nishizawa and M. Kimura, DE-OS 2547931 and DE-OS 2534187). It is doubtful whether this proposal is feasible because it would be technically even more difficult to produce solid mixed crystals of the stated composition with sufficiently good homogeneity than in the case of magnesium aluminate spinel. In addition, the other disadvantages mentioned are not eliminated. A practical use of this proposal has not become known. Finally, there has been proposed an SOS type semiconductor device using a single crystal of beryllium oxide (BeO) as a substrate. Although this arrangement eliminates at least the second of the enumerated disadvantages, but is associated with the serious drawback of high toxicity of the BeO, in particular the dusts resulting from its processing. Furthermore, the production costs for BeO monocrystals should be very high.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Halbleiteranordnung vom SOS-Typ, die folgende vorteilhafte Eigenschaften aufweist:The aim of the invention is to provide an SOS-type semiconductor device having the following advantageous properties:

1. Verbesserte elektrische Eigenschaften, z. B. höhere Ladungsträgerbeweglichkeiten, der Halbleiterschicht,1. Improved electrical properties, eg. B. higher charge carrier mobilities, the semiconductor layer,

2. höhere Wärmeleitfähigkeit des Substrats,2. higher thermal conductivity of the substrate,

3. verringerte Kosten für die zur Substratvorbereitung nötige mechanische Bearbeitung,3. reduced costs for the mechanical processing necessary for substrate preparation,

4. die Möglichkeit, unterschiedliche Halbleitermaterialien (z. B. Si, GaAs, AIN) epitaxial mit guter Schichtqualität auf demselben Substrat anzuordnen.4. the possibility of arranging different semiconductor materials (eg Si, GaAs, AIN) epitaxially with good layer quality on the same substrate.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,The invention is based on the object

1. zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften der Halbleiterschicht die Dichte der Kristallbaufehler in der Halbleiterschicht und an der Grenzfläche zum isolierenden Substrat zu vermindern, indem in der Halbleiteranordnung ein Substrat verwendet wird, das in dem an die Grenzfläche zur Halbleiterschicht grenzenden Bereich erstens einkristallin ist, zweitens ein kubisches Kristallgitter besitzt, drittens eine hinreichende Homogenität der chemischen Zusammensetzung aufweist, viertens weniger chemisch reaktiv ist, als Saphir,(1) to improve the density of crystal defects in the semiconductor layer and at the interface with the insulating substrate by improving the electrical characteristics of the semiconductor layer by using, in the semiconductor device, a substrate which is monocrystalline in the region adjacent to the interface with the semiconductor layer; thirdly, has a cubic crystal lattice, third, has sufficient chemical composition homogeneity, fourth, is less chemically reactive than sapphire,

2. ein besser wärmeleitendes Ausgangsmaterial als Saphir oder Magnesium-Aluminat-Spinell zu finden,2. to find a more thermally conductive starting material than sapphire or magnesium aluminate spinel,

3. ein weicheres Ausgangsmaterial als Saphir oder Magnesium-Aluminat-Spinell zu finden und3. find a softer starting material than sapphire or magnesium aluminate spinel and

4. ein Substrat anzugeben, das durch seine kubische Struktur gute Voraussetzungen für die epitaxiale Anordnung unterschiedlicher Halbleitermaterialien mit guter Schichtqualität bietet.4. indicate a substrate that provides good conditions for the epitaxial arrangement of different semiconductor materials with good layer quality by its cubic structure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die folgende Halbleiteranordnung angegeben wird: Auf einem einkristallinen Magnesiumoxid-Träger ist eine dünne, einkristalline, öxidische Zwischenschicht mit Spinellstruktur oder spinellartiger Struktur und auf dieser die epitaxiale Halbleiterschicht angeordnet. Der Begriff der Spinellstruktur bezeichnet bekanntlich ein Kristallgitter der Raumgruppe Fd3m, das aus einem annähernd kubisch flächenzentrierten Anionenuntergitter und aus zwei Kationenuntergittem, welche von bestimmten, kristallographisch ungleichwertigen Gitterplätzen gebildet werden, besteht, wobei die Anzahl der Gitterplätze des einen Kationenuntergitters doppelt so groß ist, wie.die der Gitterpiätze des anderen Kationenuntergitters.This object is achieved according to the invention by providing the following semiconductor arrangement: A thin, single-crystalline, oxidic intermediate layer with spinel structure or spinel-type structure is arranged on a monocrystalline magnesium oxide support and the epitaxial semiconductor layer is arranged thereon. The term spinel structure is known to denote a crystal lattice of space group Fd3m consisting of an approximately cubic face-centered anion sublattice and two cation sublattices formed by distinct, crystallographically uneven lattice sites, the number of lattice sites of a cation sublattice being twice as large .the grating patches of the other cations sublattice.

Die erfindungsgemäße Anordnung gewährleistet eine geringere Dichte der Kristallbaufehler in der Halbleiterschicht und an der Grenzfläche und damit verbesserte elektrische Eigenschaften der Halbleiterschicht, da Träger und Zwischenschicht erstens jeweils einkristallin sind und zweitens ein kubisches Kristallgitter besitzen, drittens die Zwischenschicht bei geeigneter Herstellung eine hinreichende Homogenität der chemischen Zusammensetzung aufweist, insbesondere, wenn sie nach dem im DD-WP 0151771 angegebenen Verfahren hergestellt wird und viertens die erfindungsgemäße Zwischenschicht den bei Abwesenheit derselben auftretenden Nachteil der relativ großen chemischen Reaktivität des Trägermaterials MgO beseitigt, da Materialien mit Spinellstruktur erfahrungsgemäß grundsätzlich chemisch wenig reaktiv sind.The arrangement according to the invention ensures a lower density of the crystal defects in the semiconductor layer and at the interface and thus improved electrical properties of the semiconductor layer, since carrier and intermediate layer are each monocrystalline first and secondly have a cubic crystal lattice, thirdly, the intermediate layer with adequate production sufficient homogeneity of the chemical Composition, in particular, if it is prepared by the method specified in DD-WP 0151771 and fourthly, the intermediate layer according to the invention eliminates the disadvantage of the relatively large chemical reactivity of the support material MgO occurring in the absence thereof, since materials with spinel structure are generally chemically less reactive in general.

Ferner besitzt das aus Träger und Zwischenschicht bestehende Substrat eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Saphir und Magnesium-Aluminat-Spinell, wobei die Wärmeleitfähigkeit des Substrats durch die des MgO-Trägers bestimmt wird, weil die Zwischenschicht dünn ist. Für die Wärmeleitfähigkeit λ, gemessen in W cm"1 K"1 gilt z.B. bei einer Temperatur von 1000C:Further, the support and intermediate layer substrate has a higher thermal conductivity than sapphire and magnesium aluminate spinel, and the thermal conductivity of the substrate is determined by that of the MgO support because the intermediate layer is thin. For the thermal conductivity λ, measured in W cm " 1 K" 1 applies, for example, at a temperature of 100 0 C:

A(MgO) = 0,39; A(AI2O3) = 0,28; A(MgAI2O4) = 0,11.A (MgO) = 0.39; A (Al 2 O 3 ) = 0.28; A (MgAl 2 O 4 ) = 0.11.

Ferner ist der MgO-Trager aufgrund seiner geringeren Härte wesentlich leichter mechanisch bearbeitbar, als die herkömmlichen Materialien. So gilt für die Härte nach Mohs: H(MgO) = 5,5; H(AI2O3) = 9; H(MgAI2O4) = 8.Furthermore, due to its lower hardness, the MgO support is much easier to process mechanically than the conventional materials. Thus, for the Mohs hardness: H (MgO) = 5.5; H (Al 2 O 3 ) = 9; H (MgAl 2 O 4 ) = 8.

Außerdem ergeben sich infolge der kubischen Kristallsymmetrie von Zwischenschicht und Träger verbesserte Möglichkeiten für das Aufbringen unterschiedlicher epitaxialer Halbleiterschichten auf demselben Substrat, wobei von besonderer Bedeutung die zusätzliche Möglichkeit ist, die Gitterfehlpassung zwischen Halbleiterschicht und Zwischenschicht, sowie gegebenenfalls auch die zwischen Zwischenschicht und MgO-Träger, durch geeignete Wahl der chemischen Zusammensetzung der Zwischenschicht festzulegen, die eine chemische Verbindung oder ein Mischkristall sein kann.Moreover, owing to the cubic crystal symmetry of the intermediate layer and the carrier, improved possibilities for applying different epitaxial semiconductor layers on the same substrate are of particular importance, the additional possibility being the lattice mismatch between the semiconductor layer and the intermediate layer, and optionally also between the intermediate layer and the MgO support, determine by suitable choice of the chemical composition of the intermediate layer, which may be a chemical compound or a mixed crystal.

Die Zwischenschicht kann insbesondere das Element Magnesium enthalten; ihre Dicke ist typisch kleiner als etwa 1 μηι zu wählen.The intermediate layer may in particular contain the element magnesium; its thickness is typically less than about 1 μηι to choose.

Darüber hinaus befriedigt die erfindungsgemäße Anordnung die an Anordnungen vom SOS-Typ gestellten Grundforderungen.In addition, the arrangement according to the invention satisfies the basic requirements imposed on SOS-type assemblies.

Insbesondere läßt sich die für das Verhältnis der thermischen Ausdehnungskoeffizienten geforderte Bedingung a(MgO) > «(Zwischenschicht) > a(Halbleiter) befriedigen. Zum Beispiel gilt für eine Menge Mg2Ti04-Zwischenschicht und eine epitaxiale Siliciumschicht bei einer Temperatur von 2000C:In particular, the condition required for the ratio of the thermal expansion coefficients a (MgO)> (intermediate layer)> a (semiconductor) can be satisfied. For example, 2 Ti0 4 and intermediate layer, an epitaxial silicon layer is for a quantity of Mg at a temperature of 200 0 C:

a(MgO) = 12,5· 10"6K-^a(Mg2TiO4) = 8,5· 10"6K-1Ja(Si) = 3,5· 10"6K-1. Auch die übrigen Forderungen, wie Isojatorcharakter des Substrats, thermische Stabilität und optische Transparenz, sind erfüllt.a (MgO) = 12.5 x 10 "6 K- ^ a (Mg 2 TiO 4) = 8.5 x 10" 6 K- 1 Yes (Si) = 3.5 x 10 "6 K- 1., see also the other requirements, such as the isojatory character of the substrate, thermal stability and optical transparency, are fulfilled.

1. Ausführungsbeispiel1st embodiment

Es wird die folgende, schematisch in Fig. 1 gezeigte Anordnung angegeben. Auf einem einkristallinen MgO-Träger, dessen Oberfläche parallel zur (001 )-Kristallgitterebene liegt, ist eine 0,4/j.m dicke, einkristalline Mg2Ti04-Schicht und auf dieser eine 0,6/xm dicke epitaxiale Siliciumschicht so angeordnet, daß die folgenden kristaiiographischen Orientierungsbeziehungen erfüllt sind:The following schematic arrangement shown schematically in FIG. 1 is given. On a single-crystalline MgO support whose surface is parallel to the (001) -crystal lattice plane, a 0.4 / jm thick single crystal Mg 2 Ti0 4 layer and on this a 0.6 / xm thick epitaxial silicon layer is arranged so that the following crystallographic orientation relationships are fulfilled:

[100]Mg [100] Mg

2. Ausführungsbeispiel2nd embodiment

Es wird die folgende Anordnung angegeben. Auf einem einkristallinen MgO-Träger, dessen Oberfläche parallel zur (111 )-Kristallgitterebene liegt, ist eine Ο,δμ,ιη dicke, einkristalline Mg2VO4-Schicht und auf dieser eine 1 um dicke epitaxiale Siliciumschicht so angeordnet, daß die folgenden kristaiiographischen Orientierungsbeziehungen erfüllt sind:The following arrangement is given. On a monocrystalline MgO support whose surface is parallel to the (111) -crystal lattice plane, a Ο, δμ, ιη thick, single crystal Mg 2 VO 4 layer and on this a 1 micron thick epitaxial silicon layer is arranged so that the following kristaiiographic Orientation relationships are fulfilled:

(111 )Mgo!| (111 )m9ivoJI (111 )si(111) Mg o! | (111) m 9i voJI (111) si

iiJiIiji

3. Ausführungsbeispiel3rd embodiment

Es wird die folgende, schematisch in Fig. 2 gezeigte Anordnung angegeben. Auf einem einkristallinen MgO-Träger, dessen Oberfläche parallel zur (001 )-Kristallgitterebene liegt, ist eine 0,5μΓΠ dicke, einkristalline Spinellschicht des Mischkristalls Mg(Mg0,66Tio,66Alo,68)04 und auf dieser eine 0,8μιτι dicke Halbleiterschicht, die bereichsweise aus Si bzw. GaAs besteht, so angeordnet, daß die folgenden kristaiiographischen Orientierungsbeziehungen erfüllt sind:The following arrangement, shown schematically in FIG. 2, is given. On a monocrystalline MgO support whose surface is parallel to the (001) -crystal lattice plane, is a 0.5μΓΠ thick, monocrystalline spinel layer of the mixed crystal Mg (Mg 0 , 66Tio, 66Alo, 68) 04 and on this a 0,8μιτι thick semiconductor layer , partially made of Si or GaAs, arranged so that the following crystallographic orientation relationships are satisfied:

fürdieSi-Bereiche (100)MgO||(100)z||(100)sifor the Si ranges (100) MgO || (100) z || (100) si

[ioo]Mg0||[ioo]2||[ioo]Si [ioo] Mg0 || [ioo] 2 || [ioo] Si

undfürdieundfürdie

GaAs-Bereiche (100)Mgol|(100)z|](100)GaAs GaAs areas (100) Mg ol | (100) z |] (100) GaAs

Z bezeichnet hier den angegebenen Mischkristall. Die Zusammensetzung des Mischkristalls ist so gewählt worden, daß die Gitterfehlpassungen Si/Z und GaAs/Z dem Betrage nach gleich groß sind. Der Mischkristall Mg(Mg0i66Ti0,66Alo,68)04 besteht zu 66mol-% aus Mg2TiO4 und zu 34mol-% aus MgAI2O4. Dieser Zusammensetzung entspricht ein Gitterparameter von az = 0,3811 nm. Der im Falle von SOS-Anordnungen obiger Orientierungsbeziehung üblichen Konvention folgend ergeben sich.Z here denotes the specified mixed crystal. The composition of the mixed crystal has been chosen so that the lattice mismatches Si / Z and GaAs / Z are equal in magnitude. The mixed crystal Mg (Mg 0i66 Ti 0 , 66Alo, 68) 04 consists of 66 mol% of Mg 2 TiO 4 and 34 mol% of MgAl 2 O 4 . This composition corresponds to a lattice parameter of a z = 0.3811 nm. Following the usual convention in the case of SOS arrangements of the above orientation relationship results.

aSi = 0,5431 nma S i = 0.5431 nm

aGaAs = 0,56531 nm az = 0,8311 nmaGaAs = 0.56531 nm a z = 0.8311 nm

aMgO = 0,4213 nm die Gitterfehlpassungen zuaMgO = 0.4213 nm the lattice mismatches too

_ 3aSi-2a2 3a S i-2a 2

Tsi/z = 2 · — = -0,02Tsi / z = 2 · - = -0.02

3asi + 2az 3a si + 2a z

f — O oaGaAs iaZ . n no f - O Ga GaAs ia Z. n no

TGaAs/Z = 2 · = +0,02TGaAs / Z = 2 * = + 0.02

f O az ~ ^- aMgO r\ γ\λ A f O az ~ ^ - aMgO r \ γ \ λ A

'Z/MgO — 2 " — = —0,014'Z / MgO - 2' - = -0.014

az + 2aMgoa z + 2a Mg o

Claims (5)

1. Halbleiteranordnung vom SOS-Typ, gekennzeichnet dadurch, daß auf einem einkristallinen Magnesiumoxid-Träger eine dünne, einkristalline oxidische Schicht mit Spinellstruktur oder spinellartiger Struktur und auf dieser die epitaxiale Halbleiterschicht angeordnet ist.1. A semiconductor device of the SOS type, characterized in that on a single-crystal magnesium oxide support, a thin, single-crystal oxide layer with spinel or spinel-like structure and on this, the epitaxial semiconductor layer is arranged. 2. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die oxidische Schicht aus einer chemischen Verbindung besteht.2. Arrangement according to item 1, characterized in that the oxidic layer consists of a chemical compound. 3. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die oxidische Schicht aus einem Mischkristall besteht. ·3. Arrangement according to item 1, characterized in that the oxidic layer consists of a mixed crystal. · 4. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die oxidische Schicht das Element Magnesium enthält.4. Arrangement according to item 1, characterized in that the oxidic layer contains the element magnesium. 5. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die oxidische Schicht eine Dicke von höchstens 1 ^m besitzt.5. Arrangement according to item 1, characterized in that the oxide layer has a thickness of at most 1 ^ m.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102004053016A1 (en) * 2004-11-03 2006-05-04 Atmel Germany Gmbh Semiconductor arrangement and method for producing a semiconductor device

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PV Patent disclaimer (addendum to changes before extension act)
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