JPH04162614A - 異種材料接合基板、およびその製造方法 - Google Patents
異種材料接合基板、およびその製造方法Info
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- JPH04162614A JPH04162614A JP28698690A JP28698690A JPH04162614A JP H04162614 A JPH04162614 A JP H04162614A JP 28698690 A JP28698690 A JP 28698690A JP 28698690 A JP28698690 A JP 28698690A JP H04162614 A JPH04162614 A JP H04162614A
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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]
本発明は、電子および光学素子の製造に用いられる、異
種材料が点接合により接合された基板構造、およびその
製造方法に関する。
種材料が点接合により接合された基板構造、およびその
製造方法に関する。
[従来の技術]
異種材料が接合した基板構造は、通常、基板表面−面に
、基板と異なる材質の膜を形成(成長)することによっ
て得られている。このようなヘテロエピタキシャル成長
膜は、基板と面で接合(面接合)しているので、成長終
了後、成長温度から室温に冷却したとき、成長膜と基板
との格子定数差および熱膨脹係数差に起因して、膜内に
二次元応力が発生し、これが膜内に残留歪(応力)とし
て存在する。この様子を第6A図およびその線■B−V
IBに沿った断面図である第6B図を参照して説明する
と、基板1上に成長した膜2は、基板と面接合部3(第
6B図)で面接合し、成長膜2内には、第6A図に矢印
4.4°で示す方向に二次元残留応力が存在する。
、基板と異なる材質の膜を形成(成長)することによっ
て得られている。このようなヘテロエピタキシャル成長
膜は、基板と面で接合(面接合)しているので、成長終
了後、成長温度から室温に冷却したとき、成長膜と基板
との格子定数差および熱膨脹係数差に起因して、膜内に
二次元応力が発生し、これが膜内に残留歪(応力)とし
て存在する。この様子を第6A図およびその線■B−V
IBに沿った断面図である第6B図を参照して説明する
と、基板1上に成長した膜2は、基板と面接合部3(第
6B図)で面接合し、成長膜2内には、第6A図に矢印
4.4°で示す方向に二次元残留応力が存在する。
この残留歪(応力)は、ヘテロエピタキシャル成長膜を
用いた電子および光学素子の電気的および光学的特性を
劣化させ、また素子寿命を短くする。
用いた電子および光学素子の電気的および光学的特性を
劣化させ、また素子寿命を短くする。
[発明が解決しようとする課題]
従って、本発明の課題は、基板と成長膜との熱膨脹係数
差に起因する残留歪(応力)を緩和した基板構造、およ
びその製造方法を提供することである。
差に起因する残留歪(応力)を緩和した基板構造、およ
びその製造方法を提供することである。
[課題を解決するための手段]
上記課題を解決するために、本発明は、基板と成長膜と
を面接合ではなく点接合によって接合するという手段を
講じている。
を面接合ではなく点接合によって接合するという手段を
講じている。
すなわち、本発明は、成長膜と基板とがそれらの界面に
おいて点接合していることを特徴とする基板構造を提供
する。
おいて点接合していることを特徴とする基板構造を提供
する。
例えば、基板は、単元素半導体で構成し、成長膜は、化
合物半導体で構成することができる。
合物半導体で構成することができる。
本発明の基板構造は、成長膜の原料を基板と点接触させ
、基板と垂直方向よりも水平方向に大きな速度で膜を成
長させることによって製造できる。
、基板と垂直方向よりも水平方向に大きな速度で膜を成
長させることによって製造できる。
本発明の基板構造を用いて作製された素子も本発明に属
する。
する。
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
まず、第1A図およびその線I B−I Bに沿う断面
図である第1B図を参照して、本発明の基板構造を説明
する。これら図に示されているように、本発明の基板構
造は、例えばシリコンのような単元素半導体で構成され
た、基板11を有する。この基板1上には、例えばGa
Asのような化合物半導体で形成された、成長膜12が
形成されている。この成長膜12は、第1B図によく示
されているように、基板11とは、点(または微小スポ
ト)接合部13においてのみ接合している。このように
、本発明の基板構造は、成長膜と、基板とが、全面接合
しているのではなく、点または微小スポット接合してい
るだけなので、従来の構造において成長膜内に存在して
いた二次元応力が緩和・低減される。
図である第1B図を参照して、本発明の基板構造を説明
する。これら図に示されているように、本発明の基板構
造は、例えばシリコンのような単元素半導体で構成され
た、基板11を有する。この基板1上には、例えばGa
Asのような化合物半導体で形成された、成長膜12が
形成されている。この成長膜12は、第1B図によく示
されているように、基板11とは、点(または微小スポ
ト)接合部13においてのみ接合している。このように
、本発明の基板構造は、成長膜と、基板とが、全面接合
しているのではなく、点または微小スポット接合してい
るだけなので、従来の構造において成長膜内に存在して
いた二次元応力が緩和・低減される。
このような基板構造は、成長膜の原料を基板と点接触さ
せ、基板と垂直方向よりも水平方向に大きな速度で膜を
成長させる、いわゆるラテラルオーバーグロース法によ
って得ることができる。すなわち、第2図に示すように
、膜が成長しない物質で形成された表面領域21(面積
S、)と膜が成長し得る物質で形成された微小な(スポ
ット)表面領域22(面積S2)とからなる基板11(
但し、S、>>S2)を用い、基板11と垂直方向より
も水平方向に大きな速度で膜が成長する条件で、膜の構
成物質(原料)を基板11上に供給すると、まず、領域
22上にのみ膜成長が開始される。膜成長は、基板11
と垂直方向よりも水平方向に大きな速度で成長する条件
で行なわれているので、膜は、基板11と水平方向に速
く成長し、領域21を覆うようになり(ラテラルオーバ
ーグロース)、第1図に示す構造が得られる(但し、膜
物質と、表面領域21の物質とは結合しない)。
せ、基板と垂直方向よりも水平方向に大きな速度で膜を
成長させる、いわゆるラテラルオーバーグロース法によ
って得ることができる。すなわち、第2図に示すように
、膜が成長しない物質で形成された表面領域21(面積
S、)と膜が成長し得る物質で形成された微小な(スポ
ット)表面領域22(面積S2)とからなる基板11(
但し、S、>>S2)を用い、基板11と垂直方向より
も水平方向に大きな速度で膜が成長する条件で、膜の構
成物質(原料)を基板11上に供給すると、まず、領域
22上にのみ膜成長が開始される。膜成長は、基板11
と垂直方向よりも水平方向に大きな速度で成長する条件
で行なわれているので、膜は、基板11と水平方向に速
く成長し、領域21を覆うようになり(ラテラルオーバ
ーグロース)、第1図に示す構造が得られる(但し、膜
物質と、表面領域21の物質とは結合しない)。
かくして、膜12(面積So)は、微小頭域22でのみ
基板11と接合(So>>52)L、点接合構造が実現
できる。
基板11と接合(So>>52)L、点接合構造が実現
できる。
[実施例コ
以下、本発明を実施例により、より具体的に説明する。
実施例
本実施例では、(110)シリコンウェハを基板として
使用した。シリコン基板は、フッ酸と硝酸との混合液で
エツチングした後、フッ酸水溶液で自然酸化膜を除去し
た。ついで、第3A図およびその線DIB−IIIBに
沿った断面図である第3B図に示すように、化学気相堆
積(CVD)法により、シリコン基板31上に、厚さ約
1000人の5i02膜32を形成し、この5i02膜
32をリソグラフィー技術により、第3A図および第3
B図に示す形状にバターニングした。すなわち、5i0
2膜32に、3μm×3μmの大きさの正方形の窓部(
開口)33を、第4図に示すように[11011および
[001]方位から20度ずれた軸に沿って中心部間隔
200μm隔てて配列するように形成した。
使用した。シリコン基板は、フッ酸と硝酸との混合液で
エツチングした後、フッ酸水溶液で自然酸化膜を除去し
た。ついで、第3A図およびその線DIB−IIIBに
沿った断面図である第3B図に示すように、化学気相堆
積(CVD)法により、シリコン基板31上に、厚さ約
1000人の5i02膜32を形成し、この5i02膜
32をリソグラフィー技術により、第3A図および第3
B図に示す形状にバターニングした。すなわち、5i0
2膜32に、3μm×3μmの大きさの正方形の窓部(
開口)33を、第4図に示すように[11011および
[001]方位から20度ずれた軸に沿って中心部間隔
200μm隔てて配列するように形成した。
この5i02膜32を有するシリコン基板31上に、有
機金属気相堆積(MOCVD)法により、GaAs薄膜
を成長させた。この薄膜の原料としては、トリメチルガ
リウム(TMGa)およびアルシン(AsH3)を、流
量比(T M G a / A 5H3)30で用いた
。成長温度は、750℃であり、成長時間は、3時間で
あった。
機金属気相堆積(MOCVD)法により、GaAs薄膜
を成長させた。この薄膜の原料としては、トリメチルガ
リウム(TMGa)およびアルシン(AsH3)を、流
量比(T M G a / A 5H3)30で用いた
。成長温度は、750℃であり、成長時間は、3時間で
あった。
第5A、5B図(ここでは、1つの窓部33の周辺のみ
を示す)に示すように、GaAs成長膜34は、窓部3
3を中心として平面サイズ160μmX30μm1基板
41上での厚さ9μmとなった。その表面を電子顕微鏡
で観察したところ、平坦であった。膜34か、第5A、
5B図に示すような構造となるのは、5i02膜32上
にはGaAsが成長せず、窓部33内のシリコン表面上
にのみ成長し、かつ基板と水平方向の成長速度が垂直方
向のそれよりも大きいためである。
を示す)に示すように、GaAs成長膜34は、窓部3
3を中心として平面サイズ160μmX30μm1基板
41上での厚さ9μmとなった。その表面を電子顕微鏡
で観察したところ、平坦であった。膜34か、第5A、
5B図に示すような構造となるのは、5i02膜32上
にはGaAsが成長せず、窓部33内のシリコン表面上
にのみ成長し、かつ基板と水平方向の成長速度が垂直方
向のそれよりも大きいためである。
なお、ホトルミネッセンス法を用いて成長膜34を評価
したところ、励起子発光の分裂が観察されなかったこと
から、成長膜の残留歪(応力)が低減されていることが
わかった。
したところ、励起子発光の分裂が観察されなかったこと
から、成長膜の残留歪(応力)が低減されていることが
わかった。
[発明の効果]
以上述べたように、本発明によれば、成長膜と基板との
熱膨張係数差に起因して発生する歪(応力)が緩和され
た、点接合基板構造が提供される。
熱膨張係数差に起因して発生する歪(応力)が緩和され
た、点接合基板構造が提供される。
従って、この基板構造を用いた素子は、上記歪(応力)
による性能劣化や寿命の短縮が軽減される。
による性能劣化や寿命の短縮が軽減される。
また、基板面方位および成長条件を適切に選ぶことによ
り、基板と垂直方向より水平方向において速い成長速度
で成長する条件で膜を成長させることによる、いわゆる
ラテラルオーバーグロース法により、本発明の基板構造
が得られる。
り、基板と垂直方向より水平方向において速い成長速度
で成長する条件で膜を成長させることによる、いわゆる
ラテラルオーバーグロース法により、本発明の基板構造
が得られる。
第1図は、本発明の基板構造を示す斜視図、第1B図は
、第1A図の線I B−I Bに沿った断面図、第2図
は、本発明の基板構造における基板を説明するための斜
視図、第3A図は、本発明の基板構造を得るための1実
施例を説明するための斜視図、第3B図は、第3A図の
線IB−mBに沿った断面図、第4図は、第3A図に示
した窓部の配列を説明するための平面図、第5A図は、
本発明の実施例により製造された基板構造を示す斜視図
、第5B図は、第5A図の線VB−VBに沿った断面図
、第6A図は、従来の基板構造を示す斜視図、第6B図
は、第6A図の線VrB−VIBに沿った断面図。 11、21・・・基板、12.34・・・成長膜、13
・・・点接合部第1A @ 第1B図 フ1 jp2図 1.5A図 jP5B図 フ
、第1A図の線I B−I Bに沿った断面図、第2図
は、本発明の基板構造における基板を説明するための斜
視図、第3A図は、本発明の基板構造を得るための1実
施例を説明するための斜視図、第3B図は、第3A図の
線IB−mBに沿った断面図、第4図は、第3A図に示
した窓部の配列を説明するための平面図、第5A図は、
本発明の実施例により製造された基板構造を示す斜視図
、第5B図は、第5A図の線VB−VBに沿った断面図
、第6A図は、従来の基板構造を示す斜視図、第6B図
は、第6A図の線VrB−VIBに沿った断面図。 11、21・・・基板、12.34・・・成長膜、13
・・・点接合部第1A @ 第1B図 フ1 jp2図 1.5A図 jP5B図 フ
Claims (4)
- (1)成長膜と基板とがそれらの界面において点接合し
ていることを特徴とする基板構造。 - (2)基板が、単元素半導体で構成され、成長膜が、化
合物半導体で構成されている請求項1記載の基板構造。 - (3)請求項1記載の基板構造を有する素子。
- (4)成長膜の原料を基板と点接触させ、基板と垂直方
向よりも水平方向に大きな速度で膜を成長させることを
特徴とする基板構造の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28698690A JPH04162614A (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 異種材料接合基板、およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28698690A JPH04162614A (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 異種材料接合基板、およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04162614A true JPH04162614A (ja) | 1992-06-08 |
Family
ID=17711540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28698690A Pending JPH04162614A (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 異種材料接合基板、およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04162614A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010038464A1 (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-08 | 住友化学株式会社 | 半導体基板、電子デバイス、および半導体基板の製造方法 |
WO2010038461A1 (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-08 | 住友化学株式会社 | 半導体基板、電子デバイス、および半導体基板の製造方法 |
WO2010038463A1 (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-08 | 住友化学株式会社 | 半導体基板、電子デバイス、および半導体基板の製造方法 |
JP2010161349A (ja) * | 2008-12-08 | 2010-07-22 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 半導体装置、半導体装置の製造方法、半導体基板、および半導体基板の製造方法 |
US20110186911A1 (en) * | 2008-10-02 | 2011-08-04 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Semiconductor substrate, electronic device and method for manufacturing semiconductor substrate |
-
1990
- 1990-10-26 JP JP28698690A patent/JPH04162614A/ja active Pending
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102171791A (zh) * | 2008-10-02 | 2011-08-31 | 住友化学株式会社 | 半导体基板、电子器件、以及半导体基板的制造方法 |
WO2010038461A1 (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-08 | 住友化学株式会社 | 半導体基板、電子デバイス、および半導体基板の製造方法 |
WO2010038463A1 (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-08 | 住友化学株式会社 | 半導体基板、電子デバイス、および半導体基板の製造方法 |
JP2010226082A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-10-07 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 半導体基板、電子デバイス、および半導体基板の製造方法 |
JP2010226081A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-10-07 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 半導体基板、電子デバイス、および半導体基板の製造方法 |
JP2010226080A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-10-07 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 半導体基板、電子デバイス、および半導体基板の製造方法 |
US20110180849A1 (en) * | 2008-10-02 | 2011-07-28 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Semiconductor substrate, electronic device and method for manufacturing semiconductor substrate |
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CN102171793A (zh) * | 2008-10-02 | 2011-08-31 | 住友化学株式会社 | 半导体基板、电子器件、以及半导体基板的制造方法 |
US8686472B2 (en) | 2008-10-02 | 2014-04-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Semiconductor substrate, electronic device and method for manufacturing semiconductor substrate |
TWI471910B (zh) * | 2008-10-02 | 2015-02-01 | Sumitomo Chemical Co | 半導體晶圓、電子裝置及半導體晶圓之製造方法 |
JP2010161349A (ja) * | 2008-12-08 | 2010-07-22 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 半導体装置、半導体装置の製造方法、半導体基板、および半導体基板の製造方法 |
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