JP2003218104A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JP2003218104A JP2003218104A JP2002012509A JP2002012509A JP2003218104A JP 2003218104 A JP2003218104 A JP 2003218104A JP 2002012509 A JP2002012509 A JP 2002012509A JP 2002012509 A JP2002012509 A JP 2002012509A JP 2003218104 A JP2003218104 A JP 2003218104A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Si基板上にLiNbO3結晶を形成するという報告
はいくつかなされているが、結晶成長時に多結晶化する
ため高品質な薄膜を得ることは困難である。また、GaAs
やInP基板上ではこれらの結晶のLiNbO3結晶と格子定数
がSi基板以上に離れているため、高品質な薄膜を形成す
ることは、非常に困難である。 【解決手段】 本発明による半導体装置は、最終的に形
成する酸化物誘電体結晶の格子定数に近づくように組成
を変化させた酸化物薄膜を多層に形成し、この酸化物薄
膜の格子定数を半導体基板の格子定数から酸化物誘電体
結晶の格子定数まで徐々に変化させることで、従来問題
となっていたミスフィット転位を低減させることによっ
て、半導体基板上であっても高品質な酸化物誘電体結晶
を得ることが可能となる。
はいくつかなされているが、結晶成長時に多結晶化する
ため高品質な薄膜を得ることは困難である。また、GaAs
やInP基板上ではこれらの結晶のLiNbO3結晶と格子定数
がSi基板以上に離れているため、高品質な薄膜を形成す
ることは、非常に困難である。 【解決手段】 本発明による半導体装置は、最終的に形
成する酸化物誘電体結晶の格子定数に近づくように組成
を変化させた酸化物薄膜を多層に形成し、この酸化物薄
膜の格子定数を半導体基板の格子定数から酸化物誘電体
結晶の格子定数まで徐々に変化させることで、従来問題
となっていたミスフィット転位を低減させることによっ
て、半導体基板上であっても高品質な酸化物誘電体結晶
を得ることが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体結晶を基板
としてその上に格子欠陥の少ない酸化物誘電体結晶を成
長させることを特徴とする半導体装置とその製造方法に
関するものである。
としてその上に格子欠陥の少ない酸化物誘電体結晶を成
長させることを特徴とする半導体装置とその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】これまでの光集積回路として、光素子と
電子素子を集積させる概念は、大まかに分けて２つ存在
する。一つ目は、例えばInPなどの化合物半導体基板上
に光導波路、受・発光素子などが同一材料で形成され相
互接続されることによりあらゆる機能を実現する、OEIC
（Opto Electronic Integrate Circuit）と呼ばれるも
のである。もう一つは、発光素子・受光素子等が導波路
を形成した基板上に表面実装技術を用いて実装されてい
るもので、HIC（Hybrid Integrated Circuit）と呼ばれ
るものである。
電子素子を集積させる概念は、大まかに分けて２つ存在
する。一つ目は、例えばInPなどの化合物半導体基板上
に光導波路、受・発光素子などが同一材料で形成され相
互接続されることによりあらゆる機能を実現する、OEIC
（Opto Electronic Integrate Circuit）と呼ばれるも
のである。もう一つは、発光素子・受光素子等が導波路
を形成した基板上に表面実装技術を用いて実装されてい
るもので、HIC（Hybrid Integrated Circuit）と呼ばれ
るものである。
【０００３】前者は、同一材料で構成されているため、
製造が比較的容易ではあるが、導波路として半導体材料
を使用しているため、導波路を量子閉じ込めシュタルク
効果を利用した吸収型変調器として使用した際、チャー
ピングと呼ばれる波形の変形が生じることが問題となっ
ている。また、誘電体材料で導波路を形成した場合と比
較して高速変調が困難であり導波損失が大きいという欠
点を持っていた。
製造が比較的容易ではあるが、導波路として半導体材料
を使用しているため、導波路を量子閉じ込めシュタルク
効果を利用した吸収型変調器として使用した際、チャー
ピングと呼ばれる波形の変形が生じることが問題となっ
ている。また、誘電体材料で導波路を形成した場合と比
較して高速変調が困難であり導波損失が大きいという欠
点を持っていた。
【０００４】また、後者は光導波路に最適な材料を使用
できるため、例えば光変調器としては高速変調を可能と
なるが、高度な実装技術が必要であり、製造が非常に困
難である。
できるため、例えば光変調器としては高速変調を可能と
なるが、高度な実装技術が必要であり、製造が非常に困
難である。
【０００５】一方、半導体基板上に酸化物誘電体結晶を
形成する方法も検討されているが、半導体基板上に高品
質な酸化物誘電体結晶を形成することは困難であり、た
とえば酸化物誘電体結晶を導波路として使用する場合に
おいて、実用に耐えうる品質の結晶は得られていない。
形成する方法も検討されているが、半導体基板上に高品
質な酸化物誘電体結晶を形成することは困難であり、た
とえば酸化物誘電体結晶を導波路として使用する場合に
おいて、実用に耐えうる品質の結晶は得られていない。
【０００６】そこで本発明では、上記の問題点を解決す
るため、半導体基板上に高品質な酸化物誘電体結晶を形
成する製造方法を提供することを目的とする。
るため、半導体基板上に高品質な酸化物誘電体結晶を形
成する製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】半導体基板上に酸化物
誘電体結晶を形成することは従来から試みられている
が、光素子として使用する品質にまでは至っていない。
誘電体結晶を形成することは従来から試みられている
が、光素子として使用する品質にまでは至っていない。
【０００８】例えば、半導体基板であるSi基板上に酸化
物誘電体結晶であるLiNbO3結晶（ニオブ酸リチウム結
晶）を形成するという報告はいくつかなされているが、
結晶成長時に多結晶化するため高品質な薄膜を得ること
は困難である。これは、Si基板とLiNbO3結晶間の格子定
数の差から生じるミスフィット転位と呼ばれる欠陥が生
じるためである。また、実際に光通信等の素子として使
用されるGaAsやInP基板上ではこれらの結晶のLiNbO3結
晶と格子定数がSi基板以上に離れているため、高品質な
薄膜を形成することは、非常に困難になる傾向にある。
物誘電体結晶であるLiNbO3結晶（ニオブ酸リチウム結
晶）を形成するという報告はいくつかなされているが、
結晶成長時に多結晶化するため高品質な薄膜を得ること
は困難である。これは、Si基板とLiNbO3結晶間の格子定
数の差から生じるミスフィット転位と呼ばれる欠陥が生
じるためである。また、実際に光通信等の素子として使
用されるGaAsやInP基板上ではこれらの結晶のLiNbO3結
晶と格子定数がSi基板以上に離れているため、高品質な
薄膜を形成することは、非常に困難になる傾向にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、最終的に形成する酸化物誘電体結晶の格子定数に近
づくように組成を変化させた酸化物薄膜を多層に形成
し、この酸化物薄膜の格子定数を半導体基板の格子定数
から酸化物誘電体結晶の格子定数まで徐々に変化させる
ことで、従来問題となっていたミスフィット転位を低減
させることによって、半導体基板上であっても高品質な
酸化物誘電体結晶を得ることが可能となる。
は、最終的に形成する酸化物誘電体結晶の格子定数に近
づくように組成を変化させた酸化物薄膜を多層に形成
し、この酸化物薄膜の格子定数を半導体基板の格子定数
から酸化物誘電体結晶の格子定数まで徐々に変化させる
ことで、従来問題となっていたミスフィット転位を低減
させることによって、半導体基板上であっても高品質な
酸化物誘電体結晶を得ることが可能となる。
【００１０】特に本発明において中間層として用いてい
るペロブスカイト系結晶は近年、半導体基板上に絶縁膜
として高品質の結晶が形成可能になってきており、この
中間層として用いているペロブスカイト系結晶上に異種
のペロブスカイト系結晶、あるいはペロブスカイト系結
晶と結晶構造が類似している擬イルメナイト系結晶を形
成することで、より高品質な酸化物誘電体結晶の形成す
ることを可能としている。
るペロブスカイト系結晶は近年、半導体基板上に絶縁膜
として高品質の結晶が形成可能になってきており、この
中間層として用いているペロブスカイト系結晶上に異種
のペロブスカイト系結晶、あるいはペロブスカイト系結
晶と結晶構造が類似している擬イルメナイト系結晶を形
成することで、より高品質な酸化物誘電体結晶の形成す
ることを可能としている。
【００１１】また、この方法を用いることによってSiは
言うまでもなく、従来では非常に困難であった、GaAs基
板上やInP基板上であっても高品質な酸化物誘電体結晶
を得ることが可能となる。
言うまでもなく、従来では非常に困難であった、GaAs基
板上やInP基板上であっても高品質な酸化物誘電体結晶
を得ることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に本発明の具体的な実施例を示
し、詳しく説明する。もちろんこの発明は以下の例によ
って制限されるものではない。
し、詳しく説明する。もちろんこの発明は以下の例によ
って制限されるものではない。
【００１３】（実施例１）本発明における第1の実施の
形態は、Si基板上に形成した酸化物誘電体結晶薄膜にお
いて、ミスフィット転位などの転位や結晶欠陥を低減さ
せ高品質な酸化物誘電体結晶を形成する場合を示してい
る。
形態は、Si基板上に形成した酸化物誘電体結晶薄膜にお
いて、ミスフィット転位などの転位や結晶欠陥を低減さ
せ高品質な酸化物誘電体結晶を形成する場合を示してい
る。
【００１４】以下、本発明の第1の実施形態による半導
体装置の製造方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。なお、図面の寸法は実際の場合と必ずしも一致
していない。
体装置の製造方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。なお、図面の寸法は実際の場合と必ずしも一致
していない。
【００１５】図1は本実施形態にかかる半導体装置断面
図を示している。この半導体装置の製造方法は工程順に
図2(a)〜(d)に示している。
図を示している。この半導体装置の製造方法は工程順に
図2(a)〜(d)に示している。
【００１６】まず、Siよりなる基板１１の表面を洗浄す
る(図2(a))。基板の面方位は(001)方向とした。次にSi
基板１１を石英管内で加湿した酸素中で950℃に加熱し
た後4時間保持し、熱酸化によりSi基板1の表面にSiO2膜
１２を形成する(図2(b))。このSiO2膜１２は、Si基板と
LaAlO3薄膜１３の格子不整を緩和する役割をする。
る(図2(a))。基板の面方位は(001)方向とした。次にSi
基板１１を石英管内で加湿した酸素中で950℃に加熱し
た後4時間保持し、熱酸化によりSi基板1の表面にSiO2膜
１２を形成する(図2(b))。このSiO2膜１２は、Si基板と
LaAlO3薄膜１３の格子不整を緩和する役割をする。
【００１７】続いて、SiO2膜１２を形成したSi基板１１
を酸素ラジカル併用電子ビーム方式の酸化物形成用MBE
(Molecular Beam Epitaxy)装置内に導入する。
を酸素ラジカル併用電子ビーム方式の酸化物形成用MBE
(Molecular Beam Epitaxy)装置内に導入する。
【００１８】続いて基板温度を400〜600度に昇温したと
ころでLaAlO3の堆積を開始する。堆積を開始した後、徐
々に直線的にYの組成を増加させ最終的にはYAlO3となる
ように100nm程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜１３を形
成する(図2(c))。
ころでLaAlO3の堆積を開始する。堆積を開始した後、徐
々に直線的にYの組成を増加させ最終的にはYAlO3となる
ように100nm程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜１３を形
成する(図2(c))。
【００１９】なお、LaAlO3- YAlO3薄膜１３の形成方法
としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的にLa
の組成を減少させ最終的にはYAlO3となるように100nm程
度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜１３を形成してもよ
い。
としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的にLa
の組成を減少させ最終的にはYAlO3となるように100nm程
度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜１３を形成してもよ
い。
【００２０】なお、LaAlO3- YAlO3薄膜１３の形成方法
としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Organi
c Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜100n
m程度のLaAlO3- YAlO3薄膜をLa/Y組成比を一層ごとに階
段状に変化させながら多層に形成する方法を用いてLaAl
O3- YAlO3薄膜１３を形成しても同様の効果が得られ
る。
としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Organi
c Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜100n
m程度のLaAlO3- YAlO3薄膜をLa/Y組成比を一層ごとに階
段状に変化させながら多層に形成する方法を用いてLaAl
O3- YAlO3薄膜１３を形成しても同様の効果が得られ
る。
【００２１】LaAlO3- YAlO3薄膜１３を形成する方法と
しては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほかに
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。続いて、LaA
lO3- YAlO3薄膜１３を形成した基板をRFスパッタリング
装置に導入し、LiNbO3ターゲットを使用して、基板温度
400〜600℃、真空度2x10-2Torr(1Torr=133.322Pa)、ガ
ス分圧をAr：O2＝6：4、RFパワー50W、磁場100GでLiNbO
3薄膜１４を1μm程度形成する(図2(d))。
しては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほかに
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。続いて、LaA
lO3- YAlO3薄膜１３を形成した基板をRFスパッタリング
装置に導入し、LiNbO3ターゲットを使用して、基板温度
400〜600℃、真空度2x10-2Torr(1Torr=133.322Pa)、ガ
ス分圧をAr：O2＝6：4、RFパワー50W、磁場100GでLiNbO
3薄膜１４を1μm程度形成する(図2(d))。
【００２２】LiNbO3薄膜１４を形成する方法としては、
RFスパッタリング法のほかにMBE法、レーザアブレーシ
ョン法（Pulsed Laser Deposition : PLD法）、MOCVD法
を用いても同様の効果が得られる。
RFスパッタリング法のほかにMBE法、レーザアブレーシ
ョン法（Pulsed Laser Deposition : PLD法）、MOCVD法
を用いても同様の効果が得られる。
【００２３】LaAlO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．３７A）
−YAlO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．１７A）系の格子定
数とSi基板（格子定数 a=5.42A）及びLiNbO3（格子定
数 a=5.148A）との格子定数の関係を図13に示す。本発
明の方法でSi基板上に形成したLiNbO3薄膜はSi‐LaAlO3
間の格子ミスマッチ量が0.9％、YAlO3−LiNbO3間の格子
ミスマッチ量が0.4％と従来のSi/SiO2/LiNbO3の構成で
形成した場合のミスマッチ量5％と比較しても、かなり
低減されていることがわかる。
−YAlO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．１７A）系の格子定
数とSi基板（格子定数 a=5.42A）及びLiNbO3（格子定
数 a=5.148A）との格子定数の関係を図13に示す。本発
明の方法でSi基板上に形成したLiNbO3薄膜はSi‐LaAlO3
間の格子ミスマッチ量が0.9％、YAlO3−LiNbO3間の格子
ミスマッチ量が0.4％と従来のSi/SiO2/LiNbO3の構成で
形成した場合のミスマッチ量5％と比較しても、かなり
低減されていることがわかる。
【００２４】本発明の方法によれば、格子ミスマッチ量
を1％以下に抑えることが可能となるため、高品質なLiN
bO3薄膜の形成が可能になるとともに、従来の方法より
も厚い膜厚のLiNbO3薄膜の形成が可能になる。
を1％以下に抑えることが可能となるため、高品質なLiN
bO3薄膜の形成が可能になるとともに、従来の方法より
も厚い膜厚のLiNbO3薄膜の形成が可能になる。
【００２５】LiNbO3薄膜１３の代わりに格子定数がほと
んど変わらないLiTaO3を形成しても同様の効果が得られ
る。
んど変わらないLiTaO3を形成しても同様の効果が得られ
る。
【００２６】本発明によってSi基板上に高品質な酸化物
誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気光学
効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面弾性
波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換素子
などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電子素
子とを組み合わせた高性能な素子を提供することが可能
となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能と
なる。
誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気光学
効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面弾性
波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換素子
などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電子素
子とを組み合わせた高性能な素子を提供することが可能
となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能と
なる。
【００２７】（実施例２）本発明における第2の実施の
形態は、GaAs基板上に形成した酸化物誘電体結晶薄膜に
おいて、ミスフィット転位などの転位や結晶欠陥を低減
させ高品質な酸化物誘電体結晶を形成する場合を示して
いる。
形態は、GaAs基板上に形成した酸化物誘電体結晶薄膜に
おいて、ミスフィット転位などの転位や結晶欠陥を低減
させ高品質な酸化物誘電体結晶を形成する場合を示して
いる。
【００２８】以下、本発明の第2の実施形態による半導
体装置の製造方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。なお、図面の寸法は実際の場合と必ずしも一致
していない。
体装置の製造方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。なお、図面の寸法は実際の場合と必ずしも一致
していない。
【００２９】図3は本実施形態にかかる半導体装置断面
図を示している。この半導体装置の製造方法は工程順に
図4(a)〜(f)に示している。
図を示している。この半導体装置の製造方法は工程順に
図4(a)〜(f)に示している。
【００３０】まず、GaAsよりなる基板３１の表面を洗浄
する(図4(a))。基板の面方位は(001)方向とした。次にG
aAs基板３１を真空度が10-7Torr(1Torr=133.322Pa)程度
のECRプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置に
導入する。導入後、基板温度を300℃程度とし、温度が
安定するまで10分間程度放置する。その後、マイクロ波
出力200Wで、O2ガスを20cm3/min及びSiH4ガスを10cm3/m
inで供給し、15〜25A程度のSiO2薄膜を形成する (図4
(b))。このSiO2膜３２は、GaAs基板とSrTiO3−BaTiO3薄
膜３３の格子不整を緩和する役割をする。
する(図4(a))。基板の面方位は(001)方向とした。次にG
aAs基板３１を真空度が10-7Torr(1Torr=133.322Pa)程度
のECRプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置に
導入する。導入後、基板温度を300℃程度とし、温度が
安定するまで10分間程度放置する。その後、マイクロ波
出力200Wで、O2ガスを20cm3/min及びSiH4ガスを10cm3/m
inで供給し、15〜25A程度のSiO2薄膜を形成する (図4
(b))。このSiO2膜３２は、GaAs基板とSrTiO3−BaTiO3薄
膜３３の格子不整を緩和する役割をする。
【００３１】続いて、SiO2膜３２を形成したGaAs基板３
１を酸素ラジカル併用電子ビーム方式の酸化物形成用MB
E(Molecular Beam Epitaxy)装置内に導入する。MBE装置
のクヌードセンセル内には、金属ストロンチウム（S
r）、金属バリウム（Ba）、金属カルシウム（Ca）、チ
タン（Ti）あるいはこれらの酸化物を充填しておく。
１を酸素ラジカル併用電子ビーム方式の酸化物形成用MB
E(Molecular Beam Epitaxy)装置内に導入する。MBE装置
のクヌードセンセル内には、金属ストロンチウム（S
r）、金属バリウム（Ba）、金属カルシウム（Ca）、チ
タン（Ti）あるいはこれらの酸化物を充填しておく。
【００３２】続いてGaAs基板温度を400〜600度に昇温し
たところでSrTiO3 −BaTiO3の堆積を開始する。堆積時
クヌードセンセルは、350から1500℃の間の温度とし、G
aAs基板と格子整合をとるためにSrTiO3 −BaTiO3堆積開
始時の組成はSr/(Ba+Sr)=0.1〜0.3の範囲とする。堆積
を開始した後、クヌードセンセルの温度を変化させるこ
とにより直線的ににSrの組成を増加させ最終的にはSrTi
O3となるように100nm程度にわたってSrTiO3 −BaTiO3薄
膜３３を形成する(図4(c))。
たところでSrTiO3 −BaTiO3の堆積を開始する。堆積時
クヌードセンセルは、350から1500℃の間の温度とし、G
aAs基板と格子整合をとるためにSrTiO3 −BaTiO3堆積開
始時の組成はSr/(Ba+Sr)=0.1〜0.3の範囲とする。堆積
を開始した後、クヌードセンセルの温度を変化させるこ
とにより直線的ににSrの組成を増加させ最終的にはSrTi
O3となるように100nm程度にわたってSrTiO3 −BaTiO3薄
膜３３を形成する(図4(c))。
【００３３】なお、SrTiO3 −BaTiO3薄膜３３の形成方
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Baの組成を減少させ最終的にはSrTiO3となるように100n
m程度にわたってSrTiO3 −BaTiO3薄膜３３を形成しても
よい。
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Baの組成を減少させ最終的にはSrTiO3となるように100n
m程度にわたってSrTiO3 −BaTiO3薄膜３３を形成しても
よい。
【００３４】なお、SrTiO3 −BaTiO3薄膜３３の形成方
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のSrTiO3 −BaTiO3薄膜をSr/Ba組成比を一層ご
とに階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てSrTiO3 −BaTiO3薄膜３３を形成しても同様の効果が
得られる。
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のSrTiO3 −BaTiO3薄膜をSr/Ba組成比を一層ご
とに階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てSrTiO3 −BaTiO3薄膜３３を形成しても同様の効果が
得られる。
【００３５】SrTiO3 −BaTiO3薄膜３３を形成する方法
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にMOMBE法(Metal Organic Molecular Beam Epitaxy)、
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にMOMBE法(Metal Organic Molecular Beam Epitaxy)、
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【００３６】続いてGaAs基板温度を400〜600度に保持
し、SrTiO3 −CaTiO3の堆積を開始する。堆積を開始し
た後、クヌードセンセルの温度を変化させることにより
徐々にCaの組成を直線的に増加させ最終的にはCaTiO3と
なるように100nm程度にわたってSrTiO3 −CaTiO3薄膜３
４を形成する(図4(d))。
し、SrTiO3 −CaTiO3の堆積を開始する。堆積を開始し
た後、クヌードセンセルの温度を変化させることにより
徐々にCaの組成を直線的に増加させ最終的にはCaTiO3と
なるように100nm程度にわたってSrTiO3 −CaTiO3薄膜３
４を形成する(図4(d))。
【００３７】なお、SrTiO3 −CaTiO3薄膜３４の形成方
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Srの組成を減少させ最終的にはCaTiO3となるように100n
m程度にわたってSrTiO3 −CaTiO3薄膜３４を形成しても
よい。
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Srの組成を減少させ最終的にはCaTiO3となるように100n
m程度にわたってSrTiO3 −CaTiO3薄膜３４を形成しても
よい。
【００３８】なお、SrTiO3 −CaTiO3薄膜３４の形成方
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のSrTiO3 −CaTiO3薄膜をCa/Sr組成比を一層ご
とに階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てSrTiO3 −CaTiO3薄膜３４を形成しても同様の効果が
得られる。
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のSrTiO3 −CaTiO3薄膜をCa/Sr組成比を一層ご
とに階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てSrTiO3 −CaTiO3薄膜３４を形成しても同様の効果が
得られる。
【００３９】SrTiO3 −CaTiO3薄膜３４を形成する方法
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にレーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition
: PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にレーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition
: PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【００４０】続いてGaAs基板温度を400〜600度に保持
し、LaAlO3の堆積を開始する。堆積を開始した後、徐々
に直線的にYの組成を増加させ最終的にはYAlO3となるよ
うに100nm程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜３５を形成
する(図4(e))。
し、LaAlO3の堆積を開始する。堆積を開始した後、徐々
に直線的にYの組成を増加させ最終的にはYAlO3となるよ
うに100nm程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜３５を形成
する(図4(e))。
【００４１】なお、LaAlO3- YAlO3薄膜３５の形成方法
としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的にLa
の組成を減少させ最終的にはYAlO3となるように100nm程
度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜３５を形成してもよ
い。
としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的にLa
の組成を減少させ最終的にはYAlO3となるように100nm程
度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜３５を形成してもよ
い。
【００４２】なお、LaAlO3- YAlO3薄膜３５の形成方法
としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Organi
c Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜100n
m程度のLaAlO3- YAlO3薄膜をLa/Y組成比を一層ごとに階
段状に変化させながら多層に形成する方法を用いてLaAl
O3- YAlO3薄膜３３を形成しても同様の効果が得られ
る。
としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Organi
c Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜100n
m程度のLaAlO3- YAlO3薄膜をLa/Y組成比を一層ごとに階
段状に変化させながら多層に形成する方法を用いてLaAl
O3- YAlO3薄膜３３を形成しても同様の効果が得られ
る。
【００４３】LaAlO3- YAlO3薄膜３５を形成する方法と
しては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほかに
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
しては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほかに
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【００４４】続いて、LaAlO3- YAlO3薄膜３５を形成し
た基板をRFスパッタリング装置に導入し、LiNbO3ターゲ
ットを使用して、基板温度400〜600℃、真空度2x10-2To
rr、ガス分圧Ar：O2＝6：4、RFパワー50W、磁場100GでL
iNbO3薄膜３６を1μm程度形成する(図4(f))。
た基板をRFスパッタリング装置に導入し、LiNbO3ターゲ
ットを使用して、基板温度400〜600℃、真空度2x10-2To
rr、ガス分圧Ar：O2＝6：4、RFパワー50W、磁場100GでL
iNbO3薄膜３６を1μm程度形成する(図4(f))。
【００４５】LiNbO3薄膜３６を形成する方法としては、
RFスパッタリング法のほかにMBE法、レーザアブレーシ
ョン法（Pulsed Laser Deposition : PLD法）、MOCVD法
を用いても同様の効果が得られる。
RFスパッタリング法のほかにMBE法、レーザアブレーシ
ョン法（Pulsed Laser Deposition : PLD法）、MOCVD法
を用いても同様の効果が得られる。
【００４６】図13にLaAlO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．
３７A）−YAlO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．１７A）の組
成に対する格子定数とLiNbO3（格子定数 a=5.148A）と
の格子定数の関係を示し、図14にCaTiO3（格子定数 ２
1/2ａ＝５．３６A）−SrTiO3（格子定数 ２1/2ａ＝
５．５２A）系の組成に対する格子定数の関係を示す。
図15にはBaTiO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．６２A）‐Sr
TiO3系の組成に対する格子定数の関係とGaAsの格子定数
との関係を示している。本発明の方法でGaAs基板上に形
成したLiNbO3薄膜はGaAs‐BaTiO3‐SrTiO3間の格子ミス
マッチ量が約0％、CaTiO3−LaAlO3間の格子ミスマッチ
量が約0％、YAlO3−LiNbO3間の格子ミスマッチ量が0.4
％と従来のGaAs/SiO2/ LiNbO3の構成で形成した場合の
ミスマッチ量8.7％と比較しても、かなり低減されてい
ることがわかる。
３７A）−YAlO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．１７A）の組
成に対する格子定数とLiNbO3（格子定数 a=5.148A）と
の格子定数の関係を示し、図14にCaTiO3（格子定数 ２
1/2ａ＝５．３６A）−SrTiO3（格子定数 ２1/2ａ＝
５．５２A）系の組成に対する格子定数の関係を示す。
図15にはBaTiO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．６２A）‐Sr
TiO3系の組成に対する格子定数の関係とGaAsの格子定数
との関係を示している。本発明の方法でGaAs基板上に形
成したLiNbO3薄膜はGaAs‐BaTiO3‐SrTiO3間の格子ミス
マッチ量が約0％、CaTiO3−LaAlO3間の格子ミスマッチ
量が約0％、YAlO3−LiNbO3間の格子ミスマッチ量が0.4
％と従来のGaAs/SiO2/ LiNbO3の構成で形成した場合の
ミスマッチ量8.7％と比較しても、かなり低減されてい
ることがわかる。
【００４７】本発明の方法によれば、格子ミスマッチ量
を1％以下に抑えることが可能となるため、これまで困
難であったGaAs基板上への高品質なLiNbO3薄膜の形成が
可能になるとともに、従来の方法よりも厚い膜厚のLiNb
O3薄膜の形成が可能になる。
を1％以下に抑えることが可能となるため、これまで困
難であったGaAs基板上への高品質なLiNbO3薄膜の形成が
可能になるとともに、従来の方法よりも厚い膜厚のLiNb
O3薄膜の形成が可能になる。
【００４８】LiNbO3薄膜３６の代わりに格子定数がほと
んど変わらないLiTaO3を形成しても同様の効果が得られ
る。
んど変わらないLiTaO3を形成しても同様の効果が得られ
る。
【００４９】本発明によってGaAs基板上に高品質な酸化
物誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気光
学効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面弾
性波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換素
子などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電子
素子を組み合わせた高性能な素子を提供することが可能
となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能と
なる。
物誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気光
学効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面弾
性波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換素
子などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電子
素子を組み合わせた高性能な素子を提供することが可能
となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能と
なる。
【００５０】（実施例３）本発明における第3の実施の
形態は、InP基板上に形成した酸化物誘電体結晶薄膜に
おいて、ミスフィット転位などの転位や結晶欠陥を低減
させ高品質な酸化物誘電体結晶を形成する場合を示して
いる。
形態は、InP基板上に形成した酸化物誘電体結晶薄膜に
おいて、ミスフィット転位などの転位や結晶欠陥を低減
させ高品質な酸化物誘電体結晶を形成する場合を示して
いる。
【００５１】以下、本発明の第3の実施形態による半導
体装置の製造方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。なお、図面の寸法は実際の場合と必ずしも一致
していない。
体装置の製造方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。なお、図面の寸法は実際の場合と必ずしも一致
していない。
【００５２】図5は本実施形態にかかる半導体装置断面
図を示している。この半導体装置の製造方法は工程順に
図6(a)〜(g)に示している。
図を示している。この半導体装置の製造方法は工程順に
図6(a)〜(g)に示している。
【００５３】まず、InPよりなる基板５１の表面を洗浄
する(図6(a))。基板の面方位は(001)方向とした。次にI
nP基板５１を真空度が10-7Torr程度のECRプラズマCVD(C
hemical Vapor Deposition)装置に導入する。導入後、
基板温度を300℃程度とし、温度が安定するまで10分間
程度放置する。その後、マイクロ波出力200Wで、O2ガス
を20cm3/min及びSiH4ガスを10cm3/minで供給し、15〜25
A程度のSiO2薄膜を形成する(図6(b))。このSiO2膜５２
は、InP基板とBaTiO3−BaHfO3薄膜3の格子不整を緩和す
る役割をする。
する(図6(a))。基板の面方位は(001)方向とした。次にI
nP基板５１を真空度が10-7Torr程度のECRプラズマCVD(C
hemical Vapor Deposition)装置に導入する。導入後、
基板温度を300℃程度とし、温度が安定するまで10分間
程度放置する。その後、マイクロ波出力200Wで、O2ガス
を20cm3/min及びSiH4ガスを10cm3/minで供給し、15〜25
A程度のSiO2薄膜を形成する(図6(b))。このSiO2膜５２
は、InP基板とBaTiO3−BaHfO3薄膜3の格子不整を緩和す
る役割をする。
【００５４】続いて、SiO2膜2を形成したInP基板５１を
酸素ラジカル併用電子ビーム方式の酸化物形成用MBE(Mo
lecular Beam Epitaxy)装置内に導入する。MBE装置のク
ヌードセンセル内には、金属ストロンチウム（Sr）、金
属バリウム（Ba）、金属カルシウム（Ca）、チタン（T
i）、ハフニウム（Hf）あるいはこれらの酸化物を充填
しておく。
酸素ラジカル併用電子ビーム方式の酸化物形成用MBE(Mo
lecular Beam Epitaxy)装置内に導入する。MBE装置のク
ヌードセンセル内には、金属ストロンチウム（Sr）、金
属バリウム（Ba）、金属カルシウム（Ca）、チタン（T
i）、ハフニウム（Hf）あるいはこれらの酸化物を充填
しておく。
【００５５】続いてInP基板温度を400〜500度に昇温し
たところでBaTiO3 −BaHfO3の堆積を開始する。堆積開
始時の組成はHf/(Hf+Ti)=0.7〜0.9のBaTiO3 −BaHfO3と
する。堆積を開始した後、直線的にTiの組成を増加させ
最終的にはBaTiO3となるように100nm程度にわたってBaT
iO3 −BaHfO3薄膜５３を形成する(図6(c))。
たところでBaTiO3 −BaHfO3の堆積を開始する。堆積開
始時の組成はHf/(Hf+Ti)=0.7〜0.9のBaTiO3 −BaHfO3と
する。堆積を開始した後、直線的にTiの組成を増加させ
最終的にはBaTiO3となるように100nm程度にわたってBaT
iO3 −BaHfO3薄膜５３を形成する(図6(c))。
【００５６】なお、BaTiO3 −BaHfO3薄膜５３の形成方
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Hfの組成を減少させ最終的にはBaTiO3となるように100n
m程度にわたってBaTiO3 −BaHfO3薄膜５３を100nm程度
形成してもよい。
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Hfの組成を減少させ最終的にはBaTiO3となるように100n
m程度にわたってBaTiO3 −BaHfO3薄膜５３を100nm程度
形成してもよい。
【００５７】なお、BaTiO3 −BaHfO3薄膜５３の形成方
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のBaTiO3 −BaHfO3薄膜をTi/Hf組成比を一層ご
とに階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てBaTiO3 −BaHfO3薄膜５３を形成しても同様の効果が
得られる。
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のBaTiO3 −BaHfO3薄膜をTi/Hf組成比を一層ご
とに階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てBaTiO3 −BaHfO3薄膜５３を形成しても同様の効果が
得られる。
【００５８】BaTiO3 −BaHfO3薄膜５３を形成する方法
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にMOMBE法(Metal Organic Molecular Beam Epitaxy)、
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にMOMBE法(Metal Organic Molecular Beam Epitaxy)、
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【００５９】続いてInP基板温度を400〜500度に保持
し、SrTiO3 −BaTiO3の堆積を開始する。堆積開始時の
組成はBaTiO3とする。堆積を開始した後、クヌードセン
セルの温度を変化させることにより直線的にSrの組成を
増加させ最終的にはSrTiO3となるように100nm程度にわ
たってSrTiO3 −BaTiO3薄膜５４を形成する(図6(d))。
し、SrTiO3 −BaTiO3の堆積を開始する。堆積開始時の
組成はBaTiO3とする。堆積を開始した後、クヌードセン
セルの温度を変化させることにより直線的にSrの組成を
増加させ最終的にはSrTiO3となるように100nm程度にわ
たってSrTiO3 −BaTiO3薄膜５４を形成する(図6(d))。
【００６０】なお、SrTiO3 −BaTiO3薄膜５４の形成方
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Baの組成を減少させ最終的にはSrTiO3となるように100n
m程度にわたってSrTiO3 −BaTiO3薄膜５４を形成しても
よい。
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Baの組成を減少させ最終的にはSrTiO3となるように100n
m程度にわたってSrTiO3 −BaTiO3薄膜５４を形成しても
よい。
【００６１】なお、SrTiO3 −BaTiO3薄膜５４の形成方
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のSrTiO3 −BaTiO3薄膜をSr/Ba組成比を一層ご
と階段状に変化させながら多層に形成する方法を用いて
SrTiO3 −BaTiO3薄膜５３を形成しても同様の効果が得
られる。
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のSrTiO3 −BaTiO3薄膜をSr/Ba組成比を一層ご
と階段状に変化させながら多層に形成する方法を用いて
SrTiO3 −BaTiO3薄膜５３を形成しても同様の効果が得
られる。
【００６２】SrTiO3 −BaTiO3薄膜５４を形成する方法
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にMOMBE法(Metal Organic Molecular Beam Epitaxy)、
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にMOMBE法(Metal Organic Molecular Beam Epitaxy)、
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【００６３】続いてInP基板温度を400〜500度に保持
し、SrTiO3 −CaTiO3の堆積を開始する。堆積開始時の
組成はSrTiO3とする。堆積を開始した後、クヌードセン
セルの温度を変化させることにより徐々にCaの組成を増
加させ最終的にはCaTiO3となるように100nm程度にわた
ってSrTiO3 −CaTiO3薄膜５５を形成する(図4(e))。
し、SrTiO3 −CaTiO3の堆積を開始する。堆積開始時の
組成はSrTiO3とする。堆積を開始した後、クヌードセン
セルの温度を変化させることにより徐々にCaの組成を増
加させ最終的にはCaTiO3となるように100nm程度にわた
ってSrTiO3 −CaTiO3薄膜５５を形成する(図4(e))。
【００６４】なお、SrTiO3 −CaTiO3薄膜５５の形成方
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Srの組成を減少させ最終的にはCaTiO3となるように100n
m程度にわたってSrTiO3 −CaTiO3薄膜５５を形成しても
よい。
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Srの組成を減少させ最終的にはCaTiO3となるように100n
m程度にわたってSrTiO3 −CaTiO3薄膜５５を形成しても
よい。
【００６５】なお、SrTiO3 −CaTiO3薄膜５５の形成方
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のSrTiO3 −CaTiO3薄膜をCa/Sr組成比を一層ご
と階段状に変化させながら多層に形成する方法を用いて
SrTiO3 −CaTiO3薄膜５５を形成しても同様の効果が得
られる。
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のSrTiO3 −CaTiO3薄膜をCa/Sr組成比を一層ご
と階段状に変化させながら多層に形成する方法を用いて
SrTiO3 −CaTiO3薄膜５５を形成しても同様の効果が得
られる。
【００６６】SrTiO3 −CaTiO3薄膜５５を形成する方法
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にレーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition
: PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にレーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition
: PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【００６７】続いてInP基板温度を400〜500度に保持
し、LaAlO3の堆積を開始する。堆積を開始した後、徐々
にYの組成を増加させ最終的にはYAlO3となるようにを10
0nm程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜５６を形成する
(図6(f))。
し、LaAlO3の堆積を開始する。堆積を開始した後、徐々
にYの組成を増加させ最終的にはYAlO3となるようにを10
0nm程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜５６を形成する
(図6(f))。
【００６８】なお、LaAlO3- YAlO3薄膜５６の形成方法
としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的にLa
の組成を減少させ最終的にはYAlO3となるように100nm程
度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜５６を形成してもよ
い。
としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的にLa
の組成を減少させ最終的にはYAlO3となるように100nm程
度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜５６を形成してもよ
い。
【００６９】なお、LaAlO3- YAlO3薄膜５６の形成方法
としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Organi
c Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜100n
m程度のLaAlO3- YAlO3薄膜をLa/Y組成比を一層ごと階段
状に変化させながら多層に形成する方法を用いてLaAlO3
- YAlO3薄膜５６を形成しても同様の効果が得られる。
としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Organi
c Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜100n
m程度のLaAlO3- YAlO3薄膜をLa/Y組成比を一層ごと階段
状に変化させながら多層に形成する方法を用いてLaAlO3
- YAlO3薄膜５６を形成しても同様の効果が得られる。
【００７０】LaAlO3- YAlO3薄膜５６を形成する方法と
しては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほかに
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
しては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほかに
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【００７１】続いて、LaAlO3- YAlO3薄膜５５を形成し
た基板をRFスパッタリング装置に導入し、LiNbO3ターゲ
ットを使用して、基板温度400〜600℃、真空度2x10-2To
rr、ガス分圧Ar：O2＝6：4、RFパワー50W、磁場100GでL
iNbO3薄膜7を1μm程度形成する(図6(g))。
た基板をRFスパッタリング装置に導入し、LiNbO3ターゲ
ットを使用して、基板温度400〜600℃、真空度2x10-2To
rr、ガス分圧Ar：O2＝6：4、RFパワー50W、磁場100GでL
iNbO3薄膜7を1μm程度形成する(図6(g))。
【００７２】LiNbO3薄膜５７を形成する方法としては、
RFスパッタリング法のほかにMBE法、レーザアブレーシ
ョン法（Pulsed Laser Deposition : PLD法）、MOCVD法
を用いても同様の効果が得られる。
RFスパッタリング法のほかにMBE法、レーザアブレーシ
ョン法（Pulsed Laser Deposition : PLD法）、MOCVD法
を用いても同様の効果が得られる。
【００７３】図13にLaAlO3−YAlO3系の組成に対する格
子定数とLiNbO3との格子定数の関係を示し、図14にCaTi
O3−SrTiO3系の組成に対する格子定数の関係を示す。図
15はBaTiO3‐SrTiO3系の組成に対する格子定数の関係を
示した図であり、図16はBaTiO3‐BaHfO3（格子定数 ２
1/2ａ＝５．９２A）系の組成に対する格子定数の関係と
InPの格子定数との関係を示した図である。本発明の方
法でInP基板上に形成したLiNbO3薄膜はGaAs‐BaHfO3‐B
aTiO3間の格子ミスマッチ量が約0％、CaTiO3−LaAlO3間
の格子ミスマッチ量が約0％、YAlO3−LiNbO3間の格子ミ
スマッチ量が0.4％と従来のGaAs/SiO2/ LiNbO3の構成で
形成した場合のミスマッチ量8.7％と比較しても、かな
り低減されていることがわかる。
子定数とLiNbO3との格子定数の関係を示し、図14にCaTi
O3−SrTiO3系の組成に対する格子定数の関係を示す。図
15はBaTiO3‐SrTiO3系の組成に対する格子定数の関係を
示した図であり、図16はBaTiO3‐BaHfO3（格子定数 ２
1/2ａ＝５．９２A）系の組成に対する格子定数の関係と
InPの格子定数との関係を示した図である。本発明の方
法でInP基板上に形成したLiNbO3薄膜はGaAs‐BaHfO3‐B
aTiO3間の格子ミスマッチ量が約0％、CaTiO3−LaAlO3間
の格子ミスマッチ量が約0％、YAlO3−LiNbO3間の格子ミ
スマッチ量が0.4％と従来のGaAs/SiO2/ LiNbO3の構成で
形成した場合のミスマッチ量8.7％と比較しても、かな
り低減されていることがわかる。
【００７４】本発明の方法によれば、格子ミスマッチ量
を1％以下に抑えることが可能となるため、これまで困
難であったInP基板上への高品質なLiNbO3薄膜の形成が
可能になるとともに、従来の方法よりも厚い膜厚のLiNb
O3薄膜の形成が可能になる。
を1％以下に抑えることが可能となるため、これまで困
難であったInP基板上への高品質なLiNbO3薄膜の形成が
可能になるとともに、従来の方法よりも厚い膜厚のLiNb
O3薄膜の形成が可能になる。
【００７５】LiNbO3薄膜５７の代わりに格子定数がほと
んど変わらないLiTaO3を形成しても同様の効果が得られ
る。
んど変わらないLiTaO3を形成しても同様の効果が得られ
る。
【００７６】本発明によってInP基板上に高品質な酸化
物誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気光
学効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面弾
性波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換素
子などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電子
素子を組み合わせた高性能な素子を提供することが可能
となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能と
なる。
物誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気光
学効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面弾
性波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換素
子などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電子
素子を組み合わせた高性能な素子を提供することが可能
となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能と
なる。
【００７７】（実施例４）本発明における第4の実施の
形態は、Si基板上に形成した酸化物誘電体結晶薄膜にお
いて、ミスフィット転位などの転位や結晶欠陥を低減さ
せ高品質な酸化物誘電体結晶を形成する場合を示してい
る。
形態は、Si基板上に形成した酸化物誘電体結晶薄膜にお
いて、ミスフィット転位などの転位や結晶欠陥を低減さ
せ高品質な酸化物誘電体結晶を形成する場合を示してい
る。
【００７８】以下、本発明の第4の実施形態による半導
体装置の製造方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。なお、図面の寸法は実際の場合と必ずしも一致
していない。
体装置の製造方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。なお、図面の寸法は実際の場合と必ずしも一致
していない。
【００７９】図7は本実施形態にかかる半導体装置断面
図を示している。この半導体装置の製造方法は工程順に
図8(a)〜(c)に示している。
図を示している。この半導体装置の製造方法は工程順に
図8(a)〜(c)に示している。
【００８０】まず、Siよりなる基板７１の表面を洗浄す
る(図8(a))。基板の面方位は(001)方向とした。
る(図8(a))。基板の面方位は(001)方向とした。
【００８１】続いて、Si基板７１を酸素ラジカル併用電
子ビーム方式の酸化物形成用MBE(Molecular Beam Epita
xy)装置内に導入する。
子ビーム方式の酸化物形成用MBE(Molecular Beam Epita
xy)装置内に導入する。
【００８２】続いて基板温度を400〜600度に昇温したと
ころでLaAlO3の堆積を開始する。堆積を開始した後、徐
々に直線的にYの組成を増加させ最終的にはYAlO3となる
ように100nm程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜７２を形
成する(図8(b))。
ころでLaAlO3の堆積を開始する。堆積を開始した後、徐
々に直線的にYの組成を増加させ最終的にはYAlO3となる
ように100nm程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜７２を形
成する(図8(b))。
【００８３】なお、LaAlO3- YAlO3薄膜７２の形成方法
としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的にLa
の組成を減少させ最終的にはYAlO3となるように100nm程
度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜７２を形成してもよ
い。
としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的にLa
の組成を減少させ最終的にはYAlO3となるように100nm程
度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜７２を形成してもよ
い。
【００８４】なお、LaAlO3- YAlO3薄膜７２の形成方法
としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Organi
c Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜100n
m程度のLaAlO3- YAlO3薄膜をLa/Y組成比を一層ごとに階
段状に変化させながら多層に形成する方法を用いてLaAl
O3- YAlO3薄膜７２を形成しても同様の効果が得られ
る。
としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Organi
c Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜100n
m程度のLaAlO3- YAlO3薄膜をLa/Y組成比を一層ごとに階
段状に変化させながら多層に形成する方法を用いてLaAl
O3- YAlO3薄膜７２を形成しても同様の効果が得られ
る。
【００８５】LaAlO3- YAlO3薄膜７２を形成する方法と
しては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほかに
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。続いて、LaA
lO3- YAlO3薄膜７２を形成した基板をRFスパッタリング
装置に導入し、LiNbO3ターゲットを使用して、基板温度
400〜600℃、真空度2x10-2Torr、ガス分圧をAr：O2＝
6：4、RFパワー50W、磁場100GでLiNbO3薄膜3を1μm程度
形成する(図8(d))。
しては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほかに
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。続いて、LaA
lO3- YAlO3薄膜７２を形成した基板をRFスパッタリング
装置に導入し、LiNbO3ターゲットを使用して、基板温度
400〜600℃、真空度2x10-2Torr、ガス分圧をAr：O2＝
6：4、RFパワー50W、磁場100GでLiNbO3薄膜3を1μm程度
形成する(図8(d))。
【００８６】LiNbO3薄膜７３を形成する方法としては、
RFスパッタリング法のほかにMBE法、レーザアブレーシ
ョン法（Pulsed Laser Deposition : PLD法）、MOCVD法
を用いても同様の効果が得られる。
RFスパッタリング法のほかにMBE法、レーザアブレーシ
ョン法（Pulsed Laser Deposition : PLD法）、MOCVD法
を用いても同様の効果が得られる。
【００８７】LaAlO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．３７A）
−YAlO3（格子定数 ２1/2ａ ＝５．１７A）系の格子
定数とSi基板（格子定数 a=5.42A）及びLiNbO3（格子
定数a=5.148A）との格子定数の関係を図13に示す。本発
明の方法でSi基板上に形成したLiNbO3薄膜はSi‐LaAlO3
間の格子ミスマッチ量が0.9％、YAlO3−LiNbO3間の格子
ミスマッチ量が0.4％と従来のSi/SiO2/LiNbO3の構成で
形成した場合のミスマッチ量5％と比較しても、かなり
低減されていることがわかる。
−YAlO3（格子定数 ２1/2ａ ＝５．１７A）系の格子
定数とSi基板（格子定数 a=5.42A）及びLiNbO3（格子
定数a=5.148A）との格子定数の関係を図13に示す。本発
明の方法でSi基板上に形成したLiNbO3薄膜はSi‐LaAlO3
間の格子ミスマッチ量が0.9％、YAlO3−LiNbO3間の格子
ミスマッチ量が0.4％と従来のSi/SiO2/LiNbO3の構成で
形成した場合のミスマッチ量5％と比較しても、かなり
低減されていることがわかる。
【００８８】本発明の方法によれば、格子ミスマッチ量
を1％以下に抑えることが可能となるため、高品質なLiN
bO3薄膜の形成が可能になるとともに、従来の方法より
も厚い膜厚のLiNbO3薄膜の形成が可能になる。
を1％以下に抑えることが可能となるため、高品質なLiN
bO3薄膜の形成が可能になるとともに、従来の方法より
も厚い膜厚のLiNbO3薄膜の形成が可能になる。
【００８９】LiNbO3薄膜７３の代わりに格子定数がほと
んど変わらないLiTaO3を形成しても同様の効果が得られ
る。
んど変わらないLiTaO3を形成しても同様の効果が得られ
る。
【００９０】本発明によってSi基板上に高品質な酸化物
誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気光学
効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面弾性
波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換素子
などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電子素
子とを組み合わせた高性能な素子を提供することが可能
となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能と
なる。
誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気光学
効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面弾性
波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換素子
などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電子素
子とを組み合わせた高性能な素子を提供することが可能
となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能と
なる。
【００９１】（実施例５）本発明における第5の実施の
形態は、GaAs基板上に形成した酸化物誘電体結晶薄膜に
おいて、ミスフィット転位などの転位や結晶欠陥を低減
させ高品質な酸化物誘電体結晶を形成する場合を示して
いる。
形態は、GaAs基板上に形成した酸化物誘電体結晶薄膜に
おいて、ミスフィット転位などの転位や結晶欠陥を低減
させ高品質な酸化物誘電体結晶を形成する場合を示して
いる。
【００９２】以下、本発明の第5の実施形態による半導
体装置の製造方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。なお、図面の寸法は実際の場合と必ずしも一致
していない。
体装置の製造方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。なお、図面の寸法は実際の場合と必ずしも一致
していない。
【００９３】図9は本実施形態にかかる半導体装置断面
図を示している。この半導体装置の製造方法は工程順に
図10(a)〜(d)に示している。
図を示している。この半導体装置の製造方法は工程順に
図10(a)〜(d)に示している。
【００９４】まず、GaAsよりなる基板９１の表面を洗浄
する(図10(a))。基板の面方位は(001)方向とした。次に
GaAs基板９１を酸素ラジカル併用電子ビーム方式の酸化
物形成用MBE(Molecular Beam Epitaxy)装置内に導入す
る。MBE装置のクヌードセンセル内には、金属ストロン
チウム（Sr）、金属バリウム（Ba）、金属カルシウム
（Ca）、チタン（Ti）あるいはこれらの酸化物を充填し
ておく。
する(図10(a))。基板の面方位は(001)方向とした。次に
GaAs基板９１を酸素ラジカル併用電子ビーム方式の酸化
物形成用MBE(Molecular Beam Epitaxy)装置内に導入す
る。MBE装置のクヌードセンセル内には、金属ストロン
チウム（Sr）、金属バリウム（Ba）、金属カルシウム
（Ca）、チタン（Ti）あるいはこれらの酸化物を充填し
ておく。
【００９５】続いてGaAs基板温度を400〜600度に昇温し
たところでSrTiO3 −BaTiO3の堆積を開始する。堆積時
クヌードセンセルは、350から1500℃の間の温度とし、G
aAs基板と格子整合をとるためにSrTiO3 −BaTiO3堆積開
始時の組成はSr/(Ba+Sr)=0.1〜0.3の範囲とする。堆積
を開始した後、クヌードセンセルの温度を変化させるこ
とにより直線的ににSrの組成を増加させ最終的にはSrTi
O3となるように100nm程度にわたってSrTiO3 −BaTiO3薄
膜９２を形成する(図10(b))。
たところでSrTiO3 −BaTiO3の堆積を開始する。堆積時
クヌードセンセルは、350から1500℃の間の温度とし、G
aAs基板と格子整合をとるためにSrTiO3 −BaTiO3堆積開
始時の組成はSr/(Ba+Sr)=0.1〜0.3の範囲とする。堆積
を開始した後、クヌードセンセルの温度を変化させるこ
とにより直線的ににSrの組成を増加させ最終的にはSrTi
O3となるように100nm程度にわたってSrTiO3 −BaTiO3薄
膜９２を形成する(図10(b))。
【００９６】なお、SrTiO3 −BaTiO3薄膜９２の形成方
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Baの組成を減少させ最終的にはSrTiO3となるように100n
m程度にわたってSrTiO3 −BaTiO3薄膜９２を形成しても
よい。
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Baの組成を減少させ最終的にはSrTiO3となるように100n
m程度にわたってSrTiO3 −BaTiO3薄膜９２を形成しても
よい。
【００９７】なお、SrTiO3 −BaTiO3薄膜９２の形成方
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のSrTiO3 −BaTiO3薄膜をSr/Ba組成比を一層ご
とに階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てSrTiO3 −BaTiO3薄膜９２を形成しても同様の効果が
得られる。
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のSrTiO3 −BaTiO3薄膜をSr/Ba組成比を一層ご
とに階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てSrTiO3 −BaTiO3薄膜９２を形成しても同様の効果が
得られる。
【００９８】SrTiO3 −BaTiO3薄膜９２を形成する方法
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にMOMBE法(Metal Organic Molecular Beam Epitaxy)、
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にMOMBE法(Metal Organic Molecular Beam Epitaxy)、
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【００９９】続いてGaAs基板温度を400〜600度に保持
し、SrTiO3 −CaTiO3の堆積を開始する。堆積を開始し
た後、クヌードセンセルの温度を変化させることにより
徐々にCaの組成を直線的に増加させ最終的にはCaTiO3と
なるように100nm程度にわたってSrTiO3 −CaTiO3薄膜９
３を形成する(図10(c))。
し、SrTiO3 −CaTiO3の堆積を開始する。堆積を開始し
た後、クヌードセンセルの温度を変化させることにより
徐々にCaの組成を直線的に増加させ最終的にはCaTiO3と
なるように100nm程度にわたってSrTiO3 −CaTiO3薄膜９
３を形成する(図10(c))。
【０１００】なお、SrTiO3 −CaTiO3薄膜９３の形成方
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Srの組成を減少させ最終的にはCaTiO3となるように100n
m程度にわたってSrTiO3 −CaTiO3薄膜９３を形成しても
よい。
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Srの組成を減少させ最終的にはCaTiO3となるように100n
m程度にわたってSrTiO3 −CaTiO3薄膜９３を形成しても
よい。
【０１０１】なお、SrTiO3 −CaTiO3薄膜９３の形成方
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のSrTiO3 −CaTiO3薄膜をCa/Sr組成比を一層ご
とに階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てSrTiO3 −CaTiO3薄膜９３を形成しても同様の効果が
得られる。
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のSrTiO3 −CaTiO3薄膜をCa/Sr組成比を一層ご
とに階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てSrTiO3 −CaTiO3薄膜９３を形成しても同様の効果が
得られる。
【０１０２】SrTiO3 −CaTiO3薄膜９３を形成する方法
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にレーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition
: PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にレーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition
: PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【０１０３】続いてGaAs基板温度を400〜600度に保持
し、LaAlO3の堆積を開始する。堆積を開始した後、徐々
に直線的にYの組成を増加させ最終的にはYAlO3となるよ
うに100nm程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜９４を形成
する(図10(d))。
し、LaAlO3の堆積を開始する。堆積を開始した後、徐々
に直線的にYの組成を増加させ最終的にはYAlO3となるよ
うに100nm程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜９４を形成
する(図10(d))。
【０１０４】なお、LaAlO3- YAlO3薄膜９４の形成方法
としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的にLa
の組成を減少させ最終的にはYAlO3となるように100nm程
度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜９４を形成してもよ
い。
としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的にLa
の組成を減少させ最終的にはYAlO3となるように100nm程
度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜９４を形成してもよ
い。
【０１０５】なお、LaAlO3- YAlO3薄膜９４の形成方法
としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Organi
c Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜100n
m程度のLaAlO3- YAlO3薄膜をLa/Y組成比を一層ごとに階
段状に変化させながら多層に形成する方法を用いてLaAl
O3- YAlO3薄膜９４を形成しても同様の効果が得られ
る。
としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Organi
c Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜100n
m程度のLaAlO3- YAlO3薄膜をLa/Y組成比を一層ごとに階
段状に変化させながら多層に形成する方法を用いてLaAl
O3- YAlO3薄膜９４を形成しても同様の効果が得られ
る。
【０１０６】LaAlO3- YAlO3薄膜９４を形成する方法と
しては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほかに
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
しては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほかに
レーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition :
PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【０１０７】続いて、LaAlO3- YAlO3薄膜９４を形成し
た基板をRFスパッタリング装置に導入し、LiNbO3ターゲ
ットを使用して、基板温度400〜600℃、真空度2x10-2To
rr、ガス分圧Ar：O2＝6：4、RFパワー50W、磁場100GでL
iNbO3薄膜９５を1μm程度形成する(図10(e))。
た基板をRFスパッタリング装置に導入し、LiNbO3ターゲ
ットを使用して、基板温度400〜600℃、真空度2x10-2To
rr、ガス分圧Ar：O2＝6：4、RFパワー50W、磁場100GでL
iNbO3薄膜９５を1μm程度形成する(図10(e))。
【０１０８】LiNbO3薄膜９５を形成する方法としては、
RFスパッタリング法のほかにMBE法、レーザアブレーシ
ョン法（Pulsed Laser Deposition : PLD法）、MOCVD法
を用いても同様の効果が得られる。
RFスパッタリング法のほかにMBE法、レーザアブレーシ
ョン法（Pulsed Laser Deposition : PLD法）、MOCVD法
を用いても同様の効果が得られる。
【０１０９】図13にLaAlO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．
３７A）−YAlO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．１７A）の組
成に対する格子定数とLiNbO3（格子定数 a=5.148A）と
の格子定数の関係を示し、図14にCaTiO3（格子定数 ２
1/2ａ＝５．３６A）−SrTiO3（格子定数 ２1/2ａ＝
５．５２A）系の組成に対する格子定数の関係を示す。
図15にはBaTiO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．６２A）‐Sr
TiO3系の組成に対する格子定数の関係とGaAsの格子定数
との関係を示している。本発明の方法でGaAs基板上に形
成したLiNbO3薄膜はGaAs‐BaTiO3‐SrTiO3間の格子ミス
マッチ量が約0％、CaTiO3−LaAlO3間の格子ミスマッチ
量が約0％、YAlO3−LiNbO3間の格子ミスマッチ量が0.4
％と従来のGaAs/SiO2/ LiNbO3の構成で形成した場合の
ミスマッチ量8.7％と比較しても、かなり低減されてい
ることがわかる。
３７A）−YAlO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．１７A）の組
成に対する格子定数とLiNbO3（格子定数 a=5.148A）と
の格子定数の関係を示し、図14にCaTiO3（格子定数 ２
1/2ａ＝５．３６A）−SrTiO3（格子定数 ２1/2ａ＝
５．５２A）系の組成に対する格子定数の関係を示す。
図15にはBaTiO3（格子定数 ２1/2ａ＝５．６２A）‐Sr
TiO3系の組成に対する格子定数の関係とGaAsの格子定数
との関係を示している。本発明の方法でGaAs基板上に形
成したLiNbO3薄膜はGaAs‐BaTiO3‐SrTiO3間の格子ミス
マッチ量が約0％、CaTiO3−LaAlO3間の格子ミスマッチ
量が約0％、YAlO3−LiNbO3間の格子ミスマッチ量が0.4
％と従来のGaAs/SiO2/ LiNbO3の構成で形成した場合の
ミスマッチ量8.7％と比較しても、かなり低減されてい
ることがわかる。
【０１１０】本発明の方法によれば、格子ミスマッチ量
を1％以下に抑えることが可能となるため、これまで困
難であったGaAs基板上への高品質なLiNbO3薄膜の形成が
可能になるとともに、従来の方法よりも厚い膜厚のLiNb
O3薄膜の形成が可能になる。
を1％以下に抑えることが可能となるため、これまで困
難であったGaAs基板上への高品質なLiNbO3薄膜の形成が
可能になるとともに、従来の方法よりも厚い膜厚のLiNb
O3薄膜の形成が可能になる。
【０１１１】LiNbO3薄膜９５の代わりに格子定数がほと
んど変わらないLiTaO3を形成しても同様の効果が得られ
る。
んど変わらないLiTaO3を形成しても同様の効果が得られ
る。
【０１１２】本発明によってGaAs基板上に高品質な酸化
物誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気光
学効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面弾
性波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換素
子などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電子
素子を組み合わせた高性能な素子を提供することが可能
となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能と
なる。
物誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気光
学効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面弾
性波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換素
子などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電子
素子を組み合わせた高性能な素子を提供することが可能
となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能と
なる。
【０１１３】（実施例６）本発明における第6の実施の
形態は、InP基板上に形成した酸化物誘電体結晶薄膜に
おいて、ミスフィット転位などの転位や結晶欠陥を低減
させ高品質な酸化物誘電体結晶を形成する場合を示して
いる。
形態は、InP基板上に形成した酸化物誘電体結晶薄膜に
おいて、ミスフィット転位などの転位や結晶欠陥を低減
させ高品質な酸化物誘電体結晶を形成する場合を示して
いる。
【０１１４】以下、本発明の第6の実施形態による半導
体装置の製造方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。なお、図面の寸法は実際の場合と必ずしも一致
していない。
体装置の製造方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。なお、図面の寸法は実際の場合と必ずしも一致
していない。
【０１１５】図11は本実施形態にかかる半導体装置断面
図を示している。この半導体装置の製造方法は工程順に
図12(a)〜(f)に示している。
図を示している。この半導体装置の製造方法は工程順に
図12(a)〜(f)に示している。
【０１１６】まず、InPよりなる基板１１１の表面を洗
浄する(図6(a))。基板の面方位は(001)方向とした。次
にInP基板１１１を酸素ラジカル併用電子ビーム方式の
酸化物形成用MBE(Molecular Beam Epitaxy)装置内に導
入する。MBE装置のクヌードセンセル内には、金属スト
ロンチウム（Sr）、金属バリウム（Ba）、金属カルシウ
ム（Ca）、チタン（Ti）、ハフニウム（Hf）あるいはこ
れらの酸化物を充填しておく。
浄する(図6(a))。基板の面方位は(001)方向とした。次
にInP基板１１１を酸素ラジカル併用電子ビーム方式の
酸化物形成用MBE(Molecular Beam Epitaxy)装置内に導
入する。MBE装置のクヌードセンセル内には、金属スト
ロンチウム（Sr）、金属バリウム（Ba）、金属カルシウ
ム（Ca）、チタン（Ti）、ハフニウム（Hf）あるいはこ
れらの酸化物を充填しておく。
【０１１７】続いてInP基板温度を400〜500度に昇温し
たところでBaTiO3 −BaHfO3の堆積を開始する。堆積開
始時の組成はHf/(Hf+Ti)=0.7〜0.9のBaTiO3 −BaHfO3と
する。堆積を開始した後、直線的にTiの組成を増加させ
最終的にはBaTiO3となるように100nm程度にわたってBaT
iO3 −BaHfO3薄膜１１２を形成する(図12(b))。
たところでBaTiO3 −BaHfO3の堆積を開始する。堆積開
始時の組成はHf/(Hf+Ti)=0.7〜0.9のBaTiO3 −BaHfO3と
する。堆積を開始した後、直線的にTiの組成を増加させ
最終的にはBaTiO3となるように100nm程度にわたってBaT
iO3 −BaHfO3薄膜１１２を形成する(図12(b))。
【０１１８】なお、BaTiO3 −BaHfO3薄膜１１２の形成
方法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的
にHfの組成を減少させ最終的にはBaTiO3となるように10
0nm程度にわたってBaTiO3 −BaHfO3薄膜１１２を100nm
程度形成してもよい。
方法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的
にHfの組成を減少させ最終的にはBaTiO3となるように10
0nm程度にわたってBaTiO3 −BaHfO3薄膜１１２を100nm
程度形成してもよい。
【０１１９】なお、BaTiO3 −BaHfO3薄膜１１２の形成
方法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Or
ganic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜
100nm程度のBaTiO3 −BaHfO3薄膜をTi/Hf組成比を一層
ごとに階段状に変化させながら多層に形成する方法を用
いてBaTiO3 −BaHfO3薄膜１１２を形成しても同様の効
果が得られる。
方法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Or
ganic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜
100nm程度のBaTiO3 −BaHfO3薄膜をTi/Hf組成比を一層
ごとに階段状に変化させながら多層に形成する方法を用
いてBaTiO3 −BaHfO3薄膜１１２を形成しても同様の効
果が得られる。
【０１２０】BaTiO3 −BaHfO3薄膜１１２を形成する方
法としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほ
かにMOMBE法(Metal Organic Molecular Beam Epitax
y)、レーザアブレーション法（Pulsed Laser Depositio
n : PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
法としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほ
かにMOMBE法(Metal Organic Molecular Beam Epitax
y)、レーザアブレーション法（Pulsed Laser Depositio
n : PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【０１２１】続いてInP基板温度を400〜500度に保持
し、SrTiO3 −BaTiO3の堆積を開始する。堆積開始時の
組成はBaTiO3とする。堆積を開始した後、クヌードセン
セルの温度を変化させることにより直線的にSrの組成を
増加させ最終的にはSrTiO3となるように100nm程度にわ
たってSrTiO3 −BaTiO3薄膜１１３を形成する(図12
(c))。
し、SrTiO3 −BaTiO3の堆積を開始する。堆積開始時の
組成はBaTiO3とする。堆積を開始した後、クヌードセン
セルの温度を変化させることにより直線的にSrの組成を
増加させ最終的にはSrTiO3となるように100nm程度にわ
たってSrTiO3 −BaTiO3薄膜１１３を形成する(図12
(c))。
【０１２２】なお、SrTiO3 −BaTiO3薄膜１１３の形成
方法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的
にBaの組成を減少させ最終的にはSrTiO3となるように10
0nm程度にわたってSrTiO3 −BaTiO3薄膜１１３を形成し
てもよい。
方法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的
にBaの組成を減少させ最終的にはSrTiO3となるように10
0nm程度にわたってSrTiO3 −BaTiO3薄膜１１３を形成し
てもよい。
【０１２３】なお、SrTiO3 −BaTiO3薄膜１１３の形成
方法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Or
ganic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜
100nm程度のSrTiO3 −BaTiO3薄膜をSr/Ba組成比を一層
ごと階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てSrTiO3 −BaTiO3薄膜１１３を形成しても同様の効果
が得られる。
方法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Or
ganic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜
100nm程度のSrTiO3 −BaTiO3薄膜をSr/Ba組成比を一層
ごと階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てSrTiO3 −BaTiO3薄膜１１３を形成しても同様の効果
が得られる。
【０１２４】SrTiO3 −BaTiO3薄膜１１３を形成する方
法としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほ
かにMOMBE法(Metal Organic Molecular Beam Epitax
y)、レーザアブレーション法（Pulsed Laser Depositio
n : PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
法としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほ
かにMOMBE法(Metal Organic Molecular Beam Epitax
y)、レーザアブレーション法（Pulsed Laser Depositio
n : PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【０１２５】続いてInP基板温度を400〜500度に保持
し、SrTiO3 −CaTiO3の堆積を開始する。堆積開始時の
組成はSrTiO3とする。堆積を開始した後、クヌードセン
セルの温度を変化させることにより徐々にCaの組成を増
加させ最終的にはCaTiO3となるように100nm程度にわた
ってSrTiO3 −CaTiO3薄膜１１４を形成する(図12(d))。
し、SrTiO3 −CaTiO3の堆積を開始する。堆積開始時の
組成はSrTiO3とする。堆積を開始した後、クヌードセン
セルの温度を変化させることにより徐々にCaの組成を増
加させ最終的にはCaTiO3となるように100nm程度にわた
ってSrTiO3 −CaTiO3薄膜１１４を形成する(図12(d))。
【０１２６】なお、SrTiO3 −CaTiO3薄膜１１４の形成
方法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的
にSrの組成を減少させ最終的にはCaTiO3となるように10
0nm程度にわたってSrTiO3 −CaTiO3薄膜１１４を形成し
てもよい。
方法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的
にSrの組成を減少させ最終的にはCaTiO3となるように10
0nm程度にわたってSrTiO3 −CaTiO3薄膜１１４を形成し
てもよい。
【０１２７】なお、SrTiO3 −CaTiO3薄膜１１４の形成
方法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Or
ganic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜
100nm程度のSrTiO3 −CaTiO3薄膜をCa/Sr組成比を一層
ごと階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てSrTiO3 −CaTiO3薄膜１１４を形成しても同様の効果
が得られる。
方法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Or
ganic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜
100nm程度のSrTiO3 −CaTiO3薄膜をCa/Sr組成比を一層
ごと階段状に変化させながら多層に形成する方法を用い
てSrTiO3 −CaTiO3薄膜１１４を形成しても同様の効果
が得られる。
【０１２８】SrTiO3 −CaTiO3薄膜１１４を形成する方
法としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほ
かにレーザアブレーション法（Pulsed Laser Depositio
n : PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
法としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほ
かにレーザアブレーション法（Pulsed Laser Depositio
n : PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【０１２９】続いてInP基板温度を400〜500度に保持
し、LaAlO3の堆積を開始する。堆積を開始した後、徐々
にYの組成を増加させ最終的にはYAlO3となるようにを10
0nm程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜１１６を形成する
(図12(e))。
し、LaAlO3の堆積を開始する。堆積を開始した後、徐々
にYの組成を増加させ最終的にはYAlO3となるようにを10
0nm程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜１１６を形成する
(図12(e))。
【０１３０】なお、LaAlO3- YAlO3薄膜１１５の形成方
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Laの組成を減少させ最終的にはYAlO3となるように100nm
程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜１１５を形成しても
よい。
法としては、堆積を開始した後、徐々に逆指数関数的に
Laの組成を減少させ最終的にはYAlO3となるように100nm
程度にわたってLaAlO3- YAlO3薄膜１１５を形成しても
よい。
【０１３１】なお、LaAlO3- YAlO3薄膜１１５の形成方
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のLaAlO3- YAlO3薄膜をLa/Y組成比を一層ごと階
段状に変化させながら多層に形成する方法を用いてLaAl
O3- YAlO3薄膜１１５を形成しても同様の効果が得られ
る。
法としては、RFスパッタリング装置やMOCVD(Metal Orga
nic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて、50〜10
0nm程度のLaAlO3- YAlO3薄膜をLa/Y組成比を一層ごと階
段状に変化させながら多層に形成する方法を用いてLaAl
O3- YAlO3薄膜１１５を形成しても同様の効果が得られ
る。
【０１３２】LaAlO3- YAlO3薄膜１１５を形成する方法
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にレーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition
: PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
としては、MBE法、RFスパッタリング法、MOCVD法のほか
にレーザアブレーション法（Pulsed Laser Deposition
: PLD法）を用いても同様の効果が得られる。
【０１３３】続いて、LaAlO3- YAlO3薄膜１１５を形成
した基板をRFスパッタリング装置に導入し、LiNbO3ター
ゲットを使用して、基板温度400〜600℃、真空度2x10-2
Torr、ガス分圧Ar：O2＝6：4、RFパワー50W、磁場100G
でLiNbO3薄膜１１６を1μm程度形成する(図12(f))。
した基板をRFスパッタリング装置に導入し、LiNbO3ター
ゲットを使用して、基板温度400〜600℃、真空度2x10-2
Torr、ガス分圧Ar：O2＝6：4、RFパワー50W、磁場100G
でLiNbO3薄膜１１６を1μm程度形成する(図12(f))。
【０１３４】LiNbO3薄膜１１６を形成する方法として
は、RFスパッタリング法のほかにMBE法、レーザアブレ
ーション法（Pulsed Laser Deposition : PLD法）、MOC
VD法を用いても同様の効果が得られる。
は、RFスパッタリング法のほかにMBE法、レーザアブレ
ーション法（Pulsed Laser Deposition : PLD法）、MOC
VD法を用いても同様の効果が得られる。
【０１３５】図13にLaAlO3−YAlO3系の組成に対する格
子定数とLiNbO3との格子定数の関係を示し、図14にCaTi
O3−SrTiO3系の組成に対する格子定数の関係を示す。図
15はBaTiO3‐SrTiO3系の組成に対する格子定数の関係を
示した図であり、図16はBaTiO3‐BaHfO3（格子定数 ２
1/2ａ＝５．９２A）系の組成に対する格子定数の関係と
InPの格子定数との関係を示した図である。本発明の方
法でInP基板上に形成したLiNbO3薄膜はGaAs‐BaHfO3‐B
aTiO3間の格子ミスマッチ量が約0％、CaTiO3−LaAlO3間
の格子ミスマッチ量が約0％、YAlO3−LiNbO3間の格子ミ
スマッチ量が0.4％と従来のGaAs/SiO2/ LiNbO3の構成で
形成した場合のミスマッチ量8.7％と比較しても、かな
り低減されていることがわかる。
子定数とLiNbO3との格子定数の関係を示し、図14にCaTi
O3−SrTiO3系の組成に対する格子定数の関係を示す。図
15はBaTiO3‐SrTiO3系の組成に対する格子定数の関係を
示した図であり、図16はBaTiO3‐BaHfO3（格子定数 ２
1/2ａ＝５．９２A）系の組成に対する格子定数の関係と
InPの格子定数との関係を示した図である。本発明の方
法でInP基板上に形成したLiNbO3薄膜はGaAs‐BaHfO3‐B
aTiO3間の格子ミスマッチ量が約0％、CaTiO3−LaAlO3間
の格子ミスマッチ量が約0％、YAlO3−LiNbO3間の格子ミ
スマッチ量が0.4％と従来のGaAs/SiO2/ LiNbO3の構成で
形成した場合のミスマッチ量8.7％と比較しても、かな
り低減されていることがわかる。
【０１３６】本発明の方法によれば、格子ミスマッチ量
を1％以下に抑えることが可能となるため、これまで困
難であったInP基板上への高品質なLiNbO3薄膜の形成が
可能になるとともに、従来の方法よりも厚い膜厚のLiNb
O3薄膜の形成が可能になる。
を1％以下に抑えることが可能となるため、これまで困
難であったInP基板上への高品質なLiNbO3薄膜の形成が
可能になるとともに、従来の方法よりも厚い膜厚のLiNb
O3薄膜の形成が可能になる。
【０１３７】LiNbO3薄膜１１７の代わりに格子定数がほ
とんど変わらないLiTaO3を形成しても同様の効果が得ら
れる。
とんど変わらないLiTaO3を形成しても同様の効果が得ら
れる。
【０１３８】本発明によってInP基板上に高品質な酸化
物誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気光
学効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面弾
性波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換素
子などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電子
素子を組み合わせた高性能な素子を提供することが可能
となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能と
なる。
物誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気光
学効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面弾
性波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換素
子などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電子
素子を組み合わせた高性能な素子を提供することが可能
となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能と
なる。
【０１３９】実施例1〜6では擬イルメナイト系のLiNbO3
やLiTaO3薄膜を形成する場合についての例であったが、
下地層の構成を変化させることでペロブスカイト系のKN
bO3（格子定数a=5.68、b=3.9692、c=5.72）、KTaO3（格
子定数√2a=5.64）を形成する場合でも同様の効果が得
られる。
やLiTaO3薄膜を形成する場合についての例であったが、
下地層の構成を変化させることでペロブスカイト系のKN
bO3（格子定数a=5.68、b=3.9692、c=5.72）、KTaO3（格
子定数√2a=5.64）を形成する場合でも同様の効果が得
られる。
【０１４０】KNbO3ではBaTiO3‐BaHfO3系酸化物薄膜上
に形成することにより格子ミスマッチ量が低減可能とな
り（図16）、KTaO3ではBaTiO3‐SrTiO3系酸化物薄膜上
に形成することにより格子ミスマッチ量が低減可能とな
る（図15）。
に形成することにより格子ミスマッチ量が低減可能とな
り（図16）、KTaO3ではBaTiO3‐SrTiO3系酸化物薄膜上
に形成することにより格子ミスマッチ量が低減可能とな
る（図15）。
【０１４１】
【発明の効果】本発明による半導体装置は、最終的に形
成する酸化物誘電体結晶の格子定数に近づくように組成
を変化させた酸化物薄膜を多層に形成し、この酸化物薄
膜の格子定数を半導体基板の格子定数から酸化物誘電体
結晶の格子定数まで徐々に変化させることで、従来問題
となっていたミスフィット転位を低減させることによっ
て、半導体基板上であっても高品質な酸化物誘電体結晶
を得ることが可能となる。
成する酸化物誘電体結晶の格子定数に近づくように組成
を変化させた酸化物薄膜を多層に形成し、この酸化物薄
膜の格子定数を半導体基板の格子定数から酸化物誘電体
結晶の格子定数まで徐々に変化させることで、従来問題
となっていたミスフィット転位を低減させることによっ
て、半導体基板上であっても高品質な酸化物誘電体結晶
を得ることが可能となる。
【０１４２】特に本発明において中間層として用いてい
るペロブスカイト系結晶は近年、半導体基板上に絶縁膜
として高品質の結晶が形成可能になってきており、この
中間層として用いているペロブスカイト系結晶上に異種
のペロブスカイト系結晶、あるいはペロブスカイト系結
晶と結晶構造が類似している擬イルメナイト系結晶を形
成することで、より高品質な酸化物誘電体結晶を形成す
ることが可能としている。
るペロブスカイト系結晶は近年、半導体基板上に絶縁膜
として高品質の結晶が形成可能になってきており、この
中間層として用いているペロブスカイト系結晶上に異種
のペロブスカイト系結晶、あるいはペロブスカイト系結
晶と結晶構造が類似している擬イルメナイト系結晶を形
成することで、より高品質な酸化物誘電体結晶を形成す
ることが可能としている。
【０１４３】また、本発明の方法によれば、格子ミスマ
ッチ量を1％以下に抑えることが可能となるため、Siは
言うまでもなく、これまで困難であったInP基板上への
高品質な酸化物誘電体薄膜の形成が可能になるととも
に、従来の方法よりも厚い膜厚の酸化物誘電体薄膜の形
成が可能になる。
ッチ量を1％以下に抑えることが可能となるため、Siは
言うまでもなく、これまで困難であったInP基板上への
高品質な酸化物誘電体薄膜の形成が可能になるととも
に、従来の方法よりも厚い膜厚の酸化物誘電体薄膜の形
成が可能になる。
【０１４４】本発明によって半導体基板上に高品質な酸
化物誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気
光学効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面
弾性波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換
素子などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電
子素子を組み合わせた高性能な素子を提供することが可
能となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能
となる。
化物誘電体が作製可能となるため、酸化物誘電体の電気
光学効果を利用した光変調器、圧電効果を利用した表面
弾性波素子あるいは非線形光学効果を利用した波長変換
素子などとトランジスタや半導体レーザなどの半導体電
子素子を組み合わせた高性能な素子を提供することが可
能となる。併せてこれらの素子を集積化することも可能
となる。
【図１】本発明に係る第１の実施の形態を示す半導体装
置の構造断面図
置の構造断面図
【図２】本発明に係る第１の実施の形態を示す半導体装
置の製造方法を工程順に示した構造断面図
置の製造方法を工程順に示した構造断面図
【図３】本発明に係る第２の実施の形態を示す半導体装
置の構造断面図
置の構造断面図
【図４】本発明に係る第２の実施の形態を示す半導体装
置の製造方法を工程順に示した構造断面図
置の製造方法を工程順に示した構造断面図
【図５】本発明に係る第３の実施の形態を示す半導体装
置の構造断面図
置の構造断面図
【図６】本発明に係る第３の実施の形態を示す半導体装
置の製造方法を工程順に示した構造断面図
置の製造方法を工程順に示した構造断面図
【図７】本発明に係る第１の実施の形態を示す半導体装
置の構造断面図
置の構造断面図
【図８】本発明に係る第１の実施の形態を示す半導体装
置の製造方法を工程順に示した構造断面図
置の製造方法を工程順に示した構造断面図
【図９】本発明に係る第２の実施の形態を示す半導体装
置の構造断面図
置の構造断面図
【図１０】本発明に係る第２の実施の形態を示す半導体
装置の製造方法を工程順に示した構造断面図
装置の製造方法を工程順に示した構造断面図
【図１１】本発明に係る第３の実施の形態を示す半導体
装置の構造断面図
装置の構造断面図
【図１２】本発明に係る第３の実施の形態を示す半導体
装置の製造方法を工程順に示した構造断面図
装置の製造方法を工程順に示した構造断面図
【図１３】LaAlO3−YAlO3系酸化物結晶における組成に
対する格子定数（a軸）のグラフ
対する格子定数（a軸）のグラフ
【図１４】SrTiO3−CaTiO3系酸化物結晶における組成に
対する格子定数（a軸）のグラフ
対する格子定数（a軸）のグラフ
【図１５】BaTiO3−SrTiO3系酸化物結晶における組成に
対する格子定数（a軸）のグラフ
対する格子定数（a軸）のグラフ
【図１６】BaHfO3−BaTiO3系酸化物結晶における組成に
対する格子定数（a軸）のグラフ
対する格子定数（a軸）のグラフ
【図１７】半導体基板上に形成した酸化物誘電体を利用
した素子の一例を示す図
した素子の一例を示す図
１１ Si基板
１２ SiO2バッファ層
１３ LaAlO3−YAlO3薄膜
１４ LiNbO3薄膜
３１ GaAs基板
３２ SiO2バッファ層
３３ BaTiO3−SrTiO3薄膜
３４ SrTiO3−CaTiO3薄膜
３５ LaAlO3−YAlO3薄膜
３６ LiNbO3薄膜
５１ InP基板
５２ SiO2バッファ層
５３ BaHfO3−BaTiO3薄膜
５４ BaTiO3−SrTiO3薄膜
５５ SrTiO3−CaTiO3薄膜
５６ LaAlO3−YAlO3薄膜
５７ LiNbO3薄膜
７１ Si基板
７２ LaAlO3−YAlO3薄膜
７３ LiNbO3薄膜
９１ GaAs基板
９２ BaTiO3−SrTiO3薄膜
９３ SrTiO3−CaTiO3薄膜
９４ LaAlO3−YAlO3薄膜
９５ LiNbO3薄膜
１１１ InP基板
１１２ BaHfO3−BaTiO3薄膜
１１３ BaTiO3−SrTiO3薄膜
１１４ SrTiO3−CaTiO3薄膜
１１５ LaAlO3−YAlO3薄膜
１１６ LiNbO3薄膜
１７１ InP基板
１７２ 酸化物強誘電体光変調器
１７３ 通信波長帯レーザダイオード
１７４ 駆動回路部（InP HEMT）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０２Ｆ 1/335 Ｇ０２Ｆ 1/377
1/355 ５０１ Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｍ
1/377 Ｈ
Ｆターム(参考） 2H047 KA02 PA04 PA05 QA02 RA08
2H079 AA02 AA12 CA05 DA03 DA22
2K002 CA02 CA03 CA22 FA02 FA04
FA05 FA07
5F058 BA20 BB01 BB02 BD02 BD04
BD05 BF06 BF12 BF20
Claims (14)
- 【請求項１】 Si基板と、LaAlO3−YAlO3系酸化物結晶
層とを順次形成する工程を有し、格子ミスマッチを1%以
下にした状態で、前記LaAlO3−YAlO3系酸化物結晶層上
にペロブスカイト系あるいは擬イルメナイト系結晶を形
成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 GaAs基板と、BaTiO3−SrTiO3系酸化物結
晶層と、SrTiO3−CaTiO3系酸化物結晶層と、LaAlO3−YA
lO3系酸化物結晶層を順次形成する工程を有し、格子ミ
スマッチを1%以下にした状態で、前記LaAlO3−YAlO3系
酸化物結晶層上にペロブスカイト系あるいは擬イルメナ
イト系結晶を形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項３】 InP基板と、BaHfO3‐BaTiO3系酸化物結
晶層と、BaTiO3−SrTiO 3系酸化物結晶層と、SrTiO3−Ca
TiO3系酸化物結晶層と、LaAlO3−YAlO3系酸化物結晶層
を順次形成する工程を有し、格子ミスマッチを1%以下に
した状態で、前記LaAlO3−YAlO3系酸化物結晶層上にペ
ロブスカイト系あるいは擬イルメナイト系結晶を形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 Si、GaAs、InPなどの半導体基板上に形
成されたSi酸化物をバッファ層として、ペロブスカイト
系酸化物結晶層を順次形成する工程を有することを特徴
とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項５】 Si基板上の半導体装置であり、半導体装
置のうち少なくとも一部分において、前記Si基板上にLa
AlO3−YAlO3系酸化物結晶層が形成されており、前記LaA
lO3−YAlO3系酸化物結晶層上にペロブスカイト系あるい
は擬イルメナイト系結晶が形成された構造を持つことを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】 GaAs基板上の半導体装置であり、半導体
装置のうち少なくとも一部分において、前記GaAs基板上
にBaTiO3−SrTiO3系酸化物結晶層と、SrTiO3−CaTiO3系
酸化物結晶層と、LaAlO3−YAlO3系酸化物結晶層が順次
形成されており、前記LaAlO3−YAlO3系酸化物結晶層上
にペロブスカイト系あるいは擬イルメナイト系結晶が形
成された構造を持つことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項７】 InP基板上の半導体装置であり、半導体
装置のうち少なくとも一部分において、前記InP基板上
にBaHfO3‐BaTiO3系酸化物結晶層と、BaTiO3−SrTiO3系
酸化物結晶層と、SrTiO3−CaTiO3系酸化物結晶層と、La
AlO3−YAlO3系酸化物結晶層が形成されており、前記LaA
lO3−YAlO3系酸化物結晶層上にペロブスカイト系あるい
は擬イルメナイト系結晶が形成された構造を持つことを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項８】 Si、GaAs、InPなどの半導体基板上に形
成されたSi酸化物バッファ層上にペロブスカイト系酸化
物結晶層が順次形成された構造を持つことを特徴とする
請求項５から７のいずれかに記載の半導体装置。 - 【請求項９】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
の方法で形成することを特徴とする、酸化物誘電体結晶
による電気光学効果を利用した光変調器および光導波路
素子を有する半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項１から請求項４のいずれかに記
載の方法で形成することを特徴とする、酸化物誘電体結
晶による弾性表面波素子を有する半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１１】 請求項１から請求項４のいずれかに記
載の方法で形成することを特徴とする、酸化物誘電体結
晶による、非線形光学効果を利用した光波長変換素子を
有する半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項５から請求項８のいずれかに記
載の構造で形成されていることを特徴とする、酸化物誘
電体結晶による電気光学効果を利用した光変調器および
光導波路素子を有する半導体装置。 - 【請求項１３】 請求項５から請求項８のいずれかに記
載の構造で形成されていることを特徴とする、酸化物誘
電体結晶による弾性表面波素子を有する半導体装置。 - 【請求項１４】 請求項５から請求項８のいずれかに記
載の構造で形成されていることを特徴とする、酸化物誘
電体結晶による、非線形光学効果を利用した光波長変換
素子を有する半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002012509A JP2003218104A (ja) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002012509A JP2003218104A (ja) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003218104A true JP2003218104A (ja) | 2003-07-31 |
Family
ID=27649702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002012509A Pending JP2003218104A (ja) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003218104A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7057244B2 (en) | 2002-07-19 | 2006-06-06 | International Business Machines Corporation | Dielectric materials |
| CN108020938A (zh) * | 2016-10-31 | 2018-05-11 | 天津领芯科技发展有限公司 | 一种可兼容cmos工艺的硅基铌酸锂混合集成电光调制器及其制造方法 |
| JP2021190715A (ja) * | 2020-06-02 | 2021-12-13 | 延世大学校 産学協力団Yonsei University, University−Industry Foundation(Uif) | 圧電発光構造体、圧電構造体、その製造方法およびこれを用いる高感度圧力センサ |
-
2002
- 2002-01-22 JP JP2002012509A patent/JP2003218104A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7057244B2 (en) | 2002-07-19 | 2006-06-06 | International Business Machines Corporation | Dielectric materials |
| CN108020938A (zh) * | 2016-10-31 | 2018-05-11 | 天津领芯科技发展有限公司 | 一种可兼容cmos工艺的硅基铌酸锂混合集成电光调制器及其制造方法 |
| JP2021190715A (ja) * | 2020-06-02 | 2021-12-13 | 延世大学校 産学協力団Yonsei University, University−Industry Foundation(Uif) | 圧電発光構造体、圧電構造体、その製造方法およびこれを用いる高感度圧力センサ |
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