JPH03215934A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH03215934A JPH03215934A JP2011561A JP1156190A JPH03215934A JP H03215934 A JPH03215934 A JP H03215934A JP 2011561 A JP2011561 A JP 2011561A JP 1156190 A JP1156190 A JP 1156190A JP H03215934 A JPH03215934 A JP H03215934A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は半導体装置に関し、特に、勺ノアイア基板上
にソリコンを形成してなるＳＯＳ基板上に化合物半導体
層を有する半導体装１ｔこ関ずるイ、のである。
にソリコンを形成してなるＳＯＳ基板上に化合物半導体
層を有する半導体装１ｔこ関ずるイ、のである。
近年、シリコン基板上にＧ ａ．Ａ ｓ層を有する半導
体装置に対して、品質向上の研究が著し《なされている
。しかしながら、このような半導体素子をＭＭ Ｉ Ｃ
’ ｓ （Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖ
ｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ＋Ｊ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ）及
びデジタルＩＣに適用するに際しては未だ２つの大きな
問題が残っている。その１つはシリコンとＧａＡｓＯ熱
膨張率の違いによるもので、形成後の基板に引張り応力
が発生してシリコン基板に反りが生じ、ＧａＡＳ層にク
ラノクが発生してしまうことである。また、他の１つと
してはシリコン基板の電気抵抗性が低いことが挙げられ
る。これは素子の高周波特性の劣化を招く大きな原因と
なる。
体装置に対して、品質向上の研究が著し《なされている
。しかしながら、このような半導体素子をＭＭ Ｉ Ｃ
’ ｓ （Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖ
ｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ＋Ｊ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ）及
びデジタルＩＣに適用するに際しては未だ２つの大きな
問題が残っている。その１つはシリコンとＧａＡｓＯ熱
膨張率の違いによるもので、形成後の基板に引張り応力
が発生してシリコン基板に反りが生じ、ＧａＡＳ層にク
ラノクが発生してしまうことである。また、他の１つと
してはシリコン基板の電気抵抗性が低いことが挙げられ
る。これは素子の高周波特性の劣化を招く大きな原因と
なる。
そこで、例えば、カサイ等によるジャーナルアプライド
フィジンクス６０ （１９８６）１ （Ｋ．Ｋａｓａ
ｉ ｅｔｃ．： Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． ６０ （
１９８６） １）にあるように、シリコンの代わりに、
ＧａＡｓと熱膨張率が近く、良絶縁体であるサファイア
を用い、（０ ０ ０ １）面サファイアに直接（１
１ １）面のＧａＡｓをエビクキシャル成長する技術が
報告されているが、（１ １ １）面のＧａＡｓは実使
用には不向きであった。
フィジンクス６０ （１９８６）１ （Ｋ．Ｋａｓａ
ｉ ｅｔｃ．： Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． ６０ （
１９８６） １）にあるように、シリコンの代わりに、
ＧａＡｓと熱膨張率が近く、良絶縁体であるサファイア
を用い、（０ ０ ０ １）面サファイアに直接（１
１ １）面のＧａＡｓをエビクキシャル成長する技術が
報告されているが、（１ １ １）面のＧａＡｓは実使
用には不向きであった。
また、最近、ハンプレイ等によるアブライドフィジンク
ス レターズ ５４ （１９８９）１６８ ７ （Ｔ
．Ｐ．Ｈｕｍｐｈｒｅｙｓ ｅｔｃ．Ｊｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．５４ （１９８９） １６８７ ）は（
１ １ ０ ２）面サファイア基板上に（１ ０ ０）
面シリコンが形成されたｓｏｓ５板を用いた例を報告し
ているが、この」一に形成した半導体層の表面形状は粗
く、素子特性の劣化及び徽細加工の精度の劣化を招いて
いた。
ス レターズ ５４ （１９８９）１６８ ７ （Ｔ
．Ｐ．Ｈｕｍｐｈｒｅｙｓ ｅｔｃ．Ｊｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．５４ （１９８９） １６８７ ）は（
１ １ ０ ２）面サファイア基板上に（１ ０ ０）
面シリコンが形成されたｓｏｓ５板を用いた例を報告し
ているが、この」一に形成した半導体層の表面形状は粗
く、素子特性の劣化及び徽細加工の精度の劣化を招いて
いた。
また、より最近ではポスティル等によるアブライド フ
ィジノクス レターズ５５（１９８９）１ ７ ５ ６
（Ｊ Ｂ Ｐｏｓｔｈｉｌｌ ｅｔｃ．：Δｐｐ．，
Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５５ （１９８９） １７５６
）が該表面形状を改善したものを報告しているが、ＳＯ
Ｓ基板」二ヘＧａＡｓエビタキシャル成長を行うことは
技術的に極めて困難であり、なお、半導体層表面にはア
ンチフエイズドメインや高い転位密度が存在していた。
ィジノクス レターズ５５（１９８９）１ ７ ５ ６
（Ｊ Ｂ Ｐｏｓｔｈｉｌｌ ｅｔｃ．：Δｐｐ．，
Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５５ （１９８９） １７５６
）が該表面形状を改善したものを報告しているが、ＳＯ
Ｓ基板」二ヘＧａＡｓエビタキシャル成長を行うことは
技術的に極めて困難であり、なお、半導体層表面にはア
ンチフエイズドメインや高い転位密度が存在していた。
また、第４図にジャパニーズ ジャーナル オブ アプ
ライド フィジソクス ２５ （１９８６）Ｌ ７ ８
９ （Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ａ
ｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ ２５ （１９８６Ｎ，
７８９）に示された球面シリコン基板」二に形成された
ＧａＡｓ層の表面写真（参考写真２）を描いたものを示
す。図において、２５は球面状シリコン基板、２６はＧ
ａＡｓ層、２７ａ〜２７ｄはＧａＡｓ層２６の表面のう
ち鏡面のように滑らかな表面を有する部分、２８は白濁
している部分である。図に示すように、通常シリコン基
板上にＧａＡｓを成長させるには、シリコン基板を（０
０１）面から＜１ １ ０＞方向 ，＜１１０＞方度オ
フした面２７ａ．２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを用いること
により、その面に成長したＧａＡｓ結晶は単結晶となり
鏡面となるが、（００１）面から＜１００＞方向，＜０
１０＞方向，＜１００＞方向，及び＜０ １ ０＞方向
にオフしたものは単結晶とはならず、アンチフェーズド
メインが生じて白濁面２８と成ってしまうことが知られ
ている。
ライド フィジソクス ２５ （１９８６）Ｌ ７ ８
９ （Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ａ
ｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ ２５ （１９８６Ｎ，
７８９）に示された球面シリコン基板」二に形成された
ＧａＡｓ層の表面写真（参考写真２）を描いたものを示
す。図において、２５は球面状シリコン基板、２６はＧ
ａＡｓ層、２７ａ〜２７ｄはＧａＡｓ層２６の表面のう
ち鏡面のように滑らかな表面を有する部分、２８は白濁
している部分である。図に示すように、通常シリコン基
板上にＧａＡｓを成長させるには、シリコン基板を（０
０１）面から＜１ １ ０＞方向 ，＜１１０＞方度オ
フした面２７ａ．２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを用いること
により、その面に成長したＧａＡｓ結晶は単結晶となり
鏡面となるが、（００１）面から＜１００＞方向，＜０
１０＞方向，＜１００＞方向，及び＜０ １ ０＞方向
にオフしたものは単結晶とはならず、アンチフェーズド
メインが生じて白濁面２８と成ってしまうことが知られ
ている。
これはシリコンが一原子分子であるのに対しその上に形
成するＧａｐｓが二原子分子である点によっている。
成するＧａｐｓが二原子分子である点によっている。
一方、上述したようにＲ面（１ １ ０ ２）のサファ
イア基板上には（１００）面のシリコンが成長ずること
が知られており、このように形成したＳＯＳ基板上にＧ
ａＡｓあるいは他のｍ−ｖ族化合物半導体の成長を試み
る際、従来から、特開平１１７３７０９号公報にあるよ
うにサファイア上のシリコン結晶が（１ ０ ０）面か
ら＜１１０＞方向，＜１１０＞方向，＜１１０＞方向，
及び〈１１０〉方向（総括して（１ １ ０）方向と言
う）へ１〜８度オフしたＳＯＳ基板を用いる例がある。
イア基板上には（１００）面のシリコンが成長ずること
が知られており、このように形成したＳＯＳ基板上にＧ
ａＡｓあるいは他のｍ−ｖ族化合物半導体の成長を試み
る際、従来から、特開平１１７３７０９号公報にあるよ
うにサファイア上のシリコン結晶が（１ ０ ０）面か
ら＜１１０＞方向，＜１１０＞方向，＜１１０＞方向，
及び〈１１０〉方向（総括して（１ １ ０）方向と言
う）へ１〜８度オフしたＳＯＳ基板を用いる例がある。
しかしながら、シリコン基板上とＳＯＳ基板上とではＧ
ａＡｓの鏡面領域の分布が異なるため、第４図の鏡面分
布状態を考慮してＳＯＳ基板のオフ方向及び角度を限定
しても、その上に形成するＧａＡｓ表面は鏡面ができた
りできなかったりするという問題があった。これは、シ
リコンが４回対称の結晶構造であるのに対し、サファイ
アは３回対称であることに起因している。
ａＡｓの鏡面領域の分布が異なるため、第４図の鏡面分
布状態を考慮してＳＯＳ基板のオフ方向及び角度を限定
しても、その上に形成するＧａＡｓ表面は鏡面ができた
りできなかったりするという問題があった。これは、シ
リコンが４回対称の結晶構造であるのに対し、サファイ
アは３回対称であることに起因している。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ＳＯＳ基板上に多くの鏡面を有する高品質の
ＧａＡｓ層あるいは他のＩ−Ｖ族化合物半導体層を備え
た半導体装置を提供することを目的とする。
たもので、ＳＯＳ基板上に多くの鏡面を有する高品質の
ＧａＡｓ層あるいは他のＩ−Ｖ族化合物半導体層を備え
た半導体装置を提供することを目的とする。
この発明に係る半導体装置は、Ｒ面（１ １ ０ ２）
サファイア基板上に成長したシリコン（００１）結晶面
が、サファイアのＣ軸＜０００１＞方向から遠い＜１１
０＞方向あるいは＜１１０＞方向に０．１〜１０度の角
度をもって傾斜したＳＯＳ基板上にｍ−ｖ族化合物半導
体層を形成したものである。
サファイア基板上に成長したシリコン（００１）結晶面
が、サファイアのＣ軸＜０００１＞方向から遠い＜１１
０＞方向あるいは＜１１０＞方向に０．１〜１０度の角
度をもって傾斜したＳＯＳ基板上にｍ−ｖ族化合物半導
体層を形成したものである。
また、この発明に係る半導体装置は、上述のＳＯＳ基板
を、さらにシリコンのＣＯＯＬ）軸に沿って＜１１０＞
方向あるいは＜１ １ ０＞方向から４５度より小さい
角度だけそれぞれ回転したものを基板として用い、該基
板上にｍ−ｖ族化合物半導体層を形成したものである。
を、さらにシリコンのＣＯＯＬ）軸に沿って＜１１０＞
方向あるいは＜１ １ ０＞方向から４５度より小さい
角度だけそれぞれ回転したものを基板として用い、該基
板上にｍ−ｖ族化合物半導体層を形成したものである。
この発明においては、ＳＯＳ基板としてＲ面（１１０２
）サファイア基板上に成長したシリコン（００１）結晶
面が、サファイアのＣ軸〈０００１〉方向から遠い＜１
１０＞方向あるいはく１１０〉方向に０．１〜１０度の
角度をもって傾斜したもの、またはさらにこれをシリコ
ンの（００１）軸に沿って＜１ １ ０＞方向あるいは
＜１１０＞方向からそれぞれ４５度より小さい角度だけ
回転したものをＳＯＳ基板として用いるようにしたので
、該基板上に形成したｍ−ｖ族化合物半導体層の表面に
は多くの鏡面単結晶領域が形成される。
）サファイア基板上に成長したシリコン（００１）結晶
面が、サファイアのＣ軸〈０００１〉方向から遠い＜１
１０＞方向あるいはく１１０〉方向に０．１〜１０度の
角度をもって傾斜したもの、またはさらにこれをシリコ
ンの（００１）軸に沿って＜１ １ ０＞方向あるいは
＜１１０＞方向からそれぞれ４５度より小さい角度だけ
回転したものをＳＯＳ基板として用いるようにしたので
、該基板上に形成したｍ−ｖ族化合物半導体層の表面に
は多くの鏡面単結晶領域が形成される。
以下、本発明の一実施例を図について説明する。
従来技術でも触れたように、ＳＯＳ基板上にＧａＡｓ単
結晶を成長する際にはＳＯＳ基板にオフ角度を付けるこ
とが必要である。ここで、このＳＯＳ基板にオフ角度を
付ける方向とＧａＡｓ表面の鏡面分布との関係を調べる
ために、球面状のＳＯＳ基板にＧａｐｓ層を成長させた
。即ち、第１図は球面状ＳＯＳ基板上にＧａＡｓを成長
した時のＧａｋｓの表面写真（参考写真１）を描いたも
のである。図には球面ＳＯＳ基板の結晶方位も共に表示
している。
結晶を成長する際にはＳＯＳ基板にオフ角度を付けるこ
とが必要である。ここで、このＳＯＳ基板にオフ角度を
付ける方向とＧａＡｓ表面の鏡面分布との関係を調べる
ために、球面状のＳＯＳ基板にＧａｐｓ層を成長させた
。即ち、第１図は球面状ＳＯＳ基板上にＧａＡｓを成長
した時のＧａｋｓの表面写真（参考写真１）を描いたも
のである。図には球面ＳＯＳ基板の結晶方位も共に表示
している。
図において、■は球面状ＳＯＳ基板、２はＧａＡｓ，３
ａ 〜３ｄはＧａＡｓ表面の鏡面領域、４はＧａＡｓ表
面の白濁した領域、５はファセット面でこの場合はシリ
コンの（１ １ ０）面である。
ａ 〜３ｄはＧａＡｓ表面の鏡面領域、４はＧａＡｓ表
面の白濁した領域、５はファセット面でこの場合はシリ
コンの（１ １ ０）面である。
図から判るように、ＳＯＳ基板上１ではサファイア基板
上に成長したシリコンについて、オフ角度をつける方向
がシリコンの（００１）面から〈１１０〉方向，及び＜
１１０＞方向では広い範囲で鏡面となるが、＜１ １
０＞方向，及び＜１１０＞方向では鏡面部が少ない。
上に成長したシリコンについて、オフ角度をつける方向
がシリコンの（００１）面から〈１１０〉方向，及び＜
１１０＞方向では広い範囲で鏡面となるが、＜１ １
０＞方向，及び＜１１０＞方向では鏡面部が少ない。
また、第２図は球面ＳＯＳ基板の結晶方位をサファイア
の結晶構造模式図に照合したものであり、図において、
６はサファイア単結晶、７はサファイア単結晶６のＣ軸
＜０００１＞、８はサファイアのＲ面（１１０２）、９
はシリコンの（００１）面である。シリコン（Ｏ Ｏ
１）面から＜１１０＞方向，＜１００＞方向．及び＜１
１０＞方向にオフしたものは白濁領域が多くなるのは第
１図から判るが、これを第２図を用いて説明すると、Ｓ
ＯＳ基板がサファイアのＣ軸＜０００１＞方向に近い方
向にオフすると広い範囲で白濁することとなる。即ち、
ＳＯＳ基板が、サファイアのＣ軸の〈０００１＞方向に
オフしている場合には良好な結９ 晶が得にくく、その逆方向で、シリコンの面方位で＜１
１０＞方向と＜１１０＞方向にオフすれば鏡面が得やす
い。これは、シリコンが４回対称の結晶構造であるのに
対し、サファイアは３回対称であり、シリコン（００１
）面をサファイアのＣ軸である＜０００１＞方向にたお
すことによりその対称性が３回対称の性質を強く出すよ
うになるためと考えられる。
の結晶構造模式図に照合したものであり、図において、
６はサファイア単結晶、７はサファイア単結晶６のＣ軸
＜０００１＞、８はサファイアのＲ面（１１０２）、９
はシリコンの（００１）面である。シリコン（Ｏ Ｏ
１）面から＜１１０＞方向，＜１００＞方向．及び＜１
１０＞方向にオフしたものは白濁領域が多くなるのは第
１図から判るが、これを第２図を用いて説明すると、Ｓ
ＯＳ基板がサファイアのＣ軸＜０００１＞方向に近い方
向にオフすると広い範囲で白濁することとなる。即ち、
ＳＯＳ基板が、サファイアのＣ軸の〈０００１＞方向に
オフしている場合には良好な結９ 晶が得にくく、その逆方向で、シリコンの面方位で＜１
１０＞方向と＜１１０＞方向にオフすれば鏡面が得やす
い。これは、シリコンが４回対称の結晶構造であるのに
対し、サファイアは３回対称であり、シリコン（００１
）面をサファイアのＣ軸である＜０００１＞方向にたお
すことによりその対称性が３回対称の性質を強く出すよ
うになるためと考えられる。
そこで、本発明はこのようなＳＯＳ基板上に形成したＧ
ａＡｓの表面状態のＳＯＳ基板オフ角度依存性を考慮し
て、サファイアのＲ面をその面上に成長したシリコン結
晶が（００１）面からサファイアのＣ軸である＜０００
１＞方向から遠い〈１１０〉方向あるいは＜１１０＞方
向に０．１から１０度の範囲で傾いた面を持つようにオ
フした基板を用い、該基板上にｍ−ｖ族化合物半導体を
成長させるようにした。このようなシリコン結晶（Ｏ
Ｏ １）面からサファイアのＣ軸方向から遠い１０ 第２図を参照して説明すると、サファイア結晶６がらシ
リコンを成長させる面を切り出す際に、Ｒ面（１１．０
２）面から、上に形成するシリコンの結晶方位でサファ
イアのＣ軸＜０００１＞方向から遠い＜１１０＞方向あ
るいは＜１１０＞方向に０．１〜１０度程度傾けて切り
出しを行ない、その切り出した面上に（００１）面のシ
リコンを成長させて形成する。このようなＲ面よりシリ
コンの＜１１０＞方向あるいは＜１１０＞方向に数度オ
フしたサファイア基板上に形成した（００１）面シリコ
ンは、当然ながら（００１）面から〈１１０〉方向ある
いは＜１１０＞方向に数度オフしたものであるから、こ
の上に形成したＧａＡＳ層は極めて滑らかな表面形状を
有することとなり、再現性よ（ Ｇ ａ Ａ． ｓの鏡
面単結晶を得ることができる。
ａＡｓの表面状態のＳＯＳ基板オフ角度依存性を考慮し
て、サファイアのＲ面をその面上に成長したシリコン結
晶が（００１）面からサファイアのＣ軸である＜０００
１＞方向から遠い〈１１０〉方向あるいは＜１１０＞方
向に０．１から１０度の範囲で傾いた面を持つようにオ
フした基板を用い、該基板上にｍ−ｖ族化合物半導体を
成長させるようにした。このようなシリコン結晶（Ｏ
Ｏ １）面からサファイアのＣ軸方向から遠い１０ 第２図を参照して説明すると、サファイア結晶６がらシ
リコンを成長させる面を切り出す際に、Ｒ面（１１．０
２）面から、上に形成するシリコンの結晶方位でサファ
イアのＣ軸＜０００１＞方向から遠い＜１１０＞方向あ
るいは＜１１０＞方向に０．１〜１０度程度傾けて切り
出しを行ない、その切り出した面上に（００１）面のシ
リコンを成長させて形成する。このようなＲ面よりシリ
コンの＜１１０＞方向あるいは＜１１０＞方向に数度オ
フしたサファイア基板上に形成した（００１）面シリコ
ンは、当然ながら（００１）面から〈１１０〉方向ある
いは＜１１０＞方向に数度オフしたものであるから、こ
の上に形成したＧａＡＳ層は極めて滑らかな表面形状を
有することとなり、再現性よ（ Ｇ ａ Ａ． ｓの鏡
面単結晶を得ることができる。
また、上記の本発明の実施例ではシリコンの（００１）
面をサファイアのＣ軸方向から遠いシリ１１ に限定されるものではなく、これは第１図に示すように
、鏡面領域の中でも特に多くの鏡面を有する＜１１０＞
方向の領域３ｃ，及び＜１１０＞方向の領域３ｂ内に含
まれる方向及びオフ角度であればよい。よって、良好な
ＧａＡｓの鏡面結晶を得るためには、シリコンの（００
１）面をサファイアのＣ軸から遠い＜１１０＞方向ある
いはく１１０〉方向に０．１〜１０度傾斜させ、さらに
、これをシリコンの〔００１）軸に沿ってそれぞれ４５
゜より小さい角度で回転させたものをＳＯＳ基板とする
とよい。
面をサファイアのＣ軸方向から遠いシリ１１ に限定されるものではなく、これは第１図に示すように
、鏡面領域の中でも特に多くの鏡面を有する＜１１０＞
方向の領域３ｃ，及び＜１１０＞方向の領域３ｂ内に含
まれる方向及びオフ角度であればよい。よって、良好な
ＧａＡｓの鏡面結晶を得るためには、シリコンの（００
１）面をサファイアのＣ軸から遠い＜１１０＞方向ある
いはく１１０〉方向に０．１〜１０度傾斜させ、さらに
、これをシリコンの〔００１）軸に沿ってそれぞれ４５
゜より小さい角度で回転させたものをＳＯＳ基板とする
とよい。
なお、上記実施例ではサファイアのＲ面に（００１）面
のシリコンを形成した例を示したが、これは同然ながら
、シリコンの（００１）面と等価な方向である（１ ０
０）及び（０１．０）面でもよい。例えば（１ ０
０）面シリコンでは＜ ０ １ １． ＞方向あるいぱ
＜ｏ １１＞方向にオフ角度をつけるようにするとよい
。
のシリコンを形成した例を示したが、これは同然ながら
、シリコンの（００１）面と等価な方向である（１ ０
０）及び（０１．０）面でもよい。例えば（１ ０
０）面シリコンでは＜ ０ １ １． ＞方向あるいぱ
＜ｏ １１＞方向にオフ角度をつけるようにするとよい
。
次に、このように形成したＳＯＳ基板上にＧａＡｓを堆
積ずる方法について参考までに簡単に説１２ 明する。
積ずる方法について参考までに簡単に説１２ 明する。
第３図はＳＯＳ基板上にＧａＡｓを堆積する際に用いら
れるＭＯＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。図にお
いて、１３はシリコンの表面清浄化用の第１の反応管、
１４はＧａＡｓの成長用の第２の反応管、１０は第１の
反応管１３及び第２の反応管１４に反応ガスを供給する
ガス供給室、１１は第１の反応管１３及び第２の反応管
１４内の圧力を調節する圧力調節室、１２はウエハ準備
室、１５はウエハ取り出し室、１６はポンプ、１７はウ
エハ搬送室、１８はフォーク、１９はサセプタ、２０は
シリンダー、２１はゲートハルブである。
れるＭＯＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。図にお
いて、１３はシリコンの表面清浄化用の第１の反応管、
１４はＧａＡｓの成長用の第２の反応管、１０は第１の
反応管１３及び第２の反応管１４に反応ガスを供給する
ガス供給室、１１は第１の反応管１３及び第２の反応管
１４内の圧力を調節する圧力調節室、１２はウエハ準備
室、１５はウエハ取り出し室、１６はポンプ、１７はウ
エハ搬送室、１８はフォーク、１９はサセプタ、２０は
シリンダー、２１はゲートハルブである。
ウエハ準備室１２内に収納されたシリコンの（００１）
面から＜１ １ ０＞方向あるいは＜１１０＞方向に数
度のオフ角度を有するＳＯＳ基板を、シリンダ２０上に
取り、水素で満たされたウエハ搬送室１７内を経てシリ
ンダ２０とフォーク１８により第１の反応管１３内に転
送する。ここでは約１０００℃の高温での熱処理を行い
シリコン表面１３ 上の自然酸化膜を除去してシリコンのクリーニングをお
こなう。次にクリーニング終了後のＳＯＳ基板を再度ウ
エハ搬送室１７を経て第２の反応管１４内に転送し、こ
こで、シリコン基板上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓ層
を堆積する。その後、ＧａＡｓが堆積されたＳＯＳ基板
をウエハ取り出し室１５に搬送して終了する。このよう
なＭＯＣＶＤ装置によれば、２つの反応管を使用して、
シリコン表面の酸化膜除去のための熱処理とＧａＡＳ堆
積を別々に行うようにしているので、シリコン表面の酸
化膜除去のための熱処理中にシリコンの表面に熱分解し
たＧａＡｓが付着することがなく、さらにはロード口ツ
タ式となっているので、シリコン基板上に効果的に精度
良（ Ｇ ａ Ａ ｓ鏡面を形成することができる。
面から＜１ １ ０＞方向あるいは＜１１０＞方向に数
度のオフ角度を有するＳＯＳ基板を、シリンダ２０上に
取り、水素で満たされたウエハ搬送室１７内を経てシリ
ンダ２０とフォーク１８により第１の反応管１３内に転
送する。ここでは約１０００℃の高温での熱処理を行い
シリコン表面１３ 上の自然酸化膜を除去してシリコンのクリーニングをお
こなう。次にクリーニング終了後のＳＯＳ基板を再度ウ
エハ搬送室１７を経て第２の反応管１４内に転送し、こ
こで、シリコン基板上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓ層
を堆積する。その後、ＧａＡｓが堆積されたＳＯＳ基板
をウエハ取り出し室１５に搬送して終了する。このよう
なＭＯＣＶＤ装置によれば、２つの反応管を使用して、
シリコン表面の酸化膜除去のための熱処理とＧａＡＳ堆
積を別々に行うようにしているので、シリコン表面の酸
化膜除去のための熱処理中にシリコンの表面に熱分解し
たＧａＡｓが付着することがなく、さらにはロード口ツ
タ式となっているので、シリコン基板上に効果的に精度
良（ Ｇ ａ Ａ ｓ鏡面を形成することができる。
なお、上記実施例ではＳＯＳ基板上に形成する化合物半
導体としてＧａＡｓを例に示したが、本発明はＧａＡｓ
に限定されるものではなく、ＩｎＰ等、他のＩ−Ｖ族化
合物半導体でもよい。
導体としてＧａＡｓを例に示したが、本発明はＧａＡｓ
に限定されるものではなく、ＩｎＰ等、他のＩ−Ｖ族化
合物半導体でもよい。
このような本実施例によれば、ＳＯＳ基板のオ１４
フ方向，及びオフ角度をＧａＡｓの鏡面が広範囲で得ら
れる方向のみに限定したので、ロノト間のオフのばらつ
きに対しても充分に広いマージンがあり、ＳＯＳ基板上
に再現性よく高品質のＧａＡＳ単結晶を形成できる。
れる方向のみに限定したので、ロノト間のオフのばらつ
きに対しても充分に広いマージンがあり、ＳＯＳ基板上
に再現性よく高品質のＧａＡＳ単結晶を形成できる。
以上のように本発明によれば、Ｒ面（１ １ ０ ２）
サファイア基板上に成長したシリコン（００１）結晶面
が、ザファイアのＣ軸〈０００１〉方向から遠い＜１１
０＞方向あるいは＜１１０＞方向に０．１〜１０度の角
度をもって傾斜したもの、さらには、これをシリコンの
（００１）軸に沿って＜１１０＞方向あるいは＜１１０
＞方向からそれぞれ４５度より小さい角度で回転させた
ものをＳＯＳ基板として用いたので、ＳＯＳ基板上に再
現性よく、広範囲に渡って鏡面を有する化合物半導体層
を高精度に形成できる効果がある。
サファイア基板上に成長したシリコン（００１）結晶面
が、ザファイアのＣ軸〈０００１〉方向から遠い＜１１
０＞方向あるいは＜１１０＞方向に０．１〜１０度の角
度をもって傾斜したもの、さらには、これをシリコンの
（００１）軸に沿って＜１１０＞方向あるいは＜１１０
＞方向からそれぞれ４５度より小さい角度で回転させた
ものをＳＯＳ基板として用いたので、ＳＯＳ基板上に再
現性よく、広範囲に渡って鏡面を有する化合物半導体層
を高精度に形成できる効果がある。
第１図は本発明の一実施例による半導体装置において球
面状ＳＯＳ基板にＧａＡｓを成長させた１５ 時の表面写真を描いた図、第２図は本発明の一実施例に
おいて半導体装置において球面ＳＯＳ基板の結晶方位を
サファイアの結晶構造模式図と照合して示した図、第３
図は本発明の一実施例による半導体装置においてＳＯＳ
基板上に化合物半導体層を堆積する装置を示す図、第４
図は球面状シリコン基板上に形成されたＧａＡｓ層の表
面写真を描いた図である。 図において、１は球面状ＳＯＳ基板、２はＧａＡｓ層、
３ａ〜３ｄは鏡面領域、４ば白濁領域、５はファセソト
面、６はザファイア、７はサファイアのＣ軸＜０００１
＞、８はサファイアのＲ面（１１０２）、９はシリコン
の（００１）面、ＩＯはガス供給室、１１は圧力調節室
、１２はウエハ準備室、１３は第１の反応管、１４は第
２の反応管、１５はウエハ取り出し室、１６はポンプ、
１７はウエハ搬送室、１８はフォーク、１９はサセプタ
、２０はシリンダー、２１はゲートバルブである。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。 １６ ２５ ．ｆｉｊ戎′夕久し！ダ ２６ ２７ａ〜２７ｄ ２８ ＧａＡｓ 途らレ晃轡 ρ７ｔ涜Ｒ
面状ＳＯＳ基板にＧａＡｓを成長させた１５ 時の表面写真を描いた図、第２図は本発明の一実施例に
おいて半導体装置において球面ＳＯＳ基板の結晶方位を
サファイアの結晶構造模式図と照合して示した図、第３
図は本発明の一実施例による半導体装置においてＳＯＳ
基板上に化合物半導体層を堆積する装置を示す図、第４
図は球面状シリコン基板上に形成されたＧａＡｓ層の表
面写真を描いた図である。 図において、１は球面状ＳＯＳ基板、２はＧａＡｓ層、
３ａ〜３ｄは鏡面領域、４ば白濁領域、５はファセソト
面、６はザファイア、７はサファイアのＣ軸＜０００１
＞、８はサファイアのＲ面（１１０２）、９はシリコン
の（００１）面、ＩＯはガス供給室、１１は圧力調節室
、１２はウエハ準備室、１３は第１の反応管、１４は第
２の反応管、１５はウエハ取り出し室、１６はポンプ、
１７はウエハ搬送室、１８はフォーク、１９はサセプタ
、２０はシリンダー、２１はゲートバルブである。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。 １６ ２５ ．ｆｉｊ戎′夕久し！ダ ２６ ２７ａ〜２７ｄ ２８ ＧａＡｓ 途らレ晃轡 ρ７ｔ涜Ｒ
Claims (2)
- （１）サファイア基板上にシリコン層を形成したシリコ
ンオンサファイア基板（略してＳＯＳ基板）上に、III
−Ｖ族化合物半導体層を形成してなる半導体装置におい
て、 前記ＳＯＳ基板は、 Ｒ面（１＠１＠０２）サファイア基板上に成長したシリ
コン（００１）結晶面が、前記サファイアのＣ軸＜００
０１＞方向から遠い＜＠１＠１０＞方向あるいは＜１１
０＞方向に０．１〜１０度の角度をもって傾斜したもの
であることを特徴とする半導体装置。 - （２）サファイア基板上にシリコン層を形成したシリコ
ンオンサファイア基板（略してＳＯＳ基板）上に、III
−Ｖ族化合物半導体層を形成してなる半導体装置におい
て、 前記ＳＯＳ基板は、 Ｒ面（１＠１＠０２）サファイア基板上に成長したシリ
コン（００１）結晶面が、前記サファイアのＣ軸＜００
０１＞方向から遠い＜＠１＠１０＞方向あるいは＜＠１
＠＠１＠０＞方向に０．１〜１０度の角度をもって傾斜
し、かつ、シリコンの〔００１〕軸に沿って＜＠１＠１
０＞方向あるいは＜＠１＠＠１＠０＞方向から４５度よ
り小さい角度で回転したものであることを特徴とする半
導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011561A JPH088214B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 半導体装置 |
| US07/581,794 US5081519A (en) | 1990-01-19 | 1990-09-13 | Semiconductor device |
| DE4040356A DE4040356A1 (de) | 1990-01-19 | 1990-12-17 | Halbleiterbauteil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011561A JPH088214B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03215934A true JPH03215934A (ja) | 1991-09-20 |
| JPH088214B2 JPH088214B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=11781350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011561A Expired - Lifetime JPH088214B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 半導体装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5081519A (ja) |
| JP (1) | JPH088214B2 (ja) |
| DE (1) | DE4040356A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008153512A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
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| US5912481A (en) | 1997-09-29 | 1999-06-15 | National Scientific Corp. | Heterojunction bipolar transistor having wide bandgap, low interdiffusion base-emitter junction |
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| JP3180743B2 (ja) * | 1997-11-17 | 2001-06-25 | 日本電気株式会社 | 窒化化合物半導体発光素子およびその製法 |
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-
1990
- 1990-01-19 JP JP2011561A patent/JPH088214B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-13 US US07/581,794 patent/US5081519A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-12-17 DE DE4040356A patent/DE4040356A1/de active Granted
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|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5081519A (en) | 1992-01-14 |
| DE4040356C2 (ja) | 1993-06-09 |
| DE4040356A1 (de) | 1991-07-25 |
| JPH088214B2 (ja) | 1996-01-29 |
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