JPH04273173A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor device and method of manufacturing the same

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JPH04273173A
JPH04273173A JP3032978A JP3297891A JPH04273173A JP H04273173 A JPH04273173 A JP H04273173A JP 3032978 A JP3032978 A JP 3032978A JP 3297891 A JP3297891 A JP 3297891A JP H04273173 A JPH04273173 A JP H04273173A
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JP
Japan
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substrate
semiconductor
layer
element forming
semiconductor device
Prior art date
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Application number
JP3032978A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Watanabe
正幸 渡辺
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH04273173A publication Critical patent/JPH04273173A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent generation of warpage of wafer and dislocation by misfitting even in the case of stacking a heteroepitaxial growth layer on a substrate having different grating constant. CONSTITUTION:A P-type AlGaAs layer 2, an N-type AlGaAs layer 4 are continuously formed on the surface of a GaAs substrate 1 and an electrode 5 is provided at the upper surface of this N-type AlGaAs layer 4. At the rear surface of substrate 1, a P-type AlGaAs layer 3 is provided to prevent generation of warpage of substrate and dislocation by misfitting. An electrode 6 is also provided to this P-type AlGaAs layer 3.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、半導体単結晶基板上
にヘテロエピタキシャル法によって形成された半導体装
置とその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device formed on a semiconductor single crystal substrate by a heteroepitaxial method and a method for manufacturing the same.

【0002】0002

【従来の技術】シリコン(Si) はマイクロエレクト
ロニクス用の半導体材料として極めて優れている。近年
、シリコンにはない電子的機能を付加するためにヘテロ
エピタキシャル技術を駆使した種々の半導体装置が提案
されている。代表的な物としては、例えばGaAs基板
上にAlGaAsなどの混晶がヘテロエピタキシャル成
長された発光素子や、Si基板上にGaAsがヘテロエ
ピタキシャル成長されたGaAs/Siがある。
2. Description of the Related Art Silicon (Si) is extremely excellent as a semiconductor material for microelectronics. In recent years, various semiconductor devices have been proposed that make full use of heteroepitaxial technology to add electronic functions that silicon does not have. Typical examples include a light emitting device in which a mixed crystal such as AlGaAs is grown heteroepitaxially on a GaAs substrate, and a GaAs/Si device in which GaAs is heteroepitaxially grown on a Si substrate.

【0003】ところで、ヘテロエピタキシャル成長では
、格子定数の不整合が問題となる。例えばAl0.40
Ga0.60As/GaAsでは約0.04%の格子不
整合が発生する。このため、直径41mm、厚さ300
μm のGaAs基板にAl0.35Ga0.65As
を10μm 積層すると、約50μm 程度の反りが生
じる。この後、この反りが発生したウエハーを素子製造
工程に供した場合、ウエハーに割れが発生したり、Ga
As基板とAlGaAs属との界面に発生するミスフィ
ット転位(格子不整合に基づく転位)がAlGaAs属
の内部に伸び、素子の特性を劣化する要因となる。一方
、GaAs/Siの場合は、格子不整合が実に4%近く
あり、これがGaAs/Si系の素子の実用化の大きな
障害となっている。
By the way, in heteroepitaxial growth, mismatching of lattice constants poses a problem. For example, Al0.40
In Ga0.60As/GaAs, a lattice mismatch of about 0.04% occurs. Therefore, the diameter is 41 mm and the thickness is 300 mm.
Al0.35Ga0.65As on μm GaAs substrate
When 10 μm of layers are stacked, a warpage of about 50 μm occurs. After that, when the warped wafer is subjected to the device manufacturing process, cracks may occur on the wafer, and Ga
Misfit dislocations (dislocations based on lattice mismatch) generated at the interface between the As substrate and the AlGaAs group extend into the interior of the AlGaAs group, and become a factor that deteriorates the characteristics of the device. On the other hand, in the case of GaAs/Si, the lattice mismatch is actually close to 4%, which is a major obstacle to the practical application of GaAs/Si based elements.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】上記のように、格子定
数の異なる基板上にヘテロエピタキシャル成長層を積層
した場合、格子不整合等により、ウエハーの反りやミス
フィット転位が発生するという課題を有している。
[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, when heteroepitaxially grown layers are stacked on substrates with different lattice constants, there is a problem that wafer warpage and misfit dislocation occur due to lattice mismatch, etc. ing.

【0005】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、格子定数
の異なる基板上にヘテロエピタキシャル成長層を積層し
た場合においても、ウエハーの反りやミスフィット転位
の発生を防止することができ、素子製造工程においてウ
エハー割れを防止可能であるとともに、素子の信頼性向
上を図ることが可能な半導体装置およびその製造方法を
提供しようとするものである。
The present invention was made to solve the above problems, and its purpose is to prevent wafer warpage and misfit even when heteroepitaxially grown layers are stacked on substrates with different lattice constants. The present invention aims to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can prevent the occurrence of dislocations, prevent wafer cracking in the device manufacturing process, and improve the reliability of the device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するため、半導体単結晶基板の表面上にヘテロエピ
タキシャル成長により形成され、半導体素子が形成され
る素子形成層と、前記半導体単結晶基板の裏面にヘテロ
エピタキシャル成長により形成されたエピタキシャル層
とを設けている。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an element forming layer formed by heteroepitaxial growth on the surface of a semiconductor single crystal substrate, in which a semiconductor element is formed, and an element forming layer formed on the surface of a semiconductor single crystal substrate. An epitaxial layer formed by heteroepitaxial growth is provided on the back surface of the substrate.

【0007】また、素子形成層は、ヘテロエピタキシャ
ル成長により、基板から第1導電型半導体層と第2導電
型半導体層とが連続して形成されダイオードを構成して
いる。さらに、素子形成層には、ショットキーゲート電
界効果トランジスタが形成されている。
[0007] Furthermore, the element formation layer is formed by successively forming a first conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type semiconductor layer from the substrate by heteroepitaxial growth, and constitutes a diode. Furthermore, a Schottky gate field effect transistor is formed in the element formation layer.

【0008】また、素子形成層には、前記基板と同一の
半導体で、基板と連続された素子形成部およびダイシン
グ部が設けられ、この素子形成部および素子形成層のそ
れぞれに半導体素子が形成されている。
Further, the element forming layer is provided with an element forming part and a dicing part made of the same semiconductor as the substrate and continuous with the substrate, and a semiconductor element is formed in each of the element forming part and the element forming layer. ing.

【0009】さらに、この発明は、半導体単結晶基板の
表面上に、ヘテロエピタキシャル成長により、半導体素
子が形成される素子形成層を形成し、前記半導体単結晶
基板の裏面に、ヘテロエピタキシャル成長によりエピタ
キシャル層を形成している。また、前記素子形成層とエ
ピタキシャル層は同一のエピタキシャル成長工程で形成
される。
Furthermore, the present invention forms an element formation layer in which a semiconductor element is formed by heteroepitaxial growth on the front surface of the semiconductor single crystal substrate, and forms an epitaxial layer on the back surface of the semiconductor single crystal substrate by heteroepitaxial growth. is forming. Further, the element forming layer and the epitaxial layer are formed in the same epitaxial growth process.

【0010】さらに、前記素子形成層に、前記基板と同
一の半導体で、基板と連続された素子形成部およびダイ
シング部を設け、この素子形成部および素子形成層のそ
れぞれに半導体素子を形成し、前記ダイシング部の中央
部をダイシングし、このダイシングした両側の半導体を
残している。
Further, an element forming part and a dicing part made of the same semiconductor as the substrate and continuous with the substrate are provided in the element forming layer, and a semiconductor element is formed in each of the element forming part and the element forming layer, The central part of the dicing section is diced, and the diced semiconductors on both sides are left.

【0011】[0011]

【作用】すなわち、この発明によれば、半導体単結晶基
板の表面にヘテロエピタキシャル成長により、半導体素
子が形成される素子形成層を設けるとともに、半導体単
結晶基板の裏面にヘテロエピタキシャル成長により形成
されたエピタキシャル層とを設けているため、基板の反
りやミスフィット転位の発生を防止することができる。
[Operation] That is, according to the present invention, an element forming layer in which a semiconductor element is formed by heteroepitaxial growth is provided on the front surface of a semiconductor single crystal substrate, and an epitaxial layer is formed by heteroepitaxial growth on the back surface of the semiconductor single crystal substrate. Therefore, it is possible to prevent warping of the substrate and occurrence of misfit dislocations.

【0012】また、基板の裏面にもエピタキシャル層を
設けているため、素子形成層にヘテロエピタキシャル成
長により、第1導電型半導体層と第2導電型半導体層を
形成してダイオードを構成した場合においても、ダイオ
ードの特性劣化を防止できる。
Furthermore, since an epitaxial layer is also provided on the back surface of the substrate, even when a diode is constructed by forming a first conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type semiconductor layer on the element forming layer by heteroepitaxial growth. , it is possible to prevent deterioration of diode characteristics.

【0013】さらに、基板の裏面にもエピタキシャル層
を設けているため、素子形成層にショットキーゲート電
界効果トランジスタを形成した場合においても、トラン
ジスタの特性劣化を防止できる。
Furthermore, since an epitaxial layer is provided on the back surface of the substrate, even when a Schottky gate field effect transistor is formed in the element formation layer, deterioration of the characteristics of the transistor can be prevented.

【0014】また、基板の裏面にもエピタキシャル層を
設けているため、素子形成層に基板と同一の半導体で、
基板と連続された素子形成部およびダイシング部を設け
、この素子形成部および素子形成層のそれぞれに半導体
素子を形成した後、ダイシング部をダイシングした場合
においても、基板の割れを防止できる。
Furthermore, since an epitaxial layer is also provided on the back surface of the substrate, the element forming layer is made of the same semiconductor as the substrate.
Even when an element forming part and a dicing part are provided that are continuous with the substrate, and the dicing part is diced after forming a semiconductor element in each of the element forming part and the element forming layer, the substrate can be prevented from cracking.

【0015】さらに、この発明は、半導体単結晶基板の
表面上に、ヘテロエピタキシャル成長により、半導体素
子が形成される素子形成層を形成し、半導体単結晶基板
の裏面にも、ヘテロエピタキシャル成長によりエピタキ
シャル層を形成し、この後、素子形成層に半導体素子を
形成している。したがって、基板の反りやミスフィット
転位の発生を防止することができるため、半導体素子の
特性を均一化することができるとともに、素子の収量を
増加することができる。また、素子形成層と基板裏面の
エピタキシャル層を同一工程で形成することにより、製
造工程の増加を防止できる。
Furthermore, the present invention forms an element formation layer in which a semiconductor element is formed by heteroepitaxial growth on the front surface of a semiconductor single crystal substrate, and also forms an epitaxial layer on the back surface of the semiconductor single crystal substrate by heteroepitaxial growth. After that, a semiconductor element is formed on the element forming layer. Therefore, it is possible to prevent the warping of the substrate and the occurrence of misfit dislocations, so that the characteristics of the semiconductor device can be made uniform and the yield of the device can be increased. Further, by forming the element forming layer and the epitaxial layer on the back surface of the substrate in the same process, it is possible to prevent an increase in the number of manufacturing steps.

【0016】さらに、素子形成層に、基板と同一の半導
体で、基板と連続された素子形成部およびダイシング部
を設け、この素子形成部および素子形成層のそれぞれに
半導体素子を形成し、前記ダイシング部の中央部をダイ
シングし、このダイシングした両側の半導体を残してい
るため、一層、基板の割れを防止できる。
Furthermore, an element forming part and a dicing part made of the same semiconductor as the substrate and continuous with the substrate are provided in the element forming layer, a semiconductor element is formed in each of the element forming part and the element forming layer, and the dicing part is made of the same semiconductor as the substrate. By dicing the central part of the part and leaving the diced semiconductors on both sides, it is possible to further prevent the substrate from cracking.

【0017】[0017]

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1は、この発明の第1の実施例を示すも
のである。この実施例は、波長600nmのAlGaA
s可視光ダイオードをGaAs基板上に製作した場合を
示している。同図において、GaAs単結晶基板1は面
方位(100)、厚さ300μm 直径41mmのP型
のGaAs単結晶板である。 この基板1の両面には、例えばディッピング法等の液相
成長法によって、同時に厚さ10μm のP型のAl0
.35Ga0.65As層2,3が形成され、このP型
のAlGaAs層3の上にN型のAl0.30Ga0.
70As層4が形成されている。液相成長法によって、
P型のAlGaAs層2,3およびN型のAlGaAs
層4を形成する場合、槽中の不純物を先ずP型とし、こ
の後、N型として連続的に形成したり、P型のAlGa
Asが収容された槽と、N型のAlGaAsが収容され
た槽とを設け、ウエハーをこれら槽に順次浸して形成す
ることも可能である。P型のAlGaAs層3の上にN
型のAlGaAs層4を形成する場合、P型のAlGa
As層2の下にもN型のAlGaAs層が同時に形成さ
れるが、このN型のAlGaAs層は形成後研磨して除
去されている。このようにして形成されたエピタキシャ
ルウエハーの反りは数μm であり、素子形成層表面に
は、ミスフィット転位の発生およびクロスハッチの発生
も認められなかった。
FIG. 1 shows a first embodiment of the invention. This example uses AlGaA with a wavelength of 600 nm.
This figure shows a case in which a visible light diode is fabricated on a GaAs substrate. In the figure, a GaAs single crystal substrate 1 is a P-type GaAs single crystal plate with a (100) plane orientation, a thickness of 300 μm, and a diameter of 41 mm. Both surfaces of this substrate 1 are simultaneously coated with P-type Al0 with a thickness of 10 μm by a liquid phase growth method such as a dipping method.
.. 35Ga0.65As layers 2 and 3 are formed, and on this P type AlGaAs layer 3, N type Al0.30Ga0.
A 70As layer 4 is formed. By liquid phase growth method,
P-type AlGaAs layers 2 and 3 and N-type AlGaAs
When forming layer 4, the impurity in the tank is first made into P type, and then it is continuously formed as N type, or the impurity in the tank is made into P type.
It is also possible to provide a tank containing As and a tank containing N-type AlGaAs, and to sequentially immerse the wafer in these tanks. N on the P-type AlGaAs layer 3
When forming the P-type AlGaAs layer 4, P-type AlGaAs layer 4 is formed.
An N-type AlGaAs layer is simultaneously formed under the As layer 2, but this N-type AlGaAs layer is removed by polishing after formation. The warpage of the epitaxial wafer thus formed was several μm, and no misfit dislocations or cross hatches were observed on the surface of the element forming layer.

【0019】このエピタキシャルウエーをパターニング
し、N型のAlGaAs層4の上に例えばAuからなる
電極5を設けるとともに、P型のAlGaAs層2の下
に例えばAu−Cr からなる電極6を設けた後、チッ
プサイズ300×300μm2 にダイシングする。従
来はダイシング前の工程で、ウエハーの割れ率は50%
以上であったが、この実施例の場合、上記と同様の工程
で10回繰り返し製造してもウエハーの割れは生じなか
った。
After patterning this epitaxial wafer and providing an electrode 5 made of, for example, Au on the N-type AlGaAs layer 4, and providing an electrode 6 made of, for example, Au-Cr below the P-type AlGaAs layer 2, , and diced into chips with a chip size of 300×300 μm2. Conventionally, the wafer cracking rate was 50% in the process before dicing.
As described above, in the case of this example, no cracking of the wafer occurred even if the same process as above was repeated 10 times.

【0020】この実施例では、P型のAlGaAs層2
、3の上および下にN型のAlGaAs層を連続して形
成しているが、先ず、基板1の両面にP型のAlGaA
s層2、3を形成し、この後、素子形成側のAlGaA
s層4のみを形成しても結果は同様である。
In this embodiment, the P-type AlGaAs layer 2
, 3 are successively formed with N-type AlGaAs layers on both sides of the substrate 1.
s layers 2 and 3 are formed, and then AlGaA on the element formation side is formed.
Even if only the s-layer 4 is formed, the result is the same.

【0021】図2は、この実施例による発光ダイオード
の10mA通電時の光出力を、GaAs基板の結晶欠陥
密度(EPD) との相関で示すものであり、横軸はE
PD(個/cm2 )、縦軸は光出力(mV)である。 図中aはこの発明の場合を示すものであり、bは従来の
発光ダイオードの特性を示すものである。同図から明ら
かなように、従来法によって製造した発光ダイオードで
は、基板のEPD が数1000cm−2以上になると
、光出力が小さくなる傾向にある。このため、ボート成
長法による低EPD 結晶基板以外に使用することがで
きないものであったが、この発明を用いた発光ダイオー
ドの光出力は、従来法によるものに比べて高く、且つ高
EPD 領域においても光出力が低下せずほぼ一定であ
る。このため、安価で大口径に有利な引上げ法によるG
aAs基板を使用することができるものである。引上げ
法では、結晶の周辺部と中央部でEPD が高くなる傾
向にある。このため、従来法を用いたダイオードでは、
ウエハーの位置によって光出力に誤差が生ずるという欠
点を有していたが、この発明はそれを解決することがで
きる。
FIG. 2 shows the optical output of the light emitting diode according to this example when current is applied at 10 mA in correlation with the crystal defect density (EPD) of the GaAs substrate, and the horizontal axis represents E.
PD (numbers/cm2), the vertical axis is optical output (mV). In the figure, a shows the case of the present invention, and b shows the characteristics of a conventional light emitting diode. As is clear from the figure, in the light emitting diode manufactured by the conventional method, the light output tends to decrease when the EPD of the substrate becomes several 1000 cm-2 or more. For this reason, it could not be used for anything other than low-EPD crystal substrates produced by the boat growth method. However, the light output of the light-emitting diode using this invention is higher than that produced by the conventional method, and in the high-EPD region. Also, the optical output does not decrease and remains almost constant. For this reason, G
An aAs substrate can be used. In the pulling method, EPD tends to be high at the periphery and center of the crystal. For this reason, in the diode using the conventional method,
Although there was a drawback that an error occurred in the optical output depending on the position of the wafer, this invention can solve this problem.

【0022】すなわち、図3は、引上げ法によるGaA
s基板の<100>径方向に沿ったダイオードの光出力
分布を示したものであり、図中aはこの発明による場合
を示し、bは従来法による場合を示している。この発明
によれば、引上げ法によるGaAs基板を用いても1枚
のウエハーから製造した複数の発光ダイオードの光出力
を高レベルで揃えることができる。
That is, FIG. 3 shows GaA obtained by the pulling method.
This figure shows the optical output distribution of the diode along the <100> radial direction of the s-substrate, where a shows the case according to the present invention and b shows the case according to the conventional method. According to this invention, even if a GaAs substrate produced by a pulling method is used, the light outputs of a plurality of light emitting diodes manufactured from one wafer can be made uniform at a high level.

【0023】図4は、発光ダイオードの信頼性の指標と
して25mA通電時の光出力の経時変化を示したもので
ある。横軸に通電時間(H) 縦軸に光出力の残存率(
イニシャルを100とした場合の相対光出力の100 
分率)を示している。図中aはこの発明によるダイオー
ドの例であり、bは従来法によるダイオードの例である
。同図から明らかなように、この発明のダイオードは時
間経過に対して殆ど光出力が変化しないのに対し、従来
法によるダイオードは、時間とともに光出力が劣化して
いる。この差は、AlGaAs層に入込んだクラックお
よび転位密度の差によるものと考えられる。従来法では
基板のEPD が多いとクラックおよび転位密度が増殖
しやすいと考えられる。
FIG. 4 shows the change over time in the optical output when 25 mA is applied as an index of the reliability of the light emitting diode. The horizontal axis shows the energization time (H), and the vertical axis shows the residual rate of light output (
100 of relative light output when initial is 100
percentage). In the figure, a is an example of a diode according to the present invention, and b is an example of a diode according to a conventional method. As is clear from the figure, the optical output of the diode according to the present invention hardly changes over time, whereas the optical output of the diode according to the conventional method deteriorates over time. This difference is considered to be due to cracks that have entered the AlGaAs layer and differences in dislocation density. In the conventional method, it is considered that cracks and dislocation density tend to increase when the EPD content of the substrate is large.

【0024】次に、図5を参照してこの発明の第2の実
施例について説明する。この実施例は、Siの基板両面
にGaAs層を形成し、一方のGaAs層上に例えばS
RAMを形成したものである。すなわち、面方位(10
0) で直径2インチのウエハーとしてのN+ Si基
板51の両面には、例えば赤外線加熱を用いたMOCV
D(Metal OrganicChemical V
aporDeposition、有機金属気相エピタキ
シ)法によってGaAs層52、53が同時に形成され
ている。これらGaAs層52、53の内部には、基板
51側から順に、厚さ1.0 μm のアンドープ層、
厚さ1.5 μm のバナジウム(V)ドープ層、およ
び厚さ1.0 μm のアンドープ層が連続して形成さ
れている。これらの層は、例えば不純物の添加タイミン
グを変えることによって形成される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, GaAs layers are formed on both sides of a Si substrate, and on one GaAs layer, for example, S
It forms RAM. In other words, the surface orientation (10
0), both sides of the N+ Si substrate 51 as a wafer with a diameter of 2 inches are coated with MOCV using, for example, infrared heating.
D (Metal Organic Chemical V
GaAs layers 52 and 53 are formed simultaneously by an apordeposition (organic metal vapor phase epitaxy) method. Inside these GaAs layers 52 and 53, in order from the substrate 51 side, an undoped layer with a thickness of 1.0 μm,
A 1.5 μm thick vanadium (V) doped layer and a 1.0 μm thick undoped layer are successively formed. These layers are formed, for example, by changing the timing of adding impurities.

【0025】このようにして、基板51の両面にGaA
s層52、53を形成した状態でウエハーの反りを測定
した結果、反りは数μm であった。基板の裏面にエピ
タキシャル層を形成しない従来方法による基板の反りは
58μm であり、この発明の構成により、反りが大幅
に改善されていることが分かる。
In this way, GaA is deposited on both sides of the substrate 51.
As a result of measuring the warpage of the wafer with the S layers 52 and 53 formed, the warpage was several μm. The warpage of the substrate obtained by the conventional method in which no epitaxial layer is formed on the back surface of the substrate is 58 μm, and it can be seen that the warp is significantly improved by the structure of the present invention.

【0026】上記GaAs層53中に周知の方法によっ
て、サイズが4mm×4mmのチップの内部にSRAM
を構成するショットキーゲート電界効果トランジスタ、
例えばLDD (Lightiy Doped Dra
in)構造のMESFET54を設けた。このMESF
ET54はソースおよびドレイン領域55、56、これ
らソースおよびドレイン領域55、56の相互間に形成
されたチャネル領域57、このチャネル領域57上に設
けられたゲート電極58、ソースおよびドレイン領域5
5、56上に設けられた電極59、60によって構成さ
れている。この後、ウエハーがダイシングされ、各チッ
プが分離される。従来の製造方法では、ダイシング後の
ペレットには、チッピング(tipping、欠け)や
クラックが多く発生したが、この実施例の場合、このよ
うな欠陥は発生しなかった。
In the GaAs layer 53, an SRAM is installed inside a chip having a size of 4 mm x 4 mm by a well-known method.
Schottky gate field effect transistor, which comprises
For example, LDD (Lighty Doped Dra
In) MESFET 54 of structure was provided. This MESF
ET 54 includes source and drain regions 55 and 56, a channel region 57 formed between these source and drain regions 55 and 56, a gate electrode 58 provided on this channel region 57, and source and drain region 5.
It is constituted by electrodes 59 and 60 provided on 5 and 56. After this, the wafer is diced and each chip is separated. In the conventional manufacturing method, many chippings and cracks occurred in the pellets after dicing, but in this example, no such defects occurred.

【0027】図6はこの発明によるMESFETの閾値
電圧(Vth) の分布を示すものであり、図7は従来
の製造方法による閾値電圧(Vth)の分布を示すもの
である。供試素子の総数は、この発明の場合324 個
、従来例の場合274 個である。図6、図7から明ら
かなように、従来例では閾値電圧が0 〜0.4(V)
に分布しているが、この発明においては、0.2 〜0
.4(V)以内に分布し、素子毎の閾値電圧の誤差が減
少している。したがって、この発明の方が動作特性が向
上している。これは反りや歪あるいは転位密度が減少し
たためと考えられる。
FIG. 6 shows the distribution of the threshold voltage (Vth) of the MESFET according to the present invention, and FIG. 7 shows the distribution of the threshold voltage (Vth) according to the conventional manufacturing method. The total number of test elements is 324 in the case of the present invention and 274 in the case of the conventional example. As is clear from FIGS. 6 and 7, in the conventional example, the threshold voltage is 0 to 0.4 (V).
However, in this invention, it is distributed between 0.2 and 0.
.. 4 (V) or less, and the error in threshold voltage for each element is reduced. Therefore, the operating characteristics of this invention are improved. This is considered to be due to a decrease in warpage, strain, or dislocation density.

【0028】次に、この発明の第3の実施例について、
図8、図9を参照して説明する。この実施例は、例えば
OEIC(Opto−Electronic IC)等
に適用されるSi単結晶基板上に、化合物半導体素子と
Si半導体素子とを設けた複合半導体素子を示すもので
ある。
Next, regarding the third embodiment of the present invention,
This will be explained with reference to FIGS. 8 and 9. This example shows a composite semiconductor device in which a compound semiconductor device and a Si semiconductor device are provided on a Si single crystal substrate, which is applied to, for example, an OEIC (Opto-Electronic IC).

【0029】すなわち、Si単結晶基板71の両面には
、ヘテロエピタキシャル成長により、GaAs層72、
73が形成される。この後、GaAs層73上にシリコ
ン酸化膜74を形成し、ダイシング領域、および素子形
成領域となる部分に開口75を形成する。この開口75
が形成されたシリコン酸化膜74をマスクとしてRIE
(Reactiv Ion Etching)により、
GaAs層73に基板71が露呈する複数の開口76を
形成する。次に、選択エピタキシャルにより、複数の開
口76の内部にシリコン77を充填し、シリコン単結晶
によって構成されたダイシング領域78、および素子形
成領域79を形成する。この後、シリコン酸化膜74を
除去し、所定のウエハープロセスを行い、図9に示すよ
うに、素子形成領域79にSi半導体素子81を形成し
、素子形成領域80に化合物半導体素子82を形成する
。次に、ダイシング領域78の中央部を切断し、残った
シリコン77によって囲まれたペレットに分離する。
That is, on both sides of the Si single crystal substrate 71, GaAs layers 72,
73 is formed. Thereafter, a silicon oxide film 74 is formed on the GaAs layer 73, and an opening 75 is formed in a portion that will become a dicing region and an element formation region. This opening 75
RIE using the silicon oxide film 74 formed as a mask
(Reactive Ion Etching)
A plurality of openings 76 are formed in the GaAs layer 73 through which the substrate 71 is exposed. Next, the plurality of openings 76 are filled with silicon 77 by selective epitaxial method to form a dicing region 78 and an element formation region 79 made of silicon single crystal. Thereafter, the silicon oxide film 74 is removed and a predetermined wafer process is performed to form a Si semiconductor element 81 in the element formation region 79 and a compound semiconductor element 82 in the element formation region 80, as shown in FIG. . Next, the center of the dicing region 78 is cut and separated into pellets surrounded by the remaining silicon 77.

【0030】この実施例によっても、上記両実施例と同
様に基板の反りや転位を減少することができるとともに
、ダイシング時のチッピングやクラックの発生を防止す
ることができ、素子の収量を増加することができる。 なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、この発明の要旨を変えない範囲において、種々変形実
施可能なことは勿論である。
[0030] In this embodiment, as in both of the above embodiments, it is possible to reduce warpage and dislocation of the substrate, and it is also possible to prevent chipping and cracking during dicing, thereby increasing the yield of devices. be able to. Note that this invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the invention.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれば
、格子定数の異なる基板上にヘテロエピタキシャル成長
層を堆積した場合においても、ウエハーの反りやミスフ
ィット転位の発生を防止することができ、素子製造工程
においてウエハー割れを防止できるとともに、素子の信
頼性を向上することが可能な半導体装置およびその製造
方法を提供できる。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, even when a heteroepitaxially grown layer is deposited on a substrate having a different lattice constant, it is possible to prevent wafer warpage and misfit dislocation from occurring. Accordingly, it is possible to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same, which can prevent wafer cracking in the device manufacturing process and improve the reliability of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】この発明の第1の実施例を示す側断面図。FIG. 1 is a side sectional view showing a first embodiment of the invention.

【図2】図1に示す発光素子の光出力に対する基板の結
晶欠陥密度の依存性を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing the dependence of the crystal defect density of a substrate on the optical output of the light emitting device shown in FIG. 1;

【図3】図1に示す発光素子から出力される光の基板内
の分布を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing the distribution of light output from the light emitting element shown in FIG. 1 within the substrate.

【図4】図1に示す発光素子の光出力の残存率を示す図
FIG. 4 is a diagram showing the residual rate of light output of the light emitting element shown in FIG. 1;

【図5】この発明の第2の実施例を示す側断面図。FIG. 5 is a side sectional view showing a second embodiment of the invention.

【図6】図5に示す半導体素子の閾値電圧の分布を示す
図。
FIG. 6 is a diagram showing a distribution of threshold voltages of the semiconductor element shown in FIG. 5;

【図7】従来の半導体素子の閾値電圧の分布を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a distribution of threshold voltages of a conventional semiconductor device.

【図8】この発明の第3の実施例を示す側断面図。FIG. 8 is a side sectional view showing a third embodiment of the invention.

【図9】図7の異なる状態を示す側断面図。FIG. 9 is a side sectional view showing a different state of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,51,71…基板、3,4,53,73…素子形成
層、2,52,72…バックサイドエピタキシャル層、
79…素子形成領域、78…ダイシング部。
1, 51, 71... Substrate, 3, 4, 53, 73... Element formation layer, 2, 52, 72... Back side epitaxial layer,
79...Element formation region, 78...Dicing section.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半導体単結晶基板の表面上にヘテロエ
ピタキシャル成長により形成され、半導体素子が形成さ
れる素子形成層と、前記半導体単結晶基板の裏面にヘテ
ロエピタキシャル成長により形成されたエピタキシャル
層と、を具備したことを特徴とする半導体装置。
1. An element forming layer formed by heteroepitaxial growth on the front surface of a semiconductor single crystal substrate, in which a semiconductor element is formed, and an epitaxial layer formed by heteroepitaxial growth on the back surface of the semiconductor single crystal substrate. A semiconductor device characterized by:
【請求項2】  前記素子形成層は、ヘテロエピタキシ
ャル成長により、基板から第1導電型半導体層と第2導
電型半導体層とが連続して形成されダイオードを構成す
ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The element forming layer comprises a diode in which a first conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type semiconductor layer are successively formed from the substrate by heteroepitaxial growth. semiconductor devices.
【請求項3】  前記素子形成層には、ショットキーゲ
ート電界効果トランジスタが形成されていることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a Schottky gate field effect transistor is formed in the element formation layer.
【請求項4】  前記素子形成層には、前記基板と同一
の半導体で、基板と連続された素子形成部およびダイシ
ング部が設けられ、この素子形成部および素子形成層の
それぞれに半導体素子が形成されることを特徴とする請
求項1記載の半導体装置。
4. The element forming layer is provided with an element forming part and a dicing part made of the same semiconductor as the substrate and continuous with the substrate, and a semiconductor element is formed in each of the element forming part and the element forming layer. The semiconductor device according to claim 1, characterized in that:
【請求項5】  半導体単結晶基板の表面上に、ヘテロ
エピタキシャル成長により、半導体素子が形成される素
子形成層を形成し、前記半導体単結晶基板の裏面に、ヘ
テロエピタキシャル成長によりエピタキシャル層を形成
したとことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. An element forming layer in which a semiconductor element is formed is formed by heteroepitaxial growth on the front surface of the semiconductor single crystal substrate, and an epitaxial layer is formed by heteroepitaxial growth on the back surface of the semiconductor single crystal substrate. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by:
【請求項6】  前記素子形成層とエピタキシャル層は
同一のエピタキシャル成長工程で形成されることを特徴
とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the element forming layer and the epitaxial layer are formed in the same epitaxial growth step.
【請求項7】  前記素子形成層に、前記基板と同一の
半導体で、基板と連続された素子形成部およびダイシン
グ部を設け、この素子形成部および素子形成層のそれぞ
れに半導体素子を形成し、前記ダイシング部の中央部を
ダイシングし、このダイシングした両側の半導体を残す
ことを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法
7. An element forming part and a dicing part made of the same semiconductor as the substrate and continuous with the substrate are provided in the element forming layer, and a semiconductor element is formed in each of the element forming part and the element forming layer, 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, further comprising dicing a central portion of the dicing portion and leaving semiconductors on both sides of the diced portion.
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