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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eine Halbleitervorrichtung.
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Dreidimensionale Halbleitervorrichtungen (oder Halbleitervorrichtungen mit einem dreidimensionalen Aufbau), welche aus einem Si(Silizium)-Halbleitermaterial ausgebildet sind, sind im Stand der Technik bekannt und in
JP 2006 203 250 A offenbart. Gemäß dem in dieser Patentveröffentlichung offenbarten Verfahren wird eine dreidimensionale Halbleitervorrichtung durch die folgenden Schritte hergestellt: Ausbilden einer integrierten Halbleiterschaltung auf einem Halbleitersubstrat; Ausbilden einer Zwischenlagenschicht über dem Substrat; Ausbilden einer Si-Lage auf der Zwischenlagenschicht und Ausbilden einer anderen integrierten Halbleiterschaltung auf der Si-Lage. (Weiterer Stand der Technik beinhaltet
JP 05-75018 A JP 2000 150 900 A , und
JP 2003179233 A .)
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US 2006/0115944 A1 beschreibt Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit einer Kontaktstruktur eines CMOS-Inverters. Auf einem Halbleitersubstrat werden in zwei übereinander befindlichen Halbleiterlagen jeweils Transistoren ausgebildet.
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US 5 525 536 A beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines SOI-Substrats und einer Halbleitervorrichtung, die dasselbe verwendet. Insbesondere werden auf einem Halbleitersubstrat zunächst eine Siliziumcarbidlage und auf dieser eine weitere Halbleiterlage ausgebildet. In der Siliziumcarbidlage und der darüber befindlichen Halbleiterlage sind jeweils Halbleiterschaltungen ausgebildet.
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Bei der Herstellung einer dreidimensionalen Halbleitervorrichtung ist vorzugsweise jedes Halbleiterelement, dass in jeder Halbleiterlage ausgebildet wird, genau an einer gewünschten Position angeordnet. Es sollte beachtet werden, dass je mehr Halbleiterlagen ausgebildet werden, es um so notwendiger ist, eine genaue Positionsbeziehung zwischen den Strukturen (oder Halbleiterelementen), die in diesen Lagen ausgebildet werden, zu bestimmen und herzustellen.
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Das obige bekannte Verfahren zum Ausbilden eines dreidimensiovalen Vorrichtungsaufbaus bildet jedoch zunächst Halbleiterelemente auf einem Halbleitersubstrat aus und bildet dann eine Si-Lage über dem Substrat aus, wie oben beschrieben. Dies bedeutet, dass der auf dem Substrat hergestellte Aufbau mit der ausgebildeten Si-Lage bedeckt wird, wodurch eine genaue Messung der Position der Struktur verhindert wird. Als ein Ergebnis ist es schwierig, die Positionsbeziehung zwischen den Strukturen, die in den Halbleiterlagen der Halbleitervorrichtung ausgebildet werden, genau zu bestimmen und herzustellen.
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Zur Umgehung dieses Problems können nach dem Schritt des Herstellens der Halbleiterelemente in der Si-Lage (die auf dem Substrat ausgebildet ist) die Abschnitte der Si-Lage, die nicht diese Elemente darstellen, durch eine Strukturierungsmethode entfernt werden, so dass die Halbleiterelemente auf dem Substrat gesehen werden können. Dies erfordert jedoch einen oder mehrere zusätzliche Prozessschritte.
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Die vorliegende Erfindung wurde ersonnen zum Lösen der obigen Probleme. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine dreidimensionale Halbleitervorrichtung bereitzustellen, die so hergestellt werden kann, dass eine Positionsbeziehung zwischen den Halbleiterelementen, die in ihren Halbleiterlagen ausgebildet werden, genau bestimmt und hergestellt werden kann ohne die die Komplexität des Herstellungsprozesses zu vergrößern.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Halbleitervorrichtung eine erste Halbleiterlage und ein erstes Halbleiterelement, dass in der ersten Halbleiterlage ausgebildet ist. Die Halbleitervorrichtung beinhaltet ebenfalls eine zweite Halbleiterlage eines transparenten Halbleitermaterials. Die zweite Halbleiterlage ist auf der ersten Halbleiterlage so ausgebildet, dass sie das erste Halbleiterelement bedeckt. Die Halbleitervorrichtung beinhaltet ebenfalls ein zweites Halbleiterelement, das in der zweiten Halbleiterlage ausgebildet ist. Die Halbleitervorrichtung beinhaltet ebenfalls eine Verdrahtung, die sich innerhalb der zweiten Halbleiterlage erstreckt zum elektrischen Verbinden der ersten und zweiten Halbleiterelemente.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
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1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es wird angenommen, dass diese Halbleitervorrichtung eine Hochfrequenz-Halbleitervorrichtung ist und ein SiC(Siliziumcarbid)-Substrat 2 (ein transparentes Substrat) enthält, wie in 1 gezeigt. Bezugnehmend auf 1 ist ein Transistor 10 in dem SiC-Substrat ausgebildet. Der Transistor 10 hat eine Gateelektrode 12, eine Sourceelektrode 14 und eine Drainelektrode 16.
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Eine GaN(Galliumnitrid)-Lage 6, welche eine transparente Einkristall-Halbleiterlage ist, ist zum Bedecken des Transistors 10 ausgebildet. Weiterhin ist über der GaN-Lage 6 eine AlGaN-Lage 8 ausgebildet und ein Transistor 20 ist in der AlGaN-Lage 8 ausgebildet. Der Transistor 20 hat eine Gateelektrode 22, eine Sourceelektrode 24 und eine Drainelektrode 26. Eine Isolationsschicht 28 ist um die Gateelektrode 22 herum ausgebildet.
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Die Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Verdrahtung 18, welche die Drainelektrode 16 des Transistors 10 und die Drainelektrode 26 des Transistors 20 elektrisch verbindet. Diese Verdrahtung durchdringt die GaN-Lage 6, so dass sie die Drainelektrode 16 des Transistors 10 erreicht. Die Halbleitervorrichtung enthält ebenfalls eine Verdrahtung 30, welche mit der Sourceelektrode 14 des Transistors 10 verbunden ist, und eine Verdrahtung 32, welche mit der Sourceelektrode 24 des Transistors 20 verbunden ist. Die Verdrahtung 30 durchdringt das SiC-Substrat 2 und die Verdrahtung 32 durchdringt die AlGaN-Lage 8, die GaN-Lage 6 und das SiC-Substrat 2.
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Dadurch hat die Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform einen dreidimensionalen Mehrlagenaufbau, welcher das SiC-Substrat 2, die GaN-Lage 6 und die AlGaN-Lage 8 enthält. Der Transistor 10 ist in dem SiC-Substrat 2 ausgebildet und der Transistor 20 ist in der GaN-Lage 6 und der AlGaN-Lage 8 ausgebildet.
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Diese Halbleitervorrichtung kann beispielsweise durch den folgenden Prozess hergestellt werden. Zunächst wird das SiC-Substrat 2 (ein transparentes Substrat) bereitgestellt. Die Verdrahtung 30, ein Abschnitt der Verdrahtung 32 und der Transistor 10 werden dann in dem SiC-Substrat 2 ausgebildet. Als nächstes wird die GaN-Lage 6 auf das SiC-Substrat 2 aufgewachsen und die Verdrahtung 18 und der restliche Abschnitt der Verdrahtung 32 werden in der GaN-Lage 6 ausgebildet. Der Transistor 20 wird dann so ausgebildet, dass er mit den Verdrahtungen 18 und 32 elektrisch verbunden ist.
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Es sollte beachtet werden, dass in dem Falle einer aus GaN ausgebildeten Hochfrequenzvorrichtung das GaN vorzugsweise eine hexagonale kristalline Struktur hat. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist deshalb der Abschnitt des SiC-Substrates 2 unter der GaN-Lage 6 so ausgebildet, dass er eine Kristallebene oder kristalline Struktur aufweist, welche eine hexagonale kristalline Struktur der GaN-Lage 6 erlaubt.
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Es sollte weiterhin beachtet werden, dass der Ausdruck ”transparent”, so wie er in der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, sich auf die Fähigkeit bezieht, den Laserstrahl für die Waferpositionsbestimmung welcher durch die bei der Herstellung der Halbleitervorrichtung vorhandene Belichtungsvorrichtung ausgesendet wird, durchzulassen (oder im Wesentlichen nicht zu absorbieren). Speziell kann ein ”transparentes” Halbleitermaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Durchlässigkeit gegenüber Licht mit sichtbaren Wellenlängen aufweisen. Beispiele solch ”transparenter” Halbleitermaterialien, die eine Energielücke bzw. einen Energieübergang bei 2,5 eV oder darüber aufweisen und zum Ausbilden einer Halbleitervorrichtung verwendet werden können, beinhalten SiC, GaN, ZnO (Zinkoxid), etc..
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Bei der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform wird der Begriff ”Energielücke” synonym verwendet mit den Begriffen ”Bandlücke” und ”Breite der verbotenen Zone”. Dies bedeutet, der Begriff ”Energielücke” kann ersetzt werden durch den Begriff ”Bandlücke”.
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Es sollte das folgende beachtet werden: Das SiC-Substrat 2 wird in den Ansprüchen als eine ”erste Halbleiterlage” bezeichnet. Der Transistor 10 wird als ein ”erstes Halbleiterelement” bezeichnet. Die GaN-Lage 6 und die AlGaN-Lage 8 werden zusammen als eine ”zweite Halbleiterlage” bezeichnet. Der Transistor 20 wird als ein ”zweites Halbleiterelement” bezeichnet und die Verdrahtung 18 wird als eine ”Verdrahtung” bezeichnet.
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Die Vorteile der obigen Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform werden jetzt beschrieben.
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Da die GaN-Halbleiterlage 6, die auf dem SiC-Substrat 2 ausgebildet ist, aus einem transparenten Halbleitermaterial besteht, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Position des Transistors 10 durch eine Betrachtung durch die GaN-Lage 6 hindurch optisch erfasst werden. Dies erlaubt die Herstellung der Halbleitervorrichtung, während die Positionsbeziehung zwischen den Transistoren 10 und 20 genau ermittelt und hergestellt wird.
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Spezieller kann der Waferpositions-Ermittlungsmechanismus der vorhandenen Belichtungsvorrichtung, welche bei der Herstellung der Halbleitervorrichtung verwendet wird, verwendet werden zum einfachen Erfassen der Position des Transistors 10, der in dem SiC-Substrat 2 ausgebildet ist. Dies erlaubt die exakte Positionierung des Transistors 20 relativ zu dem Transistor 10. Weiterhin kann die Wahl des transparenten Halbleitermaterials getroffen werden auf der Grundlage der Wellenlänge des Laserstrahls, der durch ein vorhandenes optisches System (z. B. die Laservorrichtung für die Waferpositionsbestimmung in der Belichtungsvorrichtung) emittiert wird. Dies erlaubt die Herstellung der dreidimensionalen Halbleitervorrichtung ohne bedeutende Veränderung des optischen Systems.
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Das Substrat (das SiC-Substrat 2) der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist aus SiC ausgebildet. Da SiC transparent ist, kann die Position des Transistors 10 ebenfalls erfasst werden durch Betrachten der entgegengesetzten Seite (der Unterseite in 1) des Substrates des Transistors 10.
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Es sollte beachtet werden, dass transparente Halbleitermaterialien mit einer Energielücke (oder Bandlücke) von 2,5 eV oder mehr, wie zum Beispiel GaN, gewöhnlich eine halbisolierende Eigenschaft haben. Dies bedeutet, bei der vorliegenden Ausführungsform liefert die GaN-Lage 6 (welche halbisolierend ist), die zwischen die Transistoren 10 und 20 gefügt ist, eine gute Isolation zwischen diesen Transistoren. Als ein Ergebnis hat diese dreidimensionale Halbleitervorrichtung sowohl eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft als auch eine elektrische Isolationseigenschaft. Weiterhin werden Isolationsschichten (oder Zwischenlagen-Isolationsschichten) zum Isolieren der Transistoren 10 und 20 bei der Vorrichtung weggelassen. Dies erlaubt eine Vereinfachung des Aufbaus der Halbleitervorrichtung und daher eine Vereinfachung ihrer Herstellung.
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Bei der Herstellung der dreidimensionalen Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform werden die GaN-Lage 6 und weitere Schichten aufeinanderfolgend auf das SiC-Substrat 2 gestapelt. Deshalb hat jede Halbleiterstapelschicht bevorzugt eine hohe Kristallqualität.
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Ein Verfahren um dies zu erreichen ist die Ausbildung einer amorphen oder polykristallinen Halbleiterlage auf dem Halbleitersubstrat und die nachfolgende Rekristallisation der ausgebildeten Halbleiterlage. Dies erfordert jedoch einen oder mehrere zusätzliche Prozessschritte einschließlich eines Rekristallisationsschrittes, was in einer erhöhten Herstellungsdauer resultiert.
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Andererseits werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Halbleiterlagen, die aufeinander folgend auf das Substrat gestapelt sind, in Kristallgestalt aufgewachsen, wodurch der Herstellungsvorgang vereinfacht wird. Speziell besteht die transparente Halbleiterlage (die GaN-Lage 6), die auf dem SiC-Substrat 2 ausgebildet wird, aus GaN mit einer Gitterkonstante nahe jener von SiC, was das epitaktische Aufwachsen der Schicht auf das SiC-Substrat 2 erlaubt. Dies bedeutet, die GaN-Lage 6 kann so ausgebildet werden, dass sie eine einzelne Halbleiterkristallschicht mit einer hohen Qualität ist. Dadurch wird die Notwendigkeit eines komplizierten Rekristallisationsvorgangs beseitigt.
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Somit ist bei der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform der gesamte Abschnitt der GaN-Lage 6 in hohem Maße kristallin, da die Lage epitaktisch aufgewachsen wird. Dies gestattet die Ausbildung des Transistors 20 an jedem gewünschten Ort, was in einer größeren Freiheit beim Entwurf resultiert.
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Eine Halbleitervorrichtung aus GaN- oder SiC-Material wird gewöhnlich bei Temperaturen von 1000°C oder höher hergestellt. Es sollte beachtet werden, dass die Wärmebehandlungstemperatur des Substrates die Qualität des Kristalls beeinträchtigt, welcher durch den epitaktischen Wachstumsprozess ausgebildet wird. Dies bedeutet, je höher die Wärmebehandlungstemperatur ist um so besser. Da die Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform aus GaN und SiC ausgebildet ist, kann sie bei erhöhten Temperaturbedingungen (1000°C oder höher, wie oben beschrieben) hergestellt werden, zur Erhöhung der Kristallqualität ihrer Halbleiterschichten.
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Andererseits gibt es in dem Falle einer dreidimensionalen Halbleitervorrichtung, die in erster Linie aus Si hergestellt wird (wie jene, die in
JP 2006 203 250 A wie oben erwähnt, offenbart wird), beispielsweise eine verhältnismäßig niedrige obere Grenze der Wärmebehandlungstemperatur des Substrates. Die obige, Veröffentlichung erwähnt, dass die maximal zulässige Wärmebe handlungstemperatur ungefähr 900°C ist. Der Grund hierfür ist, dass in dem Falle einer dreidimensionalen Halbleitervorrichtung, welche in erster Linie aus Si-Material besteht, das Halbleiterelement oder die Halbleiterelemente, die auf dem Substrat ausgebildet sind, sich in ihrer Funktion verschlechtern, wenn sie erhöhten Temperaturbedingungen unterworfen werden.
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In dem Falle der dreidimensionalen Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform erleiden andererseits das SiC-Substrat 2 und der Transistor 10 nicht irgendeine Verschlechterung, sogar wenn das Substrat bei 900°C oder mehr wärmebehandelt wird. Dies bedeutet, der Vorrichtungsaufbau der vorliegenden Ausführungsform hat eine höhere Wärmewiderstandsfähigkeit als der Vorrichtungsaufbau der obigen Patentveröffentlichung.
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Somit beinhaltet die dreidimensionale Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ein transparentes Substrat und eine darüber liegende transparente Halbleiterlage aus SiC bzw. GaN. Dies erlaubt, dass mit der Vorrichtung viele Vorteile erzielt werden, wie zum Beispiel die genaue Anordnung ihrer Transistoren (oder Halbleiterelemente), eine gute Isolation zwischen diesen Transistoren, etc., eine hohe Wärmewiderstandsfähigkeit, eine hohe Kristallqualität in ihren Halbleiterlagen und eine Vereinfachung ihres Herstellungsprozesses. Diese Vorteile sind besonders günstig, da die Halbleitervorrichtung einen dreidimensionalen Aufbau hat. Dies bedeutet, der Vorrichtungsaufbau der vorliegenden Ausführungsform liefert verschiedene Vorteile, wie oben beschrieben, zusätzlich zu der genauen Positionierung seiner Transistoren.
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Es sollte beachtet werden, dass, obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform SiC und GaN verwendet werden zum Ausbilden des transparenten Substrates bzw. der darüber liegenden transparenten Halbleiterschicht zum Erzielen der oben beschriebenen Vorteile, in anderen Ausführungsformen andere Materialien zum Erzielen solcher Vorteile verwendet werden können. Speziell können das transparente Substrat und die darüber liegende transparente Lage aus SiC, GaN oder ZnO ausgebildet sein. Beispielsweise kann bei der dreidimensionalen Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform das SiC-Substrat 2 (unter der GaN-Lage 6) durch ein GaN-Substrat ersetzt werden.
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Nun werden Variationen der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Wie oben beschrieben enthält die dreidimensionale Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform ein transparentes Substrat und eine darüber liegende transparente Halbleiterschicht aus SiC bzw. GaN zum Erzielen einer genauen Positionierung ihrer Transistoren (ein erster Vorteil) und zum Erzielen vieler weiterer Vorteile (zweite Vorteile). Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Anordnung beschränkt.
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Wenn beispielsweise die Halbleitervorrichtung nicht die zweiten Vorteile (beispielsweise eine gute Isolation zwischen ihren Transistoren, etc., eine hohe Wärmewiderstandsfähigkeit, eine hohe Kristallqualität in ihren Halbleiterschichten und eine Vereinfachung ihres Herstellungsvorgangs) erzielen muss, kann eine große Vielfalt an transparenten Materialien verwendet werden zum Ausbilden des Substrates und der darüber liegenden Halbleiterlage zum Erreichen des Hauptvorteils einer genauen Positionierung der Transistoren.
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Es sollte beachtet werden, dass der Begriff ”transparent”, wie er in der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, sich auf die Fähigkeit bezieht, den Laserstrahl für die Waferpositionsbestimmung, der durch die vorhandene Belichtungsvorrichtung emittiert wird, die bei der Herstellung der Halbleitervorrichtung verwendet wird, wie oben beschrieben durchzulassen (oder im wesentlichen nicht zu absorbieren). Dies bedeutet, Halbleitermaterialien mit solch einer Transparenzeigenschaft können verwendet werden zum Erzielen einer genauen Positionierung der Transistoren.
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Obwohl bei der ersten Ausführungsform das Substrat aus SiC besteht (und als das SiC-Substrat 2 bezeichnet wird), kann es weiterhin aus einem anderen Material ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Substrat aus einem nichttransparenten Halbleitermaterial (z. B. Si) bestehen, falls es nicht notwendig ist, die Betrachtung der Unterseite des Substrates zu ermöglichen. In diesem Falle wird die auf dem Substrat hergestellte Struktur durch die auf dem Substrat ausgebildete transparente Halbleiterlage hindurch optisch erfasst.
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Weiterhin kann das Substrat aus einem transparenten Material ausgebildet sein und eine als eine Basislage dienende SiC-Lage kann auf dem Substrat ausgebildet sein. In diesem Falle wird die GaN-Lage auf der SiC-Lage ausgebildet. Die SiC-Lage, welche als eine Basislage dient und auf dem transparenten Substrat ausgebildet ist) und die darüber liegende GaN-Lage werden in den Ansprüchen als eine ”erste Halbleiterlage” bzw. eine ”zweite Halbleiterlage” bezeichnet.
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Die dreidimensionale Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform wird hergestellt zum Erzielen des ersten Vorteils einer genauen Positionierung ihrer Transistoren und zum Erzielen der zweiten Vorteile wie beispielsweise: (i) Gute Isolation zwischen ihren Transistoren, etc., (ii) Vereinfachung des Herstellungsprozesses, (iii) hohe Kristallqualität in ihren Halbleiterschichten und (iv) hohe Wärmewiderstandsfähigkeit. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen speziellen Aufbau beschränkt. Dies bedeutet, die vorliegende Erfindung kann eine dreidimensionale Halbleitervorrichtung mit einem unterschiedlichen Aufbau oder eine dreidimensionale Halbleitervorrichtung die aus anderen Materialien ausgebildet ist, bereitstellen, während eine genaue Positionierung ihrer Transistoren bei der Herstellung der Vorrichtung möglich ist, wenn es nicht notwendig ist, einen oder mehrere der obigen zweiten Vorteile zu erzielen.
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Falls beispielsweise die dreidimensionale Halbleitervorrichtung zusätzlich zu dem ersten Vorteil (d. h. einer genauen Positionierung ihrer Transistoren) lediglich (i) eine gute Isolation zwischen ihren Transistoren, etc. erzielen soll, dann können verschiedene transparente Halbleitermaterialien mit einer Energielücke (oder Bandlücke) von 2,5 eV oder mehr verwendet werden wobei Zwischenlagen-Isolationsschichten bei der dreidimensionalen Halbleitervorrichtung weggelassen werden.
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Falls weiterhin die dreidimensionale Halbleitervorrichtung zusätzlich zu dem obigen ersten Vorteil (d. h. einer genauen Positionierung ihrer Transistoren) lediglich (ii) eine Vereinfachung ihres Herstellungsprozesses und (iii) eine hohe Kristallqualität in ihren Halbleiterlagen erzielen soll, dann können sogar andere transparente Halbleitermaterialien als SiC und GaN verwendet werden zum Aufwachsen der transparenten Halbleiterlage auf das Substrat. Speziell kann das Material der transparenten Halbleiterlage so ausgewählt werden, dass es eine Gitterkonstante nahe jener des Materials des Substrats aufweist. Dies erlaubt das epitaktische Aufwachsen der Lage auf das Substrat, wodurch eine dreidimensionale Halbleitervorrichtung mit einer hohen kristallinen Qualität ermöglicht wird.
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Falls weiterhin die dreidimensionale Halbleitervorrichtung zusätzlich zu dem ersten Vorteil (d. h. einer genauen Positionierung ihrer Transistoren) lediglich (iv) eine hohe Wärmewiderstandsfähigkeit erzielen muss, dann können sogar andere transparente Halbleitermaterialien als SiC und GaN, welche in einem verbreiteten Herstellungsprozess bei hohen Temperaturen verwendet werden, verwendet werden zum Ausbilden des Substrates und der darüber liegenden Halbleiterlage.
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Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform die Halbleiterlage (die GaN-Lage 6), welche auf dem SiC-Substrat 2 ausgebildet wird, eine hexagonale kristalline Struktur aufweist, kann sie eine unterschiedliche kristalline Struktur aufweisen, welche durch die Art und die Verwendung der Halbleitervorrichtung festgelegt wird.
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Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform der Transistor 20 nach der Ausbildung der Verdrahtung 18 ausgebildet wird, kann er vor der Verdrahtung 18 ausgebildet werden. Dies ermöglicht die Anordnung des Transistors 20 an jedem gewünschten Ort, wodurch eine größere Freiheit bei der Herstellung bereitgestellt wird.
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Weiterhin kann bei der dreidimensionalen Halbleitervorrichtung eine Mehrzahl von Halbleiterlagen aufeinanderfolgend auf das SiC-Substrat 2 gestapelt sein. In diesem Falle können diese Halbleiterlagen aus einem transparenten Material ausgebildet sein zum einfachen und genauen Ausrichten der Strukturen (oder Transistoren), die in den Lagen ausgebildet sind.
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Es sollte bemerkt werden, dass bei der dreidimensionalen Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform Transistoren (10, 20) in dem Substrat SiC 2 und der darüber liegenden GaN-Lage 6 und der darüber liegenden AlGaN-Lage 8 ausgebildet sind. In anderen Ausführungsformen können jedoch andere Halbleiterelemente in dem Substrat und den darüber liegenden Halbleiterschichten ausgebildet werden.
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Weiterhin liefert der dreidimensionale Aufbau der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform eine größere Freiheit bei der Materialauswahl als der dreidimensionale Aufbau der Halbleitervorrichtung, die in erster Linie aus Si ausgebildet ist, welche, wie oben erwähnt, in
JP 2006 203 250 A offenbart ist.
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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefasst werden: Da gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung die zweite Halbleiterlage, welche das erste Halbleiterelement bedeckt, aus einem transparenten Halbleitermaterial besteht, kann die Position des ersten Halbleiterelementes optisch erfasst werden durch Hindurchsehen durch die zweite Halbleiterlage. Dies gestattet die Herstellung der Halbleitervorrichtung, während die Positionsbeziehung zwischen den ersten und zweiten Halbleiterelementen genau bestimmt und hergestellt wird ohne die Komplexität des Herstellungsprozesses zu vergrößern.
